JP7226381B2

JP7226381B2 - 冷間圧延方法

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Publication number: JP7226381B2
Application number: JP2020067190A
Authority: JP
Inventors: 樹稲盛; 憲栗栖; 健太郎石井
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2040-04-03
Also published as: JP2021159982A

Description

本発明は、極薄鋼板の冷間圧延方法に係り、とくに、通板速度の減速時に、板厚不良（オフゲージ）や板破断を抑制できる二次冷間圧延方法に関する。なお、ここでいう「極薄鋼板」とは、板厚が概ね0.10～0.25mmの鋼板をいうものとする。

缶用鋼板等の、板厚が凡そ0.10～0.25mmの極薄鋼板を製造するために、冷間圧延（一次冷間圧延）後に、さらに焼鈍処理を施し、ついで圧下率が30％程度の冷間圧延（二次冷間圧延）を行う場合がある。この焼鈍処理後の二次冷間圧延では、板厚が薄いため、通常の冷間圧延よりも板破断が起きやすいという問題がある。例えば、複数のペイオフリールから払い出された鋼板は、連続焼鈍を行うために溶接により接続されるが、板厚が薄いため、多くの場合マッシュシーム溶接が用いられ、溶接点は鋼板板厚より厚くなる。このような溶接点に、そのまま30％程度の高圧下圧延を施すと、板破断する恐れがある。

このような問題に対し、例えば、特許文献１には、連続焼鈍炉出側の二次冷間圧延機における溶接点通過方法が提案されている。特許文献１に記載された技術は、連続焼鈍炉の出側に位置する冷間圧延機を鋼板の溶接点が通過する際、通板速度を低下させるとともに圧延荷重を低下させ、さらに複数ある圧延スタンドについて、圧延スタンド入側、圧延スタンド間、圧延スタンド出側の各張力を低張力一定制御とした状態とし、溶接点が通過した後は板厚一定制御に復帰させる、二次冷間圧延機における溶接点通過方法である。この技術によれば、溶接点をミルオープンせずとも、板破断が生ずることなく通過させることができ、しかも定常状態への復帰を迅速に行うことができ、オフゲージの短縮化を図ることができる、としている。

特開2007－229790号公報

特許文献１に記載された技術では、溶接点が冷間圧延機を通過する際に、通板速度を減速して低張力一定制御を行っている。しかしながら、低張力一定制御を行うと、板厚が変動しても冷間圧延機の制御にフィードバックすることができず、オフゲージが発生するという問題がある。一度、オフゲージが発生すると、オフゲージ部分を除去する作業を必要とし、歩留りの低下や、作業能率の低下を招くことになる。とくに、製品の長手方向中央部で、オフゲージが発生すれば、歩留の低下や作業能率の低下は格段に大きなものとなる。

そこで、本発明は、極薄鋼板の製造に当たり、通板速度を減速しても、オフゲージの発生や板破断の発生を抑制できる冷間圧延方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記した目的を達成するため、極薄鋼板の冷間圧延において、オフゲージの発生や板破断の発生に影響する各種要因について鋭意検討した。その結果、極薄鋼板の冷間圧延時に、上記した溶接点が冷間圧延機を通過する時以外にも、例えば、ライントラブルや、鋼板の特定位置（例えば、ライン出側で入側コイルを分割したい場合の分割点など）などのように、通板速度を減速して、通常より低い通板速度（低速域）で圧延する必要が生じる場合がある。

このような場合に、例えば、圧延スタンド出側張力やロールベンダーによるベンド量が、通板速度の減速前と同じである場合には、鋼板の幅方向中央部の伸び差率が鋼板端部のそれよりも大きくなり中伸び状態となるため、幅方向端部に引張応力が集中し、圧延スタンド出側で耳割れを生じ、さらに耳割れが大きくなると板破断に至る場合のあることを知見した。

そこで、オフゲージの発生を防止（抑制）するとともに板破断の発生を防止（抑制）するという観点から、通板速度の変動（減速）が生じても、板厚一定制御で圧延することに思い至った。そして、さらに、通板速度の減速（変動）に伴い、圧延スタンド出側張力およびロールベンダーによるベンド量の少なくとも一つを、通板速度を減速する前のそれぞれの値に比べて低く設定し、圧延することにした。これにより、オフゲージの発生が抑制されるとともに、板幅方向端部に引張応力が集中することがなくなり、耳割れによる板破断を抑制することができることを知見した。また、本発明者らの検討によると、とくに、鋼板の通板速度を、300mpm以下の低速域まで減速すると、圧延荷重が顕著に低下することを知見した。

本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
［１］薄鋼板を冷間圧延機を用いて冷間圧延し極薄鋼板とする冷間圧延方法において、通板速度を減速して低速域の通板速度で冷間圧延するに当たり、
前記冷間圧延機の圧延スタンド出側張力およびロールベンダーによるベンド量の少なくとも１つを、前記通板速度を減速する前のそれぞれの値に比べて低く設定して板厚一定制御で圧延することを特徴とする冷間圧延方法。
［２］前記低速域の通板速度が、300mpm以下であることを特徴とする［１］に記載の冷間圧延方法。

本発明によれば、二次冷間圧延において、オフゲージや板破断の発生を防止でき、歩留りの低下、作業能率の低下を抑制できるという、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、通板速度の変動に応じて圧延スタンド出側張力およびロールベンダーによるベンド量を制御するため、通板速度によらず、板の平坦度が好ましい範囲となるような形状制御が可能になるという効果もある。

本発明の実施に好適な、冷間圧延機の構成の一例を示す説明図である。本発明の場合における横軸を時間とする、通板速度の変化、圧延スタンド出側張力およびロールベンダーによるベンド量の変化と、圧延荷重の変化、板厚偏差と、の関係を示すグラフである。本発明範囲を外れる場合における横軸を時間とする、通板速度の変化、圧延スタンド出側張力およびロールベンダーによるベンド量の変化と、圧延荷重の変化、板厚偏差と、の関係を示すグラフである。

本発明は、被圧延材である薄鋼板に、冷間圧延を施し、極薄鋼板とする冷間圧延方法である。とくに好ましくは、冷延後、焼鈍済みの薄鋼板に冷間圧延を施し、缶用等の極薄鋼板とする冷間圧延方法（二次冷間圧延方法）である。本発明の実施に際しては、単スタンドの４段圧延機または６段圧延機あるいは複数スタンドの４段圧延機または６段圧延機を備える冷間圧延機がいずれも好適である。

図１に、２スタンドの４段圧延機を備える冷間圧延機の例を示す。図１に示す冷間圧延機１は、入側ブライドルロール２、第１スタンドの４段圧延機３、第２スタンドの４段圧延機４、出側ブライドルロール５、入側板厚計６、出側板厚計７、を備える。なお、２スタンドの圧延スタンドを備える場合、通常の二次冷間圧延では第１スタンドが冷間圧延機、第２スタンドは調質圧延機としている。

極薄鋼板の冷間圧延では、通常、800～1000mpm程度の通板速度で圧延している。しかし、実機圧延では、溶接点が圧延スタンドを通過する際や、ライントラブル、あるいは、鋼板の特定位置（例えば、ライン出側で入側コイルを分割したい場合の分割点など）などのように、通常より低い通板速度（低速域）に減速して、圧延する必要が生じる場合がある。このような場合に、本発明では、常用の通板速度に比べて、通板速度を低下（減速）させて低速域の通板速度で板厚一定制御で冷間圧延を行う。なお、冷間圧延の当初から当該低速域の通板速度で冷間圧延を行っても良い。ここでいう「低速域」は、300mpm以下の領域の通板速度とすることが好ましい。通板速度を300mpm以下に減速すると、圧延荷重が顕著に低減する。なお、「低速域」は300mpm以下の30～300mpmの範囲とすることが好ましい。

本発明では、通板速度を低速域に減速したのち、好ましくは300mpm以下に減速したのちに、冷間圧延機における圧延スタンド出側張力およびロールベンダーによるベンド量の少なくとも１つを、通板速度を減速する前の圧延スタンド出側張力およびロールベンダーによるベンド量に比べそれぞれ低い値に設定（変更）する。

圧延スタンド出側張力では、通板速度を減速する前の圧延スタンド出側張力に比べて低い値に設定（変更）することが好ましい。例えば、２スタンドの圧延スタンドを備える場合には、スタンド間張力を変更する。ここで、「低い」値とは、通板速度を低減する前の圧延スタンド出側張力に比べ、10～30％程度の低減とすることが好ましい。

ロールベンダーによるベンド量では、通板速度を減速する前のロールベンダーによるベンド量に比べ低い値に設定（変更）することが好ましい。ここで、ベンド量の「低い」値とは、通板速度を低減する前のベンド量に比べ、10～30％程度、低減した値とすることが好ましい。なお、本発明では、上記した圧延スタンド出側張力の設定変更と、上記したロールベンダーによるベンド量の設定変更を合わせ用いてもよい。

このように、通板速度を常用の通板速度より低い低速域に設定するとともに、上記した圧延スタンド出側張力の設定変更および／またはロールベンダーによるベンド量の設定変更を合わせ行って、板厚一定制御で圧延することにより、製品の長手方向端部はもちろんのこと、それ以外の長手方向中央部についても、オフゲージを抑制することができるとともに、板幅方向端部に引張応力が集中することがなくなり、耳割れによる板破断を抑制することもできるようになる。

本発明では、例えば図１に示す構成の冷間圧延機を用いて、通板速度を一度減速して低速域の通板速度にしたのち、好ましくは通板速度が300mpm以下となるとともに、第１圧延スタンド出側張力を減速前の設定に比べて低い値に設定し、さらにロールベンダーによるベンド量を減速前の設定に比べて低い値に設定して、板厚一定制御で圧延する。この場合について、通板速度の時間変化、第１スタンドの圧延荷重の時間変化、第１圧延スタンド出側張力の時間変化および第１スタンドのロールベンダーによるベンド量の時間変化と、第１スタンドの圧延荷重の時間変化、板厚偏差との関係の一例を図２に示す。なお、図２の横軸は時間である。

なお、図２に示す例では、通板速度を300mpm以下に減速した（時間ｔ₁）のちに、第１圧延スタンド出側張力、ロールベンダーによるベンド量を減速前に比べてそれぞれ80％に設定（変更）した。通板速度を300mpm以下に減速することにより、圧延荷重は減速前の80％と顕著に低下している。このような圧延を行うことにより、鋼板の幅方向端部に引張応力が集中せず、耳割れの発生も抑制され、また、板厚は目標板厚±10μm以内に抑えることができ、オフゲージの発生も又耳割れによる板破断を抑制できている。

一方、通板速度を300mpm以下に減速したのちも、第１圧延スタンド出側張力、ロールベンダーによるベンド量を減速前と同じ値に設定したままとすると、鋼板の幅方向中心部の伸び差率が幅方向端部のそれよりも大きい中伸び状態となるため、鋼板の幅方向端部に引張応力が集中し圧延スタンド出側で耳割れを引き起こす。耳割れが大きくなり最終的に板破断に至る。図３に示す例では、通板速度を減速して圧延荷重が低下したにも関わらず、第１圧延スタンド出側張力およびロールベンダーによるベンド量をいずれも低減させなかったために、耳割れ破断を生じている。

なお、低速域の通板速度とする必要がなくなったのちは、減速前の通板速度まで、あるいはそれ以外の通板速度まで加速する。加速し、通板速度が300mpmを超えた（時間ｔ₂）のちは、平坦度を適正範囲に維持するために、圧延スタンド出側張力、ロールベンダーによるベンド量を減速前と同じ値、あるいはそれ以外の適正な値に設定（変更）し直すことは、言うまでもない。

なお、本発明の冷間圧延方法は、溶接点前後の領域の通過に対しては適用するが、溶接点そのものの通過には適用しない。

以下、実施例に基づき、さらに本発明について説明する。

図１に示すような、４段圧延機を２スタンドを備える二次冷間圧延機で、焼鈍済みの薄冷延鋼板（板厚：0.213mm）を被圧延材として、該被圧延材に冷間圧延を施して極薄冷延鋼板（板厚：0.160mm）を得た。ここで、冷間圧延時の通板速度は、当初、800mpmとし、途中で300mpm以下の35mpmまで減速し、鋼板長手方向の5900～6000mmの範囲（溶接点を含まない）を、該35mpmのままの低速度で通板し、板厚一定制御のもとで、第１スタンドで、所定の板厚（0.160mm厚）まで圧延したのち、通板速度を1000mpmまで加速した。なお、第２スタンドでは、調質圧延のみとした。

なお、通板速度を低速域の300mpm以下に減速した際に、同時に、第１スタンドの圧延スタンド出側張力を減速前の通板速度（高速度域）時の80％まで低くするとともに、第１スタンドにおけるロールベンダーによるベンド量を減速前の80％まで低減した。圧延後の極薄鋼板について、全長にわたり板厚を測定（出側板厚計）し、耳割れ発生の有無について調査した。その結果、板厚偏差も±10μｍの範囲内に収まっており、オフゲージの発生もなく、また耳割れの発生も認められなかった。

なお、通板速度を低速度域の300mpm以下に減速した際（時間ｔ₂）に、圧延スタンド出側張力およびロールベンダーによるベンド量を減速前のままとした場合を、本発明の範囲を外れる比較例とした。比較例では、中伸び状態となり、耳割れが発生し、板破断に至った（時間ｔ_F）。

１冷間圧延機
２入側ブライドルロール
３第１スタンドの４段圧延機
４第２スタンドの４段圧延機
５出側ブライドルロール
６入側板厚計
７出側板厚計

Claims

薄鋼板を冷間圧延機を用いて冷間圧延し板厚：0.10～0.25mmの極薄鋼板とする冷間圧延方法において、
通板速度を減速して低速域の通板速度で冷間圧延するに当たり、
前記冷間圧延機の圧延スタンド出側張力およびロールベンダーによるベンド量の少なくとも１つを、前記通板速度を減速する前のそれぞれの値に比べて低く設定して板厚一定制御で圧延することを特徴とする冷間圧延方法。
前記低速域の通板速度が、300mpm以下であることを特徴とする請求項１に記載の冷間圧延方法。