特開 2023-122720 ワークロールの速度設定方法、圧延方法、圧延鋼板の製造方法、及び、圧延設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023122720

(43)【公開日】2023-09-05

(54)【発明の名称】ワークロールの速度設定方法、圧延方法、圧延鋼板の製造方法、及び、圧延設備

(51)【国際特許分類】

   B21B 1/26 20060101AFI20230829BHJP

   B21B 27/02 20060101ALI20230829BHJP

   B21B 1/42 20060101ALI20230829BHJP

【ＦＩ】

B21B1/26 D

B21B27/02 A

B21B1/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022026378

(22)【出願日】2022-02-24

(71)【出願人】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 慎也

(72)【発明者】

【氏名】植野 雅康

【テーマコード（参考）】

4E002

4E016

【Ｆターム（参考）】

4E002AD01

4E002BB10

4E002BB11

4E002BC02

4E002CA08

4E016AA03

4E016BA01

4E016BA04

4E016CA04

4E016DA19

(57)【要約】

【課題】安定的な圧延を行うことができるワークロールの速度設定方法、圧延方法、圧延鋼板の製造方法、及び、圧延設備を提供すること。
【解決手段】本発明のワークロールの速度設定方法は、圧延材を挟んで対向する一対の主軸のそれぞれの周りに配置された２本以上のワークロールが、主軸を中心に公転しながら自転して圧延材を圧延するプラネタリミルにおける、ワークロールの公転速度とワークロールの自転速度とから決定される圧延速度を、プラネタリミルの出側での圧延材速度よりも大きくなるように設定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧延材を挟んで対向する一対の主軸のそれぞれの周りに配置された２本以上のワークロールが、前記主軸を中心に公転しながら自転して前記圧延材を圧延するプラネタリミルにおける、前記ワークロールの公転速度と前記ワークロールの自転速度とから決定される圧延速度を、前記プラネタリミルの出側での圧延材速度よりも大きくなるように設定することを特徴とするワークロールの速度設定方法。

【請求項2】

前記プラネタリミルの出側での圧延材速度は、実測値または計算値によって求めることを特徴とする請求項１に記載のワークロールの速度設定方法。

【請求項3】

前記ワークロールと前記圧延材との接触中の前記プラネタリミルの出側での圧延材速度をｖ_１とし、前記圧延材の入側板厚をｈ_０とし、前記圧延材の出側板厚をｈ_１とし、ワークロール接触時間／公転周期をａとし、平均板速度をｖ_１ｍとしたとき、前記圧延材速度ｖ_１を、ｖ_１＝｛ｈ_０－（１－ａ）×ｈ_１｝／ａｈ_０×ｖ_１ｍの数式を用いて算出することを特徴とする請求項１または２に記載のワークロールの速度設定方法。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載のワークロールの速度設定方法を用いて設定した圧延速度で前記プラネタリミルにより前記圧延材を圧延することを特徴とする圧延方法。

【請求項5】

請求項４に記載の圧延方法を用いて圧延鋼板を製造することを特徴とする圧延鋼板の製造方法。

【請求項6】

圧延材を挟んで対向して配置される一対の主軸のそれぞれの周りに配置された２本以上のワークロールによって前記圧延材を圧延するプラネタリミルと、
前記プラネタリミルよりも前記圧延材の移動方向で上流側に配置された、前記圧延材を搬送するためのフィードロールと、
を備え、
圧延後の圧延材速度よりも、前記ワークロールの公転速度と前記ワークロールの自転速度とから決定される圧延速度が高速であることを特徴とする圧延設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークロールの速度設定方法、圧延方法、圧延鋼板の製造方法、及び、圧延設備に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鋼板の熱間圧延において、圧延ラインの設備簡略化、圧延機導入スタンド数の削減や加工材質制御を目的として、圧下率おおよそ６０［％］を超える大圧下を実現可能な圧延機が種々開発されている。例えば、特許文献１や特許文献２に記載のロールキャスト式のプラネタリミルは、主軸の周りに配置された４本～８本のワークロールが高速で公転しながら、それぞれ独立に自転し、バックアップロールなしで、ワークロールの遠心力により、圧延材を低速にて鍛造圧延する圧延機であり、特許文献３などに記載されているような、その他のプラネタリミルよりも、機構が単純なため設備保守が容易であるという特徴を有する。一方、圧延材は、プラネタリミルのワークロールによって圧延方向とは反対側に力を受けるため、プラネタリミル単体では圧延材を引き込むことができず、プラネタリミルの入側に配置された、圧延材を挟んで対向する一対のフィードロールによって、圧延材をプラネタリミルに向けて押し込みながら圧延を行うことが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭５９－８５３０５号公報

【特許文献2】特開昭５１－１４７５５号公報

【特許文献3】特開昭６２－１７６６０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、フィードロールによって圧延材をプラネタリミルに向けて押し込む押し込み力に対して、一対のフィードロールによって圧延材を挟むように押圧する押圧力が不十分であると、圧延材とフィードロールとの間でスリップが生じ、安定的な圧延を実現することができないおそれがある。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、安定的な圧延を行うことができるワークロールの速度設定方法、圧延方法、圧延鋼板の製造方法、及び、圧延設備を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るワークロールの速度設定方法は、圧延材を挟んで対向する一対の主軸のそれぞれの周りに配置された２本以上のワークロールが、前記主軸を中心に公転しながら自転して前記圧延材を圧延するプラネタリミルにおける、前記ワークロールの公転速度と前記ワークロールの自転速度とから決定される圧延速度を、前記プラネタリミルの出側での圧延材速度よりも大きくなるように設定することを特徴とするものである。

【0007】

また、本発明に係るワークロールの速度設定方法は、上記の発明において、前記プラネタリミルの出側での圧延材速度は、実測値または計算値によって求めることを特徴とするものである。

【0008】

また、本発明に係るワークロールの速度設定方法は、上記の発明において、前記ワークロールと前記圧延材との接触中の前記プラネタリミルの出側での圧延材速度をｖ_１とし、前記圧延材の入側板厚をｈ_０とし、前記圧延材の出側板厚をｈ_１とし、ワークロール接触時間／公転周期をａとし、平均板速度をｖ_１ｍとしたとき、前記圧延材速度ｖ_１を、ｖ_１＝｛ｈ_０－（１－ａ）×ｈ_１｝／ａｈ_０×ｖ_１ｍの数式を用いて算出することを特徴とするものである。

【0009】

また、本発明に係る圧延方法は、上記の発明のワークロールの速度設定方法を用いて設定した圧延速度で前記プラネタリミルにより前記圧延材を圧延することを特徴とするものである。

【0010】

また、本発明に係る圧延鋼板の製造方法は、上記の発明の圧延方法を用いて圧延鋼板を製造することを特徴とするものである。

【0011】

また、本発明に係る圧延設備は、圧延材を挟んで対向して配置される一対の主軸のそれぞれの周りに配置された２本以上のワークロールによって前記圧延材を圧延するプラネタリミルと、前記プラネタリミルよりも前記圧延材の移動方向で上流側に配置された、前記圧延材を搬送するためのフィードロールと、を備え、圧延後の圧延材速度よりも、前記ワークロールの公転速度と前記ワークロールの自転速度とから決定される圧延速度が高速であることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係るワークロールの速度設定方法、圧延方法、圧延鋼板の製造方法、及び、圧延設備は、安定的な圧延を行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態に係るプラネタリミルを備えた圧延設備の概略図である。

【図2】図２は、プラネタリミルにおいてワークロールが無駆動回転の場合の力の作用図である。

【図3】図３は、プラネタリミルにおいてワークロールが圧延材の出側板速度に比べて小さい圧延速度で駆動回転する場合の力の作用図である。

【図4】図４は、プラネタリミルにおいてワークロールが圧延材の出側板速度に比べて大きい圧延速度で駆動回転する場合の力の作用図である。

【図5】図５は、プラネタリミルにおける圧延時の速度変化を説明する概略図である。

【図6】図６は、本実施形態の圧延材速度の取得方法について説明するための図である。

【図7】図７は、本発明の実施例における速度変動の概略図である。

【図8】図８は、本発明の実施例におけるスリップ発生有無の調査結果を示す図である。

【図9】図９は、本発明の実施例におけるスリップ発生有無の調査結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明に係るワークロールの速度設定方法、鋼板の製造方法、及び、圧延設備の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。また、本実施形態では、熱延鋼板を製造する熱間圧延設備を例に挙げて説明する。なお、本発明は、熱間圧延ラインの粗圧延設備や厚鋼板を製造する厚板圧延設備、冷延鋼板を製造する冷間圧延設備、また、薄スラブ連続鋳造機と直結した熱延ラインについても適用可能であり、厚鋼板と薄鋼板の違い、鋳造との設備接続レイアウト、熱間と冷間の違いには限定されない。

【0015】

図１は、実施形態に係るプラネタリミル１０を備えた圧延設備の概略図である。実施形態に係るプラネタリミル１０は、圧延材３を挟んで対向する一対の主軸である公転軸２Ａ，２Ｂと、公転軸２Ａ，２Ｂのそれぞれの外周に配置された複数のワークロール１Ａ、１Ｂと、を備えている。ワークロール１Ａ，１Ｂは、モータ駆動によって自転可能に設けられている。プラネタリミル１０は、複数のワークロール１Ａ，１Ｂからなるワークロール群を公転軸２Ａ，２Ｂを中心に公転させながら、各ワークロール１Ａ，１Ｂを自転させて、ワークロール１Ａとワークロール１Ｂとによって圧延材３を挟み込んで圧延を行う。

【0016】

ワークロール１Ａ，１Ｂの公転方向は、図１に矢印で示すように、圧延材３を圧延方向の送り出す回転方向である。また、ワークロール１Ａ，１Ｂの自転方向は、図１に矢印で示すように、公転方向とは逆方向の回転方向であって圧延材３の変形部分の表面上を転がるように回転する。なお、本実施形態では、ワークロール１Ａ，１Ｂの公転方向及び自転方向それぞれについて、上記した回転方向（すなわち、それぞれのロール・板において図１中の矢印の方法）を回転速度の正と定義する。また、以下の説明において、圧延材３に対して上側に配置された公転軸２Ｂの周りに配置された上側のワークロール群のワークロール１Ａと、圧延材３に対して下側に配置された公転軸２Ｂの周りに配置された下側のワークロール群のワークロール１Ｂとを、特に区別しない場合には、単にワークロール１とも記す。

【0017】

なお、実施形態に係るプラネタリミル１０は、ワークロール１をモータ駆動による駆動回転で自転させながら圧延を行う圧延機であるロールキャスト式のプラネタリミルであって、ワークロール１をモータ駆動させず無駆動回転で自転させるプラネタリミルとは区別する。また、以下の説明において、プラネタリミル１０のことを単に圧延機とも記し、圧延機入側とは圧延機であるプラネタリミル１０よりも圧延材３の移動方向で上流側を指し、圧延機出側とは圧延機であるプラネタリミル１０よりも圧延材３の移動方向で下流側を指す。

【0018】

また、実施形態に係るプラネタリミル１０において、公転軸周りにワークロール１Ａ，１Ｂをそれぞれ２本～８本配置することが可能であり、上側の公転軸２Ａの周りに配置するワークロール１Ａと、下側の公転軸２Ｂの周りに配置するワークロール１Ｂとの両方合わせると４本～１６本となる。図１では、公転軸周りにワークロール１Ａ，１Ｂをそれぞれ４本配置した場合を示している。圧延材３の表面に対する正味の圧延速度として、ワークロール１の圧延速度を、ワークロール１の公転速度－ワークロール１の自転速度、と定義する。ワークロール１の圧延速度は、ワークロール１の公転包絡径上での速度である。ワークロール１の圧延速度の正負の定義は、ワークロール１の公転速度のそれと同じである。圧延速度は、圧延材３の出側板速度と同じ方向である必要があるため、正の値となるよう設定される。

【0019】

プラネタリミル１０よりも圧延材３の移動方向で上流側には、圧延材３を挟んで対向する一対のフィードロール４Ａ，４Ｂが配置されている。フィードロール４Ａ，４Ｂは、圧延材３を上下方向（圧延材３の厚み方向）の圧下力によって拘束しつつ、圧延材３をプラネタリミル１０に向けて押し込んで搬送する。なお、以下の説明において、圧延材３に対して上側に配置されたフィードロール４Ａと、圧延材３に対して下側に配置されたフィードロール４Ｂとを、特に区別しない場合には、単にフィードロール４とも記す。

【0020】

プラネタリミル１０よりも圧延材３の移動方向で下流側には、圧延材３を挟んで対向する一対のメジャーリングロール５Ａ，５Ｂが配置されている。メジャーリングロール５Ａ，５Ｂは、ローラエンコーダを有している。そして、メジャーリングロール５Ａ，５Ｂは、それぞれ圧延材３の上面及び下面に接触し、圧延材３の表面移動に連れ回ることによって、プラネタリミル１０による圧延材３の圧延後の圧延材速度を測定する。なお、以下の説明において、圧延材３に対して上側に配置されたメジャーリングロール５Ａと、圧延材３に対して下側に配置されたメジャーリングロール５Ｂとを、特に区別しない場合には、単にメジャーリングロール５とも記す。なお、図１ではメジャーリングロール５を用いているが、圧延材速度を測定する手法は、これに限るものではない。

【0021】

次に、プラネタリミル１０での圧延に必要な入側押し込み力について説明する。図２は、プラネタリミル１０においてワークロール１が無駆動回転の場合の力の作用図である。図３は、プラネタリミル１０においてワークロール１が圧延材３の出側板速度に比べて小さい圧延速度で駆動回転する場合の力の作用図である。図４は、プラネタリミル１０においてワークロール１が圧延材３の出側板速度に比べて大きい圧延速度で駆動回転する場合の力の作用図である。

【0022】

なお、図２～図４は、圧延材３に対して上側の圧延設備（ワークロール１Ａ、公転軸２Ａ、フィードロール４Ａ、及び、メジャーリングロール５Ａ）を示しており、圧延材３に対して下側の圧延設備（ワークロール１Ｂ、公転軸２Ｂ、フィードロール４Ｂ、及び、メジャーリングロール５Ｂ）の図示は省略している。また、図２～図４中の「ｐ」は、圧延材３からワークロール１Ａの中心に向かって作用する圧延荷重である。また、図２中の「θ」は、圧延荷重が作用する方向と鉛直方向とでなす角度である。また、図２～図４を用いて、圧延材３に対して上側の圧延設備（ワークロール１Ａ、公転軸２Ａ、フィードロール４Ａ、及び、メジャーリングロール５Ａ）を例示して説明するが、圧延材３に対して下側の圧延設備（ワークロール１Ｂ、公転軸２Ｂ、フィードロール４Ｂ、及び、メジャーリングロール５Ｂ）についても同様の説明が成り立ち、その説明は適宜省略する。

【0023】

図２に示すように、ワークロール１Ａが無駆動回転で自転する場合には、圧延材３はワークロール１Ａから鉛直下方向にｐｃｏｓθの圧下力を受け、且つ、ワークロール１Ａが圧延材３を引き込む力が生じない。そのため、圧延機入側からフィードロール４Ａによって圧延材３をプラネタリミル１０に向けて押し込みながら圧延する必要がある。なお、本実施形態においては、フィードロール４Ａによって圧延材３をプラネタリミル１０に向けて押し込む力を入側押し込み力と定義する。

【0024】

一方、図３及び図４に示すように、ワークロール１Ａが駆動回転で自転する場合には、ワークロール１Ａの圧延速度と圧延材３の出側板速度との速度差に応じて、ワークロール１Ａと圧延材３の表面とがすべり状態になる。そのため、そのすべり方向に応じた摩擦力μｐｃｏｓθが発生し、必要な入側押し込み力は、ワークロール１Ａが無駆動回転で自転する場合とは異なる。なお、ここでは、ワークロール１と圧延材３との間のすべり摩擦係数をμとしている。

【0025】

図３に示すように、ワークロール１Ａの圧延速度が圧延材３の出側板速度に比べて小さい場合、すなわち、ワークロール１Ａの公転速度が小さい場合や、ワークロール１Ａの自転速度が大きい場合には、ワークロール１と圧延材３とのすべり方向が圧延材３をプラネタリミル１０から押し戻す方向となる。そのため、必要な入側押し込み力は、ワークロール１Ａを無駆動回転で自転させる場合に比べて増加する。

【0026】

逆に、図４に示すように、ワークロール１Ａの圧延速度が圧延材３の出側板速度に比べて大きい場合、すなわち、ワークロール１Ａの公転速度が小さい場合や、ワークロール１Ａの自転速度が小さい場合には、ワークロール１Ａと圧延材３とのすべり方向が圧延材３をプラネタリミル１０に引き込む方向となる。そのため、必要な入側押し込み力は、ワークロール１Ａを無駆動回転で自転させる場合に比べて軽減する。

【0027】

上記のように、ワークロール１の圧延速度の設定次第では、必要な入側押し込み力が想定以上に大きくなり、圧延機入側でのフィードロール４Ａ，４Ｂによる圧延材３の拘束力（フィードロール４Ａ，４Ｂによる上下方向の圧下力）が不十分であると、圧延材３の表面でのフィードロール４のスリップが生じ、表面疵の発生原因となる。フィードロール４の圧下力を増加させてフィードロール４による圧延材３の拘束力を高めようとしても、圧下力の設備上限やフィードロール４にかかる熱負荷の問題があるだけでなく、圧延材３が高温であり変形抵抗が小さいため必要な拘束力を得ることができない場合がある。そのため、このような理由により、フィードロール４Ａ，４Ｂによる上下方向の圧下力は、単位板幅あたり０．０５［ｔｏｎｆ／ｍｍ］～０．２［ｔｏｎｆ／ｍｍ］程度が好適である。

【0028】

図５は、プラネタリミル１０における圧延時の速度変化を説明する概略図である。プラネタリミル１０では、ワークロール１と圧延材３との接触が間欠的な断続加工である。そのため、図５に示すように、圧延材速度は、ワークロール１と圧延材３との接触位置に応じて周期的に変動する。このため、ワークロール１の圧延速度の設定次第では、ワークロール１と圧延材３の表面とのすべり方向が安定せず、それがワークロール１の圧延速度の適正な設定を困難にしている。

【0029】

本願発明者らは、詳細な調査を実施し、ロールキャスト式のプラネタリミル１０において、ワークロール１の圧延速度が圧延材３の出側板速度よりも常に大きくなるように設定することで、入側押し込み反力を安定的に軽減することができることを見出した。

【0030】

ロールキャスト式のプラネタリミル１０において、入側押し込み反力を軽減し、且つ、安定とするには、ワークロール１と圧延材３の表面とのすべり方向を常に一定とする必要がある。ワークロール１と圧延材３とが接触している間の圧延材３の出側板速度は、ワークロール１が下死点に位置するときに最大となり、その速度は圧延機出側での圧延材速度（圧延材３の出側板速度）と同じである。そのため、ワークロール１と圧延材３の表面とのすべり方向を常に一定とするには、圧延機出側での圧延材速度をワークロール１の圧延速度が上回ればよい。

【0031】

次に、本実施形態における圧延材速度の取得方法について説明する。図６は、本実施形態の圧延材速度の取得方法について説明するための図である。

【0032】

図６に示すように、プラネタリミル１０による圧延後の圧延材速度は、圧延機出側にて、メジャーリングロール５Ａ，５Ｂを用いて測定することができる。圧延材速度の測定サンプリング周期は、ワークロール１と圧延材３との接触中の速度変動を捉えるため、ワークロール１と圧延材３との接触時間のおよそ５分の１程度で測定する。そして、ワークロール１と圧延材３との接触１回あたりに相当する時間の圧延速度を少なくとも１周期以上測定し、その間の最大値を圧延材速度の最大値と定義する。なお、圧延材速度の取得方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、レーザードップラー計を用いて圧延材速度を取得する周知の方法なども採用することができる。

【0033】

ワークロール１と圧延材３との接触時間は、圧延荷重が生じる時間と等価なので、圧延荷重を測定するロードセルの出力から確認することができる。例えば、直径４００［ｍｍ］のワークロール１Ａ，１Ｂを上下４本ずつ、公転径１５００［ｍｍ］であるロールキャスト式のプラネタリミル１０にて、公転速度５０［ｒｐｍ」で板厚１００［ｍｍ］の圧延材３を圧延する場合は、ワークロール１と圧延材３との接触時間が約０．０６［ｓ］となる。この間の圧延材速度は、約０．０１［ｓ］毎の速度測定にて、圧延材速度の最大値を捉えるに十分である。

【0034】

ワークロール１の圧延速度は、ワークロール１の公転速度から自転速度を減じたものであるため、公転速度と自転速度との両者を決定する必要がある。まず、公転速度は、ワークロール１と圧延材３との接触１回あたりの圧延材３の変形量に反比例するため、高速であるほど圧延荷重及び圧延トルクなどの圧延負荷が小さい。そのため、公転駆動モータの主機容量と速度応答性とに応じて決定される。ただし、ワークロール１の公転速度を一意に決定する必要はなく、圧延中に変更してもよい。

【0035】

ワークロール１の自転速度は、圧延後（圧延機出側）の圧延材速度よりも高速であり、ワークロール１の圧延速度が圧延材速度の最大値よりも大きくなるように決定することで、ワークロール１と圧延材３の表面とのすべり方向を常に一定とし、入側押し込み力の反力を安定的に軽減することができる。なお、圧延材速度は、ワークロール１との１回接触当たりの圧延材３の変形量に応じて決まり、ワークロール１の自転速度を変更しても変わらない。そのため、圧延材速度の最大値は、ワークロール１と圧延材３との接触回数毎に取得することができるが、接触毎にワークロール１の自転速度を変更する必要はなく、圧延機入側での圧延材速度に変化がある場合に、ワークロール１の自転速度を変更すればよい。

【0036】

また、ワークロール１の圧延速度の上限値、つまりワークロール１の自転速度の下限値は、圧延材３の表面疵の発生に応じて決定する。ワークロール１と圧延材３の表面との滑り速度が大きいと表面疵などの表面欠陥が生じることが知られており、表面欠陥（表面疵）の過去の発生履歴をもとにして、ワークロール１の圧延速度の上限値を設定すればよい。例えば、一般炭素鋼の熱間圧延の場合には、おおよそ８０［ｍｐｍ］がワークロール１の圧延速度の上限値である。

【0037】

圧延開始時のワークロール１の自転速度は、例えば、過去の圧延実績と同様に設定してもよいし、圧延機入側での圧延材速度と等価であるフィードロール４Ａ，４Ｂの回転速度と等しく設定してもよい。もしくは、下記のように圧延材速度の予測計算値に応じて、圧延材速度を測定することなく、予め設定することも可能である。

【0038】

ワークロール群における同一のワークロール１の公転周期をΔｔとしたとき、単位板幅あたりの圧延機入側のマスフローΔＶ_０は、入側圧延材速度をｖ_０とし、入側板厚をｈ_０としたとき、下記数式（１）で表される。

【0039】

【数1】

【0040】

一方、圧延機出側のマスフローΔＶ_１は、ワークロール接触時間／回転周期をａ、ワークロール１と圧延材３との接触中の圧延機出側での圧延材速度をｖ_１とすると、下記数式（２）のようになる。

【0041】

【数2】

【0042】

ここで、圧延による板幅広がりを無視すると、圧延機入側のマスフローΔＶ_０と圧延機出側のマスフローΔＶ_１とは等しいため、下記数式（３）のようになる。

【0043】

【数3】

【0044】

ここで、ワークロール接触時間／回転周期ａは、ワークロール公転包絡半径をＲとし、ワークロール本数をＮとしたとき、下記数式（４）のようになるため、ワークロール１と圧延材３との接触中の圧延機出側での圧延材速度ｖ_１が簡易的に求まる。

【0045】

【数4】

【0046】

なお、圧延機出側での圧延材速度の平均をｖ_１ｍ（＝ｖ_０×ｈ_０／ｈ_１）とすると、下記数式（５）のようになる。

【0047】

【数5】

【0048】

例えば、ワークロール公転包絡半径Ｒ＝２０００［ｍｍ］、ワークロール本数Ｎ＝４、入側板厚ｈ_０＝１５０［ｍｍ］、出側板厚ｈ_１＝９５［ｍｍ］とすると、下記数式（６）のようになり、ワークロール接触中における圧延速度の平均速度に対する変動を予測することが可能である。

【0049】

【数6】

【0050】

以上から、圧延機出側での圧延材速度ｖ_１を上回るように、ワークロール１の圧延速度を決定することができる。また、上記数式（１）～数式（６）の計算式による圧延材速度の予測計算以外にも、過去の他条件での圧延実績から、例えば機械学習や重回帰式による圧延材速度の予測値を用いてもよい。

【0051】

なお、圧延機入側でのフィードロール４のスリップを回避するには、フィードロール４の圧下力を増加させることも効果的であるが、圧下系の設備上限に制約がある場合も多く、また、圧延材３が高温で変形抵抗が小さい場合にはフィードロール４の圧下力により減肉が生じ、プラネタリミル１０での板厚変動の要因にもなる場合もある。

【0052】

以上のように、圧延機出側での圧延材速度をワークロール１の圧延速度が上回るように、ワークロール１の自転速度を設定することによって、ワークロール１と圧延材３の表面とのすべり方向を常に一定として、入側押し込み力の反力を安定的に軽減することができる。その結果、圧延方法として、実施形態に係るワークロール１の速度設定方法を用いて設定した圧延速度でプラネタリミル１０により圧延材３を圧延する圧延方法を採用することにより、圧延機入側でのフィードロール４のスリップを回避して、安定的な圧延が可能となる。また、前記圧延方法を用いて、熱延鋼板や厚鋼板や冷延鋼板などの圧延鋼板を製造することにより、圧延鋼板に表面疵などの表面欠陥が生じるのを抑制して安定的な圧延鋼板の製造を効率よく行うことができる。

【実施例0053】

以下に本発明の実施例を示す。ここでは、本発明を熱延鋼板の熱間圧延ラインに適用した実施例について説明する。

【0054】

本実施例の圧延設備は、図１に示した圧延設備と同様の構成であり、ロール直径５００［ｍｍ］、公転包絡径２０００［ｍｍ］のワークロール１を上下４本ずつ有するロールキャスト式のプラネタリミル１０にて、板厚２００［ｍｍ］の一般低炭素鋼からなる圧延材３を圧延する。圧延機上流側には、圧延材３を圧延機に送り込むフィードロール４Ａ，４Ｂが配置されている。圧延機下流側には、圧延材速度を測定するメジャーリングロール５Ａ，５Ｂが配置されている。フィードロール４の速度設定は５［ｍｐｍ］であり、また、圧延機出側の板厚が５０［ｍｍ］となるように上下のワークロールギャップを調整した。また、ワークロール１の公転速度は、ワークロール公転包絡径上で６２８［ｍｐｍ］と設定した。図７に示すように、圧延機出側での圧延材速度は、５［ｍｐｍ］～７０［ｍｐｍ］の間で周期的な変動をしており、この場合、圧延材速度の最大値は７０［ｍｐｍ］となる。

【0055】

図８に示すように、フィードロール４の圧下力とワークロール１の圧延速度を変更し、圧延材３の表面でのフィードロール４のスリップ発生有無を調査した。このとき、ワークロール１の公転速度は６２８［ｍｐｍ］で固定であり、ワークロール１の自転速度のみを変更している。

【0056】

ワークロール１の圧延速度が圧延材３の圧延速度よりも常に低い場合、つまり最低速度よりも低い場合は、フィードロール４Ａとフィードロール４Ｂとによる圧延材３の拘束力が圧延機入側での必要な押し込み力よりも小さく、圧延材３の表面でのフィードロール４のスリップが発生した。また、圧延材３の圧延速度の変動の中間程度にワークロール１の圧延速度を設定した場合にも、圧延材３の表面でのフィードロール４のスリップが発生した。一方で、ワークロール１の圧延速度が圧延材３の最高速度よりも大きい場合には、圧延材３の表面でのフィードロール４のスリップは発生しなかった。さらに、フィードロール４の圧下力が極端に小さい場合には、ワークロール１の圧延速度によらず、圧延材３の表面でのフィードロール４のスリップが生じた。これらの結果は、ワークロール１の圧延速度が圧延材３の最高速度に比べて大きい場合、ワークロール１と圧延材３とのすべり方向が、常に圧延材３を引き込む方向となるため、圧延機入側での必要な押し込み力が安定して軽減することを意味している。なお、本実施例の条件では、ワークロール１の圧延速度が１２０［ｍｐｍ］を超えると、圧延材３に表面疵が生じた。

【0057】

以上のように、ワークロール１の圧延速度が圧延機出側での圧延材速度を上回るように、ワークロール１の自転速度を設定することによって、圧延材３の表面でのフィードロール４のスリップが生じることなく安定した圧延が可能となる。

【0058】

また、上記と同じ熱間圧延ラインにて、上記数式（１）～数式（６）の予測計算式を用いて求めた圧延機出側での圧延材速度に応じて、ワークロール１の自転速度を決定し圧延を行った。図９に、その際のスリップ発生有無を調査した結果を示す。なお、圧延材３は、板厚２２０［ｍｍ］の一般低炭素鋼であり、出側板厚が６０［ｍｍ］となるよう上下ワークロールギャップを調整した。また、フィードロール４の回転速度は５［ｍｐｍ］であり、ワークロール１の公転速度は６２８［ｍｐｍ］である。このとき、圧延機出側での圧延材速度ｖ_１は、上記数式（３）から算出することができる。

【0059】

ここで、ワークロール接触時間／回転周期ａは、上記数式（４）から算出することができるため、圧延機出側での圧延材速度ｖ_１は５７［ｍｐｍ」となる。

【0060】

また、ワークロール１の公転速度を固定し、ワークロール１の自転速度を変更して圧延を行い、圧延材３の表面でのフィードロール４のスリップの発生有無を調査したところ、ワークロール１の圧延速度を圧延機出側での圧延材速度よりも大きく設定することによって、圧延材３の表面でのフィードロール４のスリップの発生が生じないことが分かった。

【0061】

以上の結果のように、ワークロール１の自転速度を設定することによって、熱間圧延の大圧下条件においても、圧延に必要な入側押し込み力を軽減し、圧延機入側でのフィードロール４Ａ，４Ｂのスリップを回避して、安定的な圧延を実現することができる。

【符号の説明】

【0062】

１，１Ａ，１Ｂ ワークロール
２Ａ，２Ｂ 公転軸
３ 圧延材
４Ａ，４Ｂ フィードロール
５Ａ，５Ｂ メジャーリングロール
１０ プラネタリミル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】