JP3356024B2 - 熱延鋼帯の製造方法 - 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、熱間スラブから熱
延鋼帯を製造するための熱延鋼帯の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】熱間スラブから高い生産性で熱延鋼帯を
製造するための熱間圧延ラインでは、通常、連続鋳造に
よって鋳造されたスラブ（一般に厚さが１００ｍｍ以上
のスラブ）を熱片のまま或いは一旦冷却した後再加熱す
るか、若しくは連続鋳造スラブをそのまま直送して熱間
スラブとしている。熱間圧延の第１圧延工程である粗圧
延では、ロール径が１０００〜１２００ｍｍφ程度の圧
延ロールによる圧延を数パス行って熱間スラブを厚さ１
５〜５０ｍｍ程度のシートバーとし、引き続き第２圧延
工程である仕上圧延においてシートバーを所定の板厚ま
で圧延し、熱延鋼帯とする。

【０００３】

【発明が解決しようする課題】このようなスラブの熱間
圧延では、圧延中の材料温度は加工発熱による温度上昇
と圧延ロールへの抜熱による温度降下によって変化す
る。通常の粗圧延では材料と圧延ロールとの接触長が長
いため、圧延ロールへの抜熱が大きい。さらに、粗圧延
のパス数が複数になると、各圧延パスの間では所謂空冷
状態となるため材料温度が低下する。このような理由か
ら、従来の粗圧延では熱間スラブが圧延開始前に保持し
ていた熱量の消失量が大きい。

【０００４】そのため従来の熱間圧延設備列では、仕上
圧延入側温度を高温に保つことが難かしく、特に板厚２
ｍｍ以下の薄板を得るための圧延では仕上圧延での温度
降下も大きくなるため、仕上圧延出側でＡｒ₃点以上の
材料温度を確保することが困難になる場合がある。

【０００５】従来このような問題に対して、粗圧延を高
速で行うことにより熱量消失を最小限に抑えるようにし
た圧延装置も開発されているが、この圧延装置は特に動
力系が非常に高価であり、設備コストの面で実用化は難
しい。また、厚さが１００ｍｍ以上の鋳造スラブではス
ラブ内の板厚中央部付近に空隙などの内部欠陥が発生し
やすいが、通常の粗圧延ではロールの材料に対する接触
弧長に比して板厚が大きいため、圧下歪が板厚中央部ま
で浸透しにくく、内部欠陥が解消されにくい。このた
め、場合によっては仕上圧延出側においても内部欠陥が
残存することがある。

【０００６】したがって本発明の目的は、熱延鋼帯を製
造する際の熱間スラブの熱量の消失を抑え、しかも内部
欠陥等がない良好な品質の熱延鋼帯を高い生産性と歩留
まりで製造することができる熱延鋼帯の製造方法を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための本発明は、熱間スラブをシートバーに減厚加工
する粗加工設備と、該粗加工設備で得られたシートバー
を圧延して所定の板厚の熱延鋼帯とする仕上圧延機群と
を備え、前記粗加工設備が減厚加工手段の少なくとも一
部として鍛造加工手段を有する熱延鋼帯製造設備列を用
いた熱延鋼帯の製造方法であって、厚さが１００ｍｍ以
上の熱間スラブを粗加工設備でシートバーに減厚加工す
るとともに、該減厚加工では少なくとも、鍛造加工手段
により熱間スラブに１圧縮成形当りの鍛造圧下率が３０
％以上の鍛造加工を施し、引き続き該シートバーを仕上
圧延機群で圧延して所定の板厚の熱延鋼帯とすることを
特徴とする熱延鋼帯の製造方法である。

【０００８】

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を説明する。
本発明で用いる熱延鋼帯製造設備列は、熱間スラブをシ
ートバーに減厚加工する粗加工設備と、該粗加工設備で
得られたシートバーを圧延して所定の板厚の熱延鋼帯と
する仕上圧延機群とを備えた設備構成を有する。本発明
者らは本発明を創案する過程で、熱間スラブから熱延鋼
帯を製造する際に材料が保有する熱量の消失を効果的に
抑制するという観点から粗圧延の方法について検討を行
い、先ず、粗圧延機として大圧下圧延機を用い、通常の
粗圧延数パスに相当する減厚を１パスで行う圧延方法に
ついて検討を加えた。

【００１０】従来、大圧下圧延機を用いる熱間圧延技術
に関しては、プラネタリミルやロールキャスト圧延機を
用いる方式が知られている。例えば、特開昭５７−１０
６４０３号では、先行および後行のスラブの端部を接合
し、これら接合されたスラブをプラネタリミル群、仕上
圧延機群により連続的に圧延する連続熱間圧延設備列
が、また、特開昭５７−１０６４０９号ではロータリキ
ャスタから抽出されたスラブをプラネタリミル群、仕上
圧延機により連続圧延する連続熱間圧延設備が、さら
に、特開昭５９−８５３０５号ではロータリキャスタで
スラブを抽出し、このスラブをロールキャスト圧延機で
圧延した後、仕上圧延機群で所定の板厚に圧延する連続
熱間圧延ラインが、それぞれ提案されている。

【００１１】これらの従来技術のようにプラネタリミル
やロールキャスト圧延機による大圧下圧延をスラブの粗
圧延に適用した場合、使用するワークロールが比較的
小径であるため材料とワークロールの接触長さが短く、
ロール抜熱量が小さい、大圧下を行うためパス数が少
なくて済み、その分パス間で空冷される度合いも少な
い、一方において、１パスで大圧下を行うために加工
発熱が大きい、等の理由から通常の粗圧延よりも材料の
もつ熱量の消失が少なくなるという利点が考えられる。

【００１２】しかし、これらの圧延手段には以下のよう
な問題があることが判った。 (1) プラネタリミルやロールキャスト圧延機は、自力で
材料を噛み込むことができないという欠点がある。この
ため圧延機入側からピンチロールで材料を押し込む必要
がある。ここで、ピンチロールでは事実上多少の圧延は
行われるが、通常の粗圧延ほどの圧下は行われない。そ
の一方で、ピンチロールの部分では材料速度が遅い（こ
のことは、例えば、圧延される材料が大圧下圧延機入側
ではスラブ厚であるのに対し、大圧下圧延機出側ではシ
ートバー厚になることを考えれば容易に理解できる）た
め、ピンチロールと材料の接触時間が長くなり、この結
果、材料からピンチロールへの抜熱が大きくなる。した
がって、粗圧延ライン全体としてみると、この材料から
ピンチロールへの抜熱が大圧下圧延による材料温度の低
下抑制効果を減殺し、結果として、熱間スラブのもつ熱
量の消失を十分に抑制できない。

【００１３】(2) プラネタリミルやロールキャスト圧延
機による圧延は加工様式としては鍛造に近いとも言える
が、基本的には小径ロールによる微少延伸（圧延）の繰
り返しである。このため圧延後の幅端部がＶエッジと呼
ばれる２枚板形状となり、後工程で幅端のトリミングが
必要になるため歩留まりが悪いという問題がある。 (3) プラネタリミルやロールキャスト圧延機は、その機
構上の制約から圧延速度を大きく変化させることが難し
いため、タンデム型ストリップミルに適用するには生産
性が悪い。

【００１４】(4) プラネタリミルやロールキャスト圧延
機ではロールの材料に対する接触弧長が極端に短く、通
常の粗圧延にも増して圧延歪が板厚中央部に浸透しにく
いため、内部欠陥が残存する危険性は通常の粗圧延に較
べてさらに高い。このようにスラブを減厚加工するため
の大圧下手段としてプラネタリミルやロールキャスト圧
延機を用いることには種々の問題があり、このため実際
上の適用は困難である。

【００１５】そこで、本発明者らはこれらの圧延手段に
代わる新たな大圧下手段について検討を重ね、その結
果、鍛造加工手段を用いて熱間スラブをシートバーまで
減厚加工することが極めて有効であり、具体的に以下の
ような利点が得られることが判った。

【００１６】(1) 圧延の場合にはロール径や摩擦係数等
から決まる最大許容圧下量により実際の圧下量が制限さ
れるが、鍛造加工ではそのような制限はなく、１回の圧
縮成形で板厚を大幅に減少させることができ、また、こ
のような大圧下により大きな加工発熱を得ることができ
る。 (2) 鍛造加工では、ロール圧延に較べて加工手段（金
型）と材料との接触面積を自由に調整できるため、材料
から加工手段への抜熱が小さく且つ加工発熱が大となる
条件を選ぶことができ、このため熱間スラブの熱量消失
が少なくて済む。

【００１７】(3) 鍛造加工は圧延とは違って材料に作用
する応力の静水圧成分が高くなる特徴がある。このため
材料に存在する内部欠陥が圧着しやすい。また、上述し
たように大きな圧下量（圧縮成形による減厚量）を得る
ことができるため圧下歪が大きく取れ、この点からも内
部欠陥の圧着には有利である。本発明者らによる実験
（図２）によれば、スラブを板厚方向で鍛造加工により
圧縮成形した場合、内部欠陥は１回の圧縮成形当りの鍛
造圧下率（＝｛［１回の圧縮成形による板厚の減少分］
／［当該圧縮成形前の板厚］｝×１００）が３０％以上
で十分に低減され、鍛造圧下率５０％以上でほぼ完全に
解消することができる。 (4) スラブは金型により板厚表裏面から拘束されるため
幅端部でＶエッジが発生するようなことはなく、むしろ
シングルバルジ変形となりやすい。このため次工程での
トリミングの必要がなく、歩留まりが高い。

【００１８】図１は、従来の熱間圧延ラインにおける粗
圧延設備と減厚加工手段として鍛造装置を備えた粗加工
設備をそれぞれ用い、厚さ２５０ｍｍスラブを厚さ３０
ｍｍのシートバーに減厚加工したときの当該設備内での
材料の温度降下量を試算したものであり、これによれ
ば、鍛造加工手段を備えた粗加工設備を用いることによ
り、材料温度降下量を従来の熱間圧延ラインで粗圧延す
る場合に較べて１／３程度にできることが判る。これ
は、従来の熱間圧延ラインで粗圧延する場合に較べてス
ラブ加熱温度を５０〜７５℃程度も低くできること、し
たがって、従来に較べて仕上圧延出側温度の確保が非常
に容易になることを意味している。

【００１９】以上のような理由から本発明で用いる設備
では、粗加工設備を構成する減厚加工手段の少なくとも
一部として鍛造加工手段を設ける。この場合、粗加工設
備は、熱間スラブを大圧下で減厚加工できる１または２
以上の鍛造加工手段（鍛造装置）だけで構成してもよい
し、或いは１または２以上の鍛造加工手段と他の減厚加
工手段、例えば１または２以上の粗圧延機とを組み合わ
せて構成してもよい。また、鍛造加工手段は加工用の金
型でスラブを１回または２回以上圧下（圧縮成形）し、
これを減厚加工するものであるが、その構造や機構、機
能等に特別な制約はない。

【００２０】なお、粗加工設備で熱間スラブをシートバ
ーとした後は大圧下の必要はないため、仕上圧延機群に
ついても従来使用されている通常の設備でよい。粗加工
設備の上工程の設備構成については特別な制約はなく、
通常はスラブを加熱するための加熱炉が設けられるが、
例えば、粗加工設備の上工程に連続鋳造設備を設け、こ
こで鋳造された連鋳スラブを再加熱することなくそのま
ま粗加工設備に供給できるような、或いは鋳造された連
鋳スラブを補助的に加熱した後、粗加工設備に供給でき
るような設備構成とすることもできる。また、粗加工設
備による減厚加工を終了したシートバーはスラブよりも
板厚が薄く温度降下しやすいことから、シートバーであ
る時間はなるべく短い方がよい。このため粗加工設備は
仕上圧延機群入側になるべく近い位置に設置することが
好ましく、また、粗加工設備の上工程に連続鋳造設備を
設ける場合には、連続鋳造設備出側と仕上圧延機群入側
との中間点よりも仕上圧延機群寄りの位置に配置するこ
とが好ましい。

【００２１】また、加工中の材料の温度降下を抑えるた
め、粗加工設備の入側、粗加工設備内、粗加工設
備と仕上圧延機群との間、のうちの少なくとも１箇所以
上に被加工材からの熱放出を抑制するための保熱装置ま
たは被加工材をオンラインで加熱できる加熱装置若しく
は上記保熱、加熱の両機能を兼ね備えた装置を設けるこ
とが望ましい。

【００２２】次に、以上述べたような熱延鋼帯製造設備
列を用いた本発明による熱延鋼帯の製造方法について説
明する。本発明法では厚さが１００ｍｍ以上の熱間スラ
ブを用いて熱延鋼帯を製造する。一般にスラブの厚さが
大きくなるほど熱延鋼帯の生産量も増大し、熱延鋼帯の
十分な生産量を確保するためには厚さ１００ｍｍ以上の
スラブを素材とする必要がある。また、厚さ１００ｍｍ
未満のスラブでは、粗加工設備で大圧下による減厚加工
を行わなくてもシートバー厚となってしまうため、大圧
下の減厚加工を施すことができず、このため大圧下加工
によりスラブの内部欠陥を解消することができなくな
る。

【００２３】通常、加熱炉から抽出された熱間スラブを
粗加工設備に装入し、減厚加工手段の一部または全部が
鍛造加工手段で構成された粗加工設備においてシートバ
ー厚まで減厚加工する。

【００２４】鍛造加工手段による１回の圧縮成形当りの
鍛造圧下率（＝｛［１回の圧縮成形による板厚の減少
分］／［当該圧縮成形前の板厚］｝×１００）は３０％
以上、望ましくは５０％以上とすることが好ましく、こ
れによりスラブ板厚中央部の内部欠陥もほとんど消滅
し、品質の良好な熱延鋼帯を製造できる。図２は鍛造加
工手段による１回の圧縮成形当りの鍛造圧下率とシート
バーの内部欠陥発生率との関係を示しており、これによ
れば１回の圧縮成形当りの鍛造圧下率を３０％以上とす
ることにより内部欠陥の発生率は０．０１％以下に抑え
られ、また、鍛造圧下率５０％以上では内部欠陥発生率
は０．００１％程度となり、内部欠陥はほぼ完全に消滅
している。

【００２５】本発明者らが、本発明法により製造された
熱延鋼帯の内部欠陥に起因する製品不良発生率を調べた
結果では、内部欠陥による製品不良発生率が特に高い傾
向がある板厚１０ｍｍ以上の材料において、従来の熱間
圧延ラインで製造された熱延鋼帯よりも製品不良発生率
が５％程度も大幅に低減した。なお、鍛造加工手段によ
る熱間スラブの圧縮成形の回数は任意であり、所望の減
厚量（粗加工設備が他の減厚加工手段を有する場合に
は、この減厚加工手段による減量量との関係で決まる所
望の減厚量）に応じて１回または２回以上の圧縮成形が
施される。

【００２６】上記のように熱間スラブを粗加工設備で減
厚加工してシートバーとした後、引き続きこのシートバ
ーを仕上圧延機群にて所定の板厚まで仕上圧延して熱延
鋼帯とし、これをコイラで巻取り、熱延鋼帯コイルとす
る。また、以上のようなスラブおよびシートバーの加工
工程において、先に述べた〜の箇所のうちの１箇所
以上に設けられた保熱および／または加熱装置でスラブ
やシートバーを保熱および／または加熱することによ
り、鋼帯製造中における材料の温度低下を適切に防止す
ることができる。

【００２７】図３は、本発明の熱延鋼帯製造設備列とこ
の設備列による熱延鋼帯の製造プロセスの実施形態を示
している。同図において、１は加熱炉、２は粗加工設
備、３は仕上圧延機群、４はダウンコイラであり、この
実施形態では粗加工設備２は１基の板厚鍛造装置だけで
構成されている。

【００２８】図３の熱延鋼帯製造設備列では、加熱炉１
で加熱された熱間スラブ５を抽出してこれを粗加工設備
２に供給し、この粗加工設備２を構成する板厚鍛造装置
で鍛造加工してシートバー厚まで減厚し、引き続き仕上
圧延機群３にて所定の製品板厚まで圧延して熱延鋼帯６
とし、これをダウンコイラ４で巻取り、鋼帯コイルとす
る。なお、本発明において十分な生産性を確保するに
は、板厚鍛造装置の圧下速度や送り量を設備の生産量に
見合う値に制御する必要がある。

【００２９】板厚鍛造装置は、例えば図３に示すように
製造ライン上流側の金型面が傾斜状に、これに続く製造
ライン下流側の金型面がストレート状に構成された金型
を有し、このような金型を用いてスラブに１回または２
回以上の圧下（圧縮成形）を施すものであるが、板厚鍛
造機装置の構造や機能等はこれに限定されるものではな
く、スラブを板厚方向で圧縮成形して減厚加工できる鍛
造装置であれば、その構造や機能等は問わない。

【００３０】また、先に述べたように粗圧延設備２は板
厚鍛造装置を含む１または２以上の減厚加工手段により
構成することができ、その場合、１または２以上の板厚
鍛造装置だけで構成しても、或いは１または２以上の板
厚鍛造装置と他の減厚加工手段、例えば１または２以上
の粗圧延機とを組み合わせて構成してもよい。後者の場
合には、板厚鍛造装置の製造ライン上流側および／また
は下流側に粗圧延機等の減厚加工手段を設けることがで
きる。なお、本発明で用いる連続鋳造・熱延鋼帯製造設
備列は、図３の実施形態に限定されるものではなく、上
述した説明に従い種々の形態を採り得る。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、熱延
鋼帯を製造する際の熱間スラブの熱量の消失を効果的に
抑え、しかも内部欠陥等がない良好な品質の熱延鋼帯を
高い生産性と歩留まりで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の粗圧延設備における材料温度降下量と鍛
造装置を備えた粗加工設備における材料温度降下量を比
較して示すグラフ

【図２】粗加工設備での鍛造加工手段による１回の圧縮
成形当りの鍛造圧下率とシートバーの内部欠陥発生率と
の関係を示すグラフ

【図３】本発明で用いる熱延鋼帯製造設備列とこの設備
列による熱延鋼帯の製造プロセスの実施形態を示す説明
図

【符号の説明】

１…加熱炉、２…粗加工設備、３…仕上圧延機群、４…
ダウンコイラ、５…熱間スラブ、６…鋼帯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 山科 修一 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61−222651（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−84603（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 1/00 - 1/46 B21J 1/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間スラブをシートバーに減厚加工する
   粗加工設備と、該粗加工設備で得られたシートバーを圧
   延して所定の板厚の熱延鋼帯とする仕上圧延機群とを備
   え、前記粗加工設備が減厚加工手段の少なくとも一部と
   して鍛造加工手段を有する熱延鋼帯製造設備列を用いた
   熱延鋼帯の製造方法であって、厚さが１００ｍｍ以上の
   熱間スラブを粗加工設備でシートバーに減厚加工すると
   ともに、該減厚加工では少なくとも、鍛造加工手段によ
   り熱間スラブに１圧縮成形当りの鍛造圧下率が３０％以
   上の鍛造加工を施し、引き続き該シートバーを仕上圧延
   機群で圧延して所定の板厚の熱延鋼帯とすることを特徴
   とする熱延鋼帯の製造方法。