JP2007191750A

JP2007191750A - ウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法

Info

Publication number: JP2007191750A
Application number: JP2006010408A
Authority: JP
Inventors: Hisaya Yoshida; 悠也吉田; Riichiro Nakamura; 理一郎中村; Ryotaro Yasuda; 良太郎安田
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】ウォーキングビーム式加熱炉による加熱工程で得られた鋼片のスキッドマークを高いレベルで抑制する加熱方法を提供する。
【解決手段】ウォーキングビーム式加熱炉１０は、固定ビーム１４と、この固定ビーム１４に並列配置した可動ビーム１６とを備え、鋼片Ａを可動ビーム１６のボックスモーションにより固定ビーム１４および可動ビーム１６で交互に支持しつつ搬送すると共に加熱する。可動ビーム１６は、上昇に伴って固定ビーム１４から鋼片Ａを受取り、その上昇端において所定間隔だけ搬送方向前側へ移動した後に、下降して鋼片Ａを固定ビーム１４に受渡すように動作し、その上昇端において所定時間だけ待機することで、鋼片Ａを可動ビーム１６で支持する第２加熱時間Ｈ２を調節している。そして、鋼片Ａが固定ビーム１４で支持される第１加熱時間Ｈ１と、第２加熱時間Ｈ２との比を、１：１〜１：４の範囲となるように設定してある。
【選択図】図１

Description

この発明は、固定ビームと可動ビームとを備えるウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法に関するものである。

粗圧延または連続鋳造された鋼片は、圧延工程で更に圧延するのに先立って、その目的に応じて加熱炉で所定の温度に再加熱する加熱工程に供される。この加熱工程において、鋼片を連続的に加熱する手段として、ウォーキングビーム式加熱炉が広く用いられている。

図１または図２に例示するウォーキングビーム式加熱炉１０は、炉内における鋼片Ａの搬送方向に沿って夫々延在し、搬送方向と交差する方向に離間する複数の固定ビーム１４と、隣り合う固定ビーム１４,１４の間に並設した複数の可動ビーム１６とからなる搬送手段１２を備えている。複数の可動ビーム１６は、駆動手段(図示せず)により同期的にボックスモーションを行なうよう構成され、鋼片Ａを固定ビーム１４および可動ビーム１６に交互に支持させて所定間隔(１ピッチ)ずつ搬送し、その過程で炉体に設けられたバーナー(図示せず)の輻射熱により鋼片Ａを均等に加熱している。

具体的には、可動ビーム１６は、固定ビーム１４の下方位置から上昇するに伴って該固定ビーム１４から鋼片Ａを受取り、その上昇端において１ピッチ分だけ搬送方向前側へ移動する。その後、可動ビーム１６は、下降して鋼片Ａを固定ビーム１４に受渡し、固定ビーム１４の下方に位置する下降端において搬送方向後側へ移動して、次の搬送まで待機する動作を繰返すよう構成される(図４参照)。可動ビーム１６は、その下降端において所定時間待機することで、鋼片Ａの抽出時間に合わせて動作するように調節され、可動ビーム１６に支持して１ピッチ分搬送するのにかかる時間を除く時間だけ下降端において待機している。すなわち鋼片Ａは、可動ビーム１６に支持して搬送する時間(第２加熱時間Ｈ２)と比較して、固定ビーム１４に支持される時間(第１加熱時間Ｈ１)が長くなる。

前記固定ビーム１４および可動ビーム１６は、その上部に耐熱材料により形成したスキッド１８を夫々備え、該スキッド１８を介して当接することで、鋼片Ａへの傷付けを防止している。また、固定ビーム１４および可動ビーム１６の本体には、冷却水等の冷却媒体を流通して冷却し、当該本体自体およびスキッド１８を保護している。そして、固定ビーム１４および可動ビーム１６は、炉内における搬送方向の全体に亘って直線的に延在しており、搬送に伴って固定ビーム１４および可動ビーム１６のスキッド１８に当接する鋼片Ａの底面は、常に同一位置となっている。

すなわち、スキッド１８に当接する鋼片Ａの底面は、露出した部位(他の部位)と比較してスキッド１８に阻まれて付与される熱量が少なく、しかもスキッドにより熱を奪われて、加熱工程において狙った温度より温度の低い部分(スキッドマーク)が生じてしまう。しかも鋼片Ａは、固定ビーム１４に支持される時間が長く、主として固定ビーム１４上で加熱されるため、その底面に固定ビーム１４に由来するスキッドマークが顕著に現われる。このように、鋼片Ａにスキッドマークが顕著に現われると、その過大な温度差に起因して他の部位との圧延時の変形抵抗が異なることから、圧延工程を経て得られた製品の寸法のばらつきが大きくなる問題が指摘される。

そこで、鋼片Ａに生じるスキッドマークを極力小さくするため、種々の対策が取られている。例えば、特許文献１に開示されているウォーキングビーム式加熱炉では、可動ビームを搬送方向に沿って設けると共に、固定ビームを鋼片の搬送方向に対して所定角度だけ傾斜させた状態で延設する構成が開示されている。特許文献１のウォーキングビーム式加熱炉では、可動ビームで所定ピッチ搬送される毎に、鋼片における固定ビームとの当接部位をずらして、スキッドマークの低減を図っている。同様に、固定ビームおよび可動ビームの上面において、スキッドを搬送方向に直交する方向へ千鳥状にずらして配置する構成もある。
特開平７−２１６４４４号公報

ところで近年、圧延工程を経て得られた製品について、±０．１ｍｍ程度の厳しい寸法精度が要求されており、特許文献１に開示の如く、固定ビームを傾斜させたり、またはスキッドを千鳥状に配置して鋼片の当接位置をずらすだけでは、主として固定ビーム上で加熱が行なわれる関係上、固定ビームに由来するスキッドマークを高いレベルで抑制することは困難であった。また、ウォーキングビーム式加熱炉において、鋼片と固定ビームとの当接位置を集中的に加熱する補助バーナーを設ける構成も提案されているが、設備が過大となると共に、ランニングコストが増大する不都合がある。そして、鋼片における炉内の滞在時間を長くして、鋼片と固定ビームとの当接位置にも充分な熱量を供給することで、スキッドマークを抑制する方法もあるが、加熱工程における処理効率の悪化を招いてしまう。

すなわち本発明は、従来の技術に係るウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、スキッドマークを高いレベルで抑制し得るウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明のウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法は、
固定ビームと、この固定ビームに並列配置した可動ビームとを備え、鋼片を該可動ビームの動作により固定ビームおよび可動ビームで交互に支持しつつ搬送すると共に加熱するウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法であって、
前記鋼片が前記固定ビームで支持される時間と、該鋼片が前記可動ビームで支持される時間との比を、１：１〜１：４の範囲となるように設定したことを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、鋼片が固定ビームで支持される時間と該鋼片が可動ビームで支持される時間との比を所定範囲に設定することで、一方のビームにより鋼片を支持しているときに、他方のビームに由来するスキッドマークを加熱し得る。すなわち、鋼片が固定ビーム上で付与される熱量と可動ビーム上で付与される熱量とを均等にし得るから、スキッドマークを低減して、鋼片全体の温度の均一化を図り得る。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法において、上昇に伴って前記固定ビームから前記鋼片を受取り、その上昇端において所定間隔だけ搬送方向前側へ移動した後に、下降して鋼片を固定ビームに受渡す前記可動ビームは、上昇端において所定時間だけ待機することで、鋼片を該可動ビームで支持する時間を調節する。
請求項２に係る発明によれば、可動ビームをその上昇端において所定時間待機して時間を調節するだけで、簡単に鋼片を均等に加熱し得る。

本発明に係るウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法によれば、簡単にスキッドマークを高いレベルで抑制し得る。

次に、本発明に係るウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。なお、従来例で挙げたウォーキングビーム式加熱炉を用いて、本願のウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法を行なう場合について説明し、図１または図２に示したウォーキングビーム式加熱炉１０の構成要素と同一の要素については、同一の符号を使用して詳細な説明は省略する。

実施例の加熱方法に用いられるウォーキングビーム式加熱炉(以下単に加熱炉と云う)１０は、炉体の内部に、搬送方向に沿って夫々延在し、搬送方向と交差する方向に離間する複数(実施例では５本)の固定ビーム１４と、隣り合う固定ビーム１４,１４間に夫々配置された複数(実施例では４本)の可動ビーム１６からなる搬送手段１２を備えている。複数の可動ビーム１６は、上昇に伴って固定ビーム１４から鋼片Ａを受取り、その上昇端において１ピッチだけ搬送方向前側へ移動した後に、下降して鋼片Ａを固定ビーム１４に受渡し、その下降端において１ピッチだけ搬送方向後側へ移動するボックスモーションを行なう一連の動作を、駆動手段により鋼片Ａの抽出時間や加熱時間等に合わせて繰返すようになっている。また、複数の可動ビーム１６は、固定ビーム１４へ鋼片Ａを受渡してから鋼片Ａを次に受取るまで、固定ビーム１４の載置面より下方に位置し、この間、鋼片Ａが固定ビーム１４に支持された状態で加熱される。鋼片Ａは、その長辺を搬送方向に直交する方向に沿わせて、固定ビーム１４または可動ビーム１６の上面に夫々設けられたスキッド１８に載置され、搬送に伴って長辺に沿う方向にずれた位置において、固定ビーム１４または可動ビーム１６により交互に支持される。なお抽出時間とは、加熱炉１０から１つの鋼片Ａを搬出してから次の鋼片Ａを搬出するまでの時間である。

図３に示すように、実施例の可動ビーム１６は、固定ビーム１４の下方に退避して、鋼片Ａを固定ビーム１４により支持している状態の間隔(第１加熱時間)Ｈ１と、固定ビーム１４の上方に突出して、鋼片Ａを当該可動ビーム１６に支持している状態の間隔(第２加熱時間)Ｈ２とを、抽出時間、第１加熱時間Ｈ１および可動ビーム１６の移動速度の関係から適宜調整し得るよう構成される。前述した如く従来では、可動ビーム１６を下降端で待機させることだけで、抽出時間に合わせて搬送タイミングの調節を行なう都合上、主として固定ビーム１４上で鋼片Ａの加熱が行なわれていたが、実施例では、可動ビーム１６を上昇端で待機するよう構成することで、可動ビーム１６に鋼片Ａを支持しているときも積極的に加熱を行ない得る。

具体的には、可動ビーム１６が、固定ビーム１４の下方に下降して、その下降端において搬送方向後側へ１ピッチ分だけ移動した後に、その位置に所定時間停止するよう構成され、固定ビーム１４に鋼片Ａを受渡してから次に受取るまでが第１加熱時間Ｈ１となるように設定される。これに対し、可動ビーム１６が、固定ビーム１４の下方から上昇して、該固定ビーム１４から鋼片Ａを受取り、その上昇端に到達して搬送方向前側へ１ピッチ分だけ移動した際に、その位置で所定時間停止するよう構成され、固定ビーム１４より鋼片Ａを受取ってから次に受渡すまでが第２加熱時間Ｈ２となるように設定される。そして、鋼片Ａが固定ビーム１４に支持され、該固定ビーム１４上で加熱される第１加熱時間Ｈ１と、鋼片Ａが可動ビーム１６に支持され、該可動ビーム１６上で加熱される第２加熱時間Ｈ２との比が、１：１〜１：４の範囲となるように設定されている。

このように鋼片Ａは、第２加熱時間Ｈ２をかけて可動ビーム１６で搬送されるから、可動ビーム１６に支持されている間に、固定ビーム１４との当接により生じたスキッドマークがバーナーによる輻射熱で加熱されて、その温度差を低減し得ると共に、鋼片Ａに熱が奪われた固定ビーム１４のスキッド１８も加熱される。同様に、鋼片Ａは、固定ビーム１４に載置されている間に、可動ビーム１６との当接により生じたスキッドマークがバーナーによる輻射熱で加熱されて、その温度差が低減すると共に、鋼片Ａに熱が奪われた可動ビーム１６のスキッド１８も加熱される。しかも、第１加熱時間Ｈ１および第２加熱時間Ｈ２との割合を前記範囲に設定することで、鋼片Ａが可動ビーム１６に支持されている状態および鋼片Ａが固定ビーム１４に支持されている状態の何れであっても、スキッドマークに与えられる熱量が略均等になり、全体としてより温度差を低減することができる。

ここで、第１加熱時間Ｈ１が長くなり、第２加熱時間Ｈ２との割合が１：１より大きくなると、固定ビーム１４に由来するスキッドマークと他の部位との温度差が大きくなり、後工程の圧延工程において要求される寸法精度を達成することが困難となる。反対に、第２加熱時間Ｈ２が長くなり、第１加熱時間Ｈ１との割合が１：４より大きくなると、可動ビーム１６に由来するスキッドマークと他の部位との温度差が大きくなり、後工程の圧延工程において要求される寸法精度を達成することが困難となる。すなわち、固定ビーム１４および可動ビーム１６の各種条件が全く同じであれば、第１加熱時間Ｈ１と第２加熱時間Ｈ２とを１：１の関係にするのが理想的であるが、鋼片Ａを支持するビーム本数の差や、スキッド１８の鋼片Ａに対する当接面積の差等を鑑みて、熱量を略均等に付与し得る前述の範囲に設定するのが好適である。

実施例の如く、可動ビーム１６を上昇端において待機するよう構成すると共に、第１加熱時間Ｈ１と第２加熱時間Ｈ２との比を前述の範囲に設定して、スキッドマークを低減することで、圧延工程を経て得られた製品の寸法精度を向上させることができる。また、第１加熱時間Ｈ１と第２加熱時間Ｈ２との比を調節する構成であるから、抽出時間の変更を要さず、鋼片Ａを加熱炉１０に挿入してから抽出するまでの在炉時間が長くなることがなく、加熱工程の効率の悪化を招くことはない。しかも、可動ビーム１６は、その上昇端において所定時間だけ待機することで、第２加熱時間Ｈ２を調節するものであるから、簡単な構成であって、また設備の大掛かりな改修を伴わず、既存の設備にも容易に適用し得る。

(実験例)
ここで、実施例に係るウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法によりサンプルを作製した場合(実施例１,実施例２)と、従来の加熱方法によりサンプル(比較例)を作製した場合との各サンプルの温度を、最初の圧延機および仕上げ圧延機の夫々で測定し、その結果を表１に示す。そして、圧延工程を経て得られた製品において、寸法精度を±０．１ｍｍ以内に納めるために経験的に必要とされる仕上げ圧延時の温度差である、スキッドマークと他の部位との温度差が２０℃以下となっているか否かで評価した。

実施例および比較例のサンプル条件として、断面寸法１５５ｍｍ角、長さ１２ｍの鋼種Ｓ４０Ｃの鋼片Ａを、均熱帯１１２０℃、加熱帯１０６０℃に設定した加熱炉１０で加熱した後、圧延工程で、直径４０ｍｍの丸棒鋼に成形する。実施例１および実施例２のサンプルは、抽出時間５４秒において、可動ビーム１６を上昇端で１８０秒待機させることで、第２加熱時間Ｈ２を３００秒とし、第１加熱時間Ｈ１を１８０秒に調節した。そして、実施例１のサンプルは、均熱帯の１０本目を抽出したものであり、実施例２のサンプルは、加熱帯の２０本目のものを抽出したものである。また、比較例のサンプルは、抽出時間５６秒において、可動ビーム１６を下降端で３００秒待機して、第１加熱時間Ｈ１を３００秒として、第２加熱時間Ｈ２を３００秒としている。

上記の表１に示すように、実施例の加熱方法により加熱処理した鋼片は、仕上げ圧延時に温度差を２０℃以下に抑えることができ、所望の寸法精度を達成し得ることが判明した。

(変更例)
実施例では、可動ビーム１６を上昇端で所定時間停止することで、加熱時間を所定の割合に調節するようにしたが、これに限定されず、固定ビームから受取った鋼片を再び固定ビームに受渡すまでの時間が第２加熱時間となるように可動ビームの移動速度を調節したり、あるいは可動ビームを所定時間待機させると共に移動速度を調節するようにしてもよい。

一般的なウォーキングビーム式加熱炉を概略的に示す縦断面図である。一般的なウォーキングビーム式加熱炉を概略的に示す側断面図である。実施例の可動ビームの動作図である。従来の可動ビームの動作図である。

符号の説明

１４固定ビーム，１６可動ビーム，Ａ鋼片，Ｈ１第１加熱時間(時間)，
Ｈ２第２加熱時間(時間)

Claims

固定ビーム(14)と、この固定ビーム(14)に並列配置した可動ビーム(16)とを備え、鋼片(A)を該可動ビーム(16)の動作により固定ビーム(14)および可動ビーム(16)で交互に支持しつつ搬送すると共に加熱するウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法であって、
前記鋼片(A)が前記固定ビーム(14)で支持される時間(H1)と、該鋼片(A)が前記可動ビーム(16)で支持される時間(H2)との比を、１：１〜１：４の範囲となるように設定した
ことを特徴とするウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法。
上昇に伴って前記固定ビーム(14)から前記鋼片(A)を受取り、その上昇端において所定間隔だけ搬送方向前側へ移動した後に、下降して鋼片(A)を固定ビーム(14)に受渡す前記可動ビーム(16)は、上昇端において所定時間だけ待機することで、鋼片(A)を該可動ビーム(16)で支持する時間(H2)を調節する請求項１記載のウォーキングビーム式加熱炉における鋼片の加熱方法。