JP2003010903A - 棒鋼の圧延方法及び圧延装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、サイズフリー技術を用いて圧延ロー
ルを交換せず、１本の素材で異なるサイズの棒鋼を製造
するに際し、従来より製品歩留まり及び生産性が高いと
共に、オーダ量に応じてた生産が可能な棒鋼の圧延方法
及び圧延装置を提供することを目的としている。 【解決手段】粗圧延機、走間切断機を介在させた中間圧
延機、サイジング圧延機を直列に配置して鋼鋳片を順次
走行させると共に、サイジング圧延機のロール・ギャッ
プを変更して圧延棒鋼のサイズを変更するに際し、前記
走間切断機で鋼鋳片を先行材と後行材に分割し、先行材
の圧延速度を速めると共に後行材の圧延速度を遅らせて
後行材の先端がサイジング圧延機に到達するまでの時間
を遅らせ、その間に、先行材のサイジング圧延機での圧
延を終了させると同時に、該サイジング圧延機のロール
・ギャップ及び圧延速度を変更し、引き続き後行材を圧
延する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、棒鋼の圧延方法及
び圧延装置に係わり、詳しくは、素材（鋼鋳片）を粗圧
延するロール・スタンドから最終的に棒鋼の製品寸法に
仕上げるロール・スタンドを一列に配置したタンデム・
ミルで、最下流側のロール・スタンドを所謂「サイズ・
フリー」方式として、スタンドに組み込むロールの交換
をせずに、１本の素材から異なる寸法の棒鋼を効率良く
製造する技術である。

【０００２】

【従来の技術】素材の鋼鋳片（一般に、ビレットと称す
る小型の鋼片）を圧延して棒鋼を製造するには、図４に
示すように、被圧延材１である素材（鋼鋳片）を粗圧延
する粗圧延機４（ロール・スタンドと言っても良い）か
ら最終的に棒鋼の製品寸法に仕上げるサイジング用ロー
ル・スタンド３までを一列に配置した所謂「タンデム・
ミル」が使用される。この場合、以前は、最終工程のサ
イジング用ロール・スタンド３には、製品寸法に合わせ
た孔型を有する複数のロール（２〜４本のロールで孔型
を形成）が組み込まれていた。ところが、かかるロール
を使用していたのでは、常に孔型が一定のため、圧延途
中で棒鋼６のサイズ（丸棒では直径、角棒では辺）変更
が困難であり、１本の素材から１種類のサイズを有する
製品しか製造できなかった。製品サイズを変更するに
は、圧延を停止して、異なるサイズの孔型を形成するロ
ールに交換し、それ以降の素材から新しいサイズの棒鋼
６に圧延していた。

【０００３】ところが、かかる従来技術では、以下のよ
うな問題があった。

【０００４】１）製品ロットが小規模で素材の大きさに
マッチしないと、余分に製品を圧延することになる。つ
まり、通常、１本の素材からは、製品の径や長さにもよ
るが、約２トンを単位とした製品を梱包するが、その１
ロットがその量より少ない場合がある。

【０００５】２）連続鋳造設備と圧延設備とを直結させ
て素材を直送して圧延する場合には、素材量が大きくな
り過ぎるので、同一サイズの製品ロットを大きくまとめ
て（製品の棒鋼本数を増やして）から圧延したり、ある
いは需要以上に圧延して不必要な製品の在庫量が増え
る。

【０００６】３）丸ビレットを素材に丸棒鋼を製造する
場合、品質に係る理由で圧延途中において被圧延材の先
端及び尾端を切断して除去する必要があるが、素材を小
さくして製品ロットに合わせると、歩留まりが著しく低
下する。

【０００７】そこで、これらの問題の対策が種々研究、
開発され、実用化した技術も多い。例えば、特開平５−
３８５０１号公報、特開平６−６３６０１号公報，特開
平７−１００５０１号公報等は、前記した最終工程のサ
イジング用ロール・スタンド３に配置するロールの孔型
形状や圧下条件に工夫を凝らし、ロール替えを行わずに
同一ロールでサイズの異なる棒鋼を製造する技術を提案
している（この技術をサイズ・フリー圧延という）。こ
の技術によれば、圧延中に最終工程のサイジング用ロー
ル・スタンド３でそのロールのギャップ（被圧延材を上
下及び／又は左右に挟むロール同士の間隙）を変更する
だけで、同一の素材からサイズがある範囲で異なる製品
棒鋼を製造できるようになった。

【０００８】しかしながら、これら技術を用いても前記
問題がすべて解消されたわけではない。それは、圧延途
中で最終工程のサイジング用ロール・スタンド３で、ロ
ールのギャップを例えば大から小へと変更すると、圧延
が高速で進行中なので、先行部分が太くて後行部分が細
い所謂「テーパ」材が多量に発生する。そのため、１本
の素材からせっかくサイズが種々異なる製品棒鋼が製造
できても、切り捨てる部分がかなり生じ、製品歩留まり
に関しては好ましくない状況となる。製品歩留まりを高
めるには、圧延速度を低下させれば良いが、それでは、
生産性が落ちることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、サイズフリー技術を用いて圧延ロールを交換せ
ず、１本の素材で異なるサイズの棒鋼を製造するに際
し、従来より製品歩留まり及び生産性が高いと共に、オ
ーダ量に応じてた生産が可能な棒鋼の圧延方法及び圧延
装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため鋭意検討し、前記「テーパ」材の発生をなく
すには、サイズ変更前に被圧延材を分割しておくことが
必須と考えた。そして、この考えに基づき従来技術を見
直し、既存の圧延機列には、ロール・ギャップを迅速に
変更可能な圧下装置が備えられており、また製品棒鋼を
冷却するクーリング・ベットの長さ制限のために、被圧
延材を圧延中に分割する走間切断機（走間シャーともい
い、鋼鋳片を走行させながら切断する切断機）が設けら
れていることに着眼した。つまり、既存の圧延機列の大
幅な改造をしなくても、上記目的を達成する技術の開発
が可能と判断して鋭意研究を重ね、その成果を本発明に
具現化したのである。

【００１１】すなわち、本発明は、粗圧延機、走間切断
機を介在させた中間圧延機、最終工程のサイジング圧延
機を直列に配置して鋼鋳片を連続的に順次走行させると
共に、サイジング圧延機のロール・ギャップを変更して
圧延する棒鋼のサイズを変更する棒鋼の圧延方法におい
て、前記走間切断機で鋼鋳片を先行材と後行材に分割
し、先行材の圧延速度を速めると共に後行材の圧延速度
を遅らせて後行材の先端がサイジング圧延機に到達する
までの時間を遅らせ、その間に、先行材のサイジング圧
延機での圧延を終了させると同時に、該サイジング圧延
機のロール・ギャップ及び圧延速度を変更し、そのロー
ル・ギャップ及び圧延速度で引き続き後行材を圧延する
ことを特徴とする棒鋼の圧延方法である。

【００１２】また、本発明は、鋼鋳片を順次連続的に通
過させる、粗圧延機、走間切断機を介在させた中間圧延
機及びロール・ギャップを変更自在なサイジング圧延機
を直列に配設した棒鋼の圧延装置において、前記走間切
断機で分割された鋼鋳片の先行材及び後行材の位置を計
測する先尾端トラッキング手段と、走間切断機より下流
側圧延機及び上流側圧延機の圧延速度の変更量を決める
圧延速度補正手段と、前記先尾端トラッキング手段から
の情報でサイジング圧延機のロール・ギャップ及び圧延
速度を変更する圧延機設定変更手段とを備えたことを特
徴とする棒鋼の圧延装置である。

【００１３】本発明によれば、鋼鋳片の分割後に後行材
の先端がサイジング圧延機に到達する間に、先行材の圧
延と後行材を圧延するためのロール・ギャップ及び圧延
速度の変更とが終るようになる。その後引き続いて後行
材を先行材と異なるロール・ギャップ及び圧延速度で高
速圧延すれば、１本の素材から径の異なる棒鋼が、「テ
−パ」材を発生させることなく迅速に圧延できるように
なる。従って、棒鋼の製品歩留まりは、生産性を落とす
ことなく、従来より高まる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００１５】本発明に係る棒鋼の圧延装置は、既設の装
置に、鋼鋳片の分割で生じた先行材及び後行材の位置を
知る手段（例えば、光電管や接触子の利用、走行速度か
らの推定等）と演算機（コンピュータ）とを設けたもの
である。つまり、下記の手段が前記演算機に組み込まれ
ていれば良いからである。 １）被圧延材である鋼鋳片の先尾端トラッキング手段
（分割後の先行材の尾端と後行材の先端の位置を計測す
る） ２）圧延速度補正手段（分割後に先行材と後行材の間隔
を広げるために圧延機の圧延速度を補正する） ３）圧延機設定変更手段（後行材先端の到達までにサイ
ジング圧延機の設定を変更する） かかる装置があれば、本発明に係る棒鋼６の圧延方法
は、以下のように容易に実施できる。具体的には、図４
に示したように、上流から粗圧延機４（１スタンド（Ｓ
ＴＤ））、８ＳＴＤと９ＳＴＤの間に走間切断機２を介
在させた中間圧延機５（２ＳＴＤ…１８ＳＴＤ）、最下
流のサイジング圧延機３（１９ＳＴＤと２０ＳＴＤ）を
直列に配置し、鋼鋳片を連続的に順次通過させる。その
際、サイジング圧延機より上流側に配置した既存の走間
切断機２を利用して、所定長さ（製品サイズを変更する
位置）で鋼鋳片を切断する。分割後は、先行材の尾端及
び後行材の先端を常時監視し、前記演算機にその位置を
入力すると共に、必要に応じて出力する。

【００１６】この先行材の尾端及び後行材の先端を常時
監視し、演算機にその位置を入出力するため、本発明で
は、まず、図２に示すような先尾端トラッキング手段を
備えるようにした。それは、走間切断機による切断信
号、圧延機ロールの回転数、圧延機の先進率、圧延機の
後進率、被圧延材の検出信号をもとにして先行材の尾端
位置、該先行材尾端の１９ＳＴＤの通過信号、先行材尾
端の２０ＳＴＤの通過信号を作成するものである。

【００１７】次に、本発明では、分割した後に先行材尾
端の速度が後行材先端の速度よりも速くなるように、先
行材尾端の位置から下流側の圧延速度と後行材先端の位
置から上流側の圧延速度をそれぞれ補正する。その速度
補正量は、後行材の先端がサイジング圧延機に到達する
までに、サイジング圧延機の設定変更に十分な時間が確
保できるような値とすれば良い。具体的には、図３
（ａ）に示すような圧延速度補正手段で行われる。つま
り、サイジング圧延機１９ＳＴＤの分割前の速度基準
に、該サイジング圧延機の設定変更に必要な時間を乗算
して、まずサイジング圧延機の設定変更に必要な先行材
尾端と後行材先端との間隔（分割点間隔設定）を演算す
る。この分割点間隔設定を走間切断機〜１８ＳＴＤ間の
距離にて除算して、先行材の速度補正率を演算する。

【００１８】そして、前記先尾端トラッキング手段にて
出力された先行材の尾端位置にて先行材を圧延している
圧延機（ＳＴＤ）を判断し、それらＳＴＤの速度設定を
図３（ｂ）のように補正する。すなわち、先行材の尾端
位置がｍＳＴＤ位置の上流側にある時、ｍＳＴＤは先行
材を圧延中と判断する。そして、ｍＳＴＤが先行材を圧
延中の場合には、ｍＳＴＤの分割前の速度基準に対し前
記した速度補正率分だけ高い速度に、ｍＳＴＤの圧延速
度設定を補正する。

【００１９】これによって、後行材の尾端がサイジング
圧延機１９ＳＴＤに到達する前に、先行材の圧延を２０
ＳＴＤで終了させると共に、以下で述べるサイジング圧
延機の設定変更を終えることができる。

【００２０】すなわち、本発明では、サイジング圧延機
の設定変更のために、圧延機設定変更手段も備えてい
る。それは、圧延速度の補正後に、先尾端トラッキング
手段で形成された「分割後の先行材尾端がサイジング圧
延機を通過するタイミング信号」に従って、サイジング
圧延機のロール・ギャップ（圧下量）及び圧延速度（モ
ータの回転数）を先行材用の設定から後行材用の設定に
変更するものである。具体的には、先尾端トラッキング
手段にて出力される先行材尾端の１９ＳＴＤ（図４参
照）の通過信号で１９ＳＴＤの圧延機設定を、先行材尾
端の２０ＳＴＤの通過信号で２０ＳＴＤの圧延機設定
を、先行材用の設定から後行材用の設定に変更する。こ
れにより、後行材を先行材と異なる製品径に仕上げるこ
とができる。

【００２１】本発明は、以上述べた３つの手段を既存の
圧延装置に備えることで、分割した後行材を先行材と異
なる径に圧延することが出来るようになり、１本の素材
からサイズの異なる棒鋼を効率良く圧延することが実現
できる。この場合、１本の素材に対して上記圧延方法を
Ｎ回実施すれば、棒鋼製品の径をＮ＋１種類にすること
も可能である。

【００２２】

【実施例】図４に示した棒鋼のタンデム・ミルを用い
て、製品１ロットの本数及び径が３段階に変化する、つ
まり異なる丸棒鋼を、１本の丸ビレットより連続的に製
造した。丸ビレットのサイズは、外径を１５０ｍｍφ、
長さを１０、０００ｍｍとした。その際、本発明に係る
棒鋼の圧延方法及び圧延装置を適用し、図１に示す手順
で操業した。操業成績は、製品歩留まり及び生産性で評
価し、鋼鋳片を分割せずに、サイジング圧延機のロール
・ギャップだけ変更する従来の方法による場合と比較し
た。操業条件及び操業成績を表１に一括して示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１より、本発明によれば、製品歩留まり
及び生産性とも、従来の方法による場合に比べて格段と
良くなることが明らかである。これは、本発明により、
圧延速度を従来よりさほど落とさずに「テーパ」材の発
生が防止できたためである。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、サイ
ズフリー技術を用いて圧延ロールを交換せず、１本の素
材で異なるサイズの棒鋼を製造するに際し、従来より製
品歩留まり及び生産性が高くして、オーダ量に応じた生
産が可能になる。その結果、製品在庫の削減も達成され
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る棒鋼の圧延方法を実施する手順を
示す図である。

【図２】本発明に係る分割された鋼鋳片の先尾端トラッ
キング手段の構成を示す図である。

【図３】本発明に係る圧延速度補正手段の構成を示す図
であり、（ａ）は速度補正率演算回路、（ｂ）は速度補
正回路を示す。

【図４】一般的な棒鋼の製造に用いられるタンデム・ミ
ルにおける各種圧延機の配置を示す図である。

【符号の説明】

１ 被圧延材 ２ 走間切断機（走間シャー） ３ サイジング圧延機（サイジング用ロール・スタン
ド） ４ 粗圧延機 ５ 中間圧延機 ６ 棒鋼（製品）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗圧延機、走間切断機を介在させた中間
   圧延機、最終工程のサイジング圧延機を直列に配置して
   鋼鋳片を連続的に順次走行させると共に、サイジング圧
   延機のロール・ギャップを変更して圧延する棒鋼のサイ
   ズを変更する棒鋼の圧延方法において、 前記走間切断機で鋼鋳片を先行材と後行材に分割し、先
   行材の圧延速度を速めると共に後行材の圧延速度を遅ら
   せて後行材の先端がサイジング圧延機に到達するまでの
   時間を遅らせ、その間に、先行材のサイジング圧延機で
   の圧延を終了させると同時に、該サイジング圧延機のロ
   ール・ギャップ及び圧延速度を変更し、そのロール・ギ
   ャップ及び圧延速度で引き続き後行材を圧延することを
   特徴とする棒鋼の圧延方法。
2. 【請求項２】 鋼鋳片を順次連続的に通過させる、粗圧
   延機、走間切断機を介在させた中間圧延機及びロール・
   ギャップを変更自在なサイジング圧延機を直列に配設し
   た棒鋼の圧延装置において、 前記走間切断機で分割された鋼鋳片の先行材及び後行材
   の位置を計測する先尾端トラッキング手段と、走間切断
   機より下流側圧延機及び上流側圧延機の圧延速度の変更
   量を決める圧延速度補正手段と、前記先尾端トラッキン
   グ手段からの情報でサイジング圧延機のロール・ギャッ
   プ及び圧延速度を変更する圧延機設定変更手段とを備え
   たことを特徴とする棒鋼の圧延装置。