JP3224918B2 - 圧延中にワークロールシフトを行う板材の冷間圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークロールの軸方向
シフトを行う冷間圧延方法に関し、特に圧延中にシフト
を行う際にシフト中の板材圧延部に板厚変動を生じさせ
ない冷間圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】板材の連続圧延において、板幅方向の形
状制御等を目的としてワークロールを軸方向にシフトさ
せて圧延を行う技術はよく知られている。

【０００３】このワークロールシフトの目的は、前記形
状制御の他、ワークロール端部によるエッジマーク発生
防止、局部的な形状としての板材端部のエッジドロップ
をなくすことなどがある。

【０００４】前者のエッジマークの発生防止のために
は、通常のロール形状でもよいが、後者の板材端部の形
状改善のためには、例えば、特公昭６０−５１９２１号
公報などのように、ワークロールの片端部を先細り形状
とする必要がある。

【０００５】いずれのワークロールシフトにおいても、
完全連続圧延、或いは原板コイルを次々と溶接して圧延
を行う場合、さらには通常の形状制御の場合において
も、圧延結果を修正制御するような時には、圧延中に、
そのワークロールをシフトさせる必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧延中
でのワークロールシフトの位置変更を実施した板材全長
に渡り板厚分布を調査したところ、ある条件の下では、
ワークロールシフトを行わない従来の板材以上の板厚変
動を生じていること、これらの板厚変動には規則性があ
って、ワークロールシフトの最中に圧延された板材部分
の板厚が、ワークロールシフトを行っていない他の部分
よりも数μ〜数十μ程度厚くなっていることを確認し
た。

【０００７】図５は、その時の第２スタンドにおける圧
延状況を概括的に示したものである。同図（ａ）はワー
クロールのシフト状態を（実線と破線は上及び下ロール
をさす）、（ｂ）はそのシフトの状態に対応したスタン
ド出側の板厚を、（ｃ）はその時の圧延荷重の変化を、
また（ｄ）は圧延速度を示している。

【０００８】同図に示すように、圧延速度が同一（潤滑
条件は一定）であるにもかかわらず、シフトのタイミン
グと一致して圧延荷重が増加し、板厚が厚手側に変化し
ていることが分かる。この場合、このスタンドにおける
目標板厚は１．０８ｍｍであり、板厚増は約２０μであ
った。

【０００９】このことは、圧延中のワークロールシフト
は、同一圧下位置、同一速度比、同一圧延速度条件下で
も、潤滑条件の変化をもたらし、板材長手方向において
板厚変動・張力変動を生じることを示している。

【００１０】この結果、シフト中に相当する圧延板材部
分は、他の部分とは異なる厚みとなり、同一板材で均一
な品質を維持できない場合も出現し、安定した品質の板
材圧延を製造する面で問題がある。

【００１１】これらの現象は、ワークロール表面にはロ
ール周方向、つまり圧延方向に、ロール表面加工時の研
削目が存在するため、軸方向にロールシフトすることに
より板材に対して前記研削目が相対的に斜行し、この結
果、板材とワークロールとの接触面、所謂ロールバイト
内に存在する圧延油の膜が斜行の段階で薄くなり、潤滑
条件が変化、即ち、摩擦係数が高くなる側に変化し、こ
れが板厚の変動となって現れるものと考えられる。

【００１２】このような現象は、またワークロールを上
下でクロスさせる圧延法においても、圧延負荷の特性に
関して類似した事柄として報告されている。（例えば、
１９９２年１０月、第４３回塑性加工学会講演会誌の
「薄板の冷間クロス圧延の負荷特性」） この報告は、ワークロールをシフトさせる圧延方式では
ないので、直接上記した現象について記述したものでは
ないが、この圧延負荷特性と前記板厚変動とは、圧延中
の板材ワークロールの研削目との相対関係という点に着
目すれば、摩擦係数への影響という点で、両者の挙動は
軌を一にするものと考えられる。

【００１３】また、この問題は板端エッジマークを軽減
させるため、ワークロールをサイクリックにシフトさせ
る場合にも同様に生じる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、圧延
中にワークロールシフトを行う際に発生する板材の長手
方向の板厚変動・張力変動をなくす冷間圧延方法を提供
することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧延中のワー
クロールシフトによる長手方向の板厚変動・張力変動
は、シフト中において、ワークロールの研削目の方向が
圧延方向とズレて斜行する潤滑条件の変化、すなわち摩
擦係数の変化に起因するという知見を得、この影響を軽
減する手段を採用することにより、実質的に問題のない
レベルまで解決できるという知見に基づいて完成したも
のである。

【００１６】即ち、本発明は、上下位置に相対して配置
されたワークロールを、圧延中にそれぞれの軸方向にシ
フトして金属圧延材を圧延するにあたり、ロールシフ
ト速度と圧延速度またはワークロール表面粗度と板
厚変化率の関係から、の圧延速度またはワークロール
ロール表面粗度の少なくとも一方を制御因子として、一
つの板材の中で許容される板厚変動限界値以下となるよ
うに決定したシフト速度でシフトさせつつ圧延を行なう
ことを特徴とする。但し板厚変化率とは目標板厚に対す
る板厚差をいう。

【００１７】また、上下位置に相対して配置されたワー
クロールを、圧延中にそれぞれの軸方向にシフトして金
属圧延材を圧延するにあたり、表面をダル仕上げしたワ
ークロールに粘性が１５０ｃｓｔ（４０℃）以上の高粘
性の圧延油を適用し、ロールシフト速度と圧延速度
またはワークロール表面粗度と板厚変化率の関係か
ら、の圧延速度またはワークロールロール表面粗度の
少なくとも一方を制御因子として、一つの板材の中で許
容される板厚変動限界値以下となるように決定したシフ
ト速度でシフトさせつつ圧延を行なう。

【００１８】

【００１９】

【作用】圧延中のワークロールシフトにあたって、前記
したような手段を適用することで、基本的にはワークロ
ールと板材との潤滑条件を、シフト中であっても可及的
に差のない状態、端的にいえば、圧延機での圧下・張力
による板厚制御装置の矯正能力範囲に止め、実質的に大
きな摩擦係数の変化とならないようにする。

【００２０】即ち、研削目をもつワークロールのシフト
は、その研削目の影響は板材の速度、つまり圧延速度に
関係し、当然ロールの表面粗度そのものにも関係する。
従って、これを制御因子としてシフト速度を決定するこ
とで、シフト中の新たな潤滑条件を作りだすこととな
り、これがシフトしていない条件下の下での潤滑条件と
の間に、極端な板厚差がでないような領域まで、シフト
速度を制御するのである。具体的には、実施例をもって
説明するが、概括するとシフト速度の制御は、板材との
間の油膜の状態を調整することになる。

【００２１】従ってロールバイトの油圧膜の大きい高速
圧延では、許容できる板厚変化率を指針にして、ワーク
ロールシフト速度を高くし、低速圧延では低いシフト速
度を適用することにより、潤滑条件をコントロールし、
板厚変動・張力変動を抑制するのである。

【００２２】シフト速度への影響関係として、この制御
因子としての圧延速度及び表面粗度の両者を用いる場合
は、その除いた値を適用する。

【００２３】また、潤滑条件は、直接ワークロールの粗
度そのものに密接に関係するので、前記制御されたシフ
ト速度を適用するにあたっては、さらに通常の研削目で
はなく、ダル仕上げしたものとする。

【００２４】これによりシフト中の澗滑条件変化に対す
る影響を小さくする。

【００２５】さらに、同様に、適用する圧延油の粘性を
高くすることで、非シフト、シフト中の摩擦係数への影
響を小さくすることも極めて有効である。

【００２６】因みに、これまで、ワークロールシフト中
の潤滑条件の変動、例えばロールのシフト速度、まして
圧延中のシフト速度について言及されたものはない。も
ともと、ワークロールシフトの目的は、板材の形状、即
ち、クラウン制御にあるから、その目的に合致すべく、
材料の原板クラウン変化，板巾変化等の条件変化とワー
クロールの目標シフト位置への到達時間制約により決定
されているに過ぎない。このため、通常は厳密な意味で
のシフト速度制御という概念は採用されておらず、例え
ばシフト制御用流量調整弁の容量、最大のシフト力の範
囲内で決定されるのが通例である。

【００２７】また、実際上の多くは、例えば８０ｍｐｍ
以上の圧延速度領域では、シフト速度は一定値（例えば
２ｍｍ／秒）とし、また極低速ではシフトを行わないよ
うな、制御ロジックの容易性を考慮した簡便なシフトを
行っている。

【００２８】

【実施例】

〔実施例１〕図１は、横軸に圧延速度（ｍ／分）、縦軸
に目標板厚に対する板厚差を板厚変化率として捉え、一
つの板材の中で許される板厚変動限界を許容板厚変化率
として表したものである。

【００２９】この図中の数値は、５スタンドの連続圧延
機のＮｏ．２スタンド（４段圧延機）に適用し、実際に
ワークロールシフト速度を変化させて得たデータであ
る。図中Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、それぞれシフト速度がｌ
ｍｍ／秒、２ｍｍ／秒、５ｍｍ／秒の場合を示す。

【００３０】一般に目標シフト位置に早く到達させるに
は、シフト速度は早い方がよいが、この図から判るよう
に、シフト速度が低い程板厚変化率が小さい、つまり板
厚変動が少ない。この一定の許容板厚変化率を越えない
シフト速度は圧延速度によって異なり、従って、実際上
は、よりシフト速度が早く且つ圧延速度によって、適切
なシフト速度を適用しなければならない。

【００３１】図２は、この観点から許容板厚変化率内に
収めるための最高シフト速度を、上記関係から求めたも
ので、一般式としてはシフト速度（Ｓ）＝係数（Ｋｎ）
×圧延速度（Ｖ）と表すことができる。

【００３２】例えば、５スタンドの連続圧延機のＮｏ．
２スタンドの例を示すと、次のように説明できる。即
ち、ロール表面スクラッチロール（ロール粗度：１．３
０μＲａ）をＮｏ．２スタンドに組み込み、原板板厚
３．０ｍｍから冷延板０．７ｍｍを圧延する時、許容板
厚変化率を±３％未満とするためのシフト速度は、Ｓ
（ｍｍ／秒）＝３．０×１０^-3×Ｖ（ｍｐｍ）で表すこ
とができる。

【００３３】即ちＮｏ．５スタンド出側圧延速度１５０
０ｍｐｍで、Ｎｏ．２スタンド速度６４０ｍｐｍの時、
Ｓ＝３．０×１０^-3×６４０≒１．９（ｍｍ／秒）とな
り、Ｎｏ．５スタンド出側速度１００〜５００ｍｐｍの
加速中は、圧延速度の低い時のＮｏ．２スタンド４３ｍ
ｐｍに合わせて、Ｓ＝３．０×１０^-3×４３≒０．１
（ｍｍ／秒）とする。

【００３４】〔実施例２〕本実施例は、実施例１と同様
の圧延条件のもとで、圧延速度とワークロール表面粗度
とを制御因子としたワークロールシフト速度の板厚精度
に与える影響を調査したものである。

【００３５】図３は、実施例１で使用したワークロール
において、表面粗度が１．３５μＲａ（●）と０．２０
μＲａ（×）を適用し、且つ実施例１と同様に、シフト
速度をｌｍｍ／秒、２ｍｍ／秒、５ｍｍ／秒とした場合
の、圧延速度（横軸）と板厚変化率（縦軸）との関係を
表したものである。

【００３６】この図から判るように、この実施例でシフ
トを行う場合、圧延速度Ｙｍｐｍ以上で実施する条件を
与えれば、ロール粗度は１．３５μＲａ、０．２０μＲ
ａともシフト速度５ｍｍ／秒の一定値で可能である。

【００３７】また、圧延速度Ｘｍｐｍ以上で実施する条
件を与えれば、ロール粗度は１．３５μＲａの場合はシ
フト速度を可変とし、０．２０μＲａの場合はシフト速
度５ｍｍ／秒の一定値で可能ということを示している。

【００３８】さらに、圧延速度Ｘｍｐｍ未満で実施する
条件を与えれば、各々のロール粗度は可変とする必要が
ある。

【００３９】なお、表面粗度はもともと０．５μＲａ以
上が好ましいが、シフト速度が圧延速度との関係から適
切に決定される領域では、０．５μＲａ以下であって
も、実質的に問題のない板厚変化率に抑えることはでき
る。

【００４０】また本発明において、シフト速度の制御因
子として圧延速度及びロール表面粗度の両者を同時に適
用する場合には、一般式としてシフト速度（Ｓ）＝係数
（Ｋｎ）×圧延速度（Ｖ）÷粗度（Ｒａ）として採用す
る。

【００４１】〔実施例３〕また、これらと併用して、圧
延油の粘性を通常レベルよりも高粘性（２００ｃｓｔ：
ａｔ４０°Ｃ）とし、圧延油として１〜２５％濃度のエ
マルジョンとして圧延中に供給し、１００ｍ／秒の速度
で圧延中、２ｍｍ／秒の速度でワークロールシフトを行
い、上下ロールを±１５ｍｍのシフト量で軸方向に移動
した。

【００４２】図４はその結果を示し、横軸を時間（板長
さ方向）、縦軸は基準値に対する板厚変動量をとったも
ので、第２スタンド出側の板厚は、シフト前後において
も殆ど差がない状態となっていることが明らかである。

【００４３】本発明法は、明らかにワークロールシフト
による潤滑条件の変化による影響を抑え、板厚が極めて
安定していることを示している。

【００４４】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。

【００４５】（１）圧延中にワークロールシフトを行う
場合にも、これによる板厚変動を飛躍的に抑制すること
ができ、板厚品質安定した板製品を得ることができる。

【００４６】（２）圧延中のワークロールシフトの制限
が解消されるので、本来のワークロールシフトの制御目
的をより幅広く享受でき、その工業的効果は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 圧延速度と板厚変化率及びワークロールシフ
ト速度との関係を示す図である。

【図２】 板厚許容変化率内におさめるための最高シフ
ト速度を示す図である。

【図３】 本発明における圧延速度とワークロール粗度
及びワークロールシフト速度との関係を示す図である。

【図４】 本発明を実施した結果の板厚変動状況を示す
図である。

【図５】 従来の圧延中にワークロールシフトを行った
場合の板厚変動及び圧延荷重の変化を説明する図であ
る。

【符号の説明】

Ｓ１ シフト速度１ｍｍ／秒の場合の板厚変化率 Ｓ２ シフト速度１ｍｍ／秒の場合の板厚変化率 Ｓ３ シフト速度１ｍｍ／秒の場合の板厚変化率

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 健太郎 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 平４−344814（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−165215（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−177227（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−227903（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−7905（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−253610（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−280908（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−80507（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−116106（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−32307（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 1/22 B21B 37/42

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下位置に相対して配置されたワーク
   ロールを、圧延中にそれぞれの軸方向にシフトして金属
   圧延材を圧延するにあたり、ロールシフト速度と 圧延速度またはワークロール表面粗度と 板厚変化率 の関係から、の圧延速度またはワークロールロール表
   面粗度の少なくとも一方を制御因子として、一つの板材
   の中で許容される板厚変動限界値以下となるように決定
   したシフト速度でシフトさせつつ圧延を行なうことを特
   徴とする板材の冷間圧延方法。但し板厚変化率とは目標
   板厚に対する板厚差をいう。
2. 【請求項２】 上下位置に相対して配置されたワーク
   ロールを、圧延中にそれぞれの軸方向にシフトして金属
   圧延材を圧延するにあたり、表面をダル仕上げしたワー
   クロールに粘性が１５０ｃｓｔ（４０℃）以上の高粘性
   の圧延油を適用し、ロールシフト速度と 圧延速度またはワークロール表面粗度と 板厚変化率 の関係から、の圧延速度またはワークロールロール表
   面粗度の少なくとも一方を制御因子として、一つの板材
   の中で許容される板厚変動限界値以下となるように決定
   したシフト速度でシフトさせつつ圧延を行なうことを特
   徴とする板材の冷間圧延方法。但し板厚変化率とは目標
   板厚に対する板厚差をいう。