JP2022118659A - 熱延鋼帯の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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ここで、ランナウトテーブルは、通過する熱延鋼帯に対して、上下に設置された多数のノズルから水を噴出することで熱延鋼帯を冷却する設備である。
ランナウトテーブルでは冷却水を噴射する区間を分けられるようになっている。各区間をバンクと呼ぶ。冷却水を噴射するバンク数を増減させることで、熱延鋼帯に冷却水がかかる時間を調整しCTを制御する。使用するバンク数が多いほど、通過に要する時間が長くなり、冷却による温度降下量が大きくなる。
また、熱延鋼帯をランナウトテーブルで冷却する時間は、熱延鋼帯の搬送速度の影響も受ける。熱延鋼帯の搬送速度が遅いほど冷却時間が長くなるため、CTを低くすることができる。
さらに、冷却能力は熱延鋼帯の板厚の影響も受ける。板が厚いほど冷えにくく、板が薄いほど冷えやすい。
ランナウトテーブルを通過した熱延鋼帯は、次に巻取機で巻き取られてコイル状になる。巻取時には、まず熱延鋼帯の先端部がピンチロールによって曲げられる。その後、マンドレルによって巻取られる。
巻取り開始時の適正な速度は、熱延鋼帯の幅や厚みで異なり、厚物に対しては150mpm以上の速度で巻取機に侵入させて巻取りを開始する。
そのため、熱延鋼帯の製造するために、目標CTを達成しつつ、適切な巻付きを実現するために、様々な開発がなされてきた。
特許文献1に示す熱延鋼帯の冷却装置は、複数の回転するローラテーブル上を鋼帯が搬送されるランナウト(冷却設備)で鋼帯の上下面に冷却水を噴射するノズルを設置し、鋼帯を冷却する冷却装置を最終仕上圧延機の後方直近に配置している。そして、圧延機から冷却装置まではガイドで挟まれた狭い隙間に鋼帯を搬送させるようにしている。
特許文献1に示す熱延鋼帯の冷却装置によれば、圧延直後の鋼帯を圧延機直近で上下に対称に急速冷却が可能となり、オンラインの冷却によって結晶粒の微細な熱延鋼帯を安定して製造することができる。
特許文献2に示す熱延鋼帯の冷却装置は、鋼帯が搬送されるランナウト上で、搬送ロール間に下面冷却ボックスを設置し、この下面冷却ボックスと相対する位置にライン上から昇降可能な上面冷却ボックスを設置している。そして、鋼帯に対し上下対称に冷却水を噴射し、これら上下部からくる冷却水流が合流するほぼ中心部に鋼帯を通過させ、少なくとも出側には搬送ロールと周速度が同一の水切りロールを昇降自在に設置し、鋼帯先端が冷却装置を通過するのと同時に水切りロールを回転させながら下降させ、同時に上面冷却ボックスも下降させて鋼帯の冷却を行う。
この特許文献2に示す熱延鋼帯の冷却装置によれば、上下対称に急速な冷却が可能となり、オンラインの冷却によって結晶粒の微細な熱延鋼帯を安定して製造することができる。
しかしながら、特許文献1に示す熱延鋼帯の冷却装置及び特許文献2に示す熱延鋼帯の冷却装置のいずれにあっても、仕上圧延後の長さがランナウトテーブルの長さよりも短くなる熱延鋼帯の冷却及び製造については、一切言及していない。
このため、特許文献1及び特許文献2に示す熱延鋼帯の冷却装置では、仕上圧延後の長さがランナウトテーブルの長さよりも短くなる鋼材のCTの目標CTの達成と当該鋼材の巻取機での適切な巻付きの両立を図ることができない場合がある。
従って、本発明はこの従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、仕上圧延後の長さがランナウトテーブルの長さよりも短くなる鋼材の巻取温度の目標巻取温度の達成と当該鋼材の巻取機での適切な巻付きの両立を可能とした熱延鋼帯の製造方法及び製造装置を提供することにある。
Ls=M/(ρTW) ・・・(1)
ここで、Mは鋼材の重量、ρは鋼材の密度、Tは仕上圧延後の鋼材の板厚、Wは仕上圧延後の鋼材の板幅である。なお、ρは例えば7.85ton/m3の値が用いられる。
例えば、鋼材の重量Mが32tonの場合、仕上圧延後の鋼材の板幅Wが2000mmでは、仕上圧延後の鋼材の板厚Tが19mm以上のときに、仕上圧延された後の鋼材の長さLsが107.4m以下になるため、ランナウトテーブルの長さLeが140mの場合は、本発明による制御が可能となる。
また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
図1に示す熱間圧延ライン1は、鋼材Sの搬送方向上流側から下流に向かう順に、鋼材Sを加熱する加熱炉2と、加熱された鋼材Sを粗圧延する複数のスタンドR1~R3を有する粗圧延機3と、粗圧延された鋼材Sを仕上圧延する複数のスタンドF1~F7を有する仕上圧延機4と、仕上圧延された鋼材Sを所定温度まで冷却するランナウトテーブル5と、冷却された鋼材Sをコイルに巻き取る巻取機8とを備えている。仕上圧延された鋼材Sは、所定板厚の熱延鋼帯となり、所定の巻取温度(CT)でコイルに巻き取られて製造される。
ここで、仕上圧延機4の所定スタンドのワークロールの回転軸には、その回転数を計測し鋼材Sの搬送速度である板速度を測定する出側板速度検出器9が設けられている。
また、仕上圧延機4の出側には、仕上圧延出側の鋼材Sの温度である板温度(実績FDT)を測定する出側板温度計10が設置されている。また、仕上圧延機4の出側には、仕上圧延後の鋼材Sの板厚を測定する出側板厚計11が設置されている。更に、仕上圧延機4の出側には、仕上圧延後の鋼材Sの板幅を測定する出側板幅計12が設置されている。
また、巻取機8は、搬送されてくる鋼材Sの方向を曲げるピンチロール6と、鋼材Sをコイル状に巻取るマンドレル7とを備えている。
ここで、ランナウトテーブル5には、冷却水を噴射するノズルのあるバンクの数及び鋼材Sの搬送速度を制御する冷却制御部14が接続されている。
冷却制御部14は、鋼材Sの巻取温度計13での巻取温度(CT)が目標巻取温度(目標CT)となるように、出側板温度計10からの仕上圧延出側の鋼材Sの温度である板温度(実績FDT)に基づいて、ランナウトテーブル5での冷却水を噴射するノズルのあるバンクの数及び鋼材Sの搬送速度を制御する。
ここで、仕上圧延された後の鋼材Sの長さLsは、次の(1)式により定義される。
Ls=M/(ρTW) ・・・(1)
ここで、Mは鋼材Sの重量、ρは鋼材Sの密度、Tは仕上圧延後の鋼材Sの板厚、Wは仕上圧延後の鋼材Sの板幅である。なお、ρは例えば7.85ton/m3の値が用いられる。
そして、冷却制御部14は、算出された仕上圧延された後の鋼材Sの長さLsがランナウトテーブル5の長さLeよりも短いか否かを次の(2)式により判断する。
Ls<Le ・・・(2)
なお、ランナウトテーブル5の長さLeの情報は、上位計算機15から冷却制御部14に入力される。
本実施形態において、例えば、鋼材Sの重量Mが32tonの場合、仕上圧延後の鋼材Sの板幅Wが2000mmでは、仕上圧延後の鋼材Sの板厚Tが19mm以上のときに、仕上圧延された後の鋼材Sの長さLsが(1)式により107.4m以下になるため、ランナウトテーブルの長さLeが140mの場合は、(2)式により本発明による制御が可能となる。
ここで、冷却制御部14は、出側板厚計11からの仕上圧延された後の鋼材Sの板厚Tの情報、出側板幅計12からの仕上圧延された後の鋼材Sの板幅Wの情報、及び上位計算機15からの鋼材Sの重量Mの情報、鋼材Sの密度ρの情報に基づいて、仕上圧延された後の鋼材Sの長さLsを前述の(1)式により算出する。
そして、冷却制御部14は、仕上圧延後の鋼材Sの長さLsがランナウトテーブル5の長さLeよりも短いと判断しているときには、次のように鋼材Sの搬送制御を行う。
即ち、冷却制御部14は、鋼材Sの先端部Saがランナウトテーブル5に仕上圧延速度(一般的に最低速度80mpm、最高速度400mpm)で進入してからその仕上圧延速度で鋼材Sを搬送させるよう搬送ロール51に回転速度指令を送出する。
そして、鋼材Sの尾端部Sbが最終スタンドF7を抜けた時、冷却制御部14は、鋼材Sを80mpm未満の減速時速度にまで減速させ、当該減速時速度で鋼材Sを搬送するよう搬送ロール51に回転速度指令を送出する。
一方、冷却制御部14は、仕上圧延後の鋼材Sの長さLsがランナウトテーブル5の長さLe以上と判断しているときには、次のように鋼材Sの搬送制御を行う。
即ち、冷却制御部14は、鋼材Sの先端部Saがランナウトテーブル5に仕上圧延速度(一般的に最低速度80mpm、最高速度400mpm)で進入してからその仕上圧延速度で鋼材Sを搬送させるよう搬送ロール51に回転速度指令を送出する。
これにより、冷却制御部14による鋼材Sの搬送速度制御は終了する。
なお、冷却制御部14は、冷却制御部14による鋼材Sの搬送速度制御の際に、鋼材Sの巻取温度計13での巻取温度(CT)が目標巻取温度(目標CT)となるように、ランナウトテーブル5での冷却水を噴射するノズルのあるバンクの数を設定し、そのバンクに噴射指令を送出し、鋼材Sの冷却を行う。
つまり、当該鋼材Sが仕上圧延速度(一般的に最低速度が80mpm、最高速度が400mpm)でランナウトテーブル5を通過すると、当該鋼材のランナウトテーブル5を通過する時間が短くなる。その際に、鋼材が厚物の場合には、冷却時間が短いことから、鋼材SのCTが目標CTに達成しない場合がある。鋼材の冷却制御において冷却水の噴射量を増加(すべてのバンクから冷却水を噴射し、各バンクでの冷却水量を増加)すれば目標CTを確保できることがあるが、冷却設備の関係で冷却水の噴射量を増加することにも限界があり、目標の冷却水噴射量を得られないことがあるからである。
これに対して、本実施形態のように、ランナウトテーブル5に鋼材Sの先端部Saが仕上圧延速度(一般的に最低速度80mpm、最高速度400mpm)で進入を開始した後に、鋼材Sの搬送速度を80mpm未満の減速時速度にまで減速させて、当該減速時速度で鋼材Sを搬送する。これにより、冷却時間を長くとることができ、鋼材SのCTを目標CTとすることができる。
なお、80mpm未満の減速時速度を具体的にどれくらいにするかについては、目標CTによって適宜決定される。また、減速時速度の最低速度は、10mpmとすることが好ましい。減速時速度の最低速度が、10mpmよりも遅いと、冷却水が鋼材Sの上面に滞留し温度ムラが発生するという不都合がある。
例えば、冷却制御部14がランナウトテーブル5に鋼材Sの先端部Saが仕上圧延速度で進入を開始した後に、鋼材Sの搬送速度を減速時速度にまで減速させる開始トリガーは、鋼材Sの尾端部Sbが最終スタンドF7を抜けた時である必要は必ずしもない。
また、冷却制御部14が、減速時速度で鋼材Sを搬送させた後に、鋼材Sの搬送速度を150mpmから400mpmまでの間の巻取時速度にまで加速させる開始トリガーは、鋼材Sの先端部Saがランナウトテーブル5を抜けたときに限らず、鋼材Sの先端部Saが巻取機8に巻取り開始されるまでの間であればよい。
2 加熱炉
3 粗圧延機
4 仕上圧延機
5 ランナウトテーブル
6 ピンチロール
7 マンドレル
8 巻取機
9 出側板速度検出器
10 出側板温度計
11 出側板厚計
12 出側板幅計
13 巻取温度計
14 冷却制御部
15 上位計算機
51 搬送ロール
S 鋼材
Sa 先端部
Sb 尾端部
Claims (2)
- 鋼材を仕上圧延機で仕上圧延する仕上圧延工程と、該仕上圧延工程で仕上圧延された鋼材を、前記仕上圧延機の下流側に設けられたランナウトテーブルで冷却する冷却工程と、該冷却工程で冷却された鋼材を巻取機で巻取る巻取工程とを含み、下記(1)式で定義される仕上圧延された後の前記鋼材の長さLsが前記ランナウトテーブルの長さLeよりも短くなる熱延鋼帯の製造方法であって、
前記ランナウトテーブルに前記鋼材の先端部が仕上圧延速度で進入を開始した後に、前記鋼材の搬送速度を80mpm未満の減速時速度にまで減速させて、当該減速時速度で前記鋼材を搬送し、その後に、前記鋼材の先端部が前記巻取機に巻取り開始されるまでの間に、前記鋼材の搬送速度を150mpmから400mpmまでの間の巻取時速度にまで加速させるよう制御することを特徴とする熱延鋼帯の製造方法。
Ls=M/(ρTW) ・・・(1)
ここで、Mは鋼材Sの重量、ρは鋼材Sの密度、Tは仕上圧延後の鋼材Sの板厚、Wは仕上圧延後の鋼材Sの板幅である。 - 鋼材を仕上圧延する仕上圧延機と、該仕上圧延機の下流側に設けられ、前記仕上圧延機で仕上圧延された鋼材を冷却するランナウトテーブルと、該ランナウトテーブルで冷却された鋼材を巻取る巻取機とを備え、下記(1)式で定義される仕上圧延された後の前記鋼材の長さLsが前記ランナウトテーブルの長さLeよりも短くなる熱延鋼帯の製造装置であって、
前記ランナウトテーブルに前記鋼材の先端部が仕上圧延速度で進入を開始した後に、前記鋼材の搬送速度を80mpm未満の減速時速度にまで減速させて、当該減速時速度で前記鋼材を搬送し、その後に、前記鋼材の先端部が前記巻取機に巻取り開始されるまでの間に、前記鋼材の搬送速度を150mpmから400mpmまでの間の巻取時速度にまで加速させるよう制御する冷却制御部を備えていることを特徴とする熱延鋼帯の製造装置。
Ls=M/(ρTW) ・・・(1)
ここで、Mは鋼材Sの重量、ρは鋼材Sの密度、Tは仕上圧延後の鋼材Sの板厚、Wは仕上圧延後の鋼材Sの板幅である。
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