JP2004136308A - 熱延鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延仕上温度の確保が難しい、薄物熱延鋼帯や特殊な作り方をする材料においても、長手方向全域にわたり圧延仕上温度を目標温度以上に容易することができ、長手方向に材質の均一な熱延鋼帯を製造する。
【解決手段】スラブを粗圧延機２で粗圧延して粗バーＡとなし、この粗バーを仕上圧延機６にて仕上加速圧延して熱延鋼帯とし、次いで、この熱延鋼帯を冷却する熱延鋼帯の製造方法において、仕上圧延機６の入側に配置した加熱装置４により、予め定めた粗バー先端部と予め定めた粗バー後端部のみを加熱する熱延鋼帯の製造方法。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延された熱延鋼帯の圧延仕上温度を、その長手方向に均一とすることにより、品質のばらつきを小さくする、圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱延鋼帯は、加熱炉においてスラブを所定温度に加熱し、加熱されたスラブを粗圧延機で粗圧延して粗バーとなし、次いで、粗バーを複数の圧延スタンドからなる仕上圧延機にて仕上圧延して所定板厚の熱延鋼帯とし、さらに、熱延鋼帯をホットランテーブル上で冷却した後、コイラーで巻き取って製造されている。
【０００３】
このような熱延鋼帯の製造工程においては、熱延鋼帯の材質に大きな影響を与える圧延仕上温度が、長手方向に不均一となる。その最大の原因はサーマルランダウンと呼ばれているものである。仕上圧延機入側で測定した粗バー長手方向の温度分布は、その先端から後端に向かって低くなる。サーマルランダウンは、粗バーが粗圧延機を出てから仕上圧延機に入るまでの時間が、仕上圧延の待ち時間によって、粗バーの後方ほど長いことに起因して発生する。
【０００４】
サーマルランダウンによる粗バーの長手方向温度分布を補償するための手段として、仕上加速圧延が行われている。仕上加速圧延は粗バーの先端から後端に向かって、仕上圧延速度を高めていく方法である。仕上圧延によって、粗バーの各部分の仕上圧延に要する時間は、粗バーの後方ほど短くなる。仕上圧延中に放射、あるいは、ロールや冷却水との接触によって、被圧延材が失う熱量は、粗バーの後方ほど小さくなり、サーマルランダウンが補償され、圧延仕上温度が熱延鋼帯の長手方向に均一化される。
【０００５】
仕上加速圧延の効果は大きく、圧延仕上温度は、仕上圧延機入側温度とは反対に、熱延鋼帯の先端から後端に向かって、むしろ高くなっていく。
【０００６】
しかしながら、板厚２．５ｍｍ以下というような薄物熱延鋼帯においては、粗バー先端の圧延速度が、通板上の問題から低く抑えられているため、加速圧延を行っても、仕上圧延速度が充分に加速されるまでの間、圧延仕上温度が材質確保に必要なフェライト変態開始温度以下になる場合がある。この問題を解決するための技術として、特許文献１が知られている。特許文献１の技術は、粗バーの先端部を誘導加熱することによって、仕上加速圧延では温度補償が困難な熱延鋼帯先端部の圧延仕上温度を確保しようとするものである。
【０００７】
仕上加速圧延を行わずに、一定速度仕上圧延で圧延仕上温度を確保する技術も知られている（特許文献２参照）。特許文献２には、粗バーを仕上圧延機の入側に設置した加熱装置で、長手方向に均一な温度分布になるように加熱し、一定速度で仕上圧延機と冷却スタンドに通し、冷却水量を一定に固定して熱延鋼帯を冷却する技術が記載されている。圧延仕上温度と冷却速度が、熱延鋼帯の長手方向に均一となるため、材質の長手方向変動の少ない熱延鋼帯を製造することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２２５５０５号公報、（請求項１，第４頁段落００２４〜００２６、第４図）
【０００９】
【特許文献２】
特開平９−２２５５１７号公報、（請求項１，第４頁段落００２１〜００２４、第３図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の技術には、以下のような課題がある。
仕上圧延速度はいくらでも上げられるわけではなく、仕上圧延機のモーターの容量による上限がある。仕上圧延速度が上限に達してからも、仕上圧延が終了しない場合には、サーマルランダウンを反映して、熱延鋼帯後端部の圧延仕上温度が下がってしまう。
【００１１】
さらに、次のような事情もある。熱延鋼帯後端が仕上圧延機の最終スタンドを抜けると、コイラーと仕上圧延機最終スタンドの間に働いていた張力が開放されるため、熱延鋼帯後端部は走行不良を起こす。走行不良を改善するため、通常は、熱延鋼帯の後端が仕上圧延を終了する直前に、仕上圧延速度を落とす処置がとられる。この場合、仕上加速圧延の効果が小さくなってしまう。
【００１２】
また、デュアル・フェイズ鋼のように、ホットランテーブル上で２段冷却を行い、それぞれの冷却の間の空冷時間を充分に確保する必要がある材質の場合は、ホットランテーブルの長さが決まっているため、仕上圧延速度の上限があり、仕上加速圧延の効果を充分に生かすことができない。このため、デュアル・フェイズ鋼のような作り方をする材料の場合は、短尺スラブを用いなければならず、この結果、歩留まりが低下していた。このような場合には、上記特許文献２の技術が有効であるが、粗バーの全長にわたって、サーマルランダウンを加熱装置で補償しなければならないため、エネルギー原単位が大きくなるという問題が発生する。
【００１３】
以上に述べたように、従来技術だけでは、熱延鋼帯先後端部の圧延仕上温度確保には不十分である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は次のような構成要件を備えている。
【００１５】
（１）スラブを粗圧延機で粗圧延して粗バーとなし、粗バーを仕上圧延機にて仕上加速圧延して熱延鋼帯とし、次いで、熱延鋼帯を冷却する熱延鋼帯の製造方法であって、仕上圧延機の入側に配置した加熱装置により、予め定めた粗バー先端部と予め定めた粗バー後端部のみを加熱する熱延鋼帯の製造方法。
【００１６】
（２）予め定めた粗バー先端部とは、粗バー先端から始まる、加熱装置により加熱しなければ圧延仕上温度が目標温度以下となる部分であり、予め定めた粗バー後端部とは、粗バー後端で終わる、加熱装置により加熱しなければ圧延仕上温度が目標温度以下となる部分である、（１）に記載の熱延鋼帯の製造方法。
【００１７】
（３）予め定めた粗バー先端部とは、粗バー先端から始まる、加熱装置により加熱しなければ圧延仕上温度の目標温度から予測した加熱装置出側の目標温度以下となる部分であり、予め定めた粗バー後端部とは、粗バー後端で終わる、加熱装置により加熱しなければ圧延仕上温度の目標温度から予測した加熱装置出側の目標温度以下となる部分である、（１）に記載の熱延鋼帯の製造方法。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を実施する熱間圧延設備の概略側面図を示す。スラブはスラブ加熱炉１で所定温度に加熱された後、あるいは、連続鋳造機から直接送られ、粗圧延機２で粗圧延された粗バーＡとなる。粗バーＡは粗バー加熱装置４で所定温度に加熱され、仕上圧延機６で仕上加速圧延されて熱延鋼帯となり、ホットランテーブル上で所定温度まで冷却された後、コイラー８にて巻き取られる。
【００１９】
圧延機の容量による最大仕上圧延速度の制約、熱延鋼帯後端の走行不良による仕上圧延速度の減速、あるいは、デュアル・フェイズ鋼のようにホットランテーブルの通過時間が一定以上必要といった特殊な制約などの、全てを考慮して、仕上加速圧延の速度パターンが決まる。この仕上圧延速度パターンに対して、熱延鋼帯の先端から一定長さ部分と、後端部の一定長さ部分において、熱延鋼帯の圧延仕上温度が目標温度を下回る場合には、圧延仕上温度の不足分を、粗バーを加熱することによって補う。すなわち、仕上圧延機６の入側に設けられた加熱装置４、粗バーＡの先端から加熱を開始し、必要な位置まで粗バーを加熱したら、いったん、粗バーの加熱を終了し、再度、必要な場所から粗バーの加熱を開始し、粗バーの後端まで加熱を行う。
【００２０】
粗バー先端部の加熱における加熱を終了する位置、粗バー後端部の加熱における加熱を開始する位置、および、粗バーの各部分への投入熱量は、次のようにして決定される。
【００２１】
ひとつは、粗バー加熱装置入側に設置された温度検出手段３によって測定された粗バーの温度を初期条件として、搬送速度などの操業条件をもとに、圧延仕上温度を予測計算して、粗バーの各部分に対する加熱量を求める方法である。この場合、粗バー加熱装置４と仕上圧延機６の間に設置された温度検出手段５や、圧延仕上温度検出手段７で測定した、粗バーや熱延鋼帯の温度をもとに、フィードバック制御や学習計算を行うことによって、制御精度を高めることができる。
【００２２】
もうひとつは、過去の操業データをもとに、テーブルや重回帰式などを用いて、粗バーの加熱パターンを決定する方法である。本発明が適用されるのは、薄物熱延鋼帯の製造や、デュアル・フェイズ鋼などの、特殊な熱延鋼帯が多く、サイズごとに操業条件が固定されている。該当する材料を圧延するときには、過去の操業条件から抽出したデータをもとに、加熱開始、終了位置や、加熱量分布を求めることができる。
【００２３】
粗バー加熱の制御は、例えば次のようにして行うことができる。
粗バー加熱装置入側で測定した温度を初期条件に、該当する部分の圧延条件（圧下パススケジュールや圧延速度）をもとに、粗バー加熱を行わなかった場合の圧延仕上温度を予測計算する。このとき予測された圧延仕上温度が目標を上回った場合は、粗バー加熱装置の出力をゼロとする。
【００２４】
逆に、粗バー加熱を行わないと仮定して、予測計算された圧延仕上温度が目標を下回った場合は、粗バー加熱装置の出力を計算する。種々の計算方法が考えられるが、最も一般的なものが二分法である。粗バー加熱を行わないときに圧延仕上温度計算結果と、フルパワーで粗バー加熱を行ったときの圧延仕上温度計算結果を初期条件として、その２点間の線形補完、あるいは目標温度への繰り返し計算をすれば、簡単に必要な粗バー加熱装置の出力を決めることができる。
【００２５】
この計算では、圧延仕上温度の予測精度が重要である。しかしながら、本発明が適用される、薄物熱延鋼帯や特殊な作り方をするハイテン材などは、操業パターンがほぼ固定されており、仕上温度を決める条件を層別できるため変動因子を少なくでき、過去の操業結果をもとに、温度計算に必要な放射率などのパラメータなどを充分な精度が得られるまで合わせ込むことができる。
【００２６】
本発明で使用する粗バーの加熱手段は、必要な加熱量と制御応答性を備えていれば問題はない。制御応答性や加熱効率、幅方向の加熱量分布などから、粗バーの幅方向全体の加熱には、ソレノイド型誘導加熱装置を用いることが好ましい。温度が低下しやすい被圧延材のエッジ部に対しては、粗バーの加熱手段をエッジヒーターとして、本発明を適用することができる。
【００２７】
なお、粗バー加熱装置４の加熱量設定にあたって、圧延スケジュールを用いて、圧延仕上温度の目標温度から、加熱装置出側温度を予測し、この加熱装置出側の目標温度を設定し、加熱装置出側の粗バー温度検出手段５で検出される温度が前記目標温度になるように、粗バー加熱装置の加熱量を制御することが好ましい。仕上圧延は鋼種、鋼帯寸法等毎に予め圧延条件が計画されるが、仕上圧延機内およびその上流側近辺での圧延機の冷却や圧延速度の変動、圧延機入側のデスケーリング条件の影響を受けるため、粗バー加熱装置の加熱制御目標を加熱装置出側に設定し、仕上圧延機出側の仕上圧延温度は仕上圧延機内の制御で合わせる方が、制御の容易化の面で好ましい場合があるからである。
【００２８】
また、粗バー加熱装置入側の粗バー温度検出手段３は、粗バー加熱装置と粗圧延機の間に設置するが、粗圧延機から遠くなればなるほど、粗バー上にスケールが付着し、温度計測が困難になるので、温度計測に支障の生じない程度の位置に配置するのが好ましい。例えば、粗圧延機出側に設置するのが好ましい。
【００２９】
【実施例】
本発明の具体的な実施例を、薄物熱延鋼帯とデュアル・フェイズ鋼の製造について説明する。
【００３０】
（実施例１）
幅１，０００ｍｍ、板厚１．２ｍｍの薄物熱延鋼帯を、従来技術の仕上加速圧延のみで製造した場合と、本発明を適用した場合で、圧延仕上温度を比較した。図２に仕上圧延速度の変化を示す。先端の通板速度は１６５０［ｍｐｍ］で、コイラー８に噛み込んでから、加速度１５［ｍｐｍ／ｓ］で最高速度の１，２００［ｍｐｍ］まで増速した。しばらくの間、１，２００［ｍｐｍ］で定常圧延した後、後端部ではランナウト走行不良改善のために減速した。
【００３１】
このときの圧延仕上温度の変化を図３に示す。材質確保のために必要とされる目標温度は８２０℃である。
【００３２】
○で表された従来技術による結果を見ると、先端の圧延仕上温度は約８００℃で、充分に加速されるまでの先端からおよそ３０％の部分については、目標温度を下回っている。仕上加速圧延により、圧延仕上温度はいったん目標温度を越えるが、圧延速度が最大値に達してからは、サーマルランダウンの影響により、圧延仕上温度が徐々に下がってくる。熱延鋼帯後端部では、サーマルランダウンによる温度低下と、仕上圧延を減速したことが原因で、再び圧延仕上温度が目標温度以下になってしまう。
【００３３】
●で表示されたグラフは、本発明を実施したときの、圧延仕上温度変化を示す。仕上加速圧延のみでは、熱延鋼帯の圧延仕上温度が目標温度以下になると予測される、粗バー先後端の該当部分を、仕上圧延前に、ソレノイド型誘導加熱装置で所定温度に加熱した。その結果、圧延仕上温度は、熱延鋼帯の長手方向全域にわたって、目標温度の８２０℃以上になっていることがわかる。
【００３４】
（実施例２）
長さ８，０００ｍｍのスラブを用いて、幅１，２００ｍｍ、板厚２．３ｍｍの、デュアル・フェイズ鋼の熱延鋼帯を製造した実施例について説明する。図４は仕上圧延機出側速度の熱延鋼帯長手方向の変化を示す図である。熱延鋼帯先端の通板速度は４５０［ｍｐｍ］で、加速度４［ｍｐｍ／ｓ］にて５５０［ｍｐｍ］まで増速し、その後は一定速度で仕上圧延を行う。
【００３５】
最高速度が５５０［ｍｐｍ］に制限されているのは、デュアル・フェイズ鋼の特殊な製造方法によるものである。デュアル・フェイズ鋼は、ランナウトテーブル上で２回にわけて冷却される。仕上圧延を終了したオーステナイト単相の熱延鋼帯は、１回目の冷却でフェライトノーズに入り、２つの水冷区間の間にある空冷区間にて、フェライト変態が進行する。フェライトが必要な体積率になったところで、２回目の水冷を行い、残っていたオーステナイトがマルテンサイトに変態してデュアル・フェイズ鋼となる。フェライト変態を充分に起こさせるため、空冷時間は一定時間以上とする必要がある。一方、ホットランテーブルの長さは限られているため、仕上圧延速度はある値以下に制限されることになる。本実施例における、圧延仕上温度の熱延鋼帯長手方向位置に対する変化を図５に示す。材質確保のために必要とされる、圧延仕上温度は８３０℃である。
【００３６】
粗バーの加熱を行わなかった従来技術の場合を、○のグラフで示す。先端の圧延仕上温度は目標温度よりもやや低くなっている。仕上圧延を増速することにより、圧延仕上温度は、いったん目標温度を越えるが、仕上圧延速度が上限に達すると、サーマルランダウンを反映して、圧延仕上温度が下がり始め、再び目標温度を下回る。仕上加速圧延のみに依存した従来技術では、熱延鋼帯後端部の温度低下のため、短いスラブを用いてデュアル・フェイズ鋼を製造しており、歩留まりの低下が問題であった。
【００３７】
一方、本発明を適用し、圧延仕上温度が不足すると考えられる粗バーの該当部分を、予め必要な量だけ誘導加熱した場合の、圧延仕上温度を図５の●で示す。熱延鋼帯の先端から後端まで、目標の８３０℃以上が確保される。また、本発明により、従来よりも長いスラブを用いることが可能となり、歩留まりの向上が期待できる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、圧延仕上温度の確保が難しい、薄物熱延鋼帯や特殊な作り方をする材料においても、長手方向全域にわたり圧延仕上温度を目標温度以上にすることが容易となり、長手方向に材質の均一な熱延鋼帯を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する熱間圧延設備を示す概略側面図。
【図２】薄物熱延鋼帯の仕上圧延機出側速度の熱延鋼帯長手方向変化を示す図。
【図３】薄物熱延鋼帯の圧延仕上温度を従来技術と本発明で比較した図。
【図４】デュアル・フェイズ鋼の仕上圧延機出側速度の熱延鋼帯長手方向変化を示す図。
【図５】デュアル・フェイズ鋼の圧延仕上温度を従来技術と本発明で比較した図。
【符号の説明】
１…スラブ加熱炉、２…粗圧延機、３…粗バー温度検出手段（粗バー加熱装置入側）、４…粗バー加熱装置、５…粗バー温度検出手段（粗バー加熱装置出側、仕上圧延機入側）、６…仕上圧延機、７…圧延仕上温度検出手段、８…コイラー。

Claims (3)

1. スラブを粗圧延機で粗圧延して粗バーとなし、この粗バーを仕上圧延機にて仕上加速圧延して熱延鋼帯とし、次いで、この熱延鋼帯を冷却する熱延鋼帯の製造方法において、仕上圧延機の入側に配置した加熱装置により、予め定めた粗バー先端部と予め定めた粗バー後端部のみを加熱することを特徴とする、熱延鋼帯の製造方法。
2. 前記予め定めた粗バー先端部とは、粗バー先端から始まる、加熱装置により加熱しなければ圧延仕上温度が目標温度以下となる部分であり、前記予め定めた粗バー後端部とは、粗バー後端で終わる、加熱装置により加熱しなければ圧延仕上温度が目標温度以下となる部分であることを特徴とする、請求項１に記載の熱延鋼帯の製造方法。
3. 前記予め定めた粗バー先端部とは、粗バー先端から始まる、加熱装置により加熱しなければ圧延仕上温度の目標温度から予測した加熱装置出側の目標温度以下となる部分であり、前記予め定めた粗バー後端部とは、粗バー後端で終わる、加熱装置により加熱しなければ圧延仕上温度の目標温度から予測した加熱装置出側の目標温度以下となる部分であることを特徴とする、請求項１に記載の熱延鋼帯の製造方法。

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