JP7196341B2 - 圧延機及び金属板の圧延方法 - Google Patents

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Description

本開示は、圧延機及び金属板の圧延方法に関する。
圧延機による金属板の圧延においては、圧延条件によって、板幅方向端部の板厚が他の部分に比べて薄くなる現象、いわゆるエッジドロップが生じることがある。エッジドロップの発生は歩留まりの低下につながり得るため、エッジドロップを抑制するための工夫がなされている。
例えば、特許文献１には、圧延機の作業ロール（ワークロール）の端部にテーパ部を設け、作業ロールを軸方向にシフトさせて、テーパ部に圧延材の幅方向端部を位置させて圧延を行うことで、エッジドロップを抑制できることが記載されている。また、特許文献１には、圧延材の板幅方向端部を加熱又は冷却することにより、エッジドロップ等を抑制して、圧延材の断面プロファイルを平坦なものとすることが記載されている。
特許文献２はエッジドロップの抑制を目的とするものではないが、特許文献２には、ワークロールの端部のうち鋼板（圧延材）端部と接触する領域を加熱して膨張部を形成することにより、冷間圧延時に鋼板端部の圧下率を増加させることで、耳割れ発生を抑制することが記載されている。
特開昭６０－１７０５０８号公報 特許第６１５２８３７号公報
ところで、軸方向端部にテーパ部を有するワークロールの軸方向におけるシフト量を大きくすることで、ロール間ギャップを調整できる軸方向範囲（又は板幅方向範囲）が広くなるため、より精度良くエッジドロップを制御することができると考えられる。一方、ワークロールのシフト量を大きくすると、ロール間ギャップが大きくなる軸方向位置にて局所的に板厚が大きくなる現象（エッジアップ）が生じやすくなり、この場合、圧延方向（圧延材の進行方向）における張力が板幅方向端部にて急峻に変化（エッジタイト）して板切れを起こす場合がある。
この点、特許文献１に記載される圧延機では、上述のエッジアップや、エッジタイトによる板切れを抑制することについて考慮されていないため、ワークロールのシフト量を大きくとることが難しい。このため、エッジドロップの抑制効果は限定的である。また、特許文献２に記載される圧延機では、ワークロールの端部に膨張部を設けることにより、圧延材における耳割れの発生が抑制される一方で、エッジドロップの発生は助長されると考えられる。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、エッジドロップを効果的に抑制可能な圧延機及び金属板の圧延方法を提供することを目的とする。
本発明の少なくとも一実施形態に係る圧延機は、
金属板を圧延するためのロールであって、軸方向にシフト可能であり、かつ、前記軸方向の端部にテーパ部を有するロールと、
前記テーパ部を加熱して、前記テーパ部に径方向に突出する膨張部を形成するように構成された加熱部と、
を備える。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、エッジドロップを効果的に抑制可能な圧延機及び金属板の圧延方法が提供される。
一実施形態に係る圧延機の概略構成図である。 図１に示す圧延スタンドを金属板の搬送方向に視た図である。 一実施形態に係る圧延機の概略構成図である。 一実施形態に係る圧延機のワークロールの端部近傍を模式的に示す図である。 一実施形態に係る圧延機の制御装置の概略構成図である。 一実施形態に係る圧延機におけるエッジドロップの制御について説明するための模式図である。 一実施形態に係るワークロールのシフトの制御の一例のフローチャートである。 一実施形態に係る加熱部による加熱位置の制御の一例のフローチャートである。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１及び図３は、それぞれ、一実施形態に係る圧延機の概略構成図である。図２は、図１に示す圧延スタンドを金属板の搬送方向にて下流側から上流側に視た図である。図４は、一実施形態に係る圧延機のワークロールの端部近傍を模式的に示す図である。図５は、一実施形態に係る圧延機の制御装置の概略構成図である。
図１及び図３に示すように、圧延機１は、少なくとも１つの圧延スタンド１０を含む。圧延スタンド１０は、圧延材である金属板５０を挟むように設けられる一対のワークロール１２Ａ，１２Ｂと、一対の中間ロール１８Ａ，１８Ｂと、一対のバックアップロール２２Ａ，２２Ｂと、を備えている。また、圧延スタンド１０は、一対のワークロール１２Ａ，１２Ｂに荷重を加えて金属板５０を圧下するための圧下装置（不図示；例えば油圧シリンダ）を備えている。
図２に示すように、一対のワークロール１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ、軸受箱１６ａ，１６ｂに収容される軸受（不図示）によって回転可能に支持される。一対の中間ロール１８Ａ，１８Ｂは、それぞれ、軸受箱２０ａ，２０ｂに収容される軸受（不図示）によって回転可能に支持される。一対のバックアップロール２２Ａ，２２Ｂは、それぞれ、軸受箱２４ａ，２４ｂに収容される軸受（不図示）によって回転可能に支持される。中間ロール１８Ａ，１８Ｂ及びバックアップロール２２Ａ，２２Ｂは、ワークロール１２Ａ，１２Ｂを支持するように構成されている。
ワークロール１２Ａ，１２Ｂには、スピンドル（不図示）等を介してモータ（不図示）が接続されており、ワークロール１２Ａ，１２Ｂは、モータによって回転駆動されるようになっている。金属板５０の圧延時には、圧下装置で金属板５０を圧下しながらモータによりワークロール１２Ａ，１２Ｂを回転させることで、ワークロール１２Ａ，１２Ｂと金属板５０との間に摩擦力が生じ、この摩擦力によって金属板５０がワークロール１２Ａ，１２Ｂの出側へと送られるようになっている。
図３に示すように、圧延機１は、複数の圧延スタンド１０を備えていてもよい。図３に示す例示的な実施形態では、圧延機１は、金属板５０の搬送方向に沿って間隔を空けて配置された複数の圧延スタンド１０Ａ～１０Ｄを備えている。この圧延機１では、金属板５０は、圧延スタンド１０Ａ～１０Ｄで順次圧延されるようになっている。
幾つかの実施形態に係るワークロール１２Ａ，１２Ｂは、軸方向にシフト可能に構成されている。幾つかの実施形態では、圧延機１は、ワークロール１２Ａ、１２Ｂを軸方向にシフトさせるように構成されたロール駆動部２６を有する。図１～図３に示す例示的な実施形態では、ワークロール１２Ａ，１２Ｂに対して、ロール駆動部２６Ａ，２６Ｂとしてのシフトシリンダがそれぞれ設けられており、シフトシリンダを駆動することにより、ワークロール１２Ａ，１２Ｂを軸方向に沿って動かすことが可能になっている。
図２に示すように、幾つかの実施形態に係るワークロール１２Ａ，１２Ｂは、軸方向の端部１３に設けられたテーパ部１４を有する。テーパ部１４は、ワークロール１２Ａ，１２Ｂの軸方向端に近づくに従い先細る形状を有している。幾つかの実施形態では、図２に示すように、一対のワークロール１２Ａ，１２Ｂのうち、一方のワークロール１２Ａの一方側の端部にテーパ部１４が設けられるとともに、他方のワークロール１２Ｂの反対側の端部にテーパ部１４が設けられていてもよい。あるいは、幾つかの実施形態では、一対のワークロール１２Ａ，１２Ｂの各々の両端部にテーパ部１４が設けられていてもよい。
幾つかの実施形態において、圧延スタンド１０には、テーパ部１４を加熱するための加熱部３０（３０Ａ，３０Ｂ）が設けられている。加熱部３０は、ワークロール１２（１２Ａ，１２Ｂ）のテーパ部１４に、径方向に突出する膨張部１５（図４参照）を形成するように構成される。
なお、図４は、ワークロール１２の軸方向におけるワークロール１２、加熱部３０及び金属板５０の位置関係を示す模式図であり、圧延スタンド１０を特定の方向から視た図ではない。ただし、金属板５０については、金属板５０の進行方向に直交する断面が示されている。
加熱部３０は、テーパ部１４の近傍に設置され、軸方向におけるテーパ部１４の一部の領域を加熱するように構成される。ワークロール１２が回転すると、加熱部３０によってテーパ部１４の上述の領域が円周状に加熱され、その結果、該領域においてワークロール１２の熱膨張により径方向に突出する円周状の膨張部１５が形成される。
なお、図１～図３において、加熱部３０は、金属板５０の進行方向においてワークロール１２の下流側に位置しているが、幾つかの実施形態では、加熱部３０はワークロール１２の上流側に位置していてもよい。
ここで、図４において、符号５２’は、ワークロール１２のテーパ部１４に膨張部１５が形成されていない状態で圧延したと仮定したときの金属板５０の表面の形状を示す。また、図４において、直線Ｌ１は、金属板５０の板幅方向中央部の規定位置における表面５２の位置を示し、直線Ｌ２は、板幅方向における金属板５０の板端５４の位置を示し、直線Ｌ３は、板幅方向におけるエッジドロップ量又はエッジアップ量の計測位置（板端部の位置）を示す（後述する図６においても同様である）。
なお、金属板５０のエッジドロップ量又はエッジアップ量は、金属板５０の板幅方向中央部の規定位置における板厚と、上述の計測位置における板厚の差として算出することができる。上述の規定位置及び計測位置は、例えば板端５４から規定距離の位置として定義することができる。一例では、上述の規定位置は、板端５４からの板幅方向の距離が１１５ｍｍの位置であり、上述の計測位置は、板端５４からの板幅方向の距離が１５ｍｍの位置である。
従来、軸方向の端部にテーパ部を設けたワークロールを軸方向にシフトさせて、テーパ部に圧延材の幅方向端部を位置させて圧延を行うことで、エッジドロップを抑制できることが知られている。そして、テーパ部を有するワークロールの軸方向におけるシフト量を大きくすることで、一対のワークロール１２間のギャップ（ロール間ギャップ）を調整できる軸方向範囲（又は板幅方向範囲）が広くなるため、より精度良くエッジドロップを制御することができると考えられる。一方、目標のエッジアップ量ＵＡ（図４参照）を達成すべく、ワークロールのシフト量を大きくすると、例えば図４中の符号５２’で示すように、ロール間ギャップが大きくなる軸方向位置にて局所的に板厚が大きくなりやすく、この場合、圧延方向（金属板５０の進行方向）における張力が板幅方向端部にて急峻に変化（エッジタイト）して板切れを起こす場合がある。
これに対し、上述の実施形態に係る圧延機１によれば、加熱部３０によりワークロール１２の端部１３に設けられたテーパ部１４に径方向に突出する膨張部１５を形成するようにしたので、図４に示すように、金属板５０の表面形状は符号５２で示す形となり、膨張部１５により金属板５０の板幅方向の端部１３の板厚の局所的な増大が抑制される。これにより、金属板５０の端部１３における張力の急激な変化（エッジタイト）を抑制し、端部１３における板切れを抑制することができるので、ワークロール１２のシフト量を増大させることができ、エッジアップ量を目標値ＵＡに近付けやすくなる。よって、金属板５０の圧延において発生し得るエッジドロップを適切に制御して効果的に抑制することができ、歩留まりを向上させることができる。
幾つかの実施形態では、加熱部３０は、軸方向に沿って移動可能に構成されている。幾つかの実施形態では、圧延機１は、加熱部３０を軸方向に沿って動かすように構成された加熱部駆動部（不図示）を有する。この場合、ワークロール１２の軸方向において加熱部３０を移動させることで、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱位置を変更することができる。よって、該加熱位置を適切に調節することで、金属板５０に生じ得るエッジタイトを効果的に抑制することができる。
幾つかの実施形態では、例えば図４に示すように、加熱部３０は、金属板５０の板幅方向における板端５４よりも板幅方向における内側に膨張部１５を形成するように構成される。なお、本明細書において、板幅方向において金属板５０の板端５４から中央に向かう方向を板幅方向の内側の向きとし、板幅方向において金属板５０の中央から板端５４に向かう方向を板幅方向の外側の向きとする。
上述の実施形態によれば、テーパ部１４のうち、金属板５０の板幅方向の板端５４の位置（板端位置）よりも内側の部位に膨張部１５を形成するようにしたので、板端５４よりも内側の位置で発生しやすいエッジタイトを効果的に抑制することができる。よって、ワークロール１２のシフト量を増大させることができ、金属板５０の圧延において発生し得るエッジドロップをより効果的に抑制することができる。
幾つかの実施形態では、加熱部３０は、電磁誘導コイル、熱媒体又はレーザビームの少なくとも１つによりテーパ部１４を加熱するように構成される。
上述の実施形態によれば、電磁誘導コイル、熱媒体又はレーザビームによりテーパ部を加熱するようにしたので、テーパ部１４を局所的に加熱しやすい。したがって、テーパ部１４において膨張部１５を形成する位置や範囲を精度良く調節することができ、これにより、上述のエッジタイトを効果的に抑制することができる。
幾つかの実施形態では、例えば図４に示すように、加熱部３０は、電磁誘導コイル３２と、電磁シールド３４と、を含む。電磁シールド３４は、電磁誘導コイル３２により生成される磁束が流れる磁路を制限するように構成される。電磁シールド３４は、アースされた導体で形成されていてもよい。図４に示す例示的な実施形態では、ワークロール１２の軸方向において電磁誘導コイル３２の両側に、電磁シールド３４がそれぞれ設けられている。これにより、軸方向において、上述の磁路が制限されるようになっている。
上述の実施形態によれば、電磁シールド３４によって電磁誘導コイル３２により生成される磁束が流れる磁路を制限するようにしたので、電磁誘導コイル３２によるテーパ部１４の加熱範囲を制限しやすくなる。したがって、テーパ部１４において膨張部１５を形成する位置や範囲をより精度良く調節することができ、これにより、上述のエッジタイトを効果的に抑制することができる。
複数の圧延スタンド１０を含むタンデム式の圧延機１の場合（例えば図３参照）、複数の圧延スタンド１０のうち、最下流側の圧延スタンド１０よりも上流側に位置する圧延スタンド１０のうち少なくとも１つに加熱部３０が設けられていてもよい。あるいは、複数の圧延スタンド１０のうち、最上流側の圧延スタンド１０に加熱部３０が設けられていてもよい。図３に示す例示的な実施形態では、最下流側の圧延スタンド１０Ｄよりも上流側に位置する圧延スタンド１０Ａ～１０Ｃのうち、圧延スタンド１０Ａ及び圧延スタンド１０Ｂの各々に加熱部３０が設けられている。
金属板５０のエッジドロップは、タンデム圧延機を用いた冷間圧延で問題となることが多い。この点、上述の実施形態では、複数の圧延スタンド１０のうち、上流側に位置する圧延スタンド１０に、テーパ部１４を有し軸方向にシフト可能なワークロール１２及び加熱部３０を設ける。すなわち、金属板５０の温度が比較的高く柔軟である位置の圧延スタンド１０に上述のワークロール１２及び加熱部３０を設けたので、特に冷間圧延を行う場合において、エッジアップを効果的に抑制し、これによりエッジドロップを効果的に抑制することができる。
図１及び図３に示すように、幾つかの実施形態では、圧延機１は、圧延機１を制御するための制御装置９０を備えていていてもよい。図５に示すように、制御装置９０は、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱を制御するための加熱制御部９２と、ワークロール１２の軸方向のシフトを制御するためのロール制御部９４と、を含んでいてもよい。
制御装置９０は、計測器（例えば、後述する板端検出部４０又は板厚検出部４８）から検出結果を示す信号を受け取り、これらの検出結果に基づいて制御を行うように構成されていてもよい。
制御装置９０は、プロセッサ、メモリ（ＲＡＭ）、補助記憶部及びインターフェース等を含んでいてもよい。制御装置９０は、インターフェースを介して、上述の種計測器からの信号を受け取るようになっている。プロセッサは、このようにして受け取った信号を処理するように構成される。また、プロセッサは、メモリに展開されるプログラムを処理するように構成される。
制御装置９０での処理内容は、プロセッサにより実行されるプログラムとして実装され、補助記憶部に記憶されていてもよい。プログラム実行時には、これらのプログラムはメモリに展開される。プロセッサは、メモリからプログラムを読み出し、プログラムに含まれる命令を実行するようになっている。
加熱制御部９２は、金属板５０の板幅方向における板端位置に基づいて、加熱部３０によるテーパ部１４の軸方向における加熱位置を決定するように構成されている。加熱制御部９２は、前述のようにして決定された加熱位置にてテーパ部１４を加熱するように、加熱部３０を移動させるように構成されていてもよい。
加熱制御部９２により、金属板５０の板端位置に基づいて、ワークロール１２の軸方向におけるテーパ部１４の加熱位置を決定することで、金属板５０の板端位置が変化する場合であっても、板端位置に応じて加熱位置を調節して、上述のエッジタイトを効果的に抑制することができる。
加熱制御部９２は、板端検出部４０により検出された板端位置に基づいて、上述の加熱位置を決定するように構成されていてもよい。板端検出部４０として、例えば、エッジ位置計、形状計、又は、エッジドロップ計を用いることができる。
エッジ位置計は、放射線（例えばＸ線やガンマ線）を用いて板端位置を検出するように構成されていてもよい。放射線を用いることで、エッジ位置計を小型化しやすい。このため、エッジ位置計を圧延スタンド１０の近くに設置しやすく、あるいは、圧延機１が複数の圧延スタンド１０を含む場合に、隣り合う圧延スタンド１０の間にエッジ位置計を配置しやすい。
形状計は、金属板５０の板幅方向における張力分布を計測するように構成されていてもよい。金属板５０の板幅方向における張力は、金属板５０が存在する位置においては正の値となるのに対し、金属板５０が存在しない位置においてゼロとなる。したがって、板幅方向における張力分布から、板端位置を把握することができる。
エッジドロップ計は、板端部を含む板幅方向範囲において、板厚分布を計測するように構成されていてもよい。金属板５０の板幅方向における板厚は、金属板５０が存在する位置においては正の値となるのに対し、金属板５０が存在しない位置においてゼロとなる。したがって、板幅方向における板厚分布から、板端位置を把握することができる。また、エッジドロップ計は、上述の板厚分布に基づいて、金属板５０のエッジドロップ量を検出するように構成されていてもよい。
幾つかの実施形態では、板端検出部４０は、金属板５０の進行方向においてワークロール１２の入側に設けられる。この場合、板端検出部４０により検出した板端位置をフィードフォワードすることで、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱位置を適切に制御することができる。
幾つかの実施形態では、板端検出部４０は、金属板５０の進行方向においてワークロール１２の出側に設けられる。この場合、板端検出部４０により検出した板端位置をフィードバックすることで、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱位置を適切に制御することができる。
幾つかの実施形態では、板端検出部４０は、複数の圧延スタンド１０のうち金属板５０の進行方向において隣り合う２つの圧延スタンド１０の間に設けられる。この場合、板端検出部４０により検出した板端位置をフィードバック又はフィードフォワードすることで、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱位置を適切に制御することができる。また、複数の圧延スタンド１０の入側又は出側における板端位置を検出する場合に比べて、板端検出位置を加熱位置に近付けやすいので、加熱位置の制御の応答性を良好にしやすくなる。
ロール制御部９４は、金属板５０の板幅方向の端部における厚さに関するパラメータに基づいて、ワークロール１２のシフト量を決定するように構成されている。例えば、ロール制御部９４は、金属板５０の板幅方向の端部における厚さ分布に基づいて、ワークロール１２のシフト量を決定するように構成されていてもよい。あるいは、ロール制御部９４は、金属板５０のエッジドロップ量に基づいて、ワークロール１２のシフト量を決定するように構成されていてもよい。
ロール制御部９４は、前述のようにして決定されたシフト量だけワークロール１２が移動するように、ロール駆動部２６（シフトシリンダ）を制御するように構成されていてもよい。
ロール制御部９４は、板厚検出部４８により検出された上述の厚さに関するパラメータに基づいて、ワークロール１２のシフト量を決定するように構成されていてもよい。板厚検出部４８として、例えば、エッジドロップ計を用いることができる。
板厚検出部４８は、金属板の進行方向においてワークロール１２の入側又は出側に設けられていてもよい。この場合、板厚検出部４８により検出した板厚に関するパラメータをフィードフォワード又はフィードバックすることで、ワークロール１２のシフトを適切に制御することができる。
図１に示す例示的な実施形態では、圧延機１は、ワークロール１２の入側に設けられたエッジドロップ計４２と、ワークロール１２の出側に設けられたエッジドロップ計４４及びエッジ位置計４６と、を備えている。
図３に示す例示的な実施形態では、圧延機１は、複数の圧延スタンド１０Ａ～１０Ｄの入側に設けられたエッジドロップ計４２と、複数の圧延スタンド１０Ａ～１０Ｄの出側に設けられたエッジドロップ計４４と、複数の圧延スタンド１０のうち、隣り合う圧延スタンド１０Ｂと圧延スタンド１０Ｃとの間に設けられたエッジ位置計４６と、を備えている。
図１及び図３に示す例示的な実施形態では、加熱制御部９２は、エッジドロップ計４２、エッジドロップ計４４又はエッジ位置計４６のうち少なくとも１つの検出結果に基づいて、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱位置を決定するように構成される。また、ロール制御部９４は、エッジドロップ計４２又はエッジドロップ計４４のうち少なくとも１つの検出結果に基づいて、ワークロール１２のシフト量を決定するように構成される。
次に、図６～図８を参照して、幾つかの実施形態に係る圧延機１におけるエッジドロップの制御について説明する。図６は、一実施形態に係る圧延機におけるエッジドロップの制御について説明するための模式図である。図７は、ワークロール１２のシフトの制御の一例のフローチャートであり、図８は、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱位置の制御の一例のフローチャートである。なお、図６中の直線Ｌ４は、板幅方向における、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱位置を示す。
一実施形態では、図７に示すフローチャートに基づき、ロール制御部９４により、ワークロール１２のシフトを制御する。まず、ワークロール１２の入側又は出側に設けられたエッジドロップ計（板厚検出部４８）でエッジドロップ量Ｅｄを検出する（ステップＳ１０２）。
ここで、金属板５０のエッジドロップ量Ｅｄは、金属板５０の中央部の規定位置における板厚と、金属板５０の板端（図６中のＰ０の位置）から、板幅方向にて内向きに規定距離だけ離れた計測位置ＰＥｄ（図６参照）における板厚との差である。板厚方向にて、金属板５０からワークロール１２に向かう方向を正の向きと定義し、上述の規定位置における金属板５０の表面の板厚方向の位置座標をＨ０とし、上述の計測位置ＰＥｄにおける金属板５０の表面の板厚方向の位置座標をＨとすれば、エッジドロップ量Ｅｄは、（Ｈ－Ｈ０）で表される。なお、この説明においては、エッジドロップ量Ｅｄが正のときは、上述の計測位置での板厚が中央部よりも大きい状態（エッジアップが生じた状態）であり、エッジドロップ量Ｅｄが負のときは、上述の計測位置での板厚が中央部よりも小さい状態（エッジドロップが生じた状態）である。
次に、ステップＳ１０２で検出したエッジドロップ量Ｅｄと、エッジドロップ量の目標値ＥｄＡとの偏差であるエッジドロップ偏差ΔＥｄを算出する（ステップＳ１０４）。図６において、曲線１０５は、エッジドロップ量が目標値ＥｄＡであるときの金属板５０の表面形状の一例を示し、このとき、計測位置ＰＥｄにおける金属板５０の表面の位置座標はＨＡである。なお、エッジドロップ量の目標値ＥｄＡは（ＨＡ－Ｈ０）で表されるから、エッジドロップ偏差ΔＥｄ＝（Ｅｄ－ＥｄＡ）＝（Ｈ－ＨＡ）が成り立つ。
次に、ステップＳ１０４で算出したエッジドロップ偏差ΔＥｄが規定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。エッジドロップ偏差ΔＥｄが規定範囲内である場合（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、ワークロール１２の軸方向にてシフトさせる必要はないため、ワークロール１２の軸方向位置を変更せず、ステップＳ１０２に戻ってエッジドロップ量の検出を継続する。
ステップＳ１０６でエッジドロップ偏差ΔＥｄが規定範囲外である場合（ステップＳ１０６のＮｏ）、エッジドロップ偏差ΔＥｄが規定範囲に入るように、ワークロール１２のシフト量を決定する（ステップＳ１０８～Ｓ１１２）。
ステップＳ１０６でエッジドロップ偏差ΔＥｄが規定範囲外であり（ステップＳ１０６のＮｏ）、かつ、エッジドロップ偏差ΔＥｄが規定範囲よりも大きい場合（ステップＳ１０８のＹｅｓ；図６の曲線１０６参照）、ワークロール１２を外向きにシフトさせることでテーパ部１４におけるロール間ギャップを縮小させ（ステップＳ１１０）、エッジドロップ偏差ΔＥｄを規定範囲に近付ける。これにより、エッジドロップを適切に制御することができる。
なお、図６において、曲線１０６は、エッジアップ量が比較的大きいときの金属板５０の表面形状の一例を示し、このとき、計測位置ＰＥｄにおける金属板５０の表面の位置座標はＨ１である。この場合、エッジドロップ偏差ΔＥｄは（Ｈ１－ＨＡ）で表され、（Ｈ１－ＨＡ）が規定範囲よりも大きい場合に、上述のように、ステップＳ１１０にてワークロール１２を外向きにシフトさせる。
一方、ステップＳ１０６でエッジドロップ偏差ΔＥｄが規定範囲外であり（ステップＳ１０６のＮｏ）、かつ、エッジドロップ偏差ΔＥｄが規定範囲よりも小さい場合（ステップＳ１０８のＮｏ；図６の曲線１０７参照）、ワークロール１２を内向きにシフトさせることでテーパ部１４におけるロール間ギャップを拡大させ（ステップＳ１１２）、エッジドロップ偏差ΔＥｄを規定範囲に近付ける。これにより、板端部における板厚を大きくすることで、エッジドロップを抑制することができる。
なお、図６において、曲線１０７は、エッジドロップ量が比較的大きいときの金属板５０の表面形状の一例を示し、このとき、計測位置ＰＥｄにおける金属板５０の表面の位置座標はＨ２である。この場合、エッジドロップ偏差ΔＥｄは（Ｈ２－ＨＡ）で表され、（Ｈ２－ＨＡ）が規定範囲よりも小さい場合に、上述のように、ステップＳ１１０にてワークロール１２を内向きにシフトする。
ここで、ステップＳ１１２でのワークロール１２の内向きへのシフト量には制限値（上限値）が設定されている。すなわち、ステップＳ１１２では、ワークロール１２のシフト量が制限値を超えない範囲で、ワークロール１２を内向きにシフトさせる。この制限値は、エッジタイトによる板切れが起きないように設定されるものである。上述の制限値は経験に基づいて設定されてもよい。
一実施形態では、図８に示すフローチャートに基づき、加熱制御部９２により、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱位置を制御する。まず、板端検出部４０でワークロール１２の軸方向（すなわち板幅方向）における金属板５０の板端位置（図６におけるＰ０の位置）を検出する（ステップＳ２０２）。
次に、軸方向における加熱部３０の位置（一実施形態では、加熱部３０の中心位置；図６におけるＰＨの位置）と、ステップＳ２０２で検出した板端位置との偏差ΔＷｄを算出する（ステップＳ２０４）。
ステップＳ２０４で算出した軸方向の位置の偏差ΔＷｄが規定範囲よりも小さい場合（ステップＳ２０６のＮｏ）、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱位置は適切な範囲内であると判断し、ステップＳ２０２に戻って板端位置の検出を継続する。一方、ステップＳ２０４で算出した軸方向の位置の偏差ΔＷｄが規定範囲よりも大きい場合には（ステップＳ２０６のＹｅｓ）、該偏差ΔＷｄが規定範囲内となるように、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱位置を決定し、このように決定した加熱位置を加熱するように、加熱部３０を軸方向に沿って動かす（ステップＳ２０８）。
上述の板幅方向の位置の偏差ΔＷｄの規定範囲は、圧延機１にて金属板５０にエッジアップが生じ得る軸方向位置範囲内に、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱位置が位置するように設定される。上述の偏差ΔＷｄは、上述した金属板５０のエッジドロップ量の計測位置ＰＥｄに基づいて設定されてもよい。
このように、加熱部３０によるテーパ部１４の加熱位置を調節することにより、テーパ部１４の適切な位置に膨張部１５を形成することができ、金属板５０に生じ得るエッジタイトを抑制することができる。これにより、エッジタイトによる金属板５０の端部における板切れを抑制することができるので、ワークロール１２のシフト量を増大させることができる。例えば、図７のフローチャートにおけるステップＳ１１２でのワークロール１２の内向きへのシフト量の制限値（上限値）をより大きく設定することができる。こうして、ワークロール１２のシフト量を増大させて、金属板５０のエッジドロップ（エッジドロップ量及びエッジアップ量）を適切に制御することができ、よって、金属板５０の圧延において発生し得るエッジドロップを効果的に抑制することができ、歩留まりを向上させることができる。
以下、幾つかの実施形態に係る圧延機及び金属板の圧延方法について概要を記載する。
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る圧延機は、
金属板を圧延するためのロール（例えば上述のワークロール１２）であって、軸方向にシフト可能であり、かつ、前記軸方向の端部にテーパ部を有するロールと、
前記テーパ部を加熱して、前記テーパ部に径方向に突出する膨張部を形成するように構成された加熱部と、
を備える。
上記（１）の構成によれば、加熱部によりロールの端部に設けられたテーパ部に径方向に突出する膨張部を形成するようにしたので、金属板（圧延材）の板幅方向の端部のエッジタイトを抑制することができる。これにより、エッジタイトによる金属板の端部における板切れを抑制することができるので、ロールのシフト量を増大させることができる。よって、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップを効果的に抑制することができ、歩留まりを向上させることができる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記加熱部は、電磁誘導コイル、熱媒体又はレーザビームの少なくとも１つにより前記テーパ部を加熱するように構成される。
上記（２）の構成によれば、電磁誘導コイル、熱媒体又はレーザビームによりテーパ部を加熱するようにしたので、テーパ部を局所的に加熱しやすい。したがって、テーパ部において膨張部を形成する位置や範囲を精度良く調節することができ、これにより、上述のエッジタイトを効果的に抑制することができる。よって、ロールのシフト量を増大させることができ、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップをより効果的に抑制することができる。
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記加熱部は、電磁誘導コイルと、前記電磁誘導コイルにより生成される磁束が流れる磁路を制限するための電磁シールドと、を含む。
上記（３）の構成によれば、電磁シールドによって電磁誘導コイルにより生成される磁束が流れる磁路を制限するようにしたので、電磁誘導コイルによるテーパ部の加熱範囲を制限しやすくなる。したがって、テーパ部において膨張部を形成する位置や範囲をより精度良く調節することができ、これにより、上述のエッジタイトを効果的に抑制することができる。よって、ロールのシフト量を増大させることができ、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップをより効果的に抑制することができる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記加熱部は、前記金属板の板幅方向における端よりも前記板幅方向における内側に前記膨張部を形成するように構成される。
上記（４）の構成によれば、テーパ部のうち、金属板の板幅方向の端の位置（板端位置）よりも内側の部位に膨張部を形成するようにしたので、板端よりも内側の位置で発生しやすいエッジタイトを効果的に抑制することができる。よって、ロールのシフト量を増大させることができ、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップをより効果的に抑制することができる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記圧延機は、
前記加熱部を前記軸方向に沿って動かすことにより、前記加熱位置を変更可能に構成された加熱制御部を備える。
上記（５）の構成によれば、ロールの軸方向において加熱部によるテーパ部の加熱位置を変更することができるので、該加熱位置を適切に調節することで、上述のエッジタイトを効果的に抑制することができる。よって、ロールのシフト量を増大させることができ、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップをより効果的に抑制することができる。
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記圧延機は、
前記金属板の板幅方向における板端位置を検出するように構成された板端検出部と、
検出された前記板端位置に基づいて、前記加熱部による前記軸方向における前記テーパ部の加熱位置を決定するように構成された加熱制御部と、を備える。
上記（６）の構成によれば、金属板の板端位置に基づいて、ロールの軸方向におけるテーパ部の加熱位置を決定するようにしたので、金属板の板端位置が変化する場合であっても、板端位置に応じて加熱位置を調節することで、上述のエッジタイトを効果的に抑制することができる。よって、ロールのシフト量を増大させることができ、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップをより効果的に抑制することができる。
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記板端検出部は、前記金属板の進行方向において前記ロールの入側に設けられる。
上記（７）の構成によれば、ロールの入側における板端位置を検出するようにしたので、該検出位置をフィードフォワードすることで、加熱部による加熱位置を適切に制御することができる。よって、上述のエッジタイトを効果的に抑制することができ、これにより、ロールのシフト量を増大させて、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップをより効果的に抑制することができる。
（８）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記板端検出部は、前記金属板の進行方向において前記ロールの出側に設けられる。
上記（８）の構成によれば、ロールの出側における板端位置を検出するようにしたので、該検出位置をフィードバックすることで、加熱部による加熱位置を適切に制御することができる。よって、上述のエッジタイトを効果的に抑制することができ、これにより、ロールのシフト量を増大させて、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップをより効果的に抑制することができる。
（９）幾つかの実施形態では、上記（６）乃至（８）の何れかの構成において、
前記圧延機は、
前記金属板を圧延するためのロールをそれぞれ含む複数の圧延スタンドを備え、
前記複数の圧延スタンドの少なくとも１つに前記加熱部が設けられ、
前記板端検出部は、前記複数の圧延スタンドのうち前記金属板の進行方向において隣り合う２つの圧延スタンドの間に設けられる。
上記（９）の構成によれば、複数の圧延スタンドの間における板端位置を検出するようにしたので、該検出位置をフィードバック又はフィードフォワードすることで、加熱部による加熱位置を適切に制御することができる。また、複数の圧延スタンドの入側又は出側における板端位置を検出する場合に比べて、板端検出位置を加熱位置に近付けやすいので、加熱位置の制御の応答性を良好にしやすくなる。よって、上述のエッジタイトを効果的に抑制することができ、これにより、ロールのシフト量を増大させて、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップをより効果的に抑制することができる。
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、
前記圧延機は、
前記金属板の板幅方向の端部における厚さに関するパラメータを検出するように構成された板厚検出部と、
検出された前記パラメータに基づいて、前記ロールの前記軸方向におけるシフト量を決定するように構成されたロール制御部と、を備える。
上記（１０）の構成によれば、上記（１）の構成により金属板のエッジタイトを抑制することで、金属板の端部における板切れを抑制することができるので、ロールのシフト量をより大きい値として決定することができる。よって、ロールのシフト量を増大させて、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップを効果的に抑制することができ、歩留まりを向上させることができる。
（１１）本発明の少なくとも一実施形態に係る金属板の圧延方法は、
軸方向の端部にテーパ部を有するロールを用いて金属板を圧延するステップと、
前記ロールを前記軸方向にシフトさせるステップと、
前記テーパ部を加熱して前記テーパ部に径方向に突出する膨張部を形成するステップと、を備える。
上記（１１）の方法によれば、ロールの端部に設けられたテーパ部を加熱することによりテーパ部に径方向に突出する膨張部を形成するようにしたので、金属板（圧延材）の板幅方向の端部のエッジタイトを抑制することができる。これにより、エッジタイトによる金属板の端部における板切れを抑制することができるので、ロールのシフト量を増大させることができる。よって、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップを効果的に抑制することができ、歩留まりを向上させることができる。
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）の方法において、
前記膨張部を形成するステップでは、前記金属板の板幅方向における端よりも前記板幅方向における内側に前記膨張部を形成する。
上記（１２）の方法によれば、テーパ部のうち、金属板の板幅方向の端の位置（板端位置）よりも内側の部位に膨張部を形成するようにしたので、板端よりも内側の位置で発生しやすいエッジタイトを効果的に抑制することができる。よって、ロールのシフト量を増大させることができ、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップをより効果的に抑制することができる。
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１１）又は（１２）の方法において、
前記圧延方法は、
前記金属板の板幅方向における板端位置を検出するステップと、
検出された前記板端位置に基づいて、前記軸方向における前記テーパ部の加熱位置を決定するステップと、を備える。
上記（１３）の方法によれば、金属板の板端位置に基づいて、ロールの軸方向におけるテーパ部の加熱位置を決定するようにしたので、金属板の板端位置が変化する場合であっても、板端位置に応じて加熱位置を調節することで、上述のエッジタイトを効果的に抑制することができる。よって、ロールのシフト量を増大させることができ、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップをより効果的に抑制することができる。
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１１）乃至（１３）の何れかの方法において、
前記圧延方法は、
前記テーパ部を加熱するための加熱部を前記軸方向に沿って動かすことにより、前記加熱位置を変更するステップを備える。
上記（１４）の方法によれば、ロールの軸方向において加熱部によるテーパ部の加熱位置を変更することができるので、該加熱位置を適切に調節することで、上述のエッジタイトを効果的に抑制することができる。よって、ロールのシフト量を増大させることができ、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップをより効果的に抑制することができる。
（１５）幾つかの実施形態では、上記（１１）乃至（１４）の何れかの方法において、
前記圧延方法は、
前記金属板の板幅方向の端部における厚さに関するパラメータを検出するステップと、
検出された前記パラメータに基づいて、前記ロールの前記軸方向におけるシフト量を決定するステップと、を備える。
上記（１５）の方法によれば、上記（１１）の方法により金属板のエッジタイトを抑制することで、金属板の端部における板切れを抑制することができるので、ロールのシフト量をより大きい値として決定することができる。よって、ロールのシフト量を増大させて、金属板の圧延において発生し得るエッジドロップを効果的に抑制することができ、歩留まりを向上させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
１ 圧延機
１０，１０Ａ～１０ｄ 圧延スタンド
１２，１２Ａ，１２Ｂ ワークロール
１３ 端部
１４ テーパ部
１５ 膨張部
１６ａ，１６ｂ 軸受箱
１８Ａ，１８Ｂ 中間ロール
２０ａ，２０ｂ 軸受箱
２２Ａ，２２Ｂ バックアップロール
２４ａ，２４ｂ 軸受箱
２６，２６Ａ，２６Ｂ ロール駆動部
３０ 加熱部
３２ 電磁誘導コイル
３４ 電磁シールド
４０ 板端検出部
４２ エッジドロップ計
４４ エッジドロップ計
４６ エッジ位置計
４８ 板厚検出部
５０ 金属板
５２ 表面
５４ 板端
９０ 制御装置
９２ 加熱制御部
９４ ロール制御部

Claims (16)

  1. 軸方向にシフト可能であり、前記軸方向の端部にテーパ部を有し、かつ、金属板を圧延するためのロールを備えた圧延機であって、
    前記軸方向における前記テーパ部の一部の領域を加熱して、前記テーパ部の前記領域において径方向に突出する膨張部を形成するように構成された加熱部を備える圧延機。
  2. 前記加熱部は、電磁誘導コイル、熱媒体又はレーザビームの少なくとも１つにより前記テーパ部を加熱するように構成された
    請求項１に記載の圧延機。
  3. 軸方向にシフト可能であり、前記軸方向の端部にテーパ部を有し、かつ、金属板を圧延するためのロールを備えた圧延機であって、
    前記テーパ部を加熱して、前記テーパ部に径方向に突出する膨張部を形成するように構成された加熱部を備え、
    前記加熱部は、電磁誘導コイルと、前記電磁誘導コイルにより生成される磁束が流れる磁路を制限するための電磁シールドと、を含む
    圧延機。
  4. 前記加熱部は、前記金属板の板幅方向における端よりも前記板幅方向における内側に前記膨張部を形成するように構成された
    請求項１乃至３の何れか一項に記載の圧延機。
  5. 前記加熱部を前記軸方向に沿って動かすことにより、前記加熱部による前記軸方向における前記テーパ部の加熱位置を変更可能に構成された加熱制御部を備える
    請求項１乃至４の何れか一項に記載の圧延機。
  6. 前記金属板の板幅方向における板端位置を検出するように構成された板端検出部と、
    検出された前記板端位置に基づいて、前記加熱部による前記軸方向における前記テーパ部の加熱位置を決定するように構成された加熱制御部と、を備える
    請求項１乃至５の何れか一項に記載の圧延機。
  7. 前記板端検出部は、前記金属板の進行方向において前記ロールの入側に設けられた
    請求項６に記載の圧延機。
  8. 前記板端検出部は、前記金属板の進行方向において前記ロールの出側に設けられた
    請求項６に記載の圧延機。
  9. 前記金属板を圧延するためのロールをそれぞれ含む複数の圧延スタンドを備え、
    前記複数の圧延スタンドの少なくとも１つに前記加熱部が設けられ、
    前記板端検出部は、前記複数の圧延スタンドのうち前記金属板の進行方向において隣り合う２つの圧延スタンドの間に設けられた
    請求項６乃至８の何れか一項に記載の圧延機。
  10. 前記金属板の板幅方向の端部における厚さに関するパラメータを検出するように構成された板厚検出部と、
    検出された前記パラメータに基づいて、前記ロールの前記軸方向におけるシフト量を決定するように構成されたロール制御部と、を備える
    請求項１乃至９の何れか一項に記載の圧延機。
  11. 軸方向の端部にテーパ部を有するロールを用いて金属板を圧延し、前記ロールを前記軸方向にシフトさせる金属板の圧延方法であって、
    前記軸方向における前記テーパ部の一部の領域を加熱して前記テーパ部の前記領域において径方向に突出する膨張部を形成するステップを備える
    金属板の圧延方法。
  12. 前記膨張部を形成するステップでは、前記金属板の板幅方向における端よりも前記板幅方向における内側に前記膨張部を形成する
    請求項１１に記載の金属板の圧延方法。
  13. 前記金属板の板幅方向における板端位置を検出するステップと、
    検出された前記板端位置に基づいて、前記軸方向における前記テーパ部の加熱位置を決定するステップと、を備える
    請求項１１又は１２に記載の金属板の圧延方法。
  14. 前記テーパ部を加熱するための加熱部を前記軸方向に沿って動かすことにより、前記加熱位置を変更するステップを備える
    請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の金属板の圧延方法。
  15. 前記金属板の板幅方向の端部における厚さに関するパラメータを検出するステップと、
    検出された前記パラメータに基づいて、前記ロールの前記軸方向におけるシフト量を決定するステップと、を備える
    請求項１１乃至１４の何れか一項に記載の金属板の圧延方法。
  16. 軸方向の端部にテーパ部を有するロールを用いて金属板を圧延し、前記ロールを前記軸方向にシフトさせる金属板の圧延方法であって、
    電磁誘導コイルと、前記電磁誘導コイルにより生成される磁束が流れる磁路を制限するための電磁シールドと、を含む加熱部を用いて、前記テーパ部を加熱して前記テーパ部に径方向に突出する膨張部を形成するステップを備える
    金属板の圧延方法。
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