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【発明の名称】 条鋼圧延材の圧延方法
【発明者】 【氏名】串田 仁

【氏名】柿本 英樹

【氏名】酒井 英典

【氏名】桐原 和彦

【氏名】石田 健

【要約】 【課題】条鋼圧延材の非定常部に特に形成され易い表面疵の発生を抑制することを課題とする。

【構成】所定の間隔をおいて複数配置した圧延スタンド2の対になったロール3に設けた種々の孔型4によって、条鋼圧延材1を複数のパスに分けて順次圧延することで、その条鋼圧延材1の断面積を順次減少させて所定の製品形状に仕上げる条鋼圧延材の圧延方法において、対象の圧延スタンド2aの出側に配置した幅寸法計測装置5で条鋼圧延材1の幅寸法を計測し、その幅寸法を、対象の圧延スタンド2aでの圧延で、条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみが−0.5以上になるように予め求めた幅寸法許容値の範囲内にする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の間隔をおいて複数配置した圧延スタンドの対になったロールに設けた種々の孔型によって、条鋼圧延材を複数のパスに分けて順次圧延することで、その条鋼圧延材の断面積を順次減少させて所定の製品形状に仕上げる条鋼圧延材の圧延方法において、
対象の圧延スタンドの出側に配置した幅寸法計測装置で前記条鋼圧延材の幅寸法を計測し、その幅寸法を、対象の圧延スタンドの一つ下流の圧延スタンドでの圧延で前記条鋼圧延材の周方向の圧縮ひずみが−0.5以上になるように予め求めた幅寸法許容値の範囲内にすることを特徴とする条鋼圧延材の圧延方法。
【請求項2】
前記幅寸法計測装置で計測した条鋼圧延材の幅寸法が予め求めた幅寸法の許容値を超えた場合、対象の圧延スタンドのロールの間隙、及び/またはその対象の圧延スタンドの一つ上流の圧延スタンドのロールの間隙を調整することを特徴とする請求項1記載の条鋼圧延材の圧延方法。
【請求項3】
複数配置した前記圧延スタンドのうち少なくとも上流側の複数の圧延スタンドの出側に幅寸法計測装置が配置されていることを特徴とする請求項1または2記載の条鋼圧延材の圧延方法。
【請求項4】
全ての圧延スタンドの出側に幅寸法計測装置が配置されていることを特徴とする請求項1または2記載の条鋼圧延材の圧延方法。
【請求項5】
多ストランド圧延の場合、各ストランドにそれぞれ幅寸法計測装置が配置されており、全てのストランドで予め求めた幅寸法許容値の範囲内とすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の条鋼圧延材の圧延方法。
【請求項6】
圧延前の条鋼圧延材の搬送方向前端部と後端部の全周寸法を、それ以外の中間部の全周寸法より小さくし、且つ前記条鋼圧延材の周方向の圧縮ひずみを前記の全ての部位で−0.5以上とすることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の条鋼圧延材の圧延方法。
【請求項7】
前記条鋼圧延材の表面と、前記圧延スタンドのロールに設けた孔型の表面の間に、ロール潤滑剤を供給して前記条鋼圧延材を圧延することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の条鋼圧延材の圧延方法。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、所定の間隔をおいて複数配置した圧延スタンドの対になったロールに設けた種々の孔型によって、条鋼圧延材を複数のパスに分けて順次圧延することで、その条鋼圧延材の断面積を順次減少させて所定の製品形状に仕上げる条鋼圧延材の圧延方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
所定の間隔をおいて複数配置した圧延スタンドの対になったロールに設けた種々の孔型によって、条鋼圧延材を複数のパスに分けて順次圧延することで、その条鋼圧延材の断面積を順次減少させて所定の製品形状に仕上げる方法によって、条鋼圧延材を圧延することは従来から行われていた。
【0003】
しかしながら、このような圧延方法では、圧延時にその搬送方向の前後両側が、図11に示すように、圧延スタンド2,2間にそれぞれ支持されることで張力が発生する条鋼圧延材1の中間部(以下、定常部という。)と、図12に示すように、一端側がどの圧延スタンド2でも支持されない条鋼圧延材1の搬送方向の前端部や後端部(前端部と後端部を合わせて、以下、非定常部という。)では、図13に示すように圧延を終了した際の幅寸法に違いが生じていた。その幅寸法の誤差の発生は特に後端部において顕著であった。これは、圧延時に条鋼圧延材1の全ての部位が上流の圧延スタンド2bを抜けた際に、条鋼圧延材1の後端部は無張力状態となるために、対象の圧延スタンド2aで圧延した際に特に幅が余計に広がってしまうことになり、幅寸法が大きくなるためである。なお、前端部についても同様のことがいえる。
【0004】
その後端部の幅寸法が大きくなってしまうという誤差の発生を防止するための従来技術が特許文献1に開示されている。この特許文献1には、上流の圧延スタンドより順次各圧延スタンドにおける条鋼圧延材の後端部の通過を検出し、条鋼圧延材の後端部が通過した圧延スタンドと直後の圧延スタンドの間に存在する間に、最終スタンドの出側で幅寸法計により条鋼圧延材の幅寸法を計測し、この計測値から得られる幅寸法変動値と、圧延スタンド間の張力に対する条鋼圧延材の幅の影響係数から最終の圧延スタンド間の張力を演算して求め、引き続き相異なる圧延スタンド間相互の張力の影響係数に基づいて最終スタンド間以外の各圧延スタンド間の張力を演算して求め、この演算して求めた圧延スタンド間の張力と前記の目標張力の偏差に応じて、各圧延スタンドの回転数やロールの間隙を調整するようにしたいわゆる残差張力推定法が記載されている。
【0005】
しかしながら、この特許文献1に記載された方法にあっては、影響係数を算出するために張力を測定する必要があるが、直接法、間接法、シミュレーションのいずれにおいても測定精度に課題が残るという問題、また、たとえ残差張力が正確に求められたとしても、目標値への修正量(各圧延スタンドの回転数やロールの間隙)には計算値が使用されるため測定精度が落ちるという問題があった。
【0006】
また、この従来技術は、あくまでも圧延スタンド間の張力制御による条鋼圧延材の後端部の寸法変動の制御を主目的とするものであり、表面疵の原因となる圧縮ひずみを考慮したものではなく、必ずしも表面疵の発生を抑制できる技術とは言い得なかった。
【特許文献1】特開昭61−30210号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は上記従来の問題を解決せんとして発明したものであって、条鋼圧延材の圧延時にその条鋼圧延材の周方向に生じる圧縮ひずみを一定の数値以内におさめることで、条鋼圧延材に形成される表面疵の発生を確実に抑制することができるばかりか、圧延時に条鋼圧延材の前端部や後端部という非定常部の幅寸法に違いが生じることでその条鋼圧延材の非定常部の周方向に生じる圧縮ひずみも、幅寸法の誤差の発生を抑えるだけで簡単且つ確実に一定の数値以内におさめることができ、条鋼圧延材の非定常部に特に形成され易い表面疵の発生も抑制することができる条鋼圧延材の圧延方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1記載の発明は、所定の間隔をおいて複数配置した圧延スタンドの対になったロールに設けた種々の孔型によって、条鋼圧延材を複数のパスに分けて順次圧延することで、その条鋼圧延材の断面積を順次減少させて所定の製品形状に仕上げる条鋼圧延材の圧延方法において、対象の圧延スタンドの出側に配置した幅寸法計測装置で前記条鋼圧延材の幅寸法を計測し、その幅寸法を、対象の圧延スタンドの一つ下流の圧延スタンドでの圧延で前記条鋼圧延材の周方向の圧縮ひずみが−0.5以上になるように予め求めた幅寸法許容値の範囲内にすることを特徴とする条鋼圧延材の圧延方法である。
【0009】
請求項2記載の発明は、前記幅寸法計測装置で計測した条鋼圧延材の幅寸法が予め求めた幅寸法の許容値を超えた場合、対象の圧延スタンドのロールの間隙、及び/またはその対象の圧延スタンドの一つ上流の圧延スタンドのロールの間隙を調整することを特徴とする請求項1記載の条鋼圧延材の圧延方法である。
【0010】
請求項3記載の発明は、複数配置した前記圧延スタンドのうち少なくとも上流側の複数の圧延スタンドの出側に幅寸法計測装置が配置されていることを特徴とする請求項1または2記載の条鋼圧延材の圧延方法である。
【0011】
請求項4記載の発明は、全ての圧延スタンドの出側に幅寸法計測装置が配置されていることを特徴とする請求項1または2記載の条鋼圧延材の圧延方法である。
【0012】
請求項5記載の発明は、多ストランド圧延の場合、各ストランドにそれぞれ幅寸法計測装置が配置されており、全てのストランドで予め求めた幅寸法許容値の範囲内とすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の条鋼圧延材の圧延方法である。
【0013】
請求項6記載の発明は、圧延前の条鋼圧延材の搬送方向前端部と後端部の全周寸法を、それ以外の中間部の全周寸法より小さくし、且つ前記条鋼圧延材の周方向の圧縮ひずみを前記の全ての部位で−0.5以上とすることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の条鋼圧延材の圧延方法である。
【0014】
請求項7記載の発明は、前記条鋼圧延材の表面と、前記圧延スタンドのロールに設けた孔型の表面の間に、ロール潤滑剤を供給して前記条鋼圧延材を圧延することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の条鋼圧延材の圧延方法である。
【発明の効果】
【0015】
本発明の条鋼圧延材の圧延方法によると、条鋼圧延材の圧延時にその条鋼圧延材の周方向に生じる圧縮ひずみを一定の数値以内におさめることで、条鋼圧延材に形成される表面疵の発生を確実に抑制することができるばかりか、圧延時に条鋼圧延材の前端部や後端部という非定常部の幅寸法に違いが生じることでその条鋼圧延材の非定常部の周方向に生じる圧縮ひずみも、幅寸法の誤差の発生を抑えるだけで簡単且つ確実に一定の数値以内におさめることができ、条鋼圧延材の非定常部に特に形成され易い表面疵の発生も抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【0017】
図1及び図2に示すように、条鋼圧延材1は、所定の間隔をおいて複数配置した圧延スタンド2の対になったロール3,3に設けた種々の孔型4(図4に示す)によって、条鋼圧延材1を複数のパスに分けて順次圧延することで、その条鋼圧延材1の断面積を順次減少させて所定の製品形状に仕上げられる。なお、図2に示す7は加熱炉であり、条鋼圧延材1は加熱炉7で事前に所定の温度まで加熱された後、熱間圧延される。8はレイング式巻取機であり、製品形状にまで仕上げられた条鋼圧延材1が巻き取られる。9はブロックミル、10はサイジングミルであってその上流側の圧延機Aと略同様の構成であるので詳細説明については省略する。
【0018】
次に、圧延機Aでの条鋼圧延材1の圧延について更に詳細に説明する。複数配置された圧延スタンド2のロール3,3には種々の孔型4が設けられている。孔型4には、ボックス、ダイヤ(菱)、スクエア(角)、オーバル(楕円)、ラウンド(丸)等があり、例えば、ボックス→楕円→丸→楕円→角、楕円→角→楕円→角、楕円→丸→楕円→丸というようなパススケジュールが組まれ、ロール3毎の様々な孔型4で圧延されることにより条鋼圧延材1の断面積は、順を追って減少され、最後のパスで所定の製品形状にまで仕上げられる
【0019】
例えば、「角→楕円」というパススケジュールで、条鋼圧延材1を圧延する場合は、まず、図4(a)に示すように、初期の条鋼圧延材1をスクエア(角)孔型で圧延することにより条鋼圧延材1の断面形状は、略正方形に変形する。次に、図4(b)に示すように、前記条鋼圧延材1を45°転回させた状態(断面を破線で示す。)で、オーバル(楕円)孔型で条鋼圧延材1を圧延する。この圧延で、条鋼圧延材1の断面形状は、破線で示す略正方形から断面楕円形に変形し当初の断面形状より小さくなる。このような圧延を順次繰り返すことにより条鋼圧延材1の断面積は順を追って減少されるのである。
【0020】
次に、図5に基づいて、条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみεについて説明する。この圧縮ひずみεは、圧延変形前後の条鋼圧延材1の表面形状(長さ)の変化から求めることができる。図面左の圧延前の条鋼圧延材1b断面の表面(曲線)の長さSは、圧延変形によって図面右に示す長さSに変化する。この長さの変化から求めた次式により圧縮ひずみεを算出することができる。
圧縮ひずみε=(S−S)/S
【0021】
なお、この圧縮ひずみεは、通常、圧延変形後の長さSの方が圧延変形前の長さSより小さいため負の数値になるが、SからSに変化する変化量自体が大きくなるほど小さな数値となる。従って、圧縮ひずみεとして得られる値は通常負の値で表されるため、本明細書及び図面では、例えば、前記変化量自体の最大の値を「圧縮ひずみの最小値」というように表現している。
【0022】
近年は製品の表面疵の深さが0.02mm以下という非常に厳しい表面疵保証が求められている。この表面疵深さが0.02mm以下という基準を達成するためには、圧縮ひずみεがどのような数値の範囲であれば良いのかを、モデル実験と変形解析により求めた。その結果を図6に示す。
【0023】
図6に示す○は条鋼圧延材1(鋼種:SCM435)の表面に1mm間隔のケガキ線を入れてモデル実験で圧延変形を行い求めたデータ、▲は冷間での鉛に1mm間隔のケガキ線を入れてモデル実験で圧延変形を行い求めたデータ、●は条鋼圧延材1の周方向の分割数を1mm単位とし(図5より更に細かく分割した。)変形解析により求めたデータである。各データとも略一致しており、製品の表面疵深さが0.02mm以下という基準を達成するためには、条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみεの最小値を−0.5以上にしなければならないことがわかった。また、表面疵を全くなくしようとすると、その圧縮ひずみεの最小値を−0.35以上にすれば良いことがわかった。
【0024】
以上の実験及び解析結果より、圧延変形による条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみεは、−0.5以上、望ましくは−0.35以上にすれば良いことがわかったが、本発明の条鋼圧延材の圧延方法では、条鋼圧延材1を複数パスに分けて順次圧延する必要がある。これらの複数のパスの全てで、条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみεを前記数値の範囲内とする必要がある。なお、当然のことではあるが、その圧縮ひずみεは、条鋼圧延材1の表面の一部ではなく全ての部位で上記数値の範囲内としなければならない。
【0025】
図1は、圧延機Aのうち上流側の8体の圧延スタンド2と圧延される条鋼圧延材1を示している。前記説明の通り条鋼圧延材1は、圧延スタンド2の対になったロール3,3に設けた種々の孔型4によって順次圧延することで断面積が順次減少されて所定の製品形状に仕上げられるのであるが、各圧延スタンド2のロール3,3は様々な方向から条鋼圧延材1を挟み圧延する。図1及び図2は、各圧延スタンド2に設けられるロール3,3が、条鋼圧延材1が搬送されるに従い90°毎に違う方向から圧延する圧延機Aを示している。(90°違う方向から圧延する場合は、45°の場合のように条鋼圧延材1自体を捻るように転回させるのではなくロール3,3での圧延方向を変える。)また、図1及び図3に示すように、各圧延スタンド2の出側には条鋼圧延材1の幅寸法を計測する幅寸法計測装置5が配置されている。
【0026】
幅寸法計測装置5は、前記したように圧延スタンド2の出側の条鋼圧延材1の幅寸法を計測するために設けられるが、その計測により求めた計測値が、対象の圧延スタンド2aの一つ下流の圧延スタンド2cでの圧延で、条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみが、−0.5以上、望ましくは−0.35以上になるように予め求めた幅寸法許容値(詳細については下記する。)の範囲内であるか否かを監視するためのものである。
【0027】
幅寸法計測装置5で計測した条鋼圧延材1の幅寸法が、予め求めた幅寸法の許容値を外れた場合、図1及び図3の図面下部の曲線状の矢印で示すように、その対象の圧延スタンド2aの一つ上流の圧延スタンド2bのロール3,3の間隔(間隙)を調整するか、図1及び図3の図面上部の曲線状の矢印で示すように、対象の圧延スタンド2aのロール3,3の間隔(間隙)を調整する。或いはその両方の間隔を調整しても良い。この調整を行うだけで、対象の圧延スタンド2aの出側の条鋼圧延材1の幅寸法は、精度良く予め求めた幅寸法許容値の範囲内におさまることとなり、その結果、一つ下流の圧延スタンド2cで圧延した際の条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみは全て適正な数値の範囲内となり、表面疵の発生を確実に抑制することが可能となる。
【0028】
なお、幅寸法計測装置5は、条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみは全て適正な数値の範囲内とするという意味で、全ての圧延スタンド2の出側に配置することが望ましいが、少なくとも条鋼圧延材1の搬送方向上流側の複数の圧延スタンド2の出側に配置されておれば、以下の実施例に示すように、表面疵の発生の抑制に対応することは可能である。
【0029】
また、条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみが−0.35以上であれば表面疵が全く発生しないことは前記した説明の通りであるが、−0.5以上であれば表面疵の深さを0.02mm以下に抑えることができるため、以下、圧縮ひずみを−0.5以上にすることを基準として説明するが、−0.35以上を基準とすれば表面疵を全てなくすることができるのでこれを基準にしても良いことは勿論である。
【0030】
次に、前記した幅寸法許容値について、実際の条鋼圧延材1の圧延の事例に基づき説明する。
【0031】
先に説明したように、図4は、「角→楕円」というパススケジュールで条鋼圧延材1を圧延した場合の条鋼圧延材1の断面形状が変形する状態を示しており、図4(a)には、上流の圧延スタンド2bでの圧延後(出側)の条鋼圧延材1の断面形状と、孔型4の形状を、図4(b)には、対象の圧延スタンド2aでの圧延前(入側)の条鋼圧延材1(1a)の断面形状(破線で示す)と、圧延後(出側)の条鋼圧延材1の断面形状、更には孔型4の形状をそれぞれ示している。なお、「角→楕円」というパススケジュールのため、図4(b)の圧延前(入側)の条鋼圧延材1(1a)は図4(a)の圧延後(出側)の圧延条鋼圧延材1より45°転回した状態で図示している。
【0032】
図7には、図4に示す対象の圧延スタンド2aの入側の条鋼圧延材1の幅寸法と、一つ下流の圧延スタンド2cでの圧延による条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみの最小値の関係を示している。この事例の場合、幅寸法が58mmを超えれば前記圧縮ひずみの最小値が−0.5未満になってしまう。従って、幅寸法の許容値の上限は58mmとなる。この数値が、この事例での予め求めた幅寸法許容値である。
【0033】
次に、上流の圧延スタンド2bと対象の圧延スタンド2aのロール3,3の間隙の調整量について、実際の条鋼圧延材1の圧延の事例に基づき説明する。
【0034】
図8は、φ40mmの丸鋼を、「楕円→丸」というパススケジュールで、φ34mmの丸鋼にまで圧延した場合の対象の圧延スタンド2aより一つ上流の圧延スタンド2bのロール3,3の間隙、または対象の圧延スタンド2aのロール3,3の間隙の調整量を示す表である。図8(a)は、対象の圧延スタンド2aの出側の条鋼圧延材1の幅寸法の変動量と、上流の圧延スタンド2bのロール3,3の間隙の調整量の関係を、図8(b)は、対象の圧延スタンド2aの出側の条鋼圧延材1の幅寸法の変動量と、対象の圧延スタンド2aのロール3,3の間隙の調整量の関係をそれぞれ示す。
【0035】
図8(a)について説明すると、対象の圧延スタンド2aの出側の条鋼圧延材1の幅寸法が前記した予め求めた幅寸法の許容値より0.5mm大きいとした場合、その幅寸法を0.5mm以上小さくする必要がある。幅寸法を丁度0.5mm小さくする場合は、縦軸の−0.5mmの水平線に表中の●を結ぶ仮想線が交差する点の横軸の値、すなわち−0.4mmが上流の圧延スタンド2bのロール3,3の間隙の調整量になるので、ロール3,3の間隔(間隙)を0.4mm狭くすれば調整ができる。
【0036】
また、図8(b)によれば、対象の圧延スタンド2aの出側の条鋼圧延材1の幅寸法が前記した予め求めた幅寸法の許容値より0.5mm大きいとした場合、その幅寸法を0.5mm以上小さくする必要がある。幅寸法を丁度0.5mm小さくする場合は、縦軸の−0.5mmの水平線に表中の黒丸を結ぶ仮想線が交差する点の横軸の値、すなわち0.7mmが対象の圧延スタンド2aのロール3,3の間隙の調整量になるので、ロール3,3の間隔(間隙)を0.7mm広くすれば調整ができる
【0037】
すなわち、上流の圧延スタンド2bのロール3,3の間隔(間隙)を0.4mm以上狭くするか、対象の圧延スタンド2aのロール3,3の間隔(間隙)を0.7mm以上広くすることで、対象の圧延スタンド2aの出側の条鋼圧延材1の幅寸法を予め求めた幅寸法の許容値の範囲内とすることができる。なお、ロール3,3の間隔の調整幅は、圧延される条鋼圧延材1の厚み、ロール3,3の可動範囲等により制限があるためそれらの条件により上下限が決まる。また、図8(a),(b)の関係については、予め解析或いは実験することによりテーブル値を作成し、線形補間すること等で容易に対処することが可能である。
【0038】
以上の説明の通り、圧縮ひずみの最小値がどの圧延スタンド2での圧延でも−0.5以上になるようにパススケジュールを設計し、更に、圧延スタンドの出側に配置した幅寸法計測装置5で条鋼圧延材1の幅寸法を計測制御することで、表面疵の発生を抑制することが可能となる。特に、従来、圧延により幅寸法が他の定常部より広くなってしまい表面疵が発生し易かった条鋼圧延材1の前端部や後端部といった非定常部でも、精度良く幅寸法を許容値の範囲内とすることができ、表面疵の発生を抑制することができる。
【0039】
なお、条鋼圧延材1の非定常部とは、隣り合う圧延スタンド2,2の間隔の寸法と同じ寸法(長さ)分の前後端部のことを言い、例えば、図12に示すように、圧延スタンド2で圧延する際に一端側がどの圧延スタンド2でも支持されない部分のことを示す。
【0040】
図9は多ストランド圧延に本発明を適用した場合の実施形態を示す。この実施形態の場合、各ストランドに幅寸法計測装置5が配置されている。多ストランド圧延では異鋼種の条鋼圧延材1を圧延したり、ストランド毎のロール3の摩耗が異なったりするので、各条鋼圧延材1の幅寸法は必ずしも一致しない。そのため、全ストランドでの幅寸法が全て許容値の範囲内になるように調整する。例えば、各ストランドでの幅寸法をそれぞれW、W、W、Wとし、その幅寸法の大きさの順序をW>W>W>Wと仮定した場合、ロール3,3の間隔(間隙)を調整しても幅寸法の大きさの順序は変わらないため、最も大きい幅寸法のWが幅寸法の許容値の範囲内となるようにロール3,3の間隔(間隙)を調整することで対処できる。
【0041】
次に、圧延スタンド2での圧延で、条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみが−0.5以上になるように制御するための前記の方法と異なる方法を2例説明する。なお、以下に説明する方法は条鋼圧延材の圧延方法において、独立して採用することも可能であるが、前欄までに説明した方法と併用することでより大きな効果を達成することが期待できる。
【0042】
第1の方法は、条鋼圧延材1の非定常部の全周寸法を、それ以外の定常部の全周寸法より小さくした前後両端部(非定常部)を絞ったような形状にすることにより、圧延による条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみを、非定常部を含む全ての部位で−0.5以上とすることを目的とする方法である。圧延後の前記非定常部の寸法変動を打ち消すように、圧延前の条鋼圧延材1の非定常部の全周寸法を、予めそれ以外の定常部の全周寸法と変えておくことで圧縮ひずみを調整することができる。なお、条鋼圧延材1の全周寸法を小さくすることで、条鋼圧延材1の断面形状が正方形や長方形の場合、縦横の寸法が、断面形状が円形の場合、径がそれぞれ小さくなる。
【0043】
第2の方法は、条鋼圧延材1の表面と、圧延スタンド2のロール3に設けた孔型4の表面の間に、ロール潤滑剤6を供給し、摩擦係数を低下させることで圧延後の条鋼圧延材1の幅寸法を減少させる方法である。ロール潤滑剤6を供給するためには、例えば、図14に示すように、ロール潤滑剤6を条鋼圧延材1と孔型4の間に噴射すれば形成できる。なお、ロール潤滑剤6としては、前記したような液体潤滑剤のほか、グリースのようなロール3表面に塗布するタイプの固形潤滑剤を使用することができるが、いずれにしても高温下で使用するため、圧延後には、前者の場合揮発してしまい、後者の場合燃え尽きてしまうこととなり、圧延スタンド2毎に常時供給することが必要になる。
【0044】
図10(a)に、連続圧延前の初期の条鋼圧延材1の非定常部と定常部の幅寸法の寸法比(非定常部/定常部)と、連続圧延後の製品形状の条鋼圧延材1の非定常部と定常部の幅寸法の寸法比(非定常部/定常部)の関係を示す。また、図10(b)に、連続圧延前の初期の条鋼圧延材1の非定常部と定常部の幅寸法の寸法比(非定常部/定常部)と、連続圧延中に最も圧縮ひずみが小さくなる圧縮スタンド2での条鋼圧延材1の周方向の圧縮ひずみの関係を示す。また、●はロール潤滑剤6を使用しない場合を、○はロール潤滑剤6を使用した場合を示す。
【0045】
図10(a)及び(b)によると、連続圧延前の前記寸法比を1より小さくする(非定常部の幅寸法を定常部の幅寸法より小さくする)ことで、連続圧延後の前記寸法比を1に近付けることができ、圧縮ひずみもより0に近い数値とすることができる。また、連続圧延前の前記寸法比を小さな値とするほど、連続圧延後の前記寸法比の増加を抑制でき、圧縮ひずみを適正値の−0.5以上とすることが可能となる。図10(b)によると、ロール潤滑剤6を使用しない場合は、連続圧延前の前記寸法比を0.978以下とすれば、圧縮ひずみを適正値の−0.5以上とすることができる。
【0046】
図10(a)によると、ロール潤滑剤6を使用した場合は、更に連続圧延後の前記寸法比が増加するのを抑制することができ、図10(b)によると、圧縮ひずみも連続圧延前の前記寸法比を考慮することなく適正値の−0.5以上とすることが可能となる。
【0047】
なお、多ストランド圧延では、図15に示すように、1本のロール3にストランド毎にそれぞれ孔型4が設けられているので、ストランド毎にロール潤滑剤6の供給量を調整すれば、多ストランド圧延で不可避となる各ストランドにおける圧延条件の違いによる圧縮ひずみのバラツキを制御することが可能となる。
【0048】
また、図16には圧縮ひずみを、コンピュータを用いた制御システムで制御する方法の基本構成の一例を示している。この制御システムでは、条鋼圧延材1の寸法、温度、ループ量、並びに、圧延機モーター電流値、圧延機間張力等の各種情報をプロセスコンピュータ等で集約し、それらの情報及び各種変換テーブルに基づいて編集された調整ガイダンス等の情報を、圧延機回転用PC、潤滑剤調整用PC、並びに監視・調整用PDAに伝送し、圧縮ひずみを適正値内に制御する。
【0049】
このような制御システムを採用することで、従来、作業者が任意の場所でしか確認できなかった監視や調整が、実際圧延作業を行っている場所から離れた場所等でも行うことが可能となり、迅速且つ正確に圧縮ひずみを制御することが可能となる。
【実施例】
【0050】
〔実施例1〕
155mm角の正方形断面の素材ビレット(鋼種:SCM435)を、20パスの圧延でφ17mmの条材に仕上げた。パススケジュールは、1〜8スタンドが、菱→角→菱→角→菱→角→菱→角であり、9〜20スタンドが、楕円→丸→楕円→丸→楕円→丸→楕円→丸→楕円→丸→楕円→丸である。条件1は、幅寸法計測装置を配置しない従来の条件の場合(比較例1)、条件2は、1〜8スタンドの出側にのみ幅寸法計測装置を配置し幅寸法を制御した場合(発明例1)、条件3は、1〜20スタンドの全スタンドの出側に幅寸法計測装置を配置し幅寸法を制御した場合(発明例2)である。その結果を表1に示す。なお、◎は0.01mm以上の表面疵が認められなかった場合、○は0.02mm以上の表面疵が認められなかった場合、△は0.03mm以上の表面疵が認められなかった場合、×は0.03mm以上の表面疵が認められた場合を示す。
【0051】
【表1】


【0052】
条件1では、前端部や後端部に、近年の表面疵の保証基準を達成できない0.02mm以上の表面疵が認められるが、幅寸法を制御した条件2や条件3では、そのような表面疵は全く認められず、幅寸法の制御による表面疵発生の抑制効果が確認できた。条件2では、全長にわたって0.02mm以上の表面疵がなくなり、更に条件3では、全長にわたって0.01mm以上の表面疵がなくなっている。
【0053】
なお、上記の発明例としては、1〜8スタンドの出側にのみ幅寸法計測装置を配置して幅寸法を制御した条件2と、1〜20スタンドの全スタンドの出側に幅寸法計測装置を配置して幅寸法を制御した条件3について、表面疵発生の抑制効果を調べたが、予め解析或いは実験を行うことにより表面疵を発生しやすいスタンドを確認し、そのスタンドの上流のスタンドの出側にのみ幅寸法計測装置を配置して幅寸法を制御することでも十分な表面疵発生の抑制効果が得られることが期待できる。
【0054】
〔実施例2〕
この実施例では4系列の多ストランド圧延での表面疵発生の抑制効果を確認した。この実施例では155mm角の正方形断面の素材ビレット(鋼種:SCM435)を、15パスの圧延でφ17mmの条材に仕上げた。パススケジュールは、1〜7スタンドが、ボックス→楕円→丸→楕円→角→楕円→角であり、8〜11スタンドが、楕円→角→楕円→角(23mm角)、12〜15スタンドが、楕円→丸→楕円→丸である。条件4は、幅寸法計測装置を配置しない従来の条件の場合(比較例2)、条件5は、1〜7スタンドの出側にのみ幅寸法計測装置を配置し幅寸法を制御した場合(発明例3)、条件6は、1〜11スタンドの出側にのみ幅寸法計測装置を配置し幅寸法を制御した場合(発明例4)である。その結果を表2に示す。
【0055】
【表2】


【0056】
条件4では、前端部や後端部に、近年の表面疵の保証基準を達成できない0.02mm以上、或いは0.03mm以上の表面疵が認められ、各系列毎のバラツキも大きい。これに対し、幅寸法を制御した条件5や条件6では、全長にわたって表面疵が低減されており、幅寸法の制御による表面疵発生の抑制効果が多ストランド圧延でも確認できた。条件5では、全長にわたって0.02mm以上の表面疵がなくなり、更に条件6では、1系列の後端部以外、全長にわたって0.01mm以上の表面疵がなくなっている。
【0057】
なお、上記の発明例としては、1〜7スタンドの出側にのみ幅寸法計測装置を配置して幅寸法を制御した条件5と、1〜11スタンドの出側にのみ幅寸法計測装置を配置して幅寸法を制御した条件6について、表面疵発生の抑制効果を調べたが、多ストランド圧延でも、予め解析或いは実験を行うことにより表面疵を発生しやすいスタンドを確認し、そのスタンドの上流のスタンドの出側にのみ幅寸法計測装置を配置して幅寸法を制御することでも十分な表面疵発生の抑制効果が得られることが期待できる。
【0058】
〔実施例3〕
この実施例では、非定常部(前端部と後端部)と定常部(中間部)の寸法差の制御(寸法差制御という。)を行った場合と、更にロール潤滑剤による制御(潤滑剤制御という。)を行った場合について、4系列の多ストランド圧延で表面疵発生の抑制効果を確認した。この実施例でも155mm角の正方形断面の素材ビレット(鋼種:SCM435)を、15パスの圧延でφ17mmの条材に仕上げた。パススケジュールは、1〜7スタンドが、ボックス→楕円→丸→楕円→角→楕円→角であり、8〜11スタンドが、楕円→角→楕円→角(23mm角)、12〜15スタンドが、楕円→丸→楕円→丸である。条件7は、幅寸法計測装置を配置せず、寸法差制御も潤滑剤制御も行わない従来の条件の場合(比較例3)、条件8は、1〜11スタンドの出側にのみ幅寸法計測装置を配置して幅寸法を制御すると共に、前記の寸法差制御も行った場合(発明例5)、条件9は、1〜7スタンドの出側にのみ幅寸法計測装置を配置し幅寸法を制御して幅寸法を制御すると共に、前記の寸法差制御と潤滑剤制御を併せて行った場合(発明例6)である。その結果を表3に示す。
【0059】
【表3】


【0060】
条件7では、前端部や後端部に、近年の表面疵の保証基準を達成できない0.02mm以上、或いは0.03mm以上の表面疵が認められ、各系列毎のバラツキも大きい。これに対し、幅寸法制御に加えて、寸法差制御や潤滑剤制御を行った条件8〜条件10では、全長にわたって0.01mm以上の表面疵が全くなくなっており、2種、或いは3種の制御を併せて行うことにより、より表面疵発生の抑制ができることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】本発明の一実施形態を示すもので、圧延機のうち上流側8体の圧延スタンドと圧延される条鋼圧延材を示す正面図である。
【図2】同実施形態を示すもので、圧延工程の全体を示す正面図である。
【図3】同実施形態を示すもので、対象の圧延スタンドとその上流の圧延スタンドと幅寸法計測装置の関係を示す正面図である。
【図4】「角→楕円」というパススケジュールで条鋼圧延材を圧延した際の条鋼圧延材の断面形状の変形状態を示す縦断面図であって、(a)は上流の圧延スタンドでの圧延時の状態を、(b)は対象の圧延スタンドでの圧延時の状態をそれぞれ示す。
【図5】条鋼圧延材を圧延した際に発生する圧縮ひずみを説明するための縦断面図である。
【図6】圧縮ひずみと表面疵の深さの関係を示す説明図である。
【図7】圧延スタンドの入側の条鋼圧延材の幅寸法と、圧延後の条鋼圧延材の圧縮ひずみの関係を示す説明図である。
【図8】「楕円→丸」というパススケジュールで条鋼圧延材を圧延した際の圧延スタンドの調整量を示すもので、(a)は対象スタンドの出側の条鋼圧延材の幅寸法と、上流スタンドのロール間隙の調整量の関係を示す説明図、(b)は対象スタンドの出側の条鋼圧延材の幅寸法と、対象スタンドのロール間隙の調整量の関係を示す説明図である。
【図9】本発明の異なる実施形態を示すもので、本発明を多ストランド圧延に適用した状態の平面図である。
【図10】連続圧延前の初期の条鋼圧延材と、連続圧延後の条鋼圧延材の関係を示すものであって、(a)は連続圧延前の定常部と非定常部の幅寸法比と、連続圧延後の定常部と非定常部の幅寸法比の関係を示す説明図、(b)は連続圧延前の定常部と非定常部の幅寸法比と、連続圧延後の圧縮ひずみの関係を示す説明図である。
【図11】条鋼圧延材の定常部の圧延状態を示す正面図である。
【図12】条鋼圧延材の非定常部の圧延状態を示す正面図である。
【図13】従来の圧延方法で、条鋼圧延材を圧延した際の幅寸法のバラツキを示す説明図である。
【図14】ロール潤滑剤を供給する方法を示す要部拡大縦断面図である。
【図15】多ストランド圧延での孔型と条鋼圧延材の関係を示す縦断面図である。
【図16】圧縮ひずみを、コンピュータを用いた制御システムで制御する方法の基本構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【0062】
1…条鋼圧延材
2…圧延スタンド
2a…対象の圧延スタンド
2b…上流の圧延スタンド
2c…下流の圧延スタンド
3…ロール
4…孔型
5…幅寸法計測装置
6…ロール潤滑剤



【出願人】 【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
【出願日】 平成18年9月13日(2006.9.13)
【代理人】 【識別番号】100089196
【弁理士】
【氏名又は名称】梶 良之

【識別番号】100104226
【弁理士】
【氏名又は名称】須原 誠

【識別番号】100131750
【弁理士】
【氏名又は名称】竹中 芳通


【公開番号】 特開2008−68281(P2008−68281A)
【公開日】 平成20年3月27日(2008.3.27)
【出願番号】 特願2006−248447(P2006−248447)