JP2006326668A - 熱間圧延における被圧延材裏面飛び込み疵の発生防止方法、熱間圧延ラインにおける粗圧延機の裏面飛び込み疵発生防止装置、ならびにその裏面飛び込み疵の発生防止装置を備えた熱間圧延ラインにおける粗圧延機。 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱間圧延における裏面飛び込み疵の発生を抑制し、切り捨て削減による歩止向上、切り捨てを実施するために別ラインに搬送する手間とコストと時間の節約を図る。
【解決手段】 熱間圧延ライン１００における粗圧延機１２の下ストリッパガイド１９２に向け液体を噴射する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱間圧延ラインにおける被圧延材裏面飛び込み疵の発生防止方法、熱間圧延ラインにおける粗圧延機の裏面飛び込み疵発生防止装置、ならびにその裏面飛び込み疵の発生防止装置を備えた熱間圧延ラインにおける粗圧延機に関する。

熱間圧延とは、被圧延金属材料（以下、被圧延材）を数１００〜千数１００℃に加熱した後、熱間圧延ライン上に抽出し、一対または複数対のロールで挟圧しつつそのロールを回転させることで、薄く延ばすことをいう。非特許文献１のｐ１〜１０には、熱間圧延ラインについてよく解説されている。
図７は、従来から多くある熱間圧延ライン１００の一例を示す。加熱炉１０により数百〜千数百℃に加熱された厚み１５０〜３００ｍｍの被圧延材８は、粗圧延機１２、仕上圧延機１８により厚み１〜２５ｍｍまで圧延されて薄く延ばされる。

粗圧延機１２は、図７に示す熱間圧延ライン１００の場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の３基であるが、必ずしも基数はこれに限らない。粗圧延機１２は、往復圧延あるいは一方向圧延あるいは両者により、一般的に合計で６回あるいは７回の粗圧延を行なって、粗圧延後の被圧延材８を、それにつづく仕上圧延機１８に向け供給する。
仕上圧延機１８は、数百〜千数百℃の高温の被圧延材８を複数の圧延機で同時に圧延する熱間タンデム圧延機の形式をとるが、略して単に「仕上圧延機」と称されることが多い。

粗圧延機１２、仕上圧延機１８とも、被圧延材８を挟んで上下から直接圧延するロールのことをワークロール１９と称し、上ワークロールをさらにその上側から支え、圧延反力で上ワークロールが撓むのを抑えるロールと、下ワークロールをさらにその下側から支え、圧延反力で下ワークロールが撓むのを抑えるロールのことを、バックアップロール２０と称する。

このほか、熱間圧延ライン１００には、被圧延材８を幅方向に圧延するための図示しないエッジャーロールが、各圧延機の入側に設置されているほか、仕上圧延機１８の各圧延機間を除いて、その他の圧延機間には図示しない多数（合計で百以上）のテーブルローラが設置されており、被圧延材８を搬送する。
また、被圧延材８には、加熱炉１０での加熱中、あるいは、圧延され薄く延ばされる過程で、その表裏面に酸化物の層（以下、スケール）が生成するため、粗圧延機１２の中の各圧延機の入側と仕上圧延機１８の入側には、ポンプからの供給圧にして１０〜３０ＭＰａ内外の高圧水を被圧延材８の表裏面に吹き付けてスケールを除去するデスケーリング装置１６が設置され、スケールを除去している。

さらに、図７において、１４はクロップシャーであり、仕上圧延前に被圧延材８の先後端のクロップ（被圧延材８の先後端の、いびつな平面形状の部分）を切断除去し、仕上圧延機１８にスムーズに噛み込みやすい略矩形の平面形状に整形する。
２２は冷却ゾーンであり、仕上圧延後の被圧延材８を水冷する。２４はコイラーであり、冷却後の被圧延材８を巻き取る。５０は制御装置、７０はプロセスコンピュータ、９０はビジネスコンピュータである。

先述の非特許文献１では、そのｐ２３〜２６に、粗圧延機１２について、よく解説されている。
粗圧延機１２のうちのある一つの圧延機について、そのワークロール１９の周辺を拡大した例を図８に示す。１９１はストリッパガイドであり、被圧延材８の先端がテーブルローラ間に潜り込んでしまわないようにするためのものである。入側、出側、上、下、４箇所にある。入側のストリッパガイドはエントリーガイドと称されたり、また、ワークロール１９を冷却水が被圧延材８上に落下するのを極力抑制する機能を果たすことから、ワイパと称されたりすることがあり、出側のストリッパガイドはデリベリーガイドと称されたりすることがあるが、本発明では便宜上、すべてストリッパガイドと称することにする。また、ちなみに、１３は、先述の図７では図示を省略してあるが、被圧延材８をその幅方向に圧延するためのエッジャー圧延機である。

ところで、被圧延材８をコイル状に巻き取った製品である熱延鋼板を次工程である酸洗ラインその他で巻き戻しつつ処理していくときなどによく発見されるが、被圧延材８の表面または裏面に、後出図４に示すような飛び込み疵が発生していることがある。図４に示すような疵の発生形態からして、被圧延材上に異物が飛び込み、それが被圧延材とともに圧延されてしまうことにより発生していることがうかがえるため、飛び込み疵と称される。このような飛び込み疵が発生すると、その被圧延材部分は切り捨てざるを得ず、歩止ロスになるとともに、切り捨てを実施するために別ラインに搬送する手間とコストと時間がかかる。

図９は、被圧延材８をコイル状に巻き取った製品である熱延鋼板を、巻き戻して何本も調査した、飛び込み疵の発生状況である。ちなみに、対象はステンレス鋼の熱延鋼板に限定して調査したものであり、熱間圧延ライン１００のような場合、テーブルローラと直接接触する被圧延材８の裏側に相当するのが熱延鋼板の裏面である。
これをみてもわかるように、季節により多少の増減はあるものの、慢性的に飛び込み疵は発生していることがわかる。また、飛び込み疵は、表面より裏面に多く発生していることがわかる。こうした飛び込み疵に対して、従来より実施している対策は、主に粗圧延機間のテーブルローラ間にあるエプロン上に堆積したスケールの清掃を、ステンレス鋼の圧延チャンス前に人力で行うことである。

なお、被圧延材８は、熱間圧延ライン１００に搬入される前に、図１０に示すように、一つ前の工程である連続鋳造ライン２００にて製造されるが、製品オーダーには指定重量範囲があるため、それを満たすような長さに、炭化水素ガスや酸素ガスのトーチで切断される。
第２版 わが国における最近のホットストリップ製造技術 （社団法人 日本鉄鋼協会 昭和６２年８月１０日）

先述の通り、粗圧延機間のテーブルローラ間にあるエプロン上に堆積したスケールの清掃を、ステンレス鋼の圧延チャンス前に人力で行う、という対策をとっても、図９に示した通り、慢性的に飛び込み疵は発生しており、解消するには至っていない。飛び込み疵の発生をさらに抑制するにはどうすればよいか、その解決の方策が求められていた。

本発明はこれらの問題を解決するために、なされたものである。すなわち、本発明は、第一に、熱間圧延ラインにおける粗圧延機の下ストリッパガイドに向け液体を噴射することを特徴とする熱間圧延における被圧延材裏面飛び込み疵の発生防止方法である。また、本発明は、第二に、熱間圧延ラインにおける粗圧延機の下ストリッパガイドに向け液体を噴射することを特徴とする熱間圧延ラインにおける粗圧延機の裏面飛び込み疵発生防止装置である。そして、本発明は、第三に、前記第二の本発明の裏面飛び込み疵の発生防止装置を備えた熱間圧延ラインにおける粗圧延機である。

本発明によれば、従来より慢性的に発生している熱間圧延における裏面飛び込み疵の発生を抑制できる。これにより、切り捨て削減による歩止向上を図れるほか、切り捨てを実施するために別ラインに搬送する手間とコストと時間を節約できる。

［作用］
図３は、ステンレス鋼の熱延鋼板１０００本を対象に、飛び込み疵の発生した被圧延材（熱延鋼板）について、その飛び込み疵の発生した位置の、同熱延鋼板の先端からの距離の分布を示したものである。
これを見てもわかるように、飛び込み疵の発生は、熱延鋼板の先端の場合、先端から４０ｍの範囲に集中しており、表面にも裏面にも発生している。熱延鋼板の先端に近い範囲に発生が集中していることは、圧延機ワークロールへの噛み込みや、クロップシャーでの切断時などに、衝撃で異物を噛み込んでいる可能性が高いことを示している。このほか、図３のレンジ右端からは外れるため図示していないが、熱延鋼板の尾端にも飛び込み疵が発生する場合があり、その場合も尾端から４０ｍの範囲に集中する。

図４は、ステンレス鋼の熱延鋼板について、熱延鋼板の裏面に発生した飛び込み疵の典型的な例を示している。（ａ）は平面図を、（ｂ）は厚さ方向断面図を示している。
また、表1に、ステンレス鋼の熱延鋼板について、裏面に発生した飛び込み疵の異物成分分析結果を示す。

裏面に発生した飛び込み疵（裏面飛び込み疵）の異物については、ステンレス鋼ではなく普通鋼（炭素鋼）が検出されている。このことは、ステンレス鋼を熱間圧延する際に、熱間圧延ライン内に散在する普通鋼を噛み込む結果、裏面飛び込み疵が発生していることを意味している。従来は、熱間圧延ライン内に普通鋼が散在しているとしたら、テーブルローラ間のエプロン上に堆積したスケールなどが考えられるので、こうした箇所を重点的に人力で清掃していたのであるが、それでも依然として裏面飛び込み疵（普通鋼成分検出）の発生が解消に至っていないのは、先にも述べた通りである。

そこで、発明者は、テーブルローラ間のエプロン上に堆積したスケール以外に普通鋼が散在する可能性のある原因と、散在する可能性のある熱間圧延ライン上の箇所を探した。その結果、図５に示す通り、Ｒ１入出側ストリッパガイド上に薄片が散在していることがわかった（図５は代表してＲ１入側のものだけを示しているが、Ｒ１出側ストリッパガイド上にも薄片が散在していた。）。

この薄片は、先述の図１０で示した連続鋳造ラインにてスラブ状の被圧延材を製造後、ウォームスカーフといって、炭化水素ガスや酸素ガスの火炎ジェットで、そのスラブ状の被圧延材の表層を溶削して、連続鋳造の際に被圧延材の表層に発生することのあるブローホールなどの欠陥を除去するよう手入れするときに、スラブ状の被圧延材の長手方向尾端にできる、図６に示すような手入れ残り（フィン）が脱落したものであることはすぐにわかったが、このフィンがスラブ状の被圧延材に付着したまま熱間圧延ラインに搬送されてきて加熱炉で加熱され圧延されるため、最初に圧延する第１粗圧延機（Ｒ１）にて被圧延材の尾端を圧延する際（熱間圧延する際は先端になることも尾端になることもある）、このフィンが脱落することでストリッパガイド上に堆積し、別の被圧延材を圧延する際にその被圧延材の先端がすくい上げてしまって一緒に圧延されてしまうことで裏面飛び込み疵が発生していたのである。

また、このＲ１ストリッパガイド（ちなみに出側のものである）上の異物の成分分析を一つのサンプルについて実施したところ、表２に示すような普通鋼の成分が検出された。

このように、Ｒ１ストリッパガイド上の異物（フィンの脱落したもの）と、現状発生している裏面飛込み疵とは、成分、発生する側の面ともほぼ一致している。もしも異物がスケールならば、酸化鉄であるため、Ｆｅ分が上記表１や表２のように多量に検出されることはない。両者の成分が一致することから、このＲ１ストリッパガイド上の異物（フィンの脱落したもの）が裏面飛び込み疵の発生原因であると考えられる。

そこで、本発明では、このＲ１ストリッパガイド上の異物（フィンの脱落したもの）を、例えば、ステンレス鋼の圧延チャンス前に、などのように、定期的に、手動ボタンをオペレータが押し、粗圧延機の下ストリッパガイドに向け液体を噴射して洗い流して除去することで、裏面飛び込み疵の発生を抑制する。
なお、先出の図３にも示した通り、飛び込み疵は裏面のみならず表面にも発生しているが、これは、被圧延材の先端がフィンをすくい上げたときに表面側に回り込んだものと考えられる。表面側に回り込むか裏面側に従動するかは二次的な問題であるため、本発明では表面側のものも包含して裏面飛び込み疵と総称することにする。

図１に、本発明の実施の形態について、その一例を示す。本実施の形態では、Ｒ１に本発明を適用した。本発明では、熱間圧延ラインにおける粗圧延機の下ストリッパガイドに向け液体を噴射する。１９２は、下ストリッパガイドに向け液体を噴射する装置であり、水を噴射するためのノズルである。噴射する水の圧力は０．７ＭＰａ以上あればよく、被圧延材の幅方向に成分をもつような方向に水を噴射するようにするのが好ましく、熱間圧延ライン上を搬送される被圧延材の幅方向とするのが最も好ましい。上下角は水平に対し、５°から４５°の範囲で下向きに噴射するのが好ましい。圧損を考えると、水を供給するためのポンプは１ＭＰａ以上の吐出圧力のものとするのが好ましく、上限は特に規定するものではないが、過大仕様とならないようにする目的上、３０ＭＰａ以下に抑えた方が好ましい。噴射する時間は３秒以上あれば十分であるが、１０秒内外としてもよい。あまり長くすると、いつまでたっても熱間圧延ラインの操業を再開することができないので、２０分以下に抑えるようにするのが好ましい。

洗い流された異物は、図示しないスケールスルースと呼ばれる熱間圧延ライン底の溝に落下し、熱間圧延ライン各所で使用された冷却水その他の排水の流れとともに熱間圧延ライン外にある図示しないスケールピットに回収される。図中、符号No.を省略したものは、図８に示した従来からある圧延機のものと共通である。
図２は、上記本発明の実施の形態の実施前と実施後の裏面飛び込み疵発生状況の推移を示す。これを見てもわかるように、従来１．０％近くあった裏面飛び込み疵発生率が、本発明実施後、0.7%まで大幅に低減している。

以上の通りであるが、本発明の実施の形態は、上記実施例のものに限るものではない。例えば、ストリッパガイド上への異物の堆積は、粗圧延機のうちの第１圧延機であるＲ１に限らず、頻度は比較的小さいものの、第２圧延機であるＲ２以降の他の圧延機でも発生することがあるため、粗圧延機のうちの第１圧延機以外の圧延機に本発明を適用してもよい。

また、上記実施例では、ステンレス鋼の圧延チャンス前に、などのように、定期的に、手動ボタンをオペレータが押し、粗圧延機の下ストリッパガイドに向け液体を噴射して洗い流して除去するようにしたが、別に自動でもよい。それには、仕上圧延機ワークロールを交換するために熱間圧延ラインの操業を一時中断するタイミングにあわせて清掃するようにするのが、わざわざ別のタイミングで熱間圧延ラインの操業を一時中断して清掃するよりも、熱間圧延ラインの操業を一時中断する頻度が減り、熱間圧延ラインの操業稼働率を極力低下させない観点からより好ましいので、例えば、次に述べるようにするのが好ましい。

ステンレス鋼の圧延チャンス直前の、仕上圧延機ワークロールの交換タイミング直後の被圧延材に、認識用のフラグあるいはビットと呼ばれるコードを、プロセスコンピュータ内で仮想的に付与し、その被圧延材が加熱炉から次に抽出される番になったら、同プロセスコンピュータから制御装置で熱間圧延ライン上の各設備および機器に、抽出を一時停止するとともに、現在熱間圧延ライン上に抽出し終わっている被圧延材を圧延し終わったら、仕上圧延機ワークロールの交換に入る旨を情報として知らせる。

これをうけ、粗圧延機のうちの第１圧延機であるＲ１ほかの粗圧延機では、現在熱間圧延ライン上に抽出し終わっている被圧延材を圧延し終わったら、１０秒間だけ（もちろんこの秒数に限るものではないが）、粗圧延機の下ストリッパガイドに向け液体を噴射するようにする。それが終了したら、終了した旨を制御装置経由でプロセスコンピュータに電気信号で情報として知らせ、別途、仕上圧延機ワークロールの交換が終了した信号が情報として上がったら、確認のため、オペレータが、加熱炉から次の被圧延材を抽出してよい、というボタンを押して、熱間圧延ラインの操業を再開するようにする。

本発明の一つの実施の形態の例を示す図である。 本発明の効果を説明するグラフである。 飛び込み疵の発生する被圧延材上の位置について調査した結果を示す図である。 飛び込み疵の発生の形態を示す図である。 Ｒ１入側ストリッパガイド上に散在しているヘゲのようすを示す図である。 ウォームスカーフで表層を溶削後のスラブ状の被圧延材の長手方向尾端に残ったフィンのようすを示す図である。 従来からある熱間圧延ラインの概要を示す図である。 従来からある圧延機の概要を示す図である。 従来の飛び込み疵の発生率を示す図である。 従来からある連続鋳造ラインの概要を示す図である。

符号の説明

８ 被圧延材
９ 幅プレス
１０ 加熱炉
１２ 粗圧延機
１３ エッジャー圧延機
１４ クロップシャー
１６ デスケーリング装置
１８ 仕上圧延機
１９ ワークロール
１９１ ストリッパガイド
１９２ ノズル
２０ バックアップロール
２２ 冷却ゾーン
２４ コイラー
５０ 制御装置
７０ プロセスコンピュータ
９０ ビジネスコンピュータ
１００ 熱間圧延ライン
２００ 連続鋳造ライン

Claims (3)

1. 熱間圧延ラインにおける粗圧延機の下ストリッパガイドに向け液体を噴射することを特徴とする熱間圧延における被圧延材裏面飛び込み疵の発生防止方法。
2. 熱間圧延ラインにおける粗圧延機の下ストリッパガイドに向け液体を噴射することを特徴とする熱間圧延ラインにおける粗圧延機の裏面飛び込み疵発生防止装置。
3. 前記請求項２の裏面飛び込み疵の発生防止装置を備えた熱間圧延ラインにおける粗圧延機。

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