JP2687568B2 - 熱間スラブの幅圧下方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はプレスによる熱間スラブの幅圧下方法、詳し
くはスラブと金型の接触時間を短縮して金型寿命を延ば
す熱間スラブの幅圧下方法に関する。

（従来の技術） 近年、連続鋳造工程と熱間圧延工程との同期化を図る
ため、連続鋳造時の鋳込幅の統合やプレスによるスラブ
幅圧下方法などが実施されている。

上記プレスによる幅圧下方法として、たとえば特開昭
55-156650号公報、特開昭59-101201号公報などが開示さ
れた方法がある。特開昭55-156650号の方法は、連続鋳
造ラインに第１図に示すように金型２を備えたプレス１
を連続鋳造ラインに走行自在に配置して、スラブ３の移
動に同期して走行させながら周期的に圧下してサイジン
グするものであり、特開昭59-101201号の方法は、第１
図に示すようなプレス１を熱間圧延ラインに固定的に配
置して金型２を前後進させて幅圧下を行い、金型後退時
にスラブ３を所定量だけ進行させてサイジングするもの
である。

上記プレスによる幅圧下方法によれば、１回の加工量
が大きいのでサイジング効率が著しく向上する。しかし
ながらプレスに使用される第１図に示すような金型は、
熱容量の大きなスラブとの接触時間が長いこと（従来の
プレス法による最短接触時間は約0.5秒である）、及び
長時間にわたるプレス作業のために温度が著しく上昇
し、その表面に変形、摩耗、塑性流動などが発生する。

そこで金型温度の上昇を抑制するために種々の手段が
講じられている。そのひとつに、熱間圧延ロールを冷却
するときのように、プレス中の金型圧下面に多量の冷却
水を散布する方法がある。しかしこの冷却方法の場合に
は、金型は急激な加熱と冷却を繰りかえし受けて、その
表面に著しいヒートクラックが発生する。そしてまたこ
の方法では、スラブ端部が冷却水により局所的に過冷却
されるためにスラブ品質が低下するという問題がある。
また別の手段として多段に重ねた複数対の金型を上下方
向にシフトする金型交替使用方法が提案されている（特
開昭62-282738号公報）。しかしこの方法では生産能率
及びスラブ品質の点から交替時期が制約される。すなわ
ち連続鋳造ラインに設置した場合には、鋳造スラブが連
続的に供給されてくるので短い周期で金型交替を行うこ
とは難しい。また熱間圧延ラインに配置した場合でも、
一連の幅圧下が終了した後でなければ交替できないので
金型寿命は期待されるほど延びない。

（発明が解決しようとする課題） この発明の目的は、プレスによる幅圧下時における金
型とスラブの１回ごとの接触を所定時間内におさめ、金
型寿命を延長する熱間スラブの幅圧下方法を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは熱間スラブの幅圧下に用いられる金型の
寿命延長について種々検討を重ねた結果、下記の知見を
得た。すなわち、 a.金型はスラブ接触時にスラブからの入熱により加熱さ
れ、非接触時に水冷や空冷により抜熱される。その際、
冷却による抜熱量より入熱量の方が大きいために金型表
面温度はスラブを圧下するごとに上昇してゆく。

b.金型の上昇温度は圧下１回ごとのスラブ接触時間に強
く依存し、非接触時間および圧下回数にはそれほど影響
されない。

c.サイジング能率を低下することなく金型とスラブとの
接触時間を短縮するには、プレスサイクルを増加させる
か、圧下１回ごとのスラブ送り量を減少させて小刻みに
圧下（接触回数を増加する）すればよい。

d.プレスサイクルの増加による非接触時間の減少や、接
触回数の増加により金型表面温度は上昇するが、その上
昇度合は接触時間の短縮により抑制されるそれよりも小
さい。

この発明は上記知見によってなされたものであり、そ
の要旨は「熱間スラブの搬送ラインをはさんで配置され
た一対の幅圧下用金型を前進および後退させて熱間スラ
ブを幅圧下するに際し、圧下１回ごとの金型とスラブの
接触時間を0.3秒以内にする熱間スラブの幅圧下方法」
にある。

（作用） 以下、本発明のスラブの幅圧下方法をさらに詳しく説
明する。第２図は熱間スラブを幅圧下したときの金型表
面温度の変化を示している。金型は前述のようにスラブ
接触時に加熱され非接触時に冷却されるために、その表
面温度は図示のごとく急峻な鋸歯状を呈しながら上昇し
てゆく（Ａ域）。圧下終了時の金型表面は高温に達する
ために大きな圧縮熱応力が生じる。そして圧下終了と同
時に金型は冷却されるので表面温度は急速に降下する
（Ｂ域）。そのとき金型表面に生じた圧縮応力は急速に
引張応力に転化する。このように金型表面はスラブ１本
ごとに圧縮応力と引張応力を受けるために著しい亀裂が
発生する。

つぎに第１表に示す圧下条件のもとで幅圧下を行い、
スラブと金型の接触時間および非接触時間が金型最高温
度におよぼす影響を調べた。

第３図および第４図はその結果を示す。第３図はスラ
ブと金型の非接触時間が0.9秒に一定になるようにして
接触時間を種々変えた場合である。図中、ａ線は接触時
間を0.3秒にした場合、ｂ線は0.4秒に、ｃ線は0.5秒に
した場合である。なおａ〜ｃ線はそれぞれ第２図に示す
ように鋸歯状に変化する温度の上限値を包絡線で示した
ものである。第３図から明らかなように、金型表面温度
はいずれの場合も圧下開始後から急速に上昇するがその
あとは急に緩やかになる。そしてａ、ｂ、ｃ線の間隔が
広いことから金型表面温度はスラブと金型の接触時間の
長短に強く依存していることがわかる。また圧下時間が
経過しても各線の勾配はそれほど変わらないことから、
接触回数にはあまり影響されないこともわかる。

第４図はスラブと金型の接触時間を0.3秒に一定にな
るようにして非接触時間を種々変化させた場合である。
図中、ｄ線は非接触時間を0.9秒にした場合、ｅ線は0.8
秒に、ｆ線は0.7秒にした場合である。この場合も非接
触時間を一定にした場合と同様に金型表面温度は圧下開
始後から急速に立ち上がりそのあとは緩やかになる。し
かしこの場合には、ｄ、ｅ、ｆ線の間隔はきわめて小さ
い。すなわち金型表面温度は非接触時間の長短に影響さ
れない。またこの場合も立ち上がり後は急に緩やかにな
っており接触回数にほとんど影響されないことを示して
いる。

つぎに第２表にスラブと金型の接触時間を0.5秒、0.4
秒、0.5秒の３段階に変化させた場合の金型表面最高温
度を示す。同表から明らかなようにそのいずれの場合
も、接触時間を0.5秒から0.3秒にすることによって、非
接触時間の長短（0.7〜0.9秒に変化）に影響を受けるこ
となく金型表面温度は約120℃低下した。

以上のことからわかるように、金型表面温度はスラブ
と金型の接触時間は大きく依存し、非接触時間の長短に
はそれほど影響されない。したがって金型表面温度の上
昇を抑制するためには、スラブと金型との１回ごとの接
触時間を短縮すればよいことがわかる。

ところでスラブと金型との接触時間を短縮する手段と
して、例えば下記の方法が考えられる。

クランクシャフトの回転速度をあげてプレスサイク
ルを増加する。

圧下１回ごとのスラブ送り量を減少する。

上記の場合には、スラブと金型の接触時間と非接触
時間の比率は一定であるため、接触時間に比例して非接
触時間も短縮する。の場合には、圧下１回ごとのスラ
ブ送り量が減少するためにスラブ全長の圧下接触回数は
増加する。

しかし前述のように、金型表面温度は非接触時間の長
短や接触回数の多少にはそれほど影響されないことか
ら、又はの手段により金型表面温度の上昇を抑制す
ることが可能になる。

ところで本発明では圧下１回ごとのスラブ接触時間を
0.3秒以内にするが、その理由はつぎのとおりである。
すなわち前記第２表から知れるように、金型のスラブ接
触時間が0.3秒を越えると金型表面最高温度は600℃以上
になる。一般に金型材料として用いられる工具鋼は600
℃以上になると強度が急に低下する。そこで本発明では
金型表面最高温度が600℃以上にならないように接触時
間を0.3秒以内にする。

（実施例） 以下、実施例により本発明のスラブ圧下方法を説明す
る。

第１図に示すようなプレス（材質:SKD61の金型を備え
ている）を用いて、幅1500mm、厚さ230mm、長さ10m、初
期温度1200℃の熱間スラブを幅圧下して幅1200mmのスラ
ブを製造した。そしてスラブ１本目を幅圧下したときの
金型表面最高温度、および400本圧下完了後の金型表面
の亀甲状亀裂の有無を調べた。

その結果を第３表および第４表に示す。第３表はプレ
スサイクルを増加させることによって接触時間を短縮さ
せた場合であり、第４表はスラブ送り量を減少させた場
合である。なお両表において、本発明例とは接触時間を
0.3秒にした場合を、比較例とはそれを0.4秒にした場
合、従来例とは接触時間を0.5秒にした場合である。

第３表および第４表から明らかなように、従来例（接
触時間0.5秒）の場合には金型表面最高温度は679℃に達
した。また圧下完了後の金型表面には多数の亀甲状亀裂
が観察された。比較例（接触時間0.4秒）の場合には表
面温度は従来例より若干低下したが、いずれの場合も60
0℃を越え、金型表面には亀甲状亀裂が生じていた。こ
れに対して本発明例（接触時間0.3秒）の場合には、接
触時間以外の諸条件が異なるにもかかわらず金型表面温
度は600℃以下であった。また圧下完了後の金型表面に
は亀甲亀裂の発生はまったくみられなかった。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の方法によれば、金型表面
温度の上昇を抑制することができる。したがって金型強
度の低下を防止でき、金型寿命を大幅に延ばすことが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プレスによる幅圧下方法を説明する図、 第２図は、スラブ圧下時間と金型表面温度との関係を示
す図、 第３図は、非接触時間を一定にして接触時間を変化させ
た場合の圧下時間と金型表面温度との関係を示す図、 第４図は、接触時間を一定にして非接触時間を変化させ
た場合の圧下時間と金型表面温度との関係を示す図であ
る。 １はプレス、２は金型、３はスラブ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱間スラブの搬送ラインをはさんで配置さ
   れた一対の幅圧下用金型を前進および後退させて熱間ス
   ラブを幅圧下するに際し、圧下１回ごとの金型とスラブ
   の接触時間を0.3秒以内にすることを特徴とする熱間ス
   ラブの幅圧下方法。