JP7298019B2 - 圧延機および圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧延機および圧延方法に関する。

厚板圧延機、及び熱延粗圧延機において、強力なロールベンディング力を付与することにより板クラウン・形状を十分に制御し、さらに、蛇行、キャンバー、反りの発生を抑制したタンデム圧延設備、及び、それを用いた安定かつ高効率な圧延方法の一例として、特許文献１には、上作業ロールを支持する、上作業ロール内側チョック及び上作業ロール外側チョックを備え、下作業ロールの胴部に負荷される圧延方向力が、プロジェクトブロックと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、上作業ロールの胴部に負荷される圧延方向力が、プロジェクトブロックの上方に位置する圧延機ハウジングウインドウと上作業ロール内側チョックとの接触面によって支持され、上作業ロールチョックは、油圧シリンダーからインクリースベンディング力を受ける、複数台の圧延機から構成される、ことが記載されている。

また、特許文献２には、圧延材の蛇行や片ゲージを防止するロールクロス圧延機の制御方法の一例として、上下の作業ロールがクロス機構を備えているクロス圧延機において、クロスポイントとミルの中心や板の中心とのオフセンター量を設定項目として、上下の作業ロールのクロス角度をずらして制御することにより、圧延材の蛇行や片ゲージを防止する、ことが記載されている。

特許第５５３３７５４号 特開平７－１７１６０８号公報

金属板材の圧延作業においては、圧延板のクラウン及び形状が重要な品質指標となっており、板クラウン・形状制御に関する技術が開示されている。

例えば特許文献１には、ワークロールチョックに作用する圧延方向力（水平力）を測定し、圧延方向力の作業側と駆動側の左右差に基づいて上下ロール間ギャップ差（レベリング）を操作することで、圧延材のキャンバー等を抑制することが開示されている。

また、特許文献２には、幅端位置検出器と板プロフィール計からそれぞれ検出された信号から蛇行量と板ウェッジとを算出し、これらから上下ワークロールのクロス角度をそれぞれ単独で角度設定することで、圧延材の蛇行や板厚差（板ウェッジ）を制御することが開示されている。

しかし、上述の特許文献１では、チョック上方の圧下装置を操作することでレベリング制御するだけでは限界があり、作業側と駆動側との両方の板ウェッジを精度良く制御するには更に改良の余地がある。また、レベリング制御は、間違った方向にギャップを操作すると板ウェッジが急激に発生して圧延が不安定になり易い、との課題がある。

特許文献２では、制御に用いる情報の検出器として幅端位置検出器や板プロフィール計を備えているが、通常、板プロフィール計は最終仕上げ圧延機の出側に設置されているもので、各スタンド間には設置されていない。

また、実際に、ロールクロス角を設定値に調整したとしても、設備中に存在するガタなどにより、ロール位置を正確な位置に設定できず、その結果、クロス角のズレを生じてしまう。従って、これらの情報から幾何学的にクロス角度を算出し、調整するのでは限界があり、板ウェッジを精度良く制御するために更なる改良の余地があることが明らかとなった。

本発明は、従来に比べて板ウェッジをより容易に、かつ精度良く制御することが可能な圧延機および圧延方法を提供する。

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、上下一対のワークロールと、前記ワークロールを回転自在に支持するロールチョックと、前記ロールチョックの圧延方向における入側及び出側、且つ作業側及び駆動側に設けられており、前記ロールチョックの圧延方向における位置を変更すると共に、前記ロールチョックに対する第１押圧力を計測可能に構成された複数の押圧装置と、前記押圧装置を駆動して前記ロールチョックの位置を制御する制御装置と、を備えた圧延機において、前記入側及び前記出側の前記第１押圧力と前記作業側及び前記駆動側のオフセット分力とに基づき前記作業側及び前記駆動側の各々の前記ロールチョックに作用する第２押圧力を求め、前記作業側の前記第２押圧力と前記駆動側の前記第２押圧力との差が所定値以下となるように、前記複数の押圧装置のうち、前記上下一対のワークロールのうち少なくともいずれか一方のワークロールのロールチョックの位置を変更する前記押圧装置を駆動制御することを特徴とする。

本発明によれば、従来に比べて板ウェッジをより容易に、かつ精度良く制御することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１の圧延機であって、一方に液圧装置、他方に定位置制御装置を設けた４段圧延機の正面図である。 実施例１の圧延機における下ワークロール部分を拡大した図である。 実施例１の圧延機における圧延時の制御の流れを示したフローチャートである。 比較例の圧延機において、圧延材の中心がずれている場合の様子を示した図である。 圧延材の中心がずれている場合に比較例の圧延機により圧延を行った場合の圧延材の様子を示す図である。 実施例１の圧延機において、圧延材の中心がずれている場合の様子を示した図である。 圧延材の中心がずれている場合に実施例１の圧延機により圧延を行った場合の圧延材の様子を示す図である。 本発明の実施例２の圧延機の概略を示す図である。 実施例２の圧延機において、蛇行量（測定値）と水平力（測定値）から張力分布（１次：幅方向直線分布）を算出する方法の概略を示す図である。 実施例２の圧延機における圧延時の制御の流れを示したフローチャートである。 本発明の実施例３の圧延機の概略を示す図である。 実施例３の圧延機における形状計の構成の一例を示した図である。 実施例３の圧延機における圧延時の制御の流れを示したフローチャートである。

以下に本発明の圧延機および圧延方法の実施例を、図面を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。

また、以下の実施例や図面では、駆動側（「ＤＳ（Ｄｒｉｖｅ Ｓｉｄｅ）」とも記載）とは圧延機を正面から見てワークロールを駆動する電動機が設置されている側を、作業側（「ＷＳ（Ｗｏｒｋ Ｓｉｄｅ）」とはその反対側を意味するものとする。

＜実施例１＞
本発明の圧延機および圧延方法の実施例１について図１乃至図７を用いて説明する。

最初に、本実施例の圧延機の全体構成について図１および図２を用いて説明する。図１は本実施例の４段圧延機の正面図である。図２は、図１の圧延機における下ワークロール、下バックアップロール部分を拡大した図である。

図１において、圧延機１は、圧延材Ｓを圧延する４段のペアクロスロール圧延機であって、ハウジング１００と、制御装置２０と、油圧装置３０とを有している。なお、圧延機は図１に示すような１スタンドの圧延機に限られず、２スタンド以上からなる圧延機であってもよい。

ハウジング１００は、上下一対の上ワークロール１１０Ａ及び下ワークロール１１０Ｂ、これらワークロール１１０Ａ，１１０Ｂを支持する上下一対の上バックアップロール１２０Ａおよび下バックアップロール１２０Ｂを備えている。

圧下シリンダ１７０は、上バックアップロール１２０Ａを押圧することで、上バックアップロール１２０Ａや上ワークロール１１０Ａ，下ワークロール１１０Ｂ，下バックアップロール１２０Ｂに対して圧下力を付与するシリンダである。圧下シリンダ１７０は、ハウジング１００のうち、作業側と駆動側とにそれぞれ設けられている。

ロードセル１８０は、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂによる圧延材Ｓの圧延力を計測する圧延力計測手段としてハウジング１００の下部に設けられており、計測結果を制御装置２０に出力している。

油圧装置３０は、ワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂやワークロール用定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂの油圧シリンダに接続されており、この油圧装置３０は制御装置２０に接続されている。同様に、油圧装置３０は、バックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂやバックアップロール用定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂの油圧シリンダに接続されている。

制御装置２０は、ロードセル１８０やワークロール用定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂ、バックアップロール用定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂの位置計測器からの計測信号の入力を受けている。

制御装置２０は油圧装置３０を作動制御し、ワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂ，１３１Ｂやワークロール用定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂの油圧シリンダに圧油を給排することでそれらの油圧シリンダを駆動して、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂを支持するロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂ（図２参照）の位置を変更している。

同様に、制御装置２０は油圧装置３０を作動制御し、バックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂやバックアップロール用定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂの油圧シリンダに圧油を給排することでそれらの油圧シリンダを駆動して、バックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂを支持するロールチョック（図示省略）の位置を変更している。

次に、図２を用いて下ワークロール１１０Ｂに関係する構成について説明する。なお、上ワークロール１１０Ａや上バックアップロール１２０Ａ、下バックアップロール１２０Ｂについても同等の構成を有しており、その詳細な説明も略同じであるため、省略する。

圧延機１の下ワークロール１１０Ｂの両端側にハウジングが位置しており、下ワークロール１１０Ｂのロール軸に対して垂直に立てられている。

下ワークロール１１０Ｂは、ハウジング１００にそれぞれ作業側ロールチョック１１２Ａ及び駆動側ロールチョック１１２Ｂを介して回転自在に支持されている。

ワークロール用定位置制御装置１４１Ｂは、ハウジング１００の作業側部分の出側と作業側ロールチョック１１２Ａの間に配置され、下ワークロール１１０Ｂのロールチョック１１２Ａの圧延方向の位置を調節する油圧シリンダを有している。このワークロール用定位置制御装置１４１Ｂは、油圧シリンダの動作量を計測する位置計測器（図示省略）を備えており、油圧シリンダの位置を調節することで、ロールチョック１１２Ａの位置を変更する。

ここで、定位置制御装置とは、本実施例では、装置内に内蔵されている位置計測器を用いて押圧装置としての油圧シリンダの油柱位置を測定し、所定の油柱位置となるまで油柱位置を制御する装置のことを意味する。以後説明する定位置制御装置もすべて同様とする。

ワークロール押圧装置１３１Ｂは、ハウジング１００の作業側部分の入側と作業側ロールチョック１１２Ａの間に配置され、ワークロール用定位置制御装置１４１Ｂによる位置調節に伴い、一定の押圧力を維持するように下ワークロール１１０Ｂのロールチョック１１２Ａを圧延方向に押圧することで、ロールチョック１１２Ａの位置を変更する。

ワークロール用定位置制御装置１４０Ｂは、ハウジング１００の駆動側部分の入側と駆動側ロールチョック１１２Ｂの間に配置され、下ワークロール１１０Ｂのロールチョック１１２Ｂの圧延方向の位置を調節する油圧シリンダを有している。このワークロール用定位置制御装置１４０Ｂは、油圧シリンダの動作量を計測する位置計測器（図示省略）を備えており、油圧シリンダの位置を調節することで、ロールチョック１１２Ｂの位置を変更する。

ワークロール押圧装置１３０Ｂは、ハウジング１００の駆動側部分の出側と駆動側ロールチョック１１２Ｂの間に配置され、ワークロール用定位置制御装置１４０Ｂによる位置調節に伴い、一定の押圧力を維持するように下ワークロール１１０Ｂのロールチョック１１２Ｂを反圧延方向に押圧することで、ロールチョック１１２Ｂの位置を変更する。

これらワークロール用定位置制御装置１４０Ｂ，１４１Ｂやワークロール押圧装置１３０Ｂ，１３１Ｂは、いずれも、ロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂに対する第１押圧力を計測可能に構成されている。

次に、本実施例に係る圧延機における圧延時の制御の詳細や、圧延方法について、下ワークロール１１０Ｂを参照して図３を参照して説明する。図３は実施例１の圧延機における圧延時の制御の流れを示したフローチャートである。

まず、図３に示すように、ワークロール用定位置制御装置１４０Ｂ，１４１Ｂやワークロール押圧装置１３０Ｂ，１３１Ｂ等により、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂやバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂを支持するロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂなどに対する押圧力（第１押圧力）を計測する（ステップＳ１０）。押圧力を計測するのは、本実施例のように油圧シリンダでもよいが、ロードセルを用いてもよい。本ステップＳ１０が、ロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂを入側又は出側に押圧して第１押圧力を計測する押圧力計測ステップに相当する。

次いで、制御装置２０は、ステップＳ１０において計測された入側及び出側の第１押圧力に基づき作業側及び駆動側の各々のロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂに作用する第２押圧力（水平力）を求める（ステップＳ１１）。このステップＳ１１が、押圧力演算ステップに相当する。

次いで、制御装置２０は、ステップＳ１１にて求めた作業側の第２押圧力と駆動側の第２押圧力との差分を求める（ステップＳ１２）。その後、制御装置２０は、ステップＳ１２で求めた作業側の第２押圧力と駆動側の第２押圧力との差分が所定値εより大きいか否かを判定する（ステップＳ１３）。差分が所定値εより大きいと判定されたときは処理をステップＳ１４に進める。これに対し、差分が所定値ε以下と判定されたときは処理を終了する。

次いで、制御装置２０は、求めた作業側の第２押圧力と駆動側の第２押圧力との差が所定値以下となるように、ワークロール用定位置制御装置１４０Ｂ，１４１Ｂやワークロール押圧装置１３０Ｂ，１３１Ｂのうち少なくともいずれか一方のロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂの位置を変更するワークロール用定位置制御装置１４０Ｂ，１４１Ｂやワークロール押圧装置１３０Ｂ，１３１Ｂを制御する。まずは、蛇行量を考慮して、水平力・モーメント釣合式から張力１次成分を算出する（ステップＳ１４）。ここで、本実施例では、蛇行量は０と仮定して張力分布を求めるとともに、その１次成分を算出する。

次いで、制御装置２０は、ステップＳ１４で求めた張力１次成分が低減する方向にワークロールの水平方向位置（傾き）を調整し（ステップＳ１５）、処理を終了する。

圧延機１は、圧延中に図３に示した各ステップを絶えず実行する。

次に、本実施例の効果について、図４乃至図７を用いて説明する。図４は、比較例の圧延機において、圧延材Ｓが蛇行している場合の様子を示した図である。図５は、圧延材Ｓが蛇行している場合に比較例の圧延機により圧延を行った場合の圧延材Ｓの様子を示す図である。図６は、実施例１の圧延機において、圧延材Ｓが蛇行している場合の様子を示した図である。図７は、圧延材Ｓが蛇行している場合に実施例１の圧延機により圧延を行った場合の圧延材Ｓの様子を示す図である。

圧延時に、圧延材Ｓが駆動側に蛇行した場合を考える。

この場合、図２に示すように、下ワークロール１１０Ｂには、圧延材Ｓからのモーメントと、圧延材Ｓが下流側圧延機に圧下されることによる拘束モーメントとを受け、下ワークロール１１０Ｂを保持する作業側ロールチョック１１２Ａには反圧延方向に水平力（ＷＳ）が加わるとともに、駆動側ロールチョック１１２Ｂには圧延方向に水平力（ＤＳ）が加わる。

この場合、ワークロール１１０Ｂなどをクロスさせずに定位置制御を行う場合は、図４に示すように、上下ロール間ギャップは作業側が狭く、駆動側が広くなる。

その結果、図５に示すように、圧延後の圧延材Ｓの断面は、駆動側が厚く、作業側が薄い左右非対称の形状となる。更に、駆動側が厚く、作業側が薄いことにより、圧延材Ｓの作業側が駆動側に比べて長くなり、板伸びが発生し、その結果、蛇行がより大きくなってしまう。

しかしながら、上述した本発明の実施例１の圧延機１では、制御装置２０は、入側及び出側の第１押圧力に基づき作業側及び駆動側の各々のロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂに作用する第２押圧力を求め、作業側の第２押圧力と駆動側の第２押圧力との差が所定値以下となるように、ワークロール用定位置制御装置１４０Ｂ，１４１Ｂやワークロール押圧装置１３０Ｂ，１３１Ｂのうち少なくともいずれか一方のロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂの位置を変更するワークロール用定位置制御装置１４０Ｂ，１４１Ｂやワークロール押圧装置１３０Ｂ，１３１Ｂを制御する。

これにより、例えば図６に示すように、圧延材Ｓが駆動側に蛇行した場合に、上下ロール間ギャップを作業側を広く、駆動側を狭くするようにワークロール用定位置制御装置１４０Ｂ，１４１Ｂが駆動される。より具体的には、下ワークロール１１０Ｂの作業側が圧延材Ｓの出側にシフトされる。

これによって、図７に示すように、圧延後の圧延材Ｓの断面は、駆動側と作業側との厚さがほぼ等しい左右対称の形状となるとともに、蛇行圧延材の蛇行量を維持したまま、あるいは目標値に維持したまま、圧延を継続することができる。

このように、作業側と駆動側の第２押圧力の差を、ロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂの水平方向における位置制御に用いることによって、上述した特許文献１，２で記載のあるレベリング位置、ロールクロス角位置の調整時に存在する設備中のガタにより生ずる設置位置ズレの影響を受けることなく、押圧力の差に基づいて圧延方向における押圧装置位置を調整することができ、板ウェッジを従来に比べてより容易に、かつ精度良く制御することができる。

また、制御に用いる力の測定方向と、制御方向とが一致するので、オペレータにとっての確認のし易さや調整方向の分かり易さにつながる、という効果も奏する。

＜実施例２＞
本発明の実施例２の圧延機および圧延方法について図８乃至図１０を用いて説明する。図８は本実施例２の圧延機の概略を示す図、図９は蛇行量（測定値）と水平力（測定値）から張力分布（１次：幅方向直線分布）を算出する方法の概略を示す図、図１０は圧延時の制御の流れを示したフローチャートである。

図８に示すように、本実施例の圧延機は、図１に示した実施例１の圧延機１に加えて、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの出側の圧延材Ｓにかかる張力に関する情報を取得する張力情報取得装置として、対象の圧延機の出側に圧延材Ｓの画像を撮影するカメラ２００が設けられている。

また、本実施例では、制御装置２０Ａは、蛇行量演算器２０Ａ１、張力演算器２０Ａ２、圧延機制御器２０Ａ３、および水平力演算器２０Ａ４を有しており、入側及び出側の第１押圧力、およびカメラ２００による撮像画像情報に基づいて圧延材Ｓの幅方向における張力分布を求める。更に、作業側の第２押圧力と駆動側の第２押圧力との差が所定値を超えている間は、張力分布に基づいて少なくともいずれか一方のロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂの位置を変更するようにワークロール用定位置制御装置１４０Ｂ，１４１Ｂやワークロール押圧装置１３０Ｂ，１３１Ｂを制御するものとなっている。

ここで、本実施例の制御装置２０Ａでは、蛇行量演算器２０Ａ１は、カメラ２００により撮像される圧延材Ｓの画像に基づいて、圧延機１の幅方向における中心と圧延材Ｓの幅方向における中心とのズレ、すなわち圧延材Ｓの蛇行量を求める。

更に、制御装置２０Ａの張力演算器２０Ａ２において、入側及び出側の第１押圧力、情報、およびズレに基づいて張力分布を求める。

そのうえで、圧延機制御器２０Ａ３において、求めた張力分布から張力分布の一次成分を低減させる為に必要なワークロール水平方向位置（傾き）を求める。

この際、圧延機制御器２０Ａ３は、張力分布を線形近似した一次式として求めることができる。

蛇行などの通板不良発生の主因は、左右張力差（１次成分：Ｃ１）であり、１次成分（Ｃ１）を検出できれば良いことがわかる。その他にも、２次成分（Ｃ２）や４次（Ｃ４）成分もあるものの、蛇行とは関連性は小さいと考えられるため、除外することができると思われる。更に、３次成分（Ｃ３）もあるものの、その値は小さく、制御するアクチュエータもないため、除外することが可能である。

一方、後述するように、既知の２つの釣合式（力：水平方向力の釣合式、モーメント釣合式）から、張力分布式の未知数は２つまでしか求められない、との制約がある。

したがって、これらの制約から、後述する（１）式のように、Ｔ＝Ｔ０＋Ｔ１ｘの未知数（Ｔ０，Ｔ１）を算出するものとすることができる。

その後、油圧装置３０のシリンダ位置調整器３０Ａにおいて、求められた傾きを実現するために必要なワークロール用定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂ等の各定位置制御装置の油圧シリンダに供給すべき圧油量を求め、求められた圧油量が供給されるように各油圧回路を制御する。

ここで、図９を用いて蛇行量（測定値）と水平力（測定値）から張力分布（１次：幅方向直線分布）を算出する方法について説明する。本実施例では、圧延機の出側に設置されたカメラ２００により検出される蛇行量は、圧延材Ｓの圧延機での位置の蛇行量とみなすものとする。

板張力分布は下記（１）式で表される。

Ｔ（ｘ）＝Ｃ_０＋Ｃ_１＊ｘ ・・・ （１）
ここで、Ｙｃ：蛇行量，Ｗ：板幅としたときに、
－Ｗ／２－Ｙｃ≦ｘ≦Ｗ／２－Ｙｃ ・・・ （２）
の関係を満たすものとする。

水平力ＦＤ，ＦＷ（出側：正と定義）は下記（３）式および（４）式にて常時算出される。

ＦＤ＝ＦＤＳ＿Ｄ（駆動側出側シリンダ力）－ＦＤＳ＿Ｅ（駆動側入側シリンダ力）－Ｆｏｆｓ（駆動側オフセット分力）－Ｆｃ（駆動側クロス力） ・・・ （３）
ＦＷ＝ＦＷＳ＿Ｄ（作業側出側シリンダ力）－ＦＷＳ＿Ｅ（作業側入側シリンダ力）－Ｆｏｆｓ（作業側オフセット分力）＋Ｆｃ（作業側クロス力） ・・・ （４）
なお、シリンダ力は圧力値から換算した値とする。

更に、ａ＝－Ｗ／２－Ｙｃ、ｂ＝Ｗ／２－Ｙｃとすると、水平方向力の釣合式は、
ＦＤ＋ＦＷ＝∫_ａ ^ｂＴ（ｘ）ｄｘ ・・・ （５）
の関係を満たす。

したがって、ｃ＝（Ｌ／２－Ｙｃ）－Ｗ／２、ｄ＝（Ｌ／２－Ｙｃ）＋Ｗ／２とすると、
Ｌ＊ＦＷ＝∫_ｃ ^ｄ｛Ｔ（ｘ）＊ｘ｝ｄｘ （６）
上記（５）式および（６）式より、張力分布の未知数（Ｃ０，Ｃ１）を求めることができる。

次に、本実施例に係る圧延機における圧延時の制御の詳細や、圧延方法について、図１０を参照して説明する。

図１０に示す各ステップのうち、ステップＳ３０，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３の各ステップは、図３に示すステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３と各々同じであり、その詳細は省略する。

本実施例では、図１０に示すように、ステップＳ３０，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３と並行して、カメラ２００により圧延中の圧延材Ｓを撮影し、撮像画像を収集する（ステップＳ２１）。このステップＳ２１が、張力情報取得ステップに相当する。

その後、制御装置２０Ａの蛇行量演算器２０Ａ１において、カメラ２００の位置での蛇行量を検出するとともに、その蛇行量から圧延機位置での圧延材Ｓの蛇行量を求める（ステップＳ２２）。このステップＳ２２が、ズレ演算ステップに相当する。

次いで、制御装置２０Ａの張力演算器２０Ａ２は、ステップＳ２２で求めた蛇行量と、ステップＳ３０乃至Ｓ３２で求めた水平力とから、水平力・モーメント釣合式を用いて張力１次成分（Ｃ１）を算出する（ステップＳ３４）。このステップＳ３４が、張力分布演算ステップに相当する。

次いで、制御装置２０Ａの圧延機制御器２０Ａ３および油圧装置３０のシリンダ位置調整器３０Ａにおいて、ステップＳ３４で求めた張力１次成分が低減する方向にワークロールの水平方向位置（傾き）を調整し（ステップＳ３５）、処理を終了する。

圧延機は、圧延中に図１０に示した各ステップを絶えず実行する。

その他の構成・動作は前述した実施例１の圧延機および圧延方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の実施例２の圧延機および圧延方法においても、前述した実施例１の圧延機および圧延方法とほぼ同様な効果が得られる。

また、ロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂに作用する第２押圧力には、蛇行に伴う成分と張力分布（張力の左右の偏り）に伴う成分とが含まれる。そこで、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの出側の圧延材Ｓにかかる張力に関する情報を取得する張力情報取得装置を更に備え、制御装置２０Ａは、入側及び出側の第１押圧力、および情報に基づいて圧延材Ｓの幅方向における張力分布を求め、差が所定値を超えている間は、張力分布に基づいて、少なくともいずれか一方のロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂの位置を変更するようにワークロール用定位置制御装置１４０Ｂ，１４１Ｂやワークロール押圧装置１３０Ｂ，１３１Ｂを制御することにより、より板ウェッジを精度良く制御することができる。

更に、制御装置２０Ａは、入側及び出側の第１押圧力、情報、および圧延機１の幅方向における中心と圧延材Ｓの幅方向における中心とのズレに基づいて張力分布を求めることで、ロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂに作用する第２押圧力が、蛇行に伴う成分と張力分布に伴う成分とが支配的である場合、計測された第１押圧力から蛇行に伴う成分を考慮すれば、より精度良く張力分布を求めることができる。

また、張力情報取得装置は、圧延機１の入側又は出側の少なくとも一方における圧延材Ｓの画像を撮影するカメラ２００を含み、情報は、画像を含み、制御装置２０Ａは、画像に基づいてズレを求めることにより、蛇行量を直接測定した値を用いることができるため、蛇行変化に伴う水平力成分変化を捉えることができ、この影響を考慮することで、より精度良く張力分布を求めることができる。

また、制御装置２０は、張力分布を線形近似した一次式として求め、一次式の一次成分を低減するようにワークロール用定位置制御装置１４０Ｂ，１４１Ｂやワークロール押圧装置１３０Ｂ，１３１Ｂを制御するため、蛇行・板ウェッジの制御精度に影響を及ぼす張力分布（一次成分）を第２押圧力差から直接演算でき、押圧装置の位置制御により張力分布を低減できるので、圧延材Ｓの通板性能、および品質を向上できる。

なお、カメラ２００が対象とする圧延機の出側のみに設けられている場合について説明したが、対象とする圧延機の入側のみに設ける形態とすることができる。更には、入側と出側のいずれにもカメラ２００を設ける形態とすることができる。

入側と出側のいずれにも設ける場合、蛇行量演算器２０Ａ１は、入側と出側のカメラ２００により撮像される圧延材Ｓの画像に基づいて、圧延機１の幅方向における中心と圧延材Ｓの幅方向における中心とのズレ、すなわち圧延材Ｓの蛇行量を求める。

このような形態によると、より正確に圧延機位置での蛇行に伴う成分を考慮することができるようになり、より精度良く張力分布を求めることができる、との効果が得られる。

＜実施例３＞
本発明の実施例３の圧延機および圧延方法について図１１乃至図１３を用いて説明する。図１１は本実施例３の圧延機の概略を示す図、図１２は形状計の構成の一例を示した図、図１３は圧延時の制御の流れを示したフローチャートである。

図１１に示すように、本実施例の圧延機は、図１に示した実施例１の圧延機１に加えて、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの出側の圧延材Ｓにかかる張力に関する情報を取得する張力情報取得装置として、対象の圧延機の出側に圧延材Ｓの形状からセグメントロール３１１に作用するトルク分布を取得する形状計３００が設けられている。

また、本実施例では、制御装置２０Ｂは、蛇行量演算器２０Ｂ１、張力演算器２０Ｂ２、圧延機制御器２０Ｂ３、および水平力演算器２０Ｂ４を有しており、入側及び出側の第１押圧力、および形状計３００による圧延材Ｓの形状からセグメントロール３１１に作用するトルク分布データ情報に基づいて圧延材Ｓの幅方向における張力分布を求める。

図１２に示すように、形状計３００は、駆動モータ３０１に接続され且つ圧延材Ｓの幅方向に延設する支持軸３０２を備えており、この支持軸３０２にはテーブル３０３が支持されている。テーブル３０３は圧延材Ｓをガイドするガイド部材３０４と、このガイド部材３０４を支持するガイド支持部材３０５とから構成され、ガイド支持部材３０５の圧延方向下流側の面には、７個の検出器３０６が支持されている。そして、テーブル３０３の両側方の支持軸３０２には、フレーム（図示省略）に支持される軸受３０７が設けられている。

検出器３０６は、圧延材Ｓが接触すると連れ回りされるセグメントロール３１１と、このセグメントロール３１１を一端間に支持する一対の支持アーム３１２と、この支持アーム３１２の他端を支持し且つテーブル３０３のガイド支持部材３０５に支持される固定部材３１３とを備えている。

セグメントロール３１１は支持アーム３１２の一端に設けられた自動調心ベアリング（図示省略）を介して支持アーム３１２間に回転可能に支持されている。また、固定部材３１３には支持シャフト（図示省略）が貫通されており、この支持シャフトの端部には支持アーム３１２の他端に設けられた自動調心ベアリング（図示省略）に支持されている。そして、支持アーム３１２の他端と固定部材３１３との間には、リング状のトルクメータ３１４，３１５が介在されており、このトルクメータ３１４，３１５の開口部に支持シャフトが貫通されている。また、トルクメータ３１４，３１５は制御装置２０Ｂ内の蛇行量演算器２０Ｂ１に接続されている。

セグメントロール３１１に圧延材Ｓが接触すると、その荷重がセグメントロール３１１に作用し、トルクメータ３１４，３１５に伝えられる。

トルクメータ３１４，３１５では、入力された荷重をセグメントロール３１１の両端に作用するモーメントとして検出して蛇行量演算器２０Ｂ１に出力する。

蛇行量演算器２０Ｂ１では、入力されたモーメントからセグメントロール３１１上における圧延材Ｓの板端の位置を演算し、この圧延材Ｓの板端の位置から圧延材Ｓの蛇行量（圧延スタンド内の走行中心位置に対する圧延材Ｓの幅方向中心位置とのズレ量）を演算した後、この蛇行量を張力演算器２０Ｂ２に出力する。

張力演算器２０Ｂ２では、蛇行量演算器２０Ｂ１から入力された、測定されたトルク分布および蛇行量に基づいて張力分布を演算し、圧延機制御器２０Ｂ３へ出力する。

圧延機制御器２０Ｂ３は、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂ及びバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂの水平方向位置調整量を演算し、油圧装置３０のシリンダ位置調整器３０Ａに出力する。

油圧装置３０のシリンダ位置調整器３０Ａは、入力された調整量を実現するためのシリンダ位置を演算し、この演算したシリンダ位置に基づいてワークロール用定位置制御装置１４０Ｂ，１４１Ｂを制御して、圧延材Ｓの張力１次成分を減少させるようにワークロール１１０Ａ，１１０Ｂ及びバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂの水平方向位置を調整して圧延を行う。

次に、本実施例に係る圧延機における圧延時の制御の詳細や、圧延方法について、図１３を参照して説明する。

図１３に示す各ステップのうち、ステップＳ５０，Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ５３の各ステップは、図３に示すステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３と各々が略同じであり、その詳細は省略する。なお、本実施例では、ステップＳ５０，Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ５３の各ステップにおける演算は水平力演算器２０Ｂ４により実行される。

本実施例では、図１３に示すように、ステップＳ５０，Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ５３と並行して、形状計３００の７台のセグメントロール３１１の各々の両端に設けた１４個のトルクメータ３１４，３１５により、トルクを検出し、圧延材Ｓに作用する幅方向のトルク分布のデータを取得する（ステップＳ４１）。このステップＳ４１が、張力情報取得ステップに相当する。なお、本ステップＳ４１では、圧延材Ｓが接触している範囲のセグメントロール３１１のトルクメータ３１４，３１５のみ検出するものとすることができる。

その後、制御装置２０Ｂの蛇行量演算器２０Ｂ１において、圧延材Ｓが接触するセグメントロール３１１のトルクメータ３１４，３１５でのトルク検出値を用いて蛇行量を演算する（ステップＳ４２）。このステップＳ４２が、ズレ演算ステップに相当する。

次いで、制御装置２０Ｂの張力演算器２０Ｂ２は、ステップＳ４２で求めた蛇行量と、ステップＳ４１で検出した全測定トルクを用いて張力１次成分（Ｃ１）を算出する（ステップＳ５４）。このステップＳ５４が、張力分布演算ステップに相当する。

次いで、制御装置２０Ｂの圧延機制御器２０Ｂ３および油圧装置３０のシリンダ位置調整器３０Ａにおいて、ステップＳ５４で求めた張力１次成分が低減する方向にワークロールの水平方向位置（傾き）を調整し（ステップＳ５５）、処理を終了する。

圧延機は、圧延中に図１３に示した各ステップを絶えず実行する。

その他の構成・動作は前述した実施例１の圧延機および圧延方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の実施例３の圧延機および圧延方法においても、前述した実施例１の圧延機および圧延方法とほぼ同様な効果が得られる。

また、張力情報取得装置は、圧延機１の入側又は出側の少なくとも一方における圧延材Ｓの形状からセグメントロール３１１に作用するトルク分布を取得する形状計３００を含み、情報は、形状計３００で取得された圧延材Ｓの形状からセグメントロール３１１に作用するトルク分布データを含み、制御装置２０Ｂは、セグメントロール３１１に作用するトルク分布に基づいてズレを求めることによっても、蛇行量を演算により求めた値を用いることができるため、蛇行変化に伴う水平力成分変化を捉えることができ、この影響を考慮することで、より精度良く張力分布を求めることができる。したがって、より精度の高い形状制御を実現することができる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

例えば、上述の各実施例では、ワークロールとバックアップロールをペアとして、上下ペアのロール組を水平面内で軸線を相互にクロスさせるペアクロスミルの場合について説明したが、本発明は上下のワークロールを水平面内で軸線を相互にクロスさせるワークロールクロスミルに対しても適用することができる。

また、４段圧延機に適用した場合について説明したが、４段圧延機以外にも６段圧延機に対しても本発明を適用することができる。

Ｓ…圧延材
１…圧延機
２０，２０Ａ，２０Ｂ…制御装置
２０Ａ１，２０Ｂ１…蛇行量演算器
２０Ａ２，２０Ｂ２…張力演算器
２０Ａ３，２０Ｂ３…圧延機制御器
２０Ａ４，２０Ｂ４…水平力演算器
３０…油圧装置
３０Ａ…シリンダ位置調整器
１００…ハウジング
１１０Ａ…上ワークロール
１１０Ｂ…下ワークロール
１１２Ａ…作業側ロールチョック
１１２Ｂ…駆動側ロールチョック
１２０Ａ…上バックアップロール
１２０Ｂ…下バックアップロール
１３０Ａ，１３０Ｂ，１３１Ｂ…ワークロール押圧装置（押圧装置）
１４０Ａ，１４０Ｂ，１４１Ｂ…ワークロール用定位置制御装置（押圧装置）
１５０Ａ，１５０Ｂ…バックアップロール押圧装置（押圧装置）
１６０Ａ，１６０Ｂ…バックアップロール用定位置制御装置（押圧装置）
１７０…圧下シリンダ
１８０…ロードセル
２００…カメラ（張力情報取得装置）
３００…形状計（張力情報取得装置）
３０１…駆動モータ
３０２…支持軸
３０３…テーブル
３０４…ガイド部材
３０５…ガイド支持部材
３０６…検出器
３０７…軸受
３１１…セグメントロール
３１２…支持アーム
３１３…固定部材
３１４，３１５…トルクメータ

Claims (16)

1. 上下一対のワークロールと、
   前記ワークロールを回転自在に支持するロールチョックと、
   前記ロールチョックの圧延方向における入側及び出側、且つ作業側及び駆動側に設けられており、前記ロールチョックの圧延方向における位置を変更すると共に、前記ロールチョックに対する第１押圧力を計測可能に構成された複数の押圧装置と、
   前記押圧装置を駆動して前記ロールチョックの位置を制御する制御装置と、を備えた圧延機において、
   前記制御装置は、
   前記入側及び前記出側の前記第１押圧力と前記作業側及び前記駆動側のオフセット分力とに基づき前記作業側及び前記駆動側の各々の前記ロールチョックに作用する第２押圧力を求め、
   前記作業側の前記第２押圧力と前記駆動側の前記第２押圧力との差が所定値以下となるように、前記複数の押圧装置のうち、前記上下一対のワークロールのうち少なくともいずれか一方のワークロールのロールチョックの位置を変更する前記押圧装置を駆動制御する
   ことを特徴とする圧延機。
2. 請求項１に記載の圧延機において、
   前記ワークロールの前記出側の圧延材にかかる張力に関する情報を取得する張力情報取得装置を更に備え、
   前記制御装置は、
   前記情報に基づいて前記圧延材の幅方向における張力分布を求め、
   前記差が所定値を超えている間は、前記張力分布に基づいて前記押圧装置を制御する
   ことを特徴とする圧延機。
3. 請求項２に記載の圧延機において、
   前記制御装置は、前記情報、および前記圧延機の幅方向における中心と前記圧延材の幅方向における中心とのズレに基づいて前記張力分布を求める
   ことを特徴とする圧延機。
4. 請求項３に記載の圧延機において、
   前記張力情報取得装置は、前記圧延機の前記入側又は前記出側の少なくとも一方における前記圧延材の画像を撮影するカメラを含み、
   前記情報は、前記画像を含み、
   前記制御装置は、
   前記画像に基づいて前記ズレを求め、
   前記入側及び前記出側の前記第１押圧力、前記画像、および前記ズレに基づいて前記張力分布を求める
   ことを特徴とする圧延機。
5. 請求項３に記載の圧延機において、
   前記張力情報取得装置は、前記圧延機の前記入側及び前記出側における前記圧延材の画像を撮影するカメラを含み、
   前記情報は、前記入側及び前記出側の前記画像を含み、
   前記制御装置は、
   前記入側及び前記出側の前記画像に基づいて前記ズレを求め、
   前記入側及び前記出側の前記第１押圧力、前記画像、および前記ズレに基づいて前記張力分布を求める
   ことを特徴とする圧延機。
6. 請求項３に記載の圧延機において、
   前記張力情報取得装置は、前記圧延機の前記入側又は前記出側の少なくとも一方における前記圧延材から作用する前記圧延材の幅方向のトルク分布のデータを取得する形状計を含み、
   前記情報は、前記形状計で取得された前記トルク分布のデータを含み、
   前記制御装置は、前記トルク分布のデータに基づいて前記ズレを求める
   ことを特徴とする圧延機。
7. 請求項２乃至６の何れか１項に記載の圧延機において、
   前記制御装置は、前記張力分布を線形近似した一次式として求め、前記一次式の一次成分を低減するように前記押圧装置を駆動する
   ことを特徴とする圧延機。
8. 上下一対のワークロールと、
   前記ワークロールを回転自在に支持するロールチョックと、
   前記ロールチョックの圧延方向における入側及び出側、且つ作業側及び駆動側に設けられており、前記ロールチョックの圧延方向における位置を変更すると共に、前記ロールチョックに対する第１押圧力を計測可能に構成された複数の押圧装置と、
   前記押圧装置を駆動して前記ロールチョックの位置を制御する制御装置と、を備えた圧延機の制御方法において、
   前記ロールチョックに対する第１押圧力を計測する押圧力計測ステップと、
   前記入側及び前記出側の前記第１押圧力と前記作業側及び前記駆動側のオフセット分力とに基づき前記作業側及び前記駆動側の各々の前記ロールチョックに作用する第２押圧力を求める押圧力演算ステップと、
   前記作業側の前記第２押圧力と前記駆動側の前記第２押圧力との差を求める差分演算ステップと、
   前記差が所定値以下となるように、前記複数の押圧装置のうち前記上下一対のワークロールのうち少なくともいずれか一方のワークロールのロールチョックの位置を変更する前記押圧装置を駆動制御する押圧制御ステップと、を備える
   ことを特徴とする圧延機の制御方法。
9. 請求項８に記載の圧延機の制御方法において、
   前記ワークロールの前記出側の圧延材にかかる張力に関する情報を取得する張力情報取得ステップと、
   前記情報に基づいて前記圧延材の幅方向における張力分布を求める張力分布演算ステップと、を更に備え、
   前記押圧制御ステップでは、前記差が所定値を超えている間は、前記張力分布に基づいて前記押圧装置を制御する
   ことを特徴とする圧延機の制御方法。
10. 請求項９に記載の圧延機の制御方法において、
    前記圧延機の幅方向における中心と前記圧延材の幅方向における中心とのズレを求めるズレ演算ステップを更に備え、
    前記張力分布演算ステップでは、前記情報、および前記ズレに基づいて前記張力分布を求める
    ことを特徴とする圧延機の制御方法。
11. 請求項１０に記載の圧延機の制御方法において、
    前記情報は、カメラにより撮影される前記ワークロールの前記入側又は前記出側の少なくとも一方における前記圧延材の画像を含み、
    前記ズレ演算ステップでは、前記画像に基づいて前記ズレを求め、
    前記張力分布演算ステップでは、前記入側及び前記出側の前記第１押圧力、前記画像、および前記ズレに基づいて前記張力分布を求める
    ことを特徴とする圧延機の制御方法。
12. 請求項１０に記載の圧延機の制御方法において、
    前記情報は、カメラにより撮影される前記ワークロールの前記入側及び前記出側における前記圧延材の画像を含み、
    前記ズレ演算ステップでは、前記入側及び前記出側の前記画像に基づいて前記ズレを求め、
    前記張力分布演算ステップでは、前記入側及び前記出側の前記第１押圧力、前記画像、および前記ズレに基づいて前記張力分布を求める
    ことを特徴とする圧延機の制御方法。
13. 請求項１０に記載の圧延機の制御方法において、
    前記情報は、形状計により取得される前記圧延機の前記入側又は前記出側の少なくとも一方における前記圧延材から作用する前記圧延材の幅方向のトルク分布のデータを含み、
    前記ズレ演算ステップでは、前記トルク分布のデータに基づいて前記ズレを求める
    ことを特徴とする圧延機の制御方法。
14. 請求項９乃至１３の何れか１項に記載の圧延機の制御方法において、
    前記張力分布演算ステップでは、前記張力分布を線形近似した一次式として求め、
    前記押圧制御ステップでは、前記一次式の一次成分を低減するように前記押圧装置を駆動する
    ことを特徴とする圧延機の制御方法。
15. 上下一対のワークロールと、
    前記ワークロールを回転自在に支持するロールチョックと、
    前記ロールチョックの圧延方向における入側及び出側、且つ作業側及び駆動側に設けられており、前記ロールチョックの圧延方向における位置を変更すると共に、前記ロールチョックに対する第１押圧力を計測可能に構成された複数の押圧装置と、
    前記ワークロールの前記出側の圧延材にかかる張力に関する情報を取得する張力情報取得装置と、
    前記押圧装置を駆動して前記ロールチョックの位置を制御する制御装置と、を備えた圧延機において、
    前記制御装置は、
    前記入側及び前記出側の前記第１押圧力に基づき前記作業側及び前記駆動側の各々の前記ロールチョックに作用する第２押圧力を求め、
    前記情報に基づいて前記圧延材の幅方向における張力分布を求め、
    前記作業側の前記第２押圧力と前記駆動側の前記第２押圧力との差が所定値以下となるように、前記複数の押圧装置のうち、前記上下一対のワークロールのうち少なくともいずれか一方のワークロールのロールチョックの位置を変更する前記押圧装置を駆動制御し、
    前記差が所定値を超えている間は、前記張力分布に基づいて前記押圧装置を制御する
    ことを特徴とする圧延機。
16. 上下一対のワークロールと、
    前記ワークロールを回転自在に支持するロールチョックと、
    前記ロールチョックの圧延方向における入側及び出側、且つ作業側及び駆動側に設けられており、前記ロールチョックの圧延方向における位置を変更すると共に、前記ロールチョックに対する第１押圧力を計測可能に構成された複数の押圧装置と、
    前記押圧装置を駆動して前記ロールチョックの位置を制御する制御装置と、を備えた圧延機の制御方法において、
    前記ロールチョックに対する第１押圧力を計測する押圧力計測ステップと、
    前記入側及び前記出側の前記第１押圧力に基づき前記作業側及び前記駆動側の各々の前記ロールチョックに作用する第２押圧力を求める押圧力演算ステップと、
    前記作業側の前記第２押圧力と前記駆動側の前記第２押圧力との差を求める差分演算ステップと、
    前記ワークロールの前記出側の圧延材にかかる張力に関する情報を取得する張力情報取得ステップと、
    前記情報に基づいて前記圧延材の幅方向における張力分布を求める張力分布演算ステップと、
    前記差が所定値以下となるように、前記複数の押圧装置のうち前記上下一対のワークロールのうち少なくともいずれか一方のワークロールのロールチョックの位置を変更する前記押圧装置を駆動制御する押圧制御ステップと、を備え、
    前記押圧制御ステップでは、前記差が所定値を超えている間は、前記張力分布に基づいて前記押圧装置を制御する
    ことを特徴とする圧延機の制御方法。

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