WO2020158284A1 - 鋼板の圧延方法及び鋼板の製造方法 - Google Patents

鋼板の圧延方法及び鋼板の製造方法 Download PDF

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健太郎 石井
和真 竹内
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Definitions

  • the present invention is capable of preventing a defective appearance of a steel sheet due to a coolant drop on the steel sheet surface during rolling (oil spot) and a shape defect of the steel sheet due to thermal deformation of a work roll.
  • the present invention relates to a method and a method for manufacturing a steel sheet.
  • a cooling liquid (hereinafter, referred to as "coolant") is supplied to rolls constituting the rolling mill in order to prevent the temperature of the work rolls from rising due to frictional heat during rolling of the steel sheet. If the supply amount of the coolant is not appropriate, the heat deformation control of the work roll cannot be properly performed, and the shape defect of the steel sheet occurs.
  • FIG. 1 shows a temper rolling mill 1 as a specific example of a rolling mill that uses a coolant.
  • the work roll 2 is cooled by injecting the coolant 3 onto the work roll 2 during rolling.
  • rolling oil 6 is sprayed on the front and back surfaces of the steel plate 4 for the purpose of improving the lubricity of the steel plate 4 and the work roll 2.
  • the coolant 3 is sprayed onto the pair of upper and lower work rolls 2 by the nozzles 5 provided respectively on the upper and lower sides.
  • the sprayed coolant 3 is desired to be drained so as to form a fine mist after coming into contact with the work roll 2.
  • the liquid drainage of the coolant 3 is insufficient, the liquid mass of the coolant 3 having a certain size scatters, and the liquid mass adheres to the front and back surfaces (upper and lower surfaces) of the steel plate 4 (hereinafter, "bottom drop").
  • bottom drop There is a thing.
  • the liquid lump is mixed with the rolling oil 6 supplied in the previous stage and is dried on the steel plate surface, thereby causing a patchy appearance defect on the steel plate surface.
  • Patent Document 1 is known as a conventional technique for preventing a defective appearance of a steel sheet due to dripping of rolling oil.
  • the invention described in Patent Document 1 aims to suppress the occurrence of defective appearance of the steel sheet by preventing the rolling oil injected from the lower surface to the upper surface of the steel sheet from falling off.
  • no consideration is given to the dripping of the coolant.
  • the poor appearance of the steel sheet is caused by the formation of a liquid pool on the surface of the steel plate in the state where the rolling oil and the coolant are mixed, and the liquid pool is dried.
  • the coolant cannot be prevented from falling off, so that the problem of poor appearance of the steel sheet can still occur.
  • the supply amount of the coolant 3 is suppressed for the purpose of preventing the coolant 3 from falling off, the work roll 2 is not sufficiently cooled and the shape change due to the thermal expansion of the work roll 2 cannot be appropriately controlled. Therefore, if the supply amount of the coolant 3 is simply suppressed, there is a problem that a defective shape of the steel sheet occurs due to poor control of thermal deformation of the work roll 2.
  • An object of the present invention is to provide a method for rolling a steel sheet and a method for manufacturing a steel sheet, which can prevent the occurrence of shape defects.
  • the means of the present invention are as follows. [1] In a method of rolling a steel sheet that supplies a coolant to rolls that make up a rolling mill during rolling, at the start of operation of the rolling mill, the amount of the coolant supplied is kept below a predetermined amount that is less than an upper steady amount, A rolling method for steel sheets that increases the coolant supply amount to an upper steady amount when the amount of medium elongation exceeds the upper target value. [2] The method of rolling a steel sheet according to [1], wherein when the medium elongation amount of the steel sheet becomes less than or equal to the lower target value, the coolant supply amount is reduced from the upper steady amount to the lower steady amount.
  • [3] The method for rolling a steel sheet according to [1] or [2], wherein the steepness of the shape of the abdomen of the steel sheet is used as the amount of intermediate elongation.
  • the rolling is the method for rolling a steel sheet according to any one of [1] to [3], which is cold secondary rolling performed after annealing.
  • a method for producing a steel sheet which comprises performing surface treatment after rolling using the method for rolling a steel sheet according to [4].
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a rolling mill using a coolant.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a method of measuring the shape steepness.
  • FIG. 3 shows the elapsed time, the strip running speed, the coolant supply amount, the medium elongation amount, the edge elongation amount, and the sloping drop mixing rate when the rolling method of the steel sheet according to the present invention or the conventional rolling method is used. It is a graph which shows the relationship of.
  • the temper rolling mill 1 includes a work roll 2 that rolls down the steel plate 4, and a backup roll 8 that mechanically supports the work roll 2.
  • rolling oil 6 is sprayed on the upper and lower surfaces of the steel plate at the entrance side of the work roll 2.
  • a plurality of nozzles 9 for injecting the rolling oil 6 may be provided along the width direction of the steel plate to form a nozzle group (not shown).
  • the temper rolling mill 1 in the example of FIG. 1 is a 4Hi type rolling mill including a pair of work rolls 2 and a pair of backup rolls 8, but the number of rolls of the rolling mill is not limited to this example.
  • temper rolling mill in addition to a pair of work rolls and backup rolls, a 6Hi type rolling mill having an intermediate roll between the work rolls and the backup rolls can be used, or 8 or more rolls can be used.
  • a rolling mill composed of rolls can also be used.
  • the work roll 2 During the rolling process, the work roll 2 generates heat due to the friction between the work roll 2 and the steel plate 4, and between the work roll 2 and the backup roll 8.
  • the coolant 3 in the example of FIG. 1 is sprayed toward the surface of the work roll 2 for the purpose of cooling the work roll 2.
  • the target to which the coolant is sprayed is not limited to the work roll and may be the intermediate roll or the backup roll.
  • a plurality of nozzles 5 for injecting the coolant 3 may be provided along the width direction of the steel plate to form a nozzle group (not shown).
  • the nozzle group that supplies the rolling oil 6 is provided in the front stage of the work roll and the nozzle group that supplies the coolant 3 is provided in the rear stage of the work roll.
  • the nozzles 5 and 9, the work roll 2, and the backup roll 8 are housed in the same housing.
  • the liquid draining member 7 is provided below the upper nozzle group that injects the coolant 3 so as to form a gap with the surface of the work roll 2 so as not to contact the work roll 2 and a roll shaft of the work roll 2. It is a member along the direction.
  • the liquid draining member 7 keeps the gap between the work roll 2 and the liquid draining member 7 small to prevent liquid lumps having a relatively large diameter, which are formed when the coolant 3 runs out of liquid, from directly falling onto the upper surface of the steel plate 4. .
  • An entrance-side scattering prevention member 10 that prevents the rolling oil 6 from scattering and falling may be provided on the upper part of the work roll 2 on the entrance side.
  • a skin pass rolling machine 11 for adjusting the surface texture of the steel sheet may be provided at the subsequent stage of the temper rolling mill 1. Similar to the temper rolling mill 1, the skin pass rolling mill 11 includes a work roll 12 and a backup roll 18, and applies a light reduction to the steel plate 4. Further, a bridle roll 13 for adjusting the tension of the steel plate 4 may be provided in the front and rear stages of the temper rolling mill 1. Further, when performing continuous rolling, a looper 14 for adjusting the strip passing speed is provided in the preceding stage of the temper rolling mill 1. The looper 14 adjusts the passage speed of the temper rolling mill 1 by adjusting the retention length of the steel plate 4.
  • a steel plate measuring device 15 typified by a measuring roll is provided in the subsequent stage of the temper rolling mill 1.
  • the steel plate measuring device 15 may be any device capable of measuring the properties of the steel plate 4 on the exit side of the temper rolling mill 1, the strip passing speed in the temper rolling mill 1, and the like. More specifically, the steel plate measuring device 15 may be, for example, capable of measuring a tension difference in the width direction caused by a difference in length in the rolling direction of the steel plate 4.
  • the distribution of the tension difference in the width direction can be evaluated as the size (shape, flatness) of the concavities and convexities of the abdomen and the ear of the steel plate 4 by parameters such as the steepness and the difference in elongation.
  • the abdomen is near the center of the steel sheet 4 in the width direction, and more specifically, the width can be within 5% of the width of the steel sheet 4 from the center line in the width direction (left-right direction). .. Further, the ear portion is near the end portion of the steel plate 4, and more specifically, it can be within the range of 5% of the plate width length of the steel plate 4 in the width direction from the end surface of the steel plate 4.
  • the data obtained by the steel plate measuring device 15 is output to the computing device 16.
  • the arithmetic unit 16 controls the supply amount of the coolant 3 in the nozzle 5 in accordance with the sheet passing speed of the steel plate 4, the intermediate elongation amount, and the like.
  • the amount of middle elongation and the amount of ears expansion are calculated.
  • the amount of middle stretch and the amount of edge stretch the shape steepness of the abdomen and the shape steepness of the ear of the steel plate 4 can be used.
  • a method of calculating the shape steepness will be specifically described with reference to FIG. In FIG. 2, the end surface of the steel plate 4 is shown, the horizontal direction of the drawing corresponds to the rolling direction of the steel plate 4, and the vertical direction of the drawing corresponds to the plate thickness direction of the steel plate 4.
  • the end surface of the steel plate 4 that has been elongated as shown in FIG. 2 has a wavy shape.
  • the shape steepness is calculated by dividing the size of the undulation of the wave formed on the end face by the span of the wave.
  • the shape steepness ⁇ is calculated by dividing the value ⁇ of the height difference in the plate thickness direction in the wave of one cycle by the wavelength L as in the following Expression (1).
  • ⁇ ⁇ /L (1)
  • ⁇ height difference (mm) in the plate thickness direction of waves of one cycle
  • L wavelength (mm)
  • the value of the shape steepness can be calculated for the middle elongation of the steel plate 4 as in the above formula (1).
  • a wave is formed in the abdomen.
  • the abdominal shape steepness can be calculated by dividing the size of the undulations of the wave formed on the abdomen (specifically the difference in height of the wave) by the span of the wave (specifically the wavelength). ..
  • the middle stretch amount and the ear stretch amount may be parameters that can evaluate the relationship between the wave height difference between the abdomen and the ear portion of the steel plate 4 and the wave span, and are not limited to the shape steepness.
  • Other specific examples of the amount of middle elongation and the amount of ear elongation include an elongation difference ratio indicating the ratio of the elongation ratios of the abdomen and the ear, and I-UNIT calculated using the elongation difference ratio. it can.
  • ⁇ Medium elongation and edge elongation of the steel plate 4 are formed corresponding to the thermal deformation of the work roll.
  • the work roll at high temperature tends to have a thermal crown shape in which the central portion in the plate width direction is thick and the end portions in the plate width direction are thin.
  • the rolling force is likely to be applied to the abdominal portion of the steel sheet and the rolling force is less likely to be applied to the ear portions of the steel sheet, and therefore the abdominal extension is likely to occur in the steel sheet.
  • the work roll at low temperature tends to have a straight shape with a small difference in thickness between the center and the end in the plate width direction.
  • FIG. 3 A method of controlling the coolant supply amount performed in the present invention will be described with reference to FIG.
  • the method of the present invention is shown by a solid line and the conventional method is shown by a dotted line.
  • the rolling speed of the line is low from the start of the rolling mill operation (t 0 in the figure) to the elapse of a certain time (t 1 in the figure).
  • the strip running speed increases, but even after the strip running speed starts to increase, for some time the middle elongation of the steel plate still remains as shown in FIG. 3(c).
  • the amount does not reach the upper target. From the start of the operation of the rolling mill until the medium elongation amount of the steel plate becomes equal to or higher than the upper target value, the supply amount of the coolant is suppressed to a predetermined amount or less.
  • the centrifugal force of the work rolls is low and the ability to drain the injected coolant is low, so that the coolant easily drops.
  • the amount of coolant supplied is suppressed to a low level immediately after the rolling mill is started to prevent the coolant from dropping.
  • the predetermined amount of coolant is smaller than the upper steady amount which is the upper limit value of the coolant supply amount, and is larger than the lower steady amount which is the lower limit value.
  • the predetermined amount is preferably 10% or more smaller than the upper steady amount.
  • the predetermined amount of coolant is taken into consideration by the operating conditions of various lines to prevent the coolant from falling off while ensuring that the work roll does not undergo thermal deformation significantly under the passing speed immediately after the rolling mill is started. Will be decided. More specifically, as shown in FIG. 3( c ), the medium elongation amount of the steel sheet is substantially in equilibrium between immediately after the rolling mill is started and before the strip running speed is increased (t 0 to t 1 in the figure).
  • the value of the predetermined amount may be set so that the state is achieved.
  • the work roll rotation speed decreases, so the friction heat generated on the work roll surface is small and the work roll surface temperature tends to be low.
  • the work roll is more likely to have a straight shape than a thermal crown shape. Therefore, under a condition where the strip running speed is slow, a defective shape due to the edge extension of the steel sheet is likely to occur.
  • the coolant supply amount is set to the upper steady amount immediately after the rolling mill is started.
  • the upper steady amount is set so that the work roll is in a thermal equilibrium state when the strip running speed is the steady value (peak value) of the line.
  • the coolant supply amount becomes excessive and the thermal crown shape is difficult to be formed. As a result, the ear extension defect occurs for a long period of time after the rolling mill is started up.
  • the coolant supply amount is suppressed to a predetermined amount lower than the upper steady amount, and the deformation of the work roll into the thermal crown shape is promptly promoted, so that the ear extension is increased. It is possible to prevent the occurrence of the defective shape due to the continuous occurrence for a long time.
  • a steel plate having an edge extension pass threshold value determined to be defective is manufactured until t 4 , whereas in the method of the present invention, a steel sheet having an edge extension pass threshold value is generated. Can be reduced to t 3 .
  • the thermal crown shape With the formation of the thermal crown shape, the amount of medium elongation of the steel sheet increases.
  • the medium elongation amount of the steel plate becomes equal to or higher than the predetermined upper target value (at time t 2 in FIG. 3C)
  • the coolant supply amount Is increased to the upper steady amount.
  • the increase of the coolant promotes the cooling of the work roll, and the intermediate elongation amount is reduced to below the upper target value.
  • the upper target value set in the present invention is set lower than the upper limit value determined to be a defective product.
  • the medium elongation amount peaks immediately after the increase of the coolant supply amount and then starts to decrease, but the upper target value may be set so that the peak becomes lower than the upper limit value.
  • the present invention by increasing the coolant supply amount in accordance with the medium elongation amount of the steel sheet as described above, the supply of the coolant is delayed after the passage of the stripping speed, and thus a defective product in which the medium elongation amount becomes excessive is generated. Is prevented.
  • the ability of the liquid to run out by the rolls also improves, so the occurrence of fluttering is suppressed even if the coolant supply amount is increased. ..
  • the upper steady amount may be a value at which the work roll is in a thermal equilibrium state when the line passing speed reaches a steady value (peak value).
  • the work roll is in a thermal equilibrium state, thermal deformation of the work roll can be suppressed, and the work roll is prevented from being further deformed into a thermal crown shape or a straight shape.
  • the middle elongation amount and the edge elongation amount of the steel plate are stable with little fluctuation.
  • the sheet passing speed of the steel sheet temporarily decreases at t 5 .
  • Such a speed decrease corresponding to the furnace speed does not correspond to a speed decrease to such an extent that the amount of intermediate elongation becomes equal to or less than the target value. Therefore, the coolant supply amount is maintained at an upper steady amount thereafter.
  • the coolant up to the above steady amount is applied. It suffices to perform only control for increasing the supply amount of.
  • control is performed to reduce the coolant supply amount. For example, when performing continuous rolling and welding a plurality of coils, strip passing speed of the steel sheet is reduced after a predetermined time has elapsed from the vicinity peak value (time point t 6 of Figure 3 (a)). This is because immediately before passing the welded portion between the coils, it is necessary to temporarily reduce the rolling speed by an entrance looper or the like of the rolling mill in order to increase welding time.
  • the lower target value set in the present invention is set higher than the lower limit value that is determined as a product defect.
  • the lower target value is set so that the lower peak of the amount of medium elongation to be applied after the decrease of the coolant is higher than the lower limit value (in other words, the defective product of the medium elongation defect does not occur).
  • the work roll since the supply amount of the coolant is reduced in accordance with the decrease in the amount of medium elongation, the work roll rapidly forms a straight shape due to excessive cooling at the time of reduction of the stripping speed, and the excessive elongation of the steel sheet is increased. It can be prevented from occurring.
  • FIG. 3( d ) in the conventional method, there is a possibility that an excessive amount of edge extension exceeding the edge extension acceptance threshold may occur with a decrease in the strip running speed, but in the present invention, the edge extension of the edge extension is reduced by decreasing the coolant supply amount. The excess can be suppressed.
  • the coolant supply amount is maintained at a lower steady amount.
  • the plate passing speed is reduced due to the plate passing of the welded portion, the plate passing speed becomes a steady state at the bottom value for a certain period of time (t 8 to t 9 in the figure).
  • the lower steady amount may be a value at which the work roll reaches a thermal equilibrium state in a steady state where the strip running speed is at the bottom value.
  • the passing speed starts increasing again toward the peak value.
  • the coolant supply amount may be increased to the upper steady amount.
  • the control of the coolant supply amount described above is performed by the arithmetic unit 16 in FIG.
  • the arithmetic unit 16 acquires or calculates the threading speed of the steel plate 4 and the medium elongation amount of the steel plate 4, and controls the nozzle 5 based on these values to adjust the supply amount of the coolant 3.
  • an aqueous solution As the coolant, an aqueous solution, a mixed solution of the aqueous solution and oil, or the like can be used.
  • the steel sheet rolling method according to the present invention is particularly preferably applied to cold secondary rolling.
  • cold rolling a hot coil is rolled by a cold tandem rolling mill and then annealed by batch annealing or continuous annealing.
  • Cold secondary rolling is rolling performed on a steel sheet after annealing.
  • a light reduction is applied for the purpose of adjusting the surface properties of the steel sheet.
  • cold secondary rolling multiple coils are welded to perform continuous striping, so the striping speed increases and decreases intermittently.
  • a plurality of temper rolling mills may be selectively used for the purpose of performing reduction according to the properties and quality of the product.
  • the rolling mill needs to be started up every time the temper rolling mill is switched, and the strip running speed is low at the beginning of the startup.
  • the cold-rolled steel sheet is then subjected to surface treatments such as plating and laminating to make the final product.
  • surface treatments such as plating and laminating to make the final product.
  • it is judged as a defective product when the appearance defect due to fluffing is observed more than the specified number per unit length or the ratio of the excessive ear extension and the excessive abdominal extension exceeds the specified rate. To be done.
  • the steel sheet rolling method according to the present invention was applied to a temper rolling mill using a coolant (similar configuration to that shown in FIG. 1), which was placed in a subsequent stage of a continuous annealing furnace in an actual cold rolling line.
  • a coolant similar configuration to that shown in FIG. 1
  • the plate width was 900 mm.
  • the supply amount of the coolant was adjusted as shown by the solid line in FIG.
  • the supply amount of the coolant during rolling was kept constant at an upper steady amount.
  • the ratio of the length of the coil in the shape defect due to medium elongation or edge elongation, and the coil in the appearance defect due to fluffing The length ratio was calculated.
  • the number of defective portions was reduced, the defective portion was not present, and the yield was 99%.
  • the proportion of the length of the portion determined to be defective in appearance due to fluffing is 3%, and the proportion of the length of the portion determined to be defective in shape due to ear extension is 1%, and the yield is 96%. there were.

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Abstract

クーラントのボタ落ちに起因する鋼板の外観不良の発生を防止するとともに、ワークロールの熱変形を適切に制御することで鋼板の形状不良発生を防止することのできる、鋼板の圧延方法及び鋼板の製造方法を提供する。本発明に係る鋼板の圧延方法は、圧延中に圧延機を構成するロールへクーラントを供給する鋼板の圧延方法において、圧延機の運転開始時には、クーラントの供給量を、上定常量よりも少ない所定量以下に抑え、鋼板の中伸び量が上目標値以上となった場合に、上定常量までクーラントの供給量を増加させる。

Description

鋼板の圧延方法及び鋼板の製造方法
　本発明は、圧延時におけるクーラントの鋼板表面へのボタ落ち（oil spot）に起因する鋼板の外観不良、及びワークロールの熱変形に起因する鋼板の形状不良を防止することのできる、鋼板の圧延方法及び鋼板の製造方法に関する。
　鋼板の製造過程では、種々の圧延機によって圧延が行われる。圧延機において、実際に鋼板を押圧するロールはワークロールと称される。一部の圧延機では、鋼板の圧延中に摩擦熱によるワークロールの温度上昇を防ぐ目的で、圧延機を構成するロールに冷却液（以下、「クーラント」という。）が供給される。クーラントの供給量が適切でないと、ワークロールの熱変形制御が適切に行えず、ひいては鋼板に形状不良が発生する。
　クーラントを用いる圧延機は、冷間圧延及び焼鈍後に行われる冷間二次圧延において典型的に用いられる。図１に、クーラントを用いる圧延機の具体例として調質圧延機１を示す。
　調質圧延機１では、圧延中のワークロール２にクーラント３を噴射してワークロール２を冷却する。ワークロール２の入側では、鋼板４とワークロール２との潤滑性を向上させる目的で圧延油６が鋼板４の表裏面に噴射される。
　クーラント３は、上下一対のワークロール２に対して、上下それぞれに設けられたノズル５によって噴射される。噴射されたクーラント３は、ワークロール２に接触した後、微小な霧状となるように液切りされることが望まれる。しかし、クーラント３の液切りが不十分であると、一定の大きさを有するクーラント３の液塊が飛散し、鋼板４の表裏面（上下面）に液塊が付着する（以下、「ボタ落ち」という。）ことがある。当該液塊は、前段で供給された圧延油６と混合されて、鋼板表面で乾燥することにより、鋼板表面における斑状の外観不良をもたらす。
　圧延油のボタ落ちに基づく鋼板の外観不良を防止する従来技術としては、特許文献１が知られている。
特開平０５－０６９０２７号公報
　特許文献１に記載された発明は、鋼板の下面から上面に向かって噴射される圧延油のボタ落ちを防止することにより、鋼板の外観不良発生を抑えることを目的とする。しかし特許文献１に記載された発明では、クーラントのボタ落ちについては何ら考慮されていない。上述したように、鋼板の外観不良は、圧延油とクーラントとが混合した状態で鋼板表面に液だまりを作り、当該液だまりが乾燥することにより発生する。特許文献１の発明では、圧延油のボタ落ちを防止できてもクーラントのボタ落ちを防止できないので、依然として鋼板の外観不良の問題が生じうる。
　図１のように、従来はボタ落ちの問題が特に発生しやすい鋼板４の上面側に設けられたノズル５の近傍に、クーラント３の液切れを向上させる目的で液切り部材７を設ける技術が知られている。しかし、当該液切り部材７を設けても、特にクーラント３の供給量が多い操業条件下では、クーラント３のボタ落ちの発生を完全に防止することは難しい。また割合的には小さいが、下方のノズル５から噴射されたクーラント３の液滴が鋼板４の下面に付着すること（当該現象も同様に「ボタ落ち」という。）もあり、このような鋼板４の下面におけるボタ落ちを防止する機構は従来知られていない。
　クーラント３のボタ落ちを防止する目的でクーラント３の供給量を抑えると、ワークロール２の冷却が十分に行われず、ワークロール２の熱膨張による形状変化を適切に制御することができない。よって、単にクーラント３の供給量を抑えるだけでは、ワークロール２の熱変形の制御不良に起因する、鋼板の形状不良が発生するという問題がある。
　本発明は、上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、クーラントのボタ落ちに起因する鋼板の外観不良の発生を防止するとともに、ワークロールの熱変形を適切に制御することで鋼板の形状不良発生を防止することのできる、鋼板の圧延方法及び鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
　本発明の手段は、次のとおりである。
［１］圧延中に圧延機を構成するロールへクーラントを供給する鋼板の圧延方法において、圧延機の運転開始時には、クーラントの供給量を、上定常量よりも少ない所定量以下に抑え、鋼板の中伸び量が上目標値以上となった場合に、上定常量までクーラントの供給量を増加させる鋼板の圧延方法。
［２］鋼板の中伸び量が下目標値以下となった場合に、クーラントの供給量を前記上定常量から下定常量まで減少させる［１］に記載の鋼板の圧延方法。
［３］前記中伸び量として、鋼板の腹部の形状急峻度を用いる［１］又は［２］に記載の鋼板の圧延方法。
［４］圧延は、焼鈍後に行われる冷間二次圧延である［１］から［３］までのいずれか一つに記載の鋼板の圧延方法。
［５］［４］に記載の鋼板の圧延方法を用いて圧延を行った後に、表面処理を行う鋼板の製造方法。
　本発明によると、クーラントを用いる圧延において、クーラントの液切れ不良を解消して鋼板の外観不良の発生を防止することができるとともに、ワークロールの熱変形を適切に制御して鋼板の形状不良発生を防止することができる。
図１は、クーラントを用いる圧延機の一例を示す概略図である。 図２は、形状急峻度の測定方法を示す概略図である。 図３は、本発明に係る鋼板の圧延方法又は従来の圧延方法を用いた際の、経過時間と、通板速度、クーラント供給量、中伸び量、耳伸び量、及びボタ落ち混入率と、の関係を示すグラフである。
　図１に示す調質圧延機の例を用いて、本発明について説明する。
　調質圧延機１では、鋼板４を圧下するワークロール２と、ワークロール２を機械的に支持するバックアップロール８とを備える。圧延時の鋼板４とワークロール２との潤滑性を向上させる目的で、ワークロール２の入側で圧延油６が鋼板の上下面に噴射される。圧延油６を噴射するノズル９は、鋼板の幅方向に沿って複数設けられてノズル群を形成してもよい（図示せず）。尚、図１の例における調質圧延機１は、一対のワークロール２と一対のバックアップロール８とからなる４Ｈｉ型の圧延機であるが、圧延機のロールの数はこの例に限定されない。例えば、調質圧延機としては、一対のワークロール及びバックアップロールに加えて、ワークロールとバックアップロールとの間に中間ロールを備えた６Ｈｉ型の圧延機を用いることもできるし、８個以上のロールからなる圧延機を用いることもできる。
　圧延の過程では、ワークロール２と鋼板４、及びワークロール２とバックアップロール８との摩擦によって、ワークロール２が発熱する。図１の例におけるクーラント３は、ワークロール２を冷却する目的で、ワークロール２の表面に向けて噴射される。尚、クーラントが噴射される対象は、ワークロールに限定されず、中間ロール又はバックアップロールであってもよい。クーラント３を噴射するノズル５は、鋼板の幅方向に沿って複数設けられてノズル群を形成してもよい（図示せず）。圧延油６とクーラント３との混合を防ぐ目的で、圧延油６を供給するノズル群はワークロール前段に、クーラント３を供給するノズル群はワークロール後段に設けることが好ましい。これらノズル５及び９、ワークロール２、並びにバックアップロール８は同一のハウジング内に収容される。
　鋼板４の上側に設けられたノズル群では、特にクーラント３のボタ落ちが発生しやすいことから、クーラント３の液切れを向上させる目的で液切り部材７を設けることが好ましい。液切り部材７は、クーラント３を噴射する上ノズル群の下方において、ワークロール２の表面との間にワークロール２に接触しない程度の間隙を形成するように設けられる、ワークロール２のロール軸方向に沿在する部材である。液切り部材７は、ワークロール２との隙間を小さく保つことで、クーラント３の液切れ不良の場合に形成される比較的径の大きい液塊が直接鋼板４の上面に落下することを防止する。
　ワークロール２の入側上部には、圧延油６の飛散及び落下を防止する入側飛散防止部材１０が設けられていてもよい。
　調質圧延機１の後段には、鋼板の表面性状を整えるスキンパス圧延機１１が設けられていてもよい。スキンパス圧延機１１は、調質圧延機１と同様に、ワークロール１２及びバックアップロール１８を備え、鋼板４に軽圧下を加える。また、調質圧延機１の前後段に鋼板４の張力を調節するブライドルロール１３が設けられていてもよい。さらに、連続圧延を行う場合には、調質圧延機１の前段に通板速度を調節するルーパー１４が設けられる。ルーパー１４は、鋼板４の滞留長さを調節することにより、調質圧延機１における通板速度の調節を行う。
　調質圧延機１の後段には、計測用ロールに代表される鋼板測定装置１５が設けられることが好ましい。鋼板測定装置１５は、調質圧延機１の出側における鋼板４の性状、及び調質圧延機１における通板速度等を測定可能な装置であればよい。より具体的に鋼板測定装置１５は、例えば、鋼板４の圧延方向長さの差により発生する幅方向の張力差を測定可能であればよい。この幅方向の張力差の分布は、急峻度や伸び差率といったパラメータにより、鋼板４の腹部や耳部の凹凸の大きさ（形状、平坦度）として評価することができる。腹部は鋼板４の幅方向中心部近傍であり、より具体的には幅方向中心線から幅方向（左右方向）へそれぞれ、鋼板４の板幅長さの５％以内の範囲とすることができる。また、耳部は鋼板４の端部近傍であり、より具体的には鋼板４の端面から幅方向へ、鋼板４の板幅長さの５%以内の範囲とすることができる。
　鋼板測定装置１５で得られたデータは演算装置１６に出力される。詳細については後述するが、演算装置１６では、鋼板４の通板速度や中伸び量等に応じて、ノズル５におけるクーラント３の供給量を制御する。
　鋼板４の腹部及び耳部の凹凸の大きさ及び圧延方向長さを用いて、中伸び量及び耳伸び量が算出される。中伸び量及び耳伸び量の一例として、鋼板４の腹部の形状急峻度及び耳部の形状急峻度を用いることができる。図２を用いて形状急峻度の算出方法について具体的に説明する。図２では鋼板４の端面を示し、図の左右方向が鋼板４の圧延方向に対応し、図の上下方向が鋼板４の板厚方向に対応する。耳伸びした鋼板４は、耳部の圧延の程度が大きいことにより、鋼板４の腹部の圧延方向長さよりも、鋼板４の耳部の圧延方向長さが長い。図２のように耳伸びした鋼板４の端面は、波形状を呈する。形状急峻度は、端面に形成された波の起伏の大きさを、波のスパンで除することによって算出される。具体的には以下の式（１）のように、１周期の波における板厚方向の高低差の値δを、波長Ｌで除することによって形状急峻度λが計算される。形状急峻度が大きいほど鋼板の形状は不良となりやすく、形状急峻度が小さいほど鋼板の形状は不良となりにくい。
　　λ＝δ／Ｌ　　　・・・（１）
　λ：形状急峻度（－）、δ：１周期の波の板厚方向の高低差（ｍｍ）、Ｌ：波長（ｍｍ）
　図示していないが、鋼板４の中伸びについても、上記式（１）と同様に形状急峻度の値を計算することができる。中伸びの場合は、腹部に波が形成される。腹部に形成される波の起伏の大きさ（具体的には波の高低差）を、波のスパン（具体的には波長）で除することによって、腹部の形状急峻度を計算することができる。
　中伸び量及び耳伸び量は、鋼板４の腹部及び耳部の波の高低差と波のスパンとの関係を評価できるパラメータであればよく、上記形状急峻度に限定されるわけではない。中伸び量及び耳伸び量の他の具体例としては、腹部と耳部との伸び率の比率を示す伸び差率や、当該伸び差率を用いて計算されるＩ－ＵＮＩＴ等を挙げることができる。
　鋼板４の中伸び及び耳伸びは、ワークロールの熱変形に対応して形成される。高温時のワークロールは、その板幅方向中央部が太く、板幅方向端部が細いサーマルクラウン形状となりやすい。サーマルクラウン形状のワークロールによって圧延を行う場合、鋼板の腹部で圧下力がかかりやすく、鋼板の耳部で圧下力がかかりにくいので、鋼板に腹伸びが発生しやすい。一方で、低温時のワークロールは、板幅方向中央部と端部との太さの差の小さいストレート形状となりやすい。ストレート形状のロールによって圧延を行う場合、サーマルクラウン形状のロールを用いる場合に比べて、鋼板の耳部で圧下力がかかりやすいので、鋼板の耳伸びが発生しやすい。
　図３を用いて、本発明において行われるクーラントの供給量の制御方法について説明する。図３では、実線で本発明法を、点線で従来法を示す。
　例えば、図３（ａ）のように圧延機の運転開始時（図のｔ０）から一定時間経過時（図のｔ１）までは、ラインの通板速度が低い状態にある。一定時間が経過すると（図の例ではｔ１の時点）、通板速度は上昇するが、通板速度が上昇を開始しても暫くは、依然として図３（ｃ）のように鋼板の中伸び量は上目標値に到達しない。圧延機の運転開始時から、鋼板の中伸び量が上目標値以上となるまでの間、クーラントの供給量は所定量以下に抑えられる。圧延機の運転開始直後のように通板速度の遅い条件下では、ワークロールの遠心力が低く、噴射されたクーラントを液切れする能力も低いので、クーラントのボタ落ちが発生しやすい。本発明では、圧延機の運転開始直後にクーラントの供給量を低く抑えることで、クーラントのボタ落ちを防止する。鋼板の上面側に配置されたノズルからのクーラントの供給量と、下面側に配置されたノズルからのクーラントの供給量との両方を抑制することで、鋼板の上側で発生するボタ落ちと下側で発生するボタ落ちとの両方を抑制することができる。
　クーラントの所定量は、クーラントの供給量の上限値である上定常量よりも少なく、かつ、下限値である下定常量よりも多い。所定量は、上定常量よりも１０％以上少ないことが好ましい。クーラントの所定量は、圧延機の運転開始直後における通板速度下で、確実にクーラントのボタ落ちを防止しつつ、ワークロールの熱変形が顕著に進行しないように、各種ラインの操業条件を勘案して決定される。より具体的には図３（ｃ）に示すように、圧延機の運転開始直後から通板速度を上昇させるまでの間（図のｔ０～ｔ１）に、鋼板の中伸び量が略平衡状態となるように、前記所定量の値を設定すればよい。
　通板速度の遅い条件下では、ワークロールの回転速度が低下するので、ワークロール表面で発生する摩擦熱が小さく、ワークロール表面の温度が低くなりやすい。この場合、ワークロールの形状としては、サーマルクラウン形状よりも、ストレート形状になりやすい。よって、通板速度の遅い条件下では、鋼板の耳伸びに基づく形状不良が発生しやすい。
　図３（ｂ）のように従来法では、圧延機の立ち上げ直後からクーラントの供給量を上定常量とする。上定常量は、通板速度がラインの定常値（ピーク値）である場合に、ワークロールが熱平衡状態となるように設定される。従来法では、圧延機の立ち上げ直後のように通板速度が遅い場合に、クーラントの供給量が過多となり、サーマルクラウン形状が形成されにくい。よって、圧延機の立ち上げ後から長期間に亘って耳伸び不良が発生する。これに対し本発明では、通板速度が遅い場合にクーラントの供給量を、上定常量よりも低い所定量に抑えて、ワークロールのサーマルクラウン形状への変形を早期に促すことで、耳伸びによる形状不良の発生が長時間に亘って続くことを防止できる。図３（ｄ）のように、従来法では、製品不良と判定される耳伸び合格閾値超えの鋼板がｔ４まで製造されるのに対し、本発明法では耳伸び合格閾値超えの鋼板が発生するのをｔ３まで短縮することができる。
　次に、通板速度が上昇してくると、ワークロールの発熱が促され、サーマルクラウン形状が形成される。サーマルクラウン形状の形成に伴って、鋼板の中伸び量が増加する。本発明では、鋼板の中伸び量が所定の上目標値以上となった場合（図３（ｃ）のｔ２の時点）に、サーマルクラウン形状が十分に成長したと判断してクーラントの供給量を上定常量まで増加させる。その後、クーラントの増加によってワークロールの冷却が促されて、中伸び量は上目標値未満に減少する。
　中伸び量は、ある上限値を超えると製品不良と判定される。本発明で設定する上目標値は、製品不良と判定される上限値よりも低く設定する。クーラント供給量の増加直後に中伸び量はピークをつけてその後減少に転じるが、当該ピークが上限値よりも低くなるように前記上目標値を設定すればよい。
　本発明では、上記のように鋼板の中伸び量に応じてクーラント供給量を増加させることで、通板速度の上昇後にクーラントの供給が遅れることにより中伸び量が過大となる不良製品が発生することが防止される。
　鋼板の中伸び量が上目標値以上となる程度まで通板速度が上昇した場合には、ロールによる液切れ能力も向上するので、クーラントの供給量を増やしてもボタ落ちの発生は抑制される。
　鋼板の中伸び量が上目標値以上となった場合に、クーラントの供給量は、上定常量まで増加する。クーラントの供給量が上定常量まで達した後は、ラインの通板速度が大きく変動しない限り、クーラントの供給量は上定常量で維持される。上定常量は、ラインの通板速度が定常値（ピーク値）に達した場合にワークロールが熱平衡状態になる値とすればよい。ワークロールが熱平衡状態にあると、ワークロールの熱変形を抑制することができ、ワークロールがよりサーマルクラウン形状に変形することや、よりストレート形状に変形することが防止される。これにより、ワークロールの熱平衡状態下では、鋼板の中伸び量及び耳伸び量は、変動が少なく安定する。
　図３（ａ）の例では、鋼板の通板速度はｔ５において一時的に減少する。これは、通板速度のピーク値が一定時間続いたことにより、ルーパーに蓄積していた鋼板が全て吐き出され、圧延機の前段に設けられた焼鈍炉の炉速と一致するように、通板速度が一時低下する現象である。このような炉速と一致する速度低下は、中伸び量が目標値以下となる程度の速度低下にはあたらない。よって、クーラントの供給量はその後も上定常量で維持される。
　圧延機が、ラインの通板速度をピーク値に保ったまま（又は焼鈍炉の炉速と一致した通板速度のまま）運転を終了する際には、前述のように、上定常量までクーラントの供給量を増加させる制御だけを行えばよい。一方で、圧延機の運転中に通板速度がピーク値（或いは焼鈍炉の炉速値）からさらに低下する場合には、クーラントの供給量を減少させる制御を行う。例えば、複数のコイルを溶接して連続圧延を行う場合、鋼板の通板速度はピーク値近傍から一定時間経過後に低下する（図３（ａ）のｔ６の時点）。これは、コイル間の溶接部を通板する直前に、溶接時間を稼ぐ目的で、圧延機の入側ルーパー等によって一時的に圧延速度を落とす必要があるからである。
　このように通板速度が下降する場合、通板速度の下降初期（図３のｔ６～ｔ７の間）にはワークロールが冷却過多となり、ワークロールがストレート形状へと変形する。これにより、鋼板の中伸び量が低下する。その後、鋼板の中伸び量が下目標値以下となった時点（図３（ｃ）のｔ７の時点）で、十分にワークロールの冷却が進んだと判断して、クーラントの供給量を減少させる。クーラントの供給量の減少直後に、中伸び量は下げ止まる。
　中伸び量は、ある下限値を下回っても、耳伸び不良が発生し、製品不良と判定される。本発明で設定する下目標値は、製品不良と判定される下限値よりも高く設定する。クーラントの減少後につける中伸び量の下ピークが下限値よりも高くなるように（言い換えると、中伸び不良の不良品が発生しないように）下目標値を設定する。
　本発明では、中伸び量の低下に応じてクーラントの供給量を減少させるので、通板速度の低下時における冷却過多により、ワークロールが急速にストレート形状を形成して、鋼板の耳伸び過多が発生することを防止することができる。図３（ｄ）のように、従来法では通板速度の速度低下と共に耳伸び合格閾値を超える耳伸びの過多が発生しうるが、本発明ではクーラントの供給量を減少させることで耳伸びの過多を抑えることができる。
　その後は、クーラントの供給量を下定常量に維持する。溶接部の通板等によって通板速度が低下した場合、通板速度は一定時間（図のｔ８～ｔ９）、ボトム値において定常状態となる。前記下定常量は、通板速度が当該ボトム値にある定常状態において、ワークロールが熱平衡状態に達する値とすればよい。
　次いで、溶接部の通板等が完了すると、再び通板速度はピーク値に向かって上昇に転じる。この場合も、前述したのと同様に、中伸び量が上目標値以上となった場合に、クーラントの供給量を上定常量まで増加させればよい。
　上述したクーラントの供給量の制御は、図１の演算装置１６によって行われる。演算装置１６では、鋼板４の通板速度及び鋼板４の中伸び量を取得又は算出し、これらの値に基づいてノズル５を制御してクーラント３の供給量を調節する。
　図３（ｅ）に示すように、従来法では圧延機の立ち上げ直後や、溶接部の通板等により通板速度が低下した際に、クーラントのボタ落ちによる外観不良が発生しやすく、ボタ落ち合格閾値を超える鋼板が生産される。一方で本発明では、通板速度が低下した場合にはクーラントの供給量を低下させるので、ボタ落ち合格閾値超えの鋼板が生産されることを防止することができる。図３（ｅ）におけるボタ落ち混入率は、鋼板の搬送方向１ｍあたりにおけるボタ落ちの個数である。
　クーラントとしては、水溶液、及び水溶液と油との混合液等を用いることができる。
　本発明に係る鋼板の圧延方法は、特に冷間二次圧延に適用されることが好ましい。冷間圧延では、ホットコイルを冷間タンデム圧延機によって圧延した後、バッチ焼鈍又は連続焼鈍により焼鈍される。冷間二次圧延は、焼鈍後の鋼板について行われる圧延である。冷間二次圧延では、鋼板の表面性状の調節等を目的として軽圧下が施される。
　冷間二次圧延では、複数のコイルを溶接して連続通板を行うので、断続的に通板速度の上昇及び下降が起こる。また製品の性状、品質等に応じた圧下を行う目的で、複数の調質圧延機を使い分けることもある。この場合、調質圧延機の切り替えのたびに圧延機の立ち上げが必要となり、立ち上げ当初は通板速度が低い状態にある。本発明に係る鋼板の圧延方法を冷間二次圧延に適用することによって、複数のコイルを溶接して連続通板を行うことで通板速度の上昇及び下降が頻繁に起こる場合や、圧延機の立ち上げ当初の通板速度が低い状態にある場合であっても、鋼板の形状不良を確実に防止するとともに、クーラントのボタ落ちによる外観不良を防止することができる。
　冷間二次圧延を受けた鋼板は、その後、めっき処理、ラミネート処理等の表面処理を施されて最終製品となる。最終製品では、ボタ落ちによる外観不良が単位長さあたり所定個数よりも多く観察されるコイルや、耳伸び量過多及び腹伸び量過多の部分の割合が所定比率よりも多くなると、不良製品と判定される。本発明に係る圧延方法を用いて鋼板を製造することによって、歩留りよく鋼板の最終製品を得ることができる。
　実際の冷間圧延ラインにおいて、連続焼鈍炉の後段に配置された、クーラントを用いた調質圧延機（図１と同様の構成）において、本発明に係る鋼板の圧延方法を適用した。圧延される鋼板の板厚は０．１５０ｍｍと０．１６０ｍｍの２種類、板幅は９００ｍｍであった。本発明例として、図３の実線で示すようにクーラントの供給量調節を行った。一方、比較例として、図３の点線で示すように圧延中のクーラントの供給量は上定常量で一定とした。冷間二次圧延後に得られたコイル（全部で２０コイル）について、中伸び又は耳伸びによる形状不良となった部分のコイルの長さの割合、及びボタ落ちによる外観不良となった部分のコイルの長さの割合を求めた。
　本発明例では、形状不良となった部分が減り、外観不良となった部分はなく歩留りは９９％であった。一方比較例では、ボタ落ちによる外観不良と判定された部分の長さの割合が３％、耳伸びによる形状不良と判定された部分の長さの割合が１％存在し、歩留りは９６％であった。
１　　　　　　　　調質圧延機
２、１２　　　　　ワークロール
３　　　　　　　　クーラント
４　　　　　　　　鋼板
５、９　　　　　　ノズル
６　　　　　　　　圧延油
７　　　　　　　　液切り部材
８、１８　　　　　バックアップロール
１０　　　　　　　入側飛散防止部材
１１　　　　　　　スキンパス圧延機
１３　　　　　　　ブライドルロール
１４　　　　　　　ルーパー
１５　　　　　　　鋼板測定装置
１６　　　　　　　演算装置

 

Claims (5)

  1. 　圧延中に圧延機を構成するロールへクーラントを供給する鋼板の圧延方法において、
    　圧延機の運転開始時には、クーラントの供給量を、上定常量よりも少ない所定量以下に抑え、
    　鋼板の中伸び量が上目標値以上となった場合に、上定常量までクーラントの供給量を増加させる鋼板の圧延方法。
  2. 　鋼板の中伸び量が下目標値以下となった場合に、クーラントの供給量を前記上定常量から下定常量まで減少させる請求項１に記載の鋼板の圧延方法。
  3. 　前記中伸び量として、鋼板の腹部の形状急峻度を用いる請求項１又は２に記載の鋼板の圧延方法。
  4. 　圧延は、焼鈍後に行われる冷間二次圧延である請求項１から３までのいずれか一項に記載の鋼板の圧延方法。
  5. 　請求項４に記載の鋼板の圧延方法を用いて圧延を行った後に、表面処理を行う鋼板の製造方法。

     
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