JP2016016416A

JP2016016416A - 鋼板の圧延方法

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Publication number: JP2016016416A
Application number: JP2014139529A
Authority: JP
Inventors: 俊郎岡崎; Toshiro Okazaki; 木村　幸雄; Yukio Kimura; 幸雄木村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2016-02-01
Anticipated expiration: 2034-07-07
Also published as: JP6123745B2

Abstract

【課題】圧延機以外の装置と工程を必要とせず、圧延中に鋼板のＣ反りを制御する鋼板の圧延方法を提供する。【解決手段】上ワークロール２と下ワークロール３の間にインクリースベンディング力５を加える機構と、上ワークロール２または下ワークロール３のうち少なくとも一方にディグリースベンディング力４，６を加える機構と、を備えた圧延機による鋼板１の圧延において、上ワークロール２と下ワークロール３にそれぞれ異なるベンディング力を加える鋼板のＣ反りを制御する圧延方法。【選択図】図５

Description

本発明は、鋼板の圧延方法に関し、特に、鋼板の反りを圧延中に制御する鋼板の圧延方法に関する。

圧延後の鋼板には、板の形状（平坦度）不良が表れることが少なくない。これらの形状不良は、鋼板の使用に当たって加工工程の合理化を阻害する要因となるなど、鋼板の製品価値を下げるだけでなく、鋼板の製造において圧延能率や通板性能の低下、精製工程の増加など生産性や製造コストに大きな影響を及ぼす。

鋼板の形状不良の中には、鋼板が表方向、または裏方向に湾曲する反りと呼ばれる形状不良がある。圧延によって発生する鋼板の反りは、圧延時の鋼板の表裏面での伸長差に起因することが多い。圧延時の表方向側（上ロール側）に湾曲する反りを上反り、裏方向側（下ロール側）に湾曲する反りを下反りと呼ぶことが多く、本明細書においてもそれぞれ上反り、下反りという。また、図１に示すように圧延時の長手方向に反るものを長手方向反り（Ｌ反り）、巾方向に反るものを巾方向反り（Ｃ反り）という。

一般に圧延機は上下１対のワークロールを備えており、また、ワークロールに近接してバックアップロールを備えていることがある。ワークロールとは、圧延時に被圧延材に接触して荷重を直接加えるロールである。バックアップロールとはワークロールのたわみを抑制するためにワークロールに隣接して設置されるロールである。２Ｈｉの圧延機は上下１対のワークロールを有し、４Ｈｉの圧延機は上下１対となったワークロールとバックアップロールを有する。また、さらにワークロールのたわみを抑制するために中間ロールをワークロールとバックアップロールの間に設置する場合があり、例えば６Ｈｉの圧延機は上下１対となったワークロール、中間ロール、およびバックアップロールの計６本のロールを有する。

また、圧延機にはロールのチョックに押圧力を加え、ロールにたわみを与える機構（ベンダ）を備えることがある。前記ベンダによってロールにたわみを与える力のことをベンディング力と呼ぶ。

従来、鋼板の反りを矯正するための手段として、圧延機とは別の装置により圧延とは別の工程で反りを矯正する方法、すなわち、ローラレベラーやテンションレベラーを用いて反りを矯正する方法が行われてきた。

一方、圧延時に何らかの圧延条件の操作により鋼板の反りを制御する方法も提案されている。例えば、特許文献１または特許文献２に、上下ワークロールに周速度差を与えて各ワークロールを駆動することによって圧延板の反りを制御する方法が開示されている。また、特許文献３には、熱間矯正された鋼板を冷却する際に、制御冷却装置での鋼板表裏面注水量を調整して鋼板表裏面の温度差によって制御冷却鋼板の形状を制御する方法が開示されている。さらに、特許文献４に、ロールチョックに働くベンディング力を上下個別に制御することで、上下面でのワークロールからの荷重を制御し、金属板の反りを制御する方法が開示されている。

特開２０１０−２４０６５４号公報ＷＯ２００９／０５７８２０号公報特開平１０−５８６８号公報特開２０１３−６６９３４号公報

しかしながら、ローラレベラーやテンションレベラーといった装置により圧延とは別の工程で圧延板の反りを矯正する従来方法では、リードタイムの延長など生産性が低下し、製造コストが高くなるという問題があった。

また、上述の特許文献１、２、４で提案されている圧延板の反り制御方法は図１に示したＬ反りを対象としたものであり、圧延中にＣ反りを制御する方法ではない。

本発明の目的は、圧延機以外の装置と工程を必要とせず、圧延中に鋼板のＣ反りを圧延機により制御する鋼板の圧延方法を提供することである。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、圧延中の上ワークロールと下ワークロールに上下非対称のベンディング力を加え、前記上ワークロールと下ワークロールを上下非対称にたわませることで圧延中に鋼板のＣ反りを制御できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、以下の要旨からなる。
（１）上ワークロールと下ワークロールの間にインクリースベンディング力を加える機構と、前記上ワークロールまたは前記下ワークロールのうち少なくとも一方にディグリースベンディング力を加える機構と、を備えた圧延機による鋼板の圧延方法であって、前記上ワークロールと前記下ワークロールにそれぞれ異なるベンディング力を加えることを特徴とする鋼板の圧延方法。
（２）前記上ワークロールと前記下ワークロールに加えるそれぞれの前記ベンディング力が、圧延前の鋼板の幅方向反りに対応して設定されることを特徴とする（１）に記載の鋼板の圧延方法。
（３）前記上ワークロールおよび前記下ワークロールのそれぞれの左右両端に加える前記ベンディング力が、圧延前の鋼板の反りの幅方向分布に対応して左右それぞれ別個に設定されることを特徴とする（１）または（２）に記載の鋼板の圧延方法。

本発明により、圧延機以外の装置と工程を必要とせず、Ｃ反りの発生がない、あるいはＣ反りの極めて軽微な鋼板を製造することができる。

また、圧延後の鋼板に大きなＣ反りがなくなるため、後工程の操業が安定し、製品品質、生産性も大きく向上する。

鋼板に発生する反りを示す模式図である。ディグリースベンディング力とＣ反りの曲率変化量の関係を示す図である。ディグリースベンディング力の正負を示す模式図である。鋼板の反り量、反りの曲率を求める方法を示す模式図である。本発明の実施例に使用した圧延機のロール構成を示す模式図である。

本発明に係る圧延は冷間において実施され、被圧延材（鋼板）の鋼種は限定されない。また、本発明に係る圧延方法は、鋼板の板厚や板幅にかかわらずＣ反りを低減する効果が得られるが、より効果的には、板厚３ｍｍ以下、板幅２５００ｍｍ以下の鋼板の圧延を対象とし、２Ｈｉ，４Ｈｉ，または６Ｈｉの圧延機による圧延を対象とする。

本発明に用いる圧延機は、ワークロールのチョックにベンディング力を加え該ワークロールにたわみを与える機構であるベンダを備えた圧延機とする。該ベンダは、上ワークロールのチョックと下ワークロールのチョックとの間、および、バックアップロールのチョックやハウジングなどとワークロールのチョックとの間、に油圧装置で互いに反発する方向にベンディング力を加える構造をとることが多い。上ワークロールのチョックと下ワークロールのチョックとの間に互いに反発する方向に力を加えるベンダをインクリースベンダといい、該インクリースベンダが加える力をインクリースベンディング力という。また、バックアップロールのチョックやハウジングなどとワークロールのチョックとの間に互いに反発する方向に力を加えるベンダをディグリースベンダといい、該ディグリースベンダが加える力をディグリースベンディング力という。ディグリースベンダの場合、２Ｈｉの圧延機ではハウジングとワークロールのチョックとの間に反発力をかけるようにし、４Ｈｉの圧延機ではバックアップロールのチョックとワークロールのチョックとの間に反発力をかけるようにする。また、６Ｈｉの圧延機では中間ロールのチョックとワークロールのチョックとの間、もしくは、バックアップロールのチョックと中間ロールのチョックとの間に反発力がかかるようにする。

本発明の実施形態では、鋼板のＣ反りを制御するため、上ワークロールと下ワークロールにそれぞれ異なるベンディング力を加えることによって、前記上ワークロールと前記下ワークロールに上下非対称なたわみを与え、被圧延材が通るロールギャップを上下非対称にする。そのため、本発明に係る圧延機は、上ワークロールのチョックに上方からベンディング力を加えるディグリースベンダ、または、下ワークロールのチョックに下方からベンディング力を加えるディグリースベンダ、の少なくとも一方を具備し、前記上ワークロールと前記下ワークロールにそれぞれ別個のベンディング力を加える機能を有する必要がある。例えば、４Ｈｉの圧延機の場合、上ワークロールのチョックの上部と上バックアップロールのチョックの下部との間に反発力を加えるディグリースベンダ、または、下ワークロールのチョックの下部と下バックアップロールのチョックの上部との間に反発力を加えるディグリースベンダ、の少なくともどちらか一方を備える。２Ｈｉの圧延機に関して例を挙げると、上ワークロールのチョックの上部とハウジングとの間に反発力を加えるディグリースベンダ、または、下ワークロールのチョックの下部とハウジングとの間に反発力を加えるディグリースベンダ、の少なくともどちらか一方を備える。本発明では、上記のように上ワークロールと下ワークロールのどちらか少なくとも一方に、ディグリースベンディング力を加えるディグリースベンダを備えていればロールの構成（２Ｈｉ、４Ｈｉ、６Ｈｉ）は問わない。また、前記ディグリースベンダは、多種多様な鋼板のＣ反りに対応し、該鋼板のＣ反りを十分に小さい曲率の反りに矯正するために、各ロールに加えるディグリースベンディング力を調整する機能を有する必要がある。

さらに、本発明で用いる圧延機は、ディグリースベンダから加わるディグリースベンディング力による鋼板エッジ部の伸び率の増大、およびそれに起因する鋼板の形状不良を防ぐため、上下ワークロール間にインクリースベンディング力を加えるインクリースベンダを備えている必要がある。

また、本発明の実施形態では、上ワークロールと下ワークロールに加えるベンディング力を圧延前の鋼板の幅方向反り（Ｃ反り）に対応して設定することが好ましい。そのためには、実施予定の圧延条件(鋼板の鋼種、板厚、板幅、圧延機、圧延荷重、伸び率、入側張力と出側張力)において、上下のワークロールに加えるベンディング力と圧延によって鋼板のＣ反りの曲率が変化する量（Ｃ反りの曲率変化量）の関係を把握しておく必要がある。上下のワークロールに加えるベンディング力と前記Ｃ反りの曲率変化量の関係が不明な場合、または圧延中に測定する、例えば図４のように切り板を採取してたわみ反り量を測定し曲率を求めることが困難な場合は、必要に応じて、あらかじめ前記実施予定の圧延条件によりベンディング力と圧延による前記Ｃ反りの曲率変化量を測定する予備実験を実施する。図２に予備実験を行って求めた上下のワークロールに加えるベンディング力と圧延による前記Ｃ反りの曲率変化量の関係の１例を示す。図２においてベンディング力は、ロールの片端部にベンダから加えられる力であり、例えば、図３（a）における４または５の力、または、図３（ｂ）における５または６の力である。図２から、ベンディング力と圧延による前記Ｃ反りの曲率変化量との関係は下記式［１］にて近似できる。

記
κ_ν＝Ａ×Ｐ＋Ｂ［１］
κ_ν＝１／Ｒ_０−１／Ｒ_ｉ
ここで、κ_ν：圧延による鋼板のＣ反りの曲率変化量
（上反り方向を正とする）［１／ｍ］
Ａ：圧延による鋼板のＣ反りの曲率変化量と
ベンディング力との関係を表す係数
［１／（ｍ×ｋＮ）］
Ｂ：ベンディング力が上下対称である場合の
圧延による鋼板のＣ反りの曲率変化量
（上反り方向を正とする）［１／ｍ］
Ｐ：ベンディング力［ｋＮ］
Ｒ_０：圧延後の鋼板のＣ反りの曲率半径［ｍ］
Ｒ_ｉ：圧延前の鋼板のＣ反りの曲率半径［ｍ］
また、前記予備実験では、下記（I）または（II）のいずれかの状態になるようにベンディング力を設定した。

（I）上ディグリースベンディング力とインクリースベンディング力が等しい状態。

（II）下ディグリースベンディング力とインクリースベンディング力が等しい状態。
図３に示すように、上記（I）のようにベンダをかけたときのベンディング力を負、上記（II）のようにベンダをかけたときのベンディング力を正とする。

しかし、必ずしもインクリースベンディング力を上ワークロールまたは下ワークロールに作用するディグリースベンディング力に等しく設定する必要はなく、鋼板エッジ部の伸び過多などの形状不良を軽減するように調整する。

上述のようにして求めたベンディング力と圧延による鋼板のＣ反りの曲率変化量の関係式［１］を用いて、圧延前の鋼板のＣ反りの矯正に必要なベンディング力を加えることにより鋼板のＣ反りを低減することができる。例えば、ベンディング力と圧延による鋼板のＣ反りの曲率変化量の関係が前記式［１］のように得られている場合、圧延前の鋼板のＣ反りをゼロにするために必要なベンディング力は下記式［２］で求められる。

記
Ｐ＝−（κ_ｉ＋Ｂ）／Ａ［２］
ここで、κ_ｉ：圧延前の鋼板のＣ反りの曲率（上反り方向を正とする）[１／ｍ]
なお、鋼板のＣ反りの曲率κ_ｃは、該鋼板から長さ５００ｍｍ程の切板を採取し、図４に示すように、該切板を吊り下げたときのたわみ反り量δ_ｃと弦の長さＬ_ｃを計測することで次の式により求められる。

κ_ｃ＝８×δ_ｃ／Ｌ_ｃ ^２
また、圧延前の鋼板のＣ反りの曲率が幅方向に一様でない場合には、上ワークロールおよび下ワークロールのそれぞれの左右両端に加えるベンディング力を圧延前の鋼板のＣ反りの幅方向分布に対応して左右それぞれ別個に設定することが好ましい。例えば、圧延方向に向かって板幅方向中心の左側と右側で圧延前の鋼板のＣ反りの曲率が異なる場合、上下ワークロールの左右両端側それぞれにベンダを備えている圧延機であれば、圧延方向に向かって左側と右側のそれぞれのベンダで前記鋼板の左側と右側の反り曲率に対応して式［２］で求められるベンディング力を左右別個に加えればよい。また、この方法を用いれば、圧延機のベンダの構成が左右非対称な場合（ワークロールの片側にだけベンダを有する場合など）についても、反りを変更できる範囲に制限が生まれるが、本発明を適用して反りを制御することは可能である。

本実施例に用いた圧延機の仕様を表１に示す。該圧延機には、図５に示すように、インクリースベンディング力５を加えるインクリースベンダと、上ディグリースベンディング力４を加える上ディグリースベンダおよび下ディグリースベンディング力６を加える下ディグリースベンダとがそれぞれワークロールの両端に備えられている。

まず、圧延前のＣ反りの曲率が既知の板厚０．１８ｍｍ、板幅３２０ｍｍのＳＰＴＥ５．６／２．８Ｄ（ＪＩＳＧ３３０３規格）鋼板を被圧延材として、上下ワークロールに加える各ベンディング力を表２に示すように変化させ、圧延荷重：３１２．５（ｋＮ／ｍ）、伸び率：３．０％、入側張力：９８（ＭＰａ）、出側張力：９８（ＭＰａ）に設定して圧延実験を実施し、圧延によるＣ反りの曲率変化量を求めた。その結果を図２に示す。図２から、ベンディング力と前記Ｃ反りの曲率変化量との関係は下記式［３］にて近似できる。

κ_ν＝０．０１９×Ｐ＋０．０６［３］
したがって、圧延前のＣ反りの曲率がκ_１である板厚０．１８ｍｍ、板幅３２０ｍｍのＳＰＴＥ５．６／２．８Ｄ鋼板のＣ反りを、本圧延機を用い伸び率を３．０％に設定した圧延で矯正するために必要なベンディング力は下記式［４］で求められる。

Ｐ＝−（κ_ｉ＋０．０６）／０．０１９［４］
そこで、圧延前のＣ反りの曲率が異なる板厚０．１８ｍｍ、板幅３２０ｍｍのＳＰＴＥ５．６／２．８Ｄ鋼板を、圧延荷重：３１２．５（ｋＮ／ｍ）、伸び率：３．０％、入側張力：９８（ＭＰａ）、出側張力：９８（ＭＰａ）に設定して、［４］式から得られる本発明法のベンディング条件と従来法で設定したベンディング条件で圧延し、圧延後の鋼板のＣ反りの曲率を測定した。その結果を表３に示す。圧延後の鋼板のＣ反りの曲率が±０．１(１／ｍ)以下であることを条件として判定を行ったところ、本発明法によるケースでは全て条件を満たしており、本発明法によらないものは全て条件を満たしておらず、本発明の効果が顕著に現れている。

１被圧延鋼板
２上ワークロール
３下ワークロール
４上ディグリースベンディング力
５インクリースベンディング力
６下ディグリースベンディング力
７上バックアップロール
８下バックアップロール

Claims

上ワークロールと下ワークロールの間にインクリースベンディング力を加える機構と、前記上ワークロールまたは前記下ワークロールのうち少なくとも一方にディグリースベンディング力を加える機構と、を備えた圧延機による鋼板の圧延方法であって、前記上ワークロールと前記下ワークロールにそれぞれ異なるベンディング力を加えることを特徴とする鋼板の圧延方法。
前記上ワークロールと前記下ワークロールに加えるそれぞれの前記ベンディング力が、圧延前の鋼板の幅方向反りに対応して設定されることを特徴とする請求項１に記載の鋼板の圧延方法。
前記上ワークロールおよび前記下ワークロールのそれぞれの左右両端に加える前記ベンディング力が、圧延前の鋼板の反りの幅方向分布に対応して左右それぞれ別個に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼板の圧延方法。