JPH01284417A - 幅方向の板厚偏差を制御する板材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄鋼、アルミなど薄板等帯状金属板（以下板
材という）の圧延加工における、板幅方向の板厚偏差を
制御する方法に係る。

〔従来の技術〕

従来、複数の圧延機で板材を連続的に圧延する場合、製
品の板幅方向の板厚偏差、即ち板幅中央部と板端部の板
厚差（以下単に板クラウンという）を制御する手段とし
て、圧延機列の少なくとも後段３スタンド以上を中間ロ
ールが胴長方向に移動可能な６重圧延機とし、さらに好
ましくは、ワークロールを凸型及び凹型に撓ませるロー
ルベンディング装置を設置した圧延機が採用されてきた
。

この周知の６重圧延機は、中間ロールの移動位置と、ロ
ールペンディング力を適当な値に選ぶことにより、目標
とする仮クラウンをもつ板材を製造することが可能であ
る。

しかし、幅方向にある値の板クラウンをもつ板材の製造
を、圧延機列前段スタンドに適用して行おうとすると、
例えば前段２スタンドは、圧延荷重が他のスタンドに比
べて大きくなる。このためワークロールと中間ロール接
触部で接触圧力が著しく高くなる傾向にある。

従って、板材の表面品質を保つことにより律則される低
硬度のロール材質を選んだ場合、この高い接触圧力（Ｈ
ｅ４ｚ応力）には耐えきれず、ワークロールが損傷（ス
ポーリング）する危険性がある。

かかる理由から、この６重圧延機は第３スタンド以降の
後段スタンドに設置され、前段の２スタンド以上は４型
式圧延機を適用するのが通例である。

しかし、ある値の仮クラウンをもつ板材を圧延する場合
、前段スタンド出側において、最終スタンド出側の目標
板厚に等しい或いは相似な板形状としておき、後段スタ
ンドでこの相似形状を崩すことなく連続的に圧延するこ
とは、圧延（板厚減少）に伴う、板の平坦度形状をフラ
ットに保）上で極めて重要である。この点から、前段の
２スタンド以上でも、板幅方向の板厚分布の制御能力の
高いことが必要となる。

一方、板材の形状を広範囲に渡って制御するため、軸方
向に相対移動可能なワークロールに、互いに点対称とな
る所要のロールカーブ（イニシャルクラウン）を与え条
技術が知られるｆｃ特開昭５６−３００１４号、同５６
−１３１（１０２号、同５７−９１８０７号、同５８−
１８７２０７号等）、これらの方法は、前記ロールの移
動によって所要のロールカーブを得、圧延によっである
仮クラウンを形成するものであり、一定の効果をもつも
のと評価されている。

〔発明の解決しようとする課題〕

しかしながら最近の圧延では、板材の幅、材質等に関係
なくスケジュールフリー圧延（ＳＦＲ）するのが主流で
あり、これを前提にすると、仕上圧延機の構成において
前段２スタンド以上で、板幅方向の板厚分布の制御能力
を高くする必要性が一層高くなる。

何故なら、幅の異なる材料を狭幅から広幅へ、成いは逆
に広幅から狭幅へと一本毎にランダムに圧延するＳＦＲ
操業では、−本俸に異なるクラウン値の作り分けと幅方
向板形状の平坦性確保の同時実現が益々困難にｄるから
である。

ＳＦＲ操業下のクラウンと、形状の同時実現の難かしさ
は、圧延中、幅の異なる材料から受ける熱及び、材料と
の接触で生じる摩耗で、ワークロールのカーブは幅方向
に微妙に変化し、このために圧延材は平坦性（形状）を
失うことから、これを防止しようとするとクラウン制御
を犠牲にする必要があるためである。クラウン制御を犠
牲にしなくてはならない理由は、通常圧延機に装備され
ているペングー、中間ロールシフト、ワークロールシフ
ト、クロス機構等々、いずれを組み合わせても、これは
、ワークロールのたわみ、あるいは上下ロール間ギャッ
プの幅方向分布を変化させるのみの機能であり、単スタ
ンドでは、クラウンと形状という相互に干渉し合う現象
を、こうした一つの機能（ロールたわみ、あるいはロー
ル間幅方向ギャップ）で制御出来ないからである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者はかかる問題点を解決するために、種々検討し
た結果、仕セ圧延機が通常複数台設置されている事に着
目し、上記仕上圧延機を前段スタンド群と後段スタンド
群に分け、ＳＦＲ操業下でもクラウンと形状の同時制御
を可能ならしめるために、それぞれ、機能を分担させる
ことに想到した。すなわち、クラウンは、板厚の比較的
厚い領域であれば、幅方向の板厚分布を変化させても板
形状には影響しないという物理現象を利用して、目標の
クラウン達成のため、前段スタンドで目標のクラウンか
ら決まる相似なりラウンを予め成形しておき、後段スタ
ンドで、この相似クラウンをくずさず圧延する方法をと
るのである。この方法の意味するところは、前段スタン
ドは目標クラウンを作り込むための機能を受は持ち、後
段スタンドでのクラウン作り込みの負荷を軽減せしめる
ことで、後段スタンドに、形状修正のたの余力を持たせ
るものである。換言すれば、形状の変化は、クラウンの
微少変化に対し、相対的に板厚の薄い仕上圧延機列の後
段において敏感に現われるという事実から形状制御は仕
上圧延機列の後段で行うべきであり、仕上圧延機列の後
段に制御余力を持つことは、形状制御に対し、幅広い制
御性を有することになる。

従って、以上の考え方を具体化することが、ＳＦＲ操業
下に於けるクラウンの作り分けと、板形状の同時達成へ
と結び付く唯一の手段である。

すなわち仕上前段２スタンド以上に、板幅方向の板厚分
布に対し、広い制御能力を有する圧延機を設置し、後段
の６重圧延機との間で、クラウン制御、形状制御の機能
を分担させることでＳＦＲ操業に於て、クラウンと形状
の同時達成を可能ならしめるものである。

本発明者は、以上の考えに基づき、次のような具体的手
段、すなわち、ワークロールとロール軸方向に移動可能
な中間ロールとバックアップロール及びワークロールベ
ンディング機能をもつ圧延機と、軸方向に移動可能なワ
ークセールに所要のロールカーブを付与した圧延機とを
組合せ而して、この組合せにより前記両正延機の相互の
長所を活かしつつ、一方両者の形状制御上の短所を相殺
し、加えて圧延中の板形状の平坦度を乱すことなく、所
要の板クラウンを高い精度で且つ幅の広い制御を容易に
行うことに成功したものである。

即ち、本発明の特徴は、熱間圧延における複数の仕上圧
延機列の少なくとも前段２〜３スタンドが、対向するワ
ークロールの相互がロール軸方向に移動可能であり、且
つロール胴長を一周期とする正弦波或いはこれに相当す
る３次曲線で、更に最大ロール径と最小ロール径の差が
ｌ鶴以上である逆向きのロールカーブをもつワークロー
ルとバックアップロールを具備した圧延機よりなり、一
方後段の４〜５スタンドがワークロールとロール軸方向
に移動可能な中間ロールとバックアンプロール及びワー
クロールベンディング機能をもつ圧延機よりなり、而し
て前記前段スタンドのワークロールシフト量に基づいて
前記後段スタンドの中間ロールのシフト及びワークロー
ルシフト量を調整して、幅方向の板厚偏差を制御するこ
とにある。以下本発明を図面に示す一実施例に基づいて
具体的に説明する。

第１図は、本発明を適用した熱間圧延仕上圧延設備の概
略図であり、前段の２スタンドＦ＋、Ｆｘに次の圧延機
が配置される。

即ち、対向するワークロールの相互がロール軸方向に移
動可能であり、ロール胴長を一周期とする正弦波或いは
これに相当する３次曲線である逆向きのロールカーブを
もつ圧延％Ａでアル。

一方後段の４スタンドＦ、〜Ｆ＆がワークロールとロー
ル軸方向に移動可能な中間ロールとバックアップロール
及ヒワークロールペンディング機能をもつ圧延機１であ
る。

ここで、圧延工程での板形状につき説明すると以下の通
りである。目標の板クラウン（前述の通り、板幅中央板
厚ｔｃと板端板厚ｔ、との差）を作る場合、目標の板厚
をｔ、目標の板クラウンをＣとすると、各圧延機の入・
出側での板厚と仮クラウンの関係は、 ｃ　／　ｔ　＃一定 を満足させておくことが、平坦（フラット）な仮を製造
する必要条件である。

第２−１図に示す様に一圧延機の入・出側でｃ　／　を
−一定となる様に圧延すると板幅方向の各部が均等に圧
延方向に延ばされ、その結果、出側の板形状はフラット
となる。一方第２−２図に示す様に、ｃ／ｌ＞Ｃ／Ｔと
なる圧延を実施すると、板幅中・央部が板端に比べより
多く延ばされるため、仮中央に圧縮応力が発生し、中波
形状の板となる。又、第２−３図の様なＣ／ｌ＜Ｃ／Ｔ
となる圧延をした場合、逆に板端に圧縮応力が発生し、
その結果、板形状は耳波となる。（ここでｃ　／　ｔは
出側、Ｃ／Ｔは入側） 通常、こうした板形状を制御するためには、圧延後の板
形状がフラットになる様、作業ロールのロール胴長方向
に凹形、あるいは凸形のロール径差（以下ロールカーブ
と呼ぶ）を付与するのが基本的手段であるが、目的とす
る仮クラウンが各製品ごとに変化する場合、その都度、
ロールを交換する必要性が生じ、実用的でない。

第３−１図に示す様に、ワークロールベンダーと呼ばれ
る装置を用い、作業ロールに力を加えて、ロールの軸芯
をたわませる事で、見掛は上、ロールカーブを付与する
のと同じ効果を狙うことになる。更に、作業ロールのた
わみ量の範囲が広く取れる様に設計されたのが６重式圧
延機である。

ベンディング装置による６重圧延機と４重圧延機のワー
クロールのたわみ量は、前者がはるかに大きく、例えば
第１表の仕様例では、６重圧延機が約３５０−のたわみ
制御範囲があるのに対し、４重圧延機の方は約１８０−
と狭い。

第１表 一方、こうした４１ｉ式と６重式圧延機を組み合わせて
用いる場合、前述の通り作業ロールの圧縮強度の点から
、最低仕上前段２スタンドには、６重式圧延機は使用で
きず、従って、ｃ　／　ｔ　＝ｃｏｎｓｔとする為には
、ｔ　（板厚）の厚い前段スタンドでクラウンＣ（ロー
ルのだわみｉ＝板クラウン）値も必然的に大きな値が要
求されるにもかかわらず、クラウンピの制御範囲の狭い
４重式廷機を使用せざるえない、°これは、種々の成品
目標板クラウンを作り分ける上で大きな制約となる。

従って、これを解決する為には、前段スタンドにもクラ
ウン制御範囲の広い圧延機を導入することになるが、そ
の場合、必要となるクラウン制御範囲は第４図に示され
る。第４図は、板厚２．７鶴、幅１０００ｍの成品で目
標クラウンを０声から８０−まで変化させようとした場
合、標準の圧延スケジュール（各スタンドの出側板厚）
より前段１又は２スタンドで必要となるクラウン制御範
囲を示すものである。これから分かる様に、仕上前段ス
タンドになる程、少くともｃ　／　ｔ−ｃｏｎｓｔを守
る様に圧延を行おうとした場合、広いクラウン制御範囲
を必要とし、第１スタンドの場合、その値は６００−に
も達する。

こうしたクラウン制御上のニーズから、最も安価で制御
方法も簡便でかつ、広範なりラウン制御量を有する圧延
機は、前述したようなワークロールを軸方向にシフトす
るだけで、クラウン制？１１１が自由に変化させられる
ロールカーブをもつ圧延機（以下ＣＶＣと略）が最も適
している。この圧延機は、ワークロールを軸方向に移動
させるシフト機構を有する圧延機であれば、作業ロール
の形状を正弦波状（あるいは３次曲線）に研削するだけ
で良く、そのクラウン制御範囲はロール形状と作業ロー
ルシフト量によって決まり、それを第５図に示す。

このＣＶＣロールを仕上前段に導入し、効果的に運用し
ようとした場合、前段スタンドで、口標となる成品クラ
ウンと相似な板クラウンを作り込むことが必要となるが
、その場合ＣＶＣロールの径大部は径小部のロール径差
が少なくともｌ、　Ｑ　ｕ＋以上必要となる（第６図）
。これは、成品クラウンと成品板厚の比を一定（（／　
ｔ　＝ｃｏｎｓｔ）にしながら圧延しようとする事を意
味し、成品板厚の範囲と、目標とする板クラウン範囲、
圧延バススケジュール、更には作業ロールのストローク
量によって結括的に定まる値である。

次に、前段２スタンドにＣｖＣを導入し、後段４スタン
ドの６重圧延機を組合せ、クラウンと形状の同時制御を
行なう方法について述べる。

まず、仕上圧延機を制御上の機能分担の目的で前段スタ
ンド群（例えばＦｊ−３）と後段スタンド群（例えばＦ
４−６（’７））にグループ分けする。

前段スタンドでは、成品の製造条件として与えられる目
標クラウン値（Ｃ）・と成品板厚（ｈ）、更に予想され
る圧延荷重（ｐ）からＣｖＣのワークロールシフト位置
を決定するが、その際、前段スタンドの出側（すなわち
Ｆ３出側）で目標クラウン比率（Ｃ／ｈ）を達成出来る
様にシフト位置（ｗｓ）を決める。

例えば ここでｃ／ｈ：クラウン比率（成品） ｆ　（Ｐ、Ｂ）：荷重（Ｐ）、ベンダー圧（Ｂ）による
クラウン制御量 ｇ　　：ロール膨張、摩耗による クラウン変化量 Ｋ　（ｗｓ）：ＣＶＣのシフト量（ｗｓ）によるクラウ
ン制御量 Ｈ：ｉスタンド出側板厚 従って 前段スタンドで、クラウン比率を積極的に目標値・に近
づける圧延をする事を意味する。

更に、後段スタンドは、すでに出来上がった成品クラウ
ン比率をベースに形状の乱れを最小に抑える事を主眼に
中間ロールシフト量、ベンダー圧力の値を決定する。

形状の乱れは、主にロールの摩耗、膨張によるところが
大きく、これを打消す方向で、中間ロールシフトｉ及び
ベンダー圧力を選定するだけで、前段スタンドで作り込
んだクラウンは保持され、更に板形状もフラットに保て
る。

例えば中間ロール（ＨＣδ）、ベンダー圧（Ｂ）の決定
方法はＦ（ＨＣδ）　＋Ｇ　（Ｂ）　＝ｇここでＦ（Ｈ
Ｃδ）：中間ロールシフト位置（ＨＣδ）によるロール カーブ修正量 Ｇ（Ｂ）：ベングー圧によるロール カーブｆぎ正量 ｇ　：ロール熱膨張、摩耗によ るロールカーブ変化量 を満足するＨＣδとＢの組み合わせを取ることで決定で
きる。

上人測度３０鶴×幅１１００（ｂの素材から作ろうとし
、た場合の、各スタンドでのクラウン比率と形状を示す
。

一方、第９図（Ｂ）は仕上前段２スタンドにＣｖＣを導
入せず、通常の２重圧延機を使った結果、前段２スタン
ドのクラウン制御能力が低いため、前段スタンドで目標
のクラウン比率が達成できず、後段スタンドでクラウン
を作り込もうとした結果、形状は、耳波から中延びへと
形状の乱れが大きくなったものである。

両者を比較して明らかな様に、ＣＶＣ＋６重圧延機の制
御例図（Ａ）の方が図（Ｂ）に比べ最終成品のクラウン
比率はほぼ同一にもかかわらず、仕上後段（Ｆ４−６）
での形状の乱れが小さい、すなわち、クラウンと、形状
の相反する品質を同時に作り込める事を示している。

本発明においては、ＣＶＣを熱間仕上圧延機の前段に適
用することについて記述しているが、これより前工程の
熱間粗圧延のい（つかのスタンドに更に付加的に配置す
ることは好ましい、即ちこれは各種範囲の板クラウンを
製造するなかで、より低クラウン薄板を目標とする際、
ＣＶＣを活用して粗圧延段階でこれを意図した形状の粗
板材を確保することを意味する。

さて、本発明における実操業面でのＣＶＣ技術適用上の
留意点を説明する。

先ずＣＶＣロールを適用して、本発明の効果を継続的に
維持する一つのポイントは、初期設定したロールカーブ
をいかにして一定に保持するがである０本発明者等は数
次の試験において初期カーブが崩れる原因は主として、
ロールの熱膨張と摩耗にあることを知見しており、これ
はロールの冷却方法の改善とオンラインでのロール研磨
で対応している。

またＣｖＣロールの摩耗については、ワークロールシフ
トによって、摩耗の分散効果が小さくなるので、もとも
とのロールカーブをなだらかにしておき、シフト量を多
少変化させてもロールカーブが大きく変化しないような
配慮が必要である。

なお、ＣｖＣロールは大径部と小径部で周速が異なり、
この結果ワークロールには、スラスト力が作用する。こ
れは、ロールチョックとハウジングとの間にガタがある
と上下ロールがクロス状態にねじられることにより発生
する。この対策としては、チツプラとハウジングとの藺
に機械的なガタ吸収機構を設置すること等がある。

なお、ＣｖＣロール効果を充分に活用するためには、上
下ロールのカーブ原点を軸方向にズラすことが好ましい
。

即ち、上下ロールカーブの原点を一致させるということ
は、上下ロールの端面を一致させて、その状態で所定の
ロールカーブを付与することをいうが、上下の端面を軸
方向に不一致（ズラす）の状態とし、この状態で所定の
ロールカーブを付与するとロールカーブの変更範囲を充
分に大きく可変にできるものである。

かかる技術を適用することは、本発明効果を一層向上さ
せることになる。

〔実施例〕

ホットストリップミルの仕上タンデム圧延機において、
本発明を実施した場合のクラウン制？１１効果を第６図
に示す。第６図は仕上前段１．２号スタンドに径大部と
径小部との径差１ｍｍのＣＶＣロールを使用し、この１
．２号スタンドで最終スタンド出側の成品クラウン、と
相似なりラウンを作り込み、後段の４台の６型式圧延機
で、この相似状態（ｃ　／　ｔ　＝ｃｏｎｓｔ）を保持
しつつ圧延した結果、ＣｖＣロールを装備する１、２号
スタンドのシフト位置により成品クラウンが変化する様
子を示したものである。一方、第７図はこの時の板幅方
向の板厚分布を示したものである。

〔発明の効果〕

第８図に本発明を使用した場合と使用しなかった場合で
、仮クラウン制御能力がどの様に変化するかを示した。

能力の比較に用いた圧延鋼種はステンレス（オーステナ
イト系）の厚さ３．０　！、幅１０００鶴程度の比較的
硬質材で、この為、一般に成品の仮クラウンを制御しに
くいものを選んだ。この結果から分る様に、ＣｖＣを仕
上前段スタンド（１，２号）に導入し、後段スタンドの
６重圧延機と組み合せて使用する方が、同じ様に成品ク
ラウン５０ｐｍを狙った場合でも、又−４９，４７ｍを
達成出来たのに対し、６重圧延機のみの場合は、Ｘ＝７
５．４Ｊ７１１１と制御性に劣ることが分かる。

この様に本発明によって市場ニーズを満たす成品クラウ
ンの広範な作り分けによる品質を、生産能率を招くこと
なく安定して作り込むことが可能となり、その経済的メ
リットは重要である。

又、本発明者らは他の知見として、更に効率の良い成品
クラウンの制御を行おうとした場合、仕上圧延機に供給
する材料（粗バー）を圧延する粗圧延機の最終スタンド
にワークロールシフト機構を設置し、この粗バーに対し
、予め幅方向に目標成品クラウンと相似なりラウンを付
与しておく事も効果的である事を推定した。

更に、ＣＶＣロールを使用して圧延する際に発生するロ
ール軸方向のスラスト力を低減する対策として、圧延機
のハウジングとロールチョックのガタ（すき間）を無く
す工夫も必要となる事も、実際に本発明を使用する場合
必要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具現化した設備概略図、第２−１図は
、圧延によりフラットな板を製造する条件を示す図、 第２−２図は圧延により中波の板を製造する条件を示す
図、 第２−３図は圧延により耳波の板を製造する条件を示す
図、 第３図は、ワークロールベンダーによる仮クラウン制御
の概念を示す図、 第４図は、仕上圧延機の各スタンドに要求されるクラウ
ン制御量を示す図、 第５図は、ＣＶＣロールのクラウン制御範囲を示す図、 第６図は、成品クラウン変化量と作業ロールシフｔ−ｉ
の関係、及び第７図は、板幅方向の板厚分布を示す図、 を示す図である。 第９図（Ａ）、（巳）はふ４圧、桑≦、ろ曵＋Ｓあ゛け
る級りラウ〉りｂキヒ升釣大匁表ホした図で′あう。 Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　Ａ 第１図 ｈ　陣Ｊ駄９〈内 第６回 」 ｒし径 仕−１−Ｆト２号からクラウンをｆｌｉｌＪ御した場合
（Ａ） 第９ 仕上２３〜６号でクラウンを制御した場合（Ｂ） 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）熱間圧延における複数の仕上圧延機列の少なくとも
   前段２〜３スタンドが、対向するワークロールの相互が
   ロール軸方向に移動可能であり、且つロール胴長を一周
   期とする正弦波或いはこれに相当する高次曲線で、更に
   最大ロール径と最小ロール径の差が１ｍｍ以上である逆
   向きのロールカーブをもつワークロールとバックアップ
   ロールを具備した圧延機よりなり、一方後段の４〜５ス
   タンドがワークロールとロール軸方向に移動可能な中間
   ロールとバックアップロール及びワークロールベンディ
   ング機能を具備した圧延機よりなり、而して前記前段ス
   タンドのワークロールシフト量に基づいて前記後段スタ
   ンドの中間ロールのシフト及びワークロールシフト量を
   調整することを特徴とする幅方向の板厚偏差を制御する
   板材の製造方法。