JPH07178456A - ローラレベラによる鋼板の矯正方法 - Google Patents

ローラレベラによる鋼板の矯正方法

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JPH07178456A
JPH07178456A JP32798793A JP32798793A JPH07178456A JP H07178456 A JPH07178456 A JP H07178456A JP 32798793 A JP32798793 A JP 32798793A JP 32798793 A JP32798793 A JP 32798793A JP H07178456 A JPH07178456 A JP H07178456A
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JP
Japan
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leveler
steel plate
straightening
temperature change
steel sheet
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Withdrawn
Application number
JP32798793A
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English (en)
Inventor
Kenichi Oe
憲一 大江
Hirotsugu Ueda
太次 上田
Kosaku Saino
耕作 才野
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧延後の鋼板の形状安定性に優れ、かつ、残
留応力が軽減されて高品質を保証することができるロー
ラレベラによる鋼板の矯正方法を提供する。 【構成】 鋼板を熱間でローラレベラにより矯正するに
際し、矯正中の鋼板3がそのときの冷却手段に影響され
てレベラ入り側から出側の間に生じる板厚方向の温度変
化を予測し、被矯正鋼板の板厚、形状、材質により設定
される押し込み量と矯正後の鋼板送り方向の反り曲率の
関係より求められるインターメッシュを、予測した前記
温度変化に基づいて若干低目の値に修正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼板矯正機の一種であ
るローラレベラによって鋼板を平坦化、真直化させるた
めの鋼板の矯正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】熱間圧延鋼板の製造工程において、圧延
後の鋼板の形状修正、残留応力の低減を目的として、ロ
ーラレベラによる熱間矯正が従来から行われる。このロ
ーラレベラは、周知の通り、図6に示されるように、上
下に配置されたロール1,2間に鋼板を通して、曲げお
よび曲げ戻しの変形を繰り返して加えることにより、形
状,内部応力状態を修正する構造である。従って、ロー
ラレベラによる矯正に際しては、その曲げ量、曲げ戻し
量を支配するインターメッシュ、即ち、レベラ入り側の
圧下量とレベラ出側の圧下量との組合せ、を適切な値に
設定することが不可欠となる。
【0003】従来は、このインターメッシュを決定する
方法として、矯正機の矯正能力、被矯正鋼板の寸法、形
状、材質により決定する方法、レベラ入側での鋼板温度
および矯正機の矯正能力、被矯正鋼板の寸法、形状、材
質により決定する方法等が採用されてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に熱間
矯正時には、鋼板表面のスケールの除去を行うために該
表面に水を供給したり、あるいは矯正用ロールを冷却す
るために該ロール表面に冷却水を供給することが行われ
ており、これらの水が鋼板表面に滞留することによる影
響で、空冷のみの場合に較べて比較的大きな温度変化が
鋼板に生じるものである。この温度変化の状態を、実機
に基づいて熱伝導解析手法により推定した結果は、図7
に示すように、矯正中の鋼板に対し特に鋼板表面におい
て大きな温度変化が発生することが判った。
【0005】そこで、このような温度変化が現れる状態
の下で矯正した後の残留応力状態および形状への影響度
を弾塑性変形解析手法により推定した。その結果、温度
変化がある場合には、図8に示されるように、特に温度
変化が大きい表面付近で大きな残留応力が発生すること
が明らかとなり、温度変化が無い場合の例が示される図
9と比較したとき、表面に近い部分での違いが大きいこ
とが理解される。
【0006】しかし、従来の前述する矯正方法では、鋼
板内部の応力状態に非常に大きな影響を及ぼしているこ
とが明らかな矯正中の鋼板の温度変化が矯正に際して全
然考慮されていないために、矯正後の鋼板に形状不良が
発生して再矯正が必要となる場合があり、あるいは形状
および残留応力レベルに対して需要家側からシビアな要
求が出されつつある近年の厳しい条件には必ずしも対応
できない場合がある等の問題があった。本発明は、この
ような問題点の解消を図るために成されたものであり、
本発明の目的は、圧延後の鋼板の形状安定性に優れ、か
つ、残留応力が軽減されて高品質を保証することができ
るローラレベラによる鋼板の矯正方法を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明は、鋼板を熱間でローラレベラにより矯正す
るに際し、矯正中の鋼板のレベラ入り側から出側の間に
おける板厚方向の温度変化を予測し、この温度変化に基
づいてレベラ出側の板厚方向の応力状態および形状を予
測し、このレベラ出側の板厚方向の応力状態および形状
から適正インターメッシュを算出し設定することによ
り、鋼板を平坦化、真直化することを特徴とするローラ
レベラによる鋼板の矯正方法である。
【0008】
【作用】本発明に従えば、矯正中の鋼板のレベラ入り
側から出側の間における板厚方向の温度変化を予測する
機能(機能1と称する)、レベラ出側の板厚方向の応
力状態および形状を予測する機能(機能2と称する)、
レベラ出側の板厚方向の応力状態および形状から適正
インターメッシュを算出する機能(機能3と称する)を
備えることを特徴としており、先ず、機能1により矯正
中の鋼板の温度変化を求め、機能3において、この温度
変化を用いて機能2により算出する形状、応力状態に基
づき適正なインターメッシュを求めるようにしている。
以下、各機能について逐次説明する。
【0009】(1), 機能1での矯正中の鋼板の温度変化
の算出は、矯正中の鋼板の冷却条件(ロール冷却水量,
通板速度)から熱伝導解析に基づいて、次式により行
う。 T(ti,x)=ζ(τ,α,v,l)但し、(i=1〜n)……(A) ここに、Tは時間ti での各板厚方向位置xにおける温
度変化,τは被矯正鋼板の板厚,αはロール冷却水量及
び入り側鋼板温度により決まる値,vは通板速度,lは
ロール間隔である。
【0010】(2), 機能2での矯正後の応力状態の算出
は、弾塑性曲げ理論に基づき、機能1で算出した各時間
ステップ間での温度変化を用いて、次式により行う。 σ(x)=ξ(σo ,hin,hout ,x,T,μ,τ)……(B) また、形状に関してレベラ出側の反り量の算出は次式を
用いて行う。 ωout =ψ(σ,μ,τ) ……(C) さらに、急峻度の算出は、弾塑性曲げ理論に基づき板幅
方向にそれぞれ下記の(D)式によって算出するレベラ
出側の伸びひずみより、下記の(E)式を用いて行う。 ε(y)=χ(σo ,hin,hout ,y,T,μ,τ)……(D) λ(y)=2/π,{Δε(y)}1/2 ,Δε(y) =ε(y)−εmin ……(E) ここに、σはレベラ出側の応力状態,σo はレベラ入り
側の初期応力,hinはレベラ入り側の押し込み量,h
out はレベラ出側の押し込み量,μは温度をパラメータ
とした材料定数,ωout はレベラ出側の反り量,λは急
峻度,yは被矯正鋼板の幅方向位置,Δεはレベラ出側
における鋼板の幅方向の伸び差率の分布,εmin は伸び
ひずみの幅方向における最小値である。一方、矯正荷重
は被矯正鋼板の寸法,材質,温度及びインターメッシュ
から次式によって算出する。 w=η(τ,B,μ,hin,hout ) ……(F) ここに、τは被矯正鋼板の板厚,Bは被矯正鋼板の板
幅,μは温度をパラメータとした材料定数である。
【0011】(3), 機能3での適正インターメッシュの
算出は、以下の関係を満足する(B)〜(F)式による
入り・出側の押し込み量hin,hout をそれぞれ求める
ことにより行う。 σs >|σout MAX ……(G1) ωs >|ωout | ……(G2) λs >λout ……(G3) ws >w ……(G4) ここに、σs は矯正後の残留応力に対して設定した規定
値,|σout MAX はレベラ出側の残留応力の最大絶対
値量,ωs はレベラ出側での反り量に対して設定した規
定値,|ωout |はレベラ出側での反り量の絶対値,λ
s はレベラ出側での急峻度に対して設定した規定値,λ
out はレベラ出側での急峻度,ws はレベラの許容最大
荷重,wは予測矯正荷重である。本発明では、上述した
方法によってインターメッシュを設定することにより、
矯正後の形状不良の発生が格段に少なくなり、また、残
留応力値を良好な状態に維持することが可能である。
【0012】
【実施例】本発明方法の適用に際しては前述したレベラ
出側での残留応力、形状、矯正荷重に対する条件式を用
いるが、実施例ではこれらをテーブル化した場合につい
て、以下、添付図面を参照しながら説明する。なお、実
施例では形状に関する条件量として、レベラ出側の反り
量を適用した。本発明方法が実施されるローラレベラ
は、図6に示される周知の構造と同種のものであって、
例えば前後の平行に並んで設けられる6本の下部側ロー
ル2と、それら各下部側ロール2の谷間の位置に前後の
平行に並んで設けられる5本の上部側ロール1とから成
り、このローラレベラにおいて本発明方法は、入り側ロ
ール部および出側ロール部の各圧下量の関係によって決
定されるインターメッシュを調節しながら、各上部側ロ
ール1と各下部側ロール2との間に鋼板3を通して、曲
げおよび曲げ戻しの変形を繰り返して加えることによ
り、形状、内部応力状態を適正に修正しようとするもの
である。
【0013】即ち本発明は、鋼板1を熱間でローラレベ
ラにより矯正するに際しその制御系に対して、以下の、
,矯正中の鋼板のレベラ入り側から出側の間における
板厚方向の温度変化を予測する機能、,レベラ出側の
板厚方向の応力状態および形状を予測する機能、,こ
のレベラ出側の板厚方向の応力状態および形状から適正
インターメッシュを算出し設定する機能,の各処理機能
を付与することによって、鋼板の平坦化、真直化を実現
することを特徴とするものである。
【0014】このようにするのが有効であることを確認
するために、実機において矯正実験を下記の通り行っ
た。即ち、実験は仕上げ圧延後の「表1」に示す鋼板に
基づいて、圧延らいんに設置されてなる「表2」に示す
ローラレベラを用いて後記の3種の実験例についてそれ
ぞれ実施した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】なお、前述の3種の実験例とは、以下に示
したものである。 比較例1:ロール冷却水をオフして温度変化を考慮
しないインターメッシュとした場合。 比較例2:ロール冷却水をオンして温度変化を考慮
しないインターメッシュとした場合。 本発明例:ロール冷却水をオンして温度変化を考慮
したインターメッシュとした場合。
【0018】ところで前述したように、最適なインター
メッシュは、理論解析により求めた各板の厚み、材料毎
に設定される図1に示すような押し込み量と矯正後の鋼
板の送り出し方向の反り曲率の関係より、矯正荷重が矯
正機能力を超えない範囲で、かつ、反り曲率が零となる
最大の押し込み量を求めることにより決定される。本実
験例における本発明例でのロール冷却水による矯正中の
温度変化は、本実験条件下での差分法を用いてなる熱伝
導解析により予め求めて得られたものであり、その結果
は、下記の「表3」に示される通りである。
【0019】
【表3】
【0020】以下、結果について説明する。ここで、図
2は、本実施例において採用した矯正条件下で、前述し
た方法により押し込み量と鋼板の送り出し方向の反り曲
率の関係をテーブル化したものであり、図中、白抜き丸
は、従来法で行われるようにロール冷却水の影響を考慮
しない場合、黒塗り丸は、本発明法により押し込み量を
設定する際に用いる、矯正中鋼板のロール冷却水による
温度変化を考慮した場合をそれぞれ示している。
【0021】 比較例1:温度変化を考慮しない場
合、インターメッシュは、板厚20mmの場合における図
2の白抜き丸に示す関係を用いて上述の方法により、
「表4」のように設定される。
【0022】
【表4】
【0023】本インターメッシュ下で矯正を行った結
果、矯正後室温まで空冷した時点での鋼板の反り量は略
零であった。また、鋼板内部の応力状態をオフラインに
おいて矯正実績をもとに弾塑性解析理論に基づいて推定
した結果を図3に示す。この図より明らかなように、反
り量は小さく、また鋼板内部の残留応力値レベルも低
く、ロール冷却水がオフ状態で矯正中の温度変化が小さ
い場合には本インターメッシュが適切であることが判
る。
【0024】 比較例2:温度変化を考慮しないので
インターメッシュは比較例1と同じである。本例の場
合、矯正後、鋼板の反り量は1m 当たり1.5mm、ま
た、鋼板内部の応力状態は図4の通りとなった。ロール
冷却水をオンして矯正する場合に温度変化を考慮せずに
決定したインターメッシュを用いると、矯正後に鋼板に
反りが生じるとともに、鋼板内には比較例1に比して特
にロール冷却水の影響により矯正中の温度変化が大きい
鋼板上面側で大きな残留応力が残存していることが示さ
れる。
【0025】 本発明例:温度変化を考慮した場合、
押し込み量と反り曲率の関係は図2の黒塗り丸に示すよ
うに、温度変化を考慮しない場合と異なる。そこで、本
発明例では、図2の黒塗り丸の関係を用いてインターメ
ッシュを「表4」のように設定した。この例の場合、矯
正後の鋼板の反り量は略0(1m当たり0.2mm)、ま
た、鋼板内部の応力状態は図5の通りとなった。このよ
うに、反り量は比較例2に比し小さく、かつ、残留応力
状態も大幅に改善され板厚方向各位置において比較例1
に近い応力値レベルとなっている。
【0026】以上のことから、ロール冷却水オンによる
矯正中の温度変化を考慮してインターメッシュを変える
ことにより、良好な形状(反り)、残留応力状態を得る
ことが可能であり、本発明の有効性が確認できた。
【0027】
【発明の効果】上述の通り本発明によれば、鋼板を熱間
でローラレベラにより矯正するに際し、矯正中の鋼板の
レベラ入り側から出側の間における板厚方向の温度変化
を予測し、この温度変化に基づいてレベラ出側の板厚方
向の応力状態および形状を予測し、このレベラ出側の板
厚方向の応力状態および形状から適正インターメッシュ
を算出し設定するようにしたことによって、矯正後の反
り量は格段に小さくなり、また、残留応力値も良好な状
態に維持することが可能であって、需要者側の製品に対
する厳格な要求に十分応え得る高品質の鋼板を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ローラレベラにおける入り側押し込み量をパラ
メータとする出側押し込み量と出側反り量との関係を示
す線図である。
【図2】ローラレベラにおける本発明方法と従来方法と
を比較示する出側押し込み量と反りの曲率との関係を示
す線図である。
【図3】比較例1における鋼板の板厚方向の応力分布線
図である。
【図4】比較例2における鋼板の板厚方向の応力分布線
図である。
【図5】本発明例における鋼板の板厚方向の応力分布線
図である。
【図6】ローラレベラを概略して示す構造図である。
【図7】ローラレベラにおける上面水冷,下面放射の場
合のレベラロール間での鋼板温度の変化を示す線図であ
る。
【図8】ローラレベラにおける矯正中に温度変化がある
場合の矯正後の板厚方向の応力分布を示す線図である。
【図9】ローラレベラにおける矯正中に温度変化がない
場合の矯正後の板厚方向の応力分布を示す線図である。
【符号の説明】
1…上部側ロール、 2…下部側ロール、 3
…鋼板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板を熱間でローラレベラにより矯正す
    るに際し、矯正中の鋼板のレベラ入り側から出側の間に
    おける板厚方向の温度変化を予測し、この温度変化に基
    づいてレベラ出側の板厚方向の応力状態および形状を予
    測し、このレベラ出側の板厚方向の応力状態および形状
    から適正インターメッシュを算出し設定することによ
    り、鋼板を平坦化、真直化することを特徴とするローラ
    レベラによる鋼板の矯正方法。
JP32798793A 1993-12-24 1993-12-24 ローラレベラによる鋼板の矯正方法 Withdrawn JPH07178456A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010172925A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Nippon Steel Corp ローラ矯正における被矯正材の材料定数および矯正状態の推定方法ならびにローラレベラの操業方法
WO2011151995A1 (ja) * 2010-06-04 2011-12-08 住友金属工業株式会社 継目無鋼管用素管における外面押込み疵の抑制方法

Cited By (4)

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Effective date: 20010306