JP2023172899A - スラブの幅圧下方法、鋼板の製造方法及びスラブの幅圧下装置 - Google Patents

Abstract

【課題】幅圧下中のスラブをパスラインに維持できるスラブの幅圧下方法、当該幅圧下方法を用いた鋼板の製造方法及びスラブの幅圧下装置を提供する。
【解決手段】スラブを幅圧下する一対の金型と、スラブのパスラインを上下方向に挟んで設置される少なくとも２組の上下一対の座屈防止ロールと、を用いて、スラブを幅圧下するスラブの幅圧下方法であって、スラブの進行方向の入側に位置する座屈防止ロールの下ロールを、下ロールの上端位置がパスライン位置に固定されるように位置制御し、他の座屈防止ロールを、他の座屈防止ロールのそれぞれから幅圧下中のスラブに予め定められた押力が付与されるように押力制御する。
【選択図】図１

Description

本発明はスラブをパスライン位置に維持できるスラブの幅圧下方法、鋼板の製造方法及びスラブの幅圧下装置に関する。

連続鋳造設備から搬送されたスラブは、加熱炉で所望の温度に加熱された後、必要に応じスケールが除去されてから、スラブの幅圧下装置に送られる。スラブの幅圧下装置では、スラブはピンチロールによって、スラブの幅方向に対向するように設置された一対の金型の間に搬送され、揺動運動をする金型にプレスされて幅圧下される。また、スラブが幅圧下されてスラブの幅が狭められるとスラブは増厚する。幅圧下後、金型を開放し、入側ピンチロール及び出側ピンチロールによりスラブを搬送する。スラブの未幅圧下部が金型位置に搬送された後、再度幅圧下する。このようにスラブの幅圧下と搬送とを繰り返し行うことでスラブ全長を幅圧下する。

一般的に、スラブの先端側を幅圧下する際、スラブは入側ピンチロールで支持されるが、出側ピンチロールで支持されないので、スラブは片持ち状態となる。片持ち状態ではスラブはその自重によりたわみ、パスラインから逸脱してしまう。ここで、スラブがパスラインから逸脱するとは、スラブ中立線が設備中心線から逸脱することを意味する。スラブ中立線とはスラブの幅中央断面におけるスラブの上面と下面の中間位置をつないだ線、すなわちスラブ厚さ中心線であり、設備中心線は金型高さ中心を通る水平線である。

スラブがパスラインから逸脱するとスラブの座屈が発生しやすくなる。また、スラブがパスラインから逸脱すると、金型を回転させるモーメントが生じプレス面が傾斜してしまう。プレス面が傾斜した状態で幅圧下を行うとスラブの座屈が発生しやすくなる。さらに、金型を回転させるモーメントが大きくなると幅圧下装置に大きな力が作用して機器の破損を招く。また、金型のプレス面にはエッジシーム疵防止のため、カリバーと呼ばれる傾斜面を上下に設けることがある。しかし、スラブがパスラインから逸脱すると、スラブ厚さ中心と金型中心との位置がずれ、カリバーとスラブの接触範囲が上下非対称になるため、エッジシーム疵の発生にとどまらず、金型の偏摩耗が進行して金型の交換回数が増大する。このため、スラブの幅圧下時には、幅圧下する金型間に配置され、上下方向に設置された座屈防止ロールでスラブの上下面を拘束支持している。これにより、スラブの座屈を抑制するとともに、自重でたわもうとするスラブ先端をパスラインに維持している。

スラブの座屈を防止し、スラブをパスライン位置に保持できる座屈防止ロールを備えた幅圧下方法および装置として、特許文献１には、上下少なくとも２対の座屈防止ロールをそれぞれ油圧シリンダで支持し、当該座屈防止ロールの下ロール及び上ロールからスラブに一定押力が付与されるように押力制御するスラブの幅圧下方法が開示されている。特許文献１によると、押力制御された座屈防止ロールを用いることで、スラブ幅圧下後に板厚が増加しても、また、片持ち状態のスラブが自重でたわもうとしてもスラブをパスラインに維持でき、これにより、スラブの座屈を防止できるとしている。

特許文献２には、少なくとも２対の座屈防止ロールをそれぞれ油圧シリンダで支持し、スラブの幅圧下を行う前に、予め対象となるスラブの幅圧下前後における増厚量を算出し、スラブの幅圧下時に下座屈防止ロールをパスラインから増量量の半量下げて固定するとともに上座屈防止ロールを押力制御とするスラブの幅圧下方法が開示されている。特許文献２によると、下座屈防止ロールをパスラインから増量量の半量下げて固定し、上座屈防止ロールを押力制御とすることで、スラブの座屈を防止でき、且つ、スラブをパスラインに維持できるとしている。

特許文献３には、パスライン近傍において入側の下座屈防止ロールでスラブを支持し、出側の下座屈防止ロールを、予め設定された下降速度でスラブの増厚分に対応した距離だけ下降させるスラブの幅圧下方法が開示されている。特許文献３によれば、出側の下座屈防止ロールの下降速度は、スラブの材質やサイズに応じて、あらかじめ計算により求められたスラブの増厚速度に対応した値に設定される。このように、パスライン近傍において下座屈防止ロールでスラブを支持し、出側の下座屈防止ロールを予め設定された下降速度で下降させることで、スラブをパスラインに正確に保持できるとしている。

特開２００１－２５２７０４号公報 特開２０１７－３００３１号公報 特開２０１５－１２３４８６号公報

一般的に、スラブの先端側が幅圧下され、当該スラブが出側に搬送されるに従って片持ち状態となるスラブ重量、すなわち入側ピンチロールに接触する部分からスラブ先端までのスラブ重量は徐々に増加する。特許文献１に開示されたスラブの幅圧下方法を用いて座屈防止ロールの下ロール及び上ロールからスラブに一定押力を付与する構成であっても、増加したスラブ重量によって入側の下ロールは徐々に下がってしまう。この結果、スラブは正規のパスラインから下方向にずれてしまい、スラブをパスラインに維持できなくなる、という課題があった。

また、特許文献２に開示されたスラブの幅圧下方法では、スラブ搬送前にパスラインから増厚量の半量下げた高さに下ロールを固定している。このため、幅圧下が完了するまで当該下ロールはスラブに接触しないので幅圧下前および幅圧下開始直後において、下ロールとスラブの間には隙間が生じる。さらに、座屈防止のために上ロールから押力がスラブに付与されるので、片持ち状態にあるスラブは下方向にたわむ。このスラブの下方向へのたわみによって、スラブがパスラインから逸脱してしまい、これにより、スラブを幅圧下する金型の偏摩耗が誘発される場合がある、という課題があった。

また、特許文献３に開示されたスラブの幅圧下方法においても入側の下座屈防止ロールは押力制御されているので、スラブに一定押力を付与する構成であったとしても、増加したスラブ重量によって入側の下座屈防止ロールは徐々に下がってしまう。この結果、スラブは正規のパスラインから下方向にずれてしまい、スラブをパスラインに維持できなくなる、という課題があった。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、幅圧下中のスラブをパスラインに維持できるスラブの幅圧下方法、当該幅圧下方法を用いた鋼板の製造方法及びスラブの幅圧下装置を提供することである。

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
（１）スラブを幅圧下する一対の金型と、前記スラブのパスラインを上下方向に挟んで設置される少なくとも２組の上下一対の座屈防止ロールと、を用いて、スラブを幅圧下するスラブの幅圧下方法であって、前記スラブの進行方向の入側に位置する座屈防止ロールの下ロールを、該下ロールの上端位置が前記パスライン位置に固定されるように位置制御し、他の座屈防止ロールを、該他の座屈防止ロールのそれぞれから幅圧下中の前記スラブに予め定められた押力が付与されるように押力制御する、スラブの幅圧下方法。
（２）前記スラブの進行方向の出側に位置する座屈防止ロールの上ロールの押力及び前記スラブの重量と、前記スラブの進行方向の出側に位置する座屈防止ロールの下ロールの押力とが釣り合うように押力制御する、（１）に記載のスラブの幅圧下方法。
（３）前記スラブの尾端が前記スラブの進行方向の入側に位置する座屈防止ロールを通過した後に、前記スラブの進行方向の出側に位置する前記座屈防止ロールの下ロールを、該下ロールの上端位置が前記幅圧下による前記スラブの増厚量に基づいて定められる位置に固定されるように位置制御する、（１）または（２）に記載のスラブの幅圧下方法。
（４）前記スラブの増厚量に基づいて定められる位置は、幅圧下による前記スラブの増厚量の半量分、前記パスライン位置から鉛直下方に下げた位置である、（３）に記載のスラブの幅圧下方法。
（５）（１）から（４）のいずれかに記載のスラブの幅圧下方法で前記スラブを幅圧下して鋼板を製造する、鋼板の製造方法。
（６）スラブを幅圧下する一対の金型と、前記スラブのパスラインを上下方向に挟んで設置される少なくとも２組の上下一対の座屈防止ロールと、前記座屈防止ロールのそれぞれの動作を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記スラブの進行方向の入側に位置する座屈防止ロールの下ロールの上端位置が前記パスライン位置に固定されるように該下ロールを位置制御し、他の座屈防止ロールのそれぞれから幅圧下中の前記スラブに所定の押力が負荷されるように該他の座屈防止ロールのそれぞれを押圧制御する、スラブの幅圧下装置。
（７）前記制御装置は、前記スラブの進行方向の出側に位置する座屈防止ロールの上ロールの押力及び前記スラブの重量と、前記スラブの進行方向の出側に位置する座屈防止ロールの下ロールの押力とが釣り合うように押力制御する、（６）に記載のスラブの幅圧下装置。
（８）前記スラブの尾端が前記進行方向の入側に位置する座屈防止ロールを通過したことを検出して検出信号を出力する検出手段をさらに有し、前記制御装置は、前記検出信号を取得すると、前記スラブの進行方向の出側に位置する前記座屈防止ロールの下ロールの上端位置が前記幅圧下による前記スラブの増厚量に基づいて定められる位置に固定されるように該下ロールを位置制御する、（６）または（７）に記載のスラブの幅圧下装置。
（９）前記スラブの増厚量に基づいて定められる位置は、幅圧下による前記スラブの増厚量の半量分、前記パスライン位置から鉛直下方に下げた位置である、（８）に記載のスラブの幅圧下装置。

本発明の実施により、片持ち状態のスラブが自重で撓んだとしても当該スラブをパスライン位置に維持できる。これにより、幅圧下用の金型のカリバー内でスラブを幅圧下できるので金型の偏摩耗が抑制され、この結果、金型交換回数の低減やスラブ品質の向上による歩留まり向上が実現できる。

図１は、本実施形態に係るスラブの圧下方法が実施できるスラブの幅圧下装置を示す斜視模式図である。 図２は、座屈防止ロールの制御を説明する側面模式図である。 図３は、スラブの座屈量δＣの算出に用いられる各寸法を示すスラブの断面模式図である。 図４は、比較例１、２及び発明例１、２の幅圧下装置を用いて幅圧下したスラブの叩き位置ずれを示すグラフである。 図５は、比較例１、２、３及び発明例１、２の幅圧下装置を用いて幅圧下した全スラブの叩き位置ずれの標準偏差を示すグラフである。 図６は、比較例１、２、３及び発明例１、２の幅圧下装置を用いて幅圧下したスラブの尾端座屈量を示すグラフである。

本発明者等は、スラブの幅圧下でのスラブのパスラインからのずれの対応について鋭意検討した。本発明者等は、幅圧下完了後のスラブの幅は装置出側ほど狭くなるので、装置入側の座屈防止ロールの長手位置ではスラブの増厚量は小さく、装置出側の座屈防止ロールの長手位置では増厚量が大きいことに着目した。この増厚量の差から、幅圧下によるスラブの増厚量が小さい入側の下ロールは、スラブがパスライン位置に固定されるように位置制御とし、スラブが片持ち状態になって先端部が自重で撓もうとするスラブをパスラインに保てる構成にした。

一方、幅圧下によるスラブの増厚量が大きいために、増厚量を設定するモデルの予測誤差が大きくなりやすい出側の上下ロールは、予め定められた押力が付与されるように押力制御とした。さらに、入側の上ロールも予め定められた押力が付与されるように押力制御とした。これにより、幅圧下終了後まで各座屈防止ロールのスラブへの接触が保持され、スラブをパスラインに保てる構成になる。さらに、入側の下ロールを位置制御とし、残りのロールを押力制御としたので、残りのロールの押力が設定値と異なって当該ロールの押力に若干の差が生じた場合であっても、スラブは位置制御である入側の下ロールにより支持されるので、スラブはパスラインから大きくずれることがない。以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るスラブの幅圧下方法、スラブの幅圧下装置及び鋼板の製造方法を説明する。

図１は、本実施形態に係るスラブの圧下方法が実施できるスラブの幅圧下装置を示す斜視模式図である。スラブの幅圧下装置１０は、スラブ１００の両側面であるＯｐ側及びＤｒ側から幅圧下する一対の金型１２ａ、１２ｂと、上下一対の上ロール１４a及び下ロール１４ｂを有する座屈防止ロール１４と、上下一対の上ロール１６a及び下ロール１６ｂを有する座屈防止ロール１６と、これらロールの動作を制御する制御装置１８と、センサー２０とを有する。上ロール１４ａ、１６ａ及び下ロール１４ｂ、１６ｂは、それぞれ独立して昇降可能に設けられている。

本実施形態では、２組の座屈防止ロール１４、１６を有するスラブの幅圧下装置１０の例を用いて説明するが、座屈防止ロールの組数は２組以上であればよい。すなわち、スラブの幅圧下装置１０は、少なくとも２組の座屈防止ロールを有していればよく、座屈防止ロールを３組以上設ける場合には、座屈防止ロール１４と座屈防止ロール１６との間に座屈防止ロールを追加すればよい。座屈防止ロールを３組以上設ける場合、金型中心より入側に設けられた上ロールは上ロール１４ａと、金型中心より出側に設けられた上ロールは上ロール１６ａと同様に制御すればよい。また、金型中心より入側に設けられた上ロールは上ロール１４ａと、金型中心より出側に設けられた下ロールは下ロール１６ｂと同様に制御すればよい。

スラブ１００を幅圧下する金型１２ａ、１２ｂは、スラブ１００の進行方向に沿って設置される。金型１２ａ、１２ｂは、スラブ１００の進行方向の入側から出側に向かって間隔が狭くなるように形成されたテーパー部と、当該テーパー部に続くスラブ１００の進行方向に平行な面が形成された平行部とを有する。

スラブ１００は加熱炉（不図示）を出た後、必要に応じデスケーリングされ、入側Ａから金型１２ａ、１２ｂの間に搬送されて幅圧下される。幅圧下後、スラブ１００は、出側Ｂへと搬送され、熱間圧延等の圧延処理工程に供される。スラブ１００の形状は、各面が矩形により形成される板形状であることが好ましいが、この形状に限定されるものではない。

スラブ１００は、金型１２ａ、１２ｂによって幅圧下される。金型１２ａ、１２ｂの圧下と開放による幅圧下は、スラブ１００の搬送中に複数回行われる。これにより、スラブ１００は、全長が所望の板幅の鋼板となる。図１に示した例は、スラブ１００の先端（Ｂ側）の幅圧下のみが完了した状態を示しており、この後、スラブ１００は出側Ｂへ搬送され、先端に続くスラブ１００の中央部及び尾端部の幅圧下が順次行われ、所望の板幅の鋼板が製造される。スラブ１００はピンチロール４０、４２によって搬送される。

上ロール１４ａ、１６ａはスラブ１００の上面側に配され、スラブ１００の上面の幅方向中央部を押圧する。下ロール１４ｂ、１６ｂはスラブ１００の下面側に配され、スラブ１００の下面の幅方向中央部を押圧する。これらの座屈防止ロール１４、１６の上ロール及び下ロールは、通常、金型１２ａ、１２ｂのテーパー部やテーパー部よりも出側に設けられた平行部に対応する上下位置に設けられる。

制御装置１８は、位置制御もしくは押力制御で、上ロール１４ａ、１６ａ及び下ロール１４ｂ、１６ｂの動作を制御する。本実施形態において、位置制御とは、上ロール１４ａ、１６ａであればロールの下端位置、下ロール１４ｂ、１６ｂであればロールの上端位置が所定の位置になるように各ロール位置を固定する制御を意味する。また、押力制御とは、各ロールからスラブ１００に予め定められた押力を付与する制御を意味する。例えば、下ロール１６ｂを押力制御にすると、当該下ロール１６ｂが上昇してスラブ１００の下面に所定の押力が付与される。一方、押力制御は、ロール位置が固定されていないので、仮に所定の押力よりも大きい下向きの負荷が下ロール１６ｂに生じた場合には、当該負荷により下ロール１６ｂは下降する。

センサー２０は、スラブ１００の尾端が入側の座屈防止ロール１４を通過したことを検出して検出信号を制御装置１８に出力する。センサー２０は、スラブ１００の尾端が入側の座屈防止ロール１４を通過したことを検出する検出手段の一例であり、例えば、発光部と受光部と、スラブ１００で反射された反射光を受光する受光部とを有する光学センサーが用いられる。なお、上ロール１４ａの位置からスラブ１００の尾端が座屈防止ロール１４を通過したことを検出してもよく、この場合には、上ロール１４ａがスラブ１００の尾端が入側の座屈防止ロール１４を通過したことを検出する検出手段となる。

図２は、座屈防止ロールの制御を説明する側面模式図である。図２に示すように、上ロール１４ａ、１６ａ及び下ロール１４ｂ、１６ｂはパスラインを上下方向に挟んで設置される。上ロール１４ａ、１６ａ及び下ロール１４ｂ、１６ｂはそれぞれ、油圧シリンダ２２、２４、２６、２８に接続される。油圧シリンダ２６、２８は、下ロール１４ｂ、１６ｂの上端位置のそれぞれがパスラインに一致するよう最大ストロークが設定されている。また、油圧シリンダ２２、２４は、上ロール１４ａ、１６ａの下限位置が最小板厚のスラブ１００の上面より低くなるように最大ストロークが設定されている。各油圧シリンダにはリリーフ弁が設けられており、このリリーフ弁の設定圧力を調整することで、座屈防止ロールのぞれぞれは予め定められた押力をスラブ１００の上下面に付与できる。また、油圧シリンダ２６、２８にはサーボバルブ３０、３２が接続されており、このサーボバルブ３０、３２によって座屈防止ロールが所定位置に固定される。ここで、パスラインとは、スラブ１００を搬送するテーブルロールや搬送ロールの上端面高さに相当する水平面によって形成されるラインを指す。図２であれば、ピンチロール４０の下ロールの上端高さと水平な面によって形成されるライン（一点鎖線）がパスラインとなる。

制御装置１８は、例えば、ワークステーション、パソコン等の汎用コンピュータである。制御装置１８は、油圧シリンダ２２、２４、２６、２８及びサーボバルブ３０、３２を制御する制御信号を出力するとともに、これら油圧シリンダから圧力情報及び位置情報を取得する。制御装置１８は、制御信号の出力および圧力情報及び位置情報の取得により、油圧シリンダ２２、２４、２６、２８及びサーボバルブ３０、３２を介して上ロール１４ａ、１６ａ及び下ロール１４ｂ、１６ｂを位置制御もしくは押圧制御に制御する。同様に、制御装置１８は、制御信号を出力することにより、下ロール１４ｂ、１６ｂを押圧制御から位置制御に切り替えることができ、また、位置制御から押圧制御に切り替えることもできる。

本実施形態において、制御装置１８は、上ロール１４ａ、１６ａ及び下ロール１６ｂを押力制御とする。一方、制御装置１８は、下ロール１４ｂを位置制御として、ロールの上端位置がパスライン位置になるように下ロール１４ｂの位置を固定する。この状態において幅圧下によってスラブ１００が増厚すると、押力制御とされている上ロール１４ａ、１６ａ及び下ロール１６ｂは、スラブ１００の増厚に追随して、スラブ１００の中心から上下方向に逃げるように昇降する。すなわち、上ロール１４ａ、１６ａは上昇し、下ロール１６ｂは下降する。

以上のように構成した幅圧下装置１０による幅圧下を、スラブ１００の先端部の幅圧下、及び、スラブ１００の尾端が入側に位置する座屈防止ロール１４を通過し、座屈防止ロール１６でスラブ１００が拘束された状態の幅圧下のそれぞれについて説明する。

まず、スラブ１００の先端部の幅圧下について説明する。スラブ１００の先端部の幅圧下前においては、スラブ１００の進行方向上流側はピンチロール４０や座屈防止ロール１４に拘束されているが、スラブ１００の先端側は拘束されないまま、入側に位置するピンチロール４０によって金型１２ａ、１２ｂ間に搬送される。

スラブ１００の搬送時に入側に位置する下ロール１４ｂによりスラブ１００の高さ方向の位置が設定される。すなわち、スラブ１００は、その先端側の未プレス部の下面が位置制御によってパスライン位置に固定されている下ロール１４ｂによって支持される。これにより、スラブ中立線が設備中心線に維持される。すなわち、スラブ１００はパスラインに維持されるので、スラブ１００は金型１２ａ、１２ｂのカリバー内に維持される。ここで、スラブ中立線とはスラブ１００の幅中央断面におけるスラブ１００の上面と下面の中間位置をつないだ線、すなわち、スラブ厚さ中心線である。また、設備中心線は金型中心を通る水平線である。

スラブ１００が搬送され、スラブ１００の先端部が出側に位置する上下のロール１６ａ、１６ｂ間まで到達すると、出側に位置する下ロール１６ｂは、下ロール１４ｂを補助し、スラブ１００に押されて下がることのできる押力、すなわち、スラブ１００の自重と上ロール１６ａの押力の和でスラブ１００の下面に押し当てる押力制御に変更される。また、上ロール１４ａと上ロール１６ａは、スラブ１００に座屈防止ロールの自重で触れさせる押力制御に変更される。下ロール１４ｂはパスライン位置に固定する位置制御のまま維持される。以上の設定にてスラブ１００の下面をパスラインに設定し、スラブ１００をパスラインに維持した状態でスラブ１００の幅圧下が開始される。

幅圧下の開始時に、幅圧下時の座屈防止に備え、上ロール１４ａと上ロール１６ａおよび下ロール１６ｂの押力設定を変更する。具体的には、上ロール１４ａ、１６ａ及び下ロール１６ｂは、幅圧下中にスラブ１００の座屈荷重を支持し、幅圧下に伴うスラブ１００の増厚により、これ以上の逆負荷がかかると上下方向に後退する押力をスラブ１００に付与する押力制御とされる。この際、出側に位置する上ロール１６ａ及び下ロール１６ｂによってスラブ１００を支えるため、スラブ１００に作用する上ロール１６ａの押力及びスラブ１００の重量と、下ロール１６ｂの押力とが釣り合うように、下ロール１６ｂが押力制御される。この際の押力は、スラブ１００が座屈せず、且つ、スラブ１００の増厚に対しスラブ１００に圧痕が生じない範囲で適切な押力に設定すればよい。下ロール１４ｂはパスライン位置に固定する位置制御のまま維持される。このため、下ロール１４ｂの上端位置はパスライン位置に固定される。

本実施形態に係るスラブの幅圧下装置１０では、幅圧下中、入側に位置する下ロール１４ｂがパスライン位置に固定されるので、スラブ１００が出側に搬送されるに従って片持ち状態になるスラブ１００の重量が増加しても下ロール１４ｂは下降しない。この結果、スラブ１００が片持ち状態となって自重でたわもうとする先端もパスライン位置に維持できる。

また、上ロール１４ａはスラブ１００が幅圧下されて増厚した増厚分、上下方向に後退するだけである。また、上述したように上ロール１６ａ及び下ロール１６ｂは、釣り合うように押力制御されるので、スラブ１００の増厚量が大きいために、増厚量を設定するモデルの予測誤差が大きくなりやすい出側の上ロール１６ａおよび下ロール１６ｂも、幅圧下終了後までスラブ１００への接触が保持される。つまり、スラブ１００の増厚量が設定値と異なる場合であっても、幅圧下中に出側の下ロール１６ｂとスラブ１００の下面の間に隙間が生じることはなく、また、出側の下ロール１６ｂがスラブ１００を押し上げることもない。すなわち、スラブ１００の増厚量が設定値と異なる場合であっても、スラブ１００をパスライン位置に維持できる。

さらに、ロールの実際の押力が設定値と異なり、押力制御である上下ロールの押力に差が発生した場合も、スラブ１００はパスライン上に維持される。まず、出側の上ロール１６ａの押力よりも下ロール１６ｂの押力が大きくなった場合、入側の下ロール１４ｂが支持していたスラブ１００の自重が出側の下ロール１６ｂに作用するため、スラブ１００に作用する出側の上ロール１６ａと出側の下ロール１６ｂの押力の差が解消される。この際、入側の下ロール１４ｂは位置固定であるから、スラブ１００が上方向に大きく移動することはない。また、出側の上ロール１６ａの押力よりも下ロール１６ｂの押力が小さくなった場合は、スラブ１００に作用する出側の上ロール１６ａと下ロール１６ｂの押力差は入側の下ロール１４ｂに支持される。そのため、スラブ１００がパスラインから大きく下にずれることはない。さらに、入側の上ロール１４ａの実際の押力が設定値と異なった場合は、位置固定である入側の下ロール１４ｂに押力の誤差は支持されるため、スラブ１００はパスライン上に維持される。従って、ロールの実際の押力が設定値と異なる場合もスラブ１００はパスライン上に維持され、大きくずれることがなく、ピンチロール４２にスラブ１００の先端を搬送できる。

次に、スラブ１００の尾端が入側に位置する座屈防止ロール１４を通過し、座屈防止ロール１６でスラブ１００が拘束された状態の幅圧下について説明する。スラブ１００の尾端が入側に位置する座屈防止ロール１４を通過すると、スラブ１００の尾端部は自由端になるので、スラブ１００の座屈が発生しやすくなる。スラブ１００の尾端部が自由端になる場合においても、尾端部が座屈防止ロール１４によって拘束されているときと同じように座屈防止ロールを制御すると、出側の上ロール１６ａ及び下ロール１６ｂの押力はスラブ１００の重量込みで釣り合うように設定されているので、スラブ１００の尾端部を幅圧下する際に座屈を抑制するために必要な拘束荷重が発生しない。このため、スラブ１００が出側の座屈防止ロール１６のみで拘束された状態では、スラブ１００の座屈を抑制する効果がほとんど得られない。

そこで、スラブ１００の尾端部を幅圧下する場合に、制御装置１８は、出側の下ロール１６ｂをそれまでの押力制御から、下ロール１６ｂの上端位置を幅圧下によるスラブ１００の増厚量に基づいて定められる位置に固定する位置制御に切り替えることが好ましい。すなわち、スラブ１００の尾端が入側に位置する座屈防止ロール１４を通過したことを検出すると、センサー２０は制御装置１８に検出信号を出力する。制御装置１８は、検出信号を受信すると、下ロール１６ｂの制御を押圧制御から位置制御に切り替える。なお、スラブ１００の増厚量に基づいて定められる位置とは、増厚量の半量分、パスライン位置から鉛直下方に下げた位置である。スラブ１００の増厚量は、スラブの鋼種、スラブの温度、スラブ幅、幅圧下量等の条件を用いて算出できる。

制御装置１８によって下ロール１６ｂが位置制御に切り替えられることで、出側に位置する下ロール１６ｂの位置が固定される。上ロールは押力制御であるから、下ロール１６ｂの位置を固定することで、上ロール１６aで座屈荷重を支持できるようになり、座屈の拡大を抑制できる。また、下ロール１６ｂの位置は、スラブ１００の増厚量の半量分、パスライン位置から下げた位置に固定される。このため、スラブ１００が幅圧下されて増厚しても、当該増厚によってパスライン位置から逸脱するような不具合は発生しない。なお、３組以上の座屈防止ロールを用いる際は、スラブ１００の尾端が抜けた座屈防止ロールより一つ出側に設置された座屈防止ロールの下ロールを押力制御から順次位置制御に切り替えればよい。スラブ１００の幅圧下終了後、各座屈防止ロールの設定はスラブ１００の搬送時の設定に戻され、次のスラブ１００が金型１２ａ、１２ｂ間に搬送される。

次に、図１に示したスラブの幅圧下装置１０を用いて、本実施形態に係るスラブの幅圧下方法およびスラブの幅圧下装置の効果を検証した実施例を説明する。本実施例では、座屈防止ロールを構成する上ロール及び下ロールとして、ロール径５８０ｍｍ、バレル幅２００ｍｍのロールを用いた。幅圧下に供したスラブは、厚みが２６０ｍｍであり、幅が１２８０ｍｍであり、長さが８０００ｍｍであって、スラブ内平均温度が１１００℃である軟鋼スラブであり、当該スラブを計２５本準備した。また、幅圧下量を３５０ｍｍ（幅圧下後のスラブ幅は９３０ｍｍ）とし、送り量を３５０ｍｍとし、幅圧下荷重を２４００ｔｏｎｆとして上記軟鋼スラブを幅圧下した。

比較例１では、スラブの搬送中は入側の上ロール及び出側の上ロールを、それぞれのロールがスラブ上面に自重で触れる押力制御とした。また、入側の下ロール及び出側の下ロールを、それぞれのロールから６ｔｏｎｆの押力がスラブに付与される押力制御とした。スラブの幅圧下中は、入側の上ロール及び出側の上ロールを、それぞれのロールから２０ｔｏｎｆの押力がスラブに付与される押力制御とし、入側の下ロール及び出側の下ロールを、スラブの自重を支持するため、それぞれのロールから上ロールの押力よりもスラブ自重分大きい２５ｔｏｎｆの押力がスラブに付与される押力制御とした。すなわち、比較例１では全ての上ロール及び下ロールを押力制御としてスラブの幅圧下を行った。

比較例２では、スラブの搬送中は入側の上ロール及び出側の上ロールを、それぞれのロールがスラブ上面に自重で触れる押力制御とした。また、入側の下ロール及び出側の下ロールを、パスラインからあらかじめ予想した幅圧下による増厚量の半量分下げた位置がロールの上端位置となる位置に固定する位置制御とした。スラブの幅圧下中は、入側の上ロール及び出側の上ロールを、それぞれのロールから２０ｔｏｎｆの押力がスラブに付与される押力制御とした。また、入側の下ロール及び出側の下ロールを、スラブの搬送中と同じ位置に固定する位置制御とした。すなわち、比較例２では全ての上ロールの押力制御とし、全ての下ロールを幅圧下による増厚量の半量分下げた位置がロールの上端位置となるように下ロール位置を固定する位置制御としてスラブの幅圧下を行った。

本発明例１では、スラブの搬送中は入側及び出側の上ロールを、それぞれのロールがスラブ上面に自重で触れる押力制御とした。また、入側の下ロールを、パスライン位置がロールの上端位置となる位置に固定する位置制御とし、出側の下ロールを、当該ロールから６ｔｏｎｆの押力がスラブに付与される押力制御とした。スラブの幅圧下中は、入側の下ロールはスラブの搬送中と同じ位置に固定する位置制御とした。入側の上ロール及び出側の上ロールは、それぞれのロールから２０ｔｏｎｆの押力がスラブに付与される押力制御とし、出側の下ロールを、スラブの自重を支持するため、上ロールの押力よりもスラブ自重分大きい２５ｔｏｎｆの押力がスラブに付与される押力制御とした。すなわち、本発明例１では全ての上ロールと、出側の下ロールを押力制御とし、かつ、入側の下ロールを、パスライン位置がロールの上端位置となるように下ロール位置を固定する位置制御としてスラブの幅圧下を行った。

本発明例２では、順送されるスラブの尾端が入側ロールを通過するまでは本発明例１と同様に幅圧下を行った。スラブの尾端が入側座屈防止ロールを通過した後は、出側の下ロールを位置制御に切り替えて、出側の下ロールを、幅圧下による増厚量の半量分に相当する２２ｍｍ分パスラインから下げた位置が下ロールの上端位置となるように下ロール位置を固定する位置制御として幅圧下を行った。

比較例１、２及び本発明例１、２の各条件で軟鋼スラブを１本ずつ幅圧下し、叩き位置ずれδｙおよびスラブ端部の座屈量δＣを測定した。叩き位置ずれδｙは下記（１）式で定義される値である。叩き位置ずれδｙは、スラブが金型中心より上側にずれた場合に正となり、下側にずれた場合に負となる。

δｙ＝（ｙＯｐ＋ｙＤｒ）／２・・・・・（１）
上記（１）式におけるｙＯｐ、ｙＤｒは、スラブ両端に転写された凹溝の高さ（ｍｍ）である。ｙＯｐ、ｙＤｒは、金型１２a、１２ｂの厚さ中央に設けられた突起部がスラブに転写された凹溝の高さを図１に示したＯｐ、Ｄｒ側でそれぞれ測定して求められる値である。本実施例では、比較例１、２及び本発明例１、２の各条件で幅圧下したスラブの叩き位置ずれδｙを送り量と等しい３５０ｍｍピッチでスラブ先端から測定した。

座屈量δＣは下記（２）式で定義される値である。座屈量δＣは、上反り（凹形状）の場合に正となり、下反り（凸形状）の場合に負となる。

δＣ＝（ｙ’Ｏｐ＋ｙ’Ｄｒ）／２－ｙ’Ｃｒ・・・・・（２）
上記（２）式におけるｙ’Ｃｒは幅中央でのスラブ板厚中心高さ（ｍｍ）であり、ｙ’Ｏｐおよびｙ’Ｄｒは、スラブ幅両端でのスラブ板厚中心高さ（ｍｍ）である。

図３は、スラブの座屈量δＣの算出に用いられる各寸法を示すスラブの断面模式図である。図３（a）は下反り（凸形状）の座屈量δＣを示し、図３（ｂ）は上反り（凹形状）の座屈量δＣを示す。本実施例では、スラブ尾端部から１００ｍｍの長手位置断面についてｙ’Ｏｐ、ｙ’Ｄｒ、ｙ’Ｃｒをそれぞれ測定して座屈量δＣを計算した。なお、スラブ板厚中心高さｙ’Ｃｒは、レーザー変位計にて幅圧下後のスラブにおける上下面の幅方向のスラブ形状を測定することで求めた。

［スラブが片持ち状態になり自重でたわむ先端の影響について］
幅圧下装置１０の破損や、金型のプレス面にカリバーを設けた場合におけるエッジシーム等のスラブの品質欠陥や、金型１２a、１２ｂの偏摩耗下を防ぐために、叩き位置ずれは全長にわたり０ｍｍ±１０ｍｍ以内に収めることが好ましい。図４は、比較例１、２及び本発明例１、２の幅圧下装置を用いて幅圧下したスラブ各１本の幅圧下開始時の叩き位置ずれを示すグラフである。

比較例１では３回目のプレス以降、叩き位置ずれが徐々に下側にずれていき、１１回目のプレスで叩き位置ずれが－１０ｍｍを超えた。比較例１では、スラブ搬送中、幅圧下中ともに入側の下ロールの圧力設定が一定としている。このため、スラブの幅圧下を行いつつスラブを出側に搬送するに従い、片持ち状態となるスラブ重量が増加したことで下ロールがスラブに押されて下がり、これにより、スラブが下側にずれて叩き位置ずれが発生した。

比較例２では、叩き位置ずれが全体的にマイナスになり、９回目のプレスで叩き位置ずれが－１０ｍｍを越えた。比較例２では、下ロールを幅圧下前に予め下げている。このため、幅圧下前および幅圧下開始直後に下ロールとスラブとの間に隙間が生じる。この隙間により片持ち状態にあるスラブが上ロールの押圧力により下側にたわみ、この状態で幅圧下されることで叩き位置ずれが発生した。

本発明例１、２では、叩き位置ずれが比較例１、２よりも小さくなり、本発明例１、２の叩き位置ずれは目標とする０ｍｍ±１０ｍｍの範囲内となった。本発明例１、２では、入側の下ロールを位置制御したことで搬送中のスラブ及び幅圧下中のスラブをパスラインに維持させることができた。さらに、他のロールを押力制御して、これらロールをスラブに接触させることで、幅圧下中のスラブがパスラインに維持されることを補助できた。これらの効果により、叩き位置ずれが比較例１、２よりも小さくなり、叩き位置ずれを目標範囲内にすることができた。この結果から、本実施形態に係るスラブの幅圧下装置およびスラブの幅圧下方法を用いてスラブを幅圧下することで、スラブをパスラインに維持できることが確認された。スラブをパスラインに維持できれば、金型カリバー内でスラブを幅圧下できるようになるので金型の偏摩耗が抑制され、この結果、金型交換回数の低減やスラブ品質の向上による歩留まり向上が実現できる。

［スラブの実際の増厚量が設定値と異なる影響について］
幅圧下装置１０の破損や、型のプレス面にカリバーを設けた場合におけるエッジシーム等のスラブの品質欠陥や、金型１２ａ、１２ｂの偏摩耗を防ぐため、叩き位置ずれの変動は少ないほうが好ましい。図５は、比較例１、２、３及び本発明例１、２の幅圧下装置を用いて幅圧下した全スラブの幅圧下開始時の叩き位置ずれの標準偏差を示すグラフである。

比較例３では、スラブの搬送中は入側の上ロール及び出側の上ロールを、それぞれのロールがスラブ上面に自重で触れる押力制御とした。また、入側の下ロール及び出側の下ロールを、パスライン位置がロールの上端位置となる位置に固定する位置制御とした。スラブの幅圧下中は、入側の上ロール及び出側の上ロールは、それぞれのロールから２０ｔｏｎｆの押力がスラブに付与される押力制御とした。入側の下ロールはスラブの搬送中と同じ位置に固定する位置制御とし、出側の下ロールは、スラブの種類に応じてあらかじめ計算により求められたスラブの増厚速度に対応した下降速度で下降させる位置制御とした。すなわち、比較例３では全ての上ロールを押力制御とし、入側の下ロールを、パスライン位置がロールの上端位置となるように下ロール位置を固定する位置制御とした。また、出側の下ロールについては、スラブの搬送中はロールの上端位置となるように下ロール位置を固定する位置制御とし、スラブの幅圧下中はあらかじめ定めた下降速度で下降させる位置制御としてスラブの幅圧下を行った。

比較例１は、すべてのロールを押力制御にしているため、図４に示したように叩き位置ずれは大きくなるものの叩き位置ずれの標準偏差は比較的小さくなった。比較例２では、入側の下ロール及び出側の下ロールを、幅圧下による増厚量の半量分下げた位置がロールの上端位置となる位置に固定する位置制御にしている。このため、幅圧下によるスラブの増厚量が大きい出側の増厚量の変動により叩き位置ずれの変動が大きくなり、比較例２の叩き位置ずれの標準偏差は大きくなった。比較例３では、あらかじめ設定した下降速度で出側の下ロールを下降させる位置制御にしている。このため、幅圧下によるスラブの増厚量が大きい出側の増厚量の変動により、叩き位置ずれの変動が大きくなり、比較例６の叩き位置ずれの標準偏差は大きくなった。

本発明例１、２では叩き位置ずれの全長平均値の変動が比較例２、３よりも小さくなり、変動量は±１ｍｍの範囲内になった。本発明例１、２では、幅圧下によるスラブの増厚量が大きい出側のロールを押力制御にしている。このため、幅圧下によるスラブの増厚量が大きい出側の増圧量が変動しても当該変動が押力制御により吸収されるので、増厚量の変動による影響が小さくなり、本発明例１、２の叩き位置ずれの標準偏差は小さくなった。これら結果を下記表１に示す。

上記表１に示すように、本実施形態に係るスラブの幅圧下装置およびスラブの幅圧下方法を用いてスラブを幅圧下することで、スラブが片持ち状態にあり自重でたわむ先端の影響を受けず、スラブの増厚量が設定値と異なる影響も受けず、スラブをパスラインに維持できることが確認された。このようにスラブをパスラインに維持することで、スラブの幅圧下時に金型を回転させるモーメントが抑制されるので、金型に過大な力が作用して機器の破損を招く事態を抑制できることが確認された。また、幅圧下用の金型プレス面にカリバーを設ける場合にはカリバー内でスラブを幅圧下できる。これにより、スラブにシーム疵が発生するのを抑制できるので歩留まりが向上する。また、金型の偏摩耗も低減するので、金型交換回数も少なくなる。

一方、比較例１、２では、スラブが片持ち状態になり自重でたわむ先端の影響により叩き位置ずれが大きくなることが確認された。比較例２、３では、スラブの増厚量が設定値と異なる影響を受け、叩き位置ずれの変動が大きくなることが確認された。このため、比較例１、２、３の構成では、幅圧下装置１０の破損を抑制できず、金型のプレス面にカリバーを設けた場合におけるエッジシーム等のスラブの品質欠陥や、金型１２a、１２ｂの偏摩耗下を抑制できないことが確認された。

図６は、比較例１、２、３及び発明例１、２の幅圧下装置を用いて幅圧下したスラブの尾端座屈量を示すグラフである。発明例２では、スラブ尾端部を幅圧下する際に、出側の下ロールの制御を押圧制御から位置制御に切り替えたので、発明例１よりも尾端部の座屈量が小さくなった。この結果から、スラブの尾端部を幅圧下する場合に、出側の下ロールを押力制御から位置制御に切り替えることが好ましく、これにより、尾端部の座屈量を小さくできることが確認された。

１０ 幅圧下装置
１２ａ 金型
１２ｂ 金型
１４ 座屈防止ロール
１４ａ 上ロール
１４ｂ 下ロール
１６ 座屈防止ロール
１６ａ 上ロール
１６ｂ 下ロール
１８ 制御装置
２０ センサー
２２ 油圧シリンダ
２４ 油圧シリンダ
２６ 油圧シリンダ
２８ 油圧シリンダ
３０ サーボバルブ
３２ サーボバルブ
４０ ピンチロール
４２ ピンチロール
１００ スラブ

Claims (11)

1. スラブを幅圧下する一対の金型と、
   前記スラブのパスラインを上下方向に挟んで設置される少なくとも２組の上下一対の座屈防止ロールと、を用いて、スラブを幅圧下するスラブの幅圧下方法であって、
   前記スラブの進行方向の入側に位置する座屈防止ロールの下ロールを、該下ロールの上端位置が前記パスライン位置に固定されるように位置制御し、他の座屈防止ロールを、該他の座屈防止ロールのそれぞれから幅圧下中の前記スラブに予め定められた押力が付与されるように押力制御する、スラブの幅圧下方法。
2. 前記スラブの進行方向の出側に位置する座屈防止ロールの上ロールの押力及び前記スラブの重量と、前記スラブの進行方向の出側に位置する座屈防止ロールの下ロールの押力とが釣り合うように押力制御する、請求項１に記載のスラブの幅圧下方法。
3. 前記スラブの尾端が前記スラブの進行方向の入側に位置する座屈防止ロールを通過した後に、前記スラブの進行方向の出側に位置する前記座屈防止ロールの下ロールを、該下ロールの上端位置が前記幅圧下による前記スラブの増厚量に基づいて定められる位置に固定されるように位置制御する、請求項１または請求項２に記載のスラブの幅圧下方法。
4. 前記スラブの増厚量に基づいて定められる位置は、幅圧下による前記スラブの増厚量の半量分、前記パスライン位置から鉛直下方に下げた位置である、請求項３に記載のスラブの幅圧下方法。
5. 請求項１または請求項２に記載のスラブの幅圧下方法で前記スラブを幅圧下して鋼板を製造する、鋼板の製造方法。
6. 請求項３に記載のスラブの幅圧下方法で前記スラブを幅圧下して鋼板を製造する、鋼板の製造方法。
7. 請求項４に記載のスラブの幅圧下方法で前記スラブを幅圧下して鋼板を製造する、鋼板の製造方法。
8. スラブを幅圧下する一対の金型と、
   前記スラブのパスラインを上下方向に挟んで設置される少なくとも２組の上下一対の座屈防止ロールと、
   前記座屈防止ロールのそれぞれの動作を制御する制御装置と、を有し、
   前記制御装置は、前記スラブの進行方向の入側に位置する座屈防止ロールの下ロールの上端位置が前記パスライン位置に固定されるように該下ロールを位置制御し、他の座屈防止ロールのそれぞれから幅圧下中の前記スラブに所定の押力が負荷されるように該他の座屈防止ロールのそれぞれを押圧制御する、スラブの幅圧下装置。
9. 前記制御装置は、前記スラブの進行方向の出側に位置する座屈防止ロールの上ロールの押力及び前記スラブの重量と、前記スラブの進行方向の出側に位置する座屈防止ロールの下ロールの押力とが釣り合うように押力制御する、請求項８に記載のスラブの幅圧下装置。
10. 前記スラブの尾端が前記進行方向の入側に位置する座屈防止ロールを通過したことを検出して検出信号を出力する検出手段をさらに有し、
    前記制御装置は、前記検出信号を取得すると、前記スラブの進行方向の出側に位置する前記座屈防止ロールの下ロールの上端位置が前記幅圧下による前記スラブの増厚量に基づいて定められる位置に固定されるように該下ロールを位置制御する、請求項８または請求項９に記載のスラブの幅圧下装置。
11. 前記スラブの増厚量に基づいて定められる位置は、幅圧下による前記スラブの増厚量の半量分、前記パスライン位置から鉛直下方に下げた位置である、請求項１０に記載のスラブの幅圧下装置。

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