JP4395765B2 - 差厚鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、平坦度が良好な差厚圧延材を製造する方法に関する。

厚板圧延等のリバース圧延において図１に概略的に示される差厚鋼板を圧延する際には、通常全長を所定の厚部厚Ｈ_ｉまで圧延した後、所定の薄部厚Ｈ_０、及び長さＬ_Ｓになるよう正転１パスにより、もしくは圧下位置一定のもとに正転１パス、及び逆転１パスの２パスにより圧延し差厚鋼板を圧延する二種の方法が用いられている。なお、以下においては、前者の方法を「差厚１パス圧延」、後者の方法を「差厚２パス圧延」というものとする。

差厚１パス圧延においては、一方の端部より所定の薄部厚となるようロールの圧下位置を定め正転１パス圧延を行い所定の長さとなった時に圧下を開放し差厚鋼板となす圧延方法であり、差厚２パス圧延においては、一方の端部より噛み込ませ所定の位置まで正転１パス圧延した後にロールの回転を止めて直ちに逆転し薄部狙い厚となるよう２パス目の圧延をして噛み放す方法である。

このような差厚鋼板の圧延方法として特許文献１にはロールの圧下位置は正パスで設定した圧下スクリュー位置のままロールを逆転し噛み放す状態に至るまで変更しない方法が開示されている。また、特許文献２においては噛み込み後逆転パス開始時の圧延荷重が正パス時の荷重と等しくなるようロール圧下位置を変更して圧延する方法が開示されている。
特開昭４８−６００５９号公報 特開平０７−２６５９２４号公報

しかしながら、これらの特許文献に開示されている方法は、圧延材の平坦度形状の乱れを考慮していない圧延方法である。例えば特許文献１においては、圧下位置が固定されてしまうため、クラウン比率変化により引き起こされる平坦度の乱れを考慮できないという問題があった。また、特許文献２に開示されている方法においても荷重を一定にしているということだけであり、これについても同様にクラウン比率変化により引き起こされる平坦度の乱れを考慮できない、という問題があった。したがって、従来の圧延方法では、圧延材が良好な平坦度を得られない場合があり、平坦度不良に起因した設備トラブル、製造可能範囲制約、平坦度不良による再矯正の発生といった様々な問題も生じていた。ここにクラウン比率γとは、図２に示すように、圧延材の圧延方向に直交する断面の中央部板厚ｔ_ｃ、端部板厚ｔ_ｅにより
γ＝（ｔ_ｃ−ｔ_ｅ）／ｔ_ｃ
で表される比率である。

そこで、本発明は、平坦度の良好な差厚鋼板を製造する方法を提供することを課題とする。

本発明は、差厚鋼板の圧延に際して、圧延材の全長にわたり板厚が所定の厚部狙い厚を圧延した後、所定の薄部厚長さになるよう正転パス１パスにより、又は圧下位置一定のもとに正転１パス、逆転１パスの２パスにより圧延し差厚鋼板を圧延する方法において、急峻度の小さい方のパス数を採用し圧延することにより平坦度良好な差厚鋼板の製造を可能とし平坦度形状悪化による前記問題点を排除せしめる方法である。

差厚鋼板を圧延する方法としては前述する差厚１パス圧延、及び差厚２パス圧延が主な手段となる。３パス、４パスとパス数を増加するという手段も不可能では無いが、圧延長さ精度に起因する段差部差厚形状の乱れは避けられない。すなわち３パス又は４パスを行うということは、すでに差厚がついている鋼板をさらに圧延することになり、例えば図３（Ａ）に示される薄肉部をさらに圧延すると、よほどうまく制御しない限り、図３（Ｂ）に示すような２段段差ができてしまう。つまり現実的には１パスもしくは圧下位置一定のもとに２パスで差厚鋼板を圧延することとなり、この二者択一をいかに行うかが平坦度確保の上での重要なポイントとなる。

圧延時に発生する平坦度形状の乱れは圧延時の幅方向不均一な圧下の分布に起因し一般に平坦度は、波高さδをピッチＬにより除した商により急峻度λとして表される。すなわち、
λ＝δ／Ｌ （式１）
この関係を板クラウン比率変化Δγにより整理すると
λ＝±２／π・（｜Δγ｜）^１／２ （式２）
として表される。

この関係を用い、差厚１パス圧延時に生じる急峻度λ_１及び差厚２パス圧延時に生じる急峻度λ_２を比較し、より急峻度の小さい圧延の方法（パス数）により圧延を行うことで平坦度良好な差厚鋼板の圧延が可能となる。ここで、急峻度λを予測する式としては、各種報告されており、圧延材の特性、圧延条件等により適宜使い分けることでさらに的確な予測が可能となる。

以下、本発明について説明する。

本発明は、全長に亘り厚肉部の厚みに鋼板を圧延した後、正転の１パス、又は圧下位置一定のもとに正転逆転の２パスを鋼板に施すことによって薄肉部を形成する差厚鋼板の製造方法であって、下記工程１類系及び工程２類系により計算される急峻度λ_１及びλ_２の絶対値が小さい方のパス数を選択して薄肉部を形成することを特徴とする差厚鋼板の製造方法である。
（工程１類系）
＜工程１−１＞ 鋼板のクラウン比率γ_１１を測定する工程
＜工程１−２＞ １パスで差厚鋼板を形成する場合に、薄肉部のクラウン比率γ_１２を算出する工程
＜工程１−３＞ γ_１１とγ_１２の差分であるクラウン比率変化Δγ_１を計算する工程
＜工程１−４＞ 鋼板の圧延幅Ｂ、厚肉部の厚みＨ_ｉ１（＝Ｈ_ｉ）、薄肉部の厚みＨ_０及びクラウン比率変化Δγ_１から算出される急峻度λ_１を計算する工程
（工程２類系）
＜工程２−１＞ ２パスで差厚鋼板を形成する場合に、１パス目で形成される薄肉部のクラウン比率γ_２１を算出する工程
＜工程２−２＞ ２パス目で形成される薄肉部のクラウン比率γ_２２を算出する工程
＜工程２−３＞ γ_２１とγ_２２の差分であるクラウン比率変化Δγ_２を計算する工程
＜工程２−４＞ 鋼板の圧延幅Ｂ、圧延を１パス施した後の薄肉部の厚みＨ_ｉ２、圧延を２パス施した後の薄肉部の厚みＨ_０及びクラウン比率変化Δγ_２から算出される急峻度λ_２を計算する工程

ここに、「圧下位置一定」とは、圧延材を噛み込んでいないときの、圧延機の上下ワークロール間のギャップが一定であることをいい、具体的には例えば圧延機の圧下スクリューの位置を一定にしておくことをいう。

上記本発明において、＜工程１−４＞及び＜工程２−４＞における、急峻度λを下記式で計算することが好ましい。
λ_Ｚ＝ａ（Δγ_Ｚ）^１／２ （Ｚ＝１、２）
ａ＝１．６２×（Ｘ−３．０）^１／２
Ｘ＝（（Ｂ×（Ｈ_ｉＺ−Ｈ_０））／Ｈ_ｉＺ）^１／２

本発明によれば、差厚１パス圧延時に生じる急峻度、及び差厚２パス圧延時に生じる急峻度を事前に比較し、実際に圧延する際には、より急峻度の小さいパス数により圧延を行うことで、平坦度良好な差厚鋼板の圧延が可能となる。

本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。

本発明の製造方法は、差厚１パス圧延時に生じる急峻度λ_１及び差厚２パス圧延時に生じる急峻度λ_２を比較し、より急峻度の小さい圧延の方法（パス数）により圧延を行うことで平坦度良好な差厚鋼板を得ようとするものである。すなわち本発明は、全長に亘り厚肉部の厚みに鋼板を圧延した後、正転の１パス、又は圧下位置一定のもとに正転逆転の２パスを鋼板に施すことによって薄肉部を形成する差厚鋼板の製造方法であって、下記工程１類系及び工程２類系により計算される急峻度λ_１及びλ_２の絶対値が小さい方のパス数を選択して薄肉部を形成することを特徴とする差厚鋼板の製造方法である。
（工程１類系）
＜工程１−１＞ 鋼板のクラウン比率γ_１１を測定する工程
＜工程１−２＞ １パスで差厚鋼板を形成する場合に、薄肉部のクラウン比率γ_１２を算出する工程
＜工程１−３＞ γ_１１とγ_１２の差分であるクラウン比率変化Δγ_１を計算する工程
＜工程１−４＞ 鋼板の圧延幅Ｂ、厚肉部の厚みＨ_ｉ１（＝Ｈ_ｉ）、薄肉部の厚みＨ_０及びクラウン比率変化Δγ_１から算出される急峻度λ_１を計算する工程
（工程２類系）
＜工程２−１＞ ２パスで差厚鋼板を形成する場合に、１パス目で形成される薄肉部のクラウン比率γ_２１を算出する工程
＜工程２−２＞ ２パス目で形成される薄肉部のクラウン比率γ_２２を算出する工程
＜工程２−３＞ γ_２１とγ_２２の差分であるクラウン比率変化Δγ_２を計算する工程
＜工程２−４＞ 鋼板の圧延幅Ｂ、圧延を１パス施した後の薄肉部の厚みＨ_ｉ２、圧延を２パス施した後の薄肉部の厚みＨ_０及びクラウン比率変化Δγ_２から算出される急峻度λ_２を計算する工程

これら急峻度λ_ｉは、上述するように、鋼板の圧延幅（板幅）Ｂ、直前パス後の板厚Ｈ_ｉ、最終パス後の板厚Ｈ_０、及びクラウン比率変化Δγ_ｉから算出される（工程１−４、２−４）。また、このクラウン比率変化Δγ_ｉは前後パスのクラウン比率γ_ｉ１とγ_ｉ２との差分である。

工程１−２、工程２−１及び工程２−２において、クラウン比率γを求めるには、
（Ａ）各種の圧延条件に対するクラウン比率の値をあらかじめ求めておき、適宜、適用する圧延条件からクラウン比率の値を参照してもよい。つまり、対応表を使用してもよい。
（Ｂ）あらかじめ、クラウン比率と圧延の付加荷重Ｐ、圧延前の鋼板のクラウン等から経験的に求められる計算式にしたがい、クラウン比率γを求めてもよい。すなわち、クラウン比率は、付加荷重Ｐと圧延前の鋼板のクラウン比率γ_ＩＮにより、下記（式３）のように表される。ここで、α_Ｐ、α_ＩＮは、圧延サイズなどの圧延条件によって実験やＦＥＭ解析によって求めることができる定数である。
クラウン比率γ＝α_Ｐ・Ｐ＋α_ＩＮ・γ_ＩＮ （式３）

また、Ｐは、圧延前の板厚Ｈ_前、圧延後の板厚Ｈ_後、材料成分ＭＴ、温度Ｔなどに依存することから、
Ｐ＝ｆ（Ｈ_前、Ｈ_後、ＭＴ、Ｔ） （式４）
で表される。この関係式をあらかじめ求めておけば、クラウン比率を算出することができる。（Ｂ）の場合、例えば、γ_ＩＮにγ_１１を代入して計算すると、工程１−２におけるγすなわちγ_１２が計算されることになる。

（実施例１）
通常の圧延方法を用い、表１に示す全長に亘り肉厚の同じ８種類の鋼板を各２枚用意した。これらの鋼板について、表２に示す薄肉部を有する差厚鋼板を形成するために、本発明にしたがって、急峻度を計算した。この時の工程１類系における計算工程を表３に、工程２類系における計算工程を表４に示す。ここで、工程１−４及び工程２−４における急峻度λ_１及びλ_２については、上述の式を用いて計算した。

表３と表４の各λ_１、λ_２を比較すると、８種いずれの鋼板においてもλ_２の方が小さな値を示した。すなわち、これら８種の鋼板について本発明によれば、２パスで行った場合の方が、急峻度を小さくでき、平坦度を高めることができると判断された。

実際に、これらの８種の鋼板各２枚について、一枚を１パス、他の一枚を２パスで薄肉部を形成して、平坦度を評価したところ、表５のような結果が得られた。したがって、本発明にしたがってパス数を２パスとすれば、平坦度の高い差厚鋼板が得られることが確認された。

（実施例２）
通常の圧延方法を用い、表６に示す全長に亘り肉厚の同じ７種類の鋼板を各２枚用意した。これらの鋼板について、表７に示す薄肉部を有する差厚鋼板を形成するために、本発明にしたがって、急峻度を計算した。この時の工程１類系における計算工程を表８に、工程２類系における計算工程を表４に示す。ここで、工程１−４及び工程２−４における急峻度λ_１及びλ_２については、上述の式を用いて計算した。

表８と表９の各λ_１、λ_２を比較すると、７種いずれの鋼板においてもλ_１の方が小さな値を示した。すなわち、これら７種の鋼板について本発明によれば、１パスで行った場合の方が、急峻度を小さくでき、平坦度を高めることができると判断された。

実際に、これらの７種の鋼板各２枚について、一枚を１パス、他の一枚を２パスで薄肉部を形成して、平坦度を評価したところ、表１０のような結果が得られた。したがって、本発明にしたがってパス数を１パスとすれば、平坦度の高い差厚鋼板が得られることが確認された。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う差厚鋼板の製造方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

差厚鋼板を示す斜視図である。 クラウン比率を説明する図である。 差厚鋼板の形状を示す概念図である。

Claims (1)

1. 全長に亘り厚肉部の厚みに鋼板を圧延した後、正転の１パス、又は圧下位置一定のもとに正転逆転の２パスを前記鋼板に施すことによって薄肉部を形成する差厚鋼板の製造方法であって、下記工程１類系及び工程２類系により計算される急峻度λ_１及びλ_２の絶対値が小さい方のパス数を選択して薄肉部を形成することを特徴とする差厚鋼板の製造方法。
   （工程１類系）
   ＜工程１−１＞ 前記鋼板のクラウン比率γ_１１を測定する工程
   ＜工程１−２＞ １パスで差厚鋼板を形成する場合に、薄肉部のクラウン比率γ_１２を算出する工程
   ＜工程１−３＞ γ_１１とγ_１２の差分であるクラウン比率変化Δγ_１を計算する工程
   ＜工程１−４＞ 鋼板の圧延幅Ｂ、厚肉部の厚みＨ_ｉ１（＝Ｈ_ｉ）、薄肉部の厚みＨ_０及びクラウン比率変化Δγ_１から算出される急峻度λ_１を計算する工程
   （工程２類系）
   ＜工程２−１＞ ２パスで差厚鋼板を形成する場合に、１パス目で形成される薄肉部のクラウン比率γ_２１を算出する工程
   ＜工程２−２＞ ２パス目で形成される薄肉部のクラウン比率γ_２２を算出する工程
   ＜工程２−３＞ γ_２１とγ_２２の差分であるクラウン比率変化Δγ_２を計算する工程
   ＜工程２−４＞ 鋼板の圧延幅Ｂ、圧延を１パス施した後の薄肉部の厚みＨ_ｉ２、圧延を２パス施した後の薄肉部の厚みＨ_０及びクラウン比率変化Δγ_２から算出される急峻度λ_２を計算する工程

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