JP5246947B2 - 鋼板の調質圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の鋼板を順次接続して調質圧延する鋼板の調質圧延方法に関する。

鋼板は、一般的に、鋳片を熱間圧延し、さらに冷間圧延した後、焼鈍して製造される。ここで、鋼板は、帯状の鋼帯を含めた意味で用いる。鋼板は、より厳密な機械的性質や形状矯正が必要とされる場合、焼鈍の後に、数％以下の圧下率で調質圧延される（たとえば、特許文献１参照）。

図５は、調質圧延装置の一例について構成を示す。調質圧延装置１は、入側ブライドルロール２と、入側張力検出器３と、圧延スタンド４と、出側張力検出器５と、出側ブライドルロール６と、溶接部検出器７と、エンコーダー８と、制御部９と、を含む。調質圧延される鋼板１０は、溶接部１１で先行鋼板１０ａと後行鋼板１０ｂとが接続されている。なお、図５で溶接部１１の大きさは、説明の便宜のために誇張して表す。鋼板を先行と後行とで区別する場合、先行鋼板を参照符号１０ａで表し、後行鋼板を参照符号１０ｂで表す。総称する場合には鋼板１０で表す。

入側ブライドルロール２と圧延スタンド４との相対速度を調整することにより、鋼板１０の入側の圧延張力を調整することができる。ここで、圧延張力とは、特に断りがない限り、ユニット張力を意味する。入側張力検出器３は、入側ブライドルロール２と圧延スタンド４との間で、鋼板１０の入側圧延張力を検出し、制御部９へ入力する。

圧延スタンド４は、４Ｈｉのミルであり、一対のワークロール１２と、一対のバックアップロール１３と、不図示のハウジング、圧下装置、ロール駆動装置等を含む。圧延スタンド４では、製品仕様に従って予め設定される所望の圧下率で鋼板１０が調質圧延される。バックアップロール１３の回転速度を制御することで、入側および出側のブライドルロール２，６との間における鋼板１０の圧延張力を調整する。

出側ブライドルロール６と圧延スタンド４との相対速度を調整することにより、鋼板１０の出側の圧延張力を調整することができる。出側張力検出器５は、出側ブライドルロール６と圧延スタンド４との間で、鋼板１０の出側圧延張力を検出し、制御部９へ入力する。

溶接部検出器７およびエンコーダー８は、入側ブライドルロール２の上流側に配置される。溶接部検出器７は、光電変換型のセンサーなどで実現され、たとえば溶接部１１にあけられた孔を透過する光を検知して、溶接部１１を検出し、検出信号を制御部９へ入力する。制御部９は、溶接部１１の検出信号を受けると、エンコーダー８の計測値をリセットする。リセット後に、エンコーダー８が計測する距離によって、溶接部１１の走行位置がトラッキングされる。

上記に例示するような調質圧延装置で鋼板を調質圧延する場合、形状矯正を目的とするにも関わらず、鋼板の表層に残留する圧縮応力の分布が不均一になり、鋼板に反りが発生することがある。このような問題に対して、先の特許文献１では、圧延速度に応じて圧延機出側張力を調整することで、反りの発生を防止することを開示する。また、複数の鋼板１０を順次接続して調質圧延する場合、反りの防止以外でも圧延張力の調整が必要になる。連続調質圧延では、特性の異なる鋼種、特に降伏応力の異なる先行鋼板１０ａと後行鋼板１０ｂとが接続されることがある。先行鋼板１０ａと後行鋼板１０ｂとの降伏応力が異なる場合、溶接部１１が圧延スタンド４を通過した直後に、先行鋼板１０ａのために設定されていた圧延張力から、後行鋼板１０ｂのために予め定められている圧延張力に設定値を変更する。なお、先行鋼板１０ａおよび後行鋼板１０ｂについてそれぞれ設定するべき圧延張力などの情報は、上位コンピューター１４から生産計画情報として制御部９に与えられる。

圧延張力の調整は、次のようにして行われる。入側圧延張力の調整は、制御部９から圧延スタンド４のロール駆動装置に対して制御信号を出力し、バックアップロール１３の回転速度を制御して行われる。入側ブライドルロール２に対するバックアップロール１３の相対速度を速くすれば、入側圧延張力が増大し、相対速度を同じに近づければ、入側圧延張力が減少する。出側圧延張力の調整は、制御部９から出側ブライドルロール６の駆動装置に対して制御信号を出力し、出側ブライドルロール６の回転速度を制御して行われる。圧延スタンド４の圧延速度に対する出側ブライドルロール６の相対速度を速くすれば出側圧延張力が増大し、相対速度を同じに近づければ出側圧延張力が減少する。

従来、降伏応力が異なる鋼板１０が接続される組合せのうち、後行鋼板１０ｂの降伏応力が先行鋼板１０ａの降伏応力よりも低い場合、溶接部１１が圧延スタンド４を通過した直後、圧延張力を先行鋼板１０ａのために設定していた値よりも小さくなるように設定値を変更している。この理由は以下による。圧延では、圧延張力を大きくするほど、大きい圧下を掛けることができる。降伏応力が大きい鋼種、すなわち塑性変形させにくい鋼種では、圧延張力を大きくして大きな圧下を掛けることができるように設定する。逆に、降伏応力が小さい鋼種、すなわち塑性変形させやすい鋼種では、小さな圧下で所望の塑性変形をさせることができるので、圧延張力を小さく設定し、ロール駆動モーターの電力原単位が不要に高くならないようにする。

特開平１１−１２３４２７号公報

調質圧延装置１で上記のように圧延張力を制御すると、圧延される鋼板が先行鋼板１０ａから、当該鋼板よりも降伏応力が低い後行鋼板１０ｂに変わり、圧延張力が減少する状態にあるとき、後行鋼板１０ｂがしわ状になることがある。圧延張力が低下すると、後行鋼板１０ｂに対する圧下が不均一となり、所定量の圧下が負荷される部分と、圧下が不足する部分とが発生し、両部分の塑性変形量が異なるので、しわ状になると考えられる。このようなしわの発生は、表面処理鋼板に特に顕著な現象であるが、冷延鋼板にも類似の現象が生じる場合がある。

鋼板にしわが発生すると、その発生した部分を製品化することができないので、歩留を低下させるという問題がある。しかし、前述の特許文献１では、先行鋼板から後行鋼板へ移行するのに伴って、しわを防止するために圧延張力の設定をどのようにするかについて開示していない。

本発明の目的は、複数の鋼板を順次接続して調質圧延するに際し、先行鋼板よりも後行鋼板の降伏応力が低い場合に、後行鋼板におけるしわの発生を防止することができる鋼板の調質圧延方法を提供することである。

本発明は、複数の鋼板を順次接続して調質圧延する鋼板の調質圧延方法において、
先行鋼板に後行鋼板が接続され、後行鋼板の降伏応力が先行鋼板の降伏応力より低い場合で、さらに、
後行鋼板の板厚が予め定める基準値に対して厚い条件を満たす場合、
先行鋼板の圧延張力の設定値に対する後行鋼板の圧延張力の設定値を等しくして後行鋼板を調質圧延し、
後行鋼板の板厚が予め定める基準値に対して厚い条件を満たさない場合、
先行鋼板の圧延張力の設定値に対する後行鋼板の圧延張力の設定値を小さくして後行鋼板を調質圧延することを特徴とする鋼板の調質圧延方法である。

また本発明で、前記先行鋼板を、炭素（Ｃ）含有量が０．１重量％超え〜０．３重量％以下の中炭素鋼板とし、前記後行鋼板を、Ｃ含有量が０．１重量％以下の低炭素鋼板とすることを特徴とする。

本発明によれば、先行鋼板の圧延張力の設定値に対する後行鋼板の圧延張力の設定値を、後行鋼板の板厚が予め定める基準値に対して厚い条件を満たす場合には等しくし、厚い条件を満たさない場合には小さくして、後行鋼板を調質圧延する。このことによって、調質圧延での後行鋼板に対する圧下の不均一を是正し、しわの発生を防止することができる。

また本発明によれば、中炭素鋼板と低炭素鋼板とを、しわを生じることなく、連続して調質圧延することができるので、製造歩留を向上することができる。

図１は、本発明の実施の形態である鋼板の調質圧延方法を示すフローチャートである。 図２は、調質圧延方法における先行鋼板１０ａおよび後行鋼板１０ｂの板厚に応じた圧延張力設定値を例示するグラフである。 図３は、後行鋼板の圧延張力設定値を先行鋼板の圧延張力設定値と等しくして調質圧延した実施例のデータを示グラフである。 図４は、後行鋼板の圧延張力設定値が先行鋼板の圧延張力設定値よりも小さくなるようにして調質圧延した比較例のデータを示すグラフである。 図５は、調質圧延装置の一例について構成を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態である鋼板の調質圧延方法を示す。本実施形態の鋼板の調質圧延方法（以後、単に調質圧延方法と称する）の実施には、前述の図５に示す調質圧延装置１を用いることができる。調質圧延方法は、先行鋼板１０ａに、その先行鋼板１０ａよりも降伏応力が低い後行鋼板１０ｂが接続される場合に用いられる。さらに、後行鋼板１０ｂの板厚が予め定める基準値に対して厚い条件を満たすか、または厚い条件を満たさないかを判定する。予め定める基準値に対して厚い条件を満たす場合、先行鋼板１０ａの圧延張力の設定値に対する後行鋼板１０ｂの圧延張力の設定値を等しくして、後行鋼板１０ｂを調質圧延する。逆に、予め定める基準値に対して厚い条件を満たさない場合、先行鋼板１０ａの圧延張力の設定値に対する後行鋼板１０ｂの圧延張力の設定値を小さくして、後行鋼板１０ｂを調質圧延する。

以下、図１および前述の図５を参照して調質圧延方法について説明する。スタートでは、調質圧延装置１で、先行鋼板１０ａと、先行鋼板１０ａよりも降伏応力が低い後行鋼板１０ｂとが、溶接部１１で接続され、連続的に圧延される状態である。降伏応力が高い先行鋼板１０ａとして中炭素鋼板が挙げられ、先行鋼板１０ａよりも降伏応力が低い後行鋼板１０ｂとして低炭素鋼板が挙げられる。ここで、中炭素鋼板とは、Ｃ含有量が０．１重量％超え〜０．３重量％以下の鋼板をいう。低炭素鋼板とは、Ｃ含有量が０．１重量％以下の鋼板をいう。中炭素鋼板と低炭素鋼板との降伏応力を比較すると、当然それぞれの鋼板のＣ含有量の水準によって異なるが、鋼板製品の平均的な値で、中炭素鋼板が低炭素鋼板のおおよそ１．２倍である。先行鋼板１０ａと後行鋼板１０ｂとが中炭素鋼板と低炭素鋼板との組合せに該当するか否かについては、上位コンピューター１４から制御部９に与えられる生産計画情報に基づいて判断される。

ステップａ１では、溶接部１１が検出されたか否かが判定される。判定は、溶接部検出器７の検出信号を受けて制御部９で行われる。溶接部１１が検出されると、ステップａ２へ進み、検出されない場合はステップａ１を繰り返す。ステップａ２では、制御部９が溶接部１１の検出信号を受けてエンコーダー８の計測値をいったんリセットした後、溶接部１１の走行距離の計測を開始、すなわちトラッキングを開始する。ステップａ３では、溶接部１１が圧延スタンド４を通過したか否かが判定される。この判定は、次のようにして行われる。溶接部検出器７の設置位置から、圧延スタンド出側の予め定める位置までの距離を測定し、当該距離を制御部９のメモリに格納する。エンコーダー８によりトラッキングされる距離が制御部９に入力されると、制御部９は、トラッキング距離と上記の格納されている距離とを比較し、溶接部１１が圧延スタンド４を通過したか否かを判定する。溶接部１１が圧延スタンド４を通過すれば、ステップａ４へ進み、圧延スタンド４を通過していなければ、ステップａ３を繰り返す。

ステップａ４では、後行鋼板１０ｂの板厚が予め定める基準値に対して厚い条件を満たすか、または厚い条件を満たさないかが判定される。ここでは、予め定める基準値として厚さ２．０ｍｍを用いる。予め定める基準値に対して厚い条件を満たす場合とは、後行鋼板１０ｂの板厚が２．０ｍｍ以上の場合である。また、予め定める基準値に対して厚い条件を満たさない場合とは、後行鋼板１０ｂの板厚が２．０ｍｍ未満の場合である。この判定は、上位コンピューター１４から生産計画情報として調質圧延順位に従って与えられる鋼板１０の板厚情報に基づいて、制御部９が行う。後行鋼板１０ｂの板厚が予め定める基準値に対して厚い条件を満たす場合、圧延張力の設定値を変更することなく、先行鋼板１０ａについての設定値と等しくして、一連の圧延張力制御動作を終了する。

一方、後行鋼板１０ｂの板厚が予め定める基準値に対して厚い条件を満たさない場合、ステップａ５へ進む。ステップａ５では、後行鋼板１０ｂの圧延張力の設定値を、先行鋼板１０ａの圧延張力の設定値よりも小さい値に設定変更し、一連の圧延張力制御動作を終了する。

図２は、調質圧延方法における先行鋼板１０ａおよび後行鋼板１０ｂの板厚に応じた圧延張力設定値を例示する。低炭素鋼板である後行鋼板１０ｂの板厚が２．０ｍｍ以上の場合、後行鋼板１０ｂの圧延張力は、中炭素鋼板である先行鋼板１０ａの圧延張力と等しい値に設定される。したがって、図２の板厚が２．０ｍｍ以上の領域では、先行鋼板１０ａと後行鋼板１０ｂとの圧延張力設定値を示す線が重なる。板厚が２．０ｍｍ未満の領域では、先行鋼板１０ａの圧延張力よりも、後行鋼板１０ｂの圧延張力が約８〜１０ＭＰａ程度小さくなるように設定される。

このように、後行鋼板１０ｂの板厚が２．０ｍｍ以上である場合、後行鋼板１０ｂの圧延張力の設定値を、先行鋼板１０ａの圧延張力の設定値と等しくすることで、後行鋼板１０ｂにおけるしわの発生を防止する。後行鋼板の板厚が２．０ｍｍ未満である場合、後行鋼板１０ｂの圧延張力の設定値を、先行鋼板１０ａの圧延張力の設定値よりも小さくなるようにしても、後行鋼板１０ｂにおけるしわの発生にほとんど影響しない。したがって、後行鋼板の板厚が２．０ｍｍ未満である場合には、電力原単位節減のために圧延張力の設定値を小さくする。

後行鋼板１０ｂの圧延張力設定値を小さくするか否かの判断基準となる予め定める基準値は、図１および図２に示す厚さ２．０ｍｍに限定されるものではない。使用する調質圧延装置の仕様と調質圧延実績とに基づいて、基準値として用いる厚さを適宜設定することができる。また、基準値を閾値として、板厚の厚い側の領域区分の下限値に用いるか、または板厚の薄い側の領域区分の上限値に用いるかについても、特に制約はなく、調質圧延実績に基づいて定めることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、先行鋼板に比べて降伏応力が低い鋼板を後行鋼板として接続し、連続的に調質圧延を行った。調質圧延に際し、先行鋼板および後行鋼板の圧延張力の設定値を変更しない場合と、先行鋼板の圧延張力の設定値に比べて後行鋼板の圧延張力の設定値の方が小さくなるように変更した場合とについて、しわの発生の有無を検査した。

先行鋼板には、板厚が２．０〜３．５ｍｍ、板幅が１０５０〜１２５０ｍｍであり、かつＣ含有量が０．１〜０．３重量％の範囲にある中炭素鋼板を使用した。後行鋼板には、板厚が２．０〜３．５ｍｍ、板幅が１０５０〜１２５０ｍｍであり、Ｃ含有量が０．１重量％以下の範囲にある低炭素鋼板を使用した。

後行鋼板の圧延張力の設定値を、先行鋼板の圧延張力の設定値と等しくして調質圧延し、実施例のデータとした。後行鋼板の圧延張力の設定値を、先行鋼板の圧延張力の設定値よりも８〜１０ＭＰａ小さい値にして調質圧延し、比較例のデータとした。後行鋼板におけるしわの発生の有無については、調質圧延装置１の後方に設けられる巻取機の手前で、目視観察により検査した。

図３は、後行鋼板の圧延張力設定値を先行鋼板の圧延張力設定値と同一にして調質圧延した実施例のデータを示す。図３で、横軸は、先行鋼板と後行鋼板との出側圧延張力の実測値の差を表す。したがって、先行鋼板および後行鋼板の圧延張力の設定値を等しくしたが、実測値では差が若干零（０）からずれる場合も生じている。図３で、縦軸は、鋼板のワークサイド（Ｗｓ）とドライブサイド（Ｄｓ）との出側圧延張力の差を表す。なお、図３では、圧延張力の差を荷重（ｋＮ）で表す。しわの発生有無については、○印でしわ無し、×印でしわ有りを表す。先行鋼板および後行鋼板の圧延張力の設定値を等しくして調質圧延すると、後行鋼板にしわが発生せず、表面品質が良好な結果を得ることができた。

図４は、後行鋼板の圧延張力設定値が先行鋼板の圧延張力設定値よりも小さくなるようにして調質圧延した比較例のデータを示す。図４で、横軸および縦軸ならびにしわ発生有無の表記は、図３と同様である。先行鋼板の圧延張力の設定値に対して、後行鋼板の圧延張力の設定値を小さくして調質圧延すると、しわが発生する場合と、発生しない場合とが混在する結果であった。特に、先行鋼板の圧延張力の設定値と後行鋼板の圧延張力の設定値との差が大きい場合、ＷｓとＤｓとの張力差が大きくなり形状が不安定な状態で圧延されるため、しわが高い頻度で発生した。

以上のように、後行鋼板の板厚が２．０ｍｍ以上では、後行鋼板の圧延張力の設定値を、先行鋼板の圧延張力の設定値と等しくすることで、後行鋼板におけるしわの発生を防止し得ることが判る。

１ 調質圧延装置
２ 入側ブライドルロール
３ 入側張力検出器
４ 圧延スタンド
５ 出側張力検出器
６ 出側ブライドルロール
７ 溶接部検出器
８ エンコーダー
９ 制御部
１０ 鋼板
１１ 溶接部

Claims (2)

1. 複数の鋼板を順次接続して調質圧延する鋼板の調質圧延方法において、
   先行鋼板に後行鋼板が接続され、後行鋼板の降伏応力が先行鋼板の降伏応力より低い場合で、さらに、
   後行鋼板の板厚が予め定める基準値に対して厚い条件を満たす場合、
   先行鋼板の圧延張力の設定値に対する後行鋼板の圧延張力の設定値を等しくして後行鋼板を調質圧延し、
   後行鋼板の板厚が予め定める基準値に対して厚い条件を満たさない場合、
   先行鋼板の圧延張力の設定値に対する後行鋼板の圧延張力の設定値を小さくして後行鋼板を調質圧延する鋼板の調質圧延方法。
2. 前記先行鋼板を、炭素（Ｃ）含有量が０．１重量％超え〜０．３重量％以下の中炭素鋼板とし、
   前記後行鋼板を、Ｃ含有量が０．１重量％以下の低炭素鋼板とすることを特徴とする請求項１記載の鋼板の調質圧延方法。

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