JP2001259715A - 熱間仕上圧延機および圧延機列および熱間仕上圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、熱延鋼帯等の圧延を行う熱間仕上
圧延機および圧延機列および圧延方法に関し、特に、ワ
ークロールプロフィルのオンライン制御に関する。 【解決手段】 熱間仕上圧延機に、圧延によって発生す
るロール摩耗に起因する、ロールの非圧延部と圧延部の
段差部をオンライン研削するロール研削装置と、ロール
表面を冷却する冷却能力を、ロール幅方向に可変とした
ロール幅方向冷却装置と、を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱延鋼帯等の被圧
延材の圧延を行う熱間仕上圧延機および圧延機列および
熱間仕上圧延方法に関し、特に、ワークロールプロフィ
ルのオンライン制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱延鋼帯等の被圧延材を圧延する熱間仕
上圧延機においては、圧延に伴いワークロールと被圧延
材の接触部分が摩耗していく。特に、同一幅の被圧延材
を何本も連続して圧延するとこのワークロールの摩耗は
顕著となり、ワークロールのプロフィルが図３（ａ）に
示すような形状となり、被圧延材との接触部分の両端部
に段差が発生する（以下、段差部と呼ぶ。）。

【０００３】一方、熱間圧延であることから、図３
（ｂ）に示すように被圧延材の通過する部分から集中し
て熱がワークロールに伝わる為、ロールの温度がその部
分だけ高くなって局部的なロール熱膨張によるプロフィ
ル変化が生じる（以下、サーマルクラウンと呼ぶ。）。
そして、実際のワークロールのプロフィルは、上述の段
差部とサーマルクラウンが重畳したプロフィルとなる
（図３（ｃ））。

【０００４】次に、これまで圧延してきた被圧延材より
も幅広とした次材を圧延する場合、図３（ｃ）に示すワ
ークロールのプロフィルに、図３（ｄ）に示すロールの
たわみが重畳するので、幅広材圧延時のロールプロフィ
ルは、図３（ｅ）に示す形状となる。そして、このロー
ルプロフィルが幅広の被圧延材に転写され、被圧延材に
は図３（ｆ）に示すように、局部的に板厚が厚くなるビ
ルドアップと呼ばれる突起部が生じてしまう。このビル
ドアップは板幅端部（板幅端部に生じるものを特にエッ
ジビルドアップと呼ぶ。）やそれより内側の所定位置に
生ずる。

【０００５】また、狭幅材圧延後に広幅材の圧延を行う
ことをさらに繰り返していくと、狭幅材の圧延部に生じ
たロール摩耗の影響によって広幅材の板端部の板厚が薄
くなり、被圧延材の板端部の形状が乱れる、いわゆる、
エッジウェーブ現象が発生する場合もある。以上のこと
から、従来は、被圧延材の圧延順を広幅のものから狭幅
のものにスケジューリングして圧延することが行われて
おり、狭幅材の圧延終了後にワークロールを交換するこ
とが行われていた。

【０００６】しかしながら、近年の多品種、小ロット圧
延の要請に対しては、幅の異なる被圧延材を混合して順
不同に圧延することが不可欠となってきている。そのた
め、従来は、ロールの同一部分に被圧延材が集中しない
ように、被圧延材を１ないし数本圧延する毎にロールを
幅方向にシフトして圧延を行うロールシフト方式の仕上
圧延機が広く適用されてきた。このロールシフト方式を
適用することで、ロールの摩耗量を幅方向に均一にする
ことができ、また、被圧延材からロールへの入熱を幅方
向に分散させられるので、結果として、ロールのプロフ
ィル変化を幅方向になめらかにすることができるのであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一方、上下のロールを
圧延方向に対しクロスさせ、この角度を変更すること
で、被圧延材の形状を均一にし、クラウン（幅方向の板
厚偏差）を低減するクロス圧延方式の仕上圧延機が開発
され、広く用いられるようになっている。このクロス圧
延式の仕上圧延機についても、前述のロールシフト方式
を適用すればロール摩耗量の均一化が可能と考えられ
る。

【０００８】しかしながら、ロールを幅方向にシフトす
るロールシフト方式の仕上圧延機では、ロールをロール
軸方向（すなわち、ロール幅方向）にシフトさせるため
の複雑な機構が必要となる。また、クロス圧延方式の仕
上圧延機も、ロールのクロス角度を調整するために、ロ
ールチョック位置を圧延方向に動かす複雑な機構が必要
である。そのため、これら２つの方式を同時に具備させ
ると、その複雑な機構のために、導入コストが高額とな
り、また、メンテナンスも非常に困難となる。

【０００９】そのため、ロールをシフトさせることな
く、ロールの摩耗量を均一にし、かつ、被圧延材からロ
ールへの入熱を幅方向に均一にするとともに、ロールク
ラウンの影響を解消して、ロールの幅方向プロフィルを
なめらかにすることが必要とされていた。本発明は、熱
間仕上圧延において、狭幅材圧延後に、引き続き広幅材
を圧延する、いわゆる幅戻り圧延を自由に実施すること
ができ、かつ、ビルドアップ、エッジウェーブのすべて
を解消した熱間仕上圧延機、熱間仕上圧延機列、およ
び、熱間仕上圧延方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、幅戻り圧延を
自由に行うことを可能とするため、ロールの幅方向プロ
フィルの調整機能を熱間仕上圧延機内に付加して設ける
ことを特徴とする。すなわち、本発明は、ワークロール
をオンライン研削するロール研削装置と、ワークロール
の表面を冷却する冷却能力を、ロール幅方向に可変とし
たロール幅方向冷却装置と、を具備することを特徴とす
る熱間仕上圧延機であって、上記課題を解決した。

【００１１】また、上記熱間仕上圧延機において、更
に、ワークロールのプロフィルをオンラインで測定する
ロールプロフィル測定装置を具備することを特徴とする
熱間仕上圧延機とすることが好適であることを見出し
た。更に、本発明は、上記いずれかの熱間仕上圧延機
を、後段側から連続して少なくとも３スタンド配設する
ことを特徴とする熱間仕上圧延機列とすることで上記課
題を解決した。

【００１２】また、本発明は、ワークロールをオンライ
ン研削するロール研削装置と、ワークロールの表面を冷
却する冷却能力を、ロール幅方向に可変としたロール幅
方向冷却装置とを具備する熱間仕上圧延機を、後段側か
ら連続して少なくとも３スタンド配設した熱間仕上圧延
機列を用いた熱間仕上圧延方法であって、圧延中および
／または圧延インターバル中に、前記ロール幅方向冷却
装置で、ロール幅方向のロール冷却能力を調整して冷却
を行い、ワークロールのサーマルクラウンを制御すると
共に、前記ロール研削装置でワークロールを研削して、
ワークロールの非圧延部と圧延部の段差部をなだらかに
することにより上記課題を解決した。

【００１３】更に、本発明は、上記の熱間仕上圧延方法
であって、更に、ロール表面のプロフィルをオンライン
で測定し、その測定したロールプロフィルに基づいて、
ロール研削装置とロール幅方向冷却装置を制御すること
を特徴とする熱間仕上圧延方法によって上記課題を解決
した。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。まず、図１に、本発明の研削
／冷却装置付熱間仕上圧延機10の一例を模式的に示す。
なお、図１（ａ）は側面図を示し、図１（ｂ）は、平面
図を示す。ただし、図１（ｂ）ではバックアップロール
3a、3bの記載を省略した。

【００１５】熱間仕上圧延機は、上ワークロール2a、下
ワークロール2b、上バックアップロール3a、下バックア
ップロール3b、を有する圧延機であり、熱間仕上圧延機
列としては、通常、７スタンド程度の圧延機が連設され
る。本発明の研削／冷却装置付熱間仕上圧延機10は、圧
延中にオンラインでのロール研削が可能なロール研削装
置４と、ワークロール2a、2bに沿って配列した複数の水
冷ノズルを有するロール幅方向冷却装置５を有すること
を特徴とする。

【００１６】ロール研削装置４は、本実施形態において
は、各ワークロール2a、2bに２台づつ配置されており、
それぞれのロール研削装置が研削材、例えば砥石をワー
クロール表面に圧接しながら、ロール軸方向（すなわ
ち、ロール幅方向）に自在に往復させることが可能であ
る。ロール幅方向冷却装置５の各ノズルには、図示しな
い水ポンプより水配管を介して冷却水が供給される。各
水冷ノズルには図示しない冷却水量調整手段、例えば、
流量調整バルブが設けられており、独立した開度調整を
可能とすることで、ロール冷却能力をロール幅方向に可
変とする。ここで、図１では、ロール幅方向冷却装置５
のノズル列を各ワークロールに対して２列配置としてい
るが、これに限定されるものでないことは言うまでもな
い。

【００１７】本発明の研削／冷却装置付熱間仕上圧延機
10は、以下の機能を有することを特徴とする。 (1) 狭幅材を圧延した際に生じる段差部（被圧延材の通
過した部分とその外側部との間に発生するロールの段差
の場所）を、その材料よりも幅の広い広幅材が圧延され
るまでに除去する。

【００１８】具体的には、圧延中および／または圧延イ
ンターバル中に、被圧延材と接触しなかった、被圧延材
の幅よりも外側のロール部を、圧延で発生した内側の摩
耗部分と同等量研削する。本発明に適用するロール研削
装置で重要な点は、材料圧延中および／またはそのイン
ターバル中に、その圧延で生じたロール摩耗量と同等量
の深さの研削を行う能力を有することである。この為に
は、ロール研削装置を、研削砥石を強制駆動する形式と
することが望ましい。

【００１９】また、研削後の摩耗段差の量が本発明の効
果に大きく影響を与えることから、ロールプロフィル測
定装置を付設し、ロールプロフィルを直接測定して摩耗
段差量を検出することで研削量をコントロールする方式
とすることが好適である。 (2) 狭幅材を圧延した時に生じるサーマルクラウンの量
を低減する。具体的には、ロール幅方向冷却装置で、圧
延材の通過部のみを集中的に冷却することで、ワークロ
ールの局部熱膨張の低減を実現する。

【００２０】ロール冷却は、スプレーヘッダを用いた水
冷が一般的であり、幅方向に冷却能力を可変とするため
には、幅方向の水量密度を調整する機能をロール冷却装
置に持たせる必要がある。この方式としては、以下のも
のがある。 (a) 幅の異なるスプレーへッダを複数個設け、ヘッダ毎
に冷却水のオンオフを可能にするとともに、オンさせる
へッダの組合せを選択することによって幅方向の冷却能
を可変とする。 (b) ノズル１本単位に調節弁を設け、これをオンオフす
ることで幅方向の冷却能を可変とする。 (c) 幅方向に移動可能な邪魔板を設け、これによってノ
ズルから噴射する水をロールへ到達しないようにして冷
却範囲を調整する。

【００２１】本発明では、調整能力向上と幅方向の分解
能を高める観点から、(a) と(b) の組合せによる方式を
好適とするが、これに限定されない。また、さらに調整
能力を高める為、冷却へッダとともにワークロールの局
部加熱装置を設置して、圧延材が通過しない部分を逆に
加熱してやることにより、幅方向のロール温度分布をよ
り均一に調整することもできる。更に、ロールプロフィ
ル測定装置を付設してワークロールのロールプロフィル
を直接測定し、サーマルクラウンを検出することで冷却
能力をコントロールする方式とすることが好適である。

【００２２】なお、以上の２つの機能を、１つの圧延機
に対し同時に備えることを好適とする。また、ロールプ
ロフィルの影響は、被圧延材の板厚が薄くなるほど顕著
となるため、図２に示すように、適用する熱間圧延機が
連続式の熱間仕上圧延機列11である場合、本発明の研削
／冷却装置付熱間仕上圧延機10を圧延機列の後段側から
連続して少なくとも３スタンドに適用することが特に好
ましい。ただし、設置場所、コスト等の状況が許せば、
本発明の研削／冷却装置付熱間仕上圧延機10を３つ以上
のスタンドに適用することも当然可能であり、全スタン
ドに適用しても良いことは言うまでもない。

【００２３】

【実施例】本発明の熱間仕上圧延機（列）を適用した実
施例について説明する。本発明の研削／冷却装置付熱間
仕上圧延機を、熱間仕上圧延機列の後段３スタンドに適
用して圧延を行った、すなわち請求項４に記載の方法に
従った本発明例と、研削／冷却装置を付設しない従来の
熱間仕上圧延機列で圧延を行った従来例（ただし、ここ
では、付設されている研削／冷却装置の機能を停止させ
て圧延し、従来例とした。）について、被圧延材の板幅
方向の形状比較を行った。

【００２４】被圧延材として、板厚を3.0mm とし、1000
mm幅の低炭素鋼鋼帯と1300mm幅の低炭素鋼鋼帯を用意
し、交互に圧延を行って計40コイルの本発明例の圧延を
行い、次に、同様にして従来例の圧延を行った。その結
果を図４に示す。図４は、被圧延材を圧延後、その幅方
向プロフィルを測定し表示したものである。

【００２５】なお、次工程の冷延工程へ送る母材のビル
ドアップは15μｍ以下とすることが望ましいとされてお
り、この値を許容限界値とする。ここで、従来例の39本
目では1000mm幅材の板幅方向の両端部にエッジビルドア
ップが顕著に現れている。そして、40本目の1300mm幅材
においても、両端部には高さ26μｍのエッジビルドアッ
プが現れており、さらに、1000mm幅相当位置には高さ40
μｍにもなるビルドアップも発生している。

【００２６】これに対し、本発明例では、39本目におけ
るエッジビルドアップも比較的小さく、40本目に認めら
れるエッジビルドアップも10μｍ程度と、限界値の15μ
ｍを下回っており、また、内側のビルドアップも高さ5
μｍと問題ないレベルに抑えられている。次に、上記の
従来例をケース１とし、上記の本発明例をケース４とす
るとともに、比較例２、３として、ロール幅方向冷却装
置と、ロール研削装置の一方のみを機能させた圧延を行
い、それぞれの最終のエッジビルドアップ量の比較を行
った。表１に、その結果を示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、ケース１〜３の
結果はすべてエッジビルドアップ量の値が限界値を上回
って不良となっており、ロール幅方向冷却装置とロール
研削装置の双方を同時に機能させた本発明例のみが合格
となっている。ここで、本発明例において、ロールプロ
フィル測定装置を付加し、ロールプロフィルを測定しな
がらロール幅方向冷却装置とロール研削装置を制御する
ことで、更に良好な結果を得られることも確認すること
ができた。

【００２９】

【発明の効果】本発明の適用により、最適のワークロー
ル水冷と研削が可能となり、熱間仕上圧延機における被
圧延材の幅方向の形状制御を最適化し、従来問題となっ
ていたビルドアップを問題ないレベルにまで低減するこ
とができた。本発明によって、圧延スケジュールを気に
することなく、幅戻り圧延も自由に行うことができるよ
うになった。そのため、圧延順の規制を大幅に緩和で
き、生産性向上に大きく寄与している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研削／冷却装置付熱間仕上圧延機の
（ａ）側面図と、（ｂ）平面図である。

【図２】本発明の研削／冷却装置付仕上圧延機を適用し
た熱間仕上圧延機列の側面図である。

【図３】被圧延材のビルドアップの生成機構を説明する
説明図である。

【図４】被圧延材の幅方向プロフィルの推移を示すグラ
フであり、（ａ）は本発明例の推移を、（ｂ）は従来例
の推移を示す。

【符号の説明】

１ 被圧延材（熱延鋼板） 2a、2b ワークロール 3a、3b バックアップロール ４ ロール研削装置 ５ ロール幅方向冷却装置 ６ 冷却水 ７ ロールプロフィル測定装置 ９ 仕上圧延機 10 研削／冷却装置付熱間仕上圧延機 11 熱間仕上圧延機列

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークロールをオンライン研削するロー
   ル研削装置と、ワークロールの表面を冷却する冷却能力
   を、ロール幅方向に可変としたロール幅方向冷却装置
   と、を具備することを特徴とする熱間仕上圧延機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱間仕上圧延機であっ
   て、更に、ワークロールの表面のプロフィルをオンライ
   ンで測定するロールプロフィル測定装置を具備すること
   を特徴とする熱間仕上圧延機。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の熱間仕上圧延
   機を、後段側から連続して少なくとも３スタンド配設す
   ることを特徴とする熱間仕上圧延機列。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の熱間仕上圧延機列を用
   いて被圧延材を仕上げ圧延する熱間仕上げ圧延方法であ
   って、圧延中および／または圧延インターバル中に、前
   記ロール幅方向冷却装置で、ロール幅方向のロール冷却
   能力を調整して冷却を行い、ワークロールのサーマルク
   ラウンを制御すると共に、前記ロール研削装置でワーク
   ロールを研削して、ワークロールの非圧延部と圧延部の
   段差部をなだらかにすることを特徴とする熱間仕上げ圧
   延方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の熱間仕上圧延方法であ
   って、更に、ワークロールのプロフィルをオンラインで
   測定し、その測定したロールプロフィルに基づいて、前
   記ロール研削装置と前記ロール幅方向冷却装置を制御す
   ることを特徴とする熱間仕上圧延方法。