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技術 冷間圧延設備及び冷間圧延方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 舘野文吾
出願日 2013年3月1日 (7年9ヶ月経過) 出願番号 2013-040491
公開日 2014年9月18日 (6年3ヶ月経過) 公開番号 2014-168785
状態 特許登録済
技術分野 金属圧延一般 圧延の制御
主要キーワード ノッチ形状 最小板幅 ノッチ部分 許容下限値 破断率 単位幅当たり 許容上限値 耳切れ
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年9月18日)のものです。
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図面 (4)

課題

ノッチを安定的に圧延することができる冷間圧延設備及び冷間圧延方法を提供する。

解決手段

本発明に係る連続式の冷間圧延設備は、先行冷延鋼帯後行冷延鋼帯が接続された溶接部にノッチが形成された被圧延材の圧延を行う連続式の冷間圧延設備である。この設備は、圧延機ワークロールギャップを、ノッチの形状に応じて広げる制御装置を有していることを特徴とする。

概要

背景

一般的な冷間圧延設備では、圧延機から被圧延材に加わる荷重を検出し、検出された荷重に基づいて、圧延機のワークロールギャップを調整している。

連続式の冷間圧延設備には、先行冷延鋼帯後行冷延鋼帯が順次溶接により接合された連続的な被圧延材が供給され、連続的に圧延加工が行われる。先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯の溶接部には、溶接不完全な部分を取り除くために、溶接部の両端部を切り取ったノッチが形成されている。ノッチの前後では、板厚板幅材質が変化するため、圧延制御が難しい。そのため、ノッチ部分では、局所的に板厚マイナス側のオフゲージが発生することがある。局所的にでも板厚マイナスになると、板幅の絞込みトラブルや過張力による破断等を起こし、安定操業阻害してしまう。

特許文献1には、タンデム冷間圧延機において、被圧延材料溶接不良カブレ疵耳切れ耳割れ等の異常部が通過するときの張力目標値を、定常圧延時の張力の75〜95%の範囲に低下させることが開示されている。

特許文献2には、ノッチが形成された溶接部が、i番目圧延スタンドに噛み込む直前に、i番目の圧延スタンドと、(i−1)番目の圧延スタンドの間の張力制御を実質的に行わないようにすることが開示されている。

概要

ノッチを安定的に圧延することができる冷間圧延設備及び冷間圧延方法を提供する。本発明に係る連続式の冷間圧延設備は、先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯が接続された溶接部にノッチが形成された被圧延材の圧延を行う連続式の冷間圧延設備である。この設備は、圧延機のワークロールのギャップを、ノッチの形状に応じて広げる制御装置を有していることを特徴とする。

目的

本発明は、このような問題点に対してなされたものであり、先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯の溶接部を安定的に圧延することができる冷間圧延設備及び冷間圧延方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

先行冷延鋼帯後行冷延鋼帯が接続された溶接部ノッチが形成された被圧延材圧延を行う連続式冷間圧延設備であって、圧延機ワークロールギャップを、前記ノッチの形状に応じて設定する制御装置を備えたことを特徴とする冷間圧延設備。

請求項2

前記ギャップの時間的な変化は、前記被圧延材の前記ノッチの外形を反映した形状とすることを特徴とする請求項1に記載の冷間圧延設備。

請求項3

先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯が接続された溶接部にノッチが形成された被圧延材の圧延を行う冷間圧延方法であって、圧延機のワークロールのギャップを、前記ノッチの形状に応じて設定することを特徴とする冷間圧延方法。

請求項4

前記ギャップの時間的な変化は、前記被圧延材の前記ノッチの外形を反映した形状とすることを特徴とする請求項3に記載の冷間圧延方法。

技術分野

0001

本発明は、冷間圧延設備及び冷間圧延方法に関する。

背景技術

0002

一般的な冷間圧延設備では、圧延機から被圧延材に加わる荷重を検出し、検出された荷重に基づいて、圧延機のワークロールギャップを調整している。

0003

連続式の冷間圧延設備には、先行冷延鋼帯後行冷延鋼帯が順次溶接により接合された連続的な被圧延材が供給され、連続的に圧延加工が行われる。先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯の溶接部には、溶接不完全な部分を取り除くために、溶接部の両端部を切り取ったノッチが形成されている。ノッチの前後では、板厚板幅材質が変化するため、圧延制御が難しい。そのため、ノッチ部分では、局所的に板厚マイナス側のオフゲージが発生することがある。局所的にでも板厚マイナスになると、板幅の絞込みトラブルや過張力による破断等を起こし、安定操業阻害してしまう。

0004

特許文献1には、タンデム冷間圧延機において、被圧延材料溶接不良カブレ疵耳切れ耳割れ等の異常部が通過するときの張力目標値を、定常圧延時の張力の75〜95%の範囲に低下させることが開示されている。

0005

特許文献2には、ノッチが形成された溶接部が、i番目圧延スタンドに噛み込む直前に、i番目の圧延スタンドと、(i−1)番目の圧延スタンドの間の張力制御を実質的に行わないようにすることが開示されている。

先行技術

0006

特開昭59−33005号公報
特開2004−9116号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、特許文献1及び2に開示された圧延制御では、溶接部において張力制御を低減させるか、若しくは、行わないという一律の制御を行っており、ノッチのそれぞれに応じた圧延制御を行っていない。そのため、ノッチの形状によっては、依然として、瞬間的に溶接部の板厚にマイナス側のオフゲージが発生する場合がある。被圧延材にオフゲージが発生すれば、後段の圧延機等における咬み込みトラブルや過張力による破断等の原因となり、安定的な操業を行うことができない。

0008

本発明は、このような問題点に対してなされたものであり、先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯の溶接部を安定的に圧延することができる冷間圧延設備及び冷間圧延方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記のような目的を達成するため、本発明に係る冷間圧延設備及び冷間圧延方法は、以下のような特徴を有している。
[1]先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯が接続された溶接部にノッチが形成された被圧延材の圧延を行う連続式の冷間圧延設備であって、
圧延機のワークロールのギャップを、前記ノッチの形状に応じて設定することを特徴とする冷間圧延設備。
[2]前記ギャップの時間的な変化の形状を、前記被圧延材の前記ノッチの外形を反映した形状とすることを特徴とする[1]に記載の冷間圧延設備。
[3]先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯が接続された溶接部にノッチが形成された被圧延材の圧延を行う冷間圧延方法であって、
圧延機のワークロールのギャップを、前記ノッチの形状に応じて設定することを特徴とする冷間圧延方法。
[4]前記ギャップの時間的な変化の形状を、前記被圧延材の前記ノッチの外形を反映した形状とすることを特徴とする[3]に記載の冷間圧延方法。

発明の効果

0010

本発明によれば、先行冷延鋼帯と後行冷延鋼帯の溶接部を安定的に圧延する冷間圧延設備及び冷間圧延方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の実施の形態1に係る被圧延材のノッチの形状と、圧延機のワークロールの追加ギャップの関係を示す図である。
本発明の実施の形態2に係る被圧延材のノッチの形状と、圧延機のワークロールの追加ギャップの関係を示す図である。
従来例と本発明例における、冷間圧延設備によって圧延される被圧延材のノッチの形状と、圧延機のワークロールの追加ギャップとの関係を示す図である。

0012

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係る被圧延材のノッチの形状と、圧延機のワークロールの追加ギャップの関係を示す図である。

0013

被圧延材は、先行冷延鋼帯11と後行冷延鋼帯12が順次溶接により接合された連続した材料である。図1の上図では、先行冷延鋼帯11と後行冷延鋼帯12の溶接部14を示している。先行冷延鋼帯11と後行冷延鋼帯12の溶接部14には、溶接が不完全な部分を取り除くために、板幅両端が切り取られたノッチ15が形成されている。

0014

ノッチ15は、被圧延材の両端が、同一形状切り欠かれることによって形成されている。実施の形態1では、この板幅両端の切り取られた欠損部の形状が台形となっている。

0015

また、溶接部14には、溶接部14の位置を示すためのトラッキング孔13が形成されている。

0016

冷間圧延設備には、圧延機のワークロールの目標とするギャップを設定する制御装置(図示せず)が設けられている。制御装置では、製品となる先行冷延鋼帯11や後行冷延鋼帯12に応じて、圧延機のワーキングロールのギャップを設定している。ここで、本発明における、溶接部14を圧延する際のギャップは、先行冷延鋼帯11又は後行冷延鋼帯12に設定されるギャップに、さらに、ノッチ15の形状に応じた追加ギャップが加えられた値に設定される。これにより、本発明では、設定するギャップの時間的な変化の形状を、被圧延材のノッチの外形を反映した形状としている。

0017

図1下図に、ワーキングロールに与える追加ギャップを示す。図1の下図に示すように、追加ギャップの絶対値の時間的な変化は、ノッチ15の形状が反映されている。具体的には、ノッチ15の形状が台形であれば、追加ギャップの時間的な変化は、台形に設定される。

0018

すなわち、ノッチ15において被圧延材の板幅が、先行冷延鋼帯11の板幅から溶接部14の最小板幅まで直線的に減少する間では(時間t1からt2まで)、図1の下図に示すように、ギャップを直線的に増加させる。

0019

そして、ノッチ15において被圧延材の板幅が一定となっている間は(時間t2からt3まで)、図1の下図に示すように、ギャップを一定の値のまま保つ。

0020

そして、図1の上図に示すように、被圧延材の板幅が、溶接部14の最小板幅から後行冷延鋼帯12の板幅まで直線的に増加する間は(時間t3からt4まで)、ギャップを次第に狭めるよう制御する。

0021

なお、ノッチ15の形状に基づいてギャップを制御する際には、予め溶接部14の板幅を関数として取得し、この関数を圧延機の制御装置に入力するように構成することができる。また、圧延機の前段でノッチ15の形状を実際に計測し、計測したデータや、計測データを元にした溶接部14の板幅の関数を、圧延機の制御装置に入力するよう構成してもよい。

0022

なお、圧延機は、通常6〜7つの圧延スタンドにより構成されるが、最も入側に設置される第1スタンドは、溶接部14のトラッキング精度が高い。また、第1スタンドは、圧延量が大きく、溶接部において板厚のマイナスゲージが発生する可能性が高い。そのため上記のようなギャップの制御は、第1スタンドに適用することが好ましい。

0023

このように構成された本実施の形態1に係る冷間圧延設備及び冷間圧延方法では、ノッチ15の形状に応じてワークロールのギャップを広げるため、溶接部14の単位面積当たりに加わる荷重の変化を適切に制御することができる。これにより、板幅の小さい溶接部14に、過大な荷重が加わることを防ぎ、溶接部14のオフゲージの発生や破断を減少させることができる。これにより、安定的に冷間圧延設備の操業を行うことができる。

0024

なお、ノッチ15の形状に応じて調整されるギャップは、必ずしもノッチ形状に一致させる必要はない。例えば、ノッチ15の形状が台形であれば、ギャップの時間的変化は、台形を拡大、縮小したような形状であってもよい。

0025

また、本発明は、ノッチ15の形状に応じてギャップを設定すればよく、実際のギャップがノッチ15の形状である必要はない。

0026

また、本発明は、ノッチ15の形状に基づいて、ロールギャップを制御すればよく、例えば、溶接部14の板幅の変動を、k倍(0<k)した値、微分若しくは積分した値、若しくはこれらの組み合わせによって、ロールギャップを制御するようにしてもよい。

0027

また、溶接部14の板厚を、過厚側に制御する場合には、追加ギャップを大きくとるように構成すればよい。このように、溶接部14の板厚を過厚側に制御することで、溶接部14における破断の発生率をさらに低減することができる。

0028

また、上記のようなギャップの制御は、他の制御と併用することができる。例えば、圧延機では、ワークロールの回転数ワークロールベンダーベンディング力等を調整することにより、鋼板の張力や、鋼板に負荷される荷重を制御しているが、本実施の形態1のギャップの制御は、これらの制御と組み合わせて実施することができる。

0029

このように、本発明は、実施の形態1のように、ノッチ形状に応じてワークロールのギャップを調整することによって、溶接部14にかかる荷重を調整し、溶接部14の板厚を制御することができる。
[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2に係る冷間圧延設備及び冷間圧延方法について説明する。図2は、本発明の実施の形態2に係る冷間圧延設備によって圧延される被圧延材の形状と、冷間圧延設備の圧延機のワークロールの追加ギャップとの関係を示す図である。実施の形態2では、ノッチ15の形状(切り取られた欠損部の形状)が半円のような丸形となっている。

0030

図2に示すように、半円の頂点が、溶接部14の最小板幅となっている。実施の形態2では、実施の形態1と同様に、ノッチ15の形状に応じて、ワークロールのギャップを広げるよう制御している。実施の形態1と実施の形態2との違いは、ノッチ形状が異なる点にある。

0031

実施の形態2では、実施の形態1と同様に、追加ギャップの絶対値の時間的な変化は、ノッチ15の形状が反映されている。すなわち、実施の形態2では、ノッチ形状が丸形(半円状)であるので、追加ギャップの絶対値の時間的な変化を丸形(半円状)とする。

0032

このような丸形のノッチ15が形成された被圧延材に対しては、図2の下図に示すように、被圧延材料が、先行冷延鋼帯11の板幅から溶接部14の最小板幅まで徐々に減少する間(時間t1からt2まで)、目標とするワークロールのギャップから、追加ギャップを徐々に増やしていく。

0033

そして、被圧延材の板幅が、溶接部14の最小板幅から後行冷延鋼帯12まで増加する間では(時間t2からt3まで)、目標とするワークロールのギャップから、追加ギャップを減らしていく。

0034

このように、円形のノッチが形成された被圧延材であっても、本発明を適用することで、適切に溶接部14に加わる荷重を制御することができる。

0035

なお、本発明は、上述した台形若しくは円形のノッチ形状に限られず、様々な形状のノッチ形状に応じて荷重を制御することができることは言うまでもない。

0036

本発明例と従来の比較例を用いて本発明の評価実験を行った。評価実験では、板厚0.9mmの鋼板を、冷延鋼帯として150本用意し、この150本の冷延鋼帯を溶接して連続した被圧延材とした。この被圧延材を圧延し、その際に発生した破断率を算出した。破断率は、破断が発生した溶接部の数を、すべての溶接部の数で割った値とした。

0037

図3(a)は、本発明例と従来例における冷間圧延設備によって圧延される被圧延材のノッチの形状である。また、図3(b)は、従来の比較例における冷間圧延設備の圧延機のワークロールのギャップを示す図である。また、図3(c)は、本実施の形態1を適用した本発明例における冷間圧延設備の圧延機のワークロールのギャップを示す図である。また、図3(b)及び(c)に示す上の点線は、板厚の許容上限値を示し、上の点線は、板厚の許容下限値を示している。

0038

図3(a)に示すように、圧延される被圧延材の形状は、実施の形態1と同様であり、ノッチは台形形状に形成されている。

0039

図3(b)に示す比較例では、BISRA−AGCを用いて被圧延材の板厚制御を行っており、溶接部に対して追加ギャップによる操作を行っていない。比較例では、溶接部で板厚が薄くなり、荷重が低減してから、この荷重の低減を検出してワークロールのギャップを広げるよう制御している。そのため、比較例では、ワークロールのギャップを広げる調整が間に合わず、溶接部で板厚が薄くなり、溶接部で板厚マイナス側のオフゲージが発生している。また、比較例では、溶接部のオフゲージを検出すると、ギャップを広げて荷重を下げるように動作するため、溶接部に続く後行冷延鋼帯の位置では、ギャップが広がりすぎ、板厚が厚くなり過厚側のオフゲージが発生する。

0040

これに対し、図3(c)に示す本発明例(実線)では、ノッチ形状に応じて追加ギャップを与えている。そのため、本発明例における被圧延材の板厚は、溶接部において板厚が減少せず、溶接部においても所望の板厚(実線)を確保することができる。

0041

なお、溶接部において板厚を過厚側に調整したい場合には、図3(c)の上図の点線で示すように、追加ギャップを大きくとればよい。これにより、ギャップ部の単位幅当たりにかかる荷重が減り、図3(c)の下図の点線に示すように、板厚を過厚側に調整することができる。

実施例

0042

評価実験の結果、図3(b)に示す比較例では、溶接部分の破断率が1%であったのに対し、図3(c)に示す本発明例では、溶接部分の破断率を0%とすることができた。以上から、本発明を適用することで、破断率を低減させることができることが分かった。

0043

11後行冷延鋼帯
12先行冷延鋼帯
13トラッキング孔
14溶接部
15 ノッチ

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