(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚鋼板の幅方向に板厚分布を付与することにより平面形状を制御して圧延する厚鋼板の圧延方法において、板幅両端部の板厚を厚くするとともに、板幅中央部についても板厚を厚くする板厚分布を付与して圧延し、前記板幅中央部に付与する板厚分布を、前記板幅両端部の板厚のみを厚くした場合に先後端部に生じる見かけ上の幅落ちの大きさに基づき、決定することを特徴とする厚鋼板の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、厚鋼板の幅方向に板厚分布を付与することにより平面形状を制御して圧延する厚鋼板の圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、厚鋼板の圧延工程はスラブの表面手入れあるいは幅出し精度を保つため、板厚調整を行う調整圧延フェーズ、平面上で圧延方向を90度回転して所定の製品幅を得る幅出し圧延フェーズ、再び90度回転して所定の製品板厚を得る仕上圧延フェーズ、の３つの圧延フェーズから構成されている。厚鋼板の圧延はレバース圧延で行われており、これらの３つのフェーズを合わせて全部で10数パスの圧下を加えている。
【０００３】
このようなプロセスを経て得られる製品の平面形状は、幅出し比（製品幅／スラブ幅）あるいは長さ方向圧下比（製品長さ／スラブ長さ）により変化する。例えば、幅出し比が小さく長さ方向圧下比が大きい場合は鼓状（図７（ａ））となり、逆に幅出し比が大きく長さ方向圧下比が小さい場合は太鼓状（図７（ｂ））となることが知られている。圧延完了後の板取りにおいては、これらの平面形状で矩形から外れている部分はすべて切り落とされ、製品の歩留まりの低下を招く。
【０００４】
これらの平面形状不良への対策として、予め最終的な平面形状を予測して圧延を行う方法がいくつか提案されている。例えば、特開昭52-57061号公報には、圧延中にロール間隔を変えることにより、被圧延材に所定の板厚分布を付与した後、90度回転して幅出し圧延あるいは仕上圧延を行う厚板の平面形状制御方法が提案されている。これによれば、平面形状の制御を、次のようにしてタングあるいはフィッシュテールを矩形に近づけるとよいとしている。
【０００５】
この技術では、例えば、長手端面がタングとなる場合は、幅出し圧延フェーズの最終パスにおいて、長手方向の先後端部の板厚を中央部より厚くなるように板厚分布を付与し、その後、仕上圧延を行う。幅端面がタングとなる場合は、調整圧延フェーズの最終パスにおいて、長手方向の先後端部の板厚を中央部より厚くなるように板厚分布を付与し、その後、幅出し圧延を行う。これとは逆に、フィッシュテールとなる場合は、長手方向の先後端部の板厚を中央部より薄くなるように板厚分布を付与するというものである。
【０００６】
その他、圧延中にロール間隔を変更する方法以外にも、任意の板厚分布を付与する方法として、クラウンロールやベンダの利用、エッジャによる幅圧延を行いドッグボーンを形成する方法、あるいは圧延開始前に予め圧延機のワークロール対の片側に孔型ロールを組み込んでおき、スラブの片面を凸型に予備成形する方法等が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような板幅両端部の板厚が中央部より厚い被圧延材を圧延した場合、定常部ではいわゆる幅戻りが生じて板幅が増加するが、非定常部、即ち圧延TB端（先後端部）では、メタルフローは圧延長手方向が支配的となり、幅戻りは殆ど生じない。その結果、被圧延材の平面形状は、図８に示すように、TB端では板幅が定常部より相対的に狭くなり、見かけ上幅落ちしたようなプロフィール、即ち幅端面がタング状に張り出したプロフィールとなる。以後、この現象を、見かけ上の幅落ちと称する。
【０００８】
従来技術では、このようにして、先後端部（TB端）のタングを矩形に近づけているので、先後端部の切断によるクロップロスは改善されるが、TB端で生じる見かけ上の幅落ちにより、幅端面の切断によるトリムロスは逆に助長される場合がある。その結果、全体としての歩留まりは十分には改善されず、場合によっては却って歩留まり低下を招く場合もあり得る。
【０００９】
この発明は、以上のような従来技術の問題点を解決し、クロップロスのみならず、トリムロスも含む四周切り捨てロスを最小とすることが可能な厚鋼板の平面形状制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は次の発明により解決される。
【００１１】
本発明は、厚鋼板の幅方向に板厚分布を付与することにより平面形状を制御して圧延する厚鋼板の圧延方法において、板幅両端部の板厚を厚くするとともに、板幅中央部についても板厚を厚くする板厚分布を付与して圧延し、前記板幅中央部に付与する板厚分布を、前記板幅両端部の板厚のみを厚くした場合に先後端部に生じる見かけ上の幅落ちの大きさに基づき、決定することを特徴とする厚鋼板の圧延方法である。
【００１２】
この発明は、厚鋼板の平面形状に及ぼす圧延前の板厚分布の影響について検討する中でなされた。その過程で、板幅中央部の板厚が厚い場合、TB端でも通常より大きな幅広がりが生じるという知見を得た。そこで、厚鋼板の板幅中央部についても板厚を厚くした板厚分布を付与し、これを圧延することによりTB端にも幅広がりを生じさせて、前述の見かけ上の幅落ちを軽減する。
【００１３】
図１は、この発明による幅方向の板厚分布と圧延後の平面形状を模式的に示す図である。この図に示すように、板幅両端部とともに板幅中央部の板厚を厚くして圧延することにより、前述の図８に見られたTB端の見かけ上の幅落ちが解消する。その結果、図８に比べて板取りできる板幅は大きくなり、従来技術では不可避であった板幅両端部を厚くしたことに伴うトリム代の増大を、防止することが可能となる。
【００１４】
具体的な、板厚分布の付与方法については、板幅両端部については、クロップロスの低減等から最適な板厚分布が、従来から得られており、それを採用すればよい。この発明の特徴である板幅中央部の板厚分布については、後述のように計算式で算出すればよいが、圧延実験により最適な条件を見つけてもよいことは言うまでもない。
【００１５】
本発明においては、板幅両端部の板厚のみを厚くした場合に先後端部に生じる見かけ上の幅落ちの大きさに基づき、板幅中央部に付与する板厚分布を決定する。
【００１６】
板幅中央部に適切な板厚分布を付与することにより、前述の見かけ上の幅落ちをキャンセルする。ここで、見かけ上の幅落ちの大きさは、過去の操業例あるいは実験等により予め求めておく。それとともに、板幅中央部に付与する板厚分布についても、その効果、即ちTB端における幅広がりの大きさを、計算式あるいは圧延実験により求めておく。これらのデータに基づき、板幅両端部の板厚分布により生じることが予想される見かけ上の幅落ちの大きさに対して、それを補償できる大きさの幅広がりが得られる板幅中央部の板厚分布を決定する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施に当たり、板厚分布の付与は、圧延中にロール間隔を変える方法、クラウンロールあるいは孔型ロールを用いる方法、ベンダ方式・非対称クラウンロールシフト方式・ペアクロス方式等の機能を有する圧延機を用いる方法、エッジャあるいは幅圧下プレスを用いる方法、板厚方向にプレス加工する方法等、公知の方法により実施可能であり、この発明ではその方法は特に問わない。また、板厚分布を付与するタイミングは、圧延中にロール間隔を変える方法による場合は90度ターン直前のパスに限定されるが、その他の方法による場合は特にこのタイミングは限定されず、任意のパスで実施できる。
【００１８】
適切な板厚分布を付与するためには、板厚分布と平面形状の関係を求めておく必要がある。以下、平面形状としては、TB端における見かけ上の幅落ち量と幅広がり量を用いて評価する。なお、TB端で見かけ上の幅落ちが生じる場合は、TB端における実際の幅変化を0としてよい。
【００１９】
まず、図２（ａ）に示すように、板幅両端部の板厚が厚い鋼板を圧延した場合（従来技術）について、TB端での見かけ上の幅落ち量を数式で表すため、以下の回帰式で表されるパラメータfを導入する。
f = α・(S1)m・(H1)n    (1)
ここで、S1は厚部断面積（両方の和）、H1は圧延後板厚、m,nは実験的に決める指数である。
【００２０】
このパラメータfを用いて、見かけ上の幅落ち量dW1をプロットすると、図３に示すように、見かけ上の幅落ち量dW1はこのパラメータｆにほぼ比例し、その比例定数をαとすると、
dW1 = α・f    (2)
と表すことができる。このようなデータを主な厚部の断面形状について整理することにより、個々の係数α,m,nを決定することができる。
【００２１】
一方、図４に示すように板幅中央部の板厚が厚い鋼板を圧延した場合について、TB端の幅広がり量を予測するため、以下の回帰式で表されるパラメータgを導入する。
g = β・(ε1)l・(H3)m・(S1)n    (3)
ここで、ε1は厚部平均圧下歪、H3は圧延前薄部板厚、S1は厚部断面積、l,m,nは実験的に決める指数である。
【００２２】
このパラメータgを用いて、TB端での幅広がり量dW2をプロットすると、図５に示すように、TB端での幅広がり量dW2はこのパラメータgにほぼ比例し、その比例定数をβとすると、
dW2=β・g    (4)
と表すことができる。この場合も、図３と同様、主な断面形状についてデータを整理することにより、個々の係数β,l,m,nを決定することができる。
【００２３】
以上より、まず、板幅両端部のみ板厚が厚い鋼板を圧延した場合について、TB端での見かけ上の幅落ち量dW1を、式(1)のパラメータｆを用いて式(2)により算出する。次いで、このTB端での幅落ち量dW1をキャンセルできる幅広がり量dW2を得ることができるよう、式(4)よりパラメータgを求める。得られたパラメータgから、式(3)を用いて板幅中央部の板厚分布を決定する。
【００２４】
【実施例】
この発明の実施例を説明する。寸法245t×1900w×3200L(単位mm)のスラブを1200℃に加熱後、幅出し比1.3で板厚23mmまで圧延した。その際、幅出し圧延フェーズの終了パスにおいて、高速かつ大ストロークの油圧圧下装置により、圧延中にロール間隔を変えることにより、板厚分布として前述の図２に示した２つのパターンの断面形状（幅方向板厚分布）を付与した。
【００２５】
パターン１（図２（ａ）従来法）は、ΔL1=0、ΔL2=500、ΔH=4.8、パターン２（図２（ｂ）発明法）は、ΔL1=0、ΔL2=500、ΔH=4.8、ΔL1'=0、ΔL2'=600、ΔH'=1.0である。ここで、ΔL1、ΔL2、ΔHの値は、クロップロスが最小となるよう決定した最適値であり、ΔL1'、ΔL2'、ΔH'の値は、前述のTB端における見かけ上の幅落ちをキャンセルできるように、最適化した値を用いている。その後、圧延方向を90度回転して仕上圧延を行った。
【００２６】
それぞれの方法により製造された厚鋼板について、歩留まりを比較した。結果を図６に、通常圧延の歩留まりに対する比で無次元化して示す。この図より、本発明によれば、通常圧延に比べてクロップロスを改善するとともに、従来法（板幅両端部のみ厚くする板厚分布）に比べてトリムロスの増大を防止しており、歩留まりが効率的に向上していることがわかる。なお、断面形状（幅方向板厚分布）については、最も単純な片側三角形の形状としたが、本発明ではこれに限らず、任意の断面形状の場合に適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】
この発明は、厚鋼板の板幅両端部とともに板幅中央部の板厚を厚くした板厚分布を付与して圧延することにより、TB端にも幅広がりを生じさせて見かけ上の幅落ちを解消する。その結果、クロップロスの低減とともに、トリムロスの増大を防止し効率的に歩留りを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による幅方向の板厚分布と圧延後の平面形状を模式的に示す図。
【図２】  板幅両端部の板厚が厚い鋼板の断面図。
（ａ）従来法      （ｂ）発明法
【図３】  見かけ上の幅落ち量を示す図。
【図４】  板幅中央部の板厚が厚い鋼板の断面図。
【図５】    TB端での幅広がり量を示す図。
【図６】  製造された厚鋼板の歩留まりを示す図。
【図７】  圧延後の厚鋼板の平面形状を示す図。
（ａ）幅出し比小・長さ方向圧下比大  （ｂ）幅出し比大・長さ方向圧下比小
【図８】  板幅両端部の板厚が中央部より厚い被圧延材の平面形状を示す図。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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