JP3317164B2 - 熱延鋼帯の製造方法およびその方法に使用する熱間圧延設備列 - 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、スラブを粗圧延機
と仕上圧延機で圧延して熱延鋼帯を製造するための熱間
圧延設備列に関する。

【０００２】

【従来の技術】現状の熱延鋼帯の圧延は、以下の二つの
制約のもとに行われている。 （１）良好な材質の熱延鋼帯を得るためには、圧延仕上
温度をフェライト変態開始温度以上にする必要がある。 （２）圧延負荷が圧延機の能力の範囲内でなければなら
ない。

【０００３】近年、需要が増大している薄物材や硬質
材、あるいはスラブ加熱温度を低温にしなければならな
い特殊材などの製造においては、これらの制約がますま
す厳しいものとなっている。

【０００４】粗圧延機と仕上圧延機の間に加熱手段を設
置して、粗バーを加熱することは、圧延仕上温度の確保
と圧延負荷の低減に有効である。代表的な従来技術とし
ては、特開平７ー１５５８２２がある。これは、粗圧延
機と仕上圧延機の間に、電極を粗バーに接触させて粗バ
ーに直接通電して加熱する直接通電加熱装置を設置し
て、仕上圧延機の入側で粗バーの長手方向に所定の温度
分布を付与するものである。

【０００５】しかしながら、特開平７−１５５８２２の
方法では、粗バーの後方ほど仕上圧延の待ち時間が長く
なり温度が低下する。このため、粗バーの後方部に必要
な加熱量が大きくなり、粗バー全体で必要とする加熱量
も当然のことながら大きくなる。直接通電加熱はコスト
の高い電力を使用するため、エネルギー原単位の悪化は
深刻な問題である。さらに、直接通電加熱は電極を直接
粗バーに接触させるため電極の消耗が激しく、メンテナ
ンス性に難があるといえる。また、電極と粗バーの間に
スパークが発生して、粗バーの表面に疵をつける恐れが
ある。

【０００６】また、本発明に類似の熱間圧延設備列とし
ては、特開平１−３０９７０４が知られている。これ
は、従来粗圧延機と仕上げ圧延機との間における熱間シ
ートバーの長手方向及び幅方向の温度分布不均一の発生
を防止するために、巻取り・巻戻しコイラー及びエッジ
ヒーターを使用することが提案されているが、この場合
でも、エッジ部の温度低下は防止できるが、長手方向の
温度分布は均一にならない、即ちコイル最内径部の温度
が低下する問題があるので、それを解決するためになさ
れた提案である。

【０００７】特開平１−３０９７０４に開示されている
のは、粗バー（熱間シートバー）をコイル状に巻き取る
巻取装置、巻き取られたコイルを巻き戻す巻戻装置、誘
導加熱装置、粗バー貯蔵装置及び仕上圧延機を順次設置
してなる熱間圧延設備列である。

【０００８】そして、その作用の項で説明されているよ
うに、熱間シートバーのコイル最内径部が誘導加熱装置
を通過する間は、この部分の温度降下を回復するに必要
な遅い速度で通過させる。一方、熱間シートバーをシー
トバー貯蔵装置に蓄えるものである。

【０００９】特開平１−３０９７０４は粗バーの均熱化
を主眼としており、積極的に粗バー全体を加熱するもの
ではないため、上記の制約が厳しい圧延条件には対応で
きない。誘導加熱装置によって、積極的に粗バー全体を
加熱することも可能ではあるが、仕上圧延機前でルーパ
ーを用いて粗バーを貯蔵する間に失われる熱量は大き
く、その分だけ誘導加熱装置の出力を大きくしなければ
ならない。この方法でもエネルギー原単位増大の問題を
回避することはできない。

【００１０】また、粗バーを貯蔵する間に、長手方向の
温度分布の均一化も十分でなくなる。また、シートバー
搬送の低速化による生産性の低下が不可避である。

【００１１】その上、シートバー貯蔵装置に、特別な、
大きなスペースが必要になる。さらに、貯蔵装置内のシ
ートバーは仕上げ圧延前でなお高温のため、貯蔵中も表
面酸化が進む。ここで、生成する二次スケールは長手方
向の位置による貯蔵装置内滞留時間の差異により、スケ
ール厚さが異なり不均一となる。さらに貯蔵中の曲げな
ど、加えられる変形によってスケールが部分的に剥離す
る恐れがある。これらの点から、製造される熱延鋼板に
おいてはスケール疵の発生など表面性状の劣化が避けら
れない問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、粗圧
延機と仕上圧延機の間で、粗バーの失う熱量をできるだ
け小さく抑え、粗バーを効率よく加熱して、［従來の技
術］で述べた圧延制約を回避することができ、かつ熱延
鋼板の良好な表面性状が維持できる熱間圧延設備列を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】従来技術にあった課題を
解決するために、本発明の熱延鋼帯の製造方法は、スラ
ブを粗圧延機で粗圧延して粗バーとする工程と、粗バー
をコイルボックスで巻き取る工程と、コイルボックスか
ら払い出された粗バー先端部を幅方向全体にわたって加
熱する加熱工程と、加熱された粗バーを仕上加速圧延す
る工程とを備えている。また、本発明の熱間圧延設備列
は、スラブを粗圧延して粗バーとする粗圧延機と、セラ
ミックファイバーを固めた断熱材で内壁を覆って構成さ
れ、粗バーを巻き取るコイルボックスと、コイルボック
スから払い出された粗バー先端部を幅方向全体にわたっ
て加熱する加熱手段と、加熱された粗バーを仕上加速圧
延する仕上圧延機とを具備している。なお加熱手段とし
ては、誘導加熱装置、特にソレノイド型の誘導加熱装置
が望ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の熱間圧延設備列の概略説
明図を図１に示す。本発明は、スラブを粗圧延機１で粗
圧延して粗バ−２となし、粗バ−２を仕上圧延機６で仕
上圧延して所定厚さの熱延鋼帯を製造する熱間圧延設備
列において、粗圧延機１と仕上圧延機６の間に、粗バ−
２の巻き取りと払い出しの可能なコイルボックス３と、
粗バ−２を幅方向全体にわたって加熱することのできる
加熱手段４を備えたことを特徴とする。

【００１５】仕上圧延機入側温度計５で検出される粗バ
−２の温度は、ある所定の温度以上でなければならな
い。その理由は、（１）良好な材質を得るために、仕上
圧延機出側温度計７で検出される圧延仕上温度は、フェ
ライト変態開始温度以上にする必要があること、（２）
被圧延材の変形抵抗は温度が下がるにつれて大きくな
り、温度が下がりすぎると圧延荷重や圧延負荷が仕上圧
延機の能力以上になって圧延できなくなる恐れがあるこ
とである。

【００１６】圧延温度の低下は、板クラウンの増大や表
面疵といった、形状不良を招きやすいことなども問題で
ある。近年需要が増加している極薄材や硬質材、あるい
はスラブ加熱温度を低温にしなければならない特殊材に
おいては、この仕上圧延機入側温度の制約が特に厳しく
なっている。

【００１７】この問題を回避する方法として、仕上圧延
機６の入側で粗バ−２を加熱すること、および、粗圧延
機１から仕上圧延機６に搬送される間の放熱をなるべく
小さくすることが考えられる。本発明の熱間圧延設備列
が加熱手段４を備えることは前者に相当し、コイルボッ
クス３を備えることは後者に相当する。

【００１８】加熱手段４の効果は自明であるので、コイ
ルボックス３の効果について説明する。コイルボックス
３には粗バ−２を保熱して熱の散逸を減らす効果があ
る。粗バ−２はコイルボックス３の中でコイル状に保持
されるため、（表面積）／（体積）の比が、搬送テーブ
ル上にあるときと比較して小さくなり、熱の損失も小さ
くなる。コイルボックス３の内壁を断熱材で覆い、コイ
ルボックス３から外部への熱の散逸を防止すれば、保熱
効果はさらに大きくなる。断熱材としては、アルミナや
シリカなどのセラミックスファイバーを固めて作ったも
のが、熱容量も大きく有利である。

【００１９】さらに、特開昭６１−２６９９０５のよう
に、コイルボックス３の内部に加熱手段を備えて粗バー
コイルを加熱すれば、粗バ−２のエッジ部や粗バーコイ
ル最外層など、粗バーコイル表面付近の温度上昇も期待
できる。この保熱効果により、粗バ−２はコイルボック
ス３に巻かれているときにはほとんど熱を失わない。

【００２０】粗圧延と仕上圧延の間に粗バ−２が失う熱
を小さくするには、搬送速度を上げればよいが、粗バ−
２の先端が仕上圧延機６に噛み込んだ後の搬送速度は、
仕上圧延速度に律速されて遅くなってしまう。

【００２１】本発明においては、コイルボックス３で粗
バ−２を巻き取っている間は、粗バ−２は仕上圧延機６
に噛み込まない。コイルボックス３の巻き取り速度は、
仕上圧延速度により律速された搬送速度よりもはるかに
大きい。仕上圧延中の搬送速度が２０〜６０ｍｐｍに対
して、コイルボックスの巻き取り速度は２００ｍｐｍ以
上に達する。コイルボックス３で粗バ−２を巻き取るこ
とによって、粗圧延が終了してからコイルボックス３に
巻き取られるまでの搬送中に失われる熱が小さくなる。
ここで、コイルボックス３に先に巻き取られた部分は、
巻き取りが終了するまでの間、待っていなければならな
いが、コイルボックス３内での待ち時間中の熱の散逸
は、コイルボックス３の保熱効果により微々たるもので
ある。

【００２２】コイルボックス３から払い出された粗バ−
２は、加熱手段４で幅方向全体にわたって加熱された
後、仕上圧延機６で仕上圧延される。粗バ−２の前方部
分（コイルボックス３による巻き取り前とは前後が入れ
替わっている）が仕上圧延されている間、粗バーの後方
部分は仕上圧延を待っていなければならないが、待ち時
間のほとんどはコイルボックス３の中で保熱されている
ために、この間の粗バ−２後方部分の温度低下は防止さ
れる。

【００２３】これらの結果、コイルボックス３によっ
て、粗圧延機１と仕上圧延機６の間の搬送中に失われる
熱量が小さくなる。その分、加熱手段５による必要昇温
量は少なくて済み、エネルギー原単位を下げることがで
きる。

【００２４】通常の熱延鋼帯の圧延で問題が起こりやす
いのは、最初に仕上圧延される粗バ−２の先端部におい
てである。圧延荷重や圧延負荷は、被圧延材が圧延ロー
ルに噛み込まれるときに最大になる。仕上圧延温度をフ
ェライト変態開始温度以上に確保するという点でも問題
は先端部である。圧延仕上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）を用いれば、仕上圧
延速度の最も遅い熱延鋼帯の先端部以外は、圧延仕上温
度の確保が容易だからである。

【００２５】粗バ−２の昇温量を上げる方法は二つあ
る。ひとつは加熱手段４の出力を大きくすること、もう
ひとつは粗バ−２が加熱手段４を通過するときの搬送速
度を遅くして加熱時間を稼ぐことである。

【００２６】前者は、加熱手段４を設置することのでき
るスペースが限られることから装置の大きさが制約され
ることや、加熱手段４として誘導加熱装置のような高価
な装置を採用する場合には設備投資額が大きくなりやす
いという問題がある。後者の方法には、粗バ−２の先端
部を加熱している間に、後方部の温度が下がってしまう
という難点がある。

【００２７】しかし、本発明のように、コイルボックス
３によって粗バ−２を保熱しながら加熱すれば、粗バー
後方の温度低下は問題となるほどではなく、先端部をゆ
っくりと集中的に加熱することができる。

【００２８】かくして、仕上加速圧延と本発明の熱間圧
延設備列を組み合わせれば、容量の小さな加熱手段５で
も十分な効果を得ることができる。加熱手段５として
は、加熱効率や制御応答性に優れた誘導加熱装置を採用
することが望ましい。誘導加熱は非接触で加熱できるた
め、粗バーの表面に疵をつける心配がないという利点も
ある。

【００２９】粗バー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。

【００３０】トランスバース型とソレノイド型を比較す
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、幅方向の温度分布制御が難しいこと、
（２）粗バーの板厚３０〜４０ｍｍで効率を比較する
と、トランスバース型の０．６５に対し、ソレノイド型
は０．７５でソレノイド型の方が効率が良い、といった
ことから、加熱装置５としてはソレノイド型誘導加熱装
置が最も優れている。

【００３１】以上の説明では、コイルボックス３、加熱
手段４、仕上圧延機６の順に設備を配置した例を取り上
げたが、図２に示すような加熱手段４、コイルボックス
３、及び仕上圧延機６の順に配置した設備列や、図３の
ように、２台のコイルボックス３ａ、３ｂで加熱手段４
をはさんだ配列でもコイルボックス３の保熱効果は有効
に活用される。

【００３２】図２の配列では、コイルボックス３による
巻き取り速度を速くして、搬送中の熱の散逸を減らそう
とすると、粗バ−２が加熱装置４を通過する時間が短く
なり、加熱装置４による昇温量は小さくなる。しかし、
仕上加速圧延を併用する場合には、大きな昇温量が必要
なのは、最初に仕上圧延される粗バ−２の先端部だけで
ある。この部分は、最後にコイルボックス３に巻き取ら
れる部分であるが、既に巻き取られた部分はコイルボッ
クス３の中で保熱されており、巻き取り速度を遅くして
加熱時間を長くすることができる。このため、仕上加速
圧延により、図２の配列でも十分な温度確保が可能であ
る。

【００３３】図３の配列は、粗バ−２の全体にわたって
大きな昇温量が必要なときに有効である。すなわち、加
熱中に粗バ−２が外気に直接接触するのは、加熱手段４
の前後のわずかな部分だけであり、加熱時間をいかよう
にも長くとれるからである。

【００３４】

【実施例】本発明の実施例として一定速度仕上圧延をと
りあげて説明する。設備配置は図１のようになってい
る。仕上圧延を圧延速度一定で行えば、長手方向に材質
のばらつきの小さい熱延鋼帯を製造することができる。
熱延鋼帯の材質は、仕上圧延が終了してからコイラーに
巻き取られるまでのランアウトテーブル上での冷却速度
に依存する。フェライト変態後の変態生成物の種類や粒
径が冷却速度によって変化するからである。

【００３５】冷却速度は、ランアウトテ一ブルの途中に
設けられた冷却スタンドで熱延鋼帯に向かって吹き付け
られる冷却水の量を調節することによって制御される。
仕上加速圧延を行っている場合には、熱延鋼帯の長手方
向に圧延速度が変化するために、冷却速度の制御は極め
て困難である。そこで、仕上圧延速度を一定にし、加熱
手段４を制御して圧延仕上温度も熱延鋼帯の長手方向に
ついて均一にしておけば、冷却水量を調整することなく
冷却速度を一定にすることが容易である。

【００３６】１２６０℃に加熱した、厚さ２２６ｍｍ、
幅１２００ｍｍの鋼スラブを粗圧延して、厚さ３０ｍｍ
の粗バーとしてから、仕上圧延で厚さ１．６ｍｍ、幅１
２５０ｍｍの熱延鋼帯とした。仕上圧延速度は、ランア
ウトテーブル上の熱延鋼帯の搬送速度が７００ｍｐｍで
一定になるように制御されている。ここでは、本発明の
効果をわかりやすく示すために、ソレノイド型誘導加熱
装置による粗バーの加熱は行っていない。

【００３７】図４に仕上圧延機入側温度の変化を示す。
実線はコイルボックスを使用した場合、破線は使用しな
い場合である。コイルボックスなしの場合は、仕上圧延
の待ち時間によって粗バー先端部の温度が１０４０℃近
くであるのに対し、後端部の温度は９５０℃と前後端で
約９０℃もの差がある。一方、本発明の方法にのっと
り、コイルボックスで粗バーをいったん巻き取った場合
は、コイルボックスの保熱効果により、仕上圧延機入側
温度は約１０２０℃とほぼ一定している。

【００３８】図５に仕上圧延機出側温度計で測定した、
圧延仕上温度の変化を示す。点線で表されているコイル
ポックスを使用しない場合には、最先端部こそ目標温度
の８２０℃を越えているが、圧延が進むにつれて圧延仕
上温度は下がり続け、後端部では７９０℃近くまで低下
している。これは図４で見たように、圧延待ち時間によ
って、仕上圧延入側温度が後端に近いほど下がっている
ことを反映している。これに対し、実線で示した、コイ
ルボックスを使用した場合には、熱延鋼帯先端の圧延仕
上温度は８１５℃で目標を若干下回っているものの、熱
延鋼帯の後半部では目標温度以上を確保できている。

【００３９】圧延仕上温度を下回っている部分について
は、ソレノイド型誘導加熱装置による粗バ一の加熱が必
要である。粗バーに投入されるべき全エネルギーの量
は、目標温度と圧延仕上温度の差を積分した値にほぼ比
例する。図５から明らかなように、コイルボックスの使
用によって、粗バーに投入すべきエネルギーが著しく減
少し、ソレノイド型誘導加熱装置で消費されるエネルギ
ー原単位も小さくなることがわかる。

【００４０】

【発明の効果】本発明では、スラブを粗圧延機で粗圧延
して粗バーとし、粗バーを仕上圧延機で仕上圧延して所
定厚さの熱延鋼帯とする熱間圧延設備において、粗圧延
機と仕上圧延機の間に、粗バーの巻き取りと払い出しの
できるコイルボックスと、粗バーを幅方向全体にわたっ
て加熱することの可能な加熱手段を備える。

【００４１】粗圧延と仕上圧延の間に、コイルボックス
を用いて粗バーの巻き取りと払い出しを行い、加熱手段
によって粗バーを加熱すれば、仕上圧延荷重、負荷の軽
減や、圧延仕上温度の確保が容易となり、かつ、加熱手
段によるエネルギー原単位も小さく抑えることができ
る。上記の加熱手段をソレノイド型誘導加熱装置とすれ
ば、さらに制御性と効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の設備配置の一例を示す説明図。

【図２】本発明の設備配置の他の例を示す説明図。

【図３】本発明の設備配置の他の例を示す説明図。

【図４】仕上圧延機入側温度の粗バー長手方向温度分布
を示す説明図。

【図５】圧延仕上温度の熱延鋼帯長手方向温度分布を示
す説明図。

【符号の説明】

１…粗圧延機、２…粗バー、３、３ａ，３ｂ…コイルボ
ックス、４…加熱手段、５…仕上圧延機入側温度計、６
…仕上圧延機、７…仕上圧延機出側温度計。

───────────────────────────────────────────────────── 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 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 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 (56)参考文献 特開 平６−320202（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−314217（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 1/26 B21B 45/00 B21C 47/26 H05B 6/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スラブを粗圧延機で粗圧延して粗バーとす
   る工程と、粗バーをコイルボックスで巻き取る工程と、
   コイルボックスから払い出された粗バー先端部を幅方向
   全体にわたって加熱する加熱工程と、加熱された粗バー
   を仕上加速圧延する工程とを備えたことを特徴とする熱
   延鋼帯の製造方法。
2. 【請求項２】スラブを粗圧延して粗バーとする粗圧延機
   と、セラミックファイバーを固めた断熱材で内壁を覆っ
   て構成され、粗バーを巻き取るコイルボックスと、コイ
   ルボックスから払い出された粗バー先端部を幅方向全体
   にわたって加熱する加熱手段と、加熱された粗バーを仕
   上加速圧延する仕上圧延機とを具備したことを特徴とす
   る熱間圧延設備列。