JP2570306B2 - プレスによるスラブ幅サイジング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、プレス加工により熱間スラブを全長に亘
って幅圧下し、該熱間スラブの幅を所定値に整えるため
のスラブ幅変更方法に関するものである。

近年、工業製品の多種多様化傾向を反映し、需要家か
ら要求される鋼板の品種や製品サイズも極めて多種類に
亘っており、特に鋼板に求められる製品サイズは著しく
多くなってきている。

ところで、通常、所望サイズの鋼板を供給するにはそ
のサイズに合った素材が必要であるが、その素材となる
スラブの大部分は連続鋳造法により製造されるため、要
求される鋼板サイズの種類が多くなればなる程それに適
合した寸法のスラブを得るための多数の鋳型を所有しな
ければならなくなり、鋳型の製造コストや保管の点で大
きな不利を余儀なくされていた。しかも、多様サイズの
スラブを鋳造することは鋳型を頻繁に交換せねばならな
いことにつながり、生産性の向上を目的とする連続鋳造
法の利点を損なうことともなっていた。

＜従来技術とその問題点＞ このようなことから、最近では、鋳型交換を行わない
で一定幅のスラブを鋳造し、得られたスラブを幅方向に
圧延してスラブ幅を変更（幅サイジング）する“垂直圧
延法”や、連続鋳造スラブを幅端面からプレスしてその
幅を変更する“プレス幅圧下法”によって種々の幅のス
ラブを製造することが行われている。

ただ、上記“垂直圧延法”によるスラブ幅のサイジン
グ手段には、生産効率は高いがスラブ長手方向端部のク
ロップ形状がフィッシュテール状へ変化する度合が大き
く、これに起因して発生するクロップロスにより歩留り
の大幅な低下を招くことに加えて、圧下量を大きくした
場合は著しいドッグボーン（幅端部の厚さ方向への膨れ
変形）を生じると言う不都合が指摘されていた。

一方、上記“プレス幅圧下法”は、平面図として第４
図に示される如く、連続或いは断続的に移動するスラブ
２の幅端面を、スラブ進行方向の入側が傾斜部12,これ
に続く出側が平行部11となった押圧面を有する一対の押
圧金型1,1でプレスして幅方向に圧縮しサイジングする
手段であって、“垂直圧延法”に見られるフィッシュテ
ール状のクロップ形成はある程度軽減される上、著しい
ドッグボーンを生じることなく大幅圧下ができるので多
サイズのスラブを比較的手軽に製造できるものではあっ
たが、それでも次のような幾つかの問題を抱えていた。

即ち、“プレス幅圧下法”は“垂直圧延法”に比して
生産効率が低い上、スラブをその長手方向の一端部から
他端部へ向かって連続的に一方向に幅圧下した場合に
は、第５図に示す如く、スラブの長手方向後端縁におい
て幅方向中央部がより長手方向に突出した舌状のクロッ
プ形状に変形し、これが歩留りの低下を招いたのであ
る。

そこで、スラブ幅のサイジング法として比較的手軽な
“プレス幅圧下法”に見られる上記問題を軽減すべく、
種々の提案もなされている。

例えば、特開昭60−203303号公報には、スラブの長手
方向一端部から中間部へ順次プレス幅圧下を行った後、
一旦この作業を中断してスラブの他端部をフィッシュテ
ール状になるように予備成形し、続いて長手方向中央部
から他端部へ向って再度プレス幅圧下する方法が記載さ
れている。この方法は、予めフィッシュテール状に成形
された長手方向他端縁を舌状に変形させることにより、
変形を相殺して比較的変形量を少なくしようとするもの
である。

また特開昭60−203304号公報には、スラブの長手方向
一端部から他端部近傍までを所定幅に圧下成形した後、
その他の部分、即ち長手方向他端部を所定幅よりはやや
大きく成形し、この部分を縦ロールを用いて垂直圧延す
ることによって、歩留り向上と設備コストの低減を図る
方法が示されており、更に、特開昭60−36337号公報に
は、プレス金型の平行部により圧下されるスラブの長さ
を幅圧下量に応じて変更することにより、クロップ形状
を制御する方法が開示されている。

しかしながら、上記各提案になる方法をもってしても
やはり舌状クロップ形状の改善が十分ではなく、また生
産性向上の点では格別に顕著な効果を確保できないのが
現状であった。

＜問題点を解決するための手段＞ そこで、本発明者等は上述のような観点から、熱間ス
ラブをプレス幅圧下によりその長手方向全長に亘ってサ
イジングする際に問題となる“長手方向端部のクロップ
ロス”を可及的に抑制すると共に、その生産性をも向上
すべく研究を行ったところ、 「プレス幅圧下法によってサイジングされる熱間スラ
ブのクロップ形状は、押圧金型入側傾斜部の傾斜角，ス
ラブ長手方向端部の成形を開始する押圧金型の部位，並
びにスラブ長手方向端部の近傍を成形する際の少なくと
も第１回目のスラブフィード量に大きく依存しており、
これらを適正に調整するとプレス幅圧下後のクロップ形
状が著しく改善され、その作業性も極めて安定したもの
となる」 との知見を得るに至った。

即ち、本発明者等は、プレス幅圧下法によって熱間ス
ラブの幅サイジングを実施するに際し、クロップ形状に
影響を及ぼす要因を究明しようとして、プレスによる幅
圧下時の条件を種々変化させてプレス幅圧下ないし水平
圧縁の各過程における熱間スラブの長手方向両端部の変
形を実験的に生ぜしめ、これを観察した。なお、上記実
験は、実機縮尺が「1/12.5」の炭素鋼（SS41相当材）ミ
ニチュアスラブを試料とし、プレス実験装置を使用した
モデルプレステストとして行った。

そして、この実験により次の事項が明らかとなったの
である。

なお、以下の説明に使用する各変数は次の通りであ
る。

f_T:初期フィード位置 第１図（ａ）に示すように、押圧金型１の平行部分11
と傾斜部分12との交点からスラブ２の先端縁までの距離
であり、f_T＜０であればスラブ先端縁は押圧金型の平行
部分11に、f_T＞０であればスラブ先端縁は押圧金型の傾
斜部分12にそれぞれ位置することとなる。

f:フィード量 第１図（ｂ）に示すように、押圧金型１による各１回
の幅圧下に際してのスラブの送給量。

Δl:クロップ長 第１図（ｃ）に示すように、スラブの長手方向端縁に
おける幅方向両端縁位置と中央部位置との距離であり、
Δｌ＜０であれば第１図（ｃ）の上図の如くクロップ形
状はフィッシュテール状に、またΔｌ＞０であれば第１
図（ｃ）の下図の如く舌状のクロップ形状を呈している
ことになる。

θ：入側傾斜角 第１図（ｄ）に示すように、押圧金型１の平行部分11
と傾斜部分12とがなす角。

さて、実験は、入側傾斜角θが９〜17゜の範囲にある
押圧金型を使用して行ったが、まず始めに、幅圧下量を
一定としたときの「スラブ先端部の初期フィード位置f_T
とクロップ長Δｌとの関係」、即ちスラブ先端部と押圧
金型との位置関係によるクロップ形状の変化状況を調べ
た結果を第２図に示す（以下、図中並びに本文中の数値
は全て実機換算値とする）。

実験の条件としては、板幅Ｗが1600mmで板厚が270mm
のスラブを用い、押圧金型による幅圧下量ΔＷを350mm
というスラブ幅圧下では苛酷な条件に設定すると共に、
初期フィード位置f_Tを −400mm≦f_T≦＋400mm の範囲で変化させるものとした。そして、第１回目の幅
圧下に引き続く第１回目のスラブ送給のフィード量ｆを
400mmに調整して第２回目の幅圧下を実施し、その後に
続くスラブ中間部の幅圧下に際してもフィード量ｆを40
0mmと一定にして圧下を行った。

なお、本モデルテストでは、まずスラブの一端から長
手方向中央付近までを幅圧下し、この時点でスラブの空
送りを行い、次に他端側から同じ条件で幅圧下し、最終
的にスラブの全長幅圧下を行う方式を採用した。

また、幅圧下したスラブに対しては、圧下による厚み
盛上がり分をならすための水平圧延（R1）を施した。

第２図に示す結果のうち、第２図（ａ）はスラブ先端
部の、そして第２図（ｂ）はスラブ後端部の水平圧延
（R1）後のクロップ長Δｌをそれぞれ示しているが（こ
こで「先端」及び「後端」とは、水平圧延時の方向を基
準としたものである）、この第２図（ａ）及び第２図
（ｂ）からは、以下の事実が明らかである。

即ち、第１図において、初期フィード位置f_Tをスラブ
２の端部が押圧金型１の平行部11に相対させる条件、つ
まりf_T＜０なる条件で幅圧下を行った場合には、第１回
目の幅圧下の際に押圧金型１の平行部11で幅圧下される
スラブ長が長いほどクロップ形状は著しく舌状に変化す
る。

一方、初期フィード位置f_Tが押圧金型１の入側傾斜部
12に相対させる条件、つまりf_T≧０で幅圧下した場合に
は、入側傾斜角θによってそれぞれ次のような傾向を示
す。

ｉ）入側傾斜角θが９゜の場合には、初期フィード位置
f_Tが０の付近で舌状のクロップ長Δｌが最も小さく、f_T
の増加と共にクロップ長Δｌも増加する。

ii）入側傾斜角θが12゜および15゜の場合には、初期フ
ィード位置f_Tに影響されることなくほぼ一定のクロップ
長Δｌを保つ。

iii）入側傾斜角θが17゜の場合には、初期フィード位
置f_Tの増加に伴いクロップ長Δｌは減少する。

以上の事実を踏まえると共に、これを基にして繰り返
された“適正な条件幅を探る実機テストの結果から、ス
ラブ２の初期フィード位置f_Tをf_T＞０として、押圧金型
１の入側傾斜部でプレス幅圧下を開始するものとし、そ
の時の押圧金型１の入側傾斜角θを12〜15゜の範囲に設
定すると共に、少なくとも第１回目のプレス幅圧下後の
フィード量ｆを、クロップ形状の悪化（クロップ長Δｌ
の増加）やプレス荷重増加による設備コストの増加等の
問題を考慮してｆ≦500mmとすることにより、初期フィ
ード位置f_Tに影響されることなくクロップ長Δｌをほぼ
一定の極小値に止め得ることが分かった。

なお、この場合、前記フィード量ｆの決定には必ずし
もプレス押圧金型の振動幅（圧下量に係わる）を関連付
ける必要はない。なぜなら、プレス押圧金型の振動幅の
決定は「プレス押圧金型振動幅＞フィード量×tan（金
型傾斜角）」なる式に従いフィード量ｆを算定因子の１
つとしてなされるのが普通であるが、フィード量ｆの決
定にはプレス押圧金型振動幅を考慮した判断は特になさ
れないからである。

また、ｆ≦500mmの条件内であれば実際的な幅圧下量
の殆どに対しても（例えば苛酷な350mmにも達する幅圧
下量であっても）十分に所期する目的を達成することが
でき、特に幅圧下量（圧下前後のスラブ幅）との格別な
関連付けでもってフィード量ｆを決定する必要もない。

しかも、上述のようにクロップ長Δｌが初期フィード
位置f_Tに影響されないと言うことは、これまでスラブの
定位置停止に要していた時間を短縮できることを意味す
るものであり、従って生産能率の向上が図れると共に、
定位置停止のための設備を簡略化することも可能となっ
て設備コストの低減を図り得ることも分かる。

なお、本モデルテスト幅圧下方式とは異なる方式の、
スラブの一端から他端まで一方向に同じ条件で幅圧下す
る方式等によっても試験を実施したが、この場合にもそ
の他の圧下条件が適正であれば圧下開始端のクロップ形
状改善効果は顕著であり、クロップロスを低減し得るこ
とが確認された。

この発明は、上記知見事項等に基づいてなされたもの
であり、 入側傾斜部とこれに続く出側平行部とから成る押圧面
を有した左右一対の押圧金型によりスラブの幅端面を順
次プレス成形してスラブ幅を変更するに際し、入側傾斜
部の傾斜角が12〜15゜の押圧金型を使用すると共に、ス
ラブ長手方向端部の成形を押圧金型の入側傾斜部で開始
し、かつ押圧金型への少なくとも第１回目のスラブのフ
ィード量を500mm以下とすることにより、スラブ長手方
向端部のクロップ形状を改善してクロップロスによる歩
留りの低下を防止し、かつ生産性の向上をも図り得るよ
うにした点、 に特徴を有するものである。

即ち、本発明に係る熱間スラブの幅サイジング方法で
は、まず、スラブの端部成形を行うための第１回目の幅
圧下時におけるスラブ先端位置を押圧金型の傾斜部に設
定して幅圧下を行うもので、その際の金型の入側傾斜角
θ12〜15゜の範囲に設定されている。次に、端部成形終
了後の熱間圧延スラブには、少なくとも第１回目の押圧
金型へのフィード量ｆを500mm以下とした上で第２回目
以降の幅サイジングが施され、良好なクロップ状態の所
定幅スラブとされる。

ところで、本発明の方法において押圧金型の入側傾斜
角θ12〜15゜の範囲としたのは、入側傾斜角θが12゜未
満では幅圧下の際に必要なプレス荷重が過度に大きくな
り、またプレス後のクロップ形状が悪化するためであ
り、一方、入側傾斜角θが15゜を超えると傾斜が強くな
り過ぎ、スラブと金型が滑って幅圧下不可能となる恐れ
を生じるからである。また、端部成形後の少なくとも第
１回目のスラブのフィード量ｆを500mm以下としたの
は、該フィード量ｆが500mmを超えると、押圧金型の入
側傾斜角の場合と同様、幅圧下時のプレス荷重が過度に
大きくなると共に、クロップ形状の悪化原因となるから
である。

なお、本発明の方法では、前述したように幅サイジン
グ開始に当ってスラブを定位置停止させる必要がないこ
とから、スラブを連続的に搬送しながらプレス成形を開
始することも可能であり、このような手段を採用するこ
とによって上記生産性向上効果やコスト低減効果を一層
高めることもできる。

次に、本発明を実施例によって説明するが、この実施
例では特に本発明の方法の優れた作業能率面を中心に調
査した。

＜実施例＞ 入側傾斜角θが12゜で、傾斜部分の金型長手方向長さ
が900mm,平行部分の長さが600mmの第１図で示すような
押圧金型にて、板幅:1600mm,板厚:270mm,長さ:10mの熱
間スラブを幅圧下量:350mmで幅サイジングした。

この場合のプレス方法は、熱間スラブの先端部を金型
の傾斜部に位置させて第１回目の幅圧下を行い、その
後、スラブのフィード量ｆを400mm一定として一端から
スラブの長手方向中間部まで幅圧下した後、方向を変え
て今度はスラブの他端部を先頭にして該他端部から中間
部までの残部を幅圧下すると言う方式を採用し、10mの
スラブ一本の全長を圧下するのに必要な時間（サイクル
タイム）を調査した。

一方、比較例として従来法（スラブ端部幅圧下時に定
位置停止を行う方法）にて同一寸法スラブの幅サイジン
グを実施し、そのサイクルタイムを調査した。

この結果を第３図に示す。

なお、第３図中の「実施例（１）」は、スラブの定位
置停止をしなかった場合の本発明方法によるサイクルタ
イムを、また「実施例（２）」は、実施例（１）におけ
る如くスラブの定位置停止をしないことに加えて、“ス
ラブを停止させずにプレス金型の往復運動に合わせて連
続的にスラブを移動させながら幅圧下できる機構を持つ
装置”を用いた場合のサイクルタイムをそれぞれ示した
ものである。

この第３図からも明らかな如く、実施例（１）では端
部成形時のスラブの移動に関して定位置停止の必要が無
いため、従来法に比べて先端および後端幅圧下時にそれ
ぞれ約１秒づつ、合計約２秒の短縮が可能であり、サイ
クルタイムが従来法（比較例）の62.7秒から60.7秒と短
縮されている。更に、実施例（２）では端部成形時にス
ラブを停止させることがないため「減速→停止→加速」
と言う動作によるタイムロスが無くなり、従って従来法
（比較例）に比して約5.6秒もの時間短縮が可能であ
り、サイクルタイムは従来法（比較例）の62.7秒から5
7.1秒に改善されている。これらサイクルタイムの短縮
は、比較例を1.0とした場合それぞれ0.97と0.91にな
り、本発明によるスラブ１本当りのサイクルタイムの短
縮効果は明らかである。

＜効果の総括＞ 以上に説明した如く、本発明によれば、プレスによる
熱間スラブの幅サイジングに際して、従来方法に比べて
サイクルタイムを約10％も短縮することが可能であり、
しかも従来方法で必要としたスラブの定位置停止が不要
であるため、定位置停止に必要であった装置及び制御手
段を省略できてスラブ圧延作業の顕著な省力化・低コス
ト化が実現されるなど、産業上有用な効果がもたらされ
るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プレス圧下法によるスラブの幅サイジングに
関する要点説明図であり、第１図（ａ）は初期フィード
位置f_Tを、第１図（ｂ）はフィード量ｆを、第１図
（ｃ）はクロップ長Δｌを、そして第１図（ｄ）は実験
に使用したプレス金型の形状と入側傾斜角θをそれぞれ
説明した概略模式図。 第２図は、スラブ先端部と押圧金型との位置関係による
クロップ形状の変化を示したグラフであり、第２図
（ａ）はスラブ先端（水平圧延の方向が基準）のクロッ
プ状況を、また第２図（ｂ）はスラブ後端（水平圧延の
方向が基準）のクロップ状況をそれぞれ示したものであ
る。 第３図は、従来法（比較法）と本発明法とのサイクルタ
イムを比較した図面である。 第４図は、プレス圧下法により幅サイジングを実施して
いる状況を示す概念図である。 第５図は、従来のプレス圧下法により幅サイジングを行
った場合のスラブの平面形状を示す模式図である。 図面において、 １……押圧金型,2……スラブ， 11……押圧金型の平行部分， 12……押圧金型の傾斜部分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−135402（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−166001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−135401（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入側傾斜部とこれに続く出側平行部とから
   成る押圧面を有した左右一対の押圧金型によりスラブの
   幅端面を順次プレス成形してスラブ幅を変更するに際
   し、入側傾斜部の傾斜角が12〜15゜の押圧金型を使用す
   ると共に、スラブ長手方向端部の形成を押圧金型の入側
   傾斜部で開始し、かつ押圧金型への少なくとも第１回目
   のスラブのフィード量を500mm以下とすることを特徴と
   する、プレスによるスラブ幅サイジング方法。
2. 【請求項２】スラブ長手方向端部の成形を行う際に、ス
   ラブを停止させることなく連続的に搬送しながらプレス
   成形を開始する、特許請求の範囲第１項に記載のプレス
   によるスラブ幅サイジング方法。