(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延機のワークロールを軸方向にサイクリックシフトさせる金属板の圧延方法において、圧延サイクル内での圧延順に応じてワークロールのシフト位置を決定するにあたり、予め定めたシフトピッチでサイクリックシフト位置を変更するとともに、ワークロールの軸方向中心位置から、サイクリックシフト位置を変更する際のサイクリックシフト移動方向を反転する折り返し位置までの距離を、圧延サイクル内での圧延順に応じて変更し、前記サイクリックシフト移動方向を反転する折り返し位置を定めるにあたって、圧延開始時におけるワークロールの軸方向中心位置から折り返し位置までの距離を１００ｍｍ以上とし、圧延サイクル終了時におけるワークロールの軸方向中心位置から折り返し位置までの距離が、前記圧延開始時におけるワークロールの軸方向中心位置から折り返し位置までの距離の５０％以下になるように単調に減少させることを特徴する金属板の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板の圧延方法に関し、さらに詳しくは、ワークロールを軸方向にシフトさせる金属板の圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板の圧延においては、被圧延材である金属板とワークロール（以下、単にロールとも称する）の接触によって板道（金属板とロールが接触する部分）に相当するロールの部分が磨耗していく。また、特に熱間圧延においては、高温の被圧延材がロールと接触するため、板道に相当するロールの部分の温度が上昇して、熱膨張する。そのため、圧延本数の増加とともに、ロールの軸方向のプロフィルに変化が生じてくる。
【０００３】
そして、このロールの局所的な磨耗と熱膨張が外乱要因となって、被圧延材の幅方向板厚分布（板クラウンともいう）や形状が悪化し、製品品質の低下や圧延安定性の阻害を招く。また、ロールの交換頻度が増すため、ロール原単位の悪化の原因ともなる。
【０００４】
そのため、圧延用のワークロールを被圧延材の圧延１本毎に数ｍｍずつ幅方向にシフトして圧延するワークロールシフト方法が実用化されている。
【０００５】
従来のワークロールシフト方法は、例えば特許文献１、特許文献２に記載のように、ワークロールを周期的にシフトするサイクリックシフトが一般に用いられてきた。
【特許文献１】特開平０６−１５４８２３号公報
【特許文献２】特開平１１−２５４０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、サイクリックシフトでは、予め定めた折り返し位置の間を往復しながら、一定ピッチで、被圧延材１本毎に、ロールシフトを行う。そのため、同一幅の連続圧延を行う圧延サイクルに対しては非常に効果的にロールの熱膨張と磨耗を分散することができる。
【０００７】
しかしながら、一般には、圧延サイクル内で板幅が徐々に変化することが多く、このような場合には、従来のサイクリックシフトでは十分な効果が得られない。圧延サイクル内で板幅が段々と狭くなっていく場合には、圧延サイクル後半では、シフト範囲が広すぎて、十分なロールの熱膨張、磨耗の分散の効果が得られない。
【０００８】
また、ある被圧延材とその次に圧延する被圧延材の幅の差によっては、板道の両幅端近傍でのロールの熱膨張や磨耗の影響で、サイクリックシフトをしたがゆえに、被圧延材の側では、エッジハイスポットやエッジドロップ等のプロフィル異常になる場合がある。
【０００９】
本発明は、圧延サイクル内の全ての被圧延材の圧延において、ワークロールの熱膨張、磨耗を効果的に分散することが可能な圧延方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者らは、従来のサイクリックシフトが、シフト移動方向を反転する折り返し位置を、圧延機のシフト機構の機械的な制約のみを考慮して決めていたことに問題があることに気付き、圧延中に折り返し位置を変更した場合の影響について、さらに上下ワークロールをクロスする条件も付加した場合も含め、鋭意検討した結果、シフト位置を決定する最適な方法が存在することを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明は、圧延機のワークロールを軸方向にサイクリックシフトさせる金属板の圧延方法において、圧延サイクル内での圧延順に応じてワークロールのシフト位置を決定するにあたり、予め定めたシフトピッチでサイクリックシフト位置を変更するとともに、ワークロールの軸方向中心位置から、サイクリックシフト位置を変更する際のサイクリックシフト移動方向を反転する折り返し位置までの距離を、圧延サイクル内での圧延順に応じて変更し、前記サイクリックシフト移動方向を反転する折り返し位置を定めるにあたって、圧延開始時におけるワークロールの軸方向中心位置から折り返し位置までの距離を１００ｍｍ以上とし、圧延サイクル終了時におけるワークロールの軸方向中心位置から折り返し位置までの距離が、前記圧延開始時におけるワークロールの軸方向中心位置から折り返し位置までの距離の５０％以下になるように単調に減少させることを特徴する金属板の圧延方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、圧延サイクル内の全ての被圧延材の圧延において、ワークロールの熱膨張、磨耗を効果的に分散することが可能となり、良好な板クラウンを得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明による、圧延機のワークロールを軸方向にシフトさせる金属板の圧延におけるワークロールのシフト位置の決定の方法について説明する。
【００１８】
本発明では、圧延サイクル内での圧延順に応じワークロールのシフト位置を決定するにあたり、予め定めたシフトピッチでシフト位置を変更するとともに、ワークロールの軸方向中心位置からシフト移動方向を反転する折り返し位置までの距離を、圧延サイクル内での圧延順に応じて変更するものであるが、これを具体的に図２ほかの他の図も交えながら説明する。
【００１９】
まず、図２を用い、シフトの概念について説明する。図２は、圧延中のワークロールおよび被圧延材のようすを模式的に示した正面図である。図２において、１０１Ａは上ワークロール、１０１Ｂは下ワークロール、１０２は被圧延材を示す。１０３は圧延機の左右方向の中心位置を示す中心線であり、１０４Ａは上ワークロール１０１Ａの左右方向すなわち軸方向の中心位置、１０４Ｂは下ワークロール１０１Ｂの左右方向すなわち軸方向の中心位置である。ここで、ワークロールのシフト位置は、上ワークロールを例にとると、圧延機の左右方向の中心位置１０３と上ワークロールの左右方向の中心位置１０４Ａとの間の距離で定義される。サイクリックシフトとは、被圧延材を圧延する毎にシフト位置をあるピッチで変更し、折り返し位置に達したらシフト移動方向を反転する一連の動作を繰り返す圧延方法である。ここで、上下のワークロールは、図２のような正面図で見て点対称となるように、互いに逆方向にシフトさせるものとする。
【００２０】
そして、図１においては、横軸は圧延順、縦軸はシフト位置を示している。また、図中の黒マル記号●は、シフト位置の軌跡を示している。
【００２１】
初期シフト位置を０とし、シフトピッチをΔｙとする。また、折り返し位置をＭとし、Ｍは圧延サイクル内でその値を変更できるようにし、圧延開始時の折り返し位置をＭ（０）、圧延順ｉ番目のときの折り返し位置をＭ（ｉ）とする。圧延サイクルの最終本目をｎ番目とすると、このときの折り返し位置はＭ（ｎ）となる。また、本例では、１本目のシフト方向を正の方向にとるものとする。ここで、Δｙ＞０とし、図２の例では、正の方向とは、上ワークロールにとって、図２中の左から右に向かう方向とする。
【００２２】
なお、圧延サイクルとは、研磨したてのワークロールを圧延機に組み込んでから圧延を開始し、何本か（５０ないし１００本内外）被圧延材を圧延して、次にまた別の研磨したてのワークロールを圧延機に組み込んでから圧延を開始するまでの一群の被圧延材を圧延順に並べたものを一つの構成単位として称したものである。
【００２３】
話を元に戻すと、本実施の形態では、圧延開始以降、最初に折り返し位置に達するまで、正の方向にシフトする。すなわち、
ｙ（ｉ）＜Ｍ（ｉ）−Δｙ  かつ  ｙ（ｉ）−ｙ（ｉ−１）≧０のときは、
ｙ（ｉ＋１）＝ｙ（ｉ）＋Δｙ
となる。
【００２４】
次いで、最初の折り返し位置に達すると、シフト方向を反対（負の方向）に転じる。すなわち、
ｙ（ｉ）≧Ｍ（ｉ）−Δｙ  かつ  ｙ（ｉ）−ｙ（ｉ−１）≧０のときは、
ｙ（ｉ＋１）＝ｙ（ｉ）−Δｙ
となる。
【００２５】
そして、負の方向での折り返し位置に達するまで、負の方向にシフトする。すなわち、
ｙ（ｉ）≧−Ｍ（ｉ）＋Δｙ  かつ  ｙ（ｉ）−ｙ（ｉ−１）＜０のときは、
ｙ（ｉ＋１）＝ｙ（ｉ）−Δｙ
となる。
【００２６】
さらに、負の方向での折り返し位置に達すると、再びシフト方向を反対に転じ、再び正の方向へのシフトとなる。すなわち、
ｙ（ｉ）＜−Ｍ（ｉ）＋Δｙ  かつ  ｙ（ｉ）−ｙ（ｉ−１）＜０のときは、
ｙ（ｉ＋１）＝ｙ（ｉ）＋Δｙ
となる。
【００２７】
ここで、上記の説明では、１本目のシフト方向を上ワークロールにとって正の方向とし、ｙ（１）＝Δｙとしたが、このとき下ワークロールの圧延１本目のシフト方向は負の方向、すなわち、
ｙ（１）＝−Δｙとなる。
【００２８】
さらに、７スタンドのうちの後段４スタンドがワークロールシフト圧延機からなる熱間仕上圧延機の場合を例に、板幅１６００ｍｍ〜１０００ｍｍの低炭素鋼板１２０本から構成される圧延サイクルに対して、折り返し位置が各被圧延材の板厚プロフィルに及ぼす影響について調査した。なお、最後の第７圧延機（第７スタンド）のワークロール（以下、単にロールとも略して称する）は、直径７００ｍｍで胴長が２０００ｍｍ、材質はニッケルグレーン鋳鉄である。仕上圧延機の出側に設置した板厚プロフィル計で板クラウン（板幅中央位置と板幅端から２５ｍｍ位置での板厚の偏差を左右平均したもの）を測定した。板クラウンはゼロに近いほど、幅方向の板厚偏差が少なく、良好な品質であるが、マイナス、すなわち板幅中心位置よりも板幅端から２５ｍｍ位置の方が厚いものは、品質不良である。
【００２９】
シフトピッチは２１ｍｍとして、折り返し位置を圧延サイクル内での圧延順に応じて変更するため、圧延開始時のＭ（０）と圧延終了時のＭ（１２０）を決定し、その間の折り返し位置は線形で内挿することとした。また、評価指標としては、被圧延材１２０本の板クラウンの平均値を用いた。
【００３０】
図３に、Ｍ（０）およびＭ（１２０）の条件に対する、板クラウンの評価を示す。ただし、図中において、板クラウンが８０μｍ以上、またはマイナス（板幅端から２５ｍｍ位置の方が厚い）のときを×（不良）、板クラウンが６０μｍ以上、８０μｍ未満を△（やや不良）、板クラウンが４０μｍ以上、６０μｍ未満を○（良好）、板クラウンが０μｍ以上、４０μｍ未満を◎（きわめて良好）とした。
【００３１】
図３より、Ｍ（０）とＭ（１２０）が０ｍｍの場合、すなわちシフトを全く行わなかった場合の板クラウンは×（不良）であった。これは、ロールの磨耗や熱膨張が被圧延材の通過部に集中し、圧延サイクル中、ロールプロフィルの変化が大きいためと推定される。
【００３２】
また、図３中の３０１上に相当する条件のＭ（０）とＭ（１２０）が等しい場合、すなわち圧延サイクル中において、シフトの折り返し位置が変化しなかった場合には、△（やや不良）であった。これに対して、Ｍ（０）とＭ（１２０）が等しくない場合、すなわち、折り返し位置が圧延サイクル内での圧延順に応じて変更される場合には、○（良好）以上の板クラウンが得られている。これは、折り返し位置が変化しなかった場合に比べて、より大きなロールの磨耗および熱膨張の分散効果が得られたためと推定される。とりわけ、Ｍ（０）が１００ｍｍより大きく（図中３０２より右側の範囲）かつ、圧延サイクル終了時におけるロールの軸方向中心位置から折り返し位置までの距離が、圧延開始時におけるロールの軸方向中心位置から折り返し位置までの距離の５０％以下となる３０３より下側の範囲において、◎（きわめて良好）の板クラウンが得られおり、本発明の中で最も好適な実施の形態であることがわかる。
【００３３】
ここで、折り返し位置Ｍの上限については、板クラウンの面からは上限はないが、設備的な観点からは、Ｍが大きくなると、ロールの胴長を長くする必要があったり、大規模な機械設備が必要になるなどの問題があるため、３００ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００３４】
さらに、上下のロールを互いにクロスさせることによって生じる、被圧延材の幅方向中心からロール端部に向かって放物線状に上下ロール間ギャップが広がる現象を利用して、被圧延材の板クラウンを制御する手段であるロールクロスを組み合わせることによって、さらに良好な板クラウンを得ることが可能となる。図４に、図３と同一の圧延条件に対して、ロールクロスを行った場合での板クラウンの評価を示す。図４より、極めて良好な板クラウンが得られる範囲が広くなっていることが分かる。これは、ロールシフトのみでは、極めて良好な板クラウンが得られないような場合でも、適宜上下ロールをクロスすることによって、更なる板クラウンの改善を図ることが可能になったためと推定される。
【００３５】
なお、ここで、シフトピッチΔｙを２１ｍｍ以外の条件、例えば、５ｍｍ、１１ｍｍ、２９ｍｍ、３７ｍｍなどとして、上記と同様の調査を行ったところ、同様の結果が得られた。
【実施例】
【００３６】
以下に示す板幅構成の圧延サイクルについて実機シミュレーションを行い、本発明の検証を行った。熱間圧延機は、７スタンドのうちの後段４スタンドがワークロールシフト圧延機からなる４段仕上圧延機で、最終の第７圧延機のワークロールは直径７００ｍｍ、胴長２０００ｍｍのニッケルグレーン鋳鉄ロールとした。第４スタンドから第７スタンドまでのワークロールシフト圧延機のシフトストロークは±３００ｍｍである。また、第４スタンドから第７スタンドまでは上下ロールがクロスする機構も有しているものとする。
【００３７】
本実施例における圧延サイクルの幅構成は以下の通りである。
【００３８】
（サイクルＡ）
図５に示すように、幅１２００ｍｍの鋼板を１２０本連続で圧延する。すなわち、幅変更はない。
【００３９】
（サイクルＢ）
図６に示すように、幅１２００ｍｍの鋼板から圧延を開始し、最初の２１本で幅１６００ｍｍになるまで幅を増やし、それ以降７９本は１０ｍｍずつ幅を減らし、最後は８１０ｍｍ の板を圧延する。
【００４０】
以上の各サイクルにおいて、鋼板の長さは、１０００ｍの一定値とした。仕上厚みは２ｍｍから２．５ｍｍである。
【００４１】
以上のサイクルＡ、Ｂに対し、従来例と、本発明例の比較、評価を実施した。結果を表１と図７〜図１７に示す。
【００４２】
【表１】
0004715352.tif 000002
【００４３】
図７〜１４は、発明例１〜８における第７スタンドの上ワークロールのシフト位置を示しており、正の方向をドライブ側とした。ここで、下ワークロールは、上ワークロールと点対称に、即ち圧延開始後は負の方向にシフトを開始するものとする。また、第５スタンドは第７スタンドと同様の方向にシフトを行うこととし、第４スタンドと第６スタンドは第７スタンドと反対の方向に、即ち上ワークロールは負の方向に、下ワークロールは正の方向にシフトを開始することとした。つまり、隣接するスタンドは上下ともにいわゆる千鳥状にシフトするものである。
【００４４】
図１５〜１７は、比較例３、５、６における第７スタンドの上ワークロールのシフト位置を示している。シフトの方向の定義は上記発明例と同一である。
【００４５】
評価として、第７スタンド出側での板クラウンの平均値で評価した。ここで、板クラウンは板幅中央位置と板幅端から２５ｍｍ位置での板厚の偏差を左右平均したものとし、符号が負すなわちマイナスの場合は、板幅中央位置に比べて板幅端から２５ｍｍ位置での板厚が厚いことを示す。そして、板クラウンが８０μｍ以上、またはマイナス（板幅端から２５ｍｍ位置での板厚が厚い）のときを不良、板クラウンが６０μｍ以上、８０μｍ未満をやや不良、板クラウンが４０μｍ以上、６０μｍ未満を良好、板クラウンが０μｍ以上、４０μｍ未満をきわめて良好とした。
【００４６】
発明例１は、圧延サイクル内での圧延順に応じて、ロールの軸方向中心位置から折り返し位置までの距離を減少させたシフト（図７）であり、良好な板クラウンが得られている。
【００４７】
以下、ロールの軸方向中心位置から折り返し位置までの距離のことを、略して、単に折り返し位置までの距離と称することにすると、発明例２は、圧延開始時における折り返し位置までの距離を１００ｍｍ以上とし、圧延サイクル終了時における折り返し位置までの距離が、圧延開始時における折り返し位置までの距離の５０％以下になるように単調に減少させたシフト（図８）であり、きわめて良好な板クラウンが得られている。
【００４８】
発明例３は、圧延サイクル内での圧延順に応じて、折り返し位置までの距離を減少させたシフト（図９）であり、かつクロスを併用した場合であり、きわめて良好な板クラウンが得られている。
【００４９】
発明例４は、発明例２と同様に、圧延開始時における折り返し位置までの距離を１００ｍｍ以上とし、圧延サイクル終了時における折り返し位置までの距離が、圧延開始時における折り返し位置までの距離の５０％以下になるように単調に減少させたシフト（図１０）であり、きわめて良好な板クラウンが得られている。
【００５０】
発明例５は、折り返し位置までの距離を圧延サイクル内での圧延順に応じて変更したシフト(図１１)であり、良好な板クラウンが得られている。
【００５１】
発明例６は、発明例２と同様に、圧延開始時における折り返し位置までの距離を１００ｍｍ以上とし、圧延サイクル終了時における折り返し位置までの距離が、圧延開始時における折り返し位置までの距離の５０％以下になるように単調に減少させたシフト（図１２）であり、きわめて良好な板クラウンが得られている。
【００５２】
発明例７は、発明例３と同様に、圧延サイクルにおける圧延順毎の増加に応じて、折り返し位置までの距離を減少させたシフト（図１３）であり、かつクロスを併用した場合であり、きわめて良好な板クラウンが得られている。
【００５３】
発明例８は、発明例２と同様に、圧延開始時における折り返し位置までの距離を１００ｍｍ以上とし、圧延サイクル終了時における折り返し位置までの距離が、圧延開始時における折り返し位置までの距離の５０％以下になるように単調に減少させたシフト（図１４）であり、きわめて良好な板クラウンが得られている。
【００５４】
一方、比較例１は、シフトを行わなかった場合であり、板クラウンは不良だった。
【００５５】
比較例２は、シフトを行なわず、クロスのみ行った場合であり、板クラウンは不良だった。
【００５６】
比較例３は、圧延サイクルにおいて折り返し位置までの距離をずっと一定とした場合（図１５）であり、板クラウンはやや不良だった。
【００５７】
比較例４は、シフトを行わなかった場合であり、圧延８０本目で板クラウンが過大になり、途中でのロール交換が必要となった。
【００５８】
比較例５は、圧延サイクルにおいて折り返し位置までの距離をずっと一定とし、さらにクロスを行った場合（図１６）であり、板クラウンはやや不良だった。
【００５９】
比較例６は、圧延サイクルにおいて折り返し位置までの距離をずっと一定とした場合（図１７）であり、板クラウンは不良だった。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明におけるワークロールのシフト位置の一例を示す図である。
【図２】本発明におけるサイクリックシフトの概念について説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるＭ（０）およびＭ（１２０）の条件に対する、板クラウンの評価を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるＭ（０）およびＭ（１２０）の条件に対する、ロールクロスを行った場合での板クラウンの評価を示す図である。
【図５】本発明の実施例におけるサイクルＡの板幅を示す図である。
【図６】本発明の実施例におけるサイクルＢの板幅を示す図である。
【図７】本発明の実施例における発明例１のシフト位置を示す図である。
【図８】本発明の実施例における発明例２のシフト位置を示す図である。
【図９】本発明の実施例における発明例３のシフト位置を示す図である。
【図１０】本発明の実施例における発明例４のシフト位置を示す図である。
【図１１】本発明の実施例における発明例５のシフト位置を示す図である。
【図１２】本発明の実施例における発明例６のシフト位置を示す図である。
【図１３】本発明の実施例における発明例７のシフト位置を示す図である。
【図１４】本発明の実施例における発明例８のシフト位置を示す図である。
【図１５】本発明の実施例における比較例３のシフト位置を示す図である。
【図１６】本発明の実施例における比較例５のシフト位置を示す図である。
【図１７】本発明の実施例における比較例６のシフト位置を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０１Ａ      上ワークロール
１０１Ｂ      下ワークロール
１０２        被圧延材
１０３        圧延機の中心線
１０４Ａ      上ワークロール１０１Ａの中心位置
１０４Ｂ      下ワークロール１０１Ｂの中心位置
Ｍ            折り返し位置
【図１】
0004715352.tif 000003
【図２】
0004715352.tif 000004
【図３】
0004715352.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004715352.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004715352.tif 000015
【図１４】
0004715352.tif 000016
【図１５】
0004715352.tif 000017
【図１６】
0004715352.tif 000018
【図１７】
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