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JP2018158383A - Manufacturing method of differential plate material, tandem rolling mill, and rolling equipment - Google Patents

Manufacturing method of differential plate material, tandem rolling mill, and rolling equipment Download PDF

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JP2018158383A
JP2018158383A JP2018052745A JP2018052745A JP2018158383A JP 2018158383 A JP2018158383 A JP 2018158383A JP 2018052745 A JP2018052745 A JP 2018052745A JP 2018052745 A JP2018052745 A JP 2018052745A JP 2018158383 A JP2018158383 A JP 2018158383A
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仁之 二階堂
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智史 広瀬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the manufacture of a higher-quality differential thickness plate material with reduced flatness failure.SOLUTION: A method for manufacturing a differential plate material is provided which includes a step of applying a caliber work roll using a caliber work roll having a diameter difference in the barrel length direction to a plate material made of a metal material to provide the plate material with plate thickness distribution in the plate width direction, and a step performed after the step of providing the thick-walled part of the plate material in the plate width direction and providing the thick-wall part of the plate material with elongation strains, and when the thickness of the thin-walled part of the plate material after the execution of caliber rolling is t1, and the plate width of the thin-walled part of the plate material after the execution of caliber rolling is W1, the thickness t1 of the thin-walled part and the width W1 in the thin-wall direction of the thin-walled part satisfy W1/t1≥15.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、板幅方向に板厚分布を有する差厚板材を製造するための、差厚板材の製造方法、タンデム圧延機、及び圧延設備に関する。   The present invention relates to a manufacturing method of a differential thickness plate material, a tandem rolling mill, and a rolling facility for manufacturing a differential thickness plate material having a thickness distribution in the plate width direction.

近年、自動車においては、燃費の向上のために、軽量化が推進されている。軽量化のための1つの方法として、面内において板厚分布を有する鋼板(差厚鋼板)を用いる方法が検討されている。差厚鋼板を用いて、部品の強度が必要な部位についてのみ板厚を厚くすることにより、剛性や衝突時の安全性等を確保しつつ、当該部品の軽量化を図ることが可能となる。   In recent years, weight reduction has been promoted in automobiles in order to improve fuel efficiency. As one method for reducing the weight, a method using a steel plate having a thickness distribution in a plane (differential thickness steel plate) has been studied. By using the differential thickness steel plate, the thickness of the part is increased only for a portion where the strength of the part is required, so that it is possible to reduce the weight of the part while ensuring the rigidity and safety at the time of collision.

差厚鋼板を製造する方法としては、圧延による方法、又は複数枚の板材を重ね合わせて接合する方法等が考えられている。しかしながら、複数枚の板材を接合する方法では、これら複数枚の板材をそれぞれ作製する工程、及びそれらを貼り合わせる工程等、数多くの工程が必要となるため、生産性を増加させることが難しく、製造コストが増加する恐れがある。また、当該方法によって製造された板材では、多大な荷重が負荷された際に、板材が剥離してしまい、高い強度を得られない場合が生じ得る。そこで、信頼性向上、及び生産性向上等の観点から、差厚鋼板を製造する方法としては、圧延により一体的な部材として当該差厚鋼板を製造する方法が注目されている。   As a method of manufacturing the differential thickness steel plate, a method by rolling, a method of overlapping and joining a plurality of plate materials, or the like is considered. However, in the method of joining a plurality of plate materials, it is difficult to increase productivity because a number of steps such as a step of producing each of the plurality of plate materials and a step of bonding them are necessary, and manufacturing is difficult. Costs may increase. Moreover, in the board | plate material manufactured by the said method, when a great load is applied, the board | plate material will peel and the case where a high intensity | strength cannot be obtained may arise. Therefore, from the viewpoint of improving reliability, improving productivity, etc., as a method of manufacturing the differential thickness steel plate, a method of manufacturing the differential thickness steel plate as an integral member by rolling is drawing attention.

圧延により差厚鋼板を製造する方法としては、様々な方法が提案されている。例えば、特許文献1には、圧下量を変更しながら圧延を行うことにより、長手方向に差厚を有する差厚鋼板を製造する方法が開示されている。   Various methods have been proposed as a method for producing a differential thickness steel sheet by rolling. For example, Patent Document 1 discloses a method of manufacturing a differential steel sheet having a differential thickness in the longitudinal direction by rolling while changing the amount of reduction.

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、ワークロールの圧下位置を短い時間間隔で頻繁に変更することは難しいため、板厚の薄い部分(薄肉部)と板厚の厚い部分(厚肉部)の長手方向の長さを所定の長さ以上短くすることが困難である。また、圧下位置を変更している間にも鋼板は長手方向に送られるため、薄肉部と厚肉部との境界では、階段状に急峻に板厚が変化するのではなく、当該境界には、板厚が徐々に変化する所定の長さを有する領域が形成されることとなる。このように、特許文献1に記載の方法では、薄肉部と厚肉部を短いピッチで形成することが困難である。部品によっては、薄肉部と厚肉部が短ピッチで設けられた差厚鋼板が求められることもあるため、特許文献1に記載の技術では、多様な部品に対応することができない恐れがある。   However, in the method described in Patent Document 1, since it is difficult to frequently change the reduction position of the work roll at short time intervals, a thin part (thin part) and a thick part (thick part). It is difficult to shorten the length in the longitudinal direction by a predetermined length or more. In addition, since the steel plate is sent in the longitudinal direction even while the reduction position is changed, the thickness does not change steeply at the boundary between the thin portion and the thick portion, but at the boundary. Thus, a region having a predetermined length in which the plate thickness gradually changes is formed. As described above, in the method described in Patent Document 1, it is difficult to form the thin portion and the thick portion with a short pitch. Depending on the parts, there may be a need for a differential thickness steel plate in which a thin part and a thick part are provided at a short pitch. Therefore, the technique described in Patent Document 1 may not be able to handle various parts.

そこで、圧延によって差厚鋼板を製造する他の方法として、特許文献2、3に記載の方法が提案されている。具体的には、特許文献2、3には、熱間タンデム圧延機の最終スタンドにおいて、胴長方向に径差を有するワークロール(孔型ワークロール)を用いて圧延を行うことにより、板幅方向に差厚を有する差厚鋼板を製造する方法が開示されている。なお、板幅方向に差厚を有する差厚鋼板は、縦縞鋼板とも呼ばれる。また、孔型ワークロールを用いた圧延は、孔型圧延とも呼ばれる。   Then, the method of patent document 2, 3 is proposed as another method of manufacturing a difference-thickness steel plate by rolling. Specifically, in Patent Documents 2 and 3, in the final stand of a hot tandem rolling mill, rolling is performed using a work roll having a diameter difference in the body length direction (hole work roll), thereby obtaining a plate width. A method for manufacturing a differential thickness steel sheet having a differential thickness in directions is disclosed. In addition, the difference thickness steel plate which has a difference thickness in a plate width direction is also called a vertical stripe steel plate. In addition, rolling using a hole work roll is also referred to as hole rolling.

特開平3−281010号公報JP-A-3-281010 特許第5076707号公報Japanese Patent No. 5076707 特開2014−180676号公報JP 2014-180676 A

「板圧延の理論と実際(改訂版)」、日本鉄鋼協会、平成22年、p.96」“Theory and practice of plate rolling (revised version)”, Japan Iron and Steel Institute, 2010, p. 96 " 「鉄鋼便覧(第2巻)圧延・二次加工」、第5版、日本鉄鋼協会、2014年8月、p.32“Handbook of Iron and Steel (Volume 2) Rolling and Secondary Processing”, 5th edition, Japan Iron and Steel Institute, August 2014, p. 32 芝原ほか、「熱間張力圧延時における板幅変化挙動」、塑性加工学会講演論文集、1984年、第35回、p.277Shibahara et al., “Sheet width change behavior during hot tension rolling”, Proceedings of the Japan Society for Technology of Plasticity, 1984, 35th, p. 277

ここで、本発明者らが、特許文献2、3に記載の方法と同様に孔型圧延を行い、その製造された差厚鋼板について詳細に検討を行った結果、差厚鋼板の形状によっては、薄肉部に波打ちが生じ得ることが判明した。しかしながら、特許文献2、3では、このような薄肉部における平坦度不良については言及されていない。つまり、特許文献2、3に記載の方法では、差厚鋼板の形状によっては、高品質な差厚鋼板を製造することが困難となる恐れがあった。ここでは、一例として、鋼板について説明したが、他の金属材料からなる板材についても、板幅方向に板厚分布を有する差厚板材を孔型圧延によって製造する場合には、同様の問題が生じ得る。   Here, as a result of performing hole rolling in the same manner as the methods described in Patent Documents 2 and 3 and examining the manufactured differential thickness steel plate in detail, the present inventors, depending on the shape of the differential thickness steel plate. It has been found that undulation can occur in the thin-walled portion. However, Patent Documents 2 and 3 do not mention such poor flatness in the thin portion. That is, according to the methods described in Patent Documents 2 and 3, depending on the shape of the differential thickness steel plate, it may be difficult to manufacture a high quality differential thickness steel plate. Here, a steel plate has been described as an example, but the same problem arises when a plate made of another metal material is manufactured by hole-type rolling with a differential thickness plate having a plate thickness distribution in the plate width direction. obtain.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、平坦度不良が低減されたより高品質な差厚板材を製造することが可能な、新規かつ改良された差厚板材の製造方法、タンデム圧延機、及び圧延設備を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to provide a new and improved high-quality differential plate material with reduced flatness defects. Another object of the present invention is to provide a method for producing a differential thickness plate material, a tandem rolling mill, and rolling equipment.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、金属材料からなる板材に対して胴長方向に径差を有する孔型ワークロールを用いた孔型圧延を行い、前記板材に板幅方向に板厚分布を付与する工程と、前記板材に板幅方向に板厚分布を付与する工程の後に行われ、前記板材の厚肉部に伸びひずみを付与する工程と、を含み、前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の厚みをt1、前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の板幅方向の幅をW1とした場合に、前記薄肉部の厚みt1、及び前記薄肉部の板幅方向の幅W1が、W1/t1≧15を満たす、差厚板材の製造方法が提供される。   In order to solve the above problems, according to a certain aspect of the present invention, a plate material made of a metal material is subjected to hole rolling using a hole work roll having a diameter difference in the body length direction, and the plate material is subjected to plate rolling. Including a step of providing a plate thickness distribution in the width direction and a step of applying a plate thickness distribution in the plate width direction to the plate material, and applying an elongation strain to the thick part of the plate material, The thickness t1 of the thin portion when the thickness of the thin portion of the plate after the hole rolling is t1, the width t1 of the thin portion of the plate after the hole rolling is W1, and the thickness A method for manufacturing a differential thickness plate material is provided in which the width W1 of the thin portion in the plate width direction satisfies W1 / t1 ≧ 15.

また、当該差厚板材の製造方法においては、前記厚肉部に伸びひずみを付与する工程は、軽圧下圧延によって行われてもよい。   Moreover, in the manufacturing method of the said differential thickness board | plate material, the process of giving an elongation distortion to the said thick part may be performed by light reduction rolling.

また、当該差厚板材の製造方法においては、前記孔型圧延では、最終的な所望の前記厚肉部の厚みに対して、前記軽圧下圧延での前記厚肉部の減厚分を足し合わせた厚みを、前記孔型圧延実行後の前記厚肉部が有するように、圧延条件が設定されてもよい。   Further, in the manufacturing method of the differential thick plate material, in the hole-type rolling, the thickness reduction of the thick portion in the light rolling is added to the final desired thickness of the thick portion. The rolling conditions may be set so that the thick part after the hole-type rolling has a sufficient thickness.

また、当該差厚板材の製造方法においては、前記軽圧下圧延では、ロールプロフィルが1次、2次、3次、若しくは4次の関数、又はこれらに相当する低次の関数によって近似されるワークロールを用いて、圧延が行われてもよい。   Moreover, in the manufacturing method of the said difference thickness board | plate material, in the said light rolling, the workpiece | work in which a roll profile is approximated by the function of 1st, 2nd, 3rd, or 4th, or the low order function equivalent to these. Rolling may be performed using a roll.

また、当該差厚板材の製造方法においては、前記厚肉部に伸びひずみを付与する工程は、レベラー矯正によって行われてもよい。   Moreover, in the manufacturing method of the said differential thickness board | plate material, the process of giving an elongation distortion to the said thick part may be performed by leveler correction.

また、当該差厚板材の製造方法においては、タンデム圧延機の最終スタンド以外のいずれかのスタンドで前記孔型圧延を行い、前記タンデム圧延機の前記孔型圧延を行うスタンドよりも下流のいずれかのスタンドで前記軽圧下圧延を行ってもよい。   Further, in the manufacturing method of the differential thickness plate material, the hole-type rolling is performed at any stand other than the final stand of the tandem rolling mill, and any one downstream of the stand performing the hole-shaped rolling of the tandem rolling mill The light rolling may be performed with a stand.

また、当該差厚板材の製造方法においては、前記厚肉部に伸びひずみを付与する工程では、前記孔型圧延が行われる熱間圧延ラインのタンデム圧延機出側の前記板材の空冷区間において、前記板材に降伏応力未満の張力を付与し、前記厚肉部を延伸させてもよい。   Moreover, in the manufacturing method of the differential thick plate material, in the step of applying elongation strain to the thick portion, in the air cooling section of the plate material on the tandem rolling mill outlet side of the hot rolling line where the hole rolling is performed, A tension less than the yield stress may be applied to the plate material, and the thick portion may be stretched.

また、当該差厚板材の製造方法においては、前記張力は、予め求めた前記厚肉部の残留応力及びクリープ特性、前記タンデム圧延機の出側温度、前記板材の通板速度、前記空冷区間の距離である空冷距離により算出されてもよい。   Further, in the manufacturing method of the differential thick plate material, the tension includes the previously determined residual stress and creep characteristics of the thick wall portion, the outlet temperature of the tandem rolling mill, the plate passing speed of the plate material, and the air cooling section. It may be calculated from an air cooling distance that is a distance.

また、当該差厚板材の製造方法においては、前記厚肉部に伸びひずみを付与する工程は、前記孔型圧延とは異なる製造ラインで実行されてもよい。   Moreover, in the manufacturing method of the said difference thickness board | plate material, the process of giving an elongation distortion to the said thick part may be performed on the manufacturing line different from the said hole rolling.

また、当該差厚板材の製造方法においては、前記孔型圧延実行前に前記孔型圧延の圧延条件に基づいて予測される、前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の急峻度に応じて、前記厚肉部に伸びひずみを付与する工程において付与する伸びひずみ量が設定されてもよい。   Further, in the manufacturing method of the differential thickness plate material, according to the steepness of the thin portion of the plate material after performing the hole rolling, which is predicted based on the rolling conditions of the hole rolling before the hole rolling is performed. The amount of elongation strain applied in the step of applying elongation strain to the thick portion may be set.

また、当該差厚板材の製造方法においては、前記孔型圧延実行後に実測される前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の急峻度に応じて、前記厚肉部に伸びひずみを付与する工程において付与する伸びひずみ量が設定されてもよい。   Further, in the manufacturing method of the differential thickness plate material, an elongation strain is applied to the thick wall portion according to the steepness of the thin wall portion of the plate material after the hole rolling performed after the hole rolling is actually measured. The amount of elongation strain applied in the process may be set.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、最終スタンド以外のいずれかのスタンドのワークロールが、金属材料からなる板材に対して板幅方向に板厚分布を付与する孔型圧延を行うための、胴長方向に径差を有する孔型ワークロールであり、前記孔型ワークロールが設けられるスタンドよりも下流のいずれかのスタンドのワークロールが、板厚分布が付与された前記板材の厚肉部を軽圧下圧延するための、ロールプロフィルが1次、2次、3次、若しくは4次の関数、又はこれらに相当する低次の関数によって近似されるワークロールであり、前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の厚みをt1、前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の板幅方向の幅をW1とした場合に、前記薄肉部の厚みt1、及び前記薄肉部の板幅方向の幅W1が、W1/t1≧15を満たすように、前記孔型ワークロールが構成される、タンデム圧延機が提供される。   In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, the work roll of any one of the stands other than the final stand imparts a plate thickness distribution in the plate width direction to the plate made of a metal material. A hole-type work roll having a diameter difference in the body length direction for performing hole-type rolling, and the work roll of any one of the stands downstream from the stand on which the hole-type work roll is provided has a plate thickness distribution. Work roll whose roll profile is approximated by a first-order, second-order, third-order, or fourth-order function, or a lower-order function corresponding thereto, for lightly rolling the thick part of the applied plate material The thickness of the thin portion when the thickness of the thin portion of the plate after the hole rolling is t1 and the width in the plate width direction of the thin portion of the plate after the hole rolling is W1. t1, and the thin portion Width W1 in the width direction, so as to satisfy the W1 / t1 ≧ 15, the grooved work rolls are configured, tandem mill is provided.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、熱間圧延によって仕上圧延を行うタンデム圧延機と、前記タンデム圧延機の圧延方向下流側に配置され、金属材料からなる板材を冷却する冷却装置と、前記タンデム圧延機と前記冷却装置との間に配置される一対のピンチロールと、を備え、前記タンデム圧延機の最終スタンドのワークロールが、前記板材に対して板幅方向に板厚分布を付与する孔型圧延を行うための、胴長方向に径差を有する孔型ワークロールであり、前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の厚みをt1、前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の板幅方向の幅をW1とした場合に、前記薄肉部の厚みt1、及び前記薄肉部の板幅方向の幅W1が、W1/t1≧15を満たし、前記最終スタンドの前記ワークロールと前記一対のピンチロールとにより、前記板材に張力を付与する、圧延設備が提供される。   Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, it arrange | positions in the rolling direction downstream of the tandem rolling mill which performs finish rolling by hot rolling, and consists of a metal material. A cooling device for cooling the plate material, and a pair of pinch rolls disposed between the tandem rolling mill and the cooling device, and a work roll of a final stand of the tandem rolling mill is a plate with respect to the plate material It is a perforated work roll having a diameter difference in the body length direction for performing perforated rolling that gives a thickness distribution in the width direction, and the thickness of the thin portion of the sheet material after the perforated rolling is t1, When the width in the plate width direction of the thin portion of the plate material after the perforated rolling is W1, the thickness t1 of the thin portion and the width W1 of the thin portion in the plate width direction satisfy W1 / t1 ≧ 15. And the word of the final stand The rolls and said pair of pinch rolls, to impart tension to the sheet, rolling equipment is provided.

以上説明したように本発明によれば、平坦度不良が低減されたより高品質な差厚板材を製造することが可能になる。   As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture a higher-quality differential thickness plate material with reduced flatness defects.

孔型圧延による差厚鋼板の製造方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the difference thickness steel plate by a hole rolling. 差厚鋼板の形状を表すパラメータについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the parameter showing the shape of a difference thickness steel plate. 薄肉部の平坦度不良と、薄肉部厚t1及び薄肉部幅W1と、の関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the flatness defect of a thin part, thin part thickness t1, and thin part width W1. 本発明の一実施形態に係る差厚鋼板の製造方法の手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the procedure of the manufacturing method of the difference thickness steel plate which concerns on one Embodiment of this invention. 張力付与による伸びひずみ付与を行う差厚鋼板の製造方法を実施するための圧延設備の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the rolling equipment for enforcing the manufacturing method of the differential thickness steel plate which performs the elongation strain provision by tension | tensile_strength provision. 孔型圧延後の差厚鋼板の薄肉部幅W1と薄肉部及び厚肉部の残留応力との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the thin part width W1, the thin part, and the residual stress of a thick part of a difference thickness steel plate after perforation rolling. 張力付与を行う差厚鋼板の製造方法の手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the procedure of the manufacturing method of the difference thickness steel plate which provides tension | tensile_strength. 実施例(1)で取得した、薄肉部幅W1と、孔型圧延実行後の薄肉部の急峻度λと、の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thin part width W1 acquired in Example (1), and the steepness (lambda) of the thin part after a hole type rolling execution. 実施例(1)で取得した、軽圧下圧延実行前の急峻度λと、軽圧下圧延の圧下率と、軽圧下圧延実行後の急峻度λと、の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the steepness degree (lambda) before execution of light reduction rolling, the reduction ratio of light reduction rolling, and the steepness degree (lambda) after execution of light reduction rolling acquired in Example (1). 実施例(2)で取得した、張力付与実行前の急峻度λと、付与張力と、張力付与実行後の急峻度λと、の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the steepness degree (lambda) before execution of tension | tensile_strength execution acquired in Example (2), provision tension | tensile_strength, and steepness degree (lambda) after execution of tension | tensile_strength provision. 実施例(3)で取得した、レベラー矯正実行前の急峻度λと、レベラー伸び率と、レベラー矯正実行後の急峻度λと、の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the steepness degree (lambda) before execution of leveler correction, leveler elongation rate, and steepness degree (lambda) after execution of leveler correction acquired in Example (3).

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

なお、以下では、製造する対象である差厚板材が鋼板である場合を例に挙げて説明を行う。ただし、本発明はかかる例に限定されず、本発明は、他の金属材料の差厚板材の製造にも好適に適用可能である。   In addition, below, it demonstrates taking the case where the difference thickness board | plate material which is the object to manufacture is a steel plate as an example. However, the present invention is not limited to such an example, and the present invention can also be suitably applied to the manufacture of differential thickness plate materials of other metal materials.

(1.本発明に想到した背景)
本発明の一実施形態について詳細に説明するに先立ち、本発明をより明確なものとするために、本発明者らが本発明に想到した背景について説明する。
(1. Background to the present invention)
Prior to describing one embodiment of the present invention in detail, the background that the inventors have conceived of the present invention will be described in order to clarify the present invention.

(1−1.孔型圧延による差厚鋼板(縦縞鋼板)の製造方法について)
上述したように、差厚鋼板の製造方法としては、従来、孔型圧延を行うことにより、板幅方向に板厚差を付与する方法が提案されている。図1は、孔型圧延による差厚鋼板の製造方法について説明するための図である。図1に示すように、当該製造方法では、一対のワークロール101、102(上ワークロール101、下ワークロール102)を用いて鋼板201を圧延する際に、上ワークロール101として、孔型ワークロールが用いられる。孔型ワークロールは、図示するように、その胴長方向に径差を有するロールである。かかる孔型ワークロールを用いて圧延を行うことにより、鋼板201には、その板幅方向に板厚差が付与されることとなる。つまり、板幅方向に厚肉部203と薄肉部205が分布する差厚鋼板201が形成され得る。
(1-1. Manufacturing method of differential thickness steel plate (vertical striped steel plate) by hole rolling)
As described above, as a manufacturing method of the differential thickness steel plate, a method of imparting a plate thickness difference in the plate width direction by performing hole rolling has been conventionally proposed. FIG. 1 is a diagram for explaining a method of manufacturing a differential thickness steel plate by hole rolling. As shown in FIG. 1, in the manufacturing method, when a steel plate 201 is rolled using a pair of work rolls 101 and 102 (upper work roll 101 and lower work roll 102), a perforated work is used as the upper work roll 101. A roll is used. As shown in the figure, the perforated work roll is a roll having a diameter difference in the body length direction. By rolling using such a perforated work roll, a plate thickness difference is given to the steel plate 201 in the plate width direction. That is, the differential thickness steel plate 201 in which the thick portion 203 and the thin portion 205 are distributed in the plate width direction can be formed.

なお、図示する例では、上ワークロール101として孔型ワークロールが用いられているが、差厚鋼板の製造方法はかかる例に限定されない。差厚鋼板の製造方法としては、下ワークロール102として孔型ワークロールが用いられてもよいし、上ワークロール101及び下ワークロール102の双方が孔型ワークロールであってもよい。また、孔型圧延は、通常、熱間圧延で行われるが、冷間圧延であってもよい。   In the illustrated example, a hole work roll is used as the upper work roll 101, but the manufacturing method of the differential thickness steel plate is not limited to such an example. As a manufacturing method of the differential thickness steel plate, a hole work roll may be used as the lower work roll 102, and both the upper work roll 101 and the lower work roll 102 may be hole work rolls. Further, the hole rolling is usually performed by hot rolling, but may be cold rolling.

ここで、図2は、差厚鋼板201の形状を表すパラメータについて説明するための図である。図2では、差厚鋼板201の板幅方向における断面の形状を概略的に示している。本明細書では、図2に示すように、差厚鋼板201の形状を表すパラメータを以下のように定義する。なお、P=W1+W2である。   Here, FIG. 2 is a diagram for explaining parameters representing the shape of the differential thickness steel plate 201. In FIG. 2, the shape of the cross section in the plate | board width direction of the difference thickness steel plate 201 is shown roughly. In this specification, as shown in FIG. 2, parameters representing the shape of the differential thickness steel plate 201 are defined as follows. Note that P = W1 + W2.

薄肉部厚t1:薄肉部205の板厚
厚肉部厚t2:厚肉部203の板厚
差厚h:厚肉部203の板厚と薄肉部205の板厚との差厚
薄肉部幅W1:薄肉部205の板幅方向における長さ
厚肉部幅W2:厚肉部203の板幅方向における長さ
厚肉部ピッチP:厚肉部203のピッチ(厚肉部203の板幅方向の中心から、隣り合う厚肉部203の板幅方向の中心までの長さ)。
板厚変化部角度θ:板厚変化部(薄肉部205及び厚肉部203と薄肉部205との境界)における水平方向に対する角度
Thin portion thickness t1: Plate thickness of thin portion 205 Thick portion thickness t2: Plate thickness of thick portion 203 Difference thickness h: Difference thickness between plate thickness of thick portion 203 and thin portion 205 Thin portion width W1 : Length in the plate width direction of the thin portion 205 thick portion width W2: length in the plate width direction of the thick portion 203 thick portion pitch P: pitch of the thick portion 203 (in the plate width direction of the thick portion 203) The length from the center to the center in the plate width direction of the adjacent thick portion 203).
Plate thickness changing portion angle θ: angle with respect to the horizontal direction at the plate thickness changing portion (thin portion 205 and the boundary between thick portion 203 and thin portion 205).

(1−2.薄肉部における平坦度不良についての検討)
ここで、例えば特許文献2に係る技術では、建材用の鋼柱管用の差厚鋼板201の製造を目的としており、当該差厚鋼板201の薄肉部厚t1は9mm〜22mm程度、厚肉部ピッチPは30mm〜40mm程度である。一方、自動車用の部材においては、高い強度と軽量化をともに実現するために、例えば鋼板をハット状に曲げ加工した場合における角部や、鋼板から角型鋼管を形成した場合における稜線(角部)等のみを厚肉化し、その他の部分をより薄くしたいという要望があると考えられる。このような部材を差厚鋼板201で形成しようとする場合には、例えば薄肉部厚t1が約0.8mm〜約4.0mm、及び厚肉部ピッチPが約50mm以上の、薄肉部厚t1がより薄く、厚肉部ピッチPがより長い差厚鋼板201(以下、便宜的に、薄肉長ピッチの差厚鋼板201とも呼称する)を製造する必要が生じる。
(1-2. Examination of poor flatness in thin parts)
Here, for example, in the technique according to Patent Document 2, the purpose is to manufacture a differential thickness steel plate 201 for a steel column pipe for building materials, and the thin portion thickness t1 of the differential thickness steel plate 201 is about 9 mm to 22 mm, and the thick portion pitch. P is about 30 mm to 40 mm. On the other hand, in automotive parts, in order to achieve both high strength and light weight, for example, corners when a steel plate is bent into a hat shape, or ridge lines (corner portions when a square steel pipe is formed from a steel plate) ) Etc., it is thought that there is a demand to increase the thickness of the other parts and make the other parts thinner. When such a member is to be formed of the differential thickness steel plate 201, for example, the thin portion thickness t1 having a thin portion thickness t1 of about 0.8 mm to about 4.0 mm and a thick portion portion pitch P of about 50 mm or more. However, it is necessary to manufacture a differential thickness steel plate 201 that is thinner and has a longer thick part pitch P (hereinafter, also referred to as a differential thickness steel plate 201 with a thin and long pitch for convenience).

そこで、本発明者らは、上述したような孔型圧延を用いて、このような薄肉長ピッチの差厚鋼板201を製造することを試みた。その結果、薄肉長ピッチの差厚鋼板201においては、薄肉部205に波打ち(すなわち、平坦度不良)が発生する場合があることが判明した。かかる平坦度不良は、特許文献2に係る技術で対象としているような、薄肉部厚t1が比較的厚く、厚肉部ピッチPが比較的短い差厚鋼板201ではほとんど発生しておらず、今回、本発明者らが新たに発見した現象である。なお、本明細書において、単に「平坦度不良」と記載した場合には、特に断りがない限り、かかる差厚鋼板201における薄肉部の平坦度不良のことを指すこととする。   Therefore, the present inventors tried to manufacture such a thin steel plate 201 having a thin and long pitch by using the above-described hole rolling. As a result, in the differential thickness steel plate 201 with a thin long pitch, it has been found that undulation (that is, poor flatness) may occur in the thin portion 205. Such flatness defects hardly occur in the differential thickness steel plate 201 having a relatively thin thickness t1 and a relatively short thickness P, which is the subject of the technique according to Patent Document 2, and this time. This is a phenomenon newly discovered by the present inventors. In the present specification, when simply described as “unsatisfactory flatness”, unless otherwise specified, it refers to a poorness in flatness of the thin portion in the differential thickness steel plate 201.

本発明者らは、このような平坦度不良が発生する理由及び条件について、有限要素法(FEM:Finite Element Method)を用いて解析を行った。当該有限要素法では、3次元の計算モデルを用いて、孔型圧延を行った際の鋼板の変形の様子、並びに孔型圧延を行った際に鋼板に生じる応力及びひずみを解析した。このとき、鋼板は弾塑性体として扱い、孔型ワークロールは剛体として扱った。また、孔型圧延については、熱間圧延で想定される物性値(例えば、材料の変形抵抗、流動応力及びヤング率、並びにロールと材料との間の摩擦抵抗等)を用いて計算を行うことで、当該孔型圧延を熱間圧延として扱った。様々な形状の差厚鋼板に対する孔型圧延を模擬して、鋼板の板厚及び孔型ワークロールの形状を様々に変更しながら、解析を繰り返し行った結果、以下の事実が判明した。   The present inventors have analyzed the reason and conditions for the occurrence of such poor flatness using a finite element method (FEM). In the finite element method, a three-dimensional calculation model was used to analyze the deformation state of the steel sheet when the hole rolling was performed, and the stress and strain generated in the steel sheet when the hole rolling was performed. At this time, the steel plate was handled as an elasto-plastic body, and the hole work roll was handled as a rigid body. In addition, for hole rolling, calculation is performed using physical property values assumed in hot rolling (for example, material deformation resistance, flow stress and Young's modulus, and friction resistance between roll and material). Then, the perforated rolling was handled as hot rolling. The following facts were found as a result of repeated analysis while simulating hole rolling on different thickness steel plates of various shapes and changing the thickness of the steel plate and the shape of the hole work roll.

孔型圧延においては、薄肉部205については、圧下率が大きいため、圧延後の差厚鋼板201において長手方向に大きな伸びひずみが生じる。一方、厚肉部203については、圧下率が小さいため、圧延後の差厚鋼板201において長手方向の伸びひずみは小さい。このように、差厚鋼板201では、厚肉部203と薄肉部205との長手方向の伸びひずみの差が大きい。従って、薄肉部205には、長手方向に大きな圧縮応力が生じることとなり、例えば薄肉部厚t1が薄い場合等、薄肉部205の強度が不足する場合には、当該薄肉部205が座屈変形し、平坦度不良が生じるのだと考えられる。   In the hole rolling, the thin portion 205 has a large rolling reduction, so that a large elongation strain occurs in the longitudinal direction in the differential thickness steel plate 201 after rolling. On the other hand, since the rolling reduction of the thick portion 203 is small, the elongation strain in the longitudinal direction is small in the differential thickness steel plate 201 after rolling. Thus, in the difference thickness steel plate 201, the difference of the elongation strain of the thick part 203 and the thin part 205 of the longitudinal direction is large. Therefore, a large compressive stress is generated in the thin portion 205 in the longitudinal direction. For example, when the strength of the thin portion 205 is insufficient, such as when the thin portion thickness t1 is thin, the thin portion 205 is buckled and deformed. It is thought that poor flatness occurs.

また、薄肉部205における塑性ひずみについて詳細に解析したところ、板幅方向の塑性ひずみについては、厚肉部203との境界近傍においては大きな塑性ひずみが生じており、当該境界から板幅方向に遠ざかるにつれて、当該塑性ひずみの値が小さくなることが分かった。また、薄肉部205における長手方向の塑性ひずみは、厚肉部203との境界から板幅方向に遠ざかるにつれて大きくなっていることが分かった。その結果、厚肉部203と薄肉部205との長手方向の塑性ひずみの差も、当該境界から板幅方向に遠ざかるにつれて大きくなる。   Further, when the plastic strain in the thin portion 205 is analyzed in detail, the plastic strain in the plate width direction has a large plastic strain in the vicinity of the boundary with the thick portion 203 and moves away from the boundary in the plate width direction. It was found that the value of the plastic strain becomes smaller as the time elapses. Moreover, it turned out that the plastic strain of the longitudinal direction in the thin part 205 becomes large as it distances from the boundary with the thick part 203 to the board width direction. As a result, the difference in the plastic strain in the longitudinal direction between the thick portion 203 and the thin portion 205 also increases as the distance from the boundary increases in the plate width direction.

薄肉部205において厚肉部203との境界近傍において板幅方向の塑性ひずみが大きいことは、当該境界近傍において、薄肉部205から厚肉部203へのメタルフローが好適に生じていることを意味している。かかるメタルフローによって厚肉部203にメタルが充満されることにより、厚肉部203と薄肉部205の差厚が形成され得る。   A large plastic strain in the plate width direction in the vicinity of the boundary between the thin portion 205 and the thick portion 203 means that a metal flow from the thin portion 205 to the thick portion 203 is preferably generated in the vicinity of the boundary. doing. By filling the thick portion 203 with metal by such a metal flow, a difference thickness between the thick portion 203 and the thin portion 205 can be formed.

一方、当該境界から板幅方向に遠ざかるにつれて薄肉部205の板幅方向の塑性ひずみが小さくなることは、当該境界から板幅方向に遠ざかるにつれて薄肉部205から厚肉部203へのメタルフローが生じ難くなることを意味している。そのために、薄肉部205における長手方向の塑性ひずみも、当該境界から板幅方向に遠ざかるにつれて大きくなると考えられる。つまり、薄肉部幅W1が大きいほど、薄肉部205において長手方向の塑性ひずみが大きい領域が存在する可能性が高まる。   On the other hand, the plastic strain in the plate width direction of the thin portion 205 decreases as the distance from the boundary increases in the plate width direction. The metal flow from the thin portion 205 to the thick portion 203 occurs as the distance from the boundary increases in the plate width direction. It means that it becomes difficult. For this reason, it is considered that the plastic strain in the longitudinal direction of the thin portion 205 also increases as the distance from the boundary in the plate width direction increases. That is, as the thin portion width W1 is larger, the possibility that there is a region where the plastic strain in the longitudinal direction is large in the thin portion 205 is increased.

また、本発明者らによる解析の結果、薄肉部205の板幅方向において、当該薄肉部205から厚肉部203に向かってメタルフローが生じる範囲は、薄肉部厚t1でほぼ決定され、薄肉部幅W1にかかわらず一定であることが分かっている。薄肉部厚t1が薄い場合には、薄肉部205の板幅方向において、厚肉部203に向かってメタルフローが生じる範囲は小さい。つまり、薄肉部厚t1が薄いほど、薄肉部205において長手方向の塑性ひずみが大きい領域が存在する可能性が高まる。   Further, as a result of the analysis by the present inventors, the range in which metal flow occurs from the thin portion 205 toward the thick portion 203 in the plate width direction of the thin portion 205 is almost determined by the thin portion thickness t1, and the thin portion It has been found that it is constant regardless of the width W1. When the thin portion thickness t1 is small, the range in which the metal flow occurs toward the thick portion 203 in the plate width direction of the thin portion 205 is small. That is, the thinner the thin portion thickness t1, the higher the possibility that there is a region where the plastic strain in the longitudinal direction is large in the thin portion 205.

このように、薄肉部幅W1が大きいほど、及び薄肉部厚t1が薄いほど、薄肉部205において、厚肉部203へのメタルフローが生じ難く長手方向の塑性ひずみが大きい領域(すなわち、厚肉部203と薄肉部205との長手方向の伸びひずみの差が大きい領域)が生じやすくなる。従って、薄肉長ピッチの差厚鋼板201においては、平坦度不良が生じやすくなるのだと考えられる。   Thus, as the thin portion width W1 is larger and the thin portion thickness t1 is thinner, the metal flow to the thick portion 203 is less likely to occur in the thin portion 205, and the plastic strain in the longitudinal direction is large (that is, thick wall portion). Region where the difference in elongation strain between the portion 203 and the thin portion 205 in the longitudinal direction is large). Accordingly, it is considered that flatness defects are likely to occur in the differential thickness steel plate 201 with a thin long pitch.

まとめると、本発明者らによる解析の結果、薄肉長ピッチの差厚鋼板201において薄肉部205に平坦度不良が発生する原因は、圧下率の違いによる厚肉部203と薄肉部205との長手方向の伸びひずみの差によって、当該薄肉部205が座屈変形を起こすことであることが判明した。薄肉部厚t1が小さい場合には、薄肉部205の強度が小さくなること、及び、薄肉部205から厚肉部203へのメタルフローが生じ難くなり厚肉部203と薄肉部205との長手方向の伸びひずみの差が大きくなること等の理由により、座屈変形が生じやすくなり、平坦度不良が生じやすくなる。また、厚肉部ピッチPが大きい場合には、例えば薄肉部幅W1と厚肉部幅W2が同程度であるとすれば、当該薄肉部幅W1も大きくなる。従って、薄肉部205においては、厚肉部203との境界から離れた部位に、厚肉部203との長手方向の伸びひずみの差が大きい領域が存在する可能性が高まり、平坦度不良が生じやすくなる。よって、薄肉長ピッチの差厚鋼板201においては、薄肉部205に平坦度不良が発生しやすくなるのだと考えられる。   In summary, as a result of analysis by the present inventors, the cause of the occurrence of poor flatness in the thin portion 205 in the differential thickness steel plate 201 with a thin long pitch is the longitudinal length between the thick portion 203 and the thin portion 205 due to the difference in rolling reduction. It has been found that the thin-walled portion 205 causes buckling deformation due to the difference in elongation strain in the direction. When the thin-walled portion thickness t1 is small, the strength of the thin-walled portion 205 becomes small, and the metal flow from the thin-walled portion 205 to the thick-walled portion 203 hardly occurs, and the longitudinal direction between the thick-walled portion 203 and the thin-walled portion 205 For example, the difference in elongation strain between the two tends to be buckled and the flatness is likely to be poor. Further, when the thick part pitch P is large, for example, if the thin part width W1 and the thick part width W2 are approximately the same, the thin part width W1 also becomes large. Therefore, in the thin portion 205, there is an increased possibility that a region having a large difference in elongation strain in the longitudinal direction from the thick portion 203 is present in a portion away from the boundary with the thick portion 203, resulting in poor flatness. It becomes easy. Therefore, in the differential thickness steel plate 201 having a thin long pitch, it is considered that flatness defects are likely to occur in the thin portion 205.

上記のように、本発明者らによる解析の結果、薄肉部205の平坦度不良は、薄肉部厚t1が小さく、厚肉部ピッチPが大きい場合(すなわち、薄肉部幅W1が大きい場合)に顕著に生じ得ることが確認された。そこで、本発明者らは、当該平坦度不良の発生有無を、薄肉部厚t1及び薄肉部幅W1をパラメータとして整理し、当該平坦度不良が生じる具体的な条件について検討した。結果を図3に示す。図3は、薄肉部205の平坦度不良と、薄肉部厚t1及び薄肉部幅W1と、の関係を示すグラフ図である。   As described above, as a result of the analysis by the present inventors, the flatness failure of the thin portion 205 is caused when the thin portion thickness t1 is small and the thick portion pitch P is large (that is, when the thin portion width W1 is large). It was confirmed that this could occur significantly. Therefore, the present inventors arranged whether or not the flatness defect occurred, using the thin part thickness t1 and the thin part width W1 as parameters, and examined specific conditions for the flatness defect. The results are shown in FIG. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the flatness failure of the thin portion 205 and the thin portion thickness t1 and thin portion width W1.

図3では、横軸に薄肉部幅W1を取り、縦軸に薄肉部厚t1を取り、FEM計算を行った差厚鋼板201の形状に対応する点に、マーカーをプロットしている。白抜きのマーカーは平坦度不良が発生しなかったことを示しており、塗り潰しているマーカーは平坦度不良が発生したことを示している。平坦度不良の発生を判断する基準(例えば急峻度λのしきい値)は製品によって異なるが、ここでは、薄肉部205の急峻度λがλ>2%の場合に平坦度不良が発生していると判断した。なお、図3に示すデータは、いずれも、板厚比t2/t1=2.0であり、W1=W2で厚肉部203と薄肉部205が板幅方向に規則的に並んでいる差厚鋼板201についてFEM計算を行った結果である。   In FIG. 3, a marker is plotted at a point corresponding to the shape of the differential thickness steel plate 201 on which the thin wall width W1 is taken on the horizontal axis, and the thin wall thickness t1 is taken on the vertical axis. A white marker indicates that no flatness failure has occurred, and a filled marker indicates that a flatness failure has occurred. The criterion for determining the occurrence of poor flatness (for example, the threshold value of the steepness λ) differs depending on the product, but here, when the steepness λ of the thin portion 205 is λ> 2%, the flatness failure occurs. It was judged that Note that all the data shown in FIG. 3 are the thickness ratio t2 / t1 = 2.0, and the difference thickness in which the thick portion 203 and the thin portion 205 are regularly arranged in the plate width direction when W1 = W2. It is the result of having performed FEM calculation about the steel plate 201. FIG.

図3を参照すると、平坦度不良の発生有無を示す境界が、直線Tで表されることが分かる。当該直線Tの傾きを具体的に計算したところ、W1/t1=約15であった。また、板厚比t2/t1が異なる差厚鋼板201についても、同様に、薄肉部厚t1及び薄肉部幅W1を変更しながらFEM計算を行い、平坦度不良の発生有無を示す境界について考察したところ、同様の結果が得られた。   Referring to FIG. 3, it can be seen that a boundary indicating whether or not the flatness failure occurs is represented by a straight line T. When the slope of the straight line T was specifically calculated, W1 / t1 = about 15. Similarly, for the difference thickness steel plate 201 having a different thickness ratio t2 / t1, FEM calculation was performed while changing the thin part thickness t1 and the thin part width W1, and the boundary indicating whether or not the flatness defect occurred was considered. However, similar results were obtained.

このように、本発明者らは、平坦度不良が発生する条件について検討した結果、少なくとも厚肉部203と薄肉部205が板幅方向に所定のピッチで規則的に並んだ差厚鋼板201においては、W1/t1≧約15の場合に、薄肉部205において平坦度不良が顕在化し得るという知見を得た。縦縞鋼板である差厚鋼板201において、平坦度不良が発生する条件については、これまで十分に検討されておらず、上記のように平坦度不良が発生する条件を具体的に数値によって規定することは、今回本発明者らが新たになしえたことである。   As described above, the present inventors have studied the conditions under which flatness defects occur, and as a result, in the differential thickness steel plate 201 in which at least the thick portion 203 and the thin portion 205 are regularly arranged at a predetermined pitch in the plate width direction. Obtained the knowledge that the flatness failure can be manifested in the thin portion 205 when W1 / t1 ≧ about 15. In the differential thickness steel plate 201, which is a vertically striped steel plate, the conditions under which flatness failure occurs have not been sufficiently studied so far, and the conditions under which flatness failure occurs are specifically defined by numerical values. This is what the present inventors have made anew this time.

上記条件から、平坦度不良を発生させないためには、差厚鋼板201の形状がW1/t1<約15を満たせばよいこととなる。従って、例えば、薄肉部厚t1が2mmであれば、平坦度不良を発生させずに圧延可能な薄肉部幅W1の最大値は30mm程度ということになる。このように、孔型圧延における差厚鋼板の製造の自由度は小さい。つまり、何ら対策を講じなければ、上述したような薄肉長ピッチの差厚鋼板201を、孔型圧延によって、平坦度不良を発生させることなく製造しようとすることは、困難であると言える。   From the above conditions, in order not to cause flatness defects, the shape of the differential thickness steel plate 201 only needs to satisfy W1 / t1 <about 15. Therefore, for example, if the thin-walled portion thickness t1 is 2 mm, the maximum value of the thin-walled portion width W1 that can be rolled without causing poor flatness is about 30 mm. Thus, the freedom degree of manufacture of the difference thickness steel plate in a hole type rolling is small. In other words, if no measures are taken, it can be said that it is difficult to produce the above-described differential thickness steel plate 201 having a thin and long pitch without causing flatness defects by hole rolling.

(1−3.平坦度不良に対する対策)
そこで、本発明者らは、W1/t1≧約15を満たすような、平坦度不良が顕在化し得る薄肉長ピッチの差厚鋼板201について、当該平坦度不良を改善し得る対策について検討を行った。
(1-3. Countermeasures for poor flatness)
Therefore, the present inventors have examined a countermeasure that can improve the flatness defect with respect to the thin steel plate 201 having a thin and long pitch in which the flatness defect can be manifested so as to satisfy W1 / t1 ≧ about 15. .

上述したように、薄肉部205における平坦度不良は、厚肉部203と薄肉部205との長手方向の伸びひずみの差によって生じると考えられる。従って、平坦度不良の発生を抑制するためには、当該長手方向の伸びひずみの差をより小さくするように、孔型圧延を行えばよい。そのためには、薄肉部205から厚肉部203へのメタルフローを促進することが有効である。薄肉部205から厚肉部203へのメタルフローが促進されれば、薄肉部205における板幅方向の塑性ひずみが増加するため、当該薄肉部205における長手方向の塑性ひずみは減少することとなり、結果的に、上記長手方向の伸びひずみの差をより小さくすることが可能になる。   As described above, it is considered that the flatness failure in the thin portion 205 is caused by the difference in elongation strain between the thick portion 203 and the thin portion 205 in the longitudinal direction. Therefore, in order to suppress the occurrence of poor flatness, hole rolling may be performed so as to further reduce the difference in elongation strain in the longitudinal direction. For this purpose, it is effective to promote the metal flow from the thin portion 205 to the thick portion 203. If the metal flow from the thin wall portion 205 to the thick wall portion 203 is promoted, the plastic strain in the plate width direction in the thin wall portion 205 increases, so that the plastic strain in the longitudinal direction in the thin wall portion 205 decreases. In particular, the difference in elongation strain in the longitudinal direction can be further reduced.

薄肉部205から厚肉部203へのメタルフローを促進するためには、具体的には、ワークロールを大径化し、鋼板201とワークロール101、102との接触長さをより長くすることや、鋼板201とワークロール101、102との間の摩擦係数を大きくして鋼板201の伸びを拘束することが、有効な手段となる。しかし、ワークロール101、102を大径化したり、摩擦係数を増大させたりした場合には、圧延荷重が増加することとなる。従って、設備上、平坦度不良の改善代には限界があり、上記の手段は根本的な解決策とはなり得ない。また、上述したように、薄肉部厚t1が薄くなるほど、及び薄肉部幅W1が長くなるほど、薄肉部205から厚肉部203へのメタルフローは生じ難くなる。従って、メタルフローを促進することにより上記長手方向の伸びひずみの差を小さくする方法には、そもそも限界があると考えられる。   In order to promote the metal flow from the thin portion 205 to the thick portion 203, specifically, the diameter of the work roll is increased, and the contact length between the steel plate 201 and the work rolls 101 and 102 is increased. Increasing the coefficient of friction between the steel plate 201 and the work rolls 101 and 102 to restrain the elongation of the steel plate 201 is an effective means. However, when the diameter of the work rolls 101 and 102 is increased or the friction coefficient is increased, the rolling load increases. Therefore, there is a limit to the cost of improving the flatness failure in terms of equipment, and the above means cannot be a fundamental solution. Further, as described above, the metal flow from the thin portion 205 to the thick portion 203 is less likely to occur as the thin portion thickness t1 becomes thinner and the thin portion width W1 becomes longer. Therefore, it can be considered that there is a limit in the first place in the method of reducing the difference in elongation strain in the longitudinal direction by promoting metal flow.

また、平坦度不良の発生を抑制するための他の方法として、同一あるいは形状を変化させた孔型ワークロールで複数パスの孔型圧延を行い、平坦度不良が顕在化しない条件で少しずつ鋼板201に圧下変形を加える方法が考えられる。しかしながら、同じく複数パスの孔型圧延によって製造される形鋼や軌条と比べて、鋼板201のようないわゆる薄板は、薄物であり、かつその板厚差(差厚h)が小さく、寸法精度も厳しい。薄板である差厚鋼板201を複数パスの孔型圧延によって製造する場合には、鋼板201の幅方向への動きを拘束することが難しく、鋼板201の蛇行等による板幅方向の位置ずれや、噛み出しの発生等が予想されるため、安定製造、寸法精度の確保が困難であると考えられる。   In addition, as another method for suppressing the occurrence of poor flatness, steel sheets are gradually formed under the condition that multi-pass hole rolling is performed with a hole work roll having the same or changed shape, and flatness defects are not manifested. A method of applying a rolling deformation to 201 can be considered. However, compared to a shape steel or rail that is also manufactured by multi-pass perforation rolling, a so-called thin plate such as a steel plate 201 is a thin object, and its thickness difference (difference thickness h) is small, and dimensional accuracy is also high. Strict. When manufacturing the differential thickness steel plate 201, which is a thin plate, by multi-pass perforation rolling, it is difficult to restrain the movement of the steel plate 201 in the width direction, the position shift in the plate width direction due to the meandering of the steel plate 201, Since the occurrence of biting is expected, it is considered difficult to ensure stable production and dimensional accuracy.

以上説明したように、W1/t1≧約15を満たすような、平坦度不良が顕在化し得る薄肉長ピッチの差厚鋼板201については、これまで、その好適な製造方法が確立されていなかったと言える。本発明者らは、このような薄肉長ピッチの差厚鋼板201において、平坦度不良をより低減し得る製造方法について鋭意検討した結果、本発明に想到した。本発明によれば、W1/t1≧約15を満たすような薄肉長ピッチの差厚鋼板201においても、平坦度不良が低減されたより高品質な差厚鋼板201を製造することが可能になる。以下、本発明者らが想到した本発明の好適な一実施形態について、詳細に説明する。   As described above, it can be said that a suitable manufacturing method has not been established so far for the differential thickness steel plate 201 having a thin and long pitch that satisfies the W1 / t1 ≧ about 15 and can cause poor flatness. . The inventors of the present invention have come up with the present invention as a result of earnestly studying a manufacturing method capable of further reducing the flatness failure in the thin steel plate 201 having such a thin and long pitch. According to the present invention, it is possible to manufacture a high-quality differential thickness steel plate 201 with reduced flatness defects even in the differential thickness steel plate 201 with a thin and long pitch that satisfies W1 / t1 ≧ about 15. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention conceived by the present inventors will be described in detail.

(2.差厚鋼板の製造方法)
本発明の一実施形態に係る差厚鋼板201の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る製造方法は、W1/t1≧約15を満たすような、平坦度不良が顕在化し得る差厚鋼板201の製造方法に関するものである。本実施形態の対象となる差厚鋼板201の薄肉部厚t1は、例えば約0.8mm〜約4.0mmである。
(2. Manufacturing method of differential thickness steel plate)
The manufacturing method of the differential thickness steel plate 201 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. Note that the manufacturing method according to the present embodiment relates to a method of manufacturing the differential thickness steel plate 201 that satisfies W1 / t1 ≧ about 15 and in which flatness defects can be manifested. The thin portion thickness t1 of the differential thickness steel plate 201 that is the subject of the present embodiment is, for example, about 0.8 mm to about 4.0 mm.

上述したように、薄肉部205における平坦度不良は、厚肉部203と薄肉部205との長手方向の伸びひずみの差によって生じると考えられる。従って、平坦度不良の発生を低減するためには、当該長手方向の伸びひずみの差をより小さくすればよい。そこで、本発明者らは、孔型圧延によって差厚鋼板201を形成する工程を行った後に、その形成された差厚鋼板201の厚肉部203に対して長手方向の伸びひずみを付与する工程を更に行う方法に想到した。   As described above, it is considered that the flatness failure in the thin portion 205 is caused by the difference in elongation strain between the thick portion 203 and the thin portion 205 in the longitudinal direction. Therefore, in order to reduce the occurrence of poor flatness, the difference in elongation strain in the longitudinal direction may be made smaller. Therefore, the inventors of the present invention, after performing the step of forming the differential thickness steel plate 201 by hole rolling, the step of applying a longitudinal elongation strain to the thick portion 203 of the formed differential thickness steel plate 201 I came up with a way to do more.

孔型圧延が終了した段階では、厚肉部203における長手方向の伸びひずみは小さく、薄肉部205における長手方向の伸びひずみは大きい状態であり、W1/t1≧約15を満たす場合には、薄肉部205に平坦度不良が生じている。この状態において、厚肉部203に対して長手方向の伸びひずみを付与することにより、厚肉部203と薄肉部205との長手方向の伸びひずみの差が低減され、薄肉部205の平坦度不良が矯正されることとなる。   At the stage where the hole rolling has been completed, the elongation strain in the longitudinal direction of the thick wall portion 203 is small, and the elongation strain in the longitudinal direction of the thin wall portion 205 is large. The flatness defect occurs in the portion 205. In this state, by applying an elongation strain in the longitudinal direction to the thick portion 203, the difference in the elongation strain in the longitudinal direction between the thick portion 203 and the thin portion 205 is reduced, and the flatness of the thin portion 205 is poor. Will be corrected.

厚肉部203に対して長手方向の伸びひずみを付与する方法としては、例えば、孔型圧延が終了した後に、差厚鋼板に対して軽圧下圧延を行う方法、張力を付与する方法等がある。以下、これらの厚肉部203に対して長手方向の伸びひずみを付与する方法について説明を行う。   Examples of a method for imparting longitudinal strain to the thick wall portion 203 include a method of performing light reduction rolling on a differential thickness steel plate after the completion of hole rolling and a method of imparting tension. . Hereinafter, a method of applying an elongation strain in the longitudinal direction to these thick portions 203 will be described.

(2−1.軽圧下圧延による伸びひずみ付与)
まず、軽圧下圧延により厚肉部203に対して長手方向の伸びひずみを付与する方法を説明する。例えばストレートなロールプロフィル(1次関数で近似されるロールプロフィル)を有するワークロールで差厚鋼板201を軽圧下する。かかる軽圧下圧延を行うことにより、孔型圧延実行後において伸びひずみが小さい厚肉部203についてのみ選択的に圧延を行うことができ、伸びひずみを与えることができるため、厚肉部203と薄肉部205との長手方向の伸びひずみの差を効率的に低減することが可能である。
(2-1. Elongation strain imparted by light rolling)
First, a method for imparting an elongation strain in the longitudinal direction to the thick wall portion 203 by light rolling will be described. For example, the differential thickness steel plate 201 is lightly reduced with a work roll having a straight roll profile (a roll profile approximated by a linear function). By performing such light rolling, it is possible to selectively perform rolling only on the thick wall portion 203 having a small elongation strain after the perforated rolling is performed, and it is possible to give the elongation strain. It is possible to efficiently reduce the difference in elongation strain between the portion 205 and the longitudinal direction.

ここで、孔型圧延実行後、平坦度不良が発生している状態における、厚肉部203と薄肉部205との伸びひずみ差をΔεとし、薄肉部205の急峻度をλとすると、伸びひずみ差Δεと急峻度λとの間には、下記数式(1)に示す関係があることが知られている(詳細については、非特許文献1を参照)。   Here, when the flatness failure occurs after the hole rolling, the elongation strain difference between the thick portion 203 and the thin portion 205 is Δε and the steepness of the thin portion 205 is λ. It is known that there is a relationship represented by the following mathematical formula (1) between the difference Δε and the steepness λ (refer to Non-Patent Document 1 for details).

Figure 2018158383
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なお、伸びひずみ差Δεは、波打ち形状が生じている状態での薄肉部205の長手方向の長さをl、当該波打ち形状を平坦な形状に矯正した状態での薄肉部205の長手方向の長さをl+Δlとした場合に、Δε=Δl/lで求められる。また、急峻度λは、波打ち形状が生じている状態での薄肉部205の長手方向側面視での外形を波形に見たてた場合における、波高さδと波ピッチLとの比であり、λ=δ/Lで求められる。かかる伸びひずみ差Δεに相当する伸びひずみを、厚肉部203に付与すれば、薄肉部205における平坦度不良が矯正され得ることとなる。   Note that the elongation strain difference Δε is the length in the longitudinal direction of the thin portion 205 when the wavy shape is generated, and the length in the longitudinal direction of the thin portion 205 when the corrugated shape is corrected to a flat shape. When it is assumed that l + Δl, Δε = Δl / l. Further, the steepness λ is a ratio between the wave height δ and the wave pitch L when the outer shape of the thin portion 205 in a state where the wavy shape is generated is viewed as a waveform. It is obtained by λ = δ / L. If an elongation strain corresponding to the elongation strain difference Δε is applied to the thick portion 203, the flatness defect in the thin portion 205 can be corrected.

上記数式(1)から、例えば、λ=5(%)の場合にはΔε=約0.006であり、λ=10(%)の場合にはΔε=約0.025であり、λ=15(%)の場合にはΔε=約0.056である。仮に、厚肉部203に付与した板厚ひずみ(圧下ひずみ)が、全て伸びひずみに変換されたとすると、高々零コンマ数%から数%程度の圧下率で、上記の急峻度λ(5%、10%、15%)に対応する伸びひずみ差Δεと同等の伸びひずみが得られる。つまり、上記方法において、薄肉部205の平坦度不良を矯正し得るような軽圧下圧延の圧下率は、最大でも数%程度ということになる。仮に数%程度の圧下率で軽圧下圧延を行ったとしても、板厚の変化は小さく、孔型圧延後の差厚鋼板201の断面形状が大きく変化することはない。つまり、上記方法によれば、軽圧下圧延を行った後でも、孔型圧延後の差厚鋼板201の断面形状がほぼ維持され得るため、所望の形状の差厚鋼板201を得ることが可能である。   From the above formula (1), for example, when λ = 5 (%), Δε = about 0.006, and when λ = 10 (%), Δε = about 0.025, and λ = 15. In the case of (%), Δε = about 0.056. Assuming that the plate thickness strain (rolling strain) applied to the thick wall portion 203 is all converted into elongation strain, the steepness λ (5%, Elongation strain equivalent to the elongation strain difference Δε corresponding to 10% and 15%) is obtained. That is, in the above method, the rolling reduction of the light rolling that can correct the flatness failure of the thin portion 205 is about several percent at the maximum. Even if light rolling is performed at a rolling reduction of about several percent, the change in the plate thickness is small, and the cross-sectional shape of the differential thickness steel plate 201 after punch rolling does not change significantly. That is, according to the above method, even after light rolling, the cross-sectional shape of the differential thickness steel plate 201 after the hole rolling can be substantially maintained, so that the differential thickness steel plate 201 having a desired shape can be obtained. is there.

また、軽圧下圧延においては、上記のように、ロールプロフィルがストレートなワークロールを用いることが可能である。従って、当該軽圧下圧延においては、差厚鋼板201の形状に応じてその板幅方向の位置を考慮する必要がない。よって、先に述べた複数パスでの圧延を行い板厚差を段階的に付与する場合のような、差厚鋼板201の板幅方向の位置ずれによる不都合は生じない。   Moreover, in light rolling, it is possible to use a work roll with a straight roll profile as described above. Therefore, in the light rolling, there is no need to consider the position in the plate width direction according to the shape of the differential thickness steel plate 201. Therefore, there is no inconvenience due to the positional deviation in the sheet width direction of the differential thickness steel plate 201 as in the case where rolling is performed in a plurality of passes and the difference in sheet thickness is given in stages.

以下、軽圧下圧延による伸びひずみ付与を行う差厚鋼板201の製造方法の具体的な手順について、詳細に説明する。   Hereinafter, the specific procedure of the manufacturing method of the differential thickness steel plate 201 which gives the elongation strain by light rolling will be described in detail.

図4は、軽圧下圧延による伸びひずみ付与を行う差厚鋼板201の製造方法の手順の一例を示すフロー図である。図4を参照すると、軽圧下圧延による伸びひずみ付与を行う差厚鋼板201の製造方法では、まず、孔型圧延実行前に、当該孔型圧延の圧延条件に基づいて、当該孔型圧延実行後の薄肉部205の急峻度λが予測される(ステップS101)。ここで、孔型圧延の圧延条件には、入側板厚t0、孔型圧延実行後の狙い値としての差厚鋼板201の形状(薄肉部厚t1、厚肉部厚t2、薄肉部幅W1、厚肉部ピッチP(なお、薄肉部幅W1及び厚肉部ピッチPが定まれば、結果的に厚肉部幅W2も決定される)、及び板厚変化部角度θ等)、並びに孔型ワークロールのワークロール径等が含まれ得る。当該圧延条件は、最終的に製造したい所望の差厚鋼板201の形状に応じて、事前に決定されている。具体的には、例えば、板厚変化部角度θは、約30°≦θ<90°程度であり得る。なお、上述した図1に示す例では、孔型圧延によって形成される板厚変化部の角部は直線によって構成されているが、本実施形態では、応力集中を避けるために、当該角部は曲線によって構成されてもよい。   FIG. 4 is a flowchart showing an example of the procedure of the manufacturing method of the differential thickness steel plate 201 that performs elongation strain application by light rolling. Referring to FIG. 4, in the manufacturing method of the differential thickness steel plate 201 that performs elongation strain application by light rolling, first, after performing the hole rolling, before performing the hole rolling, based on the rolling conditions of the hole rolling. The steepness λ of the thin wall portion 205 is predicted (step S101). Here, the rolling conditions of the hole rolling include the entry side plate thickness t0, the shape of the differential thickness steel plate 201 as the target value after the hole rolling is performed (thin wall thickness t1, thick wall thickness t2, thin wall width W1, Thick part pitch P (if the thin part width W1 and thick part pitch P are determined, the thick part width W2 is also determined as a result), the plate thickness changing part angle θ, etc.), and the hole type A work roll diameter or the like of the work roll may be included. The rolling conditions are determined in advance according to the shape of the desired differential thickness steel plate 201 that is finally desired to be manufactured. Specifically, for example, the plate thickness changing portion angle θ may be about 30 ° ≦ θ <90 °. In the example shown in FIG. 1 described above, the corner portion of the plate thickness changing portion formed by perforation rolling is configured by a straight line, but in this embodiment, in order to avoid stress concentration, the corner portion is You may comprise by a curve.

ステップS101では、例えば、上記圧延条件に従って孔型圧延を実行した際の、差厚鋼板201の形状変化をFEM計算によって求めることにより、急峻度λが求められる。この際、孔型圧延を実行する度にFEM計算を実行して急峻度λを求めてもよい。あるいは、想定され得る様々な差厚鋼板201の形状に対応する孔型圧延の複数の圧延条件に応じたFEM計算を予め実行し、圧延条件と薄肉部205の急峻度λとの関係についてのデータベースを作成しておいて、当該データベースを用いて、これから行う孔型圧延の圧延条件に応じた急峻度λを求めてもよい。上述したように、薄肉部205の急峻度λ(すなわち、平坦度)は、薄肉部厚t1及び薄肉部幅W1と相関があるため、当該データベースでは、例えば、これらのパラメータと薄肉部205の急峻度λとの関係が保存され得る。   In step S101, for example, the steepness λ is obtained by obtaining the shape change of the differential thickness steel plate 201 by FEM calculation when the die rolling is performed according to the rolling conditions. At this time, the steepness λ may be obtained by executing FEM calculation every time the hole rolling is executed. Alternatively, a database on the relationship between the rolling conditions and the steepness λ of the thin portion 205 is executed in advance by performing FEM calculation corresponding to a plurality of rolling conditions of the hole rolling corresponding to the shapes of various differential thickness steel plates 201 that can be assumed. Then, the steepness λ according to the rolling conditions of the hole rolling to be performed from now on may be obtained using the database. As described above, since the steepness λ (that is, flatness) of the thin portion 205 is correlated with the thin portion thickness t1 and the thin portion width W1, in the database, for example, these parameters and the steepness of the thin portion 205 are steep. The relationship with degree λ can be preserved.

ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、薄肉部205の急峻度λを予測する方法としては、各種の方法が用いられてよい。例えば、上述した圧延条件と薄肉部205の急峻度λとの関係についてのデータベースは、過去に孔型圧延を実行した際の操業実績データに基づいて作成されてもよい。   However, the present embodiment is not limited to such an example, and various methods may be used as a method for predicting the steepness λ of the thin portion 205. For example, the database regarding the relationship between the rolling conditions described above and the steepness λ of the thin-walled portion 205 may be created based on the operation result data when the hole-type rolling has been executed in the past.

次に、予測された薄肉部205の急峻度λに基づいて、薄肉部205の平坦度不良を矯正可能な軽圧下圧延の圧下率が算出される(ステップS103)。ステップS103では、例えば、孔型圧延実行後の薄肉部205に波打ちが発生している差厚鋼板201に対して軽圧下圧延を行った際の、当該差厚鋼板201の形状変化をFEM計算によって求めることにより、当該圧下率が算出され得る。このとき、ステップS101で行われるFEM計算と同様に、軽圧下圧延が実行される度にかかるFEM計算が行われて圧下率が算出されてもよい。あるいは、想定され得る様々な様態の急峻度λに応じたFEM計算を予め実行し、軽圧下圧延実行前の急峻度λと、軽圧下圧延の圧下率と、軽圧下圧延実行後の急峻度λ(すなわち、軽圧下圧延による薄肉部205の急峻度λの改善度合い)と、の関係についてのデータベースを作成しておいて、当該データベースを用いて、これから行う軽圧下圧延の対象となる差厚鋼板201の急峻度λに応じた、平坦度不良を矯正し得る圧下率を求めてもよい。なお、かかる圧下率を求めるためのFEM計算は、ステップS101で行われ得る急峻度λを求めるFEM計算に続いて、連続的に実行することができる。   Next, based on the predicted steepness λ of the thin portion 205, a rolling reduction ratio of light reduction that can correct the flatness failure of the thin portion 205 is calculated (step S103). In step S103, for example, the shape change of the differential thickness steel plate 201 when light rolling is performed on the differential thickness steel plate 201 in which the undulation is generated in the thin portion 205 after the hole rolling is performed by FEM calculation. By obtaining, the reduction ratio can be calculated. At this time, similarly to the FEM calculation performed in step S101, the FEM calculation may be performed every time the light reduction rolling is executed, and the reduction ratio may be calculated. Alternatively, FEM calculation corresponding to various possible steepness λ is executed in advance, steepness λ before the light reduction rolling, reduction ratio of the light reduction rolling, and steepness λ after the light reduction rolling execution. (That is, the degree of improvement of the steepness λ of the thin-walled portion 205 by light rolling) and a difference thickness steel plate that is a target of light rolling to be performed from now on using the database. A rolling reduction rate that can correct the flatness failure according to the steepness λ 201 of 201 may be obtained. Note that the FEM calculation for obtaining the rolling reduction can be executed continuously following the FEM calculation for obtaining the steepness λ that can be performed in step S101.

ただし、軽圧下圧延の圧下率を算出する方法はかかる例に限定されず、各種の方法が用いられてよい。例えば、上述した軽圧下圧延実行前の急峻度λと、軽圧下圧延の圧下率と、軽圧下圧延実行後の急峻度λと、の関係についてのデータベースは、過去に軽圧下圧延を実行した際の操業実績データに基づいて作成されてもよい。   However, the method of calculating the rolling reduction of light rolling is not limited to this example, and various methods may be used. For example, the database on the relationship between the steepness λ before the light rolling described above, the rolling reduction ratio of the light rolling, and the steepness λ after the light rolling is performed when the light rolling is performed in the past. It may be created based on the operation performance data.

次に、所望の差厚鋼板201の形状に応じた圧延条件(すなわち、ステップS101で算出した急峻度λに対応する圧延条件)に従って、孔型圧延が実行される(ステップS105)。ここでは、孔型圧延を熱間圧延で実行する。ただし、軽圧下圧延による伸びひずみ付与は熱間圧延工程以外で実施することも可能であり、加工が可能な範囲であれば、孔型圧延を冷間圧延で実行してもよい。   Next, hole rolling is performed in accordance with the rolling conditions corresponding to the desired shape of the differential thickness steel plate 201 (that is, the rolling conditions corresponding to the steepness λ calculated in step S101) (step S105). Here, the hole-type rolling is performed by hot rolling. However, the application of elongation strain by light rolling can also be performed outside the hot rolling step, and the hole rolling may be performed by cold rolling as long as the processing is possible.

そして、孔型圧延後の差厚鋼板201の厚肉部203に対して、ステップS103で算出された圧下率で軽圧下圧延が実行される(ステップS107)。ステップS107では、ロールプロフィルがストレートなワークロールを用いて軽圧下圧延が行われる。これにより、厚肉部203のみが軽圧下され、当該厚肉部203に伸びひずみが付与されることなる。このとき、上述したように、軽圧下圧延の圧下率は微小であり得るため、当該軽圧下圧延によって差厚鋼板201の形状が大きく変形することはない。また、ロールプロフィルがストレートなワークロールを用いることにより、差厚鋼板201の形状精度を保つために孔型圧延と軽圧下圧延とで板幅方向の位置合わせを行う必要もない。   And light reduction rolling is performed with respect to the thick part 203 of the difference thickness steel plate 201 after piercing rolling by the reduction rate calculated by step S103 (step S107). In step S107, light rolling is performed using a work roll having a straight roll profile. As a result, only the thick portion 203 is lightly reduced, and an elongation strain is applied to the thick portion 203. At this time, as described above, since the reduction ratio of the light rolling can be very small, the shape of the differential thickness steel plate 201 is not greatly deformed by the light rolling. Further, by using a work roll having a straight roll profile, it is not necessary to perform alignment in the sheet width direction between the hole rolling and the light rolling to maintain the shape accuracy of the differential thickness steel plate 201.

なお、ステップS105における孔型圧延、及びステップS107における軽圧下圧延は、異なる2つの圧延機によって別個の製造ラインで実行されてもよいし、タンデム圧延機を用いて連続的に実行されてもよい。タンデム圧延機を用いる場合には、例えば最終スタンド以外のいずれかのスタンドにおいて孔型ワークロールを用いた孔型圧延が行われ、当該孔型圧延を行うスタンドよりも下流のいずれかのスタンド(例えば、最終スタンド)においてロールプロフィルがストレートなワークロールを用いて軽圧下圧延が行われ得る。なお、タンデム圧延機を用いる場合には、薄肉部205の平坦度不良が矯正された後に差厚鋼板201が冷却されることとなるため、冷却むらの発生が抑制される効果も期待できる。   Note that the hole rolling in step S105 and the light reduction rolling in step S107 may be performed on separate production lines by two different rolling mills, or may be continuously performed by using a tandem rolling mill. . When using a tandem rolling mill, for example, hole rolling using a hole work roll is performed in any one of the stands other than the final stand, and any of the stands downstream from the stand that performs the hole rolling (for example, In the final stand, light rolling can be performed using a work roll having a straight roll profile. In addition, when using a tandem rolling mill, since the difference thickness steel plate 201 will be cooled after the flatness defect of the thin part 205 is corrected, the effect which suppresses generation | occurrence | production of a cooling nonuniformity can also be anticipated.

以上、軽圧下圧延による伸びひずみ付与を行う差厚鋼板201の製造方法について説明した。かかる方法では、孔型圧延を実行した後に、厚肉部203について軽圧下圧延を実行する。孔型圧延が終了した段階では、差厚鋼板201の薄肉部205に平坦度不良が生じている状態であり得るが、当該孔型圧延後に厚肉部203について軽圧下圧延を行うことにより、厚肉部203と薄肉部205との長手方向の伸びひずみの差が低減され、薄肉部205の平坦度不良を矯正することができる。このように、W1/t1≧約15を満たす、薄肉部205において平坦度不良が顕在化し得るような差厚鋼板201においても、当該平坦度不良が低減された、高品質な差厚鋼板201を製造することが可能となる。   In the above, the manufacturing method of the differential thickness steel plate 201 which gives the elongation strain by light rolling is demonstrated. In such a method, light rolling is performed on the thick portion 203 after performing the hole rolling. At the stage where the hole-type rolling is completed, flatness failure may have occurred in the thin-walled portion 205 of the differential thickness steel plate 201. However, by performing light reduction rolling on the thick-walled portion 203 after the hole-rolling, the thickness is reduced. A difference in elongation strain in the longitudinal direction between the meat portion 203 and the thin portion 205 is reduced, and the flatness defect of the thin portion 205 can be corrected. In this way, even in the differential thickness steel plate 201 that satisfies W1 / t1 ≧ about 15 and in which the flatness failure can be manifested in the thin portion 205, the high quality differential thickness steel plate 201 in which the flatness failure is reduced is obtained. It can be manufactured.

なお、以上説明した手順において、ステップS101及びステップS103における処理は、PC(Personal Computer)等の情報処理装置において実行することが可能である。情報処理装置のプロセッサが所定のプログラムに従って演算処理を実行することにより、ステップS101及びステップS103における処理が実行され得る。   In the procedure described above, the processes in steps S101 and S103 can be executed by an information processing apparatus such as a PC (Personal Computer). The processing in step S101 and step S103 can be executed by the processor of the information processing apparatus executing arithmetic processing according to a predetermined program.

また、ステップS101及びステップS103における処理を情報処理装置に実行させるためのコンピュータプログラムを作製することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。当該記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。   Further, it is possible to create a computer program for causing the information processing apparatus to execute the processing in step S101 and step S103. In addition, a computer-readable recording medium storing such a computer program can be provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.

なお、上記説明では、軽圧下圧延においてロールプロフィルがストレートなワークロールを用いていたが、当該軽圧下圧延では、厚肉部203に伸びひずみを付与することができればよく、そのワークロールの形状は任意であってよい。例えば、ロールプロフィルが、2次〜4次の関数、又はこれらに相当する低次の関数によって近似され得るワークロールを用いて、軽圧下圧延が行われてもよい。   In the above description, a work roll having a straight roll profile was used in the light rolling, but in the light rolling, it is only necessary to give elongation strain to the thick portion 203, and the shape of the work roll is as follows. It may be arbitrary. For example, light rolling may be performed using a work roll whose roll profile can be approximated by a quadratic to quartic function or a low-order function corresponding to these functions.

また、上記説明では、ステップS101においては、孔型圧延の後に行われる軽圧下圧延での厚肉部203の減肉分も考慮して、当該孔型圧延の圧延条件が決定されてもよい。つまり、軽圧下圧延によって厚肉部203が軽圧下されることにより、微量ではあるが厚肉部厚t2は減少するため、最終的に得たい所望の差厚鋼板201の厚肉部厚t2に対してその軽圧下圧延での減少分だけ増加させた厚肉部厚t2を、ステップS101における孔型圧延の圧延条件として採用してもよい。このとき、この軽圧下圧延での減少分だけ増加させた厚肉部厚t2を、孔型圧延に先立つ孔型ワークロールの設計に反映してもよい。これにより、軽圧下圧延後に所望の厚肉部厚t2がより精度良く得られることとなるため、差厚鋼板201の形状精度を更に向上させることができる。   Further, in the above description, in step S101, the rolling conditions for the perforated rolling may be determined in consideration of the reduced thickness of the thick portion 203 in the light rolling performed after the perforated rolling. In other words, since the thick part 203 is lightly reduced by light rolling, the thick part thickness t2 decreases although it is very small, so that the desired thick part thickness t2 of the desired differential thickness steel plate 201 is finally obtained. On the other hand, the thick part thickness t2 that is increased by the decrease in the light rolling may be adopted as the rolling condition of the hole rolling in step S101. At this time, the thick part thickness t2 that is increased by the decrease in the light rolling may be reflected in the design of the hole work roll prior to the hole rolling. Thereby, since the desired thick part thickness t2 can be obtained with higher accuracy after light rolling, the shape accuracy of the differential thickness steel plate 201 can be further improved.

また、上記説明では、孔型圧延後の薄肉部205の急峻度λを予め予測し、その予測結果に基づいて軽圧下圧延の圧下率を算出していたが、軽圧下圧延の圧下率の算出方法はかかる例に限定されない。例えば、孔型圧延を実行した後、薄肉部205の急峻度λを実測し、その実測結果に基づいて軽圧下圧延の圧下率を算出してもよい。この場合には、図4に示す手順において、ステップS103における処理とステップS105における処理を行う順番が逆になる。   Further, in the above description, the steepness λ of the thin portion 205 after the hole rolling is predicted in advance, and the reduction ratio of the light reduction rolling is calculated based on the prediction result. However, the reduction ratio of the light reduction rolling is calculated. The method is not limited to such an example. For example, after performing the hole-type rolling, the steepness λ of the thin portion 205 may be measured, and the reduction ratio of the light reduction rolling may be calculated based on the actual measurement result. In this case, in the procedure shown in FIG. 4, the order in which the process in step S103 and the process in step S105 are performed is reversed.

(2−2.張力付与による伸びひずみ付与)
次に、張力付与により厚肉部203に対して長手方向の伸びひずみを付与する方法について説明する。
(2-2. Elongation strain applied by applying tension)
Next, a method for applying an elongation strain in the longitudinal direction to the thick wall portion 203 by applying tension will be described.

(2−2−1.設備構成)
まず、図5を参照して張力付与による伸びひずみ付与を行う差厚鋼板201の製造方法を実施するための設備構成を説明する。図5は、張力付与により伸びひずみ付与を行う差厚鋼板201の製造方法を実施するための圧延設備の一例を示した図である。圧延設備1は、熱間圧延工程の設備であって、タンデム圧延機100と、冷却装置120と、巻取装置140とにより構成されている。
(2-2-1. Equipment configuration)
First, with reference to FIG. 5, the equipment configuration for carrying out the manufacturing method of the differential thickness steel plate 201 that performs elongation strain application by tension application will be described. FIG. 5 is a diagram showing an example of a rolling facility for carrying out the method of manufacturing the differential thickness steel plate 201 that applies elongation strain by applying tension. The rolling equipment 1 is equipment for a hot rolling process and includes a tandem rolling mill 100, a cooling device 120, and a winding device 140.

タンデム圧延機100は、複数スタンドからなる熱間仕上圧延を行う圧延機である。タンデム圧延機100の各スタンドは、例えば4重圧延機であり、それぞれ一対のワークロールとワークロールを支持する一対のバックアップロールとを備える。張力付与による伸びひずみ付与を行い差厚鋼板201を製造する圧延設備1では、タンデム圧延機100の最終スタンドの上ワークロール101aまたは下ワークロール102aのうち少なくともいずれか一方に孔型ワークロールが用いられる。以下の説明では、タンデム圧延機100の最終スタンドの上ワークロール101aに孔型ワークロールが用いられる一例を説明する。   The tandem rolling mill 100 is a rolling mill that performs hot finish rolling including a plurality of stands. Each stand of the tandem rolling mill 100 is, for example, a quadruple rolling mill, and includes a pair of work rolls and a pair of backup rolls that support the work rolls. In the rolling equipment 1 that produces the differential thickness steel plate 201 by applying elongation strain by applying tension, a hole work roll is used for at least one of the upper work roll 101a and the lower work roll 102a of the final stand of the tandem rolling mill 100. It is done. In the following description, an example in which a perforated work roll is used as the upper work roll 101a of the final stand of the tandem rolling mill 100 will be described.

冷却装置120は、タンデム圧延機100の圧延方向下流側に配置され、孔型圧延後の差厚鋼板201を冷却する。冷却装置120は、例えば差厚鋼板201へ冷却水を噴射することにより差厚鋼板201を冷却する。   The cooling device 120 is disposed on the downstream side in the rolling direction of the tandem rolling mill 100 and cools the differential thickness steel plate 201 after hole rolling. The cooling device 120 cools the differential thickness steel plate 201 by, for example, injecting cooling water onto the differential thickness steel plate 201.

タンデム圧延機100と冷却装置120との間には、上ピンチロール111と下ピンチロール112とからなるピンチロール110が設置されている。ピンチロール110は、タンデム圧延機100の最終スタンドのワークロールである孔型ワークロール101a、102aとピンチロール110との間で、差厚鋼板201に張力を付与するために設置されている。なお、張力は、ピンチロール110を駆動するモータのモータ電流値をトルクに換算することで検出することができる。なお、タンデム圧延機100の出側から冷却装置120に到達するまで、タンデム圧延機100の最終スタンドにて孔型圧延された差厚鋼板201は空冷されている。   A pinch roll 110 including an upper pinch roll 111 and a lower pinch roll 112 is installed between the tandem rolling mill 100 and the cooling device 120. The pinch roll 110 is installed to apply tension to the differential thickness steel plate 201 between the hole-type work rolls 101 a and 102 a that are the work rolls of the final stand of the tandem rolling mill 100 and the pinch roll 110. The tension can be detected by converting the motor current value of the motor that drives the pinch roll 110 into torque. Note that the differential thickness steel plate 201 that has been hole-rolled at the final stand of the tandem rolling mill 100 is air-cooled until it reaches the cooling device 120 from the exit side of the tandem rolling mill 100.

冷却装置120の圧延方向下流には、デフレクタロール130と巻取装置140が設けられている。巻取装置140は、冷却装置120の圧延方向下流に配置され、デフレクタロール130を介して搬送されてきた差厚鋼板201をコイル状に巻き取る。   A deflector roll 130 and a winding device 140 are provided downstream of the cooling device 120 in the rolling direction. The winding device 140 is disposed downstream of the cooling device 120 in the rolling direction, and winds the differential thickness steel plate 201 conveyed through the deflector roll 130 in a coil shape.

(2−2−2.引張張力による薄肉部の平坦度不良の解消)
このような圧延設備1において、タンデム圧延機100での孔型圧延により形成された差厚鋼板201には、図1に示したように厚肉部203と薄肉部205が存在する。このとき、厚肉部203と薄肉部205が板幅方向に所定のピッチで規則的に並んだ差厚鋼板201において、薄肉部幅W1と薄肉部厚t1とがW1/t1≧約15を満たす場合、薄肉部205において平坦度不良が顕在化し得る。
(2-2-2. Elimination of flatness defects in thin parts due to tensile tension)
In such a rolling equipment 1, the differential thickness steel plate 201 formed by hole rolling in the tandem rolling mill 100 includes a thick portion 203 and a thin portion 205 as shown in FIG. 1. At this time, in the differential thickness steel plate 201 in which the thick portion 203 and the thin portion 205 are regularly arranged at a predetermined pitch in the plate width direction, the thin portion width W1 and the thin portion thickness t1 satisfy W1 / t1 ≧ about 15. In this case, a flatness defect may be manifested in the thin portion 205.

ここで、孔型圧延後の差厚鋼板201に関して、薄肉部幅W1と薄肉部及び厚肉部の残留応力との関係を解析した結果を図6に示す。図6において、残留応力を示す圧延方向応力は、圧縮応力であるときマイナス値で示し、引張応力であるときプラス値で示している。図6を参照すると、孔型圧延後の差厚鋼板201の薄肉部205には、圧延により圧延方向の圧縮応力が残留していることが分かる。一方、厚肉部203には、引張応力が残留している。これは、急峻度が大きくなるほど薄肉部の圧縮応力が大きくなり、それに対応して鋼板内の板幅方向でのつり合いから厚肉部では引張応力が増大することによる。なお、図6において、薄肉部は、薄肉部幅W1が40mm以上では座屈変形のため圧縮応力は飽和する傾向があることがわかる。   Here, FIG. 6 shows the result of analyzing the relationship between the thin portion width W1 and the residual stress of the thin portion and the thick portion with respect to the differential thickness steel plate 201 after die rolling. In FIG. 6, the rolling direction stress indicating the residual stress is indicated by a negative value when it is a compressive stress, and is indicated by a positive value when it is a tensile stress. Referring to FIG. 6, it can be seen that compressive stress in the rolling direction remains in the thin portion 205 of the differential thickness steel plate 201 after the hole rolling. On the other hand, tensile stress remains in the thick portion 203. This is because as the steepness increases, the compressive stress of the thin portion increases, and correspondingly, the tensile stress increases in the thick portion due to the balance in the plate width direction in the steel plate. In FIG. 6, it can be seen that the thin portion tends to saturate the compression stress due to buckling deformation when the thin portion width W1 is 40 mm or more.

以上より、厚肉部203に圧延方向の引張残留応力が生じているため、差厚鋼板201に比較的低い張力を付与することで厚肉部203を延伸させ、変形させることができる。一方、薄肉部205には圧縮応力が残留していることから、差厚鋼板201に張力を付与しても、薄肉部205を変形させるに足る引張張力とはならないため、厚肉部203が優先的に延伸される。   As described above, since the tensile residual stress in the rolling direction is generated in the thick portion 203, the thick portion 203 can be stretched and deformed by applying a relatively low tension to the differential thickness steel plate 201. On the other hand, since compressive stress remains in the thin-walled portion 205, even if tension is applied to the differential thickness steel plate 201, tensile strength sufficient to deform the thin-walled portion 205 is not obtained. Stretched.

よって、差厚鋼板201に引張張力を付与することで、厚肉部203を延伸して、薄肉部205の平坦度不良を解消することができる。ここで、厚肉部203を延伸するタイミングに関して、説明する。   Therefore, by applying tensile tension to the differential thickness steel plate 201, the thick portion 203 can be stretched and the flatness failure of the thin portion 205 can be eliminated. Here, the timing for extending the thick portion 203 will be described.

熱間圧延後の差厚鋼板201は、厚肉部203及び薄肉部205を有する。熱間圧延により熱を帯びた差厚鋼板201は、後の工程にて温度が低下していく。厚肉部203及び薄肉部205では、薄肉部205の方がより早く温度が低下し冷却されやすい。これにより、薄肉部205よりも厚肉部203が、引張張力による影響を受けやすい。そのため、差厚鋼板201に対して熱間圧延による孔型圧延が行われた後に張力を付与することで、厚肉部203を優先的に延伸できる。   The differential thickness steel plate 201 after hot rolling has a thick portion 203 and a thin portion 205. The temperature difference of the differential thickness steel plate 201 heated by hot rolling is lowered in a later process. In the thick wall portion 203 and the thin wall portion 205, the temperature of the thin wall portion 205 decreases more quickly and is easily cooled. Thereby, the thick part 203 is more easily affected by the tensile tension than the thin part 205. Therefore, the thick part 203 can be preferentially extended | stretched by providing tension | tensile_strength after the hole-type rolling by hot rolling is performed with respect to the difference thickness steel plate 201. FIG.

例えば、図5に記載した圧延設備1においては、タンデム圧延機100の最終スタンドにて、孔型圧延された後の差厚鋼板201に対して、張力を付与すればよい。そして、該差厚鋼板201は、空冷された後に、冷却装置120に搬送され、水冷が行われる。冷却装置120により、温度を低下させる前であれば、厚肉部203を優先的に延伸できるため、タンデム圧延機100の最終スタンドから冷却装置120までの空冷区間において張力を付与してもよい。   For example, in the rolling equipment 1 described in FIG. 5, tension may be applied to the differential thickness steel plate 201 after being pierced at the final stand of the tandem rolling mill 100. The differential thickness steel plate 201 is air-cooled and then transported to the cooling device 120 where water cooling is performed. Before the temperature is lowered by the cooling device 120, the thick wall portion 203 can be preferentially stretched. Therefore, tension may be applied in the air cooling section from the final stand of the tandem rolling mill 100 to the cooling device 120.

(張力の与え方)
図5に示したように、タンデム圧延機100の最終スタンドにて孔型圧延して形成された差厚鋼板201は、ランアウトテーブルで空冷および冷却装置120による水冷後、巻取装置140によりコイル状に巻き取られる。この際、上述の観点に基づき差厚鋼板201の薄肉部205の平坦度不良を解消するために、圧延設備1には、孔型ワークロールが設けられた最終スタンドから所定の距離だけ圧延方向下流側に離れた位置にピンチロール110が設置されている。これにより、最終スタンドとピンチロール110との間において、差厚鋼板201に張力を付与することができる。ピンチロール110は、後述するように、クリープ特性により生じる材料の伸びを抑制するため、冷却装置120よりも圧延方向上流側に設けられるのがよい。
(How to apply tension)
As shown in FIG. 5, the differential thickness steel plate 201 formed by hole rolling at the final stand of the tandem rolling mill 100 is coiled by a winding device 140 after air cooling by a runout table and water cooling by a cooling device 120. Rolled up. At this time, in order to eliminate the flatness failure of the thin portion 205 of the differential thickness steel plate 201 based on the above-described viewpoint, the rolling equipment 1 is downstream in the rolling direction by a predetermined distance from the final stand provided with the perforated work roll. A pinch roll 110 is installed at a position distant to the side. Thereby, tension can be applied to the differential thickness steel plate 201 between the final stand and the pinch roll 110. As will be described later, the pinch roll 110 is preferably provided upstream of the cooling device 120 in the rolling direction in order to suppress the elongation of the material caused by the creep characteristics.

薄肉部205の平坦度不良の解消に必要な張力σは、厚肉部203の引張残留応力と材料のクリープ特性とから算出される。熱間圧延工程において仕上圧延を行うタンデム圧延機のスタンド間あるいはランアウトテーブルでは、降伏応力未満の圧延方向張力の作用により、鋼板には幅縮みが生じることが知られている(詳細については、非特許文献2を参照)。この現象をクリープ現象ともいう。この張力による幅縮みは、一定張力条件下における鋼板が有する伸びひずみの時間変化により定式化が可能であり、該伸びひずみ量は、張力の絶対値及び温度に依存するとされている。   The tension σ necessary for eliminating the flatness failure of the thin portion 205 is calculated from the tensile residual stress of the thick portion 203 and the creep characteristics of the material. It is known that in the tandem rolling mill, which performs finish rolling in the hot rolling process, between the stands or the run-out table, the steel sheet shrinks due to the action of the rolling direction tension below the yield stress (for details, see (See Patent Document 2). This phenomenon is also called a creep phenomenon. The width shrinkage due to the tension can be formulated by the time change of the elongation strain of the steel sheet under a constant tension condition, and the amount of the elongation strain depends on the absolute value of the tension and the temperature.

具体的に説明すると、差厚鋼板201の平坦度不良の解消に必要な張力σは、応力及び伸びひずみの時間依存特性、例えば、下記数式(2)で表されるひずみ速度依存性を考慮した降伏応力式に基づき、温度、空冷時間、目標の伸びひずみより算出することができる(詳細については、非特許文献3を参照)。ここでは、式(2)を用いて、平坦不良を解消するのに必要な伸びひずみ量εを求める一例を説明するが、平坦不良を解消するのに必要な伸びひずみ量εの算出方法は、式(2)に限られない。   Specifically, the tension σ necessary for eliminating the flatness failure of the differential thickness steel plate 201 takes into consideration the time-dependent characteristics of stress and elongation strain, for example, the strain rate dependency represented by the following formula (2). Based on the yield stress equation, it can be calculated from the temperature, the air cooling time, and the target elongation strain (see Non-Patent Document 3 for details). Here, an example of obtaining the elongation strain amount ε necessary for eliminating the flat defect using the formula (2) will be described, but the method for calculating the elongation strain amount ε necessary for eliminating the flat defect is as follows. It is not restricted to Formula (2).

Figure 2018158383
Figure 2018158383

なお、係数A、n、mは低ひずみ速度の引張試験の結果等より導出される。ここでは係数Aは差厚鋼板201の炭素含有量と温度の関数としている。εは平坦不良の解消に必要な伸びひずみ量、εdotはひずみ速度であり、ひずみ速度εdotは近似的に単位時間あたりの伸びひずみ量(ε/Δt)で表すことができることから、数式(2)はさらに、下記の数式(3)で表すことができる。   The coefficients A, n, and m are derived from the results of a tensile test at a low strain rate. Here, the coefficient A is a function of the carbon content of the differential thickness steel plate 201 and the temperature. Since ε is the amount of elongation strain necessary for eliminating the flatness failure, εdot is the strain rate, and the strain rate εdot can be approximately expressed by the amount of elongation strain per unit time (ε / Δt). Can be further expressed by the following mathematical formula (3).

Figure 2018158383
Figure 2018158383

数式(3)において、平坦不良の解消に必要な伸びひずみ量εは、予測された急峻度λを用いて数式(1)より求めることができる。単位時間Δtは、張力σを付与可能な時間を表す。例えば、図5に示される圧延設備1では、タンデム圧延機100の最終スタンドからピンチロール110までの空冷距離lと差厚鋼板201の通板速度とから求めることができる。すなわち、差厚鋼板201の平坦度不良の解消に必要な張力σは、タンデム圧延機100の出側温度、差厚鋼板201の通板速度、及び、空冷距離lを用いて算出することができる。   In Equation (3), the amount of elongation strain ε required for eliminating the flat defect can be obtained from Equation (1) using the predicted steepness λ. The unit time Δt represents a time during which the tension σ can be applied. For example, in the rolling equipment 1 shown in FIG. 5, it can be obtained from the air cooling distance l from the final stand of the tandem rolling mill 100 to the pinch roll 110 and the sheet passing speed of the differential thickness steel plate 201. That is, the tension σ necessary for eliminating the flatness failure of the differential thickness steel plate 201 can be calculated by using the outlet temperature of the tandem rolling mill 100, the sheet passing speed of the differential thickness steel plate 201, and the air cooling distance l. .

また、孔型圧延実行後の薄肉部205の幅より、過去の実験データ等を蓄積したデータベース等を用いて、厚肉部203及び薄肉部205の残留応力を予測することができる。例えば、図6を参照して孔型圧延実行後の薄肉部205の幅から厚肉部203の残留応力の値を取得する。そして、上記数式(3)を用いて算出した薄肉部の平坦度不良の解消に必要な張力σから該厚肉部の残留応力を除いた値が、タンデム圧延機100の最終スタンドとピンチロール110との間で付与すべき付与張力の値となる。   Moreover, the residual stress of the thick part 203 and the thin part 205 can be predicted from the width of the thin part 205 after the punch rolling using a database storing past experimental data and the like. For example, with reference to FIG. 6, the value of the residual stress of the thick portion 203 is acquired from the width of the thin portion 205 after the hole rolling. And the value which remove | eliminated the residual stress of this thick part from tension | tensile_strength (sigma) required for cancellation of the flatness defect of a thin part calculated using the said Numerical formula (3) is the final stand of the tandem rolling mill 100, and the pinch roll 110. It is the value of the applied tension to be applied between.

(2−2−3.張力付与を行う差厚鋼板の製造フロー)
このように付与張力を求め、差厚鋼板201に張力を付与するまでの圧延設備1での処理を図7に示す。図7は、張力付与を行う差厚鋼板の製造方法の手順の一例を示すフローチャートである。
(2-2-3. Manufacturing Flow of Differential Thickness Steel Sheet for Applying Tension)
FIG. 7 shows the processing in the rolling equipment 1 until the applied tension is obtained in this way and the tension is applied to the differential thickness steel plate 201. FIG. 7 is a flowchart showing an example of a procedure of a manufacturing method of the differential thickness steel sheet for applying tension.

図7を参照すると、張力付与を行う差厚鋼板201の製造方法では、図4に示した軽圧下圧延を行う場合の差厚鋼板201の製造方法と同様に、まず、孔型圧延実行前に、当該孔型圧延の圧延条件に基づいて、当該孔型圧延実行後の薄肉部205の急峻度λが予測される(ステップS201)。急峻度λの予測は、図4のステップS101と同様であるため、詳細な説明は省略する。   Referring to FIG. 7, in the manufacturing method of the differential thickness steel plate 201 for applying tension, first, before performing the hole rolling, as in the manufacturing method of the differential thickness steel plate 201 in the case of performing the light rolling shown in FIG. Based on the rolling conditions of the hole rolling, the steepness λ of the thin portion 205 after the hole rolling is performed is predicted (step S201). The prediction of the steepness λ is the same as that in step S101 in FIG.

次に、予測された薄肉部205の急峻度λに基づいて、薄肉部の平坦度不良の解消に必要な伸びひずみ量が算出される(ステップS203)。ステップS203では、例えば数式(1)を用いて、必要な伸びひずみ量が算出される。なお、シミュレーションで平坦不良を解消するために必要な伸びひずみ量は、式(1)の急峻度から換算された伸びひずみ量よりも大きい結果であった。この結果より、平坦不良を解消するために必要な伸びひずみ量は、鋼板の平坦不良を確実に解消するため、式(1)の急峻度から換算された伸びひずみ量よりも大きく設定する。また、平坦度不良の解消に必要な伸びひずみ量Δεを算出する際には、伸びひずみ量を求める際にFEM計算で算出される急峻度λと、実際の圧延において生じる急峻度λとの相関を予め取得し、かかる相関から、最終的な張力付与後の急峻度λの目標値、及び当該目標値を達成し得る伸びひずみ量Δεを設定すればよい。   Next, based on the predicted steepness λ of the thin-walled portion 205, the amount of elongation strain necessary for eliminating the flatness failure of the thin-walled portion 205 is calculated (step S203). In step S203, for example, the necessary amount of elongation strain is calculated using Equation (1). It should be noted that the amount of elongation strain necessary for eliminating the flatness failure in the simulation was larger than the amount of elongation strain converted from the steepness of equation (1). From this result, the amount of elongation strain necessary for eliminating the flatness defect is set larger than the amount of elongation strain converted from the steepness of equation (1) in order to reliably eliminate the flatness failure of the steel sheet. Further, when calculating the elongation strain amount Δε required for eliminating the flatness failure, the correlation between the steepness λ calculated by the FEM calculation when obtaining the elongation strain amount and the steepness λ generated in actual rolling. Is obtained in advance, and the target value of the final steepness λ after applying the tension and the elongation strain amount Δε that can achieve the target value may be set from the correlation.

さらに、ステップS203にて算出された伸びひずみ量、及び、タンデム圧延機の出側温度と材料のクリープ特性による伸びひずみと、張力を付与する時間との関係から、薄肉部の平坦度不良の解消に必要な張力を算出する(ステップS205)。薄肉部の平坦度不良の解消に必要な張力は、例えば上記数式(3)を用いて算出することができる。   Further, the flatness of the thin portion is eliminated from the relationship between the elongation strain amount calculated in step S203, the elongation strain due to the exit temperature of the tandem rolling mill and the creep characteristics of the material, and the time for applying the tension. Necessary tension is calculated (step S205). The tension necessary for eliminating the flatness failure of the thin portion can be calculated using, for example, the above mathematical formula (3).

また、差厚鋼板201の薄肉部205の幅W1から、厚肉部203の残留応力を予測する(ステップS207)。厚肉部203の残留応力は、例えば、過去の実験データ等を蓄積したデータベース等から得られた図6に示す関係を予め取得しておき、当該関係に基づき予測してもよい。   Further, the residual stress of the thick portion 203 is predicted from the width W1 of the thin portion 205 of the differential thickness steel plate 201 (step S207). The residual stress of the thick portion 203 may be predicted based on, for example, the relationship shown in FIG. 6 obtained from a database or the like in which past experimental data is accumulated in advance.

そして、ステップS207にて予測した厚肉部203の残留応力を、ステップS205にて算出された薄肉部の平坦度不良の解消に必要な張力から除いた値を、付与張力とする(ステップS209)。付与張力は、例えば図5に示した圧延設備1において、タンデム圧延機100の最終スタンドに設置された孔型ワークロール101a、102aとピンチロール110との間で付与することができる。   Then, the value obtained by removing the residual stress of the thick portion 203 predicted in step S207 from the tension necessary for eliminating the flatness failure of the thin portion calculated in step S205 is set as the applied tension (step S209). . For example, in the rolling equipment 1 shown in FIG. 5, the applied tension can be applied between the perforated work rolls 101 a and 102 a installed on the final stand of the tandem rolling mill 100 and the pinch roll 110.

その後、ステップS209にて算出した付与張力が付与されるように、ピンチロール111、112を回転駆動するモータを制御し、差厚鋼板201に対して張力を付与する(ステップS211)。   Thereafter, the motor that rotates and drives the pinch rolls 111 and 112 is controlled so that the applied tension calculated in step S209 is applied, and tension is applied to the differential thickness steel plate 201 (step S211).

以上、張力付与を行う場合の差厚鋼板の製造方法について説明した。なお、上記説明では、タンデム圧延機100の最終スタンドの孔型ワークロールとピンチロール110との間で差厚鋼板201に対して張力を付与したが、差厚鋼板201への張力を付与する方法はかかる例に限定されない。   In the above, the manufacturing method of the difference thickness steel plate in the case of giving tension | tensile_strength was demonstrated. In the above description, tension is applied to the differential thickness steel plate 201 between the hole work roll of the final stand of the tandem rolling mill 100 and the pinch roll 110, but a method of applying tension to the differential thickness steel plate 201. Is not limited to such an example.

例えば、図5に示した圧延設備1において、巻取装置140によって鋼板を巻き取る力を利用して、孔型ワークロールと巻取装置140との間で差厚鋼板201に対して張力を付与してもよい。この場合も、孔型ワークロール101a、102aから冷却装置120入側までの距離(空冷距離)と通板速度に応じて、上記数式(3)より算出された付与張力を、孔型ワークロール101a、101bと巻取装置140との間で付与してもよい。差厚鋼板201は、温度が低下するほど張力クリープ特性による鋼板の伸びが生じにくくなる。そのため、冷却装置120で冷却される差厚鋼板201には付与張力による伸びが生じないと仮定して、数式(3)により算出された張力を付与すればよい。   For example, in the rolling equipment 1 shown in FIG. 5, tension is applied to the differential thickness steel plate 201 between the hole-type work roll and the winding device 140 using the force of winding the steel plate by the winding device 140. May be. Also in this case, according to the distance (air cooling distance) from the perforated work rolls 101a, 102a to the cooling device 120 entry side and the plate passing speed, the applied tension calculated from the above formula (3) is used as the perforated work roll 101a. , 101b and the winding device 140 may be applied. In the differential thickness steel plate 201, the elongation of the steel plate due to the tensile creep property is less likely to occur as the temperature decreases. Therefore, the tension calculated by the formula (3) may be applied to the differential thickness steel plate 201 cooled by the cooling device 120 on the assumption that no elongation due to the applied tension occurs.

以上までで、差厚鋼板201の厚肉部203に伸びひずみを付与する方法として、軽圧下圧延または、孔型ワークロール及びピンチロール間の張力付与に関して説明を行った。差厚鋼板201の厚肉部203に伸びひずみを与える方法は、かかる例に限定されない。厚肉部203に伸びひずみを付与する方法は、軽圧下圧延または孔型ワークロール及びピンチロール間の張力付与に限定されず、他の方法であってもよい。例えば、軽圧下圧延または孔型ワークロール及びピンチロール間の張力付与の代わりに、テンションレベラー等のレベラー装置を用いた、レベラー矯正が行われてもよい。この場合には、孔型圧延を実行した後、レベラー矯正が行われることとなる。   Up to this point, as a method for imparting elongation strain to the thick portion 203 of the differential thickness steel plate 201, explanation has been given regarding light rolling under pressure or tension application between a perforated work roll and a pinch roll. The method of giving elongation strain to the thick part 203 of the differential thickness steel plate 201 is not limited to such an example. The method for imparting elongation strain to the thick wall portion 203 is not limited to light rolling or tension application between a perforated work roll and a pinch roll, and may be another method. For example, leveler correction using a leveler device such as a tension leveler may be performed instead of light rolling or applying tension between a perforated work roll and a pinch roll. In this case, the leveler correction is performed after the hole rolling is performed.

以上説明した本実施形態に係る製造方法を計算機上で実行した実施例について説明する。実施例では、差厚鋼板201の平坦度解消の方法として、実施例(1)では孔型圧延後に軽圧下圧延を行う場合を説明し、実施例(2)では張力付与を行う場合を説明する。また、実施例(3)では、レベラー矯正を行った場合を説明する。   An example in which the manufacturing method according to the present embodiment described above is executed on a computer will be described. In the embodiment, as a method for eliminating the flatness of the differential thickness steel plate 201, the embodiment (1) describes a case where light rolling is performed after punch rolling, and the embodiment (2) describes a case where tension is applied. . In Example (3), a case where leveler correction is performed will be described.

(実施例(1))
本実施例では、計算機上で、孔型圧延、及び軽圧下圧延を模擬したFEM計算をこの順に実行し、その結果を確認した。なお、孔型圧延の圧延条件は、下記表1に示す通りである。
(Example (1))
In this example, FEM calculation simulating hole rolling and light rolling was performed in this order on the computer, and the results were confirmed. In addition, the rolling conditions of the hole rolling are as shown in Table 1 below.

Figure 2018158383
Figure 2018158383

まず、孔型圧延についてFEM計算を行った結果について説明する。本実施例では、上記表1に示す圧延条件だけでなく、参考のため、上記表1に示す条件から薄肉部幅W1だけを様々に変更させた場合についても、それぞれFEM計算を行い、薄肉部幅W1と、孔型圧延実行後の薄肉部205の急峻度λと、の関係を取得した。   First, the result of FEM calculation for the hole rolling will be described. In this example, not only the rolling conditions shown in Table 1 above, but also for the case where only the thin wall width W1 was changed variously from the conditions shown in Table 1 above for reference, FEM calculation was performed, respectively, The relationship between the width W1 and the steepness λ of the thin portion 205 after the hole rolling was acquired.

図8は、本実施例で取得した、薄肉部幅W1と、孔型圧延実行後の薄肉部205の急峻度λと、の関係を示す図である。図8に示すように、薄肉部幅W1と、孔型圧延実行後の薄肉部205の急峻度λと、の間には、薄肉部幅W1が大きくなるにつれて、当該急峻度λも線形に大きくなる関係が存在することが分かる。かかる結果は、薄肉部幅W1が大きくなるほど薄肉部205における平坦度不良が顕在化しやすいという、本発明者らの考察を裏付けるものである。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the thin part width W1 and the steepness λ of the thin part 205 after the hole rolling, obtained in the present example. As shown in FIG. 8, between the thin portion width W1 and the steepness λ of the thin portion 205 after the hole rolling, the steepness λ increases linearly as the thin portion width W1 increases. It can be seen that a relationship exists. This result supports the inventors' consideration that the flatness defect in the thin portion 205 is more likely to become obvious as the thin portion width W1 is increased.

実際に図4に示す手順で差厚鋼板201を製造する場合においては、ステップS101では、例えば、今回の孔型圧延の条件である薄肉部幅W1=40(mm)に対応する条件についてのみFEM計算を行い、その急峻度λを算出すればよい。あるいは、ステップS101で、圧延条件と、孔型圧延実行後の薄肉部205の急峻度λと、の関係についてのデータベースを用いる場合には、図8に示すような圧延条件に含まれるパラメータと、孔型圧延実行後の薄肉部205の急峻度λと、の関係をデータベース化しておき、かかるデータベースを用いて、急峻度λを求めればよい。   In the case where the differential thickness steel plate 201 is actually manufactured by the procedure shown in FIG. 4, in step S101, for example, only the conditions corresponding to the thin part width W1 = 40 (mm) which is the condition of the current die rolling are FEM. Calculation may be performed to calculate the steepness λ. Alternatively, in step S101, when using a database about the relationship between the rolling conditions and the steepness λ of the thin portion 205 after the hole rolling, parameters included in the rolling conditions as shown in FIG. The relationship between the steepness λ of the thin wall portion 205 after the hole rolling is stored in a database, and the steepness λ may be obtained using such a database.

図8に示す結果から、今回の孔型圧延の条件である薄肉部幅W1=40(mm)の場合における、孔型圧延実行後の薄肉部205の急峻度λは、λ=約8.7(%)であった。   From the results shown in FIG. 8, the steepness λ of the thin portion 205 after the hole rolling is performed in the case of the thin portion width W1 = 40 (mm), which is the condition of the present hole rolling, λ = about 8.7. (%)Met.

次に、軽圧下圧延についてFEM計算を行った結果について説明する。上述した孔型圧延についてFEM計算の結果から、本実施例では、軽圧下圧延前の薄肉部205の急峻度λを8.7%として、軽圧下圧延に係るFEM計算を行った。   Next, the results of FEM calculation for light rolling will be described. From the results of the FEM calculation for the above-described hole rolling, in this example, the FEM calculation related to the light rolling was performed with the steepness λ of the thin portion 205 before the light rolling as 8.7%.

結果を図9に示す。図9は、本実施例で取得した、軽圧下圧延実行前の急峻度λと、軽圧下圧延の圧下率と、軽圧下圧延実行後の急峻度λと、の関係を示す図である。図9に示す例では、当該関係を、横軸に軽圧下圧延の圧下率r(設定値)を取り、縦軸に軽圧下圧延実行後の薄肉部205の急峻度λの値を取ったグラフ図によって表現している。横軸の圧下率rがゼロの点に対応する急峻度λが、軽圧下圧延を行わない場合における急峻度λ、すなわち軽圧下圧延実行前の急峻度λに対応している。なお、図9の横軸に示す圧下率rは、入側板厚である厚肉部厚t2と、軽圧下圧延のロールギャップgから、下記数式(4)に従って算出された圧下率である。   The results are shown in FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the steepness λ before execution of the light reduction rolling, the reduction ratio of the light reduction rolling, and the steepness λ after execution of the light reduction rolling, acquired in this example. In the example shown in FIG. 9, the relationship is a graph in which the horizontal axis represents the rolling reduction ratio r (set value) of the light rolling, and the vertical axis represents the value of the steepness λ of the thin portion 205 after the light rolling. It is represented by a diagram. The steepness λ corresponding to the point where the rolling reduction ratio r on the horizontal axis is zero corresponds to the steepness λ when the light rolling is not performed, that is, the steepness λ before the light rolling is performed. The rolling reduction r shown on the horizontal axis in FIG. 9 is a rolling reduction calculated according to the following formula (4) from the thick part thickness t2 that is the entry side plate thickness and the roll gap g of the light rolling.

Figure 2018158383
Figure 2018158383

図9に示す結果から、孔型圧延後の差厚鋼板201の厚肉部203に対して軽圧下圧延を実行することにより、確かに、薄肉部205の急峻度λが低減することが確認できる。また、圧下率rを大きくするほど、その低減代は大きいことが分かる。かかる結果は、厚肉部203に伸びひずみを付与することによって、薄肉部205の平坦度不良が矯正され得るという、本発明者らの考察を裏付けるものである。   From the results shown in FIG. 9, it can be confirmed that the steepness λ of the thin portion 205 is surely reduced by performing light rolling on the thick portion 203 of the differential thickness steel plate 201 after die rolling. . It can also be seen that the larger the reduction ratio r, the greater the reduction allowance. This result supports the inventors' consideration that the flatness defect of the thin portion 205 can be corrected by applying an elongation strain to the thick portion 203.

実際に図4に示す手順で差厚鋼板201を製造する場合においては、ステップS103では、例えば、図9に示すようなデータをFEM計算によって取得し、その結果に基づいて、軽圧下圧延後の急峻度λを製品として問題のない範囲まで低減させることが可能な、好ましい圧下率rを求めればよい。あるいは、ステップS103で、軽圧下圧延実行前の急峻度λと、軽圧下圧延の圧下率と、軽圧下圧延実行後の急峻度λと、の関係についてのデータベースを用いる場合には、図9に示すような関係をデータベース化しておき、かかるデータベースを用いて、好ましい圧下率rを求めればよい。   In the case of actually manufacturing the differential thickness steel plate 201 by the procedure shown in FIG. 4, in step S103, for example, data as shown in FIG. 9 is obtained by FEM calculation, and based on the result, after light rolling. What is necessary is just to obtain | require the preferable rolling reduction r which can reduce the steepness (lambda) to the range which does not have a problem as a product. Alternatively, in step S103, when using a database on the relationship between the steepness λ before the light reduction rolling, the reduction ratio of the light reduction rolling, and the steepness λ after the light reduction rolling, FIG. The relationship as shown may be stored in a database, and a preferable reduction ratio r may be obtained using such a database.

なお、本実施例で用いたFEM計算では、当該FEM計算の特性上、急峻度λが大きめに算出される傾向があることが分かっている。つまり、図8及び図9に示す急峻度λの値は、その対応する条件で実際に圧延を実行した際に生じる急峻度λよりも大きい。従って、実際には、FEM計算で算出される急峻度λと、実際の圧延において生じる急峻度λとの相関を予め取得し、かかる相関から、最終的な矯正後の急峻度λの目標値、及び当該目標値を達成し得る圧下率rを設定すればよい。例えば、当該相関から、FEM計算上での急峻度λが2%以下であれば、実際に圧延を行った際に製品として問題のない水準にまで急峻度λを低下させることができることが分かっているとすれば、図9に示す関係から、軽圧下圧延実行後の急峻度λを2%以下にすることを目的として、軽圧下圧延の圧下率rを5%とすればよい。   In the FEM calculation used in this example, it is known that the steepness λ tends to be calculated to be large due to the characteristics of the FEM calculation. That is, the value of the steepness λ shown in FIGS. 8 and 9 is larger than the steepness λ generated when the rolling is actually performed under the corresponding conditions. Therefore, in practice, the correlation between the steepness λ calculated by the FEM calculation and the steepness λ generated in the actual rolling is acquired in advance, and from this correlation, the target value of the final steepness λ after correction, And the reduction ratio r that can achieve the target value may be set. For example, it can be seen from the correlation that if the steepness λ in the FEM calculation is 2% or less, the steepness λ can be reduced to a level where there is no problem as a product when the rolling is actually performed. If so, from the relationship shown in FIG. 9, the reduction ratio r of the light rolling may be set to 5% for the purpose of setting the steepness λ after the light rolling to 2% or less.

(実施例(2))
本実施例では、上記数式(3)を用いて、差厚鋼板に与えるひずみ低減の効果を確認した。数式(3)における係数A、n、mは、低ひずみ速度の引張試験の結果より導出し、本実施例では、炭素含有量0.04%、タンデム圧延機の出側温度を900℃、タンデム圧延機出側の通板速度240m/min(4m/s)、タンデム圧延機の最終スタンドに配置される孔型ワークロールからピンチロールまでの距離を10mとした。このとき、空冷時間と同等である張力を付与可能な時間Δtは2.5秒であった。
(Example (2))
In this example, the above-described mathematical expression (3) was used to confirm the effect of reducing strain on the differential thickness steel sheet. The coefficients A, n, and m in Equation (3) are derived from the results of a low strain rate tensile test. In this example, the carbon content is 0.04%, the outlet temperature of the tandem rolling mill is 900 ° C., and the tandem The sheet passing speed on the outlet side of the rolling mill was 240 m / min (4 m / s), and the distance from the hole work roll to the pinch roll placed on the final stand of the tandem rolling mill was 10 m. At this time, the time Δt during which a tension equivalent to the air cooling time can be applied was 2.5 seconds.

本実施例では、実施例(1)と同様の孔型ワークロールを用いるものとしてFEM計算を行った。図8に示す結果から、孔型圧延の条件である薄肉部幅W1=40(mm)の場合における、孔型圧延実行後の薄肉部205の急峻度λは、λ=約8.7(%)であった。結果を図10に示す。図10は、本実施例で取得した、張力付与実行前の急峻度λと、付与張力と、張力付与実行後の急峻度λと、の関係を示す図である。   In this example, FEM calculation was performed on the assumption that the same hole-type work roll as in Example (1) was used. From the results shown in FIG. 8, the steepness λ of the thin portion 205 after the hole rolling is performed in the case of the thin portion width W1 = 40 (mm), which is the condition of the hole rolling, is λ = about 8.7 (% )Met. The results are shown in FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the steepness λ before execution of tension application, the applied tension, and the steepness λ after execution of tension application acquired in the present embodiment.

伸びひずみ差Δεに換算すると、Δε=(π/2×λ)が1.9%となったが、平坦不良の解消には、より大きな伸びひずみを鋼板に付与する必要があり、検討の結果、Δεが3%の伸びひずみが必要であることが分かったため、必要な伸びひずみ量Δεを3%とした。 When converted into an elongation strain difference Δε, Δε = (π / 2 × λ) 2 was 1.9%. However, in order to eliminate the flatness failure, it is necessary to apply a larger elongation strain to the steel sheet. As a result, since it was found that an elongation strain of 3% was required for Δε, the required elongation strain amount Δε was set to 3%.

低ひずみ速度の引張試験の結果より、係数Aは149MPa、n=0.153、m=0.101であった。この時、数式(3)にて算出される薄肉部の平坦度不良の解消に必要な張力は、55.6MPaであった。   From the results of the low strain rate tensile test, the coefficient A was 149 MPa, n = 0.153, and m = 0.101. At this time, the tension required for eliminating the flatness failure of the thin-walled portion calculated by Equation (3) was 55.6 MPa.

ここで、図6に示した薄肉部幅と残留応力との関係より、薄肉部幅が40mmのとき厚肉部の残留応力は24.5MPaである。これより、付与張力は、必要な張力から厚肉部の残留応力を除いて、31.1MPaとなった。   Here, from the relationship between the thin portion width and the residual stress shown in FIG. 6, when the thin portion width is 40 mm, the residual stress in the thick portion is 24.5 MPa. From this, the applied tension was 31.1 MPa by removing the residual stress of the thick part from the necessary tension.

図10に、付与張力と付与張力により改善される急峻度λとの関係を示す。当該相関から、FEM計算上での急峻度λが2%以下であれば、実際に圧延を行った際に製品として問題のない水準にまで急峻度λを低下させることができることが分かっているとした時に、図10に示す関係から、張力付与後の急峻度λを2%以下にすることを目的として、孔型ワークロールとピンチロールとの間で、鋼板に対して31.1MPaの張力を付与すればよいことを確認した。   FIG. 10 shows the relationship between the applied tension and the steepness λ improved by the applied tension. From this correlation, it is known that if the steepness λ in the FEM calculation is 2% or less, the steepness λ can be reduced to a level that does not cause a problem when the product is actually rolled. From the relationship shown in FIG. 10, a tension of 31.1 MPa was applied to the steel plate between the hole work roll and the pinch roll for the purpose of setting the steepness λ after applying the tension to 2% or less. It was confirmed that it should be given.

(実施例(3))
本実施例では、テンションレベラーが差厚鋼板に与えるひずみ低減の効果を確認した。本実施例では、孔型圧延後の差厚鋼板に対して、テンションレベラーによるレベラー矯正を行う場合のFEM計算の結果について説明する。本実施例では、実施例(1)及び(2)と同様の孔型ワークロールを用いた場合にて、同様にFEM計算を行い、急峻度λを求めた。なお、図8に示す結果から、孔型圧延の条件である薄肉部幅W1=40(mm)の場合における、孔型圧延実行後の薄肉部205の急峻度λは、上述の他の実施例と同様にλ=約8.7(%)であった。FEM計算の結果を図11に示す。図11は、本実施例で取得した、レベラー矯正実行前の急峻度λと、レベラー伸び率と、レベラー矯正実行後の急峻度λと、の関係を示す図である。
(Example (3))
In this example, the strain reduction effect of the tension leveler on the differential thickness steel plate was confirmed. In this example, the results of FEM calculation when leveler correction by a tension leveler is performed on a differential thickness steel plate after die rolling will be described. In this example, when the same hole type work roll as in Examples (1) and (2) was used, FEM calculation was performed in the same manner to obtain the steepness λ. From the results shown in FIG. 8, the steepness λ of the thin portion 205 after performing the hole rolling in the case of the thin portion width W1 = 40 (mm), which is the condition of the hole rolling, is the other embodiment described above. Similarly, λ = about 8.7 (%). The result of the FEM calculation is shown in FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the steepness λ before execution of leveler correction, the leveler elongation, and the steepness λ after execution of leveler correction obtained in the present embodiment.

本実施例におけるテンションレベラーでは、伸び率を与えることにより、鋼板に曲げ及び引張を付与し、鋼板の形状矯正を行う。このように、テンションレベラーにて差厚鋼板に曲げ及び引張を付与することで、厚肉部に対して伸びひずみを付与することによって、薄肉部の平坦度不良が矯正される。図11を参照すると、レベラーの伸び率を上昇させると、急峻度λが低下することがわかる。当該相関から、FEM計算上での急峻度λが2%以下であれば、実際に圧延を行った際に製品として問題のない水準にまで急峻度λを低下させることができることが分かっているとした時に、図11に示す関係から、レベラー矯正後の急峻度λを2%以下にすることを目的として、レベラー伸び率を3%以上とすれば急峻度λを2%以下に低減できることを確認した。   In the tension leveler in a present Example, by giving elongation rate, bending and tension | tensile_strength are provided to a steel plate and the shape correction of a steel plate is performed. In this way, by applying bending and tension to the differential thickness steel sheet with the tension leveler, by applying an elongation strain to the thick part, the flatness defect of the thin part is corrected. Referring to FIG. 11, it can be seen that the steepness λ decreases as the leveler elongation increases. From this correlation, it is known that if the steepness λ in the FEM calculation is 2% or less, the steepness λ can be reduced to a level that does not cause a problem when the product is actually rolled. 11 shows that the steepness λ after leveler correction can be reduced to 2% or less if the leveler elongation is 3% or more for the purpose of reducing the steepness λ after leveler correction to 2% or less. did.

(4.補足)
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
(4. Supplement)
The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、差厚鋼板201において平坦度不良が顕在化する条件を「W1/T1≧15」としていたが、当該条件は、薄肉部205における急峻度λがλ>2%のときに平坦度不良が発生していると判断する場合において得られた条件である。平坦度不良が発生していると判断するための急峻度λのしきい値は、製品によって異なるため、本発明が適用され得る製品に応じて、当該しきい値は変更されてよく、それに伴い上記条件も変更され得る。あるいは、急峻度λ以外の他の指標によって平坦度不良の発生が判断され、その結果に応じて上記条件が求められてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the condition that the flatness failure becomes obvious in the differential thickness steel plate 201 is “W1 / T1 ≧ 15”. However, the condition is that when the steepness λ in the thin portion 205 is λ> 2%. This is a condition obtained when it is determined that a flatness failure has occurred. Since the threshold value of the steepness λ for determining that the flatness defect has occurred differs depending on the product, the threshold value may be changed according to the product to which the present invention can be applied. The above conditions can also be changed. Alternatively, the occurrence of flatness failure may be determined based on an index other than the steepness λ, and the above condition may be obtained according to the result.

また、上記実施形態では、製造する対象である差厚板材が鋼板である場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明はかかる例に限定されない。厚肉部と薄肉部との長手方向の伸びひずみの差によって当該薄肉部に平坦度不良が生じ得るという原理は、鋼以外の金属材料でも同様であるため、本発明は、他の金属材料からなる差厚板材の製造にも好適に適用可能である。ただし、上記実施形態における平坦度不良が顕在化する条件である「W1/T1≧15」は、鋼、及び鋼と同等の縦弾性係数(ヤング率)を有する金属材料において成り立つ条件であり、ヤング率が異なる他の金属材料では、平坦度不良が顕在化する条件は異なる。σ=Eε(σ:応力、ε:ひずみ、E:ヤング率)の関係からも明らかなように、厚肉部と薄肉部との長手方向の伸びひずみの差が同じであっても、それによって生じる長手方向の応力はヤング率によって異なるため、薄肉部における座屈(すなわち、平坦度不良)が顕在化する条件も異なるからである。具体的には、一般的な金属材料(例えば、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ニッケル、及び銅等)では、鋼よりもヤング率が低いため、平坦度不良はより発生しやすくなると考えられ、平坦度不良が顕在化するW1/T1のしきい値は、上記実施形態における「15」よりも小さくなることが予想される。本発明を、鋼、及び鋼と同等のヤング率を有する金属材料以外の金属材料からなる差厚板材に適用する場合には、その金属材料におけるヤング率を考慮して、平坦度不良が顕在化する条件を適宜決定すればよい。   Moreover, in the said embodiment, although the case where the difference thickness board | plate material which is the object to manufacture was a steel plate was demonstrated as an example, this invention is not limited to this example. The principle that flatness failure may occur in the thin wall portion due to the difference in the elongation strain in the longitudinal direction between the thick wall portion and the thin wall portion is the same in a metal material other than steel. It can apply suitably also to manufacture of the difference thickness board material which becomes. However, “W1 / T1 ≧ 15”, which is a condition that causes a flatness failure in the above-described embodiment, is a condition that holds in steel and a metal material having a longitudinal elastic modulus (Young's modulus) equivalent to that of steel. In other metal materials having different rates, the conditions under which flatness defects are manifested are different. As is clear from the relationship of σ = Eε (σ: stress, ε: strain, E: Young's modulus), even if the difference in longitudinal strain between the thick and thin portions is the same, This is because the stress in the longitudinal direction varies depending on the Young's modulus, and the conditions under which buckling (that is, poor flatness) in the thin portion becomes obvious are also different. Specifically, in general metal materials (for example, aluminum, titanium, magnesium, nickel, copper, etc.), the Young's modulus is lower than that of steel, so flatness defects are more likely to occur. The threshold value of W1 / T1 at which the defect becomes apparent is expected to be smaller than “15” in the above embodiment. When the present invention is applied to steel and a differential thickness plate made of a metal material other than a metal material having a Young's modulus equivalent to that of steel, the flatness failure becomes obvious in consideration of the Young's modulus in the metal material. What is necessary is just to determine the conditions to perform suitably.

100 タンデム圧延機
101a 上ワークロール
102a 下ワークロール
110 ピンチロール
120 冷却装置
130 デフレクタロール
140 巻取装置
201 差厚鋼板(鋼板)
203 厚肉部
205 薄肉部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Tandem rolling mill 101a Upper work roll 102a Lower work roll 110 Pinch roll 120 Cooling device 130 Deflector roll 140 Winding device 201 Differential thickness steel plate (steel plate)
203 Thick part 205 Thin part

Claims (13)

金属材料からなる板材に対して胴長方向に径差を有する孔型ワークロールを用いた孔型圧延を行い、前記板材に板幅方向に板厚分布を付与する工程と、
前記板材に板幅方向に板厚分布を付与する工程の後に行われ、前記板材の厚肉部に伸びひずみを付与する工程と、
を含み、
前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の厚みをt1、前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の板幅方向の幅をW1とした場合に、前記薄肉部の厚みt1、及び前記薄肉部の板幅方向の幅W1が、W1/t1≧15を満たす、
差厚板材の製造方法。
Performing hole rolling using a hole work roll having a diameter difference in the body length direction with respect to a plate material made of a metal material, and providing a plate thickness distribution in the plate width direction to the plate material;
Performed after the step of imparting a plate thickness distribution to the plate material in the plate width direction, a step of imparting elongation strain to the thick part of the plate material, and
Including
When the thickness of the thin portion of the plate after the hole rolling is t1, and the width of the thin portion of the plate after the hole rolling is W1, the thickness t1 of the thin portion, and The width W1 in the plate width direction of the thin portion satisfies W1 / t1 ≧ 15.
A manufacturing method of the differential thickness plate material.
前記厚肉部に伸びひずみを付与する工程は、軽圧下圧延によって行われる、
請求項1に記載の差厚板材の製造方法。
The step of applying elongation strain to the thick part is performed by light rolling.
The manufacturing method of the difference thickness board | plate material of Claim 1.
前記孔型圧延では、最終的な所望の前記厚肉部の厚みに対して、前記軽圧下圧延での前記厚肉部の減厚分を足し合わせた厚みを、前記孔型圧延実行後の前記厚肉部が有するように、圧延条件が設定される、
請求項2に記載の差厚板材の製造方法。
In the hole-type rolling, a thickness obtained by adding the thickness reduction of the thick-walled portion in the light rolling to the final desired thickness of the thick-walled portion is the thickness after the hole-rolling is performed. The rolling conditions are set so that the thick part has,
The manufacturing method of the difference thickness board | plate material of Claim 2.
前記軽圧下圧延では、ロールプロフィルが1次、2次、3次、若しくは4次の関数、又はこれらに相当する低次の関数によって近似されるワークロールを用いて、圧延が行われる、
請求項2又は3に記載の差厚板材の製造方法。
In the light rolling, rolling is performed using a work roll whose roll profile is approximated by a first, second, third, or fourth order function, or a lower order function corresponding thereto.
The manufacturing method of the difference thickness board | plate material of Claim 2 or 3.
前記厚肉部に伸びひずみを付与する工程は、レベラー矯正によって行われる、
請求項1に記載の差厚板材の製造方法。
The step of applying elongation strain to the thick part is performed by leveler correction.
The manufacturing method of the difference thickness board | plate material of Claim 1.
タンデム圧延機の最終スタンド以外のいずれかのスタンドで前記孔型圧延を行い、
前記タンデム圧延機の前記孔型圧延を行うスタンドよりも下流のいずれかのスタンドで前記軽圧下圧延を行う、
請求項2〜4のいずれか1項に記載の差厚板材の製造方法。
Perform the above-mentioned roll rolling at any stand other than the final stand of the tandem rolling mill,
Performing the light reduction rolling at any one of the downstream of the stand performing the hole rolling of the tandem rolling mill,
The manufacturing method of the difference thickness board | plate material of any one of Claims 2-4.
前記厚肉部に伸びひずみを付与する工程では、前記孔型圧延が行われる熱間圧延ラインのタンデム圧延機出側の前記板材の空冷区間において、前記板材に降伏応力未満の張力を付与し、前記厚肉部を延伸させる、
請求項1に記載の差厚板材の製造方法。
In the step of applying elongation strain to the thick part, in the air cooling section of the plate material on the tandem rolling mill output side of the hot rolling line where the hole rolling is performed, the plate material is given a tension less than the yield stress, Extending the thick part,
The manufacturing method of the difference thickness board | plate material of Claim 1.
前記張力は、予め求めた前記厚肉部の残留応力及びクリープ特性、前記タンデム圧延機の出側温度、前記板材の通板速度、前記空冷区間の距離である空冷距離により算出される、
請求項7に記載の差厚板材の製造方法。
The tension is calculated from the residual stress and creep characteristics of the thick part obtained in advance, the outlet temperature of the tandem rolling mill, the sheet passing speed, the air cooling distance which is the distance of the air cooling section,
The manufacturing method of the difference thickness board | plate material of Claim 7.
前記厚肉部に伸びひずみを付与する工程は、前記孔型圧延とは異なる製造ラインで実行される、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の差厚板材の製造方法。
The step of imparting elongation strain to the thick part is performed on a production line different from the hole rolling,
The manufacturing method of the difference thickness board | plate material of any one of Claims 1-5.
前記孔型圧延実行前に前記孔型圧延の圧延条件に基づいて予測される、前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の急峻度に応じて、前記厚肉部に伸びひずみを付与する工程において付与する伸びひずみ量が設定される、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の差厚板材の製造方法。
According to the steepness of the thin portion of the plate material after execution of the hole rolling, which is predicted based on the rolling conditions of the hole rolling before the hole rolling is performed, an elongation strain is applied to the thick portion. The amount of elongation strain applied in the process is set,
The manufacturing method of the difference thickness board | plate material of any one of Claims 1-9.
前記孔型圧延実行後に実測される前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の急峻度に応じて、前記厚肉部に伸びひずみを付与する工程において付与する伸びひずみ量が設定される、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の差厚板材の製造方法。
In accordance with the steepness of the thin portion of the plate after the hole rolling that is actually measured after the hole rolling, the amount of elongation strain to be applied in the step of applying elongation strain to the thick portion is set.
The manufacturing method of the difference thickness board | plate material of any one of Claims 1-9.
最終スタンド以外のいずれかのスタンドのワークロールが、金属材料からなる板材に対して板幅方向に板厚分布を付与する孔型圧延を行うための、胴長方向に径差を有する孔型ワークロールであり、
前記孔型ワークロールが設けられるスタンドよりも下流のいずれかのスタンドのワークロールが、板厚分布が付与された前記板材の厚肉部を軽圧下圧延するための、ロールプロフィルが1次、2次、3次、若しくは4次の関数、又はこれらに相当する低次の関数によって近似されるワークロールであり、
前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の厚みをt1、前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の板幅方向の幅をW1とした場合に、前記薄肉部の厚みt1、及び前記薄肉部の板幅方向の幅W1が、W1/t1≧15を満たすように、前記孔型ワークロールが構成される、
タンデム圧延機。
A perforated workpiece having a diameter difference in the body length direction for performing a perforated rolling in which the work roll of any one of the stands other than the final stand imparts a plate thickness distribution in the plate width direction to a plate material made of a metal material. Role,
The work profile of any of the stands downstream from the stand on which the hole-type work roll is provided has a primary roll profile for lightly rolling the thick part of the plate material to which the plate thickness distribution has been imparted. A work roll approximated by a second, third, or fourth order function, or a lower order function corresponding thereto,
When the thickness of the thin portion of the plate after the hole rolling is t1, and the width of the thin portion of the plate after the hole rolling is W1, the thickness t1 of the thin portion, and The perforated work roll is configured so that the width W1 of the thin portion in the plate width direction satisfies W1 / t1 ≧ 15.
Tandem rolling mill.
熱間圧延によって仕上圧延を行うタンデム圧延機と、
前記タンデム圧延機の圧延方向下流側に配置され、金属材料からなる板材を冷却する冷却装置と、
前記タンデム圧延機と前記冷却装置との間に配置される一対のピンチロールと、
を備え、
前記タンデム圧延機の最終スタンドのワークロールが、前記板材に対して板幅方向に板厚分布を付与する孔型圧延を行うための、胴長方向に径差を有する孔型ワークロールであり、
前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の厚みをt1、前記孔型圧延実行後の前記板材の薄肉部の板幅方向の幅をW1とした場合に、前記薄肉部の厚みt1、及び前記薄肉部の板幅方向の幅W1が、W1/t1≧15を満たし、
前記最終スタンドの前記ワークロールと前記一対のピンチロールとにより、前記板材に張力を付与する、圧延設備。
A tandem rolling mill that performs finish rolling by hot rolling;
A cooling device that is disposed on the downstream side in the rolling direction of the tandem rolling mill and cools a plate material made of a metal material;
A pair of pinch rolls disposed between the tandem rolling mill and the cooling device;
With
The work roll of the final stand of the tandem rolling mill is a perforated work roll having a diameter difference in the body length direction for performing perforated rolling that gives a plate thickness distribution in the plate width direction to the plate material,
When the thickness of the thin portion of the plate after the hole rolling is t1, and the width of the thin portion of the plate after the hole rolling is W1, the thickness t1 of the thin portion, and The width W1 of the thin portion in the plate width direction satisfies W1 / t1 ≧ 15,
Rolling equipment that applies tension to the plate by the work roll and the pair of pinch rolls of the final stand.
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