JPH0466271A - 広幅厚鋼板の条切りキャンバ抑制法 - 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） 本発明は、広幅厚鋼板の条切りキャンバ抑制法、特に広
幅厚鋼板における条切りキャンバの生成を抑制する方法
に関する。

（従来の技術） 厚鋼板の中で、例えば造船用のロンジ材、あるいは橋梁
、鉄骨等の建材では、３００〜６０ＯＩＩＩ１幅で、１
０〜２０＋１長さの狭幅、長尺材が使用されている。

一方、高炉メーカの製造する厚鋼板は、板厚４ＩＩＩ１
１以上、２０００〜３０００ｍ−幅の広幅材である　（
以下、これを広幅厚鋼板という）。

このため、従来にあっては、第１図（ａ）、（ｂ）、（
Ｃ）に示すように通常は広幅厚鋼板１０を一連のガスト
ーチ１２を使ったガス切断で短冊状の各厚鋼板１４に切
り分けて上記のような需要に供している。

ここで問題となるのが、第１図（Ｃ）に示すように各条
切り切断材に発生する横曲がりであって、これは単にキ
ャンバあるいは条切りキャンバといわれている。造船用
ロンジ材や橋梁等の建材における狭幅・長尺物では、広
幅の板材からガス切断で切り出す際、大きな条切りキャ
ンバ、例えば、ｌＯｍ長さで５０ｍｍ程度のキャンバが
発生し、切断後のプレス等による矯正が必要な場合もあ
った。そのような追加的処理は製造コストを上昇させ、
能率的生産に障害となる。

もとよりかかる条切りキャンバの発生は寸法精度を低下
させることから、完全に除去することはできないにして
もできるだけ抑制することが望まれている。

この条切りキャンバの発生には種々の因子が関与してい
るが、その抑制には少なくとも鋼板の残留応力を抑制す
ることが必須であることが知られている。

このような観点から、条切りキャンバ抑制には現在のと
ころ次のような手段が考えられ、実用化されている。

（１）条切りに先立って広幅厚鋼板をオフラインでテン
パー処理すること、 （２）条切りに先立って広幅厚鋼板を冷間レベラにより
オフラインで矯正すること、または（３）広幅厚鋼板の
熱間圧延後の冷却時、特に水冷による強冷時、均一冷却
を行うことである。

ここで、上記（１）に関しては６５０℃、１時間以上の
テンパー処理が必要となり、オフラインでの加熱となる
ため、量産性、コストの観点から不利となる。また、現
在、性能面およびコスト面から有利である水冷材（ＴＭ
ＣＰ材）は製造時の熱処理によってすぐれた強度、靭性
を確保していることから、このような水冷材にテンパー
処理を行うことは、性能を劣化させることを意味するた
めに適用が困難である。

次に上記（２）に関してはオフラインでの処理であるこ
とから（１）と同様の問題点があるのみならず、冷間で
は矯正荷重が非常に高くなり、厚物では十分な残留応力
除去効果が得られず、却ってロールのたわみ等で反りが
発生する。

また、（３）に関しては、エツジマスキング等の使用に
より冷却の均一化が図られているが、水冷時には薫気膜
の不安定による熱伝達状況の変化あるいは水流の流速分
布の存在による冷却条件の差等で完全な均一化が困難で
あや、また、上述のような状況が万一製造ラインで発生
した際にはその回復にオフライン処理を要する。

（発明が解決しようとする課Ｒ） 以上のように、従来にあって、条切りキャンバの抑制に
は種々の提案があるが、いずれも高価な操作を必要とし
、またその効果も十分なものとは言えない。

そこで、本発明の目的は、簡便な手段でもって広幅厚鋼
板の条切りキャンバの生成を効果的に抑制する方法を提
供することである。

本発明のより具体的な目的は、板厚４１以上、好ましく
は１０〜５０ｍ＋ｗ、　２０００〜３００〇−翔幅の広
幅厚鋼板を３００〜６００ｍｍ幅に条切りする際に、オ
ンラインで処理するだけで、１０ｍ長さで１６ｍｍ以下
、好ましくは１５１Ｉｌ１未満に条切りキャンバの生成
を抑制できる方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） すでに述べたように、広幅厚鋼板の条切りキャンバ抑制
に、鋼板製品の残留応力軽減が効果的であることは公知
である。ここで、残留応力は、■圧延・水冷時に生ずる
内部応力および■熱間もしくは温間で温度ムラの存在し
ている鋼板が常温で一様温度となるため発生する熱応力
が複合された結果生ずるものである。

そこで、上記のような観点から、本発明者は、さらに種
々検討した結果、次のような知見を得た。

すなわち、通常の広幅厚鋼板の水冷付製造ラインにおい
ては、圧延・水冷後、４００〜５００℃の温度域でホン
トレベラによる矯正が行われるが、このとき鋼板に温度
ムラが生じていると、変形抵抗が板幅方向で異なり、例
えばエツジ適冷の場合、エツジの変形抵抗が大となるた
め、十分な内部応力除去が行われない。また、ホットレ
ベラ出側で内部応力がたとえ軽減されていても、温度ム
ラがあると、後の冷却時に熱応力が発生し、得られる広
幅厚鋼板に残留応力が存在することになる。

そこで、オンラインでホットレベラ直前もしくはホット
レベラ処理時に広幅厚鋼板の幅方向温度を均一化させて
矯正を行ったところ、 （１）ホットレベラ以前のプロセスで生じていた内部応
力を除去できること、および （２）ホットレベラ以降の常温までの冷却時に発生する
熱応力を効果的に抑制できること が判明し、その結果、得られる広幅厚鋼板における残留
応力の著しい軽減により条切りキャンバ−を効果的に抑
制できることを知り、本発明に至った。

すなわち、本発明の要旨とするところは、圧延完了後、
水冷プロセスおよびホットレベリングを経てから行う広
幅厚鋼板の条切りに際して見られる条切りキャンバを抑
制すべく、ホットレベリング直前および／またはホット
レベリング中に、少なくとも板幅エツジ部を再加熱して
板幅中央部と板幅エツジ部との温度差が５０℃以内とな
るように板幅方向の温度を均一化することおよび塑性変
形率η０．５以上でホットレベリングすることを特徴と
する、広幅厚鋼板の条切りキャンバ抑制法である。

このように本発明によれば、再加熱とホットレベラをオ
ンラインで順次あるいは同時に実施して、冷却ムラで生
ずる熱変形による内部応力を除去し、その状態を保った
まま徐冷することにより、製品の残留応力を抑制し、条
切りキャンバを大幅に抑制することができる。

本発明の好適態様によれば、広幅厚鋼板の板幅エツジ部
の再加熱に際しての板幅方向の温度の均一化は、板幅エ
ンジ部と板幅中央部との温度差を５０℃以内、より好ま
しくは３０゛Ｃ以内にするとともに、ホットレベリング
に際しての塑性変形率を０．５以上、より好ましくは０
．７以上とする。

ホントレへリングの温度は、４００〜５００℃が好まし
い。

なお、本発明の対象となる広幅厚鋼板の形状、大きさに
ついては特に制限はないが、板厚としては一般には、板
厚４ｍｍ以上であるが、板厚１０〜５０１１Ｉｌであっ
て、２０００〜３０００ｍｍ幅の広幅厚鋼板を３００〜
６００ｍ−幅に条切りする際に、本発明による条切りキ
ャンバ抑制は最大限に発揮される。

（作用） 次に、本発明にかかる方法を添付図面を参照しながら、
さらに具体的に説明する。

まず、第２図に板幅方向の温度分布を示すように、熱間
圧延後水冷プロセスを経て水冷を行うと、通常板幅エツ
ジ部が適冷状態となる。

そこで、本発明方法によれば、幅方向に温度を均一化し
た状態でホットレペラによる矯正を行うべく、第２図に
示すような水冷等で生した幅方向の温度ムラを消去する
ことが必要である。そのために、この領域を再加熱する
のが、加熱コストの点からも有利である。

この板幅エツジ部の再加熱法としては、例えば高周波に
よる誘導加熱、直接通電加熱、バーナーによる加熱、加
熱したロールに板を接触させる加熱等がある。

かかる板幅エツジ部の再加熱はホットレベリングの直前
および／またはホットレベラによる矯正中に実施すれば
よい、ここでホットレベリング直前とはレベラのリバー
ス時の入側の直前も意味する。なお、水冷直後のレベリ
ング前の鋼板は幅方向に大きなそりが発生している場合
がほとんどであり加熱するのが困難なので一度しベラを
通過させ平坦にしてから加熱するのが容品な方法であり
好ましい、ホットレベリング終了後の再加熱は効果がな
い。

しかし、ホントレヘラより余り手前過ぎても温度均一化
後に空冷により再びエツジ適冷となるため効果が低下す
る。一般にはホ・ノトレヘラ入側直前が好ましく、通常
は少なくとも５００１）＋ｍ手前、つまり板がレベラに
かかる５分程度前より後までに加熱すれば、ホットレベ
ラによる矯正時に板幅方向に温度ムラはない。

なお、本発明によれば、板幅方向の温度差、例えば板幅
エツジ部と板幅中央部との温度差が５０℃以内、好まし
くは３０℃以内であれば、１０ｍあたりＩｋｍ程度のキ
ャンバに抑制されるため再加熱Ｍ￥ｉあるいは再加熱手
段は特定のものに制限されない。

最後に、キャンバを条切り長さ１０ｍで１６ｍ−以内、
好ましくは１５−未満とするにはホットレベラにおいて
は十分な塑性曲げ変形を与えなければならず、塑性変形
率を０，５以上とする必要がある。

第３図は、ホットレベラにおける塑性変形率ηの求め方
の説明図であって、図示のように曲げモーメントを与え
た場合、板厚ｔの鋼板の上面および下面の塑性変形率η
１およびη２とするとη＝（η１　＋η２）／ｌ　　で
求められる。

ホントレベラ後は広幅厚鋼板を冷却してから条切りを行
うが、そのときの冷却時には、温度ムラが生じても塑性
変形さえ起こさなければ常温時には熱応力が発生しない
ため、通常の空冷で十分である。

本発明において条切りの手段としては特に制限されず、
通常のガストーチを使用した多条切りで十分であり、す
でに述べたように、本発明によれば条切りキャンバは１
０ｍ長さで１０−未満′、一般には５−以内でまで抑制
することができる。

次に、本発明の効果をシミュレーションにより検討した
。それらの概要および結果を以下に示す。

（１）解析概要 ３次元弾塑性有限要素法（ＦＥＷ法）により、鋼板幅方
向における温度差で発生する熱応力およびホットレベラ
（以下、Ｈ／Ｌと略記する）における繰返し曲げ矯正時
の挙動を解析した。

第４図には解析対象の寸法と形状を示す。厚さ３Ｉｌ＠
×幅１１００ｔａｔ　Ｘ長さ２００ｙａｍの鋼板であっ
た。図示しないが、要素は１節点当り６自由度を有する
シェル要素を用い、板厚方向には１１層に分割した。

第５図に示すように、レヘラ矯正時の繰返し曲げに関し
ては、片持ちばりと同様の曲げ荷重を強制変位で負荷し
、矯正終了後には、変位拘束を開放してスプリングバン
クを起こさせ、空冷に相当する温度変化のみを与えた。

第６図（ａ）には与えた温度分布を示す。幅方向の温度
偏位は幅方向に両端から３軸−のＭ域に与えた。

また、第６図［有］）および（Ｃ）にそれぞれ示すよう
に、ケースＡ、すなわち鋼板両端の温度が低下した状態
でＨルのよる矯正を行った従来法と、ケースＢ、すなわ
ち本発明にしたがって鋼板の幅方向に均熱化した後にＨ
／Ｌによる矯正を行った本発明法とを解析の対象とした
。図示のように、初期は鋼板全体が７００℃−様とし、
１００℃の温度差を板厚全域にわたり板幅エツジ部、つ
まり両端部から３０ｓｎの領域に付加した。

第７図には鋼板の変形抵抗と温度との関係を示すが、こ
れからも明らかなように変形抵抗には２００℃以上の高
温領域では温度依存性がみられる。

したがって、この時点で第７図の変形抵抗の温度依存性
からも明らかなように塑性変形を伴う内部応力が生ずる
。その後、ケース＾、Ｂのいずれの場合も、１００℃の
温度差を保持したまま、板幅中央部が５００℃になるま
で温度を下げた。

次いで、ケースへの従来法では、板幅中央部５００℃、
板幅エツジ部温度４００℃で曲げ矯正が行われた。一方
、ケースＢの均熱化ＨＩＬ法ではエツジ部を４００℃か
ら５００℃に昇温させた後、曲げ矯正が行われた。すな
わち、本発明法では）八に入る直前に板幅エツジ部にお
ける温度差を実質上解消させた。第６図ら）および（Ｃ
）参照。

（２）解析結果 第８図（６）、山）には、繰返し曲げを２回行った場合
の解析結果をケースＡおよびケースＢについて経時的に
示す。

まず、レベラ矯正直前においては、均熱化Ｈ／Ｌの方が
昇温効果により若干内部応力値が減少しているものの、
板幅方向にσ８が分布している。

次に、このような状態で曲げ過程に入ると、本発明にか
かる均熱化１１／Ｌの場合は、板表裏面近傍でσ、が板
幅中央、エツジ部で同様に原状応力と一致するのに対し
て、従来法では、温度差に起因した変形抵抗差により、
エツジ部のσにが上昇しており、板幅方向で不均一な応
力状態となっている。

゛また、強制変位を開放し、スプリングバックが生した
直後、すなわちＨ／Ｌ出側直後では、幅方向のσＸ　（
σＸ：板厚方向のσつの平均値〉の偏差は、従来法の方
が大きな値となっている。

さらに空冷後の残留応力分布に関しては、本発明にかか
る均熱化Ｈ／Ｌでは熱応力が発生しないため、Ｈ／Ｌ出
側直後の応力状態を保持している。

方、従来法の場合は、熱応力が発生し、大きな幅方向残
留応力が分布して存在していることが明らかである。

第９図（ａ）、（ハ）、（Ｃ）には繰返し曲げ回数を６
回まで増加させ、さらに曲げ曲率を漸減させた矯正を行
った際の曲げ履歴、ならびに板厚方向および幅方向にお
ける空冷後における応力分布を示す０本結果においては
、本発明にかかるケースＢに関し、繰返し曲げ回数が２
回の場合に比べ、幅方同の残留応力分散効果はほぼ同一
であるが、板厚方向への均一分散効果が顕著に認められ
る。

これらのシミュレーション結果より、本発明方法による
均熱化１ｔ／Ｌを実施すれば、鋼板の残留応力はおよそ
１／１０に減少し、従って条切りキャンバ−も１／１０
に減少することが判明した。

また、通常の切断材の代表的な寸法として下記の条件で
シミュレーションを行った。

素材：　２０ｔＸ２５００−Ｘ１００００ｆ！　（麺Ｉ
）切断幅４４００ｍｍ その結果を第１表に示すが、条切りキャンバ−の現行規
制値がｌＯ■長さで１０１１１１であることを考慮すれ
ば、均熱化における温度偏差は３０℃以内、塑性変形率
ηは０．７以上とするのが望ましい。

η＝０．７　　　　　η＝０．５ 以上のシミュレーションによる裏付けおよび推定に元づ
き、本発明の効果を実証すべく、実際の製造ラインでの
テストを行った結果について述べる。

実施例 供試材は板厚１０Ｌ〜５０ｔ×幅２５００ｗ　Ｘ長さ１
００００　ｆｆｉ（ｍｍ）の低炭素鋼板であり、水冷停
止温度は約５００℃であった。これは再加熱しあるいは
再加熱せず、はぼ５００℃でのホットレベリングに供し
た。

再加熱による均熱化は水冷後レベラに１パスした後、リ
バース時のレベラ入側にて誘導加熱により行った。また
、温度偏差については、板幅エンジからおよそ２００　
ｍｍの領域が適冷気味であった。

このときの板幅方向における温度差異は１００℃であっ
た。条切りは４００　ｍｍ幅とし、ガストーチを用いて
行った。なお、別途、テンパー材（残留応力フリー）を
用いて切断して、熱変形によるキャンバ−発生はほどん
ど生じないことを確認した。

それらの結果を第２表に示す。なお、表中、均熱化後の
温度差が１００℃とあるのは、均熱化を行わない従来の
場合を示すのである。

第２表 （次頁につづく） 本実施例から、まず、板厚２５ｗ＋ｍの場合、レベラに
よる強力面げおよび均熱化が有効に作用したケース１７
においては著しい条切りキャンバ抑制効果が認められる
。本板厚では、ηが高い強力レベリングにおいてもロー
ルたわみ等が生しないため、条切りキャンバは均熱化時
の温度偏差と対応し、後者の減少に伴って前者も激減し
た。

一方、板厚１０ｍｍの薄物材では条切りキャンバ抑制効
果が減少しているが、これは冷却床で均熱化後に生ずる
温度差に起因すると考えられる。

また、板厚５０＋ｗ−の厚物においては、矯正荷重の増
大に伴ってロールたわみが生じ、幅方向の変形量が異な
るため、板厚２５１１ｍ１の場合に比較して若干キャン
バ抑制効果が減少している。

いずれにしても、本発明により条切りキャンバは抑制さ
れることをこれらの例は示すものと判断できる。

（発明の効果） 本発明は以上説明したとおりに構成されているから、本
発明方法で得られた製品の残留応力は大幅に抑制され、
その結果、条切りキャンバも同様に大幅に抑制されると
いう効果が奏される。特に、近年制御圧延と制御冷却が
一般的となりそれにより得られる広幅厚鋼板が多くなっ
てきており、それらに適用して特に優れた作用効果を奏
することのできる本発明は産業上益するところ大である
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないしくＣ）は、条切りキャンバ生成の説
明図； 第２図は、板幅方向の温度分布を示す説明図；第３図は
、板厚方向の歪分布の説明図；および第４図ないし第９
図（Ｃ）は、本発明方法を理論的に解析した結果を示す
説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧延完了後、水冷プロセスおよびホットレベリングを経
   てから行う広幅厚鋼板の条切りに際して見られる条切り
   キャンバを抑制すべく、ホットレベリング直前および／
   またはホットレベリング中に、少なくとも板幅エッジ部
   を再加熱して板幅中央部と板幅エッジ部との温度差が５
   ０℃以内となるように板幅方向の温度を均一化すること
   および塑性変形率η０．５以上でホットレベリングする
   ことを特徴とする、広幅厚鋼板の条切りキャンバ抑制法
   。