JP2006272385A - 厚鋼板の切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 厚鋼板の各部位の材質を予測し、その特性が規定範囲を満足する領域から製品厚板を切り出すことによって、製品歩留りを向上できる厚鋼板の切断方法を提供する。
【解決手段】 溶鋼の成分を測定して溶鋼成分実績を実績データベースに伝送し、その溶鋼で製造したスラブを加熱しつつスラブ加熱実績を実績データベースに伝送し、加熱炉から排出されたスラブを圧延機へ送給して制御圧延を行ないつつスラブ圧延実績を実績データベースに伝送し、圧延機から排出された厚鋼板の長手方向に複数箇所の表面温度を測定して厚鋼板表面温度測定値と厚鋼板表面温度測定位置とを実績データベースに伝送し、実績データベースに蓄積された溶鋼成分実績，スラブ加熱実績，スラブ圧延実績および厚鋼板表面温度測定値に基づいて、厚鋼板表面温度測定位置における材質を予測する一方、厚鋼板を切断機へ送給して、製品厚板に要求される特性に適した位置から製品厚板を切り出す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加熱したスラブを圧延して得られた厚鋼板（いわゆる大板）から、所定の寸法の製品厚板を切り出す方法に関するものである。

スラブから厚鋼板を製造するにあたって、スラブを加熱炉で加熱して所定の温度に到達したスラブを圧延機へ送給する。その圧延機の例を模式的に断面図として図１に示す。なお圧延機には、２スタンド以上の圧延ロールを有するものもあるが、ここでは図１に示すような１スタンドの圧延ロールを有する圧延設備の断面図を参照して説明する。
加熱されたスラブ1aは、圧延ロール２の左側から搬送コンベア４上を矢印Ａの方向へ搬送される間に圧延ロール２によって圧下をかけられて、圧延ロール２の右側へ排出される。ここではスラブ1aに圧下をかけたものを鋼材1bと記し、素材のスラブ1aあるいは所定の厚さに仕上げられた厚鋼板と区別する。

次いで、圧延ロール２の間隔を狭くするとともに、圧延ロール２を逆回転させ、かつ搬送コンベア４を逆方向へ駆動させて、鋼材1bを矢印Ｂの方向へ搬送する間に圧延ロール２によって圧下をかけて、圧延ロール２の左側へ排出する。このようにして圧延ロール２の両側で鋼材1bを往復させることによって、繰り返し圧下をかけて厚鋼板を製造（いわゆるリバース圧延）する。

厚鋼板の厚さは、最終パスで鋼材1bに圧下をかける際の圧延ロール２の間隔によって決まる。ところが、素材のスラブ1aに圧下を１回かける（すなわち１パス）だけで所定の厚さの厚鋼板を製造するのは困難である。その理由は、圧下量が過大になり、圧延機の故障や圧延ロール２の破損を招くからである。そのため、１パス毎の圧下量を小さくし、圧下を複数回かけるリバース圧延が広く採用されている。

一方、厚鋼板の強度は、スラブの成分のみならず、圧下をかける際の鋼材1bの温度や圧下量に依存する。そこでリバース圧延を行なうにあたって、各パス毎に鋼材1bの温度範囲を規定して圧下をかける圧延（いわゆる制御圧延）が行なわれている。
圧延機では、鋼材1bの表面に生じるスケールを除去（いわゆるデスケーリング）するために、鋼材1bに水を吹き付ける。デスケーリングのために吹き付けられた水は、鋼材1bの端部（すなわち先端，後端，両側端）から流下するので、端部の温度が低下する。たとえば鋼材1bの長手方向の温度分布は図２に示す通りである。図２に示すような温度分布を有する鋼材1bをさらに圧下して、厚鋼板に仕上げると、端部の強度は上昇する。たとえば厚鋼板の長手方向の強度分布は図３に示す通りである。

このようにして製造された厚鋼板は切断機へ送給され、強度が高い端部（いわゆるクロップ）を切断除去した後、さらに所定の寸法の製品厚板が切り出される。ところが厚鋼板の強度は、図３に示すようにバラツキがあるので、厚鋼板の強度が規定範囲を外れた部位が製品厚板に混入すると、出荷前の製品検査にて強度外れが発生して、製品歩留りの低下を招く。そのため、製品厚板を切り出すにあたって、厚鋼板の各部位の材質を予測して、その特性が規定範囲を満足する領域から製品厚板を切り出す必要がある。

そこで、厚鋼板の特性を予測する技術が種々検討されている。たとえば特許文献１には、厚鋼板の特性を予測する装置が開示されている。この装置は、過去に製造された厚鋼板の製造段階における各種実績値を蓄積しておき、それらのデータに基づいて熱延鋼板の材質を推定する技術が開示されている。そして、引張強度の推定値と実測値が良く一致することが記載されている。

ところが熱延鋼板はコイルに巻取って出荷するものであり、その一部を所定の寸法に切り取って出荷するものではない。そのため特許文献１では、引張強度の推定値を活用して操業する方法については考慮されていない。つまり特許文献１に開示された技術を適用して厚鋼板の材質を予測し、その予測に基づいて製品厚板を切り出すためには、さらなる改善の余地が残されていた。
特開2002-236119 号公報

本発明は上記のような問題を解消し、厚鋼板の各部位の材質を予測し、その特性が規定範囲を満足する領域から製品厚板を切り出すことによって、製品歩留りを向上できる厚鋼板の切断方法を提供することを目的とする。

本発明は、出鋼した溶鋼の成分を測定して溶鋼成分実績を実績データベースに伝送し、その溶鋼で製造したスラブを加熱炉へ送給し、スラブを加熱しつつ加熱炉の操業条件を計測してスラブ加熱実績を実績データベースに伝送し、加熱炉から排出された前記スラブを圧延機へ送給して制御圧延を行ないつつ圧延機の操業条件を計測してスラブ圧延実績を実績データベースに伝送し、圧延機から排出された厚鋼板の長手方向に複数箇所の表面温度を測定して厚鋼板表面温度測定値と厚鋼板表面温度測定位置とを実績データベースに伝送し、実績データベースに蓄積された溶鋼成分実績，スラブ加熱実績，スラブ圧延実績および厚鋼板表面温度測定値に基づいて、厚鋼板表面温度測定位置における材質を予測する一方、厚鋼板を切断機へ送給して、製品厚板に要求される特性に適した位置から製品厚板を切り出す厚鋼板の切断方法である。

本発明の切断方法では、厚鋼板表面温度測定位置における降伏強度，引張強度，延びおよび吸収エネルギーのうちの１種または２種以上を予測することが好ましい。

本発明によれば、厚鋼板の各部位の材質を予測し、その特性が規定範囲を満足する領域から製品厚板を切り出すことによって、製品歩留りを向上できる。

本発明では、過去に製造された厚鋼板の製造段階における各種の操業実績や当該厚鋼板の材料試験によって得られた機械的性質を蓄積しておく記憶装置と、その記憶装置に蓄積されたデータに基づいて熱延鋼板の材質を推定する演算装置を使用する。ここでは記憶装置と演算装置とを、一体の記憶演算装置とみなして実績データベースと記す。
厚鋼板の素材となる溶鋼を出鋼したときに、溶鋼の成分を測定し、その測定値（以下、溶鋼成分実績という）を実績データベースに伝送する。溶鋼成分実績として含有量を測定する元素は、製品厚板の用途や圧延機の仕様，能力等に応じて適宜選択すれば良い。ただし、厚鋼板の基本的成分であるＣ，Cu，Si，Mn，Nb等の含有量を溶鋼成分実績として使用し、かつ実績データベースに蓄積すれば、広く活用できるので好ましい。

次いで、その溶鋼からスラブを製造し、さらにスラブを加熱炉へ送給する。加熱炉では、スラブを加熱しながら操業実績を計測し、その計測値（以下、スラブ加熱実績という）を実績データベースに伝送する。スラブ加熱実績としては、スラブの抽出温度，在炉時間および均熱度等を使用するのが好ましい。
次に、加熱炉から排出されたスラブを圧延機へ送給して、制御圧延を行なう。圧延機では、制御圧延を行ないながら操業実績を計測し、その計測値（以下、スラブ圧延実績という）を実績データベースに伝送する。スラブ圧延実績としては、スラブから厚鋼板に至る各パス毎の温度履歴，寸法，圧下率，圧延速度，冷却速度，冷却停止温度等を使用するのが好ましい。

制御圧延が終了した後、圧延機から排出される厚鋼板の表面温度を測定する。表面温度の測定は、非接触式の温度計を１台以上設置して、厚鋼板の搬送中に一定の間隔で測定することによって、厚鋼板の長手方向に複数箇所の表面温度を測定できる。
また、温度計を厚鋼板の幅方向に２台以上設置して、厚鋼板の搬送中に一定の間隔で測定すれば、厚鋼板の長手方向に複数箇所の表面温度を広い範囲で測定できる。その結果、表面温度の測定位置における材質の予測精度が向上する。

そのため、非接触式の温度計は１台使用するのが好ましい。なお非接触式の温度計としては、放射温度計，２色温度計等の従来から知られている温度計が使用できる。
このようにして測定した厚鋼板の表面温度の測定値（以下、厚鋼板表面温度測定値という）とその測定位置（以下、厚鋼板表面温度測定位置という）とを実績データベースに伝送する。

厚鋼板は、表面温度を測定した後、切断機へ送給される。
一方、実績データベースでは、蓄積された厚鋼板の操業実績とそれに対応する機械的性質、および厚鋼板の製造工程から伝送された溶鋼成分実績，スラブ加熱実績，スラブ圧延実績，厚鋼板表面温度測定値に基づいて、各厚鋼板表面温度測定位置における厚鋼板の材質を予測する。さらに、製品厚板に要求される特性と予測された材質とを比較して、要求される特性に適した材質を有する位置を選定し、その出力信号を切断機に伝送する。

切断機は、指定された位置から所定の寸法の製品厚板を切り出す。なお切断機としては、シャーを用いた剪断，ガスやレーザーを用いた溶断等の従来から知られている装置が使用できる。
また厚鋼板の材質としては、引張試験によって測定される降伏強度，引張強度，延び、およびシャルピー衝撃試験によって測定される吸収エネルギー等を予測して、製品厚板を切り出す位置を選定するのが好ましい。

以上に説明した通り、厚鋼板の各厚鋼板表面温度測定位置の材質を予測し、その特性が規定範囲を満足する領域から製品厚板を切り出すことによって、製品歩留りを向上することが可能である。

厚鋼板を製造するにあたって、素材となる溶鋼を出鋼したときに、溶鋼のサンプルを採取し、Ｃ，Cu，Si，Mn，Nbの含有量を測定し、その測定値を溶鋼成分実績として実績データベースに伝送した。
次いで、溶鋼は連続鋳造機へ送給してスラブを製造し、そのスラブをストックヤードに保管した後、加熱炉へ送給して加熱した。その際、加熱炉に装入して抽出するまでのスラブの在炉時間，抽出温度を測定し、その測定値をスラブ加熱実績として実績データベースに伝送した。

次に、加熱炉から排出されたスラブを圧延機へ送給して、制御圧延を行なった。その圧延では、スラブから厚鋼板に至る各パス毎の温度履歴，寸法，圧下率，圧延速度，冷却速度，冷却停止温度を測定し、その測定値をスラブ圧延実績として実績データベースに伝送した。
制御圧延が終了した後、圧延機から排出されて切断機へ送給される途中で、厚鋼板の表面温度を測定した。表面温度の測定は、放射温度計を１台設置して、搬送速度 150ｍ／分で搬送される厚鋼板の表面を20msec間隔で測定した。こうして得られた厚鋼板表面温度測定値と厚鋼板表面温度測定位置とを実績データベースに伝送した。

実績データベースでは、予め組み込まれたロジックにて各厚鋼板表面温度測定位置における厚鋼板の降伏強度，引張強度，延びを予測し、さらに予測された材質と製品厚板に要求される特性とを比較し、要求される特性に適した降伏強度，引張強度，延びを有する位置を選定し、その出力信号を切断機に伝送した。実績データベースから切断機に伝送される出力信号は、要求される特性に適した降伏強度，引張強度，延びを有する位置を指定するので、厚鋼板の端部に生じる強度外れの部位（すなわちクロップ）は製品厚板に混入しない。なお切断機はシャーを使用した。

そして実績データベースからの出力信号に基づいて、シャーにて所定の位置から製品厚板を剪断して切り出した。これを発明例とする。
一方、従来は、溶鋼から厚鋼板に至る手順は発明例と同じであるが、実績データベースを使用せず、製品幅が取れる位置まで製品厚板を切り出して、厚鋼板のクロップ切断長を切り取った後、所定の寸法の製品厚板を切り出していた。これを従来例とする。

発明例の方法で30日間継続して操業し、製品厚板の歩留りを調査した。その間、種々の鋼種，寸法の厚鋼板から製品厚板を切り出した。その結果、発明例の製品歩留りは92.5％であった。
一方、従来例では、過去の操業実績から90日分のデータを用いて製品歩留りを算出した結果、92％であった。

圧延機の例を模式的に示す断面図である。 鋼材の長手方向の温度分布の例を模式的に示すグラフである。 厚鋼板の長手方向の強度分布の例を模式的に示すグラフである。

符号の説明

1a スラブ
1b 鋼材
２ 圧延ロール
３ バックアップロール
４ 搬送コンベア

Claims (2)

1. 出鋼した溶鋼の成分を測定して溶鋼成分実績を実績データベースに伝送し、前記溶鋼で製造したスラブを加熱炉へ送給し、前記スラブを加熱しつつ前記加熱炉の操業条件を計測してスラブ加熱実績を前記実績データベースに伝送し、前記加熱炉から排出された前記スラブを圧延機へ送給して制御圧延を行ないつつ前記圧延機の操業条件を計測してスラブ圧延実績を前記実績データベースに伝送し、前記圧延機から排出された厚鋼板の長手方向に複数箇所の表面温度を測定して厚鋼板表面温度測定値と厚鋼板表面温度測定位置とを前記実績データベースに伝送し、前記実績データベースに蓄積された前記溶鋼成分実績、前記スラブ加熱実績、前記スラブ圧延実績および前記厚鋼板表面温度測定値に基づいて、前記厚鋼板表面温度測定位置における材質を予測する一方、前記厚鋼板を切断機へ送給して、製品厚板に要求される特性に適した位置から前記製品厚板を切り出すことを特徴とする厚鋼板の切断方法。
2. 前記材質が、降伏強度、引張強度、延びおよび吸収エネルギーのうちの１種または２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の厚鋼板の切断方法。
   

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