(57)【要約】【課題】ロール開度の零点調整を、簡便かつ容易な方法で行うことができるローラーレベラの零点調整方法を提案する。【解決手段】ロール開度を被矯正材である鋼板の板厚ｈ以下の値Ｈ０に設定したローラーレベラに上記鋼板を通板し、ロール開度と発生した矯正荷重とが直線関係にある弾性領域の矯正荷重Ｐを発生させ、上記矯正荷重Ｐとレベラ定数Ｋを用いて下記式；  ロール圧下量ΔＨ（ｍｍ）＝矯正荷重Ｐ（ｔ）／レベラ定数Ｋ（ｔ／ｍｍ）で定義されるロール圧下量ΔＨを算出し、上記初期ロール開度Ｈ０の表示値が、上記最初に設定した初期ロール開度Ｈ０の値から上記ロール圧下量ΔＨを差し引いた値（Ｈ０−ΔＨ）となるよう調整することを特徴とするローラーレベラの零点調整方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール開度を被矯正材である鋼板の板厚ｈ以下の値Ｈ０に設定したローラーレベラに上記鋼板を通板し、ロール開度と発生した矯正荷重とが直線関係にある弾性領域の矯正荷重Ｐを発生させ、上記矯正荷重Ｐとレベラ定数Ｋを用いて下記式；
ロール圧下量ΔＨ（ｍｍ）＝矯正荷重Ｐ（ｔ）／レベラ定数Ｋ（ｔ／ｍｍ）
で定義されるロール圧下量ΔＨを算出し、
上記初期ロール開度Ｈ０の表示値が、上記最初に設定した初期ロール開度Ｈ０の値から上記ロール圧下量ΔＨを差し引いた値（Ｈ０−ΔＨ）となるよう調整することを特徴とするローラーレベラの零点調整方法。
【請求項２】
上記初期ロール開度Ｈ０を、矯正荷重Ｐの値が、ロール開度と発生した矯正荷重とが直線関係にある弾性領域の１／２より低荷重側となる値に設定することを特徴とする請求項１に記載のローラーレベラの零点調整方法。
【請求項３】
板厚が１００ｍｍ以上の鋼板を用いて零点を調整することを特徴とする請求項１または２に記載のローラーレベラの零点調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚鋼板を形状矯正するローラーレベラのロール開度の零点を補正する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
厚鋼板の自動切断や自動溶接の普及に伴い、厚鋼板の平坦度に対する要求は高まりつつある。さらに、近年では、鋼構造物の大型化や安全性に対する要求の高まりに対応して、制御圧延や加速冷却等の技術を組み合わせて材質を造り込む技術が開発され、それに伴い、冷却不均一に起因した平坦度の悪化や、残留応力による切断加工後の形状不良の発生が問題となってきている。
【０００３】
上記のような形状不良や残留応力に対しては、一般的に、熱間圧延機の下流側に配設されたローラーレベラ等で形状矯正を施すことが行われている。上記のローラーレベラは、複数本のレベリングロールを上下段に千鳥状に配設したものであり、上下段のロール群間に厚鋼板を通過させ、鋼板に降伏応力を超える荷重を加えて繰り返し曲げを付与することで、厚鋼板の歪を除去するとともに、残留応力を極力小さくしようとするものである。なお、以降、上記「厚鋼板」は単に「鋼板」、「ローラーレベラ」は単に「レベラ」、「レベリングロール」は単に「ロール」とも称する。
【０００４】
上記ローラーレベラの形状矯正効果を得るためには、上段ロール群の下面と、下段ロール群の上面との間の距離を、被処理材である鋼板の板厚以下となるようにロールの圧下を設定することが必要であるが、上記ロールの圧下は、図１に示したように、入側では鋼板に大きな歪量の曲げを付与し、出側に進むにつれて徐々の低減し、出側では歪量がほぼゼロとなるよう傾斜圧下とするのが一般的である。なお、以降、上記上段ロール群の下面と下段ロール群の上面との間の距離のことを「ロール開度」と、上記ロール開度を鋼板の板厚以下にしたときのロール開度と板厚との差を「ロール圧下量」または単に「圧下量」と称することとする。
【０００５】
ところで、ローラーレベラにおけるロール開度は、矯正処理量の増大に伴うロールの摩耗によって経時的に変化するだけでなく、熱間矯正時におけるロールや設備自体の熱膨張等によっても変化する。そのため、ロール開度を予め定めた所定の値に設定しても、時間の経過とともに徐々に変化するため、鋼板に対するロール圧下量も徐々に変化する。その結果、例えば、熱膨張等でロール開度が小さく（圧下量が大きく）なり過ぎた場合には、ロール疵の発生原因となり、一方、ロール開度が大きく（圧下量が小さく）なり過ぎた場合には、矯正に必要な荷重を負荷することができず、矯正効果が得られなくなる。そのため、ロール開度の表示値と実際のロール開度とのずれを、頻度を高めて定期的にチェックし、零点補正を行うことが必要とある。ここで、上記「零点補正」とは、実際のロール開度と表示されたロール開度とを一致させることをいう。
【０００６】
ロール開度の零点調整方法としては、従来、ロール開度を特定の治具を用いて測定し、その値をロール開度として零点調整する方法や、所定の厚さのスペーサをロールで押え込んだ後、あるいは、所定に反力が発生するまで押え込んだ後、スペーサの厚さをロール開度として零点調整することが行われていた。しかし、前者の方法は、ロールの圧下スクリューや軸受のガタ等を吸収することができないため、正確な零点調整ができないという問題がある。また、後者の方法は、ロールの圧下スクリューや軸受のガタ等は吸収できるが、反力とロール開度の定量的な関係が把握しにくいため、零点調整が容易ではないという問題がある。
【０００７】
そこで、上記問題点を解決する技術として、特許文献１には、電動圧下装置と油圧圧下装置を直列に配置し、油圧圧下装置のシリンダラムを胴つき状態にしたまま。電動圧下装置の圧下位置を一定数値に設定した後、電動圧下装置とローラーレベラの上ローラーチョック間に油圧圧下装置により油圧を負荷して、上下ロール間に挟入されたスペーサを一定圧力で押し付け、その時の油圧圧下装置のシリンダラムの位置を計測して、前記電動圧下装置の零点を調整するロールギャップ零点調整方法が開示されている。
また、特許文献２には、ローラーレベラによって鋼板の歪みを矯正する矯正処理において、最適な圧下量を設定した時に生じる矯正反力の計算値と、ロードセルで検出した矯正反力の実績値との差から不足するロールの圧下量を算出し、この不足分を圧下装置により補正して矯正を行うローラーレベラの操業方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１２３５２９号公報
【特許文献２】特開平０５−１１１７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に開示の技術は、定期的にラインを止めて零点調整をしなければならず大幅な能率低下を招くという問題がある。
また、上記特許文献２に開示の技術は、塑性変形域での矯正におけるロール開度を荷重予測式から算出しているために、鋼板温度影響等の外乱要素が多いことから精度に問題がある。
【００１０】
本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロール開度の零点調整を、簡便かつ容易な方法で行うことができるローラーレベラの零点調整方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意検討を重ねた。その結果、初期のロール開度を被矯正材である鋼板の板厚と同じか若干小さい値に設定したローラーレベラに上記鋼板を通板して、ロール開度とローラが受ける反力（矯正荷重）とが直線関係にある弾性領域の矯正荷重を発生させ、上記矯正荷重とローラーレベラが有する固有のレベラ定数から、ロール圧下量を算出し、上記初期ロール開度の値から上記ロール圧下量を差し引いた値が、初期ロール開度の表示値となるよう調整（零点調整）すればよいことに想到し、本発明を開発するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、ロール開度を被矯正材である鋼板の板厚ｈ以下の値Ｈ０に設定したローラーレベラに上記鋼板を通板し、ロール開度と発生した矯正荷重とが直線関係にある弾性領域の矯正荷重Ｐを発生させ、上記矯正荷重Ｐとレベラ定数Ｋを用いて下記式；
ロール圧下量ΔＨ（ｍｍ）＝矯正荷重Ｐ（ｔ）／レベラ定数Ｋ（ｔ／ｍｍ）
で定義されるロール圧下量ΔＨを算出し、上記初期ロール開度Ｈ０の表示値が、上記最初に設定した初期ロール開度Ｈ０の値から上記ロール圧下量ΔＨを差し引いた値（Ｈ０−ΔＨ）となるよう調整することを特徴とするローラーレベラの零点調整方法を提案する。
【００１３】
本発明のローラーレベラの零点調整方法は、上記初期ロール開度Ｈ０を、矯正荷重Ｐの値が、ロール開度と発生した矯正荷重とが直線関係にある弾性領域の１／２より低荷重側となる値に設定することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のローラーレベラの零点調整方法は、板厚が１００ｍｍ以上の鋼板を用いて零点を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ローラーレベラの操業中に、被矯正材である鋼板の板厚と、該鋼板を噛み込んだときの矯正荷重と、ローラーレベラ固有のレベラ定数から、ロール開度の零点を容易に調整することが可能となる。したがって、本発明によれば、ローラーレベラを停止してテストピースを挟み込んでロール開度の零点調整をしたり、ローラの摩耗量の予測値に従って定期的に零点調整したりする必要がなくなるので、ローラーレベラの作業効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ローラーレベラのロール配列およびロール開度について説明する図である。
【図２】ロール開度と矯正荷重との関係を模式的に説明する図である。
【図３】零点調整前に、初期ロール開度＝鋼板板厚に設定して鋼板を通板したときにレベラ入側に発生した矯正荷重の測定結果である。
【図４】零点調整後に、初期ロール開度＝鋼板板厚に設定して鋼板を通板したときにレベラ入側に発生した矯正荷重の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本発明のローラーレベラの零点調整方法の基本原理について説明する。
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したように、２本の下段ロールと１本の上段ロールの間に鋼板を挟み込み、上段ロールを上から降下（圧下）してロール開度を徐々に小さくしていったときの、上段ロールが鋼板から受ける反力、すなわち、鋼板が受ける矯正荷重の変化を模式的に示したものである。なお、本説明では、上記鋼板は弾塑性体であると仮定して説明する。
【００１８】
上段ロールを徐々に圧下していったとき、上段ロールが鋼板から受ける反力（矯正荷重）は、図２（ｂ）に示したように、Ｉ〜ＩＶのように変化する。
＜Ｉ：無負荷領域＞
この無負荷領域は、上段ロールが鋼板よりも上にあり、鋼板と接触していない、すなわち、ロール開度が鋼板の板厚より大きい領域である。そのため、上段ロールは鋼板から反力を受けることはなく、矯正荷重は発生しない。
【００１９】
＜ＩＩ：遷移領域＞
この遷移領域は、上段ロールが鋼板と接触を開始し始め、鋼板から反力を受け始めた領域である。この領域は、ロールチョック等のローラーレベラのガタ（遊び）や、鋼板の形状不良を吸収する段階であり、反力（矯正荷重）は徐々に上昇する。
【００２０】
＜ＩＩＩ：弾性領域＞
この弾性領域は、上段ロールがさらに圧下され、ローラーレベラの遊びが無くなって、ロールが鋼板と完全に接触するようになった領域であり、ロール開度が小さくなるのに伴い、矯正荷重は直線的に増加する。また、この弾性領域では、ロール開度は、矯正荷重の上昇に伴い弾性的に押し拡げられる。そこで、この領域におけるロール開度−矯正荷重曲線の傾きは、一般に「レベラの縦剛性係数」や「レベラ定数」（以降、本発明では「レベラ定数」を用いる）と称されている。なお、上記「レベラ定数」は、レベラ固有の値である。
【００２１】
＜ＩＶ：変形領域＞
この変形領域は、上記ＩＩＩの領域よりさらに上段ロールが圧下され、上段ロールが鋼板から受ける反力（矯正荷重）が増加して鋼板がマクロ的な変形を開始した領域であり、鋼板が変形を起こすことによって、上段ロールが鋼板から受ける反力（矯正荷重）の上昇が緩和され、傾きはＩＩＩの弾性領域より小さくなる。
【００２２】
上記に説明したように、図２（ｂ）に示したＩＩＩの弾性領域（以降、単に「弾性領域」ともいう）は、ロール開度の変化に伴い、ロールが受ける反力（鋼板が受ける矯正荷重）は直線的に変化する。そこで、上記弾性領域のロール開度−矯正荷重線を直線と見做して延長し、矯正荷重が０（ゼロ）となるときのロール開度をＨとすると、上記Ｈは、ローラーレベラに遊びがなく、かつ、鋼板に歪のない理想状態における鋼板の板厚ｈに相当すると考えることができる。
【００２３】
そこで、本発明は、上記弾性領域のロール開度−矯正荷重曲線を延長し、矯正荷重が０（ゼロ）となるときのロール開度Ｈの表示値が、被処理の板厚ｈと同じ値とすることによってロール開度の零点調整を行う。例えば、鋼板の板厚ｈが１００ｍｍであった場合には、上記ロール開度−矯正荷重線の延長線の矯正荷重が０（ゼロ）となるときのロール開度Ｈの表示値が１００ｍｍなるように調整し、その位置からロールを板厚ｈ（１００ｍｍ）分圧下した位置をロール開度の零点とする。
【００２４】
次に、本発明のロール開度の零点調整方法について、入側と出側のオペレータ側、駆動側のそれぞれに油圧シリンダを配設したローラーレベラの入側ロール開度の零点調整を例にとって説明する。
＜ステップ１＞
まず、ローラーレベラの入側と出側のオペレータ側、駆動側のそれぞれに設けられた４本の圧下装置（油圧シリンダ）を操作し、上段ロールを水平状態、すなわち、ローラーレベラの入側と出側のオペレータ（ＯＰ）側、駆動（ＤＲ）側のロール開度をすべて同じ値に設定する。
【００２５】
＜ステップ２＞
次いで、ローラーレベラの上段ロールを水平状態にしたまま、ロール開度を、鋼板の板厚かそれよりも若干小さい値、具体的には、鋼板を噛み込んだときに発生する矯正荷重が図２（ｂ）に示した弾性領域となると予想される値に設定する。
【００２６】
＜ステップ３＞
次いで、鋼板をローラーレベラに通板し、噛み込みから噛み抜けまでの間に発生する矯正荷重を測定し、平均矯正荷重Ｐを求める。その結果、測定された平均矯正荷重Ｐが、図２（ｂ）に示した弾性領域から外れている場合には、上記矯正荷重が図２（ｂ）の弾性領域となるようロール開度を調節した後、再度、鋼板を噛み込ませて、平均矯正荷重Ｐを求める。
【００２７】
＜ステップ４＞
次いで、上記平均矯正荷重Ｐと、ローラーレベラ固有のレベラ定数Ｋを用いて、下記式からロール圧下量ΔＨ（図２（ｂ）参照）を計算する。
ロール圧下量ΔＨ（ｍｍ）：平均矯正荷重Ｐ（ｔ）／レベラ定数Ｋ（ｔ／ｍｍ）
ここで、上記レベラ定数Ｋは、設備仕様の値を用いてもよいし、予め実験により求めておいた値を用いてもよい。
【００２８】
＜ステップ５＞
上記のようにして求めたロール圧下量ΔＨは、鋼板の板厚ｈからのロール圧下量であると考えられるから、初期ロール開度の設定値Ｈ０に、上記ロール圧下量ΔＨを加えた値Ｈが、鋼板の板厚ｈと同じ値となるように初期ロール開度の表示値を変更する、言い換えれば、初期ロール開度Ｈ０を、初期ロール開度の設定値Ｈ０からロール圧下量ΔＨを差し引いた（Ｈ０−ΔＨ）に表示し直すことで、零点を調整する。
【００２９】
例えば、初期ロール開度の表示値Ｈ０が９９．５ｍｍで、板厚ｈが１００ｍｍの鋼板を噛み込ませたときのロール圧下量ΔＨが０．３ｍｍであった場合には、Ｈ＝Ｈ０＋ΔＨ＝９９．８ｍｍとなる。ここで、上記Ｈは、ロール開度の零点にずれがない場合には、１００ｍｍの値となるはずであるので、初期ロール開度Ｈ０の値を９９．７ｍｍに表示変更する。これにより、Ｈ＝Ｈ０＋ΔＨ＝１００ｍｍとなり、零点調整が完了する。
なお、出側ロール開度の零点調整方法については、上記入側ロール開度の零点調整方法とまったく同様の方法で行うことができる。
【００３０】
上記零点調整方法によれば、レベラーロールを、図２（ｂ）に示した弾性領域のロール圧下状態とした後、鋼板を通板して矯正荷重を発生させ、その時の矯正荷重とロール開度の表示を読み取るだけで、零点調整を行うことができる。というのは、上記零点調整には、上記項目以外に、被処理材である鋼板の板厚と、レベラ定数が必要となるが、鋼板の板厚は、ローラーレベラの前工程である熱間圧延機の圧延履歴から知ることができ、また、レベラ定数はレベラ固有の値であるからである。
【００３１】
ここで、上記レベラ定数は、設備仕様の値を用いてもよいし、予め、噛み込み実験を行って得られたロール開度−矯正荷重曲線の傾きから求められる値を用いてもよい。なお、近年では、レベラ定数を任意に設定できるローラーレベラも開発されているが、その場合には、設定した剛性を用いればよい。
【００３２】
なお、上記零点調整方法では、調整を行う際の初期のロール開度を、図２（ｂ）に示したＩＩＩの弾性領域の値に設定する必要があるが、好ましくは、上記弾性領域をさらに２つに分けたとき、矯正荷重が低い低荷重側となるロール開度に設定するのが好ましい。ロール開度が小さくなり、矯正荷重が大きくなると、ロールの３点曲げによって鋼板の弾性変形量が大きくなり、弾性領域のロール開度−矯正荷重曲線が直線からずれるようになることに加えて、鋼板自体が塑性変形を起こすおそれが高まるからである。
【００３３】
なお、初期のロール開度を、図２（ｂ）に示したＩＩＩの弾性領域の値に設定した心算でも、レベラの熱膨張やロール摩耗が大きい場合には、弾性領域に収まらないことがある。その場合には、ロール開度を、再設定し直して、鋼板を再通板させるか、次に熱間圧延される鋼板を用いて、零点調整を行えばよい。
【００３４】
また、上記考えからすれば、零点調整時にローラーレベラに噛み込ませる鋼板は、矯正荷重によって塑性変形し難いものであることが望ましく、斯かる観点からは、零点調整に使用する鋼板は、弾性領域で大きな矯正荷重を掛けられる板厚が１００ｍｍ以上のものであることが好ましい。
【００３５】
また、上記ロール開度の零点調整は、レベラ入側と出側とで個々に行うのが好ましい。というのは、通常、ローラーレベラの圧下制御は、入側と出側の圧下量を変える必要があることから、入側と出側に油圧シリンダ等の圧下装置が配設されており、それらは別々に制御するようになっているからである。なお、入側および出側の圧下装置は、さらに、オペレータ側（ＯＰ側）とドライブ側（ＤＲ側）とに分割され、それぞれ別々に圧下制御できるようになっているのが一般的であるが、ＯＰ側とＤＲ側は、一旦、両側の零点を合わせておけば、ロールの偏摩耗や、設備的トラブルによる位置ずれが発生しない限り、大きなずれは生じないからである。
【００３６】
なお、上記説明では、予めロール開度を所定の値に設定した後、鋼板を通板する方法について説明したが、鋼板を噛み込んでローラーレベラ内に導入し、鋼板を噛み込んだ状態で通板を途中で停止し、ロールの噛み込みを一旦開放した後、再度、ロールを圧下して、図２（ｂ）のＩＩＩの弾性領域まで矯正荷重を発生させる方法を用いてもよい。ただし、この方法は、圧延直後の高温状態の鋼板を用いて行うと、鋼板と接触しているロールが局部加熱されて熱膨張し、誤差の原因となるので、短時間で測定を完了させることが望ましい。
【実施例】
【００３７】
厚板用熱間圧延機の冷却設備の下流かつ冷却床の前に配設されているホットレベラに、本発明を適用して、ローラーレベラの入側ロール開度の零点調整を行った。
ここで、上記ホットレベラは、上段に８本、下段に７本のレベリングロールを配し、さらに、上記レベリングロールの荷重をバックアップロールで受ける４重式のローラーレベラである。上記８本の上段ロール群と７本の下段ロール群は、それぞれが一体化されており、レベラの入側と出側のオペレータ側、駆動側に設けられた４本の油圧シリンダで、上段ロールを一体的に上下させてロール開度の制御（圧下制御）し、鋼板に矯正荷重を負荷する構造となっている。また、上記４本の油圧シリンダは、個々に圧下制御が可能で、シリンダが鋼板から受ける反力（矯正荷重）は個々に測定が可能となっている。
なお、このホットレベラのレベラ定数は４３８ｔ／ｍｍで、予め調べたロール開度−矯正荷重曲線から、ＯＰ側、ＤＲ側の矯正荷重の合計値が５０ｔ以上であれば、図２（ｂ）に示したＩＩＩの弾性領域の低荷重側となることが確認されている。
【００３８】
ここで、上記零点調整は、熱間圧延機で圧延されたときの実績板厚ｈが１２０ｍｍの厚鋼板を用いて、以下のようにして行った。
まず、ローラーレベラの入側と出側のオペレータ側、駆動側のそれぞれに設けられた合計４本の油圧シリンダの圧下を操作して上段ロールを水平状態、すなわち、すべての位置のロール開度を一定とした後、上記状態を維持したままで、ロール開度の表示値が鋼板の厚さと同じ１２０ｍｍとなるよう、初期ロール開度Ｈ０を調整した。
次いで、上記ローラーレベラに、上記板厚ｈが１２０ｍｍの鋼板を通板し、レベラ入側ロールに発生した矯正荷重Ｐ（ＯＰ側、ＤＲ側の合計値）を測定した。
図３は、上記矯正荷重の測定結果を示したものであり、ローラーレベラ入側の鋼板噛み込みから噛み抜けまでの平均矯正荷重Ｐは１００ｔであった。この平均矯正荷重Ｐは、図２（ｂ）に示したＩＩＩの弾性領域の低荷重側に相当する値である。
この結果から、レベラ入側のロール圧下量ΔＨは、１００（ｔ）／４３８（ｔ／ｍｍ）＝０．２３ｍｍであること、すなわち、最初に設定したロール開度Ｈ０は１２０ｍｍではなく、１２０ｍｍよりも０．２３ｍｍ分だけ圧下された１１９．７７ｍｍであったことがわかった。
そこで、上記レベラのロール開度の表示値Ｈ０を１２０ｍｍから１１９．７７ｍｍに変更する、したがって、Ｈ０＋ΔＨ＝１２０ｍｍとする零点調整を行った。
【００３９】
次いで、改めて初期ロール開度Ｈ０を鋼板の実績板厚ｈと同じ１２０ｍｍに設定した後、再度、上記鋼板をレベラに通板して、ローラーレベラ入側の矯正荷重（ＯＰ側、Ｄｒ側の合計値）を測定したところ、図４に示したように、鋼板噛み込みから噛み抜けまでの平均矯正荷重は３０ｔであった。この結果は、上記零点調整後の初期ロール開度Ｈ０は、図２（ｂ）に示したＩＩの遷移領域にあること、すなわち、零点調整後の初期ロール開度の表示値Ｈ０と鋼板の実績板厚ｈとがほぼ一致しており、零点が正しく調整されていることが確認された。
【符号の説明】
【００４０】
１：（厚）鋼板
２ａ：上段ロール（上段ロール群）
２ｂ：下段ロール（下段ロール群）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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