(57)【要約】【課題】被圧延材の尾端部に近い部分の肌荒れを抑制しつつ、次材の先端部噛み込み時におけるスリップ等の操業トラブルを抑制することが可能な、熱間圧延方法及び熱延鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】潤滑剤がロールに供給されている熱間仕上圧延機にて被圧延材に潤滑圧延を行う際に、圧延荷重Ｐの測定値と、理論計算により算出される無潤滑状態の圧延荷重ＰＡ、及び、理論計算により算出される圧延荷重低減が飽和する状態にまで潤滑剤を多量に供給した場合の圧延荷重ＰＢとが、Ｐ＝ｘＰＡ＋（１−ｘ）ＰＢ（但し、０．２５≦ｘ≦０．８０）を満たすように、ロールへと供給される前記潤滑剤の量を調整する、熱間圧延方法とし、該熱間圧延方法を用いて鋼板を熱間圧延する工程を有する、熱延鋼板の製造方法とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑剤がロールに供給されている熱間仕上圧延機にて被圧延材に潤滑圧延を行う際に、
圧延荷重Ｐの測定値と、理論計算により算出される、無潤滑状態の圧延荷重ＰＡ、及び、理論計算により算出される、圧延荷重低減が飽和する状態にまで潤滑剤を多量に供給した場合の圧延荷重ＰＢとが、下記式を満たすように、前記ロールへと供給される前記潤滑剤の量を調整する、熱間圧延方法。
Ｐ＝ｘＰＡ＋（１−ｘ）ＰＢ      （但し、０．２５≦ｘ≦０．８０）
【請求項２】
前記ｘを、前記被圧延材の次に圧延される被圧延材の圧下率及び／又は板厚に応じて変更する、請求項１に記載の熱間圧延方法。
【請求項３】
少なくともワークロール１０回転分の被圧延部を前記ロールの上流側に残した状態よりも前に、前記潤滑剤の量の調整を実施完了している、請求項１又は２に記載の熱間圧延方法。
【請求項４】
ワークロール１０回転分よりも多く且つ前記ワークロール２０回転分未満の被圧延部を前記ロールの上流側に残した状態で前記圧延荷重Ｐを測定し、Ｐ＜ｘＰＡ＋（１−ｘ）ＰＢの場合には、直ちに前記潤滑剤の供給を停止する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱間圧延方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱間圧延方法を用いて鋼板を熱間圧延する工程を有する、熱延鋼板の製造方法。
【請求項６】
ロールと、該ロールへ向けて潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、前記ロールから被圧延材へと付与される圧延荷重Ｐを測定する荷重測定手段と、
前記圧延荷重Ｐと、理論計算により算出される、無潤滑状態の圧延荷重ＰＡ、及び、理論計算により算出される、圧延荷重低減が飽和する状態にまで潤滑剤を多量に供給した場合の圧延荷重ＰＢとが、下記式を満たすように、前記ロールへと供給する前記潤滑剤の量を調整する潤滑剤調整手段と、を有する、熱間仕上圧延機。
Ｐ＝ｘＰＡ＋（１−ｘ）ＰＢ      （但し、０．２５≦ｘ≦０．８０）
【請求項７】
前記ｘが、前記被圧延材の次に圧延される被圧延材の圧下率及び／又は板厚に応じて変更される、請求項６に記載の熱間仕上圧延機。
【請求項８】
少なくともワークロール１０回転分の被圧延部を前記ロールの上流側に残した状態よりも前に、前記潤滑剤調整手段による潤滑剤の量の調整を実施完了させる、請求項６又は７に記載の熱間仕上圧延機。
【請求項９】
ワークロール１０回転分よりも多く且つ前記ワークロール２０回転分未満の被圧延部を前記ロールの上流側に残した状態で、前記荷重測定手段により前記圧延荷重Ｐが測定され、Ｐ＜ｘＰＡ＋（１−ｘ）ＰＢの場合には、前記潤滑剤調整手段によって直ちに前記潤滑剤の供給が停止される、請求項６〜８のいずれか１項に記載の熱間仕上圧延機。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の熱間仕上圧延機と、該熱間仕上圧延機の出側に配設された冷却装置と、を備える、熱延鋼板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延方法及び熱延鋼板の製造方法、並びに、熱間仕上圧延機及び熱延鋼板の製造装置に関する。本発明は、特に、潤滑圧延を前提とした熱間圧延方法及び熱延鋼板の製造方法、並びに、熱間仕上圧延機及び熱延鋼板の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間仕上圧延機列において熱間圧延を行う場合、圧延条件によっては被圧延材表面が「肌荒れ」と呼ばれるような荒れた状態になり、品質不良が発生することがある。特に、仕上圧延機の下流側圧延機にて３０％以上となるような高い圧下率で圧延を行う場合、肌荒れが発生し易くなる。また、高強度鋼の圧延等で圧延負荷が高い圧延を行う場合にも肌荒れが発生し易くなる。また、１本の被圧延材を圧延する際に、被圧延材の先端部よりも尾端部側で肌荒れが発生し易くなる傾向もある。
【０００３】
肌荒れ抑制のため、これまでに様々な対策がなされてきている。その中の効果的な対策の一つとして、圧延機のロール（ワークロールやバックアップロール。以下において同じ。）に潤滑剤を供給しながら圧延を行う潤滑圧延がある。従来は、肌荒れ抑制に必要な潤滑程度（潤滑剤の供給形態。以下において同じ。）が操業経験に基づいて設定されることが多い。このほか、圧延状況を計測し計算することによって潤滑程度を把握し、潤滑剤の供給量を調整する方法も開示されている。
【０００４】
例えば、特許文献１や特許文献２には、圧延機の出側の板速度とロール回転速度とを計測し、圧延の先進率を求めて潤滑剤の供給量を調整する方法が開示されている。また、特許文献３には、圧延中の圧延荷重または圧延負荷トルクを計測して潤滑剤の供給量を調整する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２１４１１９号公報
【特許文献２】特許平９−１５５４２３号公報
【特許文献３】特許平１１−１５６４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１乃至特許文献３に開示されている技術では、現在圧延されている材料（以下において、「当該圧延材」ということがある。）の定常状態における潤滑状態を調整可能である。しかしながら、これらの技術では次に圧延される材料（以下において、「次材」ということがある。）の噛み込み性は考慮されていない。
潤滑圧延を行った場合、当該圧延材の尾端部まで潤滑剤を供給したまま圧延すると、次材の先端部がワークロールに噛み込まれる時に、ワークロールに過剰に残存した潤滑剤の影響によってスリップが発生し、操業トラブルが発生し易くなる。これまでは、当該圧延材の尾端部の圧延距離（ワークロールに噛み込まれていない尾端部の長さ）を十分に残した状態で潤滑剤をロールに供給するのを停止し、ロールに残存した潤滑剤を焼き切り（以下において、このような処理を「尾端部焼き切り」または単に「焼き切り」ということがある。）、さらに次材の先端部が圧延されるまでは潤滑剤の供給を停止した状態とすることで、次材の先端部を圧延する時のスリップを防止するという方法が用いられることが多かった。しかしながら、尾端部の圧延時に潤滑剤の供給を停止すると、尾端部の肌荒れ抑制の効果が得られ難くなり、肌荒れ発生部の切り下げなどの歩留まり悪化の原因となっていた。なお、尾端部焼き切りに必要な、当該圧延材の尾端部の圧延距離は、潤滑剤の種類や圧延条件にも左右されるが、一般的には全圧延長（当該圧延材の長手方向長さ）の１０％以上の長さに達することが多い。
【０００７】
そこで、本発明は、被圧延材の尾端部に近い部分の肌荒れを抑制しつつ、次材の先端部噛み込み時におけるスリップ等の操業トラブルを抑制することが可能な、熱間圧延方法及び熱延鋼板の製造方法、並びに、熱間仕上圧延機及び熱延鋼板の製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、熱間圧延での潤滑圧延について検討した結果、潤滑剤の供給量が比較的少ない場合でも、潤滑剤による肌荒れ改善効果を十分に有することを知見した。さらに、そのような潤滑剤の供給を当該圧延材の最尾端部が圧延される直前まで安定して実現するとともに、当該圧延材の最尾端部の圧延終了直前に潤滑剤の供給を停止し、さらに次材の最先端部が噛み込まれるまで潤滑剤の供給を停止したままとすることにより、従来実施されていたような、尾端部焼き切りを行わずとも、次材の先端部を圧延する時の噛み込み性を確保可能であることを知見した。本発明は、このような知見に基づいて完成させた。以下、本発明について説明する。
【０００９】
本発明の第１の態様は、潤滑剤がロールに供給されている熱間仕上圧延機にて被圧延材に潤滑圧延を行う際に、圧延荷重Ｐの測定値と、理論計算により算出される無潤滑状態の圧延荷重ＰＡ、及び、理論計算により算出される圧延荷重低減が飽和する状態にまで潤滑剤を多量に供給した場合の圧延荷重ＰＢとが、下記式を満たすように、ロールへと供給される潤滑剤の量を調整する、熱間圧延方法である。
Ｐ＝ｘＰＡ＋（１−ｘ）ＰＢ      （但し、０．２５≦ｘ≦０．８０）
【００１０】
本発明の第１の態様及び以下に示す本発明の他の態様（以下において、これらをまとめて単に「本発明」ということがある。）において、「熱間仕上圧延機」は、４段又は６段の圧延ロールを備えた圧延機（スタンド）が５〜７スタンド連続で備えられている熱間仕上圧延機列に備えられるスタンドのうち、被圧延材の進行方向下流側に配置された３スタンド程度の仕上後段スタンドであっても良く、仕上後段スタンドよりも被圧延材の進行方向上流側に配置された仕上前段スタンドであっても良い。また、本発明において、「ロール」には、ワークロール及びバックアップロールが含まれる。
【００１１】
また、上記本発明の第１の態様において、ｘを、被圧延材（当該圧延材）の次に圧延される被圧延材（次材）の圧下率及び／又は板厚に応じて変更することが好ましい。
【００１２】
また、上記本発明の第１の態様において、少なくともワークロール１０回転分の被圧延部（被圧延材の尾端側の部位）をロールの上流側に残した状態よりも前に、潤滑剤の量の調整を実施完了していることが好ましい。
【００１３】
また、上記本発明の第１の態様において、ワークロール１０回転分よりも多く且つワークロール２０回転分未満の被圧延部（被圧延材の尾端側の部位）をロールの上流側に残した状態で圧延荷重Ｐを測定し、Ｐ＜ｘＰＡ＋（１−ｘ）ＰＢの場合には、直ちに潤滑剤の供給を停止することが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の態様は、上記本発明の第１の態様にかかる熱間圧延方法を用いて鋼板を熱間圧延する工程を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法である。
【００１５】
本発明の第３の態様は、ロールと、該ロールへ向けて潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、ロールから被圧延材へと付与される圧延荷重Ｐを測定する荷重測定手段と、圧延荷重Ｐと、理論計算により算出される無潤滑状態の圧延荷重ＰＡ、及び、理論計算により算出される圧延荷重低減が飽和する状態にまで潤滑剤を多量に供給した場合の圧延荷重ＰＢとが、下記式を満たすように、ロールへと供給する潤滑剤の量を調整する潤滑剤調整手段と、を有する、熱間仕上圧延機である。
Ｐ＝ｘＰＡ＋（１−ｘ）ＰＢ      （但し、０．２５≦ｘ≦０．８０）
【００１６】
また、上記本発明の第３の態様において、ｘが、被圧延材（当該圧延材）の次に圧延される被圧延材（次材）の圧下率及び／又は板厚に応じて変更されることが好ましい。
【００１７】
また、上記本発明の第３の態様において、少なくともワークロール１０回転分の被圧延部（被圧延材の尾端側の部位）をロールの上流側に残した状態よりも前に、潤滑剤調整手段による潤滑剤の量の調整を実施完了させることが好ましい。
【００１８】
また、上記本発明の第３の態様において、ワークロール１０回転分よりも多く且つワークロール２０回転分未満の被圧延部（被圧延材の尾端側の部位）をロールの上流側に残した状態で、荷重測定手段により圧延荷重Ｐが測定され、Ｐ＜ｘＰＡ＋（１−ｘ）ＰＢの場合には、潤滑剤調整手段によって直ちに潤滑剤の供給が停止されることが好ましい。
【００１９】
本発明の第４の態様は、上記本発明の第３の態様にかかる熱間仕上圧延機と、該熱間仕上圧延機の出側に配設された冷却装置と、を備える、熱延鋼板の製造装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、Ｐ＝ｘＰＡ＋（１−ｘ）ＰＢ（ｘは０．２５以上０．８０以下）となるように、ロールへと供給する潤滑剤の量が調整される。圧延荷重Ｐが上記式を満たすことにより、被圧延材の尾端部に近い部分の肌荒れを抑制することが可能になり、次材の先端部の噛み込み性を向上させることが可能になる。したがって、本発明によれば、被圧延材の尾端部に近い部分の肌荒れを抑制しつつ、次材の先端部噛み込み時におけるスリップ等の操業トラブルを抑制することが可能な、熱間圧延方法及び熱延鋼板の製造方法、並びに、熱間仕上圧延機及び熱延鋼板の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の熱間仕上圧延機１０を説明する図である。
【図２】本発明の熱延鋼板の製造装置１００を説明する図である。
【図３】圧延を行う際の圧延荷重の変化の例を示した図である。
【図４】潤滑油濃度と単位幅圧延荷重との関係を説明する図である。
【図５】潤滑油濃度と先進率との関係を説明する図である。
【図６】面圧分布を説明する図である。
【図７】ｘ及び次材の圧下率と噛み込み不良の有無との関係を説明する図である。
【図８】ｘ及び次材の入側板厚と噛み込み不良の有無との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されない。以下の説明において、ワークロールと被圧延材との接触部を「ロールバイト」ということがある。
【００２３】
図１は、本発明の熱間仕上圧延機１０を説明する図である。図１に示した熱間仕上圧延機１０は、４段圧延機を用いた、熱間仕上圧延機列の最終スタンド（熱間仕上圧延機列に備えられる複数のスタンドのうち被圧延材の進行方向最下流に配置されたスタンド）を想定した図である。被圧延材Ｓは、潤滑ヘッダー５が配置されている側からセンサー９ｂが配置されている側へ向けて圧延される。
熱間仕上圧延機１０は、一対のワークロール１ａ、１ａ、及び、該ワークロール１ａ、１ａにそれぞれ接触するバックアップロール１ｂ、１ｂと、ワークロール１ａ、１ａに向けて潤滑剤を供給する、ワークロール１ａ、１ａのロールバイト入側に設置された潤滑ヘッダー５、５と、被圧延材Ｓに付与される圧延荷重Ｐを測定するセンサー９ａ（ロードセル）と、被圧延材Ｓの移動速度（通板速度）を測定するセンサー９ｂと、潤滑ヘッダー５、５からワークロール１ａ、１ａに向けて供給される潤滑剤の量を調整可能な潤滑剤調整手段１１と、を有している。潤滑剤ヘッダー５、５から放出される潤滑剤は、水（又は温水。以下において「水」という。）と潤滑油とが混合された潤滑剤である。潤滑剤に含まれる水は、給水配管２から、遠隔操作可能なバルブ３を経由して強制混合機４へと供給される。一方、水と混合される潤滑油は、潤滑剤供給配管６から、流量制御装置７及び遠隔操作可能なバルブ８を経由して強制混合機４へと供給される。強制混合機４では、供給されてきた水と潤滑油とを混合（油水混合）し、油水混合された潤滑剤を潤滑ヘッダー５、５へと供給する。熱間仕上圧延機１０において、潤滑ヘッダー５、５から放出される潤滑剤の供給のＯＮ／ＯＦＦは、バルブ８、又は、バルブ８及びバルブ３を操作することによって切替えることができ、バルブ８、又は、バルブ８及びバルブ３の動作を潤滑剤調整手段１１によって制御することによって、潤滑ヘッダー５、５から放出される潤滑剤の量を制御することができる。
【００２４】
熱間仕上圧延機１０では、センサー９ａによって測定された圧延荷重Ｐと、理論計算により算出した無潤滑状態の圧延荷重ＰＡと、理論計算により算出した圧延荷重低減が飽和する状態にまで潤滑剤を多量に供給した場合の圧延荷重ＰＢとが、
Ｐ＝ｘＰＡ＋（１−ｘ）ＰＢ      （但し、０．２５≦ｘ≦０．８０）      …式１
を満たすように、潤滑ヘッダー５、５から放出される潤滑剤の量を制御する。
【００２５】
図２は、熱間仕上圧延機１０を備える熱延鋼板の製造装置１００を説明する図である。図２では、複数の熱間仕上圧延機１０、１０、…を備えた熱間仕上圧延機列２０の上流側に配設される粗圧延機や、冷却装置３０の下流側に配設される巻き取り機の記載を省略しており、熱間仕上圧延機１０、１０、…も簡略化して示している。図２において、被圧延材Ｓは熱間仕上圧延機列２０から冷却装置３０の方向へと移動する。図２に示したように、本発明の熱延鋼板の製造装置１００は、複数の熱間仕上圧延機１０、１０、…を具備する熱間仕上圧延機列２０と、該熱間仕上圧延機列２０の下流側に隣接して配設された冷却装置３０と、を備えている。製造装置１００では、例えば、熱間仕上圧延機列２０を構成する熱間仕上圧延機１０、１０、…のうち、被圧延材Ｓの進行方向下流側に配置された３つの熱間仕上圧延機１０、１０、１０で圧下率が３０％以上の高圧下圧延を行った後、当該３つの熱間仕上圧延機１０、１０、１０のうち最も下流側に配設されている熱間仕上圧延機１０による仕上圧延が終了してから０．２秒以内に、冷却装置３０を用いて、６００℃／ｓ以上（好ましくは１０００℃／ｓ以上）の冷却速度で被圧延材Ｓを急冷する。このようにすることで、超微細結晶粒を有する鋼板（超微細粒鋼）を製造することが可能になる。さらに、製造装置１００には、熱間仕上圧延機１０、１０、…が備えられているので、被圧延材（超微細結晶粒を有する鋼板）の尾端部に近い部分の肌荒れを抑制しつつ、次材の先端部噛み込み時におけるスリップ等の操業トラブルを抑制することが可能になる。したがって、本発明によれば、被圧延材の尾端部に近い部分の肌荒れを抑制しつつ、次材の先端部噛み込み時におけるスリップ等の操業トラブルを抑制することが可能な、熱延鋼板の製造装置１００を提供することができる。
【００２６】
図３は、１コイルの圧延を行う際の圧延荷重の変化の例を示した図である。図３には、被圧延材の先端部を圧延開始する際には、噛み込み時のスリップ防止のため潤滑剤の供給を停止し、先端部の噛み込み終了後に、図中の潤滑供給開始点に達してから潤滑剤の供給を始める場合の圧延荷重の変化を示している。図３のＣＡＳＥ１は潤滑剤の供給量が比較的少ない場合を説明する例であり、図３のＣＡＳＥ２はＣＡＳＥ１よりも潤滑剤の供給量を多くした場合を説明する例である。
【００２７】
被圧延材の肌荒れ抑制を主目的とする場合には、潤滑剤による圧延荷重低下はさほど大きくなくても良く、次材の噛み込み性を犠牲にしないようにするために、潤滑剤の供給量を低減した「軽度な潤滑状態」を実現させることが有効である。この「軽度な潤滑状態」は、各種圧延条件、ロールの温度、圧延速度等によって大きく変動するため、事前に高精度に予測することは困難である。したがって、軽度の潤滑状態を把握するためには、圧延中に圧延荷重Ｐを計測することが有効である。圧延荷重Ｐは、センサー９ａによってほぼ時間遅れなく計測することが可能である。本発明では、測定した圧延荷重Ｐにより潤滑状態を監視しながら、上記式１を満たすように、潤滑ヘッダー５、５から放出される潤滑剤の供給量を制御することにより、次材の噛み込みが問題にならない程度の潤滑を行い、且つ、肌荒れ改善効果が得られる状態を実現する。潤滑剤の供給量をこのように制御することにより、操業トラブルの低下及び尾端部の表面品質要因切り下げ長の短縮（製品歩留まりの向上）を実現する。
【００２８】
潤滑ヘッダー５、５からワークロール１ａ、１ａに向けて潤滑剤を供給し始めてから時間が経過すると、図３に潤滑定常状態と示したように、圧延荷重が安定した状態に到達する。本発明では、この潤滑定常状態の時に、圧延荷重Ｐを計測する。
【００２９】
さらに、本発明では、無潤滑状態の圧延荷重ＰＡ、及び、圧延荷重の低減が飽和する状態にまで潤滑剤を多量に供給した場合（以下において、「強潤滑の場合」ということがある。）の圧延荷重ＰＢを予め算出しておく。例えば、無潤滑状態の摩擦係数、及び、強潤滑の場合の摩擦係数を、潤滑圧延試験等を行うことによって事前に把握しておくことにより、時々刻々の圧延条件変化を考慮しながら、無潤滑状態の圧延荷重ＰＡ及び強潤滑の場合の圧延荷重ＰＢを算出することができる。圧延荷重の計算には、一般的に圧延荷重計算に用いられている二次元圧延理論を適用すれば良い。
【００３０】
被圧延材の圧下率３５％且つ被圧延材の出側板厚２．６ｍｍの場合における、潤滑油濃度と単位幅圧延荷重との関係を図４に示す。図４に示したように、圧延荷重は、潤滑油濃度がある濃度以上になると徐々に低下し、ある濃度にて圧延荷重低減が飽和する。図４において、潤滑油濃度＝０％の時の単位幅圧延荷重を無潤滑状態の圧延荷重ＰＡとし、圧延荷重低減が飽和した時の単位幅圧延荷重を強潤滑の場合の圧延荷重ＰＢとする。
【００３１】
被圧延材の圧下率３５％且つ被圧延材の出側板厚２．６ｍｍの場合における、潤滑油濃度と先進率との関係を図５に示す。なお、先進率は、センサー９ｂによって測定した被圧延材Ｓの通板速度と、圧延機駆動用のモーターの回転数及びワークロール径を用いて算出したワークロールの周速とを用いて算出した。
図４と図５とを比較すると、潤滑油濃度＝０％の時の先進率をＦＳＡとするとき、潤滑油濃度を増加させていくと、圧延荷重が下がり始めるよりも少し低い潤滑油濃度で、先進率がＦＳＡよりも小さくなり始め、圧延荷重が最低値まで低下するときの潤滑油濃度よりも低い濃度の時に、先進率は最小になる。先進率が最小になった潤滑油濃度よりも潤滑油濃度を高くすると、先進率は徐々に増大し、圧延荷重低減が飽和する潤滑油濃度よりも高い潤滑油濃度では、先進率がＦＳＢに達し、その後、先進率は変化しなくなる。
【００３２】
均一な摩擦係数分布を仮定した二次元圧延理論にて圧延荷重及び先進率の計算結果が一致するのは、図４及び図５に示すグラフの左右両端、すなわち無潤滑の条件、及び、圧延荷重低減が飽和した条件の場合であり、潤滑油濃度がその中間の場合、先進率は圧延荷重から計算される値よりも小さくなる。
このような現象が生じるのは、以下に説明する現象が発生しているためであると推測される。
【００３３】
圧延荷重低減が飽和する濃度よりも潤滑油濃度が低い場合、潤滑剤はロールバイト入側に存在するものの、ロールバイト出側に達するまでに消費され尽くされてしまう状態（以下において、「焼き切れた状態」ということがある。）であったと考えられる。図６に示すように、ロールバイト入側でのみ潤滑剤が作用して面圧が低下すると、面圧がピークとなりロールの周速度と被圧延材の通板速度とが一致する中立点が、ロールバイト出側に向かって移動する。このため、先進率が、均一荷重を仮定した圧延荷重低減から算出される先進率よりも低くなると考えられる。これに対し、潤滑油濃度が高い場合には、ロールバイト出側でも潤滑剤が作用して面圧が低下するため、中立点はロールバイトの上流側に向かって戻っていくことになると説明できる。
すなわち、軽度の潤滑状態では、潤滑剤がロールバイト内で焼き切れた状態になるので、被圧延材の尾端部の圧延が終了する直前に潤滑剤の供給を停止して、次材の先端部を噛み込ませた場合でも、スリップトラブルがほとんど発生しないと考えられる。また、軽度の潤滑状態では、ロールバイト入側部分にだけでも潤滑剤が供給されているため、被圧延材の肌荒れを抑制する効果があると考えられる。
【００３４】
軽度の潤滑状態になっている場合には、従来のような長い焼き切り時間をとらなくても次材の噛み込み不良は生じない。そのため、図３のＣＡＳＥ１に示したように、尾端部を圧延する際にも潤滑剤の供給を継続することにより表面品質の圧下を防止し、歩留まりロスを低減することが可能になる。これに対し、図３のＣＡＳＥ２に示したように、測定した圧延荷重ＰがＰ＜ｘＰＡ＋（１−ｘ）ＰＢである場合には、次材の噛み込み不良が生じる虞がある。そのため、図４のＣＡＳＥ２の場合には、尾端部を圧延する前に潤滑剤の供給を停止し、次材の先端部が噛み込まれるまでは潤滑剤の供給を停止したままにする。
【００３５】
本発明者らの実験によれば、０．２５≦ｘ≦０．８０であるとき、圧延荷重Ｐ、無潤滑状態の圧延荷重ＰＡ、及び、強潤滑の場合の圧延荷重ＰＢが上記式１を満たす場合には、尾端部で焼き切りをしなくても次材噛み込み時のスリップを抑制可能であった。そこで、本発明では、潤滑定常状態の時に計測した圧延荷重Ｐが上記式１を満たすように、潤滑ヘッダー５、５から放出される潤滑剤の量を調整する。計測した圧延荷重Ｐが上記式１の右辺よりも小さい場合には、圧延荷重を増大させるために、潤滑ヘッダー５、５から放出される潤滑剤の量を低減すれば良く、計測した圧延荷重Ｐが上記式１の右辺よりも大きい場合には、圧延荷重を低減するために、潤滑ヘッダー５、５から放出される潤滑剤の量を増大すれば良い。
【００３６】
上記式１のｘは、例えば、被圧延材の温度や、次材の圧下率や、次材の入側板厚に応じて、値を調整する（適宜変更する）ことが好ましい。例えば、被圧延材の温度が高い場合には、肌荒れを抑制する効果を高めたいので、ｘは下限値（０．２５）付近ではなく、上限値（０．８０）や中央値（０．５２５）付近を狙うようにすればよい。次材の圧下率が大きい場合や、次材の入側板厚が厚いような場合、さらには、次材の圧下率が大きく且つ次材の入側板厚が厚い場合には、次材の噛み込み性を安定させたいので、ｘは中央値よりも上限値に近い値にすれば良い。すなわち、次材の圧下率及び入側板厚とｘとの間には正の相関があることが好ましい。
【００３７】
また、本発明において、潤滑剤の供給量調整は、尾端部の焼き切り有無を判定できるタイミングまでに実施を完了しておくのが好ましい。尾端部の焼き切り有無を判定するタイミングは、以下に示す考え方に沿って決定することができる。
潤滑剤がワークロールに過多に付着した状態から、潤滑剤の供給を停止した状態で圧延を行った場合、ワークロールと被圧延材との接触回数が増大するほど、焼き切り効果（潤滑剤の残存量を低減させる効果）が顕著になり、例えばワークロールを１０回転させると大半の潤滑剤が残存していない状態にすること、すなわち、尾端部の焼き切り効果が現れ、次材の噛み込み性を大きく改善することが可能になる。したがって、本発明では、ワークロールの上流側に存在している被圧延材の部分（以下において、「未圧延部」ということがある。）の長さが、ワークロールの全周の１０倍に相当する長さ以上である時に、尾端部の焼き切り判定をして潤滑剤のワークロールへの供給停止を完了させることが好ましい。ただし、あまりにも早いタイミングでワークロールへの潤滑剤の供給を停止してしまうと、被圧延材の尾端部に無視できないほどの品質不良部が発生することが懸念される。そのため、未圧延部の長さが、ワークロールの全周の２０倍に相当する長さ以上である場合には、潤滑剤の供給を停止しないことが好ましい。
【００３８】
また、計測した圧延荷重Ｐが上記式１の右辺よりも小さい場合には、次材の噛み込み不良が生じる虞があるため、未圧延部が多く残っている場合には、潤滑剤の量を低減することにより、上記式１を満たすようにすれば良い。これに対し、例えば、未圧延部の長さがワークロールの全周の２０倍に相当する長さ未満である場合には、潤滑剤の量を低減する制御を行うのみでは次材の噛み込み不良の抑制には不十分になる虞がある。そこで、次材の噛み込み不良を抑制しやすい形態にするため、本発明では、未圧延部の長さがワークロールの全周の１０倍よりも長く且つワークロールの全周の２０倍に相当する長さ未満であるときに、計測した圧延荷重Ｐが上記式１の右辺よりも小さい場合には、直ちに潤滑剤の供給を停止することが好ましい。
【００３９】
本発明の熱間仕上圧延機、及び、本発明の熱間圧延方法が適用される熱間仕上圧延機におけるロールの数は特に限定されない。いわゆる４段圧延機であっても良く、６段圧延機であっても良い。
ここで、圧延時の肌荒れは、特に高圧下圧延を行う際に発生し易くなる。通常、仕上前段スタンドでは高圧下圧延が行われ、圧延される板厚が厚いので、先端部の噛み込み時に摩擦係数が低下しているとスリップを起こしやすくなる。そのため、潤滑圧延を行う際には上述した尾端部での焼き切りが行われる。一方、仕上後段スタンドでは通常高圧下圧延を行うことが少ないため、肌荒れ発生が少なく、潤滑圧延も行われることが少ない。しかしながら、近年、被圧延材の特性向上等を目的として仕上後段スタンドにおける高圧下圧延が必要になることがあるため、仕上後段スタンドにおける高圧下圧延に伴う肌荒れ発生も問題になっている。仕上後段スタンドでは仕上前段スタンドと比較して、板厚が薄いため、先端部噛み込み時のスリップに対する許容範囲が広く、先端部噛み込みよりも尾端部の肌荒れ防止を重要視した操業が求められる。上述のように、本発明によれば、被圧延材の尾端部に近い部分の肌荒れを抑制できるので、本発明の熱間仕上圧延機、及び、本発明の熱間圧延方法が適用される熱間仕上圧延機が、仕上後段スタンド、特に仕上最終スタンドである場合に本発明の効果が得られやすい。
【００４０】
また、本発明において、ロールに供給される潤滑剤の供給形態は特に限定されない。熱間仕上圧延において潤滑圧延は日常的に実施されており、合成エステルなどの潤滑油を水又は温水に混ぜて強制混合状態とし、それをワークロールやバックアップロールの表面にスプレー噴射することが多い。本発明では、潤滑剤を停止した場合の応答性の早さや、ワークロールに過度に油を付着させない潤滑油濃度の範囲の広さ等の制御性を考慮すると、ロールバイト入側でワークロールに潤滑剤をスプレー塗布する形態とすることが好ましい。
【００４１】
なお、本発明によって潤滑剤の供給量を制御しようとしても、何らかの理由で目標通りに制御できない状況も出現する可能性がある。その場合には、尾端部の焼き切りが間に合う時点で潤滑剤供給を停止して焼き切りを行うか、尾端部圧延直前まで潤滑剤供給を継続するかを判断して対処すれば良い。
次材の噛み込み性が問題になると判断した場合には、焼き切り時間を十分に確保することで次材の先端部が噛み込まれる時のスリップ事故の低減を図り、そうでない場合は、当該圧延材の尾端部の圧延が終了する直前まで潤滑剤を供給することにより、歩留まり改善を図る。ここで、「当該圧延材の尾端部の圧延が終了する直前」とは、未圧延部の長さが、おおよそワークロールの全周に相当する長さである状態を意味し、潤滑剤の停止タイミングが遅れて圧延終了後にも潤滑剤の供給が停止されずにワークロールに潤滑剤が蓄積する事態を現実的に防止可能なタイミングを意味する。
【実施例】
【００４２】
本発明例及び比較例の試験結果を参照しつつ、本発明についてさらに説明を続ける。
【００４３】
ワークロール径が７６０ｍｍである４Ｈｉ圧延機（図１に示した形態の熱間仕上圧延機１０）を用いて、０．１５％Ｃ−０．７％Ｍｎ鋼を温度８５０℃前後で圧延した結果を表１乃至表３に示す。表１は、入側板厚が４ｍｍである次材を出側板厚が２．６ｍｍになるように圧延する条件を一定にしたまま、当該圧延材の入側板厚及び出側板厚、潤滑油供給量、及び、潤滑剤の供給停止後に被圧延材の尾端部の圧延が終了するまでのワークロール回転数（表１乃至表３において、「停止後回転数」という。）の条件を変更した場合の結果を示している。また、表２は、潤滑油供給量の条件及び次材の圧下率を変更した場合の結果を示しており、表３は、潤滑油供給量の条件及び次材の入側板厚を変更した場合の結果を示している。表１乃至表３において、目視にて肌荒れが発生していると判断された場合に尾端部の表面品質を×とし、次材の先端部がワークロールに噛み込まれる際にスリップが発生した場合に次材噛み込みを×とした。
ここで、表１乃至表３に結果を示したすべての試験において、潤滑油としては、熱間圧延油として市販されている合成エステル系の潤滑油を用いた。潤滑油のキャリア水として４０℃の水を上下ワークロールに合計４０Ｌ／ｍｉｎ供給し、表中の潤滑油供給量として潤滑圧延を行った。１０００ｍｍの被圧延材幅に対して潤滑剤はほぼ１０００ｍｍ幅に均一に噴射した。
表１乃至表３に示したＰＡは、無潤滑の圧延実績に基づき摩擦係数μを０．３〜０．３５として計算した結果であり、表１乃至表３に示したＰＢは、潤滑圧延実績に基づき摩擦係数μを０．１５〜０．２として計算した結果である。また、表１乃至表３に示した停止後回転数は、強制混合機４から潤滑ヘッダー５、５までの配管体積、潤滑ヘッダー５、５の体積、及び、キャリア水量とから、図１に示したバルブ８を停止してから潤滑ヘッダー５、５から潤滑剤が供給されなくなる時間遅れを計算し、実際に潤滑ヘッダー５、５からの潤滑剤の供給が停止された後のワークロール回転数を特定した。また、表１乃至表３における「表面品質」は尾端部の表面品質を意味し、「噛み込み」は次材噛み込みを意味する。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
【表２】
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【００４６】
【表３】
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【００４７】
表１に示したように、次材の圧下率及び入側板厚の条件を一定にした場合、上記式１のｘの条件（０．２５≦ｘ≦０．８０）を満たしていたＡ２、Ａ３、Ａ６、Ａ７、Ａ１０、Ａ１１、Ａ１３、及び、Ａ１４では、尾端部の表面品質が良好であり、且つ、次材の先端部が噛み込まれる際に噛み込み不良が発生しなかった。これに対し、ｘが上記式１における下限値（０．２５。以下において同じ。）未満であったＡ１は次材の先端部が噛み込まれる際にスリップが発生し、ｘが上記式１における上限値（０．８０。以下において同じ。）を超えたＡ４、Ａ８、及び、Ａ１２は潤滑剤の供給量が少なかったため、尾端部に肌荒れが発生した。また、上記式１のｘの条件を満たしていたものの、潤滑剤の供給停止タイミングを早めたＡ１５及びＡ１６は尾端部に肌荒れが発生した。また、上記式１のｘの条件を満たしていたものの、ｘが上記式１における下限値付近であったＡ５及びＡ９は、次材の先端部が噛み込まれる際にスリップが発生した。これは、次材の入側板厚が４ｍｍであったことと関連しており、表３の結果とあわせると、次材の入側板厚が４ｍｍよりも薄い場合には、上記式１のｘの条件を満たすことにより、ｘが上記式１における下限値付近であっても、次材の噛み込み不良を回避可能であると考えられる。
【００４８】
表２に示したように、当該圧延材の入側板厚及び出側板厚の条件並びに次材の入側板厚の条件を一定にする一方、潤滑油供給量及び次材の圧下率を変更した場合、上記式１のｘの条件（０．２５≦ｘ≦０．８０）を満たしていたＢ４乃至Ｂ６、Ｂ１０乃至Ｂ１２、Ｂ１５乃至Ｂ１８、及び、Ｂ２１乃至Ｂ２５では、尾端部の表面品質が良好であり、且つ、次材の先端部が噛み込まれる際に噛み込み不良が発生しなかった。これに対し、ｘが上記式１における下限値未満であったＢ１、Ｂ８、Ｂ１４、及び、Ｂ２０は次材の先端部が噛み込まれる際にスリップが発生し、ｘが上記式１における上限値を超えたＢ７、Ｂ１３、Ｂ１９、及び、Ｂ２６は潤滑剤の供給量が少なかったため、尾端部に肌荒れが発生した。また、上記式１のｘの条件を満たしていたものの、Ｂ２、Ｂ３、及び、Ｂ９は、次材の先端部が噛み込まれる際にスリップが発生した。この原因を検討するため、表２に示した結果から得られるｘ及び次材の圧下率と、噛み込み不良の有無との関係を図７に示した。
【００４９】
図７より、次材の圧下率と次材に噛み込み不良が発生しないｘの下限値との間には相関があり、次材の圧下率が高い場合には、次材の圧下率が低い場合よりもｘの値を大きくすることにより、次材の噛み込み不良を防止しやすくなることが確認された。表２に示したように、ｘの値がＢ２及びＢ９と同じであっても、Ｂ１５やＢ２２のように、次材の圧下率が３５％や３０％の場合には次材の噛み込み不良が生じない。同様に、ｘの値がＢ３と同じであっても、Ｂ１０、Ｂ１６、及び、Ｂ２３のように、次材の圧下率が４０％、３５％、３０％の場合には、次材の噛み込み不良が生じない。以上より、Ｂ２及びＢ３で次材の噛み込み不良が生じたのは、次材の圧下率を５０％とする場合にはｘを０．３９よりも大きくすることが有効であったためであり、Ｂ９で次材の噛み込み不良が生じたのは、次材の圧下率を４０％にする場合にはｘを０．３２よりも大きくすることが有効であったためと考えられる。
【００５０】
表３に示したように、当該圧延材の入側板厚及び出側板厚の条件並びに次材の圧下率の条件を一定にする一方、潤滑油供給量及び次材の入側板厚を変更した場合、上記式１の条件（０．２５≦ｘ≦０．８０）を満たしていたＣ４乃至Ｃ６、Ｃ１０乃至Ｃ１２、Ｃ１５乃至Ｃ１８、及び、Ｃ２１乃至Ｃ２５では、尾端部の表面品質が良好であり、且つ、次材の先端部が噛み込まれる際に噛み込み不良が発生しなかった。これに対し、ｘが上記式１における下限値未満であったＣ１、Ｃ８、Ｃ１４、及び、Ｃ２０は次材の先端部が噛み込まれる際にスリップが発生し、ｘが上記式１における上限値を超えたＣ７、Ｃ１３、Ｃ１９、及び、Ｃ２６は潤滑剤の供給量が少なかったため、尾端部に肌荒れが発生した。また、上記式１のｘの条件を満たしていたものの、Ｃ２、Ｃ３、及び、Ｃ９は、次材の先端部が噛み込まれる際にスリップが発生した。この原因を検討するため、表３に示した結果から得られるｘ及び次材の入側板厚と、噛み込み不良の有無との関係を図８に示した。
【００５１】
図８より、次材の入側板厚と次材に噛み込み不良が発生しないｘの下限値との間には相関があり、次材の入側板厚が厚い場合には、次材の入側板厚が薄い場合よりもｘの値を大きくすることにより、次材の噛み込み不良を防止しやすくなることが確認された。表３に示したように、ｘの値がＣ２及びＣ９と同じであっても、Ｃ１５やＣ２２のように、次材の入側板厚が４ｍｍや３ｍｍの場合には次材の噛み込み不良が生じない。同様に、ｘの値がＣ３と同じであっても、Ｃ１０、Ｃ１６、及び、Ｃ２３のように、次材の入側板厚が６ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍの場合には、次材の噛み込み不良が生じない。以上より、Ｃ２及びＣ３で次材の噛み込み不良が生じたのは、次材の入側板厚を８ｍｍとする場合にはｘを０．３９よりも大きくすることが有効であったためであり、Ｃ９で次材の噛み込み不良が生じたのは、次材の入側板厚を６ｍｍにする場合にはｘを０．３２よりも大きくすることが有効であったためと考えられる。
【００５２】
以上より、本発明によれば、被圧延材の尾端部に近い部分の肌荒れを抑制しつつ、次材の先端部噛み込み時におけるスリップ等の操業トラブルを抑制することが可能な、熱間圧延方法及び該熱間圧延方法を用いる熱延鋼板の製造方法、並びに、熱間仕上圧延機及び該熱間仕上圧延機を備える熱延鋼板の製造装置を提供できる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｓ…被圧延材
１ａ…ワークロール
１ｂ…バックアップロール
２…給水配管（潤滑剤供給手段）
３、８…バルブ（潤滑剤供給手段）
４…強制混合機（潤滑剤供給手段）
５…潤滑ヘッダー（潤滑剤供給手段）
６…潤滑剤供給配管（潤滑剤供給手段）
７…流量制御装置（潤滑剤供給手段）
９ａ…センサー（荷重測定手段）
９ｂ…センサー（速度測定手段）
１０…熱間仕上圧延機
１１…潤滑剤調整手段
２０…熱間仕上圧延機列
３０…冷却装置
１００…熱延鋼板の製造装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014046355.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
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