JP3828767B2 - 板圧延方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状の金属製品を圧延によって製造する圧延方法に関するもので、特に、板反りを制御することが可能なリバース圧延機の板圧延方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
板の圧延において、図１に示すような小波と呼ばれる形状不良の発生を防止することは極めて重要である。この小波は、波の山と山との間隔のピッチが小さいために、後工程にオンラインで設置されているホットレベラーで矯正することができず、冷却後にオフラインのプレス等で形状を矯正する必要があり、板の生産性を著しく阻害する。なお、図１において、１は上ワークロール、２は下ワークロール、３は圧延材、４はローラテーブルである。
【０００３】
小波の発生原因は明確ではないが、板が下反りとなった際に、ローラーテーブル４に衝突することによって発生すると言われている。したがって、反り制御を実施し、全てのパスにおいて板が平坦になるように圧延すれば、ローラーテーブルへの衝突は回避でき、小波も発生しないと考えられる。
この平坦な板を圧延するための反り制御に関しては、これまでに、多くの方法が提案されている。例えば、特開平７−１６４０３１号公報には、異周速圧延で反りを制御し、平坦な板を製造する方法が開示されている。これは、圧延荷重、圧延トルク等から当該パスで発生する反り量をモデルで計算して予測し、その反り量を解消する異周速圧延を付与するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平７−１６４０３１号公報に示す方法においては、制御しない場合に比べて、当然のことながら、各パスの反り量は大幅に低減することはできる。しかしながら、圧延荷重等の測定値誤差、モデル誤差等のために、各パスにおいて、完全に平坦に圧延することは極めて困難である。したがって、条件によっては、小さいながらも下反りが発生することは避けられず、その下反りが原因で小波が発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる課題を解決するために、板反りを制御するリバース圧延機の板圧延方法において、少なくとも最終パスでは、上反りとなるように反り制御を行って、小波の如き形状不良の発生の無い圧延材を得るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の趣旨とするところは、以下の通りである。
（１）板反りを制御するリバース圧延機の板圧延方法において、少なくとも上下２本のロールを用いることによって所定の板厚とする圧延を実施する際に、少なくとも最終パスでは、上反りとなるように反り制御を行い、上反りとなるように反り制御を実施するパス以外では、噛込不良を発生させないように、少なくとも１パス以上、板が平坦になるようにあるいは下反りになるように反り制御を行うことを特徴とする板反りを制御するリバース圧延機の板圧延方法。
（２）上反りとなるように反り制御を実施する前記パス以外では、板が平坦になるようにあるいは下反りになるように反り制御を行うことを特徴とする前記（１）に記載の板反りを制御するリバース圧延機の板圧延方法。
（３）当該スラブの全パス数がＮパスの時、上反りとなるように反り制御を実施する最優先パスをＮパス目とし、Ｎパス目のみの上反り圧延では、その前パスまでに発生した小波と呼ばれる形状不良が解消できない場合には、Ｎパス目およびＮ−１パス目を上反りとなるように圧延を行い、それでも前記形状不良が解消できない場合には、Ｎパス目、Ｎ−１パス目、Ｎ−２パス目を上反りとなるように圧延を行い、以下、上反りを実施するパスの優先順位をＮパス目、Ｎ−１パス目、Ｎ−２パス目、Ｎ−３パス目とすること特徴とする前記（１）または（２）に記載の板反りを制御するリバース圧延機の板圧延方法。
（４）最終パスの圧延方向を、圧延機からレベラに向かうのと逆方向とすることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の板反りを制御するリバース圧延機の板圧延方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて、詳細に説明する。図２は、リバース圧延機での圧延の際に、材料の上下温度差等が原因で、下反りが発生する挙動を示している。この様に、下反りが発生すると材料３が前方に進む際に、ローラーテーブル４に衝突し、それが原因で小波が発生する。したがって、小波を防止するためには、全パスに亘って板を完全に平坦に圧延すれば良いことが分かる。しかしながら、そのような制御を実施することは、上述したように、極めて困難である。
【０００８】
そこで、次の策として、全パスを上反りに圧延することが考えられる。全パスを上反りで圧延すれば、少なくともローラーテーブル４への衝突は回避できる。また、反り制御性に関しても、上反りになるように反り制御を実施することは、板を完全に平坦に圧延するよりも大幅に容易である。ここでは例として、異周速圧延で反りを制御することを考える。
【０００９】
例えば、あるパスで下反りが発生するとする。この下反りを平坦にするための異周速率χが、真の値としてχ＝２．４６％だとする。ここで、異周速率χは式（１）で定義することにする。

もし、板を完全に平坦にするためには、このχ＝２．４６％をモデルで正確に予測した上で、実際の圧延時の上下ロール周速度差としてχ＝２．４６％を正確に実現しなければならない。したがって、圧延データの測定精度、モデル精度、モーター制御精度に関して、極めて高度なレベルが要求される。
【００１０】
一方、上反り傾向に圧延する場合、極端に言えば、χ＞２．４６％さえ満足すれば良いことになる。実用上は、モデルで予測したχo （平坦な板を得るための異周速率。上記の例ではχo ＝２．４６％）を基準として、適当な値を上乗せすることにより容易に実現できる。その一例を式（２）に示す。式（２）において、例えばα＝２とすれば、モデル計算誤差がかなり大きくても、各パスで上反りを実現するのは容易である。
χ＝α×χo （αは、１以上の係数） ・・・・・・（２）
【００１１】
しかしながら、全パスを上反り圧延しようとすると、圧延上の大きな問題が生じる。すなわち、初期パスでの短い材料において上反り圧延を実施すると、図３に示すような形状を示し、次パスの噛込が不可能になるのである。
そこで、発明者らは、反りの発生挙動と小波発生挙動の関係を詳細に調査した。その結果、たとえ前パスが下反りとなって小波が発生しても、次パスで上反りに圧延すれば小波は解消されることを発見した。これは、図４で示すように、圧延で付与される塑性変形が大きいために、小波程度の入側の外乱があっても、出側材料は一様な方向に進むからと考えられる。
【００１２】
以上の結果をさらに詳細に検討することにより、発明者らは、以下の小波防止方法を見出した。すなわち、材料３が短く図３の様な挙動を示す前パスでは、上反りを発生させないように圧延し、圧延が進行して板が長くなり、図５のような反り挙動を示す最終パスにおいて上反りに圧延する方法である。これにより、前パスでの噛込不良を発生させないで、かつ、小波の無い板を製造することができる。ここで、板が長くなると図５の様な反り発生挙動を示すのは、出側の材料の長さが長くなるにつれて自重による下向きのモーメントが大きくなるためと考えられる。
【００１３】
無論、上記で示した本発明のように、最終パスで上反りを発生させれば、板の圧延後の形状は、図５で示される様な反りが残存することになる。しかしながら、この反りは、小波のように短いピッチを有するものではないので、後工程のホットレベラーでの矯正が可能である。したがって、本発明を実施すれば、オンライン矯正機であるホットレベラーでの矯正負荷は若干増加するものの、長時間の作業量を必要とするオフラインでのプレス矯正を回避することができるので、総合的な板の製造効率は格段に向上する。
【００１４】
また、最終パスの圧下量が、前パスで発生した小波に比べて小さい場合には、最終パスのみでは、小波を解消できない場合もある。その場合は、最終パスと最終パスの１パス前のパスで上反り圧延を実施すれば良い。それでも圧下量が小さく小波が解消できない場合には、上反りとなるように反り制御を実施するパスの優先順位をＮパス（当該スラブの全パス数) 目、Ｎ−１パス目、Ｎ−２パス目、Ｎ−３パス目・・・・・として、圧延を行えば良い。なお、板が長い場合、図５に示すように反りは先端部にのみ発生するので、平坦である尾端部が次パスの先端となる。したがって、連続したパスで上反りを発生させても短い材料のように、噛込不良になることは無い。
【００１５】
さらに、反りの予測が困難な場合の反り制御方法を以下に記す。
反りの予測が困難な材料の場合、下反りを完全に防止するためには、相当大きな上反りとなるように制御端に指令を与えなければならない。例えば、反り制御を実施しない場合の反りが、反り曲率κ＝−０．５〜−１．２（1/m ：下反り）と予測される場合を想定する。この場合、完全に下反りを防止するためには、κ＞１．２が付与できるような制御を実施しなければならない（例えば、κ＝１．３）。しかしながら、実際の下反りがκ＝−０．６であったとすると、制御後の反り曲率は、κ＝−０．６＋１．３＝０．７となり、非常に大きな上反りが発生することになる。このように、大きな上反りが発生した場合には、図６に示すように、材料３をレベラー５に噛み込ませることが不可能になり、小波は防止できても、大きな反りが製品に残存することになる。
【００１６】
この問題を解決するには、図７に示すように、最終パスの圧延方向を、圧延機からレベラー５に向かうのと逆方向にすれば良い。図７のような方向で圧延を実施すれば、最終パスの先端には、大きな上反りが発生する可能性もあるが、前述したように、尾端部の形状は必ず平坦となる。図８に示すように、この平坦な尾端部が、レベラーの観点からは先端部となるので、レベラーにおいて板が噛み込まないということはない。そして、一旦噛み込めば、尾端部に大きな上反りがあっても、板はレベラー内を最後まで通過するので、尾端部の反りも十分に矯正される。
【００１７】
したがって、反りの予測が困難材料でも（すなわち、大きな上反りを発生させても）、小波も反りもない、形状に優れる板を製造することができることになる。なお、最終パスで圧延された板をレベラーまで搬送する際には、ミルのロールギャップを十分に大きく開けておけば良い。
【００１８】
加えて、上記では、反りの制御方法として異周速圧延を例に用いたが、本発明において反りを制御する方法は任意であり、異周速圧延に限定するものではない。したがって、反り制御方法としては、異周速圧延、上下面に温度差を付与する方法および上下面の摩擦係数差を付与する方法等を、設備に応じて選択すれば良い。
【００１９】
【実施例】
ワークロール直径１０００mmのリバース圧延機を用いて、鉄のスラブ１００本を熱間圧延した。最終パスは上反りになるように異周速圧延で反り制御を実施し、最終パス以外は平坦になるように異周速圧延で反り制御を実施した。反り制御方法としては、特開平７−１６４０３１で示された方法を用いた。
比較例では、全てのパスで平坦になるように反り制御を実施した。反り制御の方法は、実施例と同様の方法を用いた。スラブ本数も実施例と同様の１００本とした。
【００２０】
表１に、平坦度の比較を示す。実施例では、最終パスを上反りとしたので、小波の高さは非常に小さく、また、圧延で発生した反りもホットレベラーで十分に低減されていることが分かる。したがって、最終的には、非常に平坦度に優れた板を製造することができた。一方、比較例では、圧延中の反り高さは小さいものの、最終パスにおいて小さな下反りが発生する場合も見られ、ホットレベラーでの矯正後も大きな小波が残存した。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【発明の効果】
以上の本発明方法により、前パスでの噛込不良を発生させないで、かつ、小波の無い板を製造することができ、板の平坦度を著しく向上できることから、長時間の作業量を必要とするオフラインでのプレス矯正を回避して、矯正工程の負荷が大幅に低減でき、板製造の効率向上に大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】小波の発生挙動を示す図。
【図２】下反りが発生する挙動を示す図。
【図３】板長さが短い材料を上反り圧延した場合の形状を示す図。
【図４】小波を上反り圧延で解消することを示す図。
【図５】板長さが長い材料を上反り圧延した場合の形状を示す図。
【図６】上反りが大きい場合にはレベラへの噛込みが困難になることを示す図。
【図７】圧延機からレベラに向かうのと逆方向で最終パスの圧延を実施することを示す図。
【図８】圧延機からレベラに向かうのと逆方向で最終パスの圧延を実施した場合において、レベラに噛み込む材料の先端形状を示す図。
【符号の説明】
１ 上ワークロール
２ 下ワークロール
３ 圧延材
４ ローラーテーブル
５ レベラ

Claims (4)

1. 板反りを制御するリバース圧延機の板圧延方法において、少なくとも上下２本のロールを用いることによって所定の板厚とする圧延を実施する際に、少なくとも最終パスでは、上反りとなるように反り制御を行い、上反りとなるように反り制御を実施するパス以外では、噛込不良を発生させないように、少なくとも１パス以上、板が平坦になるようにあるいは下反りになるように反り制御を行うことを特徴とする板反りを制御するリバース圧延機の板圧延方法。
2. 上反りとなるように反り制御を実施する前記パス以外では、板が平坦になるようにあるいは下反りになるように反り制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の板反りを制御するリバース圧延機の板圧延方法。
3. 当該スラブの全パス数がＮパスの時、上反りとなるように反り制御を実施する最優先パスをＮパス目とし、Ｎパス目のみの上反り圧延では、その前パスまでに発生した小波と呼ばれる形状不良が解消できない場合には、Ｎパス目およびＮ−１パス目を上反りとなるように圧延を行い、それでも前記形状不良が解消できない場合には、Ｎパス目、Ｎ−１パス目、Ｎ−２パス目を上反りとなるように圧延を行い、以下、上反りを実施するパスの優先順位をＮパス目、Ｎ−１パス目、Ｎ−２パス目、Ｎ−３パス目とすること特徴とする請求項１または２に記載の板反りを制御するリバース圧延機の板圧延方法。
4. 最終パスの圧延方向を、圧延機からレベラに向かうのと逆方向とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の板反りを制御するリバース圧延機の板圧延方法。

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