JP2016064442A - 冷延鋼板の製造方法及び圧延機 - Google Patents

Abstract

【課題】耳割れの発生を防止できる冷延鋼板の製造方法及び圧延機を提供する。【解決手段】鋼板のパスラインを挟んで対向する上下一対のワークロールの少なくとも一方の、圧延時に前記鋼板の幅方向端部と接触する接触領域の少なくとも一部を加熱し、膨張部を形成する膨張部形成工程と、前記膨張部を有するワークロールで、前記鋼板を冷間圧延する冷間圧延工程と、を有することを特徴とする冷延鋼板の製造方法とする。膨張部形成工程では、上下の前記ワークロールともに、前記膨張部が形成されることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、冷間圧延鋼板の製造方法及び該製造方法に好ましく用いることができる圧延機に関する。より具体的には、本発明は、冷延鋼板の幅方向端部における、耳割れや板破断の発生を抑制できる技術に関する。

冷延鋼板、特に電磁鋼板といった脆性材を製造する場合、冷間圧延工程において、耳割れ発生率が高い。これは歩留を低下させる原因になっている。また、耳割れに起因した板破断が発生することもある。これは生産性の低下を招くこともある。

また、被圧延材の板端近傍における鋼板幅方向への材料流れにより、板幅中心部に対し、圧延方向の伸びが不足して生じる引張応力が起因となり、耳割れが生じる。

耳割れ発生を防止する技術として、特許文献１のように、ワークロール端部を先太りさせて圧延するものがある。それにより、被圧延材の端部の圧下率が増加し、幅方向端部の引張応力が低減され、被圧延材が脆性材の場合であっても耳割れを防止することが可能となる。

特開昭６２−１３７１１０号公報

しかし、上記先太りのワークロールは、脆性材に対してのみ効果的なワークロールであり、他鋼種に対しては、エッジドロップを増大させる傾向にある。このため、この先太りのワークロールを有する設備は、複数の鋼種を圧延する場合には適切な設備ではない。また、薄物・硬質材を圧延する際、先太りのワークロールを用いると、被圧延材の幅方向外側において、ワークロール同士が接触する場合がある。その際、圧延荷重の一部が被圧延材以外にかかるため、荷重に対する圧下率が減少する。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、耳割れの発生を防止できる冷延鋼板の製造方法及び圧延機を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明者らは鋭意研究を重ねた。その結果、本発明者らは、鋼板のパスラインを挟んで対向する上下一対のワークロールの少なくとも一方の、圧延時に鋼板の幅方向端部と接触する接触領域の少なくとも一部を加熱し、膨張部を形成し、この膨張部を有するワークロールで、鋼板を冷間圧延することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。

１．圧延機を用いて冷延鋼板を製造する方法であって、鋼板のパスラインを挟んで対向する上下一対のワークロールの少なくとも一方の、圧延時に前記鋼板の幅方向端部と接触する接触領域の少なくとも一部を加熱し、膨張部を形成する膨張部形成工程と、前記膨張部を有するワークロールで、前記鋼板を冷間圧延する冷間圧延工程と、を有することを特徴とする冷延鋼板の製造方法。

２．前記膨張部形成工程では、上下の前記ワークロールともに、前記膨張部が形成されることを特徴とする１に記載の冷延鋼板の製造方法。

３．前記圧延機は、複数のスタンドを有し、複数のスタンドを有する圧延機を用い、
前記膨張部は、最終スタンドのワークロールに形成されることを特徴とする１又は２に記載の冷延鋼板の製造方法。

４．前記冷間圧延工程において、加熱される領域が、前記鋼板の幅方向端から鋼板内側方向へ（板厚（ｍｍ）×１０）ｍｍの範囲内にあることを特徴とする１〜３のいずれか１項に記載の冷延鋼板の製造方法。

５．鋼板のパスラインを挟んで対向する上下一対のワークロールの少なくとも一方の、圧延時に前記鋼板の幅方向端部と接触する接触領域の少なくとも一部を加熱する加熱部を有する圧延機。

本発明によれば、耳割れ（鋼板の端部の割れ）発生を抑制しつつ、冷延鋼板を製造することができる。本発明は特に脆性材に好ましく適用できる。脆性材としては電磁鋼板が挙げられる。

圧延機の一部であるスタンドを模式的に示す図で有り、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。 図１のＡ部を模式的に示す拡大図である。 複数のスタンドを有する場合を模式的に示す図である。 膨張部の最も高い位置と、鋼板の幅方向端とを対応させない場合を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

圧延機
図１には、本発明に用いる圧延機の一部であるスタンド１を模式的に示す。図１（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。図２には、図１のＡ部の拡大図を模式的に示す。なお、図１に示すスタンドを備える圧延機が本発明の圧延機の一例である。

スタンド１は、ワークロール１０と、中間ロール１１と、バックアップロール１２と、加熱装置１３と、を備える。なお、加熱装置１３が加熱部に相当する。

図１に示す通り、スタンド１は、鋼板Ｓのパスラインを挟んで対向する、ワークロール１０、中間ロール１１、バックアップロール１２を上下各一対ずつ有する。鋼板Ｓが、ワークロール１０間を搬送される際に、鋼板Ｓは圧延される。

図１に示すように、加熱装置１３は、スタンド１のワークロール１０近傍に設置されている。この加熱装置１３は、鋼板Ｓの幅方向端部に対応する位置において、ワークロール１０を加熱する。ここで、加熱装置１３が採用する加熱方法については、誘導加熱が代表的なものであるが、ワークロール１０表面の所望の領域を膨張させることができれば、バーナー加熱といった他の加熱方法であってもよい。

「鋼板Ｓの幅方向端部」とは、耳割れ発生に影響がある領域であり、鋼板Ｓの幅方向端から鋼板内側方向へ（板厚（ｍｍ）×１０）ｍｍの範囲内を指す。ここで板厚とは入側の板厚を意味する。なお、本発明において加熱装置１３は、鋼板Ｓの幅方向端部の少なくとも一部を加熱できればよく、また、鋼板Ｓの幅方向端部以外を含む領域を加熱してもよい。

上記加熱装置１３は、図１に示すように、鋼板Ｓのパスラインを挟んで対向する一対のワークロール１０の両方に設けることが好ましい。

スタンド１は、加熱装置１３を鋼板幅方向にスライドさせるスライド機構（図示せず）を有することが好ましい。

スタンド１は、膨張量制御機構（図示せず）を有することが好ましい。膨張量制御機構とは、加熱装置１３により、ワークロール１０表面に形成される、後述する膨張部１００の大きさを制御するためのものである、具体的には、膨張量制御機構として、膨張量を計測しつつ加熱装置１３のＯＮ、ＯＦＦを切り替える機構、膨張量を計測しつつ加熱量が多すぎる場合には冷却する機構が例示できる。また、冷間タンデム圧延において、通常、クーラントをワークロール１０に向けて噴射するが、このクーラントの噴射制御機構を、膨張量制御機構として用い、ワークロール１０の過昇温を防止してもよい。

スタンド１は、ワークロール１０の表面温度を監視する温度計（図示せず）を有することが好ましい。特に、加熱装置１３で加熱される領域の温度を測定できる温度計であることがより好ましい。

本発明の圧延機は、複数のスタンドを有してもよい。複数のスタンドを有する場合には、少なくとも、最終スタンドに加熱装置１３が配置されることが好ましい。また、複数のスタンドを有する圧延機の場合には、最終スタンドのみ加熱装置１３を有することが好ましい。なお、複数のスタンドを有する場合の模式図を図３に示した。

冷延鋼板の製造方法
上記の図１に示す圧延機を用いて、本発明の冷延鋼板の製造方法を実施することができる。本発明の冷延鋼板の製造方法は、膨張部形成工程と、冷間圧延工程とを有する。

膨張部形成工程とは、鋼板Ｓのパスラインを挟んで対向する上下一対のワークロール１０の少なくとも一方の、圧延時に鋼板Ｓの幅方向端部と接触する接触領域の少なくとも一部を加熱し、膨張部を形成する工程である。

図２に示す通り、加熱装置１３で加熱されたワークロール１０において、加熱された部位分が膨張し、膨張部１００が形成される。このため、加熱しない場合と比較して、後述する冷間圧延工程時に鋼板Ｓの端部の圧下率を増加させることができる。また、副次的な効果として、膨張部１００により、鋼板Ｓの端部の変形量が大きくなるため、端部の温度増加が大きく、それによる鋼板Ｓ自身の耐割れ特性が向上する。これらの効果により、後述する冷間圧延工程時に鋼板Ｓの耳割れが発生することを効果的に防止可能である。

膨張部形成工程で形成される膨張部１００の大きさは特に限定されず、鋼板Ｓの材質やサイズによって適宜設定すればよい。最適な膨張部１００の大きさは、実験室での圧延実験により、定めることができる。例えば、鋼板Ｓが薄いもの、鋼板Ｓが硬質なものである場合、冷間圧延時に、ワークロール１０の扁平が大きいため、ワークロール１０膨張量を大きくしないと、鋼板Ｓの幅方向端部を効果的に圧下することができない。なお、膨張部１００の大きさは、加熱装置１３の出力を変化させる等して調整すればよい。

膨張部形成工程において、膨張部１００は、冷間圧延時に鋼板Ｓの幅方向端部と接触する位置を含む領域に形成されればよい。ただし、冷間圧延時に、鋼板幅方向端部よりも内側で、膨張部１００と鋼板Ｓとが接触すると、冷間圧延時に鋼板Ｓの幅方向端部以外の圧下率も増加する。幅方向端部以外の圧下率が増加すると板厚不良という問題を生じる場合がある。このため、冷間圧延時に幅方向端部のみの圧下率が増大するように、鋼板幅方向端部以外の部分では鋼板と接触しない膨張部１００を形成することが好ましい。

膨張部形成工程では、図２に示す通り、本発明の効果を高める観点から、膨張部１００が、後述する冷間圧延工程時に、鋼板Ｓの幅方向端に接触するように形成されることが好ましい。特に、図２に示すように、膨張部１００の最も高い位置が、鋼板Ｓの幅方向端と対応することが好ましい。しかし、膨張部１００の最も高い位置と、鋼板Ｓの幅方向端とを対応させると、冷間圧延時に幅方向端部以外の領域とも膨張部１００が接触してしまう場合には、図４に示すように、膨張部１００の最も高い位置が、鋼板Ｓの幅方向端よりも外側であることが好ましい。

膨張部形成工程では、鋼板Ｓのパスラインを挟んで対向する一対のワークロール１０の両方に、加熱装置１３が設けられた圧延機を用いれば、鋼板Ｓの両面から膨張部１００の効果が現れる。これにより鋼板の耳割れをさらに防止しやすくなる。

膨張部形成工程において、加熱装置１３を幅方向にスライドさせるスライド機構（図示せず）を有するスタンド１を備えた圧延機を用いれば、膨張部１００が形成される位置を調整できる。スライド機構を有することは、鋼板Ｓの板幅等が変化する等して所望の加熱箇所が変わる場合において有効である。

膨張部形成工程においては、膨張量制御機構（図示せず）を有するスタンドを備えた圧延機を用いることが好ましい。本機構を有すれば、膨張部１００の膨張量を微調整することができ、耳割れ発生をより抑えやすくなる。

膨張部形成工程においては、ワークロール１０の表面温度、特に、加熱装置１３で加熱される領域の表面温度を計測可能な温度計を有するスタンド１を備えた圧延機を用いることが好ましい。ワークロール１０の表面温度を監視し、ワークロール１０への熱供給を調整することで、ワークロール１０への過剰な熱供給を避けることができる。ワークロール１０への過剰な熱供給を抑えることで、ロール表面硬度の低下、クラック、スポーリングといった問題をより効果的に抑えられるため好ましい。

膨張部形成工程において、複数のスタンドを有する圧延機を用いる場合、最終スタンドに加熱装置１３を有するワークロール１０を備える圧延機とすることで、耳割れ防止の効果が高まる。最終スタンドでの耳割れ発生が顕著であるためである。また、最終スタンドよりも前のスタンドでワークロール１０の加熱を行う場合、最終スタンドで十分に板幅端部の圧下を行うことができない場合がある。このため、複数のスタンドを有する圧延機を用いる場合、最終スタンドのみのワークロール１０を加熱装置１３で加熱することが望ましい。

冷間圧延工程とは、膨張部１００を有するワークロール１０で、鋼板Ｓを冷間圧延する工程である。上記膨張部形成工程で形成された膨張部１００により、耳割れの発生を効果的に防止できる。

本発明の実施例を、図３のような冷間圧延機で冷間圧延を行う場合について説明する。鋼板は、板幅１０００ｍｍの電磁鋼板を用い、６段、４スタンドのタンデムミルで、母板厚２．０ｍｍから０．３ｍｍまで冷間圧延し、その後、耳割れの発生状況を調査した。耳割れ発生率は、圧延後のコイルを観察し、耳割れが観測されたコイルの個数を全コイルの個数で割って計算した。

各スタンドの圧下率については、１スタンドは５０％、２スタンドは４０％、３スタンドは３３％、４スタンドは２５％である。

表１に試験結果を示す。比較例は、全スタンドでワークロールの加熱を行っていない場合である。

発明例は、ワークロールを、誘導加熱装置で加熱した場合である。それぞれ、加熱装置の出力を変化させている。加熱装置の出力が小さいとワークロールの膨張量が小さいため、耳割れ防止効果が小さく、出力を大きくしていくと耳割れ防止効果が高くなっていく。８ｋＷを超えると耳割れ防止効果が飽和するため、本実施例においては、８ｋＷ程度が適正出力だと考えられる。

また、上下のワークロールを加熱する条件、加熱される領域が鋼板の幅方向端から鋼板内側方向へ（板厚（ｍｍ）×１０）ｍｍの範囲内にある条件（表中の板道上ロール加熱幅の条件）、最終スタンドで加熱を行う条件が好ましい。

なお、発明例２６〜３０は、発明例の中でも加熱範囲が広い場合であり、消費電力が大きくなる。消費電力が大きい点において、発明例２６〜３０は、他の発明例よりも製造コスト面で劣る。また、発明例２６〜３０の耳割れ発生率は比較例より低位であるが、板道上ロール加熱幅が１０ｍｍの場合に比べてやや高くなっている。

以上の試験結果より、本発明によれば耳割れ発生率が大幅に低減することがわかった。

１ スタンド
１０ ワークロール
１００ 膨張部
１１ 中間ロール
１２ バックアップロール
１３ 加熱装置
Ｓ 鋼板

Claims (5)

1. 圧延機を用いて冷延鋼板を製造する方法であって、
   鋼板のパスラインを挟んで対向する上下一対のワークロールの少なくとも一方の、圧延時に前記鋼板の幅方向端部と接触する接触領域の少なくとも一部を加熱し、膨張部を形成する膨張部形成工程と、
   前記膨張部を有するワークロールで、前記鋼板を冷間圧延する冷間圧延工程と、を有することを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
2. 前記膨張部形成工程では、上下の前記ワークロールともに、前記膨張部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の冷延鋼板の製造方法。
3. 前記圧延機は、複数のスタンドを有し、
   前記膨張部は、最終スタンドのワークロールに形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷延鋼板の製造方法。
4. 前記冷間圧延工程において、加熱される領域が、前記鋼板の幅方向端から鋼板内側方向へ（板厚（ｍｍ）×１０）ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷延鋼板の製造方法。
5. 鋼板のパスラインを挟んで対向する上下一対のワークロールの少なくとも一方の、圧延時に前記鋼板の幅方向端部と接触する接触領域の少なくとも一部を加熱する加熱部を有する圧延機。

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