JP3924276B2 - 薄手広幅厚板材の矯正方法 - Google Patents

Description

この発明は、薄手広幅厚板材の矯正方法、特に、被矯正材が０．２％耐力が６００ＭＰａ未満でかつ板厚が５ｍｍ以上１０ｍｍ未満でかつ板幅２．５ｍ以上の薄手広幅厚板材である場合に、該被矯正材を効率よくかつ安定して矯正し高品質の厚手材を得ることができる矯正方法に関するものである。

近年、板厚５ｍｍ以上かつ板幅２．５ｍ以上の厚鋼板と呼ばれる鋼材の品質要求は厳格化されつつ有り、この要求に応えるために様々な圧延および矯正技術が開発されている。一般に、上述した厚鋼板は、厚鋼板圧延設備すなわち厚板圧延工場において、仕上圧延を終了した圧延板が、冷却装置およびまたは冷却床を経て、せん断、熱処理、形状矯正、塗装等の精整工程に搬送され、ここで製品となって出荷されている。
この厚鋼板をメーカで二次加工する際、所定の寸法に製品を切断した際のうねりや曲がりの無い製品が望まれているが、所定の寸法に製品を切断した際のうねりや曲がりに対しては、有効な対応手段が無いことから、製品出荷時の平坦度を保証するために、レベラーやプレスによる矯正を行うことによって対処してきた。

一方、最近では、少なくとも上下いずれか一方のロールアセンブリにおいて、軸方向に３分割以上に分割した分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各々の分割バックアップロールにそれぞれ独立に荷重検出装置、圧下機構および圧下位置検出装置とを設けた板圧延機が開発され提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この圧延機では、分割バックアップロールのそれぞれについて荷重分布を検出して、圧延材〜ワークロール間の荷重分布を推定し、推定した荷重分布に基づいて板形状を制御するもので、原理的に圧延機出側で板形状を計測してフィードバックする必要はなく、したがって時間遅れなく直接的に板形状を制御することができる。この板圧延機によれば、良好な板品質、つまり良好な板プロフィルおよび平坦度を得ることができる。以下、本発明においては、このような板圧延機を知能型板圧延機という。
このような知能型板圧延機を使用して仕上げ圧延された厚鋼板に軽圧下を施すことによって、二次加工時に曲がりやうねりの発生しない厚鋼板を得ることについては、例えば、特許文献３によって本発明者らにより既に提案されている。

この知能型板圧延機は、言い換えると、圧延材の圧延時の板形状と、形状と密接な関係のある圧延時の圧延材〜ワークロール間の荷重分布を、分割バックアップロールに取り付けられたロードセルによってその荷重分布を直接検出していることとなるので、軽圧下矯正時の圧延荷重が小さいほど該分割バックアップロールの荷重検出値の分布は小さくなる。即ち、知能型板圧延機の形状検出感度は鈍感になる。このため、知能型板圧延機の軽圧下時の圧延荷重は高い方が好ましい。このように圧延荷重が高くなると上述した形状検出感度は高まり、高精度な形状制御が可能となり、平坦度が良好で所定の寸法に製品を切断した際のうねりや曲がりの無い製品である薄手厚板材を安定的に製造できる。しかし反面、薄手厚板材の矯正時の圧延荷重を高くすることは、伸び率を増大させることとなり製品の所望の板厚を確保できないこととなる。また、被矯正材である厚板材の寸法が薄く幅が広くなるほど、矯正後の厚板材に残留している応力が小さくても平坦度が悪化（顕在化）しやすくなる問題もある。
このため、薄手広幅の厚板材は一般に、ローラーレベラーを用いて矯正が行われているが、１パスあたりの形状矯正能力が小さいために被矯正材の形状に応じて複数の繰り返し矯正が必要となる。また、ある程度ローラーレベラーで複数パスの繰り返し矯正を行った後は、矯正効果がなくなるので被矯正材の形状が悪い場合には、十分に矯正することはできないという問題がある。
特開平５−４８３７５号公報 特開平５−６９０１０号公報 特開２００２−６６６０３号公報

本発明は、上述した従来の薄手広幅厚板材の矯正方法の問題点を解決することを課題とするものであり、厚板材を効率良く矯正し、製品の所望の板厚を確保して、良好な平坦度を有すると共に所定の寸法に製品を切断した際にうねりや曲がりが発生しない高品質の薄手広幅厚板材を得ることが可能な矯正方法を提供するものである。

上記の課題を解決するための本発明の要旨は次の通りである。
（１）板厚が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下でかつ板幅２．５ｍ以上の薄手広幅厚板材の矯正において、少なくとも上下いずれか一方において、軸方向に３分割以上に分割した分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各々の分割バックアップロールにそれぞれ独立に荷重検出装置、圧下機構および圧下位置検出装置とを設けた板圧延機で、被矯正材を伸び率０．０５％超１．２０％以下で矯正する際、予め鋼種と板厚と伸び率と平坦度の関係を実験によって予めテーブルとして保有しておき、所望する平坦度が得られる伸び率で該薄手広幅厚板材を圧延し、続いて、ローラーレベラーで１パスで仕上げ矯正することを特徴とする薄手広幅厚板材の矯正方法。

この発明によれば、従来十分な矯正が行われなかった被矯正材の０．２％耐力が６００ＭＰａ以下で、板厚が５ｍｍ以上１０ｍｍ未満でかつ板幅２．５ｍ以上の薄手広幅厚板材を良好な平坦度が得られるように矯正することができることから、製品の所望の板厚を確保して、高品質の厚板材を安定して供給することが可能となった。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、この発明を実施するための圧延設備の一例を示す構成図、図２は知能型板圧延機における上分割バックアップロールの構成例である。この例では知能型板圧延機は上下対称の６段圧延機であり、ミルハウジング５内に上下のインナーハウジング４、４′が昇降可能に支持されている。上ワークロール１は、上ワークロールチョック３を介して上インナーハウジング４に上下および水平方向に変位可能に支持されている。また、下ワークロール１′は下ワークロールチョック３′を介して下インナーハウジング４′に上下方向に変位可能に支持されている。図２に示す如く、８組の分割バックアップロールからなる上入側分割バックアップロール２ａおよび９組の分割バックアップロールからなる上出側分割バックアップロール２ｂがそれぞれ、上インナーハウジング４内に独立して取り付けられている。図示してはいないが上入・出側分割バックアップロール２ａ、２ｂはそれぞれ独立して、圧下装置、荷重検出装置および圧下位置検出装置を有している。

一方、上分割バックアップロールと同様に、８組の分割バックアップロールからなる下入側分割バックアップロール２ａ′および９組の分割バックアップロールからなる下出側分割バックアップロール２ｂ′がそれぞれ、下インナーハウジング４′内に独立して取り付けられている。図示してはいないが下入・出側分割バックアップロール２ａ′、２ｂ′についてもそれぞれ独立して、圧下装置、荷重検出装置および圧下位置検出装置を備えていることは、前記の上分割バックアップロールと同様である。

上インナーハウジング４はパスライン調整装置６により昇降され、被矯正材Ｓのパス位置が調整される。下インナーハウジング４′は、油圧圧下装置７により圧下力が加えられる。また、上下のワークロール１、１′のロール径は同径であり、図示してはいないが、これらの上下ワークロールには圧延時のトルクを伝達するためにスピンドルが連結されており、電動機および減速機を介して上下ワークロールは回転させられる。更に図示してはいないが、上下のワークロール１、１′のチョック間には、ワークロールベンディング装置が設けられている。

知能型板圧延機の入・出側には、材料を搬送するためのテーブルローラー８、９が設置されている。また、知能型板圧延機の下流側のパスライン上にはローラーレベラー１２が設置されている。図示の例では一般的なローラーレベラーの例を示しているが、勿論、他のタイプのローラーレベラー（ロールの本数や圧下方法の異なるもの等）でも差し支えない。この例でのローラーレベラー１２は、ハウジング内に上ロール群１０と下ロール群１１が配備されており、各上下ロールそれぞれは千鳥状に配置されている。被矯正材はこれらの上下のロール群間を繰り返し曲げ変形を受けながら通過し矯正が行われる。ローラーレベラー１２の入・出側には材料を搬送するためのテーブルローラー１３、１４が設置されている。

上述の矯正機を用いて実験を行った。矯正に用いた厚板材は板厚５ｍｍから２０ｍｍ、板幅１．５ｍから５ｍ、被矯正材の０．２％耐力が３００ＭＰａから６００ＭＰａまでのもので、矯正前の板平坦度（長さ１ｍ当たりの平均波高さ（単位ｍｍ／ｍ））が０．５〜１０ｍｍであった。この材料を先ず知能型板圧延機を用いて１パスで伸び率０．０５％〜１．２０％の矯正を行った。矯正時の自動形状制御の具体的な方法は、本発明者らが既に開示している特開平８−２６７１１５号公報の方法で行った。
すなわち、この種の知能型板圧延機において、所望の板形状を得るワークロールの荷重分布と圧延機出側の板厚分布及び圧延機の各ロールの変位の適合条件とから所望の板形状を得る各分割バックアップロールの変位を求め、この求めた値に基づいて各分割バックアップロールの変位を制御することで、所望の板形状を得るものである。

表１は、板幅と板厚と耐力と知能型板圧延機で矯正した後の板平坦度の関係を示す。表１において、（a）は被矯正材の０．２％耐力が約３００ＭＰａの場合の板幅と板厚と矯正後の板平坦度の関係であり、（ｂ）は被矯正材の０．２％耐力が約４５０ＭＰａの場合の板幅と板厚と矯正後の板平坦度の関係であり、（ｃ）は被矯正材の０．２％耐力が約６００ＭＰａの場合の板幅と板厚と矯正後の板平坦度の関係である。表１中で、記号○は矯正後の板平坦度が伸び率０．０５％以上〜０．４％以下で１ｍｍ／ｍ以内、記号△は矯正後の板平坦度が伸び率０．４％では１ｍｍ／ｍ超であるが伸び率１．２０％までの伸び率では板平坦度が１ｍｍ／ｍ以内、記号×は矯正後の板平坦度が伸び率１．２０％では１ｍｍ／ｍ超であるものを示す。

特許文献３に開示されているように、伸び率１．２％より大きなところではたとえ平坦度が改善されても材質が悪化するので、矯正できてもあまり意味は無い。なお、伸び率が１．２％以内であっても伸び率が大きいと板厚が減少するので、予め仕上げ圧延時に板厚減少分をかさあげしておく必要がある。このため、予め鋼種と板厚と伸び率と平坦度の関係を実験によって予めテーブルとして保有しておき、所望する平坦度が得られる伸び率分だけ上記かさ上げ分として仕上げ圧延すればよい。
上記の表１から分かるように、被矯正材が板厚が１０ｍｍ超または板幅が２．５ｍ未満の比較的厚板材のなかで厚手・狭幅のものでは、知能型板圧延機による矯正により、板平坦度は許容範囲である１ｍｍ／ｍ以内に収まっている（表１中の○印参照）。このことは被矯正材の０．２％耐力が６００ＭＰａ超である場合も同様である。他方、同表１から、被矯正材の０．２％耐力が６００ＭＰａ以下であって、板厚が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下でかつ板幅２．５ｍ以上の薄手広幅厚板材を矯正する際には、少なくとも上下いずれか一方のロールアセンブリが知能型板圧延機である矯正手段にて、伸び率を増大し圧延荷重レベルを増大させることによって形状制御精度を向上させることによって良好な平坦度が得られる場合（表１中の△印参照）と伸び率１．２０％で矯正しても、良好な平坦度が得られない（板平坦度が１ｍｍ／ｍを超えている）場合があることがわかる（表１中の×印参照）。

次に、上述のロ−ラーレベラーを用いて実験を行った。ローラーレベラー矯正に用いた厚板材は板厚５ｍｍから２０ｍｍ、板幅１．５ｍから５ｍ、矯正材の０．２％耐力が３００ＭＰａから７００ＭＰａまでのもので、矯正前の板平坦度（長さ１ｍ当たりの平均波高さ（単位ｍｍ／ｍ））は０．５〜１０ｍｍであった。表２に、０．２％耐力が約３００ＭＰａの場合の板幅と板厚とローラーレベラーで矯正した後の板平坦度の関係を示す。表２中で、記号○は矯正後の板平坦度がローラーレベラー１パスで１ｍｍ／ｍ以内、記号△は矯正後の板平坦度がローラーレベラー１パス超５パス以内で１ｍｍ／ｍ以内、記号×は板平坦度がローラーレベラー５パス以内では１ｍｍ／ｍ超であるものを示す。

表２から、薄手広幅の厚板材ではローラーレベラーでもそれ単体では矯正することは不可能であること、特に、薄手側ではローラーレベラー５パスでも所望の平坦度が得られ難いことが分かった。また、生産性から考えて、ローラーレベラーによる繰り返し数は５パス以内でないと意味が無く、そのなかでも１パス仕上げが最も好ましい。

更に、知能型板圧延機による矯正とローラーレベラーによる矯正を組合せた実験を行った。対象となる厚板材は、板厚４ｍｍから２０ｍｍ、板幅１．５ｍから５ｍ、被矯正材の０．２％耐力が３００ＭＰａから６００ＭＰａまでのもので、矯正前の板平坦度（長さ１ｍ当たりの平均波高さ（単位ｍｍ／ｍ））が０．５〜１０ｍｍであった。この材料を先ず知能型板圧延機を用いて１パスで伸び率０．３％の矯正を行った後、ローラーレベラーにて１パスにて仕上げ矯正を行った。但し、ローラーレベラーによる矯正を行ったものは、知能型板圧延機による矯正後に平坦度が１ｍｍ／ｍ超のものに限った。矯正の結果を表３に示す。

表３において、（a）は被矯正材の０．２％耐力が約３００ＭＰａの場合の板幅と板厚と本発明による矯正後の板平坦度の関係であり、（ｂ）は被矯正材の０．２％耐力が約４５０ＭＰａの場合の板幅と板厚と本発明による矯正後の板平坦度の関係であり、（ｃ）は被矯正材の０．２％耐力が約６００ＭＰａの場合の板幅と板厚と本発明による矯正後の板平坦度の関係である。表３中で、記号□は知能型板圧延機のみの矯正後の板平坦度が伸び率０．３％で１ｍｍ／ｍ以内、記号○は知能型板圧延機のみの矯正後の板平坦度が伸び率０．３％では１ｍｍ／ｍ超であるが、ローラーレベラーによる１パスの矯正では板平坦度が１ｍｍ／ｍ以内となるものを示す。
このように知能型板圧延機のみの矯正では十分に矯正することのできなかった薄手広幅厚板材を、本発明によって効率よく製造することが出来た。
以上のことから上述の知能型板圧延機で伸び率を増大させるかまたは、粗矯正した後にローラーレベラーを１パス通せば矯正できることが明らかとなった。

圧延・矯正設備として図１に示す構成を採用し、下記の条件及び仕様で厚板材の矯正を行った。
・上下ワークロール：φ３００ｍｍ×６０００ｍｍ
・上下分割バックアップロール：φ６００ｍｍ×２５０ｍｍ（２４分割）
・ローラーレベラー：上側ロール４本及び下側ロール５本（いずれ もφ２５０ｍｍ×６０００ｍｍ）を千鳥配置（１パス矯正）
・圧延速度：２００ｍ／ｍｉｎ
・被矯正材：鋼種 低炭素鋼、０．２％耐力約３００ＭＰａ、板厚５ｍｍ、８ｍｍ、１０ ｍｍのものを、それぞれ板幅２．５ｍ、３．０ｍ、３．５ｍ、４．０ｍ、 ５．０ｍに分けた、合計１５水準（１水準あたり２０枚）
上記の条件で矯正を行った結果、第１ステップで知能型圧延機で伸び率０．３%で粗矯正後、第２ステップでローラーレベラーで１パスの仕上げ矯正後の被矯正材の板平坦度は、全て平坦度１ｍｍ／ｍ未満となり、１水準２０枚の平均値は下記の表４に示すとおりであり、良好な平坦度が得られた。

この発明を実施するための圧延設備の一例を示す構成図である。 図１にて配置した知能型板圧延機における上分割バックアップロールの分割例を示す平面図である。

符号の説明

１、１′：上および下ワークロール
２、２ａ、２ｂ：上入・出側分割バックアップロール
２ａ′、２ｂ′：下入・出側分割バックアップロール
３、３′：上・下ワークロールチョック
４、４′：上・下インナーハウジング ５：ミルハウジンググ
６：パスライン調整装置 ７：油圧圧下装置
８：入側テーブルローラー ９：出側テーブルローラー
１０：ローラーレベラー内上ロール群
１１：ローラーレベラー内下ロール群
１２：ローラーレベラー
１３、１４：ローラーレベラー入・出側テーブルローラー
Ｓ：被矯正材

Claims (1)

1. 板厚が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下でかつ板幅２．５ｍ以上の薄手広幅厚板材の矯正において、少なくとも上下いずれか一方において、軸方向に３分割以上に分割した分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各々の分割バックアップロールにそれぞれ独立に荷重検出装置、圧下機構および圧下位置検出装置とを設けた板圧延機で、被矯正材を伸び率０．０５％超１．２０％以下で矯正する際、予め鋼種と板厚と伸び率と平坦度の関係を実験によって予めテーブルとして保有しておき、所望する平坦度が得られる伸び率で該薄手広幅厚板材を圧延し、続いて、ローラーレベラーで１パスで仕上げ矯正することを特徴とする薄手広幅厚板材の矯正方法。

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