JP2007136545A - 厚鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延により、寸法形状に優れる厚鋼板が得られる製造方法を提供する。
【解決手段】ロールチョッククランプ装置を備えたロールシフト圧延機により圧延を行い、ロールバランスシリンダーまたは押圧装置の作動開始信号に連動して前記ロールチョッククランプ装置は厚鋼板をワークロールに噛み込む前から圧延開始後、所定の時間が経過するまで一定の拘束力でロールチョックを拘束し、正転圧延時は、逆転圧延時より前記拘束力を小さくする。予め、圧延実績から板曲がりの発生しやすい圧延パスを特定し、該圧延パスにおいてロールチョックをクランプ装置により拘束する。
【選択図】図２

Description

本発明は、可逆式圧延機により厚鋼板を製造する方法に関し、特に寸法形状に優れる厚鋼板が得られるものに関する。

鋼板を熱間または冷間で圧延する圧延機において、ワークロールのロールチョック（軸受け箱）と圧延機のハウジングとの間には、僅かな隙間が設けられている。当該隙間は、ロール交換作業を容易とするものであるが、圧延作業においてはワークロールとバックアップロールの相対的位置関係を変動させる。

ワークロールのロールチョック（軸受け箱）の両端が水平方向で前後に変動すると、被圧延材には板曲がり（キャンバー）が生じ、また幾何学的にロールギャップが変動し板厚精度が低下するため、種々の対策が提案されている。

特許文献１は、圧延機及び圧延方法に関し、ロールチョックと圧延機ハウジングの間に可動フレームを設け、当該可動フレームにはロールバランス等を行うための第１液圧装置を設けた圧延機において、前記ロールチョック及び可動フレームを圧延材の流れ方向に押し付け拘束する第２液圧装置、可動フレームを上下方向に押し付け拘束する第３液圧装置を更に設けることを提案している。

第２液圧装置により圧延中のロールの傾きが少なくなり、圧延材の蛇行などが少ない安定した圧延が可能で、第３液圧装置によりロール軸のころがり軸受けの円筒型コロによる圧延機の共振を防止し圧痕のない圧延材を得ることが可能である。

特許文献２は圧延ロールの軸方向および通板方向のがたつきを抑制する圧延機および圧延方法に関し、圧延ロールを支持するロールチョックを拘束するパワークランプ装置をハウジングに設け、当該パワークランプ装置はハウジングとロールチョックを係合し、圧延ロールの軸方向及び通板方向のがたつきを抑制する圧延機および当該圧延機を用いて、パワークランプ装置を圧延機の定常運転時は低圧で駆動させ、かみ込み時及び知りぬけ時は高圧で駆動させる圧延方法を提案している。

特許文献３はロールチョッククランプ装置に関し、ロールチョックの端部に対応して複数個の油圧シリンダをハウジング側に配置し、各シリンダーはそのピストンがロールチョックに当接した程度で押圧を停止して、その状態を維持してＡＧＣ装置への影響を最小限にする。また、各シリンダーの流路を共通化することにより偏荷重が生じた場合に、全てのシリンダがロールチョックに接することを可能とすることを提案している。
特開２００２−１４３９１２号公報 特開２００１−１９８６０９号公報 特許第３６２２６３８号公報

ところで、厚鋼板の場合、ワークロールを正逆に回転させる可逆式圧延機により鋼材が圧延されているが、ロールチョックの圧延水平方向のがたつきによりロールチョックの圧延水平方向位置の左右非対称に起因したキャンバーが発生することがあり、特にロール軸の軸方向にシフトするロールシフト機能を有する可逆式圧延機が用いられる場合はロール磨耗が均一とならないため、キャンバーが発生しやすいのでその低減が期待されている。

しかし、特許文献１〜３は、可逆式圧延を対象とするものでなく、厚板圧延におけるロールチョッククランプ装置を備えた可逆式圧延機による圧延方法は明らかにされていない。

また、熱延連続圧延では前段の噛み込み信号や板厚計、板幅計の通過信号を拘束装置の作動開始とすることができ、余裕をもって早めに作動開始させることができるのに対し、可逆式圧延機の場合、正転圧延してから逆転圧延するまで等、次の圧延までの時間が非常に短い。

そして、その間にサイドガイドの調整、ワークロール開度の締め込み、ワークロールの幅方向移動（ロールシフト）や圧延方向への回転（ロールクロス）、ロールのたわみ矯正（ロールベンダー）という様々な操作を行っているので、ロールチョックの拘束もこの間に開始しなければならない。

したがって、拘束開始のタイミングが限られ、可逆式圧延機の正逆圧延におけるチョッククランプ作動開始の適切なタイミングが見出されていなかった。
そこで、本発明は、ロールチョッククランプ装置を備えた可逆式圧延機による厚鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、可逆式圧延機にロールチョッククランプ装置を取付けて厚鋼板を圧延する場合、厚鋼板が上下圧延ロール間に噛み込む前にロールチョックをロールチョッククランプ装置で拘束しておけば、噛み込んだ後に拘束を解除しても圧延水平方向のがたつきは生じないことを知見した。

また、ロールチョッククランプ装置の作動開始は、圧延開始前に作動するロールバランスシリンダーや押圧装置の作動信号に連動させることが効果的であることを知見した。

尚、本発明で厚鋼板とは通常厚鋼板として製造される４ｍｍ以上の板厚を有する鋼板を指す。

また、押圧装置とはロールベンダー装置またはロールクロス装置またはロールシフト装置のことを指す。

本発明の課題は以下の手段により達成される。
１．ロールチョッククランプ装置を備えた可逆式圧延機により圧延を行うことを特徴とする厚鋼板の製造方法。
２．前記ロールチョッククランプ装置は、厚鋼板をワークロールに噛み込む前から圧延開始後、所定の時間が経過するまでロールチョックを拘束することを特徴とする１記載の厚鋼板の製造方法。
３．厚鋼板がワークロールに噛み込む前の可逆式圧延機のロールバランスシリンダーの作動開始信号に連動して前記ロールチョッククランプ装置の作動を開始させることを特徴とする１または２記載の厚鋼板の製造方法。
４．前記可逆式圧延機がロールチョックに荷重を加える押圧装置を備え、厚鋼板がワークロールに噛み込む前の押圧装置の作動開始信号に連動して、前記ロールチョッククランプ装置の作動を開始させることを特徴とする１または２記載の厚鋼板の製造方法。
５．前記ロールチョッククランプ装置は、正転圧延時と逆転圧延時で、異なる大きさの拘束力を用いてロールチョックを拘束することを特徴とする１乃至４のいずれか一つに記載の厚鋼板の製造方法。
６．前記拘束力は正転圧延時は逆転圧延時より小さくすることを特徴とする５記載の厚鋼板の製造方法
７．予め、圧延実績から板曲がりの発生しやすい圧延パスを特定し、少なくとも該圧延パスにおいてロールチョッククランプ装置を作動させることを特徴とする１乃至６のいずれか一つに記載の厚鋼板の製造方法。

本発明によれば、板曲がり（キャンバー）が発生しやすい圧延パスのみロールチョッククランプ装置を作動させ、正転圧延時と逆転圧延時で異なる大きさの拘束力を用いてロールチョックを拘束し、当該パスにおける圧延中の作動時間も限定するので、仕上げ圧延開始から終了までにおいてＡＧＣ装置との干渉が少なく、板形状に優れる厚鋼板を得ることが可能で、産業上極めて有用である。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施に用いるロールチョッククランプ装置を備えたロールシフト圧延機の構造の一例を示す模式図で、図において１はロールチョッククランプ装置を備えた可逆式圧延機（以下、圧延機１）、２はバックアップロール、３はワークロール、４はロールチョック、５はシフトブロック、６はロールチョッククランプ装置、１１はロールベンダー装置、ａはシフトブロック５とロールチョッククランプ装置６の隙間、ｄはバックアップロール２とワークロール３とのオフセット量を示す。

圧延機１では、バックアップロール２に対し、ワークロール３が下流側に距離ｄだけオフセットして取り付けられているので、上流側から下流側に圧延中、ワークロール３には下流側のシフトブロック５に押し付ける力が作用する。

ワークロール３が水平方向に移動すると、ロールギャップが変動して、圧下量が変動し、板厚精度が低下するため、ロールチョック４とシフトブロック５との隙間ａが変動しないように、ロールチョッククランプ装置６でロールチョック４を下流側のシフトブロック５に押し付ける。

本発明を図１の圧延機を用いて説明する。本発明では厚鋼板の圧延を、圧延機１で行い、ロールチョック４を厚鋼板の噛み込み前からロールチョッククランプ装置６で拘束し、拘束力はワークロール３の回転方向（圧延方向）にしたがって調整する。

図２は本発明におけるロールチョッククランプ装置６の動作の一例を説明する模式図で圧延荷重、チョック拘束力の時間的変化をＡＧＣ制御量と併せて示す。図において、７は圧延荷重、８は逆転時のチョック拘束力、９は正転時のチョック拘束力、１０はＡＧＣ制御量で其々は時間的変動状況を示す。

本発明は、圧延する厚鋼板を圧延機１に噛み込む前に、ロールチョッククランプ装置６によりロールチョック４を拘束し、噛み込む時点ｔ１において、ロールチョック４を下流側のシフトブロック５に押し付けると、圧延中にロールチョック４が水平方向に動くことはないことを見出してなされたもので、圧延中にはチョック拘束力８（９）を解除する。その結果、圧延の大半において、有効なＡＧＣ制御量１０を付加することが可能となる。

チョック拘束力８（９）は、予め、圧延実績から、解除する時点ｔ２を定めることが好ましいが、圧延荷重７が一定となった時点で解除しても良い。

圧延機１ではバックアップロール２とワークロール３のオフセットｄにより、圧延方向が上流側から下流側（正転パス）となる場合は、ロールチョック４を下流側のシフトブロック５に押し付ける力が作用するので、チョック拘束力９を圧延方向が上流側（逆転パス）の拘束力８より小さくすることが可能である。

尚、図３に示すように、逆転パスでは圧延開始時において、ロールチョック４は下流側のシフトブロック５から離れた位置にあり、圧延中にバックアップロール２とワークロール３のオフセットｄにより下流側のシフトブロック５側にΔｌだけ移動するのでチョック拘束力８でロールチョックを下流側のシフトブロック５に押し付けておくことが必要である。

尚、厚鋼板の圧延では、複数回の圧延パスにおいて、板曲がり（キャンバー）の発生しやすい圧延パスが生じるため、予め、圧延実績から板曲がりの発生しやすい圧延パスを特定し、該圧延パスにおいてのみロールチョックをクランプ装置により拘束し、その他の圧延パスではＡＧＣ装置により板厚精度を向上させることが望ましい。次に、ロールチョッククランプ装置の制御方法について詳細に説明する。

ロールチョッククランプ装置の作動開始タイミングを、圧延開始前に作動するロールバランスシリンダーまたはロールベンダー装置などの押圧装置の作動開始信号に連動させる。以下、ロールベンダー装置の作動開始信号に連動させる場合について説明する。

ロールベンダー装置は、ワークロールチョックを垂直方向に加重するため、ロールチョッククランプ装置の水平方向と干渉するが、ロールベンダー装置の作動に遅れがあるため、ロールベンダー装置の作動開始信号でロールチョッククランプ装置を作動させても、ロールチョッククランプ装置の方を先に機能させることができる。

つまり、通常のロールベンダー装置は、動作速度がロールチョッククランプ装置よりも低速なので、ロールチョッククランプ装置の方が先にチョックへ荷重を加えることができ、ロールベンダー装置の垂直荷重と干渉する時間がほとんどない。

上記のように、ロールベンダー装置などの押圧装置の作動開始信号に、ロールチョッククランプ装置の作動開始信号を連動させる場合、チョックへの水平加重と垂直加重が干渉せずロールチョッククランプ装置の水平加重が先にかかるような制御タイミングにすることが好ましい。

また、ロールベンダー装置とロールシフト装置を併せ持つ可逆式圧延機の場合、通常板幅方向にチョックを動かすロールシフトの動作が終了する条件でロールベンダーの動作が開始されるので、ロールチョッククランプ装置の作動開始をロールベンダー装置の作動開始に連動させることで、各押圧装置とロールチョッククランプ装置の加重の干渉を避けることができる。

このように押圧装置が複数ある場合は、最後に荷重を加える押圧装置の動作信号と連動させる。最後に荷重を加える押圧装置がない場合は、ロール開度決定後にクランプ装置を動作させる。

ベンダー信号には遅れがあるために、ベンダー信号の開始と同時にクランプ信号の開始で問題ないが、他の信号の場合で遅れが小さい場合、その分数秒早めにクランプ開始する必要がある。

従って、圧下装置によりロール開度を決定後であって、ロールチョックへ最後に荷重を加える押圧装置の動作信号と同時もしくは０．５〜１秒程度早めにクランプ装置を動作させるとよい。

また、ロールベンダー装置によるワークロールの曲げ矯正は、板形状が重視される圧延パススケジュールの後半段階で、板厚が仕上げ厚になる数パス前から実施されるので、ロールベンダー装置の作動信号は、ワークロール開度を参照しており、一定板厚以下になった場合のみ作動する。

したがって、ロールチョッククランプ装置を、一定板厚以下になって、板形状が重視される圧延になってから作動させる場合でも、ロールベンダー装置の作動信号に連動させることが好適である。また、不要な圧延パスでロールチョッククランプ装置の当接面の磨耗が促進することも避けられる。

以上のようにロールチョッククランプ装置を連動させる既設の圧延信号を明確にすることで、制御が容易で信頼性の高いクランプ動作を実現できる。

図１に示した圧延機１を用いて、スラブ厚２２１ｍｍから仕上げ板厚６ｍｍ×板幅２９００ｍｍ×板長３５０００ｍｍの圧延を行った。

圧延実績から板曲がりが発生しやすい圧延パスとして、板厚１０ｍｍ以下の圧延パスを選択し、当該圧延パスに対して、正逆圧延においてロードオン２秒前からチョック拘束力を付与し、ロードオン１秒後に解除した（発明例）。

また、同様の圧延をチョック拘束を行わずに実施した（比較例）。板厚１００ｍｍ以降のパススケジュールの一例を表１に示す。

その結果、本発明例は比較例に対して板曲がりがチョック拘束しない場合平均で７２ｍｍ（Ｎ＝１２４）あったものが、発明例（Ｎ＝３５）では平均で５８ｍｍに低減した。なお、板曲り量は圧延後形状計にて全長の曲り量を測定した。

ロールチョッククランプ装置を備えた可逆式圧延機の一例を示す模式図。 本発明例 逆転パスにおけるロールチョック移動を説明する図。

符号の説明

１ ロールチョッククランプ装置を備えた可逆式圧延機
２ バックアップロール
３ ワークロール
４ ロールチョック
５ シフトブロック
６ ロールチョッククランプ装置
７ 圧延荷重
８ 逆転時のチョック拘束力
９ 正転時のチョック拘束力
１０ ＡＧＣ制御量
１１ ロールベンダー装置
ａ 隙間
ｄ オフセット量

Claims (7)

1. ロールチョッククランプ装置を備えた可逆式圧延機により圧延を行うことを特徴とする厚鋼板の製造方法。
2. 前記ロールチョッククランプ装置は、厚鋼板をワークロールに噛み込む前から圧延開始後、所定の時間が経過するまでロールチョックを拘束することを特徴とする請求項１記載の厚鋼板の製造方法。
3. 厚鋼板がワークロールに噛み込む前の可逆式圧延機のロールバランスシリンダーの作動開始信号に連動して前記ロールチョッククランプ装置の作動を開始させることを特徴とする請求項１または２記載の厚鋼板の製造方法。
4. 前記可逆式圧延機がロールチョックに荷重を加える押圧装置を備え、厚鋼板がワークロールに噛み込む前の押圧装置の作動開始信号に連動して、前記ロールチョッククランプ装置の作動を開始させることを特徴とする請求項１または２記載の厚鋼板の製造方法。
5. 前記ロールチョッククランプ装置は、正転圧延時と逆転圧延時で、異なる大きさの拘束力を用いてロールチョックを拘束することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の厚鋼板の製造方法。
6. 前記拘束力は正転圧延時は逆転圧延時より小さくすることを特徴とする請求項５記載の厚鋼板の製造方法
7. 予め、圧延実績から板曲がりの発生しやすい圧延パスを特定し、少なくとも該圧延パスにおいてロールチョッククランプ装置を作動させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の厚鋼板の製造方法。
   

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