(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上・下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延機において、
前記作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給手段と、
前記作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給手段とを備え、
前記ベースクーラントと前記スポットクーラントの使用温度差に基づき、前記ベースクーラント供給手段と前記スポットクーラント供給手段から噴射するクーラントの流量比が設定されるように、前記ベースクーラント供給手段と前記スポットクーラント供給手段とを構成することを特徴とする圧延機。
【請求項２】
上・下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延機において、
前記作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給手段と、
前記作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給手段とを備え、
前記ベースクーラントと前記スポットクーラントの使用温度差と、前記ベースクーラント供給手段と前記スポットクーラント供給手段から噴射するクーラントの流量比との関係に基づく、前記ベースクーラント供給手段と前記スポットクーラント供給手段との使用流量比範囲となるよう、夫々の供給手段を構成することを特徴とする圧延機。
【請求項３】
上・下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延機において、
前記作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給手段と、
前記作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給手段とを備え、
前記ベースクーラントと前記スポットクーラントの使用温度差ΔＴと、前記ベースクーラント供給手段と前記スポットクーラント供給手段から噴射するクーラントの流量比ｒとが、４≦ｒ・ΔＴ≦２０の式を満たすように、前記ベースクーラント供給手段と前記スポットクーラント供給手段を構成することを特徴とする圧延機。
【請求項４】
上・下一対の作業ロールで板材を圧延する圧延機において、
圧延後の板材の形状を検出する検出手段と、
この検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求める演算手段と、
圧延材の入側から前記作業ロールに潤滑用のベースクーラントを供給するベースクーラント供給手段と、
圧延材の入側及び出側の少なくとも一方から前記作業ロールに形状制御用のスポットクーラントを供給するスポットクーラント供給手段と、
前記演算手段で求めた偏差に基づき、前記スポットクーラントと前記ベースクーラントとの温度差が２．５℃以上５℃未満で、かつ、前記圧延材の前記スポットクーラント供給対象領域における前記スポットクーラントと前記ベースクーラントとの圧延材板幅方向単位長さ当たりの供給流量比が２．５以上４．０未満となるように、前記ベースクーラント供給手段及び前記スポットクーラント供給手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする圧延機。
【請求項５】
上・下一対の作業ロールで板材を圧延する圧延機において、
圧延後の板材の形状を検出する検出手段と、
この検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求める演算手段と、
圧延材の入側から前記作業ロールに潤滑用のベースクーラントを供給するベースクーラント供給手段と、
圧延材の入側及び出側の少なくとも一方から前記作業ロールに形状制御用のスポットクーラントを供給するスポットクーラント供給手段と、
前記演算手段で求めた偏差に基づき、前記スポットクーラントと前記ベースクーラントとの温度差が７．５℃以上１５℃未満で、かつ、前記圧延材の前記スポットクーラント供給対象領域における前記スポットクーラントと前記ベースクーラントとの圧延材板幅方向単位長さ当たりの供給流量比がほぼ１．０となるように、前記ベースクーラント供給手段及び前記スポットクーラント供給手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする圧延機。
【請求項６】
上・下一対の作業ロールで板材を圧延する圧延機において、
圧延後の板材の形状を検出する検出手段と、
この検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求める演算手段と、
圧延材の入側から前記作業ロールに潤滑用のベースクーラントを供給するベースクーラント供給手段と、
圧延材の入側及び出側の少なくとも一方から前記作業ロールに形状制御用のスポットクーラントを供給するスポットクーラント供給手段と、
前記演算手段で求めた偏差に基づき、前記スポットクーラントと前記ベースクーラントとの温度差が５℃以上７．５℃未満で、かつ、前記圧延材の前記スポットクーラント供給対象領域における前記スポットクーラントと前記ベースクーラントとの圧延材板幅方向単位長さ当たりの供給流量比が１．０を超え２．５未満となるように、前記ベースクーラント供給手段及び前記スポットクーラント供給手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする圧延機。
【請求項７】
上・下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延方法において、
前記作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給工程と、
前記作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給工程とを含み、
前記ベースクーラントと前記スポットクーラントの使用温度差に基づき、噴射される前記ベースクーラント及び前記スポットクーラントの流量比が設定され、各々のクーラントを供給しながら圧延することを特徴とする圧延方法。
【請求項８】
上・下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延方法において、
前記作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給工程と、
前記作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給工程とを含み、
前記ベースクーラントと前記スポットクーラントの使用温度差と、噴射される前記ベースクーラント及び前記スポットクーラントの流量比との関係に基づき、各々のクーラントを供給しながら圧延することを特徴とする圧延方法。
【請求項９】
上・下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延方法において、
前記作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給工程と、
前記作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給工程とを含み、
前記ベースクーラントと前記スポットクーラントの使用温度差ΔＴと、噴射される前記ベースクーラント及び前記スポットクーラントの流量比ｒとが、４≦ｒ・ΔＴ≦２０の式を満たすように、各々のクーラントを供給しながら圧延することを特徴とする圧延方法。
【請求項１０】
上・下一対の作業ロールで板材を圧延する圧延方法において、
圧延後の板材の形状を検出し、
この検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求め、
この偏差に基づき、形状制御用のスポットクーラントと潤滑用のベースクーラントとを、それらの温度差が２．５℃以上５℃未満でかつ前記圧延材の前記スポットクーラント供給対象領域における圧延材板幅方向単位長さ当たりの供給流量比が２．５以上４．０未満となるように、作業ロールに供給することを特徴とする圧延方法。
【請求項１１】
上・下一対の作業ロールで板材を圧延する圧延方法において、
圧延後の板材の形状を検出し、
この検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求め、
この偏差に基づき、形状制御用のスポットクーラントと潤滑用のベースクーラントとを、それらの温度差が７．５℃以上１５℃未満でかつ前記圧延材の前記スポットクーラント供給対象領域における圧延材板幅方向単位長さ当たりの供給流量比がほぼ１．０となるように、作業ロールに供給することを特徴とする圧延方法。
【請求項１２】
上・下一対の作業ロールで板材を圧延する圧延方法において、
圧延後の板材の形状を検出し、
この検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求め、
この偏差に基づき、形状制御用のスポットクーラントと潤滑用のベースクーラントとを、それらの温度差が５℃以上７．５℃未満でかつ前記圧延材の前記スポットクーラント供給対象領域における圧延材板幅方向単位長さ当たりの供給流量比が１．０を超え２．５未満となるように、作業ロールに供給することを特徴とする圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板形状の制御機構を複数有する圧延機およびその圧延方法に係わり、特に冷間圧延において板幅方向の熱膨張プロフィルを滑らかにするためのスポットクーリング機構を有する圧延機および圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延加工のうち特に冷間圧延において、所望の板形状とするために以下のような形状制御が行われている。一般的な形状制御方法としては、ロールベンダー、シフト、圧下レベル等の機械的制御手段により、圧延材の耳伸びや中伸び、片伸び等の単純で大きな変形形状を修正し、それに加えてそのような機械的制御では修正が困難である局部伸びや複合伸びを修正するために、作業ロールに対するクーラントの噴射を調整して板の形状制御を行っている。
【０００３】
この板材の形状制御について詳細に説明すると、まず圧延を実施する前に、ロールと圧延材間の摩擦を低減するための潤滑およびロールを冷却するためのクーラントがロールに噴射されると同時に、圧延後の板形状が所望の形状となるために必要な各形状制御装置の設定値が演算・セットされる。
【０００４】
その後、圧延が実施されると同時に、形状測定器から圧延後の板幅方向の形状を連続的に取込み、目標形状との偏差を最小にするように、ベンディング力、シフト位置、圧下位置の設定や、ロールクーラントの噴射状態（流量、温度）を変更し、一定の時間間隔をもって継続したフィードバック制御を行う。
【０００５】
このような板材の形状制御に関する従来技術としては、例えば特開平２−２５８１０８号公報があり、これによれば板クラウンの目標設定値と実測定値との間の板幅方向偏差の２乗和を最小にするよう、ロールクーラントを除く各アクチュエーターを制御する方法が開示されている。そしてその後に、板幅方向に分割されたロールクーラント装置からのクーラント噴射により、板クラウンの残差を形状制御する方法が開示されている。
【０００６】
一方、このようにクーラント噴射により形状制御を行う場合に、ベースクーラントとスポットクーラントの２種類の噴射を合わせて行う手法も既に提唱されている。ベースクーラントとは、圧延する板幅に対して一様に最低限供給すべきクーラントであり、圧延時における潤滑確保を主たる供給目的とするものである。またスポットクーラントとは、圧延後の板形状に応じて板幅方向に分割して（分布をもたせて）噴射するクーラントのことであり、ロールに対する冷却能力を局所的に増減し、その部分のロール径を変更することにより、ロール形状制御を行う（詳細には板幅方向の熱膨張プロフィルを滑らかにする）ことを主たる供給目的とするものである。
【０００７】
このような２種類のクーラント噴射に関する従来技術としては、例えば特開平１−２１８７０９号公報があり、これによればベースクーラントを噴射しても板材の伸びが部分的に大きい箇所には、それに合わせてスポットクーラントを部分的に噴射し、それにより板材の形状精度を均一にして高品質化の要求を満たすことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
【０００９】
前述したように、ロールクーラントを用いる板形状制御技術においては、圧延機出側に設置された形状検出器の出力と目標形状との偏差に基づいて、スポットクーラントの流量または温度が制御されてきた。しかしながら、上記２つの従来技術では、どちらもクーラントを用いた形状制御技術に必要となる最低限の流量分布や温度分布については何ら考察がなされておらず、そのため各設備の仕様・規模を適切に決定するのが不可能であった。
【００１０】
例えば、クーラントの総流量を増加するためには、その供給ポンプの供給能力を向上しなければならないし、クーラントの供給温度を変化させるためには、熱交換器、ヒーター、冷却器等が必要となり、流量と流体の入出側温度差によってその能力仕様が異なる。したがって、供給ポンプや熱交換器などの設備を導入する際に、必要とする設備能力の十分な検討がなされなければ、過剰設備による導入コストの増大や、逆に能力不足といった間題を生じることになる。
【００１１】
即ち、クーラント各設備が最低限必要とする仕様・規模を満たしているかどうかの具体的な見極めが困難であり、そのため従来では各設備にできるだけ設備能力の大きいものを設置し、必要以上に設備コストを増大させる要因となっていた。
【００１２】
本発明の目的は、ベースクーラント及びスポットクーラントの設備仕様を適正化しつつ、良好な板形状制御性能を得ることができる圧延機および圧延方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明の圧延機は、上・下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延機であって、前記作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給手段と、前記作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給手段とを備え、前記ベースクーラントと前記スポットクーラントの使用温度差に基づき、前記ベースクーラント供給手段と前記スポットクーラント供給手段から噴射するクーラントの流量比が設定されるように、前記ベースクーラント供給手段と前記スポットクーラント供給手段とを構成する。
【００１４】
今回、本願発明者らは、実機とほぼ同様の圧延機を用いて、ベースクーラント温度とスポットクーラント温度及び、ベースクーラント流量とスポットクーラント流量を種々変化させ、その時の圧延材の板形状に与える影響を検出する実験を実施した。その結果、ベースクーラントとスポットクーラントとを用いて圧延材形状制御を行うとき、主として各々のクーラントの流量比及び温度差がその形状制御能力に支配的な影響を与えることを知見した。
【００１５】
この知見によれば、本発明のようにベースクーラント及びスポットクーラントの使用される際の温度差に基づき、夫々の流量比を設定するように各々のクーラントの供給手段を構成すれば、設備仕様を適正化して経済性を向上し、かつ良好な板形状制御能力を得ることができる。
【００１６】
（２）上記目的を達成するために、本発明の圧延機は、上・下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延機であって、前記作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給手段と、前記作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給手段とを備え、前記ベースクーラントと前記スポットクーラントの使用温度差と、前記ベースクーラント供給手段と前記スポットクーラント供給手段から噴射するクーラントの流量比との関係に基づく、前記ベースクーラント供給手段と前記スポットクーラント供給手段との使用流量比範囲となるよう、夫々の供給手段を構成する。
【００１７】
今回本願発明者らが得た（１）の知見によれば、また、上記のように各々のクーラントの使用される際の温度差と流量比との関係に基づき使用時の流量比範囲を設定するように各々のクーラントの供給手段を構成してもよく、それにより設備仕様を適正化して経済性を向上し、かつ良好な板形状制御能力を得ることができる。
【００１８】
（３）上記目的を達成するために、本発明の圧延機は、上・下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延機であって、前記作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給手段と、前記作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給手段とを備え、前記ベースクーラントと前記スポットクーラントの使用温度差ΔＴと、前記ベースクーラント供給手段と前記スポットクーラント供給手段から噴射するクーラントの流量比ｒとが、４≦ｒ・ΔＴ≦２０の式を満たすように、前記ベースクーラント供給手段と前記スポットクーラント供給手段を構成する。
【００１９】
今回本願発明者らが得た（１）の知見によれば、全体の傾向として各々のクーラントの流量比と温度差が反比例する関係にあり、具体的には上記のように各々のクーラントの使用される際の温度差ΔＴと流量比ｒとの関係が４≦ｒ・ΔＴ≦２０の式を満足するよう各々のクーラントの供給手段を構成することで、設備仕様を適正化して経済性を向上し、かつ良好な板形状制御能力を得ることができる。
【００２０】
（４）上記目的を達成するために、本発明の圧延機は、上・下一対の作業ロールで板材を圧延する圧延機において、圧延後の板材の形状を検出する検出手段と、この検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求める演算手段と、圧延材の入側から前記作業ロールに潤滑用のベースクーラントを供給するベースクーラント供給手段と、圧延材の入側及び出側の少なくとも一方から前記作業ロールに形状制御用のスポットクーラントを供給するスポットクーラント供給手段と、前記演算手段で求めた偏差に基づき、前記スポットクーラントと前記ベースクーラントとの温度差が２．５℃以上５℃未満で、かつ、前記圧延材の前記スポットクーラント供給対象領域における前記スポットクーラントと前記ベースクーラントとの圧延材板幅方向単位長さ当たりの供給流量比が２．５以上４．０未満となるように、前記ベースクーラント供給手段及び前記スポットクーラント供給手段を制御する制御手段とを備える。
【００２１】
これにより、主にベースクーラントとスポットクーラントの流量比によって板材の形状を制御する場合に、スポットクーラントを供給するスポットクーラント供給手段が備えるべき設備能力に関する基準が規定される。
【００２２】
すなわち、スポットクーラントとベースクーラントとの供給流量比を２．５以上４．０未満の範囲といったように比較的大きくする場合には、スポットクーラントとベースクーラントとの温度差が２．５℃未満では圧延機が操業上で最低限必要とする形状変化速度（＝単位時間当たりの形状変化率）を実現することができない一方、スポットクーラントとベースクーラントとの温度差を５℃以上とすると圧延機の経済性に基づく実機化の観点から十分と見なされる形状変化速度を超えた過剰な仕様となる。
【００２３】
そこで、本発明においては、スポットクーラントとベースクーラントとの温度差を２．５℃以上５℃未満とすることにより、圧延機が操業上で最低限必要とする形状変化速度から圧延機の経済性に基づく実機化の観点から十分と見なされる形状変化速度までの間の適正な形状変化速度範囲を実現することができ、言い換えれば、操業上必要な単位時間当たりの形状変化率を確保した上で、必要以上の過剰な設備仕様となることを回避できる。例えば、スポットクーラント供給手段において、例えば、ポンプの供給流量性能としてベースクーラント側に比べ２．５〜４．０倍の流量を供給可能な比較的容量の大きいものを使用することで、例えば冷却器の冷却性能としてはベースクーラント側に対し２．５〜５℃だけ低い温度に冷却可能な程度の冷却性能のそれほど高くないものを使用すれば足りる。
【００２４】
以上のようにして、ベースクーラント及びスポットクーラントの設備仕様を適正化しつつ、良好な板形状制御性能を得ることができる。
【００２５】
（５）上記目的を達成するために、また本発明の圧延機は、上・下一対の作業ロールで板材を圧延する圧延機において、圧延後の板材の形状を検出する検出手段と、この検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求める演算手段と、圧延材の入側から前記作業ロールに潤滑用のベースクーラントを供給するベースクーラント供給手段と、圧延材の入側及び出側の少なくとも一方から前記作業ロールに形状制御用のスポットクーラントを供給するスポットクーラント供給手段と、前記演算手段で求めた偏差に基づき、前記スポットクーラントと前記ベースクーラントとの温度差が７．５℃以上１５℃未満で、かつ、前記圧延材の前記スポットクーラント供給対象領域における前記スポットクーラントと前記ベースクーラントとの圧延材板幅方向単位長さ当たりの供給流量比がほぼ１．０となるように、前記ベースクーラント供給手段及び前記スポットクーラント供給手段を制御する制御手段とを備える。
【００２６】
これにより、主としてベースクーラントとスポットクーラントの温度差によって板材の形状を制御する場合に、スポットクーラントを供給するスポットクーラント供給手段が備えるべき設備能力に関する基準が規定される。
【００２７】
すなわち、上記（１）と同様、スポットクーラントとベースクーラントとの供給流量比をほぼ１とする場合、スポットクーラントとベースクーラントとの温度差比が７．５℃未満では圧延機が操業上で最低限必要とする形状変化速度を実現することができない一方、スポットクーラントとベースクーラントとの温度差を１５℃以上とすると圧延機の経済性に基づく実機化の観点から十分と見なされる形状変化速度を超えた過剰な仕様となる。
【００２８】
そこで、本発明においては、スポットクーラントとベースクーラントとの温度差を７．５℃以上１５℃未満とすることにより、上記（１）同様、操業上必要な単位時間当たりの形状変化率を確保した上で必要以上の過剰な設備仕様となることを回避できる。例えば、スポットクーラント供給手段において、冷却器の冷却性能としてベースクーラント側に対し７．５℃〜１５℃低い温度に冷却可能な冷却性能の高いものを使用することで、ポンプの供給流量性能としてはベースクーラント側とほぼ同流量程度を供給可能な容量のそれほど大きくないものを使用すれば足りる。
【００２９】
以上のようにして、ベースクーラント及びスポットクーラントの設備仕様を適正化しつつ、良好な板形状制御性能を得ることができる。
【００３０】
（６）上記目的を達成するために、また本発明の圧延機は、上・下一対の作業ロールで板材を圧延する圧延機において、圧延後の板材の形状を検出する検出手段と、この検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求める演算手段と、圧延材の入側から前記作業ロールに潤滑用のベースクーラントを供給するベースクーラント供給手段と、圧延材の入側及び出側の少なくとも一方から前記作業ロールに形状制御用のスポットクーラントを供給するスポットクーラント供給手段と、前記演算手段で求めた偏差に基づき、前記スポットクーラントと前記ベースクーラントとの温度差が５℃以上７．５℃未満で、かつ、前記圧延材の前記スポットクーラント供給対象領域における前記スポットクーラントと前記ベースクーラントとの圧延材板幅方向単位長さ当たりの供給流量比が１．０を超え２．５未満となるように、前記ベースクーラント供給手段及び前記スポットクーラント供給手段を制御する制御手段とを備える。
【００３１】
これにより、ベースクーラントとスポットクーラントの温度差及び供給流量比の両方を同程度に併用して板材の形状を制御する場合に、スポットクーラントを供給するスポットクーラント供給手段が備えるべき設備能力に関する基準が規定される。
【００３２】
すなわち、スポットクーラントとベースクーラントとの温度差を５℃以上７．５℃未満の範囲といったように中程度とする場合には、スポットクーラントとベースクーラントとの供給流量比が１．０未満では圧延機が操業上で最低限必要とする形状変化速度を実現することができない一方、スポットクーラントとベースクーラントとの供給流量比を２．５以上とすると圧延機の経済性に基づく実機化の観点から十分と見なされる形状変化速度を超えた過剰な仕様となる。
【００３３】
そこで、本発明においては、スポットクーラントとベースクーラントとの供給流量比を１．０を超え２．５未満とすることにより、操業上必要な単位時間当たりの形状変化率を確保した上で必要以上の過剰な設備仕様となることを回避できる。例えば、スポットクーラント供給手段において、冷却器の冷却性能としてベースクーラント側に対し５℃〜７．５℃低い温度に冷却可能な中程度のものを使用し、ポンプの供給流量性能としてベースクーラント側に比べ１．０〜２．５倍だけ供給可能な中程度のものを使用すればよい。この場合、ポンプと冷却器の両方を中程度の規模のものを利用できるため、設置スペースを最も小型化できる効果もある。
【００３４】
以上のようにして、ベースクーラント及びスポットクーラントの設備仕様を適正化しつつ、良好な板形状制御性能を得ることができる。
【００３５】
（７）上記目的を達成するために、本発明の圧延方法は、上・下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延方法であって、前記作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給工程と、前記作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給工程とを含み、前記ベースクーラントと前記スポットクーラントの使用温度差に基づき、噴射される前記ベースクーラント及び前記スポットクーラントの流量比が設定され、各々のクーラントを供給しながら圧延する。
【００３６】
（８）上記目的を達成するために、本発明の圧延方法は、上・下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延方法であって、前記作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給工程と、前記作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給工程とを含み、前記ベースクーラントと前記スポットクーラントの使用温度差と、噴射される前記ベースクーラント及び前記スポットクーラントの流量比との関係に基づき、各々のクーラントを供給しながら圧延する。
【００３７】
（９）上記目的を達成するために、本発明の圧延方法は、上・下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延方法であって、前記作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給工程と、前記作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給工程とを含み、前記ベースクーラントと前記スポットクーラントの使用温度差ΔＴと、噴射される前記ベースクーラント及び前記スポットクーラントの流量比ｒとが、４≦ｒ・ΔＴ≦２０の式を満たすように、各々のクーラントを供給しながら圧延する。
【００３８】
（１０）上記目的を達成するために、本発明の圧延方法は、上・下一対の作業ロールで板材を圧延する圧延方法において、圧延後の板材の形状を検出し、この検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求め、この偏差に基づき、形状制御用のスポットクーラントと潤滑用のベースクーラントとを、それらの温度差が２．５℃以上５℃未満でかつ前記圧延材の前記スポットクーラント供給対象領域における圧延材板幅方向単位長さ当たりの供給流量比が２．５以上４．０未満となるように、作業ロールに供給する。
【００３９】
（１１）上記目的を達成するために、また本発明の圧延方法は、上・下一対の作業ロールで板材を圧延する圧延方法において、圧延後の板材の形状を検出し、この検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求め、この偏差に基づき、形状制御用のスポットクーラントと潤滑用のベースクーラントとを、それらの温度差が７．５℃以上１５℃未満でかつ前記圧延材の前記スポットクーラント供給対象領域における圧延材板幅方向単位長さ当たりの供給流量比がほぼ１．０となるように、作業ロールに供給する。
【００４０】
（１２）上記目的を達成するために、また本発明の圧延方法は、上・下一対の作業ロールで板材を圧延する圧延方法において、圧延後の板材の形状を検出し、この検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求め、この偏差に基づき、形状制御用のスポットクーラントと潤滑用のベースクーラントとを、それらの温度差が５℃以上７．５℃未満でかつ前記圧延材の前記スポットクーラント供給対象領域における圧延材板幅方向単位長さ当たりの供給流量比が１．０を超え２．５未満となるように、作業ロールに供給する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態による圧延機の概念的構成図である。この図３において、本実施形態の圧延機は、圧延材１４に直接接触して圧延する上・下一対の作業ロール１１ａ，１１ｂと、これら作業ロール１１ａ，１１ｂを鉛直方向に支持する上・下一対の中間ロール１２ａ，１２ｂと、これら中間ロール１２ａ，１２ｂを鉛直方向に支持する上・下一対の補強ロール１３ａ，１３ｂと、作業ロール１１ａ，１１ｂに曲げ力を作用させる公知の作業ロールベンディング装置（簡略化して曲げ力の作用方向の矢印のみを示す、以下同様）２１ａ，２１ｂと、中間ロール１２ａ，１２ｂに曲げ力を作用させる公知の中間ロールベンディング装置２２ａ，２２ｂと、中間ロール１２ａ，１２ｂを軸方向に移動する公知の中間ロールシフト装置（簡略化してシフト方向の矢印のみを示す、以下同様）２４ａ，２４ｂと、上補強ロール１３ａの両方の支持端部（チョック）にそれぞれ圧下加重を加える圧下装置（簡略化して圧下力の作用方向の矢印のみを示す、以下同様）２３と、後述の偏差演算装置４４からの制御信号に応じて上記ベンディング装置２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ、シフト装置２４ａ，２４ｂ、及び圧下装置２３ａ，２３ｂの動作を制御するベンダー・シフト・圧下制御装置５１とを備えている。
【００４３】
一方、本実施形態の圧延機はまた、作業ロール１１ａ，１１ｂに対して圧延材１４の入側よりベースクーラント（詳細は後述）を噴射する上・下一対のベースクーラントヘッダー列２５ａ，２５ｂと、これらベースクーラントヘッダー列２５ａ，２５ｂにベースクーラントを供給するベースクーラント供給装置４５と、作業ロール１１ａ，１１ｂに対して出側よりスポットクーラント（詳細は後述）を噴射する上・下一対のスポットクーラントヘッダー列２６ａ，２６ｂと、これらスポットクーラントヘッダー列２６ａ，２６ｂにスポットクーラントを供給するスポットクーラント供給装置４６と、後述の偏差演算装置４４からの制御信号に応じてベースクーラント供給装置４５及びスポットクーラント供給装置４６の動作を制御するクーラント制御装置５５とを備えている。
【００４４】
作業ロール１１ａ，１１ｂの出側（詳細にはスポットクーラントヘッダー列２６ａ，２６ｂよりもさらにパス方向下流側）には、圧延材１４の形状を測定する公知の形状検出装置４１が設けられている。この形状検出装置４１で検出した圧延材の形状信号は偏差演算装置４４に入力され、目標形状との偏差（形状偏差量）が演算され、その偏差信号が前述したベンダー・シフト・圧下制御装置５１及びクーラント制御装置５５に入力されるようになっている。
【００４５】
ベースクーラントヘッダー列２５ａ，２５ｂは、噴射量が固定された多数のノズルを板幅方向に並設したものであり、圧延時における潤滑確保を主目的とするベースクーラントを、上下の作業ロール１１ａ，１１ｂそれぞれの入側から主に作業ロール１１ａ，１１ｂに向けて（詳細には例えば作業ロール１１ａ,１１ｂのうち圧延材１４と接する下方側又は上方側部分）かつ圧延材１４の板幅方向において均一に噴射するようになっている。
【００４６】
ベースクーラント供給装置４５は、特に図示を省略するが、クーラントタンク及び供給ポンプを備え、ベースクーラントヘッダー列に対し一定圧力でベースクーラントを供給し、クーラント制御装置５５からの制御信号によりベースクーラント供給動作が制御されるようになっている。
【００４７】
スポットクーラントヘッダー列２６ａ，２６ｂは、上記ベースクーラントヘッダー列２５ａ，２５ｂと同様、同じ板幅範囲に多数（例えばベースクーラントヘッダー列２５ａ，２５ｂと同数）のノズルを並設したものであり、ロール形状制御（詳細には板幅方向の熱膨張プロフィルを滑らかにする）を主目的とするスポットクーラントを、上下の作業ロール１１ａ，１１ｂそれぞれの出側から主に作業ロール１１ａ，１１ｂに向けて噴射するようになっている。このとき、個々のノズルに対しそれぞれ流量可変バルブ（図示せず）が備えられ、ベースクーラントヘッダー列２５ａ，２５ｂのノズルと比較して同じクーラントの供給圧力条件でも２．５〜４．０倍の流量を可変的に噴射できるようになっており、かつクーラント制御装置５５からの制御信号により各流量可変バルブは個別に噴射流量を制御可能となっている。すなわち、かつ圧延材１４の板幅方向において流量分布をもたせて（不均一に）噴射可能となっている。
【００４８】
スポットクーラント供給装置４６は、上記ベースクーラント供給装置４５同様、図示しないクーラントタンク及び供給ポンプ（比較的大容量、詳細は後述）、さらに熱交換器等の冷却器（比較的低性能で足りる、詳細は後述）を備えており、後述するようにスポットクーラントを熱交換器によってベースクーラントと所定の温度差をもつように冷却させた後、スポットクーラントヘッダー列２６ａ，２６ｂに対し一定圧力で供給するようになっている。また、クーラント制御装置５５からの制御信号により、スポットクーラント冷却動作と供給動作が制御されるようになっている。
【００４９】
なお、スポットクーラントは、上記のようにベースクーラントと機能が異なるものであるが、この実施形態では、ベースクーラントと同一のもの（クーラント油）を使用しており、その流量や温度のみが異なっている。
【００５０】
次に、上記のように構成した本実施形態による圧延機の動作を以下順を追って説明する。
まず準備手順として、圧延を開始する前（または複数スタンドから構成される連続圧延機では次の圧延材を圧延する前）の初期設定を行う。すなわち、ベンダー・シフト・圧下制御装置５１が、ベンディング量、シフト量、圧下制御量等が板形状に及ぼす影響を物理的にモデル化した数式モデルや、実績値を統計的にモデル化した学習モデル等から圧延後の板形状を予測し、この予測値が目標形状と合致するようなベンディング装置２１，２２、シフト装置２４、圧下装置２３のベンディング力、シフト量、圧下位置を算出する。そして、その算出結果に応じた指令信号（ベンディング制御信号、シフト制御信号）、ベンディング装置２１，２２、シフト装置２４が動作し、その設定値が指令値に達すれば初期設定は終了となる。なお、この時の具体的なモデル式については詳細を省略するが、例えば日本塑性加工学会誌（塑性と加工）２７巻３０３号５３３ページ〜５３８ページに開示されているもの等、公知のものを適宜用いればよい。またクーラントに関しては、ベンダー・シフト・圧下制御装置５１は、圧延を開始する前にクーラント制御装置５５を制御して制御信号（ベースクーラント供給制御信号）をベースクーラント供給装置４５出力させ、ベースクーラント供給装置４５からベースクーラントのみを作業ロール１１ａ，１１ｂに噴射させている。
【００５１】
本実施形態の動作の要部は、圧延が開始された後において、圧延材１４を所望の形状に制御するために行うロール側及びクーラント側に対し行うフィードバック制御（複数スタンドから構成される連続圧延機では現在の圧延状態に対するフィードバック制御）にある。
【００５２】
すなわちまず、形状検出装置４１によって圧延後の圧延材１４の形状（詳細には、例えば圧延材の横断面形状分布あるいは板厚の板幅方向分布等）が測定される。この形状検出装置４１で検出した圧延材の形状信号は偏差演算装置４４に入力される。偏差演算装置４４では、予め設定記憶された（あるいは適宜のタイミングで外部入力するようにしてもよい）目標形状との偏差（形状偏差量）を演算すると共に、作業ロール１１ａ，１１ｂ及び中間ロール１２ａ，１２ｂのベンディング、中間ロール１２ａ，１２ｂのシフト、及び上補強ロール１３ａの圧下によって修正を行う形状偏差量εdevmと、ベースクーラント及びスポットクーラントによって修正を行う形状偏差量εdevcとに分離する演算を行う。なお、このときの分離方法としては公知のものを用いればよく、例えば、実測形状から内接または外接の包絡線を求め、この包絡線を用いてベンダー・シフト・圧下装置を制御し、実測形状と包絡線の差を用いてクーラント装置を制御する特開平２−２２９６１２号公報に開示されているものを用いればよい。こうして分離された形状偏差εdevm及び形状偏差εdevcは、ベンダー・シフト・圧下制御装置５１及びクーラント制御装置５５にそれぞれ出力される。
【００５３】
ベンダー・シフト・圧下制御装置５１では、入力された板幅方向の形状偏差εdevmをベンディング装置２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ及びシフト装置２４ａ，２４ｂにより修正する左右対称成分と、圧下装置２３ａ，２３ｂにより修正する左右非対称成分に分離する。このときの左右対称成分と左右非対称成分の分離方法は、例えば、実測形状を対称成分２個と非対称成分２個の形状パラメータで検出する特開昭５５−４５５３３号公報に開示されているもの等、公知のものを用いれば足り、設定値の演算には初期設定に使用したモデルから偏差分の変更量を算出すればよい。
【００５４】
ベンダー・シフト・圧下制御装置５１は、こうして分離した左右対称成分に基づきベンディング装置２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ及びシフト装置２４ａ，２４ｂそれぞれに対する制御信号（ベンディング制御信号、シフト制御信号）を生成するとともに、左右非対称成分に基づき圧下装置２３に対する制御信号（圧下制御信号）を生成し、それぞれに出力する。これにより、ベンディング装置２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは上記ベンディング制御信号に応じて作業ロール１１ａ，１１ｂ及び中間ロール１２ａ，１２ｂの両端支持部（チョック）に対して曲げモーメントを与え、シフト装置２４ａ，２４ｂは上記シフト制御信号に応じて上・下一対の中間ロール１２ａ，１２ｂを互いに逆向きに軸方向移動させ、これらベンディング及びシフト制御によって、圧延材１４の板幅方向の形状偏差の左右対称成分が修正される。また、圧下装置２３は上記圧下制御信号に応じて上補強ロール１３ａの両方（操作側と駆動側）の支持端部（チョック）にそれぞれ加える圧下加重を調整し、これによって圧延材１４の板幅方向の形状偏差の左右非対称成分が修正される。
【００５５】
一方、クーラント制御装置５５では、入力された板幅方向の形状偏差εdevcに基づき、伸びが生じている箇所に対応してスポットクーラントヘッダー列２６ａ，２６ｂのうち流量可変バルブを開くべきノズルの板幅方向位置と開くべき開度を決定し対応する流量可変バルブに制御信号（開弁制御信号）を生成し出力するとともに、スポットクーラント供給装置４６の前記供給ポンプ及び冷却器に対し制御信号（ポンプ制御信号及び冷却制御信号）を生成し出力する。これにより、スポットクーラント供給装置４６において所定の温度（後述）及び所定の圧力・流量に調整されて供給されたスポットクーラントが、スポットクーラントノズルヘッダー列２６ａ，２６ｂのうち上記伸びが生じている領域（スポットクーラント供給対象領域）に対応するもののノズルから所望の流量分布で噴射される。この結果、噴射された箇所の作業ロール１１ａ，１１ｂの熱膨張が局所的に抑制され、その箇所に接触する板材の伸び形状が修正される。
【００５６】
このとき特に、本実施形態では、スポットクーラントの供給条件として、上述したスポットクーラント供給対象となる圧延材１４の板幅方向領域でみたときの圧延材板幅方向単位長さ当たりのクーラント供給流量比ｒ（但し、ｒ＝Ｑsc／Ｑbc、Ｑsc：スポットクーラントヘッダー列２６ａ，２６ｂの対応するノズルからのスポットクーラント供給流量、Ｑbc：ベースクーラントヘッダー列２５ａ，２５ｂの対応するノズルからのベースクーラント供給流量、以下単に流量比ｒという）が
２．５≦ｒ＜４．０
となるように、またスポットクーラント温度Ｔscとベースクーラント温度Ｔbcとの温度差［℃］が
２．５≦Ｔbc−Ｔsc＜５
となるように、制御されるようになっている。
【００５７】
そして、噴射されたクーラント（ベースクーラント及びスポットクーラント）は図示しない回収手段によって圧延機下部において回収され、適宜の浄化が行われた後再度クーラント供給装置４５，４６に還流される。
【００５８】
なお、上記において、形状検出装置４１が、圧延後の板材の形状を検出する検出手段を構成し、偏差演算装置４４が、検出した板材の形状と所定の目標形状との間の偏差を求める演算手段を構成し、ベースクーラントヘッダー列２５ａ，２５ｂ及びベースクーラント供給装置４５が、圧延材の入側から作業ロールに潤滑用のベースクーラントを供給するベースクーラント供給手段を構成し、スポットクーラントヘッダー列２６ａ，２６ｂ及びスポットクーラント供給装置４６が、圧延材の入側及び出側の少なくとも一方から前記作業ロールに形状制御用のスポットクーラントを供給するスポットクーラント供給手段を構成し、クーラント制御装置５５が、演算手段で求めた偏差に基づき、ベースクーラント供給手段及びスポットクーラント供給手段を制御する制御手段を構成する。
【００５９】
次に、本実施形態の作用を以下に説明する。
本願発明者等は、ベースクーラントとスポットクーラントとを用いて圧延材板形状制御を行うとき、主としてスポットクーラントとベースクーラントの流量比及び温度差がその形状制御能力に支配的な影響を与えることを知見した。
【００６０】
その基本となる原理は、ニュートンの冷却の法則（森北出版、伝熱工学ｐ３１）に示されている。すなわち、固体壁面における流体への熱伝達は、Ｑ＝ｈＡ(θｆ−θｗ)で表され、Ｑは単位時間に移動する熱量、ｈは熱伝達率、Ａは表面積、θｆは固体壁面の温度、θｗは流体の温度である。従って、定性的には、流体の温度θｗが低下すればするほど、固体壁面から奪う熱量が多く、また、熱伝達率が大きくなればなるほど、同様に固体壁面から奪う熱量が多くなる。この原理を、圧延ロールとその冷却用スポットクーラントに適用する場合、固体壁面の温度θｆは、常時噴射供給され圧延潤滑を司るベースクーラント温度Ｔbcに大きく依存し、θｗはスポットクーラントの温度Ｔscに相当する。また、熱伝達率の増加は、スポットクーラントの流量増加すなわち、ベースクーラントとスポットクーラントの流量比ｒに相当する。
【００６１】
本発明は、この点に着目し、過剰な流量供給能力・冷却能力あるいは逆に流量供給能力・冷却能力不足のないようにベースクーラント及びスポットクーラント設備仕様の適正化を図るものである。
【００６２】
本願発明者らは、図３を用いて説明した本実施形態の圧延機とほぼ同様の構造の圧延機を用いて、ベースクーラント温度Ｔbcとスポットクーラント温度Ｔscおよび、ベースクーラント流量とスポットクーラント流量を種々変化させ、その時の圧延材の板形状に与える影響を検出する実験を実施した。その結果を、縦軸に流量比ｒ（スポットクーラント流量／ベースクーラント流量）、横軸に温度差Ｔbc−Ｔscをとり、整理したものが図１である。図中の●印が所望の形状修正効果が得られたもので、×印が得られなかったものである。図中△印は、所望の性能は満足するが、温度差を与える熱交換器や流量を増加するためのポンプ能力が過大となり、経済性が劣りコスト高となるものである。
【００６３】
全体的な傾向としては、流量比ｒと温度差ΔＴ（＝Ｔbc−Ｔsc）が反比例する傾向（反比例関係）にあり、温度差Ｔbc−Ｔscが小さい時には、流量比ｒが大きくないとその効果が得られず、逆に、温度差Ｔbc−Ｔscが大きい時には、流量比ｒが小さくても、所望の効果が得られている。本効果範囲を数式化すると４≦ｒ・（Ｔbc−Ｔsc）≦２０や、４≦ｒ・ΔＴ≦２０のように表すことができる。
【００６４】
このような、各々のクーラントの使用される際の温度差に基づき夫々の流量比を設定するように、各々のクーラントの供給手段を構成すれば、設備仕様を適正化して経済性を向上し、且つ良好な板形状制御能力を得ることができる。また、各々のクーラントの使用される際の温度差と流量比との関係に基づき使用時の流量比範囲を設定して使用しても良いことがわかる。また、各々のクーラントの使用される際の温度差ΔＴと流量比ｒとの関係が４≦ｒ・ΔＴ≦２０の式を満足することで、設備仕様を適正化して経済性を向上し、且つ良好な板形状制御能力を得ることができる。
【００６５】
次に、本発明の実施の形態を、（Ａ）板形状能力に対する流量比の影響、（Ｂ）板形状能力に対する温度差の影響、（Ｃ）流量比及び温度差の双方の観点からみた最適範囲、の３つの観点からより具体的に説明する。
【００６６】
（Ａ）板形状制御能力に対する流量比の影響
上記の観点に鑑み、まず本願発明者らは、上記流量比が圧延材板形状制御に与える影響を種々検討した。すなわち、図３を用いて説明した本実施形態の圧延機とほぼ同様の構造の圧延機を用いて、ベースクーラントの温度Ｔbcとスポットクーラントの温度Ｔsc（＜Ｔbc）をそれぞれ所定の値に固定した状態で、ベースクーラントの供給流量を一定値に固定しつつスポットクーラントの供給流量を種々変化させて上述の流量比ｒを変化させ、そのときの圧延材の板形状に与える影響を検出する実験を行った。図２（ａ）はその実験結果を示したものである。
【００６７】
図２（ａ）において、横軸には上述の流量比ｒをとり、縦軸には単位時間あたりの圧延材１４の形状変化率Ｖc［I-unit/sec］をとって表している。この形状変化率Ｖcについて下記にその詳細を説明する。
【００６８】
▲１▼［I-unit］の意味
一般に、圧延材の板形状の評価手法としては、急峻度あるいは伸び差率が用いられる。急峻度λは、例えば図４に示すように、板の長手方向（圧延方向）の波の高さＨと波のピッチＬとを用いて、次式で表される（例えば塑性加工学会編「板圧延」ｐ１６４（コロナ社）に記載）。
λ＝Ｈ／Ｌ
また伸び差率△εは、伸び部分の長さ△Ｌを用いて、
△ε＝△Ｌ／Ｌ
で表される。
【００６９】
このとき、板の波形状を正弦曲線で近似すると、急峻度λ及び伸び差率△εは、次式で近似される。
△ε＝△Ｌ／Ｌ≒（π／２）２λ２≒２．４６５λ２
ここで、上記伸び差率△εは、無次元のひずみであり、冷間圧延分野においては通常１０−４〜１０−５のオーダとなることから、１０−５＝[I-unit]とおいて関係式
△ε＝△Ｌ／Ｌ≒（π／２）２λ２≒２．４６５λ２／１０−５[I-unit]
に基づき、板形状の評価単位として[I-unit]を用いるのが一般的である。
【００７０】
▲２▼形状変化率への拡張
ここで、スポットクーラントを用いたスポットクーリングによる形状制御効果を評価する場合、圧延材１４の板形状（すなわち伸び差率△ε）が、ある一定時間にどれほど変化するかを評価する必要がある。例えば、同じ１０[I-unit]の変化を得る場合においても、１０秒間で与える場合と、２０秒間で与える場合では、その形状制御能力が異なることとなる。
【００７１】
そこで、特に冷間圧延の分野では、伸び差率△εをクーラントの噴射時間△ｔ秒で除した値、すなわち単位時間当たりの形状変化率Ｖcを用いて、スポットクーラントの効果を評価する。
【００７２】
Ｖｃ＝△ε／△ｔ[I-unit/ｔ]
すなわち、このＶｃの値が大きければスポットクーラントの効果が大きく、小さければスポットクーラントの効果が小さいこととなる。
【００７３】
図２（ａ）に戻り、この図は、ベースクーラントの温度Ｔbcを所定値（この場合Ｔbc＝４０℃）に固定しかつ供給流量も所定値に固定した状態で、スポットクーラントの温度Ｔsc及び供給流量を種々変化させることによってべ一スクーラントとスポットクーラントの温度差Ｔbc−Ｔscを種々の値に設定しつつ、さらに流量比ｒを多数の種々の値に設定して上記形状変化率Ｖcの値を測定したものである。そして、それら得た多数のＶcの値のデータを、Ｔbc−Ｔscが２．５℃以上５℃未満の範囲内のデータ、Ｔbc−Ｔscが５℃以上７．５℃未満の範囲内のデータ、Ｔbc−Ｔscが７．５℃以上１５℃未満の範囲内のデータの３つの群に区分し、各群における平均値をそれぞれ単一の曲線ア、イ、ウで表したものである。
【００７４】
図２（ａ）において、これら３つの曲線ア（２．５≦Ｔbc−Ｔsc＜５）、イ（５≦Ｔbc−Ｔsc＜７．５）、ウ（７．５≦Ｔbc−Ｔsc＜１０）ともに、右上がりの上に凸な放物線状となっており、流量比ｒが０から増大するとともに急激に立ち上がってＶcが増大する特性となっている。その増大する度合いは、流量比ｒが大きくなるほど小さくなっており、特に、曲線ア（２．５≦Ｔbc−Ｔsc＜５）では概ねｒ≒４になると、それ以上ｒが増大してもＶcの値はほとんど変わらない。
【００７５】
また、これら３つの曲線ア、イ、ウ相互を比較して分かるように、温度差Ｔbc−Ｔscの値が大きくなるにしたがって（言い換えればスポットクーラントの温度Ｔscが低くなるにしたがって）、形状変化率Ｖcの値は大きくなっていることがわかる。
【００７６】
ここで、図中に示す斜線の領域は、冷間圧延設備として備えるべき形状変化率Ｖcの適正値の範囲である。すなわち、Ｖc1はこの種の冷間圧延機において通常の操業上で最低限必要とする形状変化速度を表しており、これが下限値となる。一方、Ｖc2はこの種の冷間圧延機において経済性に基づく実機化の観点から通常十分と見なされる形状変化速度（Ｖc2以上を実現するべく例えば後述のように冷却器（熱交換器）による温度降下範囲を１５℃以上とすると、熱交換器自体の導入コストが高くなり過ぎて投資に見合う効果が得られない等）であり、これが上限値となる。
【００７７】
図２（ａ）より、この形状変化速度Ｖcの適性範囲Ｖc1≦Ｖc≦Ｖc2を満足するための条件を、上記３つの曲線ア（２．５≦Ｔbc−Ｔsc＜５）、イ（５≦Ｔbc−Ｔsc＜７．５）、ウ（７．５≦Ｔbc−Ｔsc＜１０）についてそれぞれ検討すると、
曲線アより、２．５≦Ｔbc−Ｔsc＜５かつ２．５≦ｒ＜４  …  （式１）
曲線イより、５≦Ｔbc−Ｔsc＜７．５かつ１≦ｒ＜２．５  …  （式２）
曲線ウより、７．５≦Ｔbc−Ｔsc＜１５かつ０．７≦ｒ＜１．３  …（式３）
の範囲であることがわかる。
【００７８】
（Ｂ）板形状制御能力に対する温度差の影響
次に、本願発明者らは、上記温度差が圧延材板形状制御に与える影響を種々検討した。すなわち上記（Ａ）同様、図３を用いて説明した本実施形態の圧延機とほぼ同様の構造（但しポンプ大容量のみならず冷却器も高性能のもの）の圧延機を用いて、ベースクーラントとスポットクーラントとの温度差が圧延材の板形状に与える影響を検出する実験を行った。すなわち、ベースクーラントの温度Ｔbcを所定値（この場合Ｔbc＝４０℃）に固定しかつ供給流量も所定値に固定した状態で、スポットクーラントの供給流量を種々変化させることによってべ一スクーラントとスポットクーラントの供給流量比ｒを種々の値に設定しつつ、さらにスポットクーラントの温度Ｔscを変化させて温度差Ｔbc−Ｔscを多数の種々の値に設定することで上記形状変化率Ｖcの値を測定した。
【００７９】
図２（ｂ）はその実験結果を、横軸に流量比ｒ、縦軸には形状変化率Ｖc［I-unit/sec］をとって表したものであり、上記の内容の実験で得た多数のＶcの値のデータを、ｒが概ね１の近傍範囲内のデータ、ｒが１以上２．５未満の範囲内のデータ、ｒが２．５以上４未満の範囲内のデータの３つの群に区分し、各群における平均値をそれぞれ単一の直線エ、オ、カで表したものである。
【００８０】
図２（ｂ）において、これら３つの直線エ（ｒ≒１）、オ（１≦ｒ＜２．５）、カ（２．５≦ｒ＜４）ともに、右上がりの直線状となっており、温度差Ｔbc−Ｔscが０から増大するとともにＶcがそれにほぼ比例して増大する特性となっている。また、これら３つの直線エ、オ、カ相互を比較して分かるように、流量比ｒの値が大きくなるにしたがって（言い換えればスポットクーラントの供給流量が大きくなるにしたがって）、形状変化率Ｖcの値は大きくなっていることがわかる。
【００８１】
この図２（ｂ）においても、上記図２（ａ）と同様、形状変化速度Ｖcの適性範囲Ｖc1≦Ｖc≦Ｖc2を満足するための条件を、上記３つの曲線エ（ｒ≒１）、オ（１≦ｒ＜２．５）、カ（２．５≦ｒ＜４）についてそれぞれ検討すると、
曲線エより、ｒ≒１かつ７．５≦Ｔbc−Ｔsc＜１５        …  （式４）
曲線オより、１≦ｒ＜２．５かつ５≦Ｔbc−Ｔsc＜７．５  …  （式５）
曲線カより、２．５≦ｒ＜４かつ２．５≦Ｔbc−Ｔsc＜５…（式６）
の範囲であることがわかる。
【００８２】
（Ｃ）流量比及び温度差の双方の観点からみた最適範囲
上記（Ａ）（Ｂ）より、過剰な流量供給能力・冷却能力あるいは逆に流量供給能力・冷却能力不足のないようにベースクーラント及びスポットクーラント設備仕様の適正化を図るという観点から、実施例として流量比ｒ及び温度差Ｔbc−Ｔscの代表的な適性範囲の組み合わせは、例えば、次の３つがあげられる。
【００８３】
主として流量比ｒを大きくして制御する場合、（式１）と（式６）の重複範囲で、
２．５≦Ｔbc−Ｔsc＜５かつ２．５≦ｒ＜４    …    （式７）
主として温度差Ｔbc−Ｔscを大きくして制御する場合、（式３）と（式４）の重複範囲で、
７．５≦Ｔbc−Ｔsc＜１５かつｒ≒１          …    （式８）
流量比ｒと温度差Ｔbc−Ｔscとをそれぞれ中程度として併せて制御する場合、（式２）と（式５）の重複範囲で、
５≦Ｔbc−Ｔsc＜７．５かつ１．０≦ｒ＜２．５    …  （式９）
本実施の形態においては、既に述べたように、比較的大容量の供給ポンプ及び比較的低性能の冷却器を備えたスポットクーラント供給装置４６を用いて、
２．５≦ｒ＜４．０  かつ  ２．５≦Ｔbc−Ｔsc＜５
となるように制御され、上記（式７）の条件を満たしている。
【００８４】
すなわち、スポットクーラントとベースクーラントとの流量比ｒを２．５以上４．０未満とし、温度差Ｔbc−Ｔscを２．５℃以上５℃未満とすることにより、圧延機が操業上で最低限必要とする形状変化速度Ｖc1から圧延機の経済性に基づく実機化の観点から十分と見なされる形状変化速度Ｖc2までの間の適正な形状変化速度Ｖcの範囲を実現することができ、言い換えれば、操業上必要な単位時間当たりの形状変化率を確保した上で、必要以上の過剰な設備仕様となることを回避できる。したがって、本実施形態の圧延機によれば、ベースクーラント及びスポットクーラントに係わる設備仕様を適正化しつつ、良好な板形状制御性能を得ることができる。
【００８５】
また以下のような効果もある。すなわち、例えば冷却器として熱交換器を用いる場合は、その温度降下範囲が広くなればなるほど、熱交換に要する面積が大きくなって外形寸法が大型化する。本実施の形態においては、流量比ｒと温度差Ｔbc−Ｔscとのうち、比較的大容量の供給ポンプを備えたスポットクーラント供給装置４６を用いて主として流量比ｒによって形状制御を行うことにより、スポットクーラント供給装置４６に備える冷却器は比較的低性能のもので足りるようにしている。したがって、熱交換器の設置スペースを大きく取れない場合に特に有効であり、このような場合でも所望の形状変化率を確保することが可能となる。
【００８６】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的精神を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【００８７】
（１）スポットクーラントの噴射位置が異なる場合
上記一実施形態では、スポットクーラントヘッダー２６ａ，２６ｂを、べ一スクーラントヘッダー２５ａ，２５ｂとは反対側である作業ロール１１ａ，１１ｂの出側に配置したが、このような配置に限られるものではない。すなわち、図５に示すようにスポットクーラントヘッダー２６ａ，２６ｂについても作業ロール１１ａ，１１ｂの入側に配置してもよい。このようにスポットクーラントヘッダー２６ａ，２６ｂもべ一スクーラントヘッダー２５ａ，２５ｂも入側にまとめることで配管設備等の集中した設置が可能となり、導入コストのさらなる低減が可能となる効果がある。
【００８８】
また、図６に示すように、図５に示した上記構造に加えて、さらに下作業ロール１１ｂの出側に３番目のスポットクーラントヘッダー２６ｃを追設してもよい。この場合、例えばストリップワイパーの設置がなく圧延材表面上の残油量を低く抑えなければならないときに特に有効となる。
【００８９】
（２）スポットクーラント供給装置とベースクーラント供給装置とを共通化する場合
上記一実施形態及び上記（１）の変形例では、クーラントタンク及び供給ポンプを備えたベースクーラント供給装置４５と、クーラントタンク、供給ポンプ、冷却器を備えたスポットクーラント供給装置４６とを別個独立して設けたが、これに限られるものではない。すなわち、それら２つの供給装置に共通するクーラントタンク及び供給ポンプを共有化することで単一のベースクーラント・スポットクーラント供給装置４７とし、１つのクーラントタンクから１つの供給ポンプにより同一のクーラントを吐出した後、ベースクーラント側とスポットクーラント側とに分岐し、ベースクーラント側はそのままべ一スクーラントヘッダー２５ａ，２５ｂに供給し、スポットクーラント側は冷却器で所望の温度に冷却した後にスポットクーラントヘッダー２６ａ，２６ｂに供給するようにする。
【００９０】
図７、図８、図９はそれぞれこのような変形の一例を示したものであり、図７は上記（１）において図５に示した構造に対し共通のベースクーラント・スポットクーラント供給装置４７を適用した場合の例、図８は上記（１）において図６に示した構造に対しベースクーラント・スポットクーラント供給装置４７を適用した場合の例、図９は図８に示した構造から入側のスポットクーラントヘッダー列２６ａ，２６ｂを省略した場合の例である。
【００９１】
これらの変形例においては、クーラント供給装置４７の共通の供給ポンプからクーラントが供給されることから、供給圧力が常に同一なものとなる。したがって、ベースクーラント側とスポットクーラント側とで同一の圧力条件としてもよい場合（同一の圧力条件としてもスポットクーラントヘッダー列２６のノズル側で所望の供給流量を実現できる場合）ならば、上記一実施形態及び上記（１）の変形例のようにベースクーラント供給装置４５とスポットクーラント供給装置４６とを別個独立して設け、それぞれに備えられた２台のポンプを個々に制御し同一圧力条件を作るよりも容易に流量比ｒを一定にすることが可能となるという効果がある。
【００９２】
（３）主として温度差によって形状制御を行う場合
（４）流量比・温度差を同程度に併せて形状制御を行う場合
前述したように、上記本発明の一実施の形態や上記（１）（２）の変形例においては、先の（Ｃ）にて考察した流量比及び温度差の双方の観点からみた最適範囲、すなわち（式７）、（式８）、（式９）で表す３つの範囲のうち、主として流量比ｒによって形状制御を行う（式７）の範囲を制御範囲として形状制御を行うものであった。したがって、残りの２つ、すなわち（式８）で表される、主として温度差Ｔbc−Ｔscを大きくして制御する場合の７．５≦Ｔbc−Ｔsc＜１５かつｒ≒１で表される制御範囲や、（式９）で表される、流量比ｒと温度差Ｔbc−Ｔscとをそれぞれ中程度として併せて制御する場合の５≦Ｔbc−Ｔsc＜７．５かつ１．０≦ｒ＜２．５で表される制御範囲を実現することによって形状制御を行ってもよい。
【００９３】
主として温度差Ｔbc−Ｔscを大きくして制御するために７．５≦Ｔbc−Ｔsc＜１５かつｒ≒１の制御範囲とする場合には、図３、図５、図６におけるスポットクーラント供給装置４６あるいは図７、図８、図９におけるベースクーラント・スポットクーラント供給装置４７において、比較的高性能の冷却器を設けるとともに供給ポンプを比較的小容量のものとすればよい。これは言い換えれば、供給ポンプやクーラントタンクを既存のものを流用し、現状の流量比ｒ≒１の条件下でスポットクーラントの供給温度を７．５≦Ｔbc−Ｔsc＜１５を満たすように下げる冷却器（熱交換器）を追加設置するだけで、所望の形状制御効果が得られることととなる。
【００９４】
流量比ｒと温度差Ｔbc−Ｔscとをそれぞれ中程度として併せて制御するために、５≦Ｔbc−Ｔsc＜７．５かつ１．０≦ｒ＜２．５の制御範囲とする場合には、図３、図５、図６におけるスポットクーラント供給装置４６あるいは図７、図８、図９におけるベースクーラント・スポットクーラント供給装置４７において、冷却器の性能も供給ポンプの容量も中程度のものとすればよい。この場合、以下のような意義がある。すなわち、上記本発明の一実施の形態や上記（１）（２）の変形例のように主として流量比ｒによって形状制御を行う場合には供給ポンプの大幅な大容量化という比較的大規模な改造が必要となる場合があり、上記のように主として温度差Ｔbc−Ｔscを大きくして形状制御を行う場合には冷却器の大幅な高性能化という比較的大規模な改造が必要となる場合がある。これにら対して、冷却器の性能も供給ポンプの容量も中程度のもので足りる場合、供給ポンプに対する小規模な改造及び冷却器に対する小規模な改造を組み合わせることで、いずれか一方を大きく改造したときと同様の効果を得ることができる。
【００９５】
なお、上記の変形例に関し、さらに、先に図５、図６、図７、図８、図９に示したような配置を適用することももちろん可能であることは言うまでもない。
【００９６】
（５）その他
本発明の技術思想を拡張するものとして、例えば、より大きな形状変化率が必要な場合には、上記本発明の一実施の形態（（１）（２）の変形例を含む）と上記（３）の変形例とを組み合わせることが考えられる。この場合、例えば比較的大容量のポンプと比較的高性能の冷却器とを備えたスポットクーラント供給装置を設け、前述した（式７）と（式８）とを組み合わせた、
２．５≦ｒ＜４かつ７．５≦Ｔbc−Ｔsc＜１５
という制御範囲を実現するようにすればよい。あるいは、上記本発明の一実施の形態（（１）（２）の変形例を含む）のスポットクーラント供給装置からクーラントが供給されるスポットクーラントヘッダー列と、上記（３）の変形例のスポットクーラント供給装置からクーラントが供給されるスポットクーラントヘッダー列２６ａ，２６ｂとをそれぞれ設け、前者で流量増による冷却を行うとともに、後者で温度差による冷却を実施してもよい。
【００９７】
本願発明者等の検討によれば、このような構成とした場合、流量増による冷却効果と温度差による冷却効果によって、どちらか一方の時のほぼ２倍の効果を得ることができる。従って、ロールに対する熱負荷が大きくなるような、圧下率２５％を超えるような圧延や、板速が毎分１８００ｍを超えるような高速圧延条件を対象とする場合に、非常に有効となる。
【００９８】
【発明の効果】
本発明によれば、圧延機が操業上で最低限必要とする形状変化速度から圧延機の経済性に基づく実機化の観点から十分と見なされる形状変化速度までの間の適正な形状変化速度範囲を実現することができ、操業上必要な単位時間当たりの形状変化率を確保した上で、必要以上の過剰な設備仕様となることを回避できる。すなわち、ベースクーラント及びスポットクーラントの設備仕様を適正化しつつ、良好な板形状制御性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による圧延機において、スポットクーラントとベースクーラントとの流量比と、温度差の関係を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による圧延機において、スポットクーラントとベースクーラントとの流量比が圧延材板形状制御に与える影響の実験結果を表す図及びスポットクーラントとベースクーラントとの温度差が圧延材板形状制御に与える影響の実験結果を表す図である。
【図３】本発明の一実施形態による圧延機の概念的構成図である。
【図４】圧延材の板形状の評価で用いる急峻度及び伸び差率の定義を説明するための説明図である。
【図５】本発明の圧延機の一実施形態において、スポットクーラントの噴射位置が異なる変形例の概略要部構成を表す概念的構成図である。
【図６】本発明の圧延機の一実施形態において、スポットクーラントの噴射位置が異なる別の変形例の概略要部構成を表す概念的構成図である。
【図７】本発明の圧延機の一実施形態において、スポットクーラント供給装置とベースクーラント供給装置とを共通化する変形例の概略要部構成を表す概念的構成図である。
【図８】本発明の圧延機の一実施形態において、スポットクーラント供給装置とベースクーラント供給装置とを共通化する別の変形例の概略要部構成を表す概念的構成図である。
【図９】本発明の圧延機の一実施形態において、スポットクーラント供給装置とベースクーラント供給装置とを共通化するさらに別の変形例の概略要部構成を表す概念的構成図である。
【符号の説明】
１１ａ        作業ロール
１１ｂ        作業ロール
１４          圧延材
２５ａ        ベースクーラントヘッダー列（ベースクーラント供給手段）
２５ｂ        ベースクーラントヘッダー列（ベースクーラント供給手段）
２６ａ        スポットクーラントヘッダー列（スポットクーラント供給手段）
２６ｂ        スポットクーラントヘッダー列（スポットクーラント供給手段）
４１          形状検出装置（検出手段）
４４          偏差演算装置（演算手段）
４５          ベースクーラント供給装置（ベースクーラント供給手段）
４６          スポットクーラント供給装置（スポットクーラント供給手段）
５５          クーラント制御装置（制御手段）
【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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【図９】
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