JP3275705B2 - 熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

熱延鋼板の製造方法

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徹 簑手
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貞和 升田
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    • Y02P10/25Process efficiency

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  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、板厚・板幅等の製
品寸法や硬質・軟質等の鋼種に依存することなく、加熱
炉の設定温度を一定にして操業し、所定の仕上げ温度を
確保する熱延鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な熱延鋼板の製造ラインは、加熱
炉にてスラブ(鋼片)を高温に加熱するスラブ加熱工
程、加熱スラブを板厚が30〜40mm程度の粗バー
(シートバー)まで圧延する粗圧延工程、粗バーを所定
の板厚まで圧延する仕上げ圧延工程から構成される。熱
延ラインでは、仕上げ圧延機のワークロールの磨耗や表
面肌荒れのためワークロールの交換が行なわれ、この交
換周期を通常サイクルと呼ぶ。そして、このサイクルは
種々な鋼種・製品寸法から構成されるが、その圧延に際
してはさまざまな鋼種・製品寸法の圧延負荷に対応すべ
く、あるいは圧延材料によって予め定まる仕上げ温度を
確保すべく加熱炉の温度を調整することが行われる。
【0003】例えば、加熱炉を出た時点のスラブは通常
は1000℃以上の高温であるが、粗圧延・仕上げ圧延
と進むにつれ、圧延時の加工発熱による入熱、圧延時間
に依存する放射冷却、スケール除去に必要な水冷、また
は圧延ロールとの接触による抜熱等を繰り返しながら、
圧延材の温度は次第に低下する。この温度低下は製品の
寸法に大きく依存し、例えば、1mm前後の薄物材では
大きな温度降下が生じる。このため薄物材の圧延では、
仕上げ温度を良好な材質を得るために必要な所定温度範
囲に確保するため、加熱炉のスラブ加熱設定温度を炉の
仕様上の最高温度付近にまで上げざるお得ない。
【0004】また、ハイテンやSUS等の硬質材では圧
延荷重が高いことから圧延機の負荷制約を緩和するため
加熱炉温度を高く設定する。一方、表面性状の厳格な製
品については加熱・圧延時のスケール生成・成長を抑制
するため、加熱炉温度を逆に低く設定する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように加熱炉の温
度は、製品寸法・鋼種・表面性状等さまざまな要因に左
右され決定される。このため、加熱炉の運用が操業自由
度を制約する大きな因子となっており、近年は多品種少
量生産のニーズに対応する上でも障害となっている。さ
らに、加熱炉の温度制御は応答性の点から熱延ミルの生
産性にも大きな影響を及ぼしている。また、頻繁に加熱
炉の出力変動が行われるため、炉のメンテナンス等にも
かなりのランニングコストを必要としている。
【0006】これまでにも、加熱炉に関しては、温度制
御の高応答性を得るという観点から、燃焼方式をはじめ
様々な技術開発が行われてきた。しかしながら、圧延機
の高応答性・高生産性を満足するような加熱炉は今だ実
現していない。また、加熱炉の制約を緩和する方法とし
ては、粗圧延機・仕上げ圧延機を高速化すること、ある
いは耐圧延荷重増加等により負荷制約を緩和することが
一つの手段であるが、圧延機改造に伴う多額の投資を必
要とする。
【0007】本発明は、熱延ラインの生産能率や操業自
由度を阻害している加熱炉の操業方法を変更して、従来
から行われてきた製品寸法・鋼種・表面性状等に依存す
る加熱炉の出力変動を行うこと無く、加熱炉の設定温度
を一定にして、しかも所定の仕上げ温度の確保を可能と
することにより、熱延ミルの生産性を向上ならびに操業
の自由度を高める熱延鋼板の製造方法を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】加熱炉の設定温度を一定
にして操業し、しかも所定の仕上げ温度の確保を可能に
するという前記課題は、粗圧延機と仕上げ圧延機の間に
新たに粗バー加熱装置を設置して、粗圧延後の粗バー全
体を加熱することにより達成される。すなわち、本発明
は、圧延材料に依存しない一定温度にスラブを加熱する
工程と、加熱されたスラブを粗圧延して粗バーとする工
程と、この粗バーを圧延材料に依存する所定の温度に加
熱する工程と、加熱された粗バーを仕上げ圧延する工程
とを備えた熱延鋼板の製造方法であり、スラブを加熱す
る工程は、粗圧延機の負荷制約、粗バー加熱装置の加熱
能力、仕上圧延機負荷制約により定まる加熱温度にスラ
ブを加熱し、若しくはサイクルを構成する全スラブの鋼
種・寸法、全粗バーの鋼種・寸法、および全熱延鋼板の
鋼種・寸法より定まる加熱温度にスラブを加熱する。
【0009】本発明における粗バーの加熱とは、粗バー
を全幅にわたって積極的に加熱するものであって、かつ
その出力調整により温度上昇量を制御することが達成で
きるものである。
【0010】なお、本発明で粗バーを加熱する装置は、
積極的に加熱する能力を有するものが必要であって、反
射板や断熱材等で構成される保温カバーのような粗圧延
終了から仕上げ圧延開始までの間の放射冷却を抑制する
だけのものではない。また、粗バーを加熱する装置とし
ては、粗バーエッジヒーターが一般的には良く知られて
いる。しかし、このエッジヒーターは粗バーの温度低下
が最も大きい幅方向エッジ部において、その温度低下を
補償することを目的に使用されるものである。したがっ
て、このエッジヒーターは粗バーの一部を局所的に加熱
するに過ぎないもので、本発明が目的としているように
加熱炉操業を大幅に簡素化する効果は期待できない。な
お、本発明でも補助的にエッジヒーターを使用すること
は何等問題ない。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明を実施するための
熱延ラインを示し、加熱炉1・粗圧延機列2・粗バー加
熱装置3・仕上げ圧延機列4・ランナウト冷却装置5・
コイラー6・温度計7から構成される。加熱炉1で圧延
材料に依存しない一定温度まで加熱されたスラブは、粗
圧延機列2にて圧延され粗バーとなる。この粗バーは、
温度計7にて実績温度が計測され必要な昇温量に制御さ
れながら、粗バー加熱装置3にて圧延材料に依存した所
定の温度まで加熱され、次いで、加熱された粗バーが仕
上げ圧延機列4にて圧延され、その後は、通常どおりラ
ンナウト冷却装置5にて冷却され、最終的にコイラー6
でコイルに巻き取られる。
【0012】(スラブ加熱工程)圧延に先立って行われ
る加熱炉温度の設定方法のフローを図2に示す。ここで
は加熱炉の省エネ化などを狙いとして行われる低温加熱
炉操業を例にとって説明する。まず加熱炉温度の初期値
(任意の低温度)を設定し、サイクルを構成する全鋼種
・全粗バー寸法(粗圧延スケジュール)に基づき、粗圧
延機の負荷制約を考慮し加熱炉温度を順次修正する。次
ぎに、サイクルを構成する全鋼種・製品寸法(仕上げ圧
延スケジュール)・粗バー加熱装置の粗バー昇温量・目
標仕上げ温度に基づき、粗バー加熱装置の加熱能力・仕
上げ圧延機負荷制約・ランナウト走行性等を検討して加
熱炉温度を再度修正する。これらの検討を事前に行うこ
とにより加熱炉の一定温度操業は可能となる。なお、過
去の操業において実績がある場合は、このような計算を
省略してもかまわない。また、上記の例ではワークロー
ル交換時期を一つの単位としているが、全スタンドにO
RG(オンラインロールグラインダー)が設置されてい
る仕上げ圧延機においては、ワークロールの磨耗や表面
肌荒れが無視できるので、その制約を考慮する必要はな
い。
【0013】(粗圧延工程)加熱されたスラブを粗圧延
して粗バーとする工程は、通常の方法で実施すればよ
い。
【0014】(粗バー加熱工程)本発明に基づく粗バー
加熱装置では、必要により、圧延材料の温度分布や圧延
条件の変化に応じて長手方向の加熱出力を変化させ、仕
上げ温度が適正範囲に安定して制御されるように調整し
てもよい。仕上げ圧延の速度を加速して仕上げ圧延温度
を調整する、いわゆるズーミングが従来より行われてい
る。ただし、例えば、薄物材ではランナウト走行性等の
制約があり、ズーミングの温度調整能力には限界があっ
た。
【0015】粗バー加熱装置としては、ガス加熱方式・
通電加熱方式・誘導加熱方式等が考えられるが、制御応
答性が優れるという点から誘導加熱方式が最も好まし
い。このような制御応答性が優れる加熱方式を採用する
と、粗バー長手方向での出力をも調整することが容易に
達成される。 (仕上げ圧延工程)加熱された粗バーを仕上げ圧延する
工程は、通常の方法で実施すればよい。
【0016】
【実施例】加熱炉・粗圧延機(4スタンド)・粗バー加
熱装置・仕上げ圧延機(7スタンド)から構成される熱
延ラインにて加熱炉の設定温度を一定とする操業を検討
した。ここでは材質、圧延スケジュールが大きく異なる
2鋼種(A:軟質炭素鋼、B:硬質ハイテン鋼)を使用
した。図3はこれら2鋼種のスラブ寸法、粗バー厚さ、
仕上げ板厚、目標仕上げ温度を示す。前述の図2に示し
た方法により、予め粗圧延機および仕上げ圧延機の負荷
制約、粗バー加熱能力の制約等を考慮し、本試験を実施
したサイクルの加熱温度は1150℃に設定した。A,
Bそれぞれの鋼種について加熱炉から仕上げ圧延機出側
にいたる間の温度推移(スラブ/コイル先端部)の事前
検討結果を図4に示す。粗バー厚さ、仕上げ板厚、変形
抵抗、目標仕上げ温度の違いから2鋼種の温度推移は異
なるが、粗バー加熱装置にてA鋼種は60℃、B鋼種は
30℃昇温することにより目標仕上げ温度が確保でき、
粗圧延機および仕上げ圧延機とも予想負荷は許容範囲内
であることを確認した。
【0017】両鋼種の実機圧延時における仕上げ圧延機
出側温度計の出力結果を図5に示すが、A,B両鋼種と
も仕上げ温度は圧延長全域にわたってそれぞれ目標値で
ある820℃以上、850℃以上を確保できた。また、
粗圧延機・仕上げ圧延機とも負荷制限上何等の問題もな
く、所定の寸法精度・表面性状を満足した。
【0018】
【発明の効果】本発明の、圧延材料に依存しない一定温
度にスラブを加熱する工程と、加熱されたスラブを粗圧
延して粗バーとする工程と、この粗バーを圧延材料に依
存する所定の温度に加熱する工程と、加熱された圧延材
料を仕上げ圧延する工程とを備えた熱延鋼板の製造方法
を実施することにより、製品寸法・鋼種・表面性状等に
依存して加熱炉の出力変動を行うこと無く、加熱炉の設
定温度を一定にしても所定の仕上げ温度の確保が可能と
なる。このため加熱炉の操業を大幅に簡素化することが
でき、熱延ラインの生産性や操業の自由度を高めること
ができる。また、加熱炉のメンテナンス等のランニング
コスト低減が期待できる。さらに、粗バー加熱装置の出
力を調整することにより仕上げ温度の制御が容易となる
ため材質の安定化やピンポイント的な作り分けが可能と
なり、多品種少量生産を有利に達成することが期待でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 加熱炉・粗圧延機列・粗バー加熱装置・仕上
げ圧延機列・ランナウト冷却装置・コイラーから構成さ
れる熱延ラインを表す説明図。
【図2】 加熱炉温度の設定方法を示すフロー図。
【図3】 材質、圧延スケジュールが異なる2鋼種のス
ラブ寸法、粗バー厚さ、仕上げ板厚、目標仕上げ温度の
具体例を示す図。(A:軟質炭素鋼、B:硬質ハイテン
鋼)
【図4】 上記2鋼種の加熱炉から仕上げ圧延機出側に
いたる間のスラブ/コイル先端部の温度推移を事前検討
した結果の説明図。
【図5】 上記2鋼種の仕上げ圧延機出側温度計の実機
出力実績の例を示す図。
【符号の説明】
1 加熱炉 2 粗圧延機列 3 粗バー加熱装置 4 仕上げ圧延機列 5 ランナウト冷却装置 6 コイラー(巻取機) 7 温度計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 升田 貞和 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 山本 雅明 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 江田 尚智 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 寺内 琢雅 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−107950(JP,A) 特開 昭56−74302(JP,A) 特開 昭49−90657(JP,A) 特開 昭60−18217(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 1/00 - 1/46 B21B 45/00 C21D 9/52 C21D 9/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サイクルを構成する全てのスラブに対
    して、圧延素材に依存しない一定温度に加熱炉温度を設
    定し、この設定温度の加熱炉でスラブを加熱するスラブ
    加熱工程と、 加熱されたスラブを粗圧延して粗バーとする粗圧延工程
    と、 この粗バーを圧延材料に依存する所定の温度に加熱する
    粗バー加熱工程と、 加熱された粗バーを仕上圧延する工程と、 を備えた熱延鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 スラブ加熱工程における加熱炉温度の設
    定は、まず加熱炉温度の初期値を設定し、サイクルを構
    成する全鋼種・粗バー寸法・粗圧延スケジュールに基づ
    き、粗圧延機の負荷制約を考慮し加熱炉温度の設定を順
    次修正し、次いで、サイクルを構成する全鋼種・製品寸
    法、仕上圧延スケジュール・粗バー加熱装置の粗バー昇
    温量・目標仕上げ温度に基づき、粗バー加熱装置の加熱
    能力・仕上げ圧延機負荷制約・ランナウト走行性を考慮
    して加熱温度設定を再度修正することにより行われるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の熱延鋼板の製造方法。
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