JPH06312201A - 鋼板の圧延方法および圧延装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スラブ圧延時の表面割れ発生を抑制し、製品
の表面疵を低減する。 【構成】 スラブを熱間圧延するに際し、スラブ端部か
ら１／６幅の区間（以下エッジ部と称す）の圧下率を、
これより幅中央寄りの区間（以下幅中央部と称す）の平
均圧下率より大きくする圧延方法。更には、エッジ部の
平均圧下率を、幅中央部の平均圧下率に比べ１．１〜
１．４倍とする方法。エッジ部を減厚するロール径が幅
中央部を減厚するロール径より大きいロール。スラブの
両端から１／６幅に相当するロール軸方向位置で分割し
た圧延ロールと、各分割ロール両端に設置したスクリュ
ウおよび／もしくは油圧シリンダによる圧下調整機構を
有し、かつエッジ部を減厚する分割ロールが中央部を減
厚する分割ロールよりも圧下率を大きくする側に位置す
る圧延装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延時に発生する
表面疵が少ない鋼板の製造方法、即ち鋼板の熱間圧延に
際して発生する表面疵を、圧延時の圧下率の幅方向分布
を変更することにより、減少させる圧延方法及び圧延装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に熱間圧延された鋼板のエッジ部に
は表面疵が発生し易く、取り分け、熱間圧延時の微小割
れに起因するヘゲ疵と称される表面欠陥は、割れ発生後
に生成するスケールが圧延により内部に食い込み、酸洗
工程で除去されずに冷間圧延工程に供せられると圧延方
向に長い線状の欠陥となり、歩留まり低下が特に大き
い。

【０００３】従って従来より熱間圧延時の表面疵を少な
くするため様々な技術が多く考案されてきている。被圧
延材の成分系を規定する方法として、例えばオーステナ
イト系ステンレス鋼に関する特開昭５７−１６１５３号
や、Ｍｎ，Ｓを含む鋼に関する特開平３−２９４００１
号等が開示されているが、これらは成分系に対する自由
度を制限するものであり、一般性を有するものではな
い。

【０００４】また、特公昭５５−５０７２３号、特開平
２−１５８０６号等ではスラブの表面欠陥（ピンホー
ル）を手入れ除去してヘゲ疵発生をなくする技術が開示
されている。しかしこの技術では手入れ除去の工程が不
可欠であり、かつこれが十分でない場合には割れの起点
となるスラブ表面欠陥が残存することになり、熱間圧延
後に微小な割れを生じさせてしまう。

【０００５】また疵発生をスラブ形状で少なくする技術
として、特開昭５８−１３８５０２号および特開平３−
２０７５５１号が挙げられる。両者ともスラブ短辺中央
部を窪ませ、短片近傍（直近）の幅広がり（幅方向メタ
ルフロー）を抑えることによりステンレス鋼のエッジシ
ーム疵を低減させる技術を開示している。しかしなが
ら、スラブ短片Ｃ断面（鋳造直角方向断面）形状変更の
効果が現れるのはエッジ直近に限られるものであり、熱
間圧延時の表面の微小割れが比較的広範囲に生じるよう
な場合には対応できない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は熱間圧延時に
発生する微小割れを防止するに当たり、被圧延材の成分
に関する制約や、特段の工程負荷の増大を来たすことな
く表面疵発生を防止した鋼板を得ることができる圧延方
法とその装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、スラブを熱間圧延する際の圧下率の幅方向
分布を規定することで圧延中にスラブ内部に発生する圧
延方向応力状態を調整し、割れの原因であるエッジ近傍
の張力発生を抑えることにより微小割れを防止すること
を特徴とする。その要旨とするところは、図１（ａ）に
示すように、スラブを熱間圧延するに際し、該スラブの
エッジ部、つまり端部から１／６幅の区間の圧下率を、
幅中央部、つまりエッジ部より幅中央寄りの区間の平均
圧下率より大きくすることであり、更には、該スラブの
エッジ部の平均圧下率を、幅中央部の平均圧下率に比べ
１．１〜１．４倍となるよう圧延することである。ま
た、図１（ｂ）に示すように、スラブのエッジ部、およ
び幅中央部の各々について、両区間を減厚する圧延ロー
ル軸方向各区間の内、エッジ部を減厚する区間における
ロール半径が幅中央部を減厚する区間におけるロール半
径より大きいロールを有する圧延装置、もしくは同図
（ｃ）に示すような、スラブの幅方向において両端から
該スラブ幅の１／６位置に相当するロール軸方向位置で
分割した圧延ロールと、各々の該分割ロール両端に設置
したスクリュウおよび／もしくは油圧シリンダによる圧
下位置調整機構を有し、かつ該分割ロールの内、該スラ
ブのエッジ部を減厚する分割ロールが幅中央部を減厚す
る分割ロールよりも圧下率を大きくする側に位置する圧
延装置である。

【０００８】ここで圧下率とは幅方向の任意の位置にお
ける減厚量を当該位置における圧延機入側厚さで除した
ものであり、平均圧下率とは所定の区間内での圧下率の
平均値である。平均圧下率については、所定の区間内の
平均減厚量を圧延機入側の平均厚さで除したもので近似
してもよい。

【０００９】

【作用】以下に本発明を詳細に説明する。本発明者らは
熱間圧延時に発生する疵の形態・頻度と圧下率の幅方向
分布との関係について綿密に調査し、本発明を完成した
ものである。まず、本発明者らはスラブの熱間圧延疵発
生状況を綿密に調査した。その結果、図２に示すよう
に、発生する疵はすべてＣ方向割れ（圧延方向に直角方
向の割れ）であり、かつその発生頻度はスラブのエッジ
に近くなるほど高くなることが判った。また、そのサイ
ズはＣ方向に０．１〜２mm程度で深さ０．１mm程度の微
小な割れで粗熱延の第１パス後に集中して現れ、その後
の熱延や冷延等の圧延工程によりＬ方向（圧延方向）に
伸張され、最終製品板で表面品位を致命的に劣化させる
ヘゲ疵等になることを確認した。

【００１０】本発明者らは上記実験事実、特に微小割れ
はすべてＣ方向に割れることに注目し、圧延時にスラブ
内部に発生する圧延方向の張力が割れ発生、即ち製品の
表面疵発生の主因であると推定した。この圧延方向張力
の発生は、スラブの幅中央部とエッジ部の圧延方向のメ
タルフローの差で大略説明できる。即ち、スラブのエッ
ジ部では圧延時に容易に幅広がりが生じ、圧延方向への
メタルフロー量が幅中央部に比較して小さくなり、エッ
ジ部の材料が幅中央部の材料により相対的に引き伸ばさ
れるため、エッジ部に圧延方向の張力が発生する。

【００１１】しかしながら、このような定性的な解釈で
は、疵発生機構の詳細な検討および本発明のような疵発
生防止策の評価はなし得ない。そこで本発明者らは、三
次元剛塑性有限要素法によりこの圧延方向応力の解析を
行い、以下の知見を得た。

【００１２】圧延中にスラブ内部に発生する圧延方向応
力（引張を正）は、図３に示すように、幅方向にほぼ放
物線状に分布し、幅中央からエッジに向かって圧縮から
引張に変化する。張力が発生する領域はエッジから約１
／６幅の部分であり、エッジ近傍で最大となる。また、
いわゆるスラブのサイズ（板厚／板幅≧約０．１）であ
ればこの傾向は変わらない。これら知見の内、張力発生
域の幅については以下のように理解される。スラブの単
スタンド圧延では圧延方向応力の幅方向の総和はゼロで
あり、即ち圧延方向応力の幅方向平均値はゼロとなる。
ここで、圧延方向応力の分布を放物線（二次曲線）とす
れば、平均値を与える幅方向位置は幅中央から１／（２
・３^1/2 ）幅、即ちエッジから（３−３^1/2 ）／６＝
１．２６８／６幅の点であり、上述したエッジから約１
／６幅の部分で張力が発生するとの結果が理解される。

【００１３】この圧延方向応力分布は図２の疵発生状況
と良く対応するものであり、圧延方向に高い張力が生じ
た部位に疵（割れ）が集中して発生することを示してい
る。このことは、圧延中にエッジ近傍に生じるスラブ内
部の圧延方向の張力を減じさせ得れば、本質的に疵発生
を抑えることが可能なことを意味している。

【００１４】圧延方向応力の幅方向分布は、前述したよ
うにマクロ的には幅方向メタルフローに伴う圧延方向延
伸差で理解し得るものであり、言い換えれば、エッジ近
傍の圧下率を大きくするような圧下率の幅方向分布を与
えれば、エッジ部に生じる張力を低減させ得るものと考
えられる。しかしながら、どのような圧下率分布とすれ
ば張力発生を効果的に抑えられるかについては明らかで
はない。

【００１５】そこで本発明者らは前述した三次元有限元
素法により、この圧下率分布の検討を行った。その結
果、図４の破線に示すように、圧下率を大きくする範囲
を必要以上に広くすると、エッジ部の張力は低下する反
面その反作用（前述したように、圧延方向応力の幅方向
の総和はゼロとなるべきであり、エッジ部での張力低下
と同量の幅中央部での張力増加が生じる）として幅中央
寄りの張力増大が顕著になり、幅中央部での割れ発生が
懸念されるため、圧下率を大きくする範囲としてはエッ
ジからスラブ幅の１／６まで、つまり本発明で言うエッ
ジ部が適当であることが先ず判明した。

【００１６】更に、図５に示すように、張力低減の効果
はエッジ部の圧下率増加のパターンにはそれほど依存せ
ず、平均圧下率でほぼ決まること、および、図６に示す
ように、エッジ部の平均圧下率が幅中央部の平均圧下率
に比べ１．１〜１．４倍の範囲であれば幅中央部の顕著
な張力増加を来たさずにエッジ部の張力を低減できるこ
とを知見した。エッジ部平均圧下率の設定範囲について
は、幅中央部の平均圧下率に比べ１．１倍未満ではエッ
ジ部の張力低減による微小割れ発生防止効果が十分では
なく、また１．４倍超では幅中央部の張力が増加し、幅
中央部での微小割れ発生が問題となるため、上記範囲と
する必要がある。

【００１７】スラブの熱間圧延時の圧下率分布をエッジ
部で大きく、幅中央部で小さく設定する圧延装置として
は、下記が考えられる。まず、図１（ｂ）に示すよう
な、スラブエッジ部を減厚する区間におけるロール半径
が幅中央部を減厚する区間におけるロール半径より大き
いロールを用いた本発明の請求項３に記載の圧延装置
や、同図（ｃ）に示すような、被圧延スラブの両端から
該スラブ幅の１／６位置に相当するロール軸方向位置で
分割した圧延ロールが、各々の分割ロール両端に設置し
た圧下スクリュウおよび／もしくは油圧シリンダによ
り、エッジ部の上下ロール間隙が幅中央部よりも小さく
なるように圧下位置調整された本発明の請求項４に記載
の圧延装置である。

【００１８】即ち、本発明の方法および装置によれば、
製品疵の起点となる圧延中のスラブの表面割れ発生に直
接関係する圧延方向応力（張力）を効果的に低減可能な
ことがわかる。本発明では、スラブ幅中心からスラブ最
エッジまでの圧下率分布の形状については特に規定しな
いが、不連続な圧下率分布とした場合は不連続点近傍に
付加的せん断変形が集中して生じ、これに起因した欠陥
の発生が懸念されるため、滑らかな圧下率分布とするこ
とが望ましい。

【００１９】スラブの熱間圧延時の圧下率分布をエッジ
部で大きく、幅中央部で小さく設定する他の手段として
は、通常のロールを用いた水平圧延（厚み圧下圧延）パ
スの前に、所定の圧下率分布を実現するに必要な厚さ分
布を求め、竪ロールを用いたエッジング圧延によりこの
スラブ厚さ分布を形成する方法がある。以下、実施例に
即して詳細に説明する。

【００２０】

【実施例】表１に示した成分のステンレス鋼を転炉にて
溶製し、厚みが１６５mmで幅が１２５０mmのスラブを鋳
造した。圧延に際しては、図７に示す２種類の圧下率分
布（一様分布および本発明による分布）を与えるため
に、半径６００mmのフラット型ロールと、ロール胴幅中
心から±４１０mmの間のロール半径が６００mmであり、
これより胴端側で放物線状に半径が増加し、かつ胴幅中
心から±６２５mm位置で半径６０２．５mmとなるエッジ
径大型ロールの２種類のロールを用いた。

【００２１】図８に圧延温度１１００℃で圧延後のスラ
ブ表面割れ発生頻度の幅方向分布を示す。図から明らか
なように、本発明の方法を適用したエッジ径大型ロール
を用いた場合エッジ近傍の割れ発生頻度は激減してお
り、歩留まり向上は著しく大きい。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
熱間圧延により鋼板を製造するに際し、適切な圧下率の
幅方向分布を設定し、圧延することにより、製品の表面
疵を著しく低減でき、製品歩留まりを向上できる等、産
業上裨益するところ大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の請求項１，２による圧下率分
布の一例、（ｂ），（ｃ）は請求項１，２に記載の圧下
率分布を実現するための圧延装置（請求項３，４）の一
態様を示す模式図である。

【図２】従来法による圧延後のスラブ表面の割れの分布
状態を示した模式図である。

【図３】従来法による圧延中のスラブ内部に生じる圧延
方向応力の幅方向分布について三次元剛塑性有限要素法
による解析結果の一例を示した図である。

【図４】本発明を行うに際し、圧下率を変化させる範
囲、エッジ近傍の圧下率増加パターンおよび平均圧下率
の影響に関する知見を得るために行った解析の結果を例
を示したものである。

【図５】本発明を行うに際し、圧下率を変化させる範
囲、エッジ近傍の圧下率増加パターンおよび平均圧下率
の影響に関する知見を得るために行った解析の結果を例
を示したものである。

【図６】本発明を行うに際し、圧下率を変化させる範
囲、エッジ近傍の圧下率増加パターンおよび平均圧下率
の影響に関する知見を得るために行った解析の結果を例
を示したものである。

【図７】実施例において設定した圧下率分布を示した図
である。

【図８】実施例における圧延後のスラブ表面割れ発生頻
度について、従来法と本発明の方法の比較を行ったもの
である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スラブを熱間圧延により減厚し、鋼板を
   製造するに際し、該スラブの幅方向において両端から該
   スラブ幅の１／６の区間（以下エッジ部と称する）の圧
   下率を、これより幅中央寄りの区間（以下幅中央部と称
   する）の平均圧下率より大きくすることを特徴とする鋼
   板の圧延方法。
2. 【請求項２】 スラブを熱間圧延により減厚し、鋼板を
   製造するに際し、該スラブのエッジ部の平均圧下率を、
   幅中央部の平均圧下率に比べ１．１〜１．４倍となるよ
   う圧延することを特徴とする鋼板の圧延方法。
3. 【請求項３】 スラブのエッジ部、および幅中央部の各
   々について、両区間を減厚する圧延ロール軸方向各区間
   の内、エッジ部を減厚する区間におけるロール半径が幅
   中央部を減厚する区間におけるロール半径より大きいロ
   ールを有することを特徴とする鋼板の圧延装置。
4. 【請求項４】 スラブの幅方向において両端から該スラ
   ブ幅の１／６位置に相当するロール軸方向位置で分割し
   た圧延ロールと、各々の該分割圧延ロールの両端に設置
   したスクリュウおよび／もしくは油圧シリンダによる圧
   下位置調整機構を有し、かつ該分割圧延ロールの内、該
   スラブのエッジ部を減厚する分割圧延ロールが幅中央部
   を減厚する分割圧延ロールよりも圧下率を大きくする側
   に位置することを特徴とする鋼板の圧延装置。