JP2018075593A - 幅プレス装置及び熱間スラブの幅圧下方法 - Google Patents

Abstract

【課題】幅プレス装置による熱間スラブの幅圧下による熱間スラブの捩れを抑制して安定的な幅圧下を可能とする。
【解決手段】パスライン９に沿って搬送されてくる熱間スラブ２を、幅プレス装置３の対をなす金型１０で幅圧下する。金型１０の圧下方向に垂直な面に対する、金型１０における熱間スラブ２に当接する当接面の熱間スラブ２の板厚方向に沿った傾斜角θを、予め設定した基準値以下に管理する。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱延設備における、搬送されてくる熱間スラブを幅圧下する技術に関する。

幅プレス装置は、パスラインに沿って搬送されてくる熱間スラブを、対をなす金型によって幅圧下する。幅圧下後の熱間スラブは、例えば、下流の熱間圧延機に送られる。
このような幅プレス装置による熱間スラブの幅圧下時に発生する問題の解決方法としては、例えば特許文献１や２に記載がある。すなわち、特許文献１には、座屈ロールの設定位置や制御方法により、熱間スラブの座屈を防止して安定的な幅圧下を可能とする幅圧下プレスの座屈防止方法が開示されている。また特許文献２には、幅圧下プレス時の熱間スラブ搬送不良を防止する方法が記載されている。

特許第５３３８２６５号公報 特開２００８−２３８２３５号公報

幅プレス装置による熱間スラブの幅圧下において、安定的な熱間スラブの幅圧下および搬送を可能とするには、幅圧下後の熱間スラブの変形量を設定値以下にする必要がある。しかし、熱間スラブの捩れ（幅方向片側が持ち上がるような異常変形）によって、その変形量が設定値を越えてしまい、安定的な熱間スラブの幅圧下および搬送ができないという問題があった。そこで、安定的な熱間スラブの幅圧下および搬送が可能な熱間スラブの幅圧下プレスの捩れ防止方法が必要である。
しかしながら、特許文献１，２には、座屈による異常変形とは異なる捩れの発生を抑制することで安定的に幅圧下を可能とする幅圧下プレスの捩れ防止方法は開示されていない。

本発明は、上記のような点に鑑みてなされたもので、幅プレス装置による熱間スラブの幅圧下による熱間スラブの捩れを抑制して安定的な幅圧下を可能とすることを目的とする。

課題を解決するために、本発明の一態様は、パスラインに沿って搬送されてくる熱間スラブを、対をなす金型で幅圧下する幅プレス装置において、上記金型の圧下方向に垂直な面に対する、上記金型における上記熱間スラブに当接する当接面の上記熱間スラブの板厚方向に沿った傾斜角を０．１度以下に設定すると共に、対をなす金型における熱間スラブ厚さ方向のズレを５ｍｍ以下に設定する。
また、本発明の他の態様は、パスラインに沿って搬送されてくる熱間スラブを、幅プレス装置の対をなす金型で幅圧下する幅圧下方法において、上記金型の圧下方向に垂直な面に対する、上記金型における上記熱間スラブに当接する当接面の上記熱間スラブの板厚方向に沿った傾斜角を、予め設定した管理値以下に管理する。

本発明の態様によれば、幅プレス装置による熱間スラブの幅圧下において、熱間スラブの捩れを抑えることで安定的な熱間スラブの幅圧下が可能となる。この結果、幅圧下処理を施しても、熱間スラブの安定した搬送が可能となる。

本発明に基づく実施形態に係る熱間圧延設備の例を示す概念図である。 本発明に基づく実施形態に係る幅プレス装置を説明するパスライン方向からみた概略図である。 本発明に基づく実施形態に係る対をなす金型と熱間スラブとの関係を示す斜視図である。 本発明に基づく実施形態に係る傾斜角を説明する概念図である。 解析条件を説明する図である。 傾斜角が０．７度の場合の解析結果を示す図である。 傾斜角及び高さズレと捩れ高さの解析結果を示す図である。 経過時間と摩耗量合計値との関係を示す図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、加熱炉１で加熱された熱間スラブ２は、ローラテーブル等からなる搬送テーブルによって規定されるパスライン９に沿って搬送される。搬送される熱間スラブ２は、幅プレス装置３で適宜幅圧下される。幅圧下された熱間スラブ２は、続けてパスライン９に沿って熱間圧延機（粗圧延機５及び仕上圧延機６）に送られて圧延され、ランナウトテーブル７で空冷された後にマンドレル８に巻き取られてコイルとなる。符号４はデスケーラ設備を示す。

幅プレス装置３は、図２に示すように、一対の金型１０と、各金型１０をそれぞれ圧下方向に沿って進退可能に支持する案内部１１と、案内部１１を通じて各金型１０をそれぞれ圧下方向に駆動する駆動装置１４とを備える。
一対の金型１０は、搬送されてくる熱間スラブ２を幅方向から挟むようにして対向配置している。一対の金型１０における、熱間スラブ２に面する面が当接面となる。
案内部１１は、金型１０の進退方向（圧下方向２０）に長軸を向けて配置されると共に、その前部に金型１０が固定されている。案内部１１は、進退方向に沿って配置された複数のライナー１２ａ〜１２ｄと受けローラ１３ａ〜１３ｄの複数の組によって、進退方向に移動可能に支持されている。

ライナー１２ａ〜１２ｄは、案内部１１の上面と下面にそれぞれ進退方向に所定間隔を開けて取り付けられている。図２では、案内部１１の上面及び下面において、進退方向前側と後側にライナー１２ａ〜１２ｄが配置されている場合を例示している。また各ライナー１２ａ〜１２ｄの表面は、金型１０の進退方向（圧下方向２０）に対し平行な面となるように設定されている。
受けローラ１３ａ〜１３ｄは、上記各ライナー１２ａ〜１２ｄと対をなしてそれぞれ設けられている。そして、受けローラ１３ａ〜１３ｄは、ライナー１２ａ〜１２ｄと共に、案内部１１を上記進退方向にのみ移動可能に支持する。

駆動装置１４は、例えばクランク機構等からなり、案内部１１を介して金型１０を進退方向に駆動可能となっている。
また、対をなす金型１０の当接面は、図３に示すように、パスライン９の上流側に向けて外開きのテーパ部を有し、幅プレス装置３は、パスライン９に沿って搬送されてくる熱間スラブ２を、対をなす金型１０で間欠的に、例えば２０パス程度で幅圧下する。
各金型１０の熱間スラブ２に当接する当接面は、図２に示すように、金型１０の圧下方向２０に垂直な面２１に対する熱間スラブ２の板厚方向（図２では上下方向）に沿った傾斜角θを０度若しくは０度近傍に初期設定され、また対向する金型１０の中心が一致、すなわち高さズレΔｙが０となるように初期設定されて使用される。

しかしながら、使用にしたがい、案内部１１を案内するライナー１２ａ〜１２ｄの表面と受けローラ１３ａ〜１３ｄとの間に生じる摩耗によって、図４のように、上記傾斜角θが徐々に大きくなる。特に、下面側の金型１０に近いライナー１２ｃ及び受けローラ１３ｃで相対的に多く摩耗が発生する傾向にある。
発明者らの検討によれば、案内部１１は、進退方向（圧下方向２０）に通常２〜３ｍ程度の長さを有しているため、案内部１１の後端部を中心にして傾斜角θに０．１度の傾きがついても、金型１０の位置では、熱間スラブ２の厚さ方向中心と金型１０の中心と高さズレΔｙが約５ｍｍ発生する。即ち、対向する金型１０において、熱間スラブ２の厚さ方向（高さ方向）に５ｍｍ程度の高さズレΔｙが発生することになる。

そこで、発明者らは、下記の解析条件で、高さズレΔｙ及び傾斜角θと、熱間スラブ２に発生した捩れ高さとについて解析を行った。
ここで、熱間スラブ２の捩れ高さとは、熱間スラブ２の幅方向両端部の各厚さ方向中央高さＹ_０とＹ_Ｄ（Ｙ_０−Ｙ_Ｄ）との差である。すなわち、幅方向の一方の端部に対する、他方の端部の上下方向への偏差量である。

［解析条件］
・熱間スラブ寸法（ｍｍ）：２３５ｔ×１０５０ｗ×３０００ｌ
・幅圧下量：３５０ｍｍ
・変形抵抗：Y03C.R at１２００度（歪速度：１．０／ｓｅｃ）
（温度一定で弾塑性解析）
・摩擦係数：０．３
・送り量：４００ｍｍ／パス（送り速度：０．３３３ｍ／ｓｅｃ）
・パス数：６パス（１．２ｓｅｃ／ｃｙｃｌｅ×６ｃｙｃｌｅ）

そして図５のように、傾斜角θを０．７度に設定して、高さズレΔｙと捻れ高さ（Ｙ_０−Ｙ_Ｄ）との関係について解析したところ、図６の結果を得た。なお、図６中、星印の位置は、傾斜角θが０．７度となり高さズレΔｙが１５ｍｍとなっている実際の幅プレス装置３による６パス目の結果であり、解析結果とほぼ同じ値となっていた。
ここで、許容の捻れ高さを３０ｍｍ以下に設定した。熱間スラブ２の捩れ高さが３０ｍｍ以下であれば、ほぼ全ての熱間スラブ２を熱間圧延する際に、安定して圧延処理が可能であると考えられる。

この図６から分かるように、対をなす金型１０の間に高さズレΔｙが無くても、傾斜角θが０．７度の場合には、捻れ高さが高く発生することが分かる。このため、傾斜角θを管理することが重要であることが分かる。
更に、傾斜角θ及び高さズレΔｙと捻れ高さとの関係を求めたところ、図７に示すような関係の解析結果を得た。

この図７から分かるように、熱間スラブ２に発生する捻れ高さと、傾斜角θ及び高さズレΔｙとは相関があり、例えば傾斜角０．１度以下で高さずれが５ｍｍ以下とすることが好ましいことが分かる。
そして、ＦＥＭシミュレーションなどのコンピュータを使用した解析によって、熱延工場の操業条件（熱間スラブ厚、熱間スラブ幅、熱間スラブ長、幅圧下量、許容高さ（搬送テーブルからの許容出来る高さ））から、許容される傾斜角θの上限の管理値（許容値）を求める。

上記の管理方法としては、実機での傾斜角θを求めおき、定期検査時などの設備停止時に、例えば下面ライナー１２ａ〜１２ｄの点検（目視点検・磨耗量測定）を実施して所要以上の摩耗がないか確認して、取替時期（基準値以上となる時期）を予測して、実機での傾斜角θが上記の管理値に近づいたと判定した場合には、ライナー１２ａ〜１２ｄや受けローラ１３ａ〜１３ｄの取替などの対応によって傾斜角θを０度に近づくように設定すると共に、対をなす金型１０の中心を合わせるように調整する。
このとき、傾斜角θ自体を計測して管理する場合、０．１度などと微小な傾斜変化を検出することになるため、下面側のライナー１２ａ〜１２ｄと受けローラ１３ａ〜１３ｄの摩耗量合算値（摩耗量合計値）で管理することが好ましい。

また簡便的に、下面側で且つ金型１０に近い位置に存在するライナー１２ｃ及び受けローラ１３ｃの摩耗量合算値だけで、傾斜角θ及び高さズレΔｙを推定して管理値内か判定しても良い。このライナー１２ｃ及び受けローラ１３ｃでの摩耗量が支配的であり、且つこの摩耗量が高さズレΔｙに近い値と推定可能であるため、この摩耗量合計値から簡便に判定可能である。
下面の摩耗量合算値において、傾斜角θが０．１度の場合における、前部側の摩耗量合算値と後部の摩耗量合算値との差が、上述のとおり約５ｍｍであるため、下面の摩耗量合算値に換算して管理した方が、傾斜角θを直接計測する場合に比べて管理が容易となる。

ここで、摩耗量合算値は、各部品の摩耗量を直接測定する必要はなく、例えば、対象とする受けローラ１３ａ〜１３ｄの回転軸と、案内部１１へのライナー１２ａ〜１２ｄを取り付けた位置との上下方向の距離によって、求めればよい。
また、この場合には、傾斜角θだけでなく、高さズレΔｙも合わせて求めることが出来るので、より精度良く、許容以上の捻れ高さかどうかを判定することが可能となる。
例えば、図７から分かるように、傾斜角θを０．１度以下で且つ高さズレΔｙが５ｍｍ以下を基準に管理することが好ましい。

このような範囲以下の傾斜角θであるように管理することで、幅プレス装置３による熱間スラブ２の幅圧下において、幅圧下後の熱間スラブ２の捩れを防止することが可能となる。
ここで、熱間スラブ２に対し所定以上の捩れが発生すると、熱間圧延機手前の設けたデスケーラ設備４に衝突したり、圧延ローラに上手く噛み込まなかったりするおそれがある。
また、摩耗量合計値の時系列変化は、図８のようになる。これは、受けローラ１３ａ〜１３ｄは表層だけ浸炭処理が施されているため、表層が摩耗する際には摩耗変化が小さいが、その層以上に摩耗が生じると単位時間当たりの摩耗量が急に増加する。このため、受けローラ１３ａ〜１３ｄ側の摩耗量は、目視によって浸炭処理層が無くなりはじめた状態かで判定したり、摩耗量合算値の単位経過時間当たりの摩耗量変化の割合が大きくなった時点で交換時期と判定したりする。

なお、熱間スラブ２捩れのメカニズムは、下記である。
１，下面ライナー１２ａ〜１２ｄ・受ローラの磨耗により、幅圧下する金型１０に傾斜角θが発生する。
２，金型１０が傾斜すると、傾斜している金型１０側の熱間スラブ２が下方向へ変形する。
３，熱間スラブ２の下方向への変形は、搬送ロールにて拘束されているため、傾斜している金型１０側と反対側の金型１０と当接する熱間スラブ２の端部側が、上方向に変形し、捩れとなる。

以上説明したように、本実施形態によれば、幅プレス装置３による熱間スラブ２の幅圧下において、上記方法を具備することにより、熱間スラブ２の捩れを防止して、安定的な熱間スラブ２の幅圧下および搬送が可能となるため、実用上極めて有用である。

１ 加熱炉
２ 熱間スラブ
３ 幅プレス装置
４ デスケーラ設備
５ 粗圧延機
６ 仕上圧延機
７ ランナウトテーブル
８ マンドレル
９ パスライン
１０ 金型
１１ 案内部
１２ａ-１２ｄ ライナー
１３ａ-１３ｄ 受けローラ
１４ 駆動装置
２０ 圧下方向
Δｙ 高さズレ
θ 傾斜角

Claims (6)

1. パスラインに沿って搬送されてくる熱間スラブを、対をなす金型で幅圧下する幅プレス装置において、
   上記金型の圧下方向に垂直な面に対する、上記金型における上記熱間スラブに当接する当接面の上記熱間スラブの板厚方向に沿った傾斜角を０．１度以下に設定すると共に、対をなす金型における熱間スラブ厚さ方向のズレを５ｍｍ以下に設定することを特徴とする幅プレス装置。
2. パスラインに沿って搬送されてくる熱間スラブを、幅プレス装置の対をなす金型で幅圧下する幅圧下方法において、
   上記金型の圧下方向に垂直な面に対する、上記金型における上記熱間スラブに当接する当接面の上記熱間スラブの板厚方向に沿った傾斜角を、予め設定した管理値以下に管理することを特徴とする熱間スラブの幅圧下方法。
3. 上記金型は、当該金型側のライナーと、上記ライナーに当接する受けローラによって圧下方向に案内可能となっており、
   上記ライナー及び上記受けローラの摩耗量合算値で上記傾斜角を管理することを特徴とする請求項２に記載した熱間スラブの幅圧下方法。
4. 上記管理値を、少なくとも上記熱間スラブの許容高さから設定することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載した熱間スラブの幅圧下方法。
5. 更に、対をなす金型における熱間スラブ厚さ方向のズレを５ｍｍ以下となるように管理することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載した熱間スラブの幅圧下方法。
6. 上記傾斜角の管理値は０．１度であることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載した熱間スラブの幅圧下方法。

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