(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パスラインの上下に複数の矯正ロールが千鳥状に配置されたローラレベラによる金属板の矯正方法において、矯正時の鋼板の幅方向に並べて配置されている１対の圧下シリンダにより負荷される矯正荷重を個々に測定し、その差が前記１対の圧下シリンダの合計荷重の１０％以下となるように矯正荷重を調整すると共に、矯正により金属板に付与される曲げ加工により金属板の降伏する板厚方向の領域が、矯正終了後において板厚の６０％以上となるように矯正荷重を調整して矯正することを特徴とするローラレベラによる金属板の矯正方法。
【請求項２】
パスラインの上下に複数の矯正ロールが千鳥状に配置されたローラレベラによる金属板の矯正方法において、矯正時の鋼板の幅方向に並べて配置されている１対のコラムの矯正時の伸びを個々に測定し、その差が前記１対のコラムの伸びの合計値の１０％以下となるように矯正荷重を調整すると共に、矯正により金属板に付与される曲げ加工により金属板の降伏する板厚方向の領域が、矯正終了後において板厚の６０％以上となるように矯正荷重を調整して矯正することを特徴とするローラレベラによる金属板の矯正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延鋼板や冷間圧延鋼板等の金属板の製造時に生じた形状不良や残留応力を除去するためのローラレベラによる金属板の矯正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延鋼板や冷間圧延鋼板等の金属板は様々な製造工程を経て製品化されるが、その製造工程において製品の形状不良や残留応力を誘発する要因が存在する。例えば、圧延時のロール撓みやサーマルクラウンによる不均一圧延に起因した形状不良や内部応力がある。熱間圧延鋼板の製造では、加熱炉でのスラブの加熱、デスケーリングのための高圧水噴射および水冷による加速冷却等で温度むらが生じて、それが空冷時の熱応力や変形抵抗の差に起因して形状不良や内部応力が発生する場合があり、これらの内部応力は製品の残留応力となる。
【０００３】
この様な形状不良や残留応力への対策として、テンションレベラやローラレベラによる矯正が施される場合が多いが、金属板が帯状でない切板状の場合や特に厚鋼板ではローラレベラによる矯正が適用される。
【０００４】
厚鋼板のローラレベラ矯正、特に冷間矯正においては、矯正反力が大きくなるため矯正ロール、ハウジング、圧下シリンダ等の撓みや伸び等が生じ、またロールチョック部や軸受け部のガタ等も影響して、矯正前に設定した矯正ロールの圧下が確保できないだけではなく、鋼板幅方向に不均一な矯正が付与される場合がある。このような場合、矯正することにより新たな形状不良や残留応力が発生することになる。形状不良の形態としては、大板状態での平坦不良や条切断後の横曲がりや上下方向への反り等があげられる。
【０００５】
特開平９−３２３１２３号公報には、ロール矯正機に厚鋼板を通板させ矯正して少なくとも見掛け上は平坦化した後、前記平坦化矯正時の前記ロール矯正機の矯正ロールの鋼板板幅方向における矯正ロール最大変形量と、前記平坦化された厚鋼板にその切断後に前記平坦化矯正による鋼板内部応力に起因する形状不良が発生することを防止すべく予め設定された矯正ロール基準変形量とを比較し、前記矯正ロール最大変形量が前記矯正ロール基準変形量を超えていた場合には、矯正ロール最大変形量が前記矯正ロール基準変形量以下となる矯正条件にて、再度、前記ロール矯正機に前記平坦化された厚鋼板を通板させるという矯正方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、この方法には次のような問題がある。
【０００７】
一般にレベラ矯正機は複数の矯正ロールやバックアップロール、また場合によっては矯正ロールの胴長方向の変形分布を制御するためのベンディング機構等を備えており、各々の駆動により被矯正材へのロールの押し込み量を調整する機構となっている。特にバックアップロールは、多数の狭幅ロールを様々な配列パターンで設置することが多く、幅方向や長手方向で非対称な配列パターンとなる場合もある。また、ローラレベラには矯正時の反力を支えるコラムおよび矯正ロールの圧下シリンダが少なくともレベラの入側と出側に矯正中の金属板の幅方向に並べて２基ずつ設置されているため、その構造は非常に複雑である。このため矯正時のコラムやハウジング等の伸びはパスラインに直交する方向では必ずしも均一ではない。また、被矯正材である金属板の強度、板幅、通板時の幅方向位置および矯正反力条件等が異なると矯正ロール、バックアップロール、ハウジングに伝わる荷重分布も複雑に変化し、さらに各コラムや圧下シリンダに負荷される荷重バランスにも変化が生じる場合がある。したがって、矯正ロールの変形だけではなく、矯正ロール両端部での圧下差が生じる場合がある。
【０００８】
この様な場合、上記の方法のように矯正ロールの変形量のみを調整した矯正をおこなうだけでは不十分であり、条切断後の横曲がりや上下方向の反りが生じるだけでなく、大板状態でも新たな平坦不良や横曲がりが生じる場合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の従来の問題を解決するためになされたもので、その課題は矯正ロール両端部での圧下のアンバランスにより生じる大板状態または条切断後の形状不良の発生を防止することのできるローラレベラによる金属板の矯正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】
発明者は、矯正時の矯正ロール両端部での圧下のアンバランスが、矯正後に生じる条切断後の横曲がり、上下方向の反りおよび大板状態での平坦不良、横曲がりの発生原因の１つになっていることに注目し、圧下のアンバランスの影響を除去する方法について実験検討した結果、以下の知見を得るに至った。
【００１１】
ａ）シリンダにより負荷される矯正荷重を個々に測定し、矯正中の金属板の幅方向に並べて配置されている１対のシリンダの矯正荷重の差が、１対のシリンダの合計荷重の１０％以下になるように制御すれば、形状不良が改善される。
【００１２】
ｂ）矯正時の鋼板の幅方向に並べて配置されている１対のコラムの矯正時の伸びを個々に測定し、その差が１対のコラムの伸びの合計値の１０％以下となるように矯正荷重を調整することによっても、形状不良が改善できる。
【００１３】
ｃ）矯正時に負荷される荷重が十分でなければ矯正不良となるが、それを防止するには矯正により金属板に付与される曲げ加工により金属板の降伏する領域が板厚方向において板厚の６０％以上となるように矯正荷重を調整する必要がある。
【００１４】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。
【００１５】
（１）パスラインの上下に複数の矯正ロールが千鳥状に配置されたローラレベラによる金属板の矯正方法において、矯正時の鋼板の幅方向に並べて配置されている１対の圧下シリンダにより負荷される矯正荷重を個々に測定し、その差が前記１対の圧下シリンダの合計荷重の１０％以下となるように矯正荷重を調整すると共に、矯正により金属板に付与される曲げ加工により金属板の降伏する板厚方向の領域が、矯正終了後において板厚の６０％以上となるように矯正荷重を調整して矯正するローラレベラによる金属板の矯正方法。
【００１６】
（２）パスラインの上下に複数の矯正ロールが千鳥状に配置されたローラレベラによる金属板の矯正方法において、矯正時の鋼板の幅方向に並べて配置されている１対のコラムの矯正時の伸びを個々に測定し、その差が前記１対のコラムの伸びの合計値の１０％以下となるように矯正荷重を調整すると共に、矯正により金属板に付与される曲げ加工により金属板の降伏する板厚方向の領域が、矯正終了後において板厚の６０％以上となるように矯正荷重を調整して矯正するローラレベラによる金属板の矯正方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、ローラレベラの１例を示す図で、図１（ａ）は縦断面図、図１（ｂ）は横断面図である。これらの図に基づき本発明の矯正方法を説明する。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、ローラレベラは多数の矯正ロール２やバックアップロール３、ベンディング装置５を備えた複雑な構造をしている。
【００１９】
コラム６は、ローラレベラの入り側部Ａと出側部Ｂにおいて矯正時の金属板の板幅方向に並べて金属板の両エッジ側に２点、合計４点で矯正ロールの上部ユニットを支持している。また、油圧シリンダ４も同様にローラレベラの入り側Ａと出側Ｂ部において金属板の幅方向に並べて両エッジ側に２基ずつ合計４基設けられている。このような４点支持の場合は、圧延機のような幅方向両側の２点支持の場合と比較してパスラインに直交する方向での荷重のバランスがとりにくい。そのため矯正ロール両側部における圧下シリンダにより負荷される荷重のバランスが崩れ金属板両端部での圧下差が生じることになる。
【００２０】
図２は、金属板の板幅方向に並べて配置された２基のシリンダの矯正荷重の合計差と幅方向両側での矯正荷重との関係を調査した結果の一例である。この結果から明らかであるように、シリンダ２基の矯正荷重の合計が増加するに従いシリンダ２基での荷重差が増大する傾向にある。矯正荷重は、被矯正材の強度、板厚や板幅等により異なるが、例えば、板厚４５ｍｍ、板幅４ｍ程度の引張強さが４９０ＭＰａ級の鋼板では、全矯正荷重は３０００〜５０００トン程度負荷される。２基のシリンダの矯正荷重差は３００〜４００トンになる場合もあり、矯正荷重差を低減し、矯正ロール両端部での圧下差を抑制する必要がある。
【００２１】
本発明においては圧下シリンダ４の各４点の位置で矯正荷重を個々に測定し、パスライン方向における同一位置での金属板の幅方向に設置された１対の圧下シリンダの矯正荷重の差が少なくとも１対のシリンダの合計荷重の１０％以下となるように各圧下シリンダによる圧下量を補正して矯正荷重を調整する。
【００２２】
なお、圧下シリンダとは、通常ローラレベラーの入り側に矯正時の金属板の幅方向に並べて設置されている１対のシリンダと、出側に同じように設置されている１対で、また入り側と出側の中間に設けられている場合は、中間部の１対も含む。全矯正荷重とは４シリンダにより負荷される荷重の合計であるが、６シリンダの場合はそれらの合計である。
【００２３】
１対のシリンダの矯正荷重の差を合計荷重の１０％以下とするのは、１０％を超えると、条切断後の横曲がりや上下方向の反りおよび大板状態でも新たな平坦不良や横曲がりが生じるからである。１０％以下であれば、形状不良の原因とはならない。好ましくは５％以下である。
【００２４】
さらに、本発明方法の別の態様は、矯正時の金属板の幅方向に並べて配置されている１対のコラムの矯正時の伸びを個々に測定し、その差が１対のコラムの伸びの合計値の１０％以下となるように各シリンダによる圧下量を補正して矯正荷重を調整する方法である。
【００２５】
金属板の矯正時には、圧下シリンダ４により矯正荷重が負荷されると反力が働きコラム６に受けてコラムが伸びる。そこで、４コラムの伸びを個々に測定し、金属板の幅方向に並べて配置されている１対のコラムの伸びの差を、１対のコラムの伸びの合計の伸びの１０％以下にする。１０％以下とするのは、１０％を超えると、条切断後の横曲がりや上下方向の反りおよび大板状態でも新たな平坦不良や横曲がりが生じるからである。
【００２６】
なお、金属板の幅方向に並べて配置されている１対のコラムは、ローラレベラの入り側の１対のコラムと出側の１対のコラムで、入り側と出側との間にも１対のコラムが設けられていればそれも含む。したがって、この場合の合計伸びは６コラムの伸びを合計したものである。コラムの伸びは歪みゲージ等により測定すればよい。
【００２７】
以上のように、矯正ロール両端部での圧下のアンバランスにより生じる大板状態または条切断後の形状不良の防止は、パスラインに直交する方向に設置されている１対のシリンダの矯正荷重の差が１対のシリンダの合計荷重の１０％以下にするか、またはパスラインと直交する方向に並べて配置されている１対のコラムの伸びの差が１対のコラムの伸びの合計値の１０％以下となるように各圧下シリンダによる圧下量を補正して矯正荷重を調整することにより防止できる。
【００２８】
しかし、矯正荷重が小さい場合は、十分に矯正ができず、小さな矯正荷重による矯正不良を防止するためには、矯正により金属板に付与される曲げ加工により金属板の降伏する領域が板厚方向において板厚の６０％以上となるように矯正荷重を調整する必要がある。
【００２９】
金属板がローラレベラにより矯正されるのは、繰り返し曲げ加工を受けるからである。この曲げ加工時に金属板の板厚方向の各位置には圧縮または引張り力が作用し、降伏応力以上になる位置では降伏し、板幅方向で応力レベルが均一化され、さらに繰り返し曲げ加工を受けることで板厚方向の応力分布が細分化され、残留応力が低減される。
【００３０】
図３は、矯正時の曲げ加工による板厚方向における降伏域の割合と条切断後に発生する横曲がり量の関係を調査した結果を示す図である。
【００３１】
長さ１２０００ｍｍの未矯正鋼板を５００ｍｍ幅に条切断した際に、約５０ｍｍと約３０ｍｍの横曲がりが生じる残留応力を持った２種類の鋼板を用いて、ローラレベラ矯正時に矯正ロールの圧下量を種々変化させて矯正し、曲げ加工により生じた降伏域の割合が種々異なった鋼板とし、矯正後に条切断し横曲がり発生量を測定した。図３の白丸が５０ｍｍの横曲がりを発生させる残留応力のある鋼板の場合で、黒丸が横曲がり３０ｍｍの場合である。
【００３２】
図３から明らかなように、初期の残留応力の程度に関わらず降伏域の板厚方向での割合が６０％以上になる条件で矯正すれば、条切断後の横曲がり量が抑制されることがわかる。このような実験の結果に基づいて、降伏域の板厚方向での割合を６０％以上とした。
【００３３】
なお、降伏域が６０％以上になるような矯正荷重は、被矯正材の強度、板厚、板幅等により一定ではない。したがって、矯正を施す前に矯正荷重を種々変化させて矯正して、矯正荷重と板厚方向での降伏域の割合との関係を予め求めておくことが必要である。
【００３４】
なお、板厚方向の降伏域の割合は、矯正中の曲げ歪みの測定、または矯正後の残留応力の板厚方向の分布の測定等により求めることができる。矯正中の曲げ歪みの測定は、鋼板表面に溝を付けて歪みゲージを貼り付けて測定する方法、また矯正後の残留応力の測定は、鋼板の一部を切り出して表面に歪みゲージを貼り付け、裏面より逐次切削した際の歪み変化より板厚方向の残留応力を求める方法が一般に知られている。また、ローラレベラのミル剛性が既知である場合は、鋼板の強度、寸法、矯正荷重および圧下条件等から鋼板に付与された圧下量を計算し、これより矯正中の鋼板に生じる応力を計算して、板厚方向の降伏域の割合を求める等の方法もある。
【００３５】
【実施例】
板厚３５ｍｍ、板幅４０５０ｍｍ、板長１００００ｍｍの引張り強さ４９０ＭＰａ級の鋼板（ＪＩＳ  ＳＭ４９０）を被矯正材として用いて、図１に示す構成のローラレベラにて矯正した。
【００３６】
被矯正材は、熱間圧延時に幅方向に不均一な水冷をおこない残留応力を故意に付与した。被矯正材の残留応力による形状不良の程度を確認するため、レベラ矯正を実施する前に５００ｍｍ幅に条切断し、その時に生じた横曲がり量を測定した。測定結果は、鋼板全長１０ｍで最大横曲がり量は１０〜３０ｍｍであった。
【００３７】
図４は、横曲がりを説明するための鋼板の平面図である。横曲がりとは鋼板の幅方向への曲がりをいい、鋼板の長さＬにおける最大の曲がり量ｂをいう。
【００３８】
ローラレベラの矯正ロール本数は、９本、矯正ロール直径３００ｍｍ、ロールバレル長５０００ｍｍであった。圧下設定はレベラ入側での圧下を最大とし、レベラ出側での圧下を０ｍｍとした。また、ベンディング装置の設定は鋼板幅内でのロール撓みが０．１ｍｍ以内となるように設定した。
【００３９】
矯正する際、各シリンダにより負荷される荷重は油圧シリンダの圧力計により測定した。また各コラムの伸びは各コラムに歪みゲージを取り付けて測定値を伸び（ｍｍ）に換算した。矯正時には各シリンダにより負荷される荷重と各コラムの伸びとを同時に測定した。実用する場合は、どちらか一方を測定、制御すればよい。
【００４０】
表１に示すように、本発明例として全矯正荷重は３０００トンまたは３５００トンにして、入り側２基のシリンダによる矯正荷重差が１００〜２００トンになるように油圧圧下を制御して矯正をおこなった。
【００４１】
また、従来例として全矯正荷重を３５００トンとして、２基のシリンダによる矯正荷重差を制御することなく矯正した。比較例として全矯正荷重を２４００トンとし、２基のシリンダの矯正荷重差を８０トンに制御して矯正した。
【００４２】
矯正後、各鋼板について、大板状態での横曲がりを測定した。また、大板をガストーチにより幅５００ｍｍの８条に条切断して、横曲がりと反りの測定をおこなった。また、矯正後の鋼板から、矯正により降伏した領域を調べるための試験片を採取し、前述のように板厚方向の残留応力分布のにより板厚方向における降伏域の割合を求めた。
【００４３】
反りは、下記方法により最大反り量を求めた。
【００４４】
図５は、反りを説明するための鋼板の側面図である。反りは、鋼板の長さＬにおける圧延面の水平線に対しての反り量であり、最大の反り量である。
【００４５】
測定結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
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表１から明らかなように、２基のシリンダの矯正荷重差を２基のシリンダの合計荷重の１０％以内に制御し、かつ矯正により金属板に付与される曲げ加工により金属板の降伏する領域が板厚方向において板厚の６０％以上となるように矯正荷重を調整して矯正した本発明例の試験No.１〜３は、大板状態での横曲がりは３ｍｍ以下、条切断後の横曲がり量は２ｍｍ以下、反りは３ｍｍ以下と小さく、矯正は正常におこなわれていた。
【００４７】
一方、従来例による矯正では幅方向両側での荷重バランスが大きく崩れ、２基のシリンダの矯正荷重差は４００トンになり、矯正後の大板状態で１２ｍｍの横曲がりが発生した。また、条切断後の形状は、横曲がりは２ｍｍ以下に低減され良好であったが、最大２０ｍｍ程度の反りが発生した。
【００４８】
２基のシリンダの矯正荷重差を２基のシリンダの合計荷重の１０％以内の８０トンに制御したが、金属板の降伏した領域が板厚方向において板厚の４０％となった比較例の試験No.５は、条切断後の横曲がりが５〜１３ｍｍ発生と不良であった。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、金属板のローラレベラによる矯正が精度よくおこなうことができ、矯正後の大板状態での形状不良や条切断後の形状不良はほぼ完全に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のローラレベラによる金属板の矯正方法を説明するためのローラレベラの構造を示す図で、図１（ａ）は縦断面図、図１（ｂ）は横断面図である。
【図２】幅方向両側での矯正荷重の合計と幅方向両側での矯正荷重の差との関係を示す図である。
【図３】矯正による板厚方向の降伏域の割合と条切断後に発生する横曲がり量との関係を示す図である。
【図４】横曲がりを説明するための鋼板の平面図である。
【図５】反りを説明するための鋼板の側面図である。
【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】
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