JP2015193026A

JP2015193026A - 平坦度に優れたテーパ鋼板の圧延方法

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Publication number: JP2015193026A
Application number: JP2014072824A
Authority: JP
Inventors: 浩平小原; Kohei Obara; 太基宮野; Taiki Miyano; 淳川原; Atsushi Kawahara
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP6086091B2

Abstract

【課題】長さ方向における平坦度に優れたテーパ鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】ワークロールベンダーを有する熱間可逆圧延機により、鋼板長さ方向に連続的に板厚が変化するテーパ部を有するテーパ鋼板の圧延に際して、ワークロールベンダー荷重と圧延荷重との比を一定とすると共に、薄部／厚部への板厚変化点または厚部／薄部への板厚変更点で、ワークロールベンダー荷重を圧延荷重の変化に合せて変更することを特徴とする平坦度に優れたテーパ鋼板の圧延方法。【選択図】図１

Description

本発明は、良好な平坦度を有するテーパ鋼板の圧延方法に関するものである。

テーパ鋼板は、鋼板長手方向で板厚の異なる鋼板の総称であり、１つ以上のテーパ部を有し、鋼構造物の重量低減や、溶接箇所の削減を可能とした高機能鋼板である。テーパ鋼板は造船材や橋梁材に多く使用されている。

テーパ鋼板には図１に示すように様々な板厚形状のものがある。全長で板厚が増加または減少する１方向テーパ鋼板と板厚が凸型に増減する２方向テーパ鋼板がある。２方向テーパ鋼板は厚部で切断することで１方向テーパ鋼板の２枚取りができる。また先端および尾端に平行部が有るか、無いかの２パターンがある。

このようなテーパ鋼板のテーパ部では鋼板長手方向に板厚が連続的に変化するので、通常の平板圧延で用いられる各パスでの板厚実績を用いた次パスでのロールギャップの補正は難しい。

一般に長手方向に同一板厚の素材からテーパ鋼板を圧延によって製造すると、板厚に変化を付与するパスで被圧延材に形状不良が生じる場合がある。このような形状不良が著しい場合には、図２（ａ）に示すような被圧延材の縁部に耳波と称する波が発生し、図２（ｂ）に示すような被圧延材の幅中央部に中波と称する波が発生する。

長さ方向に板厚が変化するテーパ鋼板の圧延方法として、特許文献１には「板長手方向への複数パスによるテーパ圧延において、各パス中の最大板厚と最小板厚を、板厚と圧延反力との形状許容範囲内に、設定することを特徴とするテーパ圧延方法」(請求項１)が開示されている。特許文献１によると図３に示すように、出発圧延材（ａ）を、テーパ部を有する圧延板（ｂ）に圧延すると、同（ｃ）に示すように板厚が小さくなるほど圧延反力が大きくなる。よって、テーパ部の圧延では薄部/厚部や厚部/薄部への圧延が行われるので、同一圧延板に圧延反力の変動が生じることとなる。従って、図４に示す形状維持許容範囲Ａ外のＢ領域（耳波発生領域）やＣ領域（中波発生領域）によって圧延が行われることになる。

特許文献２には、「長手方向に同一の厚みの素材を圧延して長手方向に厚みの変化する金属板製品を製造するにおいて、前記金属板製品中の最大厚みを平板製品厚とする平板と同じく最小厚みを平板製品厚とする平板とについて、互いに前記同一厚みの素材から圧延を開始し同一のパス数でそれぞれの目標厚みに仕上げるパススケジュール」が開示されている。

特開昭６２−５４５０４号公報特公平５−４９３６１号公報

圧延のパススケジュールが特許文献１の形状維持許容範囲にあっても、特許文献２に示すパススケージュール（図５）でＡスケジュール（最小厚平板）とＢスケージュール（最大厚平板）では最終パスに近づくほど圧延反力の開きが大きくなっている。これは、１パス当たりにおける金属板の最大板厚部と最小板厚部との圧延反力差を考慮していないために、板クラウン比率の変化が大になり、図５に示すパススケジュールとなったもので、最終パスにおける圧延反力の差が大きいと金属板の長さ方向における平坦度を維持することはできなくなる。

テーパ鋼板の圧延では前記ＡスケジュールとＢスケジュールが同一鋼板の同一パス内で起こっており、厚部と薄部との圧延反力差を考慮した圧延を行なおうとすると、無限に圧延パス数を増やす必要があり、圧延温度が低下して圧延が成り立たないという問題がある。

そこで、本発明は長さ方向における平坦度に優れたテーパ鋼板を得ることを目的とする。

本発明の要旨は以下の通りである。

［１］ワークロールベンダーを有する熱間可逆圧延機により、鋼板長さ方向に連続的に板厚が変化するテーパ部を有するテーパ鋼板の圧延に際して、ワークロールベンダー荷重と圧延荷重との比を一定とすると共に、薄部／厚部への板厚変化点または厚部／薄部への板厚変更点で、ワークロールベンダー荷重を圧延荷重の変化に合せて変更することを特徴とする平坦度に優れたテーパ鋼板の圧延方法。

ワークロールベンダー荷重を本発明のようにすると平坦度に優れたテーパ鋼板が得られる。

テーパ鋼板の長手方向断面形状を説明する図である。テーパ部に発生する形状不良を説明する図である。（ａ）出発圧延材、（ｂ）テーパを有する圧延材、（ｃ）板厚と圧延反力の関係を説明する図である。形状維持許容範囲を説明する図である。最大板厚と最小板厚のパススケジュールにおける出側板厚と圧延反力の関係を説明する図である。熱間圧延機の板厚制御系統を説明する図である。従来例における圧延荷重とワークロールベンダー荷重の関係を説明する図である。本発明の圧延荷重とワークロールベンダー荷重の関係を説明する図である。従来例と発明例でのコールト゛レヘ゛ラーでの矯正率を説明する図である。

はじめに、本発明の１実施形態である熱間圧延機の制御装置を図５を用いて説明する。可逆式熱間圧延機１は鋼板２１を圧延する上下１対のワークロール３と上下一対のバックアップロール２と鋼板２１の幅方向の平坦化を図るワ−クロールベンダーとを備え、鋼板２１を複数パス熱間圧延を繰り返して目的の形状に圧延する。

ワークロールベンダーは、圧延中に圧延反力によりワークロール３が撓み、鋼板２１の幅中央部に膨らみが発生するのを防止するため、圧延反力に応じてワークロール３を強制的に曲げて、鋼板２１の幅方向の平坦化を図る装置である。

圧延機のハウジング内に上下のワークロール３の両方の軸がワークロールチョックに支示されている。そして、ワークロールチョックは鍔部がハウジンブのプロジェクトブロック、およびバックアップロールチョックに内臓されている一対のワークロールバランスシリンダーに支持され、ワークロールチョックの鍔部にベンディング力を付加するようになっている。

可逆式熱間圧延機１は制御系の機器として、マグネスケール５、ロードセル６、パルスジェネレータ７、油圧シリンダ４、サーボアンプ１１、サーボ弁１２、ワークロールベンダーサーボ弁１３、ＡＧＣ制御盤８、コントローラ９を備えており、各機器からの信号はＡＧＣ制御盤８、コントローラ９を経てプロセスコンピュータ１０に送られる。

次に可逆式熱間圧延機１の運転方法について説明する。
鋼板２１は、上下一対のバックアップロール２、２にバックアップされる上下一対のワークロール３、３で圧延されるが、その圧下量は油圧シリンダ４によって制御される。その際、ワークロール３、３のロール開度Ｓはマグネスケール５で検出され、また圧延荷重Ｐはロードセル６で、ワークロール３の回転数Ｗはパルスジェネレータ７によってそれぞれ検出される。ＡＧＣ制御盤８より圧延中の圧延荷重Ｐ、ロール開度Ｓが、パルスジェネレータ７よりワークロール回転数Ｗがコントローラ９を介してプロセスコンピュータ１０に送られる。プロセスコンピュータ１０において、噛み込み端部の長手方向の各ポイントでのロール開度補正量ΔＳを演算してコントローラ９に出力する。さらに、コントローラ９において、パルスジェネレータ７からのワークロール回転数によって、板が噛み込んでからの長手方向の制御ポイントを検出し、ワークロールベンダーサーボ弁１３とＡＧＣ制御盤８間にて制御すべきベンディング力Ｆｂ０、実績ベンディング力Ｆｂを入出力する。ＡＧＣ制御盤８を介してサーボアンプ１１に制御すべきロール開度補正量ΔＳを出力し、サーボ弁１２を介して油圧シリンダ４を操作するとともに、上下ワークロール３のロール開度Ｓを所定の値に変更制御する。

次に、ワークロールベンダー荷重について説明する。

計算に必要な項目の定義は以下の通りである。

ΔＣｒ（Ｐ）：予測圧延荷重と実績圧延荷重との差によって生じるクラウン量
ΔＣｒ（Ｐｂ）：予測ワークロールヘ゛ンタ゛ー荷重と実績ワークロールヘ゛ンタ゛ー荷重との差によって生じるクラウン量
ΔＰ：予測圧延荷重と実績圧延荷重との差
ΔＰｂ：予測ワークロールヘ゛ンタ゛ー荷重と実績ワークロールヘ゛ンタ゛ー荷重との差
∂Ｃｒ/∂Ｐ：圧延荷重−クラウン影響係数（圧延荷重が1ton変化したときのクラウン変化量を表す）
∂Ｃｒ/∂Ｐｂ：ワークロールヘ゛ンタ゛ー荷重−クラウン影響係数（ワークロールヘ゛ンタ゛ー荷重が1ton変化したときのクラウン変化量を表す）
とすると、圧延荷重によって生じるクラウンを打消す方向にワークロールヘ゛ンタ゛ー荷重をかけるので、その合計はゼロとなる。

ΔＣｒ（Ｐ）＋ΔＣｒ（Ｐｂ）＝０・・・・（１）
そして、ΔＣｒ（Ｐ）とΔＣｒ（Ｐｂ）は下記（２）、（３）式で表される。

ΔＣｒ（Ｐ）＝ΔＰ・∂Ｃｒ/∂Ｐ・・・・（２）
ΔＣｒ（Ｐｂ）＝ΔＰｂ・∂Ｃｒ/∂Ｐｂ・・・・（３）
式（２）と式（３）を式（１）に代入すると
ΔＰｂ／ΔＰ＝−（∂Ｃｒ/∂Ｐ）／（∂Ｃｒ/∂Ｐｂ）・・・・（４）
と表される。

即ち、同一パス内において圧延荷重によって生じるクラウンとワークロールベンダーによって生じるクラウンの比を一定にするには、圧延荷重の変化に対応してワークロールベンダー荷重を変更してその荷重比を一定とする必要がある。クラウン比を一定にすることによりテーパ鋼板内での平坦度を維持することができる。

図７は従来例における薄部と厚部を有するテーパ鋼板の圧延荷重とワークロールベンダー荷重の関係を説明する図である。従来は、ベンディング荷重は圧延部位によらず一定（板内で一定）としていた。この場合、厚部でのベンディング圧力が大きすぎて、厚部はマイナスクラウンの傾向となっていた。一方、図８は本発明での薄部と厚部を有するテーパ鋼板の圧延荷重とベンディング荷重の関係を説明する図である。ワークロールベンダー荷重の圧延荷重に対する比を一定とすると共に、薄部／厚部または厚部／薄部への板厚変更点で圧延荷重の変化に合せてワークロールベンダー荷重を変更するようにした。

なお、本実施の形態におけるワークロールベンダー荷重の圧延荷重に対する比はテーパ鋼板の平坦度を考慮すると、１〜１０％の範囲が好ましい。また、板厚変更点での薄部／厚部または厚部／薄部への圧延荷重の変化の傾きとワークロールベンダー荷重の変化の傾きは同一であるのが好ましいが、平坦度や板厚精度への影響が軽微である範囲において、その誤差は許容できる。
これにより、クラウン比が一定に保たれるようになり、平坦度が維持されるようになる。

月間３０００ｔｏｎのテーパ鋼板に、本発明のベンダー荷重の設定方法を適用した結果を図９に示す。コールドレベラー（Ｃ／Ｌ）にまわった比率を２３．２％から２０．７％へと２．５％減少することができた。

１可逆式熱間圧延機
２バックアップロール
３ワークロール
４油圧シリンダ
５マグネスケール
６ロードセル
７パルスジェネレータ
８ＡＧＣ制御盤
９コントローラ
１０プロセスコンピュータ
１１サーボアンプ
１２サーボ弁
１３ワークロールベンダーサーボ弁
１４ワークロールベンダー
２１鋼板
Ｐ圧延荷重
Ｓロール開度
ΔＳロール開度補正量
Ｗワークロール回転数
Ｆｂ０予定ベンディング力
Ｆｂ実績ベンディング力

Claims

ワークロールベンダーを有する熱間可逆圧延機により、鋼板長さ方向に連続的に板厚が変化するテーパ部を有するテーパ鋼板の圧延に際して、ワークロールベンダー荷重と圧延荷重との比を一定とすると共に、薄部／厚部への板厚変化点または厚部／薄部への板厚変更点で、ワークロールベンダー荷重を圧延荷重の変化に合せて変更することを特徴とする平坦度に優れたテーパ鋼板の圧延方法。