JP4987625B2 - 鋼板のセンタリング方法及びセンタリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板を冷間圧延する前に、当該鋼板をセンタリングする方法及びそのセンタリング装置に関する。

鋼板を冷間圧延する際、鋼板が搬送方向中心位置からずれると、圧延後の鋼板の急峻度（鋼板の長手方向に形成される波のピーク間の距離に対する波の高さの比）が悪化し、形状不良による歩留まりが低下する。このため、冷間圧延を行う前に鋼板のセンタリングが行われる。鋼板のセンタリングは、通常、鋼板を冷間圧延する冷間圧延機の入口側に設けられたセンタリング装置によって行われる。従来のセンタリング装置は、例えば鋼板を板曲がり方向と反対側に移動させるステアリングロールと、ステアリングロールと冷間圧延機の間でステアリングロールに近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置を検出するセンサとを有している。このセンタリング装置では、センサの検出結果に基づいて、ステアリングロールの回転方向が制御される。そして、制御された方向にステアリングロール自体の位置が回転することによって鋼板を板曲がり方向と反対側に移動させ、当該鋼板のセンタリングが行われる。

しかしながら、例えば鋼板を連続冷間圧延する際、特に鋼板の先端部と尾端部との溶接部において、キャンバ（横曲がり）等の急峻な板曲がりが発生しやすくなる。そして、例えばステアリングロールと冷間圧延機との距離が長い場合、この板曲がりによって、ウォーク（横ズレ）が発生する。かかる場合、従来のようにステアリングロールに近い側に設けられた１基のセンサでは、冷間圧延機の入口側のウォークを検出することができず、鋼板を適切にセンタリングすることができないことがある。前述のとおり、鋼板の冷間圧延機は鋼板の搬送方向中心位置を通板させることが前提となるため、このように鋼板にウォークが発生すると鋼板の冷間圧延形状を悪化させ、歩留まり落ちを招くことになる。

ところで、このような鋼板のセンタリングは、酸洗後の鋼板にサイドトリマーを用いてトリミングを行う前にも行われている。このトリミング前の鋼板のセンタリング装置には、例えばステアリングロールとサイドトリマーとの間に、ステアリングロールに近い側とサイドトリマーに近い側にそれぞれ２基のセンサが設けられている場合がある。そして、これら２基のセンサの検出結果を同時に用いてステアリングロールを制御し、鋼板のセンタリングを行っている（特許文献１）。

特開昭５２−６９０８２号公報

そこで発明者らは、ステアリングロールと冷間圧延機との距離が長い場合、まずステアリングロールと冷間圧延機の間に設けた１基のセンサの位置を変更して、当該センサの適正な位置の検討を行った。しかしながら、このように１基のセンサの位置を変更するとオーバーシュートが起きる場合があることが分かった。このオーバーシュートの原因の推定については、後述する。

次に、冷間圧延前の鋼板のセンタリングにおいても、トリミング前の鋼板をセンタリングする場合と同様に、ステアリングロールと冷間圧延機の間に、ステアリングロールに近い側と冷間圧延機に近い側に２基のセンサを設置し、それら２基のセンサで同時に鋼板の幅方向端部の位置を検出して、ステアリングロール自体の位置の回転を制御することを試みた。しかしながら、かかる場合においても、オーバーシュートが起こりやすいことが分かった。このオーバーシュートの原因の推定についても、後述する。

発明者らがこのオーバーシュートの原因について調べるため、トリミング前の鋼板をセンタリングする場合と冷間圧延前の鋼板をセンタリングする場合を比較したところ、トリミングの動作環境と冷間圧延機の動作環境には、種々の差異があることが分かった。特に、鋼板をトリミングする場合には、トリミングされる前の鋼板に対して大きな張力をかけるとトリミング途中に生成する鋼板の端部の亀裂から割れが発生して、鋼板が破断しやすくなるので、鋼板にかける張力は低くしなければならない。一方、鋼板を冷間圧延する場合には、主に冷間圧延時の鋼板形状制御のために、トリミングする場合に比べて鋼板にかける張力が高くしなければならないことが、オーバーシュートが起こりやすくなっている原因になることを見出した。なお、このオーバーシュートの原因について解析した結果については、後述する。

以上のように、冷間圧延前の鋼板のセンタリングにおいて、トリミングの場合と同様に単に２基のセンサを設置してその２基のセンサを同時に用いただけでは、ステアリングロールを適切に制御することができず、鋼板を適切にセンタリングすることができなかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ステアリングロールと冷間圧延機との距離が長い場合でも、冷間圧延前に鋼板を適切にセンタリングすることを目的とする。

前記の目的を達成するため、鋼板を冷間圧延する前に、当該鋼板をセンタリングする方法であって、鋼板を冷間圧延する冷間圧延機の入口側に設けられたステアリングロール自体の位置を回転させて、当該鋼板をセンタリングする工程と、前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間で前記ステアリングロールに近い側に設けられた第１のセンサと、前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間で前記冷間圧延機に近い側に設けられた第２のセンサとで、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する工程と、前記第１のセンサ又は第２のセンサのいずれかの検出結果を用いて、前記ステアリングロールの回転方向を演算し、当該ステアリングロール自体の位置の回転を制御する工程と、を有し、前記ステアリングロール自体の位置の回転を制御する工程において、前記第１のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記第２のセンサが検出する鋼板の振動周波数が下記式（１）で算出される切替周波数Ｆ以下になれば、前記第２のセンサに切り替えて、当該第２のセンサの検出結果を用い、前記第２のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記第１のセンサが検出する鋼板の振動周波数が前記切替周波数Ｆより大きくなれば、前記第１のセンサに切り替えて、当該第１のセンサの検出結果を用いることを特徴としている。
Ｆ≦０．５／Ｔ・・・・式（１）
但し、Ｔは、前記第２のセンサが検出する鋼板の振動周波数がオーバーシュートしない最大のゲインで、当該第２のセンサが鋼板の幅方向端部の位置を検出してから鋼板のセンタリングが完了するまでの整定時間である。

別な観点による本発明においては、鋼板を冷間圧延する前に、当該鋼板をセンタリングする方法であって、鋼板を冷間圧延する冷間圧延機の入口側に設けられたステアリングロール自体の位置を回転させて、当該鋼板をセンタリングする工程と、前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間で前記ステアリングロールに近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する第１のセンサ、又は、前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間で前記冷間圧延機に近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する第２のセンサのいずれかの検出結果を用いて、前記ステアリングロールの回転方向を演算し、当該ステアリングロール自体の位置の回転を制御する工程と、を有し、前記ステアリングロール自体の位置の回転を制御する工程において、前記ステアリングロールの上流側における鋼板の幅方向端部の位置を測定して鋼板の長手方向の振動の波長を算出し、前記鋼板の幅方向端部の位置を測定した位置の鋼板が前記ステアリングロールを通過する際の通板速度を測定し、前記測定された通板速度を、前記算出された鋼板の長手方向の波長で除して振動周波数を算出し、前記第１のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記算出された振動周波数が下記式（１）で算出される切替周波数Ｆ以下になれば、前記第１のセンサから前記第２のセンサに切り替えて、当該第２のセンサの検出結果を用い、前記第２のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記算出された振動周波数が前記切替周波数Ｆより大きくなれば、前記第２のセンサから前記第１のセンサに切り替えて、当該第１のセンサの検出結果を用いることを特徴としている。
Ｆ≦０．５／Ｔ・・・・式（１）
但し、Ｔは、前記第２のセンサが検出する鋼板の振動周波数がオーバーシュートしない最大のゲインで、当該第２のセンサが鋼板の幅方向端部の位置を検出してから鋼板のセンタリングが完了するまでの整定時間である。

前記切替周波数Ｆは、下記式（２）で算出してもよい。
Ｆ＝０．５／Ｔ−α・・・・式（２）
但し、αは、α≦０．５×（０．５／Ｔ）の関係を満たしている。

鋼板の冷間圧延の立ち上げ時の前記ステアリングロール自体の位置の回転の制御において、前記第２のセンサを用いて前記ステアリングロールの制御を行ってもよい。

前記冷間圧延機と前記ステアリングロールとの間の距離をＬとし、鋼板の通板速度の最大値をＶｍａｘとした場合、前記整定時間Ｔは、
Ｔ＜２Ｌ／Ｖｍａｘ
の関係を満たしていることが好ましい。

前記第１のセンサは前記ステアリングロールから２ｍ以内の位置に設けられ、前記第２のセンサは前記ステアリングロールから５ｍ以上の位置に設けられていることが好ましい。

また別な観点による本発明においては、鋼板を冷間圧延する前に、当該鋼板をセンタリングする鋼板のセンタリング装置であって、鋼板を冷間圧延する冷間圧延機の入口側に設けられ、鋼板をセンタリングする回転自在のステアリングロールと、前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間であって、前記ステアリングロールに近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する第１のセンサと、前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間であって、前記冷間圧延機に近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する第２のセンサと、前記第１のセンサ又は第２のセンサのいずれかの検出結果を用いて、前記ステアリングロールの回転方向を演算し、当該ステアリングロール自体の位置の回転を制御する制御部と、を有し、前記制御部では、前記第１のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記第２のセンサが検出する鋼板の振動周波数が下記式（１）で算出される切替周波数Ｆ以下になれば、前記第２のセンサに切り替えて、当該第２のセンサの検出結果を用い、前記第２のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記第１のセンサが検出する鋼板の振動周波数が前記切替周波数Ｆより大きくなれば、前記第１のセンサに切り替えて、当該第１のセンサの検出結果を用いることを特徴としている。
Ｆ≦０．５／Ｔ・・・・式（１）
但し、Ｔは、前記第２のセンサが検出する鋼板の振動周波数がオーバーシュートしない最大のゲインで、当該第２のセンサが鋼板の幅方向端部の位置を検出してから鋼板のセンタリングが完了するまでの整定時間である。

さらに別な観点による本発明においては、鋼板を冷間圧延する前に、当該鋼板をセンタリングする鋼板のセンタリング装置であって、鋼板を冷間圧延する冷間圧延機の入口側に設けられ、鋼板をセンタリングする回転自在のステアリングロールと、前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間であって、前記ステアリングロールに近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する第１のセンサと、前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間であって、前記冷間圧延機に近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する第２のセンサと、前記第１のセンサ又は第２のセンサのいずれかの検出結果を用いて、前記ステアリングロールの回転方向を演算し、当該ステアリングロール自体の位置の回転を制御する制御部と、を有し、前記制御部では、前記ステアリングロールの上流側における鋼板の幅方向端部の位置を測定して鋼板の長手方向の振動の波長を算出し、前記鋼板の幅方向端部の位置を測定した位置の鋼板が前記ステアリングロールを通過する際の通板速度を測定し、前記測定された通板速度を、前記算出された鋼板の長手方向の波長で除して振動周波数を算出し、前記第１のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記算出された振動周波数が下記式（１）で算出される切替周波数Ｆ以下になれば、前記第１のセンサから前記第２のセンサに切り替えて、当該第２のセンサの検出結果を用い、前記第２のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記算出された振動周波数が前記切替周波数Ｆより大きくなれば、前記第２のセンサから前記第１のセンサに切り替えて、当該第１のセンサの検出結果を用いることを特徴としている。
Ｆ≦０．５／Ｔ・・・・式（１）
但し、Ｔは、前記第２のセンサが検出する鋼板の振動周波数がオーバーシュートしない最大のゲインで、当該第２のセンサが鋼板の幅方向端部の位置を検出してから鋼板のセンタリングが完了するまでの整定時間である。

前記切替周波数Ｆは、下記式（２）で算出してもよい。
Ｆ＝０．５／Ｔ−α・・・・式（２）
但し、αは、α≦０．５×（０．５／Ｔ）の関係を満たしている。

前記冷間圧延機と前記ステアリングロールとの間の距離をＬとし、鋼板の通板速度の最大値をＶｍａｘとした場合、前記整定時間Ｔは、
Ｔ＜２Ｌ／Ｖｍａｘ
の関係を満たしていることが好ましい。

前記第１のセンサは前記ステアリングロールから２ｍ以内の位置に設けられ、前記第２のセンサは前記ステアリングロールから５ｍ以上の位置に設けられていることが好ましい。

なお、前記ステアリングロール自体の位置の回転を制御する工程において、前記第１のセンサと第２のセンサを切り替える際に、前記第１のセンサと第２のセンサで検出される鋼板の幅方向端部の位置の差が所定の値より大きい場合、前記ステアリングロール自体の位置の回転を制御する際のゲインを小さくしてもよい。

本発明によれば、特に、ステアリングロールと冷間圧延機との距離が長い場合に鋼板のセンタリングを容易に行うことができる。このため、鋼板の形状不良が減少するので歩留まり向上に効果的である。さらに、鋼板の先端部や尾端部に発生しやすいウォーク（横ズレ）を防止することができ、従来は形状不良で切り捨てることが多かった先端部や尾端部を有効に使用することができるので、エネルギー資源の節約につながる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。まず、図１に基づいて、センタリング装置について説明する。図１は、本実施の形態にかかるセンタリング装置が設置された冷間圧延設備１の構成の要部を示す側面図である。

冷間圧延設備１には、図１に示すように、鋼板Ｈを冷間圧延する冷間圧延機２が設置されている。冷間圧延機２の入口側には、冷間圧延前に鋼板Ｈのセンタリングを行うセンタリング装置３が設置されている。

センタリング装置３は、鋼板Ｈを板曲がり方向と反対側に移動させて当該鋼板Ｈをセンタリングするステアリングロール４、５を有している。ステアリングロール４、５は上下に対向配置され、ステアリングロール４がステアリングロール５の下方に配置されている。本実施の形態にかかるステアリングロール４、５は、冷間圧延機２からの距離Ｌが５ｍ超〜１５ｍの位置に設置されている。そして、このステアリングロール４の下部に水平に進入した鋼板Ｈは、ステアリングロール４を経過後ステアリングロール５に向かって斜め上方に進行し、その後ステアリングロール５の上部から冷間圧延機２に向かって水平に進行する。なお、冷間圧延機によってはステアリングロールから冷間圧延機の入口側までの距離が５ｍ以下の設備も多い。この距離は、他の付帯設備のレイアウトや、設備改造の際の取り合い等の理由により決定される。

ステアリングロール４、５の両端部は、図２に示すように、支持枠６、６でそれぞれ固定されている。ステアリングロール４、５は、例えばステアリングロール４の長手方向の中心下端Ｘを中心にステアリングロール４、５自体の位置を垂直平面内で回転させることができる。支持枠６、６には、図１に示すように、支持枠６、６を介してステアリングロール４、５自体の位置を回転させるシリンダー７が設けられている。シリンダー７には油圧装置８が設けられ、油圧装置８によってシリンダー７の動作が制御される。なお、ステアリングロール４、５は水平面内を回転してもよい。

冷間圧延機２とステアリングロール５の間には、鋼板Ｈの幅方向端部の位置や鋼板Ｈを伝播する振動の周波数、鋼板Ｈの通板速度（鋼板Ｈの通過速度）等を検出する２基のセンサ、第１センサ１０と第２のセンサ１１が設けられている。第１のセンサ１０はステアリングロール５に近い側に設け、後述する理由からステアリングロール５からの距離Ｌ１が２ｍ以内となる位置に設ける。第２のセンサ１１は冷間圧延機２に近い側に設け、後述する理由からステアリングロール５からの距離Ｌ２が５ｍ以上となる位置に設置する。第１のセンサ１０には、例えば過流式センサが用いられ、受波器１０ａと送波器１０ｂの間に発生する磁界を検出することで被測定物である鋼板Ｈの位置を検出する。第１のセンサ１０には第１のアンプ１２が設けられ、第１のセンサ１０からの検出結果の信号は、第１のアンプ１２で増幅され後述する制御部２０に伝達される。第２のセンサ１１にも、例えば受波器１１ａと送波器１１ｂを有する過流式センサが用いられる。第２のセンサ１１には第２のアンプ１３が設けられ、第２のセンサ１１からの検出結果の信号は、第２のアンプ１３で増幅され制御部２０に伝達される。

次に本発明の鋼板Ｈのセンタリングに使用する制御部２０について説明する。制御部２０では、第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１のいずれかの検出結果に基づいて、油圧装置８の操作が制御される。制御部２０には、第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１のいずれのセンサの検出結果を用いるかを決定する切替制御部２１が設けられている。

切替制御部２１によるセンサの切替は以下のような特徴を有している。切替制御部２１では、第２のセンサ１１での検出結果に基づいてステアリングロール４、５の油圧装置８の操作が制御されている際に、第１のセンサ１０が検出する鋼板Ｈの振動周波数が、下記式（１）で算出される切替周波数Ｆ以下であれば、そのまま第２のセンサ１１での検出結果に基づきステアリングロール４、５の油圧装置８の操作が制御される。一方、第１のセンサ１０が検出する鋼板Ｈの振動周波数が、下記式（１）で算出される切替周波数Ｆを超えると、切替制御部２１でセンサの切替が行われて第１のセンサ１０での検出結果に基づくステアリングロールの油圧装置８の操作の制御を開始する。同時に鋼板Ｈの振動周波数が切替周波数Ｆに対して大きいか小さいかの評価は、第２のセンサ１１に切り替えて、第２のセンサ１１が検出する鋼板Ｈの振動周波数により判断が行われる。

反対に、第１のセンサ１０での検出結果に基づいて油圧装置８の操作が制御されている際には、第２のセンサ１１が検出する鋼板Ｈの振動周波数が、下記式（１）で算出される切替周波数Ｆより大きければ、そのまま第1のセンサ１０での検出結果に基づき油圧装置８の操作が制御される。一方、第２のセンサ１１が検出する鋼板Ｈの振動周波数が、下記式（１）で算出される切替周波数Ｆ以下であれば、切替制御部２１でセンサの切替が行われて第２のセンサ１１での検出結果に基づく油圧装置８の操作の制御を開始する。同時に鋼板Ｈの振動周波数が切替周波数Ｆに対して大きいか小さいかの評価は第１のセンサ１０に切り替えて、第１のセンサ１０が検出する鋼板Ｈの振動周波数により判断が行われる。

切替制御部２１から出力される第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１の鋼板Ｈの位置の検出結果の信号は、ＣＰＣアンプ２２で増幅されて、制御部２０内に設けられた演算部２３に出力される。演算部２３では、切替え装置２１から出力された第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１の検出結果に基づいて、油圧装置８の操作量が演算される。演算部２３の演算結果は油圧装置８に出力されて、油圧装置８の操作が制御される。そして油圧装置８が操作されて、シリンダー７を介してステアリングロール４、５の回転方向が制御される。

本発明の切替周波数Ｆは、整定時間Ｔとの関係で下記式（１）のように求められることを特徴とする。
Ｆ≦０．５／Ｔ・・・・式（１）
ここで、Ｔは、第２のセンサ１１が検出する鋼板Ｈの振動周波数がオーバーシュートしない最大のゲイン（応答感度ともいう）で、第２のセンサ１１が鋼板Ｈの幅方向端部の位置を検出してから鋼板Ｈのセンタリングが完了するまでの整定時間である。
前記式（１）の切替周波数Ｆは、下記式（３）で表される周波数ｆを基準として導出されている。
Ｆ＝０．５／Ｔ・・・・式（３）
例えば第２のセンサ１１が鋼板Ｈの幅方向端部の変位を検出してセンタリング制御（ステアリングロール４、５の制御）を行っている際に、センタリングが完了するまでの間に整定時間より短い周期の振動を第２のセンサ１１が検出すると、第２のセンサ１１によるセンタリングの整定が終了しない間に別の信号をＣＰＣアンプ２２に送ることになる。そうすると、鋼板Ｈのセンタリング制御が不安定になるおそれが生じる。このセンタリング制御の不安定を防止する周波数として、前記式（３）に示すように、整定時間Ｔを１／２周期とした時に得られる周波数ｆを設定した。したがって、切替周波数は前記式（３）の周波数ｆとすることがより好ましいが、冷間圧延機２の張力変動、あるいはゲインの変更等の要因で、整定時間Ｔが変更する可能性があるため、前記式（１）を切替周波数Ｆとして設定した。なお、前記式（１）の切替周波数Ｆは、下記式（２）のように表すことができるが、下記式（２）中のαは、α≦０．５×（０．５／Ｔ）の関係を満たしているのが好ましい。発明者らが調べたところ、αが０．５×ｆを超えた場合に、第１のセンサ１０でステアリングロール４、５を制御すると、当該制御が不安定になるおそれが大きくなることを経験的に見出した。
Ｆ＝０．５／Ｔ−α・・・・式（２）

また、整定時間Ｔは、ステアリングロール４、５と冷間圧延機２との間の距離Ｌと鋼板Ｈの通板速度の最大値Ｖｍａｘとの関係において、以下の式（４）を満たしていることが好ましい。
Ｔ＜２Ｌ／Ｖｍａｘ・・・・式（４）
式（４）は整定時間Ｔの上限を設定したものである。これは、冷間圧延機２の入口側における鋼板Ｈの幅方向端部の変位方向と、ステアリングロール５の出口側における鋼板Ｈの幅方向の変位方向が、必ず逆になる最小の鋼板Ｈの振動波形から求めた最小の周波数を示している。すなわち、整定時間Ｔがこれより大きいと、センタリング制御開始時の冷間圧延機２の入口側における鋼板Ｈの変位方向と、整定時間Ｔ経過後、すなわちセンタリング制御を完了した時点での冷間圧延機２の入口側における鋼板Ｈの変位方向が異なりセンタリング制御が不安定になるおそれがある。

次に、前記の第１のセンサ１０、第２のセンサ１１の設置位置と、第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１のいずれかを用いたステアリングロール４、５自体の位置の回転の制御との関係について説明する。鋼板Ｈは弾性体であり、鋼板Ｈの幅方向には曲がり難いが、厚み方向には自由に変形するので、ステアリングロール４、５から第２のセンサ１１に伝わる鋼板Ｈの振動の波は、厚み方向の変位エネルギーとして吸収される割合が大きい。また、この縦方向の振動は鋼板Ｈが捩れた方向に振動すると横方向の変位としても検出されることがある。冷間圧延においては鋼板Ｈに大きな張力がかけられるので、この厚み方向に弾性変位して吸収されるエネルギーは、高周波成分の方が大きくなる。そしてさらに詳細に調べたところ、この高周波成分は、ステアリングロール５からセンサまでの距離が大きいほど、大きく減衰することを見出した。すなわち、第２のセンサ１１がステアリングロール５から十分に離れた位置にあると、第２のセンサ１１の位置では鋼板Ｈの振動の高周波成分が減衰するので、第２のセンサ１１が高周波成分を拾うことなく、ゲインを大きくしても制御が不安定になりにくい。このようにステアリングロール５から第２のセンサ１１までの距離が十分に大きく、ステアリングロール５から第２のセンサ１１に伝播する鋼板Ｈの振動の高周波成分が十分に減衰される領域では、ゲインを大きくしてもオーバーシュートが起きないので、ステアリングロール４、５自体の位置の回転を制御する整定時間Ｔを短くできることを発明者は見出した。

図３は、ステアリングロール５と冷間圧延機２との間の各位置における、鋼板Ｈの振動周波数Ａ、ゲインＢ、時定数Ｃ、鋼板Ｈの幅方向端部の位置を検出してから鋼板Ｈのセンタリングが完了するまでの整定時間Ｄの関係をさらに詳しく説明したものであり、縦軸の上方向にそれぞれの値が大きくなっている。

冷間圧延では、鋼板Ｈに対して大きな張力、例えば２ｔｏｎ〜１０ｔｏｎがかけられるので、鋼板Ｈの振動周波数Ａはステアリングロール５に近い側の第１のセンサ１０の位置では高周波成分の方が大きいが、この鋼板Ｈの振動周波数Ａはステアリングロール５から第２のセンサ１１までの距離Ｌ２が十分に大きいと十分に減衰する。しかしながら、この振動周波数Ａはトリミングする場合（０．５トン程度の張力）に比べて張力の高い冷間圧延の場合には大きく、ステアリングロール５から制御する第２のセンサ１１までの距離によっては、高周波成分が十分に減衰しないので、ゲインＢを上がられない領域が存在することを見出した。しかも、ステアリングロール５から制御する第２のセンサ１１までの距離が十分に長くないと、高周波成分が十分に減衰しないのでゲインＢを上げるとオーバーショートしやすくなり、その為にゲインＢを上げられない。この領域では時定数Ｃが大きくなり整定時間Ｄも長くなるので、この位置にセンサを設けて制御を試みたとしてもセンタリング制御には適さない。

しかしながら、ステアリングロール５から十分に離れた位置にある第２のセンサ１１では、鋼板Ｈの振動周波数Ａが十分に減衰するので、第２のセンサ１１が高周波成分を拾うことなく、ゲインＢを大きくしてもオーバーシュートが起きない。したがって、第２のセンサ１１の位置では、時定数Ｃは大きくなるが、整定時間Ｄを短くできる。さらに、この第２のセンサ１１を設置する領域は、整定時間Ｄの上限が第１のセンサ１０の整定時間Ｄの上限とほぼ等しくなる領域である。具体的には、この距離Ｌ２は５ｍ以上となる。

また、ステアリングロール５に近い側にある第１のセンサ１０では、鋼板Ｈの振動周波数Ａの減衰は起きていない。この場合には、ゲインＢを大きくするとオーバーシュートが起きやすいので、ゲインＢを小さくして制御を行う。しかしながら、ステアリングロール５と第１のセンサ１０までの距離Ｌ１が短いと、時定数Ｃが小さくなり、整定時間Ｄを短くできる。さらに、この第１のセンサ１０を設置する領域は整定時間Ｄが第２のセンサ１１の整定時間の上限とほぼ等しくなる領域である。具体的には、この距離Ｌ１は２ｍ以内である。

第１のセンサ１０に整定時間Ｄよりも短い時間の信号が入った場合には、第１のセンサ１０が誤動作をするおそれがある。この誤作動を防止するためには、ゲインＢを極力小さくし、時定数Ｃを極力小さくする必要がある。さらに制御部２０に入る前にローパスフィルタを設けて調整する等の対策を実施している。なお、第２のセンサ１１では、ゲンイＢを大きくすることが必要であるので、これらの対策は取るが、切替周波数Ｆを前記式（１）の関係に保つことが必要である。

上記のことをさらに説明すると、冷間圧延機２に近い側の第２のセンサ１１では、鋼板Ｈの低周波成分を検出してステアリングロール４、５自体の位置の回転の制御ができ、ステアリングロール５に近い側の第１のセンサ１０では、鋼板Ｈの高周波成分を検出してステアリングロール４、５自体の位置の回転を制御できる。したがって、鋼板Ｈの振動周波数によって、各々のセンサを使い分けて、ステアリングロール４、５の制御を行うことができる。この各々のセンサを使い分ける際の切替周波数Ｆは、前記式（１）で示した、Ｆ≦０．５／Ｔ（Ｔ：第２のセンサ１１がオーバーシュートしない最高ゲインにより定まる整定時間）である。かかる場合に、第２のセンサ１１の検出結果を用いてステアリングロール４、５自体の位置の回転の制御をする場合、第１のセンサ１０が検出する鋼板Ｈの振動周波数が切替周波数Ｆ以下であれば、すなわち切替周波数Ｆの１／２周期が整定時間Ｔよりも大きくなる領域に第２のセンサ１１が位置して鋼板の高周波成分が十分に減衰されていれば、ゲインを大きくしてもオーバーシュートしない。すなわち、センタリング制御をするセンサの設置位置として適する整定時間Ｄを短くできる領域は、鋼板Ｈの振動周波数ＡとゲインＢおよび距離から決まる時定数Ｃ、及び時定数に関連した整定時間Ｄにより決めることができ、その領域はステアリングロール５に十分近い位置と、ステアリングロール５から十分離れた位置であり、その間には適さない領域があることを見出した。

なお、この現象は鋼板Ｈに大きな張力をかける必要がある冷間圧延で生じるものであると考えられる。トリミングのように張力が低い場合には、振動周波数Ａの距離による減衰は大きくなると考えられる。また、張力が低いと時定数Ｃは大きくなると考えられるので、センタリング制御の方法は本発明とは全く異なったものになると考えられる。

以上のように、冷間圧延機２に近い側の第２のセンサ１１では、鋼板Ｈの低周波成分を検出してステアリングロール４、５自体の位置の回転の制御ができ、ステアリングロール５に近い側の第１のセンサ１０では、鋼板Ｈの高周波成分を検出してステアリングロール４、５自体の位置の回転の制御ができる。したがって、制御部２０では、鋼板Ｈの切替周波数Ｆによって、第１のセンサ１０で検出する振動周波数が切替周波数Ｆよりも大きい時は、第１のセンサ１０に制御を切り替え、第２のセンサ１１で検出する振動周波数が切替周波数Ｆよりも小さい時は、第２のセンサ１１に制御を切り替えて、ステアリングロール４、５の制御を行うことができる。

なお、ステアリングロール５と冷間圧延機２の距離が５ｍ超〜１５ｍと大きい場合に、１つのセンサでは不安定になるおそれがある理由は、前述のとおり、ステアリングロール５から２ｍ以内に１つのセンサのみ置いて制御すると、大きな周期で変位するキャンバがある場合に、冷間圧延機２の入口側で大きくセンタリングが外れるおそれがあるためである。また、ステアリングロール５からの距離が２ｍ〜５ｍの位置に１つのセンサのみ設置すると、鋼板Ｈにかかる張力の高い場合には、特に高周波成分の減衰が少ないのでゲインを上げられず整定時間を短くできず、制御が不安定になるおそれがある。また、ステアリングロール５からの距離が５ｍ超〜１５ｍの位置に１つのセンサのみ設置した場合には、整定時間よりも短い周波数の変位があると制御が不安定になる。これらのことは、センサを２個設置して同時に作動させた場合においても、同様の制御の不安定さが生じると考えられる。

本実施の形態にかかるセンタリング装置３は以上のように構成されている。次にそのセンタリング装置３で行われる鋼板Ｈのセンタリング方法について説明する。

まず、鋼板Ｈをセンタリングする手順について説明する。鋼板Ｈは、センタリング装置３の下側のステアリングロール４の下部に水平に進入し、ステアリングロール４を経過後ステアリングロール５に向かって斜め上方に進行し、ステアリングロール５の上部に移動する。この際、鋼板Ｈが搬送方向の中心位置からずれている場合には、後述する方法でステアリングロール４、５の回転方向を制御し、ステアリングロール４、５自体の位置をステアリングロール４の長手方向の中心下端Ｘを中心に回転させる。そして、このようにステアリングロール５を回転させることで鋼板Ｈを板曲がり方向と反対側に移動させ、鋼板Ｈをセンタリングする。その後、鋼板Ｈはステアリングロール５の上部から冷間圧延機２に向かって水平に進行し、鋼板Ｈはセンタリングされた状態で冷間圧延機２に進入する。

次に、ステアリングロール４、５自体の位置の回転を制御する方法について説明する。図４はステアリングロール４、５自体の位置の回転の制御手順を示すフロー図である。

まず、鋼板Ｈの冷間圧延の立ち上げ時（すなわち、鋼板Ｈを接続して、通板速度を増加させる間）には、冷間圧延機２に近い第２のセンサ１１を鋼板Ｈのセンタリング制御に用いる（ステップＳ１）。第２のセンサ１１を用いる理由は、鋼板Ｈの通板速度が低速域であるので、鋼板Ｈの幅方向端部の変位の周波数が低いこと、また立ち上げ時は鋼板Ｈの先端部や溶接部を含むので、波長の長いキャンバが存在することが多いためである。なお、この時点では、第１のセンサ１０でも振動周波数を検出している。

次に、第１のセンサ１０で検出される鋼板Ｈの振動周波数が、切替周波数Ｆ以下の場合には、第２のセンサ１１がそのまま鋼板Ｈのセンタリング制御に用いられる。一方、第１のセンサ１０で検出される鋼板Ｈの振動周波数が、切替周波数Ｆより大きい場合には、鋼板Ｈのセンタリング制御は第１のセンサ１０に切り替えられる（ステップＳ２）。

前記ステップＳ２で、鋼板Ｈのセンタリング制御に第１のセンサ１０と第２のセンサ１１のいずれのセンサを用いるかが決定され、鋼板Ｈのセンタリング制御が行われている間にも、第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１で鋼板Ｈの振動周波数を検出し、切替制御部２１によって、第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１を切り替える。すなわち、第２のセンサ１１を用いて鋼板Ｈのセンタリング制御を行っている場合には、第１のセンサ１０が検出する鋼板Ｈの振動周波数が、切替周波数Ｆ以下であれば、そのまま第２のセンサ１１を用い、第１のセンサ１０が検出する鋼板Ｈの振動周波数が、切替周波数Ｆを超えると、第１のセンサ１０に切り替えられる。また、第１のセンサ１０を用いて鋼板Ｈのセンタリング制御を行っている場合には、第２のセンサ１１が検出する鋼板Ｈの振動周波数が、切替周波数Ｆより大きければ、そのまま第１のセンサ１０を用い、第１のセンサ１０が検出する鋼板Ｈの振動周波数が、切替周波数Ｆ以下であれば、第２のセンサ１１に切り替えられる（ステップＳ３）。

なお、前記ステップＳ２及びステップＳ３において、ステアリングロール４、５の上流側で鋼板Ｈの長手方向の幅方向の位置変化（振動の波長）が予め測定されている場合には、鋼板Ｈの通板速度を測定することで振動周波数が計算でき、これにより切替周波数Ｆより大きいか否かを判別できる。具体的には、鋼板Ｈの先端部と尾端部との溶接部直後における長手方向での鋼板Ｈの幅方向の位置変化の情報（振動の波長）とステアリングロール４、５を通過する際の鋼板Ｈの通板速度を用いて、鋼板Ｈの通板速度を予め測定した鋼板Ｈの振動の波長で除すことで、鋼板Ｈの振動周波数を算出する。そして、算出された振動周波数と切替周波数Ｆを比較する。この方法では、鋼板Ｈの幅方向の大きな位置変化をセンタリング装置３よりも前段階で検出できるので、キャンバのような大きな幅方向の位置変化に対しては応答性がよい場合もある。また、第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１で測定した波形にノイズが入り周波数解析が困難な場合や、鋼種、サイズ、熱延条件、ステアリングロール４、５の磨耗条件等で、検出される振動周波数とステアリングロール４、５の動作周期が干渉するような場合には、前述のとおり鋼板Ｈの通板速度から鋼板Ｈの振動周波数を算定して、鋼板Ｈのセンタリング制御のために第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１を切り替えることも有効である。

以上のように切替制御部２１において、鋼板Ｈのセンタリング制御に第１のセンサ１０と第２のセンサ１１のいずれのセンサを用いるかが決定すると、当該第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１による鋼板Ｈの幅方向端部の検出結果は、ＣＰＣアンプ２２で増幅されて、演算部２３に出力される。演算部２３では、第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１の検出結果に基づいて、ステアリングロール５と冷間圧延機２を通板する鋼板Ｈがセンタリングされるようにステアリングロール４、５の回転方向を演算する。そして演算部２３では、このステアリングロール４、５の回転方向の演算結果に基づいて、油圧装置８の操作量が演算される。

演算部２３での演算結果は油圧装置８に出力される。この出力結果に基づいて、油圧装置８がシリンダー７を作動させることで、ステアリングロール４、５自体の位置が所定の回転方向に回転する。そしてこのステアリングロール４、５自体の位置の回転により、鋼板Ｈがセンタリングされる。

以上の実施の形態によれば、制御部２０の切替制御部２１では、鋼板Ｈのセンタリング制御に第１のセンサ１０の検出結果を用いている場合、第２のセンサ１１で振動周波数を検出して、第２のセンサ１１で検出した振動周波数が切替周波数Ｆ以下になる場合、センタリング制御に第２のセンサ１１の検出結果を用いるように、制御を切り替える。一方、センタリング制御に第２のセンサ１１の検出結果を用いている場合、第１のセンサ１０で振動周波数を検出して、第１のセンサ１０で検出した振動周波数が切替周波数Ｆより大きくなる場合、センタリング制御に第１のセンサ１０の検出結果を用いるように、センタリング制御を切り替える。これによって、第１のセンサ１０では、鋼板Ｈの高周波成分を検出してステアリングロール４、５自体の位置の回転を制御ができ、第２のセンサ１１では、鋼板Ｈの低周波成分を検出してステアリングロール４、５自体の位置の回転の制御ができる。かかる場合、第１のセンサ１０の検出結果を用いる場合には、第１のセンサ１０が検出する鋼板Ｈの振動周波数は高周波成分であり、鋼板Ｈには、冷間圧延にかけられる許容張力の中でも比較的高い張力がかけられている。したがって、ステアリングロール４、５と冷間圧延機２の距離が長い場合でも、第１のセンサ１０の検出結果を用いて冷間圧延機２の入口側直前の鋼板Ｈを適切にセンタリングすることができる。また、第２のセンサ１１の検出結果を用いる場合には、第２のセンサ１１が検出する鋼板Ｈの振動周波数は低周波成分であるので、オーバーシュートすることなく、冷間圧延機２の入口側直前の鋼板Ｈを適切にセンタリングすることができる。したがって、ステアリングロール４、５と冷間圧延機２の距離が長い場合でも、鋼板Ｈを適切にセンタリングすることができる。

また、第２のセンサ１１の位置では鋼板Ｈの振動は十分に減衰し、第２のセンサ１１は鋼板Ｈの低周波成分を検出するので、ゲインを大きくすることができ、整定時間を短くできる。また、第１のセンサ１０の位置では、第１のセンサ１０とステアリングロール５との距離Ｌ１が短いので、第１のセンサ１０が鋼板Ｈの高周波成分を検出し、整定時間を短くできる。

また、第２のセンサがオーバーシュートしない最高ゲインにより定まる整定時間Ｔは、前記式（４）の関係を満たしているので、鋼板の急峻なキャンバ等の変動でも制御することができる。

以上の実施の形態の制御部２０の切替制御部２１において、第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１の切り替える際に（図４ステップＳ２、Ｓ３）、第１のセンサ１０と第２のセンサ１１で検出される鋼板Ｈの幅方向端部の位置の差が所定の値より大きい場合、第１のセンサ１０又は第２のセンサ１１の検出結果の信号がＣＰＣアンプ２２で増幅される際のゲインを小さくしてもよい。第１のセンサ１０と第２のセンサ１１を切り替える際に、例えばそれぞれのセンサ１０、１１で検出される鋼板Ｈの幅方向端部の位置の偏差量が所定の値、例えば５ｍｍより大きい場合には、急激な修正動作が行われることが予想される。そこで図５に示すように、偏差量が５ｍｍ〜１０ｍｍの場合に、ＣＰＣアンプ２２におけるゲインを減少させ、偏差量が１０ｍｍを超えると、一定のゲインとする。このようにゲインを小さくすることによって、整定時間を長くし、急激な修正動作を抑えて鋼板Ｈを適切にセンタリングすることができる。

なお、第２のセンサ１１と同時に第１のセンサ１０でも切替周波数Ｆ以下の振動周波数を検出できる場合には、第１のセンサ１０で切替周波数Ｆ以下の振動を検出した場合においても、鋼板Ｈのセンタリング制御を第２のセンサ１１に切り替えるようにしてもよい。この場合に、第１のセンサ１０で検出できる切替周波数以下の振動の振幅は、第２のセンサ１１で検出できる切替周波数Ｆ以下の振動の振幅より小さいので、検出感度を上げる工夫を要する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

以下、本発明の鋼板のセンタリング制御を行い、冷間圧延機の入口側に発生する鋼板のウォークの許容範囲について説明する。なお、本実施例の冷間圧延機としては、先に図１に示した冷間圧延機２を用いた。

本実施例においては、冷間圧延機２の入口側における鋼板Ｈのウォークを変化させて鋼板Ｈを冷間圧延し、冷間圧延後の鋼板Ｈの急峻度を測定した。そして、冷間圧延後の鋼板Ｈが製品として望ましい１％以下の急峻度を有するための、鋼板Ｈのウォークの許容範囲を探った。図６は、冷間圧延機２の入口側における鋼板Ｈのウォークと、鋼板Ｈの急峻度の関係を測定した結果である。図６の縦軸は鋼板Ｈの急峻度を示し、横軸は鋼板Ｈの幅方向の距離であり、０ｍが鋼板Ｈの中心位置である。図６を参照すると、冷間圧延後の鋼板Ｈの急峻度を１％以下にするためには、冷間圧延機２の入口側における鋼板Ｈのウォークは５ｍｍ以下であることが望ましいことが分かった。

以下、本発明の鋼板のセンタリング制御を行う実施例において、冷間圧延機に近い第２のセンサを用いて、その位置での整定時間を測定した例を示す。なお、鋼板のセンタリング装置としては、先に図１で示したセンタリング装置３を用いた。この実施例において、第２のセンサ１１はステアリングロール５から約９ｍの位置に設置した。また、鋼板Ｈには厚み２．７ｍｍ、幅１０３０ｍｍの鋼板を用い、冷間圧延機２の入口側の通板速度は１７ｍｐｍである。なお、ｍｐｍとは、ｍｅｔｅｒ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅの略である。

本実施例においては、鋼板Ｈをセンタリング装置３に通板させている間に、一旦制御部２０による制御を停止し、センサ１０、１１のセンター位置を鋼板Ｈの幅方向に１０ｍｍずらした後、再度第２のセンサ１１の検出結果を用いて、制御部２０による鋼板Ｈのセンタリングの制御を行った。この第２のセンサ１１の位置での切替周波数Ｆは前記式（１）より０．３３Ｈｚ以下が適正であることが求められた。このときの第２のセンサ１１と第１のセンサ１０で検出した鋼板Ｈのウォークの時系列を図７に示す。なお、図７は、チャートをそのまま書き写したので、時間は右端から左端に向かって流れている。図７を参照すると、第２のセンサ１１の検出結果に基づいて鋼板Ｈのセンタリングを制御した場合、その整定時間は１．５秒と、短時間で鋼板Ｈのセンタリングを行うことができることが分かった。また、第２のセンサ１１で制御した場合、鋼板Ｈのウォークは約±５ｍｍであり、実施例１において述べた鋼板Ｈのウォークの許容範囲内である５ｍｍ以内に収まっていることが分かる。

次に、本発明の鋼板のセンタリング制御を行う実施例において、第１のセンサを用いた場合と第２のセンサを用いた場合について、説明する。本実施例は、鋼板でキャンバ等の急峻な板曲がりが発生しやすい先端部と尾端部との溶接部において、鋼板のセンタリングの制御を行い、後述する比較例との比較を行った。なお、鋼板のセンタリング装置としては、先に図１で示したセンタリング装置３を用いた。この実施例において、第１のセンサ１０はステアリングロール５から２ｍの位置、第２のセンサ１１はステアリングロール５から約９ｍの位置に設置した。本実施例の結果を示した図８中において、溶接部の前方の試験材１の鋼板Ｈは、厚み２．７ｍｍ、幅１０２４ｍｍの鋼板であり、冷間圧延機２の入口側の通板速度は１７ｍｐｍである。また、溶接部の後方の試験材２の鋼板Ｈは、厚み２．７ｍｍ、幅１０１３ｍｍの鋼板であり、冷間圧延機２の入口側の通板速度は１７ｍｐｍである。この場合の切替周波数Ｆは、０．３Ｈｚとした。図８に、本実施例の鋼板Ｈのセンタリングを行った結果を示す。なお、図８は、チャートをそのまま書き写したので、時間は右端から左端に向かって流れている。

図８を参照すると、図８の右側の時点（図中ａの点）で、第１のセンサ１０で検出した振動周波数０．２８Ｈｚであり、予め設定された切替周波数Ｆの０．３Ｈｚよりも小さかったので、第２のセンサ１１に切り替えてセンタリング制御を行った。そして溶接部を通過する、範囲Ｑにおいて、第１のセンサ１０で検出された鋼板Ｈの振動周波数は、０．０１Ｈｚ〜０．０２Ｈｚであり、予め設定された切替周波数Ｆの０．３Ｈｚよりも小さかったので、そのまま、第２のセンサ１１を用いてセンタリング制御を行った。

この結果、鋼板Ｈの溶接部がステアリングロール５と冷間圧延機２の間を通過する範囲Ｑにおいて、第２のセンサ１１の位置では、鋼板Ｈのウォークは±２ｍｍ〜±３ｍｍ以内であり、実施例１において述べた鋼板Ｈのウォークの許容範囲内である±５ｍｍに収めることができた。したがって、鋼板Ｈを適切にセンタリングできていることが分かる。

次に、鋼板のセンタリング制御を行う比較例として、第１のセンサのみを用いた場合について、前述の実施例と比較して説明する。なお、鋼板のセンタリング装置としては、先に図１で示したセンタリング装置３を用いた。この比較例の結果を示した図９中において、溶接部の前方の試験材１の鋼板Ｈは、厚み２．７ｍｍ、幅１０２４ｍｍの鋼板であり、冷間圧延機２の入口側の通板速度は１７ｍｐｍである。また、溶接部の後方の試験材２の鋼板Ｈは、厚み２．７ｍｍ、幅１０１３ｍｍの鋼板であり、冷間圧延機２の入口側の通板速度は同様に１７ｍｐｍである。

本比較例においては、鋼板Ｈでキャンバ等の急峻な板曲がりが発生しやすい先端部と尾端部との溶接部において、鋼板Ｈのセンタリングの制御を行った場合の比較を前述の実施例と対照して比較行った。図９に、第１のセンサ１０のみを用いて鋼板Ｈのセンタリングを行った結果を示す。なお、図９では、第２のセンサ１１で検出した変位も合わせて記しているがこの場合には、第２のセンサ１１で検出した振動周波数をもとに、第１のセンサ１０から第２のセンサ１１に切り替えることは行わなかった。したがって、図９は、第１のセンサ１０のみを用いてセンタリング制御した場合の第１のセンサ１０と第２のセンサ１１で検出のみした鋼板Ｈのウォークの時系列を示している。また、図９は、チャートをそのまま書き写したので、時間は右端から左端に向かって流れている。

図９を参照すると、鋼板Ｈの溶接部がステアリングロール５と冷間圧延機２の間を通過する範囲Ｐの以前に、第２のセンサ１１で、０．１Ｈｚの振動周波数を検出した。一方、第１のセンサ１０でも同程度の振動周波数を検出していた。そして、第１のセンサ１０の位置では、０．０１Ｈｚ〜０．０２Ｈｚの振動周波数は検出したが、鋼板Ｈのウォークは±１ｍｍ以内と、適切にセンタリングが行われた。しかしながら、本比較例では、切替周波数Ｆによりセンサを切り替えるという制御を行わなかったので、第２のセンサ１１の位置では、鋼板Ｈのウォークは１５ｍｍ程度であり、鋼板Ｈのセンタリングが適切に行われなかった。なお、この場合でも第２のセンサ１１においても０．０２Ｈｚ程度の振動周波数を検出していた。

以上の実施例（図８）と比較例（図９）の比較から、鋼板Ｈの溶接部が通過する範囲Ｐ、Ｑが存在するような場合のセンタリング制御において、鋼板Ｈの振動周波数が切替周波数Ｆよりも小さい場合、第２のセンサ１１に切り替えて鋼板Ｈを制御すると、鋼板Ｈを適切にセンタリングできることが分かった。なお、本比較例では、第２のセンサ１１と同時に第１のセンサ１０でも切替周波数Ｆ以下の振動を検出している。このことから、第１のセンサ１０で切替周波数Ｆ以下の振動を検出した場合にも、センタリング制御を第２のセンサ１１に切り替えるようにしてもよい。

以下、本発明の鋼板のセンタリング制御を行う実施例において、ステアリングロールの上流側で鋼板の長手方向の幅方向の位置変化（振動の波長）が予め測定できる場合に、この測定された波長と鋼板の通板速度から鋼板の振動周波数を算出し、この振動周波数を用いて第１のセンサ又は第２のセンサを切り替える例を示す。なお、鋼板のセンタリング装置としては、図１０に示すように、先に図１で示したセンタリング装置３の構成に加えて、ステアリングロール４、５の上流側の溶接機３０とループ３１の間に、鋼板Ｈの幅方向端部の位置を検出する第３のセンサ３２が設けられている。

本実施例においては、第３のセンサ３２において、鋼板Ｈの溶接部後で３．４ｍの波長の曲がりを検出した。この波長では、ステアリングロール４、５を通過する際の通板速度が１ｍ／ｓであると、周波数が０．３Ｈｚ以下になることが予め計算でき、切替周波数Ｆ以下であった。なお、溶接前の鋼板Ｈは２ｍ／ｓの速度でセンタリング装置を通板していたが、鋼板Ｈの溶接部が冷間圧延機２を通過する際には、鋼板Ｈの通板速度を１ｍ／ｓに下げた。そこで、鋼板Ｈの溶接部が冷間圧延機２を通過するより前の時点で速度が１ｍ／ｓになった時に、第１のセンサ１０から第２のセンサ１１に切り替えて、鋼板Ｈのセンタリング制御を行った。これによって、鋼板Ｈのウォークの許容範囲内である±５ｍｍに収めることができ、鋼板Ｈを適切にセンタリングすることができた。

本発明は、鋼板を冷間圧延する前に、当該鋼板をセンタリングする際に有用である。

本実施の形態にかかるセンタリング装置が設置された冷間圧延設備の構成の要部を示す側面図である。 ステアリングロールが回転する様子を示した説明図である。 ステアリングロールと冷間圧延機の間に２基のセンサを設置した場合の、それぞれのセンサ位置における鋼板の振動周波数、ゲイン、時定数、整定時間を示した説明図である。 ステアリングロール自体の位置の回転の制御手順を示すフロー図である。 第１のセンサと第２のセンサで検出する鋼板の幅方向端部の位置の偏差量とゲインの関係を示す説明図である。 実施例１において、冷間圧延前の鋼板のウォークと冷間圧延後の鋼板の急峻度との関係し示す説明図である。 実施例２において、第２のセンサで鋼板のセンタリングを制御した場合の鋼板の位置を示す説明図である。 実施例３において、第１のセンサと第２のセンサで鋼板のセンタリングを制御した場合の鋼板の位置を示す説明図である。 比較例において、第１のセンサで鋼板のセンタリングを制御した場合の鋼板の位置を示す説明図である。 実施例４において、鋼板のセンタリング制御に用いたセンタリング装置の構成の概略を示す説明図である。

符号の説明

１ 冷間圧延設備
２ 冷間圧延機
３ センタリング装置
４、５ ステアリングロール
６ 支持枠
７ シリンダー
８ 油圧装置
１０ 第１のセンサ
１０ａ 受波器
１０ｂ 送波器
１１ 第２のセンサ
１１ａ 受波器
１１ｂ 送波器
１２ 第１のアンプ
１３ 第２のアンプ
２０ 制御部
２１ 切替制御部
２２ ＣＰＣアンプ
２３ 演算部
３０ 溶接機
３１ ループ
３２ 第３のセンサ
Ａ 振動周波数
Ｂ ゲイン
Ｃ 時定数
Ｄ 整定時間
Ｆ 切替周波数
Ｈ 鋼板
Ｌ ステアリングロールと冷間圧延機との距離
Ｌ１ ステアリングロールと第１のセンサとの距離
Ｌ２ ステアリングロールと第２のセンサとの距離
Ｔ 第２のセンサがオーバーシュートしない最高ゲインにより定まる整定時間
Ｘ ステアリングロールの長手方向の中心下端
Ｖ 鋼板の通板速度

Claims (11)

1. 鋼板を冷間圧延する前に、当該鋼板をセンタリングする方法であって、
   鋼板を冷間圧延する冷間圧延機の入口側に設けられたステアリングロール自体の位置を回転させて、当該鋼板をセンタリングする工程と、
   前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間で前記ステアリングロールに近い側に設けられた第１のセンサと、前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間で前記冷間圧延機に近い側に設けられた第２のセンサとで、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する工程と、
   前記第１のセンサ又は第２のセンサのいずれかの検出結果を用いて、前記ステアリングロールの回転方向を演算し、当該ステアリングロール自体の位置の回転を制御する工程と、を有し、
   前記ステアリングロール自体の位置の回転を制御する工程において、
   前記第１のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記第２のセンサが検出する鋼板の振動周波数が下記式（１）で算出される切替周波数Ｆ以下になれば、前記第２のセンサに切り替えて、当該第２のセンサの検出結果を用い、
   前記第２のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記第１のセンサが検出する鋼板の振動周波数が前記切替周波数Ｆより大きくなれば、前記第１のセンサに切り替えて、当該第１のセンサの検出結果を用いることを特徴とする、鋼板のセンタリング方法。
   Ｆ≦０．５／Ｔ・・・・式（１）
   但し、Ｔは、前記第２のセンサが検出する鋼板の振動周波数がオーバーシュートしない最大のゲインで、当該第２のセンサが鋼板の幅方向端部の位置を検出してから鋼板のセンタリングが完了するまでの整定時間である。
2. 鋼板を冷間圧延する前に、当該鋼板をセンタリングする方法であって、
   鋼板を冷間圧延する冷間圧延機の入口側に設けられたステアリングロール自体の位置を回転させて、当該鋼板をセンタリングする工程と、
   前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間で前記ステアリングロールに近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する第１のセンサ、又は、前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間で前記冷間圧延機に近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する第２のセンサのいずれかの検出結果を用いて、前記ステアリングロールの回転方向を演算し、当該ステアリングロール自体の位置の回転を制御する工程と、を有し、
   前記ステアリングロール自体の位置の回転を制御する工程において、
   前記ステアリングロールの上流側における鋼板の幅方向端部の位置を測定して鋼板の長手方向の振動の波長を算出し、
   前記鋼板の幅方向端部の位置を測定した位置の鋼板が前記ステアリングロールを通過する際の通板速度を測定し、
   前記測定された通板速度を、前記算出された鋼板の長手方向の波長で除して振動周波数を算出し、
   前記第１のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記算出された振動周波数が下記式（１）で算出される切替周波数Ｆ以下になれば、前記第１のセンサから前記第２のセンサに切り替えて、当該第２のセンサの検出結果を用い、
   前記第２のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記算出された振動周波数が前記切替周波数Ｆより大きくなれば、前記第２のセンサから前記第１のセンサに切り替えて、当該第１のセンサの検出結果を用いることを特徴とする、鋼板のセンタリング方法。
   Ｆ≦０．５／Ｔ・・・・式（１）
   但し、Ｔは、前記第２のセンサが検出する鋼板の振動周波数がオーバーシュートしない最大のゲインで、当該第２のセンサが鋼板の幅方向端部の位置を検出してから鋼板のセンタリングが完了するまでの整定時間である。
3. 前記切替周波数Ｆは、下記式（２）で算出されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の鋼板のセンタリング方法。
   Ｆ＝０．５／Ｔ−α・・・・式（２）
   但し、αは、α≦０．５×（０．５／Ｔ）の関係を満たしている。
4. 鋼板の冷間圧延の立ち上げ時の前記ステアリングロール自体の位置の回転の制御において、
   前記第２のセンサを用いて前記ステアリングロールの制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼板のセンタリング方法。
5. 前記冷間圧延機と前記ステアリングロールとの間の距離をＬとし、鋼板の通板速度の最大値をＶｍａｘとした場合、
   前記整定時間Ｔは、
   Ｔ＜２Ｌ／Ｖｍａｘ
   の関係を満たすことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の鋼板のセンタリング方法。
6. 前記第１のセンサは前記ステアリングロールから２ｍ以内の位置に設けられ、
   前記第２のセンサは前記ステアリングロールから５ｍ以上の位置に設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の鋼板のセンタリング方法。
7. 鋼板を冷間圧延する前に、当該鋼板をセンタリングする鋼板のセンタリング装置であって、
   鋼板を冷間圧延する冷間圧延機の入口側に設けられ、鋼板をセンタリングする回転自在のステアリングロールと、
   前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間であって、前記ステアリングロールに近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する第１のセンサと、
   前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間であって、前記冷間圧延機に近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する第２のセンサと、
   前記第１のセンサ又は第２のセンサのいずれかの検出結果を用いて、前記ステアリングロールの回転方向を演算し、当該ステアリングロール自体の位置の回転を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部では、
   前記第１のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記第２のセンサが検出する鋼板の振動周波数が下記式（１）で算出される切替周波数Ｆ以下になれば、前記第２のセンサに切り替えて、当該第２のセンサの検出結果を用い、
   前記第２のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記第１のセンサが検出する鋼板の振動周波数が前記切替周波数Ｆより大きくなれば、前記第１のセンサに切り替えて、当該第１のセンサの検出結果を用いることを特徴とする、鋼板のセンタリング装置。
   Ｆ≦０．５／Ｔ・・・・式（１）
   但し、Ｔは、前記第２のセンサが検出する鋼板の振動周波数がオーバーシュートしない最大のゲインで、当該第２のセンサが鋼板の幅方向端部の位置を検出してから鋼板のセンタリングが完了するまでの整定時間である。
8. 鋼板を冷間圧延する前に、当該鋼板をセンタリングする鋼板のセンタリング装置であって、
   鋼板を冷間圧延する冷間圧延機の入口側に設けられ、鋼板をセンタリングする回転自在のステアリングロールと、
   前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間であって、前記ステアリングロールに近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する第１のセンサと、
   前記ステアリングロールと前記冷間圧延機との間であって、前記冷間圧延機に近い側に設けられ、鋼板の幅方向端部の位置と鋼板の振動周波数を検出する第２のセンサと、
   前記第１のセンサ又は第２のセンサのいずれかの検出結果を用いて、前記ステアリングロールの回転方向を演算し、当該ステアリングロール自体の位置の回転を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部では、
   前記ステアリングロールの上流側における鋼板の幅方向端部の位置を測定して鋼板の長手方向の振動の波長を算出し、
   前記鋼板の幅方向端部の位置を測定した位置の鋼板が前記ステアリングロールを通過する際の通板速度を測定し、
   前記測定された通板速度を、前記算出された鋼板の長手方向の波長で除して振動周波数を算出し、
   前記第１のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記算出された振動周波数が下記式（１）で算出される切替周波数Ｆ以下になれば、前記第１のセンサから前記第２のセンサに切り替えて、当該第２のセンサの検出結果を用い、
   前記第２のセンサの検出結果を前記ステアリングロールの制御に用いる場合、前記算出された振動周波数が前記切替周波数Ｆより大きくなれば、前記第２のセンサから前記第１のセンサに切り替えて、当該第１のセンサの検出結果を用いることを特徴とする、鋼板のセンタリング装置。
   Ｆ≦０．５／Ｔ・・・・式（１）
   但し、Ｔは、前記第２のセンサが検出する鋼板の振動周波数がオーバーシュートしない最大のゲインで、当該第２のセンサが鋼板の幅方向端部の位置を検出してから鋼板のセンタリングが完了するまでの整定時間である。
9. 前記切替周波数Ｆは、下記式（２）で算出されることを特徴とする、請求項７又は８に記載の鋼板のセンタリング装置。
   Ｆ＝０．５／Ｔ−α・・・・式（２）
   但し、αは、α≦０．５×（０．５／Ｔ）の関係を満たしている。
10. 前記冷間圧延機と前記ステアリングロールとの間の距離をＬとし、鋼板の通板速度の最大値をＶｍａｘとした場合、
    前記整定時間Ｔは、
    Ｔ＜２Ｌ／Ｖｍａｘ
    の関係を満たすことを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の鋼板のセンタリング装置。
11. 前記第１のセンサは前記ステアリングロールから２ｍ以内の位置に設けられ、
    前記第２のセンサは前記ステアリングロールから５ｍ以上の位置に設けられていることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の鋼板のセンタリング装置。

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