(57)【要約】【課題】１回の鋼板の幅方向エッジ部の圧延により、平坦を崩すことなく当該エッジ部の板厚を減少させるエッジ圧延装置を提供する。【解決手段】幅方向に差厚を有する鋼板を形成するエッジ圧延装置であって、鋼板の板面に対して垂直な方向から見たときに、圧延方向に対して直交する鋼板の幅方向のエッジ部を挟み、圧延する一対のテーパーロールを備え、各テーパーロールは、軸方向において鋼板の幅方向中央側からエッジ側に向かってロール径が大きくなり、かつ、圧延方向において鋼板の幅方向中央側にある一側がエッジ側にある他側より下流側に位置するように配置され、各テーパーロールのテーパーロール面により形成されるロールギャップは、鋼板の幅方向において鋼板の中央側からエッジ側に向かって小さくなるように設定されている。【選択図】図１
2017127905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向に差厚を有する鋼板を形成するエッジ圧延装置であって、
前記鋼板の板面に対して垂直な方向から見たときに、圧延方向に対して直交する前記鋼板の幅方向のエッジ部を挟み、圧延する一対のテーパーロールを備え、
各前記テーパーロールは、軸方向において前記鋼板の幅方向中央側からエッジ側に向かってロール径が大きくなり、かつ、圧延方向において前記鋼板の幅方向中央側にある一側がエッジ側にある他側より下流側に位置するように配置され、
各前記テーパーロールのテーパーロール面により形成されるロールギャップは、前記鋼板の幅方向において前記鋼板の中央側からエッジ側に向かって小さくなるように設定されている、エッジ圧延装置。
【請求項２】
前記鋼板の板面に対して垂直な方向から見たときの、前記鋼板の幅方向に対する前記テーパーロールの回転軸の傾きを表す圧延方向角度ｂは、０°より大きく４５°以下である、請求項１に記載のエッジ圧延装置。
【請求項３】
前記テーパーロールは、前記圧延方向から見たときの、前記テーパーロールの回転軸と前記鋼板の幅方向とがなす第１の傾き角度ａと、前記テーパーロールの回転軸に対する前記テーパーロール面の傾きを表す第２の傾き角度ｃとの和が正となるように配置される、請求項１または２に記載のエッジ圧延装置。
【請求項４】
少なくとも一方の前記テーパーロールを駆動する駆動装置をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエッジ圧延装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエッジ圧延装置と、
前記テーパーロールに対して圧延方向上流側に、前記鋼板の少なくとも前記エッジ部を加熱する加熱装置と、
を備える、圧延装置。
【請求項６】
幅方向に差厚を有する鋼板を形成するための圧延方法であって、
前記鋼板の板面に対して垂直な方向から見たときに、圧延方向に対して直交する方向を前記鋼板の幅方向として、
軸方向において前記鋼板の幅方向中央側からエッジ側に向かってロール径が大きくなり、かつ、圧延方向において前記鋼板の幅方向中央側にある一側がエッジ側にある他側より下流側に位置するように配置された一対のテーパーロールを、各前記テーパーロールのテーパーロール面により形成されるロールギャップが、前記鋼板の幅方向において前記鋼板の中央側からエッジ側に向かって小さくなるように設定し、
一対の前記テーパーロールの間に前記鋼板のエッジ部を通過させ、当該エッジ部を圧延する、圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板のエッジ部を圧延し、幅方向に差厚を有する鋼板を形成するためのエッジ圧延装置、圧延装置及び圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、幅方向に板厚分布を有する差厚鋼板の製造は、例えば図１５に示すような、カリバーロール２を備えるスタンドＦ１〜Ｆ６を多段に設けた圧延装置を用いて行われる。各スタンドＦ１〜Ｆ６は、ワークロールとして鋼板Ｓと接触して押圧するカリバーロール２及びストレートロール４と、カリバーロール２及びストレートロール４を圧下方向に支持する一対のバックアップロール６ａ、６ｂとからなる。カリバーロール２は、図１５下側に示すように、他のロール４、６ａ、６ｂと比較して軸方向において異なるロール径を有しており、圧延される鋼板Ｓの表面に凹凸を形成する。このような圧延装置で圧延を繰り返すことで、鋼板Ｓに所定の板厚分布を形成することができる。
【０００３】
差厚鋼板の製造に関する技術として、例えば特許文献１には、ストレートロールまたはテーパーロールで左右の圧下量を調整して幅方向にテーパー板厚分布を有する鋼板を製造する技術が開示されている。また、特許文献２には、連続熱間圧延機の連続する複数スタンドのカリバーロール圧延により、幅方向に異なる厚みを有する異形断面鋼板を圧延する方法が開示されている。かかる圧延方法では、被圧延材の両サイドに余肉部を設けると共に、各カリバーロールの、余肉部に当接して圧延する位置にテーパーからなる押さえ部を設けて、被圧延材自身に自己調芯機能を作用させて圧延する。さらに、特許文献３には、鋼帯に対して幅方向に部分的に接触するロールプロフィールを有するワークロールにより、差圧鋼板を製造する技術が開示されている。かかる技術では、複数スタンドを用いて、各スタンドのワークロールによる鋼帯の加工部分を徐々に変更させて、鋼板に板厚分布を付与している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１２１７０３号公報
【特許文献２】特開平６−１４２７１０号公報
【特許文献３】特開２０１４−１６６６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１〜３に記載の技術は、鋼板を多段圧延することで幅方向に板厚分布を形成するものであり、製造する鋼板の形状が異なる毎に、圧延条件あるいは設備構成を変更する必要があった。例えば、鋼板の幅方向エッジ部の板厚を減少させたい場合にも複数段で圧延する必要があり、圧延条件あるいは設備構成を適宜変更しなければならなかった。
【０００６】
例えば、上記特許文献２、３のように孔型が形成されたカリバーロールを用いる場合、鋼板の幅方向に板厚分布を設けるためには、各スタンドにおいてカリバーロールの孔型形状を変える必要があるが、圧延装置のロール形状の変更は容易に行うことができない。また、鋼板の幅方向の板厚分布を変更するために単純に圧下量を変更するだけでは、板厚は変化するものの、幅方向位置での伸び差も同時に変化し、平坦不良を誘発する。
【０００７】
また、上記特許文献１に記載の技術では、ストレートロールまたはテーパーロールを用いてテーパー板厚分布を作り込んでいるが、その板厚分布は鋼板の全幅に渡っており、鋼板の幅方向のエッジ部に限定した薄肉化には適用することはできない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、１回の鋼板の幅方向エッジ部の圧延により、平坦を崩すことなく当該エッジ部の板厚を減少させることの可能な、新規かつ改良されたエッジ圧延装置、圧延装置及び圧延方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、幅方向に差厚を有する鋼板を形成するエッジ圧延装置であって、鋼板の板面に対して垂直な方向から見たときに、圧延方向に対して直交する前記鋼板の幅方向のエッジ部を挟み、圧延する一対のテーパーロールを備え、各前記テーパーロールは、軸方向において前記鋼板の幅方向中央側からエッジ側に向かってロール径が大きくなり、かつ、圧延方向において前記鋼板の幅方向中央側にある一側がエッジ側にある他側より下流側に位置するように配置され、各前記テーパーロールのテーパーロール面により形成されるロールギャップは、前記鋼板の幅方向において前記鋼板の中央側からエッジ側に向かって小さくなるように設定されている、エッジ圧延装置が提供される。
【００１０】
鋼板の板面に対して垂直な方向から見たときの、鋼板の幅方向に対するテーパーロールの回転軸の傾きを表す圧延方向角度ｂは、０°より大きく４５°以下に設定される。
【００１１】
テーパーロールは、圧延方向から見たときの、テーパーロールの回転軸と鋼板の幅方向とがなす第１の傾き角度ａと、テーパーロールの回転軸に対するテーパーロール面の傾きを表す第２の傾き角度ｃとの和が正となるように配置される。
【００１２】
また、エッジ圧延装置は、少なくとも一方のテーパーロールを駆動する駆動装置をさらに備える。
【００１３】
さらに、上述のエッジ圧延装置について、テーパーロールに対して圧延方向上流側に、鋼板の少なくともエッジ部を加熱する加熱装置を備えてもよい。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、差厚を有する鋼板を形成するための圧延方法であって、鋼板の板面に対して垂直な方向から見たときに、圧延方向に対して直交する方向を鋼板の幅方向として、軸方向において鋼板の幅方向中央側からエッジ側に向かってロール径が大きくなり、かつ、圧延方向において鋼板の幅方向中央側にある一側がエッジ側にある他側より下流側に位置するように配置された一対のテーパーロールを、各テーパーロールのテーパーロール面により形成されるロールギャップが、鋼板の幅方向において鋼板の中央側からエッジ側に向かって小さくなるように設定し、一対のテーパーロールの間に鋼板のエッジ部を通過させ、当該エッジ部を圧延する、圧延方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、１回の鋼板の幅方向エッジ部の圧延により、平坦を崩すことなく当該エッジ部の板厚を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るエッジ圧延装置の適用例を示す概略説明図である。
【図２Ａ】一般的に板厚の異なる鋼板を結合してテーラードブランクにする場合に、段差が形成されることを示す説明図である。
【図２Ｂ】同実施形態に係る差厚鋼板をテーラードブランクにする場合に、段差を抑止し滑らかに板厚が変化する鋼板が得られることを示す説明図である。
【図３】同実施形態に係るエッジ圧延装置のテーパーロールの配置を示す概略斜視図である。
【図４】同実施形態に係るエッジ圧延装置のテーパーロールの配置を示す概略平面図である。
【図５】同実施形態に係るエッジ圧延装置のテーパーロールの配置を示す概略正面図である。
【図６】テーパーロールの形状を説明するための概略正面図である。
【図７】エッジ圧延装置の一構成例を示す概略斜視図である。
【図８】数値解析により、ストレートロールを用いて鋼板のエッジ部を圧延したときの幅方向の断面形状を示すグラフである。
【図９】数値解析により、テーパーロールを用いて鋼板のエッジ部を圧延したときの幅方向の断面形状を示すグラフである。
【図１０】数値解析により、テーパーロールを用いて鋼板のエッジ部を圧延したときの、圧延方向角度と幅方向の変化量との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態に係る加熱装置が設置されたエッジ圧延装置の適用例を示す概略説明図である。
【図１２】鋼板の加熱温度と降伏応力との一関係例を示すグラフである。
【図１３】比較例として、本実施形態に係るエッジ圧延装置のワークロールをストレートロールにしたときの鋼板のエッジ部の圧延シミュレーションの結果を示す図である。
【図１４】実施例として、一対のテーパーロールを備えるエッジ圧延装置による鋼板のエッジ部の圧延シミュレーションの結果を示す図である。
【図１５】一般的なカリバーロールを用いた圧延方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
＜１．概要＞
まず、図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照して、本発明の一実施形態に係るエッジ圧延装置の概略構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係るエッジ圧延装置の適用例を示す概略説明図である。図２Ａは板厚段差のある一般的なテーラードブランクを、図２Ｂは板厚の段差を抑制したテーラードブランクを示す説明図である。なお、以下において、鋼板の中央部及びエッジ部は、特に説明がない部分については、鋼板の幅方向における位置を表している。中央部は、鋼板の板幅中心からエッジ部を除く部分をいい、エッジ部は、鋼板の端部（エッジ）から所定の範囲の板厚を薄くする部分をいう。エッジ部は、例えば鋼板の端部から数十ｍｍ程度の範囲を想定してもよい。また、以下の図面において、白矢印は鋼板Ｓの圧延方向を示しており、矢印の向きが圧延方向下流側を指している。
【００１９】
本実施形態に係るエッジ圧延装置は、鋼板の幅方向におけるエッジ部を圧延する圧延装置である。エッジ圧延装置は、例えば図１に示すように、鋼板Ｓの圧延方向の上流側及び下流側においてピンチロール１１ａ、１１ｂ及び１３ａ、１３ｂで支持された鋼板Ｓのエッジ部を、一対のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂにより圧延する。テーパーロール１１０ａ、１１０ｂのテーパーロール面により圧下された鋼板Ｓのエッジ部は、図１に示すように板厚が薄くなる。ここで、本実施形態に係るエッジ圧延装置による圧延は、従来の一般的な鋼板の加工方法と比較して、鋼板Ｓのエッジ部を圧延しても長手方向（すなわち、圧延方向）に座屈させないので、鋼板Ｓが波打つような形状となる等の平坦不良を誘発せず、幅方向エッジ部の板厚をテーパー状に薄肉化することを可能にする。したがって、滑らかに板厚が減少したエッジ部を有する鋼板を容易に得ることが可能となる。
【００２０】
例えば、溶接により複数の鋼板を接合して形成されたテーラードブランク（Tailored  Blanks）において、図２Ａに示すように、板厚の異なる２つの鋼板Ｓａ、Ｓｂから形成されている場合がある。このように各鋼板Ｓａ、Ｓｂの板厚が異なると、その段差のため、接合後の鋼板表面が滑らかでなく、例えば荷重が負荷されるような場合には段差部に応力集中が発生して破断要因となることも想定される。そこで、本実施形態に係るエッジ圧延装置により鋼板Ｓａの幅方向エッジ部を圧延することで、図２Ｂに示すように、板厚の大きい鋼板Ｓａの端部の板厚を鋼板Ｓｂの板厚に合わせ、鋼板Ｓａと鋼板Ｓｂとの接合部分の急な段差をなくし、幾何学的に滑らかに接合された鋼板とすることができる。その結果、結合部の強度も向上する利点がある。
【００２１】
以下、本実施形態に係るエッジ圧延装置の構成とこれによる圧延方法について、詳細に説明する。
【００２２】
＜２．エッジ圧延装置の構成＞
図３〜図７に基づいて、本実施形態に係るエッジ圧延装置の構成について説明する。なお、図３は、本実施形態に係るエッジ圧延装置のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂの配置を示す概略斜視図である。図４は、本実施形態に係るエッジ圧延装置のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂの配置を示す概略平面図である。図５は、本実施形態に係るエッジ圧延装置のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂの配置を示す概略正面図である。図６は、テーパーロールの形状を説明するための概略正面図である。図７は、エッジ圧延装置の一構成例を示す概略斜視図である。図３〜図５において、Ｚ軸方向は圧延方向であり、圧延方向に対して直交する２方向のうち、鋼板Ｓの幅方向に対応する方向をＸ軸方向、鋼板Ｓの板厚方向に対応する方向をＹ軸方向とする。また、以下の説明では、図１に示したように、鋼板Ｓの長手方向は圧延方向に対応し、鋼板Ｓの幅方向は圧延方向に対して直交する方向であるとする。
【００２３】
本実施形態に係るエッジ圧延装置は、図３に示すように、一対のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂにより鋼板Ｓの幅方向エッジ部を挟み圧延する。エッジ圧延装置では、テーパーロール１１０ａ、１１０ｂを以下のように配置することで、平坦不良を誘発せず、幅方向エッジ部の板厚をテーパー状に薄肉化することを可能にしている。
【００２４】
［２−１．圧延方向に対するテーパーロールの回転軸の傾き］
まず、エッジ圧延装置のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂは、圧延方向において鋼板Ｓの中央側にある一側がエッジ側にある他側より圧延方向下流側に位置するように配置される。すなわち、図４に示すように、鋼板Ｓの板面に対して垂直な方向（Ｙ軸方向）から見たときに、テーパーロール１１０ａ（１１０ｂ）の回転軸Ｃａ（Ｃｂ）は、中央側が圧延方向の下流側を向くように、幅方向（Ｘ軸方向）に対して傾いている。鋼板Ｓの板面に対して垂直な方向（Ｙ軸方向）から見たときの、Ｘ軸とテーパーロール１１０ａ（１１０ｂ）の回転軸Ｃａ（Ｃｂ）とのなす角を圧延方向角度ｂとすると、テーパーロール１１０ａ（１１０ｂ）は、圧延方向角度ｂが０°より大きく４５°以下を満たすように配置される。
【００２５】
通常、鋼板Ｓをロールによって圧延すると、板厚は減少するが、このときの幅方向の変形は非常に小さい。そのため、鋼板Ｓの幅方向の一部のみを圧延すると、圧下された部分のみが板厚減少する。しかし、材料は幅方向にはほとんど変形せず、鋼板Ｓの長手方向（すなわち、圧延方向）に延びるため、平坦不良を誘発する。
【００２６】
そこで、鋼板Ｓを長手方向ではなく幅方向に延びるように変形させるため、本実施形態に係るエッジ圧延装置は、ロールをテーパー形状として当該ロールに周速差を設け、さらに、鋼板Ｓの幅方向エッジ側に向かう外向きの力を大きくするため、鋼板Ｓのエッジ部側ほど周速が大きくなるようにロールを配置する。すなわち、テーパーロール１１０ａ、１１０ｂによって発生する力が鋼板Ｓの幅方向エッジ側に向くように圧延方向角度ｂを設けて、幅方向への材料の広がりを増加させる。これにより、テーパーロール１１０ａ、１１０ｂにより圧下されたエッジ部が幅方向へ塑性変形しやすくなる。鋼板Ｓの幅方向への塑性変形が増加すると、エッジ部を薄肉化しても長手方向の延びが抑制されるため、座屈せず、平坦不良が抑制される。
【００２７】
ここで、ストレートロールとテーパーロールとについて、鋼板のエッジ部の圧延による幅方向の変形量の数値解析を行った。まず、ストレートロールを用いて鋼板のエッジ部を圧延したときの幅方向の断面形状を図８に示す。図８の数値解析では、ロール長１００ｍｍ、ロール径１００ｍｍの一対のストレートロールを用い、圧延方向から見たときの、各ストレートロールの外周面と鋼板の幅方向（すなわち、Ｘ軸方向）とのなす角度（図５のテーパーロールをストレートロールとしたときの角度θ）が１．７２°となるように設定した。そして、このように配置された一対のストレートロールの圧延方向角度ｂを０°、１５°、４５°と変化させ、降伏応力２００ＭＰａ、加工硬化係数１０００ＭＰａの機械特性を有する鋼板のエッジ部を圧下した。圧下量は０．３ｍｍとした。本数値解析では、鋼板モデルとして、鋼板は板厚方向に上下対称であることを想定した１／２モデルを用いた。図８に示すように、ストレートロールを用いた場合、鋼板の幅方向における母材からの変形量は圧延方向角度ｂの大きさによらず、ほぼ同程度であった。
【００２８】
次に、テーパーロールを用いて鋼板のエッジ部を圧延したときの幅方向の断面形状を図９に示す。図９の数値解析では、３種類のテーパーロールを用いた場合について検証した。各テーパーロールは、いずれもロール長１００ｍｍ、最大ロール径１００ｍｍであり、最小ロール径のみ１０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍと相違している。テーパーロールは、圧延方向から見たときの、各テーパーロールの外周面と鋼板の幅方向（すなわち、Ｘ軸方向）とのなす角度θが１．７２°、圧延方向角度ｂが４５°となるように設定した。そして、各テーパーロールにより、降伏応力２００ＭＰａ、加工硬化係数１０００ＭＰａの機械特性を有する鋼板のエッジ部を圧下した。圧下量は０．３ｍｍとした。本数値解析においても、鋼板モデルとして、鋼板は板厚方向に上下対称であることを想定した１／２モデルを用いた。
【００２９】
図９に示すように、テーパーロールを用いた場合、鋼板の幅方向における母材からの変形量はテーパーロールの最小ロール径の大きさによらず、ほぼ同程度であった。また、変形量の大きさは、図８に示したストレートロールを用いた場合と比較して約３倍となった。これより、テーパーロールを用いて、ロールの回転方向を外向き（エッジ側）に向けることで、幅方向のメタルフローが促進されることがわかる。
【００３０】
また、テーパーロールを用いて鋼板のエッジ部を圧延したときの、圧延方向角度ｂと幅方向の変化量との関係について数値解析した。その結果を図１０に示す。当該数値解析では、ロール長１００ｍｍ、最大ロール径１００ｍｍ、最小ロール径５０ｍｍのテーパーロールを用いた。圧延方向から見たときの、テーパーロールの外周面と鋼板の幅方向（すなわち、Ｘ軸方向）とのなす角度θを１．７２°とし、圧延方向角度ｂを０°、１５°、３０°、４５°と変化させ、降伏応力２００ＭＰａ、加工硬化係数１０００ＭＰａの機械特性を有する鋼板のエッジ部を圧下した。圧下量は０．２４ｍｍとした。本数値解析においては、鋼板モデルとして、鋼板全厚についてモデル化した１／１モデルを用いた。
【００３１】
図１０に示すように、圧延方向角度ｂが１５°、３０°、４５°の場合には、圧延方向角度ｂが０°のときと比較して、幅方向における母材からの変化量はいずれも大きくなっていた。したがって、圧延方向角度ｂが０°より大きければ、幅方向への延びを効率よく大きくすることができる。特に、圧延方向角度ｂが３０°のとき、幅方向の変化量は圧延方向角度ｂが０°のときの約２倍となり、最も効率よく加工できることがわかった。一方、圧延方向角度ｂを過大に設定すると、鋼板Ｓの幅方向においてテーパーロールによるエッジ部の圧延領域が減少し、エッジへ向かう力が作用する範囲も狭くなるため、幅方向への伸びが低下する。そのため、圧延角度ｂが４５°より大きくなる設定は適切でない。
【００３２】
以上より、本実施形態に係るエッジ圧延装置のテーパーロールは、圧延方向角度ｂが０°より大きく４５°以下を満たすように配置され、望ましくは圧延方向角度ｂが３０°となるように配置される。
【００３３】
［２−２．テーパーロールのロール径と鋼板との関係］
エッジ圧延装置のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂは、軸方向の一側から他側に向かってロール径が増加するテーパー形状を有している。なお、テーパーロール１１０ａ、１１０ｂの周面（以下、「テーパーロール面」ともいう。）は、図６に示すように、軸方向の一側から他側に向かって直線的にロール径が増加する形状であってもよい。あるいは、軸方向の一側から他側に向かって曲線的にロール径が増加する形状（すなわち、テーパーロール面が膨らんでいたり、窪んでいたりする形状）であってもよい。
【００３４】
エッジ圧延装置では、テーパーロール１１０ａ、１１０ｂは、図３及び図４に示すように、ロール径の小さい一側が鋼板Ｓの幅方向中央側にあり、ロール径の大きい他側が鋼板Ｓの幅方向エッジ側にあるように配置される。このように、鋼板Ｓの幅方向のエッジ側のロール径を大径とすることで、エッジ側ほどテーパーロール１１０ａ、１１０ｂの周速を速めることができ、材料の幅方向変形が促進される。これにより、鋼板Ｓの幅方向エッジ部の薄肉化を容易に実現することができる。
【００３５】
［２−３．ロールギャップ］
テーパーロール１１０ａ、１１０ｂのテーパーロール面により形成されるロールギャップは、軸方向において鋼板Ｓの幅方向中央側からエッジ側に向かって小さくなるように設定される。このようにテーパーロール１１０ａ、１１０ｂを配置することで、鋼板Ｓの幅方向エッジ部を中央部分と比較して板厚が薄くなるように加工することができる。
【００３６】
具体的には、図５に示すように、テーパーロール１１０ａ（１１０ｂ）の回転軸Ｃａ（Ｃｂ）と鋼板Ｓの幅方向（すなわち、Ｘ軸方向）とのなす傾きを第１の傾き角度ａとする。第１の傾き角度ａは、鋼板Ｓに設ける板厚方向の差厚に応じて適宜設定される。また、図６に示すように、テーパーロール１１０ａ（１１０ｂ）の最小ロール径をｄ１、最大ロール径をｄ２、ロール長をｗとしたとき、テーパーロール１１０ａ（１１０ｂ）の回転軸Ｃａ（Ｃｂ）に対するテーパーロール面の傾きを表す第２の傾き角度ｃは、下記式（１）で表される。第２の傾き角度ｃは、テーパーロール１１０ａ（１１０ｂ）の形状で決まる値である。
【００３７】
【数１】
2017127905.tif 000003
【００３８】
第１の傾き角度ａ及び第２の傾き角度ｃの和は、図５に示すように、圧延方向から見たときの、各テーパーロール１１０ａ、１１０ｂの外周面と鋼板Ｓの幅方向（すなわち、Ｘ軸方向）とのなす角度θとなる。この角度θを０°より大きくなるようにテーパーロール１１０ａ、１１０ｂを設定することで、テーパーロール１１０ａ、１１０ｂのロールギャップを、軸方向において鋼板Ｓの幅方向中央側からエッジ側に向かって小さくなるように設定することができる。このように配置された一対のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂによって鋼板Ｓのエッジ部を挟み圧延することで、エッジ部を、エッジ側に向かうほど薄肉となるように加工することができる。
【００３９】
以上のように、鋼板Ｓのエッジ部のみを薄肉化する一対のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂを配置することで、エッジ圧延装置によりエッジ部が圧延された際に薄肉化されたことで余った材料を幅方向へ延ばすことができる。これにより、しわのない、平坦な差厚を有する鋼板Ｓを形成することができる。
【００４０】
［２−４．エッジ圧延装置の一構成例］
図７に、本実施形態に係るエッジ圧延装置１００の一構成例を示す。図７に示すように、一対のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂは、ハウジング１０２によって支持されており、テーパーロール１１０ａ、１１０ｂを回転させるための駆動装置として設けられたモータ１３０によって回転される。図７に示す例では、一方のテーパーロール１１０ｂがモータ１３０によって回転駆動される。
【００４１】
各テーパーロール１１０ａ、１１０ｂの大径側の端部には駆動ギア１２０ａ、１２０ｂが設けられており、テーパーロール１１０ｂが回転することで、駆動ギア１２０ｂから駆動ギア１２０ａへ回転力が伝達され、他方のテーパーロール１１０ａは回転する。これにより、一対のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂの回転速度を同一にすることができ、装置構成も簡易にすることができる。なお、本発明はかかる例に限定されず、例えば各テーパーロール１１０ａ、１１０ｂにそれぞれモータを設けるようにしてもよい。
【００４２】
＜３．エッジ部の圧延方法＞
鋼板Ｓのエッジ部の圧延は、例えば図１に示したように、ピンチロール１１ａ、１１ｂ及び１３ａ、１３ｂ等によって圧延方向で鋼板Ｓを拘束した状態で行われる。したがって、エッジ圧延装置１００は、例えば図１のピンチロール１１ａ、１１ｂとピンチロール１３ａ、１３ｂとの間に設けられる。そして、鋼板Ｓのエッジ部を、一対のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂの間に通過させることで、テーパーロール１１０ａ、１１０ｂに接する鋼板Ｓのエッジ部の板厚が薄くされる。このとき、材料は鋼板の幅方向外側（エッジ側）へ移動し、長手方向、すなわち圧延方向への移動が少なくなることから、平坦を維持しながらエッジ部の板厚は減少される。
【００４３】
このように、本実施形態に係るエッジ圧延装置を用いることで、１回の鋼板の幅方向エッジ部の圧延により、平坦を崩すことなく当該エッジ部の板厚を減少させることができる。
【００４４】
なお、本発明に係る鋼板Ｓの幅方向エッジ部の圧延方法は、図１に示したように圧延方向の上流側及び下流側で鋼板Ｓを拘束した状態でエッジ部を圧延することに限定されない。鋼板Ｓの幅方向エッジ部の圧延時において、鋼板Ｓは少なくとも圧延方向上流側で拘束されていればよい。また、鋼板Ｓは、図１に示したようなピンチロール１１ａ、１１ｂ及び１３ａ、１３ｂによる拘束以外にも、例えば縦ロールを用いて両エッジ側から拘束されていてもよい。鋼板Ｓの幅方向エッジ部の圧延は、例えば、冷間圧延後や熱間圧延後に実施してもよい。
【００４５】
＜４．加熱装置の設置＞
上述のエッジ圧延装置を用いて鋼板の幅方向エッジ部の板厚を減少させる際、加工性を高めるため、テーパーロールに対して圧延方向上流側に、鋼板の少なくとも当該エッジ部を加熱する加熱装置を設けてもよい。鋼板を加熱することで変形抵抗が低下するため、加熱しない場合よりも加工が容易となる。特に、高強度材の加工において効果的である。以下、図１１及び図１２に基づいて、加熱装置が設置されたエッジ圧延装置による幅方向エッジ部の圧延方法について説明する。図１１は、本発明の一実施形態に係る加熱装置が設置されたエッジ圧延装置の適用例を示す概略説明図である。図１２は、鋼板の加熱温度と降伏応力との一関係例を示すグラフである。
【００４６】
図１１に示すエッジ圧延装置は、図１と同様、鋼板の幅方向におけるエッジ部を圧延する圧延装置である。すなわち、エッジ圧延装置は、鋼板Ｓの圧延方向の上流側及び下流側においてピンチロール１１ａ、１１ｂ及び１３ａ、１３ｂで支持された鋼板Ｓのエッジ部を、一対のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂにより圧延する。テーパーロール１１０ａ、１１０ｂのテーパーロール面により圧下された鋼板Ｓのエッジ部は、図１に示すように板厚が薄くなる。
【００４７】
さらに、図１１においては、一対のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂと、当該テーパーロール１１０ａ、１１０ｂに対して圧延方向上側流側のピンチロール１１ａ、１１ｂとの間に、加熱装置２００が設置されている。加熱装置２００は、鋼板Ｓのうち少なくともテーパーロール１１０ａ、１１０ｂにより圧延されるエッジ部を加熱する。したがって、加熱装置２００は、図１１に示すように、テーパーロール１１０ａ、１１０ｂにより圧延される鋼板Ｓのエッジ部のみを加熱してもよく、例えばテーパーロール１１０ａ、１１０ｂの胴長と等程度の加熱幅を有していればよい。あるいは、加熱装置２００によって鋼板Ｓの幅方向全体を加熱してもよい。また、加熱装置２００は、加熱された鋼板Ｓの温度が低下する前にテーパーロール１１０ａ、１１０ｂにより圧延するため、テーパーロール１１０ａ、１１０ｂの近くに設置するのがよい。
【００４８】
加熱装置２００としては、例えば、導線に交流電流を流して発生した磁力線の影響により鋼板に渦電流を生じさせて発熱させる（すなわち、誘導加熱する）インダクションヒーターや赤外線ヒーター等を用いてもよい。あるいは、テーパーロール１１０ａ、１１０ｂに対して圧延方向上側流側で鋼板Ｓと接触するロール（例えばピンチロール１１ａ、１１ｂ）に電流を流し、鋼板の電気抵抗により生じるジュール熱を利用して、鋼板を加熱することもできる。
【００４９】
一対のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂにて鋼板Ｓの幅方向エッジ部を圧延する前に、加熱装置２００によって予め当該エッジ部を加熱することで、鋼板Ｓの変形抵抗を低下させ、加工性を向上させる。ここで、加熱装置２００による鋼板Ｓの加熱温度は、鋼種や加工後の鋼板の用途、冷却後の材料強度等を考慮して決定される。例えば、図１２は、７８０ＭＰａ級高強度鋼板についての、加熱温度と降伏応力との一関係例を示している。一般に、図１２に示すように加熱温度が高くなるにつれて鋼板の降伏応力は低下するが、所定の加熱温度までは、加熱により高温となっている時点では降伏応力が低下しているものの、冷却後は所定の降伏応力まで戻る。図１２に示す例では、加熱温度が７００℃程度までは、高温時は降伏応力が１００Ｎ／ｍｍ２以下まで低下しても、冷却後に７５０Ｎ／ｍｍ２程度まで戻っている。
【００５０】
そこで、例えばこのような加熱温度と降伏応力との関係に基づいて、加熱装置２００による鋼板Ｓの加熱温度を、冷却後に所定の材料強度を有することが可能な温度に設定することで、加工時に設定した温度まで鋼板Ｓを加熱して加工性を向上させることができるとともに、冷却後には所定の材料強度を保持させることができる。なお、加熱温度を高くし過ぎると、鋼板の加工性は高まるが、冷却後に所定の材料強度を有することができないことに加えて鋼板表面にスケールも発生しやすくなる。このため、冷却後に所定の材料強度を保持し、かつ、スケールの発生が抑制される適切な加熱温度を設定するのがよい。
【００５１】
以上のように、鋼板Ｓのエッジ部のみを薄肉化する一対のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂを配置することで、エッジ圧延装置によりエッジ部が圧延された際に薄肉化されたことで余った材料を幅方向へ延ばすことができる。これにより、しわのない、平坦な差厚を有する鋼板Ｓを形成することができる。さらに、エッジ圧延装置に、一対のテーパーロール１１０ａ、１１０ｂに対して圧延方向上流側に設けられた加熱装置を設けて圧延装置を構成することで、テーパーロール１１０ａ、１１０ｂによってエッジ部を加工する際に鋼板Ｓの変形抵抗を低下させ、加工しやすくすることができる。特に、高強度材の加工に際しては、加熱しなくとも加工は可能であるが圧延荷重が高くなり加工性が著しく低下するため、本手法は有効である。圧延荷重が低減できると、エッジ圧延装置にかかる負荷も小さくなるため、加工精度も高まる利点がある。
【００５２】
＜５．実施例＞
ストレートロールとテーパーロールとについて、鋼板のエッジ部の圧延シミュレーションの結果を図１３及び図１４に示す。図１３には、比較例として、本実施形態に係るエッジ圧延装置のワークロールをストレートロールにしたときの鋼板のエッジ部の圧延シミュレーションの結果を示す。図１４には、実施例として、一対のテーパーロールを備えるエッジ圧延装置による鋼板のエッジ部の圧延シミュレーションの結果を示す。図１３、図１４においても、白矢印は鋼板Ｓの圧延方向を示しており、矢印の向きが圧延方向下流側を指している。
【００５３】
図１３に示す比較例では、ロール長１００ｍｍ、ロール径１００ｍｍの一対のストレートロールを用い、各ストレートロールの外周面と鋼板の幅方向とのなす傾き角度θを１．７２°、圧延方向角度ｂを０°として、降伏応力２００ＭＰａ、加工硬化係数１０００ＭＰａの機械特性を有する鋼板のエッジ部を圧下した。圧下量は０．３ｍｍとした。図１３に示すように、鋼板のエッジ部は圧延方向（Ｚ軸方向）に座屈して波打った形状となり、平坦不良となった。
【００５４】
次に、図１４に示す実施例では、ロール長１００ｍｍ、最大ロール径１００ｍｍ、最小ロール径５０ｍｍのテーパーロールを用い、テーパーロールの外周面と鋼板の幅方向とのなす傾き角度θを１．７２°、圧延方向角度ｂを３０°として、降伏応力２００ＭＰａ、加工硬化係数１０００ＭＰａの機械特性を有する鋼板のエッジ部を圧下した。圧下量は０．２４ｍｍとした。図１４に示すように、鋼板のエッジ部には座屈が生じておらず、その幅方向（Ｘ軸方向）の断面形状はテーパー状で、かつ、平坦が維持されるものとなった。このように、本実施形態に係るテーパーロールを備えるエッジ圧延装置を用いた圧延により、鋼板のエッジ部を、平坦を崩すことなく板厚を減少させることができることが示された。
【００５５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５６】
１１ａ、１１ｂ、１３ａ、１３ｂ    ピンチロール
１００                            エッジ圧延装置
１０２                            ハウジング
１１０ａ、１１０ｂ                テーパーロール
１２０ａ、１２０ｂ                駆動ギア
１３０                            モータ
２００                            加熱装置
Ｓ                                鋼板
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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