JP6767686B2 - 金属帯の冷間圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属帯の冷間圧延方法に関し、具体的には表面性状に優れる金属帯の冷間圧延方法に関するものである。

例えば、鋼板のような金属帯（金属ストリップ）の冷間圧延に用いる圧延機としては、種々の型式のものが実用化されているが、上下１対のワークロールと、上記ワークロールの撓みを矯正する上下１対のバックアップロールを有する４重式（４Ｈｉ）圧延機や、上記上下のワークロールとバックアップロールの間に上下１対の中間ロールを配設した６重式（６Ｈｉ）圧延機等が一般的である。

上記のような上下１対のワークロールとバックアップロールを有する圧延機で、同一幅の金属帯を長時間連続して圧延すると、被圧延材である金属帯が接触する部分（一般に「板道」と称される）が摩耗し、特に、金属帯の幅端部が接触する部分のワークロール表面が異常摩耗し、ロール表面に「板道マーク」と呼ばれる模様や段差が生じる。上記板道マークが生じたワークロールを用いて、以前よりも広い幅の金属帯を圧延すると、ワークロール表面に生じた板道マークが、圧延後の金属帯の表面に転写され、表面欠陥を引き起こす。

しかし、ワークロールは、製品の表面品質と直接関係するため、短期間で交換され、その交換も比較的容易であるため、製品品質に及ぼす影響は比較的小さい。しかし、ワークロール表面に生じた板道マークは、バックアップロールにも転写される。バックアップロールは、連続して長期に亘って使用されるのが一般的であり、その交換も容易ではなく、長時間のライン停止を必要とする。そのため、バックアップロールにおいても、板道マークを防止する技術に対するニーズは大きい。しかも、上記板道マークは、多段（多重）圧延機であれば、調質圧延を含む全ての冷間圧延機（圧延スタンド）において発生し得る。

板道マークを防止する技術として、圧延設備に関するものは、例えば、特許文献１には、エマルション圧延油の循環給油機構を備えた冷間タンデム圧延機において、バックアップロールにエマルション圧延油を噴射するノズルヘッダーを備え、該ノズルヘッダーからエマルション圧延油を該バックアップロールに噴射する際、メガヘルツ帯域の振動を加振して噴射することで、循環エマルション自体を研削媒体としてバックアップロールに形成された板道マークを研削する方法が提案されている。

また、特許文献２には、圧延ロールを圧延機に組み込んだ状態で回転させつつ、回転ロールに回転砥石を押し付けてオンラインでロール表面を研削する冷間圧延用のバックアップロールグラインダーが提案されている。また、熱間圧延における板道マークの防止技術として、特許文献３には、上下のワークロールに対して、被圧延材の幅方向に移動してワークロールを研削するオンラインロールグラインダーを配設し、該グラインダーを被圧延材の重心に対して点対称に移動させる方法が提案されている。

一方、タンデム式冷間圧延機を用いて金属帯を冷間圧延する際における板道マーク防止技術としては、ワークロールに表面粗度の粗いダルロールを用いて、著しく低い圧下率で圧延を行い、金属帯端部におけるワークロールの異常摩耗を最小限に抑える技術が知られている。また、１対のワークロールと１対のバックアップロールで構成される４Ｈｉ圧延機において、板道マーク位置より広い幅の材料を圧延する前にラインを停止し、ロールバイトを開放した状態でバックアップロールとワークロールを接触させた状態で一定時間空転させることで、バックアップロールに転写した板道マークを研削する方法も知られている。

特開２０１０−１６２５４６号公報 特開２００６−０５５８９５号公報 特開２００３−３００１３４号公報

しかしながら、上記した特許文献１〜３に開示された方法では、噴射するエマルション圧延油にメガヘルツ帯域の振動を加振する装置や、オンライングラインダー装置など、冷間圧延機以外の特殊な設備の付帯が必要となるため、設備コストのみならずメンテナンス負荷が増大するという問題がある。また、ワークロールにダルロールを用いて低圧下率で圧延する方法や、バックアップロールとワークロールを接触した状態で空転させて板道マークを研削する方法では、生産性が低下し、製造コストが増大するという問題がある。

本発明は、従来技術が抱える上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、特別な設備を圧延機に付帯することなく、また、生産性の低下や製造コストの上昇を招くことなく、板道マークの発生を効果的に防止することができる金属帯の圧延方法を提案することにある。

発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を重ねた。その結果、少なくとも１対のワークロール、１対の中間ロールおよび１対のバックアップロールを有し、かつ上記中間ロールをロール軸方向に移動させることができるシフト機能を有する６Ｈｉ以上の圧延機を用いて金属帯を圧延する際、上記中間ロールをロール軸方向に自動的に往復移動させることで、バックアップロールへの板道マークの転写を大幅に軽減できるだけでなく、バックアップロールに転写された板道マークも研削できることを見出し、本発明を開発するに至った。

上記知見に基く本発明は、少なくとも上下１対のワークロール、上下１対の中間ロールおよび上下１対のバックアップロールを備える圧延機を用いて金属帯を冷間圧延する方法において、少なくとも一方の中間ロールをロール軸方向に往復移動しながら金属帯を圧延することを特徴とする金属帯の冷間圧延方法を提案する。

本発明の金属帯の冷間圧延方法は、上記中間ロールのロール端部の位置を、金属帯の幅端部から内側へ３０ｍｍ、外側へ８０ｍｍの範囲内で往復移動させることを特徴とする。

また、本発明の金属帯の冷間圧延方法は、上記中間ロールの往復移動のストロークを、５〜６０ｍｍの範囲内とすることを特徴とする。

また、本発明の金属帯の冷間圧延方法は、上記中間ロールの往復移動の移動速度を０．５〜４．０ｍｍ／ｓｅｃとすることを特徴とする。

また、本発明の金属帯の冷間圧延方法は、上記１対の中間ロールを互いに逆方向に往復移動させることを特徴とする。

本発明によれば、金属帯の圧延中に、中間ロールをロール軸方向に自動的に往復移動することで、ワークロールからバックアップロールへの板道マークの転写を大幅に軽減することができると同時に、バックアップロールに転写された板道マークを研削する効果が得られる。したがって、本発明によれば、圧延機に特別な付帯設備を必要とすることなく、また、圧延ライン停止に伴う生産性への悪影響を招くことなく、表面品質の良好な金属帯製品を常に得ることが可能となる。

本発明における装置の構成例を示す図である。 本発明における中間ロールの軸方向移動に相対移動時の状況を示す図である。 中間ロールが往復移動するときのパターンを説明する図である。

以下、本発明について具体的に説明する。
まず、本発明は、中間ロールをロール軸方向に往復移動させることによって、バックアップロールへの板道マークの転写を防止するとともに、バックアップロール表面を研削することによって既に生じていた板道マークを軽減し、除去する技術である。したがって、本発明が金属帯の圧延に使用する冷間圧延機は、少なくとも上下１対のワークロールと、上下１対の中間ロールおよび上下１対のバックアップロールを有し、かつ、上記中間ロールをロール軸方向に移動させることができるシフト機能を有する６Ｈｉ以上の多重圧延機であることが必要である。図１は、一例として、本発明に用いることができる、上下１対のワークロール（１、１´）と、上下１対の中間ロール（２、２´）および上下１対のバックアップロール（３、３´）とから構成され、上記中間ロール２，２´をロール軸方向に移動（シフト）させることができるシフト機能を有する６Ｈｉ圧延機を示した模式図である。なお、上記圧延機は、単スタンドからなるシングル圧延機でも、複数スタンドからなるタンデム式圧延機でもよい。

また、本発明の金属帯の冷間圧延方法は、上記中間ロールのロール端部を、金属帯の幅端部から内側（板幅中央方向側）へ３０ｍｍ、外側（内側の反対側）へ８０ｍｍの範囲内において往復移動するのが好ましい。この範囲内での中間ロールの移動であれば、圧延後の金属帯の形状に悪影響を及ぼすことなく圧延することができるからである。好ましくは内側へ１０ｍｍ、外側へ６０ｍｍの範囲内である。ここで、上記中間ロールのロール端部とは、中間ロールがフラットロールの場合には、図２（ａ）に示したように、文字通り中間ロールの胴長端部を、また、中間ロールがテーパーロールの場合には、図２（ｂ）に示したように、フラット部とテーパー部の境界部（肩部）のことをいう。

また、上記中間ロールが往復移動するときのパターンは、図３に示したように、（ａ）正弦波パターン、（ｂ）三角波パターン、（ｃ）台形波パターン、（ｄ）（階段波＋三角波）パターン等があり、いずれのパターンを用いてもよいが、圧延後の金属帯形状の安定化および圧延荷重の安定化を図る観点から、（ｄ）の（階段波＋三角波）パターンを採用するのが最も好ましい。

また、上述したように、中間ロールのロール端部は、金属帯の幅端部から内側へ３０ｍｍ、外側へ８０ｍｍの１１０ｍｍの範囲内において往復移動するのが好ましいが、その範囲内における中間ロールの軸方向へのストローク（（ｄ）パターンの場合、一段当たりの移動量）は、５〜６０ｍｍの範囲とするのが好ましい。移動量が５ｍｍ未満では、板道を防止する効果が小さく、一方、６０ｍｍを超えると、圧延後の金属帯形状に悪影響が生じ、耳延び（端延び）などの形状不良の原因となるからである。より好ましくは１０〜３０ｍｍの範囲内である。

また、上記中間ロールをロール軸方向に往復移動するとき移動速度は、圧延速度が低速・高速であるに拘わらず、０．５〜４．０ｍｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。移動速度が０．５ｍｍ／ｓｅｃ未満では、板道を防止する効果が小さく、一方、４．０ｍｍ／ｓｅｃを超えると、圧延後の金属帯形状に急激な変化が発生し、絞りなど圧延トラブルの発生原因となるからである。より好ましくは１．０〜２．０ｍｍ／ｓｅｃの範囲内である。

また、本発明の冷間圧延方法においては、上下１対の中間ロールのうち、上中間ロールのみまたは下中間ロールのみをロール軸方向に往復移動させることでもよいが、より効果的に板道マークを防止する観点からは、上下の中間ロールを同時かつ互いに逆方向に往復移動させることが好ましい。

なお、本発明の冷間圧延方法を、タンデム式の冷間圧延機に適用する場合には、後段スタンドに適用するのが好ましく、例えば、５スタンドのタンデム式冷間圧延機の場合には、＃４および／または＃５スタンドに適用するのが好ましい。これは、製品の表面品質に大きな影響を及ぼすのは後段スタンドであること、また、中間ロールを有する多重圧延機は、後段スタンドに配設されている例が多いためである。

５スタンドで構成され、＃４スタンドに中間ロールを有する６Ｈｉ圧延機を配設したタンデム式冷間圧延機の＃４スタンドに本発明を適用し、板厚：２．０〜７．０ｍｍ×板幅：７６２〜１８８０ｍｍの熱延鋼板を最終板厚：０．５〜３．３ｍｍに冷間圧延する実験を行った。このときの圧延条件を表１に示した。

この際、中間ロールを１０ｍｍ移動させる間における＃５スタンド出側の鋼板長さ、すなわち、＃５スタンドでの圧延長さを、１００ｍから４００ｍまで種々に変えて圧延し、圧延後の鋼板表面に発生した板道マークの発生状況を評価した。また、中間ロールを往復移動させない場合についても板道マークの評価を行った。

ここで、上記板道マークは、＃４スタンドおよび＃５スタンド出側の鋼板表面を３０ｍの長さに亘って目視観察し、下記の基準で評価した。なお、本発明では、板道マークが〇および△を「合格」範囲とした。
記
〇：板道マークの転写なし（＃４スタンド、＃５スタンド出側の鋼板表面のいずれにも板道マークが確認されない。）
△：板道マークの軽微な転写あり（＃４スタンド出側の鋼板表面には転写が確認されるが、＃５スタンド出側の鋼板表面には転写が確認されない。）
×：板道マークが発生（＃４スタンド出側の鋼板表面に転写が確認され、かつ、＃５スタンド出側の鋼板表面にも転写が確認される。）

上記の評価結果を、下記表２に示した。この結果から、中間ロールを１０ｍｍ移動させる間の最終スタンドでの圧延長さが１００〜３００ｍの範囲で、鋼板表面への板道マークの転写は認められず、常に良好な表面品質を得られた。また、鋼板表面への板道マークの転写を防止できたことにより、ワークロールや中間ロール、バックアップロールの交換頻度が低減したので、稼動時間ロスも低減し、生産性の向上も達成できた。

上記実施例１において、中間ロールを１０ｍｍ移動させる間の最終スタンドでの圧延長さが１００〜３００ｍの範囲内で、＃４スタンドの中間ロールのストロークを、２ｍｍ、３０ｍｍおよび８０ｍｍの３段階に変化させ、それ以外の圧延条件は表１に示した条件のままとして、実施例１と同じ熱延鋼板を冷間圧延し、＃４スタンドおよび＃５スタンド圧延後の鋼板表面に発生した板道マークの発生状況と、圧延機出側の鋼板形状を評価した。

ここで、上記板道マークについては、実施例１の評価基準に準じて評価し、鋼板形状については、下記の基準で評価した。なお、本発明では、鋼板形状が〇および△を「合格」範囲とした。
記
○：形状良好（板幅方向の急峻度差が０．３％未満）
△：耳延び（端延び）軽微（板幅方向の急峻度差が０．３〜０．５％）
×：耳延び（端延び）発生（板幅方向の急峻度差が０．５％超え）

上記測定の結果を表３に示した。この表からは、中間ロールのストロークが本発明の範囲内であれば、圧延後鋼板形状を害することなく、板道マークの発生を防止することができることがわかる。

実施例１と同様、板厚：２．０〜７．０ｍｍ×板幅：７６２〜１８８０ｍｍの熱延鋼板を最終板厚：０．５〜３．３ｍｍに冷間圧延する実験を行った。この際、冷間圧延条件は、表１に記載された条件を基準として、中間ロール端部の移動範囲、中間ロールの移動速度および移動させる中間ロールを表４に示すように変化させ、かつ、中間ロールを１０ｍｍ移動させる間の最終スタンドでの圧延長さを１００〜３００ｍの範囲で変化させた。その後、上記冷間圧延後の鋼板について、板道マークの発生レベルと鋼板形状について、前述した実施例１および２と同様の基準で評価した。

上記評価結果を表４に併記した。この結果から、上記いずれの圧延条件においても、板道マーク、鋼板形状とも、許容範囲内のレベルであったが、中間ロール端部の移動範囲が−３０ｍｍ〜＋８０ｍｍ、中間ロールの移動速度が０．５〜４．０ｍｍ／ｓｅｃの範囲で、かつ、上下の中間ロールを移動させる条件において、最も良好な板道マークレベルと鋼板形状が得られた。

１：上ワークロール、
１´：下ワークロール
２：上中間ロール
２´：下中間ロール
３：上バックアップロール
３´：下バックアップロール
４：金属帯（金属ストリップ）

Claims (4)

1. 少なくとも上下１対のワークロール、上下１対の中間ロールおよび上下１対のバックアップロールを備える圧延機を用いて金属帯を冷間圧延する方法において、
   上記中間ロールのうちの少なくとも一方の中間ロールのロール端部の位置を、ロール軸方向に、金属帯の幅端部から内側へ３０ｍｍ、外側へ８０ｍｍの範囲内で往復移動しながら金属帯を圧延することを特徴とする金属帯の冷間圧延方法。
2. 上記中間ロールの往復移動のストロークを、５〜６０ｍｍの範囲内とすることを特徴とする請求項１に記載の金属帯の冷間圧延方法。
3. 上記中間ロールの往復移動の移動速度を０．５〜４．０ｍｍ／ｓｅｃとすることを特徴とする請求項１または２に記載の金属帯の冷間圧延方法。
4. 上記１対の中間ロールを互いに逆方向に往復移動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属帯の冷間圧延方法。

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