(57)【要約】【課題】板冷却による板幅方向温度差低減効果を正しく測定し評価しうる最適な装置配置を提供し、かつ板幅方向温度差が残る場合においても室温状態での板形状を所望の板形状にする圧延機および圧延方法を提供する。【解決手段】作業ロール１１の出側で板形状分布を測定する形状検出器１５ａと、作業ロールと形状検出器の間で幅方向板温度分布を測定する温度測定器２１ａと、作業ロールと温度測定器の間で圧延材表面に冷却材を噴射する装置２３ａと、冷却材噴射装置と温度測定器の間で圧延材表面上の冷却材を除去するワイピング装置２４ａと、形状検出器と温度測定器の測定値を基に室温状態における目標形状との偏差を演算する装置１６と、その偏差を基に機械的制御手段３１〜３３及び作業ロール冷却手段２０の制御量を演算し板形状を制御する装置１７〜１９と、温度測定器の測定値を基に冷却材噴射装置の噴射状態を制御する装置２２ａを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材を圧延する作業ロールと、少なくともこの作業ロールの出側で圧延後の圧延材の板形状分布を測定する形状検出器と、圧延材の板形状を制御する機械的制御手段および前記作業ロールの冷却手段とを備えた圧延機において、
前記作業ロールと前記形状検出器の間で圧延後の圧延材の幅方向板温度分布を測定する温度測定器と、
前記作業ロールと前記温度測定器の間で圧延材表面に冷却材を噴射する冷却剤噴射装置と、
前記冷却材噴射装置と前記温度測定器の間で圧延材表面上の冷却材を除去するワイピング装置と、
前記形状検出器の検出値と前記温度測定器の測定値を基に室温状態における目標形状との偏差を演算する装置と、
前記室温状態における目標形状との偏差を基に前記機械的制御手段及び作業ロールの冷却手段の制御量を演算し圧延材の板形状を制御する装置と、
前記温度測定器の測定値を基に前記圧延後の圧延材の幅方向板温度分布が減少するよう前記冷却材噴射装置の噴射状態を制御する装置とを備えることを特徴とする圧延機。
【請求項２】
請求項１記載の圧延機において、
前記作業ロールの入側で圧延前の圧延材の板形状分布を測定する入側形状検出器と、
前記作業ロールと前記入側形状検出器の間で圧延前の圧延材の幅方向板温度分布を測定する入側温度測定器と、
前記作業ロールと前記入側形状検出器の間で圧延材表面に冷却材を噴射する入側冷却材噴射装置と、
少なくとも前記入側温度測定器の測定値を基に前記圧延前の圧延材の幅方向温度分布が減少するよう前記入側冷却材噴射装置の噴射状態を制御する装置とを更に備えることを特徴とする圧延機。
【請求項３】
請求項２記載の圧延機において、
前記入側冷却材噴射装置と前記入側温度測定器の間で圧延材表面上の冷却材を除去する入側ワイピング装置を更に備えることを特徴とする圧延機。
【請求項４】
請求項２記載の圧延機において、
前記入側冷却材噴射装置の噴射状態を制御する装置は、前記入側温度測定器により測定された圧延前の圧延材の幅方向温度分布が平坦である場合は、前記出側温度測定器の測定値を基に前記圧延後の圧延材の幅方向温度分布が減少するよう前記入側冷却材噴射装置の噴射状態を制御することを特徴とする圧延機。
【請求項５】
圧延材を圧延する作業ロールと、この作業ロールの入側および出側で圧延前および圧延後の圧延材の板形状分布を測定する入側および出側形状検出器と、圧延材の板形状を制御する機械的制御手段および前記作業ロールの冷却手段とを備えた可逆式圧延機において、
前記作業ロールと前記入側および出側形状検出器の間で圧延前及び圧延後の圧延材の幅方向板温度分布を測定する入側および出側温度測定器と、
前記作業ロールと前記入側および出側温度測定器の間で圧延材表面に冷却材を噴射する入側および出側冷却剤噴射装置と、
前記入側および出側冷却材噴射装置と前記入側および出側温度測定器の間で圧延材表面上の冷却材を除去する入側および出側ワイピング装置と、
前記出側形状検出器の検出値と前記出側温度測定器の測定値を基に室温状態における目標形状との偏差を演算する装置と、
前記室温状態における目標形状との偏差を基に前記機械的制御手段及び作業ロールの冷却手段の制御量を演算し圧延材の板形状を制御する装置と、
前記出側温度測定器の測定値を基に前記圧延後の圧延材の幅方向板温度分布が減少するよう前記出側冷却材噴射装置の噴射状態を制御する装置と、
少なくとも前記入側温度測定器の測定値を基に前記圧延前の圧延材の幅方向板温度分布が減少するよう前記入側冷却材噴射装置の噴射状態を制御する装置とを備えることを特徴とする可逆式圧延機。
【請求項６】
圧延材を圧延する作業ロールを各スタンドが備え、かつ最終スタンドの作業ロール出側で圧延後の圧延材の板形状分布を測定する出側形状検出器と、圧延材の板形状を制御する機械的制御手段および前記作業ロールの冷却手段とを備えた複数スタンドからなる連続式圧延機において、
前記最終スタンドの作業ロールと前記出側形状検出器の間で圧延後の圧延材の幅方向板温度分布を測定する出側温度測定器および前記最終スタンドとその手前のスタンド間で圧延材の幅方向板温度分布を測定するスタンド間温度測定器と、
前記最終スタンドの作業ロールと前記出側温度測定器の間で圧延材表面に冷却材を噴射する出側冷却剤噴射装置および前記最終スタンドとその手前のスタンド間で圧延材表面に冷却材を噴射するスタンド間冷却材噴射装置と、
前記出側冷却材噴射装置と前記出側温度測定器の間で圧延材表面上の冷却材を除去する出側ワイピング装置および前記スタンド間冷却材噴射装置と前記スタンド間温度測定器の間で圧延材表面上の冷却材を除去するスタンド間ワイピング装置と、
前記出側形状検出器の検出値と前記出側温度測定器の測定値を基に室温状態における目標形状との偏差を演算する装置と、
前記室温状態における目標形状との偏差を基に前記機械的制御手段及び作業ロールの冷却手段の制御量を演算し圧延材の板形状を制御する装置と、
前記出側温度測定器の測定値を基に前記圧延後の圧延材の幅方向板温度分布が減少するよう前記出側冷却材噴射装置の噴射状態を制御する装置と、
少なくとも前記スタンド間温度測定器の測定値を基にスタンド間の圧延材の幅方向板温度分布が減少するよう前記スタンド間冷却材噴射装置の噴射状態を制御する装置とを備えることを特徴とする連続式圧延機。
【請求項７】
少なくとも作業ロールの出側で板形状検出器を用いて圧延後の板形状分布を測定し、機械的制御手段および前記作業ロールの冷却手段を用いて圧延材の板形状を制御する圧延方法において、
前記作業ロールと前記形状検出器の間で温度測定器を用いて圧延後の圧延材の幅方向板温度分布を測定すること、
前記作業ロールと前記温度測定器の間で冷却材噴射装置を用いて圧延材表面に冷却材を噴射すること、
前記冷却材噴射装置と前記温度測定器の間でワイピング装置を用いて圧延材表面上の冷却材を除去すること、
前記形状検出器の検出値と前記温度測定器の測定値を基に室温状態における目標形状との偏差を演算し、この室温状態における目標形状との偏差を基に前記機械的制御手段及び作業ロールの冷却手段を用いて圧延材の板形状を制御すること、
前記温度測定器の測定値を基に前記圧延後の圧延材の幅方向板温度分布が減少するよう前記冷却材噴射装置の噴射状態を制御することを特徴とする圧延方法。
【請求項８】
請求項７記載の圧延方法において、更に、
前記作業ロールの入側で圧延前の圧延材の板形状分布を測定する入側形状検出器と、
前記作業ロールと前記入側形状検出器の間で入側温度測定器を用いて圧延前の圧延材の幅方向板温度分布を測定すること、
前記作業ロールと前記入側形状検出器の間で入側冷却材噴射装置を用いて圧延材表面に冷却材を噴射すること、
前記入側冷却材噴射装置と前記入側温度測定器の間で入側ワイピング装置を用いて圧延材表面上の冷却材を除去すること、
少なくとも前記入側温度測定器の測定値を基に前記圧延前の圧延材の幅方向温度分布が減少するよう前記入側冷却材噴射装置の噴射状態を制御することを特徴とする圧延方法。
【請求項９】
可逆式圧延機において、作業ロールの入側および出側で入側および出側板形状検出器を用いて圧延前および圧延後の板形状分布を測定し、機械的制御手段および前記作業ロールの冷却手段を用いて圧延材の板形状を制御する圧延方法において、
前記作業ロールと前記入側および出側形状検出器の間で入側および出側温度測定器を用いて圧延前および圧延後の圧延材の幅方向板温度分布を測定すること、
前記作業ロールと前記入側および出側温度測定器の間で入側および出側冷却材噴射装置を用いて圧延材表面に冷却材を噴射すること、
前記入側および出側冷却材噴射装置と前記入側および出側温度測定器の間で入側および出側ワイピング装置を用いて圧延材表面上の冷却材を除去すること、
前記出側形状検出器の検出値と前記出側温度測定器の測定値を基に室温状態における目標形状との偏差を演算し、この室温状態における目標形状との偏差を基に前記機械的制御手段及び作業ロールの冷却手段を用いて圧延材の板形状を制御すること、
前記出側温度測定器の測定値を基に前記圧延後の圧延材の幅方向板温度分布が減少するよう前記出側冷却材噴射装置の噴射状態を制御するとともに、少なくとも前記入側温度測定器の測定値を基に前記圧延前の圧延材の幅方向板温度分布が減少するよう前記入側冷却材噴射装置の噴射状態を制御することを特徴とする圧延方法。
【請求項１０】
複数スタンドからなる連続式圧延機において、最終スタンドの作業ロール出側で出側板形状検出器を用いて圧延後の圧延材の板形状分布を測定し、機械的制御手段および前記作業ロールの冷却手段を用いて圧延材の板形状を制御する圧延方法において、
前記最終スタンドの作業ロールと前記出側形状検出器の間で出側温度測定器を用いて圧延後の圧延材の幅方向板温度分布を測定するとともに、前記最終スタンドとその手前のスタンド間でスタンド間温度測定器を用いて圧延材の幅方向板温度分布を測定すること、
前記最終スタンドの作業ロールと前記出側温度測定器の間で出側冷却材噴射装置を用いて圧延材表面に冷却材を噴射するとともに、前記最終スタンドとその手前のスタンド間でスタンド間冷却材噴射装置を用いて圧延材表面に冷却材を噴射すること、
前記出側冷却材噴射装置と前記出側温度測定器の間及び前記スタンド間冷却材噴射装置と前記スタンド間温度測定器の間でそれぞれワイピング装置を用いて圧延材表面上の冷却材を除去すること、
前記出側形状検出器の検出値と前記出側温度測定器の測定値を基に室温状態における目標形状との偏差を演算し、この室温状態における目標形状との偏差を基に前記機械的制御手段及び作業ロールの冷却手段を用いて圧延材の板形状を制御すること、
前記出側温度測定器の測定値を基に前記圧延後の圧延材の幅方向板温度分布が減少するよう前記出側冷却材噴射装置の噴射状態を制御するとともに、少なくとも前記スタンド間温度測定器の測定値を基にスタンド間の圧延材の幅方向板温度分布が減少するよう前記スタンド間冷却材噴射装置の噴射状態を制御することを特徴とする圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧延材の板形状を制御する機構を有する圧延機および圧延方法に係り、特に板形状に関してフィードバック制御を行う冷間圧延機および圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延加工、特に冷間圧延において所望の板形状を得るために、圧延後の板形状を測定し、目標形状との偏差を小さくするようにロールベンダーやシフト等の機械的制御手段やロールクーラントの幅方向流量分布を変更して形状制御が行われている。この際、圧延後の板の幅方向温度分布を測定し、圧延材に冷却材を噴射し、フィードバック制御時における幅方向温度差を減少させるものがある。このような公知技術としては、特開昭６０−９６３１５号公報、特開平２−２５５２０９号公報記載のものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−９６３１５号公報
【０００４】
【特許文献２】特開平２−２５５２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、以下の課題が存在する。
（課題１）：「板冷却実施後の残存する幅方向温度分布の未考慮」
特開昭６０−９６３１５号公報記載の圧延機および特開平２−２５５２０９号公報記載の形状制御方法においては、圧延後に板幅方向の温度分布を測定し、板幅方向の温度分布を減少させるかほぼ一様になるように板冷却を実施するとしている。しかし、種々の圧延条件下における実際の圧延においては、幅方向の温度分布を板冷却によって完全に除去することは困難であり、板幅方向温度分布が残存する。したがって、圧延材温度が室温状態まで降下した際の板形状を所望の形状にするためには、板冷却実施後に残存する幅方向板温度分布が、板形状に及ぼす影響を考慮して制御を行う必要がある。
（課題２）：「板温度測定精度悪化による形状制御精度の低下」
特開昭６０−９６３１５号公報記載の圧延機においては、最終スタンド出側において板温度を測定し、最終スタンド入側以前の板冷却装置を制御するため、最終スタンドの圧延で板温度分布が付与されると、その温度差を減少させることはできず、形状制御精度が低下する。
【０００６】
また、特開平２−２５５２０９号公報記載の形状制御方法においては、形状検出器の下流側に板温度測定器を配置し、板温度を測定している。しかし、冷間圧延においては、最終スタンド出側の板厚は概ね1.0mm以下となるため板厚方向の熱容量が小さく、外部との接触によりその温度の影響を受けやすい。特開平２−２５５２０９号公報記載の板温度測定方法では、板冷却実施後の板温度が形状検出器と接触することによって、形状検出器の表面温度の影響を受け、板温度測定部分において板冷却による温度差低減効果を正しく測定することはできず、形状制御精度が低下する。
【０００７】
本発明の目的は、板冷却による板幅方向温度差低減効果を正しく測定し評価しうる最適な装置配置を提供するとともに、板冷却実施後に板幅方向温度分布が残る場合においても、その残存する幅方向板温度分布を考慮して制御を行い室温状態での板形状を所望の板形状にすることのできる圧延機および圧延方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、作業ロールと形状検出器の間で温度測定器を用いて圧延後の圧延材の幅方向板温度分布を測定し、作業ロールと温度測定器の間で冷却材噴射装置を用いて圧延材表面に冷却材を噴射し、形状検出器の検出値と温度測定器の測定値を基に室温状態における目標形状との偏差を演算し、この偏差を基に機械的制御手段及び作業ロールの冷却手段を用いて圧延材の板形状を制御するとともに、温度測定器の測定値を基に圧延後の圧延材の幅方向板温度分布が減少するよう冷却材噴射装置の噴射状態を制御するものである。このように出側冷却を実施して幅方向板温度分布を小さくした上で、残存する板温度分布を考慮した室温状態での目標形状との偏差を演算することにより、板温度分布を考慮した目標形状との偏差は小さくなり、形状制御アクチュエータによって予め補償することが可能となり安定した通板性も確保することができる。また、出側冷却だけを行い、室温状態での目標形状との偏差を演算しない場合に比べても形状制御精度が良くなり、圧延材温度が室温状態まで降下した際の板形状を所望のほぼ平坦にすることが可能となる。
【０００９】
また、本発明は、冷却材噴射装置と温度測定器の間でワイピング装置を用いて圧延材表面上の冷却材を除去するものであり、これにより冷却材噴射後に圧延材表面上に付着した冷却材はワイピング装置によって除去され、温度測定器における温度測定精度が向上するとともに、巻取り時における巻きずれ（テレスコピック）を防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、板冷却による板幅方向温度差低減効果を正しく測定し評価しうる最適な装置配置を提供するとともに、板冷却実施後に板幅方向温度差が残る場合においても、その残存する幅方向板温度分布を考慮して制御を行い室温状態での板形状を所望の板形状にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる圧延機を示す図である。
【００１３】
図１において、圧延機は、圧延材１４に直接接触し圧延する上下の作業ロール１１，１１と、これら作業ロールを鉛直方向に支持する上下の中間ロール１２，１２と、これら中間ロール１２，１２を鉛直方向に支持する上下の補強ロール１３，１３とを備えている。作業ロール１１，１１および中間ロール１２，１２には曲げ力を作用させるベンディング装置３１，３１および３２，３２がそれぞれ設けられ、中間ロール１２，１２には更にロールを軸方向に移動するシフト装置３３，３３が設けられている。これらベンディング装置３１，３１および３２，３２、シフト装置３３，３３は、ベンダー・シフト制御装置１８によってその動作を制御される。また、作業ロール１１，１１に対してクーラントを噴射するクーラントヘッダー列２０，２０が設けてあり、クーラントヘッダー列２０，２０は幅方向に一定間隔で配置された個々のノズルで構成され、ロールクーラント制御装置１９からの指令により幅方向一定間隔で流量および温度を調整する。
【００１４】
また、作業ロール１１，１１の出側には、圧延後の圧延材１４の板形状を測定する形状検出器１５ａ、圧延後の板温度を測定する温度測定器２１ａ、板表面に冷却材を噴射する装置２３ａおよび板表面の冷却材を除去するワイピング装置２４ａが配置されている。温度測定器２１ａは作業ロール１１，１１と形状検出器１５ａの間に配置され圧延後の圧延材１４の幅方向板温度分布を測定し、冷却材噴射装置２３ａは作業ロール１１，１１と温度測定器２１ａの間に配置され圧延材表面に冷却材を噴射し、ワイピング装置２４ａは冷却材噴射装置２３ａと温度測定器２１ａの間に配置され圧延材表面上の冷却材を除去する。温度測定器２１ａの測定値を基に板冷却制御装置２２ａから冷却材噴射装置２３ａに指令が送られ、幅方向一定間隔で冷却材の流量および温度を調整する。形状検出器１５ａおよび温度測定器２１ａの測定値を基に、目標形状との偏差演算装置１６によって、室温状態での目標形状との偏差を演算し、ロール冷却手段・機械的制御手段制御量演算装置１７によりロールクーラントの噴射状態およびベンダー・シフトの制御量が演算される。偏差演算装置１６は、温度測定器２１ａの測定値と室温との温度差の分布を計算し、その温度分布から生じる圧延材の熱収縮量の分布（板形状）を計算し、その熱収縮量を補償するよう形状検出器１５ａの検出値と室温状態での目標形状との偏差を演算する。圧延材の冷却材を板表面上から除去するワイピング装置２４ａとしては、好ましくは特許第２５２３７２５号公報に開示されているローラー型のワイピング装置が使用される。
【００１５】
以上のように構成した本実施の形態の動作および作用を詳細に説明する。
【００１６】
図２は、圧延材出側の板温度分布を考慮した場合の目標形状との偏差を示し、図３は、圧延材出側の板温度分布を考慮した場合で、出側板冷却を実施した場合の目標形状との偏差を示し、図４は、室温状態まで圧延材温度が降下した場合における目標形状との偏差を示す図である。
【００１７】
冷間圧延においては、通常圧延機出側にて板形状をオンラインで測定し、目標形状との偏差を最小にするようにフィードバック制御が行われている。制御前において、図２（ａ）に示すような板形状分布を平坦形状にする場合、目標形状との偏差は、図２（ｃ）内の破線で示すような分布となる。この偏差が最小になるように、ロールベンダー力やシフト位置の修正およびロールクーラントの噴射状態を変更する。しかし、圧延加工においては、板材が塑性変形をするため加工に伴う発熱やロールバイトでの摩擦熱等により、板材の温度が上昇する。この時、圧延材端部においては中央部に比べて、板幅方向への放熱が大きいため、図２（ｂ）に示すような分布を持つ。このような温度分布下において、目標形状との偏差を最小にし、例えば平坦形状を得たとしても、温度分布の影響により幅方向で収縮量が異なるため、温度分布がなくなった場合には、結果的にひずみ分布が生じ板形状に変化が生じる。圧延においては、圧延作業中の板形状は、通板状態を安定にするため、できるだけ平坦形状を保つことが優先されるが、最終製品や次工程のためには、放熱後の室温状態における板形状が所望の形状となっていることが求められる。
【００１８】
帯状の薄板における幅方向の温度分布が、冷却後の熱応力およびひずみに与える基本的な影響については、「Theory of Elasticity(Third Edition)」（S.P.Timoshenko & J.N.Goodier:McGRAW-HILL BOOK COMPANY:Chap.13 pp433-439）によって考察されている。簡潔に言えば、温度が高い部分では温度降下幅も大きいため熱収縮が大きく、逆に温度が低い部分では熱収縮が小さくなる。温度分布が存在するときに幅方向各位置における長手方向ひずみが一様であっても、その後温度分布がなくなると、長手方向ひずみに分布が生じることになる。
【００１９】
したがい、圧延直後において、図２（ａ）のような板形状分布と図２（ｂ）に示す板温度分布を持つ場合、室温状態まで板温度が下がった場合に平坦形状を得るには、図２（ｃ）内実線に示すような板温度分布を考慮した目標形状との偏差をフィードバック制御にて最小にする必要がある。このように、板温度分布を考慮した場合には、図４（ａ）内実線のように、板温降下時における板形状をほぼ平坦にすることが可能である。一方、圧延直後の板温度分布を考慮せずに、計測された板形状分布のみを用いてフィードバック制御を実施すると、温度降下時に図４（ａ）内破線のように板端部において伸びを生じた板形状となり、所望の板形状と偏差を持つ。
【００２０】
このように、フィードバック制御時において目標とする板形状は、板温度分布を考慮した上で設定する必要がある。温度分布から生じる板形状を予め補償する場合、通板状態を安定に保つことが可能な範囲内であれば、圧延後の板形状は平坦でなくても特に問題になることはない。しかし、圧延直後の板温度分布から生じる板形状を、形状制御アクチュエータによって補償（制御）できない場合や、圧延直後における板形状が安定した通板性を阻害する場合には、板温度分布そのものを減少させる必要がある。
【００２１】
本発明では、上記運転例と同様に圧延機出側にて板形状をオンラインで測定し、目標形状との偏差を最小にするようにフィードバック制御を行うものであるが、そのとき図１に示す冷却材噴射装置２３ａによって板温度分布そのものを減少させる。冷却材噴射装置２３ａは板温度測定器２１ａによって測定された板温度分布を基に、温度が高い部分に対して冷却材を噴射し、板幅方向の温度分布を減少させるように作用する。この際、冷却材には、圧延潤滑材と同じ流体が使用され、水と油を混合したエマルションや油１００％の液体が使用される。図３（ｂ）内実線で示す板温度分布は、圧延直後の板表面上に冷却材を噴射した際の板温度分布を示している。このように、圧延材出側において板冷却を実施することによって、幅方向の板温度差が小さくなる。
【００２２】
そして、このように出側冷却を実施して幅方向板温度分布を小さくした上で、偏差演算装置１６によって残存する板温度分布を考慮した室温状態での目標形状との偏差を演算する。これにより制御前において図３（ａ）に示すような板形状分布を平坦形状にする場合、図３（ｃ）内実線で示すように板温度分布を考慮した目標形状との偏差は小さくなり、形状制御アクチュエータによって予め補償することが可能となり安定した通板性も確保することができる。
【００２３】
さらに、出側冷却を実施せずに圧延機の形状制御アクチュエータが飽和した場合においても、図４（ｂ）内実線で示すように、出側にて板冷却を行うことによって形状制御アクチュエータの飽和が解消し、圧延材温度が室温状態まで降下した際の板形状を所望のほぼ平坦にすることが可能となる。
【００２４】
また、特開平２−２５５２−９号公報等の従来技術においては、圧延後に板幅方向の温度分布を測定し、板幅方向の温度分布を減少させるように板冷却を実施している。しかし、種々の圧延条件下における実際の圧延においては、幅方向の温度分布を板冷却によって完全に除去することは困難であり、図３（ｂ）内実線で示すように板幅方向温度分布が残存する。よって、この温度分布を考慮せずに室温状態での目標形状との偏差を演算し、形状制御を行った場合は、その残存する温度分布による熱収縮量の分、板形状が悪化し、圧延材温度が室温状態まで降下した際の板形状を所望の形状にすることができない。
【００２５】
本発明では、出側冷却を実施して幅方向板温度分布を小さくした場合でも、残存する幅方向板温度分布を考慮して室温状態での目標形状との偏差を演算し制御を行う。よって、出側冷却だけを行い、室温状態での目標形状との偏差を演算しない場合に比べても形状制御精度が良くなり、圧延材温度が室温状態まで降下した際の板形状を所望のほぼ平坦にすることが可能となる。
【００２６】
また、本発明では、圧延材出側において、作業ロール１１，１１と形状検出器１５ａの間に温度検出器２１ａを配置し、作業ロール１１，１１と温度検出器２１ａの間に冷却剤噴射装置２３ａを配置している。つまり、冷却材噴射装置２３ａの下流側に板温度測定器２１ａを配置して圧延後の板材の温度を制御し、板温度測定器２１ａの下流側に形状検出器１５ａを配置して圧延材の板形状分布を測定している。このように配置することによって冷却材噴射装置２３ａの効果を下流側の板温度測定器によって連続的に測定可能となり、かつ形状検出器１５ａの表面温度の影響を受けることもなくなり、巻き取り温度をより正確に制御可能である。逆に、板温度測定器２１ａの下流側に冷却材噴射装置２３ａを配置した場合は、冷却材噴射後の温度分布を測定することができず、形状検出器１５ａの下流側に温度検出器２１ａを配置した場合は、形状検出器１５ａの表面温度の影響を受け板冷却による温度差低減効果を正しく測定することができないため、巻き取り温度の正確な測定ができないばかりか、室温状態での板形状も正確に予測できなくなり、本発明本来の目的を達成不可能となる。
【００２７】
また、本発明では、冷却剤噴射装置２３ａと温度測定器２１ａの間にワイピング装置２４ａを配置したため、冷却材噴射後に圧延材表面上に付着した冷却材はワイピング装置２４ａによって除去され、温度測定器２１ａにおける温度測定精度が向上するとともに、巻取り時における巻きずれ（テレスコピック）を防止することができる。
【００２８】
圧延直後の板温度を測定する場合、本発明に示すように非接触状態で測定することが望ましく、例えば物体からの赤外線放射率を測定する放射温度計等が好ましい。接触型の温度計を直接板材に接触させても板材の温度は測定できるが、板材の急激な温度変化に対する応答性が悪く、圧延材速度が１０００ｍｐｍを超える冷間圧延には適さない。さらに、接触式の温度計では、温度計自体が接触することによって、摩擦発熱を生じることになり、計測誤差を生じることになる。
【００２９】
また、非接触、接触式を問わず物体の温度を測定する場合、計測対象物の表面上に液体等が介在すると、その液体自体の温度を測定するため、計測誤差を生じることになる。本発明では、圧延材の冷却材を板表面上から除去する装置として、特許第２５２３７２５号公報に開示されているローラー型のワイピング装置を使用している。このワイピング装置は、板材を鉛直方向から挟み込む小径のローラーを静圧軸受によって支持しているため、高速で通過する板材との摩擦抵抗が小さく摩擦発熱の影響を軽減でき、冷却材の除去能力も高く、温度測定時の精度向上および巻きずれを防止できる。
【００３０】
図５は本発明の第２の実施の形態例に係わる圧延機を示す図である。図中、図１に示した部材と同様のものには同じ符号を付している。
【００３１】
図５において、図１に示した第１の実施の形態の構成に加えて、圧延材入側において板材の温度分布を測定する入側温度測定器２１ｂ、入側冷却材噴射装置２３ｂおよび入側ワイピング装置２４ｂが設けられている。入側温度測定器２１ｂおよび出側温度測定器２１ａの少なくとも一方で計測された温度分布を基に、入側板冷却制御装置２２ｂから入側冷却材噴射装置２３ｂに指令が送られ、幅方向一定間隔で冷却材の流量および温度を調整する。
【００３２】
以上のように構成した第２の実施の形態の動作および作用を詳細に説明する。
【００３３】
図６は、圧延材出側の板温度分布を考慮した場合で、入出側板冷却を実施した場合の目標形状との偏差を示す図である。
【００３４】
冷間圧延においては、アルミ圧延のように圧延方向が一方向のみで実施される場合と、鋼・銅に代表されるような可逆（リバース）式の圧延を実施する場合がある。本実施の形態は、主に可逆式圧延に本発明を適用した場合のものである。可逆式圧延においては、圧延方向を変えながら１コイルに対して複数パスを連続して行うため、圧下を重ねるにしたがい圧延材の温度が徐々に上昇する。
【００３５】
このような場合、圧延材入側においても温度分布が生じるため、温度ムラによる変形抵抗や摩擦係数の分布が生じ、圧延機の形状制御アクチュエータによってその形状が制御不可能な場合には、出側における板形状と出側の温度分布を補償した目標形状に偏差が残存する。さらに、出側の冷却材噴射装置２３ａを用いた冷却においても圧延機の機械的な形状制御手段が飽和した場合には、予め板形状を補償することが不可能となり、所望の板形状が得られないという問題が生じる。
【００３６】
本発明では、入側温度測定器２１ｂで入側温度を計測し、その計測結果を基に板冷却制御装置２２ｂでクーラントの噴射状態を変更する。その結果、入側の幅方向温度差を減少させることが可能になると同時に、入側温度を全体的に降下させて出側温度全体を低下させることが可能となる。図６（ｂ）内実線で示したものが、入出側において板冷却を実施した場合の出側板温度分布を示している。制御前において、図６（ａ）に示すような板形状分布を平坦形状にする場合、図６（ｂ）内実線のものでは図３（ｂ）内実線で示した出側のみを板冷却した場合に比べて幅方向板温度差ならびに温度全体が低下し、図６（ｃ）内実線で示す目標形状との偏差分布も小さくなる。その結果、形状制御アクチュエータによる補償（制御）量が少なくても所望の板形状が得られる。本実施形態の場合、入側ワイピング装置２４ｂは入側冷却材が逆流し、入側温度測定器２１ｂの測定面上への流れ込みを防止する効果がある。
【００３７】
また、出側にて板冷却を行っても、圧延機の機械的な形状制御手段が飽和し、出側における板形状と出側の温度分布を補償した目標形状に偏差が残る場合は、入側にて板冷却を行うことによって、図４（ｃ）内実線で示すように、圧延材温度が室温状態まで降下した際の板形状を所望のほぼ平坦にすることが可能となる。
【００３８】
入側板冷却制御装置２２ｂは、常時、入側温度測定器２１ｂの計測結果を基に入側冷却材噴射装置２３ｂに指令を送り上記のようにクーラントの噴射状態を制御してもよいし、計測した入側の幅方向温度差が大きい場合にのみ入側冷却材噴射装置２３ｂに指令を送り、クーラントの噴射状態を制御してもよい。
【００３９】
また、入側温度測定器２１ｂにて温度分布が計測されなかった場合（計測された温度分布が平坦であった場合）は、出側板冷却制御装置２２ａから入側板冷却制御装置２２ｂに対して送られた信号を基に、入側冷却剤噴射装置２３ｂはクーラントの噴射状態を変更してもよい。この場合、出側の温度測定器２１ａによって測定された圧延後の圧延材の幅方向温度分布を入側板冷却制御装置２２ｂによっても減少させることが可能になると同時に、入側温度を全体的に降下させて出側温度全体を低下させることが可能となる。
【００４０】
なお、図５に示す制御系は板材が右側に進行する場合に使用する装置と制御の流れであり、左側に進行するときは、図２記載圧延ロール中心線に対して線対称的な装置と制御の流れになる。入側形状検出器１５ｂはそのときに用いるものである。
【００４１】
図７は本発明の第３の実施の形態に係わる圧延機を示す図である。図中、図１に示した部材と同様のものには同じ符号を付している。
【００４２】
図７において、圧延材は一方向のみに進行する。最終スタンド出側における構成は、第１の実施の形態に加えて最終スタンドとその手前のスタンド間におけるスタンド間冷却材噴射装置２３ｃ、ワイピング装置２４ｃ、板温度測定器２１ｃを備えている。本実施の形態は、複数の圧延スタンドで構成され、圧延速度は２０００ｍｐｍ近くなるタンデム圧延に本発明を適用した場合のものである。
【００４３】
最終スタンド手前のスタンドにおいて圧延終了後の板温度分布を温度測定器２１ｃによって計測する。計測された温度分布を基に、スタンド間板冷却制御装置２２ｃから入側冷却材噴射装置２３ｃに指令が送られ、幅方向一定間隔で冷却材の流量および温度を調整する。冷却材噴射装置２３ｃの下流側には、スタンド間ワイピング装置２４ｃを配置することで、圧延材表面上の冷却材を除去し、温度測定器２１ｃの測定精度を向上している。ロールクーラントヘッダー列２０から噴射されるクーラントは、高速通板により温度測定器２１ｃの位置まで逆流することはなく、温度測定器２１ｃの上流側のみにワイピング装置２４ｃを設けるだけで測定精度を確保できる。
【００４４】
スタンド間板冷却制御装置２２ｃは図５に示した入側板冷却制御装置２２ｂと同様に入側冷却剤噴射装置２３ｃを制御する。
【００４５】
第２の実施の形態と同様に、本実施の形態は最終スタンド出側において板冷却を実施しても形状制御アクチュエータが飽和する場合や、最終スタンド手前のスタンドにおいて、著しい幅方向温度差が付与される場合に効果がある。さらに出側にて板温度分布が残存する場合には、スタンド間の板冷却を実施することにより、最終スタンド入側の幅方向温度差および温度全体を降下させることができ、圧延材温度が室温状態まで降下した際の板形状を所望のほぼ平坦にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる圧延機を示す図である。
【図２】圧延材出側の板温度分布を考慮した場合の目標形状との偏差を示す図である。
【図３】圧延材出側の板温度分布を考慮した場合で、出側板冷却を実施した場合の目標形状との偏差を示す図である。
【図４】室温状態まで圧延材温度が降下した場合における目標形状との偏差を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係わる圧延機を示す図であり、主に可逆式圧延機に本発明を適用した場合のものである。
【図６】圧延材出側の板温度分布を考慮した場合で、入出側板冷却を実施した場合の目標形状との偏差を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係わる圧延機を示す図であり、主にタンデム圧延機に本発明を適用した場合のものである。
【符号の説明】
【００４７】
１１…作業ロール      １２…中間ロール      １３…補強ロール      １５ａ、ｂ…形状検出器      ２１ａ、ｂ、ｃ…温度測定器      ２２ａ、ｂ、ｃ…板冷却制御装置      ２３ａ、ｂ、ｃ…冷却材噴射装置      ２４ａ、ｂ、ｃ…ワイピング装置      １６…目標形状との偏差演算装置      １７…ロール冷却手段、機械的制御手段制御量演算装置      １８…ベンダー、シフト制御装置      １９…ロールクーラント制御装置
【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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