JPS5913281B2 - 金属鋳片の熱間圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属鋳片の熱間圧延方法に関する。

連続鋳造法により鋳造されたスラブ、ブルーム、ビーム
ブランク等の鋳片は品質を改善し、所望の寸法を得るた
めに熱間圧延を行なっている。

これらの鋳片の断面寸法は主として十分鍛錬されるに必
要な断面積変化量と成品の形状を確保するための寸法を
考慮して決定されている。

従って圧延成品の断面積が大きくなるに従い、大きな断
面の鋳片が必要となるが、断面の大きな鋳片は製造が難
かしく、品質が悪化し限界が設けられている。

例えば現状技術レベルにおける鋼の連続鋳造では厚さ３
５０朋程度までが製造可能の目安とされている。

鋼の鋳片において十分鍛錬されると考えられている圧減
比又は延び率（＝素材断面積／成品断面積）は５以上で
あり、従って厚さ３５０ｍｍの鋳片からは約７０朋以下
の原板、辺長３５０ｍｍφの鋳片からは約１６０７ｎｍ
φ以下のブルームが十分鍛錬され得る寸法と考えられて
いる。

本発明は鋳片を素材として、小さな断面積変化率で十分
な鍛錬塵を得、優れた品質の圧延成品を得る圧延方法を
提供するものであって、圧延過程において圧延材料の内
部に大きな剪断変形を生じせしめる圧延方法である。

発明者等は圧延過程における材料の鍛錬塵に、圧延にお
ける幾何学的変形のみならず付加的な材料内部の剪断変
形が大きく影響を及ぼしていることを確認した。

すなわち鋳片又はインゴットにおけるセンターポロシテ
ィ、パイプ、内部割れ、鋳造組織あるいは非金属介在物
の形態等の改善の程度は、単なる圧延における伸び率だ
けではなく、材料の内部流れをともなう剪断変形に大き
く依存していることを明らかにした。

本発明はロール対間で材料を熱間圧延するに際し、上下
ロール間において十分大きなロール周速差を生じさせ、
材料内部に大きな剪断変形を生じさせることを特徴とす
る。

十分大きなロール周速差とは圧延中のロールトルクが一
方は正、他方が負となる程度に上下のロール周速に差が
あることを云う。

また、本発明による熱間圧延においては鋳片のセンター
ポロシティや内部割れを圧着せしめるための、１パス当
りの圧減比を大きくとることができる。

こうするために噛込時および圧延中に圧延機入側におい
て鋳片にロールに向う押込力を加える。

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は従来法の両側ロール駆動で上下ロールの周速度
は■１で等しい。

材料の径断面内の材料の流れを見ると、圧延前に進行方
向に垂直な直線Ｂ１は圧延後にわずかに曲った線Ｂ２と
なる。

このとき上下面のずれはなく剪断変形ｄはｄ＝０である
。

すなわちこの場合には剪断変形はほとんど生じていない
。

第２図は従来法の片側駆動の場合で、駆動ロールをｖｌ
の速度で駆動すると、アイドルロールはＶ。

で従動し、駆動ロール側で大きな剪断変形ｄを生ずるが
、アイドルロール側ではほとんど剪断変形を生じていな
い。

第２図の片側ロール駆動の場合は剪断変形の大きい駆動
ロール側において鋳造組織、内部割れ等の改善の程度が
良く、非金属介在物の変形も大きくかつ分断され、良く
鍛錬されている。

しかしその鍛錬は圧延材料同一断面において均等に行う
ものではない。

第３図は本発明の実施例を示したもので、上下一対のロ
ールに速度差を与えて圧延することにより材料の表面の
みならず中心部にも大きな剪断変形を付加することを示
している。

この様な変形を生じさせるためのロール速度差は、種々
の圧延条件について次の様にしてあらかじめ求めておく
。

すなわち、本発明を実施せんとする圧延機において、１
本のロールの駆動軸を切離して無駆動とし、他の条件は
すべて実施せんとする圧延条件に等しくして、ロール周
速度比■１／Ｖｏを測定する。

この時は、片側ロール駆動圧延であって、第２図に示す
様な剪断変形を生じ、ロールトルクは駆動ロールは正、
無駆動ロールは零となっている。

本発明においてはこの無駆動ロールより遅い速度に保っ
て、すなわち第２図と第３図の様にロール周速度を決め
て ｖ１／Ｖ２〉ｖ１／ｖｏ〉１（１） の関係を保ちながら圧延すると、速度の速いｖ１側のロ
ールでは正のトルク、速度の遅いＶ２側のロールでは負
のトルクとなる。

負のトルクを発生するためにはロールは駆動源と連結さ
れており、回転方向はもちろん一般の圧延時の回転方向
に等しい。

本発明の範囲をロール速度比ｖ１／Ｖ２、板厚比Ｈ１／
Ｈ２、材料の入側速度ｖ１と出側速度ｖ２、材料をロー
ル間に押し込む速度Ｖ。

により説明すると次の通りである。

（１）Ｈ１／Ｈ２〉ｖ１／■２〉１の場合押込力なしで
は ｖ２〉Ｖｌ〉ｖ２〉ｖｌ （２）押込力あり
でＶ。

くＶ２ならばｖ２〉Ｖｌ〉Ｖ２〉ｖ１≧ｖ ｏ
（３）（２）式は上下ロールともロール接触弧内に中
立点が存在することを意味し、（３）式は（２）式の場
合のｖｌの下限がＶ。

で定められている。すなわち（２）式の場合より、（３
）式の場合が材料の速度（又は中立点）の変動幅が小さ
く圧延が安定している。

（２）Ｈ１／Ｈ２−ｖ１／Ｖ２〉１ノ場合押込力なしで
は 押込力ありでＶ。

＜ｖ２ならばＶ１≧ｖ２≧■２≧ｖ１≧ｖｏ（５） 押込力ありでＶ。

≧ｖ２ならばｖｌ〉ｖ２〉ｖ１キＶ。

＞ｖ２（６）（４）式は材料速度が一定しないことを示
しており、材料は前進しない場合も含む。

（５）、（６）式はいづれも（４）式の条件に押込力を
作用させた場合であって、ｖｌの下限がＶ。

で定められており材料の速度変動幅が小さく、（６）式
の方がより安定している。

（３）ｖ１／ｖ２〉Ｈ１／Ｈ２〉１の場合押込力なしで
は 押込力ありでＶ。

＜Ｖ２ならば押込力ありでＶ。

≧Ｖ２ならばＶ１≧ｖ ２ ＞ ｖ １キｖ。

＞ｖ２（９）（７）式は（４）式と同じ意味であり、（
８）、（９）式はいづれも（７）式の条件に押込力を作
用させた場合であってそれぞ棺５）、（６）式と同様の
意味をもつ。

実際には熱間粗圧延においては、ロールと被圧延材料と
はその接触弧長のかなりの範囲にわたって固着しており
、中立帯（固着帯）が存在している。

従って見掛上は中立点が存在しない様な圧延、すなわＧ
４Ｈ９）式の速度関係式においても、被圧延材料のロー
ル接触部はロール表面速度と同一速度で動く部分が広範
囲に存在でき、被圧延材料の内部と速度を異にすること
になる。

本発明はこの様な固着現像を利用したものであって、中
立帯が広範囲にわたるほど被圧延材料の内部に至るまで
大きな剪断変形を発生させることができ、このためには
圧延潤滑剤の使用は避けるべきであり、摩擦係数の大き
なロールが好ましく、ロール表面にすＩＪングを刻設す
ることにより効果を確実にできる。

以上の説明はすべて（１）式が成立する範囲、すなわち
一対のロールが一方は正、他方は負のトルクで駆動され
ている場合に限られる。

以上述べた様に本発明は押込力なしでも実施できるもの
であるが、（３）、（５）、（６）、（８）、（９）式
の様に押込力を加えると圧減比を大きくとり、かつ片側
のロールを負のトルクで駆動することにともなう噛込不
良や材料の速度変動を減少し、圧延緒特性を安定させる
。

また、押込力を加えると、中心部の圧縮応力を増大して
空隙の縮小を行なうことができる。

すなわち、１パス当りの圧減比を大きくとることにより
、圧延前後の板厚比Ｈ１／Ｈ２が大きくなり、このため
ロール周速度比■１／■２が大きくとれ、材料内部に大
きな剪断変形を生じさせることができ、鋳片のセンター
ポロシティや内部割れを圧着せしめることができる。

ところで、前述のように一方のロールに正のトルク、他
方のロールに負のトルクが発生するように上下ロールに
周速差を与えるには次の手順による。

まず、一方のロールをアイドルとして圧延を行ないＶ１
／Ｖｏを測定する。

そして、実際の圧延時にｖ１／■２〉ｖ１／Ｖｏどナル
ように両ロールヲ駆動する。

なお、このとき０．６Ｈ／ＨくＶ ／Ｖ く１．２Ｈ１
／Ｈ２とするこ２−１２− とが望ましい。

下限は十分な剪断変形を材料に与えるに必要な値であり
、上限はロールスリップを生ぜしめない値すなわちロー
ル接触弧内に中立帯が存在する範囲である。

また、ロール周速度は上記の値に予め設定しておいて、
圧延作業を行なう。

ｖ１／ｖ２がＨ１／Ｈ２を超えると中立帯は存在しなく
なると考えられがちであるが、この様な熱間圧延では剪
断変形を生ずることによってＶ１／ｖ２が１、２ Ｈ１
／Ｈ２までは中立帯が存在する。

ｖ１／ｖ２が１．２Ｈ，／Ｈ２より大きくなり、中立帯
が存在しなくなると金属片の表層部に著しい剪断変形を
生じるが、その内部の剪断変形は従来の両側ロール等速
駆動や片側ロール駆動の場合のように小さくなり好まし
くない。

さらに、材料に押込力を加える場合には、押込装置は押
込みによって材料に発生する応力が圧延時の材料の降伏
応力の０．１倍以上となるような押込力を発揮できるも
のでなければならない。

これは、材料の速度変動幅を小さくするためである。

押込力は圧延中いつでも発揮できる様に押込装置は作動
しているが、押込力が発生するかどうかは圧延条件によ
る。

例えば、（５）式、（８）式の場合は例えばプッシャー
で押す場合には材料後端はプッシャーから離れて先に進
むことがある。

この場合は反作用がなくなり押込力は零となる。

（６）、（９）式の場合は圧延中従続して押込力が作用
するが、（３）、（５）、（８）式Ω場合はスリップが
増大した時押込装置が働らき、押込速度で材料が進入す
ることになる。

ここで本発明を実施する圧延機について説明する。

第３図に例示する様に圧延ロール１，２０前後に、２本
のロールに周速度差を与えることによって必然的に発生
せんとする材料臼りを拘束するためのガイド３，４を配
置する。

これらのガイドはローラーに限らず板状であっても良い
。

本発明にはさらに圧延機入側において材料にロールに向
う押込力を与える装置を備えてもよい。

第３図には押込装置の例として駆動するローラー３を示
し、ローラーの抑圧駆動力により押込力Ｐを発生せしめ
るが、プッシャーにより材料後端を押圧する方法あるい
は他の押込方法に変えることが出来る。

第３図においては押込装置３は、材料的りを防ぐガイド
の機能を兼ねている。

Ｋ 本発明を実施するための望ましい圧延条件例を従来
法の両ロール等速圧延の場合と比較すると第１表の通り
である。

この結果の縦断面内の剪断歪γは摩擦係数が１に近いプ
ラスティシンのデータから推定しているので、鋼の場合
より太き目になっているが、傾向としては正しいもので
ある。

鍛錬塵の指標として）＊相当子ξｅｑを用いることが出
来ることは知られており、直交座標において３方向の歪
をξｔ、ξＷ、ξｌ、工学的剪断歪をそれぞれγｔｗ、
γｗｌ、γｉｔとすれば で表わされる。

材料の中心縦断面を代表としてとり、この断面内で観測
される剪断歪をγとし、他方向は小さいので無視すれば
表１の結果を得る。

すなわち、従来法の相当型が０．４６であるに対し、本
発明法は０．５２および０．５６であり、従来法に比し
大きく鍛錬されている。

これに対応してセンターポロシティ等の内質も改善され
る。

さらに本発明は材料に押込力を加えることによってパス
回数を減少でき、ロール周速比を１とせス速度差をつけ
ることによってロール面圧を減少させ、圧延荷重やロー
ルトルクの減少効果も期待できるものである。

本発明の更に他の実施例を従来法の両ロール等速圧延法
および従来の片側ロール駆動圧延法と比較して第２表に
示した。

供試材料はいづれも低炭素キルド鋼を１１３ｍｍφに連
続鋳造したビレットの中心部から４０ｍｍφに削り出し
たものであり、センターポロシティが存在していた。

圧下率（＝シ※（圧延前板厚−圧延後板厚） ／ＢＥ延
前板前板厚いづれも０．６であるが、圧減比又は伸び率
は押込力のため本発明の方がやや小さくなっている。

圧延後の材料には従来法にはセンターポロシティが残留
しているが、本発明法では完全に圧着し、消滅している
。

なお、圧延素材には特願５３−４７８８６の方法により
電子ビームを用いてメタルフローを観察し第１図〜第３
図の現象を確認した。

第２表の本発明の場合では剪断変形ｄ−１８、剪断歪γ
−０，７５であり、中心部においても十分な剪断変形が
生じていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法において、上下ロールを等速度で駆動し
た場合の圧延状態の説明図、第２図は従来法において、
一方のロールのみを駆動した場合の圧延状態の説明図、
および第３図は本発明の方法を実施する装置の概略と圧
延状態の説明図である。 １・・・・・・下圧延ロール、２・・・・・・上圧延ロ
ール、３・・・・・・入口ガイドロール、４・・・・・
・出口ガイドロール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上下の圧延ロールを駆動して金属鋳片を熱間圧延す
   るに際し、上下ロールのロール接触弧内に中立帯が存在
   する範囲内で一方の圧延ロールに正のトルクが、他方の
   圧延ロールには負のトルクが発生するように上下の圧延
   ロールに周速差を与えて圧延することを特徴とする金属
   鋳片の熱間圧延方法。 ２ 上下の圧延ロールを駆動して金属鋳片を熱間圧延す
   るに際し、上下ロールのロール接触弧内に中立帯が存在
   する範囲内で一方の圧延ロールに正のトルクが、他方の
   圧延ロールには負のトルクが発生するように上下の圧延
   ロールに周速差を与えると共に、被圧延材にこれを圧延
   ロール間に押し込む押込力を与えながら圧延することを
   特徴とする金属鋳片の熱間圧延方法。