JP3915578B2 - 熱延鋼板の腰折れ防止方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレッシャーロールを備えた熱延コイルの巻戻し装置で熱延コイルを巻戻す際に発生する熱延鋼板の腰折れを防止する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
熱延コイルを巻戻してスキンパスラインで加工するのは、熱間圧延したままの熱延コイルをスキンパスミルにより形状を整えてから熱延黒皮外販コイルとして販売する場合や、予めスキンパスラインで調圧を施して鋼板の降伏点伸びを消去した後、酸洗ラインに装入して脱スケールして酸洗外販コイルとして販売する場合等がある。
【0003】
このスキンパスラインでは、図5に示すように、ミル入側のデフレクターロール4での曲げ変形によって、コイルの幅方向に、20〜30mm間隔に腰折れが発生する問題が生じている。
【0004】
熱間圧延したままのコイルを巻戻すのは、スキンパスミルを経ずに直接酸洗ライン入側及びスリッターラインや剪断ライン入側においても実施されることがあり、ここでも腰折れの問題が生じている。
【0005】
酸洗ライン入側で発生する腰折れは、鋼板の外観を損なうため、例えば脱スケールしたままの鋼板を製品として販売する酸洗外販コイル等の製品において歩留低下の原因になる。
【0006】
また、スキンパスミル入側で発生する腰折れは、スキンパスミルにより形状を整えてから販売する熱延黒皮外販コイル等の製品において同様に歩留低下の原因になる。
【0007】
腰折れは、熱間圧延したままの鋼板が降伏点伸びを有することによるリューダース帯に起因するものであることが知られている。
【0008】
熱延鋼板の腰折れ防止方法については、以下のような先行技術がある。
【0009】
特開2000−218319号には、プレッシャーロールを備えたコイルの巻戻し装置で熱延コイルを巻戻すにあたって、プレッシャーロールの押込みによって生じる鋼板表層の曲げ歪みεPを1.4%以上にできる径のプレッシャーロールを用い、巻戻される鋼板の離れ際又はその近傍で、前記プレッシャーロールで鋼板を押込みながらコイルを巻戻す方法が示されている。但し、
εP={1/(D/t+1)}×100(%)
D:プレッシャーロールの直径(mmφ) t:鋼板板厚(mm)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術の方法では、プレッシャーロールの押込みによって生じる鋼板表層の曲げ歪みεPを1.4%以上にするのにプレッシャーロールの径と鋼板の板厚しか考慮されず、鋼種によって決まる鋼板の降伏応力が考慮されないという問題がある。また、プレッシャーロールを押込む位置が不明確である問題がある。
【0011】
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解決し、熱間圧延したままの熱延コイルを巻戻す際に発生する熱延鋼板の腰折れを防止する方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の熱延鋼板の腰折れ防止方法は、プレッシャーロールを備えた熱延コイルの巻戻し装置で熱延コイルを巻戻すにあたって、下式(1)のプレッシャーロールにより鋼板に付与される曲げ曲率κと下式(2)の鋼板の弾性限界曲率κeによる下式(3)の断面降伏比αが0.4<α<0.6となるように、プレッシャーロールの押込み量δと鋼板巻戻し開始位置からプレッシャーロール押込み位置までの距離Lとを制御することを特徴とする。
【0013】
κ=m(δ+h)/L2・・・(1)
κe=2σy/(hE)・・・(2)
α=1−κe/κ ・・・(3)
ただし、κ:鋼板の曲げ曲率 m:定数(4〜8) δ:押込み量 h:板厚
L:鋼板巻戻し開始位置から押込み位置までの距離 κe:弾性限界曲率 σy:降伏応力 E:ヤング率 α:断面降伏比
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施に供されるスキンパスミル入側ロールの配置及び本発明の熱延鋼板の腰折れ防止方法の一実施形態を示す説明図である。
【0015】
本実施形態のスキンパスミル入側ロールの配置は、ペイオフリール1とスキンパスミル5の間に、プレッシャーロール2とデフレクターロール4がこの順番で配置されている。
【0016】
前記ペイオフリール1は、熱間圧延したままの熱延コイルを巻戻すためのリールである。
【0017】
前記スキンパスミル5は.4Hiのロールから構成され、熱延鋼板の形状を整えてから熱延黒皮外販コイルとしたり、予めスキンパスラインで軽い調圧を施して、酸洗ラインに装入して酸洗外販コイルとする。本実施形態では4Hiのロールであるが他の形式でもかまわない。
【0018】
前記プレッシャーロール2は、このプレッシャーロール2を保持し、これを鋼板Sに対して進退させるシリンダー機構からなる押込み量調節装置3によって駆動される。
【0019】
前記デフレクターロール4は、1つのロールからなり、熱延鋼板をミルラインへ方向転換するためのものである。
【0020】
ペイオフリール1により巻戻された熱延鋼板Sは、ペイオフリール1とミルラインに方向転換するデフレクターロール4の間で、鋼板巻戻し開始位置から距離Lだけ離れた位置でプレッシャーロール2により押込み量δだけ押込まれる。
【0021】
デフレクターロール4を経た鋼板Sは、スキンパスミル5に導入されて形状調整される。
【0022】
以下プレッシャーロール2により鋼板に付与される曲げ曲率κと鋼板の弾性限界曲率κeによる断面降伏比αが、0.4<α<0.6となるように設定する根拠について確認するために行った実験結果を示す。
【0023】
図2は実験室での実験にて降伏点伸びYpelが4〜5%の鋼板について、曲げ変形を与えた場合の腰折れの発生を調査した結果を示す。板厚は0.65mmと1.65mmの2種類について検討した。
【0024】
図2の縦軸は6段階の腰折れ指数で、0は全く腰折れのない状態、5は腰折れが生じている状態で、1および2は腰折れに対して許容範囲内であるが3および4は許容範囲外を示す。図2には腰折れに対し、許容範囲外と内をそれぞれNGとOKとしてその範囲を示している。
【0025】
図2の横軸は断面降伏比αである。曲げ変形において鋼板へ歪みを導入する場合、曲げ曲率が大きくなった場合腰折れが発生するときがある。板厚によって若干違いがあるものの与えられた曲げ曲率から求めた鋼板の断面降伏比αが大きくなるほど腰折れが発生している。また、同一の断面降伏比α(最表層のひずみの大きさは等しい)でも板厚が薄いほど腰折れが発生しやすくなっている。
【0026】
断面降伏比αの物理的な意味を図6に示す。断面降伏比αは物理的には塑性変形域の板厚に占める割合を意味する。つまり断面降伏比α=2a/h(a:塑性変形域の厚み、h:鋼板の板厚)である。また、本実験でのデフレクターロール4による曲げ変形での断面降伏比αは0.64であった。
【0027】
図2(a)は鋼板Sがプレッシャーロール2を通過した位置での腰折れ指数を示す。プレッシャーロール2を使用した場合、断面降伏比αはα<0.6の範囲では腰折れが発生していないが、断面降伏比αがα≧0.6では腰折れが発生している。断面降伏比αがα≧0.6での腰折れ発生状況を図7(a)に示す。
【0028】
図2(b)は鋼板Sがプレッシャーロール2からデフレクターロール4を通過した位置での腰折れ指数を示す。プレッシャーロール2を使用した場合の断面降伏比αは0.4<α<0.6の範囲であり、このときデフレクターロール4を通過しても腰折れは発生しておらず、これはプレッシャーロール2による軽度の曲げ加工による歪み導入効果と思われる。断面降伏比αが0.4<α<0.6の範囲で腰折れが発生していない状況を図7(b)に示す。断面降伏比αがα≦0.4の範囲で腰折れが発生しているのはデフレクターロール4を通過後に新たに発生したものである。断面降伏比αがα≦0.4の範囲での腰折れ発生状況を図7(c)に示す。
【0029】
熱延スキンパスミル5で対象となる板厚が最小1.2mmと考えれば、プレッシャーロールにより鋼板に付与される断面降伏比αが0.4〜0.6の範囲となるような曲率で曲げ変形を与えることによって腰折れ防止が可能と考えられる。またデフレクターロール4による曲げ変形での断面降伏比αを、デフレクターロールの直径を変えることにより変化させたが、上記の腰折れ防止が可能となるプレッシャーロールにより鋼板に付与される断面降伏比αに変化はなかった。
【0030】
図3に、上記検討結果から、プレッシャーロール2での曲げ変形によって断面降伏比αが0.4〜0.6の範囲となるような、プレッシャーロール2の押込み量δと鋼板巻戻し開始位置からプレッシャーロール押込み位置までの距離L(ピッチ)の関係を求めた結果を示す。図3(a)は断面降伏比αが0.4のときの板厚tが1.2mmと1.6mm、およびそれらの降伏応力σyがそれぞれ20kgf/mm2と30kgf/mm2のときのプレッシャーロール2による押込み量δと鋼板巻戻し開始位置からプレッシャーロール押込み位置までの距離L(ピッチ)の関係であり、図3(b)は断面降伏比αが0.6のときの板厚tが1.2mmと1.6mm、およびそれらの降伏応力σyがそれぞれ20kgf/mm2と30kgf/mm2のときのプレッシャーロール2による押込み量δと鋼板巻戻し開始位置からプレッシャーロール押込み位置までの距離L(ピッチ)の関係である。
【0031】
鋼板巻戻し開始位置からプレッシャーロール押込み位置までの距離L(ピッチ)は、ペイオフリール1が鋼板を巻戻すにつれてリール径が小さくなるため、プレッシャーロール押し込み位置が一定のときは常に変化していく。
【0032】
実際の操業では、鋼板巻戻し開始位置からプレッシャーロール押込み位置までの距離Lおよびプレッシャーロール2の押込み量δは計算機によって求めて制御している。
【0033】
【実施例】
本発明法の熱延鋼板の腰折れ防止方法を、図1に示すスキンパスミル入側ロールにて実施した。試験材はスキンパスミルにより熱延鋼板の形状を整えてから熱延黒皮外販コイルとするものを用いた。試験材は板厚tが1.65mm、板幅wが1200mm降伏応力Ypが28kgf/mm2であり、実機にて鋼板巻戻し開始位置からプレッシャーロール押込み位置までの距離L(ピッチ)を決め、そのときのプレッシャーロール2の押込み量δの関係を図4に示した。実機試験結果で腰折れが発生しないのは断面降伏比αが0.4<α<0.6の範囲にあることが確認できた。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればプレッシャーロールを備えた熱延コイルの巻戻し装置で、熱間圧延したままの熱延コイルを巻戻す際に発生する熱延鋼板の腰折れを防止することができて、熱延鋼板の歩留向上をはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に供されるスキンパスミル入側ロール配置及び本発明の熱延鋼板の腰折れ防止方法における一実施形態を示す説明図
【図2】熱延鋼板の断面降伏比と腰折れの関係の一例を示すグラフで、(a)は鋼板がプレッシャーロールを通過した位置での腰折れ指数を示し、(b)は鋼板がプレッシャーロールからデフレクターロールを通過した位置での腰折れ指数を示す
【図3】本発明の熱延鋼板の腰折れ防止方法における腰折れ発生を防止できるプレッシャーロールの使用条件(押込み量δと距離Lの関係)の一例を示すグラフで、(a)は断面降伏比αが0.4のとき、(b)は断面降伏比αが0.6のとき
【図4】本発明の熱延鋼板の腰折れ防止方法における腰折れ発生を防止できるプレッシャーロールの使用条件の実施例を示すグラフ
【図5】熱間圧延したままの熱延コイルをスキンパスラインで巻戻した際に鋼板に発生する腰折れの状態を示す説明図
【図6】断面降伏比αの物理的な意味を示す説明図
【図7】プレッシャーロールにより鋼板に付与される断面降伏比αに応じて発生する腰折れの状態を示す説明図
【符号の説明】
1 ペイオフリール
2 プレッシャーロール
3 押込み量調整装置
4 デフレクターロール
5 スキンパスミル
S 熱延鋼板
Claims (1)
- プレッシャーロールを備えた熱延コイルの巻戻し装置で熱延コイルを巻戻すにあたって、下式(1)のプレッシャーロールにより鋼板に付与される曲げ曲率κと下式(2)の鋼板の弾性限界曲率κeによる下式(3)の断面降伏比αが0.4<α<0.6となるように、プレッシャーロールの押込み量δと鋼板巻戻し開始位置からプレッシャーロール押込み位置までの距離Lとを制御することを特徴とする熱延鋼板の腰折れ防止方法。
κ=m(δ+h)/L2・・・(1)
κe=2σy/(hE)・・・(2)
α=1−κe/κ ・・・(3)
ただし、κ:鋼板の曲げ曲率 m:定数(4〜8) δ:押込み量 h:板厚
L:鋼板巻戻し開始位置から押込み位置までの距離 κe:弾性限界曲率 σy:降伏応力 E:ヤング率 α:断面降伏比
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