JP6680284B2 - 圧延機のレベリング設定方法、圧延機のレベリング設定装置、及び鋼板の製造方法 - Google Patents

圧延機のレベリング設定方法、圧延機のレベリング設定装置、及び鋼板の製造方法 Download PDF

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本発明は、圧延機のレベリング設定方法、圧延機のレベリング設定装置、及び鋼板の製造方法に関するものである。
一般に、熱間圧延工程において、例えば被圧延材の幅方向温度偏差、幅方向板厚分布、及びレベリング設定不良等の幅方向非対称要因によって、被圧延材にキャンバー及びウェッジが発生することが知られている。また、幅圧下プレス装置において、被圧延材の幅方向温度偏差及び入側サイドガイドやプレス金型等の機械設備精度によっても、被圧延材にキャンバー及びウェッジが発生することが知られている。被圧延材のキャンバー及びウェッジは、ロール疵やサイドガイドの損傷の要因となる上、製品の歩留まりや品質の低下及びライン稼働率の低下を招く。
このような背景から、被圧延材のキャンバー及びウェッジの発生を抑制する技術が提案されている。具体的には、特許文献1には、スラブの長手方向曲率を算出し、予め定められたスラブの長手方向曲率とスラブの幅方向温度偏差との関係からスラブの幅方向温度偏差を求め、求められたスラブの幅方向温度偏差に応じて圧延機のレベリング操作量を設定する技術が記載されている。また、特許文献2には、幅圧下プレス装置の入側で測定された被圧延材の温度及び板幅と幅圧下プレス装置における幅圧下量とに応じて圧延機のレベリング操作量を設定する技術が記載されている。さらに、特許文献3には、幅圧下プレス装置の出側で測定されたウェッジに応じて圧延機のレベリング操作量を設定する技術が記載されている。
特開2010−221230号公報 特開2016−163894号公報 特開2016−182636号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術は、圧延開始前におけるスラブの幅方向温度偏差に起因する幅方向の変形抵抗の差のみを考慮して圧延機のレベリング操作量を設定している。このため、特許文献1記載の技術は、圧延開始前のスラブがキャンバーを有している場合、特に幅圧下プレス装置の出側においてキャンバーが発生している場合には適用することができない。
一方、特許文献2に記載の技術では、被圧延材の幅方向温度偏差を測定する必要があるが、加熱炉で生成された酸化スケールや冷却水、酸化スケール除去のためのデスケーリングによる水蒸気等の影響によって、被圧延材の幅方向温度偏差を精度よく測定することは困難である。このため、特許文献2に記載の技術によれば、圧延機出側で被圧延材にキャンバー及び/又はウェッジが発生することを抑制することは困難である。さらに、特許文献2に記載の技術は、幅圧下プレス装置の出側において機械設備精度等の幅方向温度偏差以外の要因によってキャンバーが発生している場合には適用することができない。
また、特許文献3に記載の技術では、被圧延材の幅方向板厚分布を測定する必要があるが、高温、且つ、酸化スケールを有する被圧延材の幅方向板厚分布を安定的に精度よく測定することは困難である。このため、特許文献3に記載の技術によれば、圧延機出側で被圧延材にキャンバー及び/又はウェッジが発生することを抑制することは困難である。さらに、特許文献3に記載の技術は、幅圧下後の被圧延材がウェッジ及びキャンバーを有している場合には適用することができない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、幅圧下後の被圧延材が幅方向温度偏差及び機械設備精度に起因して発生するキャンバー及びウェッジを有している場合であっても、圧延機出側で被圧延材にキャンバー及び/又はウェッジが発生することを抑制可能な圧延機のレベリング設定方法及び圧延機のレベリング設定装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、幅圧下後の鋼板が幅方向温度偏差及び機械設備精度に起因して発生するキャンバー及びウェッジを有している場合であっても、キャンバー及び/又はウェッジの発生が抑制された鋼板を製造可能な鋼板の製造方法を提供することにある。
本発明に係る圧延機のレベリング設定方法は、被圧延材を幅方向に圧下する金型を有する幅圧下プレス装置を用いて被圧延材を幅圧下した後、圧延機を用いて被圧延材を圧延する際の圧延機のレベリング操作量を設定する圧延機のレベリング設定方法であって、前記被圧延材の幅、幅圧下量、及び幅圧下後のキャンバー量に応じて前記圧延機のレベリング操作量を設定する設定ステップを含むことを特徴とする。
本発明に係る圧延機のレベリング設定方法は、上記発明において、前記設定ステップは、前記被圧延材の幅をW、幅圧下量をΔW、及び幅圧下後のキャンバー量をCamとしたとき、前記圧延機のレベリング操作量ΔLvを以下に示す数式(1)を用いて算出するステップを含むことを特徴とする。
ここで、α,β,γはそれぞれ調整係数を示す。
本発明に係る圧延機のレベリング設定装置は、被圧延材を幅方向に圧下する金型を有する幅圧下プレス装置を用いて被圧延材を幅圧下した後、圧延機を用いて被圧延材を圧延する際の圧延機のレベリング操作量を設定する圧延機のレベリング設定装置であって、前記被圧延材の幅、幅圧下量、及び幅圧下後のキャンバー量に応じて前記圧延機のレベリング操作量を設定する設定手段を備えることを特徴とする。
本発明に係る鋼板の製造方法は、本発明に係る圧延機のレベリング設定方法を利用して鋼板を製造するステップを含むことを特徴とする。
本発明に係る圧延機のレベリング設定方法及び圧延機のレベリング設定装置によれば、幅圧下後の被圧延材が幅方向温度偏差及び機械設備精度に起因して発生するキャンバー及びウェッジを有している場合であっても、圧延機出側で被圧延材にキャンバー及び/又はウェッジが発生することを抑制できる。
本発明に係る鋼板の製造方法によれば、幅圧下後の被圧延材が幅方向温度偏差及び機械設備精度に起因して発生するキャンバー及びウェッジを有している場合であっても、キャンバー及び/又はウェッジの発生が抑制された鋼板を製造できる。
図1は、本発明の一実施形態である圧延機のレベリング設定方法が適用される熱間圧延ラインの構成を示す模式図である。 図2は、幅圧下後の幅方向の最大増厚量の差とキャンバー量との関係の一例を示す図である。 図3は、本発明の一実施形態である圧延機のレベリング設定装置の構成を示す模式図である。 図4は、キャンバー量の定義を説明するための模式図である。 図5は、ウェッジ量の定義を説明するための模式図である。 図6は、レベリング量の定義を説明するための模式図である。 図7は、従来例及び本発明例における圧延機出側キャンバー量を示す図である。 図8は、従来例及び本発明例における圧延機出側キャンバー量を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である圧延機のレベリング設定方法について説明する。
〔熱間圧延ラインの構成〕
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態である圧延機のレベリング設定方法が適用される熱間圧延ラインの構成について説明する。但し、本発明の適用範囲は図1に示す熱間圧延ラインに限定されることはない。
図1は、本発明の一実施形態である圧延機のレベリング設定方法が適用される熱間圧延ラインの構成を示す模式図である。
図1に示すように、本発明の一実施形態である圧延機のレベリング設定方法が適用される熱間圧延ライン1では、加熱炉2で加熱された鋼板等の被圧延材Sは、幅圧下プレス装置3において幅圧下された後、粗圧延機群4において所定の厚みまで圧延される。そして、粗圧延機群4において圧延された被圧延材Sは、仕上圧延機群5においてさらに薄く圧延された後、ランアウトテーブル6において水冷装置7によって水冷され、コイラー8によってコイル状に巻き取られる。
〔圧延機のレベリング設定方法〕
次に、図2〜図6を参照して、本発明の一実施形態である圧延機のレベリング設定方法について説明する。
幅圧下プレス装置3において被圧延材Sにキャンバーが発生する主な要因としては、被圧延材Sの幅方向温度偏差やプレス金型への入射角及びオフセンタ(機械設備精度)が挙げられる。被圧延材Sの幅方向温度偏差は、加熱炉2から被圧延材Sが抽出される際、抽出扉が開くことで加熱炉2内に流入する外気によって被圧延材Sが抽出側から冷却されることにより生じる。また、加熱炉2内では長さの異なる被圧延材Sが隣接し、先尾端部における加熱状態が長手中央部における加熱状態と異なることによっても幅方向温度偏差が生じる。加えて、被圧延材Sがプレス金型に対して斜交した状態又はオフセンタした状態で幅圧下されることにより、左右不均等な幅圧下が生じてキャンバー及びウェッジが発生する。なお、幅圧下プレス装置3においては、幅圧下量が大きいほど及び板幅が狭いほど、発生するキャンバーもウェッジも大きくなることが知られている。
一方、粗圧延機群4を構成する粗圧延機の出側において被圧延材Sにキャンバーが発生する主な要因としては、レベリング設定不良、レベリング操作不良、被圧延材Sのキャンバー、及び被圧延材Sのウェッジが挙げられる。粗圧延機群4を構成する粗圧延機の出側において被圧延材Sがキャンバーを有する場合には、次の粗圧延機でのレベリング操作によって被圧延材Sのキャンバーを矯正することができる。これに対して、幅圧下プレス装置3において発生したキャンバー及びウェッジについては、キャンバーを抑制するためにレベリング操作を行うと、粗圧延機の出側で発生するキャンバーを抑制するためには、次の粗圧延機においてレベリング操作を行う必要が生じる。
そこで、本発明の発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、図2に示すように、被圧延材Sの幅圧下後の幅方向の最大増厚量の差(幅方向の板厚の差)とキャンバー量との間に強い相関があることを知見した。また、本発明の発明者らは、被圧延材Sの幅圧下後の幅方向の最大増厚量の差と粗圧延機の出側において発生するキャンバー量との間に強い相関があることを知見した。さらに、本発明の発明者らは、幅方向温度偏差及び機械設備精度とキャンバーの発生要因に関わらず、幅方向の最大増厚量の差とキャンバー量との間には強い相関があることを知見した。
本発明は、上記の知見をもとに考案されたものである。具体的には、従来までは、幅方向温度偏差と機械設備精度を原因として幅圧下後に発生する被圧延材Sのキャンバー及びウェッジの影響を考慮せずに粗圧延機群4のレベリング操作量を設定していたため、キャンバーを抑制するには不十分であった。これに対して、本発明では、幅圧下によって生じる被圧延材Sのキャンバー及びウェッジの粗圧延機群4の出側におけるキャンバー量への影響を考慮して粗圧延機群4のレベリング設定を行うことにより、粗圧延機群4の出側におけるキャンバー及び/又はウェッジを抑制する。以下、図3を用いて、本発明の一実施形態である圧延機のレベリング設定方法について説明する。
なお、以下の説明において、キャンバー量Camは、図4に示すように、粗圧延機の出側における被圧延材Sの長手方向に対する板幅方向への曲がり量として定義される。具体的には、キャンバー量は、粗圧延機41の出側における被圧延材Sの幅方向中心位置L1と被圧延材Sの基準位置L2との間の距離の最大値として定義される。また、ウェッジは、図5(a)に示すように、圧延後の被圧延材Sの左右の板厚差であり、圧延後の幅方向の一方端側の板厚h1と他方端側の板厚h2との偏差として定義できる。但し、図5(b)に示すように、被圧延材Sがドッグボーン形状である場合には、ウェッジは、圧延後の幅方向の一方端側の最大板厚h3と他方端側の最大板厚h4との偏差として定義する。さらに、レベリング量Lvは、図6に示すように、被圧延材Sを圧延する粗圧延機41を構成する一対の作業ロール41a,41bの軸方向両端部間での圧下量(圧下レベル)の差として定義される。
図3に戻る。図3に示すように、本発明の一実施形態である圧延機のレベリング設定方法では、まず、レベリング設定装置12が、幅圧下プレス装置3と粗圧延機群4との間に設置されたキャンバー計11を用いて、幅圧下によって被圧延材Sに発生したキャンバー量Camを測定する。そして次に、レベリング設定装置12が、キャンバー量Camと幅圧下プレス装置3における被圧延材Sの幅圧下量ΔW及び幅Wと粗圧延機群4におけるレベリング操作量ΔLvとの関係を示す以下の数式(1)に測定されたキャンバー量Camと被圧延材Sの幅W及び幅圧下量ΔWとを代入することにより、粗圧延機群4のレベリング操作量ΔLvを算出する。なお、本実施形態では、数式(1)を用いて粗圧延機群4のレベリング操作量ΔLvを算出することとしたが、キャンバー量Camと幅圧下プレス装置3における被圧延材Sの幅圧下量ΔW及び幅Wと粗圧延機群4におけるレベリング操作量ΔLvとの関係を予めテーブルに格納しておき、テーブルを参照することにより粗圧延機群4のレベリング操作量ΔLvを算出してもよい。そして最後に、レベリング設定装置12は、算出されたレベリング操作量ΔLvに従って粗圧延機4のレベリング量を制御する。このように、幅圧下プレス装置3にて発生したキャンバー及びウェッジによる粗圧延機群4の出側で発生するキャンバーへの影響を考慮して粗圧延機群4のレベリング操作量ΔLvを設定することにより、粗圧延機群4の出側でのキャンバー及び/又はウェッジの発生を抑制することができる。
ここで、数式(1)中、α,β,γはそれぞれ調整係数を示す。調整係数α(0≦α≦1)はキャンバー又はウェッジの制御方針を決定するための係数である。α=1とした場合、粗圧延機41の出側でのキャンバーを抑制するための粗圧延機41のレベリング設定方法となる。一方、α=0とした場合には、粗圧延機41の出側でのウェッジを抑制するための圧延機のレベリング設定方法となる。一方で、幅圧下により生じたキャンバー及びウェッジは、キャンバーを抑制するとウェッジを助長する形になり、ウェッジを抑制するとキャンバーを助長する形となる。そのため、その中間的な制御方法として、調整係数αを設けることでキャンバーとウェッジの抑制量を按分できる形としている。
また、数式(1)中、調整係数βは、幅圧下時に生じた被圧延材Sの幅方向の最大増厚量の差とキャンバー量との関係を表す係数であり、図2に示したグラフ中の破線の傾きとなる。調整係数βは、幅圧下条件に応じて実験又は操業データから決定することができる。また、調整係数γは、幅圧下時に生じたキャンバー量及びウェッジ量が粗圧延機群4の出側で発生するキャンバーへの影響を表す係数であり、粗圧延機41における圧延荷重や圧下率に応じて決定できる。例えば調整係数γは、粗圧延機41におけるレベリング操作量と粗圧延機41に与えたレベリング操作量によって粗圧延機41の出側で生じるキャンバー量との関係を線形と仮定し、レベリング操作量とキャンバー量との関係における傾きを計算、実験、又は操業データから決定することにより求めることができる。
[実施例1]
被圧延材を幅方向に圧下する金型を備えた幅圧下プレス装置と、作業ロール及び補強ロールからなる4段圧延機と、を有する熱間圧延ラインにて本発明の検証を行った。圧延対象は長さ6000〜9000mm、厚み215〜260mm、幅900〜1500mmの軟鋼のスラブとし、幅圧下プレス装置における幅圧下量は50〜300mm、圧延機出側での板厚は190〜200mmとした。調査したスラブは200本であった。また、従来技術として、圧延開始前に無負荷時のロールギャップがロール軸方向に均等となるよう設定したレベリング量を初期値として、圧延中はレベリング量を一定に保ち、圧延機出側にてキャンバー量を測定した。本発明例では、調整係数α,β,γの値をそれぞれ1.0,0.05,0.05として、数式(1)を用いて圧延機のレベリング設定を行った。一方、従来例では、幅圧下後のウェッジによる圧延機出側でのキャンバー量への影響を考慮せずにレベリング設定を行った。図7(a),(b)は、従来例及び本発明例における圧延機出側でのキャンバー量を示す。図7(a)に示すように、従来例では、圧延機出側でのキャンバー量の標準偏差が約17.3mmであった。これに対して、図7(b)に示すように、本発明例では、圧延機出側でのキャンバー量の標準偏差は約8.9mmであり、従来例と比較してキャンバー量を約49%低減できた。
[実施例2]
被圧延材を幅方向に圧下する金型を備えた幅圧下プレス装置と、作業ロール及び補強ロールからなる4段圧延機と、を有する熱間圧延ラインにて本発明の検証を行った。対象は長さ6000〜9000mm、厚み215〜260mm、幅900〜1500mmの軟鋼のスラブとし、幅圧下プレス装置における幅圧下量は50〜300mm、圧延機出側での板厚は190〜200mmとした。調査したスラブは200本であった。また、従来技術として、圧延開始前に無負荷時のロールギャップがロール軸方向に均等となるよう設定したレベリング量を初期値として、圧延中はレベリング量を一定に保ち、圧延機出側にてキャンバー量を測定した。本実施例では、調整係数α,β,γの値をそれぞれ0.5,0.05,0.05として、上記数式(1)を用いて圧延機のレベリング設定を行った。一方、従来例では、幅圧下後のウェッジによる圧延機出側キャンバー量への影響を考慮せずにレベリング設定を行った。図8(a),(b)は、従来例及び本発明例における圧延機出側でのキャンバー量を示す。図8(a)に示すように、従来例では、圧延機出側でのキャンバー量の標準偏差が約17.3mmであった。これに対して、図8(b)に示すように、本発明例では、圧延機出側でのキャンバー量の標準偏差は約12.8mmであり、従来例と比較してキャンバー量を約26%低減できた。
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
1 熱間圧延ライン
2 加熱炉
3 幅圧下プレス装置
4 粗圧延機群
5 仕上圧延機群
6 ランアウトテーブル
7 水冷装置
8 コイラー
11 キャンバー計
12 レベリング設定装置
41 粗圧延機
41a,41b 作業ロール
S 被圧延材

Claims (4)

  1. 被圧延材を幅方向に圧下する金型を有する幅圧下プレス装置を用いて被圧延材を幅圧下した後、圧延機を用いて被圧延材を圧延する際の圧延機のレベリング操作量を設定する圧延機のレベリング設定方法であって、
    前記被圧延材の幅、幅圧下量、及び幅圧下後のキャンバー量に応じて前記圧延機のレベリング操作量を設定する設定ステップを含むことを特徴とする圧延機のレベリング設定方法。
  2. 前記設定ステップは、前記被圧延材の幅をW、幅圧下量をΔW、及び幅圧下後のキャンバー量をCamとしたとき、前記圧延機のレベリング操作量ΔLvを以下に示す数式(1)を用いて算出するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の圧延機のレベリング設定方法。
    ここで、α,β,γはそれぞれ調整係数を示す。
  3. 被圧延材を幅方向に圧下する金型を有する幅圧下プレス装置を用いて被圧延材を幅圧下した後、圧延機を用いて被圧延材を圧延する際の圧延機のレベリング操作量を設定する圧延機のレベリング設定装置であって、
    前記被圧延材の幅、幅圧下量、及び幅圧下後のキャンバー量に応じて前記圧延機のレベリング操作量を設定する設定手段を備えることを特徴とする圧延機のレベリング設定装置。
  4. 請求項1又は請求項2に記載の圧延機のレベリング設定方法を利用して鋼板を製造するステップを含むことを特徴とする鋼板の製造方法。
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