JP2661443B2 - 金属厚板の加熱圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上反りの発生を防止す
ることができる金属厚板の加熱圧延方法に関する。さら
に詳しくは、本発明は、TiやTi合金、異種金属からなる
クラッド鋼、ステンレス鋼さらには普通鋼等といった変
形抵抗の温度依存性が高い金属からなる圧延素材の圧延
を行っても、上反りの発生を防止することができる金属
厚板の加熱圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】TiやTi合金、異種金属からなるクラッド
鋼、ステンレス鋼さらには普通鋼等は、変形抵抗の温度
依存性が高い金属材料である。これらの金属材料からな
る圧延素材に、バッチ式加熱炉で加熱を行ってから圧延
を行うには、一般的には 〔加熱炉への装入〕→〔加熱〕→〔加熱炉からの抽出〕
→〔圧延機への搬送〕→〔圧延〕 という工程を辿ることになる。

【０００３】ところで、加熱炉から圧延機までの距離
は、通常80〜150 ｍ程度であるため、搬送には３分間程
度を要する。したがって、この間に圧延素材は冷却され
ることになるが、その上面は熱放散のために温度の低下
が著しいが、下面はそれほどでもないために、搬送の間
に圧延素材の表裏面の間に温度差が生じてしまう。

【０００４】前述のように、圧延素材がTi等の場合には
表裏面の間の変形抵抗の差が大きくなるため、このまま
圧延を行うと全体に凹状かつ上方への上反りを生じてし
まう。図２には、このようにして生じた上反りの状況を
模式的に示す。圧延機４を通過した金属厚板１には凹状
かつ上方への上反りを生じてしまう。この上反りは、一
般的に圧延素材の表裏面の間の温度差が大きいほど顕著
になるため、温度差によっては、一旦は圧延機を通過す
ることができても圧延機に生じた上反りにより次パスで
圧延機に噛み込むことができず、圧延が事実上不可能と
なってしまう。

【０００５】そして、一旦反りが発生した圧延素材は圧
延をストップしなければならず、圧延能率・燃料原単位
の損失は大きい。すなわち、従来、かかる上反りの発生
に対応するために、 〔圧延〕→〔上反り発生〕→〔反り修正〕→〔再加熱〕
(温度の低下によりこのままでは圧延できない) →〔圧
延〕 といったように、加熱および圧延を数回に分けて繰り返
して行っていた。しかし、このように加熱および圧延を
数回に分けて繰り返す対策では、圧延能率および燃料原
単位が大幅に悪化していた。

【０００６】温度差が発生した圧延素材の圧延におい
て、上反りの発生を防止する手段として、異周速圧延が
知られている。これは、圧延素材の表裏面の温度差によ
る変形抵抗の差が生じた分を補償するために、上下の圧
延用ワークロールの周速度および回転方向を適宜変更
し、上反りの発生を抑制しようとする技術であり、例え
ば表裏面に温度差を有する普通鋼の圧延素材の圧延で
は、通常の回転方向とするとともに上ロールの回転速度
を下ロールの回転速度よりも大きくすることにより、上
反りの発生を抑制する。

【０００７】しかし、加熱温度が1000℃程度の低温加熱
材や前述のTi等のように変形抵抗の温度依存性の高い特
殊材の場合には、単にワークロールの回転速度を変更し
ただけでは上反りの発生を抑制することができず、さら
にワークロールの回転方向をも通常の場合と異なる逆方
向とする必要がある。しかし、現実には、上下のワーク
ロールの回転速度および回転方向をともに変更すること
ができず、上反りの発生を抑制できない。

【０００８】すなわち、これらの技術は、圧延素材の表
裏面の温度差そのものを解消ないしは低減するものでな
く、温度差が生じた圧延素材の圧延を如何に上反りを生
じることなく行うかについての対策であり、上反り対策
としては消極的な対策防止方法であった。

【０００９】圧延素材の表裏面の温度差そのものを解消
ないし抑制して積極的に上反りの発生を防止しようとす
るものとして、特開昭59−232612号公報に記載された方
法がある。これは、Ti等の金属からなる圧延素材の上面
に耐熱性カバーを載置して加熱炉内で加熱し、加熱炉か
ら取出し、相当な距離を搬送した後、クレーンにより耐
熱性カバーを除去して熱間圧延を行う技術であり、略述
すれば、圧延素材に耐熱性カバーを被せてから加熱炉内
で加熱を行い、圧延機まで搬送し、圧延直前に耐熱性カ
バーを外して圧延を行う技術である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭59−23
2612号公報により提案された方法では、最終的に耐熱性
カバーを除去する必要があるため、除去〜圧延の間に表
面温度が低下し、圧延時の表裏面の温度差が15〜20℃程
度になってしまうため、上反りの発生を解消できなかっ
た。

【００１１】また、加熱炉により加熱を行う前から耐熱
性カバーを圧延素材に載置して加熱を行うため、所定の
温度に昇温するまで時間を要し、在炉時間が大幅に伸び
てしまい、燃料原単位および加熱能率を大幅に低下させ
てしまう。

【００１２】この方法では、圧延の直前にクレーンによ
り耐熱性カバーを外すためにクレーンオペレータを圧延
機の近傍に常に待機させておく必要があり、工数の低減
という観点からも問題である。すなわち、この方法で
は、上反りを解消できないとともに、燃料原単位および
加熱効率のみならず、工数をも要しており、生産性の向
上の観点からも望ましい方法ではなかった。

【００１３】ここに、本発明の目的は、上反りの発生を
防止することができる金属厚板の加熱圧延方法を提供す
ることにあり、さらに詳しくは、TiやTi合金、異種金属
からなるクラッド鋼、ステンレス鋼さらには普通鋼等と
いった変形抵抗の温度依存性が高い金属からなる圧延素
材の圧延を行っても、上反りの発生を防止することがで
きる金属厚板の加熱圧延方法を提供することにある。さ
らに、本発明の目的は、工数の増加を抑制しながら実施
できる金属厚板の加熱圧延方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明の要旨と
するところは、圧延素材と保温用ダミー材とをバッチ式
加熱炉内で加熱し、前記保温用ダミー材を前記圧延素材
の上に載置した状態で加熱炉から抽出し、熱間圧延の開
始直前に前記圧延素材の下部を水冷するとともに前記保
温用ダミー材を除去してから、熱間圧延を行うことを特
徴とする金属厚板の加熱圧延方法である。

【００１５】上記の本発明では、保温用ダミー材の除去
は圧延機のサイドガイド装置により行うことにより、工
数の低減を図ることができ、望ましい。本発明における
「圧延素材」とは、熱間圧延の素材となる合金または金
属片をいい、例えばTi、Ti合金、クラッド鋼、ステンレ
ス鋼、普通鋼等といった変形抵抗の温度依存性の大きな
金属材料を包含する。

【００１６】本発明における「保温用ダミー材」とは、
特に限定を要するものではなく、圧延素材に載置される
ことにより、加熱炉から抽出された圧延素材の上面から
の熱放散を抑制できるものであればよい。例えば、炭素
含有量が0.10重量％程度であって厚みが90mm程度の炭素
鋼の余剰材またはスクラップ処理材を例示することがで
きる。なお、保温用ダミー材は圧延素材と直接的に接触
することになるが、その接触時間は高々３分間程度であ
るため、圧延素材に悪影響を与える心配はない。

【００１７】バッチ式加熱炉内で、加熱完了前に前記保
温用ダミー材を前記圧延素材の上に載置するには、例え
ばバッチ炉用ピットクレーンを用いて行えばよい。上記
の本発明では、加熱炉からの抽出〜熱間圧延の開始直前
における圧延素材については何ら限定を要さない。した
がって、本発明には例えば、加熱炉と圧延機とが直結
し、かつ加熱炉抽出後に一旦待機させてから圧延機に投
入する態様も含まれる。

【００１８】さらに具体的には、本発明は、図１に示す
ように、(i) 加熱開始前に圧延素材１と保温用ダミー材
２とを載置することなく別々に加熱炉内に設置して加熱
することにより加熱効率を向上させ、(ii)加熱完了時で
あって加熱炉からの抽出前に、保温用ダミー材２を圧延
素材１の上面にピットクレーンにより載置し、(iii) 圧
延素材１と保温用ダミー材２とを同時に抽出して圧延機
まで搬送し、(iv)圧延機前のサイドガイド装置３の所
で、圧延素材１の下部を水冷するとともに、サイドガイ
ド装置３により保温用ダミー材２を保持して保温用ダミ
ー材２と圧延素材１とを分離することにより、圧延素材
１の表裏面に生じる温度差を解消ないしは大幅に低減
し、(v) 圧延素材１を圧延機４で圧延することにより、
上反りを発生することなく圧延を完了するものである。
なお、分離した保温用ダミー２は、後で再使用する為、
圧延素材材料棟へ逆送しておくことが望ましい。

【００１９】ここで、保温用ダミー材２の幅 (搬送方向
と直交する方向の辺の長さ) は、圧延素材１の幅よりも
100 〜200mm 程度短くすることによりピットクレーンに
より圧延素材１を掴み易くなり、望ましい。

【００２０】また、保温用ダミー材２の長さ (搬送方向
の辺の長さ) は、圧延素材１の長さよりも100 〜200 mm
程度長くすることにより、圧延素材を圧延機４の前工程
に搬送されたサイドガイド装置３内で90度回転した後、
サイドガイド装置３で保温用ダミー材２を挟み込むこと
ができ、望ましい。

【００２１】さらに、圧延に際しては、圧延素材と保温
用ダミー材とを互いに載置することなくバッチ式加熱炉
内で加熱し、加熱完了前に保温用ダミー材を圧延素材の
上に載置することが、加熱効率を高めるためには望まし
い。

【００２２】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明では、圧延素材の表裏面の温度差を可及的に小さく
するため、圧延素材の上面に保温用ダミー材を載置して
上面からの熱放散を抑制することを基本的な構成とす
る。なお、加熱前〜圧延直前の間、保温用ダミー材を載
置し続けると、圧延素材への熱伝播が低下して加熱に長
時間を要するため、圧延素材の加熱効率の低下を招く。
そこで、本発明では、保温用ダミー材の載置時間を可及
的に低減するため、圧延素材と保温用ダミー材とを互い
に載置することなくバッチ式加熱炉内でそれぞれ同時に
加熱し、加熱完了前に前記保温用ダミー材を前記圧延素
材の上に載置して加熱炉から抽出することが望ましい。

【００２３】保温用ダミー材は圧延素材を搬送時にその
表面が冷えないように保温する。搬送時に保温用ダミー
材が載置されているために、少なくとも保温用ダミー材
除去時までは、圧延素材の表裏面の間の温度差は解消な
いしは著しく低減される。

【００２４】しかし、圧延の直前で保温用ダミー材を除
去すると、圧延素材上面の温度が急激に低下し、やはり
上反りの発生原因となってしまう。そこで、本発明で
は、保温用ダミー材を除去するとともに、圧延素材の下
面を水冷することにより、圧延素材の表裏面の温度差を
低減する。したがって、本発明によれば、圧延素材の圧
延時における表裏面の温度差が解消ないしは著しく低減
され、上反りの発生を防止することが可能となる。

【００２５】なお、保温用ダミー材の圧延素材からの除
去は、圧延機の付帯設備であるサイドガイド装置を用い
て、保温用ダミー材の対向する一辺を挟み込むことによ
り行えば、保温用ダミー材除去〜圧延開始に要する時間
を短縮して圧延素材の表面の温度低下を可及的に低減で
きるとともに、専用のオペレータを新たに必要とするこ
となく、工数の増加を抑制でき、望ましい。そのために
は、搬送方向と直交する方向について、保温用ダミー材
の長さが圧延素材の長さよりも大きくなるように圧延素
材上への保温用ダミー材の載置および搬送を行うことが
望ましく、例えば保温用ダミー材の長さ (搬送方向の辺
の長さ) は、圧延素材の長さよりも100〜200 mm程度長
くしておくとともに、圧延機の前工程に設置されたサイ
ドガイド装置内で前記圧延素材を90度回転させることに
より、サイドガイド装置により保温用ダミー材を保持す
ればよい。なお、通常の場合、サイドガイド装置〜圧延
機の間の搬送時間は数秒（１〜２秒）程度である。

【００２６】圧延素材の下面の水冷手段は、何ら限定を
要するものではない。例えば、冷却水を圧延素材の下面
に吹付けて均一に冷却を行えばよい。この冷却により、
通常は圧延素材の下面を15〜20℃程度冷却すればよい。
さらに、本発明を実施例を参照しながら説明するが、こ
れは本発明の例示であり、これにより本発明が限定され
るものでない。

【００２７】

【実施例】図１に示す手順により、表１に示す種類の圧
延素材の加熱および圧延を行い、上反りの発生の有無を
調査した。 圧延素材１と保温用ダミー材２とを同一バッチ加熱炉
内に互いに載置することなく別々に設置して、加熱し
た。加熱温度は表１に示す。

【００２８】加熱後であって加熱炉からの抽出の直前
に、圧延素材１の上面に保温用ダミー材２をピットクレ
ーンにより、保温用ダミー材２の長さが圧延素材１の長
さよりも 200mm長くなるようにして、載置した。 圧延素材１の表面温度および裏面温度を測定した後、
圧延素材１および保温用ダミー材２を同時に加熱炉から
抽出し、圧延機へ搬送した (搬送時間：３分間)。さら
に、圧延素材１および保温用ダミー材２を90度回転し
た。

【００２９】圧延機のサイドガイド装置で圧延素材の
下面に冷却水噴射装置５から水を噴射して水冷するとと
もに、サイドガイド装置により、保温用ダミー材２の長
辺を挟み、保温用ダミー材２を圧延素材１から分離し、
圧延素材１の表面および裏面の温度を測定した後、圧延
素材１の圧延を行った。

【００３０】結果を表１に示す。また、表１では、同一
の各種圧延素材について、従来の異周速圧延方法、特開
昭59−232612号公報に記載された方法のそれぞれを用い
て加熱・圧延を行った際の圧延素材の圧延時の表裏面の
温度および温度差を併せて測定した。これらの温度は全
て殆ど圧延機に投入する直前に測定したデータであり、
圧延時にもほゞこれらの温度で圧延が行われた。

【００３１】さらに、本発明方法、異周速圧延方法およ
び特開昭59−232612号公報に記載された方法のそれぞれ
について、加熱原単位(Kcal/Ton): 燃料使用量(Nm³) ×
単位発熱量(Kcal/Nm³)／加熱重量(Ton) 、加熱能率(Ton
/Hr): 加熱重量(Ton) ／在炉時間(Hr)および圧延中の反
りについて評価した。評価結果を表２にまとめて示す。
なお、表２では◎：優 (反り全くなく、能率等ほとんど
低下なし) 、○：良 (反り多少あり、能率多少低下) 、
△：可 (反り発生し、能率低下)、×：不可 (反り発生
し、能率大幅ダウン) を示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】表１から明らかなように、本発明によれ
ば、圧延素材の表裏面は、圧延時の温度差が０〜５℃程
度と極めて小さく、したがって上反りの発生を安全に抑
制することが可能となったことがわかる。なお、本発明
によれば若干の下反りが発生したが、圧延機の通板に
は、ローラガイドのために何ら問題なかった。また、表
２によれば、本発明は燃料原単位および加熱効率に優れ
た方法であることもわかる。さらに、保温用ダミー材の
除去はサイドガイド装置により行ったため、専用のオペ
レータを設ける必要がなく、工数の上昇を抑制すること
もできた。

【００３５】異周速圧延方法では、圧延素材の表裏面の
間の温度差を抑制することができないため、上反りの発
生を全く抑制できないことがわかる。さらに、特開昭59
−232612号公報に記載された方法では、表裏面の間の温
度差が15〜20℃と小さく抑制してはいるものの燃料原単
位および加熱効率が悪く、多少ではあるが上反りが発生
し、圧延機のワークロールに正確に噛み込むことができ
ない圧延トラブルを発生した。以上より、本発明の効果
が明らかである。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
TiやTi合金、異種金属からなるクラッド鋼、ステンレス
鋼さらには普通鋼等といった変形抵抗の温度依存性が高
い金属からなる圧延素材の圧延を行っても、上反りの発
生を防止することが可能となった。また、本発明によれ
ば、加熱原単位および加熱能率の低下を防ぎ、かつ工数
の増加を抑制しながら、上反りの発生を防止できる。か
かる効果を有する本発明の意義は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる金属厚板の加熱圧延方法の実施
状況を模式的に示す略式説明図である。

【図２】上反りの発生状況を示す略式説明図である。

【符号の説明】

１：圧延素材 ２：保温用ダミー材 ３：サイドガイド装置 ４：圧延機 ５：冷却水噴射装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延素材と保温用ダミー材とをバッチ式
   加熱炉内で加熱し、前記保温用ダミー材を前記圧延素材
   の上に載置した状態で加熱炉から抽出し、熱間圧延の開
   始直前に前記圧延素材の下部を水冷するとともに前記保
   温用ダミー材を除去してから、熱間圧延を行うことを特
   徴とする金属厚板の加熱圧延方法。
2. 【請求項２】 前記保温用ダミー材の除去は圧延機のサ
   イドガイド装置により行う請求項１記載の金属厚板の加
   熱圧延方法。