JPH04274803A - 極厚鋼板の温度差圧延方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳片，鋼塊（連鋳材，
造塊材）から極厚鋼板（例えば厚さ１２０ｍｍ以上のも
の）を製造する際に用いられる温度差圧延方法に関する
。

【０００２】

【従来の技術】厚鋼板の圧延では、通常、下記■，■の
考え方で圧延パススケジュールの設定がなされている。

【０００３】■パススケジュールの設定においては、目
標通りの板厚，板クラウンの他、良好な圧延形状を得る
とともに、能率の高い圧延を実現することが要求される
。

【０００４】■このため、パススケジュールは、図４に
示すように、圧延機の能力の制限一杯まで圧下する前段
のミル能力最大パスと、圧延形状が良好に保たれるよう
に配慮して圧下する後段の形状調整パスとにより構成さ
れる。

【０００５】極厚鋼板の圧延では、板厚が厚いために圧
延途中で中波や耳波等の形状不良は発生せず、前述の形
状調整パスは不要である。

【０００６】このため、内部欠陥を圧着し健全な極厚鋼
板を得ることを目的として、図５に示すように、板厚調
整の最終パスを除く各圧延パスの圧下量が圧延機の最大
能力になるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、極厚鋼板の
圧延製造に際しては、被圧延材を加熱してから圧延前あ
るいは圧延中に水冷した後、所定厚さまで圧延を行なう
温度差圧延が用いらている（例えば特開昭５４−６８７
６０号公報参照）。

【０００８】被圧延材の表層部と中心部とで温度差をも
たせた状態で圧延を行なうことにより、通常圧延時に変
形量の大きい表層部は変形抵抗によって変形量が小さく
なり、逆に、通常圧延時において変形抵抗の小さい中心
部は、表層部の剛体域の増大によってその変形量を助長
されることになる。すなわち、圧延時の不均一変形状態
を変化させて中心部の変形能を増加させることによって
、鋳造時に発生している被圧延材内の空隙（ザク欠陥）
の圧着を促進することができる。

【０００９】このような温度差圧延方法を用いた極厚鋼
板の製造においては、下記の理由■〜■により、前述し
た圧延パススケジュールが採用されておらず、その結果
、温度差の付与による板厚中央部の強圧下効果が発揮さ
れていない。

【００１０】■圧延パスの圧下量が圧延機の能力制約を
上回り、圧延機のトリップが発生した場合、圧延ロール
の焼付き，圧延モータの焼損，ハウジングの折損等の重
大な損傷を引き起こすことがある。

【００１１】■このため、圧延機の最大能力となる圧下
量に際しては、十分な配慮が必要であり、従来より、下
記（１）式に示した圧延荷重式が用いられている。

【００１２】

【数１】

【００１３】ここで、Ｐは圧延荷重、ｋｆは圧延材の変
形抵抗、ΔＨは圧下量、Ｒはロール径、Ｑｐは圧下力関
数、Ｂは板幅である。

【００１４】■上記（１）式の変形抵抗ｋｆとしては、
通常、圧延材の板厚方向の平均温度から求まる値を使用
しているが、表面と板厚中央とに大きな温度差が生じて
いるような温度分布の場合には、その平均温度で代表し
て変形抵抗ｋｆを求めても（１）式の精度は保証し得な
かった。

【００１５】本発明は、このような課題を解決しようと
するもので、温度差圧延を行なうに際して、水冷により
生じる板厚方向の温度分布を考慮して圧延荷重を高精度
に予測することにより、水冷後から最終１パス前までの
各圧延パスの圧下量を圧延機の最大能力になるように決
定できるようにして、温度差圧延の強圧下効果を十分に
発揮でき、良好な板厚精度を確保できる極厚鋼板の温度
差圧延方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の極厚鋼板の温度差圧延方法は、各圧延段階
における被圧延材の板厚方向平均温度および板厚方向温
度分布を予測し、前記板厚方向平均温度に基づいて各圧
延パスの平均圧延荷重を予測するとともに、前記板厚方
向温度分布に基づいて前記平均圧延荷重を補正し各圧延
パスの真の圧延荷重を予測してから、水冷後から最終１
パス前までの各圧延パスの圧下量を圧延機の最大能力と
なるように決定することを特徴としている。

【００１７】

【作用】上述した本発明の極厚鋼板の温度差圧延方法で
は、水冷により生じる板厚方向の温度分布を考慮して圧
延荷重を高精度に予測しながら、水冷後から最終１パス
前に到るまでの間、圧延機の最大能力で圧下することが
できるため、温度差圧延の強圧下効果を十分に発揮する
ことができる。また、最終の板厚調整パスの圧延荷重の
予測においても高精度化がはかれるので、良好な板厚精
度が確保される。

【００１８】

【実施例】本発明者らは、剛塑性ＦＥＭによる３次元定
常変形解析モデルを用いて、圧延荷重におよぼす板厚方
向の温度分布の影響を定量的に把握した。

【００１９】解析結果の一例は、図２，図３に示すよう
に、板厚方向の平均温度が同一であっても温度差の増加
に伴い圧延荷重への影響は顕著となり、温度差が５５０
℃と３００℃との場合の圧延荷重は圧下率１０％以上で
一様な温度分布のそれに比べて上昇している。板厚方向
に温度分布がある場合にはその温度分布に対応して板厚
方向の変形抵抗が各位置で異なり、このような被圧延材
を圧延すると変形抵抗の異なった部分で内部剪断応力が
生じ、この内部剪断応力の発生により同一の圧下量でも
圧延荷重が増大するのである。

【００２０】このような解析を通して、種々の検討を行
なった結果、板厚方向に温度分布がある場合の圧延荷重
Ｐは、次の（２）式で求めることができることを見出し
た。

【００２１】 Ｐ＝Ｐａｖ（１＋ｆ（ｒ，Ｔ（ｘ））　　　　　　　　
　　　　　　　　（２）ここで、Ｐａｖは板厚方向の平
均温度から求まる圧延荷重、Ｔ（ｘ）は板厚方向温度分
布、ｒは圧下率、ｆ（ｒ，Ｔ（ｘ））は圧延荷重Ｐの上
昇率である。

【００２２】また、温度分布Ｔ（ｘ）はパターン化する
必要があり、温度分布Ｔ（ｘ）は解析モデルにより決定
する。そして、この決定されたそれぞれのモデル（＝温
度分布パターンＴ（ｘ））毎に、図４に示すような圧下
率ｒおよび温度分布Ｔ（ｘ）と上昇率ｆとの関係を決定
し保有しておく。例えば、図４に示すように、温度分布
Ｔ（ｘ）毎に定まる定数ａ，ｂ，ｃを用いて、上昇率ｆ
は、ｒ≧ｃの場合、ａ・ｒ＋ｂ、ｒ＜ｃの場合、０とし
て予めＦＥＭ解析により求めておく。

【００２３】本発明は、以上のような知見に基づいてな
されたものであり、以下に、図１により本発明の一実施
例としての極厚鋼板の温度差圧延方法について説明する
。

【００２４】図１はその手順を示すフローチャートであ
り、この図１に示すように、被圧延材（鋳片，鋼塊）の
水冷後の板厚Ｈ１を設定し（ステップＳ１）、各圧延段
階における被圧延材の板厚方向平均温度Ｔａｖと板厚方
向温度分布Ｔ（ｘ）とを差分法（熱伝導解析手法として
一般的なもの）により予測する（ステップＳ２）。

【００２５】この後、圧下量ΔＨを仮定してから（ステ
ップＳ３）、ステップＳ２にて予測された板厚方向平均
温度Ｔａｖに基づいて、各圧延パスの平均圧延荷重Ｐａ
ｖを予測するとともに（ステップＳ４）、ステップＳ２
にて予測された板厚方向温度分布Ｔ（ｘ）に基づき、上
記（２）式を用いて、ステップＳ４にて予測された平均
圧延荷重Ｐａｖを補正し、各圧延パスの真の圧延荷重Ｐ
を予測する（ステップＳ５）。温度分布Ｔ（ｘ）がある
場合の圧延荷重Ｐは、その温度分布Ｔ（ｘ）の平均温度
から予測される平均圧延荷重Ｐａｖよりも上昇するため
に、ステップＳ５によりその上昇率ｆを前述した式によ
り求めて補正している。

【００２６】そして、圧延荷重Ｐと最大荷重Ｐｍａｘと
を比較し（ステップＳ６）、Ｐ＞Ｐｍａｘの場合には圧
下量を小さくし（ステップＳ７）、Ｐ＝Ｐｍａｘの場合
にはステップＳ１１へ移行し、Ｐ＜Ｐｍａｘの場合には
圧下量を大きくすることで（ステップＳ８）、水冷後か
ら最終１パス前までの各圧延パスの圧下量を圧延機の最
大能力となるように決定する。

【００２７】なお、トルク制約がある場合には、圧延荷
重Ｐから圧延トルクＧ（＝λ・Ｐ；λはトルクアーム係
数）を求めて（ステップＳ９）、その圧延トルクＧと最
大トルクＧｍａｘとを比較し（ステップＳ１０）、Ｇ＞
Ｇｍａｘの場合には圧下量を小さくし（ステップＳ７）
、Ｇ＝Ｇｍａｘの場合にはステップＳ１１へ移行し、Ｇ
＜Ｇｍａｘの場合には圧下量を大きくする。

【００２８】Ｐ＝Ｐｍａｘ，Ｇ＝Ｇｍａｘの場合には、
出側板厚Ｈ２（＝Ｈ１−ΔＨ）を求め（ステップＳ１１
）、その出側板厚Ｈ２と目標板厚Ｈａｉｍとを比較し（
ステップＳ１２）、Ｈ２＞Ｈａｉｍの場合にはステップ
Ｓ２に戻る一方、Ｈ２≦Ｈａｉｍの場合には終了する。

【００２９】上述のように行なわれる温度差圧延方法に
よって連続鋳造スラブ（２８０ｍｍ×２１００ｍｍ×３
０００ｍｍ）から成品サイズ１８０ｍｍ×２１００ｍｍ
×４６５０ｍｍの極厚鋼板を製造した。下記表１は、製
造に際しての圧延パススケジュールと圧延結果、さらに
圧延後の極厚鋼板の内部品質調査のために実施したＵＳ
Ｔ試験（ＪＩＳ　Ｇ０８０１による試験方法）の結果を
示したものである。

【００３０】

【表１】

【００３１】＊探傷感度Ｖ１５−２．８＝８０％また、
上記表１中、ｐｓはパスを意味している。

【００３２】この圧延パススケジュールの設定に際して
は、本発明法を適用して水冷後の１パス目と２パス目と
の圧下量を決定しており、その圧延結果によると、実績
トルクと最大トルクとの比は０．９３〜０．９９であり
、圧延機の最大能力での圧延を実施し得たことが明らか
である。

【００３３】また、ＵＳＴ試験の結果から、圧延後の極
厚鋼板の内部品質は極めて良好なものとなっていること
も明らかである。

【００３４】さらに、表１には比較のために従来の場合
の圧延パススケジュールが、圧延結果およびＵＳＴ結果
も示しているが、圧延機の能力が活用されておらず、極
厚鋼板の内部品質も本発明法によるものに比べ劣ってい
る。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の極厚鋼板
の温度差圧延方法によれば、水冷により生じる板厚方向
の温度分布を考慮して圧延荷重を高精度に予測しながら
、水冷後から最終１パス前に到るまでの間、圧延機の最
大能力で圧下できるように構成したので、温度差圧延の
強圧下効果を十分に発揮できるとともに、最終の板厚調
整パスの圧延荷重の予測においても高精度化をはかれ、
良好な板厚精度を確保できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての極厚鋼板の温度差圧
延方法を説明するためのフローチャートである。

【図２】圧延荷重に及ぼす板厚方向温度分布の影響度の
解析例を示すグラフである。

【図３】解析に用いた板厚方向温度分布を示すグラフで
ある。

【図４】圧下率および温度分布が圧延荷重の上昇率に及
ぼす影響を示すグラフである。

【図５】厚鋼板圧延に際しての圧延パススケジュール決
定手段を示すグラフである。

【図６】極厚鋼板圧延に際しての圧延パススケジュール
決定手段を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被圧延材を加熱してから圧延前あるいは圧
   延中に水冷した後、所定厚さまで圧延して極厚鋼板を製
   造する温度差圧延方法において、各圧延段階における前
   記被圧延材の板厚方向平均温度および板厚方向温度分布
   を予測し、前記板厚方向平均温度に基づいて各圧延パス
   の平均圧延荷重を予測するとともに、前記板厚方向温度
   分布に基づいて前記平均圧延荷重を補正し、各圧延パス
   の真の圧延荷重を予測してから、水冷後から最終１パス
   前までの各圧延パスの圧下量を圧延機の最大能力となる
   ように決定することを特徴とする極厚鋼板の温度差圧延
   方法。