JPH02155506A - 熱間圧延材の板厚制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈イ）産業上の利用分野 本発明は、板クラウンまたは板厚を含めて高板厚精度で
金属材料の熱間圧延を行うための圧延方法に関するもの
である。

（ロ）従来技術 熱延鋼帯製造プロセスにおいては、高歩留または、高品
質の観点から、製品の寸法精度を向上させることが重要
である。そこで、従来から寸法精度を向上させるために
、下記の制御が行われている。

■　板幅を製品目標値にするために行う板幅制御卸（Ａ
ＷＣ）。

■　圧延材の長手方向の板厚を一定にするために行う板
厚制御（ＡＧＣ）。

■　圧延材の幅方向板厚分布を小さくするために行う板
クラウン制御。

特に、圧延前後で幅方向板厚分布が大きく変化すると、
圧延後に板端が波打つ耳波現象や、板幅中央部が波打つ
中伸び現象といった形状不良が発生すること、また、長
手方向板厚変動にくらべて幅方向板厚変動（一般には、
板クラウンと呼ぶ）の方が大きいことなどの理由から、
板クラウンを小さくするための板クラウン制御が重要で
ある。

従来の一般的な板クラウン制御手段としては、ワークロ
ール・ベンダがある。ワークロール強度等の制約からあ
まり大きなベンダ力とワークロールに１１与することが
できず、近年の厳しい板クラウン低減の要請にはワーク
ロール・ベンダ力のみで対応することが不可能になりつ
つある。

このため、最近では、上下ワークロールをワークロール
軸心方向に対して互いに反対方向に交差させるワークロ
ール・クロス方法や、６重式圧延ロールの中間ロールを
圧延材の板幅に応じて軸心方向に移動させる方法（いわ
ゆるＨＣミル）が開発され実用化されている。

これらの板クラウン制御方法は、大きく板クラウンを変
化させることが可能であり、板クラウン低減には大きな
効果を発揮する。しかし、以下のような問題点もある。

■　従来の圧延設備に上記方法を適用するためには、大
幅な設備改造が必要であり、改造工期が長く、改造費用
が非常に高価である。

■　上記方法は、主に圧延前の条件設定時（いわゆるセ
ットアツプ）に用いられる方法であり、圧延中に交差角
の変更や、中間ロールの移動は行えず、荷重変動等によ
る機内の板クラウン変動対応は不可能である。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は、既存の熱間圧延設備
に簡単に適用でき、しかも板クラウン、板厚を含めた高
精度板厚制御のできる圧延方法を得ることにある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の熱間圧延材の板厚制御方法は、熱間圧延機のワ
ークロールと熱間圧延材との間の摩擦係数が０．３以下
となる潤滑剤を用いること、複数のノズルを有する潤滑
剤塗布ヘッダを前記熱間圧延機の入側に設けること、圧
延材をその板幅方向に複数の領域に区分すること、目標
板クラウンに合せて前記領域を選択すること、該選択さ
れた領域に合せて前記ヘッダを制御して所定のノズルか
ら潤滑剤を該領域に塗布することからなる手段によって
、上記課題を解決している。

前記熱間圧延機の出側に板クラウン検出器を設けること
、圧延後の圧延材の板クラウンにもとづいて前記ヘッダ
の制御を補正することからなる手段を設けることもでき
る。

前記選択された領域に潤滑剤が塗布されたときに低下す
べき圧延荷重を算出すること、該算出値にもとづいて前
記熱間圧延機の圧下装置を制御することからなる手段を
設けることもできる。

前記熱間圧延機の出側に板クラウン検出器を設けること
、圧延後の圧延材の板クラウンにもとづいて前記ヘッダ
の制御および前記圧下装置の制御を補正することからな
る手段を設けることもできる。

前記潤滑剤は黒鉛を含有する熱間潤滑剤である。

（ポ）作　用 本発明は、潤滑圧延による荷重低減効果を利用している
０本発明者等は数々の圧延テストを実施した結果、第９
図に示すように、圧延材と圧延機のワークロールとの摩
擦係数が、０，３以下となると、圧延荷重が低減するこ
とを確認した。さらに、第６図に示すように、潤滑剤を
まったく供給しない場合（Ａ）にくらべて潤滑剤の供給
を板幅中央部に限定した場合（Ｂ）には、幅中央部の圧
延荷重が減少し、板クラウンが減少すること、また、潤
滑剤を板幅エツジ部に限って塗布すること（Ｃ）、板幅
エツジ部の荷重が減少し、板クラウンが増大すること３
見い出した。

したがって、板クラウンを大きくするには、潤滑剤を圧
延機入側の圧延材の板幅エツジ部に塗布すればよい、逆
に、板クラウンを小さくするには、入側圧延材の板幅中
央部に潤滑剤を塗布すればよい。

板クラウン変化に対する潤滑剤塗布領域の影響はあまり
厳密ではなく、第６図に示すように、板幅中央領域塗布
と板幅エツジ領域塗布といったような大まかな塗布領域
制御で板クラウン制御に十分な効果がある。しかしなが
ら、より精密な板クラウン制御をする必要がある場合に
は、板幅方向の区分領域をより細分化し、後述するよう
な特殊のノズル・ヘッダを用いることによって、実施が
可能になる。

したがって、本発明の方法を実施する場合、潤滑剤塗布
ノズルを圧延機入側のワークロール・バレル方向に２０
’ＯＩａｍピッチ程度で約１０箇はど設置し、各ノズル
のオン・オフ制御を行えば、十分な効果が得られる。

また、板クラウン変化に対する摩擦係数の影響は大きく
、低摩擦係数の潤滑剤はど板クラウン変化も大である。

したがって、大きな板クラウン制御効果を得たい場合に
は、摩擦係数０．２以下が望ましい０通常の潤滑による
板クラウン制御効果は、摩擦係数０．３以下で十分得ら
れる。

一方、クラウン制御のために潤滑領域を変化させると荷
重変化が生じ、圧延方向の板厚変動が発生する。この板
厚変動は、低摩擦係数の潤滑剤を使用し、本発明のクラ
ウン制御能力を増大させるほど大きくなる。この問題に
対しては、荷重変動を予測計算し、潤滑領域の変化に応
じて、ワークロール開度を調整するという方法で解決可
能である。

（へ）実施例 図面を参照して、本発明の方法の実施例について説明す
る。

本発明の方法を適用する圧延設備は、第１図第２図およ
び第３図に示すように、直径７００ｎｍ。

胴長２０５０ｍｍのワークロール３と、直径１５５０ｎ
＋ｍのバックアップロール７からなる４重式圧延機３７
である。圧延機３７の入側にピッチ２００ＩＩｌｌ＠で
計９箇のノズル１を幅方向に１■す（−ｔけた潤滑剤塗
布ヘッダ２を設置した。各ノズル１は、別個に開閉操作
が可能である。

ワークロール３の出側に冷却ノズル５を設けて、ワーク
ロール３を水冷する。ワークロール３の出入側に水切り
６を設けて冷却水と潤滑剤との混合を防止する。

熱間圧延機のワークロールと熱間圧延材との間の摩擦係
数が０．３以下となる潤滑剤を用いる。この潤滑剤は、
黒鉛を含有する熱間潤滑剤である。

圧延材４をその板幅方向に複数（図示例では３）の領域
　Ｒｔ：　、Ｒｅ　、Ｒｔ：　　に区分する。目標板ク
ラウンＣ〈第４図）に合せて各領域ＲＥ　、Ｒｃ　。

Ｒ８のうちから所定の領域（例えば、Ｒｅ）　　をを選
択する１選択された領域（例えばＲｃ）に合せて、ヘッ
ダ２を制御して所定のノズル（例えば、Ｎｏ、■、■）
から潤滑剤をその領域（例えばＲｅ＞に塗布する。

第３図に示すように、圧延機３７の出側には、板クラウ
ン検出器８を設置し検出器８で実測した板クラウン値を
もとに演算器１０によって圧延後板クラウンが目ｔｌｌ
ｆｉＭとなるように各ノズル１の開閉指令を出す、同時
に、潤滑領域変化による圧延荷重変化を予測演算し、圧
延荷重変化による圧延後板厚変化量を算出し、この板厚
変化を相殺するためのワークロール開度調整指令を油圧
圧下装置９に出力する。

上記設備を用いて、厚み５＋ａ＋ａ、幅９００　ｍｍ＋
、１２００１、１８００ｍｍの低炭素鋼およびハイテン
材を温度９００°Ｃ１圧下串３５％で圧延したときの本
発明の板クラウン制御効果を従来法と比較して第１表。

第２表、第５図、および第１０図にそれぞれ示す。

第２人 第１表は圧延材とワークロールとの間のＲＩＩ　ｆ糸数
が、約０．１５となる鉱物油系黒鉛含有潤滑剤を用いて
、テストシた結果を示したものである。圧延材の全幅に
わたり潤滑を施した渇きには、無潤滑にくらべて約４０
％の圧延荷重低減効果がある。

上記潤滑剤を用いて、本発明の仮クラウン制御を行った
ところ第１表に示すように、例えば板幅り００【ＩＩＩ
＠のケース■では、無潤滑では（第５図曲線Ｎｏ１）出
側板クラウンは１・１０μ鋼となるのに対し、第２図中
に示すノズルＮｏ■、■を開（ＯＮ）にし、板幅地中央
部の約５００ｍ＋儲にわたって、潤滑を行った場合には
、（曲線Ｎ　ｏ　ｉｉｉ　）板クラウンは、６６μ鯖と
なり板クラウンがほぼ半減する効果があった。

これに対し、ワークロールベンダをチョック当り１００
　Ｌｏｎ負荷した場なには（曲線Ｎｏ１ｖ）板クラウン
は、９２μ油であり、この場合の板クラウン低減効果は
４８μであった。

ここで、板クラウンＣ「とは、第４図に示すように、板
幅中央の板厚り。から板幅エツジの厚みｈＥ　　を差し
引いたものをいう（Ｃ、＝　ｈｃ　　ｈＥ　）。

第１表かられかるように、ケースＩでは板幅中央部潤滑
と板幅エツジ部潤滑とにより板クラウンを６６μから１
５８μまで９２μ変化させることが可能であり、本発明
の潤滑法を用いると、ワークロール・ベンダ力で約２０
０　ｔｏｕ／’チョックに相当する板クラウン制御が可
能となり、非常に大きな板クラウン制御能を安価な設備
で得ることができる（第１０図９１東）。

第２表は、板幅１２００ｎｕ・の低炭材圧延の場合につ
いて各ノズルの開１別により潤滑幅を種々変化させたと
きの圧延材の板クラウンを示している９板幅中央部から
板幅エツジ部にかけて潤滑領域を拡大していくと、板ク
ラウンは急激に減少するが（Ｎｏｌ　、２．３．４　＞
全幅に潤滑すると（Ｎｏ８）板クラウンは増加する。ま
た、板幅エツジ部から板幅中央部へと潤滑領域を拡大し
ていくと（Ｎｏｔ−５）板クラウンは増加するが、さら
に潤滑領域を拡大すると（Ｎ０５→６→７−８）、板ク
ラウンは減少していく。

この結果かられかるように、本発明では、部分潤滑を行
うことによって、燕潤滑の場合よりも板クラウンを大き
くすることが可能であるし、全幅潤滑の場合よりも板ク
ラウンを小さくすることができる。

本発明の板クラウン制御効果は、潤滑性に依存する。第
７図は、潤滑剤の濃度調整成分調整等を実施し、ワーク
ロールと圧延材との間のＩＩ擦係数と板クラウン制御範
囲の関（系を調べた結果を示す。

図かられかるように摩擦係数μが０．４以−Ｅでは幅方
向分布潤滑の効果はまったくない。また、μ〈０．２で
非常に板クラウン制御効果が大となるが、実用上μり０
．３で効果がある。

ところで、第２表かられかるように潤滑剤供給ノズル本
数を増し、幅方向潤滑領域を拡大すると、圧延荷重は減
少し、この荷重減少に起因して、出側板厚は薄くなる。

この荷重減少量は潤滑剤、濃度等の潤滑条件が同一の場
合、潤滑領域すなわち供給ノズル本数に比例する。した
がって、予めノズル１本当りの荷重減少量Δｐ　（ｔｏ
ｎ／　１本）を求めておけば、下式で簡単に荷重減少量
ΔＰ　（ｔｏｎ）を予測でき、ロール開度修正量Δ５（
１１１輪）を下記のように算出するこができる。

ΔＰ−ΔＰ×ΔＮ　−−−−−−−−−−−−−−−−
−（１）ΔＳ−ΔＰ／Ｍ　　−−−−−−−−−−−−
−−−−−（２）ただし、ΔＮ：潤滑剤供給ノズル増加
本数本数ミル剛性（ｔｏｎ／＋ａｍ） 上記式（１）、（２）で算出したロール開度修正量ΔＳ
（開放側を正とする）を、ノズル關閏と同時に、板１７
制御用圧下装置９（第３図）に出力すれば、潤滑領域変
更時の荷重変１ヒによる板ｐ′Ｌ変動を防止することが
可能となる。

実際に、従来の荷重モニタ板厚制御方法と本発明による
荷重減少フィードホワード方式の板１１，１制御３ｊ方
法との比較を第８図に示す。圧延条件は第２表の場合と
同様であり、潤滑領域変更は、第２表中のＮｏｌ→Ｎｏ
３→Ｎｏ８の順で実施した。

図かられかるように、従来の板厚制御方法を実施したＮ
ｏ１−Ｎｏ３変化にくらべ、本発明の方法で行ったＮｏ
３→Ｎｏ８の方が板厚変動が小さい。

大幅な荷重変動が瞬時に生じると、出側板厚変化と同時
に先進率が変ｆヒし、このため前後方張力が変化して、
さらに圧延荷重が変化するという複雑な現象が生じる。

このため、従来方式の荷重モニタによる板厚制御を行う
場き、荷重変化によるロール開度修正ゲインを高くする
と、制御が不安定になるため、修正ゲインを低くせさ′
るを得ない。

したがって、目標板厚まで修正するために、開度修正を
多数回繰り遅えすので、長時間を要し、板厚変動領域お
よび変動量が大きくなる。これに対し、本発明の板厚制
御方法では、予め荷重変動による開度修正量を算出し、
すなわち、従来方式におけるロールギヤツブ目標値ｆ！
：算出するため、理想的には１回の開度修正により目標
板厚に修正が可能であり、板厚変動領域がほとんどない
。

前述したように、潤滑剤の塗布パターンは、第６図（Ｂ
）、（Ｃ）に示すように、板幅中央部のみまたは板幅両
エツジ部のみで十分ではあるが、より精密な制信−を必
要とする場りには、本出願人が先に提案した［スプレ・
ヘッダＪ（特願昭６３−２１２１０８号）を利用するこ
ともできる。

このスプレ・ヘッダについて、第１１図から第１３図ま
でを参照して、以下簡単に説明する。このスプレ・ヘッ
ダにおいては水を用いているが、水を潤滑剤に置き換え
れば、十分本発明にも適用できる。

スプレ・ヘッダは、第１１図に示すように、ヘッダ本体
１１．固定板１２．移動板１３．仕切部材１４．流体供
給系１５．駆動機器１６．ノズル１７からできている。

ヘッダ本体１１は、複数のノズル１７を所定のとッチて
配列している。ヘッダ本体１１は中空体である０図示す
る実施例では円筒体になっている。

固定板１２は、ヘッダ本体１１の内部を長手方向にそっ
て仕切りかつ所定の断面積をそれぞれ有する第１のオリ
フィス群１２１を所定のピッチで設けられている。移動
板１３は、固定板１２の長手方向にそって滑動自在に接
触係合しかつ所定の断面↑＾をそれぞれ有する第２のオ
リフィス群１３１を所定のピッチで設けられている。駆
動機器１６は、移動板１３の一端に連結していて、移動
板１３をその長手方向にそって所定の距離だけ移動させ
る。駆動機器１６は図示する実施例では流体圧シリンダ
である。

仕切部材１４は、固定板１２および移動板１３を挾んで
一方の側のへ・ンダ本体１１内に各ノズル１７にそれぞ
れ独立して別個に連通ずる区画室１２７を形成しかつ他
方の側のヘッダ本体１１内に各ノズルに共通して連通ず
る共有室１１７を形成する。

仕切部材１４は、水蜜機能の観点から、固定板１３に連
結することが好ましい。しかし、構造上の制約（ｒＩＡ
えば、後述するように、移動板１３が複数枚になった場
合など）で、仕切部材１４は移動板１３と滑動体きして
もよい。

共有室１１７は各オリフィス群１２１と１３１との重複
部分をかいして各区画室１２７に連通ずる。流体供給系
１５は、共有室１１７に流体（例えば冷却水）を供給す
る。

第１のオリフィス群１２１と第２のオリフィス群１３１
とは、半径Ｒ，，Ｒ２の異なる円形断面であるか、また
は幅すが一定で長さり、、Ｌ２の異なる方形断面であっ
てもよい、その他、長円１三角形。

多角形等の断面であってもよい。

以下、説明の便宜上、オリフィス群１２１゜１３１は長
方形断面を有するものとして説明する。

第１２図に示す例では、同一寸法（幅ｂ１長さ４ａ）の
長方形オリフィス群１２１．１３１を互いにピッチＩ）
、　、　Ｉ）２．　Ｐ　、　、　Ｐ　、にし、それぞれ
ａ、２ａ、３ａ、４ａず−）ずらせて配置したものであ
る（（Ａ　）ＩＩ　）。

移動量δ−０（（Ａ）図）のときは、重複部分の長さは
、それぞれａ、２ａ、３ａ、４ａとなる。δ−ａのとき
は（（Ｂ）図）、重複部分の長さはそれぞれ、０．ａ２
ａ、３ａになるδ−２ａのときは（（Ｃ）図）、重複部
分の長さはそれぞれ、０，０．ａ、２ａになる。

以上要約すれば、固定板１２および移動板１３の各オリ
フィス群１２１および１３１の断面形状、寸法、配列ピ
ッチ、移動量を適当に選定・組合せることにより、各オ
リフィス群の重１・（断面積を任意に決定することがで
きる。さらに、これを各ノズル位置についても任意に決
定することができる。

このようにして各ノズルめスプレ・パターンを任意に選
定できる。

例えば、第１］！ｌに示すように、圧延材マ゛ｌの板幅
に応じてノズルの板幅方向のスプレ範囲を拡縮したり、
板幅両エツジ部の流体の流量を加減したりてきる（（Ａ
）図）。一方、板幅方向に局所的または断続的にスプレ
範囲と限定することもできる（（Ｂ）図）。さらに進ん
で、板幅方向に任意に変化する水量に各ノズルの開閉度
を調節することもできる（（Ｃ）図）。

（ト）効　果 本発明によれば、安価な設（至）費で大きな板クラウン
制υ−能が得られ、寸法精度の向上、歩留の向上を達成
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を適用した４型式熱間圧延機の平
面図。第２図は第１図の一部側面図。第３図は本発明の
別の方法を適用した４型式熱間圧延機の側面図、第４図
は板クラウンの説明図。第５図は本発明の方法の実施結
果を示すグラフ。第６図は本発明の方法の概略説明図。 第７図は本発明の方法の実施結果を示すグラフ。第８図
は本発明の別の方法の実施結果を示すグラフ。第９図は
Ｔ′Ｊ擦係数と圧延荷重低減効果との関係を示すグラフ
。第１０図は第５図と関連した本発明の実施結果を示す
グラフ、第１１図は本発明の方法に用いることのできる
スプレ・ヘッダの一例の縦断面図。 第１２図は第１１図のスブし・ヘッダのオリフィスの重
複作用の説明図、第１３図はスプレ　ヘッダのスプレ・
パターンの説明図。 １：ノズル　　　　　２；ヘッダ ３：ワークロール　　４：圧延材 ５：冷却ノてル　　　６：水切り ７、バックアップロール ３７：４重式熱間圧延機 Ｒｃ　、ＲＥ　：１或

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱間圧延機のワークロールと熱間圧延材との間の摩
   擦係数が０．３以下となる潤滑剤を用いること、複数の
   ノズルを有する潤滑剤塗布ヘッダを前記熱間圧延機の入
   側に設けること、圧延材をその板幅方向に複数の領域に
   区分すること、目標板クラウンに合せて前記領域を選択
   すること、該選択された領域に合せて前記ヘッダを制御
   して所定のノズルから潤滑剤を該領域に塗布することか
   らなる熱間圧延材の板厚制御方法。 ２、前記熱間圧延機の出側に板クラウン検出器を設ける
   こと、圧延後の圧延材の板クラウンにもとづいて前記ヘ
   ッダの制御を補正することからなる請求項１記載の方法
   。 ３、前記選択された領域に潤滑剤が塗布されたときに低
   下すべき圧延荷重を算出すること、該算出値にもとづい
   て前記熱間圧延機の圧下装置を制御することからなる請
   求項２記載の方法。 ４、前記熱間圧延機の出側に板クラウン検出器を設ける
   こと、圧延後の圧延材の板クラウンにもとづいて前記ヘ
   ッダの制御および前記圧下装置の制御を補正することか
   らなる請求項３記載の方法。 ５、前記潤滑剤は黒鉛を含有する熱間潤滑剤であること
   を特徴とした任意の請求項のうちの一項記載の方法。