JP3664067B2

JP3664067B2 - 熱間圧延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP3664067B2
Application number: JP2000311927A
Authority: JP
Inventors: 俊彦赤澤; 学江藤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: JP2002120005A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延鋼板の製造方法に関し、特に熱間圧延工程におけるキャンバ及びウェッジの発生を効果的に抑制することができる熱間圧延鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延工程は、通常粗圧延工程と仕上圧延工程とからなり、粗圧延工程では通常複数の水平圧延機（以下、単に「圧延機」ともいう。）により複数パスの圧延が行われる。ここで、被圧延材がウェッジを有している場合、被圧延材が幅方向で温度差を生じ変形抵抗が幅方向で不均一となっている場合、水平圧延機が幅方向で剛性差を有する場合、水平圧延機のレベリング不整によりロールギャップが幅方向で偏差を有する場合等には、被圧延材にキャンバと呼ばれる横曲りやウェッジと呼ばれる幅方向の板厚偏差が生じ、下流側の圧延パスにおいて通板性を阻害したり、製品にウェッジが残存したりする不具合を生じる場合がある。
【０００３】
これら不具合のうちキャンバを抑制する方法として、特開平６−２２６３１９号公報には、圧延機出側にサイドガイドを配置し、該サイドガイドによりキャンバを矯正するとともに、該サイドガイドに作用する荷重を検出し、該荷重に基づいて左右のロールギャップを調整制御するキャンバの抑制方法が開示されている。
【０００４】
また、特開平８−３２３４１１号公報には、キャンバとウェッジの両方を抑制する方法として、水平圧延機で片圧下操作してウェッジの修正を行うとともに、水平圧延機出側においてサイドガイドによるキャンバの修正を行うキャンバ及びウェッジの抑制方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−２２６３１９号公報に開示された方法を、圧延前の被圧延材にウェッジが存在することに起因するキャンバを矯正するのに用いた場合には、ウェッジが発生している側の水平ロールのギャップを他方よりも大きくすることになり、水平圧延後も被圧延材はウェッジを有することとなる。このウェッジは、下流の圧延工程においてキャンバを発生させる要因となり操業に支障を来す。そして、このキャンバを抑制するため下流の圧延工程においても上記公報に開示されたキャンバ抑制方法を適用した場合には、最終製品がウェッジを有することとなり、所期の断面形状を確保することが困難となる。
【０００６】
また、特開平８−３２３４１１号公報に開示された方法では、圧延機の左右の荷重差から被圧延材の幅方向温度差に起因する荷重差を差し引くことにより、ウェッジ比率の推移を計算し、圧延機の片圧下変化量を求めて圧延機の圧下を調整することによりウェッジの修正が可能であるとしている。
【０００７】
しかし、上記公報には、被圧延材の幅方向温度差に起因する荷重差の具体的な求め方が開示されておらず、また、被圧延材の幅方向温度差は、通常酸化スケールで覆われた被圧延材表面の温度を測定して被圧延材内部の温度を推定することにより求めるものであるから、被圧延材の幅方向温度差を正確に求めること、さらに、上記被圧延材の幅方向温度差に起因する荷重差を正確に求めることは困難である。
【０００８】
したがって、上記公報に開示された方法によりウェッジの修正を行うことは実際上困難であり、温度測定の検出誤差によってはウェッジの発生を助長する可能性がある。
【０００９】
また、ウェッジが存在する被圧延材に対して上記公報に開示された方法を適用した場合には、ウェッジの修正を行う片圧下操作により、サイドガイドにより修正すべきキャンバ量が増大し、サイドガイドに大きな荷重が負荷されることになる。この結果、サイドガイドと摺接する被圧延材の側面部に疵が発生する場合がある。さらに、被圧延材の板厚が薄くなる下流側で上記方法を実施した場合には、被圧延材の板厚が薄いために被圧延材に座屈が生じる可能性がある。
【００１０】
本発明の課題は、装置及び制御の複雑化を伴うことなく、キャンバ及びウェッジの発生を効果的に抑制できる熱間圧延鋼板の製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、通常の粗圧延工程と仕上圧延工程とからなる熱間圧延工程においては、粗圧延工程後の被圧延材のキャンバ及びウェッジを仕上圧延工程において支障を来さない程度に抑制すればよいという観点から、上記公報に開示された方法のように１パスにおいてキャンバ及びウェッジの制御を行うのではなく、複数パスの圧延からなる粗圧延工程全体でキャンバ及びウェッジの制御を行うことを基本的技術思想とし、これを実現する実効的かつ簡便な方法を確立すべく鋭意検討した。その結果、以下の知見を得た。
【００１２】
（Ａ）出側にサイドガイドを備える水平圧延機により、ワークロールを水平にしてウェッジの矯正を行う圧延を行い、さらに出側のサイドガイドによりキャンバの矯正を行ったときの被圧延材のウェッジ率変化率は、圧延パスの条件を表すパラメータから下記（１）式によって規定されるａ値（単位：ｍｍ⁴／Ｎ²、以下ａ値についての単位の表示を省略する。）と相関を有し、また、ａ値によって大きく変化する。すなわち、キャンバ矯正による新たなウェッジの発生を効果的に抑制することができる圧延パスをａ値によって特定することができ、ａ値が１０×１０^-9以上となる圧延パスにおいてキャンバ矯正を行うことにより、後続の圧延パスにおけるキャンバ発生量を通板の支障を来さない程度に効果的に抑制することができる。
【００１３】
ここで、ウェッジ率変化率とは、上記のように一の圧延パスにおいて、ワークロールを水平にしてウェッジの矯正を行う圧延を行い、さらに出側のサイドガイドによりキャンバの矯正を行ったときの、圧延機出側の被圧延材のウェッジ率を圧延機入側の被圧延材のウェッジ率で除したものである。また、ウェッジ率とは被圧延材のウェッジ量を平均板厚で除した値である。
【００１４】
【数４】

但し、Ｒ：ワークロール半径（ｍｍ）、Ｗ_m：ロールチョック間距離（ｍｍ）、ｈ_in：被圧延材の入側厚（ｍｍ）、ｈ_out：被圧延材の出側厚（ｍｍ）、Ｋ：ミル定数（Ｎ／ｍｍ）、Ｗ_a：被圧延材幅（ｍｍ）である。
【００１５】
図１は、出側にサイドガイドを備える水平圧延機により、ワークロールを水平にしてウェッジの矯正を行う圧延を行い、さらに出側のサイドガイドによりキャンバの矯正を行ったときの被圧延材のウェッジ率変化率とａ値との関係を示すグラフである。
【００１６】
同図に示すように、ウェッジ率変化率はａ値と相関を有し、ａ値が１０×１０^-9以上になるとウェッジ率変化率が０．３以下となる。すなわち、このような圧延パスにおいてキャンバの矯正を行えば、キャンバ矯正による被圧延材のウェッジの発生を効果的に抑制することができ、後続の圧延パスにおいて上下ワークロールを平行にした圧延（以下、「平行圧延」という。）を行ったとしても新たなキャンバの発生を効果的に抑制することができる。
【００１７】
逆に、ａ値が１０×１０^-9未満の圧延パスにおいてキャンバの矯正を行うと、キャンバ矯正により被圧延材に大きなウェッジが発生してしまい、後続の圧延パスにおいて平行圧延を行うと再度大きなキャンバが発生する。
【００１８】
例えば、圧延前に３．０％のウェッジ率を有する被圧延材を、ａ値が１０×１０^-9以上の圧延パスで、ワークロールを水平にしてウェッジの矯正を行う圧延を行い、さらに出側のサイドガイドによりキャンバの矯正を行った場合には、キャンバ矯正後の被圧延材のウェッジ率は０．９％以下となり、後続の圧延パスにおいて平行圧延を行ったとしても通板に影響を及ぼす程度のキャンバは殆ど発生しなくなる。
【００１９】
（Ｂ）また、２つの圧延パスによりキャンバを矯正する場合には、２つの圧延パス全体による被圧延材のウェッジ率変化率は、下記（３）式で規定されるａｍ値（単位：ｍｍ⁴／Ｎ²、以下ａｍ値についての単位の表示を省略する。）により、上記ａ値と同様にして評価することができる。したがって、ａｍ値が１０×１０^-9以上となる２つの圧延パスのうち、上流側の圧延パスにおいてキャンバの矯正を行い、下流側の圧延パスにおいてウェッジ矯正とキャンバ矯正とを行うことにより、後続の圧延パスにおける平行圧延の際の新たなキャンバの発生を効果的に抑制することができる。
【００２０】
【数５】

但し、ａ１、ａ２は異なる圧延パスにおけるａ値である。
【００２１】
例えば、圧延前に３．０％のウェッジ率を有する被圧延材を、ａ１値が６．０４×１０^-9の圧延パス１と、ａ２値が４．２３×１０^-9である圧延パス１の下流側の圧延パス２とで、ワークロールを水平にしてウェッジの矯正を行う圧延を行い、さらに出側のサイドガイドによりキャンバの矯正を行った場合には、圧延パス１のキャンバ矯正後の被圧延材のウェッジ率は約１．２％となり、圧延パス２のキャンバ矯正後の被圧延材のウェッジ率は約０．６％となり、後続の圧延パスにおいて平行圧延を行ったとしても通板に影響を及ぼす程度のキャンバは殆ど発生しなくなる。上記ａ１値及びａ２値から上記（３）式により求められるａｍ値は１５．３×１０^-9であり、ウェッジ率変化率が０．２となるａ値が１５×１０^-9であることから、圧延パス１及び圧延パス２の全体による被圧延材のウェッジ率変化率は、ａ値と同様にａｍ値により評価することができ、キャンバ矯正を行うのに好適な２つの圧延パスを特定することができる。
【００２２】
（Ｃ）ａ値若しくはａｍ値が１０×１０^-9以上である圧延パスであっても、圧延機出側のサイドガイドによるキャンバの矯正を行うと被圧延材が座屈する可能性がある。そのため、キャンバ矯正時の被圧延材の座屈の発生を抑制するために、下記（２）式で規定されるｂ値が４０未満となる圧延パスでキャンバ矯正を行う。
【００２３】
【数６】

但し、Ｗ_a：被圧延材幅（ｍｍ）、ｈ_out：被圧延材出側厚（ｍｍ）である。
【００２４】
（Ｄ）上述したようにａ値若しくはａｍ値が１０×１０^-9以上であり、かつｂ値が４０未満の圧延パスでキャンバの矯正を行った場合であっても、後続の圧延パスにおいて被圧延材が幅方向で温度差を生じ変形抵抗が幅方向で不均一となった場合には新たなキャンバが発生する。したがって、上記条件を充足する圧延パスの中でも、下流側の圧延パスから優先して使用して、キャンバの矯正を行うことが好ましい。
【００２５】
本発明は、上記知見に基づいて完成させたものであり、その要旨は以下の（１）〜（３）にある。
（１）複数パスの圧延を行う熱間圧延工程において、少なくとも、下記（１）式で規定されるａ値が１０×１０^-9以上、かつ下記（２）式で規定されるｂ値が４０未満となる圧延パスで、圧延機出側に配置したサイドガイドによりキャンバの矯正を行うことを特徴とする熱間圧延鋼板の製造方法。
【００２６】
【数７】

【００２７】
【数８】

但し、Ｒ：ワークロール半径（ｍｍ）、Ｗ_m：ロールチョック間距離（ｍｍ）、ｈ_in：被圧延材の入側厚（ｍｍ）、ｈ_out：被圧延材の出側厚（ｍｍ）、Ｋ：ミル定数（Ｎ／ｍｍ）、Ｗ_a：被圧延材幅（ｍｍ）である。
【００２８】
（２）複数パスの圧延を行う熱間圧延工程において、少なくとも、下記（３）式で規定されるａｍ値が１０×１０^-9以上、かつ前記ｂ値が４０未満となる２つの圧延パスのうち、上流側の圧延パスにおいて圧延機出側に配置したサイドガイドによりキャンバの矯正を行い、下流側の圧延パスにおいて圧延機によりウェッジの矯正を行うとともに圧延機出側に配置したサイドガイドによりキャンバの矯正を行うことを特徴とする熱間圧延鋼板の製造方法。
【００２９】
【数９】

但し、ａ１、ａ２は、異なる圧延パスについて前記（１）式で規定されるａ値である。
【００３０】
（３）前記キャンバの矯正を下流側の圧延パスから優先して実施することを特徴とする上記（１）項または（２）項に記載の熱間圧延鋼板の製造方法。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様について、熱間圧延工程の粗圧延工程におけるパススケジュールの一例に沿って説明する。
【００３２】
表１は、熱間圧延工程の粗圧延工程におけるパススケジュールの一例について、各圧延パスの条件を示す。
【００３３】
【表１】

同表に示すように、圧延パス１〜３は、ａ値が１０×１０^-9以上かつｂ値が４０未満であるので、圧延機出側に配置したサイドガイドにより単パスでキャンバの矯正を行うのに好適な圧延パスである。
【００３４】
また、圧延パス４及び圧延パス５は、夫々のａ値から求められるａｍ値が１０×１０^-9以上（１３．１×１０^-9）であり、かつ圧延パス４及び圧延パス５のｂ値が４０未満であることから、圧延機出側に配置したサイドガイドにより圧延パス４及び圧延パス５の２パスにおいてキャンバの矯正を行うと好適である。
【００３５】
表２は、上記熱間圧延工程の粗圧延工程におけるパススケジュールの一例において、圧延機出側のサイドガイドによりキャンバの矯正を行うのに好適な圧延パスを示す。
【００３６】
【表２】

同表に示すように、単パスで圧延機出側のサイドガイドによりキャンバの矯正を行う場合には、方式１〜３に示すように、圧延パス１〜３の何れか１つの圧延パスにおいて行うとよい。ここで、圧延パス２または圧延パス３においてキャンバの矯正を行う場合には、上流側の圧延パスにおいて補助的に圧延機出側のサイドガイドによりキャンバの矯正を行ってもかまわない。また、上述したように、キャンバ矯正後の後続の圧延パスにおける新たなキャンバ発生の機会を抑制するように、方式３に示すように、最も下流側の圧延パス３においてキャンバの矯正を行うことが好ましい。
【００３７】
２パスで圧延機出側のサイドガイドによりキャンバの矯正を行う場合には、方式４に示すように、ａｍ値が１０×１０^-9以上かつｂ値が４０未満となる圧延パス４及び圧延パス５において行うのが好ましい。２つの圧延パスについて、ａｍ値が１０×１０^-9以上かつｂ値が４０未満となるのであれば２パスによるキャンバ矯正に好適な圧延パスであるから、さらに上流側の圧延パスの２つにおいてキャンバの矯正を行ってもよい。上述したように、キャンバ矯正後の後続の圧延パスにおける新たなキャンバ発生の機会を抑制するように下流側の圧延パスから優先して使用することが好ましい。また、２つの圧延パスは連続している必要はなく、２つの圧延パスの間にキャンバ矯正を行わない圧延パスが存在していてもかまわない。
【００３８】
なお、上記キャンバ矯正を行う場合において、キャンバ矯正後の後続の圧延パスにおける新たなキャンバを矯正するために、上記キャンバ矯正を行う圧延パスの下流側の圧延パスにおいて圧延機出側のサイドガイドを用いてキャンバ矯正を行ってもよい。
【００３９】
圧延機出側に既にサイドガイドを備える粗圧延設備において本発明を用いる場合には、上述した条件によりサイドガイドによりキャンバの矯正を行うパスを決定し、各圧延パスにおけるサイドガイドの使用・不使用を決定すればよい。また、サイドガイドを新設する場合には、圧延機で圧延可能な最大被圧延材幅を被圧延材幅としてａ値を求めることにより、サイドガイドを設置すべきスタンドを決定することができ、これにより設備導入コストを抑制することができる。
【００４０】
【実施例】
前記表１に示す熱間圧延工程の粗圧延工程におけるパススケジュールにより熱間圧延を行い、各圧延パス出側において試験材のキャンバ量とウェッジ率を測定した。試験材としては、左右の板厚差が約７．７ｍｍとなるテーパ（ウェッジ率：約３％）を施した低炭素鋼のスラブを用い、抽出温度１２２０℃で加熱炉から抽出し粗圧延を行った。圧延機のワークロールは全て水平となるように調整し、圧延機入側ではエッジャーミルにより被圧延材を拘束するようにした。
【００４１】
圧延機出側のサイドガイドによるキャンバ矯正については、全ての圧延パスにおいてキャンバ矯正を行わないｃａｓｅ１と、圧延パス３においてのみキャンバ矯正を行うｃａｓｅ２と、圧延パス５においてのみキャンバ矯正を行うｃａｓｅ３と、圧延パス４及び圧延パス５においてのみキャンバ矯正を行うｃａｓｅ４の４条件で試験を行った。
【００４２】
表３に試験結果を示す。ここで、キャンバ量とは、被圧延材の長さ１０ｍの区間における板幅中心線分と該板幅中心線分の両端を結ぶ直線との距離の最大値である。
【００４３】
【表３】

ｃａｓｅ２では、ｃａｓｅ１と比較して、粗圧延後のキャンバ量を約７６％、ウェッジ率を約１９％夫々低減することができた。ｃａｓｅ３では、圧延パス５においてキャンバをほぼ矯正できたものの、キャンバ矯正後のウェッジ率は１％程度の大きな値となり、圧延パス６において９０ｍｍのキャンバが発生してしまい、ｃａｓｅ１と比較して２４％程度のキャンバ量しか低減できなかった。ｃａｓｅ４では、粗圧延後のキャンバ量を約５８％、ウェッジ率を約４９％夫々低減することができた。
【００４４】
【発明の効果】
本発明により、熱間圧延工程の粗圧延工程におけるキャンバ及びウェッジの発生をより効果的に抑制できるので、圧延設備の破損を防止でき、歩留まりを向上させることができる。また、水平圧延機の片圧下等の複雑な制御を伴わないので、実用的であり、既存設備への適用も比較的容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】出側にサイドガイドを備える水平圧延機により、ワークロールを水平にしてウェッジの矯正を行う圧延を行い、さらに出側のサイドガイドによりキャンバの矯正を行ったときの被圧延材のウェッジ率変化率とａ値との関係を示すグラフである。

Claims

複数パスの圧延を行う熱間圧延工程において、少なくとも、下記（１）式で規定されるａ値（単位：ｍｍ⁴／Ｎ²）が１０×１０^-9以上、かつ下記（２）式で規定されるｂ値が４０未満となる圧延パスで、圧延機出側に配置したサイドガイドによりキャンバの矯正を行うことを特徴とする熱間圧延鋼板の製造方法。

但し、Ｒ：ワークロール半径（ｍｍ）、Ｗ_m：ロールチョック間距離（ｍｍ）、ｈ_in：被圧延材の入側厚（ｍｍ）、ｈ_out：被圧延材の出側厚（ｍｍ）、Ｋ：ミル定数（Ｎ／ｍｍ）、Ｗ_a：被圧延材幅（ｍｍ）である。
複数パスの圧延を行う熱間圧延工程において、少なくとも、下記（３）式で規定されるａｍ値（単位：ｍｍ⁴／Ｎ²）が１０×１０^-9以上、かつ請求項１記載の（２）式で規定されるｂ値が４０未満となる２つの圧延パスのうち、上流側の圧延パスにおいて圧延機出側に配置したサイドガイドによりキャンバの矯正を行い、下流側の圧延パスにおいて圧延機によりウェッジの矯正を行うとともに圧延機出側に配置したサイドガイドによりキャンバの矯正を行うことを特徴とする熱間圧延鋼板の製造方法。

但し、ａ１、ａ２は、異なる圧延パスについて請求項１記載の（１）式で規定されるａ値である。
前記キャンバの矯正を下流側の圧延パスから優先して実施することを特徴とする請求項１または２に記載の熱間圧延鋼板の製造方法。