JP4568164B2

JP4568164B2 - 差厚鋼板の圧延矯正方法

Info

Publication number: JP4568164B2
Application number: JP2005133929A
Authority: JP
Inventors: 健二山田; 透明石; 毅夫星野; 裕康星野; 真樹小林
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2025-05-02
Also published as: JP2006305617A

Description

本発明は、差厚鋼板の圧延方法に関する。

構造部材などとして、長手方向に板厚が変化する差厚鋼板が用いられている。差厚鋼板は、ワークロール対とバックアップロール対とからなる４段板圧延機で圧延され、製造されている。従来の板圧延機では、鋼板全長に渡り所望の板厚精度を有し、かつ平坦度が良好な差厚鋼板を得ることは困難であるという問題があった。

このような問題を解決する差厚鋼板の圧延方法として、次のような圧延方法が提案されている。圧延素材から差厚鋼板の最小板厚部と同じ板厚を有する平板を複数パスで製造する際にパスごとに設定される圧下量とほぼ同じ圧下量を、差厚鋼板の最小板厚部に対する圧下量としてパスごとに決定する。ついで、最小板厚部についてパスごとに決定した圧下量に基づいて、最小板厚部以外の残余部に対する圧下量をパスごとに決定する。そして、最小板厚部および残余部のそれぞれについてパスごとに決定した圧下量に基づいて差厚鋼板の圧延スケジュールを決定し、決定した圧延スケジュールに基づいて圧延素材を複数パスで圧延する。（例えば、特許文献１参照）

また、個別に荷重検出および圧下制御可能な分割バックアップロールとロールセンブリーを昇降させる主圧下装置を備えた板圧延機を用い、分割バックアップロールの荷重合計値、即ち全圧延荷重が基準荷重と一致するよう主圧下装置でロールギャップを制御し、かつ目標板形状となるように各分割バックアップロールの圧下位置を制御することで所望の板厚でかつ平坦度が良好な板を圧延する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−５９２１１号公報（第３頁、［００１２］）特開２０００−１５８０２６号公報（第３頁、［００１３］）

上記従来技術の内、前者の方法では、比較的板厚の厚い初期パスの段階からテーパ状にロールギャップを変更するという複雑な圧延スケジュールで圧延するので、圧延作業能率の低下を招いていた。また、通常、熱間圧延で差厚鋼板を製造するため、圧延後の冷却過程での板形状悪化という問題もある。差厚鋼板の形状矯正はローラレベラー装置では事実上不可能であり、多大な作業コストを要するオイルプレス等での矯正作業に頼らざるを得なかった。

後者の方法では、本質的に小径のワークロールを用いる必要があり、実現し得る圧下率に限界があるため、板厚一定の平板から所望の差厚鋼板を得ることは困難である。また、平坦度の悪い差厚鋼板をこの方法で圧延した場合、上述の基準荷重に見合う板厚の部分では板形状を平坦にすることは可能であるが、その他の部分については平坦度不良が残るため、全長に渡って平坦度が良好な差厚鋼板を得ることは困難である。従って、この方法を差厚鋼板の圧延に適用することについては、未だ提案されていない。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決したもので、圧延作業能率の低下を来すことなく、かつ多大な矯正作業コストを要することなく、全長に渡って平坦度が良好な差厚鋼板を製造することができる差厚鋼板の圧延矯正方法を提供するものである。

本発明は前記課題を解決するものであって、発明の要旨は次のとおりである。
（１）本発明の差厚鋼板の圧延矯正方法。少なくとも上、下いずれか一方のロールアセンブリーが主圧下装置により昇降し、ロール軸方向に３以上に分割された分割型バックアップロールにより少なくとも上、下いずれか一方のワークロールを支持する機構を有し、少なくとも上、下いずれか一方の前記分割型バックアップロールを構成する各分割バックアップロールがそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置および圧下位置測定装置を有する分割バックアップロール型板圧延機により、
長手方向に板厚が変化する差厚鋼板を圧延矯正する方法であって、
最初に圧延する部分の板厚と予め設定された伸び率の目標値とから全圧延荷重を定め、
該全圧延荷重を目標値として圧延を開始し、
該全圧延荷重に到達した後の主圧下位置の変化を監視し、
伸び率を前記伸び率の目標値として、主圧下位置の変化に応じて全圧延荷重の目標値を変更し、
前記変更した全圧延荷重の目標値に基づき主圧下位置および分割バックアップロール圧下位置を調整することを特徴としている。

（２）上記差厚鋼板の圧延矯正方法において、出側板厚を測定または推定し、出側板厚の測定値または推定値に応じて全圧延荷重の目標値を変更するようにしてもよい。

（３）上記差厚鋼板の圧延矯正方法において、出側板厚を測定または推定するとともに、ワークロール直下の板の長さ方向位置を測定し、出側板厚の測定値または推定値および板長さ方向位置の測定値に基づいて目標板厚となるように全圧延荷重の目標値を変更するようにしてもよい。

（４）上記差厚鋼板の圧延矯正方法において、圧延による伸び率を測定し、伸び率の測定値が目標値となるように全圧延荷重の目標値を変更するようにしてもよい。

（５）上記差厚鋼板の圧延矯正方法において、圧延による伸び率を測定するとともに、出側板厚を測定または推定し、板厚がほぼ一定の区間では伸び率の測定値が目標値となるように全圧延荷重の目標値を変更し、前記区間以外の区間では出側板厚の測定値もしくは推定値に応じて全圧延荷重の目標値を変更するようにしてもよい。

（１）の発明は、差厚鋼板の圧延に分割バックアップロール型板圧延機を用い、主圧下位置および分割バックアップロール圧下位置を調整して差厚鋼板を圧延矯正する。この結果、圧延作業能率の向上を図ることができ、かつ多大な矯正作業コストを要することなく全長に渡って平坦な寸法精度の良い差厚鋼板を製造することができる。

（２）の発明は、出側板厚を測定または推定し、出側板厚の測定値または推定値に応じて全圧延荷重の目標値を変更するので、板厚精度が高い差厚鋼板を製造することができる。

（３）の発明は、出側板厚の測定値または推定値および板長さ方向位置の測定値に基づいて目標板厚となるように全圧延荷重の目標値を変更するので、全長に渡って板厚精度が高い差厚鋼板を製造することができる。

（４）の発明は、圧延による伸び率を測定し、伸び率の測定値が目標値となるように全圧延荷重の目標値を変更するので、（２）の発明と同様に板厚精度が高い差厚鋼板を製造することができる。

（５）の発明は、圧延による伸び率を測定するとともに、出側板厚を測定または推定し、板厚がほぼ一定の区間では伸び率の測定値が目標値となるように全圧延荷重の目標値を変更し、前記区間以外の区間では出側板厚の測定値もしくは推定値に応じて全圧延荷重の目標値を変更する。従って、全長に渡って板厚精度が前記（２）〜（４）の発明に比べ更に高い差厚鋼板を製造することができる。

本発明は、差厚鋼板の圧延に分割バックアップロール型板圧延機を用いている。分割バックアップロール型板圧延機は、少なくとも上、下いずれか一方のロールアセンブリーが主圧下装置により昇降し、ロール軸方向に３以上に分割された分割型バックアップロールにより少なくとも上、下いずれか一方のワークロールを支持する機構を有している。そして、少なくとも上、下いずれか一方の分割型バックアップロールを構成する各分割バックアップロールが、それぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置および圧下位置測定装置を備えている。

図１および図２は、上記分割バックアップロール型板圧延機の一例を示している。図１は分割バックアップロール型板圧延機の側面図であり、図２は上ロールアセンブリーのロール配置を示す平面図である。

分割バックアップロール型板圧延機は、上ロールアセンブリー１０および下ロールアセンブリー４０を備えている。上、下ロールアセンブリー１０、４０は、それぞれ上、下ワークロール１３、４３および上、下分割型バックアップロール２０、５０を有している。上、下ワークロール１３、４３は、上、下インナーハウジング１５、４５に上下方向および水平方向に変位可能に取り付けられた上、下ワークロールチョック１２、４２にそれぞれ支持されている。上、下分割型バックアップロール２０、５０は、ハウジング５に昇降可能に設けられた上、下インナーハウジング１５、４５に取り付けられている。ハウジング５と上インナーハウジング１５との間に、上主圧下装置１７および上主圧下位置測定装置１８が設けられている。

上分割型バックアップロール２０は、７個の上分割バックアップロール２１〜２７からなっている。図２に示すように、上分割バックアップロール２２、２４、２６は圧延機入側に、上分割バックアップロール２１、２３、２５、２７は出側にそれぞれロール軸方向に交互に配置されている。上分割バックアップロール２１〜２７はそれぞれ圧下装置３０１〜３０７、荷重測定装置３２１〜３２７および圧下位置測定装置３４１〜３４７を備えている。

下分割型バックアップロール５０は上分割型バックアップロール２０と同様に構成されており、各下分割バックアップロール５１〜５７も圧下装置６０１〜６０７、荷重測定装置６２１〜６２７および圧下位置測定装置６４１〜６４７を備えている。上、下分割バックアップロール２１〜２７、５１〜５７は、上、下対称に配置されている。

板圧延機の出側に出側板厚測定装置７１および測長ロール７３が配置されている。また、板圧延機の入、出側にそれぞれ入側板速度測定装置７５および出側板速度測定装置７６がそれぞれ配置されている。

本発明では、以上のように構成された分割バックアップロール型板圧延機により、最初に圧延する部分の板厚と所定の伸び率を得るための圧下率から予め設定荷重を定め、当該設定荷重を全圧延荷重、すなわち荷重測定装置３２１〜３２７（もしくは６２１〜６２７）の検出値の合計の目標値として圧延を開始し、前記設定荷重に到達した後の主圧下位置の変化を上主圧下位置測定装置１８で監視し、主圧下位置の変化に応じて全圧延荷重の目標値を変更し、変更した目標値に基づき主圧下位置および分割バックアップロール圧下位置を調整する。

図３は差厚鋼板の一例を模式的に示すもので、長手方向に沿う断面図である。また、図４は、伸び率の目標値ｒ１一定のもとで負荷すべき全圧延荷重Ｆと出側板厚ｈとの関係を模式的に示している。本発明を適用する素材となる差厚鋼板は、板厚分布が概ね所望の板厚分布であればよく、平坦度については不問となるため、前記従来技術（例えば特許文献１）のように複雑な圧延スケジュールは不要となり、圧延作業能率の低下を来すことなく容易に得ることができる．以下、図３に示す板厚分布を有する平坦度の悪い差厚鋼板を所定の伸び率ｒ1で右端から圧延する場合について説明する。

まず、板厚ｈ_Ａの薄部Ａを予め定めた設定荷重Ｆ_Ａ（図４参照）を全圧延荷重の目標値として圧延を開始する。薄部Ａの圧延では、全圧延荷重、すなわち荷重測定装置３２１〜３２７（もしくは６２１〜６２７）の検出値の合計値が設定荷重Ｆ_Ａとなるまで上主圧下装置１７により主圧下位置を調整する。設定荷重Ｆ_Ａに到達した以降は、全圧延荷重を目標値に維持するよう荷重フィードバック制御などの一般に多用される制御回路を用いて主圧下位置の調整を継続するとともに、当該主圧下位置の変化を上主圧下位置測定装置１８で監視する。

長さ１_Ａにわたり薄部Ａが圧延され、板厚変化部Ｃに至ると、全圧延荷重を目標値に維持するべくロール間隙が徐々に大きくなるように主圧下位置が変化を始める。主圧下位置の変化が、上主圧下位置測定装置１８により検知される。この主圧下位置の変化に応じて板厚が変化、例えば主圧下位置が１ｍｍ上昇した場合は板厚がｈ_Ａから１ｍｍ増加したと判断し、荷重Ｆ_Ａ＋１まで全圧延荷重の目標値を変更する。このようにして、主圧下位置を変化させながら長さ１_Ｃの区間を圧延し、厚部Ｂに至ると、全圧延荷重の目標値は荷重Ｆ_Ｂに到達する。長さ１_Ｂにわたり厚部Ｂが圧延され、板厚変化部Ｃに至ると、板厚変化に応じて全圧延荷重を目標値とすべく主圧下位置が下降するとともに、全圧延荷重の目標値も減少する。板厚変化部Ｃの圧延が終ると、全圧延荷重の目標値が荷重Ｆ_Ａとなり左側の薄部Ａが圧延される。

圧延中は常に、時々刻々の全圧延荷重の目標値に基づき、荷重測定装置３２１〜３２７（および／もしくは６２１〜６２７）および圧下位置測定装置３４１〜３４７（および／もしくは６４１〜６４７）の検出値も参照しながら所要の板形状を得るよう分割バックアップロール圧下位置を調整する。例えば、検出された分割バックアップロール荷重の幅方向分布から中伸び、端伸び、などの平坦度変化を推定し、これを修正するように（例えば，中伸びの場合は幅中央の荷重を下げるように）分割バックアップロール圧下位置を調整することで常に平坦な板形状を実現することができる。

上記圧延工程で、出側板厚を出側板厚測定装置７１（図１参照）で測定し、出側板厚の測定値をフィードバックして、これに基づいて全圧延荷重の目標値を変更するようにしてもよい。これにより、圧延前の板厚分布の誤差を修正することが可能となり、いっそう高い精度の板厚および板形状を得ることができる。このとき、ワークロール直下の板の長さ方向位置を測長ロール７３（図１参照）で測定し、出側板厚および板長さ方向位置の測定値に基づいて目標板厚となるように全圧延荷重の目標値を変更するとよい。なお、出側板厚はゲージメーター方式で、圧延荷重により推定することができる。

入、出側板速度測定装置７５、７６（図１参照）で入、出側板速度を測定し、これら板速度に基づき圧延による伸び率を測定し、この伸び率測定値が目標値となるように全圧延荷重の目標値を変更するようにしてもよい。圧延前の板厚が概ね所定の板厚変化に倣っており、伸び率の目標値達成のみで製品の板厚精度が満たされる場合に適している。

圧延による伸び率および出側板厚を測定もしくは推定し、所定の板厚がほぼ一定の区間（図３でＡ部およびＢ部）では伸び率の測定値が目標値となるように全圧延荷重の目標値を変更し、前記区間以外の区間（図３でＣ部の勾配が大きい場合）では出側板厚の測定値もしくは推定値に応じて全圧延荷重の目標値を変更する。一般に、伸び率の測定値は板厚変化が急峻な区間では誤差が大きいので、出側板厚の測定値もしくは推定値に応じて全圧延荷重の目標値を変更するものである。

４段板圧延機を用い、４０ｍｍ厚の平板から４パスの圧延で図３に示す板厚寸法の差厚鋼板（板幅：１５００ｍｍ）を作成し、本発明の適用として図１に示す板圧延機で伸び率１％で１パス圧延した。差厚鋼板の材質は普通鋼である。
本発明で使用した板圧延機のロール構成は次のとおりである。
ワークロール：直径２００ｍｍ、胴長２４００ｍｍ
バックアップロール：７分割、直径４００ｍｍ、胴長３００ｍｍ
比較例として４段板圧延機を用い、本発明と同じ寸法の差厚鋼板を平坦度を極力悪化させないよう調整した計１０パスの圧下スケジュールで圧延した。４段板圧延機のロール構成は次のとおりである。
ワークロール：直径６００ｍｍ、胴長２４００ｍｍ
バックアップロール：直径１２００ｍｍ、胴長２３００ｍｍ
圧延結果を表１に示す。

本発明の方法を実施する分割バックアップロール型板圧延機を示す側面図である。図１に示す板圧延機の上ロールアセンブリーのロール配置を示す平面図である。厚鋼板の一例を模式的に示すもので、鋼板の長手方向に沿う断面図である。伸び率の目標値ｒ１一定のもとで負荷すべき全圧延荷重Ｆと出側板厚ｈとの関係を模式的に示す線図である。

符号の説明

５ハウジング
１０、４０ロールアセンブリー
１２、４２ワークロールチョック
１３、４３ワークロール
１５、４５インナーハウジング
１７上主圧下装置
１８上主圧下位置測定装置
２０、５０分割型バックアップロール
２１〜２７上分割バックアップロール
３０１〜３０７上分割バックアップロール圧下装置
３２１〜３２７上分割バックアップロール荷重測定装置
３４１〜３４７上分割バックアップロール圧下位置測定装置
５１〜５７下分割バックアップロール
６０１〜６０７下分割バックアップロール圧下装置
６２１〜６２７下分割バックアップロール荷重測定装置
６４１〜６４７下分割バックアップロール圧下位置測定装置
７１出側板厚測定装置
７３測長ロール
７５入側板速度測定装置
７６出側板速度測定装置
Ｐ圧延材

Claims

少なくとも上、下いずれか一方のロールアセンブリーが主圧下装置により昇降し、ロール軸方向に３以上に分割された分割型バックアップロールにより少なくとも上、下いずれか一方のワークロールを支持する機構を有し、少なくとも上、下いずれか一方の前記分割型バックアップロールを構成する各分割バックアップロールがそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置および圧下位置測定装置を有する分割バックアップロール型板圧延機により、
長手方向に板厚が変化する差厚鋼板を圧延矯正する方法であって、
最初に圧延する部分の板厚と予め設定された伸び率の目標値とから全圧延荷重を定め、
該全圧延荷重を目標値として圧延を開始し、
該全圧延荷重に到達した後の主圧下位置の変化を監視し、
伸び率を前記伸び率の目標値として、主圧下位置の変化に応じて全圧延荷重の目標値を変更し、
前記変更した全圧延荷重の目標値に基づき主圧下位置および分割バックアップロール圧下位置を調整することを特徴とする差厚鋼板の圧延矯正方法。
出側板厚を測定または推定し、出側板厚の測定値または推定値に応じて全圧延荷重の目標値を変更する請求項１記載の差厚鋼板の圧延矯正方法。
出側板厚を測定または推定するとともに、ワークロール直下の板の長さ方向位置を測定し、出側板厚の測定値または推定値および板長さ方向位置の測定値に基づいて目標板厚となるように全圧延荷重の目標値を変更する請求項１記載の差厚鋼板の圧延矯正方法。
圧延による伸び率を測定し、伸び率の測定値が目標値となるように全圧延荷重の目標値を変更する請求項１記載の差厚鋼板の圧延矯正方法。
圧延による伸び率を測定するとともに、出側板厚を測定または推定し、板厚がほぼ一定の区間では伸び率の測定値が目標値となるように全圧延荷重の目標値を変更し、前記区間以外の区間では出側板厚の測定値もしくは推定値に応じて全圧延荷重の目標値を変更する請求項１項に記載の差厚鋼板の圧延矯正方法。