JP5677997B2 - 圧延制御装置、圧延制御方法及び圧延制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、圧延制御装置、圧延制御方法及び圧延制御プログラムに関し、特に、被圧延材を圧延するロールの温度制御に関する。

圧延機においては、圧延機出側における被圧延材の形状を、作業ロールベンダー、中間ロールベンダー、レベリングといった機械的手段を用いて制御することが行われてきた。そのような機械的手段では、形状の１次〜４次関数程度の形状しか制御できない。それより高次の形状不良（「局部形状不良」と以下略記）を効果的に制御する方法として、作業ロールに圧延潤滑と冷却のため噴射するクーラントを用いる方法がある。例えば、クーラントの流量を被圧延材が搬送される方向と垂直な方向であって且つ板面と平行な方向（「板幅方向」と以下略記）で分割して調整することにより、局部形状不良を除去するように制御することが行われている。このような制御は、例えばセレクティブクーラントと呼ばれる。

セレクティブクーラントにおいては、被圧延材を圧延する作業ロールの圧延での加工発熱による熱膨張がクーラントによる冷却によって調整され、作業ロール表面形状を変化させ、それを用いて圧延することで被圧延材の板幅方向の圧下率を変化させ、形状を制御するものである。

セレクティブクーラントにおいて用いられる液体は、被圧延材と作業ロール間の潤滑材としての役目もある。そのため、作業ロールに対しては、板幅方向にある程度重複してかかるように構成されている。具体的に、クーランと液はクーラントノズルからの噴射方向と垂直な方向に細長い楕円形状で噴射され、且つその楕円形状の長軸方向が被圧延材の搬送方向に対して傾くように構成されている（例えば、特許文献１参照）。また、圧延制御においてロールに噴射する液体の制御として、被圧延材の板幅に応じた制御が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−１１２２２号公報 特開平９−２４４０７号公報

特許文献１に開示されているように、セレクティブクーラントにおける液体の噴射においては、楕円形状の長軸方向が被圧延材の搬送方向に対して傾くように構成されているため、例えば、形状制御操作端として、熱膨張を発生させるために、板幅方向のある領域のクーラント噴射を停止しても、隣りの領域のクーラントノズルから噴射されるクーラントの一部がその領域の作業ロールにかかり、制御効果が小さくなる問題がある。

特に、被圧延材の板端部においては、圧延による発熱部と被圧延材が無い非発熱部が隣り合うため作業ロールの温度分布が急峻となる。そのため、板幅方向の狭い範囲での冷却具合の制御が必要となるが、特許文献２に開示された方法を用いたとしても対応は困難である。尚、このような課題は、クーラントによる冷却のみならず、ロールよりも温度の高い液体を噴射する加熱の場合にも生じうる。

本発明は上記課題に対応したものであり、被圧延材の局部的な形状不良を効果的に制御する方法を提供することに有る。

本発明の一態様は、板状の被圧延材を少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延する圧延機を制御する圧延制御装置であって、前記被圧延材の板面と平行且つ前記被圧延材の搬送方向と垂直な方向を複数に分割した夫々の領域に対応して複数設けられ、前記ロールの温度を制御するための液体を噴射する複数の温度制御用液噴射部を制御する噴射制御部と、前記ロールによって圧延された後の前記被圧延材の形状を示す圧延実績情報を前記夫々の領域毎に取得する圧延実績取得部とを含み、前記複数の温度制御用液噴射部は、夫々が対応して設けられた前記領域を略中心として、噴射口正面から見た場合の前記温度制御用液の噴射形状が長軸形状となるように前記温度制御用液を噴射し、且つ基本状態においては、前記被圧延材の板面または前記ロール表面に到達した前記温度制御用液の形状の長軸方向が前記被圧延材の搬送方向または前記ロールの回転方向に対して傾いた状態となり隣接する領域に対しても噴射されるように前記制御用液を噴射し、前記噴射制御部は、前記夫々の領域のうち前記取得された圧延実績情報に基づいて決定した領域に対する前記温度制御用液の噴射量を低減すると共に、前記決定した領域に隣接する領域に噴射される前記温度制御用液の前記長軸方向の傾きを制御することにより前記決定した領域に対して噴射される前記制御用液の量を更に低減することを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、板状の被圧延材を少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延する圧延機を制御する圧延制御方法であって、前記圧延機は、前記被圧延材の板面と平行且つ前記被圧延材の搬送方向と垂直な方向を複数に分割した夫々の領域に対応して複数設けられ、前記ロールの温度を制御するための液体を噴射する複数の温度制御用液噴射部を含み、前記複数の温度制御用液噴射部は、夫々が対応して設けられた前記領域を略中心として、噴射口正面から見た場合の前記温度制御用液の噴射形状が長軸形状となるように前記温度制御用液を噴射し、且つ基本状態においては、前記被圧延材の板面または前記ロール表面に到達した前記温度制御用液の形状の長軸方向が前記被圧延材の搬送方向または前記ロールの回転方向に対して傾いた状態となり隣接する領域に対しても噴射されるように前記制御用液を噴射するものであり、前記ロールによって圧延された後の前記被圧延材の形状を示す圧延実績情報を、前記夫々の領域毎に取得し、前記取得された圧延実績情報に基づいて前記夫々の領域のうち少なくとも一の領域を決定し、前記決定した領域に対する前記温度制御用液の噴射量を低減し、前記決定した領域に隣接する領域に噴射される前記温度制御用液の前記長軸方向の傾きを制御することにより前記決定した領域に対して噴射される前記制御用液の量を更に低減することを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、板状の被圧延材を少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延する圧延機を制御する圧延制御プログラムであって、前記圧延機は、前記被圧延材の板面と平行且つ前記被圧延材の搬送方向と垂直な方向を複数に分割した夫々の領域に対応して複数設けられ、前記ロールの温度を制御するための液体を噴射する複数の温度制御用液噴射部を含み、前記複数の温度制御用液噴射部は、夫々が対応して設けられた前記領域を略中心として、噴射口正面から見た場合の前記温度制御用液の噴射形状が長軸形状となるように前記温度制御用液を噴射し、且つ基本状態においては、前記被圧延材の板面または前記ロール表面に到達した前記温度制御用液の形状の長軸方向が前記被圧延材の搬送方向または前記ロールの回転方向に対して傾いた状態となり隣接する領域に対しても噴射されるように前記制御用液を噴射するものであり、前記ロールによって圧延された後の前記被圧延材の形状を示す圧延実績情報を、前記夫々の領域毎に取得するステップと、前記取得された圧延実績情報に基づいて前記夫々の領域のうち少なくとも一の領域を決定するステップと、前記決定した領域に対する前記温度制御用液の噴射量を低減するステップと、前記決定した領域に隣接する領域に噴射される前記温度制御用液の前記長軸方向の傾きを制御することにより前記決定した領域に対して噴射される前記制御用液の量を更に低減するステップとを情報処理装置に実行させることを特徴とする。

本発明を用いることで、被圧延材の局部的な形状不良を効果的に制御する方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る圧延装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るクーラント噴射装置の制御構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るクーラント噴射装置周辺の上面図である。 本発明の実施形態に係るクーラント噴射装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るクーラント噴射装置の配置に応じたロール表面でのクーラントの吹きつけ状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る形状制御部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る検知領域毎の実績値、目標値及び形状偏差の例を示す図である。 本発明の実施形態に係るクーラント噴射パターンと、ロール表面での板幅方向クーラント量分布を示す図である。 本発明の実施形態に係るクーラント噴射角度の例を示す図である。 本発明の実施形態に係るクーラント噴射パターンに応じたクーラント流量分布の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る形状制御部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る板端部のクーラント流量制御の態様を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るクーラント噴射装置の構成を示す図である。

実施の形態１．
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、シングルスタンド圧延機に本発明を適用する場合を例として説明する。図１に、シングルスタンド圧延機の構成を示す。シングルスタンド圧延機は、ロール１の圧延方向に対して入側に入側ＴＲ（テンションリールをＴＲと略記する）２、出側に出側ＴＲ３を持ち、圧延は、入側ＴＲ２から巻き出された被圧延材をロール１で圧延した後、出側ＴＲ３で巻き取ることにより行われる。

ロール１には、ロールギャップを変更する事で被圧延材Ｐの板厚を制御する事を可能とするためのロールギャップ制御装置７とロール１の回転速度を制御するためのミル速度制御装置４が接続される。入側ＴＲ２および出側ＴＲ３は電動機にて駆動されるが、その電動機と電動機を駆動するための装置として、入側ＴＲ制御装置５および出側ＴＲ制御装置６が設置される。

圧延時は、圧延速度設定装置１０よりミル速度制御装置４に対して速度指令が出力され、ミル速度制御装置４は、ロール１の回転速度を一定とするような制御を実施する。ロール１の入側、出側では、被圧延材Ｐに張力をかける事で圧延を安定かつ効率的に実施する。そのために必要な張力を計算するのが入側張力設定装置１１および出側張力設定装置１２である。

入側張力設定装置１１および出側張力設定装置１２にて計算された入側および出側張力設定値は夫々入側張力電流変換装置１５、出側張力電流変換装置１６に入力される。入側張力電流変換装置１５、出側張力電流変換装置１６は、夫々入力された張力設定値に応じた張力を被圧延材Ｐに加えるために必要な入側ＴＲ２及び出側ＴＲ３の電動機トルクを得るための電流値を計算し、入側ＴＲ制御装置５及び出側ＴＲ制御装置６に入力する。

入側ＴＲ制御装置５および出側ＴＲ制御装置６では、与えられた電流となるように電動機電流を制御し、電動機電流より入側ＴＲ２および出側ＴＲ３に与えられる電動機トルクにより被圧延材Ｐに所定の張力を与える。

入側張力電流変換装置１５、出側張力電流変換装置１６は、ＴＲ機械系およびＴＲ制御装置のモデルに基き実績張力が張力設定値となるような電流設定値（電動機トルク設定値）を演算する。その際、制御モデルに誤差を含むため、ロール１の入側および出側に設置された入側張力計８および出側張力計９で測定された実績張力を用いて、入側張力制御１３および出側張力制御１４により張力設定値に補正が加えられる。

また、被圧延材Ｐの板厚は製品品質上重要であるため、板厚制御が実施される。具体的には、出側板厚制御装置１８が、出側板厚計１７にて検知された実績板厚よりロール１のロールギャップをロールギャップ制御装置７を用いて操作することで制御される。

図１においては、入側ＴＲ２より出側ＴＲ３に向かって、図の左から右に圧延する（圧延方向と以下略記する）場合について記述しているが、シングルスタンド圧延機では、一般的に逆方向（右から左への）圧延も可能である。製品仕様にもよるが、一般に被圧延材Ｐを複数回圧延して所望の板厚を得る操業方法が行われており、シングルスタンド圧延機においても、１回目の圧延を左から右に実施して、入側ＴＲに有った被圧延材Ｐを出側ＴＲに巻き取り、２回目の圧延においては右から左へ圧延方向を変更し、出側ＴＲに有る被圧延材Ｐを入側ＴＲに巻き取るように操業する。これを何回か繰り返すことで、所望の製品板厚を得ることができる。

圧延機入側には、被圧延材Ｐと作業ロール間の潤滑の確保および圧延加工熱による作業ロールの熱膨張量を板幅方向で変化させ、圧延機出側の被圧延材Ｐの形状を制御するための操作端であるクーラント噴射装置５０が設置されている。図２は、クーラント噴射装置５０の制御系を示す制御ブロック図である。図２に示すように、クーラント噴射装置５０の制御においては、圧延機出側に設置された形状検知器２００で検知された形状実績を目標形状に維持するための形状制御部２０１により、板幅方向でクーラント噴射量が調整されている。即ち、形状制御部２０１が、クーラント噴射装置５０からのクーラントの噴射を制御する噴射制御部として機能する。尚、本実施形態においては、形状検知器２００は出側張力計９と一体に設けられている。

形状制御の操作端としては、クーラントの他にも、作業ロールベンダー、中間ロールベンダー、レベリングといった機械的に作業ロールのたわみを変更して被圧延材Ｐの形状を制御する手段もあるが、本実施形態においては、クーラント噴射装置５０による形状制御を要旨として説明する。本実施形態における形状とは、被圧延材Ｐの板幅方向の伸びの分布である。作業ロールベンダー、中間ロールベンダーは共にロールの両端に力をかけてロールを曲げることで、板幅方向で一般に２次または４次関数状に形状を変化させるものである。レベリングは、ロールの両端のロールギャップを変化させるもので、一般に１次関数状に形状を変化させるものである。

図３は、被圧延材Ｐ、ロール１、クーラント噴射装置５０及び形状検知器２００を、被圧延材Ｐの板面に垂直な方向からみた状態を示す図である。図３に示すように、クーラント噴射装置５０による板幅方向の位置に応じたクーラント制御（以下、「セレクティブクーラント」と略記）を行うための構成においては、クーラント噴射装置５０が、５０ａ、５０ｂ・・・５０ｎのように板幅方向に複数個設置されている。そして、夫々のクーラント噴射装置５０が、クーラント供給装置５２よりクーラント配管５３を経て供給される圧延時の潤滑と冷却を兼ねたクーラントを、その噴射口から噴射する。

また、夫々のクーラント噴射装置５０は、それぞれ独立に噴射／停止を可能とするためのクーラントバルブ５１およびクーラントヘッダー７０を含む。図４（ａ）は、クーラント噴射装置５０をクーラントヘッダ７０のクーラント噴射口７１の正面から見た状態を示す図であり、図４（ｂ）は、クーラント噴射装置５０をクーラントの噴射方向と垂直な方向から見た状態を示す図である。また、図４（ｃ）、（ｄ）は、クーラント噴射装置５０から噴射されるクーラントの状態を示す図である。図４（ｃ）に示すように、クーラント噴射装置５０から噴射されるクーラントは、クーラントヘッダ７０の縦溝７２に従って、溝の方向に沿った平面状に噴射される。また、噴射されたクーラントは、クーラント噴射口７１の正面からみると、縦溝７２の沿うことにより楕円形状のような長軸形状となる。

このような構成により、本実施形態において複数設けられている夫々のクーラント噴射装置５０は、夫々が設けられた板幅方向の領域に対してクーラントを噴射する。そして、夫々のクーラント噴射装置５０からのクーラントの噴射（ＯＮ）／非噴射（ＯＦＦ）状態を選択することにより、セレクティブクーラントが実現される。また、クーラントを作業ロールに噴射することによりセレクティブクーラント制御を実現するため、クーラント噴射ノズル５０は作業ロール近くに設置される。

本実施形態に係る形状検知器２００は、被圧延材Ｐを板幅方向に複数の検知領域に分割し、分割した各領域毎に検知された張力、即ち板幅方向の張力分布に基づいて板形状を検出する。そして、この板幅方向の複数の検知領域２００ａ、２００ｂ・・・２００ｎは、複数（ここではｎ個）設けられているクーラント噴射装置５０ａ、５０ｂ・・・５０ｎ夫々のクーラントの噴射領域に対応している。

クーラント噴射装置５０にはクーラントヘッダ７０が設けられ、クーラントはクーラントヘッダ７０の中央部に空けられた穴であるクーラント噴射口７１から噴射される。クーラントヘッダ７０には、縦溝７２が切られており噴射されたクーラントはこの溝に沿って進み、作業ロール上には図４（ｄ）に示すような楕円形の形で被噴射体であるロールにかかることになる。

クーラント噴射装置５０は、クーラントバルブ５１とクーラントノズル７０から構成される。図５は、各クーラント噴射装置５０ａ、５０ｂ・・・５０ｎの配置に応じたロール表面でのクーラントの吹きつけ状態の分布を示す図である。各クーラント噴射装置５０ａ、５０ｂ・・・５０ｎは、図５に示すように、ロール表面におけるクーラント分布が板幅方向で重複するように鉛直方向から斜めに取り付けられており、ロール表面におけるクーラント分布は図５のようになっている。換言すると、複数のクーラント噴射装置５０は上述した複数の検知領域毎に対応して設けられており、一のクーラント噴射装置５０から噴射されたクーラントが隣接する領域にも到達するように、上記楕円形上の直軸方向が傾けて配置されている。

セレクティブクーラントによる形状制御は、圧延発熱により膨張した作業ロールの表面を、クーラントにより選択的に冷却して板幅方向の温度分布を調整することにより板幅方向に熱膨張具合を調整し、作業ロールの表面形状を変更することで被圧延材Ｐに対する板幅方向の圧下率を変えて被圧延材Ｐの形状を制御するものである。ここで、圧下率とは、被圧延材Ｐの圧延機入側と出側における板厚の比率であり、以下の式（１）により求められる。

このセレクティブクーラントにより圧延後の被圧延材Ｐの形状を目標値に近づけるため、圧延機出側の形状検知器２００にて検出した被圧延材Ｐの板形状実績に従って、板幅方向に複数設置されたクーラント噴射装置５０のうち、クーラントを噴射するものと噴射させないものとを制御する。

ここでは、形状検知器２００の検知領域が８つの場合、即ち、図３においてんが“８”である場合を考える。形状検知器２００は８個の検知領域を持ち、各領域の形状を測定することが可能である。また、形状検知器２００の８つの測定ゾーンに対応してクーラント噴射装置５０ａ、５０ｂ・・・５０ｈが設置されている。

図６に、形状制御部２０１の動作フローを示す。形状制御部２０１は、形状検知器２００より形状実績を受け取り（Ｓ６０１）、予め定めた目標となる形状（目標形状）との偏差をとって形状偏差を作成する（Ｓ６０２）。即ち、Ｓ６０１においては、形状制御部２０１が、作業ロール１によって圧延された後の被圧延材Ｐの状態を示す圧延実績情報を取得する圧延実績取得部として機能する。また、Ｓ６０２における形状偏差は、以下の式（２）によって求められる。

クーラントを噴射することによりロールが冷却されてロールの熱膨張が抑制されるため、その領域については被圧延材Ｐの形状が張り方向、即ち圧下率が減少して板厚が厚くなる方向に変化する。また、クーラント噴射を停止することによりロールが冷却されなくなりロールの熱膨張が促進されるため、その領域については被圧延材Ｐの形状が伸び方向、即ち圧下率が増大して板厚が薄くなる方向に変化する。

ロールに噴射するクーラントは、圧延時におけるロールと被圧延材Ｐ間の潤滑をかねている。そのため、形状制御部２０１は、通常はクーラントを噴射しておき、最も板厚の厚い部分、即ち板幅方向で最も張っている部分を探索し（Ｓ６０３）、その部分に対応するクーラント噴射噴射装置５０のクーラント噴射を停止する（Ｓ６０４）。

例えば、図７（ａ）に示すような形状実績で、図７（ｂ）に示すような目標形状だった場合、図７（ｃ）に示すように、形状偏差の分布は、クーラント噴射装置５０ｄに対応する領域の被圧延材Ｐが最も厚い。ここで、図７（ａ）に示す“形状実績”とは、被圧延材Ｐの伸び率差を示す値であり、伸び率差とは、被圧延材Ｐの搬送方向の伸び率の差である。即ち、伸び率差がマイナスであるということは、被圧延材Ｐが伸びておらず板圧が厚いということを示す。

図７（ｃ）の場合、クーラント噴射装置５０ｄのクーラントバルブ５１をＯＦＦ（停止状態）とすることでクーラント噴射ノズルからのクーラント噴射を停止する。図８にクーラント噴射パターンと、ロール表面での板幅方向クーラント量分布を示す。図８においては、図中に示すように、左から順に検知領域２００ａ、２００ｂ・・・２００ｈに対応するクーラント量分布を示しており、クーラント噴射装置５０ａ〜５０ｈまでが噴射状態であるが、検知領域２００ａ及び２００ｈの外側に更にクーラント噴射装置が設けられていても良い。

クーラント噴射パターン２は、形状制御によりクーラント噴射装置５０ｄのみクーラント噴射を止めた状態である。この場合、クーラント装置５０ｄの位置においても、クーラント噴射装置５０ｃ、５０ｅから噴射されたクーラントがクーラント噴射装置５０ｄに対応した位置まで分布しているため、クーラント噴射装置５０ｄに対応する領域のロール表面でのクーラント量がある程度残ってしまう。

これに対して、本実施形態に係る形状制御部２０１は、クーラント噴射パターン３に示すように、クーラント噴射装置５０ｃ、５０ｅの噴射角度を変更する。これにより、クーラント噴射装置５０ｄに対応する領域のロール表面におけるクーラント量を更に低減してゼロに近付けることができ、クーラント噴射量の調整効果を好適に発揮することができる。

図９（ａ）、（ｂ）は、上述したクーラントの噴射角度の定義を示す図である。図９（ａ）は、ロール表面に到達したクーラントの楕円形状の長軸方向が、ロールの回転方向と平行である場合を示す。また、図９（ｂ）は、ロール表面に到達したクーラントの楕円形状の長軸方向が、ロールの回転方向に対して傾いている場合を示す。

図９（ａ）の場合、噴射されたクーラントが被圧延材Ｐの形状に与える影響は、そのクーラント噴射装置５０の配置された領域に対して局在的であり、対応する形状検知器ゾーンに大きく影響するが、隣接するゾーンには影響しない。例えば、図８に示すクーラント噴射装置５０ｄを考えた場合、形状検知器２００の検知領域２００ｄには大きく影響するが、検知領域２００ｃ、２００ｅに対しては影響しない。

他方、図９（ｂ）の場合、対応する検知領域に対しての影響は図９（ａ）の場合よりも低減し、隣接する検知領域に対してもある程度影響する。影響する度合いは、各ゾーンにクーラントがどの程度の流量の割合でロール表面にかかるかにより、実験的に求める事が可能であるが、ここでは図９（ａ）の場合に対して、対応する検知領域に関しては６０％、隣接する検知領域については左右のゾーンに対して２０％ずつ影響する。

このように考えると、図８のクーラント噴射パターン１〜３における、ロールにかかるクーラント流量分布は、図１０に示すようになる。同じように噴射装置５０ｄのクーラント噴射をＯＦＦした場合でも、両サイドの領域に対応するクーラント噴射装置５０のクーラント噴射角を変更することによりロール表面でのクーラント分布が変化する。

ロール表面でのクーラント分布がそのままロール温度変化に影響を与えるとすると、噴射パターン３の場合の検知領域２００ｄに対応する被圧延材Ｐの形状変化は、噴射パターン２に比べると２倍近く異なる事になる。そのため、図６に示すような処理に加えて、図１１に示すような処理を行うことにより、制御を最適化することが好ましい。

図１１に示すように、図６の同様の処理によって被圧延材Ｐの板厚が最も厚い領域に対応するクーラント噴射装置５０のクーラント噴射を停止すると（Ｓ１１０４）、形状制御部部２０１は、板圧が最も厚い領域とその両隣の領域との形状実績の差を求め（Ｓ１１０５）、求めた差が所定の閾値よりも大きい場合（Ｓ１１０６／ＹＥＳ）、即ち、図７（ｃ）に示すグラフにおいて、板圧の最も厚い領域の落ち込みが大きい場合は、噴射パターン３となるように、両隣の噴射ノズルの角度を図９（ａ）の状態に制御する（Ｓ１１０７）。

クーラントの噴射角を変更するためには、ノズルヘッダー７０を回転させる機械的構造が必要となる。機械的構造としては、ノズルヘッダーの底部に歯車を取り付け、モーターを用いて回転させる方法がまず考えられるが、その他適当な機械構造を用いて回転することが可能である。それを行うのが噴射角調整装置２０２である。

噴射角についても、上記実施例では、２段階の噴射角度について説明したが、形状偏差が最小となるゾーンとその両隣の形状実績との差の大きさに応じて、３段階以上の多段階に変更してもいいし、連続的に変化させるようにしても良い。

以上をまとめると、形状制御部２０１は、形状検知器２００から実績形状を受け取り、クーラント噴射するかどうかを夫々のクーラント噴射装置５０毎に決定してクーラント噴射装置５０を制御する。さらに噴射角をどうするかを決定して噴射角調整装置２０２を制御する。噴射角調整装置２０２においては、クーラント噴射装置５０の各クーラントヘッダ７０の角度を変えることで噴射角を変更する。このような制御により、セレクティブクーラントにおける夫々の領域毎の制御量を最適化し、被圧延材Ｐの局部的な形状不良を効果的に制御することが可能となる。

尚、被圧延材Ｐの板幅方向の端部においては、圧延発熱によるロールの熱膨張が被圧延材Ｐ存在部に存在するが、板端部より外側においては発熱部が無いため熱膨張が発生しない。従って、図１２上図に示すように、被圧延材の板幅方向端部に対応するクーラント噴射装置５０からのクーラント噴射を停止したのみで、クーラント噴射角を斜めにした状態だと、被圧延材Ｐの板端部より外側の領域においてもクーラントがロールにかかるため板端部より外側の部分も冷却されることとなる。その結果、板端部に対応するロールが過分に冷却され、被圧延材Ｐの圧延結果が張ることとなる。

この場合、被圧延材Ｐの板幅方向端部の領域（以降、「最板端部」と略記）に対応するクーラント噴射装置５０の噴射角を図９（ａ）のように調整することにより、図１２下部に示すように、ロール表面における最板端部のクーラント流量が増大し、最エッジ部より外側にはクーラントがかからなくなる。このような制御も、図８のように、所定の領域（ここでは、被圧延材の板幅方向端部の外側の領域）におけるクーラント噴射量を低減または停止し、それに隣接する領域のクーラント噴射角を調整する制御である。その結果、最板端部から被圧延材Ｐの外側におけるロールの熱膨張がなだらかになり、ロールの熱膨張により発生する被圧延材Ｐの板端部の張りを減少させることができる。これは、板端部の形状の張りが大きい場合はクーラント噴射角を噴射角パターン−２より噴射角パターン−１に変更するという制御を実施することにより実現可能である。

また、上記実施形態においては、ロールの熱膨張を調整するための、冷却用クーラントについて述べたが、ロールを加熱するための加熱用の液体に使用する場合でも同様に噴射角を変更することで、クーラントの形状に与える影響を変化させることができ、上記と同様の効果を得ることが可能である。即ち、本件発明の要旨は、ロールの温度を制御して熱膨張の状態を調整するための温度制御用の液体を噴射する際の制御方法として用いることが可能である。

尚、作業ロール１を加熱するための加熱用液に上記実施形態を適用する場合、加熱用液の噴射を停止することによって作業ロールの加熱が停止され、作業ロールの熱膨張率が下がり、結果的に被圧延材は厚くなることとなる。従って、上述したクーラントの場合には、図７（ｃ）において説明したように、圧延実績値において被圧延材の板圧が最も厚い領域を制御対象として決定したが、加熱用液に適用する場合は、被圧延材の板圧が最も薄い領域や隣接する領域に対して薄い領域を制御対象の領域として決定する。

本実施形態に係る形状制御部２０１は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって実現される。本実施形態に係る形状制御部２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）のような不揮発性記憶媒体及びＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やキーボード、マウス等のユーザインタフェース等、一般的なサーバやＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の情報処理端末と同様のハードウェア構成を有する。

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭやＨＤＤ等の記録媒体に格納されたプログラムがＲＡＭに読み出され、ＣＰＵがそのプログラムに従って演算を行うことにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、図１１において説明したような本実施形態に係る形状制御部２０１の機能が実現される。

また、上記実施形態においては、形状制御部２０１が、出側張力計９と一体に構成された形状検知器２００の出力結果に基づいて図１１に示すような処理を行う場合を例として説明した。しかしながらこれは一例であり、形状検知器２００以外であっても、被圧延材Ｐの板幅方向を複数のクーラント噴射装置５０夫々のクーラント噴射領域に応じて分割した夫々の領域の被圧延材Ｐの圧延状態を検知可能な構成を設けることにより、上記と同様の効果を得ることが可能である。

例えば、出側板厚計１７が、被圧延材Ｐの板厚を板幅方向に分割された夫々の領域で検知可能であれば、形状性部２０１は、出側板厚計１７の検知結果を形状実績として用いることにより、上記と同様の制御を行うことが可能である。出側板厚計１７の具体的な態様としては、被圧延材Ｐの板面の両側から超音波を当てて被圧延材Ｐの板厚を計測するもの、Ｘ線により被圧延材Ｐの板厚を計測するもの、被圧延材Ｐを板面と垂直な方向に磁気により引っ張り、磁力の状態を測定することにより板厚を計測するもの等を用いることが可能である。

但し、出側板厚計１７による検知結果は、被圧延材Ｐの搬送方向のある部分が作業ロールによって圧延された後、出側板厚計１７の位置まで搬送されるまでの間のタイムラグがある。これに対して、上述した形状検知器２００は、作業ロールと出側張力計９までの間の被圧延材Ｐの張力に基づいた検知結果を出力するため、被圧延材Ｐの搬送方向のある部分が作業ロールによって圧延されると、ただちに検知結果に反映されるため、より高精度な制御を行うことが可能となる。

また、上記実施形態においては、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、クーランドヘッダ７０に設けられた縦溝７２によって、クーラント噴射口７１を正面から見た場合のクーラントの噴射形状が楕円形状になるような長軸形状のクーラントの噴射を実現する場合を例として説明した。この他、例えば、図１３に示すクーラント噴射口７１ａ、７１ｂ、７１ｃのように、クーランドヘッダ７０において、直線状に複数のクーラント噴射口を設けることによっても、上記と同様に、噴射正面から見た場合のクーラントの噴射形状を長軸計上とすることができる。

また、上記実施形態においては、被圧延材Ｐの圧延後の板厚が最も厚い領域を、制御対象の領域として決定する場合を例として説明した。これは一例であり、複数の領域のうち複数の領域を制御対象の領域としても良い。この場合、例えば、図７（ｃ）に示すグラフにおける値の落ち込みに基づき、複数の領域を制御対象として決定することができる。即ち、図７（ｃ）の形状偏差の値が、隣接する両隣の値に対して落ち込んでいる領域であって、その落ち込みの絶対値が所定値以上である領域を制御対象として決定することができる。

また、上記実施形態においては、制御対象とした領域のクーラント噴射を停止する場合を例として説明した。しかしながら、本実施形態の要旨はクーラントの調節によるロールの熱膨張量の調節である。従って、クーラントの噴射は完全に停止する必要は無く、噴射量を低減するような制御であっても良い。

１ 圧延機
２ 入側ＴＲ
３ 出側ＴＲ
４ ミル速度制御装置
５ 入側ＴＲ制御装置
６ 出側ＴＲ制御装置
７ ロールギャップ制御装置
８ 入側張力系
９ 出側張力系
１０ 圧延速度設定装置
１１ 入側張力設定装置
１２ 出側張力設定装置
１３ 入側張力制御
１４ 出側張力制御
１５ 入側張力電流変換装置
１６ 出側張力電流変換装置
１７ 出側板厚計
１８ 出側板厚制御装置
５０ クーラント噴射装置
５１ クーラントバルブ
５２ クーラント供給装置
５３ クーラント配管
７０ クーラントヘッダ
７１ クーラント噴射口
７２ 縦溝
２００ 形状検知器
２０１ 形状制御部
２０２ 噴射角調整装置

Claims (8)

1. 板状の被圧延材を少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延する圧延機を制御する圧延制御装置であって、
   前記被圧延材の板面と平行且つ前記被圧延材の搬送方向と垂直な方向を複数に分割した夫々の領域に対応して複数設けられ、前記ロールの温度を制御するための液体を噴射する複数の温度制御用液噴射部を制御する噴射制御部と、
   前記ロールによって圧延された後の前記被圧延材の形状を示す圧延実績情報を前記夫々の領域毎に取得する圧延実績取得部とを含み、
   前記複数の温度制御用液噴射部は、夫々が対応して設けられた前記領域を略中心として、噴射口正面から見た場合の前記温度制御用液の噴射形状が長軸形状となるように前記温度制御用液を噴射し、且つ基本状態においては、前記被圧延材の板面または前記ロール表面に到達した前記温度制御用液の形状の長軸方向が前記被圧延材の搬送方向または前記ロールの回転方向に対して傾いた状態となり隣接する領域に対しても噴射されるように前記制御用液を噴射し、
   前記噴射制御部は、前記夫々の領域のうち前記取得された圧延実績情報に基づいて決定した領域に対する前記温度制御用液の噴射量を低減すると共に、前記決定した領域に隣接する領域に噴射される前記温度制御用液の前記長軸方向の傾きを制御することにより前記決定した領域に対して噴射される前記制御用液の量を更に低減することを特徴とする圧延制御装置。
2. 前記噴射制御部は、前記決定した領域における前記圧延された後の前記被圧延材の板厚と、その領域に隣接する領域における前記圧延された後の板厚との差が所定の閾値以上である場合に、前記決定した領域に隣接する領域に噴射される前記温度制御用液の前記長軸方向の傾きを制御することにより前記決定した領域に対して噴射される前記制御用液の量を更に低減することを特徴とする請求項１に記載の圧延制御装置。
3. 前記噴射制御部は、前記決定した領域における前記圧延された後の前記被圧延材の板厚と、その領域に隣接する領域における前記圧延された後の板厚との差が所定の閾値以上である場合、前記決定した領域に隣接する領域に噴射される前記温度制御用液の前記長軸方向の傾きを制御することにより、前記被圧延材の板面または前記ロール表面に到達した前記温度制御用液の形状の長軸方向が前記被圧延材の搬送方向または前記ロールの回転方向と平行になるように制御することを特徴とする請求項２に記載の圧延制御装置。
4. 前記噴射制御部は、前記夫々の領域のうち前記圧延された後の前記被圧延材の板厚が最も厚いまたは最も薄い領域に対する前記温度制御用液の噴射を停止することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の圧延制御装置。
5. 前記温度制御用液は、前記ロールを冷却するための冷却用液であり、
   前記噴射制御部は、前記夫々の領域のうち前記圧延された後の前記被圧延材の板厚が最も厚い領域に対する前記温度制御用液の噴射を停止することを特徴とする請求項４に記載の圧延制御装置。
6. 前記圧延実績取得部は、前記ロールによって圧延された後の前記被圧延材の張力を前記夫々の領域毎に取得することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の圧延制御装置。
7. 板状の被圧延材を少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延する圧延機を制御する圧延制御方法であって、
   前記圧延機は、前記被圧延材の板面と平行且つ前記被圧延材の搬送方向と垂直な方向を複数に分割した夫々の領域に対応して複数設けられ、前記ロールの温度を制御するための液体を噴射する複数の温度制御用液噴射部を含み、
   前記複数の温度制御用液噴射部は、夫々が対応して設けられた前記領域を略中心として、噴射口正面から見た場合の前記温度制御用液の噴射形状が長軸形状となるように前記温度制御用液を噴射し、且つ基本状態においては、前記被圧延材の板面または前記ロール表面に到達した前記温度制御用液の形状の長軸方向が前記被圧延材の搬送方向または前記ロールの回転方向に対して傾いた状態となり隣接する領域に対しても噴射されるように前記制御用液を噴射するものであり、
   前記ロールによって圧延された後の前記被圧延材の形状を示す圧延実績情報を、前記夫々の領域毎に取得し、
   前記取得された圧延実績情報に基づいて前記夫々の領域のうち少なくとも一の領域を決定し、
   前記決定した領域に対する前記温度制御用液の噴射量を低減し、
   前記決定した領域に隣接する領域に噴射される前記温度制御用液の前記長軸方向の傾きを制御することにより前記決定した領域に対して噴射される前記制御用液の量を更に低減することを特徴とする圧延制御方法。
8. 板状の被圧延材を少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延する圧延機を制御する圧延制御プログラムであって、
   前記圧延機は、前記被圧延材の板面と平行且つ前記被圧延材の搬送方向と垂直な方向を複数に分割した夫々の領域に対応して複数設けられ、前記ロールの温度を制御するための液体を噴射する複数の温度制御用液噴射部を含み、
   前記複数の温度制御用液噴射部は、夫々が対応して設けられた前記領域を略中心として、噴射口正面から見た場合の前記温度制御用液の噴射形状が長軸形状となるように前記温度制御用液を噴射し、且つ基本状態においては、前記被圧延材の板面または前記ロール表面に到達した前記温度制御用液の形状の長軸方向が前記被圧延材の搬送方向または前記ロールの回転方向に対して傾いた状態となり隣接する領域に対しても噴射されるように前記制御用液を噴射するものであり、
   前記ロールによって圧延された後の前記被圧延材の形状を示す圧延実績情報を、前記夫々の領域毎に取得するステップと、
   前記取得された圧延実績情報に基づいて前記夫々の領域のうち少なくとも一の領域を決定するステップと、
   前記決定した領域に対する前記温度制御用液の噴射量を低減するステップと、
   前記決定した領域に隣接する領域に噴射される前記温度制御用液の前記長軸方向の傾きを制御することにより前記決定した領域に対して噴射される前記制御用液の量を更に低減するステップとを情報処理装置に実行させることを特徴とする圧延制御プログラム。

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