JP2005271052A

JP2005271052A - 熱間圧延方法

Info

Publication number: JP2005271052A
Application number: JP2004089625A
Authority: JP
Inventors: Wataru Kamata; 弥鎌田; Atsushi Yuki; 淳結城
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】熱間圧延における被圧延材の穴あきの発生を抑制し、圧延ロールや設備の損傷および稼働率や歩留まり低下の発生を抑制する。
【解決手段】圧延機出側に設置した急峻度計５により被圧延材１の急峻度を測定し、測定した急峻度に応じて、あるいは測定した急峻度がある一定の値を超えた場合、被圧延材の幅中央または幅端よりもある一定の距離それぞれ幅端又は幅中央寄りの位置を目標に、圧延機入側または圧延機内に設置した冷却装置７により被圧延材を冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は熱間圧延方法に関し、特に、熱間圧延における被圧延材の穴あき防止方法に関する。

熱間圧延では図１に示すように、被圧延材（板とも以下称している部分がある）１は、加熱炉２から抽出後、例えばＲ１〜Ｒ３の３スタンドの粗圧延機３にて粗圧延され、例えばＦ１〜Ｆ７の７スタンドの仕上圧延機４にて仕上圧延後に巻取機６にてコイル状に巻き取られる。このとき仕上圧延機４では、圧延時に図１０に示すような穴あき８が被圧延材１の板幅方向中央部やクォータ部に発生する場合がある。この被圧延材の穴あきは、圧延ロールや設備の損傷、稼働率や製品歩留まりの低下等の様々な問題をもたらす。

このような諸問題をもたらす被圧延材の穴あきは、板幅方向中央部やクォータ部について、被圧延材の仮想的な長手方向断面側方から見た場合の図１１に示すような被圧延材の波打ちの波長をｌ（ｍｍ）、波高さをδ（ｍｍ）として、λ＝δ／ｌで定義される被圧延材の急峻度（平坦度とも称す）が大きい場合に発生する傾向にあり、特に被圧延材の尾端が仕上圧延機の各スタンドを次々に抜けていく度に張力が失われ、被圧延材の尾端の波打ちが顕在化した状態になると発生し易い。以下、大きな急峻度の被圧延材が発生すること、また、そのような被圧延材のことを、急峻度不良と呼ぶ。この急峻度不良は図１２に示すような圧延ロール（ワークロール）９の温度分布、熱膨張等が予測から外れた場合に発生するが、これらを正確に予測することは困難である。

被圧延材の穴あきを防止するべく、特許文献１には、仕上圧延機のあるスタンドの入側の被圧延材の板幅方向中央部の上下振幅を測定し、その振幅の大きさに応じて当該スタンドの被圧延材の急峻度を制御する技術が開示されており、特許文献２には、張力が確立されていない通板、尻抜け時に冷却水の供給を止めることが記載されている。

又、特許文献３には、均一な幅方向温度分布を実現するため、サイドガイド等の被圧延材の幅に連動して追従移動する機器に、被圧延材幅端部冷却手段を設置して、エッジ加熱や保熱と、冷却を併用することが、記載されている。

特開平１１−３１９９２６号公報特開平０７−１９５１０２号公報特開平０８−２４３６２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、全スタンドに新たに振幅を測定するための装置を設置しなければならないという問題点があった。また、仕上圧延機内では大量の冷却水を使用しており、被圧延材の振幅を十分精度良く測定できない場合がある、という問題点があった。

また、特許文献２、３に記載の方法では、実際に急峻度を測定していないため、冷却が必要な場合に冷却が行われなかったり、冷却が不要な場合に冷却が行われたりする問題点があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、熱間圧延における被圧延材の穴あきをより簡易かつ確実に防止できる方法を提供することを課題とする。

本発明は、第１に、加熱した被圧延材を圧延し、冷却し、巻き取る熱間圧延方法において、圧延機出側に設置した急峻度計により被圧延材先端の急峻度を測定し、被圧延材の幅中央または幅端よりもある一定の距離それぞれ幅端又は幅中央寄りの位置を目標に、圧延機入側または圧延機内に設置した冷却装置により、測定した急峻度に応じた冷却水流量で、被圧延材を冷却することを特徴とする熱間圧延方法により、前記課題を解決したものである。

また、本発明は、第２に、加熱した被圧延材を圧延し、冷却し、巻き取る熱間圧延方法において、圧延機出側に設置した急峻度計により被圧延材先端の急峻度を測定し、測定した急峻度がある一定の値を超えた場合、被圧延材の幅中央または幅端よりもある一定の距離それぞれ幅端又は幅中央寄りの位置を目標に、圧延機入側または圧延機内に設置した冷却装置により被圧延材を冷却することを特徴とする熱間圧延方法により、前記課題を解決したものである。

そして、本発明は、第３に、加熱した被圧延材を圧延し、冷却し、巻き取る熱間圧延方法において、圧延機出側に設置した急峻度計により被圧延材尾端の急峻度を測定し、測定した急峻度がある一定の値を超えた場合、被圧延材の幅中央または幅端よりもある一定の距離それぞれ幅端又は幅中央寄りの位置を目標に、圧延機入側または圧延機内に設置した冷却装置により次の被圧延材を冷却することを特徴とする熱間圧延方法により、前記課題を解決したものである。

本発明により、従来防止困難であった熱間圧延における被圧延材の穴あきの発生を抑制することが可能となるため、圧延ロールや設備の損傷、稼働率や製品歩留まりの低下等を大幅に抑制することが可能となる。

穴あきはそもそも、幅方向の特定の部分、つまり先述の図１０に示した板幅方向中央部やクォータ部が、まわりの部分よりも、長手方向に長く伸びるために、搬送方向下流側に別のスタンドがあれば、図２に示すように、被圧延材１が折り重なって３枚噛みの状態に達し、急激に長手方向に引張られて開口してしまうことにより起こる。

この現象は、板幅方向中央部が伸びた場合を例に図３に示すように、被圧延材１の長手方向に断続的に発生し、開口部（穴あき）Ｏを更に下流側のスタンドで圧延する時のショックによる激しい音と振動と共に、遂には開口部（穴あき）Ｏが被圧延機１の全幅にわたって裂け、破断に至る。

急峻度が大きいと、冷却水やスケール、圧延油がロールと被圧延材の接触部にトラップされ、板厚方向のせん断力が発生し、穴あき発生を助長する原因につながると推定している。実際穴あきは、図１に示したような、例えば７スタンドで構成される仕上圧延機４のうちの最終第７スタンド（圧延機）Ｆ７の場合、その出側で測定した長手方向最大の（以下、最大）急峻度が０．００８（０．８％）を超えて大きい被圧延材１にて発生しており、特に張力が抜けて急峻度が大きくなった被圧延材の尾端において発生する場合が多い。

そのため、本発明者らは、実験の末、穴あきの発生する部分を冷却して被圧延材の変形抵抗を上げることにより、穴あきの発生を防止することが可能であるという知見を得、本発明の方法を見出したものである。

以下に、実験の内容とその結果について説明する。図１に本発明の実施の形態の一例を示す。被圧延材１は粗圧延機３にて粗圧延後、６から７スタンドで構成される仕上圧延機４にて仕上圧延され、急峻度計５にて被圧延材の急峻度を測定後、巻取機６にて巻き取られる。

本発明の方法を実施するには、一つの方法として、図４（ａ）に示すように、被圧延材１の板幅方向中央部において、被圧延材よりもある一定の高さｈだけ高い位置に、ある一定の下反角θをつけて設置した両方向噴射ノズル１０を設置するのが好ましい。図中、ノズル１０に至る配管１１の図示しない根元は、スタンドの構造物等（図示せず）に固設されている。こうすることで、被圧延材の幅中央よりもある一定の距離ｄの位置を目標に、被圧延材を冷却することができる。あるいは、もう一つの方法として、図４（ｂ）に示すように、特許文献３の如く、サイドガイド８等の被圧延材の幅に連動して追従移動する機器に、冷却装置７（冷却水噴射用ノズル１０）を設置するのも好ましい。こうすることで、被圧延材の幅端よりもある一定の距離の位置を目標に被圧延材を冷却することができる。

このとき被圧延材の先端の急峻度の大きさに応じた冷却水流量となるよう、急峻度計５からの入力を得た制御装置１３からの指令により、バルブ１２の開度を調整し、仕上圧延機入側または仕上圧延機内に設置された冷却装置７にて、被圧延材の幅方向で、長手方向の伸びの発生しやすい位置を冷却水にて冷却することにより当該位置の変形抵抗を上げ、伸びを抑制することで、穴あきの発生を防止する。

被圧延材の先端の急峻度は、最大値を用いても平均値を用いても、あるいはその他の値を用いても差し支えない。被圧延材の先端の急峻度が大きいほど長手方向の伸びが大きいということなので、より強く冷却することが好適である。つまり、測定した急峻度に応じた冷却水流量で、被圧延材を冷却するのが第１の本発明の趣旨である。冷却水を噴射開始するのは、急峻度計５にて被圧延材の急峻度を測定後、直ぐでもよいし、被圧延材の尾端が冷却装置７の直前のスタンドを抜ける直前であってもよい。

ここで、急峻度が例えば０．８％というある一定の値を超えた場合に冷却し、そうでない場合には冷却を行なわない、という具合にＯＮとＯＦＦの切替えを行なうようにするのが簡単で、十分効果があることから、そういうやり方にするのも好ましい。これが第２の本発明の趣旨である。

なお、本発明において、先端とは、仕上圧延機４の最終スタンドＦ７のロール軸心から急峻度計５の測定中心部までの機械長に実質的に等しいとするのが好ましい。実質的に、とは、被圧延材の最先端が急峻度計５に達してから、平坦度制御と呼ばれる仕上圧延機４内の図示しないベンダーやロールクロス、ロールシフト等の走間制御により被圧延材を平坦化しようとするフィードバック走間制御が効き始めるまでの時間的な遅れに相当する間に搬送される被圧延材長（被圧延材毎の搬送速度にも依存する）の分を加算する場合も含めることを意味する。

平坦度制御を行なっていない場合には、仕上圧延機４の最終スタンドＦ７のロール軸心からコイラー６のうち仕上圧延機４に最も近いものの入口にあるピンチロール６１の軸心までの機械長を超えない限度において、例えば５ｍとか１０ｍとか３０ｍとか、固定的な適宜な値に決めておくのが好ましい。がしかし、平坦度制御を行なっている場合もそうでない場合も、これらの決め方に限るものではない。

ところで、本発明のように、被圧延材の幅中央又は幅端よりもある一定の距離それぞれ幅端又は幅中央寄りの位置を目標に被圧延材を冷却するには、被圧延材の幅方向で、長手方向の伸びの発生しやすい位置が、経験的に大体わかるため、被圧延材の幅中央または幅端よりもある一定の距離それぞれ幅端又は幅中央寄りの位置を固定的に目標にするのが簡単のため好ましい。

実際には、冷却装置７から噴射される冷却水は、ある程度の広がりをもつから、例えば幅中央からの場合、３００〜６００ｍｍの範囲、幅端からの場合、１００〜３００ｍｍの範囲というように、固定的な範囲が冷却される。この範囲が先述の板幅方向中央部やクォータ部の伸びが発生する幅方向領域をカバーするように、先述の高さｈや下反角θを調整してノズル１０を設置するのが好ましい。特許文献３の如く、サイドガイド８等に冷却装置７を設置する場合も、ノズル１０を設置する高さと下反角を調整するのが好ましい。

以上は冷却装置７を新たに設置する場合の話である。もしも、既設で被圧延材を冷却する装置があれば、その装置の幅方向流量分布を変えるようにしてもよい。あるいは、ここに示さない別の方法によっても良い。

図５に被圧延材の製品板厚と尾端１０ｍの平均急峻度の関係を示す。因みに同じ製品板厚、板幅の被圧延材が２本続いた場合を示している。尾端１０ｍの平均急峻度は製品板厚が薄くなるほど大きくなる傾向にあり、ある一定の値を超えると次の被圧延材で穴あきが発生していることが分かる。同じ製品板厚、板幅の被圧延材が２本以上続く場合は数多い。これより被圧延材尾端の急峻度を測定し、次の被圧延材を冷却することで、次の被圧延材の穴あきを防止できる可能性があることが分かる。これが第３の本発明の趣旨である。

このことを検証した結果を次に述べる。あるスタンドで被圧延材を圧延する前に尾端の急峻度を知るためには、仕上圧延機内に急峻度計を新たに設置する必要があり、また急峻度測定後、当該スタンドに至るまでの時間が１秒程度と非常に短いため制御することは非常に困難である。

そこで、図６の被圧延材の長手方向の急峻度分布（因みに仕上圧延機出側で測定）から分かるように、尾端同様無張力状態である先端の急峻度と尾端の急峻度が共に大きいことを利用できないかと考えて、両者の相関を調査した。図７に、常温での引張強さが４９０Ｍｐａの高張力鋼板（仕上厚３ｍｍ×幅１２００ｍｍ）の先端５０ｍから１５０ｍまでの最大急峻度と尾端１０ｍの平均急峻度の関係を示す。これより、先端の急峻度から尾端の急峻度をある程度予測可能であることが分かる。このことからすると、尾端の急峻度から次の被圧延材の先端の急峻度を予測することも可能である。なお、今圧延している被圧延材と、次の被圧延材とが全く同じ製品板厚、板幅でないとしても、製品板厚にして±０．３ｍｍ以内、板幅にして±１００ｍｍ以内の違いの範囲内ならば、同じ製品板厚、板幅と考えて差し支えない。

次に、被圧延材の冷却により急峻度を０％に近づけることが可能か実験を行った。冷却装置は幅１６００ｍｍの常温での引張強さが４９０ＭＰａの高張力鋼板のクォータ部での伸びを改善することを想定し、経験的に幅中央から幅端寄り５００ｍｍ±１００ｍｍの位置でクォータ伸びすることが多いことから、当該位置を冷却できるように既設の被圧延材を冷却する装置のノズルの位置や方向を変更した。冷却能力は他のノズルに比べ３００Ｌ／分多くなるようにし、温度不良が発生しないように他の位置に比べ温度低下は２０℃以内となるように設定した。図８に、幅１６００ｍｍの常温での引張強さが４９０ＭＰａの高張力鋼板の尾端を冷却した場合の製品板厚と尾端１０の急峻度の関係を示す。冷却により急峻度が０％に近づいているのが分かる。

なお、本発明における被圧延材尾端とは、仕上圧延機４の最終スタンドとその１つ前のスタンドのロール軸心間の機械長に、同最終スタンド出側と入側の板厚比の逆比を掛算した、最終スタンド出側での換算長以下とするのが好ましく、簡単のため、５ｍとか１０ｍとか、固定的な適宜な値に決めておくのも好ましい。

本発明の有効性を確認するために、実機にて幅１６００ｍｍの鋼板（ＳＰＨＣ）に本発明の穴あき防止方法を適用した。仕上圧延機４で圧延された被圧延材１の先端５０ｍから１５０ｍまでの最大急峻度を算出し、０．８％以上の場合に冷却装置７にて板幅方向センター部から５００ｍｍの位置を冷却した。冷却する方法としては、既設の被圧延材を冷却する装置を改造し、幅中央から幅端寄り５００ｍｍ±１５０ｍｍの位置を冷却できるようにノズルの位置及び方向を変更した。冷却能力は他のノズルに比べ３００Ｌ／分増加し、温度不良が発生しないように他の位置に比べ温度低下は２０℃以内となるように設定した。冷却装置７を設置したスタンドは仕上第１スタンドＦ１出側と第３スタンドＦ３出側である。

図９は、本発明の方法によらなかった場合（比較例）と、仕上第１スタンドＦ１出側の冷却装置にて本発明の方法の上記実験例により穴あき防止を行った場合（本発明１）、および仕上第３スタンドＦ３出側の冷却装置にて本発明の方法の上記実施例により穴あき防止を行った場合（本発明２）の３ヶ月間の穴あき発生件数の月平均である。その結果、図９から明らかなように仕上第１スタンドＦ１出側および第３スタンドＦ３出側どちらで冷却を行った場合でも、穴あきの発生を１／１０以下にまで低減できているのが分かる。

本発明の実施の形態の一例を示す図被圧延材の穴あきの発生原理を説明するための図被圧延材の穴あきの様子を説明するための図本発明を実施するための好適な実施の形態について説明するための図次の被圧延材に穴あきが発生する場合とそうでない場合の製品板厚と尾端１０ｍの急峻度の関係を示す図被圧延材の長手方向急峻度分布の一例を示す図先端５０ｍから１５０ｍまでの最大急峻度と尾端１０ｍの平均急峻度の関係を示す図冷却装置により被圧延材を冷却した場合の製品板厚と尾端１０ｍの平均急峻度の関係を示す図被圧延材の穴あき発生件数を示す図被圧延材の穴あきの状態を示す平面図急峻度の定義を示す図圧延ロールの熱膨張の状態を示す図

符号の説明

１…被圧延材
２…加熱炉
３…粗圧延機
４…仕上圧延機
５…急峻度計
６…巻取機
７…冷却装置
８…サイドガイド
９…圧延ロール(ワークロール)
１０…冷却水の噴射ノズル
１１…配管
１２…バルブ
１３…制御装置
Ｏ…開口部（穴あき）

Claims

加熱した被圧延材を圧延し、冷却し、巻き取る熱間圧延方法において、
圧延機出側に設置した急峻度計により被圧延材先端の急峻度を測定し、被圧延材の幅中央または幅端よりもある一定の距離それぞれ幅端又は幅中央寄りの位置を目標に、圧延機入側または圧延機内に設置した冷却装置により、測定した急峻度に応じた冷却水流量で、被圧延材を冷却することを特徴とする熱間圧延方法。
加熱した被圧延材を圧延し、冷却し、巻き取る熱間圧延方法において、
圧延機出側に設置した急峻度計により被圧延材先端の急峻度を測定し、測定した急峻度がある一定の値を超えた場合、被圧延材の幅中央または幅端よりもある一定の距離それぞれ幅端又は幅中央寄りの位置を目標に、圧延機入側または圧延機内に設置した冷却装置により被圧延材を冷却することを特徴とする熱間圧延方法。
加熱した被圧延材を圧延し、冷却し、巻き取る熱間圧延方法において、
圧延機出側に設置した急峻度計により被圧延材尾端の急峻度を測定し、測定した急峻度がある一定の値を超えた場合、被圧延材の幅中央または幅端よりもある一定の距離それぞれ幅端又は幅中央寄りの位置を目標に、圧延機入側または圧延機内に設置した冷却装置により次の被圧延材を冷却することを特徴とする熱間圧延方法。