JP2018001228A - 厚鋼板の圧延方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的製品板厚の厚い厚鋼板の圧延を、比較的小さい圧下率で行った場合であっても、板内板厚偏差をより小さくすることを可能にする。【解決手段】複数パスからなる厚鋼板の圧延方法であって、被圧延材の圧延前の初期板厚であるスラブ厚は２５０（ｍｍ）以上であり、前記被圧延材の製品板厚は１５０（ｍｍ）以上であり、少なくとも最終パスの圧延形状比が０．３以上である、ことを特徴とする、厚鋼板の圧延方法を提供する。ここで圧延形状比Γ＝Ｌｄ／ｈｍであり、Ｌｄは幾何学的接触弧長（ｍｍ）、ｈｍは平均板厚（ｍｍ）、ｈｍ＝（入側板厚＋２×ロールギャップ）／３である。【選択図】図５

Description

本発明は、厚鋼板の圧延方法に関する。

一般に、鋼板の厚板圧延は、板厚調整のために行う調整圧延（成形圧延）工程と、当該成形圧延工程から平面上で圧延方向を９０度回転して所定の製品幅を得るために行う幅出し圧延工程と、当該幅出し圧延工程から再び圧延方向を９０度回転して元の方向に戻し所定の製品板厚を得るために行う仕上圧延工程と、の３つの圧延工程から構成されている。厚板圧延は、リバース圧延で行われており、スラブに対してこれらの３つの圧延工程を所定のパス回数繰り返し行うことにより、所望の板厚、板幅、板長を有する厚鋼板が作られる。

しかしながら、上記のような厚板圧延においては、被圧延材において生じる非定常変形により、圧延後の被圧延材の形状が、本来製品に求められる矩形にならないことがある。例えば、被圧延材の表面形状が、長手方向の中央部がより幅広である、いわゆる太鼓形状になったり、先端部及び尾端部がより幅広である、いわゆる鼓形状になったりする。あるいは、被圧延材の先端部及び尾端部に、フィッシュテール状のクロップや、板端部が板厚方向に折れ込むメタルフローに起因して生じる括れが形成される場合がある。従って、一般的に、圧延後の被圧延材に対しては、製品の規格から外れる不要な部位を切り落とし、矩形の製品を切り出す処理が行われる。当該処理において切り落とされる部位が多ければ、製品歩留まりの低下につながる。

従って、上述した各圧延工程を実行するスケジュール（パススケジュール）や、圧延前のスラブの加熱条件等を調整することにより、圧延後の被圧延材の表面形状を制御する技術が開発されている。例えば、特許文献１には、厚板圧延における幅出し圧延工程において被圧延材の先端部及び尾端部を比較的厚めに圧延することにより、その後の仕上圧延工程における長手方向の圧延での幅方向のメタルフローを抑え、圧延後の被圧延材の平面形状を改善する技術が開示されている。また、例えば、特許文献２には、厚板圧延におけるスラブの加熱条件及びパススケジュールから、スラブの３次元温度分布及び圧延後のスラブの板形状を予測し、予測した板形状における先端部及び尾端部の括れ量及びクロップ量の少なくとも一方が所定のしきい値を超えた場合に、加熱条件又はパススケジュールを修正することにより、圧延後の被圧延材における括れ量及びクロップ量をより小さくする技術が開示されている。

特開昭６０−２３１５０５号公報 特開２００２−５９２０７号公報

ここで、本発明者らは、比較的製品板厚の厚い厚鋼板の圧延を、比較的小さい圧下率で行った場合に、被圧延材の長手方向及び幅方向の端部の厚さが、中央部の厚さよりも薄くなる形状異常が発生することを発見した。本発明者らが解析を行った結果、当該形状異常は、上記のような、極厚鋼板を軽圧下率で圧延した際に生じる、特異なメタルフローに起因して発生していることが分かった。上記特許文献１、２に記載の技術では、このような特異なメタルフローについては考慮されていないため、当該メタルフローに起因する形状異常を抑制することは困難であると考えられる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、比較的製品板厚の厚い厚鋼板の圧延を、比較的小さい圧下率で行った場合であっても、板内板厚偏差をより小さくすることが可能な、新規かつ改良された厚鋼板の圧延方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数パスからなる厚鋼板の圧延方法であって、被圧延材の圧延前の初期板厚であるスラブ厚は２５０（ｍｍ）以上であり、前記被圧延材の製品板厚は１５０（ｍｍ）以上であり、少なくとも最終パスの圧延形状比が０．３以上である、ことを特徴とする、厚鋼板の圧延方法が提供される。ここで圧延形状比Γ＝Ｌｄ／ｈｍであり、Ｌｄは幾何学的接触弧長（ｍｍ）、ｈｍは平均板厚（ｍｍ）、ｈｍ＝（入側板厚＋２×ロールギャップ）／３である。

また、当該厚鋼板の圧延方法においては、前記複数パスにおいて前記被圧延材を圧延する圧延機のワークロール直径は９００（ｍｍ）以上であってもよい。

以上説明したように本発明によれば、比較的製品板厚の厚い厚鋼板の圧延を、比較的小さい圧下率で行った場合であっても、板内板厚偏差をより小さくすることが可能になる。

四周部板厚減少に係る板内板厚変動が生じた、圧延後の被圧延材の長手方向の板厚分布を示すグラフ図である。 四周部板厚減少に係る板内板厚変動が生じた、圧延後の被圧延材の板幅方向の板厚分布を示すグラフ図である。 スラブ厚と板内板厚偏差との関係を示すグラフ図である。 製品板厚と板内板厚偏差との関係を示すグラフ図である。 圧延形状比と板内板厚偏差との関係を示すグラフ図である。 本実施形態に係る圧延機の一構成例を示す図である。 比較例１における、パス回数と各パスにおけるロールギャップとの関係を示すグラフ図である。 比較例１における、パス回数と各パスにおけるロールギャップとの関係を示すグラフ図である。 比較例２における、パス回数と各パスにおけるロールギャップとの関係を示すグラフ図である。 比較例２における、パス回数と各パスにおけるロールギャップとの関係を示すグラフ図である。 実施例１における、パス回数と各パスにおけるロールギャップとの関係を示すグラフ図である。 実施例１における、パス回数と各パスにおけるロールギャップとの関係を示すグラフ図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（１．四周部板厚減少に係る板内板厚変動に対する検討）
まず、本発明者らが、厚鋼板の圧延において得た新たな知見について説明する。

本発明者らは、鋼板に対する厚板圧延において、圧延後の被圧延材について板厚の面内分布を調べた結果、被圧延材の長手方向及び幅方向の端部の板厚が、中央部の板厚よりも薄くなる、形状異常が発生する場合があることを発見した。当該形状異常のことを、本明細書では、便宜的に、「四周部板厚減少に係る板内板厚変動」とも呼称する。

図１及び図２に、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が生じた、圧延後の被圧延材の板厚を示す。図１は、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が生じた、圧延後の被圧延材の長手方向の板厚分布を示すグラフ図である。図１では、横軸に被圧延材の長手方向の位置を取り、縦軸に板厚を取り、両者の関係をプロットしている。図２は、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が生じた、圧延後の被圧延材の板幅方向の板厚分布を示すグラフ図である。図２では、横軸に被圧延材の板幅方向の位置を取り、縦軸に板厚を取り、両者の関係をプロットしている。図１は、被圧延材の幅方向の略中心を通る位置における板厚を示しており、図２は、被圧延材の長手方向の略中心を通る位置における板厚を示している。また、図１及び図２では、一例として、製品板厚が３６０（ｍｍ）となるように設定された厚板圧延が行われた場合における、圧延後の被圧延材の板厚を図示している。なお、この時のワークロール直径は８００（ｍｍ）であり、入側板厚は３７５（ｍｍ）、圧延形状比は０．２１である。

図１及び図２を参照すると、中央部と端部とで、２〜３（ｍｍ）程度の板厚差が生じていることが分かる。例えば、一般的に圧延において生じる板内板厚変動としては、クラウンが広く知られているが、クラウンにおける板厚差は、通常数十（μｍ）のオーダーであり、クラウンによってこのような大きな板厚差が生じることは考えにくい。四周部板厚減少に係る板内板厚変動は、従来注目されていなかった新たな形状異常であると考えられる。

従来、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が生じた場合には、板内の板厚差を低減するための工程が追加的に行われている。例えば、ロールギャップを一定にした圧延を数回（２〜３パス程度）行う工程や、グラインダ等の研削機器によって被圧延材の表面を研削する工程が、所定の圧延工程を終えた後に追加的に行われる。従って、四周部板厚減少に係る板内板厚変動の発生を抑制することができれば、このような追加的な工程を行う必要がなくなり、製造コストをより削減することができる。

そこで、本発明者らは、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が生じる原因について解析を行った。その結果、比較的板厚の大きい厚鋼板に対して、比較的圧下率の小さい圧延条件で圧延を行った場合（例えば、製品板厚１５０（ｍｍ）以上の厚鋼板に対して、圧下率数（％）で圧延を行った場合）に、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が顕著に生じることが分かった。このような、極厚板に対する軽圧下率な圧延条件によって圧延を行うことにより、被圧延材の表面及び内部において、特異な応力を発生させるメタルフローが生じ、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が引き起こされると考えられる。以下の説明では、上述したような四周部板厚減少に係る板内板厚変動が顕著に生じる圧延条件のことを、板内板厚変動発生条件と呼称することとする。

本発明者らは、板内板厚変動発生条件について、より詳細な解析を行った。その結果、四周部板厚減少に係る板内板厚変動の度合いは、被圧延材の板厚（スラブ厚及び製品板厚）と、圧延形状比と、に大きく依存しており、板内板厚変動発生条件は、これらの値を用いて規定され得ることを突き止めた。

ここで、厚板圧延は、板厚調整のために行う調整圧延（成形圧延）工程と、当該成形圧延工程から平面上で圧延方向を９０度回転して所定の製品幅を得るために行う幅出し圧延工程と、当該幅出し圧延工程から再び圧延方向を９０度回転して元の方向に戻し所定の製品板厚を得るために行う仕上圧延工程と、の３つの圧延工程から構成される。連続鋳造工程によって製造されるスラブに対して、これらの圧延工程が、それぞれ複数回実行されることにより、最終的に当該スラブが、所望の板厚、板幅、板長を有する厚鋼板に加工される。このように、厚板圧延は、複数の圧延工程（パス）が組み合わされて構成されている。

上記スラブ厚は、一連の圧延工程が実行される前の初期の被圧延材の厚さを意味している。また、上記製品板厚は、一連の圧延工程が実行された後の最終的な被圧延材の厚さを意味している。また、上記圧延形状比は、一連の圧延工程のうちの、ある１回の圧延工程に注目した際の圧延形状比を意味している。なお、以下の説明において、スラブ厚、製品板厚及び圧延形状比と記載した場合には、これらの文言は、特に記載のない限り、上述した圧延形状比、スラブ厚及び製品板厚と同一の意味合いで用いられているものとする。

以下、スラブ厚、製品板厚及び圧延形状比のそれぞれについての検討結果について順に説明する。

（スラブ厚及び製品板厚に関する板内板厚変動発生条件）
まず、スラブ厚及び製品板厚に関する板内板厚変動発生条件について説明する。本発明者らは、従来技術に基づいたパススケジュールで、スラブ厚と四周部板厚減少に係る板内板厚変動との関係、及び製品板厚と四周部板厚減少に係る板内板厚変動との関係について調査した。図３及び図４に調査結果を示す。なお、この時のワークロール直径は８００（ｍｍ）、スラブ厚は１０〜６００（ｍｍ）及び製品厚は５〜５００（ｍｍ）である。図３は、スラブ厚と板内板厚偏差との関係を示すグラフ図である。図４は、製品板厚と板内板厚偏差との関係を示すグラフ図である。図３及び図４では、四周部板厚減少に係る板内板厚変動の度合いを示す指標として、板内板厚偏差（板内の板厚の最大値と最小値との差）を縦軸に取っている。また、図３及び図４では、それぞれ、スラブ厚及び製品板厚を横軸に取っている。

図３及び図４を参照すると、スラブ厚及び製品板厚が大きくなるにつれて、板内板厚偏差も大きくなっていることが分かる。具体的には、スラブ厚が約２５０（ｍｍ）よりも大きい場合、及び製品板厚が約１５０（ｍｍ）よりも大きい場合に、数百（μｍ）以上の板内板厚偏差が生じていることが分かる。

ここで、図３及び図４の縦軸に示す板内板厚偏差には、四周部板厚減少に係る板内板厚変動以外の板厚変動（例えばクラウン等）に起因する板内板厚偏差も当然含まれている。他の板内板厚変動の代表であるクラウンにおける板内板厚偏差のオーダーが数十（μｍ）であることを考えると、図３及び図４に示す結果からは、例えば板内板厚偏差が数百（μｍ）以上生じている領域が、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が顕著に生じている領域であると言える。換言すれば、板内板厚偏差が数百（μｍ）よりも小さい領域では、四周部板厚減少に係る板内板厚変動による影響と、他の板内板厚変動による影響とを、切り分けることが困難となる。このような観点に基づいて考えると、図３及び図４に示す結果からは、スラブ厚が約２５０（ｍｍ）よりも大きい場合、及び製品板厚が約１５０（ｍｍ）よりも大きい場合に、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が顕著に生じていると言える。

そこで、本実施形態では、スラブ厚が約２５０（ｍｍ）よりも大きいこと、及び製品板厚が約１５０（ｍｍ）よりも大きいことを、板内板厚変動発生条件の一つとみなすこととする。ただし、実際には、例えば製品に求められる板内板厚偏差の許容範囲がより小さい場合であれば、スラブ厚又は製品板厚が上記の板内板厚変動発生条件よりも小さい場合であっても、四周部板厚減少に係る板内板厚変動に起因する板内板厚偏差が、許容され得ない可能性がある。上記の板内板厚変動発生条件におけるスラブ厚及び製品板厚の値は、あくまで本実施形態について説明するための一例であって、これらの値は、製品に求められる板内板厚偏差の許容範囲を外れ得る値として、圧延条件や製品仕様等に応じて適宜設定されてよい。

（圧延形状比に関する板内板厚変動発生条件）
次に、圧延形状比に関する板内板厚変動発生条件について説明する。本発明者らは、圧延形状比と四周部板厚減少に係る板内板厚変動との関係について調査した。図５に調査結果を示す。図５は、圧延形状比と板内板厚偏差との関係を示すグラフ図である。図５では、図３及び図４と同様に、四周部板厚減少に係る板内板厚変動の度合いを示す指標として、板内板厚偏差（板内の板厚の最大値と最小値との差）を縦軸に取っている。また、図５では、圧延形状比を横軸に取っている。なお、図５では、一例として、圧延後の板厚が１５０（ｍｍ）となるように圧延を行った場合における、圧延形状比と板内板厚偏差との関係を図示している。例えば、入側板厚が１５５．２（ｍｍ）の場合、圧延形状比は０．３０である。

図５を参照すると、圧延形状比が大きくなるにつれて、板内板厚偏差は低減していることが分かる。具体的には、圧延形状比が約０．３以上である場合に、板内板厚偏差が約５００（μｍ）以下に低減することが分かる。

上記（スラブ厚及び製品板厚に関する板内板厚変動発生条件）で言及したように、他の板内板厚変動の代表であるクラウンにおける板内板厚偏差のオーダーが数十（μｍ）であることを考えると、図３及び図４と同様に、図５に示す結果においても、例えば板内板厚偏差が数百（μｍ）以上生じている領域が、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が顕著に生じている領域であると言える。そこで、本実施形態では、圧延形状比が約０．３よりも小さいことを、板内板厚変動発生条件の一つとみなすこととする。

ここで、図５の横軸に示す圧延形状比は、厚板圧延における一連の圧延工程のうちの、ある１回の圧延工程に注目した際の圧延形状比を意味している。従って、図５に示す結果は、厚板圧延を構成する各圧延工程において圧延形状比を適宜調整することにより、各圧延工程における四周部板厚減少に係る板内板厚変動の発生を制御することができることを示している。

一方、本発明者らは、図５に示す圧延形状比と板内板厚偏差との関係を、厚板圧延を構成する各圧延工程において取得した結果、いずれの圧延工程における結果も、同様の関係性を示すことを発見した。すなわち、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が顕著に生じる条件（例えば圧延形状比が０．３よりも小さい条件）において、圧延工程を複数回繰り返した場合であっても、板内板厚偏差が徐々に増大することはなく、各圧延工程において、同様の板内板厚偏差が得られたのである。これは、ある圧延工程において生じた四周部板厚減少に係る板内板厚変動が、その次の圧延工程の結果には影響しない、すなわち、四周部板厚減少に係る板内板厚変動は圧延工程間で遺伝しないことを示唆している。

そこで、本発明者らは、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が圧延工程間で遺伝しないことを確認するために、以下の実験を行った。まず、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が顕著に生じる条件（例えば圧延形状比が０．３よりも小さい条件）において１回目の圧延を行い、その圧延後の被圧延材における板厚の、最薄部との差分の面内分布を取得した。次に、当該圧延後の被圧延材に対して、同一の条件で、被圧延材の尾端部から圧延機に咬み込ませるように、２回目の圧延を行い、その圧延後の被圧延材における板厚の、最薄部との差分の面内分布を取得した。その結果、１回目の圧延後の板厚の最薄部との差分の面内分布と、２回目の圧延後の板厚の最薄部との差分の面内分布とは、咬み込み端から尾端部にかけて、ほぼ同様の分布を有することが分かった。当該結果から、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が圧延工程間で遺伝しないことが確認された。

従って、厚板圧延においては、少なくとも最後に行われる圧延工程（最終パス）において、板内板厚変動発生条件を満たさないような圧延条件で圧延を行うことにより、四周部板厚減少に係る板内板厚変動を抑制できると考えられる。ここで、板内板厚変動発生条件として注目したパラメータのうち、製品板厚は、製品の規格によって定まる値であるため、任意に変更することは難しい。また、スラブ厚には、当然、製品板厚よりも大きいことが求められるため、製品板厚が所定の値に制限される以上、スラブ厚も任意に変更することは困難である。また、スラブ厚は、連続鋳造機の性能に応じて決定されるものであるため、スラブ厚の変更可能範囲には、設備上の制約もある。

そこで、本実施形態では、圧延形状比に注目し、厚板圧延における少なくとも最終パスを、板内板厚変動発生条件を満たさないような圧延形状比によって実行する。具体的には、厚板圧延の最終パスにおける圧延形状比を０．３以上にする。これにより、四周部板厚減少に係る板内板厚変動の発生を抑制することができ、四周部板厚減少に係る板内板厚変動に伴う板内板厚偏差をより小さくすることができるため、従来行われているような板内板厚偏差を低減するための追加的な処理を省くことができる。

ここで、圧延形状比は、ワークロールと被圧延材との接触弧長と、被圧延材の入側板厚と、被圧延材の出側板厚と、によって定まる。具体的には、圧延形状比Γ＝Ｌｄ／ｈｍであり、Ｌｄは幾何学的接触弧長（ｍｍ）、ｈｍは平均板厚（ｍｍ）、ｈｍ＝（入側板厚＋２×ロールギャップ）／３である。なお、ロールギャップは出側板厚に対応して決定される。最終パスにおける出側板厚は、すなわち製品板厚であるため、予め値が設定されている。また、ワークロールと被圧延材との接触弧長は、ワークロール直径及び圧下率に関連する量であるが、ワークロール直径は圧延機の装置構成によって一意に定まる。一方、圧下率は、被圧延材の入側板厚と、被圧延材の出側板厚と、によって定義される量である。このように、出側板厚が製品板厚として所定の値に限定される場合には、圧延形状比を所定の値に設定することは、入側板厚を所定の値に設定することと同意である。従って、本実施形態に係る圧延方法は、厚板圧延の最終パスにおける圧延形状比を０．３以下にするように、当該最終パスの入側板厚を設定する方法であるとも言える。

以上、本発明者らが、厚板圧延において得た新たな知見について説明した。以上説明したように、本発明者らは、厚板圧延において、比較的板厚の大きい厚鋼板に対して、比較的圧下率の小さい圧延条件で圧延を行った場合に、被圧延材の長手方向及び幅方向の端部の板厚が中央部の板厚よりも薄くなる形状異常（四周部板厚減少に係る板内板厚変動）が顕著に生じることを発見した。

従来、当該四周部板厚減少に係る板内板厚変動に対しては、十分にその解析が行われておらず、当該四周部板厚減少に係る板内板厚変動が発生した場合には、圧延や研削作業を追加的に行うことにより、板内板厚偏差を低減する処理が行われていた。これらの追加的な処理は、製造コストの増加を招いていた。

そこで、本発明者らは、当該四周部板厚減少に係る板内板厚変動が顕著に発生する条件（板内板厚変動発生条件）について詳細な検討を行った。本発明者らによる検討の結果、当該板内板厚変動発生条件は、スラブ厚、製品板厚及び圧延形状比によって規定され得ることが分かった。具体的には、スラブ厚が約２５０（ｍｍ）よりも大きいこと、製品板厚が約１５０（ｍｍ）よりも大きいこと、及び圧延形状比が約０．３よりも小さいこと、を全て満たした場合に、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が顕著に発生し得る。

本発明は、本発明者らによる以上の検討結果に基づいて想到されたものである。以下、本実施形態の好適な一実施形態を実現する一構成例について詳細に説明する。

（２．圧延機の構成）
図６を参照して、本実施形態に係る圧延機の構成について説明する。図６は、本実施形態に係る圧延機の一構成例を示す図である。図６では、本実施形態に係る圧延機を、左右方向（ワークロールの回転軸方向）から見た様子を図示している。ただし、ハウジングの中の構成や、被圧延材の通板位置（パスライン）を示すために、一部の部材は透過させて図示している。また、図６では、本実施形態に係る圧延機の駆動を制御する制御装置を併せて図示している。

ここで、圧延機１は、厚板圧延用の圧延機である。圧延機１は、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が発生し得るような板厚を有する被圧延材（例えば、スラブ厚が約２５０（ｍｍ）よりも大きく、製品板厚が約１５０（ｍｍ）よりも大きい被圧延材）に対して、成形圧延工程、幅出し圧延工程及び仕上圧延工程を、それぞれ複数回繰り返すことにより、所望の形状に被圧延材を加工する。なお、圧延可能なスラブ厚及び製品板厚の上限は、圧延機１の性能に応じて異なる。例えば、本実施形態では、圧延機１は、スラブ厚が約６００（ｍｍ）以下であり、製品板厚が約５００（ｍｍ）以下である圧延条件での圧延が可能なように構成されている。

図６を参照すると、本実施形態に係る圧延機１は、ハウジング９の中に、上下一対のワークロール１−１、１−２と、ワークロール１−１、１−２の上下にそれぞれ設置されワークロール１−１、１−２を支持するバックアップロール２−１、２−２と、が配設されて構成される。このように、圧延機１は、４本のロールを備える、いわゆる４重圧延機である。

ワークロール１−１、１−２は、所定のロール回転速度で回転するとともに上下から所定の圧力で被圧延材１０を圧下することにより、被圧延材１０を一方向に通板しながら所定の板厚に形成する。ワークロール１−１、１−２の圧下位置（ロールギャップ）は、圧延後の被圧延材１０の板厚の目標値や圧下率等の圧延条件に応じて、後述する圧下装置１１によって適宜調整される。ワークロール１−１、１−２は、一般的な厚鋼板の圧延に用いられるワークロールと同様であってよい。例えば、ワークロール１−１、１−２のロール径は、厚鋼板を圧延することに対応して、例えば９００（ｍｍ）以上であり得る。

上下一対のワークロール１−１、１−２は、それぞれ、ワークロールチョック３−１、３−２によって回動可能に軸支される。また、バックアップロール２−１、２−２は、それぞれ、バックアップロールチョック４−１、４−２によって回動可能に軸支される。

上側のバックアップロールチョック４−１には、下方に突出したアーム部が設けられており、上側のワークロールチョック３−１は、当該アーム部によって支持されている。また、当該アーム部には、上側のワークロールチョック３−１との間に、インクリースベンディング装置６−１、６−２が設けられる。つまり、上側のバックアップロールチョック４−１のアーム部が、インクリースベンディング装置６−１、６−２を介して、上側のワークロールチョック３−１を支持している。更に、上側のワークロールチョック３−１と上側のバックアップロールチョック４−１との間には、ディクリースベンディング装置７−１、７−２が設けられる。

ハウジング９の、下側のワークロールチョック３−２に対応する位置には、当該ハウジング９の内側に突出した入側プロジェクトブロック５−１及び出側プロジェクトブロック５−２が設けられる。入側プロジェクトブロック５−１及び出側プロジェクトブロック５−２は、インクリースベンディング装置６−３、６−４を介して、ワークロールチョック３−２を支持している。また、下側のワークロールチョック３−２と下側のバックアップロールチョック４−２との間には、ディクリースベンディング装置７−３、７−４が設けられる。

インクリースベンディング装置６−１〜６−４は、ロール開度を大きくする方向の力をワークロールチョック３−１、３−２に与える装置である。インクリースベンディング装置６−１〜６−４は、例えば油圧シリンダー等の駆動装置によって構成される。

ディクリースベンディング装置７−１〜７−４は、ロール開度を小さくする方向の力をワークロールチョック３−１、３−２に与える装置である。ディクリースベンディング装置７−１〜７−４は、例えば油圧シリンダー等の駆動装置によって構成される。

圧延機１では、上述したように、上側のバックアップロールチョック４−１のアーム部が、インクリースベンディング装置６−１、６−２を介して、上側のワークロールチョック３−１を支持する構成を取ることにより、より大きなロールギャップを設定することができる。

また、上側のバックアップロールチョック４−１には、バックアップロールチョック４−１の上下方向の位置を調整する圧下装置１１が備えられる。圧下装置１１は、例えば油圧シリンダー等の駆動装置によって構成される。圧下装置１１によって、上側のバックアップロールチョック４−１及び上側のワークロール１−１の上下方向の位置が調整されることにより、ワークロール１−１、１−２の圧下位置、すなわちロールギャップが制御される。圧下装置１１は、後述する制御装置２０によってその駆動が制御されており、四周部板厚減少に係る板内板厚変動の発生条件（上述した板内板厚偏差発生条件）を満たさないような圧延形状比を実現するように、ロールギャップを調整する。

なお、図６に示す例では、上側のバックアップロールチョック４−１にのみ圧下装置１１が設けられる装置構成について図示しているが、圧下装置１１は、下側のバックアップロールチョック４−２に設けられてもよい。上側及び下側のいずれか一方に設けられる圧下装置１１が駆動されることにより、上下のワークロール１−１、１−２のうちのいずれか一方の上下方向の位置が調整され、ロールギャップが制御されることとなる。また、バックアップロールチョック４−１には、圧下装置１１とともに、ロードセル１２が設けられる。ロードセル１２によって圧延荷重が測定される。

制御装置２０は、圧延機１の駆動を統合的に制御する。制御装置２０は、所望の圧延条件で圧延が行われるように、圧延機１の各部材の駆動を制御する。制御装置２０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の各種のプロセッサによって構成されてよく、制御装置２０の機能は、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作されることにより実現され得る。なお、制御装置２０は、圧延機１の動作を制御する機能を有すればよく、その具体的な構成は限定されない。例えば、制御装置２０は、上述したような各種のプロセッサであってもよいし、プロセッサとメモリ等の記憶装置とが一体的に構成されたいわゆるマイコンであってもよい。あるいは、制御装置２０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やサーバ等の各種の情報処理装置であってもよい。

本実施形態では、制御装置２０によって、少なくとも最終パスにおいて、四周部板厚減少に係る板内板厚変動の発生条件（上述した板内板厚偏差発生条件）を満たさないような圧延形状比によって圧延が行われるように、圧延機１の駆動が制御される。

具体的には、制御装置２０は、少なくとも最終パスの圧延形状比が０．３以上となるように圧下率を設定し、当該圧下率によって圧延が行われるように、圧下装置１１の駆動を制御しロールギャップを調整する。上述したように、最終パスの出側板厚、すなわち製品板厚は、製品の規格に従って所定の値に限定されているため、圧延形状比が０．３以上となるように圧下率を設定することは、入側板厚を設定することと同意である。従って、制御装置２０は、少なくとも最終パスの圧延形状比が０．３以上となるように入側板厚を設定する機能を有しているとも言える。

また、最終パスにおいて圧延形状比が０．３以上となるような圧下率で圧延を行うことにより被圧延材を製品板厚に形成するためには、最終パスよりも前の各パスにおける圧延条件や全体のパス回数等を適切に設定する（すなわちパススケジュールを適切に設定する）必要がある。従って、制御装置２０は、少なくとも最終パスの圧延形状比が０．３以上となるように、厚板圧延のパススケジュールを設定する機能を有してもよい。

このように、制御装置２０によって、少なくとも最終パスの圧延形状比が０．３以上となるように、圧延機１の駆動が制御されることにより、最終的な圧延後の被圧延材において、四周部板厚減少に係る板内板厚変動の発生を抑制することができる。すなわち、四周部板厚減少に係る板内板厚変動に伴う板内板厚偏差のより小さい厚鋼板を得ることができる。従って、従来行われているような、板内板厚偏差を低減するための追加的な処理を省くことができ、製造コストをより低減することができる。

以上、図６を参照して、本実施形態に係る圧延機１の構成について説明した。ここで、本実施形態に係る圧延機１の具体的な装置構成はかかる例に限定されない。本実施形態は、圧延機１の制御方法にその主な特徴を有するものであり、圧延機１の装置構成自体は、一般的な厚板圧延用の圧延機と同様の装置構成であってよい。図６では、一例として、一般的な厚板圧延用の圧延機の一構成例を図示している。また、制御装置２０は、上述したような圧延形状比に基づく圧延機１の制御以外にも、一般的な圧延機の制御装置が有する各種の機能を実行し得る。

本発明に係る圧延方法を、厚鋼板の圧延ラインに適用した実施例１について説明する。実施例１として、以上説明した本実施形態に係る圧延方法を、スラブ厚が約６００（ｍｍ）のスラブを、製品板厚４３０（ｍｍ）にまで圧延する厚鋼板の圧延ラインに適用した。当該実施例１では、少なくとも最終パスにおける圧延形状比が、０．３以上になるようにパススケジュールが設定されている。

また、比較例として、同じくスラブ厚が約６００（ｍｍ）のスラブを製品板厚４３０（ｍｍ）にまで圧延する厚鋼板の圧延ラインに対して、従来の圧延方法、すなわち、最終パスにおける圧延形状比について特に考慮していない圧延方法を適用した。つまり、当該比較例では、上記のようなスラブ厚及び製品板厚を有する被圧延材に対する厚板圧延において、一般的に用いられるパススケジュールが設定されている。

また、比較例としては、四周部板厚減少に係る板内板厚変動に起因する板内板厚偏差に対して対策を行わない場合（比較例１）と、四周部板厚減少に係る板内板厚変動に起因する板内板厚偏差を低減させるために追加的な圧延を行う場合（比較例２）と、の２つの場合において、それぞれ、厚板圧延を行った。

本発明の効果を確認するために、比較例１、比較例２及び実施例１における、厚板圧延のパス回数を比較した。ワークロール直径は、いずれも８００（ｍｍ）であり、出側板厚は４３０（ｍｍ）である。また、この製品の板内板厚偏差の合格基準は１．５０（ｍｍ）である。図７Ａ−図９Ｂに、比較例１、比較例２及び実施例１のパス回数を比較した結果を示す。図７Ａ−図９Ｂでは、横軸にパス回数を取り、縦軸に各パスにおけるロールギャップを取り、両者の関係をプロットしている。

図７Ａ及び図７Ｂは、比較例１における、パス回数と各パスにおけるロールギャップとの関係を示すグラフ図である。図７Ｂは、図７Ａの最後の数パスに対応する部分を拡大して示すものである。

図８Ａ及び図８Ｂは、比較例２における、パス回数と各パスにおけるロールギャップとの関係を示すグラフ図である。図８Ｂは、図８Ａの最後の数パスに対応する部分を拡大して示すものである。

図９Ａ及び図９Ｂは、実施例１における、パス回数と各パスにおけるロールギャップとの関係を示すグラフ図である。図９Ｂは、図９Ａの最後の数パスに対応する部分を拡大して示すものである。

図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、比較例１では、１７回パスを通過させることにより、スラブ厚が約６００（ｍｍ）のスラブが、その板厚が製品板厚である４３０（ｍｍ）になるまで圧延されていることが分かる。しかしながら、比較例１では、従来の一般的なパススケジュールに従って圧延が行われているため、最終パスの入側板厚は４４０（ｍｍ）、ロールギャップは４３０（ｍｍ）であり、圧延形状比は０．１５であった。その結果、最終パス終了後（１７回目の圧延終了後）の被圧延材には、２．８３（ｍｍ）の板内板厚偏差が生じており、合格基準の１．５（ｍｍ）を満たさなかった。

図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、比較例２においても、比較例１と同様に、１７回パスを通過させることにより、スラブ厚が約６００（ｍｍ）のスラブが、その板厚が製品板厚である４３０（ｍｍ）になるまで圧延されていることが分かる。ただし、比較例２では、その後に、一定のロールギャップで、更に２回の圧延（１８回目、１９回目の圧延）が行われている。この２回の圧延は、四周部板厚減少に係る板内板厚変動に起因する板内板厚偏差を低減するために行われる追加的な工程である。なお、この時の１７回目の圧延における入側板厚は４４３（ｍｍ）、ロールギャップは４３０（ｍｍ）であり、圧延形状比は０．０８であった。また、追加的な圧延が行われた後の板内板厚変動は１．３４（ｍｍ）であり、合格基準である１．５（ｍｍ）を満たすものであった。このように、比較例２では、一定のロールギャップで圧延を行う複数のパスが最後に追加されることにより、四周部板厚減少に係る板内板厚変動に起因する板内板厚偏差は低減され得る。しかしながら、これらの工程が追加されることにより、合計のパス回数は１９回となり、比較例１のパススケジュールに比べて、パス回数が増加している。従って、比較例２では、製品における板内板厚変動は１．３４（ｍｍ）と比較例１に比べて低減され、合格基準の１．５（ｍｍ）を満たすものの、製造コストは増加してしまう。

一方、図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、実施例１においても、比較例１、２と同様に、１７回パスを通過させることにより、スラブ厚が約６００（ｍｍ）のスラブが、その板厚が製品板厚である４３０（ｍｍ）になるまで圧延されていることが分かる。ここで、実施例１では、最終パス（１７回目の圧延）の圧延形状比が、四周部板厚減少に係る板内板厚変動が発生しないような値、すなわち、入側板厚が４７５（ｍｍ）、ロールギャップが４３０（ｍｍ）及び圧延形状比が０．３０になるように設定されている。その結果、実施例１では、１７回目の圧延終了後の被圧延材の板内板厚偏差は１．２０（ｍｍ）となり、合格基準の１．５（ｍｍ）以下であった。このように、実施例１では、最終パスである１７回目の圧延における四周部板厚減少に係る板内板厚変動の発生が抑制されており、当該１７回目の圧延終了後の被圧延材の板内板厚偏差が比較例１に比べて低減されることが確認できた。

このように、実施例１によれば、比較例１と同数のパス回数の圧延によって、比較例１よりも製品における板内板厚変動を低減することができる。また、比較例２のようにパス回数を増加させることなく、板内板厚変動を低減することができる。

更に、本発明者らは、最終パスの圧延形状比が板内板厚偏差に与える影響について、より詳細に調査した。その結果を、下記表１、２に示す。

下記表１には、ワークロール直径Ｄ＝８００（ｍｍ）、スラブ厚２５０（ｍｍ）及び最終パスのロールギャップｈ＝１５０（ｍｍ）として、最終パスの入側板厚Ｈ（ｍｍ）を変化させ、圧延形状比Γが板内板厚変化偏差に及ぼす影響を調べた結果を示している。表中、圧延形状比が０．３よりも小さい２例を比較例３、４とし、圧延形状比が０．３以上である５例を実施例２〜実施例６としている。また、「評価」の欄では、圧延後の板内板厚偏差が０．６（ｍｍ）以上である場合を×、板内板厚偏差が０．６（ｍｍ）未満である場合を○としている。

下記表２には、ワークロール直径Ｄ＝８００（ｍｍ）、スラブ厚５００（ｍｍ）及び最終パスのロールギャップｈ＝３００（ｍｍ）として、最終パスの入側板厚Ｈ（ｍｍ）を変化させ、圧延形状比Γが板内板厚変化偏差に及ぼす影響を調べた結果を示している。表中、圧延形状比が０．３よりも小さい２例を比較例５、６とし、圧延形状比が０．３以上である２例を実施例７、８としている。また、「評価」の欄では、圧延後の板内板厚偏差が１．０（ｍｍ）以上である場合を×、板内板厚偏差が１．０（ｍｍ）未満である場合を○としている。

上記表１を参照すると、圧延形状比が０．３未満である比較例３及び比較例４では、板内板厚変化偏差が比較的大きいが、圧延形状比が０．３以上である実施例２〜６では、板内板厚変化偏差が比較的小さいことが確認できる。また、上記表２を参照すると、圧延形状比が０．３未満である比較例５及び比較例６では、板内板厚変化偏差が比較的大きいが、圧延形状比が０．３以上である実施例７及び実施例８では、板内板厚変化偏差が比較的小さいことが確認できる。

更に、本発明者らは、ワークロール直径が板内板厚偏差に与える影響についても詳細な調査を行った。その結果を、下記表３〜５に示す。

下記表３には、スラブ厚２５０（ｍｍ）、最終パスのロールギャップｈ＝１６０（ｍｍ）及び圧延形状比Γ＝０．３として、ワークロール直径Ｄ（ｍｍ）を変化させた際における、板内板厚変化偏差について調べた結果を示している。表中、ワークロール直径Ｄが９００（ｍｍ）よりも小さい例を比較例７とし、ワークロール直径Ｄが９００（ｍｍ）以上である３例を実施例９〜実施例１１としている。また、「評価」の欄では、圧延後の板内板厚偏差が０．８（ｍｍ）以上かつ１．２（ｍｍ）未満である場合を○、板内板厚偏差が０．８（ｍｍ）未満である場合を◎としている。

下記表４には、スラブ厚４２０（ｍｍ）、最終パスのロールギャップｈ＝３３０（ｍｍ）及び圧延形状比Γ＝０．３として、ワークロール直径Ｄ（ｍｍ）を変化させた際における、板内板厚変化偏差について調べた結果を示している。表中、ワークロール直径Ｄが９００（ｍｍ）よりも小さい例を比較例８とし、ワークロール直径Ｄが９００（ｍｍ）以上である３例を実施例１２〜実施例１４としている。また、「評価」の欄では、圧延後の板内板厚偏差が１．２（ｍｍ）以上かつ１．８（ｍｍ）未満である場合を○、板内板厚偏差が１．２（ｍｍ）未満である場合を◎としている。

下記表５には、スラブ厚５００（ｍｍ）、最終パスのロールギャップｈ＝３５０（ｍｍ）及び圧延形状比Γ＝０．３として、ワークロール直径Ｄ（ｍｍ）を変化させた際における、板内板厚変化偏差について調べた結果を示している。表中、ワークロール直径Ｄが９００（ｍｍ）よりも小さい例を比較例９とし、ワークロール直径Ｄが９００（ｍｍ）以上である３例を実施例１５〜実施例１７としている。また、「評価」の欄では、圧延後の板内板厚偏差が１．８（ｍｍ）以上かつ２．４（ｍｍ）未満である場合を○、板内板厚偏差が１．８（ｍｍ）未満である場合を◎としている。

上記表３〜表５を参照すると、いずれのスラブ厚、入側板厚Ｈの場合においても、ワークロール直径Ｄ＝８００（ｍｍ）の場合に比べて、ワークロール直径Ｄ＝９００（ｍｍ）〜１１００（ｍｍ）の方が、板内板厚変化偏差が小さいことが分かる。

以上の結果から、最終パスにおける圧延形状比Γを０．３以上とすることにより、板内板厚変動をより小さくできることが確認できた。また、その際に、ワークロール直径Ｄが９００（ｍｍ）以上である場合には、板内板厚変動を更に抑制できることが分かった。このように、本実施形態に係る圧延方法を厚板圧延に適用することにより、製造コストを増加させることなく、板内板厚変動をより小さくすることができ、製品の品質を向上させることが可能となる。

（３．補足）
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

ここで、本明細書では、スラブ厚、製品板厚、圧延形状比及びロール径等の値の大きさを説明するために、「以下」や「よりも大きい」等の表現を用いているが、これらの表現はあくまで例示であって、スラブ厚、製品板厚、圧延形状比及びロール径等の値の大きさを示す際の境界条件を限定するものではない。本実施形態では、スラブ厚、製品板厚、圧延形状比及びロール径等の値の大きさの値がしきい値と等しい場合に、その大小関係をどのように判断するかは任意に設定可能であってよい。本明細書における「以下」との表現は「よりも小さい」との表現と互いに読み替えることが可能であるし、「よりも大きい」との表現は「以上」との表現と互いに読み替えることが可能である。

１ 圧延機
１−１、１−２ ワークロール
２−１、２−２ ワークロールチョック
３−１、３−２ バックアップロール
４−１、４−２ バックアップロールチョック
５−１ 入側プロジェクトブロック
５−２ 出側プロジェクトブロック
６−１〜６−４ ワークロールインクリースベンディング装置
７−１〜７−４ ディクリースベンディング装置
９ ハウジング
１０ 被圧延材
１１ 圧下装置
１２ ロードセル
２０ 制御装置

Claims (2)

1. 複数パスからなる厚鋼板の圧延方法であって、
   被圧延材の圧延前の初期板厚であるスラブ厚は２５０（ｍｍ）以上であり、
   前記被圧延材の製品板厚は１５０（ｍｍ）以上であり、
   少なくとも最終パスの圧延形状比が０．３以上である、
   ことを特徴とする、厚鋼板の圧延方法。
   ここで圧延形状比Γ＝Ｌｄ／ｈｍであり、Ｌｄは幾何学的接触弧長（ｍｍ）、ｈｍは平均板厚（ｍｍ）、ｈｍ＝（入側板厚＋２×ロールギャップ）／３である。
2. 前記複数パスにおいて前記被圧延材を圧延する圧延機のワークロール直径は９００（ｍｍ）以上である、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の厚鋼板の圧延方法。
   

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