JP2018126783A

JP2018126783A - 冷間圧延方法

Info

Publication number: JP2018126783A
Application number: JP2017023137A
Authority: JP
Inventors: 直彦妹尾; Naohiko Senoo
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2037-02-10
Also published as: JP6645451B2

Abstract

【課題】欠陥部を一部に有する鋼板の破断発生率を低減可能な冷間圧延方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る冷間圧延方法は、欠陥部を一部に有する鋼板の冷間圧延方法であって、欠陥部が圧延ロールを通過する前に鋼板の圧延速度を所定の圧延速度まで減速させる減速ステップと、減速ステップが完了してから欠陥部が圧延ロールを通過するまでの間に、鋼板の張力を所定の張力低下率で所定の張力まで低下させる張力低下ステップと、欠陥部が圧延ロールを通過した後、鋼板の張力を所定の張力増加率で元の張力まで復帰させる張力復帰ステップと、張力復帰ステップが完了した後、鋼板の圧延速度を元の圧延速度まで加速させる加速ステップと、を含み、所定の圧延速度、所定の張力低下率、及び所定の張力増加率は、冷間圧延機の特性又は鋼板の特性に応じて予め定められていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、冷間圧延方法に関する。

一般に、ヘゲ疵、耳割れ部、溶接部等の欠陥部を一部に有する鋼板（鋼帯）を冷間圧延する際、欠陥部を基点として鋼板が破断することがある。このような背景から、従来までに欠陥部を一部に有する鋼板の破断を抑制する冷間圧延方法が提案されている。具体的には、特許文献１には、耳割れが懸念される部位を誘導加熱装置によって３００〜８００℃程度の温度まで加熱して鋼板を破断しにくくする方法が記載されている。また、特許文献２には、前工程からの耳割れ部情報に基づいて耳割れ部通過時の冷間圧延機の出側の目標板厚を厚めに変更する方法が記載されている。さらに、特許文献３には、冷間圧延機の出側に配設したロールによって鋼板の幅方向両端部に掛かる張力を減らすことによって鋼板を破断しにくくする方法が記載されている。

特開２０１１−２２４５９４号公報特開２００６−２２４１１９号公報特開平６−８７００５号公報

しかしながら、特許文献１〜３記載の方法により鋼板の破断を抑制しようとしても、欠陥部の程度によっては鋼板の破断が発生する確率はゼロにはならない。特に上工程起因のヘゲ疵（鋳造時に溶鋼の中に含まれていた不純物が鋼板の表面近くに残ったもの）が存在する場合には、鋼板が圧延され薄くなった際にヘゲ疵が穴へと発展し、圧延中に鋼板が穴部から破断するおそれがある。

一般に、溶接設備を有さないリバース（可逆）式圧延機においては、圧延機入側で欠陥部を除去することができないので、圧延機出側の最小重量に満たない鋼板は全てスクラップ化されることとなり、歩留まりや能率の大きな低下を招く。このため、リバース式圧延機を用いて冷間圧延する際には、可能な限り欠陥部を除去せずにそのまま冷間圧延したいという要求がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、欠陥部を一部に有する鋼板の破断発生率を低減可能な冷間圧延方法を提供することにある。

本発明に係る冷間圧延方法は、欠陥部を一部に有する鋼板の冷間圧延方法であって、前記欠陥部が圧延ロールを通過する前に前記鋼板の圧延速度を所定の圧延速度まで減速させる減速ステップと、前記減速ステップが完了してから前記欠陥部が前記圧延ロールを通過するまでの間に、前記鋼板の張力を所定の張力低下率で所定の張力まで低下させる張力低下ステップと、前記欠陥部が前記圧延ロールを通過した後、前記鋼板の張力を所定の張力増加率で元の張力まで復帰させる張力復帰ステップと、前記張力復帰ステップが完了した後、前記鋼板の圧延速度を元の圧延速度まで加速させる加速ステップと、を含み、前記所定の圧延速度、前記所定の張力低下率、及び前記所定の張力増加率は、冷間圧延機の特性又は鋼板の特性に応じて予め定められていることを特徴とする。

本発明に係る冷間圧延方法によれば、欠陥部を一部に有する鋼板の破断発生率を低減させ、結果として、圧延ラインの歩留まりや能率を向上させることができる。

図１は、本発明の一実施形態である冷間圧延方法が適用される冷間圧延機の構成を示す模式図である。図２は、本発明の一実施形態である冷間圧延処理の流れを示すフローチャートである。図３は、本発明の一実施形態である冷間圧延処理の流れを説明するためのタイミングチャートである。図４は、本発明例及び比較例１，２の冷間圧延方法を適用した場合の鋼板の破断率を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である冷間圧延方法について説明する。

〔冷間圧延機の構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である冷間圧延方法が適用される冷間圧延機の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である冷間圧延方法が適用される冷間圧延機の構成を示す模式図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態である冷間圧延方法が適用される冷間圧延機１は、リバース（可逆）式圧延機によって構成され、ワークロール２、テンションリール３ａ，３ｂ、デフレクタロール４ａ，４ｂ、及び制御装置１０を主な構成要素として備えている。なお、ワークロール２は、本発明に係る圧延ロールとして機能する。

この冷間圧延機１では、テンションリール３ａに装着された、溶接接続された複数の鋼板からなるコイルＣＯが、デフレクタロール４ａを介して巻き戻され、ワークロール２によって矢印Ａ方向に順次圧延されながらデフレクタロール４ｂを介してテンションリール３ｂに巻き取られる。そして、コイルＣＯがテンションリール３ｂで全て巻き取られた１パス目の冷間圧延終了後、ワークロール２を逆転させて矢印Ｂ方向に２パス目の冷間圧延を開始する。以上の圧延パスを繰り返し実行することによって、コイルＣＯを構成する鋼板は目標厚さまで圧延される。この一連の冷間圧延処理は、制御装置１０がワークロール２やテンションリール３ａ，３ｂの動作を制御することによって制御される。

なお、本実施形態では、冷間圧延機１は、リバース式圧延機によって構成されていることとしたが、本発明は、本実施形態に限定されることはなく、例えばタンデム圧延機等のその他の冷間圧延機にも適用することができる。

〔冷間圧延処理〕
次に、図２，図３を参照して、本発明の一実施形態である冷間圧延処理の流れについて説明する。

図２は、本発明の一実施形態である冷間圧延処理の流れを示すフローチャートである。図３は、本発明の一実施形態である冷間圧延処理の流れを説明するためのタイミングチャートである。

図２に示すフローチャートは、制御装置１０に対して冷間圧延処理の実行が指示されたタイミングでスタートとなり、冷間圧延処理はステップＳ１の処理に進む。なお、この冷間圧延処理は、予め設定された鋼板の長さ方向における溶接部や疵の位置毎、且つ、圧延パス毎に実行されるものとする。また、冷間圧延処理を実行している間、ＡＧＣ（Automatic Gauge Control）やＡＳＣ（Automatic Shape Control）による鋼板の板厚制御及び形状制御が実行されているものとする。

ステップＳ１の処理では、制御装置１０が、鋼板の長さ方向位置が鋼板の圧延速度の減速を開始する減速開始位置に到達したか否かを判別する。なお、減速開始位置は、前工程での欠陥部の検査結果や圧延前のリワインドにおける現物視認によりオペレータが登録する。また、鋼板の長さ方向位置は、テンションリール３ａ，３ｂにおけるコイルＣＯの半径及びコイルＣＯとワークロール２との間の位置関係から算出することができる。判別の結果、減速開始位置に到達していない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、制御装置１０は、所定の制御周期が経過した後、再度ステップＳ１の処理を実行する。一方、減速開始位置に到達した場合には（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御装置１０は、冷間圧延処理をステップＳ２の処理に進める。

ステップＳ２の処理では、制御装置１０が、テンションリール３ａ，３ｂの回転速度を制御することによって、鋼板の圧延速度Ｖ１を所定の圧延速度Ｖ２まで減速させる減速操作を開始する（図３（ｂ），時間ｔ＝ｔ１）。なお、所定の圧延速度Ｖ２は、冷間圧延機の特性に応じて予め定められているものとする（例えば６０ｍｐｍなど）。すなわち、圧延速度Ｖ２が遅すぎると、フィードバック制御の遅れにより板厚制御・形状制御が不安定になる、あるいは圧延荷重が増大し圧延が不安定となる、といった問題が生じる。逆に、圧延速度Ｖ２が速すぎると、欠陥部で板破断が発生した場合にロールに傷が入り、ロール替えのダウンタイムが発生するリスクが高まる。そのため、減速目標となる圧延速度Ｖ２は上述の観点から適宜定めることができ、複数の鋼種に対して一律の速度とすることが好ましい。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、冷間圧延処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、制御装置１０が、鋼板の圧延速度Ｖ１が所定の圧延速度Ｖ２まで減速したか否かを判別する。判別の結果、鋼板の圧延速度Ｖ１が所定の圧延速度Ｖ２まで減速していない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、制御装置１０は、減速操作は完了していないと判断し、所定の制御周期が経過した後、再度ステップＳ３の処理を実行する。一方、鋼板の圧延速度Ｖ１が所定の圧延速度Ｖ２まで減速している場合には（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、制御装置１０は、減速操作は完了したと判断し、冷間圧延処理をステップＳ４の処理に進める。

ステップＳ４の処理では、制御装置１０が、以下の数式（１），（２）に示すように、テンションリール３ａ，３ｂの回転速度を制御することによって、ワークロール２の入側及び出側における鋼板の張力Ｔ_Ｅ，Ｔ_Ｄを所定の張力低下率Ｔｄｏｗｎ（％）でそれぞれ張力Ｔ_{ＥＣＯＭＰ}，Ｔ_{ＤＣＯＭＰ}まで低下させる（図３（ａ），時間ｔ＝ｔ２〜ｔ３）。なお、所定の張力低下率Ｔｄｏｗｎは、鋼板の特性（例えば硬度や降伏強度）により決定する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、冷間圧延処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、制御装置１０が、鋼板の長さ方向位置が鋼板の圧延速度の減速を終了する減速終了位置（欠陥部の位置より圧延方向下流側）に到達したか否かを判別する。なお、減速終了位置に到達したか否かは、例えばオペレータが加速ボタンを押下したか否かにより判別することができる。判別の結果、減速終了位置に到達していない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、制御装置１０は、所定の制御周期が経過した後、再度ステップＳ５の処理を実行する。一方、減速終了位置に到達した場合には（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、制御装置１０は、冷間圧延処理をステップＳ６の処理に進める。

ステップＳ６の処理では、制御装置１０が、テンションリール３ａ，３ｂの回転速度を制御することによって、ワークロール２の入側及び出側における鋼板の張力Ｔ_{ＥＣＯＭＰ}，Ｔ_{ＤＣＯＭＰ}を所定の張力増加率Ｔｕｐ（ｔｏｎ／ｓｅｃ）でそれぞれ元の張力Ｔ_Ｅ，Ｔ_Ｄまで復帰させる（図３（ａ），時間ｔ＝ｔ４〜ｔ５）。なお、所定の張力増加率Ｔｕｐは、鋼板の特性（例えば硬度や降伏強度）により決定する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、冷間圧延処理はステップＳ７の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、制御装置１０が、テンションリール３ａ，３ｂの回転速度を制御することによって、鋼板の圧延速度Ｖ２を元の圧延速度Ｖ１まで加速させる加速操作を実行する（図３（ｂ），時間ｔ＝ｔ５〜ｔ６）。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、一連の冷間圧延処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である冷間圧延処理によれば、制御装置１０が、欠陥部が圧延ロールを通過する前に鋼板の圧延速度を所定の圧延速度まで減速させ、減速操作が完了してから欠陥部がワークロール２を通過するまでの間に、鋼板の張力を所定の張力低下率で所定の張力まで低下させ、欠陥部がワークロール２を通過した後、鋼板の張力を所定の張力増加率で元の張力まで復帰させ、張力復帰操作が完了した後、鋼板の圧延速度を元の圧延速度まで加速させる。これにより、欠陥部を一部に有する鋼板の破断発生率を低減させ、結果として、圧延ラインの歩留まりや能率を向上させることができる。

鋼素材を板厚１．５ｍｍから板厚０．２２ｍｍへ減厚する冷間圧延を以下の３条件で２０トンのコイル１００個について行った際の鋼板の破断率を図４に示す。

（条件１）比較例１：本発明の制御なし（圧延速度４５０ｍｐｍ、入側ユニット張力２０ｋｇ/ｍｍ^２、出側ユニット張力２５ｋｇ/ｍｍ^２）
（条件２）比較例２：圧延速度の低下のみ（圧延速度４５０ｍｐｍ→圧延速度６０ｍｐｍ、入側ユニット張力２０ｋｇ/ｍｍ^２、出側ユニット張力２５ｋｇ/ｍｍ^２）
（条件３）本発明例：圧延速度低下＋張力低下（圧延速度４５０ｍｐｍ→圧延速度６０ｍｐｍ、入側ユニット張力２０ｋｇ/ｍｍ^２、出側ユニット張力２５ｋｇ/ｍｍ^２→入側ユニット張力１５ｋｇ/ｍｍ^２、出側ユニット張力２０ｋｇ/ｍｍ^２、張力低下率０．１ｔｏｎ／ｓｅｃ、張力増加率０．１ｔｏｎ／ｓｅｃ）

図４に示すように、圧延速度の低下のみの比較例２では、比較例１における鋼板の破断率５０％に対して鋼板の破断率は５５％となり、破断率低減の目立った効果は見られなかった。これに対して、圧延速度と張力の双方を低下させた本発明例では、鋼板の破断率は１０％となり、鋼板の破断率を劇的に低下させることができた。なお、圧延速度の低下は、鋼板の破断率低減に直接的には作用しないとしても、鋼板破断時における圧延ロールのダメージ低減のために重要な要素である。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１冷間圧延機
２ワークロール
３ａ，３ｂテンションリール
４ａ，４ｂデフレクタロール
１０制御装置

Claims

欠陥部を一部に有する鋼板の冷間圧延方法であって、
前記欠陥部が圧延ロールを通過する前に前記鋼板の圧延速度を所定の圧延速度まで減速させる減速ステップと、
前記減速ステップが完了してから前記欠陥部が前記圧延ロールを通過するまでの間に、前記鋼板の張力を所定の張力低下率で所定の張力まで低下させる張力低下ステップと、
前記欠陥部が前記圧延ロールを通過した後、前記鋼板の張力を所定の張力増加率で元の張力まで復帰させる張力復帰ステップと、
前記張力復帰ステップが完了した後、前記鋼板の圧延速度を元の圧延速度まで加速させる加速ステップと、を含み、
前記所定の圧延速度、前記所定の張力低下率、及び前記所定の張力増加率は、冷間圧延機の特性又は鋼板の特性に応じて予め定められている
ことを特徴とする冷間圧延方法。