(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンデム式冷間圧延機の最終スタンドにおける張力制御を前記最終スタンドの圧下位置変更により行う金属板の冷間圧延方法において、前記最終スタンドのワークロールにブライトロールを用いて出側板厚１．６ｍｍ以上の金属板を圧延するに際し、圧延速度の低速度領域における張力制御の目標値を速度減少量に比例して高くなるように直線で与えるとともに前記目標値に対して上下限値を設け、張力の実績値が前記上下限値の範囲内にある場合には張力制御のための当該スタンドの圧下位置変更を行わないことを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
【請求項２】
圧延速度の低速度領域における張力制御の目標値に対して設ける上下限値の範囲を、高速度領域の張力目標値に対する比率で０．０６〜０．３とすることを特徴とする請求項１に記載の金属板の冷間圧延方法。
【請求項３】
タンデム式冷間圧延機の最終スタンドにおける張力制御を前記最終スタンドの圧下位置変更により行う金属板の冷間圧延方法において、前記最終スタンドのワークロールにブライトロールを用いて出側板厚１．６ｍｍ以上の金属板を圧延するに際し、あらかじめ圧延速度の低速度領域における張力の実績値を近似曲線として求めておき、該近似曲線を張力目標値として張力制御を行うことを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
【請求項４】
張力目標値とする近似曲線が下記の式であることを特徴とする請求項３に記載の金属板の冷間圧延方法。
Ｔ＝Ｃ（Ｖ−Ｖt）2＋Ｔ0      （Ｖ＜Ｖt）
Ｔ＝Ｔ0                      （Ｖ≧Ｖt）
ここで、Ｔは張力目標値、Ｖは圧延速度、Ｔ0は圧延速度の高速度領域における張力目標値、Ｃ,  Ｖtは定数である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンデム式冷間圧延機による金属板の冷間圧延方法に関するものであり、より詳細には、最終スタンドをブライトロールとして厚物の薄鋼板を圧延する際の張力制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷延鋼板の製造は、通常、熱間圧延設備により圧延された熱延鋼板を、冷間圧延設備により所望の製品板厚に圧延した後、所定の熱処理等を施すことにより行われる。ここで、冷間圧延設備としては、４〜６スタンドを有するタンデム式の冷間圧延機が用いられることが多い。
【０００３】
タンデム式冷間圧延機により鋼板等の金属板を冷間圧延する際、以下のような圧延現象が知られている。まず、各スタンドの圧延ロールのギャップ（上ワークロールと下ワークロールとの隙間）の変化が圧延後（タンデム式冷間圧延機出側）の板厚に与える影響は、１段目の圧延スタンドが最も大きく、他の圧延スタンドのロールギャップ変化が圧延後の板厚に与える影響は比較的小さい。一方、例えば上流側のｉ−１番目スタンドと当該ｉ番目スタンドとの間のスタンド間張力に対しては、当該ｉ番目スタンドのロールギャップ変化が大きく影響を及ぼす。したがって、スタンド間張力の制御には、張力への影響が大きく板厚への影響が小さい、ロールギャップの変更により行う方法が一般的である。なお、以下ではスタンド間張力を単に張力と呼ぶ場合がある。
【０００４】
このようにタンデム式冷間圧延機では、通常、スタンド間張力の目標値に対してロールギャップを変更して張力制御を行う。ところが、圧延速度が例えば２５０ｍｐｍ以下の低速度領域（圧延速度減速時）においては、圧延油のロールバイトへの巻き込み量が減少することなどから、スタンド間張力の実績値が高速度領域（定常圧延中）の値よりも高くなる。この時、スタンド間張力を目標値まで低下させるためには、ロールギャップを大きく開かなければならない。上記ではロールギャップ変化の板厚への影響は比較的小さいと述べたが、このようにロールギャップを大きく開く場合には、圧延後の板厚への影響は避けられない。
【０００５】
そこで、圧延速度の低速度領域においては、スタンド間の張力目標値を高速度領域の張力目標値よりも高く設定する方法が知られている。例えば、特開平５−１７７２２７号公報では、圧下位置変更（ロールギャップ変更）により張力制御を行う場合に、張力制御を切って圧延速度を減速し、減速完了時のスタンド間張力の実績値から張力目標値設定直線を定め、以後、低速度領域の張力制御をこの張力目標値設定直線に基づいて行う方法が記載されている。図５にその時の圧延速度と張力目標値との関係を示す。このように、低速度領域の張力目標値を圧延速度に応じて直線的に高くしていくこと（以下、低速度領域のテーパー張力と称す）により、低速度領域でロールギャップが大幅に変化して板厚変動を引き起こすことを回避することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、タンデム式冷間圧延機による鋼板の冷間圧延においては、最終スタンドに用いるワークロールの表面仕上は、圧延後の板厚がある一定値以下（例えば０．５ｍｍ以下）の鋼板を圧延する場合にはブライトロールとし、板厚がそれ以上（例えば０．５ｍｍ以上）の鋼板を圧延する場合にはダルロールとする。このようなロール条件で前記した低速度領域のテーパー張力による張力制御を行えば、低速度領域においても板厚変動を抑制することができる。
【０００７】
ところが、多様な需要家ニーズの中には、製品板厚が厚く（板厚１．６ｍｍ以上）、鋼板表面がブライト仕上げで、且つフルハード材（冷間圧延したまま、すなわち調質圧延を施さない製品）というものがある。一般的な厚物ブライト仕上げ材であれば、冷間圧延は前述のように最終スタンドにダルロールを用いて行い、その後の調質圧延でブライトロールを用いて鋼板表面を仕上げればよい。しかし、フルハード材の場合には、調質圧延を行うことができないため、最終スタンドにブライトロールを用いて冷間圧延を行わなければならない。
【０００８】
そこで、このような需要家ニーズに対応するため、本発明者等が最終スタンドにブライトロールを用いて板厚が厚い鋼板を圧延したところ、最終スタンドのロールギャップ操作が直接板厚変動を引き起こすことが判明した。そして、特に圧延速度を減速した際に、張力変動が大きくなり、板厚変動が顕著に現れた。つまり、最終スタンドにブライトロールを用いて板厚が厚い鋼板を圧延する場合には、図５に示した低速度領域のテーパー張力の目標値設定としたのでは、実績の張力は大きく変動してしまう。そして、その張力変動を抑制するために張力制御が無理にロールギャップを操作し、その結果として板厚変動を引き起こすことがわかった。
【０００９】
本発明の目的は、タンデム式冷間圧延機の最終スタンドにブライトロールを用いて板厚が厚い金属板を冷間圧延する際に、圧延速度の低速度領域においても張力制御に起因する板厚変動が生じることのない、冷間圧延方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、タンデム式冷間圧延機の最終スタンドにブライトロールを用いて板厚が厚い金属板を圧延する方法について種々検討を行った結果、以下の知見を得た。
【００１１】
通常の冷間圧延（最終スタンドにダルロールを用いた場合や板厚が薄い場合）においては、圧延速度の低速度領域では図５に示したように圧延速度の低下に伴ってスタンド間張力はほぼ直線的に増加していく。しかし、最終スタンドにブライトロールを用い、且つ板厚が厚い鋼板を圧延する場合には、スタンド間張力が直線的には変化しないことがわかった。図４は最終スタンドにブライトロールを用いて板厚２．０ｍｍの鋼板を圧延した際の圧延速度とスタンド間張力との関係を示したものであるが、圧延速度の低下に伴いスタンド間張力は曲線的に変化し、且つばらつきも大きくなっている。
【００１２】
本発明の金属板の冷間圧延方法は、以上のような知見に基づきなされたもので、以下のような特徴を有する。
【００１３】
（１）タンデム式冷間圧延機の最終スタンドにおける張力制御を前記最終スタンドの圧下位置変更により行う金属板の冷間圧延方法において、前記最終スタンドのワークロールにブライトロールを用いて出側板厚１．６ｍｍ以上の金属板を圧延するに際し、圧延速度の低速度領域における張力制御の目標値を速度減少量に比例して高くなるように直線で与えるとともに前記目標値に対して上下限値を設け、張力の実績値が前記上下限値の範囲内にある場合には張力制御のための当該スタンドの圧下位置変更を行わないことを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
【００１４】
（２）圧延速度の低速度領域における張力制御の目標値に対して設ける上下限値の範囲を、高速度領域の張力目標値に対する比率で０．０６〜０．３とすることを特徴とする上記（１）に記載の金属板の冷間圧延方法。
【００１５】
（３）タンデム式冷間圧延機の最終スタンドにおける張力制御を前記最終スタンドの圧下位置変更により行う金属板の冷間圧延方法において、前記最終スタンドのワークロールにブライトロールを用いて出側板厚１．６ｍｍ以上の金属板を圧延するに際し、あらかじめ圧延速度の低速度領域における張力の実績値を近似曲線として求めておき、該近似曲線を張力目標値として張力制御を行うことを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
【００１６】
（４）張力目標値とする近似曲線が下記の式であることを特徴とする上記（３）に記載の金属板の冷間圧延方法。
【００１７】
Ｔ＝Ｃ（Ｖ−Ｖt）2＋Ｔ0      （Ｖ＜Ｖt）
Ｔ＝Ｔ0                      （Ｖ≧Ｖt）
ここで、Ｔは張力目標値、Ｖは圧延速度、Ｔ0は圧延速度の高速度領域における張力目標値、Ｃ,  Ｖtは定数である。
【００１８】
なお、本発明でいう「圧延速度の低速度領域」とは、圧延速度の減速時であって、前述したように高速度領域（定常圧延中）と比較してスタンド間張力が上昇し、圧延速度に応じて張力が変動する領域である。低速度領域と高速度領域との境界となる圧延速度は、圧延条件や圧延材などによっても異なるものであるが、予め実験して定めておくことができる。２００〜３００ｍｐｍの範囲にその境界値があることが一般的であり、この境界値よりも低速側が「圧延速度の低速度領域」であり、高速側が「圧延速度の高速度領域」である。したがって、境界値よりも高速側の範囲内で減速しても「高速度領域」であり、一方、板厚が厚くコイル長が短い圧延材などで圧延速度を全長に渡り低速で行う場合には、それが定常圧延速度であっても「低速度領域」となる場合もある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施に供するタンデム式冷間圧延機の一例を示す構成図である。また、本図では、圧延機の制御装置のうち、最終スタンドの制御装置の概略のみを示している。
【００２０】
本図において、タンデム式冷間圧延機は上下ワークロール１及び上下バックアップロール２からなる４段式の圧延機を５スタンド備えている。各スタンド間には張力計３を設け、また最終スタンド出側には、板厚計４を設けてある。さらに、最終スタンドの制御装置として、スタンド間張力の制御に用いられる張力制御装置７及び圧下位置制御装置５を、また板厚制御に用いられる板厚制御装置８及びロール回転速度制御装置６を備えている。
【００２１】
タンデム式冷間圧延機へ通板される鋼板等の金属板９は、タンデム式冷間圧延機の各圧延スタンドで所定の板厚へ順に圧延される。その際、各圧延スタンド間において、張力計３により金属板９のスタンド間張力が計測され、また、最終スタンド出側では、板厚計４により圧延後の金属板９の板厚が計測される。
【００２２】
ここで、本発明では、最終スタンドにおける張力制御を、最終スタンドの圧下位置変更により行う。すなわち、図１において、最終スタンド入側のスタンド間張力を張力計３により計測し、張力制御装置７へ取り入れる。張力制御装置７では、スタンド間張力が所定の値となるように圧下位置制御装置５へ指令を出し、最終スタンドのワークロール１ｓの圧下位置を調整する。
【００２３】
また、最終スタンドにおける板厚制御を、最終スタンドのワークロール１ｓの回転速度変更により行う。すなわち、図１において、最終スタンド出側の板厚を板厚計４により計測し、板厚制御装置８へ取り入れる。板厚制御装置８では、最終スタンド出側の板厚が所定の値となるようにロール回転速度制御装置６へ指令を出し、ワークロール１ｓの回転速度を調整する。
【００２４】
このようにして、圧延中の定常状態においては、一定張力、一定板厚となるように冷間圧延機が制御される。
【００２５】
ここで、圧延速度の減速時等の低速度領域では、前述したように、実績の張力が定常圧延中の高速度領域よりも高くなる。そこで、従来は、図５に示したように、低速度領域では張力目標値を圧延速度の減少に応じて直線的に高くするテーパー張力を採用し、張力制御により圧下位置制御装置５から急激な圧下位置変更指令が出ることのないようにしていた。このような方法では、張力目標値Ｔは、圧延速度Ｖを用いて以下のように表される。
【００２６】
【数１】
0003637901.tif 000002
【００２７】
ここで、Ｔ0は定常圧延中（高速度領域）の張力目標設定値、Ｔ1は図２におけるＶ＝０の時の張力目標設定値、Ｖ0はテーパー張力設定を開始する圧延速度である。
【００２８】
一方、本発明では、最終スタンドのワークロール１ｓにブライトロールを用い、冷延鋼板としては板厚の厚い出側板厚１．６ｍｍ以上の金属板を圧延する。このとき、図４に示したように、実績の張力は圧延速度の低下に伴い増加するが、曲線的に変化し、且つばらつきも大きい。したがって、従来のテーパー張力をスタンド間張力の目標値としたのでは実際の圧延現象と一致せず、実績張力と制御目標値とが大きく異なることとなる。そのため、圧下位置制御装置５から大きな圧下位置変更指令が出ることとなり、板厚変動を引き起こす。
【００２９】
そこで、第１の実施形態では、従来のテーパー張力の目標値にバンド幅を持たせる。図２は、本発明の第１の実施形態における圧延速度とスタンド間張力の目標値の関係を示す説明図である。本図に示すように、テーパー張力設定を開始する圧延速度Ｖ0以下のテーパー張力設定領域では、張力目標設定値にバンド幅を持たせる。そして、張力の実績値がこのバンド幅内であれば、張力制御を目的とした最終スタンドワークロール１ｓの圧下位置変更は行わない。したがって、従来のテーパー張力の目標値と実績張力とが異なっても、圧下位置制御装置５から大きな圧下位置変更指令が出ることはなく、板厚変動を抑制することができる。
【００３０】
ここで、上記のバンド幅は、定常圧延中（高速度領域）の張力目標設定値に対する比率をαとして、α・Ｔ0で表す。すなわち、張力目標値Ｔは、圧延速度Ｖを用いて以下のように表される。
【００３１】
【数２】
0003637901.tif 000003
【００３２】
ここで、α1，α2は低速度領域でのそれぞれ下限側，上限側のバンド幅比率を表す。なお、α1，α2の値は予め実験を行って適宜定めればよいが、０．０６〜０．３の範囲が適当である。０．０６未満では張力の実績値が上下限値を外れる頻度が高く、圧下位置変更が頻繁に行われ、板厚変動の抑制効果は少ない。一方、０．３超えでは、張力変動が大きくなり、絞りや破断が発生する恐れがある。０．１〜０．２の範囲がより好ましい範囲である。さらに、これらの最適値は板厚等によっても異なるものであり、板厚毎のテーブル値として設けてもよい。
【００３３】
また、上記（２）式では低速度領域のみに上下限を設けたが、下記のように定常域（高速度領域）においても同様に上下限値を設けてもよい。
【００３４】
【数３】
0003637901.tif 000004
【００３５】
ここで、α3，α4は高速度領域でのそれぞれ下限側，上限側のバンド幅比率を表す。なお、高速度領域では大きな張力変動や板厚変動が生じる訳ではないので、α3，α4の値は低速度領域のように大きくする必要はない。０．０５程度以下とすれば十分である。
【００３６】
次に、第２の実施形態では、低速度領域における張力の実績値を図４に示すように予め調べておき、これから張力実績値の近似曲線を求めておく。そして、該近似曲線を張力目標設定値として張力制御を行う。近似曲線の形式は特に限定するものではないが、例えば、図３に示すような曲線で近似することができる。図３は、本発明の第２の実施形態における圧延速度とスタンド間張力の目標値の関係の一例を示す説明図である。本図に示すように、圧延速度Ｖt以下の低速度領域では、張力目標設定値を下記の近似曲線で表すことができる。
【００３７】
【数４】
0003637901.tif 000005
【００３８】
ここで、Ｔは張力目標値、Ｖは圧延速度、Ｔ0は定常圧延中（高速度領域）の張力目標値、Ｃ，Ｖtは定数である。
【００３９】
このように、張力目標設定値を実績張力に合わせて設定することにより、実際の圧延現象に見合った張力設定となり、張力目標設定値と実績張力とが大きく異なることはなくなる。すなわち、圧下位置制御装置５から大きな圧下位置変更指令が出ることはなく、板厚変動を抑制することができる。
【００４０】
ここで、上記の定数Ｃ，Ｖtの値は、予め実験を行って適宜定めればよい。また、板厚等により異なるものであり、出側板厚毎のテーブルを持ってもよい。例えば、表１に示すように定めることができる。
【００４１】
【表１】
0003637901.tif 000006
【００４２】
【実施例】
図１に示す冷間圧延設備により、冷延鋼板の圧延を行った。最終スタンドのワークロール１ｓには、粗さＲａ＝０．２μｍのブライトロールを使用した。金属板９としては低炭素鋼を用い、圧延後の板厚が２．０ｍｍとなるようにした。
【００４３】
スタンド間張力の設定は、高速度領域の張力目標設定値Ｔ0を１５ｋｇｆ／ｍｍ2とし、低速度領域でのスタンド間張力の設定は、以下の３通りとした。
【００４４】
▲１▼従来例：従来の方法である低速度領域でのテーパー張力を用いた。その際、（１）式におけるＴ1は１８ｋｇｆ／ｍｍ2、Ｖ0は２５０ｍｐｍとした。
【００４５】
▲２▼本発明例１：本発明の第１の実施形態である、テーパー張力にバンド幅を持たせた張力制御方法を用いた。その際、（２）式におけるＴ1，Ｖ0は▲１▼の従来例と同一とし、またα1は０．１５、α2は０．１０とした。
【００４６】
▲３▼本発明例２：本発明の第２の実施形態である、低速度領域で張力目標設定値を近似曲線で与える張力制御方法を用いた。その際、（３）式における定数Ｃt，Ｖtは、表１に示したＣ＝８．０×１０-6，Ｖt＝２２０とした。
【００４７】
以上の３通りの圧延条件に対し、実際に圧延を行い、低速度領域である圧延速度１００〜２００ｍｐｍにおける板厚変動を比較した。その結果、従来例では±２５μｍ程度の板厚変動が発生したが、本発明例１では±１５μｍ程度、本発明例２では±１０μ程度となった。このように、本発明例では、低速度領域での板厚変動が大幅に低減した。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、タンデム式冷間圧延機の最終スタンドにブライトロールを用いて板厚が厚い鋼板を圧延する際に、圧延速度の低速度領域においても張力制御により板厚変動が生じることがなく、厚物ブライト材の冷間圧延を安定的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に供するタンデム式冷間圧延機の一例を示す説明図。
【図２】本発明の第１の実施形態における圧延速度とスタンド間張力の目標値の関係を示す説明図。
【図３】本発明の第２の実施形態における圧延速度とスタンド間張力の目標値の関係の一例を示す説明図。
【図４】厚物ブライト材を圧延する際の圧延速度とスタンド間張力の実績値の関係を示す特性図。
【図５】従来の圧延速度とスタンド間張力の目標値の関係を示す説明図。
【符号の説明】
１    ワークロール
１ｓ  最終スタンドワークロール
２    バックアップロール
３    張力計
４    板厚計
５    圧下位置制御装置
６    ロール回転速度制御装置
７    張力制御装置
８    板厚制御装置
９    金属板（鋼板）
【図１】
0003637901.tif 000007
【図２】
0003637901.tif 000008
【図３】
0003637901.tif 000009
【図４】
0003637901.tif 000010
【図５】
0003637901.tif 000011