JP3312565B2 - 熱延鋼帯の圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スラブを加熱炉で
加熱した後、粗圧延機と仕上圧延機とで圧延して、所定
厚さの熱延鋼帯を製造する圧延方法に関する。

【０００２】

【従來の技術】熱延鋼帯の製造においては、連続鋳造機
からスラブを直送して圧延する場合を除き、スラブを加
熱炉内で所定温度に加熱してから圧延を行う。通常の操
業では、スラプ加熱温度は１２００〜１３００℃、加熱
時間は２００〜３００分である。加熱中にスラブの表面
は酸化されて、スケールを生成する。スケールによるス
ラブの重量損失は約１％に達する。

【０００３】加熱炉内でのスケールの生成を抑制するた
めの従來技術として、特開昭５５−９４７０１が知られ
ている。ここで提案されているのは、スラブの上下面に
保護板を当てて高温の炉内雰囲気にスラブ表面が直接触
れないようにすることと、酸化防止剤塗布の二つの方法
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５５−９４７０１号公報の方法は、手間がかかること
と、保護板や酸化防止剤が必要であることからコストが
高くなってしまう。よほどの高級品でない限り使用する
べきではない。

【０００５】スラブ加熱温度を下げることも、スケール
損失の低減には有効である。ただし、次のような問題を
生ずる。 （１）圧延負荷が大きくなる。

【０００６】（２）圧延仕上温度が低くなる。 （３）スラブの均熱化が困難になる。 本発明は、スラブ加熱温度を下げることにより、スケー
ル損失を低減し、かつ上記（１）〜（３）の問題を生じ
ないような、熱延鋼帯の圧延方法を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の熱延鋼帯の圧延
方法は、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、粗圧
延された粗バーを仕上圧延して鋼帯とする仕上圧延工程
とを有する熱延鋼帯の製造方法において、前記スラブ加
熱工程ではスラブ加熱温度を１１５０℃以下とし、前記
粗圧延工程から前記仕上圧延工程までの間に、粗バー加
熱装置で粗バーを幅方向全体にわたって加熱する粗バー
加熱工程と、前記粗バー加熱工程の前に、粗バーの長手
方向の温度分布が所定温度分布よりも低温となる部分を
検出する温度検出工程と、粗バーの搬送速度を計測する
搬送速度検出工程と、を具備し、さらに、前記温度検出
工程と前記搬送速度検出工程で得られた粗バーの温度検
出値と粗バーの搬送速度検出値に基づいて、前記低温と
なる部分を加熱し、前記粗バーの長手方向の温度分布が
所定の分布となるように前記粗バー加熱装置を制御する
加熱制御工程と、を具備することを特徴とする。また、
本発明の熱延鋼帯の圧延方法は、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、粗圧延された粗バーを仕上圧延して
鋼帯とする仕上圧延工程とを有する熱延鋼帯の製造方法
において、前記スラブ加熱工程ではスラブ加熱温度を１
１５０℃以下とし、前記粗圧延工程から前記仕上圧延工
程までの間に、粗バー加熱装置で粗バーを幅方向全体に
わたって加熱する粗バー加熱工程と、前記粗バー加熱工
程の前に、粗バーの長手方向の温度分布が所定温度分布
よりも低温となる部分を検出する温度検出工程と、粗バ
ーの搬送速度を計測する搬送速度検出工程と、を具備
し、さらに、前記温度検出工程と前記搬送速度検出工程
で得られた粗バーの温度検出値と粗バーの搬送速度検出
値に基づいて、前記粗バーの長手方向の温度分布が所定
の分布となるように前記低温となる部分が前記粗バー加
熱装置に入る時に加熱を開始させるか又は増加させ、前
記低温となる部分が前記粗バー加熱装置から出る時に加
熱を終了させるか又は減少させ、前記粗バー加熱工程に
おける昇温量が前記低温となる部分のみで高く、その他
の部分で低くなるように、前記粗バー加熱装置を制御す
る加熱制御工程と、を具備することを特徴とする。

【０００８】こうして、スラブ加熱温度を１１５０℃以
下にすることにより、加熱中に生成する酸化スケールの
成長を抑えてスケール損失を低滅する。スラブ加熱温度
を１１５０℃以下に下げた熱量の不足分は、粗圧延機と
仕上圧延機との間に設置した加熱手段によって粗バーを
幅方向全体にわたって加熱することにより補償する。加
熱温度を１１５０℃以下にすると低温となる部分（スキ
ッドマーク部分）が顕著に発生するおそれがあるが、本
発明では上記のように加熱工程の入側での粗バー温度検
出値と粗バー搬送速度検出値とに基づいて加熱手段の動
作を制御することにより、スキッドマーク部が所定温度
分布となるように入熱量を増大させるので、顕著なスキ
ッドマークは有効に解消される。

【０００９】この場合、前記の加熱手段としては制御応
答性に優れる誘導加熱方式が望ましい。そして、粗バー
加熱の制御は、加熱手段の入側または出側に設置され
た、粗バーの温度を検出する温度検出手段によって測定
された粗バー温度検出値と、粗バー搬送速度検出値とに
基づいて行われる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態の一例につい
て、図１により説明する。図１は本発明の実施形態の一
例を示す概略側面図である。加熱炉１によって１１５０
℃以下の所定温度に加熱されたスラブ２は、粗圧延機３
で粗圧延されて粗バ−５となる。粗バ−５は、粗圧延機
３と仕上圧延機１０の間を、テーブルロール４によって
搬送される途中、加熱手段８によって幅方向全体にわた
り加熱されてから仕上圧延機１０に入り、仕上圧延され
て所定厚さの熱延鋼帯となる。

【００１１】加熱炉１によるスラブ加熱温度は通常１２
００℃以上であるが、本発明では１１５０℃以下として
いる。スラブ加熱温度を下げることによって、スラブ加
熱中の酸化スケールの成長が抑制され、酸化スケールに
よるスラブの重量損失が減少して歩留りが向上する。ス
ケール損失の低滅は、１１５０℃以下で特に顕著とな
る。

【００１２】ところが、スラブ加熱温度を下げると、
［発明が解決しようとする課題］に述べたような（１）
〜（３）の問題を生じる。もう少し詳しく説明すると以
下のようになる。

【００１３】（１）スラブ加熱温度を下げると、圧延温
度も下がり変形抵抗が高くなる。圧延荷重や圧延動力が
大きくなることにより、ロールの肌荒れが起こったり、
表面疵が発生しやすくなる。また、ロールのたわみが大
きくなるために、板クラウンも増大する。ひどい場合に
は、圧延荷重や圧延動力が圧延機の能力を越えて圧延で
きなくなってしまう。

【００１４】（２）良好な材質の熱延鋼帯を製造するた
めには、圧延仕上温度をフェライト変態開始温度以上に
確保する必要がある。スラブ加熱温度が低ければ、当然
これは難しくなる。

【００１５】（３）低温でスラブ２を加熱すると、スラ
ブ２の均熱化が困難になる。特に、スラブ２が加熱炉１
内のスキッドレールに接触している部分の温度が、他の
部分よりも低くなってできるスキッドマークは、スラブ
加熱温度が低いほど顕著に発生する。スキッドマークが
存在すると、それに応じた板幅や板厚、材質の変動を生
じて問題である。

【００１６】そこで、本発明では粗圧延機３と仕上圧延
機１０との間に加熱手段８を設置して、粗バー５を幅方
向全体にわたり加熱する。圧延荷重や圧延動力が問題と
なるのは、通常、仕上圧延においてである。仕上圧延機
１０の入側で粗バ−５を加熱すれば、仕上圧延中の被圧
延材の変形抵抗を下げることができる。圧延仕上温度の
確保にも有効であることは明らかである。加熱手段８を
適当に制御すれば、粗バー５の温度を長手方向に均一化
することも可能である。

【００１７】ここで、スキッドマークの除去方法につい
て詳しく説明する。図１に示すように、本発明を実施す
る熱間圧延設備は、加熱手段８の入側に粗バー５の温度
を検出する温度検出手段６と搬送速度検出用テーブルロ
ール７を備える。制御装置９は、温度検出手段６で検出
された粗バー５の温度とテーブルロール７により検出さ
れた搬送速度とに基づいて粗バー５の長手方向温度分布
が所定の分布となるように加熱手段８の出力を制御す
る。

【００１８】すなわち、温度検出手段６が図２に示すよ
うな周辺部位よりも低い温度となるスキッドマーク部を
検出すると、この温度検出値と搬送速度検出用テーブル
ロール７の回転速度計測検出値とに基づいて、スキッド
マーク部が加熱手段８に入るときに加熱を開始させるか
または増加させ、スキッドマーク部が加熱手段８から出
るときに加熱を終了させるかまたは減少させるように、
加熱手段８の動作を制御する。

【００１９】このときの粗バー５の昇温量は図３に示す
ように、スキッドマーク部のみで高く、そのほかの部分
では低くなっている。図２の温度分布に図３の昇温量が
加わることによって、スキッドマークは除去される。ま
た、温度検出手段６を加熱手段８の出側に設置して、出
側の温度検出データに基づいて加熱手段８をフィードバ
ック制御することも可能である。このような加熱制御を
行うために、加熱手段８は極めて精度の高い制御応答性
を要求される。

【００２０】加熱手段８としては、ガスバーナー、通電
加熱装置、または誘導加熱装置が考えられる。しかし、
ガスバーナーは、加熱温度制御がほとんど不可能であ
り、本発明の加熱手段８とはなりえない。

【００２１】通電加熱装置は電極ロールを粗バー５に接
触させて直接通電して加熱する。この方法では電極ロー
ルと粗バー５の間にスパークが出て、粗バー５の表面に
疵をつける恐れがあることや、電極の消耗が激しくメン
テナンス性に難があるなど好ましくない。

【００２２】誘導加熱装置はこの中では最も制御応答性
に優れ、加熱効率も高い。粗バー５に非接触で加熱でき
るため、粗バー５に疵をつける恐れもなく、メンテナン
ス性にも優れている。

【００２３】粗バー５の加熱に用いることのできる誘導
加熱装置には、磁束が粗バーの板厚方向に発生するトラ
ンスバース型と、磁束が粗バーの横断面を貫くように発
生するソレノイド型の２種類がある。

【００２４】トランスバース型とソレノイド型とを比較
すると、（１）トランスバース型は粗バーのエッジ部が
過加熱されやすく、幅方向の温度分布を均一にすること
が難しい、（２）粗バーの板厚30〜40mmでは、ソレノイ
ド型の方が効率がよい（トランスバース型の０．６５に
対し、ソレノイド型は０．７５），といったことから、
加熱手段８としてはソレノイド型誘導加熱装置が最も優
れている。

【００２５】現状では、一台あたりの容量は６０００kW
程度が限度であるが、それ以上の加熱が必要な場合に
は、２台以上のソレノイド型誘導加熱装置を設置すれば
よい。本発明では、スケール損失の低減だけでなく、以
下のような付随的効果も期待できる。

【００２６】（１）材質の向上 スラブ加熱温度を下げたことにより、抽出時のオーステ
ナイト粒径が小さくなり、熱延鋼帯の材質が向上する。

【００２７】（２）エネルギー原単位の向上 通常の熱延鋼帯の圧延で、圧延荷重や圧延動力、圧延仕
上温度が問題となるのは、被圧延材の先端部においてで
ある。圧延荷重や圧延動力は、被圧延材が圧延ロールに
かみ込まれるときに最も大きくなる。圧延仕上温度の確
保という点でも、問題は先端部である。

【００２８】温度確保の手段として普通に用いられる仕
上加速圧延（被圧延材の先端から後端に向かって仕上圧
延速度を上げていく）により、仕上圧延速度の最も遅い
熱延鋼帯の先端部以外は、十分な圧延仕上温度の確保が
容易だからである。

【００２９】以上から、粗バー先端部の誘導加熱だけで
も十分な効果が得られることがわかる。ほとんどの場
合、誘導加熱に費やされるエネルギーは、スラブ加熱温
度を下げたことによって発生したエネルギー節約分より
小さくてすみ、全体としてエネルギー原単位は下がるこ
とになる。

【００３０】

【実施例】本発明の効果について、実施例をあげて述べ
る。小型燃焼実験炉にて、炭素鋼のスケール損失を調査
するための実験を行った。ＣＯガスバーナーで試験片を
所定の温度、時間加熱し、加熱前後の重量差を測定し
た。重量増分から酸化減量した鉄の量を求め、それをも
とに焼き減りした鉄の厚み（焼き減り量）を計算した。
その結果を図４に示す。加熱温度が下がるにつれて、焼
き減り量が小さくなるが、その関係は直線的ではなく１
１５０℃で顕著に焼き減り量が小さくなる。通常のスラ
ブ加熱時間３００分で比較すると、加熱温度１２５０℃
の焼き減り量が１．７mmであるのに対し、１１５０℃の
それは１．０mmである。加熱温度を１２５０℃から１１
５０℃へと１００℃下げることにより、約４０％のスケ
ール損失低減が期待される。

【００３１】厚さ２２６mmの鋼スラブを加熱炉にて１１
３０℃に加熱した後、粗圧延機で粗圧延して厚さ３０mm
の粗バーとしてから仕上圧延機で仕上圧延し、厚さ１．
６mmの熱延鋼帯を製造した。圧延仕上温度の変化を図５
の実線に示す。

【００３２】圧延仕上温度をフェライト変態開始温度以
上にするという観点から決められる目標温度はこの場合
８１０℃であるが、熱延鋼帯の先端付近で圧延仕上温度
が８１０℃以下となっており、先端部において必要な材
質が確保できなかつた。

【００３３】これに対して、同じスケジュールで圧延
し、ソレノイド型誘導加熱装置により粗バーの先端付近
を板厚平均で約７０℃昇温したときの、圧延仕上温度の
変化を図５の点線で示す。熱延鋼帯の先端から圧延仕上
温度が目標温度を超えており、熱延鋼帯の全体にわたり
良好な材質が得られた。

【００３４】本発明のようにスラブを１１５０℃以下と
いう低温で加熱すると、スキッドマークが顕著に発生す
る。図６は厚さ２２６mmのスラブを加熱炉にて１１５０
℃に加熱し、粗圧延して厚さ３８mmの粗バーとしてか
ら、ソレノイド型誘導加熱装置による加熱を行わずに仕
上圧延して板厚２．８mmの熱延鋼帯を製造したときの、
圧延仕上温度の熱延鋼帯長手方向分布を示す。スキッド
マーク部は他の部分に比べて３０℃以上低温になってい
る。

【００３５】図７は図６と同じ熱延鋼帯の仕上板厚と目
標板厚の差を示している。スキッドマークの存在によつ
て、±５０μｍ近い板厚変動が認められる。図８は厚さ
２２６mmのスラブを１１５０℃に加熱後、粗圧延して厚
さ３８mmの粗バーとしてから、ソレノイド型誘導加熱装
置で粗バーを加熱し、仕上圧延機によって仕上板厚２．
７mm、幅１０５０mmの熱延鋼帯としたときの、圧延仕上
温度の長手方向分布を示す。ソレノイド型誘導加熱装置
は、圧延仕上温度が熱延鋼帯の長手方向にほぼ均一な温
度分布となるように制御された。

【００３６】図６と比較すると、図８ではスキッドマー
クがほとんど除去されていることがわかる。図９は図８
と同じ熱延鋼帯の仕上板厚と目標板厚の差を示した図で
ある。熱延鋼帯の最先端部を除き、ほぼ均一な板厚分布
が得られている。本発明はスキッドマークの除去にも有
効であることがわかる。

【００３７】スラブ加熱温度を下げると、熱延鋼帯の板
クラウンの増大が懸念される。厚さ２２６mmの鋼スラブ
を、厚さ３８mmの粗バーとし、仕上圧延により板厚３．
０mmの熱延鋼帯とする実機圧延試験を行った。加熱条件
は表１の上段に示すように、スラブ加熱温度１２３０
℃、スラブ加熱温度１１３０℃、スラブ加熱温度１１３
０℃に加えソレノイド型誘導加熱装置で粗バーを約７０
℃昇温、の３条件である。このときの熱延鋼帯の板クラ
ウンを表１の下段に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】スラブ加熱温度を１２３０℃から１１３０
℃へ１００℃下げることにより、板クラウンは１５μｍ
大きくなっている。これは圧延温度が低下して圧延ロー
ルのたわみが大きくなることによる。

【００４０】これに対し、仕上圧延前にソレノイド型誘
導加熱装置で粗バーを加熱すると、仕上圧延温度を上げ
ることができ、仕上圧延ロールのたわみが小さくなる。
粗バーの加熱により、板クラウンは６０μｍから５０μ
ｍへと１０μｍ小さくなる。

【００４１】スラブ加熱温度を下げれば、板クラウンが
大きくなるが、本発明のように、仕上圧延機の前でソレ
ノイド型誘導加熱装置によって粗バーを加熱すれば、板
クラウンが低減されることがわかる。

【００４２】

【発明の効果】本発明では、スラブ加熱温度を１１５０
℃以下にしたことにより、酸化スケールの生成を抑制し
て、酸化スケールによるスラブの重量損失を減らすこと
ができる。１１５０℃以下の加熱温度とした場合に、周
辺部位に比べて低温のスキッドマークが顕著に発生する
おそれがあるが、本発明では粗バー加熱工程前の粗バー
の温度検出値と搬送速度検出値とに基づいて粗バー加熱
装置の動作を制御することにより、粗バーの低温となる
部分（スキッドマーク部分）が所定温度分布となるよう
に入熱量を増大させるので、顕著な温度不均一が解消さ
れるか又は大幅に低減され、鋼帯の板厚、板幅、材質の
変動が有効に抑制される。

【００４３】粗圧延機と仕上圧延機の間に設置した加熱
手段で粗バーを幅方向全体にわたって加熱することによ
り、仕上圧延荷重、仕上圧延動力、および板クラウンを
低減し、圧延仕上温度をフェライト変態開始温度以上に
確保することも容易になる。

【００４４】加熱手段をソレノイド型誘導加熱装置とす
れば、粗バーを効率よく加熱でき、粗バーに疵をつける
心配もない。誘導加熱装置は制御応答性に優れるため、
鋼帯の板厚、板幅、材質の変動を抑制しつつスキッドマ
ークを効果的に除去することが可能である。すなわち本
発明では加熱工程の入側での粗バー温度検出値と粗バー
搬送速度検出値とに基づいてソレノイド型誘導加熱装置
の動作を制御するが、スキッドマーク部が所定温度分布
となるように高応答性の誘導加熱装置を用いて迅速に昇
温制御することができる。以上の効果により、品質のば
らつきの少ない優れた材質の熱延鋼帯を歩留りよく製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の一例を示す概略側面図。

【図２】スキッドマーク付近の粗バー温度分布を示す説
明図。

【図３】スキッドマーク除去に必要な粗バー昇温量を示
す説明図。

【図４】加熱温度と焼き減り量との関係を示す説明図。

【図５】本発明の実施前後で圧延仕上温度の変化を比べ
た説明図。

【図６】スキッドマークの存在を示す圧延仕上温度の変
化を表す説明図。

【図７】スキッドマークの存在を示す仕上板厚と目標板
厚の差の変化を表す説明図。

【図８】本発明によりスキッドマークが除去されたこと
を示す、圧延仕上温度の変化を表す説明図。

【図９】本発明によりスキッドマークが除去されたこと
を示す、仕上板厚と目標板厚の差の変化を表す説明図。

【符号の説明】

１…加熱炉、２…スラブ、３…粗圧延機、４…テーブル
ロール、５…粗バー、６…粗バー温度検出手段、７…搬
送速度検出用テーブルロール、８…加熱手段、９…制御
装置、１０…仕上圧延機、１１…仕上圧延機出側温度
計、１２…コイラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 三原 豊 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 平６−269840（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−6009（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−155822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−18217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−119492（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−74302（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−508（ＪＰ，Ｕ) 特公 平６−35011（ＪＰ，Ｂ２) 特表 平３−504572（ＪＰ，Ａ) 日本鉄鋼協会発行「鉄鋼プロセスの電 気加熱技術」（平成元年５月26日）、 Ｐ．85〜104 社団法人日本鉄鋼協会発行「わが国に おける最近のホットストリップ製造」 （昭和62年８月10日），ｐ．134−141 第３版鉄鋼便覧第▲ＩＩＩ▼巻（１) 圧延基礎・鋼板」丸善発行（昭和55年５ 月15日），，丸善，ｐ．36−37 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 1/26 B21B 37/76 B21B 45/00 C21D 9/00 C21D 9/52

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、粗圧延された粗バーを仕上圧延して鋼帯とする仕上
   圧延工程とを有する熱延鋼帯の製造方法において、前記スラブ加熱工程では スラブ加熱温度を１１５０℃以
   下とし、前記粗圧延工程から前記仕上圧延工程までの間に、粗バ
   ー加熱装置で 粗バーを幅方向全体にわたって加熱する粗
   バー加熱工程と、 前記粗バー加熱工程の前に、粗バーの長手方向の温度分
   布が所定温度分布よりも低温となる部分を検出する温度
   検出工程と、 粗バーの搬送速度を計測する搬送速度検出工程と、を具
   備し、 さらに、前記温度検出工程と前記搬送速度検出工程で得
   られた粗バーの温度検出値と粗バーの搬送速度検出値に
   基づいて、前記低温となる部分を加熱し、前記粗バーの
   長手方向の温度分布が所定の分布となるように前記粗バ
   ー加熱装置を制御する加熱制御工程と、を具備する こと
   を特徴とする熱延鋼帯の圧延方法。
2. 【請求項２】 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、粗圧延された粗バーを仕上圧延して鋼帯とする仕上
   圧延工程とを有する熱延鋼帯の製造方法において、 前記スラブ加熱工程ではスラブ加熱温度を１１５０℃以
   下とし、 前記粗圧延工程から前記仕上圧延工程までの間に、粗バ
   ー加熱装置で粗バーを幅方向全体にわたって加熱する粗
   バー加熱工程と、 前記粗バー加熱工程の前に、粗バーの長手方向の温度分
   布が所定温度分布よりも低温となる部分を検出する温度
   検出工程と、 粗バーの搬送速度を計測する搬送速度検出工程と、を具
   備し、 さらに、前記温度検出工程と前記搬送速度検出工程で得
   られた粗バーの温度検出値と粗バーの搬送速度検出値に
   基づいて、前記粗バーの長手方向の温度分布が所定の分
   布となるように前記低温となる部分が前記粗バー加熱装
   置に入る時に加熱を開始させるか又は増加させ、前記低
   温となる部分が前記粗バー加熱装置から出る時に加熱を
   終了させるか又は減少させ、前記粗バー加熱工程におけ
   る昇温量が前記低温となる部分のみで高く、その他の部
   分で低くなるように、前記粗バー 加熱装置を制御する加
   熱制御工程と、を具備することを特徴とする熱延鋼帯の
   圧延方法。
3. 【請求項３】 前記低温となる部分はスキッドマーク部
   分であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一
   方に記載の熱延鋼帯の圧延方法。