JP2006002183A

JP2006002183A - 厚鋼板の熱処理方法および装置

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Publication number: JP2006002183A
Application number: JP2004177393A
Authority: JP
Inventors: Yoshimichi Hino; 善道日野; Masatoshi Sugioka; 正敏杉岡; Sei Nakano; 聖中野; Ikuo Takenami; 生雄竹波
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】誘導加熱層の損傷を防止するとともに、誘導加熱による厚鋼板の長手方向の弾性変形を低減することができる厚鋼板の熱処理方法および装置を提供する。
【解決手段】熱間圧延された厚鋼板又はそれに引き続いて水冷処理された厚鋼板を誘導加熱装置を用いて加熱することによって熱処理する厚鋼板の熱処理方法において、前記誘導加熱装置２の入側において押えロール３により厚鋼板１を幅方向に部分的又は全体的に押さえて厚鋼板１を弾性変形させた状態で該誘導加熱装置２に装入し加熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延された鋼板、あるいはそれに引き続いて水冷等を施した鋼板、特に厚鋼板の材質調整を行うための熱処理方法および装置に関する。

従来、厚鋼板の材質調整は、一般には最高で６５０℃程度の温度まで加熱することにより行われている。具体的には、圧延された厚鋼板、あるいは圧延に引き続いて水冷を施した厚鋼板を熱処理用の炉に入れることで行われている。しかし、この方法では熱処理炉がバッチ式であるため、生産性が劣ることになる。
これに対して、熱間圧延機の下流側に誘導加熱装置を設置してオンラインで熱間圧延後の厚鋼板を誘導加熱により熱処理することにより生産性を上げる方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開昭４８−２５２３９号公報特開２００３−１３１３３号公報

しかしながら、生産性を上げるということは、温度の変化が激しくなるため、板の長手方向の温度変化が急峻になり、熱膨張によって板の変形が生じるという問題がある。これは、近年の誘導加熱技術の発展に伴って、板の発熱量、すなわち電力密度が３００Ｗ／ｃｍ²にも達するようになり、長さ方向で１ｍ程度の加熱長で、温度差が２００℃も発生するようになったからである。

板の変形は、加熱前の板が初期の幅を保とうとするのに対して、加熱後の板が熱膨張で９ｍｍ近く広がろうとし、その結果板の内部に圧縮と引張の応力が及ぼし合うために起きる。厚板は一般に４ｍ程度の製品幅を持つため、長手方向１ｍで１０ｍｍを超える寸法差が表裏面に生じると、幅方向にＣ反りとなって応力が面外変形の形で解放される。このような反りは、数十ｍｍ程度の高さになり、例えばソレノイド型の誘導加熱装置の場合には、厚鋼板が誘導加熱装置で加熱中に大きく反ると誘導加熱装置を破損することになる。
これに対しては、誘導加熱装置に近接してピンチロールを設け、このピンチロールで機械的に板を押さえつける方法が考えられる。しかし、ピンチロールで完全に板を平坦に押さえつける方法では、極めて大きな力でピンチロールを押し下げなければならず、機械設備が大型化するだけでなく、加熱によって板の長手方向に温度差による大きな弾性変形が生じて均一加熱ができないという問題がある。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、誘導加熱層の損傷を防止するとともに、誘導加熱による厚鋼板の長手方向の弾性変形を低減することができる厚鋼板の熱処理方法および装置を提供することを目的とする。

本発明に係る厚鋼板の熱処理方法は、熱間圧延された厚鋼板又はそれに引き続いて水冷処理された厚鋼板を誘導加熱装置を用いて加熱することによって熱処理する厚鋼板の熱処理方法において、前記誘導加熱装置の入側において押えロールにより厚鋼板を幅方向に部分的又は全体的に押さえて厚鋼板を弾性変形させた状態で該誘導加熱装置に装入し加熱することを特徴とする。

また、本発明に係る厚鋼板の熱処理装置は、厚鋼板の搬送ライン上に少なくとも１台の誘導加熱装置を設置し、該誘導加熱装置の入側に搬送ロールとピンチロールを構成する押えロールを設け、該押えロールの長さを板幅よりも小さくしたことを特徴とする。

また、本発明の厚鋼板の熱処理装置において、前記押えロールの形状を中央で太く、両端で小径とするものである。

また、本発明の厚鋼板の熱処理装置において、前記押えロールを厚鋼板の幅方向中央部に配置する。

また、本発明の厚鋼板の熱処理装置において、前記押えロールを厚鋼板の幅方向に複数配置する。

また、本発明の厚鋼板の熱処理装置は、厚鋼板の搬送ライン上に少なくとも１台の誘導加熱装置を設置し、該誘導加熱装置の入側に搬送ロールとピンチロールを構成する押えロールを設け、該押えロールは、板幅より長く、かつ板幅＋４ｍ未満の長さであり、直径が３００ｍｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、誘導加熱装置の入側において押えロールにより厚鋼板を幅方向に部分的又は全体的に押さえて厚鋼板を弾性変形させた状態で該誘導加熱装置に装入し加熱することにしたので、誘導加熱装置を損傷させることはない。また、押えロールにより厚鋼板を弾性変形させる程度の押さえ方であるため、押えロールの構造が簡単であるうえに、誘導加熱装置内での反りが小さく、均一な加熱が可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による厚鋼板の熱処理装置の概略側面図である。この熱処理装置は、厚鋼板１の搬送ライン上に１台もしくは複数台の誘導加熱装置２を設置し、各々の誘導加熱装置２の入側、あるいは少なくとも最上流の誘導加熱装置２の入側に、厚鋼板１の幅方向中央部を押さえるロール長の短い押えロール３を搬送ロール４上に設け、この押えロール３と搬送ロール４とでピンチロールを構成するものである。すなわち、押えロール３はロール長を板幅よりも短くし、圧延鋼板１を部分的に押さえ弾性変形させるものである。なお、誘導加熱装置２はソレノイド型のものが用いられる。また、ピンチロールの一方を構成する押えロール３は自由回転するロールであり、他方の搬送ロール４は自由回転ロールでもよく、または駆動ロールでもよい。

この実施の形態１では、厚鋼板１は熱間圧延後、あるいはそれに引き続いて水冷を施した後、誘導加熱装置２の入側に設けられた押えロール３により厚鋼板１の幅方向中央部を押さえ、厚鋼板１を弾性変形させた状態で誘導加熱装置２に装入し加熱する。
図２は厚鋼板の変形状態の一例を示す正面図であり、図２（Ａ）のようにピンチロール（押えロール）が無く、厚鋼板１が例えば上に凸状に反った状態で誘導加熱装置２に装入されると、誘導加熱装置２の入口部等に接触し該誘導加熱装置２を損傷させる場合があるが、図２（Ｂ）に示す本実施の形態１のようにロール長の短い押えロール３で厚鋼板１の幅方向中央部を押さえ弾性変形させた状態で装入することにより誘導加熱装置２の損傷を防止することができる。さらに、押えロール３はロール長が板幅よりも短く、また軽圧下により厚鋼板１の弾性限度内で幅方向中央部に弾性変形を与えるだけであるから、押えロール３の構造が簡単になるとともに、誘導加熱による長手方向の温度差を小さくすることができるため長手方向の弾性変形が小さくなり、したがって均一な加熱を行うことが可能となる。

実施の形態２．
図３は厚鋼板の変形状態の別の例を示す正面図である。厚鋼板１が図３（Ａ）のように下に凸状に反っている場合には、（Ｂ）のように誘導加熱装置の入側において搬送ロール４の直上に複数の押えロール３を幅方向に設けるものである。各押えロール３はそれぞれ独立に昇降可能に構成される。昇降手段は図示していないが、公知のものであり、例えばシリンダを用いればよい。
各押えロール３によって厚鋼板１の幅方向を複数箇所で押さえることにより、下に凸状に反った厚鋼板１をほぼ平坦にすることができ、この状態で誘導加熱装置２（図１参照）に装入し加熱することができる。したがって、本実施の形態２でも押えロール３の構造は多少複雑になるものの実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、このように独立に昇降可能な押えロール３を複数設けることにより、厚鋼板１が上に凸または下に凸にどのように反っても対応することができる。

実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３を示す正面図である。本実施の形態３は押えロール３の形状に関するものであり、熱処理装置の構成としては図１と同様である。実施の形態１及び２では押えロール３として円筒状ロールを用いたが、本実施の形態３では中央部が端部に比べて大径とした中太状ロールを用いたものである。
厚鋼板を押えロール３で押さえる際には、弾性変形範囲内で厚鋼板が誘導加熱装置２を損傷しない程度に平坦に、望ましくは幅方向に均一に近い平坦度として、搬送ロール４と接することによる冷却が幅方向に均一に発生するような力で押さえることが望ましい。このような望ましい力で押さえた場合には、本発明の板幅より狭い押えロール３ではロールの端が厚鋼板に疵を付ける場合がある。このため、押えロール３の端が厚鋼板に疵を発生しないように、中央部を太くしてロール３と厚鋼板１との面圧が局所的に大きくならないように中太形状のロールとしている。したがって、このような中太形状の押えロール３とすることにより、厚鋼板に疵を発生させることはない。

実施の形態４．
図５は本発明の実施の形態４における押えロールの作用説明図である。熱処理装置の構成としては図１と同様である。本実施の形態４では押えロール３を板幅よりも長くしたものである。ただし、ロール径を細くしてロールの撓みを利用して厚鋼板１の幅方向を全体的に押さえるものである。図５（Ａ）は比較例であり、押えロール３を径が太く剛性の高いロールとしたものである。このような径が太く剛性の高い押えロール３で厚鋼板１の全幅を押さえ、平坦化させるには大きな力が必要であるが、図５（Ｂ）の本実施の形態４のように径の細い剛性の低い押えロール３を用いて厚鋼板１を押さえることにすると、押さえ力は小さな力ですむことになる。厚鋼板１はその全幅を押さえられ、完全に平坦化するのではなく弾性変形させた状態（歪を残した状態）で誘導加熱装置２に装入し加熱される。この細径の押えロール３の直径は３００ｍｍ以下で、ロール長さは板幅＋４ｍ（片側では２ｍ）未満が望ましい。
これは、ピンチロールで厚鋼板を押さえた際に、押えロールが３００ｍｍを超えて太く剛性が大きい場合には、押えロールの変形が不足して、元の板の変形が左右で対称でない場合に板を蛇行させてしまうためである。
また、押えロール径を３００ｍｍ以下にして、板とロールの変形を十分にした場合に、板幅よりもロールが長すぎる場合には、ピンチロールの変形が過大になり、対になる搬送ロールと接触して平坦化が不十分になることによる。

次に、本発明の実施例について説明する。
表１に実施例１〜４及び比較例（従来例）で使用した押えロールの寸法、本数、押え力、押えロール部の反り高さ、誘導加熱装置内の反り高さを示す。

熱処理材としての厚鋼板は板厚３０ｍｍ、幅２．５ｍで、この板を２０ｍｐｍで送り、出力約２０ＭＷ、長さ約１ｍの誘導加熱装置で加熱した。この誘導加熱装置での温度の上昇量は約１６０℃であった。

押えロールとして、実施例１では長さ５００ｍｍ、直径３００ｍｍの３本の円筒形ロールを用い、実施例２では長さは同じ５００ｍｍであるが、直径が中央で３００ｍｍ、端で２６０ｍｍと滑らかに径を変化させた中太のロールを用いた。これらの円筒形ロール、中太ロールを実施の形態３に示したように幅方向に３本配置して厚鋼板を押さえることとした。
実施例３と４は、実施の形態４に示したように長さが５０００ｍｍと板幅よりも長くしたもので、直径のみ３００ｍｍと２５０ｍｍに変えたもの（１本ロール）を使用した。
また、比較例（従来例）として、比較例１は長さ６５００ｍｍ、直径２５０ｍｍの１本ロール、比較例２は長さ３０００ｍｍ、直径３５０ｍｍの１本ロールを用いた。

表１中の加熱装置内反り高さは、誘導加熱装置の中で、搬送ロールのパスラインから、厚鋼板の最も大きく反り上がった位置を測定した結果を示すものである。
また、押えロール部反り高さは、同様に、押えロールで押さえている位置での最大の反り高さを示す。
実施例１〜４では、押え力を小さなものとすることができている。これは、押えロールの押し付け位置で板が若干の変形を残していれば、押し付け力が小さくてすむということを利用しているからである。

しかしながら、実施例１のように押えロールの形状が円筒形である場合には、押えロールの角の跡が板の表面に残る場合が散見された。
そのため、実施例２のように押えロールの形状を、中央で直径３００ｍｍ、端で２６０ｍｍとし、滑らかに径を変えるような中太ロールにすることで、ロール跡（表面疵）は発生しなくなった。

また、実施例３のように、押えロールを長くし、直径を３００ｍｍにし、ロールの変形を利用して押さえることにしても、実施例１、２と同様の効果が得られた。
特に、実施例４のように、直径を２５０ｍｍまで細くした場合は、ロールの長さが板幅よりも３ｍ長い場合までは加熱装置内の反り高さを小さくできたが、板幅よりも４ｍ長い比較例１では、押えロールが搬送ロールに接触し十分に押さえることができなかった。
ロール径を３５０ｍｍとした比較例２では反りは十分に押さえることができた。しかし、比較例２で８枚の板を押さえた際に１枚の板の左右が対称でなく蛇行した。同じ形状の板を実施例１で処理したところ、反りは表の通りで、蛇行も発生せず問題はなかった。

また、表には示していないが、板の反りが上に凸になる場合には押えロールが１本でも同様の効果があったが、下に凸になる場合は効果がなかった。このような場合には、圧延や冷却、レベラーの方法などにより、予め反りの方向を上に向けて凸であるようにできるので、このような板の予形状を与えておくことで対処できる。

本発明の実施の形態１による厚鋼板の熱処理装置の概略側面図。厚鋼板の変形状態の一例を示す正面図。本発明の実施の形態２における厚鋼板の変形状態の別の例を示す正面図。本発明の実施の形態３を示す正面図。本発明の実施の形態４における押えロールの作用説明図。

符号の説明

１厚鋼板、２誘導加熱装置、３押えロール、４搬送ロール。

Claims

熱間圧延された厚鋼板又はそれに引き続いて水冷処理された厚鋼板を誘導加熱装置を用いて加熱することによって熱処理する厚鋼板の熱処理方法において、
前記誘導加熱装置の入側において押えロールにより厚鋼板を幅方向に部分的又は全体的に押さえて厚鋼板を弾性変形させた状態で該誘導加熱装置に装入し加熱することを特徴とする厚鋼板の熱処理方法。
厚鋼板の搬送ライン上に少なくとも１台の誘導加熱装置を設置し、該誘導加熱装置の入側に搬送ロールとピンチロールを構成する押えロールを設け、該押えロールの長さを板幅よりも小さくしたことを特徴とする厚鋼板の熱処理装置。
前記押えロールの形状を中央で太く、両端で小径としたことを特徴とする請求項２記載の厚鋼板の熱処理装置。
前記押えロールを厚鋼板の幅方向中央部に配置したことを特徴とする請求項２又は３記載の厚鋼板の熱処理装置。
前記押えロールを厚鋼板の幅方向に複数配置したことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の厚鋼板の熱処理装置。
厚鋼板の搬送ライン上に少なくとも１台の誘導加熱装置を設置し、該誘導加熱装置の入側に搬送ロールとピンチロールを構成する押えロールを設け、該押えロールは、板幅より長く、かつ板幅＋４ｍ未満の長さであり、直径が３００ｍｍ以下であることを特徴とする厚鋼板の熱処理装置。