JP3280833B2 - ローラレベラによる鋼板の矯正方法 - Google Patents

ローラレベラによる鋼板の矯正方法

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JP3280833B2 JP22074295A JP22074295A JP3280833B2 JP 3280833 B2 JP3280833 B2 JP 3280833B2 JP 22074295 A JP22074295 A JP 22074295A JP 22074295 A JP22074295 A JP 22074295A JP 3280833 B2 JP3280833 B2 JP 3280833B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ローラレベラによ
る鋼板の矯正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】厚鋼板は、通常、熱間圧延により所望の
鋼板サイズにされた後、水冷型のTMCP(Thermo Mec
hanical Control Process )鋼板では加速冷却が施さ
れ、その後、オンラインでの熱間レベラによる矯正を経
て製造される。その際、基本的に鋼板の形状の観点から
は、熱間矯正後に鋼板が平坦な場合にはそのまま出荷さ
れ、形状不良が残存している場合には、冷間でローラレ
ベラ等により矯正されて平坦化した後に出荷されるのが
一般的である。
【0003】しかし、このように出荷時には平坦であっ
たものが、その後の鋼板の置き方の変化やガス切断など
の熱加工を施した場合、反りや波等の形状不良が発生す
る場合がある。これは、鋼板内部の残留応力に起因して
座屈変形により起こる現象であることが知られている。
すなわち、残留応力レベルが座屈臨界応力近傍にある鋼
板では、テーブルローラ上においては鋼板の自重とテー
ブルローラによる拘束により見掛け上平坦であったの
が、その後の置き方の変化や熱加工により、拘束状態や
残留応力状態が変化して座屈変形がおこり、形状不良が
発生する。特に、加速冷却型鋼板では、加速冷却時の板
面内での冷却不均一による温度偏差等に起因して、鋼板
内部に不均一な残留応力が発生し易く、残留応力状態が
座屈臨界応力近傍となっている場合が比較的多く、この
ような傾向が顕著に見られる。
【0004】したがって、上述のような座屈変形を防止
するためには、鋼板内部の残留応力を置き方の変化や熱
加工によって座屈臨界応力を越えることのない状態に低
減しておくことが必要不可欠となる。このような、残留
応力を低減する手段として、冷間でのローラレベラ矯正
がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、ローラ
レベラ矯正は、通常、熱間矯正後に形状不良が残存して
いる場合のみ適用され、さらに、形状不良が残存した鋼
板を矯正する際にも、矯正条件の設定は、矯正直後の鋼
板形状の点のみから決められており、残留応力を考慮し
た設定となっていなかった。
【0006】このため、鋼板内部の残留応力状態によっ
ては、上記のような座屈変形に起因した問題が発生する
場合があった。本発明は、出荷時の鋼板形状だけではな
く、鋼板内部の残留応力分布に基づいた矯正条件下にお
いて冷間にてローラレベラ矯正することにより、その後
の鋼板の置き方の変化や熱加工が行われても座屈変形に
よる形状不良が発生しない鋼板を製造するための矯正方
法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、次の手段を講じた。即ち、本発明の特
徴とするところは、鋼板を冷間レベラにより矯正するに
際して、矯正前の残留応力分布を求め、当該求めた残留
応力分布状態の鋼板を、予め決められた複数の圧下パタ
ーンについて矯正した場合の矯正後の残留応力分布を算
出し、当該算出結果に基づき、前記各圧下パターンにつ
いて、矯正後の当該鋼板が座屈するか否かの座屈判定を
行い、当該判定結果より、座屈しない圧下パターンを選
び、当該選ばれた圧下パターンにより前記鋼板を矯正す
る点にある。
【0008】より具体的には、鋼板を冷間レベラにより
矯正するに際して、矯正前の残留応力分布を求めた後、 予め決められた複数の圧下パターンγi について、矯
正前の残留応力分布からの矯正による残留応力の低減係
数ηi を算出し、 ηi =(x,y)=Fj (γi 、σb (x,y)) γi :入側、出側の圧下量、矯正ロールのベンディング
量からなる圧下パターン 添字i:圧下パターンの数 Fj :鋼板の板厚、板幅、強度により決まる関数 σb :矯正前の板面内の残留応力分布 低減係数ηi より矯正後の残留応力分布σa を算出し
て、座屈判定を行い、 σa (x,y)=ηi (x,y)×σb (x,y) 当該結果より矯正後に座屈しない圧下パターンγi
選び、それらの中から圧下量が最小となる圧下パターン
γmin と、最大となる圧下パターンγmax を求め、 γmin =min(γi ) γmax =max(γi ) 圧下パターンを圧下量が、 γmin ≦γOPT ≦γmax なる関係を満たす圧下パターンγOPT として、最低1パ
ス以上矯正することを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明者は、残留応力を有する鋼
板を冷間レベラにより矯正した場合の鋼板形状および残
留応力状態の変化を種々の条件下で力学に基づく理論解
析により詳細に調べた。本発明はこれにより得られた知
見に基づきなされたものである。最初に、矯正後の残留
応力分布の算定について詳細に説明する。図1は矯正前
後における残留応力変化を解析した一例であり、また、
図2は種々の残留応力分布に対して同様に解析した結果
を板面内各位置における矯正前後の残留応力の関係とし
て示したものである。この結果から、矯正前後の板面内
各位置における残留応力は、同一の矯正条件下では、矯
正前の残留応力分布のパターンによらず、若干のバラツ
キはあるものの、同一の曲線上に位置する関係となるこ
とが判る。したがって、矯正前後における残留応力は、 σa =G(σb ) ……………(1) なる関係にあることが判る。この(1)式は近似的に
は、 σa =C0 +η×σb ……………(2) η=∂G/∂σb となり、さらに、定数項C0 は、図2に示すように曲線
Gがほぼ原点を通ることを勘案すれば、近似的にはCO
=0となり、板面内の各位置における矯正後における残
留応力状分布σa は、本発明のように係数η(以後、残
留応力の低減係数)を用いて、 σa (x,y)=η×σb (x,y) ……………(3) ここで、σb :矯正前の板面内の残留応力分布として表
すことができる。その際の残留応力の低減度合ηは図3
に示すように、矯正前の残留応力σb に対して近似的に
は線形関係にあり、 η=Fj (γi 、σb (x,y)) =a+b×σb ……………(4) として表すことができる。したがって、係数a,bを図
3に例示したように、圧下パターン、鋼板のサイズ、降
伏強度等の材料特性に応じて、力学に基づく理論解析な
どにより、予め求めておくことにより(3)式を用い
て、矯正後の残留応力分布を求めることができる。ま
た、その際に用いる矯正前の残留応力分布は、例えば、
ホットレベラー通過直後における熱間状態の鋼板の板面
温度プロフィルから、特公平4−8128号公報に記載
の(8)式を用いて推定することができる。
【0010】次に、このようにして決まる矯正後の残留
応力分布に対して、座屈判定を行うことにより、座屈変
形による形状不良発生を防止しうる圧下パターンを求め
ることができる。すなわち、入側、出側の圧下量、矯正
ロールのベンディング量からなる予め決められた複数の
圧下パターンγi の全部に対して、上述したように矯正
後の残留応力分布を求めて座屈判定を行って、座屈変形
が発生しない圧下パターンを抽出し、それらの中で、下
記のように圧下量が最小となる圧下パターンγmin と最
大となる圧下パターンγmax の範囲内となる圧下パター
ンγOPT γmin =min(γi ) γmax =max(γi ) γmin ≦γOPT ≦γmax により矯正するようにすれば、当然の如く置き方の変化
等による座屈変形による形状不良の発生が防止できるよ
うになる。その際、座屈判定は、特願平7−340号明
細書に示された方法、あるいは有限要素法による理論解
析等により行うことができる。
【0011】
【実施例】本発明の有効性を確証するため、実機におい
て、従来のように冷間でのローラレベラ矯正後のテーブ
ルローラ上での形状のみを考慮して矯正した場合と、本
発明を実施した場合について、ローラレベラ後にクレー
ンで吊り下げることにより置き方を変化させて形状変化
の有無を調べた。
【0012】まず、実験1として、降伏応力が36kgf
/mm2 (K36A−KCL)、サイズが25t ×300
w ×10000L mm、熱間矯正後の形状が高さ約20
mmの波が2山ある鋼板2枚(鋼板−1、鋼板−2)を用
いて矯正実験を行った。冷間矯正に用いたローラレベラ
は、1500トン級のものであり、上矯正ロール5本、
下矯正ロール6本を有し、且つバックアップロールがロ
ール胴長方向に3分割され、その両側部と中央部が各々
独立に上下移動して板幅方向に圧下量を変化させること
により、矯正ロールをベンディングさせることができる
ものである。
【0013】圧下パターンは、矯正時の矯正荷重が15
00トンを越えない範囲の圧下パターンとして表1に示
すものとした。
【0014】
【表1】
【0015】実験の結果は以下の通りである。 各鋼板の矯正前の残留応力分布(パターン化)を求め
た結果、図4のようになる。 各圧下パターンについて残留応力の低減度合ηを算出
し、矯正後の残留応力分布を求めた結果の例として鋼板
−1の圧下パターン−6の場合の結果を図5に、また、
算出結果の代表値として各圧下パターン下での板端部で
の残留応力(σe)を表2に示す。
【0016】
【表2】
【0017】その後、各鋼板、各圧下パターンについ
て座屈判定を行った結果は同様に表2に示す通りであ
る。 まず、鋼板−1を用いて、本発明に従い表2の座屈変
形が発生しない圧下パターン−12〜21の中から圧下
パターン−12を選び、矯正を行った結果、ローラテー
ブル上で平坦で、且つその後にクレーンで吊り下げた場
合にも形状不良は発生せずに平坦なままであった。
【0018】次に、鋼板−2について、矯正後のロー
ラテーブル上の形状のみを考慮した場合に従来用いられ
る圧下パターン−5で矯正を行った結果、ローラテーブ
ル上では平坦となった。しかし、その後、クレーンで吊
り下げた結果、21mmの反りが発生した。以上のこと
は、従来のようにローラテーブル上の形状のみを考慮し
て圧下パターン−5で矯正した場合には、矯正後の残留
応力が座屈臨界応力近傍であるため、ローラテーブル上
では鋼板の自重とローラテーブルによる拘束により見掛
け上平坦であったのが、クレーンで吊り下げることによ
り拘束が開放されて座屈変形が起こったのに対し、本発
明では、鋼板内部の残留応力をもとにして、矯正後にお
いて残留応力が座屈臨界応力以下となる矯正条件を決め
て矯正しているため、ローラテーブル上およびクレーン
吊り下げ時ともに平坦となった結果である。
【0019】次に、実験2として、強度32〜36kgf
/mm2 、板厚19〜25mm、板幅3000〜4200m
m、板長8000〜15000mmの種々の鋼板各100
枚について、実験1の要領で、従来のように矯正した場
合、本発明に従い矯正した場合について、クレーン吊り
下げ時の形状を調べた。その結果、従来の方法では、6
枚クレーン吊り下げ時に形状不良が発生したのに対し
て、本発明を実施した場合には、形状不良は発生しなか
った。
【0020】以上のように、本発明の方法に従えば、矯
正後の置き方の変化によっても形状不良は発生しておら
ず、本発明の有効性が確証される。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、出荷時の鋼板形状だけ
ではなく、鋼板内部の残留応力分布に基づいた矯正条件
下において冷間にてローラレベラ矯正することにより、
その後の鋼板の置き方の変化や熱加工が行われても座屈
変形による形状不良が発生しない鋼板を製造することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は板幅方向における残留応力分布を示すグ
ラフである。
【図2】図2は矯正前後の残留応力の関係を示すグラフ
である。
【図3】矯正前の残留応力と矯正による残留応力の低減
係数との関係を示すグラフである。
【図4】実施例における各鋼板の冷間矯正前の残留応力
分布を示すグラフである。
【図5】実施例における矯正後の残留応力分布を示すグ
ラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−267140(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21D 1/05

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板を冷間レベラにより矯正するに際し
    て、矯正前の残留応力分布を求め、 当該求めた残留応力分布状態の鋼板を、予め決められた
    複数の圧下パターンについて矯正した場合の矯正後の残
    留応力分布を算出し、 当該算出結果に基づき、前記各圧下パターンについて、
    矯正後の当該鋼板が座屈するか否かの座屈判定を行い、 当該判定結果より、座屈しない圧下パターンを選び、 当該選ばれた圧下パターンにより前記鋼板を矯正するこ
    とを特徴とするローラレベラによる鋼板の矯正方法。
  2. 【請求項2】 鋼板を冷間レベラにより矯正するに際し
    て、矯正前の残留応力分布を求めた後、 予め決められた複数の圧下パターンγi について、矯
    正前の残留応力分布からの矯正による残留応力の低減係
    数ηi を算出し、 ηi (x,y)=Fj (γi 、σb (x,y)) γi :入側、出側の圧下量、矯正ロールのベンディング
    量からなる圧下パターン 添字i:圧下パターンの数 Fj :鋼板の板厚、板幅、強度により決まる関数 σb :矯正前の板面内の残留応力分布 当該残留応力の低減係数ηi より矯正後の残留応力分
    布σa を算出して、座屈判定を行い、 σa =(x,y)=ηi (x,y)×σb (x,y) 当該結果より矯正後に座屈しない圧下パターンγi
    選び、それらの中から圧下量が最小となる圧下パターン
    γmin と、最大となる圧下パターンγmax を求め、 γmin =min(γi ) γmax =max(γi ) 圧下パターンを圧下量が、 γmin ≦γOPT ≦γmax なる関係を満たす圧下パターンγOPT として、最低1パ
    ス以上矯正することを特徴とするローラレベラによる鋼
    板の矯正方法。
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