JP5691231B2 - 冷間圧延方法 - Google Patents
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Description
これは、被圧延材の性質として、温度が高いほど変形抵抗が低下することは知られているものの、温度を高めることによるメリット、例えば圧延動力の低減がほとんど無視される程度であるのに対して、昇温するためのコスト的損失が非常に大きいこと、高温の被圧延材のハンドリングが困難になることなどの理由による。また、酸洗ラインと冷間圧延機とを連続化した設備において、酸洗ライン出側では、60℃程度の鋼板温度を容易に確保できるが、酸洗ラインからタンデム圧延機までの間のルーパ設備を通過する間に、10〜20℃程度の温度降下が生じることも理由として挙げられる。
ところが、1%以上の珪素を含有する珪素鋼板、ステンレス鋼板、高炭素鋼板などの材料においては、一般の冷延鋼板と比較して脆性材料となるため、室温で圧延加工を行うと鋼板エッジ部における耳割れが顕著になり、最悪の場合には耳割れを起点に鋼板が破断してしまう。
また、鋼板のエッジ部を誘導加熱で昇温させる方法として、例えば特許文献2に記載の技術がある。この技術は、C型のインダクタ(誘導子)を用いた一対の誘導加熱装置を用いたものである。この誘導加熱装置では、鋼板の幅方向両エッジ部をC型のインダクタで上下から挟み、電源装置で加熱コイルに高周波電流を流して発生した高周波磁束で鋼板のエッジ部に誘導電流を生じさせ、誘導電流により発生するジュール熱で鋼板のエッジ部を加熱するものである。
そこで、本発明は、タンデム式冷間圧延において、ノッチ部を付与した鋼板の耳割れの発生を低減することができる冷間圧延方法を提供することを課題としている。
これにより、冷間タンデム圧延機の圧延速度の変化に対応して、温度制御を容易に行うことができ、鋼板の幅方向両エッジ部を所望の温度に加熱することができる。
図1は、本発明に係る冷間圧延方法を実施する完全連続式タンデム圧延ラインの概略構成図である。
図1に示すように、完全連続式タンデム圧延ライン1には、鋼板Sを払い出すペイオフリール2と、ペイオフリール2から先に払い出された鋼板S(先行材)の後端部とペイオフリール2から後で払い出された鋼板S(後行材)の先端部とを溶接によって接合する溶接機3とが設けられている。
圧延機7の入側にはルーパ5が設置されており、圧延速度の加減速が生じた場合においても、鋼板Sを安定的に圧延機7に供給できるようになっている。また、ルーパ5の出側であって圧延機7の入側には、先行材と後行材とを接合した鋼板Sの幅方向両エッジ部を所定温度まで加熱する誘導加熱装置6が設けられている。誘導加熱装置6の詳細については後述する。誘導加熱装置6によりエッジ部が上記所定温度まで昇温された鋼板Sは、圧延機7に搬送される。
各クーラントヘッダー8a〜8dは、圧延油(クーラント)として2〜10%程度の濃度に調整された温度40〜60℃前後のエマルション油を、鋼板S及び圧延スタンド7a〜7dのロールに噴射する。
本実施形態では、予め伝熱計算によって、クーラント冷却による温度低下量をシミュレーションしておき、溶接接合部以外については、圧延噛み込み時に鋼板Sのエッジ部の温度が例えば70℃〜100℃の範囲となるように、圧延速度に応じて誘導加熱装置6による加熱量を制御する。
なお、誘導加熱装置6と圧延機7の入側のクーラントヘッダーとの距離は、上記残留歪が回復できる時間が確保できる距離に設定する。
各圧延スタンド7a〜7dによって所定の板厚に圧延された鋼板Sは、テンションリール9によって巻き取られ、次工程へ搬送される。
図2は、誘導加熱装置6の概略構成を示す図である。
誘導加熱装置6は、鋼板Sの幅方向両エッジ部Sa,Sbを上下から挟む一対のC型のインダクタ(C型誘導子)61a,61bを備える。これらインダクタ61a,61bのインダクタ部63a,63bには、加熱コイル62a,62bが設けられている。加熱コイル62a,62bは、上下インダクタ間を鋼板Sの幅方向両エッジ部Sa,Sbが通過する際に、これらエッジ部Sa,Sbを加熱する。
高周波電源66は、その制御出力に基づいて整合盤65を介して加熱コイル62a,62bに高周波電流を流し、高周波磁束を生じさせる。この高周波磁束により鋼板Sの幅方向両エッジ部Sa,Sbに誘導電流を生じさせ、誘導電流により発生するジュール熱で鋼板Sの幅方向両エッジ部Sa,Sbを加熱する。
先ず、せん断加工による加工硬化が圧延時の耳割れに与える影響を調査するため、以下に示す圧延実験を行った。
被圧延材としては、板厚2.0mmの珪素鋼(3.0%Si)の熱延板を1000℃で均質化焼鈍したコイルをスリット加工によって板幅200mmにしたものを用いた。圧延材の幅方向両エッジはせん断面であり、当該エッジ部はせん断変形による大きな加工硬化が生じているものとする。
耳割れの評価は、圧延後の鋼板長さ200mmあたりに発生している耳割れの個数を測定することで行う。
図4は、圧延時の噛み込み温度に対する耳割れ個数の関係を熱処理条件毎に示した図である。
ここでは、熱処理による硬度変化をビッカース硬度測定によって調査し、加工硬化量を評価するパラメータとしてΔHvを用いて、熱処理温度に対するΔHvの関係を示している。パラメータΔHvは、鋼板エッジ部から0.15mmの位置(加工硬化域)と鋼板エッジ部から10mmの位置のビッカース硬度の差である。
そのため、本実施形態では、誘導加熱装置6による溶接接合部の加熱温度の下限を300℃、上限を800℃としている。この温度範囲で鋼板エッジ部を加熱することにより、ノッチ形成のためのせん断加工によって導入された残留歪を回復させることができる。その結果、その後の圧延における耳割れの発生を抑制することができる。
この図6からも明らかなように、温度の上昇に伴い降伏応力が低下(すなわち、変形抵抗が減少)していることがわかる。圧延形状を良好に保つためには、鋼板中央部とエッジ部とで変形抵抗差が10%以下となることが好ましく、具体的には、接合部の幅方向両エッジ部について、前述のスプレーでの冷却後の温度を100℃以下とする。
なお、エマルションとの接触によって鋼板中央部はほぼエマルションと等しい温度(40〜60℃)になるため、本実施形態では、耳割れ防止の観点から、エマルションによる冷却後(圧延機噛み込み時)の鋼板エッジ部の温度範囲を、例えば70〜100℃としている。
図1に示す完全連続式タンデム圧延ラインにおいて、Si含有量3.0%以上の珪素鋼板の圧延を行うに際し、圧延機の入側に設置された誘導加熱装置の制御方法を変更して圧延実験を行った。
1つは比較例で、鋼板の溶接接合部と溶接接合部以外とで誘導加熱装置の制御方法を変更せず、何れの場合も圧延機噛み込み時に鋼板エッジ部の温度が70〜100℃の範囲となるように誘導加熱装置の出力を制御した。
上記の方法でそれぞれ300本のコイルの圧延を行い、圧延時の破断発生率を調査した。その結果を表1に示す。
さらに、溶接接合部以外の領域についても、クーラントによる温度低下量を考慮して、誘導加熱装置でエッジ部を加熱してから圧延を行う。したがって、珪素鋼板などの難圧延材を圧延する場合でも耳割れの発生を抑制することができる。
また、鋼板エッジ部の加熱を、C型誘導子を用いた誘導加熱装置で行うため、圧延機の圧延速度の変化に対応して温度制御を容易に行うことができる。
Claims (2)
- 連続的に搬送される先行の鋼板の後端部と後行の鋼板の先端部とを接合し、その接合部の幅方向エッジ部に当該接合部をトラッキングするためのノッチ部をせん断加工により形成した鋼板の幅方向両エッジ部を加熱してから、冷間タンデム圧延機によって前記鋼板を圧延する冷間圧延方法であって、
前記ノッチ部をせん断加工により形成した前記接合部の幅方向両エッジ部の温度を300℃〜800℃に加熱してから、前記冷間タンデム圧延機の入側で噴射するクーラントによって、前記接合部の幅方向両エッジ部の温度を100℃以下まで冷却し、前記冷間タンデム圧延機によって前記鋼板を圧延することを特徴とする冷間圧延方法。 - 前記鋼板の幅方向両エッジ部の加熱は、前記鋼板の幅方向両エッジ部を上下から挟むC型誘導子を用いた誘導加熱装置を用いて行うことを特徴とする請求項1に記載の冷間圧延方法。
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