(57)【要約】【課題】冷間圧延材の局所平坦形状を、低コスト、低騒音で、スペース的問題も生じずに、効率良く制御できる冷間圧延材の形状制御方法を提供する。【解決手段】冷間圧延機１入側の被圧延材２の幅方向に沿って複数のエアーノズル３を配置し、冷間圧延機１出側の圧延材４の局所平坦形状をエアーノズル３配置区域６ごとにオンラインで検出し、この検出結果と目標とする局所平坦形状との間の形状偏差から各エアーノズル３のエアー噴射条件を算出し、この算出した噴射条件に従って、複数のエアーノズル３からエアーを噴射して被圧延材２の温度を局所的に制御して圧延する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間圧延機入側の被圧延材の幅方向に沿って複数のエアーノズルを配置し、前記冷間圧延機出側の圧延材の平坦形状をエアーノズル配置区域ごとにオンラインで検出し、この検出結果と目標とする平坦形状との間の形状偏差から各エアーノズルのエアー噴射条件を算出し、この算出した噴射条件に従って前記複数のエアーノズルからエアーを噴射して圧延材の平坦形状を制御することを特徴とする冷間圧延材の形状制御方法。
【請求項２】
前記被圧延材の板厚ｔと前記冷間圧延機のワークロールの直径Ｄの比（ｔ／Ｄ）が１．０×１０−３未満であることを特徴とする請求項１に記載の冷間圧延材の形状制御方法。
【請求項３】
前記エアーノズルから噴射されるエアーの平均衝突圧力Ｐ0が、被圧延材の２次元降伏応力の５％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の冷間圧延材の形状制御方法。
【請求項４】
前記エアーノズルから噴射するエアーの平均衝突圧力、温度、または平均衝突圧力と温度を調節して、被圧延材の平坦形状を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷間圧延材の形状制御方法。
【請求項５】
前記被圧延材の板厚ｔが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷間圧延材の形状制御方法。
【請求項６】
冷間圧延機入側の被圧延材の幅方向に沿って配置された複数のエアーノズルと、前記冷間圧延機出側の圧延材の平坦形状を検出する形状検出器と、前記平坦形状の目標形状を設定する形状設定器と、前記検出形状と目標形状との形状偏差から各エアーノズルのエアー噴射条件を算出し、この算出結果を信号に変換する形状制御器と、前記信号を受けて前記エアーノズルからエアーを噴射するエアー調整器を備えたことを特徴とする冷間圧延材の形状制御装置。
【請求項７】
前記エアーノズルが被圧延材の幅方向に移動可能なことを特徴とする請求項６記載の冷間圧延材の形状制御装置。
【請求項８】
前記被圧延材の板厚ｔが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の冷間圧延材の形状制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間圧延材の効率的な形状制御方法および形状制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の高品質化と生産性向上の観点から冷間圧延材の平坦形状の向上が強く求められており、例えば６段式冷間圧延機における被圧延材の幅全体の平坦形状は、ワークロールベンダ、中間ロールベンダ、圧下レベリングなどにより制御され、局部伸びや複合伸びが対象の局所平坦形状はワークロールをスポットクーリングすることにより制御されてきた。
【０００３】
前記スポットクーリングは、ワークロール全体を冷却するためのクーラントを、ワークロールの高温箇所に補足噴射してワークロールの熱膨張量を均一化して局所平坦形状を改善する方法であるが、その効果が現れるまでに５〜３０秒掛かるため応答性に問題があった。
【０００４】
このようなことから、冷間圧延機出側の被圧延材の幅方向に沿ってエアーノズルを複数配置して、伸びが少ない部分にエアーを噴射して平坦形状を改善する方法が提案された（特許文献１）。この方法は冷間圧延機出側の被圧延材にエアーを局部的に噴射してその部分を急冷し、熱収縮させて被圧延材に張力分布を与えて被圧延材の形状を制御する方法である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０４２１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この方法は、エアーの噴射圧力や流量を大きくしないとその効果が得難いため、設備費増および騒音による作業環境の悪化を招いた。また圧延機出側には圧延油をエアーで吹き飛ばすワイピング用エアーノズルが配置されているためエアー同士が干渉し合って平坦形状を効率良く制御できなかった。さらにワイピング用エアーノズルが存在するため、スペース的に問題があった。
このようなことから、本発明者は、エアーを冷間圧延機の入側で噴射する方法を検討した。その結果、エアーを冷間圧延機の入側で噴射する方法は、出側で噴射する方法よりも被圧延材の形状を効率良く制御できることを見出した。そしてさらに検討を進めて本発明を完成させるに至った。
【０００７】
本発明は、冷間圧延材の局所平坦形状を、低コスト、低騒音で、スペース的問題も生じずに、効率良く制御できる冷間圧延材の形状制御方法および形状制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載発明は、冷間圧延機入側の被圧延材の幅方向に沿って複数のエアーノズルを配置し、前記冷間圧延機出側の圧延材の平坦形状をオンラインで検出し、この検出結果と目標とする平坦形状との間の形状偏差から各エアーノズルのエアー噴射条件を算出し、この算出した噴射条件に従って前記複数のエアーノズルからエアーを噴射して被圧延材の温度を局所的に制御して圧延することを特徴とする冷間圧延材の形状制御方法である。
【０００９】
請求項２記載発明は、前記被圧延材の板厚ｔと前記冷間圧延機のワークロールの直径Ｄの比（ｔ／Ｄ）が１．０×１０−３未満であることを特徴とする請求項１に記載の冷間圧延材の形状制御方法である。
【００１０】
請求項３記載発明は、前記エアーノズルから噴射されるエアーの平均衝突圧力Ｐ0が、被圧延材の２次元降伏応力の５％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の冷間圧延材の形状制御方法である。
【００１１】
請求項４記載発明は、前記エアーノズルから噴射するエアーの平均衝突圧力、温度、または平均衝突圧力と温度を調節して、被圧延材の平坦形状を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷間圧延材の形状制御方法である。
【００１２】
請求項５記載発明は、前記被圧延材の板厚ｔが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷間圧延材の形状制御方法である。
【００１３】
請求項６記載発明は、冷間圧延機入側の被圧延材の幅方向に沿って配置された複数のエアーノズルと、前記冷間圧延機出側の圧延材の平坦形状を検出する形状検出器と、前記平坦形状の目標形状を設定する形状設定器と、前記検出形状と目標形状との形状偏差から各エアーノズルのエアー噴射条件を算出し、この算出結果を信号に変換する形状制御器と、前記信号を受けて前記エアーノズルからエアーを噴射するエアー調整器を備えたことを特徴とする冷間圧延材の形状制御装置である。
【００１４】
請求項７記載発明は、前記エアーノズルが被圧延材の幅方向に移動可能なことを特徴とする請求項６に記載の冷間圧延材の形状制御装置である。
【００１５】
請求項８記載発明は、前記被圧延材の板厚ｔが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の冷間圧延材の形状制御装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の冷間圧延材の形状制御方法の特徴は、複数のエアーノズルを冷間圧延機入側に配置して、被圧延材の局部伸びなどが生じた箇所の材料温度を調節することで入側圧延張力を局部的にコントロールして局所平坦形状を改善する方法であり、冷間圧延機入側圧延張力は出側圧延張力と比べて圧延荷重への影響度合が大きく、また前記材料温度の調節により入側圧延張力だけでなく圧延ワークロールの温度や潤滑状態もコントロ−ルできる。併せて、圧延機入側でワ−クロ−ルと被圧延材との間に噴射している圧延潤滑油をエアーで局部的に排除することにより潤滑状態もコントロ−ルできる。これらの相互効果によってエアーの噴射圧力が小さくても十分な平坦形状の制御効果が得られる。従って局所平坦形状を、低コスト、低騒音で、効率良く向上できる。また冷間圧延機入側にはワイピング用エアーノズルなどが存在しないためスペース上の問題も生じない。
【００１７】
前記被圧延材の板厚ｔとワークロールの直径Ｄの比（ｔ／Ｄ）を１．０×１０−３未満にすることにより、被圧延材の局所平坦形状をより効率よく制御できる。
【００１８】
前記エアーノズルから噴射されるエアーの平均衝突圧力Ｐ0を、被圧延材の２次元降伏応力の５％以上とすることにより被圧延材の局所平坦形状がより効率よく向上する。
【００１９】
前記エアーノズルから噴射するエアーの平均衝突圧力または／および温度を調節することにより、被圧延材の局所平坦形状を適確にかつ効率良く制御できる。
【００２０】
本発明の冷間圧延材の形状制御装置は、冷間圧延機入側の被圧延材の幅方向に沿って配置された複数のエアーノズルと、前記冷間圧延機出側の圧延材の平坦形状を検出する形状検出器と、前記平坦形状の目標形状を設定する形状設定器と、前記検出形状と目標形状との形状偏差から各エアーノズルのエアー噴射条件を算出し、この算出結果を信号に変換する形状制御器と、前記信号を受けて前記エアーノズルからエアーを噴射するエアー調整器を備えた冷間圧延材の形状制御装置であり、この装置では被圧延材の局部伸びなどが生じた箇所の温度を調節して圧延して局所平坦形状を制御するため、エアーの噴射圧力が小さくても十分な制御効果が得られ、そのため局所平坦形状を、低コスト、低騒音で、効率良く向上できる。また冷間圧延機入側にはワイピング用エアーノズルなどが存在しないためスペース上の問題も生じない。
【００２１】
前記エアーノズルを被圧延材の幅方向に移動可能とすることにより、エアーの噴射位置を適正に調整できる。従って、被圧延材の局所平坦形状を適確に、かつ効率よく制御できる。またエアーノズルの設置個数を削減することもできる。
【００２２】
本発明では、被圧延材の厚さが０．１ｍｍ以下（箔）の場合に、その形状制御をより効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の冷間圧延材の形状制御方法は、被圧延材の圧延張力分布を、圧延荷重への影響度合いが大きい圧延機入側で制御する方法であり、圧延機出側で制御する従来法に較べて、被圧延材の形状を効率良く制御でき、設備費および騒音の低減が図れる。さらに本発明方法では、被圧延材の温度を圧延機の入側で制御するため、被圧延材と接触するワークロールの表面温度を局部的にコントロ−ルでき、その結果ワークロールの局部的熱膨張状態（ロールクラウン）およびロールギャップ内の潤滑状態が改善され、被圧延材の形状が一層向上する。
【００２４】
本発明の冷間圧延材の形状制御方法は、冷間圧延機出側で検出した伸びが目標の伸びよりも小さい場合には、その伸びの小さい部分に高い圧力または／および低温のエアーを噴射してその部分を伸び易くし、前記検出した伸びが目標の伸びより大きい場合には、その伸びの大きい部分のエアー噴射を停止するか、または高温のエアーを噴射してその部分を伸び難くして被圧延材の局所平坦形状を改善する方法である。
【００２５】
以下に、本発明を、図を参照して具体的に説明する。
本発明の冷間圧延材の形状制御方法は、図１（イ）、（ロ）に示すように、冷間圧延機１入側の被圧延材２の幅方向に沿って複数のエアーノズル３を配置し、冷間圧延機１出側の圧延材４の平坦形状を形状検出ロール５により検出し、この検出結果を、形状検出器７で形状検出信号に変換し、これを形状制御器８と形状表示器９に送信する。
【００２６】
形状制御器８では形状設定器１０で設定した目標平坦形状と検出平坦形状を入力して両者間の形状偏差を算出し、これを基にエアーノズル３のエアー噴射条件を決定し、エアー調整器１１に送信する。
【００２７】
エアー調整器１１は、全体の流量を調整するエアーバルブ１２およびエアーノズル３ごとの流量を調整するエアーバルブ１３を具備し、圧延機１入側に配置したエアーノズル３からのエアーの噴射圧力などを調節する。
【００２８】
この間、被圧延材の幅全体の平坦形状は、ワークロールベンダ、中間ロールベンダ、圧下レベリングなどにより自動制御される。図１で１４はワークロール、１５はワイピング用エアーノズルである。
【００２９】
請求項２記載発明において、被圧延材の板厚ｔ（ｍｍ）とワークロールの直径Ｄ（ｍｍ）の比（ｔ／Ｄ）を１．０×１０−３未満に規定する理由は、（ｔ／Ｄ）が１．０×１０−３以上では、エアー噴射圧力または／および温度を調整しても局所平坦形状の充分な制御効果が得られないためである。これは被圧延材の厚みｔが薄いほどあるいはワークロールの直径Dが大きいほど、エアーの温度または／および圧力調整の効果が出易いことに基づくものである。
【００３０】
請求項３記載発明において、前記エアーノズルから噴射されるエアーの平均衝突圧力Ｐ0を、被圧延材の２次元降伏応力の５％以上に規定する理由は、エアーの平均衝突圧力Ｐ0が被圧延材の２次元降伏応力の５％未満では充分な制御効果が得られなかったためである。
【００３１】
本発明において、エアーノズルから噴射されるエアーの平均衝突圧力Ｐ0は、各エアーの被圧延材に掛かる圧力を測定し、その合計を噴射ノズル数で除して求められる。
【００３２】
本発明では、被圧延材の厚さが薄いほどその効果が発現され易いため、特に、厚さが０．１ｍｍ以下の箔が望ましい。
【実施例】
【００３３】
［実施例１］
図１に示した６段冷間圧延機（ワークロールの直径８０、１３５、１８５ｍｍ）などを用いたリバース圧延により、厚み０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍ、幅６８０ｍｍの銅板（圧延材）を製造した。最終圧延時に圧延機出側の圧延材の両端近傍に伸び差率が−５Ｉ−unitの伸び率が小さい箇所が存在し、その箇所をエアー噴射により冷却した。その結果、図２に示すように、エアー噴射箇所は最終圧延時における偏差が低減し、伸び率の偏差（伸び差率）が１Ｉ−unitに減少した。これは伸び差率が小さい部分が局部的に冷却され、最終圧延時にその部分の伸びを増加させたことによる。
【００３４】
エアーの平均衝突圧力Ｐ0は被圧延材の２次元降伏応力２Kｍ（４００ＭＰａ）の５％以上とした。被圧延材の温度は５０℃、噴射エアーの温度は１５℃であった。前記平坦形状の制御とは別に、被圧延材の幅全体の平坦形状をワークロールベンダ、中間ロールベンダ、圧下レベリングにより自動制御した。
【００３５】
なお、前記伸び差率（Ｉ−unit）は、圧延機出側に設置している形状検出ロールの検出信号から算出した。図２にはワークロール径１３５ｍｍ、銅板厚みが０．１ｍｍの場合を示した。
【００３６】
［実施例２］
エアーノズルから噴射されるエアーの平均衝突圧力Ｐ０を被圧延材の２次元降伏応力の２．５％になるように設定した他は実施例１と同じ方法により銅板を製造し、実施例１と同じ調査を行った。
【００３７】
［比較例１］
エアーを圧延機出側で噴射した他は実施例１と同じ方法により銅板を製造し、実施例１と同じ調査を行った。
【００３８】
［比較例２］
エアー噴射を行わなかった他は実施例１と同じ方法により銅板を製造し、実施例１と同じ調査を行った。
【００３９】
実施例１、２および比較例１、２の調査結果を表１に示した。表１のＮｏ．１、１０は図２に示したものである。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１から明らかなように、本発明例のＮｏ．１〜８はいずれも伸び差率が４Ｉ−unit以下で局所平坦形状が優れた。中でも（ｔ／D）が１．０×１０−３未満のＮｏ．１、２、４〜６が特に優れ、さらに板厚の薄いＮｏ．１、４、５はエアー噴射による効果が顕著に現れた。なお、Ｎｏ．３、７、８では伸び差率がやや大きくなったが、その理由は、Ｎｏ．３は被圧延材が厚く、Ｎｏ．７はワークロール径が小さく、ともに（ｔ／Ｄ）が１．０×１０−３以上になったためであり、Ｎｏ．８はエアーの平均噴射力Ｐ０が被圧延材の２次元降伏応力の５％未満と低かったためである。
【００４２】
一方、比較例１は、圧延機出側でエアーを噴射する方法であるため、エアーの平均噴射力が高いにも係わらず局所平坦形状が充分には改善できなかった。そのうえ騒音が大きく作業環境が著しく悪化した。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の冷間圧延材の形状制御方法の実施形態を示す（イ）は平面要部説明図、（ロ）は側面要部説明図である。
【図２】本発明の冷間圧延材の幅方向における伸び差率（Ｉ−unit）である。
【符号の説明】
【００４４】
１  冷間圧延機
２  被圧延材
３  エアーノズル
４  圧延材
５  形状検出ロール
６  エアーノズルの配置区域
７  形状検出器
８  形状制御器
９  形状表示器
１０形状設定器
１１エアー調整器
１２全体の流量を調整するエアーバルブ
１３エアーノズルごとの流量を調整するエアーバルブ
１４ワークロール
１５ワイピング用エアーノズル
【図１】
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【図２】
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