JP2021164926A

JP2021164926A - 厚鋼板の圧延方法および製造方法

Info

Publication number: JP2021164926A
Application number: JP2020068120A
Authority: JP
Inventors: 智彦杉山; Tomohiko Sugiyama; 哲弥岸本; Tetsuya Kishimoto
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2020-04-06
Filing date: 2020-04-06
Publication date: 2021-10-14

Abstract

【課題】平面形状の制御精度を向上した厚鋼板の圧延方法および製造方法を提案する。【解決手段】厚鋼板の幅方向に板厚分布を付与することにより平面形状を制御して圧延する厚鋼板の圧延方法であって、調整圧延段階、幅出圧延段階および仕上圧延段階を経て可逆圧延機を用いて厚鋼板に圧延する仕上圧延段階において、少なくとも板幅両端部の板厚を厚くする板厚分布を付与して圧延し、厚みを付与した板厚部分を可逆な２パス以上で圧延する方法である。また、その圧延方法を用い、鋼素材を厚鋼板に圧延する厚鋼板の製造方法である。【選択図】図４

Description

本発明は厚鋼板の幅方向に板厚分布を付与することにより平面形状を制御して圧延する厚鋼板の圧延方法、および、その圧延方法を用いた厚鋼板の製造方法に関する。

一般に、厚鋼板の圧延工程は鋼スラブの表面手入れあるいは幅出し精度を保つため、板厚調整を行う調整圧延段階、平面上で圧延方向を９０度回転して所定の製品幅を得る幅出圧延段階、再び９０度回転して所定の製品板厚を得る仕上圧延段階、の３つの圧延フェーズから構成されている。厚鋼板の圧延はリバース圧延（可逆圧延）で行われており、これらの３つの段階を合わせて全部で１０数パスの圧下を加えている（図１（ａ））。

このようなプロセスを経て得られる製品の平面形状は、幅出比（製品幅／スラブ幅）あるいは長さ方向圧下比（製品長さ／スラブ長さ）により変化する。例えば、幅出し比が小さく長さ方向圧下比が大きい場合は鼓状となり、逆に幅出し比が大きく長さ方向圧下比が小さい場合は太鼓状となることが知られている。圧延完了後の板取りにおいては、これらの平面形状で矩形から外れている部分はすべて切り落とされ、製品の歩留まりの低下を招く。

これらの平面形状不良への対策として、特許文献１では、厚鋼板の幅方向に板厚分布を付与することにより平面形状を制御して圧延する厚鋼板の圧延方法を開示しており、具体的には、板幅両端部の板厚を厚くするとともに、板幅中央部についても板厚を厚くする板厚分布を付与して、圧延したり、板幅両端部の板厚のみを厚くした場合に先後端部に生じる見かけ上の幅落ちの大きさに基づき、板幅中央部に付与する板厚分布を決定したりしている。

特開２００１−２０５３２２号公報

しかしながら、前記従来の技術には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１に記載の方法は、調整圧延段階および、幅出圧延段階の最終パスにおける板厚分布を付与することにより、仕上圧延段階において、最終的な平面形状を制御しようとするものである。そのため、板厚分布の付与後の最初のパスにおける圧延方向によりメタルフローの向きが変わって、最終的な平面形状に影響を与えることが、考慮されていなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、板厚分布付与後の圧延時のメタルフローを考慮して、平面形状の制御精度を向上した厚鋼板の圧延方法および厚鋼板を製造する方法を提案することを目的としている。

発明者らは、上記課題を解決するため、仕上圧延開始時に厚みを付与した部分を複数回のパスで可逆的に圧延することでメタルフローを適切に制御できることを見出し、本発明を完成するに至った。
前記課題を解決し上記の目的を実現するため開発した本発明は、下記の要旨構成に示すとおりである。即ち、本発明は、第１に、厚鋼板の幅方向に板厚分布を付与することにより平面形状を制御して圧延する厚鋼板の圧延方法であって、調整圧延段階、幅出圧延段階および仕上圧延段階を経て可逆圧延機を用いて厚鋼板に圧延する仕上圧延段階において、少なくとも板幅両端部の板厚を厚くする板厚分布を付与して圧延し、厚みを付与した板厚部分を可逆な２パス以上で圧延することを特徴とする厚鋼板の圧延方法を提案する。

なお、本発明に係る上記厚鋼板の圧延方法については、
ａ．前記厚みを付与した板厚部分の圧延に当たっては、それぞれの圧延方向のパスの圧下量の和を等しくする、ここで、圧下量とは当該パスの圧延によって変形した体積とする、こと、
ｂ．圧下比を１０以下とする、ここで、圧下比とは製品長さの素材長さに対する比とする、こと、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。

また、本発明は、第２に、上記厚鋼板の圧延方法を用いて、鋼素材を厚鋼板に圧延することを特徴とする厚鋼板の製造方法を提案する。

以上説明したように、本発明によれば、仕上圧延段階の最初のパスにおけるメタルフローを考慮し、厚みを付与した部分を複数回の圧延で可逆な方向に圧延し、好ましくは可逆な方向に均等に分散して圧延することとしたので、最終的な平面形状の精度向上を図ることが可能となる。

厚鋼板の製造工程および平面形状の変化を示す概念図であって、（ａ）は板厚分布を付与せず可逆圧延する場合を表し、（ｂ）は板厚分布を付与しながら可逆圧延する場合を表す。板厚分布を付与しながら厚鋼板を製造する仕上圧延段階の最初のパスを示す模式図であって、（ａ）は被圧延材を斜め上方から観察した斜視図を表し、（ｂ）は圧延時のメタルフローの方向を示す概念図を表す。板厚分布を付与しながら厚鋼板を製造する仕上圧延段階の最初のパスにおいて、付与した厚み部分を１回のパスで圧延して仕上げた厚鋼板の形状を表すグラフであって、（ａ）は圧延長手方向の幅代および曲がりを表し、（ｂ）は先後端のクロップ形状として、圧延幅方向に対する圧延伸びを表す。板幅両端部の板厚が厚い被圧延材の断面図を用いて、本発明の一実施形態を示す概念図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は厚鋼板の製造工程および平面形状の変化を示す概念図である。図１（ａ）は板厚分布を付与せず可逆圧延する場合を表し、図１（ｂ）は板厚分布を付与しながら可逆圧延する場合を表す。

厚鋼板の圧延工程は鋼素材（鋼スラブ）１を可逆圧延機（ミル）２にて１０数回の可逆圧延を伴う。厚鋼板の圧延工程は鋼スラブ１の表面手入れあるいは幅出し精度を保つため、板厚調整を行う調整圧延段階１００、水平面上で圧延方向を９０度回転（５）して所定の製品幅を得る幅出圧延段階２００、再び９０度回転（５）して所定の製品板厚を得る仕上圧延段階３００、の３つの圧延フェーズから構成されている。図１（ａ）に示す平面形状４では、調整圧延段階１００は幅出し比が小さく長さ方向圧下比が大きいため、長方形の平面形状を有する鋼スラブ１は、鼓状の平面形状を有する調整圧延後の被圧延材１０１となる。このとき、厚み方向の形状はほぼ長方形となる。水平面上で圧延方向を９０度回転（５）して圧延する幅出圧延段階２００では、幅出し比が大きく長さ方向圧下比が小さいため、太鼓状の平面形状を有する幅出圧延後の被圧延材２０１となる。このときも、厚み方向の形状はほぼ長方形となる。再び９０度回転（５）して圧延し仕上圧延段階３００を経て得られる厚鋼板３０１は、図１（ａ）に示すように、長方形の製品を得るには歩留まりの低い形状となる。

そこで、歩留まり向上、クロップロス低減を目的に、長手方向の幅出比を制御するための厚み分布を与えた圧延方法が従来から行われている。一例を図１（ｂ）に示す。この例では、調整圧延後および幅出圧延後の被圧延材１０２、２０２のそれぞれ長手方向両端部および幅方向両端部に厚みを増加させた板厚分布を与えている。図１（ｂ）の平面形状４から明らかなように付与した厚みにより、幅足らずや長さ足らずを補償する伸び（６，７）が得られ、仕上圧延後の厚鋼板３０２はほぼ長方形となって、高い歩留まりを得ることができる。

しかしながら、長さ方向圧下比（以下、単に圧下比といい、製品長さ／スラブ長さで定義する）が１０以下の製品では、しばしば幅足らずが発生した。特に、仕上圧延段階における最初のパスの噛み抜け（Ｔｏｐ）側で幅足らずが顕著であった。

そこで、仕上圧延段階の最初のパスのメタルフローを解析したところ、噛み込み（Ｂｏｔｔｏｍ）側と噛み抜け（Ｔｏｐ）側で異なることが分かった。図２は仕上圧延段階の最初のパスを示す模式図である。図２（ａ）は被圧延材を斜め上方から観察した斜視図を表し、図２（ｂ）は圧延時のメタルフローの方向を示す概念図を表す。発明者らは、以下のように考えている。噛み込み（Ｂｏｔｔｏｍ）側では、圧延ロールと後続する被圧延材によって、長手方向へのメタルフローが抑制され、付与した厚み部分のメタルフローは幅方向に向かう（１０）。ところが、噛み抜け（Ｔｏｐ）側は、フリーのため、付与した厚み部分のメタルフローは長手方向に向かう（１１）。

図３は上記で製造した厚鋼板の形状の一例を示すグラフである。図３（ａ）は圧延長手方向の幅代および曲がりを表し、図３（ｂ）は先後端のクロップ形状として、圧延幅方向に対する圧延伸びを表す。

図３（ａ）は横軸に圧延長さをとっており、０が仕上圧延段階の最初のパスにおける噛み抜け（Ｔｏｐ）側を示す。縦軸は操作者（ＯＰ）側を正に、動力（ＭＣ）側を負にとり、それぞれ、仕上圧延段階におけるＯＰ側とＭＣ側の幅代（仕上圧延段階の前の幅位置に対する仕上圧延段階の後の幅位置）を実線で、幅方向中心位置を曲がりの値として、一点鎖線で示す。噛み込み部（Ｂｏｔｔｏｍ）から長さ方向３／４程度まで、幅出し段階で付与した幅端部側の厚みの寄与による幅出しが期待通り施されているが、噛み抜け（Ｔｏｐ）側では、幅出しが不十分で幅すぼみを生じている（１２）。

図３（ｂ）は横軸に圧延幅をとっており、０がＯＰ側になる。縦軸は、長手方向の圧延伸びを表し、正が噛み抜け（Ｔｏｐ）側への伸びを、負が噛み込み（Ｂｏｔｔｏｍ）側への伸びを表す。グラフはそれぞれ先尾端のクロップの平面形状を表すことになる。幅端部で噛み抜け（Ｔｏｐ）側長手方向への圧延伸びが顕著であり、上記メタルフローの推定が正しいことが判った。

上記検討をもとに、板幅両端部の板厚を厚くする板厚分布を付与して行う、仕上圧延段階の最初のパスで、従来のように厚みを付与した板厚部分をすべて圧延するのではなく、可逆な２パス以上に分けて圧延し、噛み込み（Ｂｏｔｔｏｍ）側と噛み抜け（Ｔｏｐ）側を入れ替えることで、メタルフローを適切に制御できることを見出した。すなわち、幅出圧延段階では、当該幅出圧延段階後の被圧延材の板幅両端部の板厚を、他の部分の板厚に対して所定の板厚差厚くなるよう圧延し、仕上圧延段階では、前記板厚差を２パス以上の圧延により解消するものである。ここで、他の部分の板厚とは、幅方向の板厚分布で最も厚みの薄い部分とする。

図４に本発明の一実施形態を示して説明する。図４は幅出圧延段階終了後の被圧延材２０２を、仕上圧延段階の最初のパスにおける噛み込み（Ｂｏｔｔｏｍ）側から見た部分斜視図である。この実施形態では幅方向両端に長手方向に延在する断面が台形の四角柱を付加した厚みプロフィールとしている。中央部（Ｌ_３）の板厚Ｈ_０の両側に付加厚みΔＨの領域を両幅端からＬ_１（＝Ｌ_５）の長さまで付与し、続くＬ_２（＝Ｌ_４）の長さの領域で厚みを漸減させてＨ_０としている。ここでは、板厚差は２×ΔＨとなる。この実施形態では、仕上圧延段階の最初のパスにおいて、付加した四角柱の体積の半分（１３）を圧下量として圧延し、噛み込み（Ｂｏｔｔｏｍ）側と噛み抜け（Ｔｏｐ）側を入れ替えて、逆方向に残りの半分（１４）を圧下量として圧延し、板厚差を解消した。これにより、製品厚板の長手方向両端部で幅すぼみすることなく、均等な幅出しとすることができた。

本実施形態では、仕上圧延段階の最初に２回のパスで厚みを付与した板厚部分を均等な圧下量で圧延したが、３回、４回に分けて圧延することも可能である。一方、圧延回数を増やしすぎると生産性を低下させ、圧延温度の低下による材料特性への悪影響も懸念されるので、６回程度とすることが好ましく、４回以下がさらに好ましい。それぞれの圧延方向のパスの圧下量の合計を等しくすることが好ましい。ここで、圧下量とは厚みを付与した板厚部分の体積のうち、当該パスの圧延によって変形した体積とする。また、「圧下量の合計を等しくする」とは、可逆な２方向の圧延のそれぞれのパスの圧下量の合計の比が１：２〜１：１の範囲にあることとし、２：３〜１：１の範囲にあることがより好ましい。

また、上記したように幅すぼみの問題は、圧下比１０以下の厚板で起きやすいので、本発明を適用して好適である。ここで、圧下比とは製品長さの素材長さに対する比とする。

上記厚鋼板の圧延方法を用い、鋼素材（鋼スラブ）１を厚鋼板３０２に圧延することで、平面形状に優れた厚鋼板製品を製造することができる。

（実施例）
寸法２４５ｍｍ×１９００ｍｍ×３２００ｍｍ（厚さ×幅×長さ）の鋼スラブを１２００℃に加熱後、幅出し比１．３で板厚２３ｍｍまで圧延した。このとき、圧下比は８．２であった。幅出圧延段階の最終パスにおいて、図４に相当する厚みプロフィールの被圧延材２０２を圧延した。厚みプロフィールは、ΔＬ_１＝ΔＬ_５＝０、ΔＬ₂＝ΔＬ₄＝５００ｍｍ、ΔＨ＝４．８ｍｍ、ΔＨ_１＝３．２ｍｍ、ΔＨ_２＝１．６ｍｍとした。

発明例では、仕上圧延段階の最初のパスで、ΔＨ_１まで圧延し、２回目のパスで逆方向にのこり（ΔＨ_２）を圧延した。製品厚板の長手方向に幅すぼみは見られず、幅代は、片側に２０±５ｍｍの範囲に収まっていた。

比較例では、仕上圧延段階の最初のパスでΔＨ全て圧延した。製品厚板の長手方向の噛み抜け（Ｔｏｐ）部に幅代が５ｍｍ以下となる幅すぼみが生じた。

本発明によれば、幅出圧延段階では、当該幅出圧延段階後の被圧延材の板幅両端部の板厚を、他の部分の板厚に対して所定の板厚差厚くなるよう圧延し、記仕上圧延段階では、前記板厚差を２パス以上の圧延により解消することでメタルフローを適切に制御するようにしたので、厚鋼板の平面形状の制御精度を向上することが可能となる。

１鋼素材（鋼スラブ）
２可逆圧延機（ミル）
３圧延方向
４平面形状
５圧延方向を水平面内で９０°回転
６調整圧延で付与した厚み部分が伸びている様子
７幅出圧延で付与した厚み部分が伸びている様子
８噛み込み側端面（Ｂｏｔｔｏｍ）
９噛み抜け側端面（Ｔｏｐ）
１０噛み込み側メタルフロー部
１１噛み抜け側メタルフロー部
１２噛み抜け側の幅すぼみ
１３仕上圧延の最初のパスでの圧下部分
１４仕上圧延の２回目のパスでの圧下部分
１００調整圧延段階
１０１通常の調整圧延後の被圧延材
１０２厚み分布付与した調整圧延後の被圧延材
２００幅出圧延段階
２０１通常の幅出圧延後の被圧延材
２０２厚み分布付与した幅出圧延後の被圧延材
３００仕上圧延段階
３０１通常の仕上圧延後の厚鋼板
３０２厚み分布付与した仕上圧延後の厚鋼板

Claims

厚鋼板の幅方向に板厚分布を付与することにより平面形状を制御して圧延する厚鋼板の圧延方法であって、調整圧延段階、幅出圧延段階および仕上圧延段階を経て可逆圧延機を用いて厚鋼板に圧延する仕上圧延段階において、
少なくとも板幅両端部の板厚を厚くする板厚分布を付与して圧延し、厚みを付与した板厚部分を可逆な２パス以上で圧延することを特徴とする厚鋼板の圧延方法。
前記厚みを付与した板厚部分の圧延に当たっては、それぞれの圧延方向のパスの圧下量の和を等しくする、ここで、圧下量とは当該パスの圧延によって変形した体積とする、ことを特徴とする請求項１に記載の厚鋼板の圧延方法。
圧下比を１０以下とする、ここで、圧下比とは製品長さの素材長さに対する比とする、ことを特徴とする請求項１または２に記載の厚鋼板の圧延方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の厚鋼板の圧延方法を用いて、鋼素材を厚鋼板に圧延することを特徴とする厚鋼板の製造方法。