(57)【要約】【課題】高強度の鋼帯に対しても、十分な伸び率を付与すると共に、平坦度に優れた鋼帯の製造を可能とする調質圧延方法および鋼帯の製造方法を提供する。【解決手段】直径が２５０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下のワークロールを備える多段式圧延機により、降伏応力が６５０ＭＰａ以上１３００ＭＰａ以下の鋼帯を調質圧延する調質圧延方法であって、多段式圧延機のバックアップロールとして、各々が軸方向に逆向きに相対移動することによってワークロールとの接触荷重分布が変化するイニシャルロールカーブが形成されたロールを使用し、当該鋼帯に０．０５％以上１．０％以下の伸び率を付与する。【選択図】図１
2020082163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径が２５０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下のワークロールを備える多段式圧延機により、降伏応力が６５０ＭＰａ以上１３００ＭＰａ以下の鋼帯を調質圧延する調質圧延方法であって、
多段式圧延機のバックアップロールとして、各々が軸方向に逆向きに相対移動することによってワークロールとの接触荷重分布が変化するイニシャルロールカーブが形成されたロールを使用し、
当該鋼帯に０．０５％以上１．０％以下の伸び率を付与することを特徴とする調質圧延方法。
【請求項２】
前記多段式圧延機のワークロール表層部は、ヤング率が５００ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の調質圧延方法。
【請求項３】
前記鋼帯は、降伏応力が６５０ＭＰａ以上９８０ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の調質圧延方法。
【請求項４】
前記多段式圧延機のワークロールは、直径が２５０ｍｍ以上３００ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の調質圧延方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の調質圧延方法を用いて、鋼帯に調質圧延を行うことを特徴とする鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度の鋼帯を調質圧延する調質圧延方法および鋼帯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋼帯の高付加価値化に伴って、高い引張強度を有する高強度鋼帯の需要が増加している。高強度鋼帯は、一般の軟鋼材よりも変形抵抗が大きいため、冷間圧延での形状制御が困難であり、冷間圧延後に鋼帯の形状矯正を行う必要が生じる。高強度鋼帯の需要増加に伴い、冷間圧延後の高強度鋼帯に形状矯正を行う機会が増えている。
【０００３】
また、冷間圧延後に連続焼鈍設備を用いて焼入れ及び焼戻しを施して製造する高強度鋼帯は、冷間圧延時に鋼帯の形状をフラットに制御しておいても、焼入れ時の熱応力や組織変態に伴う変形によって形状不良が発生する場合がある。特に、強度を高くするためにマルテンサイトを多量に含む高強度鋼帯では、焼鈍後に形状が悪化しやすい。
【０００４】
鋼帯が要求範囲を外れる形状、つまり形状不良となった場合には、次工程以降での通板が不可能となることや、鋼帯から切り出した鋼板をプレス成形する際に金型の所定の位置に鋼板をセットできなくなることといった不具合が発生することがある。そこで、鋼帯の形状不良が発生した場合には、鋼帯に形状矯正を施して、要求範囲内の形状とする必要がある。
【０００５】
通常、鋼帯の形状矯正は、一対のワークロールを備えた調質圧延機を用いて鋼帯を軽圧下することによって行われる。この際に、鋼帯の長手方向に張力が付与されるようにし、鋼帯に所定量以上の伸び率を付与することで、形状矯正がなされて鋼帯が平坦となる。
【０００６】
しかし、高強度鋼帯は変形抵抗が大きく圧延荷重が高いため、調質圧延が容易に行えないという問題がある。具体的には、高強度鋼帯に対して形状矯正に必要な伸び率を付与するためには、大きな圧延荷重が発生する。この際、調質圧延機自体がその圧延荷重に耐え切れなくなってしまうことがある。特に、９８０ＭＰａ級以上の引張強度（以下、「ＴＳ」と称することがある。）では、降伏応力（以下、「ＹＳ」と称することがある。）が６５０ＭＰａ以上となることがあり、板厚１．０ｍｍ程度の薄鋼板に対して形状矯正に必要な伸び率を付与することは、既存の設備では困難な場合が多い。
【０００７】
上記のような問題を解消する技術を開示した文献として、例えば特許文献１及び特許文献２が挙げられる。特許文献１には、熱延鋼帯に対し、６０〜１２０℃の温間域において、０．１／ｓ以上の歪み速度によって調質圧延を行うことで、圧延荷重を低減させる硬質材の調質圧延技術が開示されている。また、特許文献２には、調質圧延機のワークロールの表層部に高ヤング率（５００ＧＰａ以上）で高硬度の材料を適用することで、ワークロールの直径が５００ｍｍ前後である通常の調質圧延機のワークロールを用いても、圧延荷重を通常よりも大幅に低減することを可能とした、ＴＳが９８０ＭＰａ以上の高強度冷延鋼帯に対する調質圧延技術が開示されている。
【０００８】
さらに、多段式圧延機のクラウン調整を利用して形状制御を行う技術を開示した文献として、例えば特許文献３が挙げられる。通常の４段式圧延機においては、調質圧延における形状制御のアクチュエータとして、ワークロールに曲げ力を与える。特許文献３には、ワークロールベンダーだけではなく、広い範囲の形状制御能力を付与するためにバックアップロールを油圧によって膨張させることが開示されている。これはスリーブとアーバー間の油圧室における圧力を調整することで、スリーブを膨らませる方式であり、ワークロールとバックアップロール間の接触荷重を変化させることによってワークロールの軸心たわみを制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−５８０９号公報
【特許文献２】特開２０１７−１１９３０３号公報
【特許文献３】特開平３−７７７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１で開示されている鋼帯の調質圧延方法では、調質圧延を行う全ての鋼帯について温度を管理する必要があり、この管理が煩雑となるばかりでなく、温度管理のための設備やシステムが必要となる。また、温間で圧延を行うため、鋼帯の幅方向に温度分布が生じている場合には、幅方向で変形抵抗が異なることとなり、圧延後の形状に悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、温度分布が存在している状態で平坦度をフラットにしてしまうと、常温まで冷却された後に、温度分布に起因する熱収縮差により形状のばらつきが発生してしまう。尚、上記特許文献１では温間の鋼帯を圧延しているために、圧延長が長くなるにつれてワークロールが熱膨張して形状制御が困難となるという問題もある。
【００１１】
また、上記特許文献２で開示されている鋼帯の製造方法では、ワークロールの表面硬度が極めて高いために、ロールを研削する際に要するコストが増加するとともに作業時間が長くなることが考えられる。調質圧延時に異物の噛み込み等によるロール疵が発生した場合には、ロール交換とロール研削が必要となるため、実操業上の運用コストが増加する恐れがある。また、ワークロールのヤング率が高くなると、ロールの弾性変形である軸心たわみと偏平変形の挙動が、通常の２００ＧＰａ前後のヤング率を有する鋳鋼あるいは鍛鋼ロールなどと異なり、鋼帯の形状が不安定になりやすい恐れがある。
【００１２】
さらに、上記特許文献３で開示されているロールをバックアップロールに用いる場合、高強度鋼帯の調質圧延では圧延荷重が非常に高くなるために、油圧によってロールを膨張させても、圧延荷重によってスリーブに大きな凹みが発生する。その結果、所望のクラウン制御の効果を得られなくなるという問題がある。
【００１３】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、高強度の鋼帯に対しても、鋼帯に十分な伸び率を付与すると共に、平坦度に優れた鋼帯の製造を可能とする調質圧延方法および鋼帯の製造方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、以下を要旨とするものである。
[１]  直径が２５０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下のワークロールを備える多段式圧延機により、降伏応力が６５０ＭＰａ以上１３００ＭＰａ以下の鋼帯を調質圧延する調質圧延方法であって、多段式圧延機のバックアップロールとして、各々が軸方向に逆向きに相対移動することによってワークロールとの接触荷重分布が変化するイニシャルロールカーブが形成されたロールを使用し、当該鋼帯に０．０５％以上１．０％以下の伸び率を付与することを特徴とする調質圧延方法。
［２］  前記多段式圧延機のワークロール表層部は、ヤング率が５００ＧＰａ以上であることを特徴とする上記［１］に記載の調質圧延方法。
［３］  前記鋼帯は、降伏応力が６５０ＭＰａ以上９８０ＭＰａ未満であることを特徴とする上記［１］または［２］に記載の調質圧延方法。
［４］  前記多段式圧延機のワークロールは、直径が２５０ｍｍ以上３００ｍｍ未満であることを特徴とする上記［１］〜［３］のいずれかに記載の調質圧延方法。
［５］  上記［１］〜［４］のいずれかに記載の調質圧延方法を用いて、鋼帯に調質圧延を行うことを特徴とする鋼帯の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高強度の鋼帯を調質圧延する際に、ワークロールにかかる圧延荷重を低減しながら、鋼帯に十分な伸び率を付与すると共に、鋼帯の形状を良好に制御することができる。これにより、平坦度に優れた鋼帯の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の調質圧延方法を適用する４段式圧延機の一例を示した概略図である。
【図２】図２は、高強度鋼帯の調質圧延における圧延荷重と伸び率の関係を示したグラフである。
【図３】図３は、本発明による形状制御範囲を示したグラフである。
【図４】図４は、本発明を実施するためのバックアップロールの形状を例示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、各図を参照して、本発明について詳細に説明する。なお、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
本発明が対象とする鋼帯の降伏応力（ＹＳ）は６５０〜１３００ＭＰａである。降伏応力は引張強度（ＴＳ）とは区別され、いわゆるハイテンと呼ばれる高強度鋼帯は、その引張強度で呼称される場合が多いが、調質圧延における圧延荷重は低歪域における塑性加工であることから、降伏応力と対応することが多い。その際、ＴＳが９８０ＭＰａ級（ＴＳ：９５０〜１１３０ＭＰａ）の高強度鋼板のＹＳが概ね６５０ＭＰａ以上、ＴＳが１４７０ＭＰａ級（ＴＳ：１４４０〜１５７０ＭＰａ）ではＹＳが１３００ＭＰａ以下となることと対応している。
【００１９】
本発明が対象とする鋼帯について、降伏応力が６５０ＭＰａ以上としているのは、降伏応力が低い場合には、従来の調質圧延機としてワークロールの直径が４００〜６００ｍｍ程度の４段式圧延機を用いても、十分な形状制御能力を備えており、本発明を適用する必要性が薄いからである。ただし、降伏応力が６５０ＭＰａ未満の鋼帯に対して本発明の手段を適用しても良好な形状制御効果が得られることは言うまでもない。一方、降伏応力が１３００ＭＰａを超えると、圧延荷重が過大となり、通常の調質圧延機の耐荷重を超えるおそれがあり、圧延機のハウジングを含めた設備更新が必要となるため経済的ではないからである。このような理由から、本発明が対象とする鋼帯の降伏応力は６５０〜１３００ＭＰａの範囲とした。降伏応力は９８０ＭＰａ未満であればより好ましい。ただし、圧延機の耐荷重が十分大きければ降伏応力が１３００ＭＰａを超える鋼帯に対しても、本発明は適用できる。
【００２０】
まず、図１を用いて本発明の調質圧延方法について説明する。図１は、本発明の調質圧延方法を適用する多段式圧延機として、４段式の調質圧延機の一例を示した概略図である。
【００２１】
一般に、調質圧延機として広く使用されているのは、４段式調質圧延機（４段式圧延機）または６段式調質圧延機（６段式圧延機）である。６段式圧延機の場合には、元々ワークロール径が比較的小径であって、調質圧延時の圧延荷重を低く抑えられるという特性がある。また、中間ロールを軸方向にシフトする機能を備えていることが多く、これにより広い形状制御範囲を確保することが可能である。
【００２２】
そのような理由から、本発明を実施するための多段式の調質圧延機は、一般的に使用される４段式圧延機を対象とすることが好ましい。ただし、本発明を６段式圧延機に適用することも可能であり、この場合には、より良好な形状制御性を得ることができる。
【００２３】
また、４段式圧延機としては、バッチ式の調質圧延機だけでなく、すでに連続焼鈍ラインや連続式溶融亜鉛めっきライン等に設置されているインライン式の調質圧延機を含む。すなわち、近年の高強度鋼帯の増加によって既存の調質圧延機では形状制御能力が不足しているものが、本発明の主な対象となる。
【００２４】
本発明の調質圧延方法は、直径が２５０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下のワークロールを備える多段式圧延機により、降伏応力が６５０ＭＰａ以上１３００Ｍｐａ以下の鋼帯を調質圧延する調質圧延方法であって、多段式圧延機のバックアップロールとして、各々が軸方向に逆向きに相対移動することによってワークロールとの接触荷重分布が変化するイニシャルロールカーブが形成されたロールを使用し、当該鋼帯に０．０５％以上１．０％以下の伸び率を付与するものである。また、多段式圧延機のワークロール表層部は、ヤング率を５００ＧＰａ以上とすることができる。鋼帯は、降伏応力を６５０ＭＰａ以上９８０ＭＰａ未満とすることができる。
【００２５】
ここでは、一例として、本発明の調質圧延方法を図１に示す４段式圧延機に適用する場合について説明する。
【００２６】
図１に示すように、本発明の調質圧延方法を適用する４段式圧延機は、上下に配置した一対のワークロール１（上ワークロールを１ａ、下ワークロールを１ｂとする）、ワークロール１の上下に配置した一対のバックアップロール２（上バックアップロールを２ａ、下バックアップロールを２ｂとする）、ハウジング４、上バックアップロールチョック５、および下バックアップロールチョック６を有する。４段式圧延機は、上下のバックアップロール２ａ、２ｂを軸方向に逆向きに相対移動させ、上下のワークロール１ａ、１ｂにより高強度鋼帯３（以下、鋼帯と称する場合もある）を調質圧延することで、鋼帯に伸び率を付与する。なお、詳細は後述するが、本発明のバックアップロールにはＣＶＣロール（Continuous Variable Crown：連続クラウン可変ロール）を用いることが重要である。
【００２７】
本発明の調質圧延方法を適用する調質圧延機では、使用するワークロールの直径を２５０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下とする。
【００２８】
通常の４段式圧延機のワークロール径は４００〜６００ｍｍであるのに対して、本発明ではこれよりも小径のロールを用いる。その理由は、ワークロール径が小さいほど鋼帯との接触弧長が短くなって圧延荷重を低減できるからである。ワークロール径を３５０ｍｍ以下としているのは、高強度鋼帯の場合には変形抵抗が高いことに起因し、通常の調質圧延機の耐荷重の範囲内に収めるためには、ロール径をある程度小径化する必要があるからである。ロール径が３５０ｍｍ未満であっても、圧延荷重が増加すると形状制御アクチュエータの効果が低下するため、ワークロール径は３００ｍｍ未満であればより好ましい。
【００２９】
一方、ワークロール径を２５０ｍｍ以上としているのは、ワークロールが小径になると調質圧延中にロールの水平方向たわみが増加して、ワークロールの水平たわみを防止するための抑えロールを設置しない限り、鋼帯の形状が乱れて良好な平坦度が確保できないからである。
【００３０】
さらに、本発明を適用する多段式圧延機に用いるバックアップロールには、各々が軸方向に逆向きに相対移動することによってワークロールとの接触荷重分布が変化するイニシャルロールカーブが形成されたものを用いる。このようなロールは一般にＣＶＣロールと呼称されている。
【００３１】
ＣＶＣロールは、直接鋼帯に圧下力を伝えるワークロールに適用されるのが一般的であり、ワークロールのイニシャルロールカーブとして、２次以下の項を含む３次関数曲線または４次以下の項を含む５次関数曲線の形状を与えるのが通常である。また、一対のワークロールを軸方向にシフトすることで、その合成曲線で形成される２次曲線等の偶関数で表される左右対称のロールギャップ分布を形成し、そのシフト量を変更することによって高い形状制御能力を発揮できるものである。
【００３２】
このようなＣＶＣロールをワークロールでなく、バックアップロールに用いるのは、ワークロールが小径になると、一般的に使用されるワークロールベンダーの効果が板端部のみに限定され、板幅中央部までワークロールの軸心たわみを変化させられず、形状制御能力が極めて限定されたものになってしまうからである。特に高強度鋼帯の調質圧延で圧延荷重が高い場合にその傾向が顕著となる。
【００３３】
したがって、本発明では、このような効果を有するＣＶＣロールをバックアップロールに適用することが重要である。図１に示すように、上下のバックアップロール２ａ、２ｂにＣＶＣロールを適用する場合には、上下のワークロール１ａ、１ｂ間のロールギャップ分布を直接的に変化するというものではなく、ワークロール１ａ、１ｂとの接触荷重分布を変化させることによってワークロール１ａ、１ｂのたわみを変化させて上記ロールギャップ分布を変化させることになる。その際、バックアップロール２ａ、２ｂの軸方向シフト量を変更することで、ワークロールとの間の左右対称な接触荷重分布の形状を変更して、ワークロールのたわみ量を変化させることができる。なお、図１中の両矢印は、バックアップロール２ａ、２ｂの軸方向を示す。
【００３４】
なお、上記した従来技術である特許文献３に示される油圧によってバックアップロールを膨張させる方法も考えられるが、この方法では、圧延荷重が高い場合にスリーブに発生する凹みが大きくなって、バックアップロールのクラウン可変効果が得られにくいという問題が生じる。しかし、本発明によれば、バックアップロールとして鋳鋼や鍛鋼により中実ロールを使用することが可能であるので、ロールがへこむ（凹む）といった問題は発生せず、高い形状制御能力が得られる。
【００３５】
さらに、調質圧延の場合には製品の表面粗さを所定の範囲に制御する必要があり、通常、製品に応じて種々の粗さを有するワークロールを準備する必要もある。そのため、ワークロールにＣＶＣロールを適用すると、製品に応じて種々の粗さを有するワークロールを準備する必要があり、それらのすべてに複雑なロールカーブを付与することとなり、ロール研削のためのコストが増大して経済的ではない。また、調質圧延中に発生する摩耗粉などを噛み込んで、ロール表面に微細な欠陥が生じやすく、通常の冷間圧延に比べて突発的なロール交換の頻度が高くなる。これによりワークロールに複雑な曲線形状を付与することとなり、ロール研削のためのコストが増大する要因となる。
【００３６】
しかしながら、本発明によれば、上述のように上下のバックアップロール２ａ、２ｂの軸方向シフト量を変更することで上下のワークロール１ａ、１ｂのたわみ量を変化させることができるため、上下のワークロール１ａ、１ｂには直線的なフラットロールを使用すればよい。その結果、従来技術と比較して、ロール研削のコストを削減できるという効果が得られる。
【００３７】
本発明では、このようなバックアップロールを使用することにより、高強度鋼板（高強度鋼帯）に０．０５〜１．０％におけるいずれかの伸び率を付与する。調質圧延で与える伸び率が０．０５％未満の場合には、鋼帯の焼き入れ時に生じる形状不良を十分矯正することができず、良好な平坦度の鋼帯を得ることができないからである。一方、伸び率が１．０％を超えると、形状矯正効果としては十分であるが、大きな塑性ひずみを与えることで、製品として伸びなどの機械的性質が劣化してしまうからである。好ましくは０．１０％以上であり、好ましくは０．６％以下である。
【００３８】
本発明を適用する調質圧延機で使用するワークロールの材質は、例えば鋳鉄、鋳鋼、鍛鋼など、一般に圧延ロールに使用されるものを適用することができる。特に、通常の冷間圧延に使用されるような高クロム鋳鉄を使用するのが、耐摩耗性に優れているため好適といえる。また、ロール表面に硬質クロムメッキなどの表面処理を施して、耐摩耗性を向上させたワークロールを用いてもよい。その際、表層部のヤング率が５００ＧＰａ以上であるワークロールを用いることが好ましい。これにより、調質圧延時のロール偏平を軽減させることができ、圧延荷重をより低く抑えることができる。したがって、本発明では、上記したバックアップロール等の条件に、ワークロール表層部のヤング率を組み合わせることによって、より大きな効果を発揮することができる。
【００３９】
ワークロール表層部のヤング率が５００ＧＰａ以上であるワークロールは、例えばその軸部を鋳鋼や鍛鋼などで構成し、外周側の胴部に、溶射被膜形成用材料としてタングステンカーバイト（ＷＣ）とコバルト（Ｃｏ）からなるサーメット等を溶射した、いわゆる超硬ロールを適用することができる。特に、硬質なＷＣの含有量を８５重量％以上含むことで、被膜のヤング率として５００ＧＰａ以上のものを得ることができる。
【００４０】
なお、本発明を適用する調質圧延機に用いるワークロールの表面粗さは、特に規定しない。ただし、鋼帯の表面粗さとして所定の表面が形成されるように、ワークロールの表面にはショットダル加工、放電ダル加工、レーザー加工、電子ビーム加工など、製品に要求される特性に応じて種々の粗さを付与することができる。なお、本発明では、ワークロールのプロフィルとしてＣＶＣロールのような３次以上の関数で表現される複雑な形状を付与する必要がないので、表面粗さを付与する方法に制約が課されることもない。
【００４１】
次に、本発明の鋼帯（高強度鋼帯）の製造方法について説明する。
【００４２】
本発明は、上述した調質圧延方法を用いて、鋼帯に調質圧延を行うことで鋼帯を製造する方法である。上述のように、本発明は多段式圧延機に適用できる。ここでは、一例として図１に示す４段式の調質圧延機を用いて製造する場合を説明する。
【００４３】
例えば、所定の成分組成を有する鋼素材を加熱後、熱間圧延を施した後、冷却し、巻取る。熱間圧延後に、冷間圧延して鋼帯３を得る。なお、冷間圧延後に焼鈍を行うこともでき、さらに焼鈍後にめっき処理を行うこともできる。さらにめっき処理後に、合金化処理を行うこともできる。図１には示していないが、通常、ワークロール１の入側にコイルの払い出し手段であるペイオフリール、ワークロール１の出側にテンションリールが配置されており、コイル状にペイオフリールに巻かれた鋼帯３が払い出されて、ワークロール１のギャップに供給される。本発明では、バックアップロール２として、各々が軸方向に逆向きに相対移動することによってワークロール１との接触荷重分布が変化するイニシャルロールカーブが形成されたＣＶＣロールを使用する。鋼帯３はこの調質圧延機により調質圧延され、鋼帯３には０．０５％以上１．０％以下の伸び率が付与される。そして、ワークロール１の出側で調質圧延後の鋼帯３はテンションリールに巻き取られる。
【００４４】
なお、本発明の鋼帯の製造方法に適用できる鋼成分組成は、特に限定されず、公知の成分組成の鋼を用いることができる。また、加熱および冷却の温度条件や圧延の圧下率などは、特に限定されず、公知の条件を採用することができる。
【００４５】
以上のように、本発明によれば、高強度の鋼帯を調質圧延する際に、従来技術では必要とされていた温度制御のための大掛かりな設備や煩雑な管理を必要とせず、ワークロールの研削負荷を低減させ、さらに調質圧延時に圧延機のワークロールにかかる圧延荷重を低減させつつ、鋼帯に十分な伸び率を付与することができる。そして、本発明の調質圧延方法によれば、鋼帯の形状を良好に制御することができる。これにより、平坦度に優れた鋼帯の製造を可能とする。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明の更なる理解のために実施例を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
【００４７】
＜実施例１＞
本発明の第１の実施例として、調質圧延における高強度鋼帯の平坦度を確保できる伸長率の評価を行った結果について述べる。
【００４８】
高強度鋼帯として、降伏応力（ＹＳ）が１１００ＭＰａである鋼帯を用いて、所定の伸長率で調質圧延機を通板した際の圧延荷重を評価した。素材である高強度鋼帯は、冷間圧延後および焼鈍後に水焼入れおよび焼戻しを施したものであり、板厚は１．６ｍｍ、引張強度（ＴＳ）は１２７０ＭＰａであった。
【００４９】
調質圧延には一般的な４段式圧延機を用いて、表１に示すワークロールをそれぞれ使用した。いずれのワークロールもストレート形状に研削し、表面粗さが０．２μｍのブライト仕上げとした。条件Ａおよび条件Ｂのワークロールは、ワークロール材質として高炭素クロム鋼を使用し、その表層部のヤング率は２０７ＧＰａであった。一方、条件Ｃのワークロールは、鋼製軸心部の外層に、ＷＣ粉末にＣｏおよびＮｉを添加した混合粉末を焼結して形成したロールであり、その表層部のヤング率は５５０ＧＰａであった。また、いずれの条件においても調質圧延は、無潤滑の条件で実施した。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
調質圧延では、高強度鋼帯の伸長率（伸び率）を１．２％以下の範囲で変化させ、その際の圧延荷重（ｋＮ／ｍｍ）を測定した。その結果を図２に示す。
【００５２】
鋼帯の伸長率は０．０５％以上を確保しないと良好な平坦度を確保できず、１．０％を超えると製品の機械的性質としての伸びが劣化するため、伸長率が０．０５〜１．０％を好適な範囲とした。一方、圧延荷重は、通常の調質圧延機の耐荷重として９，８００ｋＮを想定して、最大板幅１，２５０ｍｍの高強度鋼帯の調質圧延が可能な条件を限界として、板幅１ｍｍあたりの圧延荷重（単位幅荷重）が８ｋＮ/ｍｍ以下であれば好適と判断した。
【００５３】
図２からは、伸長率が増加するにしたがって、圧延荷重が増加して通常の調質圧延機の耐荷重９，８００ｋＮを超える場合があることが分かる。特に、条件Ａの直径５００ｍｍのワークロールを用いると、通常の調質圧延機では伸長率０．０５％を確保できない。一方、条件Ｂのようにワークロール径を３００ｍｍまで小径化すると、耐荷重９，８００ｋＮの調質圧延機であっても伸長率を０．１％程度まで確保できることが分かる。さらに、条件Ｃのようにワークロールとして高ヤング率のロールを用いると、圧延荷重が大幅に低減され、０．６％程度まで伸長率を確保することができる。このようにワークロール径を通常の４００〜６００ｍｍ程度から、３５０ｍｍ以下まで小径化することによって、高強度鋼帯の平坦度を確保できる程度の伸長率を確保できることになる。
【００５４】
＜実施例２＞
本発明の第２の実施例として、調質圧延における形状制御能力の評価を行った結果について述べる。対象とした圧延機は、バックアップロールの直径が１４００ｍｍで、胴長が２０００ｍｍの４段式圧延機である。この圧延機には形状制御のためのアクチュエータとして、ワークロールベンダーが備えられており、そのベンディング力の範囲は０〜４００ｋＮである。
【００５５】
ここでは、ワークロールの条件を表２に示すものとして、形状制御アクチュエータを変更した場合のメカニカル板クラウンの変更可能量を求めた。すなわち、メカニカル板クラウンの変更可能範囲が広いと広範な圧延条件の変化に対しても高強度鋼帯の形状を平坦に制御することが可能となり、狭い場合には形状制御能力が不足して、良好な平坦度が得られないことを意味する。
【００５６】
表２において、条件ａは通常の調質圧延機に相当し、バックアップロールとしてストレートロールを使用したものである。一方、条件ｂは実施例１で記載したように、高強度鋼帯の調質圧延に好適なワークロール径として、直径３００ｍｍのものを使用し、条件ａと同じバックアップロールを使用したものである。これらの条件においては、比較例としてワークロールベンディング力を０〜４００ｋＮの範囲で変更した場合のメカニカル板クラウン制御範囲を求めた。これに対して、条件ｃは、ワークロールとしては条件ｂと同じものを使用し、バックアップロールとしてＣＶＣロールを適用し、バックアップロールの軸方向シフト位置を変更することで、バックアップロールのクラウンを実質的に０〜０．２ｍｍの範囲で変更した。ただし、条件ｃの場合には、ワークロールベンディング力をゼロに固定して、ＣＶＣロールによる制御のみを用いる条件とした。
【００５７】
なお、対象とする高強度鋼帯は、板厚０．８７ｍｍ、板幅１３７２ｍｍのものを対象として、圧延荷重としては対象材の降伏応力が異なることから、圧延荷重が４，０００ｋＮから１０，０００ｋＮまで変化する場合を想定した。
【００５８】
【表２】
2020082163.tif 000004
【００５９】
図３に各条件におけるメカニカル板クラウンの制御範囲を示す。図３からは、通常の調質圧延条件に相当する条件ａに対して、高強度鋼帯において所定の伸長率を確保するためにワークロール径を小径化した条件ｂでは、メカニカル板クラウンの制御範囲が大幅に低下していることが分かる。特に、圧延荷重が高くなる条件において、その傾向は顕著となる。これは、ワークロール径が小径化して、かつ高強度鋼帯のように圧延荷重が高い条件においては、ワークロールへ曲げを与える効果が、板幅中央付近まで及びにくくなり、ワークロールベンディング力の効果が低下してしまうためである。すなわち、高強度鋼帯の調質圧延においては、条件ａのようにワークロール径が大径の場合には、ワークロールベンディング力による形状制御範囲が広いものの実施例１で示したように所定の伸長率を得ることができない。一方で、所定の伸長率を得るためにワークロールを小径化した条件ｂでは、形状制御能力が低下してしまい、材料の変形抵抗の変動などによる外乱に対応して形状が変化すると、それを矯正して良好な形状を得るための能力が不足する、という問題がある。これに対して、条件ｃのようにワークロールを小径化した場合であっても、バックアップロールとして可変クラウンロールであるＣＶＣロールを適用すると、そのシフト量の変更によって適切なバックアップロールクラウンを付与できる。このため、高荷重の条件であっても広い形状制御範囲を確保することができ、良好な平坦度の製品を得ることができる。なお、本発明のようにワークロールとして比較的小径なものを使用して、バックアップロールにＣＶＣロールを用いる方法において、ワークロールベンダーを併用することで、より高い形状制御能力が具備されることはいうまでもない。
【００６０】
＜実施例３＞
本発明の第３の実施例として、高強度冷延鋼帯の降伏応力が６５０〜１３００ＭＰａの範囲のものを用いて、４段式圧延機を用いた調質圧延を種々の条件で行った。高強度冷延鋼帯の板厚は０．８〜１．２ｍｍとし、板幅は９５０〜１２５０ｍｍとした。本実施例では数種類の直径を有するワークロールを用いた。その材質はヤング率２０７ＧＰａの高Ｃｒ鍛鋼および実施例１に示したヤング率５５０ＧＰａのＷＣ−Ｃｏ超硬ロールとした。また、形状制御手段として、比較例としてワークロールベンダー、上記した特許文献３で開示されているバックアップロール内部に油圧室を備えたＶＣロールを使用し、本発明例としてはバックアップロールにＣＶＣロールを適用した。
【００６１】
本実施例で用いたバックアップロールのロールカーブを図４に示す。バックアップロールのロール半径は平均で７００ｍｍであり、ロールの胴長方向に３次曲線で表されるロール形状を付与している。これは、半径差ｒ[ｍｍ]をロール中心からの位置ｘ[ｍｍ]の関数として、以下で表される形状である。
【００６２】
【数１】
2020082163.tif 000005
【００６３】
ここで、本実施例において使用したロールについての係数は以下のとおりである。
【００６４】
C1=0.0002585
C2=-8.50×10-9
C3=-3.45×10-10
一方、下バックアップロールは図１に示すように上ロールとは反対方向（点対称）に配置され、軸方向にシフトする機構を備える。上下ロールは互いに反対方向に移動し、その最大シフト量は１５０ｍｍである。
【００６５】
その際、実施例１で示したように、通常の調質圧延機を用いる上で好適な単位幅あたりの圧延荷重が８ｋＮ／ｍｍ以下の条件において、伸長率が０．０５〜１．０％の範囲のいずれかの値を確保できる場合に「伸長率（荷重）」の判定を記号：○として、それ以外を記号：×とした。一方、「平坦度」の評価は、調質圧延機の出側に配置された形状検出データから、各形状制御アクチュエータを変更して、鋼帯の平坦度を急峻度として１．０％以下に制御できた場合に判定を記号：○と評価して、できなかった場合を記号：×と評価した。
【００６６】
その結果を表３に示す。表３からは降伏応力が高い（ＹＳが１２８０ＭＰａ以上）条件（Ｎｏ．１〜１９）において、ワークロール径を小径化して、形状制御手段としてバックアップロールにＣＶＣロールを用いた場合（Ｎｏ．２、３、６、７、１０、１１）に、良好な結果を示していることが分かる。一方、その条件において形状制御手段としてワークロールベンダーを用いた条件（Ｎｏ．４）では形状制御能力が不足したために、満足な平坦度を得られなかった。また、ＶＣロールを用いた条件（Ｎｏ．５）ではバックアップロールを油圧で膨張させる方式であり、圧延荷重が高い条件ではバックアップロールに凹みが生じて良好な平坦度を得ることができなかった。なお、ワークロール径として、直径２３５ｍｍの条件（Ｎｏ．１）では十分な伸長率が確保できるものの、平坦度が乱れて良好な結果が得られなかった。これは、ワークロールの水平方向のたわみが過大となり、その影響によって鋼帯の形状が不安定になったためと推測される。
【００６７】
また、表３からは降伏応力が低い（ＹＳが１２８０ＭＰａ未満）条件（Ｎｏ．２０〜３４）においては次の通りである。ワークロール径を小径化して、形状制御手段としてバックアップロールにＣＶＣロールを用いた場合（Ｎｏ．２１、２２、２４〜３４）に、良好な結果を示していることが分かる。その条件において形状制御手段としてワークロールベンダーを用いた条件（Ｎｏ．２３）では形状制御能力が不足したために、満足な平坦度を得られなかった。なお、上記と同様に、ワークロール径が直径２３５ｍｍの条件（Ｎｏ．２０）では十分な伸長率が確保できるものの、平坦度が乱れて良好な結果が得られなかった。
【００６８】
【表３】
2020082163.tif 000006
【符号の説明】
【００６９】
１      ワークロール
１ａ    上ワークロール
１ｂ    下ワークロール
２      バックアップロール
２ａ    上バックアップロール
２ｂ    下バックアップロール
３      高強度鋼帯
４      ハウジング
５      上バックアップロールチョック
６      下バックアップロールチョック
【図１】
2020082163.tif 000007
【図２】
2020082163.tif 000008
【図３】
2020082163.tif 000009
【図４】
2020082163.tif 000010