JP2014168785A

JP2014168785A - 冷間圧延設備及び冷間圧延方法

Info

Publication number: JP2014168785A
Application number: JP2013040491A
Authority: JP
Inventors: Bungo Tateno; 文吾舘野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-09-18
Anticipated expiration: 2033-03-01
Also published as: JP5910541B2

Abstract

【課題】ノッチを安定的に圧延することができる冷間圧延設備及び冷間圧延方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る連続式の冷間圧延設備は、先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯が接続された溶接部にノッチが形成された被圧延材の圧延を行う連続式の冷間圧延設備である。この設備は、圧延機のワークロールのギャップを、ノッチの形状に応じて広げる制御装置を有していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷間圧延設備及び冷間圧延方法に関する。

一般的な冷間圧延設備では、圧延機から被圧延材に加わる荷重を検出し、検出された荷重に基づいて、圧延機のワークロールのギャップを調整している。

連続式の冷間圧延設備には、先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯が順次溶接により接合された連続的な被圧延材が供給され、連続的に圧延加工が行われる。先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯の溶接部には、溶接が不完全な部分を取り除くために、溶接部の両端部を切り取ったノッチが形成されている。ノッチの前後では、板厚、板幅、材質が変化するため、圧延制御が難しい。そのため、ノッチ部分では、局所的に板厚マイナス側のオフゲージが発生することがある。局所的にでも板厚マイナスになると、板幅の絞込みトラブルや過張力による破断等を起こし、安定操業を阻害してしまう。

特許文献１には、タンデム冷間圧延機において、被圧延材料の溶接不良、カブレ疵、耳切れ、耳割れ等の異常部が通過するときの張力目標値を、定常圧延時の張力の７５〜９５％の範囲に低下させることが開示されている。

特許文献２には、ノッチが形成された溶接部が、ｉ番目の圧延スタンドに噛み込む直前に、ｉ番目の圧延スタンドと、（ｉ−１）番目の圧延スタンドの間の張力制御を実質的に行わないようにすることが開示されている。

特開昭５９−３３００５号公報特開２００４−９１１６号公報

しかしながら、特許文献１及び２に開示された圧延制御では、溶接部において張力制御を低減させるか、若しくは、行わないという一律の制御を行っており、ノッチのそれぞれに応じた圧延制御を行っていない。そのため、ノッチの形状によっては、依然として、瞬間的に溶接部の板厚にマイナス側のオフゲージが発生する場合がある。被圧延材にオフゲージが発生すれば、後段の圧延機等における咬み込みトラブルや過張力による破断等の原因となり、安定的な操業を行うことができない。

本発明は、このような問題点に対してなされたものであり、先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯の溶接部を安定的に圧延することができる冷間圧延設備及び冷間圧延方法を提供することを目的とする。

上記のような目的を達成するため、本発明に係る冷間圧延設備及び冷間圧延方法は、以下のような特徴を有している。
［１］先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯が接続された溶接部にノッチが形成された被圧延材の圧延を行う連続式の冷間圧延設備であって、
圧延機のワークロールのギャップを、前記ノッチの形状に応じて設定することを特徴とする冷間圧延設備。
［２］前記ギャップの時間的な変化の形状を、前記被圧延材の前記ノッチの外形を反映した形状とすることを特徴とする［１］に記載の冷間圧延設備。
［３］先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯が接続された溶接部にノッチが形成された被圧延材の圧延を行う冷間圧延方法であって、
圧延機のワークロールのギャップを、前記ノッチの形状に応じて設定することを特徴とする冷間圧延方法。
［４］前記ギャップの時間的な変化の形状を、前記被圧延材の前記ノッチの外形を反映した形状とすることを特徴とする［３］に記載の冷間圧延方法。

本発明によれば、先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯の溶接部を安定的に圧延する冷間圧延設備及び冷間圧延方法を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る被圧延材のノッチの形状と、圧延機のワークロールの追加ギャップの関係を示す図である。本発明の実施の形態２に係る被圧延材のノッチの形状と、圧延機のワークロールの追加ギャップの関係を示す図である。従来例と本発明例における、冷間圧延設備によって圧延される被圧延材のノッチの形状と、圧延機のワークロールの追加ギャップとの関係を示す図である。

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る被圧延材のノッチの形状と、圧延機のワークロールの追加ギャップの関係を示す図である。

被圧延材は、先行冷延鋼帯１１と後行冷延鋼帯１２が順次溶接により接合された連続した材料である。図１の上図では、先行冷延鋼帯１１と後行冷延鋼帯１２の溶接部１４を示している。先行冷延鋼帯１１と後行冷延鋼帯１２の溶接部１４には、溶接が不完全な部分を取り除くために、板幅両端が切り取られたノッチ１５が形成されている。

ノッチ１５は、被圧延材の両端が、同一形状に切り欠かれることによって形成されている。実施の形態１では、この板幅両端の切り取られた欠損部の形状が台形となっている。

また、溶接部１４には、溶接部１４の位置を示すためのトラッキング孔１３が形成されている。

冷間圧延設備には、圧延機のワークロールの目標とするギャップを設定する制御装置（図示せず）が設けられている。制御装置では、製品となる先行冷延鋼帯１１や後行冷延鋼帯１２に応じて、圧延機のワーキングロールのギャップを設定している。ここで、本発明における、溶接部１４を圧延する際のギャップは、先行冷延鋼帯１１又は後行冷延鋼帯１２に設定されるギャップに、さらに、ノッチ１５の形状に応じた追加ギャップが加えられた値に設定される。これにより、本発明では、設定するギャップの時間的な変化の形状を、被圧延材のノッチの外形を反映した形状としている。

図１の下図に、ワーキングロールに与える追加ギャップを示す。図１の下図に示すように、追加ギャップの絶対値の時間的な変化は、ノッチ１５の形状が反映されている。具体的には、ノッチ１５の形状が台形であれば、追加ギャップの時間的な変化は、台形に設定される。

すなわち、ノッチ１５において被圧延材の板幅が、先行冷延鋼帯１１の板幅から溶接部１４の最小板幅まで直線的に減少する間では（時間ｔ１からｔ２まで）、図１の下図に示すように、ギャップを直線的に増加させる。

そして、ノッチ１５において被圧延材の板幅が一定となっている間は（時間ｔ２からｔ３まで）、図１の下図に示すように、ギャップを一定の値のまま保つ。

そして、図１の上図に示すように、被圧延材の板幅が、溶接部１４の最小板幅から後行冷延鋼帯１２の板幅まで直線的に増加する間は（時間ｔ３からｔ４まで）、ギャップを次第に狭めるよう制御する。

なお、ノッチ１５の形状に基づいてギャップを制御する際には、予め溶接部１４の板幅を関数として取得し、この関数を圧延機の制御装置に入力するように構成することができる。また、圧延機の前段でノッチ１５の形状を実際に計測し、計測したデータや、計測データを元にした溶接部１４の板幅の関数を、圧延機の制御装置に入力するよう構成してもよい。

なお、圧延機は、通常６〜７つの圧延スタンドにより構成されるが、最も入側に設置される第１スタンドは、溶接部１４のトラッキング精度が高い。また、第１スタンドは、圧延量が大きく、溶接部において板厚のマイナスゲージが発生する可能性が高い。そのため上記のようなギャップの制御は、第１スタンドに適用することが好ましい。

このように構成された本実施の形態１に係る冷間圧延設備及び冷間圧延方法では、ノッチ１５の形状に応じてワークロールのギャップを広げるため、溶接部１４の単位面積当たりに加わる荷重の変化を適切に制御することができる。これにより、板幅の小さい溶接部１４に、過大な荷重が加わることを防ぎ、溶接部１４のオフゲージの発生や破断を減少させることができる。これにより、安定的に冷間圧延設備の操業を行うことができる。

なお、ノッチ１５の形状に応じて調整されるギャップは、必ずしもノッチ形状に一致させる必要はない。例えば、ノッチ１５の形状が台形であれば、ギャップの時間的変化は、台形を拡大、縮小したような形状であってもよい。

また、本発明は、ノッチ１５の形状に応じてギャップを設定すればよく、実際のギャップがノッチ１５の形状である必要はない。

また、本発明は、ノッチ１５の形状に基づいて、ロールギャップを制御すればよく、例えば、溶接部１４の板幅の変動を、ｋ倍（０＜ｋ）した値、微分若しくは積分した値、若しくはこれらの組み合わせによって、ロールギャップを制御するようにしてもよい。

また、溶接部１４の板厚を、過厚側に制御する場合には、追加ギャップを大きくとるように構成すればよい。このように、溶接部１４の板厚を過厚側に制御することで、溶接部１４における破断の発生率をさらに低減することができる。

また、上記のようなギャップの制御は、他の制御と併用することができる。例えば、圧延機では、ワークロールの回転数、ワークロールベンダーのベンディング力等を調整することにより、鋼板の張力や、鋼板に負荷される荷重を制御しているが、本実施の形態１のギャップの制御は、これらの制御と組み合わせて実施することができる。

このように、本発明は、実施の形態１のように、ノッチ形状に応じてワークロールのギャップを調整することによって、溶接部１４にかかる荷重を調整し、溶接部１４の板厚を制御することができる。
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る冷間圧延設備及び冷間圧延方法について説明する。図２は、本発明の実施の形態２に係る冷間圧延設備によって圧延される被圧延材の形状と、冷間圧延設備の圧延機のワークロールの追加ギャップとの関係を示す図である。実施の形態２では、ノッチ１５の形状（切り取られた欠損部の形状）が半円のような丸形となっている。

図２に示すように、半円の頂点が、溶接部１４の最小板幅となっている。実施の形態２では、実施の形態１と同様に、ノッチ１５の形状に応じて、ワークロールのギャップを広げるよう制御している。実施の形態１と実施の形態２との違いは、ノッチ形状が異なる点にある。

実施の形態２では、実施の形態１と同様に、追加ギャップの絶対値の時間的な変化は、ノッチ１５の形状が反映されている。すなわち、実施の形態２では、ノッチ形状が丸形（半円状）であるので、追加ギャップの絶対値の時間的な変化を丸形（半円状）とする。

このような丸形のノッチ１５が形成された被圧延材に対しては、図２の下図に示すように、被圧延材料が、先行冷延鋼帯１１の板幅から溶接部１４の最小板幅まで徐々に減少する間（時間ｔ１からｔ２まで）、目標とするワークロールのギャップから、追加ギャップを徐々に増やしていく。

そして、被圧延材の板幅が、溶接部１４の最小板幅から後行冷延鋼帯１２まで増加する間では（時間ｔ２からｔ３まで）、目標とするワークロールのギャップから、追加ギャップを減らしていく。

このように、円形のノッチが形成された被圧延材であっても、本発明を適用することで、適切に溶接部１４に加わる荷重を制御することができる。

なお、本発明は、上述した台形若しくは円形のノッチ形状に限られず、様々な形状のノッチ形状に応じて荷重を制御することができることは言うまでもない。

本発明例と従来の比較例を用いて本発明の評価実験を行った。評価実験では、板厚０．９ｍｍの鋼板を、冷延鋼帯として１５０本用意し、この１５０本の冷延鋼帯を溶接して連続した被圧延材とした。この被圧延材を圧延し、その際に発生した破断率を算出した。破断率は、破断が発生した溶接部の数を、すべての溶接部の数で割った値とした。

図３（ａ）は、本発明例と従来例における冷間圧延設備によって圧延される被圧延材のノッチの形状である。また、図３（ｂ）は、従来の比較例における冷間圧延設備の圧延機のワークロールのギャップを示す図である。また、図３（ｃ）は、本実施の形態１を適用した本発明例における冷間圧延設備の圧延機のワークロールのギャップを示す図である。また、図３（ｂ）及び（ｃ）に示す上の点線は、板厚の許容上限値を示し、上の点線は、板厚の許容下限値を示している。

図３（ａ）に示すように、圧延される被圧延材の形状は、実施の形態１と同様であり、ノッチは台形形状に形成されている。

図３（ｂ）に示す比較例では、ＢＩＳＲＡ−ＡＧＣを用いて被圧延材の板厚制御を行っており、溶接部に対して追加ギャップによる操作を行っていない。比較例では、溶接部で板厚が薄くなり、荷重が低減してから、この荷重の低減を検出してワークロールのギャップを広げるよう制御している。そのため、比較例では、ワークロールのギャップを広げる調整が間に合わず、溶接部で板厚が薄くなり、溶接部で板厚マイナス側のオフゲージが発生している。また、比較例では、溶接部のオフゲージを検出すると、ギャップを広げて荷重を下げるように動作するため、溶接部に続く後行冷延鋼帯の位置では、ギャップが広がりすぎ、板厚が厚くなり過厚側のオフゲージが発生する。

これに対し、図３（ｃ）に示す本発明例（実線）では、ノッチ形状に応じて追加ギャップを与えている。そのため、本発明例における被圧延材の板厚は、溶接部において板厚が減少せず、溶接部においても所望の板厚（実線）を確保することができる。

なお、溶接部において板厚を過厚側に調整したい場合には、図３（ｃ）の上図の点線で示すように、追加ギャップを大きくとればよい。これにより、ギャップ部の単位幅当たりにかかる荷重が減り、図３（ｃ）の下図の点線に示すように、板厚を過厚側に調整することができる。

評価実験の結果、図３（ｂ）に示す比較例では、溶接部分の破断率が１％であったのに対し、図３（ｃ）に示す本発明例では、溶接部分の破断率を０％とすることができた。以上から、本発明を適用することで、破断率を低減させることができることが分かった。

１１後行冷延鋼帯
１２先行冷延鋼帯
１３トラッキング孔
１４溶接部
１５ノッチ

Claims

先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯が接続された溶接部にノッチが形成された被圧延材の圧延を行う連続式の冷間圧延設備であって、
圧延機のワークロールのギャップを、前記ノッチの形状に応じて設定する制御装置を備えたことを特徴とする冷間圧延設備。
前記ギャップの時間的な変化は、前記被圧延材の前記ノッチの外形を反映した形状とすることを特徴とする請求項１に記載の冷間圧延設備。
先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯が接続された溶接部にノッチが形成された被圧延材の圧延を行う冷間圧延方法であって、
圧延機のワークロールのギャップを、前記ノッチの形状に応じて設定することを特徴とする冷間圧延方法。
前記ギャップの時間的な変化は、前記被圧延材の前記ノッチの外形を反映した形状とすることを特徴とする請求項３に記載の冷間圧延方法。