(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールを冷却するためのクーラント噴射量を制御する圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブであって、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータのシャフトに連結された可動芯と、
前記可動芯により、パイロット流体がパイロット空間から流出するためのパイロット穴の開口程度を調整されるバランスピストンタイプのポペットと、を備え、
前記ポペットのオリフィスを介してポペット後端の前記パイロット空間に流入する前記パイロット流体の量と、前記パイロット穴を介して前記パイロット空間からポペット前端方向に流出する前記パイロット流体の量と、の関係により前記ポペットの位置が調整されることにより、前記クーラント噴射量が調整される
ことを特徴とする圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブにおいて、
前記圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、２５ｍｍ乃至５０ｍｍのピッチで圧延材の幅方向に連続して複数並設される
ことを特徴とする圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブにおいて、
前記ポペットの先端外壁に設けられたテーパと、
前記ポペットの先端に対応する位置において、前記ポペットを収容するバルブボディの内壁に設けられたシートのテーパと、の間隔により、前記クーラント噴射量が調整される
ことを特徴とする圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブにおいて、
前記パイロット流体が前記パイロット空間から流出するための前記パイロット穴の開口程度を調整する前記可動芯の先端は、先細りのテーパ形状である
ことを特徴とする圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブにおいて、
前記圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブに供給されるクーラントの一次供給圧は、０．４〜０．７ＭＰａである
ことを特徴とする圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブにおいて、
前記ステッピングモータは、防振弾性材を介して台座に固定されて、エアーパージにより冷却される
ことを特徴とする圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブにおいて、
前記パイロット穴を介して前記パイロット空間から前記ポペット前端方向に流出する前記パイロット流体の流出経路は、前記ポペットの長手方向に、前記ポペットの中央部に設けられ、
前記ポペットの前記オリフィスを介して前記ポペット後端の前記パイロット空間に流入
する前記パイロット流体の流入経路は、前記流出経路に対して対称に一対設けられる
ことを特徴とする圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブにおいて、
前記クーラント噴射量は、０乃至４３リットル／分の間で調整可能である
ことを特徴とする圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブにおいて、
クーラント噴射圧は、前記圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブに供給されるクーラントの一次供給圧が０．４ＭＰａである場合に、０乃至０．２５ＭＰａの間で調整可能である
ことを特徴とする圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブにおいて、
前記クーラントの噴射ノズルと一対一で設けられる
ことを特徴とする圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブを用いた圧延制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法であって、
ワークロールの温度を検出する工程と、
検出された前記ワークロールの温度に基づいて、前記ステッピングモータへの入力パルスを変更する工程と、を有する
ことを特徴とする圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法であって、
プロフィールセンサーにより圧延材の凹凸、厚さ、ひずみ、形状の少なくともいずれか一つを検出する工程と、
前記圧延材の凹凸、厚さ、ひずみ、形状の少なくともいずれか一つの検出結果に基づいて、前記ステッピングモータへの入力パルスを変更する工程と、を有する
ことを特徴とする圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ及び圧延制御装置及び圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延工程においては、工業用水や油やそれらの混合液（水ソリブル等）、または各種水溶液、ケロシン等のクーラント（冷却材）をワークロール等に噴射して、圧延される圧延材の厚さや凹凸形状等を整えて調整する制御が遂行されている。例えば、ワークロールの幅方向に沿って、圧延材の板幅方向にクーラントを噴射する噴射ノズルを複数個並べて設置し、その噴射ノズルからワークロールまたは圧延材に向けてクーラントを噴射している。
【０００３】
圧延材の板幅が例えば１５００ｍｍである場合にはワークロールの幅を例えば２０００ｍｍとすれば、当該ワークロールの幅に対して２５ｍｍ幅の噴射ノズルを約８０個並べる（２５ｍｍ×８０個＝２０００ｍｍ）ことができる。そして、噴射ノズルごとに独立にクーラントの噴射をオン／オフ制御するか、または、複数（例えば６個〜８個）の噴射ノズルのグループを構成して、当該グループ毎にまとめてオン／オフ制御する。
【０００４】
このような、ワークロール部位におけるワークロール及び／または圧延材へのクーラントの噴射量は、極めて高速で送出されつつ当該ワークロールで圧延される圧延材の厚さに密接に関係し、ひいては圧延材の凹凸形状を含めた平坦性等の品質に多大な影響を及ぼすことが判っている。
【０００５】
また、所望の均一な板厚等に圧延材形状を制御する圧延制御装置は、圧延板の平坦均一性や厚さ等の形状を検出するプロフィールセンサー（形状センサーとも称する）を備える。プロフィールセンサーは、光学的に圧延板の平坦性や厚さを検出する形式のものや、幅方向に並設された複数の中空ロール上に圧延材を通過させる時の当該ロール中空部位のパージエアの変位・圧力計測等により検知する形式のもの等種々のタイプが知られている。
【０００６】
また、圧延材にエアを噴射してその反射エアを計測することで、圧延板の凹凸形状を検知するプロフィールセンサーも知られている。また、圧延制御装置は、ワークロールの温度を検出する温度検出器を備える場合もある。
【０００７】
そして、プロフィールセンサーによって検出される凹凸形状・厚さ均一性等が、設定された目標形状等となるように、または計測したワークロールの温度が高すぎず低すぎず所望の温度となるように、噴射ノズルからのクーラントの出射オン／オフ等をフィードバック制御する。例えば、ワークロールの温度が所望の温度より高い場合にはクーラントを出射してこれを冷却し、ワークロールの温度が所望の温度より高くない場合にはクーラントを出射せずにこれを冷却しないものとできる。
【０００８】
また例えば、下記特許文献１には、新規なノーマルオープン型のロールクーラントバルブを提供することを目的とする発明が開示されている。この文献では、ノーマルオープン型の方が安全サイドである場合、ノーマルオープン型の方が電力コストが低下する場合などがあるため、需要者にとってより好ましい選択が可能となることが示されている。また、電源供給回路に電圧制御抵抗回路が提供され、抵抗部分Ｒが５Ｗ−３０Ｗのコイルとされることにより、より電力の低減が可能となることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】再表２０１２−１４７７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来、並設された複数の噴射ノズル個々の制御は、オンかオフか、すなわち噴射するか噴射しないかの極めてラフな制御であった。また、複数の噴射ノズルを例えば８個程度ずつにグループ化して、各グループ毎に噴射の可否を制御する場合もあった。いずれにしても、ワークロールや圧延材に対して、例えば幅方向に２５ｍｍピッチでクーラントを噴射するかしないか（すなわちオンかオフか）の制御のみに止まっていた。
【００１１】
すなわち、個々の噴射ノズルごと、典型的には２５ｍｍピッチ毎に設けられた噴射ノズルごとに独立して、任意の量のクーラントをそれぞれ噴射するような精確な制御は為されていなかった。その理由の一つとして、２５ｍｍピッチで連続的に複数個（例えば８０個）並設される噴射ノズルの個々の噴射量を独立制御することは、配置スペース上の制約等の観点等から困難であったことが挙げられる。
【００１２】
２５ｍｍ幅という比較的小さなスペースにおいて、かつ圧延工程で求められる比較的高いクーラント供給圧（クーラント一次供給圧等）等の過酷な環境下で、その噴射量を連続制御可能とするような圧延制御クーラント噴射量調整の動作機構は、従来知られていない。
【００１３】
一方、圧延工程において、ワークロールや当該ワークロールを通過する圧延材をどの程度冷却するか、は、圧延材の板厚のミクロン単位での幅方向及び長さ方向の均一性調整等を含めた品質管理に大きな影響を及ぼす。すなわち、ワークロールや当該ワークロールを高速で通過する圧延材に供給するクーラントをどの程度の量とするかは、その時点における圧延材の各部位（幅方向や長さ方向）の状況によりより細かく制御されることが望ましい。
【００１４】
より高い品質レベルでの圧延材の板厚均一性調整等を可能にする観点で考えれば、噴射ノズルからの噴射の可否のみの二択制御よりも、２５ｍｍピッチ等で例えば８０個並設される噴射ノズル毎に、クーラントの噴射量をより細かく調整可能とすることが好ましい。また、現実に、需用者の板厚均一性や板厚精度への要求レベルは、益々高くなってきている。圧延材１ロール全体にわたって、ミクロン単位での凹凸形状やひずみの有無、板厚の均一性等がチェックされ、このような品質が求められる。
【００１５】
本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、クーラントの噴射量を段階的に調整可能な圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ及び圧延制御装置及び圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法を提供すること等を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、ワークロール及び／又は圧延材を冷却するためのクーラント噴射量を制御する圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブであって、ステッピングモータと、ステッピングモータのシャフトに連結された可動芯と、可動芯により、パイロット流体がパイロット空間から流出するためのパイロット穴の開口程度を調整されるバランスピストンタイプのポペットと、を備え、ポペットのオリフィスを介してポペット後端のパイロット空間に流入するパイロット流体の量と、パイロット穴を介してパイロット空間からポペット前端方向に流出するパイロット流体の量と、の関係によりポペットの位置が調整されることにより、クーラント噴射量が調整されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、好ましくは、２５ｍｍ乃至５０ｍｍのピッチで圧延材の幅方向に連続して複数並設されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、ポペットの先端外壁に設けられたテーパと、ポペットの先端に対応する位置において、ポペットを収容するバルブボディの内壁に設けられたシートのテーパと、の間隔により、クーラント噴射量が調整されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、パイロット流体がパイロット空間から流出するためのパイロット穴の開口程度を調整する可動芯の先端は、先細りのテーパ形状であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブに供給されるクーラントの一次供給圧は、０．４〜０．７ＭＰａであることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、ステッピングモータは、防振弾性材を介して台座に固定されて、エアーパージにより冷却されることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、パイロット穴を介してパイロット空間からポペット前端方向に流出するパイロット流体の流出経路は、ポペットの長手方向に、ポペットの中央部に設けられ、ポペットのオリフィスを介してポペット後端のパイロット空間に流入するパイロット流体の流入経路は、流出経路に対して対称に一対設けられることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、クーラント噴射量は、０乃至４３リットル／分の間で調整可能であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、クーラント噴射圧は、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブに供給されるクーラントの一次供給圧が０．４ＭＰａである場合に、０乃至０．２５ＭＰａの間で調整可能であることを特徴とする。さらに好ましくは、前記クーラントの噴射ノズルに対して一対一で設けられることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の圧延制御装置は、上述のいずれか一に記載の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブを用いた圧延制御装置であることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法は、ワークロールの温度を検出する工程と、検出されたワークロールの温度に基づいて、ステッピングモータへの入力パルスを変更する工程と、を有することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法は、プロフィールセンサーにより圧延材の凹凸、厚さ、ひずみ、形状の少なくともいずれか一つを検出する工程と、圧延材の凹凸、厚さ、ひずみ、形状の少なくともいずれか一つの検出結果に基づいて、ステッピングモータへの入力パルスを変更する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
クーラントの噴射量を段階的に調整可能な圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ及び圧延制御装置及び圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法を提供できる。これにより、より精緻かつ細やかなクーラント噴射量の調整が可能となるので、ワークロールの温度やプロフィールセンサーからのフィードバック等に基づいて、より精確な圧延材の厚さ及び厚さ均一性制御をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブの構成概要を説明する図である。
【図２】圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブを備える圧延制御装置の構成概要を説明する概念図である。
【図３】プロフィールメータの構成概要を模式的に説明する図である。
【図４】圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブのクーラント（圧力流体）の流れの概要を簡便に説明する図である。
【図５】（ａ）が噴射ノズル側から観察した連続実装された複数の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブを示し、（ｂ）が噴射角度を付与されて噴射する様子を示す図である。
【図６】圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブの流量制御特性の試験結果を説明する図である。
【図７】図６に示した表の結果をグラフ化した、ステッピングモータへの入力パルス値に対する噴射流量を示すグラフである。
【図８】５０台並列に連続して設けられた圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブを含むヘッダーの概要を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
実施形態で説明する圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、主として、鉄鋼・アルミメーカー等において、鋼板やアルミ板の形状制御に使用されることができる。具体的には、圧延制御装置のワークロールに水または、油、水溶液などのクーラントをスプレーし、ワークロールの冷却や潤滑に供するものである。現在、高級鋼板の圧延ラインには、種々の方法で、クーラントがスプレーされている。
【００３１】
従来、ロールの幅方向にクーラントを送出可能なパイプを設け、適当なピッチで複数のノズルを当該パイプに取付けて、圧延時にスプレーしていた。最近では、圧延板のひずみ等を検知するプロフィールセンサーのピッチ幅（例えば２５ｍｍ）で、スプレーをしている。ノズルには、それぞれオン、オフバルブが取付けられており、プロフィールセンサーからの信号に基づいて、弁のオン、オフが行われる。
【００３２】
このようなオン、オフのバルブは、構造上ストップバルブであるので、開もしくは閉、即ち開閉のいずれか一方のみの選択的制御となり、流体の全停止または流体の全開によるスプレーの繰り返しとなる。
【００３３】
実施形態の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、各ノズルの入口側に取付け、流量の制御を多段階で行う。ノズルは、２５ｍｍピッチまたは５０ｍｍピッチで取付けられ、各ノズルは、２５ｍｍピッチの場合、４０Ｌ／ｍｉｎ、５０ｍｍピッチでは８０Ｌ／ｍｉｎが標準的である。
【００３４】
これらのノズルは、圧延板の幅方向に約５０台取付けられおり、遠隔操作で制御する。２５ｍｍピッチで横一列に並べることの出来るパルスモーターを使うことで、本実施形態の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブを開発した。しかしこのパルスモーター（ステッピングモーター）は、小型故に５ｋｇ程度しか押圧力がなく、このままでは弁を動かすことは出来ない。弁の開閉をするためには、約３０ｋｇ程度の力が必要である。
【００３５】
モータが、ポペットをダイレクトで動かすことが出来ない為、自己のもつ流体圧を利用することでこれを可能とする。まず角型のボデー（縦７０ｍｍ×横８５ｍｍ×幅１５００ｍｍ）に中空の通し穴をあけ、幅方向に実施形態のロールクーラントバルブを、２５ｍｍ〜５０ｍｍピッチで差込み、一方にノズル、反対方向に駆動部のパルスモーターを取付けることで弁駆動機構を実現する。
【００３６】
また、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、鉄、アルミ、鋼などの圧延機に使用されるロールクーラント弁である。従来、圧延機には、潤滑と冷却の為に種々のクーラントシステムが使用されているが、これを用いて、板の形状（凹凸、ひずみ、厚さ等）制御に利用する。即ち、ワークロール及び／または圧延板のロール噛み込み部に、プロフィールセンサーの信号に基づいて、流量制御の可能な実施形態の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブから水、油、もしくは、水溶性流体を噴射スプレーする。これにより、圧延板の微妙な形状をコントロールする。
【００３７】
また、オンオフバルブを縦方向に複数個並べ、かつ板の幅方向に２５〜５０ｍｍピッチで数十台並べ、プロフィールセンサーの形状検出信号またはワークロールの温度検出信号に基づいて、噴射バルブオンまたはオフさせる方法が一般には知られている。
【００３８】
この方法では、メリットとして、クーラントスプレー流量を、射出または射出しないの二択でデジタル的に変えられるメリットがある。しかし、デメリットとしては、流量をアナログ的に微妙かつ精確に制御することが不可能であると同時に、ヘッダー部（先端ノズルを含めた弁部全体）が大きくなってしまう欠点がある。
【００３９】
そこで、本発明者は、安価な超小型（幅２５ｍｍ）の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブを開発した。個々の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、それぞれ超小型故、押圧力が小さく（約５ｋｇ）、対応する噴射ノズルの開閉弁の直接駆動（約３０ｋｇ必要）は困難です。
【００４０】
従って、圧力流体（クーラント）がノズルからスプレーされている状態下等でも、ポペットの位置をパルスモーターで間接的に制御可能な、バランスピストンタイプとすることで、これを解決した。ポペットの中央にノズル側に通じるパイロット穴を設け、このパイロット穴を流れる流量（パイロット穴の開口大きさ）をパルスモーターに連結された可動芯で制御することによって、ポペットの位置が決められ、噴射されるクーラント流量が制御される。そこで、以下図面に基づいて、本実施形態の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブについて説明する。
【００４１】
図１は、本実施形態の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００の構成概要を説明する図である。図１において、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００は、説明の便宜上、横方向から観察しかつ内部構成を可視化して示している。図１に示すように、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００は、台座１１４０に防振ゴム１１３０を介してバンド１１２０で固定・実装されたステッピングモータ１１００を備える。
【００４２】
また、ステッピングモータ１１００は、防水カバー１１６０内に収納されており、防水カバー１１６０の内部空間は、ステッピングモータ１１００を冷却するためにエアパージされている。詳しくは後述するが、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００は、紙面手前方向及び紙面奥行き方向に複数個が連続して実装されているので、好ましくは、パージエアは隣接する防水カバー１１６０内で連通されている。
【００４３】
また、ステッピングモータ１１００への入力パルスに対応して押し出される長さが決まるステッピングモータ１１００のシャフト１１１０は、図１においては収納された状態（最も収縮された状態）であるので、示されていない。
【００４４】
また、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００は、取り付けブロック１１５０を用いて固定され、その内部空洞がクーラントで満たされている、ボディ１８００を備える。ボディ１８００は、ステンレススチール（ＳＳ）で形成されることができる。
【００４５】
上述のように好ましくは、隣接する圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００間で、ボディ１８００内の空洞は連通しており、このためクーラントがボディ１８００内を通過して隣接するボディ１８００へとスムースに供給されることができる。典型的には、ボディ１８００は、紙面手前から紙面奥行き方向に長手方向（幅方向：例えば幅１５００ｍｍ）が配置された、内部空洞を有する縦７５ｍｍ×横８０ｍｍのＳＳ角材である。
【００４６】
ボディ１８００内部空洞には、その前方をシート１７００で後方をリテーナー１２１０で固定されたバルブボディ１６００が備えられる。バルブボディ１６００の周囲及び内部はクーラントが充填されている。バルブボディ１６００の内部には、バルブボディ１６００の前後方向に移動可能な、ポペット１５００が配置されている。
【００４７】
ポペット１５００は、前方（噴射ノズル側）のクーラントを後方のパイロット空間１３００へと流入させる流入経路となる一対のオリフィス１５１０を備える。また、ポペット１５００は、パイロット空間１３００のパイロット流体（クーラントが流入してきたもの）を前方へと流出させる流出経路となるパイロット穴１４００を備える。
【００４８】
パイロット穴１４００の流路大きさは、ステッピングモータ１１００のシャフト１１１０に連結された可動芯１２００の押し出し長さ程度によって、調整されることができる。これにより、パイロット穴１４００を経由して流出するパイロット流体と、一対のオリフィス１５１０からパイロット空間１３００に流入してくるクーラントと、の量がバランスする位置で、ポペット１５００が安定して静止することとなる（バランスピストンタイプ）。
【００４９】
ここで、例えば、幅２５ｍｍ未満程度の小型のステッピングモータ１１００を用いた場合には、シャフト１１１０は５〜７ｍｍ程度押し出し突出することが可能であるが、その押圧力は例えば５ｋｇ程度くらいであり、圧力流体の弁を直接作動させる力（例えば、３０ｋｇ程度）としては不足するものとなる。この点、本実施形態では、可動芯１２００を突出させるだけであるので、上述したような小さな押圧力であってもスムースな動作が可能となる。
【００５０】
また、ポペット１５００の先端（前方側、すなわち噴射ノズル側）は、外側面が先細りのテーパとなっており、該ポペット１５００のテーパとシート１７００の内壁に設けられたテーパと、の間で、ボディ１８００内部のクーラントが噴射ノズル１９００側へと流出する流路大きさが調整される。
【００５１】
また、図１に示すように噴射ノズル１９００は、ノズルカバー１９１０によりボディ１８００に実装されることができる。ボディ１８００内部のクーラントは、例えば０．４〜０．７ＭＰａ程度の流体圧力とすることができる。バランスピストンタイプにより、クーラント自体の流体圧を利用してポペット１５００を比較的小さな押圧力で動かすため、実稼働中においては、ボディ１８００内部のクーラントの流体圧を一定にすることが好ましい。
【００５２】
これにより、さらに容易にかつ再現性良く安定した噴射量の制御が可能となる。バルブボディ１６００やポペット１５００、可動芯１２００等は、ＳＵＳを用いて形成することができる。また、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００の流量を例えば１０〜４０リットル／分で変化させた場合でも、噴射ノズル１９００は、その噴射角度の変動が少ない特性を有するノズルを使用することが好ましい。
【００５３】
図２は、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ２５００を備える圧延制御装置２０００の構成概要を説明する概念図である。図２においては、本発明に密接に関連する部分のみの概要を概念的に示しており、その他の部分や部品・構成等は記載を省略している。
【００５４】
図２に示すように圧延制御装置２０００は、高速で連続移送される圧延材２３００を両側から挟み込む一対のワークロール２２００（１），２２００（２）と、ワークロール２２００（１），２２００（２）の外側にそれぞれ配置される一対のバックアップロール２１００（１），２１００（２）を備える。
【００５５】
ここで、圧延材２３００の移送速度は、生産性や生産効率に直結するため、例えば新幹線なみのスピードで連続的に移送される場合もある。また、ワークロール２２００（１），２２００（２）は３０分〜１時間毎に研磨されてメンテナンスされるとともに、バックアップロール２１００（１），２１００（２）は１〜３日毎に研磨されてメンテナンスされる。また、ワークロール２２００（１），２２００（２）を研磨メンテナンスしながら実稼働させるオンライングラインダー等も用いられている。
【００５６】
また、図２に示すように、ワークロール２２００（１），２２００（２）は、それぞれ圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ２５００（１），２５００（２）から噴射されるクーラントで、必要に応じて適宜冷却される。クーラントは、ケロシンや水ソリブルや工業用水等であってよく、圧延材２３００にも供給されることができる。
【００５７】
また、バックアップロール２１００（１），２１００（２）は、それぞれ１対のロールクーラントバルブ２４００（１），２４００（２），２４００（３），２４００（４）で冷却される。ロールクーラントバルブ２４００（１），２４００（２），２４００（３），２４００（４）の各々から噴射されるクーラントの量は、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ２５００（１），２５００（２）から噴射されるクーラントの量の、およそ１０倍程度とすることができる。
【００５８】
ワークロール２２００（１），２２００（２）で圧延された圧延材２３００は、プロフィールメータ２６００（または形状センサーとも称する）で、ひずみや凹凸を計測される。その計測結果に基づいて、当該ひずみや凹凸を解消するように本実施形態の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ２５００（１），２５００（２）の噴射量が調整される。プロフィールメータ２６００に替わって、またはプロフィールメータ２６００とともに、ワークロール２２００（１），２２００（２）の温度をそれぞれ計測する温度計測器を備えてもよい。当該温度計測器は、ロールの幅全体について２５ｍｍピッチで計測可能なように、例えば２５ｍｍピッチで複数個備えていてもよい。
【００５９】
また、圧延材２３００は、例えば１５００ｍｍ程度の幅を有することができるので、ワークロール２２００（１），２２００（２）も紙面手前から奥行き方向に、幅１５００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度とすることができる。これに対応して、本実施形態の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ２５００（１），２５００（２）も、例えば単一での幅２５ｍｍを８０個連続して備えるものとし、ワークロール２２００（１），２２００（２）の幅方向全体について、冷却可能な構成とする。例えば、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ２５００（１），２５００（２）のそれぞれの一列につき、８００リットル／分〜１０００リットル／分の噴射量としてもよい。
【００６０】
また、プロフィールメータ２６００では、幅方向に２５ｍｍ乃至５０ｍｍピッチで、圧延材２３００のひずみや凹凸等を検知することができる。このため、例えば、ひずみ等が検出された幅方向の位置に対応する圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ２５００（１），２５００（２）を、個別に、独立して噴射制御してひずみ等を解消するものとできる。
【００６１】
また、図２では説明の便宜上、ロール４段構成を示しているが、ロールが６段構成であってもよい。また、図２では説明の簡便のために１セットのみを示しているが、図２に示す構成を圧延材２３００の流れ方向に沿って複数セット備えていてもよい。なお、図２における圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ２５００（１），２５００（２）の個々の構成は、図１に説明した圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００である。次に、図３を用いてプロフィールメータ２６００のさらに詳細な構成について説明する。
【００６２】
図３は、プロフィールメータ２６００の構成概要を模式的に説明する図である。図３から理解できるように、プロフィールメータ２６００は、圧延材２３００の幅方向に亘って、２５ｍｍ乃至５０ｍｍピッチで、ドーナツ形状の複数のピース２６００（１），２６００（２），２６００（３），２６００（４），２６００（５），２６００（６）・・で構成されている。また、ドーナツ形状の複数のピース２６００（１）等のピッチは、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ２５００（１），２５００（２）の幅方向の実装ピッチと、同一とすることができる。
【００６３】
また、各ピース２６００（１）等は、それぞれその中心穴を棒状体２６１０で貫通されており、棒状体２６１０の周囲には各ピース２６００（１）等の内壁面との間に間隔を有している。そして、該間隔にはエアが装填されており、各ピース２６００（１）等の例えば上下動を該エアの圧力差の検出等により、各ピース２６００（１）等毎に検知することができる。
【００６４】
このような構成により、プロフィールメータ２６００は、圧延材２３００の幅方向全体について、２５ｍｍ乃至５０ｍｍピッチで、凹凸やひずみの有無、厚さの均一性等を検出することができる。そして、異常が検出された部位に対応する圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ２５００（１），２５００（２）について、当該異常が解消されるように、クーラント噴射量の調節することができる。
【００６５】
この場合に、ひずみや凹凸等異常の内容によっては、周辺部位との兼ね合いで生じる異常もあるので、必ずしも異常検出部位に対応するバルブのみではなく、必要に応じてその周辺部位も含めて、当該検出された異常を解消できるように、噴射するクーラント量を調整することが好ましい。
【００６６】
図４は、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００のクーラント（圧力流体）の流れの概要を簡便に説明する図である。図４においては、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００の構成は、図１で既に説明したものであるので、図１と同一の符号を用いることとし構成の説明はここでは省略する。
【００６７】
図４において、ボディ１８００内に到達した所定の圧力を有するクーラントは、矢印１で示すように、バルブボディ１６００の穴（符号は付与せず）を経由して、バルブボディ１６００の外部から内部へと流入する。そして、不図示の噴射ノズル１９００から噴射されるクーラントは、矢印５で示すように、ポペット１５００とシート１７００との間に形成される流路を経由して、ボディ１８００外部へと流出する。
【００６８】
また、矢印２で示すように、バルブボディ１６００の内部へと流入したクーラントの一部または全部（例えば、噴射量ゼロ時）は、オリフィス１５１０を経由してパイロット空間１３００へと流入する。一方、パイロット空間１３００のパイロット流体（クーラントが流入したもの）は、矢印３で示すように、可動芯１２００の先端とポペット１５００後端で形成されるパイロット穴１４００を経由して、矢印４で示すようにポペット前方へと流出する。
【００６９】
上述したようにポペット１５００はバランスピストンタイプであるので、パイロット空間１３００への流入量と流出量とのバランスにより、その安定静止位置が決定される。今、仮にある位置でポペット１５００が安定静止していたものとする場合に、可動芯１２００を前方へ少し押し出せば、パイロット穴１４００は一時的に小さくなり、矢印３を経由して流出するパイロット流体の量が一時的に減少する。
【００７０】
すると、パイロット空間１３００への流入量と流出量のバランスが崩れ、流入量が流出量よりも多くなる。これにより、パイロット空間１３００を増大させるように、ポペット１５００は、紙面左方向の前方（噴射ノズル１９００側）へと移動するものとなる。
【００７１】
そして、ある程度ポペット１５００が前方へ移動すれば、ポペット１５００後端と可動芯１２００との間隔が再び空くこととなるので、矢印３を経由して流出するパイロット流体の量が再び増え（例えば、元に戻り）、流入量と流出量のバランスが再確保されてその位置でポペット１５００が安定静止する。
【００７２】
また、該ポペット１５００の前方への移動後に再安定静止した位置においては、矢印５で示すクーラントの流路は移動前の安定静止位置の時よりも狭くなるので、噴射ノズル１９００からの噴射量はより低減するものとなる。
【００７３】
また、今、仮にある位置でポペット１５００が安定静止していたものとする場合に、可動芯１２００を後方へ少し引っ込めると、パイロット穴１４００は一時的に大きくなり、矢印３を経由して流出するパイロット流体の量が一時的に増大する。
【００７４】
すると、パイロット空間１３００への流入量と流出量のバランスが崩れ、流出量が流入量よりも多くなる。これにより、パイロット空間１３００を低減させるように、ポペット１５００は、紙面右方向の後方（ステッピングモータ１１００側）へと移動するものとなる。
【００７５】
そして、ある程度ポペット１５００が後方へ移動すれば、ポペット１５００後端と可動芯１２００との間隔が再び狭くなることとなるので、矢印３を経由して流出するパイロット流体の量が再び減少し（例えば、元に戻り）、流入量と流出量のバランスが再確保されてその位置でポペット１５００が安定静止する。
【００７６】
また、該ポペット１５００の後方への移動後に再安定静止した位置においては、矢印５で示すクーラントの流路は移動前の安定静止位置の時よりも広くなるので、噴射ノズル１９００からの噴射量はより増大するものとなる。
【００７７】
図５は、噴射ノズル１９００側から、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ２５００のように複数個実装された、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００を観察した状態を説明する図である。図５（ａ）が噴射ノズル１９００側から観察した連続実装された複数の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００（１），１０００（２），１０００（３）を示し、図５（ｂ）が噴射角度１５°を付与されて噴射する様子を示す図である。図５（ａ）において、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００（１），１０００（２），１０００（３）・・は、ノズルカバー１９１０（１），１９１０（２），１９１０（３）・・に覆われて、角度を付与された噴射ノズル１９００（１），１９００（２），１９００（３）・・が露出される。
【００７８】
図５から理解できるように、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００は、圧延材２３００の幅方向全体以上に亘って、典型的には幅２５ｍｍピッチで複数個実装される。例えば、圧延材２３００の幅が１５００ｍｍであった場合には、ロール幅２０００ｍｍに対して８０個実装されることができる。また、このように８０個から構成された圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ２５００を、同一のワークロール２２００（１）等に対して複数段設けることも可能である。図５では、説明の便宜上、三個の弁のみが連続配置されている外観を示しているが、これに限定されるものではなく、任意の複数個（例えば、数十個）を連接できることは上述したとおりである。
【００７９】
図６は、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００の流量制御特性の試験結果を説明する図である。図６において、使用流体はアルミ圧延油（ケロシン）であり、バルブへの流体供給圧力（Ｐ１）は０．４ＭＰａで一定となるように調整した。図６に示す表において、「算出流量（Ｌ／ｍｉｎ）」は、噴射ノズルへと送出されスプレーされる流量のことを意味するものであるが、１５秒間だけスプレーを容器に採集してその重さを測定し、容積に変換して１分間に換算するため４倍にした値である。
【００８０】
また、実験では図６の上段に示すように、バルブの全開（パルス数１４５０）から全閉（パルス数０）へとパルスを順に、１２５０，１０００，７５０，５００，２５０と低減させて噴射量を少しずつ低減させた。その後、図６の下段に示すように、バルブの全閉（パルス数０）から全開（パルス数１４５０）へとパルスを順に、２５０，５００，７５０，１０００と増大させて噴射量を少しずつ増大させた。
【００８１】
図６から理解できるように、パルス数１４５０に対応する噴射量は、上段で４３．１Ｌ／ｍｉｎであり下段で４０．９Ｌ／ｍｉｎである。また、パルス数１２５０に対応する噴射量は、上段で４２．２Ｌ／ｍｉｎであり下段で４０．４Ｌ／ｍｉｎである。パルス数１０００に対応する噴射量は、上段で３８．７Ｌ／ｍｉｎであり下段で３８．２Ｌ／ｍｉｎである。
【００８２】
さらに、パルス数７５０に対応する噴射量は、上段で３４．２Ｌ／ｍｉｎであり下段で３２．９Ｌ／ｍｉｎである。また、パルス数５００に対応する噴射量は、上段で２３．１Ｌ／ｍｉｎであり下段で２１．８Ｌ／ｍｉｎである。また、パルス数２５０に対応する噴射量は、上段で６．２Ｌ／ｍｉｎであり下段で４．９Ｌ／ｍｉｎである。いずれの噴射量においても、極めて再現性の高い噴射量が得られており、良好な噴射制御が遂行されていることが理解できる。
【００８３】
なお、図６において、Ｐ２として示すのは、噴射ノズルにおける噴射圧力である。図４に示すように一次圧Ｐ１を０．４ＭＰａ一定としてボディ１８００に供給されたクーラントは、図４の矢印１から矢印５を経由して噴射ノズル手前においては噴射圧力Ｐ２に低減されているものとなり、この低減された圧力に対応して噴射量も低減される。
【００８４】
また、図６の確認実験にあたり、噴射されたクーラントを採集する容器の重さは０．９ｋｇであり、ケロシン１Ｌの重さは０．９ｋｇである。また、ケロシンの温度は、実験開始時には３４℃であったが、実験終了時には５４℃にまで上昇しており、実験の中央時点すなわちバルブ全閉状態となった時点では、４６℃であった。
【００８５】
図６に示すように、ステッピングモータ１１００へ入力するパルス数に対応して、シャフト１１１０及び可動芯１２００のストローク（ｍｍ）が決定され、このストロークに対応してポペット１５００の位置が決まることで、噴射量が良好に制御されることが理解できる。
【００８６】
また、図７は、図６に示した表の結果をグラフ化した、ステッピングモータ１１００への入力パルス値に対する噴射バルブ１９００の噴射流量を示すグラフである。図７からも、パルス数に対する噴射量（図７では流量（縦軸）として記載）が、極めて良好に再現性良く制御されていることが理解できる。すなわち、バルブ全開から全閉、バルブ全閉から全開のいずれの状態への変位においても、特異なヒステリシス等を発現することなく、パルス数に対してバルブ開度（すなわち噴射量）が一対一で対応していることが理解できる。
【００８７】
本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、ワークロール及び／又は圧延材を冷却するためのクーラント噴射量を制御する圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブであって、ステッピングモータと、ステッピングモータのシャフトに連結された可動芯と、可動芯により、パイロット流体がパイロット空間から流出するためのパイロット穴の開口程度を調整されるバランスピストンタイプのポペットと、を備え、ポペットのオリフィスを介してポペット後端のパイロット空間に流入するパイロット流体の量と、パイロット穴を介してパイロット空間からポペット前端方向に流出するパイロット流体の量と、の関係によりポペットの位置が調整されることにより、クーラント噴射量が調整されることを特徴とする。
【００８８】
これにより、ステッピングモータに入力するパルス数により、任意のクーラント噴射量に制御できる圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブとなる。ステッピングモータのシャフトに連結された可動芯は、ポペットのパイロット穴の開口大きさを調整するのみであるので、ポペットを直接駆動する大きな押圧力は必要とされない。
【００８９】
ポペット自体は、バランスピストン機構により、ノズル側からオリフィスを介してパイロット空間に流入するクーラントとの量と、パイロット穴から排出されるクーラントの量と、のバランスされた位置で安定するように駆動する。
【００９０】
パイロット空間は、ポペットの後端と、バルブボディと可動芯を内包するリテーナーとの間で形成される。そして、ポペットが弁を閉じる方向に移動すれば、ポペット後端とリテーナーとの間が離間して、パイロット空間は増大してこの中のパイロット流体（クーラント）は増える。逆に、ポペットが弁を空ける方向に移動すれば、ポペット後端とリテーナーとの間が近接して、パイロット空間は減少してこの中のパイロット流体（クーラント）は減少する。
【００９１】
すなわち、ノズル側からオリフィスを介してパイロット空間に流入するクーラント（パイロット空間内のクーラントをパイロット流体と称する）の量と、パイロット穴を介してパイロット空間からノズル側に流出するクーラントの量と、のバランスされた位置でポペットは静止する。
【００９２】
ノズル側からオリフィスを介してパイロット空間に流入するクーラント（パイロット空間内のクーラントをパイロット流体と称する）の量が、パイロット穴を介してパイロット空間からノズル側に流出するクーラントの量より多ければ、パイロット空間を増大するようにポペットは弁を閉じる方向に移動する。
【００９３】
一方、ノズル側からオリフィスを介してパイロット空間に流入するクーラント（パイロット空間内のクーラントをパイロット流体と称する）の量が、パイロット穴を介してパイロット空間からノズル側に流出するクーラントの量より少なければ、パイロット空間を減少するようにポペットは弁を空ける方向に移動する。
【００９４】
また、ノズル側からオリフィスを介してパイロット空間に流入するクーラント（パイロット空間内のクーラントをパイロット流体と称する）の量が、パイロット穴を介してパイロット空間からノズル側に流出するクーラントの量と同じであれば、パイロット空間を維持するようにポペットはその位置で静止する。
【００９５】
ステッピングモータの押圧力のみで弁の開閉を遂行可能であれば、複雑な開閉機構は不要でありモータの力のみによるシンプルな弁開閉動作機構とできるが、２５ｍｍ幅程度の小型のステッピングモータでは押圧力が小さく、そのままでは弁の開閉を遂行させることができない。
【００９６】
このため、クーラントの流体圧それ自体を利用することで、より小さなモータ押圧力で、弁の開閉を遂行可能なバランスピストン型の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブとできる。弁が完全に閉状態、すなわちクーラント噴射量ゼロの場合であっても、ポペットが紙面左側に最大限変位した状態において、可動芯は、ポペット後端のパイロット穴を閉塞しないように構成されることができる。すなわち、この場合にはポペットが弁を完全に封鎖した位置状態において、オリフィスを介したパイロット空間へのクーラント流入量と、パイロット穴を介したノズル側へのクーラント流出量と、がバランスされたものとなっている。
【００９７】
また、ステッピングモータのシャフトのストローク（押し出し長さ）は、例えば０〜７ｍｍ程度まで可能であり、シャフトの先端にシャフト軸方向に当該軸を延長するように連結された可動芯も、シャフトのストロークに対応して押し出される。
【００９８】
そして、可動芯の押し出し量が大きくなればパイロット空間は増大し、可動芯の押し出し量が小さくなればパイロット空間は減少する。また、可動芯の位置に対応して、上述したパイロット空間へのクーラントの流入量とパイロット空間からの流出量とがバランスする位置においてポペットが静止する。そして、当該静止したポペットの位置に基づいて、ポペット先端とシートのテーパとの間隔、すなわち弁の開度が決定されて、クーラントの噴射量が再現性良く決定されるものとなる。
【００９９】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、好ましくは、２５ｍｍ乃至５０ｍｍのピッチで圧延材の幅方向に連続して複数並設されることを特徴とする。これにより、圧延材の幅方向全体に亘って、途切れなくクーラントを噴射することが可能となるとともに、当該配置ピッチ毎に、独立して、噴射量を個別制御することができる。
【０１００】
プロフィールメータは、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブの幅方向への配置ピッチに整合する２５ｍｍ乃至５０ｍｍピッチで、圧延材の凹凸形状等を検出することが可能である。このため、当該プロフィールメータからの検出値フィードバックに基づいて、２５ｍｍピッチ等で圧延材の形状に対応するようにより細かく個別箇所毎のクーラント噴射量制御としてより精確な個別箇所毎の形状調整が可能となるので好ましい。
【０１０１】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、ポペットの先端外壁に設けられたテーパと、ポペットの先端に対応する位置において、ポペットを収容するバルブボディの内壁に設けられたシートのテーパと、の間隔により、クーラント噴射量が調整されることを特徴とする。
【０１０２】
すなわち、ボディの内部のクーラントは、ポペットの先端外壁に設けられたテーパと、ポペットを収容するバルブボディの内壁に設けられたシートのテーパと、の間を通過してノズル方向へと送出される。
【０１０３】
このため、ポペットの先端外壁に設けられたテーパと、ポペットを収容するバルブボディの内壁に設けられたシートのテーパと、の間隔が広ければ、クーラントの射出量は多くなり、両テーパの間隔が狭ければクーラントの射出量は少なくなる。また、両テーパの間隔が無くなれば、クーラントの射出量はゼロとなってクーラントは射出されない。
【０１０４】
ポペットを収容するバルブボディの内壁に設けられたシートのテーパは固定されているので、両テーパの間隔は、ポペットの位置によってのみ決定される。すなわち、ポペットが安定的に静止する位置に依存して、これに対応するクーラントの射出量が決定されることとなる。また、既に上述したように、ポペットの位置は、ステッピングモータへのパルス入力により決まる可動芯のストロークに対応して決まることから、結局のところ、ステッピングモータへのパルス入力に対応してクーラント射出量が決定されるものとなる。
【０１０５】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、パイロット流体がパイロット空間から流出するためのパイロット穴の開口程度を調整する可動芯の先端は、先細りのテーパ形状であることを特徴とする。
【０１０６】
これにより、モータシャフトに連結された可動芯のストロークに対応して、可動芯の先端部がパイロット穴の開口程度を調整する場合に、比較的緩慢にかつ穏やかに、開口程度を変化させることが可能となるので好ましい。急激な開口度合いの変化とすれば、パイロット流体やクーラント等の圧力流体に予期せぬ衝撃等が生じる懸念も生じるが、このような懸念を払拭するとともに、より細やかな開口程度調整が可能となる。これにより、可動芯のストロークに対応して移動するポペットの位置変動も、比較的緩和されるものとなり、急激な位置変動による衝撃等やこれにより生じる障害等も回避できるので好ましい。また、衝撃や障害を回避することで、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブを含む冷却システム全体の耐久性や信頼性も向上できるものとなるので好ましい。
【０１０７】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブに供給されるクーラントの一次供給圧は、０．４〜０．７ＭＰａであることを特徴とする。
【０１０８】
上述した実施例では、０．４ＭＰａで一定とした場合を示したが、実施例での説明に限定されるものではなく、クーラントの一次供給圧すなわち圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブに供給されるクーラントの圧力は、典型的には０．４〜０．７ＭＰａの範囲とすることができる。
【０１０９】
バランスピストンタイプのポペットを用いていることから、クーラントの一次供給圧が変動してしまうと、ステッピングモータのパルス数変動が無くても（すなわち可動芯の位置が一定でも）、ポペットの位置が変動し得ることとなる。
【０１１０】
そして、ポペットの位置が変動すれば、クーラント噴射量が変動することとなる。従って、現実の生産ラインで圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブを稼働させる場合には、クーラントの一次供給圧を常に一定にしておくことで、再現性の良いクーラント噴射量の制御調整が可能となる。
【０１１１】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、ステッピングモータは、防振弾性材を介して台座に固定されて、エアーパージにより冷却されることを特徴とする。
【０１１２】
ステッピングモータが駆動されるとそれ自体が発熱する。また、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブが配置される生産ラインは、温度や湿度等比較的厳しい環境下である。さらに、ステッピングモータを含む圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、２５ｍｍピッチ等で隣接して連続して複数個（例えば８０個）並設される。
【０１１３】
このため、ステッピングモータが発熱や蓄熱等により、ダウンすることを回避するためにエアパージの空冷により冷却することが好ましい。パージエアは、隣接するステッピングモータ同士で連通させて、共通にパージできるものとすることができる。
【０１１４】
また、ステッピングモータが防振ゴムを典型例とする防振弾性材を介して台座に固定されることで、細かな振動の発生を抑制し、当該振動によりノズルから噴射されるクーラントが脈動したり乱れることを抑止できるので好ましい。また、ステッピングモータ自体の振動を抑制できるので、入力パルスに基づく可動芯のストローク制御を安定的に精確に遂行でき、より安定的に精確なクーラント噴射量の制御が可能となる。
【０１１５】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、パイロット穴を介してパイロット空間からポペット前端方向に流出するパイロット流体の流出経路は、ポペットの長手方向に、ポペットの中央部に設けられ、ポペットのオリフィスを介してポペット後端のパイロット空間に流入するパイロット流体の流入経路は、流出経路に対して対称に一対設けられることを特徴とする。
【０１１６】
これにより、一本の流出経路と一対二本の流入経路となるので、パイロット空間へのクーラント（パイロット流体）の流入や流出がスムースに行えるものとなるので好ましい。
【０１１７】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、クーラント噴射量は、０乃至４３リットル／分の間で調整可能であることを特徴とする。
【０１１８】
クーラント噴射量は、同一の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブを用いた場合であっても、クーラント一次供給圧に依存して変動する。また、ノズルの形状等によっても変わり得る。但し、典型的には、実施形態で説明したように、クーラント一次供給圧が０．４ＭＰａ一定とした場合に０乃至４３リットル／分の間で調整可能とすることができる。これは、従来、噴射するかしないかのみの二択選択であったバルブに比べると、より精緻かつきめ細やかなクーラント噴射制御を実現する上で極めて有利である。
【０１１９】
また、本発明の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブは、さらに好ましくは、クーラント噴射圧は、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブに供給されるクーラントの一次供給圧が０．４ＭＰａである場合に、０乃至０．２５ＭＰａの間で調整可能であることを特徴とする。
【０１２０】
ノズル形状によってもクーラント噴射量とクーラント噴射圧との関係は変動するが、実施形態で説明した典型例においては、０乃至０．２５ＭＰａの間で調整可能である。この場合のノズルは、クーラント噴射圧やこれに対応するクーラント噴射量が変動した場合であっても、噴射広がり角度を含む噴射形状が変動しないバルブを用いたものである。
【０１２１】
このようなクーラント噴射圧の制御は、従来、噴射するかしないかのみの二択選択であったバルブに比べると、より精緻かつきめ細やかなクーラント噴射制御を実現する上で極めて有利である。また、前記クーラントの噴射ノズルと、本実施形態の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブとは、一対一で設けられるものとする。さらに好ましくは、モータシャフトの軸と可動芯の軸とポペットのパイロット穴及びパイロット流体流出経路、及び噴射ノズルが直線状に同軸に配置されるものとする。
【０１２２】
また、本発明の圧延制御装置は、上述のいずれか一に記載の圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブを用いた圧延制御装置であることを特徴とする。これにより、厚さや凹凸形状、ひずみ等をミクロンレベルで低減した高い品質の圧延工程を遂行できる圧延制御装置とできるので好ましい。
【０１２３】
また、本発明の圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法は、ワークロールの温度を検出する工程と、検出されたワークロールの温度に基づいて、ステッピングモータへの入力パルスを変更する工程と、を有することを特徴とする。これにより、厚さや凹凸形状、ひずみ等をミクロンレベルで低減した高い品質の圧延工程を遂行できる圧延制御装置とできるので好ましい。
【０１２４】
ワークロールの温度が高くなるとステッピングモータへの入力パルスを大きくしてクーラント噴射量を増大させ、ワークロールの温度が低くなるとステッピングモータへの入力パルスを小さくしてクーラント噴射量を低減させることができる。さらに、このような制御を、典型的には圧延材の幅方向の２５ｍｍピッチ毎に別個に、個別独立して遂行できるので好ましい。局所的なワークロールの温度変動等が生じた場合であっても、局所的に任意の適切量のクーラントを噴射する対応が可能となる。
【０１２５】
また、本発明の圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法は、プロフィールセンサーにより圧延材の凹凸、厚さ、ひずみ、形状の少なくともいずれか一つを検出する工程と、圧延材の凹凸、厚さ、ひずみ、形状の少なくともいずれか一つの検出結果に基づいて、ステッピングモータへの入力パルスを変更する工程と、を有することを特徴とする。これにより、厚さや凹凸形状、ひずみ等をミクロンレベルで低減した高い品質の圧延工程を遂行できる圧延制御装置とできるので好ましい。
【０１２６】
プロフィールセンサーにより圧延材の凹凸、厚さ、ひずみ、形状の少なくともいずれか一つを検出すると、これを減少させるように、ステッピングモータへの入力パルスを大きくまたは小さくしてクーラント噴射量を増大または低減させることができる。さらに、このような制御を、典型的には圧延材の幅方向の２５ｍｍピッチ毎に別個に、個別独立して遂行できるので好ましい。局所的な圧延材のひずみや凹凸等が生じた場合であっても、局所的に任意の適切量のクーラントを噴射する対応が可能となる。
【０１２７】
なお、圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００は、ワークロール２２００の幅方向に５０〜６０台程度並べて配置しても良い。そして、その中央付近は、２０〜３０台の任意の台数だけ同時に作動させる制御とすることができる。当該任意の台数は、必要に応じて時には２０台としたり、また他の時には２５台としたりして、その時の圧延状況により一定ではないものとできる。
【０１２８】
さらに、中央付近の当該任意の台数（例えば２５台）については、同時に作動させるため、弁の開閉を制御する電気信号は同時に同一の信号が入力されることとできる。この場合に、各個別の弁の開閉動作は、シール１７００の抵抗やその他のバラツキに起因して、完全には同時に動作せず１〜２秒程度の時間差が生じる場合もある。
【０１２９】
加えて、図８に示すように、５０台並列に連続して設けられた圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００を含むヘッダーに対して、クーラント導入口をその一方側にのみに設ける場合に、クーラント導入口のサイズや口数の相違等により各弁の動作が影響を受ける場合もある。図８は、５０台並列に連続して設けられた圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ１０００を含むヘッダーの概要を説明する図である。
【０１３０】
具体的には、クーラント導入口との間隔が小さい弁（すなわちクーラント導入口に近い弁）と、クーラント導入口との間隔が大きい弁（すなわちクーラント導入口に遠い弁）と、では同時に同一のステッピングモータ１１００制御信号を入力しても、個々に流量が異なることもある。
【０１３１】
このような場合には、図１においてパイロット空間１３００とオリフィス１５１０の場所とポペット１５００の左側に配置されている噴射ノズル１９００に通じるパイロット流体の出側１５２０にオリフィスを入れて、複数の弁動作を同調させるように調整することも可能である。
【０１３２】
上述の説明による圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ及び圧延制御装置及び圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法は、実施形態での説明に限定されるものではなく、本発明の範囲内かつ当業者に自明な範囲内で適宜構成を変更し、動作や工程を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、圧延制御装置及び圧延制御装置における噴射ノズルからのクーラント噴射量調整方法に好適である。
【符号の説明】
【０１３４】
１０００・・圧延制御用可変流量ロールクーラントバルブ、１１００・・ステッピングモータ、１２００・・可動芯、１３００・・パイロット空間、１４００・・パイロット穴、１５００・・ポペット、１６００・・バルブボディ、１７００・・シート、１８００・・ボディ、１９００・・噴射ノズル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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