JPH0116209B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧延材料のクラウンおよびエツジ・
ドロツプを矯正する方法に関するものである。

一般に、鋼帯等の圧延材料の平坦度とは、材料
の長手方向に部分的に発生する中伸び、耳伸び、
波打ち等の形状および材料の長手方向または幅方
向全体のわたる反りをいい、また、圧延材料のク
ラウンとは材料の横断面のプロフイルをいい、特
に材料の幅方向エツジ部の減肉傾向をエツジ・ド
ロツプという。材料のクラウンおよびエツジ・ド
ロツプについては後に詳述する。

近年、鋼板等の圧延製品のクランクおよび平坦
度の精度に対する要求が厳しくなつてきた。従来
の圧延機では、圧延材料の長手方向の厚みは自動
厚み制御装置によつて比較的精度よく制御できる
が、材料の幅方向の厚みはロール・ベンダによつ
て制御しているので、厚み制御には限界がある。

そこで、ロール・ベンダに代つて材料のクラン
クおよび形状の精度を向上させるものとして、軸
方向に移動可能なロールを備えた圧延機や、可変
クランク・ロールを備えた圧延機等が開発され
た。前者の圧延機は、６重に重ねられたロールの
うちの中間ロールを軸方向に互いに逆向きに移動
させることによつてワーク・ロールのバツクアツ
プ力を制御するものである。後者の圧延機は、ロ
ールとアーバとスリーブとの間に受圧室を設け、
この受圧室に圧力媒体を供給し、媒体の圧力を加
減することによつてロールのクランク量を制御す
るものである。

これらの従来技術は、いずれも圧延機を改善し
てロールの撓み制御能を向上させ、材料のクラウ
ン（厚みの0.5〜２％程度の範囲で量的には小さ
い。）をできるだけ小さくする手段であるが、自
ずと限度があり、完全矩形断面とはなしえない。
また、圧延時に材料のクラウンを小さくしてゆく
と材料が蛇行しやすくなり、作業が不安定になる
という問題がある。さらに、圧延機ではロールの
撓みを小さくするので材料のクラウンはある程度
小さくすることはできるが、エツジ・ドロツプを
解消することは不可能である。また、圧延機の改
造には大きな設備投資が必要となる。

安価な方法として、軽圧下圧延によつて圧延材
料の厚み方向中高部を圧下し、圧延材料の断面を
長方形形状に制御することも考えられるが、圧延
材料の形状が極端に悪化し、操業不能となる。

本発明は上記事実に鑑み、圧延機で発生した材
料にクラウンを軽圧下圧延と曲げ引張り塑性変形
により矯正しようというまつたく新しい試みであ
る。

圧延材料の形状不良は、材料の長手方向の伸び
の差に起因するものであり、材料に塑性伸びを付
与しないかぎり、修正できない。

ローラ・レベラは、反り不良（特に、長手方向
の反り）の修正と残留応力の低減を図るように設
計されているので、形状不良の矯正能力は低い。
ローラ・レベラで材料に塑性伸びを与えるために
は、積極的に軸力を付与する必要がある。従来の
ローラ・レベラでは材料内残留応力やロールと材
料との間に生ずる摩擦力がわずかに軸力として働
くだけで、基本的には塑性伸びを付与しえず、形
状不良の矯正能力は低い。

圧延材料の形状不良を矯正するために、テンシ
ヨン・レベラが開発されている。このテンシヨ
ン・レベラは材料に曲げと引張とを与えて形状不
良を矯正している。圧延機による材料の伸び長さ
の差は通常0.1％程度であり、これにより中伸び、
耳波等の形状不良が発生する。これをテンシヨ
ン・レベラで0.2〜0.5％程度伸ばしてやれば材料
は平坦になる。このため、従来のテンシヨン・レ
ベラは最大伸率が１〜1.5％適度になつている。
しかし、通常は必要最小限の小さな伸率で使用し
ているため、テンシヨン・レベラによる材料の厚
み減少や幅縮みは非常に小さく、実用上無視され
ている。結局、従来法ではテンシヨン・レベラを
用いて圧延材料のクラウンを矯正するという発想
はなかつた。

そこで、本発明の目的は、既存の手法を最大限
利用して安価かつ正確に圧延材料のエツジ・ドロ
ツプおよびクラウンを矯正する方法を得ることに
ある。

本発明の方法を説明する前に、ここで用いる圧
延材料のクラウン（CR）_sおよびエツジ・ドロツ
プ（ED）_s-eについて第１図を参照して、次のよ
うに定義する。

（CR）_s＝h_c−h_s （ED）_s-e＝h_s−h_e ただし h_c：幅2Cの圧延材料の横断面中央部の厚み h_s：圧延材料の横断面のエツジから中央側に距離
Ｓだけ離れた位置における厚み h_e：圧延材料の横断面のエツジから中央側に距離
ｅだけ離れた位置における厚み 本発明の方法は、千鳥状に配置した複数本のロ
ール列に圧延材料を通すこと、前記ロール列のう
ちの前段のロール群によつて該材料に軽圧下圧延
を施すこと、前記ロール列のうちの後段のロール
群によつて該材料の長手方向に曲げ引張を加える
こと、該材料の入側厚み分布に応じて前段での圧
下率と後段での長手方向の塑性伸びを調整するこ
とからなつている。

前段のロール群による軽圧下圧延では、主とし
て圧延材料のクラウンとエツジ・ドロツプの低減
を行う。後段のロール群による曲げ引張において
は、圧延材料の平坦度および残存するエツジ・ド
ロツプとクラウンを矯正する。

本発明の方法においては、前段のロール群によ
つて軽圧下圧延を行うさいに、前記前段のロール
群の少なくとも１対のロールの軸方向片側に先細
りのテーパ部分を形成し、各ロールのテーパ部分
を軸方向に互いに反対側に配置し、該ロールを軸
方向で互いに反対向きに移動させることが好まし
い。

さらに、本発明の方法では、後段のロール群に
よつて圧延材料の長手方向に曲げ引張を加えるさ
いに、前記後段のロール群の少なくとも１対のロ
ールの軸方向片側に任意のクラウン部分を形成
し、各クラウン部分を軸方向に互いに反対側に配
置し、該ロールを軸方向で互いに反対向きに移動
させることが好ましい。

材料の幅方向の曲げを容易にするために、後段
のロール群のロール径を前記前段のロール群のロ
ール径よりも小さくすること、または後段のロー
ル群のロール・ピツチを前記前段のロール群のロ
ール・ピツチよりも大きくすることが好ましい。

次に、図面を参照して本発明の方法を具体的に
説明する。第２図に示す通常のテンシヨン・レベ
ラ１を用いて圧延材料２に曲げ引張を加え、材料
２に５％の塑性伸びを与えた。この５％の塑性伸
びは、通常の形状矯正では0.2〜0.5％程度である
から形状矯正という概念からは想定できない、極
端に大きな伸びといえる。供試圧延材料２は冷間
圧延鋼帯であり、その寸法は厚み1.0mm×幅200mm
である。テンシヨン・レベラ１のロール１１の直
径は50mmでロール本数は７本である。

上記の条件の下で圧延材料２に曲げ引張を加え
たときの材料２の断面プロフイルを第３図に示
す。第３図において、実線ｍは母材（広幅材から
のスリツト材料であるから厚みは幅方向均一とな
つている。）であり、実線ｇはロール・ベンデイ
ングを行わなかつたもの、点線ｋはロール・ベン
デイングを行つたものをそれぞれ示す。

第３図からわかるように、テンシヨン・レベラ
によつて圧延材料にこれまで加えたことのない極
端に大きな塑性伸びを加えると、材料の幅方向エ
ツジ部の厚みがエツジ・ドロツプとは逆に厚くな
る現象（以下、エツジアツプという。）が生じる。
このエツジアツプの発生原因については目下解明
中であるが、次のように推定できる。

圧延材料に強力な曲げ引張を加えているさい
に、材料のエツジ部が長手方向に曲げられると同
時に幅方向にも曲げられるために材料の幅方向の
歪が大きくなり、エツジ部の厚み減少が小さくな
るためであろうと解される。

換言すれば、一般に材料の塑性変形による体積
一定の法則により、次式が成立する。

(1) 長手方向曲げのみで幅方向の曲げのない材料
幅方向中央部に関して、 ε_e＋ε_b＋ε_h＝０ ただし、 ε_e：材料中央部の長手方向歪 ε_b：材料中央部の幅方向歪 ε_h：材料中央部の厚み方向歪 (2) 長手方向曲げと幅方向曲げが共存した材料の
幅方向エツジ部に関して、 ε′_e＋ε′_b＋ε′_h＝０ ただし、 ε′_e：材料エツジ部の長手方向歪 ε′_b：材料エツジ部の幅方向歪 ε′_h：材料エツジ部の厚み方向歪 本実施例においては、ε_e＝ε′_eであるが、材料
のエツジ部は幅方向曲げが発生することにより幅
方向の歪が大きくなり、｜ε_b｜＜｜ε′_b｜となる。
その結果、｜ε_h｜＞｜ε′_h｜（エツジアツプ）が成
立することになる。なお、このエツジ部の幅方向
曲げは、材料が長手方向に曲げられているから発
生する現象であり、単純に引張つただけではエツ
ジアツプ現象は発生しないのである。

なお、ε_e＝ε′_eとなることから、材料の平坦度
矯正も同時に達成されていることに注目された
い。

したがつて、エツジ・アツプを利用すれば、エ
ツジ・ドロツプの解消は可能となる。しかし、こ
れは材料のエツジ部に限定されるので、材料の幅
中央部までこのエツジ・アツプを発展させれば、
すなわち幅方向曲げを材料のエツジ部だけではな
く、材料の幅中央部まで浸透させれば、材料クラ
ンクの制御も可能となることは容易に推定でき
る。

第３図点線ｋはロールに強力なベンデイングを
付与して曲げ引張り変形を付加した場合の板厚分
布を示すが、上記推論のごとく、幅方向曲げを材
料の幅中央部まで浸透させればクランク制御が可
能なことが実証された。さらに、ロール・ベンデ
イング法の代りにクラウン付与ロールを使用して
も同様の効果が得られることも確認できた。この
クラウンの付与形状が凸形であるか凹形である
か、または複雑な形状であるかによつて、厚み分
布は大幅に変化し、一般の凸クラウン、凹クラウ
ンのみならず複雑な幅方向厚み分布が平坦度矯正
と同時に達成できることも確認できた。

このロールクラウン付与方法を材料の幅に応じ
て適応可能なようにするには、第９図に例示する
ように少なくとも１対のロールの軸方向片側に目
的に応じたロール・クラウンを付与し、軸方向で
互いに反対側に配置し、被矯正材寸法にあわせて
軸方向に互いに逆向きに移動させればよいわけで
ある。なお、曲げ引張り変形による材料の幅変化
をできるだけ小さくするには、曲げ引張り変形量
をある程度小さくすることが望まれる。そこで、
前段のロール群にて軽圧下圧延を施し、幅方向厚
み分布をできるだけ小さくしておくことが一つの
方策となる。

以下、テンシヨン・レベラ１の前段のロール群
によつて圧延材料２に軽圧下圧延を施す工程につ
いて説明する。第４図および第５図に示すよう
に、テンシヨン・レベラ１の前段のロール群１１
ａのロール径を後段のロール群１１ｂのロール径
よりも大きくし（第４図）、また、後段のロール
群１１ｂのロール・ピツチを前段のロール群１１
ａのロール・ピツチよりも大きくする（第５図）。

厚み1.27mm×幅150mmの熱間圧延材料の横断面
プロフイルを第６図の曲線ａに示す。この材料に
軽圧下圧延を施したときの材料の断面プロフイル
を第６図の曲線ｂ〜ｆに示す。第６図において記
号γは圧下率（％）を示す。このときの各曲線ｂ
〜ｆについての材料のクラウン（CR）₂₀およびエ
ツジ・ドロツプ（ED）_20-2.5を第７図に示す。

第７図から明らかなように、圧下率γを変える
ことによつて材料クラウン（CR）は零にするこ
とはできるが（ただしこのときの材料の形状は極
端に悪化するので、この方法にも限度はある。）、
材料エツジ・ドロツプ（ED）を零にすることは
できない。

そこで、まず前段のロール群においてはエツ
ジ・ドロツプ（ED）が最小になる圧下率γｍを
求め（形状悪化の許される範囲内で）、この圧下
率γｍで軽圧下を行う。このときに、エツジ・ド
ロツプの改善を行うために、第８図に示すよう
に、前段のロール群１１ａの少なくとも１対のロ
ールの軸方向片側に先細りのテーパ部分を形成
し、各ロールのテーパ部分を軸方向に互いに反対
側に配置し、これらロールを油圧シリンダ等（図
示せず）によつて軸方向で互いに反対向きに移動
させる。なお、このときのロール配列は通常圧延
機のように垂直面内に上下に設置しても同じ効果
が得られる。

以上の工程によつてもなお残存するエツジ・ド
ロツプおよびクラウンを矯正するために、後段の
ロール群１１ｂによつて圧延材料２に強力な曲げ
引張を加える。この曲げ引張によつて前述したよ
うに、材料にエツジアツプ（第３図）を発生させ
る。

エツジアツプ効果を圧延材料の幅方向中央部に
まで浸透させるために、第９図に示すように、後
段ロール群１１ｂに少なくとも１対のロール軸方
向片側に先太りのクラウン部分を形成し、各ロー
ルのクラウン部分を軸方向に互いに反対側に配置
し、これらロールを油圧シリンダ等（図示せず）
によつて軸方向で互いに反対向きに移動させる。

第８図のテーパ部分を有するロールを第９図の
クラウン部分を有するロールとを組み合せること
によつて、より有効な矯正効果が得られる。

以上は、圧延材料が冷間圧延鋼帯である場合に
ついて主として説明してきたが、材料が高温にな
るほど材料は低張力で大きな塑性伸びが得られる
はずであるから、熱間圧延材に対しても本発明の
方法は十分適用できる。例えば、熱間圧延ライ
ン、連続焼鈍ライン、亜鉛メツキライン等の高温
部に本発明の方法を有効に適用できる。

圧延材料に張力をを付与する方法としては、第
１０図に示すように、本発明の方法を適用したレ
ベラ１の出入口側にブライドル・ロール３Ａ、ピ
ンチ・ロール４Ｂ、または圧延機５Ｃまたはこれ
らの組合せ装置を設けることができる。

なお、本発明では圧延と曲げ引張りとを連続的
に行う方式を述べたが、当然のことながら両者を
個別に行う方式（例えば、圧延後一度巻取り、再
び巻き戻して曲げ引張を行う）も含まれる。

さらに、上記説明は主として長方形断面プロフ
イルを得ることを念頭に述べたが、本方法により
特殊断面プロフイル（大クラウン板、一部の板厚
がうすい板、一部の板厚が厚い板、板幅方向で凹
凸のあるプロフイルの板等）の板を得る場合に
は、前段の圧延段階にて特殊クラウン・ロールを
用いることが有効な手段となり得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延材料の横断面図。第２図は通常の
テンシヨン・レベラの説明図。第３図は圧延材料
に大きな塑性伸びを与えたときの材料横断面プロ
フイルを示すグラフ。第４図および第５図は本発
明の方法を適用したテンシヨン・レベラの説明
図。第６図は圧下率と材料断面プロフイルとの関
係を示すグラフ。第７図は圧下率と材料クラウン
およびエツジ・ドロツプとの関係を示すグラフ。
第８図および第９図は本発明の方法を適用したテ
ンシヨン・レベラの平面図。第１０図は圧延材料
に張力を付与する方法を示す説明図。 １：テンシヨン・レベラ、２：圧延材料、１１
ａ：前段のロール群、１１ｂ：後段のロール群。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 千鳥状に配置した複数本のロール列に圧延材
   料を通すこと、前記ロール列のうちの前段のロー
   ル群によつて該材料に軽圧下圧延を施すこと、前
   記ロール列のうちの後段のロール群によつて該材
   料の長手方向に曲げ引張を加えること、該材料の
   入側幅方向厚み分布に応じて前段での圧下率と後
   段での長手方向の塑性伸びを調整することからな
   る圧延材料の幅方向厚み分布の矯正方法。 ２ 前記後段のロール群のロール径を前記前段の
   ロール群のロール径よりも小さくすることを特徴
   とした特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記後段のロール群のロール・ピツチを前記
   前段のロール群のロール・ピツチよりも大きくす
   ることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ４ 前記前段のロール群の少なくとも１対のロー
   ルの軸方向片側に先細りのテーパ部分を形成し、
   各ロールのテーパ部分を軸方向に互いに反対側に
   配置し、該ロールを軸方向で互いに反対向きに移
   動させることを特徴とした特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ５ 前記後段のロール群の少なくとも１対のロー
   ルの軸方向片側に任意のクラウン部分を形成し、
   各クラウン部分を軸方向に互いに反対側に配置
   し、該ロールを軸方向で互いに反対向きに移動さ
   せることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ６ 前記前段のロール群の少なくとも１対のロー
   ルの軸方向片側に先細りのテーパ部分を形成し、
   前記後段のロール群の少なくとも１対のロール軸
   方向片側に任意のクラウン部分を形成し、前記の
   各ロールのテーパ部分およびクラウン部分を軸方
   向に互いに反対側に配置し、前記の各ロールを軸
   方向で互いに反対向きに移動させることを特徴と
   した特許請求の範囲第１項記載の方法。