JP2008307596A - 熱間圧延装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加熱処理された金属材Xの往復移動に伴って金属材Xを複数回圧延することで金属板Yに成形する粗圧延手段5と、該粗圧延手段5によって成形された金属板Yを曲げることなく加熱処理よりも低温にて熱処理する保加熱処理手段7と、保加熱処理手段7によって熱処理された金属板Yをさらに圧延処理する仕上げ圧延手段10と、仕上げ圧延手段10によって圧延処理された金属板Yを冷却する冷却手段11と、金属材Xが粗圧延手段5にて往復移動されている間、前記粗圧延手段の前後にて金属材Xを移動可能に下方から支持する支持テーブル3,6とを備える。
【選択図】図1
Description
このような熱間圧延装置のなかには、高温に加熱処理された上記金属材を往復運動させながら、複数回圧延することによって金属板に成形する粗圧延機と、粗圧延機によって成形された金属板を上記加熱処理よりも低温にて、例えば保温する保温庫と、保温庫から搬出された金属板を仕上げ圧延する仕上げ圧延機列と、該仕上げ圧延機列から搬出された金属板を冷却する冷却装置とがライン配列された構成を有している。
また、特許文献2には、金属材を粗圧延機と仕上げ圧延機列との両方において同時に圧延処理する熱間圧延装置が開示されている。このような特許文献2に開示された熱間圧延装置によれば、粗圧延機と仕上げ圧延機列とによって、金属材が連続的に処理されるコンパクトな熱間圧延装置を実現することができる。
2次スケールは、粗圧延機と仕上げ圧延機列との間に金属板がある時に特に形成される。銅は鉄と比較して酸化しにくい。このため、2次スケールが形成される過程において、金属板表面にて鉄が優先的に酸化し酸化鉄層を形成する。その後、酸化鉄層と鋼界面において銅が凝集して液体となって析出し鋼表面の粒界に浸透する現象が生じる。この結果、金属板が脆くなる。すなわち、2次スケールが形成されることによって、金属板が脆くなる。
従来は、2次スケールによる金属板の脆弱化は問題とならない程度であったが、近年、金属板の品質向上が求められており、2次スケールによる金属板の脆弱化に対処する必要性が生じている。
特に、特許文献1及び2に開示された熱間圧延装置においては、2次スケールが形成された金属板が巻回されるため、金属板が曲げられ、金属板の脆弱化に起因して金属板が微小な損傷が生じている可能性がある。また、特許文献1では、金属板がコイルボックスにて巻回された状態にて保温されるため、金属板の幅方向の端部や、巻き取り用のマンドレルに接触箇所が冷え易く、巻回された金属板を塊として捉えた場合に温度分布のムラが生じ易いという問題がある。金属板の温度分布にムラがある場合には、金属板の品質にムラが生じてしまう。
例えば、特許文献2に開示された熱間圧延装置においては、粗圧延機と仕上げ圧延機列との間に保温庫が設置されている。この熱間圧延装置では、保温庫在炉時間と回数が多いのでスケール生成量が多くなる。粗圧延機にて圧延された金属材は、複数回圧延されることによって薄くされるが、その途中においては、金属材に反りが生じている場合がある。このため、保管庫内における板先端通過を安全に行うために、金属材の搬送速度を上げることができず、圧延速度と在炉速度を上げることができない。圧延速度が遅いと2次スケール厚を厚くし、生産性を下げる。また、最終パスは、粗圧延と仕上げ圧延とを同時に行うため、粗圧延の最終パスの圧延速度は遅いままとなる。
(1)熱間圧延装置において製造される金属板の品質を向上させる。
(2)熱間圧延装置におけるプロセス速度の向上を図る。
また、保加熱処理手段において、粗圧延手段によって成形された金属板が曲げられることなく熱処理される。
また、本発明によれば、金属材が粗圧延手段にて往復移動されている間、すなわち金属材が粗圧延手段によって圧延されている間、金属材は支持テーブルによって下方から移動可能に支持される。このため、金属材が粗圧延手段によって圧延されている間、金属材が例えば、保管庫における保温等の他のプロセスに供されることがない。したがって、粗圧延手段によって圧延されている間、金属材の搬送速度が他のプロセスに起因して規制を受けることがない。よって、金属材の搬送速度すなわち粗圧延手段における圧延速度を向上させることができる。つまり、本発明は粗圧延手段と仕上げ圧延手段とで同時に圧延処理を行わないため、圧延速度を向上させ、金属材の走行速度を速くすることができる。
このように、本発明によれば、熱間圧延装置において製造される金属板の品質を向上させることができるとともに、プロセス速度の向上を図ることができる。
保加熱処理手段における熱処理の雰囲気を酸素濃度3%未満とした場合には、金属板表面に形成される2次スケールの厚さを減少させることができる。2次スケールの厚さは、2次スケールの生成量すなわち析出する液状の銅の量と比例するため、本発明のように、2次スケールの厚さを減少させることによって、液状の銅の生成量も減少し、液晶の銅が鋼等の金属材粒界に浸透することによる金属板の脆弱化を抑制することができる。
したがって、本発明によれば、熱間圧延装置において製造される金属板の品質を向上させることができる。
これらの図に示すように本実施形態の熱間圧延装置1は、加熱炉2、前面テーブル3(支持テーブル)、デスケール装置4、粗圧延機5(粗圧延手段)、後面テーブル6(支持テーブル)、直線加熱炉7(保加熱処理手段)、酸素濃度制御装置8(酸素濃度制御手段)、先端シャー9、仕上げ圧延機列10(仕上げ圧延手段)、冷却装置11(冷却手段)、巻き取り機12、及び制御装置13を備えている。
後面テーブル6の長さは、粗圧延機5から直線加熱炉7に向かうスラブXの最終往復移動における粗圧延機5からスラブXが突出する長さよりも長く設定されている。なお、ここで言う最終往復移動とは、粗圧延機5から仕上げ圧延機列10に最後にスラブXが送られる前の往復移動(最終パスの前パス)のことを言う。すなわち、最終往復移動における粗圧延機5からスラブXが突出する長さとは、粗圧延機5から仕上げ圧延機列10に最後にスラブXが送られる前(最終パスの前パス)において、粗圧延機5から突出されるスラブXの長さである。
つまり、本実施形態の熱間圧延装置1では、最後往復移動において、スラブXが粗圧延機5から直線加熱炉7方向に最も突出された場合のスラブXの突出量よりも、後面テーブル6の長さが長く設定されている。このため、粗圧延機5におけるスラブXの圧延処理において、スラブXの先端が直線加熱炉7に到達されることはなく、粗圧延機5におけるスラブXの圧延処理期間にて、スラブXが直線加熱炉7の内部雰囲気に晒されることがない。
なお、直線加熱炉7の内部には、ライン方向に複数のテーブルロールが配列されており、これらのテーブルロールによって金属板Yが移動可能に支持されている。
図3は、直線加熱炉7の概略構成図である。この図に示すように酸素濃度制御装置8は、直線加熱炉7が備えるバーナ(例えばリジェネバーナ等)に供給される燃料量を調整する燃料バルブ81と、バーナに供給される空気量を調整する空気バルブ82と、直線加熱炉7内の酸素濃度を分析して計測する酸素分析計83と、酸素分析計83の計測結果及び外部の制御装置13から供給される制御信号に基づいて燃料バルブ81と空気バルブ82の開口率を制御する燃料比制御部84とを備えている。
ここで、本実施形態の熱間圧延装置1においては、粗圧延機5にてスラブXが圧延処理されている間、スラブXは、前面テーブル3あるいは後面テーブル6によって下方から移動可能に支持されている。すなわち、スラブXは、粗圧延機5にて圧延処理されている間、保温等の他の熱処理や仕上げ圧延等の他の加工処理を施されることなく、前面テーブル3あるいは後面テーブル6上を移動される。
なお、後面テーブル6の長さは、粗圧延機5から直線加熱炉7に向かうスラブXの最終往復移動における粗圧延機5からスラブXが突出する長さよりも長く設定されている。したがって、粗圧延機5にてスラブXが圧延処理されている間、スラブXの先端が、直線加熱炉7の内部雰囲気に晒されることはない。
また、デスケール装置4は、制御装置13の制御の下、適宜生成スケールの除去に使用される。
ここで、本実施形態の熱間圧延装置1においては、直線加熱炉7の長さが金属板Yの長さに近く設定されているため、直線加熱炉7にて金属板Yを曲げることなく収納することができる。
また、本実施形態の熱間圧延装置1においては、酸素濃度制御装置8によって直線加熱炉7の内部が酸素濃度3%未満に設定されている。
具体的には、酸素濃度制御装置8は、酸素分析計83から入力される直線加熱炉7内部の酸素濃度の計測結果及び制御装置13から入力される設定する酸素濃度に応じた燃料比を示す指示信号に基づいて、燃料比制御部84によって燃料バルブ81と空気バルブ82との開口率を制御することによって、直線加熱炉7の内部の酸素濃度を制御する。
このように直線加熱炉7の内部が酸素濃度3%未満に保たれることによって、金属板Yを保温する際の雰囲気が酸素濃度3%未満とされる。図4は、1100℃に維持された直線加熱炉7の内部の酸素濃度を変化させた場合における2次スケールの膜厚変化を時間軸上にて示したグラフである。なお、グラフAが従来から一般的に設定される酸素濃度が5%の場合を示しており、グラフBが酸素濃度が3%の場合を示しており、グラフCが酸素濃度が1%の場合を示している。
この図に示すように、酸素濃度が3%に設定されている場合には、一般的に設定される酸素濃度が5%の場合と比較して、2次スケールの膜厚すなわち生成量が半分程度となる。また、酸素濃度が1%に設定されている場合には、2次スケールの膜厚がさらに減少する。
したがって、直線加熱炉7の内部の酸素濃度を3%未満とすることによって、2次スケールの生成量を十分に減少させることができる。
そして、仕上げ圧延機列10によって圧延処理された金属板Yは、冷却装置11にて冷却処理された後、巻き取り機12にて巻き取られる。
また、本実施形態の熱間圧延装置1によれば、スラブXが粗圧延機5にて往復移動されている間、すなわちスラブXが粗圧延機5によって圧延されている間、スラブXは前面テーブル3あるいは後面テーブル6によって下方から移動可能に支持される。このため、スラブXが粗圧延機5によって圧延されている間、スラブXが例えば、他のプロセスに供されることがない。したがって、粗圧延機5によって圧延されている間、スラブXの搬送速度が他のプロセスに起因して規制を受けることがない。よって、スラブXの搬送速度すなわち粗圧延機5における圧延速度を向上させることができる。
このように、本実施形態の熱間圧延装置1によれば、熱間圧延装置1において製造される金属板Yの品質を向上させることができるとともに、プロセス速度の向上を図ることができる。
直線加熱炉7における熱処理の雰囲気を酸素濃度3%未満とした場合には、上述のように、金属板Yの表面に形成される2次スケールの厚さを減少させることができる。2次スケールの厚さは、2次スケールの生成量すなわち析出する液状の銅の量と比例するため、本発明のように、2次スケールの厚さを減少させることによって、液状の銅の生成量も減少し、液晶の銅が鋼等の金属材粒界に浸透することによる金属板Yの脆弱化を抑制することができる。
したがって、本実施形態の熱間圧延装置1によれば、熱間圧延装置1において製造される金属板Yの品質を向上させることができる。
また、直線加熱炉7内に燃焼ガス、大気以外のガスを供給しても良い。
ただし、直線加熱炉7の内部に配列される複数テーブルロール間に耐熱鋼からなるエプロンを配置し、直線加熱炉7の内部を金属板Yが搬送される際の衝突撃力を緩和させる構成を採用しても良い。このような構成を採用した場合には、直線加熱炉7における金属板Yの搬送速度を向上させ、スラブXから金属板Yを製造するまでのプロセス速度をより短縮することが可能となる。
Claims (4)
- 銅を含有する金属材を熱間圧延処理することによって金属板を製造する熱間圧延装置であって、
加熱処理された前記金属材の往復移動に伴って前記金属材を複数回圧延することで金属板に成形する粗圧延手段と、
該粗圧延手段によって成形された前記金属板を曲げることなく前記加熱処理よりも低温にて保加熱処理する保加熱処理手段と、
前記保加熱処理手段によって熱処理された前記金属板をさらに圧延処理する仕上げ圧延手段と、
前記仕上げ圧延手段によって圧延処理された前記金属板を冷却する冷却手段と、
前記金属材が前記粗圧延手段にて往復移動されている間、前記粗圧延手段の前後にて前記金属材を移動可能に下方から支持する支持テーブルと
を備えることを特徴とする熱間圧延装置。 - 前記支持テーブルは、前記粗圧延手段と前記保加熱処理手段との間において前記金属材を移動可能に下方から支持する後支持テーブルを備え、
該後支持テーブルの長さは、前記粗圧延手段から前記保加熱処理手段に向かう前記金属材の最終往復移動における前記粗圧延手段から前記金属材が突出する長さよりも長く設定されていることを特徴とする請求項1記載の熱間圧延装置。 - 前記保加熱処理手段における前記熱処理の雰囲気を、酸素濃度3%未満に保つ酸素濃度制御手段を備えることを特徴とする請求項1または2記載の熱間圧延装置。
- 銅を含有する金属材を熱間圧延処理することによって金属板を製造する熱間圧延装置であって、
加熱処理された前記金属材の往復移動に伴って前記金属材を複数回圧延することで金属板に成形する粗圧延手段と、
該粗圧延手段によって成形された前記金属板を前記加熱処理よりも低温にて保加熱処理する保加熱処理手段と、
前記保加熱処理手段によって熱処理された前記金属板をさらに圧延処理する仕上げ圧延手段と、
前記仕上げ圧延手段によって圧延処理された前記金属板を冷却する冷却手段と、
前記保加熱処理手段における前記熱処理の雰囲気を、酸素濃度3%未満に保つ酸素濃度制御手段と
を備えることを特徴とする熱間圧延装置。
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