(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被圧延材に対し、成形圧延、幅出し圧延および仕上圧延の圧延工程を経て、前記被圧延材の平面形状をほぼ矩形状に仕上げる際に、前記幅出し圧延の最終パスの板厚を圧延方向の前後端部の板厚が前記前後端部以外の板厚に比べて厚くなるように変更することにより前記被圧延材の平面形状を制御する圧延方法において、
予め平面形状モデルにより推定した前記仕上げ圧延後の最終平面形状が糸巻き型であり、更に、前記仕上げ圧延後の平面形状を矩形化させるために、前記幅出し圧延の最終パスで付与すべき付加板厚（ΔＨB）が前記幅出し圧延工程での設備限界により付加できる板厚分布の最大付加板厚を超えていた場合に、成形圧延完了板厚（ＨSOUT）を前記最大付加板厚を最低限付加できる板厚に修正することを特徴とする、厚板圧延における平面形状制御方法。
【請求項２】
平面形状モデルにおける成形圧延完了板厚（ＨSOUT）と、平面形状を矩形化させるための付加板厚（ΔＨB）との関係に基づいて、最大付加板厚を最低限付加できる成形圧延完了板厚（ＨSOUT）を決定することを特徴とする、請求項１記載の、厚板圧延における平面形状制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、厚板圧延における平面形状制御方法、特に、成形圧延、幅出し圧延および仕上圧延の圧延工程を経て厚板を製造する際に、平面形状を矩形化でき且つ高能率で圧延可能な、厚板圧延における平面形状制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、成形・仕上げ圧下比（成形圧下比と仕上げ圧下比との積）が幅出し圧下比に比して大きい場合には、先後端がタング形状、そして板幅方向が凹形状、即ち、糸巻き型になる。一方、幅出し圧下比が成形・仕上げ圧下比に比して大きい場合には、先後端がフィッシュテール形状、そして板幅方向が凸形状、即ち、太鼓型になる。（図２参照）なお、成形圧下比、幅出し圧下比および仕上げ圧下比の定義は、下記の通りである。
【０００３】
0004461583.tif 000002
ここで、幅出し圧下比は、（式２）のように、製品仕様であるスラブ幅と仕上げ目標幅とにより一律に決定される。一方、成形圧下比と仕上げ圧下比との積は、製品仕様であるスラブ厚と仕上げ板厚とにより一律に決定されるが、成形圧下比と仕上げ圧下比との配分は、圧延の目的により変更可能である。（図３参照）この成形圧下比と仕上げ圧下比との配分の一つの考え方として、成形圧下比をターン限界を考慮したうえで最大限にとるという方法がある。これは、板厚の厚い成形圧延工程で圧下比を大きくすることによって、図４に示すクロップ生成量も大きくなるが、同時に幅異形生成量も大きくなり、後者の効果の方が歩留まり上、有利であるという実績に基づいた思想である。
【０００４】
この考えを平面形状生成における岡戸、有泉の式により補足すると、
ｄｌi＝ａ・√（Ｒ・Ｈi-1）・ｒ1.5                   ---（４）
ｄｗi＝ｂ・√（Ｒ）・Ｈi-10.75・ｒ ---（５）
但し、上記（４）および（５）式において、
ｄｌi：ｉパス目のクロップ生成量、
ｄｗi：ｉパス目の幅異形生成量、
Ｒ：ロール半径、
Ｈi-1：圧延前の板厚、
ｒ：圧下率、
ａ、ｂ：係数、
上記（４）および（５）式から入側板厚が大きいほどクロップ生成量および幅異形生成量が大きいことが分かる。
【０００５】
さて、厚板の平面形状を矩形化にする方法はいくつかあるが、その一つに各圧延工程の最終パスの板厚を圧延長手方向に沿って変更し、即ち、板厚分布を故意に持たせ、ターン後の次パスの水平圧延にてその隆起部を圧延することにより平面形状を制御する圧延方法がある。（図５参照）
先に示した成形圧延工程でクロップ生成量が大きくなることによる端部の歩留まり低下を補うために、この手法がとられ、結果として端部のクロップロスが少なく且つ幅異形ロスが少ない材料に仕上げることができる。
【０００６】
整理すると、従来は、厚板圧延において幅異形ロスの少ない糸巻き型の材料に仕上げるために成形工程での圧下量を可能な限り大きくとり、それに伴い過大となったクロップにより生じる端部の歩留まりロスを補うために、幅出し工程の最終パスで圧延方向に板厚分布を持たせる平面形状制御を行なっている。
【０００７】
ここでは、幅出し工程の最終パスでの平面形状制御について説明したが、成形工程の最終パスでの平面形状制御についても、幅出し圧下比が材料仕様により一定であるという条件のもと、同様の制御を行なっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
先の平面形状を制御するための板厚分布を故意に持たせる方法として、圧延中にロール間隔を変更する方法が特開昭５２−５７０６１号公報に開示されている。しかし、圧延中に高速で高精度に板厚分布を付加させる場合、油圧シリンダーの目標値を変更することになるが、シリンダーストロークには限界があり、付与できる板厚修正量、即ち、付加板厚（ΔＨB）には制限がある。
【０００９】
一方、修正量が最大値に達した場合には、板厚修正を行なう圧延方向の長さ（ΔＬB）を大きくとり、板厚修正を行なう断面積を大きくする方法があるが、板厚変更の圧延方向への傾きが小さくなることで、本来の目的である圧延方向に板厚分布を付与して平面形状を矩形化する効果が小さくなる。
【００１０】
このため、長さ（ΔＬB）を大きくするにも限界がある。結果として、過大なクロップを生じた場合には、平面形状を矩形化させるに十分な板厚分布を与えることができないため、前述の説明でのクロップロスを補うことができなくなる。
【００１１】
また、板厚分布を付与する方法として、クラウンロールを利用する方法が特開昭５７−１０３７０９号公報に開示され、ベンダーを利用する方法が特開昭５７−３２８０２号公報に開示されているが、何れも板厚修正量には限界があり、十分な平面形状制御が行なえない場合がある。
【００１２】
即ち、幅異形ロスの少ない糸巻き型の材料に仕上げる目的で成形工程での圧下量を可能な限り大きくとる考え方では、幅異形量が過大になることで幅異形ロスは少なくできるが、幅出し工程の最終パスで付与できる板厚分布では補いきれない程の大きなクロップを生じる問題がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであって、下記を特徴とするものである。
【００１４】
請求項１に記載の発明は、被圧延材に対し、成形圧延、幅出し圧延および仕上圧延の圧延工程を経て、前記被圧延材の平面形状をほぼ矩形状に仕上げる際に、前記幅出し圧延の最終パスの板厚を圧延方向の前後端部の板厚が前記前後端部以外の板厚に比べて厚くなるように変更することにより前記被圧延材の平面形状を制御する圧延方法において、予め平面形状モデルにより推定した前記仕上げ圧延後の最終平面形状が糸巻き型であり、更に、前記仕上げ圧延後の平面形状を矩形化させるために、前記幅出し圧延の最終パスで付与すべき付加板厚（ΔＨB）が前記幅出し圧延工程での設備限界により付加できる板厚分布の最大付加板厚を超えていた場合に、成形圧延完了板厚（ＨSOUT）を前記最大付加板厚を最低限付加できる板厚に修正することに特徴を有するものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、平面形状モデルにおける成形圧延完了板厚（ＨSOUT）と、平面形状を矩形化させるための付加板厚（ΔＨB）との関係に基づいて、最大付加板厚を最低限付加できる成形圧延完了板厚（ＨSOUT）を決定することに特徴を有するものである。
【００１６】
即ち、この発明は、成形工程での圧下量を可能な限り大きくとるのではなく、幅出し工程の最終パスで付与できる板厚分布で最大限補えるだけのクロップを生成する圧下量を決定するものである。また、一般的に幅出し比が小さく、そして成形圧下比が大きいときに材料は糸巻き型になる。その比率が大きい場合がこの発明の対象となる。（図６参照）
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の成形圧下比の算出方法について、図１のフローチャートを参照しながら説明する。
【００１８】
平面形状モデルには様々あるが、ここでは幅出し工程の最終パスで付与する板厚分布から成形圧下比を容易に求めることができる簡易モデルを用いる。但し、成形工程の最終パスで付与する板厚分布に関する平面形状モデルについては説明を略す。
【００１９】
先ず、平面形状モデルに従って、幅出し付加板厚分布を算出する。
【００２０】
平圧延クロップ異形予測モデルを用いれば、最大クロップ長（Δｌmax）は、各圧延工程の圧下比を用いて（式６）のように整理できる。
【００２１】
Δｌmax＝ａ・γS−ｂ・γB＋ｃ・γF＋ｄ                  ---（６）
但し、ａ、ｂ、ｃ：０以上の係数、
ｄ：係数、
γS：成形圧下比、
γB：幅出し圧下比、
γF：仕上げ圧下比
を示す。
【００２２】
次に、最大クロップ長に相当する仮想付加板厚（ΔＨB’）を算出する。これは、幅出し最終パスで付加した板厚が全て板長手方向に流れ、その流れた言わば付加板長が仕上げ圧延工程で板長手方向に成長するという仮定に基づくため、仕上げ圧下比を用いて以下のように計算される。
【００２３】
ΔＨB’＝γF・Δｌmax                              ---（７）
次に、最終的な付加板厚（ΔＨB）を算出する。実際には、板端部の板圧延における材料流れは複雑な３次元の塑性変形を伴い、付加した板厚が全て板長手方向に流れるわけではないため、実験式に基づいた回帰式を用いて付加板厚（ΔＨB）が板長手方向に流れる効率（αB）を、次のようにして求める。
【００２４】
αB＝ｆ（ΔＨB’，ΔＬB，γF） ---（８）
但し、ΔＬB：ｆBL（ＷREF）：付加長さ（仕上げ幅（ＷREF）を用いた回帰式）、
γF：仕上げ圧下比、
１＞αB＞０
このようにして求めた効率（αB）を用いて仮想付加板厚（ΔＨB’）を（式９）のように補正して、付加板厚（ΔＨB）を決定する。
【００２５】
ΔＨB＝ΔＨB’／αB                               ---（９）
ここで、決定した付加板厚（ΔＨB）が最大付加板厚（ΔＨMAX）を超えていた場合には、この発明に従って成形完了板厚を変更する。以下に、この成形完了板厚の決定方法を説明する。
【００２６】
前述したように、成形圧下比（γS）と仕上げ圧下比（γF）との積は、製品仕様であるスラブ厚（ＨIN）、スラブ幅（ＷIN）、仕上げ板厚（ＨREF）および仕上げ板幅（ＷREF）により（式１０）に示す通り、一律に決定される。
【００２７】
0004461583.tif 000003
但し、
ＨSOUT：成形圧延完了板厚、
ＨBOUT：幅出し圧延完了板厚、
ＷIN  ：スラブ幅、
ＷREF ：仕上げ板幅、
γS   ：成形圧下比、
γB   ：幅出し圧下比、
γF   ：仕上げ圧下比
従って、仕上げ圧下比（γF）は、成形圧下比（γS）を用いて（式１１）によって表わされる。
【００２８】
γF＝（１／γS）・（ＨIN／ＨREF）・（ＷIN／ＷREF） ---（１１）
さて、平面形状モデル式を（式６、７、８および９）をまとめると、（式１２）となる。
【００２９】
0004461583.tif 000004
（式１２）から付加板厚（ΔＨB）から成形圧下比（γS）を求める際に未知数となる項目は、幅出し圧下比（γB）および仕上げ圧下比（γF）であることが分かる。
【００３０】
ここで、（式１１）から仕上げ圧下比（γF）は、成形圧下比（γS）を用いて表わすことができ、また、幅出し圧下比（γB）は、（式１０）からスラブ幅（ＷIN）および仕上げ板幅（ＷREF）を用いて表わすことができる。従って、（式１２）中に未知数はなく、付加板厚（ΔＨB）から成形圧下比（γS）を一意に求めることができる。
【００３１】
具体的に（式１２）を解く方法は何通りかあるが、例えば、勾配法を用いた収束解を求める手法により、最大付加板厚（ΔＨMAX）を満たす成形圧下比（γS）を決定することができる。
【００３２】
次に、決定した成形圧下比に基づき、圧延のパススケジュールを再度計算し、幅出し工程の最終パスで付与する板厚分布を求めれば、その板厚分布で補いきれないほど大きなクロップが生じることは少なくなる。結果として、より矩形である平面形状を得ることができる。
【００３３】
そして、特に、幅出し比が小さく、また成形圧下比が大きく過度の糸巻き型となる製品に対して、この発明により平面形状を矩形化する効果が発揮される。
【００３４】
さて、成形圧下比を小さくする効果であるが、平面形状制御精度だけでなく、能率面でもその効果を発揮する。一般的に成形圧下比を小さくすると成形工程の圧延パス数は減り、その分、仕上げ圧下比が大きくなるため仕上げ工程の圧延パス数は増え、圧延パス数の増減は相殺される。
【００３５】
しかし、幅出し圧延工程を考慮すると、成形圧下比が減少するに従って幅出し圧延時の板幅が減少するため、圧延荷重が低下し、その分、圧下比を多くとることができるため、結果として幅出し工程での圧延パス数が減少する。従って、総圧延パス数が減少し、圧延能率が向上する。
【００３６】
【実施例】
次に、この発明を実施例により更に説明する。
【００３７】
成形圧下比が大きく過度の糸巻き型となる製品として、図６中に楕円で囲った成形圧下量が９０ｍｍ以上となる材料を対象にこの発明を適用した。なお、このときのスラブサイズは、２５１．５×１５９４．０×２９５５．０（ｍｍ）で、製品サイズは、１９．３×２２６４．０×２６８００．０（ｍｍ）であった。また、従来法は、成形圧下比を設備制約の最大値とし、付加板厚を設備限界としたものであった。この結果の代表例を表１に示す。
【００３８】
【表１】
0004461583.tif 000005
【００３９】
表１から明らかなように、成形圧下量が１０６．９ｍｍから９４．０ｍｍに低減し、この結果、幅異形量の絶対値は、３０ｍｍから２０ｍｍに減少したことが分かった。また、この発明により成形圧下量を減じてスケジュールを計算した結果、総パス数が１５パスから１４パスに減少したことが分かった。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、幅出し圧延工程の最終パスで付与する板厚分布で補いきれないほど大きなクロップが生じることが少なくなるので、結果として、平面形状が矩形状の被圧延材を得ることができる。また、総圧延パス数が減少することによって、圧延の能率が向上するといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による圧延スケジュールを示すフローチャートである。
【図２】平面形状が糸巻き型および太鼓型をなす仕上げ圧延後の被圧延材を示す平面図である。
【図３】成形圧下比と仕上げ圧下比との配分を変えることによる、各圧延工程の最終圧延後の被圧延材の平面形状変化を示す説明図である。
【図４】クロップ長および幅異形量の定義を示す説明図である。
【図５】板厚分布を付加することによって被圧延材の平面形状を矯正する方法を示す説明図である。
【図６】成形圧下量と幅異形量との関係を示すグラフである。
【図１】
0004461583.tif 000006
【図２】
0004461583.tif 000007
【図３】
0004461583.tif 000008
【図４】
0004461583.tif 000009
【図５】
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【図６】
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