JP6152838B2 - 冷間圧延装置、冷間圧延方法および冷延鋼帯の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、冷間圧延装置、冷間圧延方法および冷延鋼帯の製造方法に関する。

一般に、複数の圧延機を有する冷間圧延装置では、板厚を目標値に近づけるために、自動板厚制御（Automatic Gauge Control：ＡＧＣ）が用いられている。ＡＧＣには、上下ワークロール間のギャップを調整する圧下ＡＧＣと、隣接する２つの圧延機のワークロールの回転速度の差を調整することで、張力を調整し、結果的に板厚を調整する速度ＡＧＣとがある。

特許文献１には、圧下ＡＧＣおよび速度ＡＧＣを用いた板厚制御方法において、第ｉスタンドの圧延荷重、第ｉスタンドと第（ｉ−１）スタンド間の鋼帯の張力、および第ｉスタンドの出側板厚を取得し、それぞれの目標値との差分を算出し、該差分に基づいて、第（ｉ−１）スタンドのワークロールの回転速度と、第ｉスタンドの上下ワークロール間ギャップをフィードバック制御する技術が開示されている（特許文献１の図２）。

特開２００６−７５８８２号公報

例えば、成分中にSiを1.0wt%および／またはMnを1.5%以上含む鋼帯等においては、熱間圧延装置出側の冷却装置の冷却条件や、熱間圧延した鋼帯の巻取り後の冷却状態によって、長手方向の端部の材質が中央部と比べ硬質化する。

また、硬質化した長手方向端部では、熱間圧延後の冷却課程の変動により硬い部分と柔らかい部分が交互に現れる場合がある。

このような鋼帯に、特許文献１に開示されたようなフィードバック制御を用いると、１段目の圧延機の出側では、硬い部分の板厚が厚くなり、硬い部分に続く柔らかい部分は、先行する硬い部分の板厚に基づいて、板厚が制御されるため、ロールギャップを閉めすぎて板厚が薄くなりすぎる。

１段目の圧延機の板厚の変動は、２段目以降の圧延機により板厚を均一化されるように制御されるが、２段目以降の圧延機においても、先行する硬い部分の板厚に基づいて、後続の柔らかい部分が圧延されるため、柔らかい部分でロールギャップを閉めすぎて板厚がさらに薄くなる。そして、薄くなった部分の板厚に基づいて、薄い部分に続く部位の板厚が制御されるため、薄い部分に続く部位のロールギャップを開きすぎて、その部分の板厚が厚くなる。そして、これを繰り返すことにより板厚の大きなハンチングが発生し、板厚精度が出なくなってしまうという問題がある。

本発明は、このような問題点に対してなされたものであり、板厚のハンチングの発生を抑制し、板厚精度を向上させる冷間圧延装置、冷間圧延方法および製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］ 被圧延材の圧延を行う複数の圧延機と、
１段目の圧延機の入側に設けられ、被圧延材の強度を測定する強度測定装置と、
強度測定装置によって測定された被圧延材の長手方向の強度の変動に基づいて圧延機のロールギャップ量および圧延機のワークロールの回転速度のうち少なくとも一方を制御する制御装置と、を有する冷間圧延装置。
［２］ 制御装置は、１段目の圧延機のロールギャップ量、及び／又は、１段目の圧延機と２段目の圧延機のワークロールの回転速度差を設けて、１段目の圧延機２と２段目の圧延機の間の張力量を制御する［１］に記載の冷間圧延装置。
［３］ 複数の圧延機を備えた冷間圧延装置を用いた冷間圧延方法であって、
１段目の圧延機の入側において、被圧延材の強度を測定し、
被圧延材の長手方向の強度の変動に基づいて圧延機のロールギャップ量および圧延機のワークロールの回転速度のうち少なくとも一方を制御する冷間圧延方法。
［４］ 複数の圧延機のうち、１段目の圧延機のロールギャップ量、及び／又は、１段目の圧延機と２段目の圧延機のワークロールの回転速度差を設けて、１段目の圧延機２と２段目の圧延機の間の張力量を制御する［３］に記載の冷間圧延方法。
［５］ ［３］または［４］に記載の冷間圧延方法を用いた冷延鋼帯の製造方法。

本発明に係る冷間圧延装置、冷間圧延方法および冷延鋼帯の製造方法によれば、板厚のハンチングの発生を抑制し、板厚精度を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る冷間圧延装置の構成を示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る冷間圧延装置の構成を示す図である。

この冷間圧延装置は、複数の圧延機２を備えている。図１では、５基の圧延機２を有する冷間圧延装置が例示されている。熱延鋼帯は、冷間圧延装置により圧延されて冷延鋼帯となるが、以下では、冷間圧延装置によって圧延される鋼帯を、被圧延材１として称して説明する。

圧延機２は、被圧延材１の上下のワークロール２ａと、バックアップロール２ｂを有している。ワークロール２ａには、モータ５が接続されている。

モータ５は、ワークロール２ａを回転駆動している。モータ５は、制御装置７に接続されている。制御装置７は、モータ５の出力を制御することにより、ワークロール２ａの回転速度を制御し、被圧延材１の板厚を調整する。

各圧延機２には、下側のバックアップロール２ｂの下に油圧式または電動式の圧下装置６が設けられている。圧下装置６は、バックアップロール２ｂを介してワークロール２ａを圧下する。これにより、圧下装置６は、圧延荷重を制御することで、上下のワークロール２ａのロールギャップ量を調整する。また、各圧延機２には、上側のバックアップロール２ａの上に、圧延荷重を測定する荷重計８が設けられている。荷重計８は、測定した圧延荷重を、制御装置７に出力する。

それぞれの圧延機２の出側には、被圧延材１の板厚を測定する板厚計３と、被圧延材１の張力を測定する張力計４が設けられている。板厚計３は、各圧延機２の出側の被圧延材１の板厚を計測して、制御装置７に出力する。張力計４は、前段の圧延機２と後段の圧延機２との間の被圧延材１の張力を測定し、制御装置７に出力する。

制御装置７には、荷重計８によって測定された圧延荷重、板厚計３によって測定された板厚が入力される。制御装置７は、入力されたそれぞれの値が、所望の値となるように、上下ワークロール２ａのロールギャップ量およびワークロール２ａの回転速度を調整する。

本発明では、１段目の圧延機２の入側に、走行中の被圧延材１の強度を検出する強度測定装置１０を設置した。強度測定装置１０は、制御装置７に接続され、検知した走行中の被圧延材１の強度を非破壊で測定し、制御装置７に出力する。強度測定装置１０は、例えば、磁気誘導方式の測定装置を用いることができる。磁気誘導方式の測定装置では、磁場を発生させ、材質変動による磁束変化を検出することにより、被圧延材１の強度（引張強度）を検出する。

制御装置７は、強度測定装置１０によって検出された被圧延材１の長手方向の強度の変動に基づいて、ワークロール２ａのロールギャップ量およびワークロール２ａの回転速度のうち少なくとも一方を調整する。

具体的には、被圧延材１の成分組成に応じて予め設定された強度の初期設定値に対し、強度測定装置１０によって検出された被圧延材１の強度が高い場所では、圧延荷重を上げてワークロール２ａのロールギャップ量を小さくする制御と、ｉ段目の圧延機と（ｉ＋１）段目の圧延機２のモータ５の出力差を設けてｉ段目の圧延機２と（ｉ＋１）段目の圧延機の間の張力４を上げる制御のうち少なくとも一方を実施する。なお、ｉは、圧延機のスタンド数に応じて適宜選択される整数である。逆に、被圧延材１の成分組成に応じて予め設定された強度の初期設定値に対し、強度測定装置１０によって検出された被圧延材１の強度が低い場所では、圧延荷重を下げてワークロール２ａのロールギャップ量を大きくする制御と、ｉ段目の圧延機２と（ｉ＋１）段目の圧延機２のモータ５の出力差（ワークロール２ａの回転速度差）を設けてｉ段目の圧延機と（ｉ＋１）段目の圧延機の間の張力４を下げる制御のうち少なくとも一方を実施する。

強度測定装置１０によって強度が検出された位置はトラッキングされており、当該測定位置が順次各圧延機２に到達したときに、各圧延機２において上述の制御を実施する。

板厚のハンチングが発生する原因は、前段、特に１段目の圧延機２で発生した板厚変動を後段の圧延機２が抑制しようとすることにより発生するため、制御装置７は、被圧延材１の長手方向の強度の変動に基づいて圧延条件を制御する際は、できるだけ前段の圧延機のロールギャップ量、及び／又は、できるだけ前段の圧延機間の張力量を調整することが好ましい。特に、１段目の圧延機２のギャップ量、及び／又は、１段目の圧延機２と２段目の圧延機２のモータ５の出力差（ワークロール２ａの回転速度差）を設けて、１段目の圧延機２と２段目の圧延機２の間の張力量４を制御するように構成することが好ましい。これにより、前段の圧延機２の圧延によって生じる板厚変動を軽減でき、後段の圧延機２での材質変動による板厚変動を抑制する制御を省略することができる。

被圧延材１の長手方向の端部の強度の変動は、被圧延材１がSiを1.0質量%以上および／またはMnを1.5質量%以上含む場合に顕著となり、このような組成を有する被圧延材１において板厚変動が大きくなる。また、Si及びMnの含有量が3.0%を超えると圧延負荷が上がるため3.0%以下が好ましい。そのため、本発明は、このような組成を有する被圧延材１に対して適用することが好ましい。

このように構成された冷間圧延装置では、強度測定装置１０によって検出された被圧延材１の長手方向の強度の変動に基づいて、ワークロール２ａのロールギャップ量およびワークロール２ａの回転速度のうち少なくとも一方を制御することを特徴としている。

本発明に係る冷間圧延装置では、１段目の圧延機２の入側に、走行中の被圧延材１の強度を検出する強度測定装置１０を設置し、強度測定装置１０によって検知された被圧延材１の長手方向の強度の変動に基づいて、ワークロール２ａのロールギャップ量およびワークロール２ａの回転速度のうち少なくとも一方を制御することで、１つの被圧延材１の中で発生する長手方向の板厚変動を軽減することができる。

これにより、板厚のハンチングによって生じていた製品板厚公差外の部分を減少させることができ、歩留を向上させることができる。

また、プレス加工を行う需要家においては、板厚変動によるプレス成型の変動を低減することができる。

本発明による効果を検証した。表１に示す成分を有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるスラブを、熱延仕上げ温度８７０℃となるように熱間圧延を行った。なお、表１中の数値は、質量％である。また、熱間圧延を行った鋼帯を、巻取り温度５４０℃で巻き取った。この熱延鋼帯を、本発明を適用した冷間圧延装置を用いて冷間圧延を行った。冷間圧延では、鋼帯を板厚2.8mmから1.0mmへ圧延した。この結果、本発明を適用したことによって、歩留が９０％から９２％に向上した。

１ 被圧延材
２ 圧延機
２ａ ワークロール
２ｂ バックアップロール
３ 板厚計
４ 張力計
５ モータ
６ 圧下装置
７ 制御装置
８ 荷重計
１０ 強度測定装置

Claims (3)

1. 被圧延材の圧延を行う複数の圧延機と、
   １段目の圧延機の入側に設けられ、被圧延材の強度を測定する強度測定装置と、
   強度測定装置によって測定された被圧延材の長手方向の強度の変動に基づいて１段目の圧延機のロールギャップ量の制御、及び、１段目の圧延機と２段目の圧延機のワークロールの回転速度差を設けて、１段目の圧延機と２段目の圧延機の間の張力量を制御する制御装置と、を有する冷間圧延装置。
2. 複数の圧延機を備えた冷間圧延装置を用いた冷間圧延方法であって、
   １段目の圧延機の入側において、被圧延材の強度を測定し、
   被圧延材の長手方向の強度の変動に基づいて１段目の圧延機のロールギャップ量の制御、及び、１段目の圧延機と２段目の圧延機のモータの出力差によりワークロールの回転速度差を設けて、１段目の圧延機と２段目の圧延機の間の張力量を制御する冷間圧延方法。
3. 請求項２に記載の冷間圧延方法を用いた冷延鋼帯の製造方法。

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