JPH02229610A - 熱間圧延のネッキング防止方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、鋼材の熱間ストリップ圧延時に発生するネ
ッキングの防止方法に関し、特にネッキング発生位置の
制御方法に関する。

〔従来の技術〕

ホットストリップミル等の熱間ストリップ圧延において
、圧延されたストリップを巻取機で巻取るためにストリ
ップの先端を巻取機に巻付けるときにストリップに過大
な張力が生じる。これにより局所的な断面寸法の変化が
生じる現象をネッキングという。ここで局所的な断面寸
法の変化には仮幅及び板厚の変化があげられるが、以下
板幅の変化、即ち板幅が狭《なる場合について説明する
。

第６図はストリップに用いる炭素鋼の温度と降伏応力と
の関係を示すグラフであり、縦軸に降伏応力を、また横
軸に温度をとっている。

第６図に示す如く、一般に炭素鋼の高温引張変形時の降
伏応力は冷却に伴いγ相からα相へ変態を開始する変態
開始温度Ｔｓと終了温度Ｔｅとの間の領域において大き
く減少し、変態終了時に最小となる。

圧延を終了したストリップは通常出側テーブル上で水冷
されて温度が降下して、γ一α変態が完了した後巻取ら
れる。従ってストリップ先端が巻取機に巻付いた時点で
その張力による応力Ｆｓが降伏応力より大きい範囲では
ストリップ上に引張変形によるネッキングが生じる。こ
のネッキングは巻付時点で変態を完了した部分が最も可
能性が高い。このネッキングを防止するためには予めネ
ッキングが発生すると予測される部分近傍のストリップ
幅を拡げておけばよいが、あまり広い範囲で拡げる場合
は、歩留りが悪くなる。

従って歩留りの向上のためにはネッキングの発生位置を
正確に予測することが重要になる。

このような問題を解決する従来技術として特公昭５１−
４３４６０号公報に開示された発明がある。これはスト
リップの成分，幅及び厚さ，巻取機のリード速度並びに
冷却条件を変数とし、ネッキングの発生位置及び変化量
をそれを関数としたモデル式により予測し、予め該当部
分近傍の幅を拡げておく方法である。

また特開昭６２−６８６１７号公報にはネツキング位置
予測精度を向上させるため、仕上圧延機出側及び巻取機
人側に幅計を設置して、これらの測定値を比較すること
によりネッキングの発生位置及び変化量の実績を知り、
もって予測モデル式の学習を行わせようとするものが開
示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、これらの従来技術は以下の如くの問題点
を有している。即ち前者のものはネツキングの発生原因
となる鋼の変態現象は、様々な要因により複雑に変化す
るため、モデル式だけで正確にネッキングの発生位置及
び変化量を予測することは困難である。

また後者のものは、実際にネッキングが発生した場合に
のみ学習が可能であり、発生しない場合は学習できず予
測モデルでの予測が不確実なものとなる。また板幅はス
トリップの長手力向の全域に亘り変動しており、２台の
幅計からの測定値を比較することでネッキングの発生位
置を正確に割り出すことは困難である。さらに、幅計は
通常光学的に測定を行っているため、冷却水等の周囲環
境の影響を受けて誤動作する虞があり、それによりネッ
キング位置を誤検出する可能性がある。

従って従来の方法の如く、モデルによりネッキング位置
を予測することは非常に困難であり、その予測による位
置の誤差は大きな値となり、予め幅を拡げておく範囲に
ある程度の余裕が必要となっていた。またこの部分は最
終的には切断されるので、予め幅を拡げる部分の範囲が
大きいと製品の歩留りが低下する。

この発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、こ
の発明の目的は仕上圧延機出側に設置された冷却装置の
冷却速度の制御により、ネッキングの発生位置を一定に
保ち、拡幅の範囲を減少させ歩留りを向上させることが
できる熱間圧延のネッキング防止方法を提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る熱間圧延のネッキング防止方法は、圧延
機にて圧延された鋼材が巻取られるときに発生する張力
によって生ずるネッキングによる局所的な断面寸法の変
化位置及び変化量に応じて、予め前記変化位置での変化
，量に見合う量だけ前記断面寸法を変更しネッキングを
防止する熱間圧延のネッキング防止方法において、前記
圧延機出側に冷却装置を設け、該冷却装置により鋼材の
冷却速度を制御し、前記ネッキングの発生位置を制御す
ることを特徴とする。

〔作用〕

この発明においては、鋼材の変態率を測定することによ
りネッキングの状態を観測し、変態率を一定に保つべく
冷却速度を制御するので、ネッキング位置を一定に制御
でき、ネッキングの発生位置近傍の拡幅範囲を減少させ
ることができる。

〔実施例］ 以下この発明に係る熱間圧延のネッキング防止方法を、
その一実施例を示す図面に基づいて説明する。

第１図はこの方法を適用した熱間圧延の仕上ライン構成
を示す模式図である。図において１はストリップ３を圧
延する熱間仕上圧延機のスタンドであり、該スタンド１
の上流側にはストリップ３の幅圧下を行う仕上用のエソ
ジャ２が設けられている。その下流側にはローラテーブ
ルからなるランナウトテーブル４が設けられている。ラ
ンナウトテーブル４は圧延されたストリップ３をその下
流側に設けられたピンチロール５まで搬送するものであ
り、ピンチロール５にかみこまれたストリップ３は巻取
機１０にて巻取られる。またスタンド１出側のランナウ
トテーブル４の上方には搬送方向の所定長に亘って水冷
式の冷却装置６が設けられている。冷却装置６により圧
延されたストリップ３は冷却されγ相からα相へと変態
する。冷却装置６に対向するランナウトテーブル４のロ
ーラ間には鋼の変態率を検出するｎ個の変態率センサ７
，７・・・が設けられている。

第２図は変態率センサの構成を示す第１図の■一■線に
おける断面図である。変態率センサ７はストリップ３の
両側及び中央部近傍に対向する位置に配された励磁コイ
ル７１．７１．７１と検出コイル７２，７２．７２とか
らなり、励磁コイル７１，７１．７１は交流により励磁
されている。この変態率センサ７は炭素鋼が磁気変態点
Ｔｃ以下の温度領域でα相とγ相との磁気特性が相異し
、α相は強磁性であるのに対してγ相は非磁性であるこ
とを利用しており、磁気特性の変化を磁束分布の変化と
して検出し、γ相からα相への変態率を検出するもので
ある。従って光学式センサと異なり、冷却装置からの水
による影響を受けることがなく、冷却水中であっても検
出が可能となる。

冷却装置６への給水はそれへの給水途中に設けられ、給
水量を制御する流量制御弁８を介して行われる。流量制
御弁８は電動式のものであり、そこに与える制御信号Ｃ
Ｓにより開度が調節され、給水量を制御する。

また変態率センサ７からの出力は計算機９に与えられ、
それと、そこに与えられる圧延、冷却情報とにより制御
信号ＣＳ及びエッジャ２の幅圧下量を制御する開度信号
ｐｓを出力する。

次にこのラインの動作について説明する。

第３図は炭素鋼の冷却温度と変態開始及び終了時間との
関係を示すグラフであり、横軸には時間ｔの自然対数１
ｏｇｔを、また縦軸には温度Ｔをとっている。また破線
は冷却速度が大きいときを、また実線は小さいときを夫
々示している。第３図から明らかな如く冷却速度が大き
いときは変態開始温度Ｔｓ及び終了温度Ｔｅに速く達す
るため、変態開始及び終了の時間が速くなり、冷却速度
が小さいときは遅くなる。従ってスタンド１出側の冷却
装置６の冷却能力を調節することによりランナウトテー
ブル４上のストリップ３の変態開始及び終了位置を制御
することができる。冷却能力の調節はこの例の如く水冷
式の場合は給水配管の中途に設けられた流量調整弁８の
開度により給水量を調節することにより容易に実現でき
る。

第４図はこの発明方法により冷却を行った場合のストリ
ップ位置とストリップ温度Ｔ，変態率Ｘ（％）及び降伏
応力σとの関係を示すグラフであり、横軸はストリップ
位置Ｌを、また縦軸は第４図（ａ）はストリップ温度Ｔ
、第４図（ｂ）は変態率Ｘ、第４図（ｃ）は降伏応力σ
を夫々とっている。第４図（ａ）に示す如くストリップ
３は冷却装置６により徐々に冷却されるが、変態開始温
度Ｔｓまで冷却された場合、第４図（ｂ）に示す如くγ
相からα相への変態が開始され、変態率Ｘが急上昇し、
そ・れと共に第４図（Ｃ）に示す如く降伏応力σが減少
する。

さらに変態終了温度Ｔｅまで冷却された場合、変態が終
了し降伏応力σが最小となる。それ以後ストリップ温度
Ｔの低下と共に降伏応力σが増加する。そして巻取機１
０にストリップ３の先端が巻取られたとき、その張力に
よる応力Ｐｓが降伏応力σより大きい範囲（Ｌｎ　”Ｌ
ｓ）の間にネッキングが発生する。

即ち、ストリップ３の先端が変態率センサ７，７・・・
の上流側を通過した時点から変態率Ｘの検出が開始され
、複数の変態率センサ７，７・・・で検出されたランナ
ウトテーブル４上のストリップ３の各位置での変態率Ｘ
の分布により変態終了位置Ｌｅが判定される。

この結果第４図（ｃ）に示す如く変態終了位置Ｌｅが目
標位置Ｌｎよりスタンド１側にある場合（Ｌｎ　＞　Ｌ
ｅ）、計算機９から冷却装置９の冷却能力を減じる制御
信号ＣＳが流量調整弁８に出力され、流量調整弁８の開
度を小さ《し、給水量を減少させる。

また逆の場合（Ｌｎ＜Ｌｅ）　、流！調整弁８の開度苓
大きくし、給水量を増加させ、変態終了位置Ｌｅを目標
位置Ｌｎに接近させる。

このようにしてストリップ３の先端が巻取機１０に到達
する迄の間に変態率Ｘの検出結果に基づき給水量の調節
による冷却速度の制御を完了し、先端が巻付いた時点で
は変態完了位置Ｌｅは正確に目標位置Ｌｎとなるように
制御される。

なお、ランナウトテーブル４上での変態終了位１ｉＬｅ
を目標位置Ｌｎとなるように制御することはストリソプ
３の搬送速度が一定である先端部においては圧延終了か
ら変態終了までの時間を一定となるように管理している
ことになり、製品の機械特性のバラツキを抑えるという
観点からも有効である。

また先端が巻付けられ、ストリップ３の搬送速度の加速
が開始された場合には、それ以後搬送速度に応じて変態
終了までの時間が一定となるようにスタンド１出側以降
の冷却装置の冷却能力を調節し、同様に機械特性のバラ
ッキを抑制することができる。

次に目標位置Ｌｎ近傍の拡幅方法について説明する。第
５図は拡幅方法を説明するグラフであり、横軸に仕上圧
延前のストリップ長を、また縦軸に第５図（ａ）はエッ
ジャ開度Ｓを、第５図（ｂ）はスタンド出側のストリッ
プ幅Ｗを、第５図（ｃ）は巻取機入側でのストリップ幅
を夫々示している。

前述した方法で目標位置Ｌｎに一致するように変態完了
位ｆｉｌｅを制御し、ネッキング発生位置を制御し、目
標位置Ｌｎに対応する位置のストリップ幅を予め拡げる
ことにより、ネフキッグによる幅狭部の発生を防止でき
る。

目標位置Ｌｎに対応する位置の拡幅は、スタンド１の入
側に設置したエフジャ２により行う。

ネ）キング補正開始位置ＬＩＩ３及び終了位置ＬＢｆは
仕上圧延前のストリップ長さをＬ８とすると、下記式の
如くなる。

■ Ｌｍｓ＝　　（Ｌｎ−　　　　ΔＬｎ）・Ｌ．Ｌｓｆ＝
　　（Ｌｎ＋　　　　ΔＬｎ）・Ｌ，１ここでΔＬｎ：
　　拡幅長さ 圧延前のストリップ３先端からＬ！Ｉｓ””ＬｌｆＯ間
エッジャ２のエッジャ開度ＳをΔＳだけ増加させ、拡幅
する。ここでΔＬｎ及びΔＳは搬送方向のネッキング範
囲及びネッキングの変化量の実績値により最低限必要な
値を定めればよい。

第５図に示す如く、エッジャ開度Ｓをネッキング予想位
置である目標位置Ｌｎに合わせてΔＳだけ広げることに
より、幅圧下量が小さくなり、スタンド１出側直後のス
トリップ幅はそれに応じて広くなる。（第５図（ｂ））
。従って巻取時にネッキングが目標位置Ｌｎで発生して
も幅狭部でのストリップ幅は仕上げ幅より狭くなること
はなく、必要とするストリップ幅が確保できる。

〔効果〕

以上説明したとおり、この発明によれば、冷却速度の制
御により変態終了位置を制御でき、そこで発生するネッ
キングの位置制御が可能となるので、予め拡幅された部
位をネッキング発生の目標位置とすることができ、拡幅
部の範囲を減少させ、製品の歩留りの向上が可能となる
等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る熱間圧延のネッキング防止方法
を適用した熱間圧延の仕上ラインの構成を示す模式図、
第２図は変態率センサの構成を示す第１図のｎ−ｎ線に
おける断面図、第３図は冷却温度と変態開始および終了
時間との関係を示すグラフ、第４図はストリップ位置と
ストリップ温度、変態率及び降伏応力との関係を示すグ
ラフ、第５図は拡幅方法を説明するグラフ、第６図は炭
素鋼の温度と降伏応力との関係を示すグラフである。 工・・・スタンド　２・・・エッジャ　３・・・ストリ
ップ６・・・冷却装置　７・・・変態率センサ　８・・
・流量調整９・・・計算機　１０・・・巻取機 特許出願人　住友金属工業株式会社 代理人　弁理士　　河　野　登　夫 図 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧延機にて圧延された鋼材が巻取られるときに発生
   する張力によって生ずるネッキングによる局所的な断面
   寸法の変化位置及び変化量に応じて、予め前記変化位置
   での変化量に見合う量だけ前記断面寸法を変更しネッキ
   ングを防止する熱間圧延のネッキング防止方法において
   、 前記圧延機出側に冷却装置を設け、該冷却 装置により鋼材の冷却速度を制御し、前記ネッキングの
   発生位置を制御することを特徴とする熱間圧延のネッキ
   ング防止方法。 ２、前記圧延機出側に鋼材のγ相からα相への変態の割
   合を検出する変態率センサを設け、前記変態の割合の変
   化に応じて前記冷却速度を制御する請求項１記載の熱間
   圧延のネッキング防止方法。