JP3458591B2 - 鋼板の熱間圧延方法および熱間仕上圧延機 - Google Patents

鋼板の熱間圧延方法および熱間仕上圧延機

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JP3458591B2 JP07249596A JP7249596A JP3458591B2 JP 3458591 B2 JP3458591 B2 JP 3458591B2 JP 07249596 A JP07249596 A JP 07249596A JP 7249596 A JP7249596 A JP 7249596A JP 3458591 B2 JP3458591 B2 JP 3458591B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、鋼板の熱間圧延
方法および連続熱間仕上圧延機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、熱延鋼板は、所定温度に加熱さ
れたスラブを粗圧延機で所定厚さに圧延して粗バーとな
し、次いで粗バーを、複数基の圧延スタンドからなる連
続熱間圧延機において、所定厚さの熱延鋼板に仕上圧延
することにより製造される。
【0003】このような連続熱間圧延機における鋼板の
圧延操業において、圧延すべき材料が圧延機に噛み込ま
れるとき、または、材料が圧延機から抜け出るときに、
材料がその幅方向に折れ曲がって圧延機に噛み込まなく
なったり、材料が破断してロールを傷つけるような、い
わゆる通板不安定性が問題になっている。
【0004】上述した問題を防止するために、従来は、
前回の圧延時における圧延機間の材料の走行状態を観察
し、ロールギャップの板幅方向の差を変化させて圧延の
安定化を図っていた。
【0005】しかしながら、このような方法は、圧延機
運転者の経験と勘に頼るものであって、その結果が必ず
しも適確であるとはいえないことから、その改善につい
て従来から種々研究がなされており、例えば、特開昭6
1−219411号公報には、鋼板の幅方向の偏りおよ
び圧延荷重の幅方向の差に着目し、圧延荷重の差に応じ
たロールギャップの幅方向差を与えることによって、通
板不安定性を回避する方法(以下、先行技術1という)
が開示されている。
【0006】また、特開昭61−143016号公報に
は、材料の圧延スタンド間での幅方向の位置を計測し、
ロールギャップの幅方向差を操作する方法(以下、先行
技術2という)が開示されている。
【0007】更に、特開平4−210808号公報に
は、ワークロール軸受箱と圧延機ハウジングメタルとの
間のクリアランスをある値以下に管理するように、ロー
ル軸受箱の変位を計測し、変位が設定値を超えたときに
ライナーメタルを交換する方法(以下、先行技術3とい
う)が開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】連続熱間圧延機による
鋼板の熱間圧延は、1500m/分以上の高速度で行わ
れるので、上述した通板不安定性の問題は、約5.5m
間隔の圧延スタンド間を約0.2秒で走行する、極めて
短時間において生ずるものであることから、先行技術1
および2によっては、所望の効果をあげることができな
い。
【0009】更に、圧延荷重差を発生させる要因は、圧
延される材料の幅方向の偏りだけではなく、板厚の幅方
向分布や材料温度の幅方向の偏り、圧延機自体の弾性変
形特性の差異なども考えられ、これらの要因を適切に分
類する必要性があることからも、先行技術1および2に
よっては、解決することが困難である。
【0010】先行技術3によれば、軸受け箱の変位の拘
束によって、圧延の安定性が得られるが、板厚制御のた
めのロールギャップの変更やロール組替え時の作業性な
どから、ある程度のクリアランスは必要であり、更に、
どのような状況でロール軸受けが移動するかが明確では
なく、無駄な補修工事となる可能性がある。
【0011】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、鋼板の連続熱間圧延操業において、圧延すべ
き材料が圧延機に噛み込まれるとき、または、材料が圧
延機から抜け出るときに、材料がその幅方向に折れ曲が
って圧延機に噛み込まなくなったり、材料が破断してロ
ールを傷つけるような、いわゆる通板不安定性の発生を
適確に防止し、鋼板を良好な状態で安定して圧延するこ
とができ、品質の優れた鋼板を歩留り高く製造し得る方
法およびそのための連続熱間仕上圧延機を提供すること
にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から、連続熱間仕上圧延機における鋼板の連続熱間
圧延において、通板不安定性の発生を適確に防止し得る
方法を開発すべく鋭意研究を重ねた。その結果、圧延機
のワークロールを、圧延前後または圧延中にロールの軸
方向および圧延方向に動かないように安定して位置させ
ることにより、上述した通板不安定性を飛躍的に改善し
得ることがわかった。
【0013】図2に示すように、通常、ワークロール1
は、バックアップロール2に対してその相対的位置を圧
延方向にずらす、いわゆるオフセットaを与えて配置さ
れている。オフセット量は、軸受けの強度にもよるが通
常5mm以上であり、このようなオフセットaを与えて配
置することにより、ワークロール1は、バックアップロ
ール2の接触力によりオフセットaを与えられた方向に
押し付けられて安定すると考えられている。
【0014】しかしながら、実際の圧延中、特に材料が
圧延機に噛み込むときまたは抜け出るときに、ワークロ
ール1に移動の生ずることが観察されている。このよう
なワークロールの動きは、通常の力関係では考えられな
い挙動であるために、従来はその原因が明らかにされて
いなかった。
【0015】そこで、本発明者等は、上記原因を解明す
べく、実操業上の詳細な観点から研究を進めた結果、ワ
ークロールの移動現象は、次のようにして生ずることが
わかった。
【0016】即ち、上下のワークロールには、微小な直
径差が存在することは避けられず、材料が圧延機から抜
け出た後、上下のワークロールが接触することによっ
て、上下のワークロールに、その直径差に応じたそれぞ
れ逆方向のトルクが発生する。その結果、上下何れか一
方のワークロールは、圧延中に押し付けられていた方向
と逆方向に移動する。
【0017】上述した現象は、圧延機が弾性体であるこ
とから、圧延中に生ずる大きな圧延荷重により弾性変形
が生じてロールギャップが拡がり、圧延の終了と同時に
弾性変形が元に戻りロールギャップが小さくなることに
よって発生するものであり、圧延材の仕上がり板厚が薄
く、またロールギャップの設定値が小さい場合に発生し
やすい。
【0018】上述したトルクによるワークロールの押し
付け力は、バックアップロールとの間のオフセットによ
って生じる押し付け力の数倍にもなることが確認されて
おり、トルクによるワークロールの押し付け力が、オフ
セットによる押し付け方向と逆向きに働くと、軸受箱は
容易に移動してしまう。
【0019】一方、熱間仕上圧延機による圧延におい
て、圧延された鋼板の先端部および後端部は矩形状に保
たれず、舌状や魚の尾状の形状になることが知られてい
る。また圧延材は、その幅方向に様々な非対称性を有し
ているので、圧延機に噛み込みまたは圧延機から抜け出
るときに、その幅方向に同時に圧延が開始されまたは終
了されるものではない。
【0020】即ち、圧延材の噛み込み時には、上下のワ
ークロール同士が接触状態から、ロールの胴長方向全体
に同時に非接触状態になるとは限らず、部分的に先にオ
セット方向に動く場合が生ずる。同様に、圧延材が抜け
出るときには、上下ワークロール同士がその胴長方向全
体に同時には接触せず、部分的に先にオフセットと逆方
向に動く場合が生ずる。
【0021】図3に示すように、下側ワークロール1a
が上側ワークロール1bよりも大径であり、このような
ワークロール1a,1bのオフセットを圧延方向出側に
設定した場合には、上下のワークロール1a,1bは、
定常圧延中は、圧延方向出側に押し付けられている。
【0022】しかしながら、ワークロール1a,1bの
ロールギャップの設定が小さい場合、圧延を行っていな
い状態においては圧延荷重がないためにワークロール1
a,1bは接触し、下側の大径のワークロール1aは、
上側ワークロール1bから受ける摩擦力即ちトルクによ
って、矢印Aに示すように圧延方向入側に押し付けられ
るように移動し、上側ワークロール1bは、下側ワーク
ロール1aから受ける摩擦力即ちトルクによって、矢印
Bに示すように圧延方向出側に押し付けられるように移
動する。
【0023】このようにワークロール1a,1bが移動
すると、バックアップロール2a,2bとワークロール
1a,1bとがオフセットを有して接触している場合
に、ワークロール1a,1bがバックアップロール2
a,2bの周方向に移動し、ロールギャップも変化す
る。
【0024】即ち、ワークロールの圧延方向の移動量が
板幅方向で異なると、ロールギャップの変化も板幅方向
で異なることになり、その結果、板幅方向で圧下率が異
なるようになるため、鋼板はその幅方向に曲がり、前述
したような通板の不安定性が発生すると考えられる。
【0025】この発明は、上述した知見に基づきなされ
たものであって、請求項1記載の発明は、複数基の圧延
スタンドからなる連続熱間圧延機によって材料を鋼板に
連続的に熱間圧延する、鋼板の熱間圧延方法において、
前記連続熱間圧延機の上側ワークロールおよび下側ワー
クロールの何れか一方の直径を、他方のワークロールの
直径よりも大にし、直径の大きい方のワークロールの軸
受箱に軸受箱固定機構を取り付け、前記直径の大きい方
のワークロールをハウジングに組み込んだ後、前記軸受
箱固定機構を作動させて、前記直径の大きい方のワーク
ロールの軸受箱とこれを支持するハウジングとの間のク
リアランスを実質的に無くすようにしたことに特徴を有
するものである。
【0026】請求項2記載の発明は、複数基の圧延スタ
ンドからなる連続熱間圧延機によって材料を鋼板に連続
的に熱間圧延する、鋼板の熱間圧延方法において、前記
連続熱間圧延機の上側ワークロールおよび下側ワークロ
ールの何れか一方の直径を、他方のワークロールの直径
よりも0.1〜1mmの範囲で大にし、且つ、直径の大
きい方のワークロールの軸受けとこれを支持するハウジ
ングとの間のクリアランスを、1mm以下に限定した
とに特徴を有するものである。
【0027】請求項3記載の発明は、複数基の圧延スタ
ンドからなる連続熱間仕上圧延機の下流側圧延スタンド
における、上側ワークロールおよび下側ワークロールの
何れか一方の直径が、他方のワークロールの直径よりも
大に形成され、直径の大きい方のワークロールの軸受箱
に軸受箱固定機構が取り付けられ、前記直径の大きい方
のワークロールの軸受箱とこれを支持するハウジングと
の間のクリアランスが実質的に無いことに特徴を有する
ものであり、請求項4記載の発明は、複数基の圧延スタ
ンドからなる連続熱間仕上圧延機の下流側圧延スタンド
における、上側ワークロールおよび下側ワークロールの
何れか一方の直径が、他方のワークロールの直径よりも
0.1〜1mmの範囲で大に形成され、且つ、直径の大
きい方のワークロールの軸受けとこれを支持するハウジ
ングとの間のクリアランスが1mm以下に小さく設定さ
れたことに特徴を有するものである。
【0028】
【発明の実施の形態】ワークロールの移動は基本的に前
述したメカニズムで生ずることから、ワークロールのオ
フセットが圧延方向出側に設定されている場合には、小
径のワークロールは常に圧延方向出側に押し付けられて
いるので、特に対策をとらなくても、ワークロールに殆
ど動きは生じない。従って、板厚制御を行う際、ロール
ギャップを変化させるための、ロールの上下方向の移動
を、小径のロールによって行えば、移動時に発生する摩
擦抵抗を従来の状態と同じにしておくメリットがある。
【0029】これに対して、大径側のワークロールは、
ワークロールが接触する都度、大きく移動するため、次
のような対策を施した。熱間4段圧延機の場合、ロール
ギャップの変更は、上側ロールを、スクリューや油圧に
よって上下に移動し調節するのが一般的である。従っ
て、下側ロールはほぼ一定の位置にあり、上下方向には
殆ど移動しないので、ロール間のクリアランスを小にし
ても、ロールチョックと軸受箱との間に摺動の問題は発
生しない。
【0030】そこで、第1〜第7スタンドの7基の圧延
スタンドからなる連続熱間仕上圧延機の下流側である第
5、6、7スタンドについて、下側ワークロールの直径
を、積極的に上側ワークロールの直径よりも大にし、且
つ、下側ワークロールの軸受けとこれを支持するハウジ
ングの接触プレートとの間のクリアランスを小さく設定
した。
【0031】図1は、下側ワークロール部分を示す概略
側面図である。図1に示すように、下側ワークロール1
aの軸受箱3とハウジング4のライナーメタル5との間
のクリアランスを約1mmとし、また、下側ワークロール
1aの直径を、上側ロール1bの直径よりも0.5mm大
となした。なお、上側ワークロール軸受け箱とハウジン
グとのクリアランスは約2mmとした。その結果、通板特
性によるワークロールの組み替え頻度は、従来の場合に
比べ約半分に減少した。
【0032】更に、下側ワークロール1aの軸受け箱3
のロールチョック3aに油圧シリンダー6を取り付け、
下側ワークロール1aをハウジング4に組み込んだ後、
油圧シリンダー6を作動させて、軸受け箱3のロールチ
ョック3aとハウジング4のライナーメタル5との間の
クリアランスを実質的に無くすような状態にした。ロー
ル直径の差は上記の場合と同様にした。その結果、通板
不安定によるワークロールの組み替え頻度は、従来の約
3分の1に減少し、圧延の安定性を飛躍的に高めること
ができた。
【0033】下側ワークロール1aの軸受箱3とハウジ
ング4のライナーメタル5との間のクリアランスは1mm
以下とすることが必要である。上記クリアランスが1mm
を超えると、通板不安定性をなくすことができない。
【0034】上下のワークロール1a,1bの直径の差
は、ロールの熱膨張の差などを考慮して、少なくとも
0.1mmとする必要がある。トルクの面では、ロール直
径の差が大きくても問題はないと考えられるが、ロール
直径差が1mmを超えて大きくなると、接触の際の滑りが
大になって、ロール表面が傷付くおそれが生ずる。従っ
て、ワークロール1a,1bの直径の差は0.1〜1mm
の範囲内とすべきである。ワークロール1a,1bの好
ましい直径差は、0.5mm程度である。
【0035】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
連続熱間圧延機における鋼板の圧延操業において、圧延
すべき材料が圧延機に噛み込まれるとき、または、材料
が圧延機から抜け出るときに、材料がその幅方向に折れ
曲がって圧延機に噛み込まなくなったり、鋼板が破断し
てロールを傷つけるような、いわゆる通板不安定性の発
生を適確に防止し、鋼板を良好な状態で安定して圧延す
ることができ、品質の優れた鋼板を歩留り高く製造し得
る工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明において使用する下側ワークロール部
分を示す概略側面図である。
【図2】下側ワークロール部分を示す概略側面図であ
る。
【図3】上下ワークロールが接触したときの上下ワーク
ロールが受ける水平力を示す概略側面図である。
【符号の説明】
1 ワークロール 1a 下側ワークロール 1b 上側ワークロール 2 バックアップロール 3 軸受箱 4 ハウジング 5 ライナーメタル 6 油圧シリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 雅明 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−77865(JP,A) 特公 昭46−11242(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 1/00 - 1/46 B21B 27/02 B21B 31/02 B21B 31/07

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数基の圧延スタンドからなる連続熱間
    圧延機によって材料を鋼板に連続的に熱間圧延する、鋼
    板の熱間圧延方法において、 前記連続熱間圧延機の上側ワークロールおよび下側ワー
    クロールの何れか一方の直径を、他方のワークロールの
    直径よりも大にし、直径の大きい方のワークロールの軸
    受箱に軸受箱固定機構を取り付け、前記直径の大きい方
    のワークロールをハウジングに組み込んだ後、前記軸受
    箱固定機構を作動させて、前記直径の大きい方のワーク
    ロールの軸受箱とこれを支持するハウジングとの間のク
    リアランスを実質的に無くすようにしたことを特徴とす
    る、鋼板の熱間圧延方法。
  2. 【請求項2】 複数基の圧延スタンドからなる連続熱間
    圧延機によって材料を鋼板に連続的に熱間圧延する、鋼
    板の熱間圧延方法において、 前記連続熱間圧延機の上側ワークロールおよび下側ワー
    クロールの何れか一方の直径を、他方のワークロールの
    直径よりも0.1〜1mmの範囲で大にし、且つ、直径
    の大きい方のワークロールの軸受けとこれを支持するハ
    ウジングとの間のクリアランスを、1mm以下に限定し
    ことを特徴とする、鋼板の熱間圧延方法。
  3. 【請求項3】 複数基の圧延スタンドからなる連続熱間
    仕上圧延機の下流側圧延スタンドにおける、上側ワーク
    ロールおよび下側ワークロールの何れか一方の直径が、
    他方のワークロールの直径よりも大に形成され、直径の
    大きい方のワークロールの軸受箱に軸受箱固定機構が取
    り付けられ、前記直径の大きい方のワークロールの軸受
    箱とこれを支持するハウジングとの間のクリアランスが
    実質的に無いことを特徴とする連続熱間仕上圧延機。
  4. 【請求項4】 複数基の圧延スタンドからなる連続熱間
    仕上圧延機の下流側圧延スタンドにおける、上側ワーク
    ロールおよび下側ワークロールの何れか一方の直径が、
    他方のワークロールの直径よりも0.1〜1mmの範囲
    大に形成され、且つ、直径の大きい方のワークロール
    の軸受けとこれを支持するハウジングとの間のクリアラ
    ンスが1mm以下に小さく設定されたことを特徴とする
    連続熱間仕上圧延機。
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