JP5066860B2 - 厚鋼板の圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、可逆式圧延機により厚鋼板を製造する方法に関し、特に板厚精度に優れる厚鋼板が歩留まり良く得られるものに関する。

鋼板を熱間または冷間で圧延する圧延機において、ワークロールのロールチョック（軸受け箱）と圧延機のハウジングとの間には、僅かな隙間が設けられている。当該隙間は、ロール交換作業を容易とするものであるが、圧延作業においてはワークロールとバックアップロールの相対的位置関係を変動させ、圧延結果に悪影響を及ぼすため、種々の対策が提案されている。

特許文献１は、圧延機及び圧延方法に関し、ロールチョックと圧延機ハウジングの間に可動フレームを設け、当該可動フレームにはロールバランス等を行うための第１液圧装置を設けた圧延機において、前記ロールチョック及び可動フレームを圧延材の流れ方向に押し付け拘束する第２液圧装置、可動フレームを上下方向に押し付け拘束する第３液圧装置を更に設けることを提案している。

第２液圧装置により圧延中のロールの傾きが少なくなり、圧延材の蛇行などが少ない安定した圧延が可能で、第３液圧装置によりロール軸のころがり軸受けの円筒型コロによる圧延機の共振を防止し圧痕のない圧延材を得ることが可能である。

特許文献２は圧延ロールの軸方向および通板方向のがたつきを抑制する圧延機および圧延方法に関し、圧延ロールを支持するロールチョックを拘束するパワークランプ装置をハウジングに設け、当該パワークランプ装置はハウジングとロールチョックを係合し、圧延ロールの軸方向及び通板方向のがたつきを抑制する圧延機および当該圧延機を用いて、パワークランプ装置を圧延機の定常運転時は低圧で駆動させ、かみ込み時及びしりぬけ時は高圧で駆動させる圧延方法を提案している。

特許文献３はロールチョッククランプ装置に関し、ロールチョックの端部に対応して複数個の油圧シリンダをハウジング側に配置し、各シリンダーはそのピストンがロールチョックに当接した程度で押圧を停止して、その状態を維持してＡＧＣ装置への影響を最小限にする。また、各シリンダーの流路を共通化することにより偏荷重が生じた場合に、全てのシリンダがロールチョックに接することを可能とすることを提案している。
特開２００２−１４３９１２号公報 特開２００１−１９８６０９号公報 特許第３６２２６３８号公報

ところで、ワークロールのロールチョック（軸受け箱）の両端が水平方向で前後に変動すると、被圧延材には板曲がり（キャンバー）が生じ、また幾何学的にロールギャップが変動し板厚精度が低下する。

図４は、ロールギャップの変動による板厚精度の低下を説明する図で、チョックが水平方向にΔＸだけ移動した場合、バックアップロール２に対するワークロール３の移動によりロールギャップは２ΔＹだけ変化する。

このときの板厚変化は、以下のように求められる。
ΔＹ＝Ｌｂ（１−ｃｏｓθ）・・・（１）
ここで、Ｌｂ：バックアップロール２とワークロール３の軸心間距離
ゲージメータ式から出側板厚ｈは、
ｈ＝Ｙ＋Ｐ／Ｋ・・・（２）
ここで、Ｙ：ロールギャップ、Ｐ：圧延荷重、Ｋ：ミル定数
（２）式の両辺をＹで偏微分すると
δｈ／δＹ＝Ｋ／（Ｋ−δＰ／δｈ）
Ｍ＝−δＰ／δｈは塑性係数なので、Δｈは（３）式で表される。
Δｈ＝Ｋ／（Ｋ＋Ｍ）・ΔＹ・・・（３）
薄板の仕上げ圧延の場合、一方向圧延であるため仕上げ圧延機後面の板厚測定結果をフィードバックして当該コイル内での仕上げ圧延を制御することが可能で、チョック変動による板厚誤差は、板厚測定結果のフィードバックができない圧延の初期にのみ発生する。

しかし、厚板圧延の場合では、一般的に実測した板厚を当該板内での仕上げ圧延にフィードバックすることを行わないため、チョック変動による板厚誤差を解消することが出来ない。

厚板圧延でゲージメータ式を用いたＡＧＣ制御による圧延では、チョックの水平方向の変位によりロールギャップが増大すると、圧延荷重が小さくなるのでＡＧＣはロールギャップを大きくするように働き、板厚誤差を助長する。

また、仕上げ圧延機の近傍に直近γ計を設置して、得られた板厚を当該板内の圧延にフィードバックしても、厚板の場合、圧延長が短いため、相対的な板厚精度不良部分が大きくなり、製品歩留まり向上への寄与は小さい。

そこで、本発明は、チョック拘束装置を用いて、板厚精度を向上させる厚鋼板の板厚精度向上方法を提供することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段により達成可能である。
１．ロールチョッククランプ装置を備えた可逆式圧延機を用い、ＡＧＣ制御を行う厚鋼板の圧延方法であって、圧延中にロールチョックに、ＡＧＣ制御によるロールギャップ調整動作を妨げないように、拘束力を付与して、前記ロールチョッククランプ装置により拘束することを特徴とする厚鋼板の圧延方法。
２．前記拘束力が、圧延中のロールチョックの水平方向移動を生じさせない大きさで、且つ、ロールチョッククランプ装置を動作させて当該拘束力を付与した状態と動作させない状態のそれぞれにおいて、キスロールからロールギャップの締め込み→開放を行い、前記それぞれの状態で見かけ上のミル定数およびヒステリシス変化を求め、ロールチョッククランプ装置を動作させて当該拘束力を付与した状態と動作させない状態での見かけ上のミル定数およびヒステリシス変化に差がない拘束力、であることを特徴とする１記載の厚鋼板の圧延方法。
３．圧延中のロールチョックの水平方向移動量を予め求めておくことにより、当該変動が生じない大きさの拘束力を求めておくことを特徴とする２記載の厚鋼板の圧延方法。
４．ロールチョッククランプ装置と板厚測定装置を備えた可逆式圧延機を用い、ＡＧＣ制御を行う厚鋼板の圧延方法であって、前記板厚測定装置により板厚を測定する圧延パスの少なくとも１パス前の圧延から、圧延中にロールチョックを、ＡＧＣ制御によるロールギャップ調整動作を妨げないように、拘束力を付与して前記ロールチョッククランプ装置により拘束することを特徴とする厚鋼板の圧延方法。
５．前記拘束力が、圧延中のロールチョックの水平方向移動を生じさせない大きさで、且つ、ロールチョッククランプ装置を動作させて当該拘束力を付与した状態と動作させない状態のそれぞれにおいて、キスロールからロールギャップの締め込み→開放を行い、前記それぞれの状態で見かけ上のミル定数およびヒステリシス変化を求め、ロールチョッククランプ装置を動作させて当該拘束力を付与した状態と動作させない状態での見かけ上のミル定数およびヒステリシス変化に差がない拘束力であることを特徴とする４記載の厚鋼板の圧延方法。

本発明によれば、板厚精度に優れる厚鋼板が、製品歩留まり良く圧延可能で産業上極めて有用である。

本発明は、圧延中に、ＡＧＣ制御によるロールギャップ調整動作に支障を与えずに、ロールチョッククランプ装置によりロールチョックを拘束し、その水平方向の移動を抑制して、幾何学的に生じるロールギャップ変動を低減させることを特徴とする。以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施に用いるロールチョッククランプ装置を備えたロールシフト圧延機の構造の一例を示す模式図で、図において１はロールチョッククランプ装置を備えた可逆式圧延機（以下、圧延機１）、２はバックアップロール、３はワークロール、４はロールチョック、５はシフトブロック、６はロールチョッククランプ装置、１１はロールベンダー装置、ａはシフトブロック５とロールチョッククランプ装置６の隙間、ｄはバックアップロール２とワークロール３とのオフセット量を示す。

圧延機１では、バックアップロール２に対し、ワークロール３が下流側に距離ｄだけオフセットして取り付けられているので、上流側から下流側に圧延中、ワークロール３には下流側のシフトブロック５に押し付ける力が作用する。

ワークロール３が水平方向に移動すると、ロールギャップが変動して、圧下量が変動し、板厚精度が低下するため、ロールチョック４とシフトブロック５との隙間ｌが変動しないように、ロールチョッククランプ装置６でロールチョック４を下流側のシフトブロック５に押し付ける。

本発明では、圧延中のロールチョッククランプ装置によるロールチョックの拘束力は圧延中に一定としても、または変化させても良い。

図２は圧延中のロールチョックの拘束力を一定とする場合のロールチョッククランプ装置６の動作の一例を説明する模式図で圧延荷重、チョック拘束力の時間的変化をＡＧＣ制御量と併せて示す。図において、７は圧延荷重、８は逆転時のチョック拘束力、９は正転時のチョック拘束力、１０はＡＧＣ制御量で其々は時間的変動状況を示す。

圧延する厚鋼板を圧延機１に噛み込む前に、ロールチョッククランプ装置６によりロールチョック４を拘束するが、有効なＡＧＣ制御量１０を付加することが可能となるように、拘束力をＡＧＣ動作を妨げないように調整する。

本発明において、ＡＧＣ動作を妨げない拘束力は、ロールチョッククランプ装置６を動作させた状態と動作させない状態において、キスロールからロールギャップの締め込み→開放を行い、それぞれの状態で見かけ上のミル定数およびヒステリシス変化を求め、ロールチョッククランプ装置６を動作させた状態と動作させない状態での見かけ上のミル定数およびヒステリシス変化に差がない場合、ＡＧＣ動作を妨げない拘束力とする。

例えば、ミル定数が８００ｔｏｎｆ／ｍｍの圧延機の場合、ＡＧＣ動作を妨げない拘束力は、ミル定数の１０％以下であれば良い。

拘束力は、ハウジングライナーやチョックライナーの局部磨耗を防止するため、小さいほど良く、且つチョック拘束装置を作動させる回数は少なくする。

圧延機１ではバックアップロール２とワークロール３のオフセットｄにより、圧延方向が上流側から下流側（正転パス）となる場合は、ロールチョック４を下流側のシフトブロック５に押し付ける力が作用するので、チョック拘束力９を、圧延方向が下流側から上流側（逆転パス）となる場合の拘束力８より小さくすることが可能である。

逆転パスでは圧延開始時において、ロールチョック４は下流側のシフトブロック５から離れた位置にあり、圧延中に、バックアップロール２とワークロール３のオフセットｄにより下流側のシフトブロック５側に、Δｌだけ移動するので、噛み込む時点ｔ１においてチョック拘束力８でロールチョックを下流側のシフトブロック５に押し付けておくことが必要である（図３参照）。

尚、チョック拘束力は、圧延中のロールシフトや圧延荷重によりロールチョックが水平方向に移動する場合を想定して可変とし、当該移動が生じない大きさとする。

ロールチョックの水平方向の変動量は予め試圧を行って求めておき、当該変動量が大きい場合は、大きなチョック拘束力で、小さい場合は小さなチョック拘束力に設定し、当該拘束力を用いて圧延中、ロールチョッククランプ装置によりロールチョックを拘束する。但し、いずれの場合でも、チョック拘束力は、上述したＡＧＣ動作を妨げない拘束力とする。

または変動量を圧延中に何らかの手段で検知して、変動量に応じて拘束力を変動しても良い。この場合においても、上述したＡＧＣ動作を妨げない拘束力を上限とする。

尚、板厚測定装置を備えた可逆式圧延機による圧延の場合、板厚測定装置により得られた板厚の測定結果を次のパスの圧延に反映させるパス間ＦＦ制御を行うので、ロールチョックの変動を抑えて板厚精度を向上させる場合は、少なくとも仕上げ圧延パスの１パス前の圧延から、圧延中にロールチョックを、ＡＧＣ制御によるロールギャップ調整動作を妨げないようにロールチョッククランプ装置により拘束する。

ロールチョッククランプ装置の作動開始タイミングを、圧延開始前に作動するロールバランスシリンダーまたはロールベンダー装置などの押圧装置の作動開始信号に連動させる場合は以下のように行う。

ロールベンダー装置は、ワークロールチョックを垂直方向に加重するため、ロールチョッククランプ装置の水平方向の動きと干渉するが、ロールベンダー装置の作動に遅れがあるため、ロールベンダー装置の作動開始信号でロールチョッククランプ装置を作動させても、ロールチョッククランプ装置の方を先に機能させることができる。

つまり、通常のロールベンダー装置は、動作速度はロールチョッククランプ装置と同程度であるが、１０ｍｍ以上のストロークを持つので、チョックとハウジング側の隙間５ｍｍ程度のストロークを持たせたロールチョッククランプ装置の方が先にチョックへ水平荷重を加えることができ、ロールベンダー装置の垂直荷重と干渉する時間がほとんどない。

従って、ロールベンダー装置などの押圧装置の作動開始信号に、ロールチョッククランプ装置の作動開始信号を連動させる場合、チョックへの水平加重と垂直加重が干渉せずロールチョッククランプ装置の水平加重が先にかかる制御タイミングとすることが可能となる。

また、ロールベンダー装置とロールシフト装置を併せ持つ可逆式圧延機の場合、通常板幅方向にチョックを動かすロールシフトの動作が終了する条件でロールベンダーの動作が開始されるので、ロールチョッククランプ装置の作動開始をロールベンダー装置の作動開始に連動させることで、各押圧装置とロールチョッククランプ装置の加重の干渉を避けることができる。

尚、ロールベンダー装置によるワークロールの曲げ矯正は、板形状が重視される圧延パススケジュールの後半段階で、板厚が仕上げ厚になる数パス前から実施されるので、ロールベンダー装置の作動信号は、ワークロール開度を参照しており、一定板厚以下になった場合のみ作動する。

従って、ロールチョッククランプ装置を、一定板厚以下になって、板形状が重視される圧延になってから作動させる場合でも、ロールベンダー装置の作動信号に連動させることが好適である。不要な圧延パスでロールチョッククランプ装置の当接面の磨耗が促進することも避けられる。

以上のようにロールチョッククランプ装置を連動させる既設の圧延信号を明確にすることで、制御が容易で信頼性の高いクランプ動作を実現できる。

ワーキングロールチョック内に油圧式のロールチョック拘束装置を備えた可逆式圧延機により１７３１本の圧延を行い、当該圧延においてロールギャップが４０ｍｍ以下となる圧延パスで、ロードオン２秒前からロードオフまで一定の拘束力でロールチョックを拘束した。拘束力は、ＡＧＣ動作を妨げないように、ミル定数８００ｔｏｎｆ／ｍｍの１０％以下となる６８ｔｏｎｆとした。

ロールチョックの変動を、ワーキングロールチョックのロールチョック拘束装置を内蔵していない側のあたり面に変位計を取り付けて測定した。

その結果、チョック変動が平均で１．３ｍｍ（標準偏差０．７ｍｍ）低減され、板厚精度として狙い板厚に対して、標準偏差で５μｍを低減することが可能であった。

ロールチョッククランプ装置を備えたロールシフト圧延機の構造の一例を示す模式図。 ロールチョッククランプ装置の動作の一例を説明する模式図。 逆転パスの圧延開始時におけるロールチョックの動きを説明する図。 ロールギャップの変動による板厚精度の低下を説明する図。

符号の説明

１ ロールチョッククランプ装置を備えた可逆式圧延機
２ バックアップロール
３ ワークロール
４ ロールチョック
５ シフトブロック
６ ロールチョッククランプ装置
７ 圧延荷重
８ 逆転時のチョック拘束力
９ 正転時のチョック拘束力
１０ ＡＧＣ制御量
１１ ロールベンダー装置
ａ シフトブロックとロールチョッククランプ装置の隙間
ｄ バックアップロールとワークロールとのオフセット量

Claims (5)

1. ロールチョッククランプ装置を備えた可逆式圧延機を用い、ＡＧＣ制御を行う厚鋼板の圧延方法であって、圧延中にロールチョックに、ＡＧＣ制御によるロールギャップ調整動作を妨げないように、拘束力を付与して、前記ロールチョッククランプ装置により拘束することを特徴とする厚鋼板の圧延方法。
2. 前記拘束力が、圧延中のロールチョックの水平方向移動を生じさせない大きさで、且つ、ロールチョッククランプ装置を動作させて当該拘束力を付与した状態と動作させない状態のそれぞれにおいて、キスロールからロールギャップの締め込み→開放を行い、前記それぞれの状態で見かけ上のミル定数およびヒステリシス変化を求め、ロールチョッククランプ装置を動作させて当該拘束力を付与した状態と動作させない状態での見かけ上のミル定数およびヒステリシス変化に差がない拘束力、であることを特徴とする請求項１記載の厚鋼板の圧延方法。
3. 圧延中のロールチョックの水平方向移動量を予め求めておくことにより、当該変動が生じない大きさの拘束力を求めておくことを特徴とする請求項２記載の厚鋼板の圧延方法。
4. ロールチョッククランプ装置と板厚測定装置を備えた可逆式圧延機を用い、ＡＧＣ制御を行う厚鋼板の圧延方法であって、前記板厚測定装置により板厚を測定する圧延パスの少なくとも１パス前の圧延から、圧延中にロールチョックを、ＡＧＣ制御によるロールギャップ調整動作を妨げないように、拘束力を付与して前記ロールチョッククランプ装置により拘束することを特徴とする厚鋼板の圧延方法。
5. 前記拘束力が、圧延中のロールチョックの水平方向移動を生じさせない大きさで、且つ、ロールチョッククランプ装置を動作させて当該拘束力を付与した状態と動作させない状態のそれぞれにおいて、キスロールからロールギャップの締め込み→開放を行い、前記それぞれの状態で見かけ上のミル定数およびヒステリシス変化を求め、ロールチョッククランプ装置を動作させて当該拘束力を付与した状態と動作させない状態での見かけ上のミル定数およびヒステリシス変化に差がない拘束力であることを特徴とする請求項４記載の厚鋼板の圧延方法。

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