JP2008523998A - 速い鋳造速度で鋳造圧延して引き続いて比較的薄い金属、特に鋼材料ストランドを熱間圧延する方法と鋳造圧延装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
鋳造圧延では、目標圧延温度が圧延処理の終りに正確に且つ特別により高く調整され得るように、熱間ストリップ仕上げ圧延ライン内部で熱間ストリップにおける温度損失の回避を達成すること。
【解決手段】
速い鋳造速度によって鋳造圧延して、それに引き続いて、熱間ストリップ（２）の目標温度（６）を減少した温度損失を熱間ストリップ（２）に付与して、比較的薄い金属ストランド（１）、特に鋼材ストランドを熱間圧延する方法において、作業ロール（４）の温度が低い開始温度（５）から出発して所定の上昇割合により上昇され、ストリップ温度（１５）は熱間ストリップ仕上げ圧延ライン（３）内部で熱間ストリップ（２）の目標圧延温度（６）に調整され且つ圧延冷却（１８）の強度の調整或いは制御によって調整されるか、又は熱間ストリップ（２）の目標圧延温度に調整されるか或いは圧延冷却（１８）の強度の調整或いは制御によって調整されることを特徴とする。

Description

この発明は、速い鋳造速度によって鋳造圧延して、それに引き続いて、作業ロール（４）の温度の制御の下で比較的低いストリップ速度をもつ比較的薄い金属ストランド、特に鋼材ストランドから複数のスタンドの熱間ストリップ仕上げ圧延ライン（３）における薄い熱間ストリップへ熱間圧延する方法並びに付属鋳造圧延装置に関する。

（速い）鋳造速度による圧延、即ち連続鋳造装置と熱間ストリップ仕上げ圧延ラインの連結は連続鋳造装置の後方に配置された熱間ストリップ仕上げ圧延ラインの内部で比較的低い輸送速度を導く。より高い開始温度（例えばおよそ１２５０℃の）にもかかわらず、周辺や作業ロールに於ける温度損失によって８５０℃以上の要求された最終圧延温度はツ通常の条件下で保持されていない。この場合には、大きなエネルギー量が作業ロールに伝えられる。

そのような通常の条件は、高鋳造速度を許容し且つれた熱間ストリップ仕上げ圧延ラインの高い開始温度を与える例えば連続鋳造装置には成り立つ。

横磁界- 誘導体（Querfeld-Induktoren)によってストリップ幅、材料値、パス減少、圧延速度、圧延温度と圧延冷却を検出する算出モデルにより作業ロールの温度の調整を制御すること（ドイツ特許出願公開第１９８３００３４号明細書［特許文献１］）も知られている。けれども、この結果は、作業ロール或いは圧延ストリップの調整すべき縁領域にて温度を制御するように使用される。

さらに、所謂薄いスラブ（およそ５０ｍｍ厚をもつ鋳造ストランド）を個々の圧延段で仕上げ圧延ラインの前と内部に誘導的に再び加熱し、このために著しい程度に電気エネルギーが必要とされること（欧州特許第０４１５９８７号明細書［特許文献２］）も、知られている。

圧延における熱影響を減少するために作業ロールの直径を縮小させることも既に提案されていた。
ドイツ特許出願公開第１９８３００３４号明細書 欧州特許第０４１５９８７号明細書

この発明の課題は、鋳造圧延では、目標圧延温度が圧延処理の終りに正確に且つ特別により高く調整され得るように、熱間ストリップ仕上げ圧延ライン内部で熱間ストリップにおける温度損失の回避を達成することである。

この提起された課題は、この発明によると、およそ４ｍ／min から１２ｍ／min までの鋳造速度で且つ鋳造ストランドの比較的薄い鋳造厚さを考慮して、圧延速度が適合され、作業ロールの温度が低い開始温度から出発して所定の上昇割合により上昇され、ストリップ温度は熱間ストリップ仕上げ圧延ライン内部で熱間ストリップの目標圧延温度に調整され且つ圧延冷却の強度の調整或いは制御によって調整されるか、又は熱間ストリップの目標圧延温度に調整されるか或いは圧延冷却の強度の調整或いは制御によって調整されることによって解決される。これによって無端圧延（と鋳造圧延処理の連結）では、熱損失が最小にされ、熱間ストリップ仕上げ圧延ラインの全ての圧延スタンドのために高作業圧延温度による圧延が達成される。それは処理熱から作業ロールの加熱を伝導されている。この場合には、圧延冷却は外部縁条件に依存して、作業ロールがゆっくりと所定上昇割合で（およそ４００℃の）目標温度に達し、圧延材料の焼戻し温度の領域にあるように調整される。鋳造圧延処理の連結は例えば４−１２ｍ／min 間の鋳造速度と２０−９０ｍｍの通常の厚さとおよそ０．３−１８ｍ／sec の圧延速度で行なわれる。

更なる発展は、所定標本計画データでは、作業ロールの圧延材料の始動温度の下に位置する目標温度が調整されることにある。

更なる実施態様は、所定冷却水量を作業ロールへもたらすことにより、最高圧延温度とストリップ速度が調整され、それにより所定ストリップ目標温度が達成されることにある。

好ましくは、作業ロールの作業ロール心と作業ロール表面の間の温度差は、許容応力が作業ロールにおいて重なり合わないように、調整される。

さらに、応力監視も、作業ロール内で半径方向並びに軸方向に算出された温度や応力領域に基づいて実施され得る。

他の発明特徴は、応力監視がオンライン算出モデルによって制御されることを企図する。

その外に、作業ロールはその使用前に開始温度に予熱され得る。２００℃の予熱温度では、定置状態が迅速に達成され且つ圧延における応力レベルがより低いか、又は定置状態が迅速に達成されるか或いは圧延における応力レベルがより低い。

他の発明特徴は、作業ロールが所定温度レベルに比べて超過したストリップ温度により運転されることである。それにより狙ったストリップ熱損失が補償され得る。

実際には、作業ロールが誘導領域にて回転下で予熱されることが提供される。それによって場所的に限定され且つ狙った熱供給が作業ロールの質量分布に応じて達成される。

方法経過の改良は、作業ロール表面の誘導加熱が圧延スタンドの流入側にて行なわれることを企図する。これによってロール隙間において作業ロール- 接触温度が上昇し、ロール隙間内部のストリップの熱損失を最小にする。所望の効果は既に高い心温度の達成前に調整する。

さらに、作業ロールの誘導加熱が膨らみに渡って種々に行なわれることが提案されている。

方法経過を改良する他の特徴は、作業ロールが誘導領域にて熱間ストリップ仕上げ圧延ラインの内部に或いは熱間ストリップ仕上げ圧延ラインの傍に取り付け前に予熱されることからなる。

特に言及すべき措置は、始動処理中に圧延冷却及び誘導加熱又はそのいずれか一方の強度の外に圧延プログラム構成が調整量として使用されることである。

さらに、ストリップ温度損失を減少させる縁条件の改良は、所定スケール洗浄機が最小水量により、特に一列に運転されることよって行なわれる。

冷却作用の調整における他の企図は、作業ロール冷却の冷却強度が精密に計量された冷却剤及び洗浄霧又はそれらのいずれか一方によって調整されることにある。

その外に、熱間ストリップ仕上げ圧延ラインの圧延スタンドの一部のみがそれぞれの作業ロールの上昇した温度により運転されることが企図され得る。

さらに、より高い圧延温度の影響と作業ロールの膨張の影響は機械的及び熱的輪郭調整部材による作業ロールからストリップ縁領域におけるストリップ形状への熱によって補償され得る。

鋳造圧延装置は、公知の連続鋳造装置と熱間ストリップ圧延ライン、加熱手段と各圧延スタンドに付属された作業ロール用冷却手段を前提とする。

熱間ストリップ仕上げ圧延ラインの構成と再現は、作業ロールの長さが温度上昇に一致されており、作業ロール軸受が冷却され、油循環潤滑部に接続されているか、或いは特殊グリースによって潤滑されていることにある。それによって温度上昇（上昇割合）は確実に軸受に収容され得る。

加熱エネルギーを節約し且つ作業ロール利用時間を高める他の措置は、作業ロールが熱間状態で研磨されていることにある。

この意味においてさらに、作業ロール用材料として、耐熱性且つ耐磨耗性材料が用意されることが好ましい。

その外に、作業ロールのより高い温度は、熱間ストリップ仕上げ圧延ラインの圧延スタンドのために、所謂ＨＩＰ圧延（熱均衡圧延）が設けられていることによって算出される。

他の特徴によると、オンライン算出モデルには、測定された作業ロール表面温度、作業ロールの開始温度と作業ロールの物理的特性に基づいている作業ロール温度モデルが含まれている。

補充として、作業ロール温度モデルでは、最高平均圧延表面温度、作業ロール心と作業表面の間の最高許容温度差と作業ロールの最高許容応力が考慮されていることを奏する。

熱間ストリップの高い温度損失に対向する他の措置は、圧延スタンド間にエッジライナーカバー( Rollgangsabdeckungen )が据え付けられていることである。

熱間ストリップと作業ロールのより良いスケール減少或いは酸素層影響は、前圧延スタンド間にエッジライナーカバーの下に不活性ガス供給部が設けられていることによって生じる。

更なる構成は、標本計画パラメータの下に、少なくとも圧延力、入出口厚さ、圧延速度、ストリップ温度、スケール層圧とストリップ材が考慮されていること企図する。

このために、標本計画における厚さ減少は熱間ストリップ仕上げ圧延ライン（３）の後部領域に移動されている。

方法のために必要である他の措置は、最小出口厚が固定値に限定されていることにより、生じる。

典型的方法のデータ或いは典型的連続ストリップ仕上り圧延ラインの例として、熱間ストリップ仕上げ圧延ライン（３）はＨ＝５０〜９０ｍｍの鋳造ストランド厚と０．６〜１．２ｍｍの最小出口厚（１３）に設けられていることが用いられ得る。

図面には、次に、詳細に説明される方法の実施例が図示されている。

金属、特に鋼材ストランド１用の従来の熱間ストリップ仕上り圧延ライン３において、例えば薄いストリップ生成では不連続運転において例えばおよそ１８０sec で圧延され、引き続いておよそ２０sec の圧延休止が行なわれる。圧延中におよそ１２０℃の平均作業ロール表面温度１９が調整し、休止では表面がほぼ水温に戻し冷却される。多数の圧延された熱間ストリップ２により、圧延プログラムの終りにおよそ９０℃の圧延温度が測定され得る。

連続鋳造装置と熱間ストリップ仕上り圧延ライン３の直接連結では、熱間ストリップ仕上り圧延ライン３における無端圧延では、ストリップ温度損失が調整され、適当な措置によって温度損失を最小化する。この理由から全ての圧延スタンド３ａ．．．３ｎ或いは一部の高い作業圧延温度をもつ圧延が提案されている。

特に図１の線図（時間にわたる作業圧延温度）では、温度経過は平均表面温度１９と心温度２０をもつ作業ロール冷却１８なしに図示されている。圧延機構にて通常の従来の作業ロール冷却２１（線図の下部分）は平均表面温度１９（例えば１２０℃の）に心温度２０（例えば２０℃の）を接近させることを示す。進行的作業時間により、心温度２０はいつも同じ圧延条件では、平均表面温度１９に接近し、次に更に進んで、同じである。

それ故に、目標は圧延冷却を外部縁条件に依存して実施するので、所定の上昇割合をもつ作業ロール４は目標温度６を図２においておよそ４００℃により達成され、圧延材の焼戻し温度下にある。この場合には、作業ロール４内部の温度領域が、又はロール心４ａとロール表面４ｂの間の温度差は、作業ロール４の許容応力が超過されないように調整されなければならない。この経過は半径方向と軸方向に適用される。このために、図３のオンライン算出モデルが使用されている。

それに対して、図２では、点線で描かれた曲線がこの発明により減少した作業ロール冷却２２を与えて、上昇した平均表面温度１９ａでは調整のために上昇した作業ロール温度を達成し、予熱された作業ロール４では最初に例えば２００℃の開始温度５で、心温度２０に対して温度差２３を有する。それ故に、熱い作業ロール４は例えば４００℃である平均表面温度１９ａによってストリップ温度１５の望ましからぬ降下を阻止する。

図３には、オンライン算出モデル７が主要な特性で図示されている。作業ロール温度モデル９では、作業ロール温度、圧延冷却水量と作業ロール４の応力の算出が行われる。この場合には、次のパラメータが少なくとも算出される：最高平均表面温度１９、心と表面の間の最高許容温度差２３と作業ロール４の最高許容応力値２４。

標本計画パラメータ１１として、次のパラメータが設けられている：圧延力１２、入出口厚１３、圧延速度１４、ストリップ温度１５、スケール層厚１６とストリップ材自体１７。

図４は例として熱ストリップ仕上り圧延ライン３並びに種々の縁条件用のストリップ温度１５の経過を示す。スケール洗浄機２５は特に一列であり、前方に接続されている。すべての圧延スタンド３ａ．．．３ｎが上昇した作業ロール温度により、Ｆ１−Ｆ７にて例えば４００℃により運転される場合には、局部的ストリップ温度１５が有利に奏する。図示された例では、スケール洗浄機２５の後で１１８０℃の開始温度５が達成され、９１０℃の目標温度６が達成され得る。通常の作業ロール温度の使用の際に、例えば８０５℃の許容できない低いストリップ温度１５が生じ、図４において点線で描かれた曲線によって認識される。

作業ロール４を誘導領域８ａで加熱するか、或いは予熱することが設けられている。この装置が図４に圧延スタンドＦ１の入口側にのみに図示されている。けれども、すべての圧延スタンド３ａ．．．３ｎの配列が好ましく且つ実施できる。

作業ロール４の誘導加熱８ａの強度はロール長さにわたり種々に与えられる。

方法態様或いは作業ロール冷却水量２６の経過は図５に図示されている。「通常」冷却水量に比べて、この方法では通常には図示された無端圧延処理を開始するために僅かな量が使用され、ロール心温度２０の増加によりさらにオンライン算出モデル７により与えられた目標量に減少される。

作業ロール４における熱放出を減少させる記載方法は、比較的長い圧延時間と低い圧延速度による無端圧延の説明した用途に限定されない。この方法は従来の単スタンド或いは複数スタンドの熱ストリップ圧延ラインにも使用され得る。

温度感知性材料には、より高い圧延温度では、ストリップ表面の僅かな下冷却が圧延接触によって達成される。これによって均質特性がストリップ内部に、例えばストリップ厚にわたり生じる。

作業ロール冷却なしと従来の作業ロール冷却を備える経過の時間にわたる作業ロール温度の線図を示す。 狙った上昇した作業ロール温度の目的の減少した作業ロール冷却の同じ線図を示す。 作業ロール温度モデルのシステム構成のブロック線図を示す。 種々の作業ロール温度レベルでは熱ストリップ仕上り圧延ラインと熱ストリップ仕上り圧延ラインによるストリップ温度経過とを示す。 時間にわたり作業ロール冷却水量の経過の線図を示す。

符号の説明

１．．．．．金属ストランド、特に鋼材ストランド
２．．．．．薄い熱ストリップ
３．．．．．熱ストリップ仕上り圧延ライン
３ａ... ３ｎ．．．圧延スタンド
４．．．．．作業ロール
４ａ．．．．作業ロール心
４ｂ．．．．作業ロール表面
５．．．．．開始温度
６．．．．．目標温度
７．．．．．オンライン算出モデル
８．．．．．加熱装置
８ａ．．．．誘導領域
９．．．．．作業ロール温度モデル
１０．．．．作業ロール表面温度
１１．．．．標本計画パラメータ
１２．．．．圧延力
１３．．．．入出口厚
１４．．．．圧延速度
１５．．．．ストリップ温度
１６．．．．スケール層厚
１７．．．．ストリップ材料
１８．．．．作業ロール冷却
１９．．．．平均表面温度
１９ａ．．．上昇した平均表面温度
２０．．．．心温度
２１．．．．従来の作業ロール冷却
２２．．．．減少した作業ロール冷却
２３．．．．最初の温度差
２４．．．．作業ロールの最高許容応力値
２５．．．．スケール洗浄機
２６．．．．作業ロール冷却水量の経過

Claims (29)

1. 速い鋳造速度によって鋳造圧延して、それに引き続いて、作業ロール（４）の温度の制御の下で比較的低いストリップ速度をもつ比較的薄い金属ストランド（１）、特に鋼材ストランドから複数のスタンドの熱間ストリップ仕上げ圧延ライン（３）における薄い熱間ストリップ（２）へ熱間圧延する方法において、およそ４ｍ／min から１２ｍ／min までの鋳造速度で且つ鋳造ストランドの比較的薄い鋳造厚さを考慮して、圧延速度が適合され、作業ロール（４）の温度が低い開始温度（５）から出発して所定の上昇割合により上昇され、ストリップ温度（１５）は熱間ストリップ仕上げ圧延ライン（３）内部で熱間ストリップ（２）の目標圧延温度（６）に調整され且つ圧延冷却（１８）の強度の調整或いは制御によって調整されるか、又は熱間ストリップ（２）の目標圧延温度に調整されるか或いは圧延冷却（１８）の強度の調整或いは制御によって調整されることを特徴とする方法。
2. 所定標本計画データでは、作業ロール（４）の圧延材料の始動温度の下に位置する目標温度（６）が調整されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 所定冷却水量（２６）を作業ロール（４）へもたらすことにより、最高圧延温度とストリップ速度が調整され、それにより所定ストリップ目標温度（６）が達成されることを特徴とする請求項１或いは２に記載の方法。
4. 作業ロール（４）の作業ロール心（４ａ）と作業ロール表面（４ｂ）の間の温度差は、許容応力が作業ロール（４）にて重なり合わないように、調整されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 応力監視は作業ロール内で半径方向並びに軸方向に算出された温度や応力領域に基づいて実施されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 応力監視はオンライン算出モデル（７）によって制御されることを特徴とする請求項４或いは５に記載の方法。
7. 作業ロール（４）はその使用前に開始温度（５）に予熱されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 作業ロール（４）は所定温度レベルに比べて超過したストリップ温度により運転されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 作業ロール（４）は誘導領域（８ａ）にて回転下で予熱されることを特徴とする請求項５或いは６に記載の方法。
10. 作業ロール表面（４ｂ）の誘導加熱は圧延スタンド（３ａ．．．．３ｎ）の流入側にて行なわれることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 作業ロール（４）の誘導加熱は膨らみに渡って種々に行なわれることを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
12. 作業ロール（４）は誘導領域（８ａ）にて熱間ストリップ仕上げ圧延ライン（３）の内部に或いは熱間ストリップ仕上げ圧延ライン（３）の傍に取り付け前に予熱されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. 始動処理中に圧延冷却及び誘導加熱又はそのいずれか一方の強度の外に圧延プログラム構成が調整量として使用されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
14. 所定スケール洗浄機（２５）は最小水量により、特に一列に運転されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
15. 作業ロール冷却（１８）の冷却強度は精密に計量された冷却剤及び洗浄霧又はそれらのいずれか一方によって調整されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
16. 熱間ストリップ仕上げ圧延ライン（３）の圧延スタンド（３ａ．．．．３ｎ）の一部のみがそれぞれの作業ロール（４）の上昇した温度により運転されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
17. より高い圧延温度の影響と作業ロール（４）の膨張の影響は機械的及び熱的輪郭調整部材による作業ロール（４）からストリップ縁領域におけるストリップ型への熱によって補償されることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 連続鋳造装置と熱間ストリップ圧延ライン（３）、加熱手段（８）と各圧延スタンド（３ａ．．．．３ｎ）に付属された作業ロール（４）用冷却手段を備える鋳造圧延装置において、作業ロール（４）の長さは温度上昇に一致されており、作業ロール軸受が冷却され、油循環潤滑部に接続されているか、或いは特殊グリースによって潤滑されていることを特徴とする鋳造圧延装置。
19. 作業ロール（４）は熱間状態で研磨されていることを特徴とする請求項１８に記載の鋳造圧延装置。
20. 作業ロール（４）用材料として、耐熱性且つ耐磨耗性材料が設けられていることを特徴とする請求項１８或いは１９に記載の鋳造圧延装置。
21. 熱間ストリップ仕上げ圧延ライン（３）の圧延スタンド（３ａ．．．．３ｎ）のために、所謂ＨＩＰ圧延（熱均衡圧延）が設けられていることを特徴とする請求項２０に記載の鋳造圧延装置。
22. オンライン算出モデル（７）には、測定された作業ロール表面温度（１０）、作業ロール（４）の開始温度（５）と作業ロール（４）の物理的特性に基づいている作業ロール温度モデル（９）が含まれていることを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか一項に記載の鋳造圧延装置。
23. 作業ロール温度モデル（９）では、最高平均圧延表面温度（１９）、作業ロール心（４ａ）と作業表面（４ｂ）の間の最高許容温度差（２３）と作業ロール（４）の最高許容応力（２４）が考慮されていることを特徴とする請求項２２に記載の鋳造圧延装置。
24. 圧延スタンド（３ａ．．．．３ｎ）間にはエッジライナーカバーが据え付けられていることを特徴とする請求項１８乃至２３のいずれか一項に記載の鋳造圧延装置。
25. 前圧延スタンド（３ａ．．．．３ｎ）間にはエッジライナーカバーの下に不活性ガス供給部が設けられていることを特徴とする請求項２４に記載の鋳造圧延装置。
26. 標本計画パラメータ（１１）の下に、少なくとも圧延力（１２）、入出口厚さ（１３）、圧延速度（１４）、ストリップ温度（１５）、スケール層圧（１６）とストリップ材（１７）が考慮されていることを特徴とする請求項１７乃至２２のいずれか一項に記載の鋳造圧延装置。
27. 標本計画における厚さ減少は熱間ストリップ仕上げ圧延ライン（３）の後部領域に移動されていることを特徴とする請求項２５に記載の鋳造圧延装置。
28. 最小出口厚（１３）が固定値に限定されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造圧延装置。
29. およそ７個の圧延スタンド（Ｆ１からＦ７まで）を備える熱間ストリップ仕上げ圧延ライン（３）はＨ＝５０〜９０ｍｍの鋳造ストランド厚と０．６〜１．２ｍｍの最小出口厚（１３）に設けられていることを特徴とする請求項１８乃至２８のいずれか一項に記載の鋳造圧延装置。

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