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【発明の名称】 |
連続冷間圧延機による連続圧延方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】鎌田 俊二 |
【課題】従来の技術によっても、連続冷間圧延機による連続圧延の際の走間変更時における板破断を抑制することはできない。
【解決手段】先行鋼帯10a と後行鋼帯10b とが接合されたストリップ10に対して５基の圧延スタンド１〜５を備える連続冷間圧延機６を用いて走間変更を行いながら連続して圧延する際に、後行鋼帯10b の先端から所定の長さ範囲について、圧延スタンド１〜５それぞれにより、後行鋼帯10b の板厚が圧延スケジュールにより決定される基準板厚よりも大きくなるように圧延を行って、この圧延を行われた後における、後行鋼帯10b の張力に対する先行鋼帯10a の張力の比を1.5 以下とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 先行金属帯と後行金属帯とが接合されたストリップに対して１または２以上の圧延スタンドを備える連続冷間圧延機を用いて走間変更を行いながら連続して圧延する方法であって、前記後行金属帯の先端から所定の長さ範囲について、前記圧延スタンドそれぞれにより、前記後行金属帯の板厚が圧延スケジュールにより決定される基準板厚よりも大きくなるように圧延を行って、当該圧延を行われた後における、前記後行金属帯の張力に対する前記先行金属帯の張力の比を1.5 以下とすることを特徴とする連続冷間圧延機による連続圧延方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続冷間圧延機による連続圧延方法に関し、より具体的には、先行金属帯と後行金属帯とが接合されたストリップに対して連続冷間圧延機を用いて走間変更を行いながら連続して圧延する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ストリップの連続圧延による生産性向上やオフゲージの減少による歩留まり向上等を図るため、先行金属帯の後端と後行金属帯の先端とを、連続冷間圧延機の入側に配置された溶接機により溶接してストリップとし、このストリップに対して、連続冷間圧延機を用いて走間変更を行いながら連続して圧延する方法が広く知られている。なお、以降の説明は、金属帯が鋼帯である場合を例にとって、行う。
【０００３】このような連続冷間圧延機による連続圧延方法は、鋼帯の単なる冷間圧延にとどまらず、最近では、酸洗ラインや連続焼鈍ラインに直結したラインに配置される冷間圧延機 (例えば調質圧延機) による冷間圧延についても拡大されて行われている。
【０００４】この連続冷間圧延による生産性向上効果を最大のものとするためには、先行鋼帯および後行鋼帯の溶接部が連続冷間圧延機を通過する際に行われる走間変更時に発生する板破断を如何に抑制するかが極めて重要である。
【０００５】例えば、特開平６−79326 号公報には、硬質材からなる先行鋼帯と軟質材からなる後行鋼帯との溶接部が連続冷間圧延機を通過する際に、ゲージメータAGC によるロールギャップ変更タイミングを変更し、かつ走間変更時にはフィードフォワードAGC やゲージメータAGC の板厚制御を中止することによって後行鋼帯の板厚を確保することにより、溶接部直後で生じるジャンピング現象に起因した板薄による板破断を抑制する発明が提案されている。
【０００６】また、特開平９−94605 号公報には、ワークロールベンディングによって鋼帯の板幅方向形状を制御して鋼帯に冷間圧延を行う際に、ワークロールの連続使用時間の増大にともなってロールベンディング力を低減するように制御し、常に鋼帯に耳伸び圧延を行うことにより、ヒートクラウンによる中伸び形状による板端部の張力を低減させ、これにより板破断を抑制する発明が提案されている。
【０００７】さらに、特開平２−127904号公報には、先行鋼帯および後行鋼帯の溶接部の位置をリアルタイムで把握し、溶接部が冷間圧延機を通過する際の板厚制御を中止して、溶接部を基準板厚よりも厚くすることにより、圧延工程に後続する連続焼鈍工程における板破断を抑制する発明が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明者の経験によれば、走間変更時における板破断は、殆どの場合、先行鋼帯と後行鋼帯との溶接部、あるいは、後行鋼帯の溶接部近傍において発生し、また、先行鋼帯が硬質材であって後行鋼帯が軟質材である場合以外の場合であっても発生する。
【０００９】特開平６−79326 号公報により提案された発明では、先行鋼帯が硬質材であり後行鋼帯が軟質材であることを前提とするため、少なくとも、この前提に反する場合 (例えば、先行鋼帯：軟質材、後行鋼帯：硬質材) における板破断を抑制することができない。
【００１０】また、特開平９−94605 号公報により提案された発明では、熱間圧延の場合に比較すると、ヒートクラウンの発生は冷間圧延の場合には小さく、その予測が難しい。また、走間変更時には、張力変動が発生し易く、平坦度も崩れ易い。そのため、ロールベンディング力の低減だけでは、板破断を確実に抑制することはできない。
【００１１】さらに、特開平２−127904号公報により提案された発明は、溶接部を基準板厚よりも大きくするため、溶接部の破断に関しては有効であると考えられるものの、板に発生する張力について何ら考慮していないため、張力の大きさによっては、発生頻度が最も高い、後行鋼帯の溶接部近傍における板破断を抑制することができない。また、圧延工程に後続する連続焼鈍工程における板破断を防止するものであり、圧延中の走間変更時における板破断を抑制することはできない。
【００１２】このように、これらの従来の技術によっても、連続冷間圧延機による連続圧延の際の走間変更時における板破断を確実に抑制することはできなかった。
【００１３】ここに、本発明の目的は、連続冷間圧延機による連続圧延の際の走間変更時における板破断を確実に抑制することができる連続冷間圧延機による連続圧延方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を解決するために、５基の圧延スタンドを備える連続冷間圧延機による連続圧延について、多くの操業解析を行った。その結果、この連続冷間圧延における板破断は、先行鋼帯および後行鋼帯それぞれの張力の差がある臨界値を超えた場合に発生することがわかった。
【００１５】図１は、先行鋼帯と後行鋼帯とが溶接されたストリップに対して連続冷間圧延機による連続圧延を行った場合の板破断の有無を、先行鋼帯張力／後行鋼帯張力と後行鋼帯張力／後行鋼帯変形抵抗 (％) とについて示すグラフである。図１に示すグラフから、板破断は、後行鋼帯張力に対する先行鋼帯張力の比が1.5 超である場合に、極めて発生し易いことが分かる。
【００１６】そこで、本発明者は、先行鋼帯と後行鋼帯とが溶接されたストリップに対して、先行鋼帯および後行鋼帯それぞれの圧延スケジュールを予め定めて走間変更を行いながら連続冷間圧延機により連続して圧延する際に、後行鋼帯張力に対する先行鋼帯張力の比が1.5 以下となるように、後行鋼帯の板厚を、後行鋼帯の先端部から一定の長さ範囲だけ、圧延スケジュールにより決定される基準板厚よりも大きくすることにより、走間変更時における板破断を解消できることを知見して、本発明を完成した。
【００１７】ここに、本発明の要旨とするところは、先行金属帯と後行金属帯とが接合されたストリップに対して１または２以上の圧延スタンドを備える連続冷間圧延機を用いて走間変更を行いながら連続して圧延する方法であって、後行金属帯の先端から所定の長さ範囲について、圧延スタンドそれぞれにより、後行金属帯の板厚が圧延スケジュールにより決定される基準板厚よりも大きくなるように圧延を行って、この圧延を行われた後における、後行金属帯の張力に対する先行金属帯の張力の比を1.5 以下とすることを特徴とする。
【００１８】上記の本発明において、「先行金属帯の張力」、「後行金属帯の張力」とは、複数配置される圧延スタンド毎に、この圧延スタンドを通過した後における張力の値を意味する。例えば、５基の圧延スタンドを備える連続冷間圧延機を模式的に示す図２において、圧延スタンドｉ (ただしｉ＝１〜５) を通過した後における張力が、先行金属帯ａおよび後行金属帯ｂ毎に、Tai 、Tbi として決定される。したがって、「後行金属帯の張力に対する先行金属帯の張力の比」とは、各圧延スタンド毎に、Tai / Tbi (ただしｉ＝１〜５) として求められる。
【００１９】また、この張力Tai 、Tbi は、その圧延スタンドｉにおける先行金属帯ａおよび後行金属帯ｂそれぞれの変形抵抗Kmi を算出し、この変形抵抗Kmi に係数αi(各圧延スタンドにおける張力/ 変形抵抗) を乗じてユニット張力を求め、求めたユニット張力にこの圧延スタンドにおける板厚ｈi および板幅Ｂを乗じることにより、先行金属帯ａおよび後行金属帯ｂ毎に、Tai (Tbi ) ＝αi Kmi ｈi Ｂとして、算出される。
【００２０】また、この変形抵抗Kmi は、各材質について圧延スタンドｉ毎に、図３に一例を示す変形抵抗曲線として予め登録されており、この値を用いる。上記の本発明にかかる連続冷間圧延機による連続圧延方法においては、後行金属帯の圧延母材に疵がある場合、またはこの圧延母材がスラブ境界材である場合には、前記の比を1.3 以下とすることが、板破断を確実に防止するために望ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる連続冷間圧延機による連続圧延方法の実施形態を、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。図４は、本実施形態で用いる５基の圧延スタンド１〜圧延スタンド５を備える連続冷間圧延機６の構成を模式的に示す説明図である。
【００２２】この連続冷間圧延機６では、ホストコンピュータ７から、先行鋼帯10a および後行鋼帯10b それぞれの板厚、材質、スラブ情報 (スラブ境界材であるか否か)および疵情報 (ヘゲやガウジ等の有無) が上位計算機８に送られ、上位計算機８ではこれらの情報に基づいて、各圧延スタンド１〜５の圧延スケジュールが設定計算される。上位計算機８により設定計算された圧延スケジュールは電気制御部９に送られ、電気制御部９からの制御信号により、各圧延スタンド１〜５のロール圧下量およびロール周速度の一方または双方が変更される。このようにして、圧延スタンド１〜５を備える連続冷間圧延機６を用いて、溶接部10c により溶接された先行鋼帯10a および後行鋼帯10b からなるストリップ10に対して、走間変更が行われながら、連続して圧延が行われる。
【００２３】本実施形態の連続冷間圧延機６では、上位計算機８により、各圧延スタンド１〜５それぞれについて、後行鋼帯10b の板厚が圧延スケジュールにより決定される基準板厚よりも大きくなるように圧延スケジュールが再設定されて、圧延が行われる。図５は、上位計算機８による圧延スケジュールの再設定ロジックの一例を示すフロー図である。
【００２４】ステップ（以下、単に「Ｓ」と記す。）１において、先行鋼帯10a 、後行鋼帯10b それぞれの張力Tai 、Tbi が算出され、Ｓ２へ移行する。ここで、前述したように、先行鋼帯10a の張力、後行鋼帯10b の張力とは、各圧延スタンド１〜５毎に、これらの圧延スタンド１〜５を通過した後における張力の値を意味し、先行鋼帯10a および後行鋼帯10b 毎に、Tai 、Tbi として決定される。この張力Tai 、Tbi は、前述したように、その圧延スタンドｉにおける先行鋼帯10a および後行鋼帯10b の変形抵抗Kmi を算出し、この変形抵抗Kmi に係数αi (各圧延スタンドにおける張力/ 変形抵抗) と圧延スタンドｉにおける板厚ｈi および板幅Ｂを乗じることにより、先行鋼帯10a および後行鋼帯10b 毎に、Tai (Tbi ) ＝αi Kmi ｈi Ｂとして、算出される。図３に例示するように、変形抵抗Kmi は、各材質について圧延スタンドｉ毎に変形抵抗曲線として上位計算機８に予め登録されており、この値を用いる。
【００２５】Ｓ２において、先行鋼帯10a および後行鋼帯10b それぞれの張力比 (先行鋼帯10a の張力／後行鋼帯10b の張力) であるTai ／Tbi を求める。張力比Tai ／Tbi ≦1.5 である場合にはＳ５へ移行する。一方、張力比Tai ／Tbi ＞1.5 である場合にはＳ３へ移行する。
【００２６】Ｓ３において、板破断を防止するために、圧延スケジュールにより決定される後行鋼帯10b の基準板厚hai を、板厚増加分αi だけ増加して、基準板厚 (hai＋αi ) に変更設定し、Ｓ４へ移行する。
【００２７】Ｓ４において、Ｓ３で設定変更した基準板厚 (hai ＋αi ) に基づいて、張力比Tai ／Tbi を計算し、張力比Tai ／Tbi ≦1.5 となった場合にはＳ５へ移行する。張力比Tai ／Tbi ＞1.5 の場合には、Ｓ３へ戻り再度基準板厚を (hai ＋α' i ) としてＳ４において張力比Tai ／Tbi を計算する。このループは、張力比Tai ／Tbi ≦1.5 となるまで繰り返して行い、張力比Tai ／Tbi ≦1.5 を与える板厚増加分αを決定する。
【００２８】例えば、先行鋼帯10a (40 キロ級高張力鋼、板幅1158mm) を3.8mm から0.991mm の板厚に圧延するとともに後行鋼帯10b(極低炭素鋼、板幅1239mm) を4.0mm から0.738mm の板厚に圧延する場合、先行鋼帯10a の張力は23.3トンであり、後行鋼帯10b の張力は12.8トンであることから、張力比は1.82となる。ここで、Ｓ３において、後行鋼帯10b の先端から５m の範囲について、板厚増加分α＝160 μm を設定すると、Ｓ４において計算される張力比は1.50以下に低下される。
【００２９】Ｓ５において、後行鋼帯10b の圧延母材に疵があるか否かと、この圧延母材がスラブ境界材であるか否かとを、ホストコンピュータ７から入力された情報に基づいて判断する。圧延母材に疵がある場合、またはスラブ境界材である場合にはＳ６へ移行し、そうでない場合には板破断のおそれがないため、Ｓ９へ移行して設定を完了する。
【００３０】Ｓ６において、Ｓ４において計算した張力比Tai ／Tbi が1.3 以下である場合には、板破断のおそれがないため、Ｓ９へ移行して設定を完了する。一方、張力比Tai ／Tbi が1.3 超である場合には、Ｓ７へ移行する。
【００３１】Ｓ７において、Ｓ４により決定された基準板厚 (hai ＋αi ) を、板厚増加分βi だけ増加して、基準板厚 (hai ＋αi ＋βi ) に変更設定し、Ｓ８へ移行する。
【００３２】Ｓ８において、設定変更した基準板厚 (hai ＋αi ＋βi ) に基づいて、張力比Tai ／Tbi を計算し、張力比Tai ／Tbi ≦1.3 となった場合にはＳ９へ移行して設定完了する。張力比Tai ／Tbi ＞1.3 の場合には、Ｓ７へ戻り再度基準板厚を (hai ＋αi ＋β' i ) として、Ｓ７において張力比Tai ／Tbi を計算する。このループは、張力比Tai ／Tbi ≦1.3 となるまで繰り返して行い、張力比Tai／Tbi ≦1.3 を与える板厚増加分βi を決定し、設定完了する。
【００３３】このように、本実施形態の連続冷間圧延機６では、走間変更時に、上位計算機８により、各圧延スタンド１〜５それぞれにより、後行鋼帯10b の板厚が圧延スケジュールにより決定される基準板厚よりも大きくなるように、圧延スケジュールがさらに変更されて圧延が行われる。これにより、各圧延スタンド１〜５により圧延を行われた後において、後行鋼帯10b の張力に対する先行鋼帯10a の張力比は1.5 以下に、特に後行鋼帯10b の圧延母材に疵がある場合やこの圧延母材がスラブ境界材である場合には張力比は1.3 以下に、低減される。
【００３４】そのため、前述した図１にグラフで示す関係より、本実施形態では、走間変更時における板破断の著しい抑制ないしは解消が行われる。本実施形態において、基準板厚の変更を行う範囲は、後行鋼帯10b の先端から所定の長さ範囲とすればよい。例えば、図４において、圧延スタンド４と圧延スタンド５との間を溶接部10c が通過する際に、その距離より長くなる程度とすればよく、圧延スタンド４と圧延スタンド５との間の距離が５ｍである場合には、５ｍ以上とすればよい。
【００３５】以上のように、本実施形態によれば、走間変更時の板破断を著しく抑制または解消することができ、歩留りおよび操業能率をともに顕著に向上することができた。
【００３６】なお、本実施形態では、後行鋼帯10b の板厚を先端から５ｍ程度の範囲について大きく設定するため、一見オフゲージの増加が懸念される。しかし、この範囲は、最終ラインを通過して最終製品となるまでにハンドリングによる疵等により切り落とさなければならない範囲である。したがって、本実施形態による歩留り低下は発生しない。
【００３７】
【実施例】さらに、本発明にかかる連続冷間圧延機による連続圧延方法を、実施例を参照しながら、詳細に説明する。
【００３８】(実施例１)図６は、図４により示した連続冷間圧延機６により、先行鋼帯10a と後行鋼帯10b とが接合されたストリップ10に対して走間変更を行いながら連続圧延した際の基準板厚と、先行鋼帯10a および後行鋼帯10b それぞれの張力比とをあわせて示すグラフであり、図６(a) は圧延スケジュールにより決定された基準板厚により圧延を行う従来例による場合であり、図６(b) はこの基準板厚をさらに変更して張力比を1.5 以下とした本実施例による場合である。
【００３９】本実施例では、溶接部10c(走間変更点) の到達にともなって、後行鋼帯10b の基準板厚を、160 μm 増加し、後行鋼帯10b の先端から５m の長さ範囲を過ぎた時に、リニアに当初の基準板厚に低減した。これにより、板破断が発生し易い溶接部およびその近傍５m の範囲における張力比を約1.4 に低減することができた。これにより、溶接部の強度に関係なく、板破断を確実に防止することができた。
【００４０】これに対し、従来例では、板破断が発生し易い溶接部およびその近傍５m の範囲における張力比は1.8 と高く、溶接部の強度によっては、この溶接部またはその近傍において板破断が発生するおそれが高いことがわかる。
【００４１】(実施例２)本発明にかかる連続冷間圧延機による連続圧延方法を、図４により示した連続冷間圧延機６を用いたストリップの圧延に適用し、総圧延量が10万トンの圧延を行った。そして、この圧延における板破断発生率を測定し、圧延スケジュールにより決定された基準板厚により圧延を行う従来法による板破断発生率を１として、比較した。結果を図７にグラフで示す。同図に示すように、本実施例により、板破断の発生率は半減し、これにより冷間圧延ラインの稼働率も向上した。
【００４２】[変形形態]実施形態および実施例の説明では、鋼帯を例にとったが、本発明にかかる連続冷間圧延機による連続圧延方法はこのような態様に限定されるものではなく、例えばステンレス鋼帯、さらにはアルミニウム合金帯等の他の金属帯についても等しく適用することができる。
【００４３】また、実施形態および実施例の説明では、圧延スタンドが５基である場合を例にとったが、本発明にかかる連続冷間圧延機による連続圧延方法はこのような態様に限定されるものではなく、１または２以上の圧延スタンドを備える連続冷間圧延機を用いた連続圧延に等しく適用することができる。
【００４４】また、前述した特開平２−127904号公報により提案された発明では、先行金属帯を硬質材とするとともに後行金属帯を軟質材とすることを前提としていたが、本発明にかかる連続冷間圧延機による連続圧延方法では、このような限定は不要であり、後行金属帯の板厚を増加することにより後行金属帯の張力に対する先行金属帯の張力の比を1.5 以下とすることができる場合には等しく適用される。
【００４５】例えば、先行金属帯および後行金属帯が、ともに、同材質、同圧下率および同板厚の条件で連続圧延を行われる場合であっても、板幅が異なる場合 (例えば、ともに板厚を4.0mm から1.0mm に圧下するが、板幅が先行金属帯：1500mm、後行金属：1000mmである場合) についても、本発明を適用することができる。さらに、条件によっては、先行金属帯が軟質材であって後行金属帯が硬質材である場合にも、本発明を適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にかかる連続冷間圧延機による連続圧延方法により、連続冷間圧延機による連続圧延の際の走間変更時における板破断を確実に抑制することが可能となった。
【００４７】本発明は、先行金属帯および後行金属材それぞれの溶接条件には何らの制約を設けずに、板破断抑制を図ることができるため、多様化する製造品種に関する圧延スケジュールを簡単に組み立てることができ、操業への適用性も極めて高い実用性に富んだ発明である。かかる効果を有する本発明の意義は、極めて著しい。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１１８
【氏名又は名称】住友金属工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月２７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】広瀬 章一
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１５６４１５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月１５日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３２６１６２ |
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