JPH0211202A - 幅方向に板厚の傾斜を有する鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は幅方向に板厚の傾斜を有する鋼板の圧延方法に
関するもので、特殊な構造体、例えば造船用、圧力容器
用構造体の一部の部材の様に、必要強度に応じて板厚が
幅方向に滑らかに変化していることにより、施工上、お
よび構造上有利に使用される場合に用いられる鋼板の製
造に関するものである。

〔従来の技術〕

幅方向に板厚の傾斜を有する鋼板の製造方法として、圧
延方向に板厚が傾斜した被圧延材を圧延する第１段階と
、次いでこれをロール軸方向に間隙の差を持たせた圧延
ロールにより圧延する第２段階とを組合わせて圧延する
圧延方法（特公昭５２−１３８１号公報）が提案されて
いる。

さらに、鋼板の幅方向傾斜と平行にロール圧下を行う際
には、圧延開始素材の（厚手側厚さ／薄手側限さ）の値
は圧延終了時の鋼板の（厚手側厚さ／薄手側限さ）の値
より大となるようにして、キャンバーの少ない幅方向に
板厚の傾斜を有する鋼機の圧延方法（特開昭４９−７４
１５０号公報）がある。

〔発明が解決すべき課題〕

従来、提案されていた圧延方法（特公昭５２１３８１号
公報）においては、ロール軸方向に間隙の差を持たせた
圧延ロールにより圧延する第２段階で、単に定圧下率、
または、定圧下量で圧延を実施するとされているが、各
パス毎に左右の定圧下率を完全に保持しながら圧延する
為には、（厚手側厚さ一薄手側厚さ）／薄手側限さ（以
下ウェッジ率と記す）を各パス毎に正確に把握し、その
値を高精度で左右のロール間隙の調整に反映させる技術
が必要であり、この課題に対しての対策がなければ、圧
延材のキャンバ−を極小に抑えることは不可能であり、
結果として歩留が著しく低下する為、実用には供されて
いない。

また、定圧下量で圧延する場合（特開昭４９７４１５０
号公報）には、圧延の途中段階で大きくキャンバーが発
生し、それを予想して修正することが困難である為、同
様に歩留が著しく低下する。

さらに、いずれの圧延方法においても、圧延材の平坦形
状を確保する為には、全圧延パスにおいてウェッジ率を
一定に保持するだけでなく、下位圧延パスでは、クラウ
ン率を一定に保持して圧延する必要があり、この技術に
関する対策は、何ら考案されておらず、従来圧延方法の
ままでは、圧延材に波や反りの発生が生じる問題がある
。

本発明は、上記問題点を解決する為に、通常の圧延設備
により、能率的に、かつキャンバ−がなく、形状、寸法
精度も良好な幅方向に板厚の傾斜を有する鋼板を圧延す
る方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決する為の手段、およびその作用〕以下、本
発明の詳細な説明する。

本発明は能率的に、かつキャンバ−がなく、形状、寸法
精度も良好な幅方向に板厚の傾斜を有する鋼板を圧延す
る方法を提供する目的を達成する為に、圧延パス間にお
いて、ガンマ線等の放射線を利用した厚み計測器を用い
て、圧延材の両エツジ部とセンタ部の板厚を実測し、そ
れらの実測値からウェッジ率、およびクラウン率を計算
し、この両者が圧延パス毎に常に一定に保持される様に
、高精度で左右のロール間隙を計算機制御処理により調
整を加えて圧延を実施することを特徴とする。

これら一連のロール間隙の設定制御は、圧延パス間の短
時間ですべて、計算機を利用して自動的に演算処理され
、演算結果は電気的信号から直接、油圧圧下装置を操作
できる設備構成をもって成る。

第１図は本発明の方法を実施するための制御装置を示す
説明図である。第１図において被圧延材ｌは上下の圧延
ワークロール２と３による所定の傾斜圧延状態で示され
、符号４．５はそれぞれバックアップロール、６．７は
駆動側と操作側のロールチョックである。

駆動側と操作側のロールチョック６．７に対して、圧下
刃を加える為の圧下制御装置は、オンラインで被圧延材
情報を記憶しているビジネスコンピュータ８、これら被
圧延材情報を受は圧下制御の為の演算処理を行うプロセ
スコンピュータ９、演算結果から傾斜圧延信号として圧
下制御系を操作するプラントコントローラ（圧下自動設
定装置）１０、および油圧圧下装置１１を含んでいる。

さらに、ガンマ線を利用した厚み計測器１２によって、
圧延の直前あるいは直後に、被圧延材の両エツジ部（Ｈ
ｌ、Ｈ：ｌ）およびセンタ部（Ｆ２）の板厚を実測し、
実測情報をプロセスコンピュータ９に伝送して、圧下制
御修正を行う。

以下、本発明の実施手順を説明する。

本発明において使用する鋳片をまず、加熱炉において所
定の温度にまで加熱し、次いで鋳片表面のスケールを除
去する。

第２図は本発明を実施する為の圧延手順をしめず説明図
である。

１基または２基以上配置された可逆式圧延機により加熱
された鋳片を長平方向で数パス圧延し、所定の長さにま
で圧延を実施する（ａ）。この時、製品幅が広く、鋳片
長と同程度の場合には、圧延機入側で９０度回転し、幅
方向で圧延しても良い。

その後、圧延機入側で９０度回転し、所定の幅、厚さま
で輸出圧延を実施する（ｂ）。次いで、輸出圧延の最終
１パスから数パスで圧延方向に板厚の傾斜を付加させる
圧延を行なう（Ｃ）。

幅用圧延終了後、再び９０度鋳片を回転させ、幅方向に
一定の圧下率を保持しながら、板長を伸ばすと同時に板
厚を減少させ、目的寸法の幅方向に厚みの傾斜を有する
鋼板を得る（ｄ）。

次にまず、輸出圧延におけるパススケジュールの内、粗
圧延長手方向テーパー圧延スケジュールの計算フローを
第３図に示す。

ビジネスコンピュータ８から被圧延材情報を伝送された
プロセスコンピュータ９は■、設備工程能力上付加可能
な傾斜の最大量を計算した上で■、幅出柊了後に与える
べき圧延方向の傾斜率（板厚差／板幅）及び、板厚を計
算する■。

この時の板厚差（Ｗ：ウェツジ量）は、圧延垂直方向に
ロール傾斜を有したまま圧延する工程（以下、仕上圧延
工程と記す）においてキャンバ−を生じさせない様に決
定する。すなわち、仕上圧延工程においては、ウェッジ
率の一定圧延が必要であり、従って粗圧延においても次
式を満足するようにウェツジ量を圧延方向に付加するの
である。

（Ｗ／Ｈ）＝　（ｗ／ｈ）＋Ｋ　　　　　・・・（１）
ただし、Ｗ：軸出圧延終了時の板厚差 （厚手厚−薄手厚） Ｈ：軸出圧延終了時の薄手板厚 Ｗ：最終仕上板厚差（厚手厚−薄手厚）ｈ：最終仕上薄
手板厚 に；ウェッジ率傾度 次に、圧延反力、トルク限界を計算した上で■、この輸
出傾斜圧延の入側の板厚、及び噛込、灰抜時の圧下量を
計算する■。

圧延方向に傾斜を付加する圧延工程において、ロール間
隙は、圧延材の進行、即ち先進率を補正したロール回転
とともに間隙を広げるか、あるいは狭めるように油圧圧
下装置を操作することによって与える■■■。

この時の油圧圧下の操作量ΔＳＯは、既知のゲージメー
タ弐を用いて、 から、Ｓｏｌ、Ｓｏ２を予測し、 Δ５ｏ＝Ｓｏ　ｌ　−３ｏ２　　　　　　　・”　（３
）として、与える。

ただし、Ｉ（１：噛込時の板厚 Ｆｌ：噛込時の圧延荷重 Ｓｏｌ：噛込時のロール間隙 Ｆ２：灰抜時の板厚 Ｆ２：灰抜時の圧延荷重 Ｓｏ２：灰抜時のロール間隙 Ｍ　：ミル剛性率 計算された油圧圧下操作量ΔＳｏはプロセスコンピュー
タ８からプラントコントローラ９に伝送され、圧延機の
油柱を作動し目的の傾斜率を得る■。

幅比時の傾斜圧延以前のパススケジュールは、幅小パス
から調厚パスへと順次下から積上げて計算し、鋳片から
の全パススケジュールを決定する。

次に仕上圧延工程における幅方向テーパー圧延パススケ
ジュールの計算フローを第４図に示す。

ビジネスコンピュータ８から、左右のロール間隙値を決
定するのに必要な被圧延材情報を伝送されたプロセスコ
ンピュータ９は■、目標とする左右の最終仕上板厚から
まず、圧延材の仕上温度を予測する■。さらに、狙いと
するプレートクラウン量、プレートウェッジ量を計算後
■、形状制御圧延を必要とする下位圧延パス回数をあら
かじめ決定する■。

次に、現在の圧延ロールプロフィールを計算した上で■
、狙いとするプレートクラウン量を得るだめのトータル
圧延荷重を予測計算する。

プレートクラウン量は、圧延荷重によるロールヘンディ
ング量とロール磨耗量、およびロール温度上昇の為の膨
張量によって決定される。したがって、ロールプロフィ
ールと狙いとするプレートクラウン量があらかじめ、■
、および■または■によって決定されていれば：圧延荷
重Ｆはなる式を用いて計算される。

但し、Ｆ　　：左右トータル圧延荷重 ＣＲ：狙いとする出側プレートクラ ウン ８０ｗ　：ワークロールクラウン （初期＋膨張−磨耗） ΣＣｂ　二バックアンプロール （初期士膨張−磨耗） Ｂ　　：圧延幅 り、、　　：ワークロール径 り、　　：バックアップロール径 ０「、Ｊ　：オフセント項 である。

圧延する以前にあらかじめパススケジュールを計算する
際には、後述の■で述べる様に、各パスごとのクラウン
比率が変化しない様に、前パス出側の目標とするプレー
トクラウンを決定し、順次、最終パスから上位パスに積
み上げて各パスの圧延荷重を予測する。

さらに、実際に圧延を行なっているパス間においては、
ガンマ線等の放射線を利用した厚み計を用いて、被圧延
材のセンターとエツジの板厚を実測し、 プレートクラウン： ＣＲニブレートクラウン量 Ｈｌ：薄部エツジ厚 Ｈ２：センター厚 Ｉ］３：厚部エツジ厚 として、実績プレートクラウンを評価し、そのクラウン
実測値と実績圧延荷重の関係に応じて、（３−１）式の
Ｏｆ、項に自動的に修正を加え、（３−１）式の荷重ク
ラウン予測精度を向上させる。

また、同時にプレートウェッジ量としてＷｇ＝Ｈ３−Ｈ
ｌ　　　　　　　　　・・・　（３−３）Ｗｇ；プレー
トウェッジ量 Ｈｌ：薄部エツジ厚 Ｈ３：厚部工、ツジダ厚 として評価し、後述の（７）式において、左右のそれぞ
れの圧延荷重からロール間隙を計算する過程で、エツジ
部の板厚実測値と実績荷重に対する実績ロール間隙の関
係に応じて、（７）式のｏｒ。

項に自動的に修正を加え、ロール間隙を決定するモデル
の精度を向上させる■。

（３−１）式によってトータル圧延荷重を決定した上で
、平均圧下率を次に計算する。

平均圧下率：Ｔは、圧延材の温度、板厚から変形抵抗お
よび圧下力関数を取り入れた次に示す予測式を用いて決
定する。

Ａｎ　（Ｆｔ　）　−Ｂ　（ａｆｎ　（Ｔ）＋ｂ）−（
４）ただし、Ｆ、　　ニド−タル圧延荷重 ｂ　　＝圧延幅 γ　　：平均圧下率 ａ、ｂ：係数（圧延温度、圧延出側板 厚の関数） ここで、仕上圧延工程において、キャンバ−を生じさせ
ずに圧延する為には、幅方向に均一な延伸率を保ちなが
ら圧延する必要があり、左右のエツジ厚において、圧下
率一定、すなわち、ｒ−ｃΔＨ，、／Ｈ−）＝　（ΔＨ
ａｓ／　Ｈｎｓ）　”・（５）が成立しなければならな
い。ここで、 Ｔ　　：平均圧下率 ΔＨ工Ｓ：操作側圧下量 Ｈい、　；操作側出側板厚 ΔＨｏｓ：駆動側圧下量 Ｈｏｓ　　：駆動側出側板厚 である。

（５）式より、左右の圧下量；ΔＨＷ＊ｒΔ）Ｉｏｓが
決定され、さらに左右の入側板厚が計算される■。

さらに、仕上圧延工程の左右非平衡の圧延時における左
右それぞれの圧延荷重は、単位幅当たりの圧延荷重を左
右に分配積分することにより予測できる。すなわち、 但し、Ｂ　：圧延幅 ｆＸ　：ｘ点における単位幅当たりの圧延荷重 ａ　：圧延機操作側チョックセンタか らＸ点までの距離 ｂ　；圧延機駆動側チョックセンタか らＸ点までの距離 Ｌ　：圧延機チョックセンタ間の距離 である。

（６）式で予測された左右の圧延荷重から、左右それぞ
れについてゲージメータ式を用いてロル間隙を計算する
Ｏｏ ただし、Ｓｏｗｓ　　’操作側ロール間隙Ｈ，，：操作
側出側板厚 Ｆ　ｉｉｓ　　：操作側の圧延荷重 Ｍ　、、　　：操作側ミル剛性率 ３ｏ（、、Ｂ：駆動側ロール間隙 Ｈｏ　：駆動側出側板厚 Ｆｏｓ　　：駆動側の圧延荷重 Ｍ、５　：駆動側ミル剛性率 Ｏｆｓ、、ｓ　　、　０ｆ−１）−：オフセン１−（修
正項）この時に、エツジ厚を実測することにより、計算
による予測値に対して次圧延時のロール間隙に自動的に
修正を加え、板厚精度を向上させることが可能となる０
゜ 以上の過程から計算された左右のロール間隙値は、プロ
セスコンピュータ９からプラントコントローラ１０に伝
送され、電気的信号から圧延機の油圧圧下装置１１を作
動させ、高精度、かつ高能率でパス毎の圧下設定を自動
的に行なうことができる■［相］。

各ロール間隙値の計算は、仕上げ最終パスから、クラウ
ン率一定及びウェッジ率一定を前提に、順次計算し、出
側板厚、圧下量から入側板厚を計算し、それを前パスの
出側板厚として全パススケジュールを下から積上げて計
算する■０＠１０なお、形状制御圧延を必要としない上
位圧延パスでは、クラウン率一定のロジックを除外して
、圧延荷重、または圧延トルク最大の全負荷で圧延する
ようにパススケジュールを決定する０゜ 〔実施例〕 次に本発明の前記の手順に従って、幅方向に板厚の傾斜
を有する鋼板を圧延した実施例を示す。

実施例１ 材質５Ｓ４１、板幅３０００　＋ｕ、幅方向両エツジの
厚みがそれぞれ１９．２５ｍ■、　　２０．７５ｍｍ、
板長１５０００ｍｍの幅方向に板厚の傾斜を有する鋼板
を次の方法によって製造した。

寸法幅１３２０ｍ５、長さ２９８Ｏｎ＋、厚さ２４２ｎ
の連続鋳造によって製造した鋳片を１２００℃に加熱し
、次に示す各段階の熱間寸法に圧延を実施した。

長手方向圧延 厚さ　１７２．５濡璽　申■３４４厳園　長さ４３００
■麿幅方向圧延（傾斜付加前まで） 厚さ７９．８１＋＋ｍ　　幅２８６４ｍｍ　　長さ４３
００ｍｍ幅を方向圧延（傾斜付加） 薄部厚さ６９．８４ｍ■　厚部厚さ７５．２８　ａｍ幅
３１５０ｍ　　長さ４３００ｍ 次に、本発明による仕上圧延工程におけるパススケジュ
ールの計算値と実測値および、比較の為に従来法である
定圧上置圧延によって、目標板厚を実現する為のパスス
ケジュール例ならびにキャンバ−の発生状況推移を第１
表に示す。

以下余白 第１表 第１表に示す実績値は、実際に設定した実績ロール間隙
および、実績圧延荷重からゲージメータ式を用いて推定
した板厚であり、他方、計算値は本発明の方法により予
測したパススケジュール計算値である。

得られた圧延材の目標板厚に対する実測板厚の精度を第
５図に示す。また、全長におけるキャンパー量、平坦度
、および圧延歩留を従来法と比較して第２表に示す。

第２表 実施例２ 材質Ｌ３２Ａ　（ロイド船級協会規格：造船用５０に鋼
、オンライン制御冷却実施）、板幅３，０００ｍｍ、幅
方向側エツジの厚みがそれぞれ１３．０（ｂｍ　、　１
４．００龍、板長１６Ｂ００ｍｍの幅方向に板厚の傾斜
を有する鋼板を次の方法によって製造した。

寸法幅２２００龍、長さ２７７０龍、厚さ１２０ｍｍの
鋳片を１１５０℃に加熱し、次に示す各段階の熱間寸法
に圧延を実施した。

長手方向圧延 厚さ７９．０龍　幅２２２４　ｍ朧　長さ４３００龍幅
方向圧延（（ｌＪｉ斜付加前まで） 厚さ５９．８０　ｍｌ　幅２９３８ｍｍ　　長さ４３０
０龍幅方向圧延（傾斜付加） 薄部厚さ５２．４７龍　厚部厚さ５６．５１１幅３２３
２　ｍｌ　長さ４３００龍 次に、本発明による仕上圧延工程におけるパススケジュ
ールの計算値と実測値ならびにキャンバ−の発生状況推
移を第３表に示す。さらに比較の為に目標板厚に対して
、計算機制御を実施しない場合のパススケジュールを第
３表に合わせて示す。

なお、この時の板厚精度は、目標に対して３％の誤差で
ばらつくものとした。

以下＃白 第３表 ４表に示す。

第４表 さらにキャンバ−量の発生状況推移を従来法と比較して
、実施例１，２それぞれについて第７図（Ａ）（Ｂ）に
示す。

同様の定義の値である。

得られた圧延材の目標板厚に対する実測板厚の精度を第
６図に示す。また、全長におけるキャンバ−量、および
平坦度実績を従来法と比較して第〔発明の効果〕 幅方向に厚みの傾斜を有する鋼板を製造するにおいて、
本発明を実施することにより、高精度、高能率で左右の
ロール間隙の調整できる技術が確立し、各パス毎に左右
の定圧下率を完全に保持しながら圧延することが出来る
為に、圧延材のキャンバ−を極小に抑えることが可能と
なる。その結果として圧延歩留は通常の平行鋼板と比較
して全く遜色なく製造できる。

また、下位パスでクラウン率を一定に保持して圧延する
ことが可能となり、圧延材に波や反りの発生が生じる問
題を解決することができる。

以上、本発明は、通常の圧延設備により、あらゆる材質
、寸法に対処することができ、能率的に、かつキャンバ
ーなく、形状、寸法精度も良好な幅方向に板厚の傾斜を
有する鋼板を圧延することができる発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の仕上圧延工程における制御装置を示す
概略図、第２図は本発明の圧延方法を示す模式図、第３
図は軸出圧延工程までのロール間隙を決定する為の計算
過程を示すフローチャート図、第４図は仕上圧延工程で
のロール間隙を決定する為の計算過程を示すフローチャ
ート図、第５図は実施例１における鋼板の幅方向の板厚
分布を示す図、第６図は実施例２における鋼板の幅方向
の板厚分布を示す図、第７図（Ａ）（Ｉ３）はキャンバ
−量の発生状況の推移を示す図である。 ■・・・被圧延材、　　　　　２・・・上ワークロール
、３・・・下ワークロール、 ４・・・上ハックアップロール、 ５・・・下バツクアツプロール、 ６・・・上ロールチョック、７・・・下ロールチョック
、８・・・ビジネスコンピュータ、 ９・・・プロセスコンピュータ、 ＩＯ・・・プラントコントローラ、 １１・・・油圧圧下装置。 第 図 ビン不スコンビュ タ 第 図（Ａ） パス回数 第 図（Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、幅方向に板厚の傾斜を有する鋼板を圧延するに際し
   、圧延方向に板厚が傾斜した被圧延材を９０度回転して
   、ロール軸方向にロール間隙の差を持たせ、その間隙を
   圧延パス毎に変更させることにより、幅方向に板厚の傾
   斜を有する鋼板を圧延する方法において、 上記被圧延材を、該被圧延材のウェッジ率とクラウン率
   を一定に保持しつつ複数パスで圧延することを特徴とす
   る幅方向に板厚の傾斜を有する鋼板の製造方法。 ２、幅方向に板厚の傾斜を有する鋼板を圧延するに際し
   、圧延方向に板厚が傾斜した被圧延材を９０度回転して
   、ロール軸方向にロール間隙の差を持たせ、その間隙を
   圧延パス毎に変更させることにより、幅方向に板厚の傾
   斜を有する鋼板を圧延する方法において、 目標とする最終仕上板厚から上記被圧延材の仕上温度を
   予測すると共に狙いとするプレートクラウン量及びプレ
   ートウェッジ量を求めて、これらより圧延パス回数を決
   定し、次いで、各圧延パス出側のプレートクラウン及び
   プレートウェッジよりトータル圧延荷重を予測・決定し
   、これより平均圧下率を求めて上記被圧延材の幅方向左
   右の圧下量及び圧延荷重を予測してロール間隙値を求め
   、この際、エッジ厚を測定することにより上記ロール間
   隙の予測値に修正を施すと共に、圧延パス毎にクラウン
   率及びウェッジ率が常に一定に保持されるように上記ロ
   ール間隙値を調整して制御システムに導入し、かくして
   圧延機の油圧圧下装置を作動せしめて被圧延材を複数パ
   スで圧延することを特徴とする幅方向に板厚の傾斜を有
   する鋼板の製造方法。 ３、圧延機出側のプレートクラウン及びプレートウェッ
   ジを予測するに際し、厚み計により圧延前後に実測した
   プレートクラウン量及びプレートウェッジ量により前記
   予測値を次圧延時に自動的に修正することを特徴とする
   請求項２記載の方法。