JPH0647418A - 熱間圧延における板幅制御方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 張力制御による板幅制御精度の向上と圧延材
の傷発生の防止。 【構成】 圧延材の板端から少なくとも板厚の１０倍の
範囲の圧延機の後方張力を、圧延機２の入側に配設した
傾斜ピンチロール４とその上流に配設した水平ロール５
からなる張力付与装置により調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間タンデム圧延機の
熱延コイルを製造に関し、特に熱延コイルの板幅制御に
関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間仕上圧延における板幅変化を図３に
示す。この種の板幅変化は、例えば、特開平１−２６２
０１１号公報に説明されており、 スタンド間全体で発生する穏やかな変形（スタンド間
クリープ変形と呼称する）， ロールバイト入側近傍で局部的に発生する予変形（予
変形と呼称する）、および、 ロールバイト内で発生する変形（ロールバイト内変形
と呼称する）、 の３つに大別される。

【０００３】のスタンド間クリープ変形は、スタンド
間張力が圧延材に付与された場合のクリープ変形に起因
するものである。の予変形は、圧延によりロールバイ
ト入側近傍に生じる応力と前記スタンド間張力とが重畳
して引張力が局部的に増大することに起因するといわれ
ている。また、のロールバイト内変形も、スタンド間
張力が影響するといわれている。

【０００４】発明者らは特願平４−８３５４１号で明ら
かにしたが、の予変形は、ワークロールを凸クラウン
ロールにした場合に発生が顕著であり、圧延前に圧延材
に印した線の圧延による変化から予変形発生の機構を解
明することができる。すなわち、図４に示すように圧延
材６の圧延方向（図４で左から右）の線が板端部のみで
曲がっていることから、予変形は板端部のみの材料の幅
収縮によって生じることが判る。即ち、の予変形は、
板端部に作用する局所的な張力が影響し、板端部の張力
が大きければ予変形が大で、板端部の張力が小さければ
予変形は小となる。

【０００５】前記特開平１−２６２０１１号公報の発明
は、前記スタンド間張力の、幅変化挙動への影響に関す
る知見に基づいて、スタンド間張力分布を変化させ幅制
御を行う。即ち、ルーパーロールに凸クラウンを付与し
て図５の（ｂ）に示す板幅中央部で大、板端部で小とな
る幅方向で大きさが異なる張力分布を発生させて、板幅
を制御する。この幅制御では、 １：通板安定性のためにルーパー高さ変化を最小限にし
て幅方向の張力分布を変化させる、および、 ２：板端部の破断を避けるために板幅全体の合成張力値
を低下させずに板端部の張力のみを低減する。

【０００６】これらは、前記３つの板幅変化〜のう
ち、のスタンド間クリープ変形が支配的であるという
前堤に立ち、のスタンド間クリープ変形の制御性を主
体に、の予変形の制御性を従にするという技術思想に
基づくものと解釈できる。その根拠は、前記のように
の予変形に最も深く関与する板端部の張力を最小限にす
る張力分布を採用する限り、板端部の予変形が発生する
条件にならず、事実上の予変形は制御不能であると結
論されるからである。また、ルーパーロールのクラウン
変化により張力の板幅分布を発生させようとしている
が、着力点での応力分布が着力領域の寸法以上離れた場
所では急速に均一化するという材料力学で有名なサンブ
ナンの原理から推察して、ルーパーロールで分布荷重を
与える限り、ルーパーロールから板幅の数倍離れたロー
ルバイト入口では、ルーパーロールで付加される応力に
ついては、図５の（ａ）に示すようにほぼ均一になり、
狙いの分布応力は得られないことが結論される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のことから総合し
て、特開平１−２６２０１１号公報の板幅制御方法で
は、の予変形の制御性は従来法以上に向上しない。

【０００８】一方、実際の熱間圧延においては材料成
分，加熱温度，圧延速度等の圧延条件が種々に変化す
る。そのために前記３つの領域での板幅変化の量および
その割合が変化するので、のスタンド間クリープ変形
が生じない場合には、特開平１−２６２０１１号公報の
発明による方法では板幅制御性が悪化するという問題が
ある。即ち、スタンド間クリープ変形によらない板幅制
御方法の開発が重要となる。 また、ロールバイト近傍
で板端部の張力を変更して、板の形状を制御する方法が
日本塑性加工学会の昭和５４年度塑性加工春季講演会の
予稿集４０９〜４１２頁および第３０回塑性加工連合講
演会予稿集１２７〜１３０頁に開示されている。その実
施例では、出側張力を制御するためにロールバイト出側
板端近傍に配設されている。しかし、図６には入側に設
置して、入り口近傍の板端部の張力制御に適用した例を
示す。この方法によればロールバイト入り口の板端近傍
のみを傾斜したロールで圧下し、その押し込み量を変化
させて、板端部の張力を制御できるので、原理的に板幅
の制御方法として適用の可能性がある。しかし、この方
法では、押し込みロール７と板６の接触面積が小さく、
しかも板端部であることからこの部分に板の座屈が発生
し易く通板安定性に問題がある。また、ロールのコーナ
ー部により板に擦り傷が発生しやすいという装置構造上
の欠点がある。

【０００９】前記のように、ルーパーによる制御では種
々に変化する熱間圧延条件に対して良好な板幅制御性を
確保できない場合が存在する。これを克服するために
は、前記特開平１−２６２０１１号公報の技術思想と異
なるものとして、の予変形を制御する方法が考えられ
る。そのためには予変形の発生の機構に適合ししかも通
板安定性や疵発生の観点から問題の無い制御方法の確立
が必要である。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】そこで発明者ら
は板圧延実験と理論解析により種々の条件を検討し、そ
の際に得られた知見に基づいて本発明を成した。本発明
を図１を参照して説明する。図１の（ａ）は圧延機の平
面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）中のI−I線断面
図（ピンチロ−ル４の正面図）である。図１中の、１は
上流の圧延機のワークロール、２は下流の圧延機のワー
クロール、３はルーパーロール、４は傾斜ピンチロー
ル、５は水平ロール、６は圧延材、８はロール支持部、
９は支持部昇降駆動装置、である。ｗは下流の圧延機入
側の圧延材板幅、Ｌは当該圧延機のワークロール２のセ
ンターと傾斜ピンチロール４のセンターの平面投影距離
を示す。上流の圧延機のワークロール１で圧延された圧
延材６は、ルーパーロール３を経由して下流圧延機のワ
ークロール２に噛み込まれ圧延される。

【００１１】スタンド間クリープ変形とロールバイト
内変形による板幅変化を制御するために、ルーパーロ
ール３の高さを調節して板幅全体の合成張力を変化させ
る。また、図１の（ｃ）に示すように、下流圧延機入側
の予変形による幅変化を制御するために、傾斜ピンチ
ロール４の傾斜角度θを調節して板端部の材料をループ
させ、予変形が発生するロールバイト入り側の板端部の
張力を変化させる。その際、サンブナン則により張力分
布の均一化が発生しないように、傾斜ピンチロール４
は、圧延機（２）の入側板噛み込み部から上流圧延機
（１）側の方向に板幅長さの範囲内に配設する。即ち、
Ｌ＜ｗの不等式が成り立つようにする。

【００１２】図２の（ａ）は、矩形棒の引張試験におい
て塑性変形を生じる前後の試料の外観を示す。実線が引
張前の形状を、一点鎖線が引張後の形状を示す。塑性変
形前後の試料の体積は、亀裂や空孔が試料に発生しない
限り一定であるから、変形により試料長さｘ₁ がｘ₁ ＋
Δｘ₁ に大きくなった分、板の断面積は減少し、引張前
の長さｘ₁ ，板幅ｘ₂ ＋Δｘ₂ ，板厚ｘ₃ ＋Δｘ₃ と引
張後の長さｘ₁ ＋ｘ₁，板幅ｘ₂ ，板厚ｘ₃ とは、次式
の関係にある。 ｘ₁ ×ｘ₂ ×ｘ₃ ＝（ｘ₁ ＋△ｘ₁ )×（ｘ₂＋△ｘ₂ )
×（ｘ₃ ＋△ｘ₃ ) △を付した各変形量が小さいとすれば近似的に次式が成
り立つ。 △ｘ₁ ／ｘ₁ ＋△ｘ₂ ／ｘ₂ ＋△ｘ₃ ／ｘ₃ ＝０ 板厚と板幅のひずみが等しいとすれば次式が成り立つ。 △ｘ₂ ／ｘ₂ ＝△ｘ₃ ／ｘ₃ ＝−０．５×△ｘ₁ ／ｘ₁ 図２の（ｂ）には、予変形が発生する場所、即ち下流
圧延機（２）のロールバイトと押し込みロール間の圧延
材の板端近傍に仮想的に設定した矩形棒状（一点鎖線）
の材料を示す。板端部の材料は押し込みロールにより圧
延材中央部に較べて圧延方向に延ばされるので長手方向
の引張の弾性応力、または降状応力を生じる。この応力
と板端のロールバイト入口近傍の応力が重畳して、前記
仮想的に設定した矩形棒状の材料に引張の降状応力が作
用し、矩形棒は圧延方向に△ｘ₁／ｘ₁ の伸びひずみを
生じる。この時、前記の関係式から板厚方向および板幅
方向に−０．５×△ｘ₁ ／ｘ₁ のひずみが発生する。

【００１３】圧延方向のひずみが大きい場合でも、ひず
みが小さい場合と同様に板厚方向および板幅方向に逆の
符号のひずみが発生する。即ち、仮想的に設定した矩形
棒は、板厚方向および板幅方向に収縮するので、板端部
で幅縮みが発生する。圧延方向に作用する張力が大きい
程、即ち、傾斜ピンチロール４の傾斜角度が大きい程塑
性変形領域が大きくなり、それにともなって幅縮み量も
増大する。また、板端部の幅縮みは従来の経験から圧延
材の板端から少なくとも板厚の１０倍以上の範囲に張力
を加えた場合に顕著となるので、少なくともこの部分の
張力は制御しなければならない。

【００１４】本発明は、少なくとも圧延材の板端から板
厚の１０倍以上の範囲に圧延材の後方張力を、圧延機
（２）の入側に配設したピンチロール（４）により付与
する。

【００１５】

【作用】これにより、張力分布は板中央部で実質上零、
板両端で最大の分布であるから、この条件は満足する。
また、前記板端部を分割したロール（図６の７）で押し
込む方式で問題になったロールと板の接触幅が小さいと
いうことは、本発明の方法では、全く問題にならない。
即ち、図１の（ｃ）に示すように、傾斜ピンチロール４
は板幅に渡って板と接触するのでロールと圧延材との馴
染み性を良くし、ロール接触による板疵の発生や板の座
屈発生を防止し安定した通板が可能となる。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例を図１と表１を用いて説明す
る。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１の圧延条件で傾斜ピンチロール４の傾
斜角度θを種々に変化させた圧延を実施し、その際の幅
変化量を測定し、通常の圧延方式に相当する傾斜角度θ
が零の場合の基準条件と、傾斜角度θが零でない場合と
で比較した。基準条件では予変形が顕著でない圧延条
件でも、傾斜角度θを大きくするに従ってロールバイト
入り口板端近傍の張力が大きくなり、これにともなって
予変形も次第に大きくなった。更に傾斜角度θを大き
くすると板破断が発生したが、板破断発生限界の予変形
量は、目的とする幅制御に充分な量であった。また、板
破断限界内で圧下率や張力を種々変更して幅制御を実施
した結果、板端部の座屈や疵等の発生もなく安定した通
板が可能であった。即ち、板破断限界の条件を把握して
おくことにより、本発明の方法で幅制御が充分可能であ
ることが判明した。

【００１９】

【発明の効果】熱間仕上げ圧延における板幅制御を行う
際に、板幅精度を向上させ歩留まり率を向上するのに顕
著な効果があった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は本発明を一態様で実施する圧延設備
の概要を示す平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）
中のI−Ｉ線断面図である。

【図２】 （ａ）は張力による材料の変形を示す斜視
図、（ｂ）は圧延材６の板端部の斜視図であり板端部の
張力により変形する領域を一点鎖線で示す。

【図３】 従来の圧延による圧延材６の形状を示す平面
図である。

【図４】 圧延材６の平面図であり、圧延材６に付した
線の、圧延による変形を示す。

【図５】 圧延材６の平面図であり、（ａ）は幅方向に
均一な張力が加わった場合の張力分布を、（ｂ）は中央
部に高い張力が加わった場合の張力分布を示す。

【図６】 （ａ）は従来の幅制御を行なう圧延機の概要
を示す平面図、（ｂ）は正面図である。

【符号の説明】

１：上流の圧延機のワークロール ２：下流圧延機
のワークロール ３：ルーパーロール ４：傾斜ピンチ
ロール ５：水平ロール ６：圧延材 ７：押し込みロール ８：ロール支持
部 ９：支持部昇降駆動装置 θ：傾斜ピンチ
ロールの傾き角 Ｗ：下流圧延機入側の圧延材板幅 Ｌ：下流圧延機のワークロール２のセンターと傾斜ピン
チロール４のセンターとの平面投影距離

フロントページの続き (72)発明者 小 川 茂 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延機出側の圧延材の板幅を、該圧延機と
   上流の圧延機間を走行する圧延材の張力を変更して目標
   の板幅に制御する熱間タンデム圧延における板幅制御方
   法において、少なくとも該圧延材の板端から板厚の１０
   倍以上の範囲に該圧延材の後方張力を、該圧延機の入側
   に配設したピンチロールにより付与することを特徴とす
   る熱間圧延における板幅制御方法。
2. 【請求項２】圧延材の板端部に張力を付与する装置にお
   いて、該圧延機の入側板噛み込み部から上流圧延機側の
   方向に板幅長さの範囲内に配設された一対の傾斜ピンチ
   ロールと、該傾斜ピンチロールの上流側に配設された水
   平ロールからなり、該傾斜ピンチロールの両端支持部を
   各独立に上下させ軸心を板の送り方向と垂直な断面内で
   傾斜する駆動装置を有することを特徴とする熱間圧延に
   おける板幅制御装置。