JP5928186B2 - テーパプレート圧延方法、テーパプレートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、長手方向に板厚を変化させるテーパプレート圧延方法、及びテーパプレート製造方法に関するものである。

厚鋼板の形状は、幅方向および長手方向にいずれも均一であるのが一般的である。しかし、長手方向に板厚を連続的に変化させると、素材重量の軽減、溶接工数の削減に大きな効果を有する場合がある。このような厚鋼板は、テーパプレート、テーパ付き鋼板、またはＬＰ鋼板（ＬＰ：Longitudinally Profiled）などと呼ばれ、造船や建築などの分野へ適用されている。その製造方法については、特許文献１や特許文献２などの提案がある。

特許文献１に記載の技術では、長手方向両端部に平行部を有するテーパ鋼板の圧延において、テーパ部の板厚精度を高めるため、ｉパス目の圧延後に尻抜け側となった平行部１の長さＬ_１(i)′を実測し、この実測値に基づいて、ｉ＋１パス目以降の平行部１の目標長さを修正する。これにより、スラブ体積の誤差などによるロールギャップ変更開始点のずれが解消される。

特許文献２に記載の技術では、テーパプレートの素材となるスラブの余剰量を多くすることなく、テーパプレート製品内にクロップ及び疵が入り込むことを確実に防止するために、平板圧延を行った後、平板の有効側断面積を求める。そして、この有効側断面積と、最終的に必要とするテーパ製品の側断面積との差から平板の余剰側断面積を求め、この余剰側断面積分で、製品の長手方向両端に切捨て平行部が形成されるようにテーパ圧延を行う。

特開平９−２５３７１０号公報 特開２００４−２２３５３７号公報

特許文献１に記載された技術では、テーパ圧延の１パス後に両側平行部の余長が必然的に決定されてしまう。例えば、噛み込み側の板厚が厚く、噛み抜け側の平行部長が短くなってしまった場合に、噛み抜け側の平行部長さでそのまま目標長を修正するので、圧延完了にて１パス目の噛み抜け側が長さ不足になる場合がある。そのため、スラブ設計段階で余剰重量をつける必要があり、歩留まりが悪いという問題がある。

特許文献２に記載された従来技術では、両側の平行部に余長を均等に配分できるため、上記特許文献１に記載された技術に対して、歩留まりを向上することができる。しかしながら、完全にスケジュール通りにテーパ圧延ができれば問題ないが、実際は圧延の板厚精度にはバラツキが生じるので、圧延途中のスケジュール上の平行部長さと実際の平行部長さがずれる場合がある。平行薄部から噛み込んでテーパ部に応じてロールギャップを拡げる場合、予定の平行部長さよりも実際の平行部長さが短いと、平行薄部からテーパ部が開始する位置でロール開度が不足するので、製品の形状不良や、また荷重の跳ね上がりによる圧延機の劣化を招いてしまう。
本発明の課題は、歩留まりを向上させ、製品の形状不良、及び圧延機の劣化を抑制することである。

本発明の一態様に係るテーパプレート圧延方法では、複数パスのリバース圧延により、長手方向に沿って板厚が均一となる平行厚部と、平行厚部に連続して板厚が減少するテーパ部と、テーパ部に連続して板厚が均一で且つ平行厚部よりも薄い平行薄部と、を有する鋼板を成形するテーパプレート圧延方法であって、ｉパス目の圧延時に、平行厚部及び平行薄部のうち、噛み抜け側を計測対象平行部とし、ｉパス目の圧延後に、計測対象平行部における側断面積を算出し、側断面積を、ｉ＋１パス目における計測対象平行部の目標板厚で除算することにより、ｉ＋１パス目の圧延によって生じると予想される計測対象平行部の長手方向長さを予想長さとして算出し、算出した予想長さと、ｉ＋１パス目の圧延前にパススケジュール上で予定していた計測対象平行部の長手方向長さである予定長さとの差分を算出し、ｉ＋１パス目となる圧延時のパススケジュール上で、テーパ部の開始点を定めるための予定長さを、差分に応じて補正してからｉ＋１パス目の圧延を行い、補正の際には、予想長さが予定長さよりも短かったときには、予定長さを短くし、予想長さが予定長さよりも長かったときには、予定長さを長くし、ｉ＋１パス目の圧延時に、平行薄部から噛み込む場合は、平行厚部から噛み込む場合よりも補正量を大きくすることを特徴とする。

本発明の一態様に係るテーパプレート圧延方法では、ラストパスでは、平行厚部から噛み込むことを特徴とする。
本発明の一態様に係るテーパプレート圧延方法では、補正の際には、ｉ＋１パス目の圧延時に、平行薄部から噛み込む場合には、差分の８０％以上に相当する量だけ、ｉ＋１パス目となる圧延時のパススケジュール上で予定長さを補正し、ｉ＋１パス目の圧延時に、平行厚部から噛み込む場合には、差分の７０％以下に相当する量だけ、ｉ＋１パス目となる圧延時のパススケジュール上で予定長さを補正することを特徴とする。
また、本発明の一態様に係るテーパプレートの製造方法では、上述のテーパプレート圧延方法により鋼を熱間圧延することを特徴とする。

本発明の一態様に係るテーパプレート圧延方法によれば、差分に応じて、ｉ＋１パス目の圧延時におけるパススケジュール上の長手方向長さを補正する際に、計測対象平行部が平行厚部であるか平行薄部であるかによって、差分に応じて実施するｉ＋１パス目の圧延時におけるパススケジュール上の長手方向長さに対する補正量を変更可能とすることで、歩留まりを向上させ、製品の形状不良、及び圧延機の劣化を抑制することができる。また、本発明の一態様に係るテーパプレートの製造方法によれば、テーパプレートを製造するにあたり、従来に比べて歩留まりを向上させ、製品の形状不良、及び圧延機の劣化を抑制することができる。

リバース圧延設備の概略構成図である。 鋼板の側面の模式図である。 実績長さと予定長さとの差分Δについて説明した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、リバース圧延設備の概略構成図である。
リバース圧延設備は、鋼板Ｓを圧延する圧延機１０と、この圧延機１０の圧下量を調整する油圧シリンダ１２と、この油圧シリンダ１２に油圧ポンプ１４からのオイル導入量を調整するサーボ弁１６と、このサーボ弁１６を圧下スケジュールに従って駆動制御する制御装置１８と、を備えている。

リバース圧延設備へは、図示しない加熱炉で加熱された鋼板Ｓの素材（たとえばスラブ）が圧延設備へ搬送される。
圧延設備では、圧下スケジュールに従ってロール開度を制御しながら、鋼板Ｓを往復させて複数のパスをかけることで、長手方向に連続的に板厚を変化させたテーパプレートを製造する。

図２は、鋼板の側面の模式図である。
ここでは、等厚部付き一方向のテーパプレートを例に説明する。
テーパプレートには、長手方向の一端から他端にかけて板厚が均一となる平行厚部と、この平行厚部に連続して設けられ長手方向の一端から他端にかけて板厚が減少するテーパ部と、このテーパ部に連続して設けられ長手方向の一端から他端にかけて板厚が均一で且つ平行厚部よりも薄い平行薄部と、が形成される。なお、平行厚部の一端側、及び平行薄部の他端側は、夫々、圧延後に最終的な製品寸法で切断され、その切捨て長さを余長と称す。

圧延でのテーパ付与は、平坦度、圧延荷重制限などを考慮した上で、圧延寸法や付与するテーパ量に応じて最適なパス回数を選定する。厚部及び薄部における夫々の板クラウン比率変化を平坦度が乱れない範囲内に収めることが前提である。また、各パスのロール開度変更が油圧圧下システムの能力内であるように、各パスで付与するテーパ勾配、圧延荷重が適切になるように決定する。
ここで、テーパプレートの圧延手順について説明する。
先ず、スラブの実重量に基づいて、平行厚部の厚部余長と平行薄部の薄部余長とを均等に配分し、パススケジュールの計算を行い、ｉパス目の圧延を行う。平行厚部及び平行薄部のうち、ｉパス目の圧延時の噛み抜け側を計測対象平行部とする。

そして、ｉパス目の圧延後に、計測対象平行部における側断面積を実績平行部側断面積として計算し、この実績平行部側断面積を、次パス（ｉ＋１パス）目における計測対象平行部の目標板厚で除して、ｉ＋１パス目の圧延によって生じると予想される計測対象平行部の長手方向長さを予想長さとして計算する。実績平行部側断面積は、ロール開度及びロール回転量から計算する。なお、予想長さには、クロップ長が含まれるため、後述するパススケジュールの補正時に、このクロップ長を考慮して補正を行う。

そして、予想長さと、パススケジュール上で予定していた計測対象平行部の長手方向長さである予定長さとの差分Δを計算する。
図３は、予想長さと予定長さとの差分Δについて説明した図である。
ｉパス目の圧延精度によっては、予想長さと、パススケジュール上の予定長さとの間に差分Δが生じるので、これを計算する。

そして、予想長さとパススケジュール上の予定長さとの差分Δに応じて、次パス目のパススケジュールにおける予定長さを補正する。ここでは、差分Δのα％分だけ補正する。すなわち、予想長さが予定長さよりも短かったときには、パススケジュール上の予定長さを、差分Δのα％分だけ短くする。また、予想長さが予定長さよりも長かったときには、パススケジュール上の予定長さを、差分Δのα％分だけ長くする。
具体的には、次パス目において、平行厚部から噛み込む場合と、平行薄部から噛み込む場合とでα値を変更する。
先ず、平行薄部から噛み込む場合は、α値を１００％近く、具体的には８０％以上、好ましくは９０％以上に設定する。一方、平行厚部から噛み込む場合は、平行薄部から噛み込む場合よりもα値を小さく、具体的には７０％以下、好ましくは６０％以下に設定する。
こうして、差分Δのα％分だけ次パス目のパススケジュールにおける予定長さを補正してから、次パス目以降の圧延を行い、ラストパスは、平行厚部側から噛み込む。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
平行薄部から噛み込む場合、圧延誤差により、パススケジュール上の平行薄部よりも実績平行薄部長が短いことがある。
このような場合、テーパ部開始点の位置ずれが、予期せぬ圧延荷重の増大を招き、製品不良や設備トラブルを発生させる虞がある。
平行薄部から噛み込む際に、実際のテーパ部開始点がパススケジュール上の位置よりも手前にあると、ロール圧下点が実際のテーパ部に移行したときに、ロール開度が不足していることで、製品の形状不良や、荷重の跳ね上がりによる圧延機１０の故障を招いてしまう。

通常は、ロール荷重が上限値を超えるような異常を検知すると、設備保護のためにロールギャップを直ちに開放し、圧延を中止する。平板圧延であれば、ロールギャップを再設定してから、圧延を継続できる場合もあるが、テーパプレートの場合には、ロールギャップ変更点、つまりテーパ部開始点が分らなくなるため、圧延は中止され、圧延途中の鋼板Ｓは不合格品となってしまう。
そこで、本実施形態では、ｉ＋１パス目の圧延によって生じると予想される予想長さを算出し、この予想長さと、パススケジュール上の予定長さとの差分Δだけ、次パス目のパススケジュールにおける予定長さを補正する。その補正の際に、平行厚部から噛み込む場合と、平行薄部から噛み込む場合とで補正量を変更する。すなわち、差分Δのα％分を補正量として設定し、例えば平行薄部から噛み込む場合は、平行厚部から噛み込む場合よりもα値を大きく設定する。

そして、差分Δのα％分となる補正量だけ、次パス目のパススケジュールにおける予定長さを補正してから、次パス目以降の圧延を行う。
このように、平行薄部から噛み込む場合に、差分Δに近い補正量だけ次パス目のパススケジュールにおける予定長さを補正することで、上記のような製品の形状不良、圧延機１０の故障、圧延の中止などを抑制することができる。したがって、歩留まりを向上させることができる。

一方、平行厚部から噛み込む場合には、上記のような問題は発生しないので、α値を小さくし、パススケジュールの補正量を抑制し、当初の予定に近い圧延を実施することができる。
また、ラストパスでは平行厚部から噛み込むように設定することで、平行厚部長を確実に確保することができる。これにより、製品重量に対するスラブの余剰重量分の余長は、主に平行薄部で発生する。そのため、平行厚部、平行薄部の夫々に均等に発生していた余長が薄部に寄る（集中する）ので、平行厚部よりも相対的に平行薄部の余長が長くなる。したがって、その分だけスラブ重量設計時点で削減することで、歩留まりを向上させることができる。

上記のテーパプレート圧延方法を採用することで、厚部余長を薄部余長に比べて相対的に増加させ、且つ厚部余長のバラツキを低減することができた。さらに、圧延機１０での最大荷重を低減することもできた。
また、上記のテーパプレート圧延方法を採用した熱間圧延によってテーパプレートを製造することにより、テーパプレート製造に当たり、従来に比べて歩留まりを向上させつつ、製品の形状不良や圧延機の劣化を抑制することができる。

１０ 圧延機
１２ 油圧シリンダ
１４ 油圧ポンプ
１６ サーボ弁
１８ 制御装置

Claims (4)

1. 複数パスのリバース圧延により、長手方向に沿って板厚が均一となる平行厚部と、前記平行厚部に連続して板厚が減少するテーパ部と、前記テーパ部に連続して板厚が均一で且つ前記平行厚部よりも薄い平行薄部と、を有する鋼板を成形するテーパプレート圧延方法であって、
   ｉパス目の圧延時に、前記平行厚部及び前記平行薄部のうち、噛み抜け側を計測対象平行部とし、
   ｉパス目の圧延後に、前記計測対象平行部における側断面積を算出し、前記側断面積を、ｉ＋１パス目における前記計測対象平行部の目標板厚で除算することにより、ｉ＋１パス目の圧延によって生じると予想される前記計測対象平行部の長手方向長さを予想長さとして算出し、算出した前記予想長さと、ｉ＋１パス目の圧延前にパススケジュール上で予定していた前記計測対象平行部の長手方向長さである予定長さとの差分を算出し、
   ｉ＋１パス目となる圧延時のパススケジュール上で、前記テーパ部の開始点を定めるための前記予定長さを、前記差分に応じて補正してからｉ＋１パス目の圧延を行い、
   前記補正の際には、
   前記予想長さが前記予定長さよりも短かったときには、前記予定長さを短くし、
   前記予想長さが前記予定長さよりも長かったときには、前記予定長さを長くし、
   ｉ＋１パス目の圧延時に、前記平行薄部から噛み込む場合は、前記平行厚部から噛み込む場合よりも前記補正量を大きくすることを特徴とするテーパプレート圧延方法。
2. ラストパスでは、前記平行厚部から噛み込むことを特徴とする請求項１に記載のテーパプレート圧延方法。
3. 前記補正の際には、
   ｉ＋１パス目の圧延時に、前記平行薄部から噛み込む場合には、前記差分の８０％以上に相当する量だけ、ｉ＋１パス目となる圧延時のパススケジュール上で前記予定長さを補正し、
   ｉ＋１パス目の圧延時に、前記平行厚部から噛み込む場合には、前記差分の７０％以下に相当する量だけ、ｉ＋１パス目となる圧延時のパススケジュール上で前記予定長さを補正することを特徴とする請求項１又は２に記載のテーパプレート圧延方法。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のテーパプレート圧延方法により鋼を熱間圧延することを特徴とするテーパプレートの製造方法。

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