特許 7179996 圧延装置の状態評価方法及び状態評価装置並びに圧延設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-18

(45)【発行日】2022-11-29

(54)【発明の名称】圧延装置の状態評価方法及び状態評価装置並びに圧延設備

(51)【国際特許分類】

   B21C 51/00 20060101AFI20221121BHJP

   B21B 37/46 20060101ALI20221121BHJP

   B21B 38/00 20060101ALI20221121BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20221121BHJP

【ＦＩ】

B21C51/00 N

B21B37/46 110Z

B21B38/00 D

G01H17/00 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021538643

(86)(22)【出願日】2019-08-08

(86)【国際出願番号】 JP2019031332

(87)【国際公開番号】W WO2021024447

(87)【国際公開日】2021-02-11

【審査請求日】2021-12-22

(73)【特許権者】

【識別番号】314017543

【氏名又は名称】Ｐｒｉｍｅｔａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｊａｐａｎ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】石川 英司

(72)【発明者】

【氏名】影平 喜美

(72)【発明者】

【氏名】下釜 宏徳

(72)【発明者】

【氏名】吉川 雅司

【審査官】中西 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２３４９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３４０９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】末岡淳男ほか，製鉄機械ホットレベラのワークロールに発生する多角形摩耗，日本機械学会論文集(Ｃ編)，日本，一般社団法人日本機械学会，2000年11月，第66巻, 第651号，p.3583-3590

【文献】松崎健一郎ほか，製鉄機械ホットレベラのワークロールに発生する多角形摩耗（第3報,動吸振器を用いた多角形摩耗の防止・遅延対策)，日本機械学会論文集(Ｃ編)，日本，一般社団法人日本機械学会，2005年04月，第71巻, 第704号，p.1123-1130

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｂ ３７／００－３７／７８

Ｂ２１Ｂ ３８／００－３８／１２

Ｂ２１Ｃ ５１／００

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧延装置の圧延ロールが偏摩耗してＮ角形になるＮ角形化の成長傾向を評価するための方法であって、
前記圧延ロールの回転数ｆｒでの圧延中に、複数のサンプリング期間の各々において、前記圧延ロールの振動を示す振動データを取得する振動データ取得ステップと、
前記複数のサンプリング期間に取得した前記振動データの各々について、周波数分析を行い、前記Ｎ角形に対応する周波数における前記振動の振幅を取得する振幅取得ステップと、
前記振動データ取得ステップにて異なる２つのサンプリング期間に取得された前記振動データについて、前記振幅取得ステップにてそれぞれ取得された前記振幅の比に基づいて、前記回転数ｆｒでの圧延中における前記圧延ロールの前記Ｎ角形に対応する周波数の振動の振幅の経時変化の指標を示す特性値σを取得する特性値取得ステップと、
前記特性値σに基づいて、前記回転数ｆｒでの圧延時における前記圧延ロールの前記Ｎ角形化の成長傾向を評価する評価ステップと、
を備える、圧延装置の状態評価方法。

【請求項2】

前記特性値取得ステップでは、前記振幅の前記比、及び、前記異なる２つのサンプリング期間の間の時間の長さに基づいて、前記特性値σを取得する
請求項１に記載の圧延装置の状態評価方法。

【請求項3】

前記圧延ロールの回転数ｆｒでの圧延中の時刻ｔ１における振幅をＡ _１ とし、前記圧延ロールの前記回転数ｆｒでの圧延中の時刻ｔ２における振幅をＡ _２ とし、Δｔ＝（ｔ２－ｔ１）としたとき、前記特性値σが下記式
σ＝ｌｎ（Ａ _２ ／Ａ _１ ）／（ｆｒ・Δｔ）
で表されることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧延装置の状態評価方法。

【請求項4】

前記圧延ロールの異なる複数の回転数について、前記振動データ取得ステップ、前記振幅取得ステップ、及び、前記特性値取得ステップを実行することにより、前記圧延ロールの回転数ｆｒと前記特性値σとの相関関係を取得する相関関係取得ステップをさらに備える
請求項１乃至３の何れか一項に記載の圧延装置の状態評価方法。

【請求項5】

前記圧延ロールの回転数ｆｒ１での圧延中に取得された前記振動データに基づいて、時刻ｔ１を含むサンプリング期間における前記振動の振幅を取得するステップを備え、
前記評価ステップでは、前記相関関係に基づいて、前記回転数ｆｒ１での圧延を前記時刻ｔ１から継続した場合に前記振幅が閾値に達するまでの時間を算出する
請求項４に記載の圧延装置の状態評価方法。

【請求項6】

前記相関関係を取得した後で前記圧延ロールを用いた圧延中に取得された前記振動データから取得される前記振動の振幅に関するデータに基づいて、前記相関関係を修正するステップを備える
請求項４又は５に記載の圧延装置の状態評価方法。

【請求項7】

圧延ロールが偏摩耗してＮ角形になるＮ角形化の成長傾向を評価するための装置であって、
前記圧延ロールの回転数ｆｒでの圧延中に、複数のサンプリング期間の各々において、前記圧延ロールの振動を示す振動データを取得するように構成された振動データ取得部と、
前記複数のサンプリング期間に取得した前記振動データの各々について、周波数分析を行い、前記Ｎ角形に対応する周波数における前記振動の振幅を取得するように構成された振幅抽出部と、
前記振動データ取得部により異なる２つのサンプリング期間に取得された前記振動データについて、前記振幅抽出部によりそれぞれ取得された前記振幅の比に基づいて、前記回転数ｆｒでの圧延中における前記圧延ロールの前記Ｎ角形に対応する周波数の振動の振幅の経時変化の指標を示す特性値σを算出するように構成された特性値算出部と、
前記特性値σに基づいて、前記回転数ｆｒでの圧延時における前記圧延ロールの前記Ｎ角形化の成長傾向を評価するように構成された評価部と、
前記評価部による評価結果を出力する出力部と、
を備える、圧延装置の状態評価装置。

【請求項8】

金属板を圧延するための圧延ロールを含む圧延装置と、
前記圧延ロールの偏摩耗によるＮ角形化の成長傾向を評価するように構成された請求項７に記載の状態評価装置と、
を備える圧延設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、圧延装置の状態評価方法及び状態評価装置並びに圧延設備に関する。

【背景技術】

【0002】

圧延ロールを含む圧延装置による金属板等の圧延において、圧延装置の振動の計測結果に基づいて、圧延された製品の不具合の発生を検出したり抑制したりすることがある。

【0003】

例えば、特許文献１には、圧延機のハウジングやロールチョックに設置した振動センサにより振動を検出し、得られた振動データの周波数解析の結果に基づいて、圧延される金属板に生じる縞状の疵（チャタマーク）の原因となり得る圧延機の共振現象（チャタリング）を検出することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１１８３１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、圧延ロールを含む圧延装置において金属板等の材料の圧延を続けると、圧延ロールの断面形状が特定のＮ角形に近づくＮ角形化が生じることがある。圧延ロールのＮ角形化が生じて成長すると、圧延ロールにより圧延された材料の表面に、圧延ロールのＮ角形に対応した凹凸が形成され、製品の品質上問題となることがある。そこで、圧延ロールのＮ角形化の成長傾向を適切に把握して、製品の品質低下を抑制することが望まれる。

【0006】

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、圧延ロールのＮ角形化の成長傾向を適切に評価可能な圧延装置の状態評価方法及び状態評価装置並びに圧延設備を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の少なくとも一実施形態に係る圧延装置の状態評価方法は、
圧延装置の圧延ロールが偏摩耗してＮ角形になるＮ角形化の成長傾向を評価するための方法であって、
前記圧延ロールの回転数ｆｒでの圧延中に、複数のサンプリング期間の各々において、前記圧延ロールの振動を示す振動データを取得する振動データ取得ステップと、
前記複数のサンプリング期間に取得した前記振動データの各々について、周波数分析を行い、前記Ｎ角形に対応する周波数における前記振動の振幅を取得する振幅取得ステップと、
前記振動データの各々について取得された前記振幅の経時変化に基づいて、前記回転数ｆｒでの圧延時における前記圧延ロールの前記Ｎ角形化の成長傾向を評価する評価ステップと、
を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、圧延ロールのＮ角形化の成長傾向を適切に評価可能な圧延装置の状態評価方法及び状態評価装置並びに圧延設備が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態に係る状態評価方法及び状態評価装置が適用される圧延設備の模式図である。

【図2】一実施形態に係る状態評価装置の概略構成図である。

【図3】一実施形態に係る状態評価方法の概略的なフローチャートである。

【図4A】圧延ロールにおけるＮ角形に対応する振動振幅Ａの経時変化の一例を模式的に示すグラフである。

【図4B】圧延ロールの回転数と時間との関係の一例を模式的に示すグラフである。

【図5A】圧延ロールの振動データを周波数分析して得られる周波数スペクトルの一例の模式図である。

【図5B】図５Ａに示す振動データのサンプリング期間から時間Δｔ経過後のサンプリング期間に取得された圧延ロールの振動データを周波数分析して得られる周波数スペクトルの一例の模式図である。

【図6】圧延ロールの回転数ｆｒと特性値σの相関関係（特性図）の典型的な一例を示す図である。

【図7】圧延ロールのＮ角形化が生じている圧延装置の模式図である。

【図8】表示部に表示される評価結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

図１は、幾つかの実施形態に係る状態評価方法及び状態評価装置が適用される圧延設備の模式図である。図１に示すように、一実施形態に係る圧延設備１は、金属板Ｓを圧延するように構成された圧延スタンド１０を含む圧延装置２と、圧延装置２の状態を評価するための状態評価装置５０と、を備えている。また、圧延設備１は、圧延スタンド１０を構成する圧延ロール３の振動を計測するための振動計測部９０を備えている。

【0012】

圧延スタンド１０は、金属板Ｓを圧延するための複数の圧延ロール３と、圧延ロール３に荷重を加えて金属板Ｓを圧下するための圧下装置８と、ハウジング（不図示）等を含む。圧下装置８は、油圧シリンダを含んでいてもよい。

【0013】

図１に示す圧延装置２では、圧延ロール３は、金属板Ｓを挟むように設けられる一対のワークロール４Ａ，４Ｂと、一対のワークロール４Ａ，４Ｂを挟んで金属板Ｓとは反対側に設けられ、一対のワークロール４Ａ，４Ｂをそれぞれ支持するための一対のバックアップロール６Ａ，６Ｂと、を含む。ワークロール４Ａ，４Ｂは、それぞれ、ロールチョック５Ａ，５Ｂによって回転可能に支持されている。バックアップロール６Ａ，６Ｂは、それぞれ、ロールチョック７Ａ，７Ｂによって回転可能に支持されている。ロールチョック５Ａ，５Ｂ及びロールチョック７Ａ，７Ｂは、ハウジング（不図示）によって支持されている。

【0014】

図１に示す圧延設備１において、振動計測部９０は、ロールチョック５Ａ，５Ｂ，７Ａ，７Ｂにそれぞれ取り付けられた加速度センサ９１～９４を含む。加速度センサ９１～９４は、それぞれ、ロールチョック５Ａ，５Ｂ，７Ａ，７Ｂの任意の方向（例えば、垂直方向、水平方向、及び／又は、圧延ロール３の回転軸方向）における振動、すなわち、ワークロール４Ａ，４Ｂ及びバックアップロール６Ａ，６Ｂの任意の方向における振動を検出するように構成されている。加速度センサ９１～９４で検出された、上述の振動を示す信号は、状態評価装置５０に送られるようになっている。

【0015】

他の実施形態では、振動計測部９０は、圧延ロール３の任意の方向における変位を計測するように構成された変位検出部を含んでいてもよい。この場合、変位検出部による計測結果に基づいて、圧延ロール３の振動を算出するようにしてもよい。変位検出部として、例えば、レーザ式又は渦電流式等の変位計を用いることができる。あるいは、変位検出部として撮像装置（カメラ等）を用いることができる。この場合、圧延ロール３の一部位を撮像装置で撮像し、得られた撮像データを画像処理することにより、圧延ロール３の振動を算出するようにしてもよい。

【0016】

図２は、一実施形態に係る状態評価装置５０の概略構成図である。状態評価装置５０は、詳しくは後述するように、圧延ロール３の偏摩耗によるＮ角形化の成長傾向を評価するように構成されている。状態評価装置５０は、振動計測部９０から圧延ロール３の振動を示す信号を受け取るとともに、ロール回転数計測部９５にて計測された圧延ロール３の回転数を示す信号を受け取るように構成されている。また、状態評価装置５０は、鋼種データ記憶部９６から、圧延装置２で圧延される金属板Ｓの鋼種データ（材質や硬さ等）を取得するように構成されている。状態評価装置５０は、受け取った情報を処理するための振動データ取得部５２、周波数分析部５４、振幅抽出部５６、特性値算出部６２、相関関係取得部６６、及び、評価部６８等を含む。また、状態評価装置５０は、該状態評価装置５０による評価結果を出力するように構成された出力部７２を含む。状態評価装置５０による評価結果は、出力部７２を介して表示部９８（ディスプレイ等）に出力されるようになっている。

【0017】

状態評価装置５０は、ＣＰＵ、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。状態評価装置５０は、インターフェースを介して、各種計測器（上述の振動計測部９０又はロール回転数計測部９５等）からの信号を受け取るようになっている。ＣＰＵ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、ＣＰＵ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。

【0018】

状態評価装置５０での処理内容は、ＣＰＵ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。ＣＰＵ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。

【0019】

上述した圧延装置２において、特定の回転数で金属板Ｓの圧延を続けると、圧延ロール３の断面形状が特定のＮ角形に近づくＮ角形化が生じることがある。ここで、図７は、圧延ロール３のＮ角形化が生じている圧延装置の模式図である。図７に示す圧延装置２は、複数の圧延スタンド１０Ａ～１０Ｃを含む。圧延ロール３の軸方向に直交する断面形状は、通常、圧延スタンド１０Ａ又は１０Ｃの圧延ロール３のように円形形状を有するが、図７に示す圧延スタンド１０Ｂの圧延ロール３（ワークロール４Ａ，４Ｂ及びバックアップロール６Ａ，６Ｂ）の断面形状はＮ角形（具体的には１２角形）となっており、これらの圧延ロール３にはＮ角形化が生じている。

【0020】

圧延ロール３のＮ角形化が生じて成長すると、圧延ロール３により圧延された金属板Ｓの表面に、圧延ロール３のＮ角形に対応した凹凸が形成され、製品の品質上問題となることがある。そこで、圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を適切に把握して、製品金属板の品質低下を抑制することが望まれる。以下に説明する圧延装置の状態評価方法によれば、圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を適切に把握することができる。

【0021】

なお、図７においては、各圧延ロール３において、１２角形化（Ｎ＝１２）が生じた様子が模式的に示されているが、実際の圧延装置では、圧延ロール３の回転数等の運転条件にもよるが、Ｎが５０程度あるいは１００程度のＮ角形が圧延ロール３に生じることもある。

【0022】

また、圧延装置２の運転条件や仕様（固有振動数等）に応じて、特定の圧延スタンド１０において圧延ロール３のＮ角形化が生じたり、１つの圧延スタンドを構成する複数の圧延ロール３のうち、特定の圧延ロール３（ワークロール４Ａ，４Ｂ又はバックアップロール６Ａ，６Ｂ）にてＮ角形化が生じたりすることがある。例えば、比較的高温で行う熱間圧延の場合、ワークロール４Ａ，４ＢにおいてＮ角形化が比較的起きやすい。また、比較的低温で行う冷間圧延の場合、バックアップロール６Ａ，６ＢにおいてＮ角形化が比較的起きやすい。

【0023】

次に、幾つかの実施形態に係る圧延装置の状態評価方法について説明する。この状態評価方法により、圧延ロール３（ワークロール４Ａ，４Ｂ又はバックアップロール６Ａ，６Ｂ）のＮ角形化の成長傾向を評価することができる。なお、以下においては、上述の状態評価装置５０を用いて圧延装置の状態を評価する方法について説明するが、幾つかの実施形態では、以下に説明する状態評価装置５０による処理の一部又は全部をマニュアルで行うことにより、圧延装置の状態評価を行うようにしてもよい。

【0024】

図３は、一実施形態に係る圧延装置の状態評価方法の概略的なフローチャートである。
一実施形態では、まず、振動データ取得部５２により、圧延ロール３の特定の回転数ｆｒでの圧延中に、複数のサンプリング期間における圧延ロール３の振動を示す振動データを取得する（振動データ取得ステップ；ステップＳ１０２）。該振動データとして、上述の振動計測部９０により計測したものをオンラインで取得するようにしてもよい。あるいは、過去に振動計測部９０で計測され、記憶装置に記憶された振動データを該記憶装置から読み出すことによって、取得するようにしてもよい。

【0025】

次に、周波数分析部５４により、複数のサンプリング期間に取得した振動データの各々について周波数分析を行う（ステップＳ１０４）。また、振幅抽出部５６により、周波数分析の結果得られる周波数スペクトルに基づいて、特定のＮ角形に対応する周波数（ｆｒ×Ｎ）における振動の振幅Ａ（以下、Ｎ角形に対応する振動振幅Ａ等ともいう。）を取得する（振幅取得ステップ；ステップＳ１０６）。

【0026】

そして、評価部６８により、ステップＳ１０６にて振動データの各々について取得された振動振幅Ａの経時変化に基づいて、圧延ロール３の回転数ｆｒでの圧延時における圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を評価する（評価ステップ；ステップＳ１１２）。

【0027】

一実施形態では、特性値算出部６２により、ステップＳ１０６にて取得した振動振幅Ａ等に基づいて、該振動振幅Ａの経時変化の指標を示す特性値σを算出してもよい（特性値取得ステップ；ステップＳ１０８）。この場合、ステップＳ１１２では、ステップＳ１０８にて算出した特性値σに基づいて、圧延ロール３の回転数ｆｒでの圧延時における圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を評価するようにしてもよい。

【0028】

また、一実施形態では、相関関係取得部６６により、圧延ロール３の複数の回転数ｆｒにて上述のステップＳ１０２～Ｓ１０８を行って、複数の回転数ｆｒにそれぞれ対応する特性値σを取得して、圧延ロール３の回転数ｆｒと特性値σの相関関係を示す特性図を取得してもよい（相関関係取得ステップ；ステップＳ１１０）。この場合、ステップＳ１１２では、ステップＳ１１０にて取得した特性図（相関関係）に基づいて、圧延ロール３の回転数ｆｒでの圧延時における圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を評価するようにしてもよい。

【0029】

すなわち、図３のフローチャートにおけるステップＳ１０８及びステップＳ１１０は、必要に応じて実行可能な任意のステップである。

【0030】

以下、各ステップについてより具体的に説明する。

【0031】

上述したように、ステップＳ１０２では、圧延ロール３の特定の回転数ｆｒでの圧延中に、複数のサンプリング期間の各々において、圧延ロール３の振動を示す振動データを取得する。

【0032】

ここで、図４Ａは、圧延ロール３における特定のＮ角形に対応する振動振幅Ａ（ステップＳ１０６で取得される振動振幅に対応するもの）の経時変化の一例を模式的に示すグラフである。図４Ｂは、時間ｔと、圧延ロール３の回転数ｆｒとの関係の一例を模式的に示すグラフである。なお、図４Ａのグラフと図４Ｂグラフの時間軸（横軸）は共通である。

【0033】

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、圧延ロール３の回転数ｆｒに応じて、特定のＮ角形に対応する振動振幅Ａの経時変化の傾向（増加又は減少、及びその速度等）は異なる。図４Ａ及び図４Ｂに示す例では、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間（当該期間の長さΔｔ１）は、圧延ロール３の回転数ｆｒ１で圧延を行っている（図４Ｂ参照）。この期間中、特定のＮ角形に対応する振動振幅Ａは、増加傾向を示している（図４Ａ参照）。これは、圧延ロール３においてＮ角形化が成長していること、すなわち、圧延ロール３の軸方向に直交する断面の形状が、円形からＮ角形に近づくように変形していることを示す。また、時刻ｔ１において、圧延ロール３の回転数ｆｒ１からｆｒ２（ただしｆｒ１＜ｆｒ２）に変更し、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間（当該期間の長さΔｔ２）は、圧延ロール３の回転数ｆｒ２で圧延を行っている（図４Ｂ参照）。この期間中、特定のＮ角形に対応する振動振幅Ａは、減少傾向を示している（図４Ａ参照）。これは、圧延ロール３においてＮ角形化が減衰していること、すなわち、圧延ロール３の軸方向に直交する断面の形状が、Ｎ角形から円形に近づくように変形していることを示す。

【0034】

したがって、圧延ロール３の特定の回転数ｆｒでの圧延中に、異なる２つの時刻ｔ_ｉ、ｔ_ｉ＋１におけるＮ角形に対応する振動振幅Ａ_ｉ，Ａ_ｉ＋１を取得すれば、振動振幅Ａ_ｉと振動振幅Ａ_ｉ＋１との比較により、圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を評価することができる。

【0035】

例えば、ステップＳ１０２では、圧延ロール３の回転数ｆｒ１で圧延中の時刻ｔ０を含むサンプリング期間と、時刻ｔ１（ただし、ｔ０＜ｔ１）を含むサンプリング期間において、振動データを取得する（図４Ａ及び図４Ｂ参照）。そして、これらの振動データについて周波数分析を行い、時刻ｔ０におけるＮ角形に対応する振動振幅Ａ０と、時刻ｔ１におけるＮ角形に対応する振動振幅Ａ１を取得する（ステップＳ１０４及びＳ１０６）。そして、ステップＳ１１２では、上述の振動振幅Ａ０と振動振幅Ａ１との比較により、圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を評価する。より具体的には、図４Ａに示すように、振動振幅Ａ０に比べて振動振幅Ａ１は大きいので、圧延ロール３の回転数ｆｒ１では、Ｎ角形に対応する振動振幅Ａは増大する傾向である。すなわち、圧延ロール３の回転数ｆｒ１では、圧延ロール３のＮ角形化は成長する、と評価することができる。

【0036】

同様に、圧延ロール３の回転数ｆｒで圧延中の時刻ｔ１を含むサンプリング期間と、時刻ｔ２（ただし、ｔ１＜ｔ２）を含むサンプリング期間に取得された振動データを用いて得られる、時刻ｔ１におけるＮ角形に対応する振動振幅Ａ１と、時刻ｔ２におけるＮ角形に対応する振動振幅Ａ２を比較することにより、圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を評価することができる。図４Ａに示すように、振動振幅Ａ１に比べて振動振幅Ａ２は小さいので、圧延ロール３の回転数ｆｒ２では、Ｎ角形に対応する振動振幅Ａは減少する傾向である。すなわち、圧延ロール３の回転数ｆｒ２では、圧延ロール３のＮ角形化は減衰する、と評価することができる。

【0037】

上述した方法によれば、圧延ロール３の特定の回転数ｆｒにて金属板Ｓの圧延中に取得された振動データに基づいて、特定のＮ角形に対応する周波数（ｆｒ×Ｎ）の振動の振幅（振動振幅Ａ）を取得するようにしたので、該振動振幅Ａの経時変化に基づいて、圧延ロール３の回転数ｆｒにおける圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向（例えば、Ｎ角形化が成長又は減衰しているか否か等）を評価することができる。したがって、例えば、この評価に基づいて、圧延ロール３のＮ角形化が成長しないように圧延装置２の運転制御を行うことにより、製品金属板の品質低下を抑制することができる。

【0038】

ここで、図５Ａは、圧延ロール３の特定の回転数ｆｒにて、あるサンプリング期間に取得された圧延ロール３の振動データを周波数分析して得られる周波数スペクトルの模式図である。図５Ｂは、同じ回転数ｆｒにて、図５Ａに示す振動データのサンプリング期間から時間Δｔ経過後のサンプリング期間に取得された圧延ロール３の振動データを周波数分析して得られる周波数スペクトルの模式図である。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、周波数ｆｒ×（Ｎ－１）、ｆｒ×Ｎ、及び、ｆｒ×（Ｎ＋１）は、それぞれ、（Ｎ－１）角形、Ｎ角形、及び、（Ｎ＋１）角形に対応する振動周波数を示す。

【0039】

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、同一の回転数ｆｒで圧延を行った場合、あるＮ角形（Ｎ１角形）の成長傾向と、別のＮ角形（Ｎ２角形）の成長傾向は、独立したものとなる。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、回転数ｆｒでの圧延をΔｔ継続したときに、圧延ロール３のＮ角形に対応する振動振幅Ａ^Ｎ（周波数ｆｒ×Ｎにおける振動振幅）は、Ａ^Ｎ _ｉ（図５Ａ）からＡ^Ｎ _ｉ＋１（図５Ｂ）に増加している。これに対し、同様の条件で、圧延ロール３の（Ｎ－１）角形に対応する振動振幅Ａ^Ｎ－１（周波数ｆｒ×（Ｎ－１）における振動振幅）は、Ａ^Ｎ－１ _ｉ（図５Ａ）からＡ^Ｎ－１ _ｉ＋１（図５Ｂ）に減少しており、また、圧延ロール３の（Ｎ＋１）角形に対応する振動振幅Ａ^Ｎ＋１（周波数ｆｒ×（Ｎ＋１）における振動振幅）は、Ａ^Ｎ＋１ _ｉ（図５Ａ）からＡ^Ｎ＋１ _ｉ＋１（図５Ｂ）に減少している。すなわち、この圧延ロール３の回転数ｆｒの条件では、圧延ロール３のＮ角形化は成長すると同時に、（Ｎ－１）角形化及び（Ｎ＋１）角形化は減衰する。
一方、別の回転数ｆｒでは、圧延ロール３のＮ角形化は減衰するが、（Ｎ－１）角形化又は（Ｎ＋１）角形化は成長する、ということもあり得る。

【0040】

したがって、例えば、圧延ロール３の回転数ｆｒで圧延を行い、圧延ロール３のＮ角形化が進行し過ぎる前に、圧延ロール３の回転数ｆｒを変更することで、圧延ロール３のＮ角形化の進行を適切に抑制することができる。また、変更後の回転数での運転にて、圧延ロール３のＮ角形化は減衰するが、（Ｎ＋１）角形化が成長する場合であっても、圧延ロール３の（Ｎ＋１）角形化が進行し過ぎる前に、圧延ロール３の回転数を変更することで、圧延ロール３の（Ｎ＋１）角形化の進行を適切に抑制することができる。

【0041】

このようにして、圧延ロール３の回転数ｆｒを、Ｎ角形化の成長傾向の評価結果に基づいて適切に選択することで、圧延ロール３の多角形化を適切に抑制することができる。

【0042】

次に、ステップＳ１０８での特性値σの算出について説明する。本発明者らの知見によれば、一定の回転数ｆｒでの圧延中、Ｎ角形に対応する振動振幅Ａは、指数関数的に増減する。そして、圧延ロール３の回転数ｆｒ１で圧延中の時刻ｔ０及びｔ１における、上述のＮ角形に対応する振動振幅Ａ０及びＡ１は、下記式（Ａ）で示す関係を満たす。
Ａ１＝Ａ０×ｅｘｐ（σ（Φ１）・ｆｒ１・Δｔ１） …（Ａ）

【0043】

また、圧延ロール３の回転数ｆｒ２で圧延中の時刻ｔ１及びｔ２における、上述のＮ角形に対応する振動振幅Ａ１及びＡ２は、下記式（Ｂ）で示す関係を満たす。
Ａ２＝Ａ１×ｅｘｐ（σ（Φ２）・ｆｒ２・Δｔ２） …（Ｂ）
上記式（Ｂ）を一般化して整理すると、下記式（Ｃ）が得られる。
Ａ_ｉ＋１／Ａ_ｉ＝ｅｘｐ（σ（Φ_ｉ＋１）・ｆｒ_ｉ＋１・Δｔ_ｉ＋１） …（Ｃ）
上記（Ｃ）の両辺の自然対数をとって整理すると、下記式（Ｄ）が得られる。
σ（Φ_ｉ＋１）＝ｌｎ（Ａ_ｉ＋１／Ａ_ｉ）／（ｆｒ_ｉ＋１・Δｔ_ｉ＋１） …（Ｄ）

【0044】

ここで、上記式（Ａ）～（Ｄ）中のσ（Φ_ｉ）は、圧延ロール３の回転数ｆｒ_ｉに対応して定まる特性値（以下、単に「特性値σ」ともいう。）である。また、Φ_ｉは、Φ_ｉ＝ｆｒ_ｉ×Ｎ／ｆｎ（ただし、ｆｎは圧延ロール３の固有振動数）で表されるパラメータである。なお、Ｎは特定の自然数（角形数）であり、ｆｎも圧延対象の金属板の材質や厚さ等によらず概ね一定であると見做すことができるので、Φ_ｉは圧延ロール３の回転数ｆｒ_ｉと概ね比例関係にある。

【0045】

したがって、圧延ロール３の特定の回転数ｆｒでの圧延中に、異なる２つの時刻ｔ_ｉ、ｔ_ｉ＋１におけるＮ角形に対応する振動振幅Ａ_ｉ，Ａ_ｉ＋１を取得すれば、上記式（Ｄ）から、この回転数ｆｒに対応する特性値σを算出することができる。

【0046】

例えば、ステップＳ１０２では、圧延ロールの回転数ｆｒ２で圧延中の時刻ｔ１を含むサンプリング期間と、時刻ｔ２を含むサンプリング期間において、振動データを取得する。そして、これらの振動データについて周波数分析を行い、時刻ｔ１におけるＮ角形に対応する振動振幅Ａ１と、時刻ｔ２におけるＮ角形に対応する振動振幅Ａ２を取得する（ステップＳ１０４及びＳ１０６）。ステップＳ１０８ではこれらの振動振幅Ａ１，Ａ２と、圧延ロール３の回転数ｆｒ２と、上述の２つのサンプリング期間の間の時間の長さΔｔ２とから、回転数ｆｒ２に対応するσ（Φ２）を算出することができる。

【0047】

ここで、第１のサンプリング期間（例えば時刻ｔ１を含むサンプリング期間）と、第２のサンプリング期間（例えば時刻ｔ２を含むサンプリング期間）の間の時間の長さ（以下、サンプリング期間の時間差ともいう。）Δｔは、例えば、各サンプリング期間の開始時刻の差であってもよく、各サンプリング期間の終了時刻の差であってもよく、あるいは、第１のサンプリング期間の開始時刻と第２のサンプリング期間の終了時刻との差であってもよいが、各ｉについて同じ算出方法で取得される。

【0048】

上記式（Ｄ）により算出された特性値σがゼロより大きい場合、上記式（Ｄ）の右辺中の（Ａ_ｉ＋１／Ａ_ｉ）が１よりも大きくなる。したがって、特性値σがゼロより大きいことは、当該σに対応する回転数ｆｒにおいて圧延ロール３のＮ角形化が成長することを示す。一方、上記式（Ｄ）により算出された特性値σがゼロより小さい場合、上記式（Ｄ）の右辺中の（Ａ_ｉ＋１／Ａ_ｉ）が１よりも小さくなる。したがって、特性値σがゼロより小さいことは、当該σに対応する回転数ｆｒにおいて圧延ロール３のＮ角形化が減衰することを示す。

【0049】

このように、圧延ロール３のＮ角形に対応する振動振幅Ａの比（Ａ_ｉ＋１／Ａ_ｉ）は、２つのサンプリング期間の間における、振動振幅Ａの経時変化の傾向（振幅の増大又は減少等）を示すものである。したがって、上述のように、この比（Ａ_ｉ＋１／Ａ_ｉ）に基づいて取得される特性値σは、圧延ロール３の回転数ｆｒでの圧延中における圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向（Ｎ角形化の成長又は減衰等）を示す指標となり得る。したがって、特性値σを用いることにより、圧延ロール３の回転数ｆｒにおける圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を適切に評価することができる。

【0050】

また、上記式（Ｄ）で算出される特性値σは、上記式（Ｄ）の右辺の分子に、振動データのサンプリング期間同士の時間差（Δｔ）が含まれることから、単位時間当たりの振動振幅の変化を示すものである。したがって、特性値σが正の領域では、特性値σが大きいほど、Ｎ角形に対応する振動振幅Ａの増加速度が大きく、圧延ロール３のＮ角形化の成長速度が速い傾向であると評価することができる。また、特性値σが負の領域では、特性値σが小さいほど、Ｎ角形に対応する振動振幅Ａの減少速度が大きく、圧延ロール３のＮ角形化の減衰速度が速い傾向であると評価することができる。

【0051】

このように、圧延ロール３のＮ角形に対応する振動振幅の比（Ａ_ｉ＋１／Ａ_ｉ）、及び、２つのサンプリング期間の時間差Δｔにより、２つのサンプリング期間の間における、上述の振幅の単位時間あたりの変化度合いがわかる。したがって、上述の振動振幅の比（Ａ_ｉ＋１／Ａ_ｉ）、及び、時間差Δｔに基づいて取得される特性値σは、圧延ロール３の回転数ｆｒでの圧延中における圧延ロール３のＮ角形化の成長又は減衰の速度の指標となり得る。よって、この特性値σを用いることにより、圧延ロール３の回転数ｆｒにおける圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を適切に評価することができる。

【0052】

次に、ステップＳ１１０（相関関係取得ステップ）での回転数ｆｒと特性値σとの相関関係（特性図）の取得について説明する。ステップＳ１１０では、上述したように、圧延ロール３の複数の回転数ｆｒにて上述のステップＳ１０２～Ｓ１１８を行い、複数の回転数ｆｒにそれぞれ対応する特性値σを取得する。このように取得された回転数ｆｒと特性値σの組合せは、記録部６０（図２参照）に記録されるようになっていてもよい。このように取得された回転数ｆｒと特性値σの組合せをグラフにプロットすることで、回転数ｆｒと特性値σとの相関関係（特性図）を取得することができる。

【0053】

図６は、ステップＳ１１０で取得される回転数ｆｒと特性値σの相関関係（特性図）の典型的な一例を示す図である。図６のグラフの横軸のパラメータΦ（Φ＝ｆｒ×Ｎ／ｆｎ）は、上述したように、回転数ｆｒの指標となるパラメータである。

【0054】

図６に示すように、典型的な特性図においては、「Ｎ」に関わらず、Φ＝１（即ち、Ｎ角形に対応する周波数ｆｒ×Ｎが圧延ロール３の固有振動数と等しくなる回転数ｆｒ）の近傍と、Φ＜１の領域に、σがゼロとなるΦ（図６中のΦ＝α２及びΦ＝α１）（即ち回転数）が存在する。

【0055】

そして、α１＜Φ＜α２の回転数領域においてσがゼロより大きく、特に、Φ≒α２にてσが極大となっている。すなわち、この回転数領域では、圧延ロール３のＮ角形化が成長（進行）し、σが大きいほど、圧延ロール３のＮ角形化の成長速度が速い。一方、Φ＜α１及びΦ＞α２の回転数領域ではσがゼロよりも小さい。すなわち、この回転数領域では、圧延ロール３のＮ角形化が減衰し、σが小さいほど、圧延ロール３のＮ角形化の減衰速度が速い。なお、σ＝０では、圧延ロール３のＮ角形化は成長も減衰もしない。

【0056】

ステップＳ１１０で上述の特性図（相関関係）を取得したら、ステップＳ１１２において、この特性図に基づいて、圧延ロール３の回転数ｆｒでの圧延時における圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を評価することができる。すなわち、上述の特性図を用いることで、圧延ロール３の様々な回転数ｆｒに対応するσを取得することができるので、圧延ロール３の特定の回転数に対応するＮ角形化の成長傾向を評価することができる。よって、例えば、現在の圧延ロール３の回転数に対応するσを把握して、現時点での圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を把握したり、あるいは、将来変更予定の圧延ロール３の回転数での圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を予測したりすることができる。

【0057】

なお、圧延する金属板Ｓの鋼種に応じて、各鋼種に適合する特性図を複数種作成してもよい。この場合、ステップＳ１１０では、鋼種データ記憶部９６（図２参照）から鋼種データ（鋼種毎の材質や硬さ等の情報を含む）を読み出し、該鋼種データとともに回転数ｆｒ及び特性値σの組合せを記録部６０（図２参照）に記録し、この記録に基づいて、鋼種毎に特性図（回転数ｆｒと特性値σとの相関関係）を取得するようにしてもよい。

【0058】

幾つかの実施形態では、ステップＳ１１２での評価結果を、出力部７２（図２参照）を介して、表示部９８（ディスプレイ等）に出力するようにしてもよい。

【0059】

図８は、表示部９８に表示される評価結果の一例を示す図である。図８に示す例では、回転数ｆｒ（即ちΦ）と特性値σとの相関関係のグラフとともに、圧延ロール３の現在の回転数ｆｒにおける複数種のＮ角形（Ｎ＝３９，４０，４１）の各々に対応する特性値σを、グラフ上の点として示したものである。なお、各Ｎ角形について、回転数ｆｒと特性値σの相関関係を示すグラフは個別に得られるが、図８（及び図６）のグラフのように、角形数Ｎ及び圧延ロール３の固有振動数ｆｎで回転数ｆｒを正規化したパラメータΦを用いてグラフ化すると、複数種のＮ角形についての相関関係の曲線（特性図）がほぼ重なる場合がある。

【0060】

図８のグラフからは、現在の回転数ｆｒでは、Ｎ＝４０（４０角形）についてのσは０より大きいことから、圧延ロール３において４０角形が成長していることがわかる。また、この図から、現在の回転数ｆｒでは、Ｎ＝３９（３９角形）及びＮ＝４１（４１角形）についてのσは０よりも小さいことから、圧延ロール３において３９角形及び４１角形が減衰していることがわかる。

【0061】

上述の相関関係を取得すると、例えば、現在の運転状態と同じ運転条件（圧延ロール３の回転数）で運転を継続した場合に、特定のＮ角形に対応する振動振幅が閾値に達する時間を予測することができる。幾つかの実施形態では、圧延ロール３の回転数ｆｒ１での圧延中、時刻ｔ１を含むサンプリング期間に圧延ロール３の振動データを取得し、周波数分析を行うことで、時刻ｔ１を含むサンプリング期間におけるＮ角形に対応する振動振幅Ａ１を取得する。そして、ステップＳ１１０で取得した、回転数ｆｒと特性値σとの相関関係に基づいて、圧延ロール３の回転数ｆｒ１での圧延を前記時刻ｔ１から継続した場合に振動振幅が閾値Ａ_ｔｈに達するまでの時間Δｔ_ｃを算出する。

【0062】

上記時間Δｔ_ｃの算出方法の一例について説明する。式（Ｄ）より、特性値σは、圧延ロール３の回転数ｆｒ_ｉ＋１での圧延中、時間Δｔ_ｉ＋１の間の振幅の変化を比（Ａ_ｉ＋１／Ａ_ｉ）で示すものである。したがって、式（Ｄ）より、回転数ｆｒ１での圧延中の特性値σを、回転数ｆｒ１での圧延中のある時点でのＮ角形に対応する振動振幅Ａ、振動振幅の閾値Ａ_ｔｈ（ただしＡ＜Ａ_ｔｈ）、及び、振動振幅がＡからＡ_ｔｈになるまでの時間Δｔ_ｃを用いて、下記式（Ｅ）のように表現できる。
σ＝ｌｎ（Ａ_ｔｈ／Ａ１）／（ｆｒ１・Δｔ_ｃ） …（Ｅ）
上記式（Ｅ）を変形して、下記式（Ｆ）が得られる。
Δｔ_ｃ＝ｌｎ（Ａ_ｔｈ／Ａ１）／（σ・ｆｒ１） …（Ｆ）
したがって、上記式（Ｆ）から、回転数ｆｒ１において圧延中の、Ｎ角形に対応する振動振幅Ａ１である時刻ｔ１（例えば現在の時刻）から、振動振幅が閾値Ａ_ｔｈとなる時刻までの時間の長さΔｔｃを算出（予測）することができる。

【0063】

上述の実施形態では、圧延ロール３の回転数ｆｒと特性値σとの上述の相関関係（圧延ロールのＮ角形化の成長傾向を示す相関関係）に基づいて、圧延ロール３の回転数ｆｒ１で圧延を時刻ｔ１から継続した場合に、圧延ロール３のＮ角形に対応する振動振幅が既定の閾値Ａ_ｔｈに達するまでの時間Δｔ_ｃを算出（予測）する。すなわち、圧延ロール３のＮ角形化が既定の程度（閾値Ａ_ｔｈ）に達するまでの時間を算出するようにしたので、算出された時間が経過する前に、例えば運転条件（圧延ロール回転数等）を変更したり、圧延ロール３を交換したりすることにより、圧延ロール３のＮ角形化の程度が大きくなりすぎるのを抑制することができる。これにより、圧延後の製品金属板の品質低下を抑制することができる。

【0064】

幾つかの実施形態では、圧延ロール３の回転数ｆｒと特性値σとの相関関係（特性図）を取得した後、修正部７０により（図２参照）、圧延ロール３を用いた圧延中に取得された振動データから取得される、Ｎ角形に対応する振動振幅に関するデータに基づいて、上述の相関関係（特性図）を修正するようにしてもよい。

【0065】

ここで、上述の相関関係を修正する手順の一例について説明する。式（Ｄ）より、回転数ｆｒ１での圧延中の特性値σを、回転数ｆｒ１での圧延中の時刻ｔ１におけるＮ角形に対応する振動振幅Ａ１、回転数ｆｒ１での圧延中の時刻ｔ２（ただしｔ１＜ｔ２）におけるＮ角形に対応する振動振幅Ａ２、及び、時刻ｔ１とｔ２の時間差Δｔ（Δｔ＝ｔ２－ｔ１）を用いて、下記式（Ｇ）のように表現できる。
σ＝ｌｎ（Ａ２／Ａ１）／（ｆｒ１・Δｔ） …（Ｇ）

【0066】

したがって、上記式（Ｇ）から、圧延ロールの回転数ｆｒ１、時刻ｔ１における上述の振動振幅Ａ１、時刻ｔ２における上述の振動振幅Ａ２、及び、時刻ｔ１とｔ２の時間差Δｔの各実測値に基づいて、特性値σを算出することができる。すなわち、圧延ロール３の回転数ｆｒ１に対応する特性値σについて、実測値に基づく特性値σ（上記式（Ｇ）から算出されるもの）と、相関関係（特性図）に基づく特性値σの両方を取得することができる。したがって、実測値に基づく特性値σに基づいて相関関係（特性図）を修正することにより、より精度の良好な相関関係（特性図）を得ることができる。

【0067】

上述の実施形態によれば、圧延ロール３の回転数ｆｒと特性値σの相関関係（特性図）取得後に、圧延ロール３を用いた実際の圧延中に取得された振動データから取得される、圧延ロール３のＮ角形に対応する周波数の振動の振幅に関するデータに基づいて、回転数ｆｒと特性値σとの相関関係を修正するようにしたので、該相関関係に基づく、圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向をより精度良く評価することができる。

【0068】

なお、上述において、各圧延ロール３（ワークロール４Ａ，４Ｂ又はバックアップロール６Ａ，６Ｂ）の振動を示すデータを、圧延ロール３を支持するロールチョック（ロールチョック５Ａ，５Ｂ，７Ａ又は７Ｂ）に取り付けた振動計測部９０（具体的には加速度センサ９１～９４）を用いて取得する実施形態（図１参照）について説明したが、振動計測部９０の態様はこれに限定されない。

【0069】

例えば、幾つかの実施形態では、振動計測部は、圧延ロール３（ワークロール４Ａ，４Ｂ及びバックアップロール６Ａ，６Ｂ）を支持するハウジングの振動を検出するように構成されていてもよい。この場合、振動計測部により得られる振動データに基づいて、ハウジングに支持される圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を評価することができる。例えば、ハウジングに支持される複数の圧延ロール３のうち、何れかの圧延ロール３においてＮ角形化が成長又は減衰していることを検出することが可能である。このようにして、圧延ロール３のＮ角形化の成長が検出されたハウジングを含む圧延スタンドを特定してから、該圧延スタンドに含まれる複数の圧延ロール３の各々に対して振動計測部を設置し、各圧延ロール３のＮ角形化の成長傾向を個別に評価するようにしてもよい。

【0070】

以下、幾つかの実施形態に係る圧延装置の状態評価方法及び状態評価装置並びに圧延設備について概要を記載する。

【0071】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る圧延装置の状態評価方法は、
圧延装置の圧延ロールが偏摩耗してＮ角形になるＮ角形化の成長傾向を評価するための方法であって、
前記圧延ロールの回転数ｆｒでの圧延中に、複数のサンプリング期間の各々において、前記圧延ロールの振動を示す振動データを取得する振動データ取得ステップと、
前記複数のサンプリング期間に取得した前記振動データの各々について、周波数分析を行い、前記Ｎ角形に対応する周波数における前記振動の振幅を取得する振幅取得ステップと、
前記振動データの各々について取得された前記振幅の経時変化に基づいて、前記回転数ｆｒでの圧延時における前記圧延ロールの前記Ｎ角形化の成長傾向を評価する評価ステップと、
を備える。

【0072】

本発明者らは、鋭意検討の結果、圧延中において圧延ロールのＮ角形化が成長する場合には、圧延ロールの振動に含まれるＮ角形に対応する周波数成分の振幅が時間経過に伴い増大すること、及び、圧延中において圧延ロールのＮ角形化が減衰する場合には、圧延ロールの振動に含まれるＮ角形に対応する周波数成分の振幅が時間経過に伴い減少することを見出した。

【0073】

この点、上記（１）の方法によれば、圧延ロールの特定の回転数ｆｒにて材料（金属板等）の圧延中に取得された振動データに基づいて、特定のＮ角形に対応する周波数の振動の振幅を取得するようにしたので、該振幅の経時変化に基づいて、圧延ロールの回転数ｆｒにおける圧延ロールのＮ角形化の成長傾向（例えば、Ｎ角形化が成長又は減衰しているか否か等）を評価することができる。したがって、例えば、この評価に基づいて、圧延ロールのＮ角形化が成長しないように圧延装置の運転制御を行うことにより、製品金属板の品質低下を抑制することができる。

【0074】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記振動データ取得ステップにて異なる２つのサンプリング期間に取得された前記振動データについて、前記振幅取得ステップにてそれぞれ取得された前記振幅の比に基づいて、前記回転数ｆｒでの圧延中における前記圧延ロールの前記Ｎ角形に対応する周波数の振動の振幅の経時変化の指標を示す特性値σを取得する特性値取得ステップをさらに備え、
前記評価ステップでは、前記特性値σに基づいて、前記回転数ｆｒでの圧延時における前記Ｎ角形化の成長傾向を評価する。

【0075】

上記（２）の方法では、圧延ロールの回転数ｆｒでの圧延中に異なる２つのサンプリング期間に取得された振動データからそれぞれ得られる、圧延ロールのＮ角形に対応する周波数の振動の振幅の比に基づいて、特性値σを取得する。前述の周波数の振動の振幅の比は、２つのサンプリング期間の間における、前述の周波数の振動の振幅の経時変化の傾向（振幅の増大又は減少等）を示すものであるから、この比に基づいて取得される特性値σは、圧延ロールの回転数ｆｒでの圧延中における圧延ロールのＮ角形化の成長傾向（Ｎ角形化の成長又は減衰等）を示す指標となり得る。よって、上記（２）の構成によれば、圧延ロールの回転数ｆｒにおける圧延ロールのＮ角形化の成長傾向を適切に評価することができる。

【0076】

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の方法において、
前記特性値取得ステップでは、前記振幅の前記比、及び、前記異なる２つのサンプリング期間の間の時間の長さに基づいて、前記特性値σを取得する。

【0077】

上記（３）の方法では、圧延ロールの回転数ｆｒでの圧延中に異なる２つのサンプリング期間に取得された振動データからそれぞれ得られる、圧延ロールのＮ角形に対応する周波数の振動の振幅の比、及び、２つのサンプリング期間の間の時間の長さ（２つのサンプリング期間の時間差）に基づいて、特性値σを取得する。すなわち、上述の振幅の比と、上述の時間差とから、２つのサンプリング期間の間における、上述の振幅の単位時間あたりの変化度合いがわかるから、上述の振幅の比、及び、上述の時間差に基づいて得られる特性値σは、圧延ロールの回転数ｆｒでの圧延中における圧延ロールのＮ角形化の成長又は減衰の速度の指標となり得る。よって、上記（３）の構成によれば、圧延ロールの回転数ｆｒにおける圧延ロールのＮ角形化の成長傾向を適切に評価することができる。

【0078】

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の方法において、
前記圧延ロールの異なる複数の回転数について、前記振動データ取得ステップ、前記振幅取得ステップ、及び、前記特性値取得ステップを実行することにより、前記圧延ロールの回転数ｆｒと前記特性値σとの相関関係を取得する相関関係取得ステップをさらに備える。

【0079】

上記（４）の方法によれば、複数の回転数ｆｒの各々について、振動データ取得ステップ、振幅取得ステップ、及び、特性値取得ステップを実行することにより、特性値σを取得し、こうして得られる回転数ｆｒと特性値σとの複数の組み合わせから、回転数ｆｒと特性値σとの相関関係を取得する。したがって、このように取得される回転数ｆｒと特性値σとの相関関係に基づいて、圧延ロールのＮ角形化の成長傾向を適切に評価することができる。よって、例えば、特定の運転条件（圧延ロール回転数等）で圧延ロールのＮ角形化が成長するか否か、又は、圧延ロールのＮ角形化の成長速度がどれくらいであるかについて評価を行うことができ、この評価結果に基づいて、圧延ロールのＮ角形化が進行しない運転条件（圧延ロール回転数等）を選択することができる。これにより、圧延後の製品金属板の品質低下を抑制することができる。

【0080】

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の方法において、
前記圧延ロールの回転数ｆｒ１での圧延中に取得された前記振動データに基づいて、時刻ｔ１を含むサンプリング期間における前記振動の振幅を取得するステップを備え、
前記評価ステップでは、前記相関関係に基づいて、前記回転数ｆｒ１での圧延を前記時刻ｔ１から継続した場合に前記振幅が閾値に達するまでの時間を算出する。

【0081】

上記（５）の方法によれば、圧延ロールの回転数ｆｒ１での圧延中の時刻ｔ１での振動データから、時刻ｔ１での、圧延ロールのＮ角形に対応する振動の振幅Ａ１を取得する。そして、回転数ｆｒと特性値σとの上述の相関関係（圧延ロールのＮ角形化の成長傾向を示す相関関係）に基づいて、圧延ロールの回転数ｆｒ１で圧延を時刻ｔ１から継続した場合に、圧延ロールのＮ角形に対応する振動の振幅が既定の閾値に達するまでの時間を算出（予測）する。すなわち、圧延ロールのＮ角形化が既定の程度に達するまでの時間を算出するようにしたので、算出された時間が経過する前に、例えば運転条件（圧延ロール回転数等）を変更したり、圧延ロールを交換したりすることにより、圧延ロールのＮ角形化の程度が大きくなりすぎるのを抑制することができる。これにより、圧延後の製品金属板の品質低下を抑制することができる。

【0082】

（６）幾つかの実施形態では、上記（４）又は（５）の方法において、
前記相関関係を取得した後で前記圧延ロールを用いた圧延中に取得された前記振動データから取得される前記振動の振幅に関するデータに基づいて、前記相関関係を修正するステップを備える。

【0083】

上記（６）の方法によれば、上述の相関関係取得後に、実際に圧延ロールを用いた圧延中に取得された振動データから取得される、圧延ロールのＮ角形に対応する周波数の振動の振幅に関するデータに基づいて、回転数ｆｒと特性値σとの相関関係を修正するようにしたので、該相関関係に基づく、圧延ロールのＮ角形化の成長傾向をより精度良く評価することができる。

【0084】

（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る圧延装置の状態評価装置は、
圧延装置の圧延ロールの偏摩耗によるＮ角形化の成長傾向を評価するための装置であって、
前記圧延ロールの回転数ｆｒでの圧延中に、複数のサンプリング期間の各々において、前記圧延ロールの振動を示す振動データを取得するように構成された振動データ取得部と、
前記複数のサンプリング期間に取得した前記振動データの各々について、周波数分析を行い、前記Ｎ角形に対応する周波数における前記振動の振幅を取得するように構成された振幅抽出部と、
前記振動データの各々について取得された前記振幅の経時変化に基づいて、前記回転数ｆｒでの圧延時における前記圧延ロールの前記Ｎ角形化の成長傾向を評価するように構成された評価部と、
前記評価部による評価結果を出力する出力部と、
を備える。

【0085】

上記（７）の構成によれば、圧延ロールの特定の回転数ｆｒにて材料（金属板等）の圧延中に取得された振動データに基づいて、特定のＮ角形に対応する周波数の振動の振幅を取得するようにしたので、該振幅の経時変化に基づいて、圧延ロールの回転数ｆｒにおける圧延ロールのＮ角形化の成長傾向（例えば、Ｎ角形化が成長又は減衰しているか否か等）を評価することができる。したがって、例えば、この評価に基づいて、圧延ロールのＮ角形化が成長しないように圧延装置の運転制御を行うことにより、製品金属板の品質低下を抑制することができる。

【0086】

（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る圧延設備は、
金属板を圧延するための圧延ロールを含む圧延装置と、
前記圧延ロールの偏摩耗によるＮ角形化の成長傾向を評価するように構成された上記（７）に記載の状態評価装置と、
を備える。

【0087】

上記（８）の構成によれば、圧延ロールの特定の回転数ｆｒにて材料（金属板等）の圧延中に取得された振動データに基づいて、特定のＮ角形に対応する周波数の振動の振幅を取得するようにしたので、該振幅の経時変化に基づいて、圧延ロールの回転数ｆｒにおける圧延ロールのＮ角形化の成長傾向（例えば、Ｎ角形化が成長又は減衰しているか否か等）を評価することができる。したがって、例えば、この評価に基づいて、圧延ロールのＮ角形化が成長しないように圧延装置の運転制御を行うことにより、製品金属板の品質低下を抑制することができる。

【0088】

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。

【0089】

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。

【符号の説明】

【0090】

１ 圧延設備
２ 圧延装置
３ 圧延ロール
４Ａ，４Ｂ ワークロール
５Ａ，５Ｂ ロールチョック
６Ａ，６Ｂ バックアップロール
７Ａ，７Ｂ ロールチョック
８ 圧下装置
１０，１０Ａ～１０Ｃ 圧延スタンド
５０ 状態評価装置
５２ 振動データ取得部
５４ 周波数分析部
５６ 振幅抽出部
６０ 記録部
６２ 特性値算出部
６６ 相関関係取得部
６８ 評価部
７０ 修正部
７２ 出力部
９０ 振動計測部
９１～９４ 加速度センサ
９５ ロール回転数計測部
９６ 鋼種データ記憶部
９８ 表示部
Ｓ 金属板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】