JP2001137943A

JP2001137943A - 金属板の平坦度制御方法及び装置

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Publication number: JP2001137943A
Application number: JP32768499A
Authority: JP
Inventors: Toru Akashi; 透明石; Yoshihiro Serizawa; 良洋芹澤; Genichi Koreeda; 源一是枝
Original assignee: Nittetsu Plant Designing Corp; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2001-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】熱間圧延完了後に冷却過程を経て、常温にな
った時に、金属板の幅方向エッジ部に発生する鋼板波を
効果的に防止して、金属板の平坦度を向上させる方法と
それを実施するための装置を提供する。【解決手段】熱間圧延が完了した後或いは熱間矯正機
通過後に、金属ストリップの表面温度を測定し、測定し
た表面温度の分布が平坦になるように、幅エッジ部を加
熱し、金属ストリップの平坦度を制御することを特徴と
する金属ストリップの平坦度制御方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄、アルミニウ
ム、チタン等金属板の幅方向エッジ部に発生する耳波
が、冷却前の幅方向の温度偏差が原因となって発生する
ことに着目し、圧延直後に加熱装置により金属板のエッ
ジ部を加熱する事によって金属板の平坦度を制御する方
法及び装置に関する。具体的には、熱延鋼板や厚板鋼板
の平坦度制御方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属材料特に鋼材は、圧延工程か
ら次工程の冷却工程を経て冷却後に発生する鋼板波（耳
波）は、熱間圧延機、或いは圧延後の熱間矯正機で幅方
向中央部に若干の鋼板波（中波）を発生させることによ
り、鋼板波を過補償して防止する方法を採っていた。ま
た、これでも制御が旨く行かない場合は、精整工程で矯
正加工を施すことが新たに必要であった。

【０００３】このようなことから、これまで鋼板波を防
止するための方法が種々提案されている。例えば、特開
平５−２６９５２７号公報では、金属ストリップの平坦
度形状制御方法として、冷却完了後に金属ストリップを
巻き取る前にテンションレベラーを設置して平坦度矯正
を行う方法に於いて、該テンションレベラーの最終ロー
ル直前のロールを金属ストリップの張力の幅方向分布が
測定可能な形状検出ロールとし、該形状検出ロールから
の金属ストリップの平坦度情報を基に該形状検出ロール
の押し込み量設定を変更して金属ストリップの平坦度形
状を制御する方法が提案されている。また、特開平１０
−２６３６５８号公報では、熱間仕上圧延機の出側に設
置した平坦度計による平坦度情報と巻き取り機前に設置
した平坦度計によって測定される巻き付く前の平坦度情
報より、伸び率差を求めて仕上圧延機のベンダー制御に
フィードバックすることによって金属ストリップの平坦
度形状を制御する方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平５−２６９５２７号公報或いは特開平１０−２
６３６５８号公報記載の金属ストリップの平坦度形状制
御方法では、平坦度形状制御の基準となる情報として
は、平坦度或いは伸び歪み差であり、板幅方向にわたる
温度分布情報はない。圧延工程で常温近くまで冷却すれ
ば板幅方向にわたる温度分布はフラットであるが、通
常、殆どの材料は材質の作り込みのために高温で巻き取
るために、板幅方向に渡る温度分布は板端部が中央部に
比べて低くなる温度偏差が発生する。従って、一旦この
ような方法で伸び歪み差が解消されたとしても、この時
点での温度偏差が常温になる熱応力として残留してしま
うため、平坦度の改善には結びつかない。

【０００５】本発明は、上述した従来技術の有する問題
点を解決するもので、圧延が完了した金属材料に対し、
冷却後の金属板の幅方向エッジ部に発生する耳波を防止
し、平坦度を向上させる方法及び装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、仕上げ圧延と
水冷却（ＲＯＴ冷却、制御冷却等の加速冷却）又は熱間
矯正機の間に鋼板エッジ部を加熱することにより、金属
材料に対し、冷却するまえに推定され得る形状の伸び歪
み差と熱歪み差を予測し、予めその歪み差を常温で小さ
くすることで平坦度を向上させることを特徴とする。

【０００７】すなわち、本発明の要旨は以下のとおりで
ある。（１）熱間圧延を完了した後、金属板の幅エッジ部を加
熱し、その後、水冷却及び／又は熱間矯正を行うことを
特徴とする金属板の平坦度制御方法。（２）熱間圧延を完了した後、熱間矯正を行い、金属板
の幅エッジ部を加熱し、その後、放冷又は水冷却するこ
とを特徴とする金属板の平坦度制御方法。（３）水冷却がＲＯＴ冷却であり、ＲＯＴ冷却後金属板
を巻き取ることを特徴とする前記（１）記載の金属板の
平坦度制御方法。（４）水冷却及び／又は熱間矯正後、金属板を放冷する
ことを特徴とする前記（１）記載の金属板の平坦度制御
方法。（５）熱間圧延を完了した後、金属板の幅エッジ部を加
熱する前に金属板の表面温度を測定し、当該測定温度に
基づいて金属板幅エッジ部の加熱温度を制御することを
特徴とする前記（１）〜（４）の何れか１項に記載の金
属板の平坦度制御方法。（６）金属板の幅エッジ部を加熱する際に、金属板表面
幅中央部と幅エッジ部の温度差を５０℃以内とすること
を特徴とする前記（１）〜（５）の何れか１項に記載の
金属板の平坦度制御方法。（７）レーザー照射加熱装置を用いて、金属板の幅エッ
ジ部を加熱することに加え、エッジ部をトリミングする
ことを特徴とする前記（１）〜（６）の何れか１項に記
載の金属板の平坦度制御方法。（８）金属板の先端が熱間仕上げ圧延機を出て、次に上
下１対或いは２対のピンチロールを通過したのちに当該
ピンチロールで金属板を押さえながら搬送することを特
徴とする前記（１）〜（７）の何れか１項に記載の金属
板の平坦度制御方法。

【０００８】（９）熱間仕上げ圧延機と水冷却装置及び
／又は熱間矯正機の間に金属板幅エッジ部加熱装置を有
することを特徴とする金属板の平坦度制御装置。（１０）熱間仕上げ圧延機の後に配置された熱間矯正機
の後に金属板幅エッジ部加熱装置を有することを特徴と
する金属板の平坦度制御装置。（１１）金属板幅エッジ部加熱装置の後に制御冷却装置
を有することを特徴とする前記（１０）記載の金属板の
平坦度制御装置。（１２）熱間仕上げ圧延機と前記加熱装置の間に金属板
表面温度測定装置を有することを特徴とする前記（９）
〜（１１）の何れか１項に記載の金属板の平坦度制御装
置。（１３）熱間仕上げ圧延機と金属板幅エッジ部加熱装置
の間に少なくとも上下１対のピンチロールを有すること
を特徴とする前記（９）〜（１２）の何れか１項に記載
の金属板の平坦度制御装置。（１４）金属板幅エッジ部加熱装置が、誘導加熱装置、
レーザー照射加熱装置、プラズマ照射加熱装置又はガス
燃焼加熱装置であることを特徴とする特徴とする前記
（９）〜（１３）の何れか１項に記載の金属板の平坦度
制御装置。にある。

【０００９】ここで、金属材料の幅エッジ部の温度と
は、金属材料端部から５〜２０mmの範囲における表面温
度と定義する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明者らは、平坦度悪化のメカ
ニズム及び向上させるための方策について種々の検討を
行った。以下、図面に基づいて、本発明の原理について
説明する。本発明者らは熱延鋼板の製造工程において金
属板の平坦度悪化メカニズムを掴むために実機実験を実
施した。図１は熱延鋼板の製造工程における仕上げ圧延
機以降の製造設備概要図である。まず、熱延鋼板は仕上
げ圧延機１を経て所定の製造サイズに圧延され、ランア
ウトテーブル（ＲＯＴ）２によって通板され、所定の材
質に作り込むためにＲＯＴ冷却装置３によって所定の板
温度まで冷却され、コイラー４によってコイル状に巻き
取られる。

【００１１】巻き取る板温度は材質によって色々異なる
が１００〜７５０℃まであり、本発明において問題とし
ている平坦度は、このコイル温度が室温まで下がった時
点で巻き解くとエッジ部に耳波と呼ばれる波状の面外変
形を起こした場合である。多くの熱延鋼板は耳波であ
り、本発明は、耳波を改善することを狙っている。それ
以外の場合は、コイラー４の軸やピンチロール（ＰＲ）
が凸で、巻き取り張力が異常に大きい場合は、エッジで
はなくセンター部に波の出る中波が発生する場合がある
が、これは本発明の対象外である。図２に耳波の定義を
示す。エッジ部の波高さＨを波のピッチＬで割り、１０
０倍して、パーセント表示で表す。

【００１２】本発明者らこの製造工程内において仕上げ
圧延機出側に設置した鋼板センターと両サイドエッジ２
０mmの温度が測れる温度計５を使って、熱延鋼板同一サ
イズ（板厚２mm、板幅１２００mm）の熱延鋼板で同一鋼
種、同一観測ポイント（コイルセンターからの距離４０
０ｍ）の位置でのセンターとエッジ２０mm位置の表面温
度差と冷間平坦度の関係を整理した。その結果、図３に
示すように仕上げ温度出側における板の表面温度差と平
坦度は高い相関を示し、この表面温度差を用いれば平坦
度が予測可能で、言い換えれば、温度差を無くすように
ＲＯＴ冷却前に鋼板エッジ部を加熱することにより板幅
方向の均一化を計れば、平坦な鋼板が作れることを見出
し、前記（１）及び（９）の発明をするに至った。

【００１３】熱延鋼板では前記（３）の発明にあるよう
に、水冷却はＲＯＴ冷却であり、ＲＯＴ冷却後熱延鋼板
を巻き取ることにより、巻き戻し後も耳波のない良好な
鋼板が得られる（図４（ａ）参照）。特に、金属材料ス
トリップでは捲き取る際にテンションを掛けて捲き取
る。圧延後、冷却を開始するまでの時間が０．５〜３秒
で有り、高温であればストリップ幅方向断面内応力分布
を小さくする方向でクリープを起こしたり、テンション
によってクリープを起こすため、圧延で生じた残留応力
や耳波や中波となったストリップは矯正されてしまう。
従って、この時点の温度偏差がそのまま常温まで冷やし
た際の残留応力になり、偏差が大きくなると残留応力が
大きくなり、平坦度悪化となる。そこで、温度偏差を無
くすように前記（２）の発明を実施する。

【００１４】また、厚鋼板では、エッジ加熱後、熱間矯
正のみを行っても、エッジ加熱をしない場合に比べ形状
の良好な鋼板が得られる。また、いわゆる制御冷却（水
冷却）を行い、必要に応じ、制御冷却の前又は後で熱間
矯正を行っても良いが、形状の良好な厚鋼板を得るため
には制御冷却と熱間矯正を行った方が好ましい。本発明
の工程概要図を図４（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）に
示す。

【００１５】前記（２）及び（１０）の発明では、熱間
矯正後にエッジ加熱を行う。エッジ加熱のみを行いその
まま放冷してもエッジ加熱を行わなかった場合に比べ、
形状の良好な鋼板が得られる。本発明の工程概要図を図
４（ｃ）に示す。

【００１６】また、（１１）の発明にもあるようにエッ
ジ加熱後、制御冷却をしても鋼板幅方向の温度が均一に
なっているので、冷却後も形状の良好な鋼板が得られ、
冷間矯正等が不要になる。矯正機を通過すると板自体は
この時点で残留応力が小さくなる。しかし、構成するロ
ールや設備自体はロールの焼き付きや設備保護の為に直
接外部冷却水によって冷却されており、金属材料自体も
矯正加工中に冷却されエッジ部が冷えて、センターとエ
ッジ部に温度差がついてしまい、このまま冷却される
と、温度偏差分の熱歪みが残留してしまうため、常温ま
で冷却されると歪みに相当する熱応力が発生し、座屈限
界を超えれば、波形状として発生してしまう。そこで、
矯正機を通過した後に加熱によって温度偏差を無くすよ
うに前記（２）の発明を実施する。本発明の工程概要図
を図４（ｆ）に示す。

【００１７】前記（４）の発明では、エッジ加熱後、制
御冷却及び／又は熱間矯正を行った後に放冷することに
より、エッジ加熱を行わなかった場合に比べ、冷却後も
形状の良好な鋼板が得られる。本発明の工程概要図を図
４（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）に示す。

【００１８】前記（５）及び（１２）の発明では、熱間
圧延終了後、エッジ加熱を行う前に金属板の表面温度を
測定することにより、より精度の高い温度制御が可能と
なる（図４（ａ）〜（ｇ）参照）。尚、図４（ｃ）及び
（ｆ）で、測温は矯正後に行っているが、仕上げ圧延
後、或いは矯正前に行っても良い。表面温度測定個所は
熱延仕上げ圧延機からエッジ加熱装置の間であればどこ
でも構わないが、より精度の高い形状を得るためにはエ
ッジ加熱装置の直前に設けることが好ましい。温度測定
においてはサーモビュアー等による幅方向の分布形式の
測定が望ましいが、ピンポイントにセンターと両サイド
のエッジ５〜２０mmでの温度３ヶ所の測定を行うことが
好ましい。５mm未満は測定精度が出ないし、２０mm超は
特徴を掴み難い。

【００１９】エッジ加熱装置としては、前記（１４）の
発明にあるように、誘導加熱装置、レーザー照射加熱装
置、プラズマ照射加熱装置又はガス燃焼加熱装置のいず
れかであることが好ましい。

【００２０】前記（６）の発明では、金属板幅中央部と
幅エッジ部の温度差を５０℃以下、好ましくは５０℃以
下、より好ましくは２５℃以下、更に好ましくは±５℃
以下とすることにより、冷却前に推定される伸び歪み差
と熱歪み差に起因するその歪み差を常温で小さくするこ
とで形状の良好な金属板を得ることができる。極力、金
属板の幅方向温度分布をフラットにすることが好まし
く、エッジ部が幅中央部より高くなっても良い。

【００２１】前記（７）の発明では、レーザ照射加熱装
置を用いてエッジ加熱を行うことにより、エッジ部をト
リミングできるので、工程を簡略化することができる。
レーザーの出力高めて制御すれば、エッジドロップと呼
ばれるストリップ圧延で発生する規定寸法に満たない薄
くなった部分を加熱と同時にトリミング出来るので、前
記（７）の発明を実施する。

【００２２】前記（８）及び（１３）の発明では、熱間
仕上げ圧延機を出た後の金属材料先端を上下１対以上の
ピンチロールで押さえながら搬送するので、フライン
グ、ウェービング等の搬送異常を防止できる。本来、Ｒ
ＯＴ冷却長は１００ｍ〜２００ｍ位長さがあり、捲き取
り機に捲き付きテンションを加える迄に数十メートルは
テンションが掛からず矯正されないので、温度偏差だけ
の影響では無い、圧延機出側の残留応力或いは形状の変
化も平坦度悪化原因に影響してしまう懸念がある。ま
た、ストリップの先端は圧延機から捲き取り機に向かっ
て圧延ロールによって送り出され、ホットランテーブル
の摩擦力によって搬送されるが、片持ちに状態のため先
端部はフライングやウェービンングを起こし設備に接触
し壊す懸念や、ストリップの変動によって正確な位置に
正確な入熱を与えることが出来ない懸念もある。そこ
で、これらの懸念に対し、圧延機とＲＯＴ冷却装置の間
にピンチロールを設置し、板のバタツキを抑えると共に
捲き取りテンションレベルのテンション加えることで解
決を図ろうとする、前記（８）及び（１３）の発明を実
施する。

【００２３】

【実施例】本実施例について図を用いて説明する。本発
明者者らは、ＲＯＴ冷却前の鋼板の幅方向温度分布を均
一にするために、これまでの製造ラインの中に図１の仕
上げ圧延機１の後面にエッジ加熱装置としてエッジ入熱
装置６を新たに設置した。このエッジ入熱装置は、仕上
げ圧延機１を出た鋼板７の先端がピンチロール８を通過
後、鋼板をピンチし、２対のピンチロールでテンション
掛け、板のフライングやウェービングを抑え、その直後
より、エッジ１０mm部をＣＯ₂レーザーによる入熱装置
６にて入熱作業を行った。入熱作業の中でレーザーを用
いたので、入熱量４５kW、０．５m/s の場合には切断出
来るまで操作が可能で、この場合、そのままエッジドロ
ップによって所定の成品板厚になっていない部分をトリ
ミングすることができた。

【００２４】平坦度１．５％の耳波の発生率は１０００
コイル中ゼロであった。ピンチロール間のフライングウ
ェービング高さは５mmで、加熱操作や装置には悪影響を
及ぼす事は無くなった。比較例として、上記実施例の中
でエッジ入熱装置６を設けなかった場合には、平坦度
１．５％の耳波の発生率は１０００コイル中３５０であ
った。

【００２５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、熱延金属ストリ
ップの冷間平坦度を向上させることが可能となるため、
後工程で平坦度を向上させるスキンパスミルの工程を省
略することが可能となる。さらに、平坦度の悪化に伴う
板の蛇行や通板時の板の飛び跳ね現象を抑えることが出
来るので後工程の処理時間を短縮する事が出来る。ま
た、エッジトリミングも兼ねて実施すれば、熱延工程だ
けで成品が出来るので大幅なコスト削減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱延鋼板の製造工程概略図及び本発明の実施例
を示した図である。

【図２】平坦度の定義を説明するための図である。

【図３】本発明の原理を検証したエッジ温度差と平坦度
の関係を示した図である。

【図４】本発明の工程概要図を示した図である。

【符号の説明】

１圧延機２ランアウトテーブル３ＲＯＴ冷却装置４コイラー５温度計６エッジ入熱装置７鋼板８ピンチロールＨ波高さＬ波のピッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者芹澤良洋千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者是枝源一福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 日鐵プラント設計株式会社内Ｆターム(参考） 4E003 AA02 BA24 BA25 DA01 DA04 4E024 AA02 FF10 4E026 AA03 AA15 EA02 EA09 EA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間圧延を完了した後、金属板の幅エッ
ジ部を加熱し、その後、水冷却及び／又は熱間矯正を行
うことを特徴とする金属板の平坦度制御方法。
【請求項２】熱間圧延を完了した後、熱間矯正を行
い、金属板の幅エッジ部を加熱し、その後、放冷又は水
冷却することを特徴とする金属板の平坦度制御方法。
【請求項３】水冷却がＲＯＴ冷却であり、ＲＯＴ冷却
後金属板を巻き取ることを特徴とする請求項１記載の金
属板の平坦度制御方法。
【請求項４】水冷却及び／又は熱間矯正後、金属板を
放冷することを特徴とする請求項１記載の金属板の平坦
度制御方法。
【請求項５】熱間圧延を完了した後、金属板の幅エッ
ジ部を加熱する前に金属板の表面温度を測定し、当該測
定温度に基づいて金属板幅エッジ部の加熱温度を制御す
ることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の
金属板の平坦度制御方法。
【請求項６】金属板の幅エッジ部を加熱する際に、金
属板表面幅中央部と幅エッジ部の温度差を５０℃以内と
することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載
の金属板の平坦度制御方法。
【請求項７】レーザー照射加熱装置を用いて、金属板
の幅エッジ部を加熱することに加え、エッジ部をトリミ
ングすることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に
記載の金属板の平坦度制御方法。
【請求項８】金属板の先端が熱間仕上げ圧延機を出
て、次に上下１対或いは２対のピンチロールを通過した
のちに当該ピンチロールで金属板を押さえながら搬送す
ることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の
金属板の平坦度制御方法。
【請求項９】熱間仕上げ圧延機と水冷却装置及び／又
は熱間矯正機の間に金属板幅エッジ部加熱装置を有する
ことを特徴とする金属板の平坦度制御装置。
【請求項１０】熱間仕上げ圧延機の後に配置された熱
間矯正機の後に金属板幅エッジ部加熱装置を有すること
を特徴とする金属板の平坦度制御装置。
【請求項１１】金属板幅エッジ部加熱装置の後に制御
冷却装置を有することを特徴とする請求項１０記載の金
属板の平坦度制御装置。
【請求項１２】熱間仕上げ圧延機と金属板幅エッジ部
加熱装置の間に金属板表面温度測定装置を有することを
特徴とする請求項９〜１１の何れか１項に記載の金属板
の平坦度制御装置。
【請求項１３】熱間仕上げ圧延機と金属板幅エッジ部
加熱装置の間に少なくとも上下１対のピンチロールを有
することを特徴とする請求項９又は１２記載の金属板の
平坦度制御装置。
【請求項１４】金属板幅エッジ部加熱装置が、誘導加
熱装置、レーザー照射加熱装置、プラズマ照射加熱装置
又はガス燃焼加熱装置であることを特徴とする特徴とす
る請求項９〜１３の何れか１項に記載の金属板の平坦度
制御装置。