JP4736321B2

JP4736321B2 - 鋼板の矯正方法

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Publication number: JP4736321B2
Application number: JP2003429522A
Authority: JP
Inventors: 正之堀江; 伸行紫垣; 由紀雄高嶋
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: JP2005186096A

Description

本発明は鋼板の矯正方法に関する。

熱間圧延鋼板は、素材となるスラブ等の鋼片を加熱炉で再加熱した後、高圧水によるデスケーリングでスケールを除去しながら圧延機により熱間圧延され、所望の板厚、板幅、長さとなる。その後、必要に応じて加速冷却が行われ、さらに冷却床にて冷却された後、所定の寸法に切断されて製品となる。
このような工程で製造された鋼板は、圧延における鋼板の温度分布や圧延での伸び変形の不均一により、形状不良が発生することがある。温度分布の不均一の発生原因としては、加熱炉でのスラブの加熱むらやデスケーリングでの高圧水噴射の不均一、熱間圧延でのロール冷却水や制御圧延のための冷却の影響、さらには圧延後の加速冷却における冷却不均一などがあげられる。

また、見かけ上平坦な鋼板であっても、冷却後の鋼板には残留応力が生じている場合がある。特に圧延における鋼板の温度分布の不均一は、冷却過程において熱収縮量が不均一になることから、残留応力の発生に大きく影響している。これらの鋼板は、様々な寸法に切断されて用いられることが多いが、切断後の寸法や形状は残留応力により変化するため、残留応力を極力低減することが望まれる。
鋼板に平坦度不良や残留応力が生じた場合、これを修正するために冷間でのローラレベラやプレスによる矯正が行われる。一般に能率やコストの面からローラレベラ（以下、矯正装置と称す）による矯正が多く用いられており、平坦度を良くするだけでなく、鋼板の内部に残存する残留応力の低減にも室温における矯正装置による矯正が有効であることが知られている。

図８は従来の矯正装置の一例を模式的に示す側面図である。図８において、鋼板の矯正装置９００には、複数の上矯正ロール１０Ｕおよび複数の下矯正ロール１０Ｄが千鳥状に配置され（以下、まとめて矯正ロール群と称す）、その間に被矯正材（以下、鋼板と称す）を通し繰返し曲げ加工を与えるものである。
上矯正ロール１０Ｕはそれぞれ上バックアップロール２０Ｕによって支持され、各上矯正ロール１０Ｕの下端は同一平面内に位置している。一方、下矯正ロール１０Ｄも同様に、それぞれ下バックアップロール２０Ｄで支持され、各下矯正ロール１０Ｄの頂点（上端）は同一平面内に位置し、矢印で示す鋼板の搬送面（以下、パスラインと称す）に平行になっている。

上バックアップロール２０Ｕは軸受けを介して上フレーム３０Ｕに取り付けられ、上フレーム３０Ｕの入側における圧下装置４１および出側圧下装置４２によって調整できるようになっている。すなわち、鋼板の入側圧下量および出側圧下量が別々に設定できるようになっている。
一方、下バックアップロール２０Ｄは軸受けを介して下フレーム３０Ｄに取り付けられている。

なお、以下の説明を容易にするために、複数の上矯正ロール１０Ｕを、入側から出側に向けて、それぞれ上１番ロール１Ｕ、上２番ロール２Ｕ、上３番ロール３Ｕ、上４番ロール４Ｕと、同様に複数の下矯正ロール１０Ｄを、入側から出側に向けて、それぞれ下１番ロール１Ｄ、下２番ロール２Ｄ、下３番ロール３Ｄ、下４番ロール４Ｄ、下５番ロール５Ｄと称す。

また、鋼板の変形を３点曲げと仮定して、鋼板の板厚（ｔ）から、下ｉ番ロールの頂点と下（ｉ＋１）番ロールの頂点を結ぶ線から上ｉ番ロールの下端が離れている距離（ｄ）を、差し引いた量（ｔ−ｄ）、すなわち、板厚を０ｍｍとみなした場合に、下ｉ番ロールと下（ｉ＋１）番ロールとの頂点を結ぶ線から上ｉ番ロール下端が下方に入り込む量を、上ｉ番ロールの圧下量または「上ｉ番圧下量」と称す。
一方、これに準じて、鋼板の板厚（ｔ）から、上ｉ番ロールの下端と上（ｉ＋１）番ロールの下端とを結ぶ線から下（ｉ＋１）番ロールの上端が離れている距離（Ｄ）を、差し引いた量（ｔ−ｄ）を、下（ｉ＋１）番ロールの圧下量または「下（ｉ＋１）番圧下量」とする。このとき、両端に位置する下１番ロールおよび下５番ロールは、３点曲げ状態とならないので、圧下量は０である。

したがって、上ｉ番圧下量、下（ｉ＋１）番圧下量、および上（ｉ＋１）番圧下量等は、入側から出側に向かって等差級数的に減少するから、入側における上１番圧下量（以下、入側圧下量と称す場合がある）が最も大きく、上４番圧下量（以下、出側圧下量と称す場合がある）が最も小さくなる。
また、上矯正ロール１０Ｕ相互間の距離、および下矯正ロール１０Ｄ相互間の距離はそれぞれ等しく（以下、ロールピッチと称す）、上矯正ロールと至近の下矯正ロールとの距離は該ロールピッチの半分、すなわち、全ての矯正ロールはパスライン方向で等間隔に千鳥状に配置されている。

図９は矯正装置における圧下設定と反り高さとの関係を示す相関図である。板厚２５ｍｍ、降伏応力４００ＭＰａの鋼板を、ロールピッチ３００ｍｍの矯正装置に、入側および出側圧下量を変えて通板した場合の解析結果である。
図９において、横軸は出側圧下量、縦軸は反り高さであって、円弧状に反っている鋼板の長さ１ｍの弦と鋼板（円弧）との最大距離である。なお、側面視で上に凹形状を上反りと称し、縦軸のプラスの範囲に、一方、側面視で下に凹形状を下反りと称し、縦軸のマイナスの範囲に記載する。

図９における、入側圧下量が２．９ｍｍの場合を例にとってその傾向を説明する。出側圧下量が０．０ｍｍでは反り高さ１３ｍｍの上反りが発生している。このとき、上３番圧下量が１．０ｍｍであるのに対し、その次の下４番圧下量が０．５ｍｍと小さいため、上３番ロールによる塑性曲げ（上反り）が、その次の下４番ロールでの塑性曲げ（下反り）で相殺されないまま、最後の上４番ロールでは弾性曲げ（上反り）を受けただけで矯正が終了している。
また、出側圧下量が０．５ｍｍでは反り高さ−４ｍｍの下反りが発生している。このとき、下４番圧下量が０．９ｍｍと大きくなり、下４番ロールによる塑性曲げ（下反り）によって、上３番ロール（圧下量１．３ｍｍ）による塑性曲げ（上反り）が相殺される。しかし、最後の上４番ロールの圧下量が０．５ｍｍと小さいため、この曲げの影響が残り下反りなる。

さらに、出側圧下量が０．９ｍｍでは反り高さ１６ｍｍの上反りが発生している。このとき、下４番圧下量が１．２ｍｍであって、下４番ロールによって下４番ロールによって下反り傾向になるものの、最後の上４番ロールによる強度の塑性曲げ（上反り）によって相殺され、さらに、該塑性曲げ（上反り）が矯正後に残っている。
このように、出側圧下量を０．０ｍｍから徐々に大きくしていくと、上３番ロール、下４番ロール、上４番ロールといった、出側近傍のロールでの塑性曲げの影響が変わり、上反り、下反りが繰返される。また、出側圧下量が大きくなりすぎると、最後の上４番ロールでの塑性曲げ（上反り）が矯正後に残るため、非常に大きな上反りが発生するようになる。

これらの傾向は、入側圧下量が小さい場合も同様であるが、繰返し表れる上反り、下反りの極大値は小さくなっている。例えば、入側圧下量１．１ｍｍの場合は、出側圧下量が０．７ｍｍ以下であれば、全ての範囲で、許容範囲内に収まっている。
なお、矯正前の鋼板の反り高さの大小に関わらず、所望の平坦度に矯正された鋼板を得るためには、矯正の前半の上１番ロール、下２番ロールで大きな塑性曲げを与え、初期の反りを相殺する必要がある。
また、残留応力を低減させるためには、板厚方向に占める塑性域の割合（以下塑性変形率と称す）が８０％を超えるような条件の曲げが有効であると言われている。なお、塑性変形率が８０％とは、曲げの中立点から板厚方向の上下にそれぞれ１０％が弾性範囲で、残りが降伏した状態を示す。

塑性変形率ηは、入側圧下量δによって決まり、次のような関係式から導出され、入側圧下量が大きくなるほど、塑性変形率が大きくなる。
η＝１−｛（２σｅ）／（Ｅｔ）｝／｛（ｍδ）／（Ｌ／２）／（Ｌ／２）｝
η＝１−１／Ｋ
Ｋ＝κ／κｅ
κｅ＝（２σｅ）／（Ｅｔ）
κ＝ｍδ／（Ｌ＊Ｌ／４）
ここで、 σｅ：鋼板の降伏応力
Ｅ：鋼板のヤング率
ｔ：鋼板の板厚
δ：圧下量
Ｌ：ロールピッチ
ｍ：経験的に決まる定数（ｍ＝６が提案されている）

このとき、板厚２５ｍｍ、降伏応力４００ＭＰａであるので、
入側圧下量２．９ｍｍのときが塑性変形率８０％に、
入側圧下量２．３ｍｍのときが塑性変形率７５％に、
入側圧下量１．７ｍｍのときが塑性変形率６７％に、
入側圧下量１．１ｍｍのときが塑性変形率５０％に相当する。
しかし、充分な矯正効果を得るためには、入側圧下量を大きくして、塑性変形率を大きくすると、出側の反りが満足しない場合が多々生じてくる。図９の場合であれば、入側圧下量を２．９ｍｍとした場合に、出側圧下量を約０．５5ｍｍ〜０．７5ｍｍの範囲に設定する必要があるが、矯正機本体の弾性変形によるロールの逃げや、鋼板降伏応力、板厚のばらつき等で、出側圧下量が許容範囲を超えているためと考えられる。

そこで、ロール設定精度の影響を排除するために、入側圧下量について、出側圧下量と被矯正材の反り曲率の関係を予め求めておき、これらの結果に基づき、出側ロールの設定位置を定める方法が開示されているものの、反り高さの低減効果が充分に発揮されていないという問題がある。このため、近年、鋼板に要求される高いスペック（例えば、反り高さ±３ｍｍ以下）を１パスの矯正作業で満足する割合が低下し、再度の矯正作業が発生している（例えば、特許文献１参照）。

また、矯正ロール位置を高精度に設定する手法として、矯正時の反力に基づき変位量を推定し、圧下量を補正する方法が開示されている。しかし、フレーム全体の変形と、各ロールの変形が重畳された、矯正ロールの変位を正確に評価する手段がなければ高精度な設定は達成できないという問題がある（例えば、特許文献２参照）。

そこで、矯正ロールの変位を正確に評価する手法として、剛性マトリックスを用いる方法が示され、剛性マトリックスの作成方法が開示されている。すなわち、各ロールに荷重を負荷し、該荷重による各ロールの変位を複数の荷重パターンに対して採取し、これらから各ロールの荷重と変位とを関連付ける剛性マトリックスにより、矯正ロールの変位を高精度に設定している（例えば、特許文献３参照、以下、従来技術と称す）。
特開平１１−２２６６４１号公報（第３−４頁、図１）特開平１１−１９２５１０号公報（第３頁、図１）特開平１１−１０４７２８号公報（第３−７頁、図３）

しかしながら、従来技術において、ローラレベラ（矯正装置に同じ）において、ロールの変位量を正しく検出するためには、変位量センサの一端を矯正機の変形の影響を受けない部分に固定する必要があるのに対し、矯正機のハウジングは伸びるとともに、たわみ変形も生じるために、ローラレベラ本体に取り付けることはできないという問題がある。
さらに、バックアップロールやフレームが設けられているため、矯正装置の外から、直接ロールを見ることができないため、ロールの変位量を正確に測定することが非常に困難であるという問題がある。

このため、「参照試験片」を用いた変位および荷重の測定方法が提案されているが、これは間接的な測定であり、この結果で算出した剛性マトリックスが充分な精度である保証がないという問題がある。
また、ロールの磨耗に合せて変化する剛性マトリックスを適宜補正するために、参照試験片を用いた測定を頻繁に行う必要があり、現実的ではないという問題がある。
さらに、最終的な設定は、各ロール反力の予測式に基づいてなされるが、ロール反力の予測に必要な鋼板の降伏応力には５％程度のばらつきがみられるため、常に最適な設定となっているとは言い難いという問題がある。

本発明は以上のような問題を解決するためになされたものであり、特別な測定を必要とせず、また降伏応力の変動があっても反りを発生することなく矯正することができる、鋼板の矯正方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の鋼板の矯正方法は、所定の最大塑性変形率となるように、一体で圧下位置が設定される複数の矯正ロール群の圧下位置を調整するとともに、これら複数の矯正ロール群の出側に配置された矯正ロールの圧下位置を、前記矯正ロール群の出側圧下量および前記矯正ロールの変位量と鋼板の反り高さとの相関に基づいて求めた、前記矯正ロール群の出側圧下量が変動しても、前記鋼板の反り高さが許容範囲になる前記矯正ロールの変位量の範囲内に予め設定し、矯正中は前記矯正ロールの圧下設定を調整することなく矯正を行うことを特徴とする。

本発明の鋼板の矯正方法では、圧下設定を特に調整することなく、１パスで鋼板の矯正が可能となり、パス数の削減や、調整時間の削減による、作業効率の向上を図ることができる。さらに、既存の矯正装置の出側に新たに矯正ロールを設けるだけで実施可能であるから、大きな設備改造を必要としない。

以下、実施形態１として従来の矯正装置９００（図８参照）の出側（下流側）でパスラインの上方に１本の矯正ロールを追加したもの、実施形態２として前記出側（下流側）でパスラインの下方に１本の矯正ロールを追加したもの、実施形態３として前記出側（下流側）でパスライン挟んで一対の矯正ロールを追加したものについて説明する。なお、以下の各図および図８において同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

［実施形態１］
図１は本発明に係る鋼板の矯正方法の実施形態１を説明するものであって、これを実行する矯正装置を模式的に示す側面図である。
図１において、鋼板の矯正機１００（以下、矯正機と称す）は、図８に示す鋼板の矯正機９００の出側に上追加フレーム１３０Ｕを設け、上追加フレーム１３０Ｕに矯正ロール５Ｕ（以下、上追加ロールと称す）を配置したものである。上追加ロール５Ｕは上追加圧下装置１４０Ｕによって、上フレーム３０Ｕ（一群の上矯正ロール１０Ｕが設置されている）とは独立に圧下位置が調整可能である。また、その下流側にはテーブルロール８００が設けられている。
なお、上バックアップローラ２０Ｕに準じて、上追加ロール５Ｕに上追加バックアップロールを配置してもよい。

図２は、本発明に係る鋼板の矯正方法の実施形態１における上追加ロール５Ｕの変位量と反り高さの関係を示す相関図であって、縦軸は矯正後の鋼板の反り高さ、横軸は上追加ロール５Ｕの変位量である。
このとき、下５番ロール５Ｄの圧下量（下５番圧下量）は、鋼板の厚さ（ｔ）から、上４番ロール４Ｕの頂点と、上追加ロール５Ｕの下端を結ぶ線から、下５番ロールの頂点までの距離（ｄ）を、差し引いた量（ｔ−ｄ）となる。
また、上追加ロール５Ｕの変位量は、矯正ロールの圧下量と同様に、鋼板の厚さ（ｔ）から、下５番ロール５Ｄの頂点と、さらに下流に位置するテーブルロール８００のうち、最も矯正機に近いロールの頂点を結ぶ平面と上追加ロール５Ｕの下端との距離（ｈ）を、引いた値（ｔ−ｈ）、すなわち、鋼板の厚さを０．０ｍｍとした場合に、前記平面から上追加ロール５Ｕの下端が下方に突出する量をプラスの圧下量とする。

前記矯正機１００において、上追加ロール５Ｕは下５番ロールの中心から出側（下流側）に３５０ｍｍ（中心間距離）の位置のパスラインの上方に、独立して昇降自在に設置されている。また、このときテーブルロール８００の、最も矯正機に近いロールの中心までの距離は、９5０ｍｍである。なお、板厚２５ｍｍ、降伏応力３９２ＭＰａ、矯正ロール群のロールピッチ３００ｍｍ、パラメータである入側圧下量および出側圧下量は図９に準じるものである。そして、
（ａ）矯正後の反り高さ（上反り）が大きい入側圧下量が２．９ｍｍ（塑性変形率８０％）で出側圧下量が０．９ｍｍの場合（図９における「位置ａ」参照）と、
（ｂ）矯正後に平坦になる、入側圧下量が２．９ｍｍで出側圧下量が０．７ｍｍの場合（図９における「位置ｂ」参照）と、
（ｃ）矯正後の反り高さ（下反り）が小さい入側圧下量が２．９ｍｍで出側圧下量が０．５ｍｍの場合（図９における「位置C」参照）の３水準を示している。
また、上反りの許容高さ３．０ｍｍ、下反りの許容高さ−３．０mmをそれぞれ記載している。

（ａ）矯正後のそり高さが大きい出側圧下量が０．９mmの場合（曲線ａ）、上追加ロール５Ｕがないとき、そり高さ１６ｍｍの上反りが発生してものが、上追加ロール５Ｕの圧下量が増加するに従って、上反り高さが急速に減少し、やがて、該圧下量が４．５mm以上になると、下反りが発生している。
すなわち、上追加ロール５Ｕを設けたことで、上４番ロール４Ｕと下５番ロール５Ｄと上追加ロール５Ｕとで３点曲げ（下反り）が鋼板に加えられることになる。つまり、上追加ロール５Ｕの変位量が増加するに従って、下５番圧下量が増加し、下５番ロール５Ｄによる塑性曲げ（下反り）が大きくなり、上４番ロールによる塑性曲げ（上反り）を打ち消すことで、上４番ロール４Ｕにおける塑性曲げの影響が小さくなっている。

よって、上追加ロール５Ｕの変位量が４．０ｍｍ〜５．３ｍｍの範囲（下５番圧下量が１．８ｍｍ〜２．２ｍｍの範囲に同じ）にあるとき、矯正後の鋼板の反り高さは許容範囲内（＋３．０ｍｍ〜−３．０ｍｍ）に抑えられることになる。
このとき、下５番圧下量および、上追加ロール５Ｕの変位量が、他のロールでの圧下量よりも、大きくなっているのは、ロールピッチが広いためであり、圧下量δと曲げ曲率κの関係式
κ＝ｍδ／（Ｌ＊Ｌ／４）
ここで、ｍ：実験的に定まる定数、
Ｌ：ロールピッチ
からわかるように、付与される曲率が、特に大きいわけではない。

（ｂ）また、矯正後に平坦になる出側圧下量が０．７ｍｍ（曲線ｂ）の場合、上追加ロール５Ｕの変位量が４．０ｍｍ（下５番ロール圧下量１．７ｍｍ）以下では、下５番ロールでの曲げが弾性範囲内であるため、鋼板の反り高さは変化していないが、４．０ｍｍを越すと、下５番ロール５Ｄによる塑性曲げ（下反り）の影響が徐々に顕在化し、反り高さは小さくなっていく。
このとき、上追加ロール５Ｕの変位量を５．８ｍｍ未満としておけば、有害な下反りが発生することなく、矯正後の鋼板の反り高さは許容範囲内（＋３．０ｍｍ〜−３．０ｍｍ）にある。

（ｃ）さらに、矯正後に下そりが発生する出側圧下量が０．５ｍｍ（曲線ｃ）の場合、上追加ロール５Ｕの変位量が６．０ｍｍ（下５番圧下量２．２ｍｍ）以下の範囲では、下５番ロールでは弾性曲げしか生じていないため、上追加ロール５Ｕの効果は表れていない。

（ｄ）なお、出側圧下量が０．８ｍｍ（図示しない）場合の曲線は、曲線ａと曲線ｂの間にあって、右下がりの曲線が曲線ａの傾斜より緩やかなものとなる。一方、出側圧下量が１．０ｍｍや１．１ｍｍ等（図示しない）の場合の曲線は、曲線ａの上方にあって、右下がりの傾斜が曲線ａの傾斜より急になる。

図３は、本発明に係る鋼板の矯正方法の実施形態１における上追加ロールの効果を示す相関図であり、板厚２５ｍｍ、降伏強度４００ＭＰａの鋼板を、入側圧下量２．９ｍｍ（塑性変形率８０％）で矯正した場合である。図３において、縦軸が出側圧下量（上４番圧下量に同じ）、横軸が上追加ロール５Ｕの変位量であって、両者の組合せにおいて反り高さが許容範囲内にある領域を複斜線にて示す。

図３において、出側圧下量が０．９ｍｍのときに上追加ロール５Ｕの変位量を３．５〜５．２ｍｍの範囲（下５番圧下量が１．７〜２．２ｍｍの範囲に同じ）に設定すれば、所望の矯正効果が得られる。
同様に、出側圧下量が１．０ｍｍのとき上追加ロール５Ｕの変位量を３．５〜４．７ｍｍの範囲（下５番圧下量が１．８〜４．７ｍｍの範囲に同じ）に設定すれば、さらに、出側圧下量が１．１ｍｍのとき上追加ロール５Ｕの変位量を３．０〜４．２ｍｍ（下５番圧下量が１．７〜２．０ｍｍの範囲に同じ）の範囲に設定すれば、それぞれ所望の矯正効果が得られる。

これらから、上追加ロール５Ｕの変位量を４．０ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲に設定すれば、出側圧下量が０．６ｍｍ〜１．１ｍｍと変動しても、製品の反り高さは許容範囲（±３ｍｍの範囲）におさまる事がわかる。つまり、上追加ロール５Ｕを用いない場合には、０．６ｍｍ〜０．７ｍｍの間に設定しなければならなかった出側圧下量の許容範囲が、０．６ｍｍ〜１．１ｍｍと倍以上に広がり、塑性変形率が８０％達するような入側強圧下条件による残留応力の低減と、製品反り高さの両立が容易になる。
なお、出側圧下量が０．７５ｍｍ以下の範囲では、矯正ロール群のみにおいて、許容値以上の上反りが発生しない（図９参照）から、上追加ロール５Ｕを設置した実質的な効果は出側圧下量が０．７５ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲において奏されたといえる。

［実施例１］
矯正機１００において、板厚２５ｍｍ、板幅３０００ｍｍ、降伏応力の平均値４００ＭＰａの鋼板を、入側圧下量（上１番圧下量）２．９ｍｍ（塑性変形率８０％）、出側圧下量０．８ｍｍ、上追加ロール５Ｕの変位量４．５ｍｍと設定した矯正機にて、矯正を行った。なお、矯正機１００の諸元は次の通りである。
上矯正ロール１０Ｕの本数：４本
上矯正ロール１０Ｕのロール径：２８０ｍｍ
下矯正ロール１０Ｕの本数：５本
下矯正ロール１０Ｄのロール径：２８０ｍｍ
ロールピッチ：３００ｍｍ
上追加ロール５Ｕのロール径：４４０ｍｍ
上追加ロール５Ｕと下５番ロール５Ｄとのパスライン方向の中心間距離：３５０ｍｍ
上追加ロール５Ｕとテーブルロール８００の最も矯正機に近いロールの中心間距離：９５０ｍｍ

すなわち、充分な残留応力低減効果が得られるよう塑性変形率を８０％とし、上追加ロール５Ｕの効果が大きい、上反りが発生しやすい条件にしている。
このとき、成分や製造条件の変動量により、降伏応力に±２０ＭＰａの変動（ばらつき）があったため、矯正反力は±８００ｋＮ（キロニュートン）変動し、
入側圧下量（上１番圧下量）は２．６ｍｍ〜３．２ｍｍ（２．９ｍｍ±０．３ｍｍ）
出側圧下量（上４番圧下量）は０．５ｍｍ〜１．１ｍｍ（０．８ｍｍ±０．３ｍｍ）の範囲で変動した。

そして、１０５枚の鋼板について矯正を実施した結果、９１枚（８６．７％）の鋼板で矯正後の反り高さが基準範囲内におさまったが、残りの１４枚で下反りによる基準はずれが発生した。
特に、降伏応力が低い鋼板では、矯正反力が小さいので、出側圧下量が設定値よりも大きくなっており、図９に示したように、大きな上反りの発生が予想されるが、上追加ロール５Ｕの作用によって、上反りが抑制されている。一方、降伏応力が高い鋼板では、矯正反力が大きいために、出側圧下量が小さくなりすぎて、下反りの発生が見られた。

［実施形態２］
図４は、本発明に係る鋼板の矯正方法の実施形態２を説明するものであって、これを実行する矯正装置を模式的に示す側面図である。
図４において、鋼板の矯正機２００（以下、矯正機と称す）は、図８に示す鋼板の矯正機９００の出側に下追加フレーム１３０Ｄを設け、下追加フレーム１３０Ｄに矯正ロール６Ｄ（以下、下追加ロールと称す）を配置したものである。下追加ロール６Ｄは下追加圧下装置１４０Ｄによって圧下位置が調整可能である。また、その下流側にはテーブルロール８００が設けられている。
なお、下バックアップロール２０Ｄに準じて、下追加ロール６Ｄに下追加バックアップロールを配置してもよい。

図５は、本発明に係る鋼板の矯正方法の実施形態２における下追加ロールの効果を示す相関図。本発明に係る鋼板の矯正方法における下追加ロールの効果を示す相関図であり、板厚２５ｍｍ、降伏強度４００ＭＰａの鋼板を、入側圧下量２．９ｍｍ（塑性変形率８０％）で矯正した場合である。図５において、縦軸が出側圧下量（上４番圧下量に同じ）、横軸が下追加ロール６Ｄの変位量であって、両者の組合せにおいて、反り高さが許容範囲内にある範囲を複斜線にて示す。
ここで、下追加ロール６Ｄの変位量は、下矯正ロール１０Ｄの頂点を結ぶ平面（下４番ロールの頂点と下５番ロールの頂点を結ぶ平面に同じ）から、下追加ロール６Ｄの頂点が上方に突出する量である。また、下追加ロール６Ｄの中心と、下５番ロールの中心のパスライン方向の距離は５００ｍｍである。

下追加ロールを設置しない場合には、出側圧下量０．５ｍｍのときに、下反りが許容範囲を外れていたが、下追加ロール６Ｄの変位量を大きくすることで、上４番ロール圧下量が大きくなり、上４番ロールでの塑性曲げ（上反り）が大きくなり、製品の下反りが抑制される結果となっている。
さらに、下追加ロール６Ｄの変位量を大きくしていくと、上４番ロールでの塑性曲げ（上反り）が大きくなりすぎるため、上反りが発生する結果となっている。
下追加ロール６Ｄを用いない場合は、出側圧下量０．５ｍｍのときには許容範囲を超える下反りが発生するため（図９参照）、適正な出側圧下量の領域が、０．３〜０．４ｍｍもしくは、０．６〜０．７ｍｍに分断されていた。しかし、下追加ロール６Ｄの変位量を０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にすることで、出側圧下量の許容範囲が連続し０．３〜０．６ｍｍと、２倍程度に広がる。

［実施例２］
矯正機２００において、板厚２５ｍｍ、板幅３０００ｍｍ、降伏応力の平均値４００ＭＰａの鋼板を、入側圧下量（上１番圧下量）２．９ｍｍ（塑性変形率８０％）、出側圧下量０．５ｍｍ、下追加ロール６Ｄの設定量０．５ｍｍと設定した矯正機にて、矯正を行った。なお、矯正機２００の諸元は、次の通りである。
上矯正ロール１０Ｕの本数：４本
上矯正ロール１０Ｕのロール径：２８０ｍｍ
下矯正ロール１０Ｕの本数：５本
下矯正ロール１０Ｄのロール径：２８０ｍｍ
ロールピッチ：３００ｍｍ
下追加ロール６Ｄのロール径：４４０ｍｍ
下追加ロール６Ｄと下５番ロール５Ｄとのパスライン方向の中心間距離：５００ｍｍ
すなわち、充分な残留応力低減効果が得られるよう塑性変形率を８０％とし、出側圧下量および下追加ロール６Ｄの設定量は、図５の相関図において最も効果が大きくなる条件にしている。

このときも、成分や製造条件の変動量により、降伏応力に±２０ＭＰａの変動（ばらつき）があったため、矯正反力は±８００ｋＮ変動し、
入側圧下量（上１番圧下量）は２．６ｍｍ〜３．２ｍｍ（２．９ｍｍ±０．３ｍｍ）
出側圧下量（上４番圧下量）は０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ（０．５ｍｍ±０．３ｍｍ）
の範囲で変動した。
そして、７０枚の鋼板について矯正を実施した結果、４９枚（７０％）の鋼板で矯正後の反り高さが基準範囲内におさまったが、１５枚は出側圧下量が大きかったため上反りに、６枚は出側圧下量が小さかったため上反りになり、反り高さの許容範囲を外れた。

［実施形態３］
図６は、本発明に係る鋼板の矯正方法の実施形態３を説明するものであって、これを実行する矯正装置を模式的に示す側面図である。
図６において、鋼板の矯正装置３００（以下、矯正機と称す）は、下フレーム３０Ｄの出側に下追加フレーム１３０Ｄを設け、下追加フレーム１３０Ｄに矯正ロール６Ｄ（以下、下追加ロールと称す）を配置したものである。下追加ロール６Ｄは上追加ロール５Ｕの出側に位置し、下圧下装置１４０Ｄによって、上フレーム３０Ｕ（一群の上矯正ロール１０Ｕが設置されている）や、上追加ロール５Ｕとは、独立に圧下位置が調整可能である。また、上追加ロール５Ｕの中心と下追加ロール６Ｄの中心のパスライン方向の距離は９５０ｍｍであり、その下流側にはテーブルロール８００が設けられている。

下追加ロール６Ｄを配置することで、下矯正ロール５Ｄ、上追加ロール５Ｕおよび下追加ロール６Ｄの間で３点曲げが与えられるようになる。
このとき、鋼板の板厚（ｔ）から、下４番ロールの頂点と下５番ロールの頂点を結ぶ線から、上追加ロール５Ｕの下端が離れている距離（ｄ１）を差し引いた値（ｔ−ｄ１）が上追加ロール５Ｕの変位量となる。
また、下追加ロール６Ｄについては、実施形態２と同様に、鋼板の板厚（ｔ）から、下４番ロール４Ｄの頂点と下５番ロール５Ｄの頂点を結ぶ線から、下追加ロール６Ｄの頂点が突き出ている距離（ｄ３）を差し引いた値（ｔ−ｄ３）を下追加ロールの変位量となる。

図７は、本発明に係る鋼板の矯正方法の実施形態３における上追加ロールおよび下追加ロールの効果を示す相関図であり、板厚２５ｍｍ、降伏強度４００ＭＰａの鋼板を、入側圧下量２．９ｍｍ（塑性変形率８０％）、下追加ロール６Ｄの変位量−２ｍｍで矯正した場合である。図７において、縦軸が出側圧下量(上４番圧下量に同じ)、横軸が上追加ロール５Ｕの変位量であって、両者の組合せにおいて、反り高さが許容範囲内にある範囲を複斜線にて示す。
このとき、下追加ロール６Ｄは、下矯正ロール群よりも下方に位置しているが、上追加ロール５Ｕの変位量が上４番ロールの圧下量よりも大きく、鋼板の板厚（ｔ）から、下５番ロール５Ｄと下追加ロール６Ｄの頂点を結ぶ線から、上追加ロール５Ｕの下端が離れている距離ｄ５を差し引いた値（ｔ−ｄ５）が正の値（＋の値）となるので、上追加ロール５Ｕでの上反りの曲げは与えられている。

図７において、図３で見られた下反りの領域がほとんどなくなっていることがわかる。これは、上追加ロール５Ｕでの上反りへの曲げが作用することで、下反りが矯正されるためである。
例えば、出側圧下量が０．５ｍｍの場合で比較すると、上追加ロール５Ｕの変位量が２．５ｍｍと小さい場合は、上追加ロール５Ｕでの曲げが小さいために、下反りが残存するが、３．０ｍｍ以上と大きくなると、上追加ロール５Ｕで塑性曲げが生じるため、下反りが押えられる。
また、出側圧下量が１．０ｍｍの場合で比較すると、上追加ロール５Ｕの変位量が３．５ｍｍ以下と小さい場合は、もともと上反りとなっていたため、下追加ロールの効果は全く見られない。

一方、上追加ロール５Ｕの変位量が４ｍｍを超えると、上追加ロール５Ｕの効果が表われ、下反りが抑制されるようになり、上追加ロール５Ｕの変位量が５ｍｍ以上となると、上追加ロール５Ｕでの塑性曲げの効果で上反りとなる。そして、上追加ロール５Ｕの変位量が５．５ｍｍを超えると、今度は上追加ロール５Ｕでの塑性曲げが大きくなりすぎ、上反りが大きくなり許容範囲を超えてしまう。
このように、上追加ロール５Ｕのみでみられた、下反りの矯正効果が得られるので、その設定許容範囲は大幅に拡大し、図７に示した範囲では、出側圧下量０．３ｍｍ〜０．９ｍｍ、上追加ロール５Ｕ変位量４．０ｍｍ〜６．５ｍｍの設定が許容されることになり、上追加ロール５Ｕのみの場合に比べてほぼ３倍程度の面積になっている。

［実施例３］
矯正機３００において、板厚２５ｍｍ、板幅３０００ｍｍ、降伏応力の平均値４００ＭＰａの鋼板を、入側圧下量（上１番圧下量）２．９ｍｍ（塑性変形率８０％）、出側圧下量０．７ｍｍ、上追加ロール５Ｕの変位量４．５ｍｍ、下追加ロール６Ｄの圧下量−２．０ｍｍと設定した矯正機にて、矯正を行った。なお、矯正機３００の諸元は次の通りである。
上矯正ロール１０Ｕの本数：４本
上矯正ロール１０Ｕのロール径：２８０ｍｍ
下矯正ロール１０Ｕの本数：５本
下矯正ロール１０Ｄのロール径：２８０ｍｍ
ロールピッチ：３００ｍｍ
上追加ロール５Ｕのロール径：４４０ｍｍ
上追加ロール５Ｕと下５番ロール５Ｄとのパスライン方向の中心間距離：３５０ｍｍ
下追加ロール６Ｄのロール径：４４０ｍｍ
下追加ロール６Ｄと上追加ロール５Ｕとのパスライン方向の中心観距離：９５０ｍｍ

すなわち、充分な残留応力低減効果が得られるよう塑性変形率を８０％とし、出側圧下量は追加ロールがなくてもほとんど平坦な板となる条件とした。
このとき、成分や製造条件の変動により、降伏応力に±２０ＭＰａの変動（ばらつき）があったため、矯正反力は±８００ｋＮ変動し、
入側圧下量（上１番圧下量）は２．６ｍｍ〜３．２ｍｍ（２．９ｍｍ±０．３ｍｍ）
出側圧下量（上４番圧下量）は０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ（０．７ｍｍ±０．３ｍｍ）
の範囲で変動した。１２０枚の鋼板について矯正を実施した結果、全ての鋼板（１００％）で矯正後の反り高さが基準範囲内におさまった。

［比較例］
矯正機３００において、板厚２５ｍｍ、板幅３０００ｍｍ、降伏応力の平均値４００ＭＰａの鋼板を、入側圧下量（上１番圧下量）２．９ｍｍ（塑性変形率８０％）、出側圧下量０．７ｍｍとし、上追加ロール５Ｕおよび下追加ロール６Ｄを充分に退避させた状態で、矯正を行った。
このとき、成分や製造条件の変動により、降伏応力に±２０ＭＰａの変動（ばらつき）があったため、矯正反力は±８００ｋＮ変動し、
入側圧下量（上１番圧下量）は２．６ｍｍ〜３．２ｍｍ（２．９ｍｍ±０．３ｍｍ）
出側圧下量（上４番圧下量）は０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ（０．７ｍｍ±０．３ｍｍ）
の範囲で変動した。７０枚の鋼板について矯正を実施した結果、わずか３０枚（４２．９％）の板しか反り高さが基準範囲内におさまらなかった。

以上、実施形態１〜３は、４本の上矯正ロール１０Ｕと５本の下矯正ロール１０Ｄからなり、下矯正ロールは固定で、上矯正ロールのみで圧下量を設定する場合について説明しているが、本発明はこれに限定するものでなく、上矯正ロール１０Ｕと下矯正ロール１０Ｄの本数、各ロール同士のパスライン方向の間隔や、ロール径は、それぞれ適宜所定の値に選定できるものである。
また、例えば下矯正ロール１０Ｄにて圧下量を設定する場合や、上矯正ロール１０Ｕおよび下矯正ロール１０Ｄそれぞれを移動して圧下量を設定できる場合でも、隣り合う３本のロールの位置関係で定まる圧下量の考え方が異なるのみであり、追加する矯正ロールのその変位設定方法は前記に同じである。

本発明は鉄鋼やステンレス等、および、アルミニウムや銅等の非鉄金属の板材全般の矯正に用いられる矯正装置および矯正方法に利用することができる。

本発明の矯正方法の実施形態１を説明するための矯正装置を示す側面図。本発明の矯正方法における上追加ロールの効果を示す相関図。本発明の矯正方法における上追加ロールの効果を示す相関図。本発明の矯正方法の実施形態２を説明するための矯正装置を示す側面図。本発明の矯正方法における下追加ロールの効果を示す相関図。本発明の矯正方法の実施形態３を説明するための矯正装置を示す側面図。本発明の矯正方法における上および下追加ロールの効果を示す相関図。従来の矯正装置の一例の側面図。従来の矯正装置における圧下設定と反り高さの関係を示す相関図。

符号の説明

５Ｕ上追加ロール６Ｄ下追加ロール
１０Ｄ下矯正ロール１０Ｕ上矯正ロール
２０Ｕ上バックアップロール２０Ｄ下バックアップローラ
３０Ｕ上フレーム３０Ｄ下フレーム
４１入側圧下装置４２出側圧下装置
１００矯正機
１３０Ｕ上追加フレーム１３０Ｄ下追加フレーム
１４０Ｕ上追加圧下装置１４０Ｄ下追加圧下装置
２００矯正装置３００矯正装置

Claims

所定の最大塑性変形率となるように、一体で圧下位置が設定される複数の矯正ロール群の圧下位置を調整するとともに、これら複数の矯正ロール群の出側に配置された矯正ロールの圧下位置を、前記矯正ロール群の出側圧下量および前記矯正ロールの変位量と鋼板の反り高さとの相関に基づいて求めた、前記矯正ロール群の出側圧下量が変動しても、前記鋼板の反り高さが許容範囲になる前記矯正ロールの変位量の範囲内に予め設定し、矯正中は前記矯正ロールの圧下設定を調整することなく矯正を行うことを特徴とする鋼板の矯正方法。