(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続する複数スタンドの仕上げ圧延機列で仕上げ圧延を行う鋼帯の熱間圧延方法において、前記仕上げ圧延機の少なくとも１基のスタンドのワークロールに対してオンラインロールグラインダを設けるとともに、このオンラインロールグラインダを使用するスタンドの少なくとも１基には表層が超硬合金よりなるワークロールを使用し、このスタンドのオンラインロールグラインダのカップ状砥石の砥粒硬度を前記ワークロール表層の超硬合金硬度の２倍よりも高いものとするとともに、前記カップ状砥石の回転中心とワークロールへの接触位置との距離、すなわち前記カップ状砥石の内径ｒと内径側の回転接線方向角度θからなる下記（１）式に示すオフセット量Ｈを、θを３度以下としておおむねゼロとし、被圧延材の表面から剥離して前記ワークロール表面に移着した酸化膜と同時に前記ワークロール自体を研削することを特徴とする鋼帯の熱間圧延方法。
記
Ｈ＝ｒ・sinθ  ・・・（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱された鋼スラブを粗圧延してシートバーとした後、連続する複数スタンドの仕上げ圧延機で仕上げ圧延して鋼帯を製造する鋼帯の熱間圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に鋼帯の「熱間圧延」（以下「熱延」と略すことがある）とは、鋼材を、その融点以下の千数百度程度に加熱した後、圧延機に組み込まれたワークロールの対で挟圧しながらそのワークロールを回転させることで圧延し、薄い鋼帯に仕上げることをいう。鋼帯の熱間圧延ラインでは、前記のような所定温度に加熱した被圧延材（スラブ）を粗圧延して一旦中間製品である板厚20〜50ｍｍのシートバーとし、通常はこれを１本ずつ、通常６ないし７スタンドの連続するスタンド列で構成される仕上げ圧延機に供給して仕上げ圧延することにより所定寸法、たとえば１〜25ｍｍ厚の鋼帯とするのである。
【０００３】
熱延鋼帯の品質としては、長手方向および幅方向の板厚精度（特に幅方向の板厚分布を「板クラウン」と呼ぶ）、腹伸び（中伸びともいう）、耳伸びなどの平坦度（これらを「形状」と呼ぶ）、表面疵、肌荒れなどの表面性状（表面品質ともいう）等があるが、これら形状、品質を低下、あるいは劣化させる要因としては、以下のような項目が挙げられる。
【０００４】
表面性状については、仕上げ圧延機の前段スタンド（通常、６ないし７スタンドのスタンド列における第１〜３スタンドを指す）における酸化膜の制御が重要であることが知られている。前段では被圧延材の温度が高く、かつ圧延速度は後段に比べて低いことから、被圧延材の表面に酸化層が形成され、ワークロールに噛み込まれる際にこの酸化層が被圧延材の表面から剥離してワークロールの表面に移着し、ワークロールの表面が次第に荒れてくる。さらに圧延が進行して酸化膜の移着量が蓄積されると、被圧延材からロールへの移着とともに、ロールに移着した酸化層が再剥離して被圧延材に移着することにより被圧延材の表面に埋め込まれるという現象も発生し、これらが繰り返されてワークロールの表面と同時に被圧延材の表面が荒れてくるのである。これを通常、「面荒れスケール疵」と呼ぶ。
【０００５】
近年は鋼材の用途（具体的には鋼種）ごとに材質上の要求が厳しくなっており、これに対応するためさまざまな合金元素が材料に添加されている。その影響によって、酸化膜の移着に起因する「面荒れスケール疵」の発生頻度やその程度も悪化しているとともに、前段スタンドの中でもこのような酸化膜の移着が発生しやすいスタンドも、鋼種により変化することが認められる。
【０００６】
一方、板クラウンや平坦度については仕上げ圧延機の後段スタンド（通常、最終の２ないし３スタンドを指す）における制御が重要であることが知られている。後段スタンドでは、被圧延材表面に存在する酸化膜によってワークロールの表面が削られるため、圧延の進行にしたがってワークロールのプロフィルが変化し、板クラウンや平坦度の精度が低下する。
【０００７】
このような問題に対処するため、圧延中のワークロールに砥石を押しつけて表面を研磨するオンラインロールグラインダが提案され、その一例が特許文献１に記載されている。また特許文献２には、仕上げ圧延機列のどのスタンドにオンラインロールグラインダを設置するのがよいかについての詳細な考察がある。
一方これらとは別に上記の問題を根本的に解決する手法として、鋼材の熱間圧延に際し、仕上げ圧延機のワークロールに表層が超硬合金からなるもの（以下「超硬ロール」と呼ぶ）を使用することが特許文献３に記載されている。超硬ロールは表層が炭化タングステンに代表されるセラミックスからなるため、ロールと被圧延材である鋼板とが直接金属接触する凝着現象である「焼き付き」や、前記の移着などに対して大きな防止効果がある上、硬度が大きいためロールの磨耗がほとんど認められないなどの利点がある。
【特許文献１】特開平７−８８５１４号公報
【特許文献２】特開２００５−２６２２８６号公報
【特許文献３】特開２００１−３２１８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら近年、品質に対する要求が厳しくなるに従い、超硬ロールに発生するわずかな肌荒れや、製品における微小なプロフィル変化も許容できない情勢となっている。
超硬ロールに対してオンラインロールグラインダを使用する場合、ダイヤモンド砥石やＣＢＮ（立方晶系窒化ほう素）砥石のような高硬度の砥石を用いて超硬ロールを大量に研削するので、原材料が高価なためロール原単位が著しく上昇する。またグラインダの負荷が過大になり、研削むらも発生するなどの問題点がある。
【０００９】
また、追って説明するが、特許文献１に示されているようなオフセット、すなわちオンラインロールグラインダの回転中心とワークロール回転軸との、研削面内における距離を設けるようにする方法では、ロール面に回転方向に対して傾斜した研削痕が残る傾向が見られるが、超硬ロールではロール自体の硬度が大きく、こうした研削痕が被圧延材である鋼帯の表面を研削してしまい、肌荒れやプロフィルの課題を解決することができない。
【００１０】
さらにこのような研削痕は、ロールと被圧延材との間の摩擦係数を上昇させ、圧延荷重を増加させるという問題点もある。
超硬ロールを使用するのは「ハイテン」と呼ばれる超高張力鋼材などの圧延荷重の大きい材料や、ステンレス鋼のようにロール肌荒れの発生しやすい材料の場合であるから、傾斜した研削痕の残存により摩擦係数や圧延荷重が増加すると、超硬ロールを使用する効果が減少してしまう。
【００１１】
このように、鋼帯の熱間圧延で超硬ロールを使用する場合に、オンラインロールグラインダの適切な使用方法の開発が望まれていた。
本発明は、上記の諸問題点を解消するようなオンラインロールグラインダの使用方法による、鋼帯の熱間圧延方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
参考発明は、連続する複数スタンドの仕上げ圧延機列で仕上げ圧延を行う鋼帯の熱間圧延方法において、前記仕上げ圧延機の少なくとも１基のスタンドのワークロールに対してオンラインロールグラインダを設けるとともに、このオンラインロールグラインダを使用するスタンドの少なくとも１基には表層が超硬合金よりなるワークロールを使用し、このスタンドのオンラインロールグラインダの砥石の砥粒硬度を前記ワークロール表層の超硬合金硬度の２倍以下とすることを特徴とする鋼帯の熱間圧延方法である。
【００１３】
請求項１に記載した本発明は、連続する複数スタンドの仕上げ圧延機列で仕上げ圧延を行う鋼帯の熱間圧延方法において、前記仕上げ圧延機の少なくとも１基のスタンドのワークロールに対してオンラインロールグラインダを設けるとともに、このオンラインロールグラインダを使用するスタンドの少なくとも１基には表層が超硬合金よりなるワークロールを使用し、このスタンドのオンラインロールグラインダのカップ状砥石の砥粒硬度を前記ワークロール表層の超硬合金硬度の２倍よりも高いものとするとともに、前記カップ状砥石の回転中心とワークロールへの接触位置との距離、すなわち前記カップ状砥石の内径ｒと内径側の回転接線方向角度θからなる下記（１）式に示すオフセット量Ｈを、θを３度以下としておおむねゼロとし、被圧延材の表面から剥離して前記ワークロール表面に移着した酸化膜と同時に前記ワークロール自体を研削することを特徴とする鋼帯の熱間圧延方法である。
記
Ｈ＝ｒ・sinθ  ・・・（１）
【発明の効果】
【００１４】
オンラインロールグラインダの砥石の砥粒硬度を前記ワークロール表層の超硬合金硬度の２倍以下とすることを特徴とする参考発明によれば、オンラインロールグラインダによる研削量を最小限に抑制することにより、超硬ロールの原単位を向上させると同時に、熱延鋼帯の表面性状を向上させることができるという効果を奏する。
また、オンラインロールグラインダの砥石の砥粒硬度を前記ワークロール表層の超硬合金硬度の２倍よりも高いものとするとともに、前記砥石の回転中心とワークロールへの接触位置との距離、すなわちオフセット量をおおむねゼロとすることを特徴とする請求項１に記載の本発明によれば、オンラインロールグラインダによる研削痕の発生を最小限とすることにより、表面品質、板クラウン、平坦度などのすぐれた高品質の製品を製造することができるという、すぐれた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず超硬ロールの製造方法の一例を説明する。スリーブ部材は、タングステンカーバイド（ＷＣ）にコバルトを20mass％添加した粉末を素材としてラバープレスとも呼ばれる冷間静水圧プレス成形（ＣＩＰ）を行い、得られた厚さ70ｍｍ×幅400ｍｍのＷＣ−Ｃｏ合金スリーブ素材をロールの軸幅方向に６個並べ、1260℃、10気圧の条件下でＨＩＰ（熱間静水圧プレス成形）で接合してスリーブ状とし、機械加工を行う。これを5mass％クロム鍛鋼の軸部材に焼き嵌めし、仕上げ加工して直径650ｍｍ、バレル長2050ｍｍの超硬ロールが完成する。なお、Ｃｏを20mass％添加する他に、若干のニッケルを添加すると耐磨耗性がいっそう向上する。
【００１６】
なお、超硬ロールの素材であるタングステンカーバイド粉のビッカース硬度は、およそ2000である。
図1、図２は本発明を適用するのに好適な熱間仕上げ圧延機の模式図である。これらの例では４段７スタンドの圧延機列が示されているが、本発明は段数、スタンド数とも、この例に限定されるものではない。１ａ、１ｂはバックアップロール、２ａ、２ｂはワークロール、３ａ、３ｂはオンラインロールグラインダである。
【００１７】
本発明の圧延方法において超硬ロールを使用するスタンドがかりに複数スタンドであれば、そのスタンドのワークロールは、常識的な寸法精度の範囲内で同一の寸法、形状であることが望ましい。そして本発明において、超硬ロールを使用するスタンドにおいては、ワークロールに対してオンラインロールグラインダを使用するものとする。
本発明者らは、まず、前段スタンドに発生するロールの肌荒れ（前記の酸化膜の移着）について調査した。その結果、超硬ロールの場合は通常の鋼製ロールに比較して酸化膜の移着量が少ないばかりでなく、移着した酸化膜とロール表面との密着性が非常に低いことが分かった。
【００１８】
一方後段スタンドでは、被圧延材の厚みが減少してロールの回転数が高くなるため、通常の鋼製ロールの場合はロールの磨耗が問題となるが、超硬ロールの場合は磨耗はほとんど認められず、むしろ前段スタンドと同様、酸化膜の移着がわずかながら発生することが問題であることが分かった。
すなわち、超硬ロールを使用した場合、オンラインロールグラインダで超硬ロールそのものを研削する必要は全くなく、移着した酸化膜の除去に重点を置くべきであることが明らかになったのである。
【００１９】
このような知見から、参考発明では、オンラインロールグラインダの砥石としてダイヤモンドやＣＢＮのようなものではなく、ワークロール表層の超硬合金硬度の２倍以下の硬度であるビッカース硬度で2000〜3000程度のアルミナ（溶融アルミナ）や炭化珪素、炭化ホウ素などの砥石を使用することとした。ワークロール表層の超硬合金硬度は前記したようにビッカース硬度でおよそ2000であるから、その２倍以下とはビッカース硬度で4000以下の意味である。
【００２０】
この場合、前記したようにわずかに発生する超硬ロール自体の肌荒れやプロフィル変化を抑制することは難しいが、超硬ロール自体を研削することがほとんどなく、ロール表面に移着した酸化膜の除去のみを行うので、ロール原単位を著しく向上（数値を低下）させることができ、また砥石そのものも低価格であるという利点がある。
参考発明では、追って説明するオフセット量Ｈは特に限定しないが、カップ形砥石の内径以下の範囲で、できるだけ大きくすることが望ましい。オフセット量が大きい方がグラインダの研削効率がよいし、超硬ロール表面に移着した酸化膜を効率よく除去することができる。この発明では砥石の砥粒硬度を低く限定しているので、ワークロール表面に刻まれる研削痕はごく僅かで、被圧延材の品質に悪影響はほとんどない。
【００２１】
つぎに請求項１に記載の本発明では、砥石として、通常、超硬ロールの研削に使用されているダイヤモンド砥石やＣＢＮ砥石をそのまま使用する。これらの砥石のビッカース硬度は、およそ7000〜10000で、前記したワークロール表層の超硬合金硬度の２倍よりも高いものである。この場合、ロール表面に移着した酸化膜と同時にロール自体も研削できるので、ロールの表面状態を一定に保持することができる。
【００２２】
さらに請求項１に記載の本発明ではオンラインロールグラインダの研削量を抑制するため、オフセット量をおおむねゼロとすることとした。これを図面により詳細に説明する。
図３はさきに引用した特許文献１の図５、図４は同じく特許文献１の図６で、前者はワークロールとオンラインロールグラインダを示す正面図、後者はそのＡＡ矢視による側面図で、２はワークロール、３はオンラインロールグラインダ、３１は砥石、３２は主軸台、３３は主軸台の案内面である。砥石３１の回転中心の高さと、ロールへの接触位置の高さ（砥石軸が水平であればロールの中心高さ）との差Ｈをオフセットと呼ぶ。
【００２３】
図５は図４をさらに詳しく説明する説明図で、カップ状の砥石に対してｒはその内径、θは内径側の回転接線方向角度である。θに対してオフセットＨは、
Ｈ＝ｒ・sinθ
の関係である。なお一般にオフセット量は20ｍｍ程度である。
本発明者らの実験によれば、Ｈをおおむねゼロとするには、角度θを3度以下とすればよい。通常のロールグラインダの機械精度であれば、θが3度以下となるようセットすることは容易である。オフセットＨをおおむねゼロとすることにより、ロール表面に残存する研削痕はほぼ円周方向のもののみとなり、傾斜した研削痕によるトラブルは解消する。
【００２４】
本発明は、仕上げ圧延機においてオンラインロールグラインダの設置されているスタンドに超硬ロールを適用する方法ともいうことができるが、もっとも効果の大きいスタンドから順に超硬ロールを適用して行くことによって、最大の効果を発揮することができる。なお、オンラインロールグラインダのないスタンドに対して、ロールコストやロール運用の許す範囲で超硬ロールを適用することについては全く任意であり、それらのスタンドにおける超硬ロールの効果を何ら損ねるものではない。
【実施例１】
【００２５】
図1に示す4段７スタンドの仕上げ圧延機で鋼帯の熱間圧延を行った。バックアップロールは鋼製で径は1600ｍｍ、ワークロール径は650ｍｍである。最終の第７スタンドにオンラインロールグラインダ３ａ、３ｂが設置されており、カップ形砥石の寸法は外径250ｍｍ、内径120ｍｍである。第７スタンドのワークロールは超硬ロールを使用している。
被圧延材は一般用熱間圧延鋼帯ＳＰＨＣで、仕上げ厚さは1.5ｍｍである。表1に示した条件で20コイルずつ圧延し、圧延性や圧延後のコイル表面を比較、観察した。１コイル当たりの重量は18トンであり、最終スタンドにおける圧延速度は800〜1400ｍ／分の範囲とした。
【００２６】
【表１】
0005453727.tif 000002
【００２７】
表１において１〜９はワークロールに超硬ロールを使用し、１〜７は砥石のビッカース硬度をこれら超硬ロールの２倍以下とし、オフセット量を100ｍｍからおおむねゼロまで変化させている。８、９はＣＢＮ砥石やダイヤモンド砥石を使用して砥石の硬度を超硬ロールの２倍以上に高くした比較例、１０はワークロールとして鋼製ロールを使用した従来例である。
【００２８】
各例における圧延条件、圧延結果を表１中に記載したが、参考例である１〜７では当該第７スタンドにおける圧延荷重などの圧延性、圧延後の鋼帯の表面品質などで著しい改善が認められ、総合評価において１〜７は合格、８、９はやや不良、１０は不良となった。
【実施例２】
【００２９】
図1に示す4段７スタンドの仕上げ圧延機で鋼帯の熱間圧延を行った。バックアップロールは鋼製で径は1600ｍｍ、ワークロール径は650ｍｍである。最終の第７スタンドにオンラインロールグラインダ３ａ、３ｂが設置されており、カップ形砥石の寸法は外径250ｍｍ、内径120ｍｍである。第７スタンドのワークロールは超硬ロールを使用している。
被圧延材は、590ＭＰａ級ハイテンで、仕上げ厚さは2.4ｍｍである。表２に示した条件で20コイルずつ圧延し、圧延性や圧延後のコイル表面を比較、観察した。１コイル当たりの重量は24トンであり、最終スタンドにおける圧延速度は800〜1400ｍ／分の範囲とした。
【００３０】
【表２】
0005453727.tif 000003
【００３１】
表２において１〜３はワークロールに超硬ロールを使用しており、１、３は砥石としてダイヤモンドを使用し、２、４はアルミナを使用した。そして１はオフセット量をおおむねゼロとした本発明の実施例、２はオフセット量をおおむねゼロとした参考例、３はオフセット量を大きくした比較例、４はワークロールに鋼製ロールを使用した従来例である。
各例における圧延条件および圧延結果を表２に記載したが、実施例である１、参考例である２では当該第７スタンドにおける圧延荷重などの圧延性、圧延後の鋼帯の表面品質、平坦度など、すべての項目で著しい改善が認められ、総合評価において１、２は合格、３、４は不良となった。
【実施例３】
【００３２】
図３に示す4段７スタンドの仕上げ圧延機で鋼帯の熱間圧延を行った。ロール寸法、砥石寸法などは第２の実施例と同じであるが、第２スタンドのワークロールに超硬ロールを使用するとともにオンラインロールグラインダ３ａ、３ｂが設置されている。
被圧延材はフェライト系のステンレス鋼、ＳＵＳ４３０で、仕上げ厚さは1.2ｍｍである。表３に示した条件で20コイルずつ圧延し、圧延性や圧延後のコイル表面を比較、観察した。１コイル当たりの重量は15トンであり、最終スタンドにおける圧延速度は600〜800ｍ／分の範囲とした。
【００３３】
【表３】
0005453727.tif 000004
【００３４】
表３においても１〜３はワークロールに超硬ロールを使用しており、１、３は砥石としてＣＢＮを使用し、２、４は炭化珪素を使用した。そして１はオフセット量をおおむねゼロとした本発明の実施例、２はオフセット量をおおむねゼロとした参考例、３はオフセットを大きくした比較例、４はワークロールに鋼製ロールを使用した従来例である。
各例における圧延条件および圧延結果を表３に記載したが、実施例である１、参考例である２では当該第２スタンドにおける圧延荷重などの圧延性、圧延後の鋼帯の表面品質、平坦度など、すべての項目で著しい改善が認められ、総合評価において１、２は合格、３、４は不良となった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係わる熱間仕上げ圧延機の模式図である。
【図２】同じく本発明に係わる熱間仕上げ圧延機の模式図である。
【図３】従来公知のオンラインロールグラインダ付近を示す正面図である。
【図４】図３のＡＡ矢視による側面図である。
【図５】図４をさらに詳しく説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ａ、１ｂ    バックアップロール
２、２ａ、２ｂ    ワークロール
３、３ａ、３ｂ    オンラインロールグラインダ
３１    砥石
３２    主軸台
３３    案内面
Ｓ    鋼帯（被圧延材）
Ｈ    オフセット量
【図１】
0005453727.tif 000005
【図２】
0005453727.tif 000006
【図３】
0005453727.tif 000007
【図４】
0005453727.tif 000008
【図５】
0005453727.tif 000009