JP4507946B2 - 厚鋼板の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼スラブを圧延して厚鋼板を製造する厚鋼板の圧延方法に関するものであって、より詳しくはリバース圧延機を用いて圧延時の圧下のスケジュール（以下、パススケジュールという。）を管理する厚鋼板の圧延方法及びその圧延機に関する。

厚鋼板を製造する場合、まず加熱炉より取り出したスラブを粗ミルにて粗圧延して、一定の厚みにまで減肉した粗圧延材を作製する。その後、さらに仕上げミルにて所定の厚みまで減肉することにより、最終的に所定の厚みを有する厚鋼板を製造する。ただし、粗ミルと仕上げミルとを１台のミル（圧延機）で兼ねる場合もある。

仕上げミルには通常圧延方向が可逆的である圧延機（以下において「リバース圧延機」という。）が用いられる。粗圧延材はリバース圧延機に挿入され、圧延機の前面から後面に、又は後面から前面に移動することにより、パススケジュールに従い圧延される。この際、粗圧延材は、圧延機中を移動し、圧延機外へ排出された後、圧延ロールの間隔（ギャップ）が調整され、徐々に減肉化される。ここで、「前面」とは、厚鋼板の製造ラインにおけるリバース圧延機の上流側をいい、「後面」とは、同じく下流側を指す。

リバース圧延機での減肉制御は、板厚計により粗圧延材の厚みをモニタリングすることにより行われる。すなわち、圧延後の厚みの目標値とリバース圧延機の後面に配置された板厚計により測定した実績値をフィードバックさせ、ロール間隔を油圧ＡＧＣ（Automatic Gauge Control）にて変更することにより、厚鋼板の厚みを精度高く制御することができる。さらに、ホットレベラーにより平坦度矯正を行い、最終製品としての厚鋼板を製造する。

厚鋼板の製造では、原則として、仕上げミルでの最終的な圧延（以下、「最終パス」という。）を前面から後面に移動させて行う、いわゆる後面仕上げにより厚鋼板を仕上げることが好ましい。これは、後面へ厚鋼板（最終圧延後の粗圧延材）を移動させるため、いわゆるダミーパスの発生がないためである。また、通常、板厚計はリバース圧延機の後面側に設置されるため、最終パスを後面から前面に移動させて行う、いわゆる前面仕上げで仕上げる場合には、最終パスにおいて、板厚制御のフィードバックをかけることができず、厚鋼板の厚み精度が低下する。従って原則としては、最終パスは後面仕上げが適切である。

一方で、粗圧延材に圧延を施すと、粗圧延材の先端側（噛み込み側）に反りが生じる。粗圧延材の厚みが小さい場合には、後工程のホットレベラーによって十分矯正は可能である。しかし、粗圧延材の厚みが一定以上の場合には、その反りは大きなものとなり、ホットレベラーに噛み込ませることができない。この場合には、粗圧延材を逆方向に移動させ、反りのない粗圧延材の後端側（噛み込み側と逆側）から再度リバース圧延機にて圧延を施さなければならない。すなわち、最終パスを後面から前面に移動させて行う、いわゆる前面仕上げにより厚鋼板を仕上げることが必要になる場合もある。

以上のように仕上げミルでの最終パスの圧延方向が決定されるが、他方、仕上げミルでのパススケジュールは、これとは無関係に厚鋼板のスペックに応じてスケジュール計算される。

パススケジュールに設定されたリバース圧延機における圧延回数（以下、パス数という）が奇数回である場合は、最終パスは後面仕上げとなり、ダミーパスの発生がなく効率のよい厚鋼板の製造が可能である。一方、パス数が偶数回である場合は、最終パスは前面仕上げとなる。

厚鋼板の厚みに依存して決定される最終パスの圧延方向と、スケジュール計算されたパススケジュールにおける最終パスの圧延方向とが同じである場合、すなわち、厚鋼板の厚みが小さくかつスケジュール計算されたパス数が奇数の場合、又は厚鋼板の厚みが大きくかつスケジュール計算されたパス数が偶数の場合には、ダミーパスを発生させることなく、仕上げミルでの圧延が可能である。

しかしながら、厚鋼板の厚みに依存して決定される最終パスの圧延方向とスケジュール計算されたパススケジュールにおける最終パスの圧延方向とが異なる場合には、ダミーパスの付加が必要となる。ダミーパスの付加は厚鋼板の生産効率を低下させることになる。

従って、ダミーパスの取り扱いにより、より効率のよい厚鋼板の製造が可能になる。

特許文献１には、幅出圧延の段階で１パス追加することにより、より生産効率のよい厚鋼板の製造方法が記載されている。また、特許文献１には、その比較例として、最終パス終了後ダミーパスを付加した厚鋼板の製造方法、及び厚出圧延の段階で１パス追加する厚鋼板の製造方法が記載されている。
特開２００４−２９０９７９号公報

本発明は、厚鋼板の製造方法にあたり、生産効率よく厚鋼板を製造できる製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。

以下、本発明について説明する。

第一の本発明は、粗ミルにて一定の厚みに減肉される粗圧延材が所定の板厚に減肉されるまで仕上げミルたるリバース圧延機で圧延する厚鋼板の製造方法であって、リバース圧延機において所望する最終パスの圧延方向とパススケジュールにおける最終パスの圧延方向とが同じである場合は、当該パススケジュール通り圧延を行い、リバース圧延機において所望する最終パスの圧延方向とパススケジュールにおける最終パスの圧延方向とが異なる場合は、全パス数から２を引いた数以下の整数をｎとして、第（ｎ＋１）パス圧延終了後の粗圧延材の厚みが当該パススケジュールの初期の第ｎパス圧延終了後の粗圧延材の厚みとなるスケジュール計算を行い、その計算によるパススケジュールに従って圧延を行うとともに、第（ｎ＋２）パス以降の圧延を当該パススケジュールの第（ｎ＋１）以降のパススケジュールで圧延を行うことを特徴とする厚鋼板の製造方法である。

本発明はさらに、上記第一の本発明を実現するために、圧延制御装置を具備し、粗ミルにて一定の厚みに減肉される粗圧延材が所定の板厚に減肉されるまで圧延し厚鋼板を製造する仕上げミルたるリバース圧延機であって、圧延制御装置はリバース圧延機において所望する最終パスの圧延方向とパススケジュールにおける最終パスの圧延方向とが同じである場合は当該パススケジュール通り圧延を制御し、リバース圧延機において所望する最終パスの圧延方向とパススケジュールにおける最終パスの圧延方向とが異なる場合は、全パス数から２を引いた数以下の整数をｎとして、第（ｎ＋１）パス圧延終了後の粗圧延材の厚みが当該パススケジュールの初期の第ｎパス圧延終了後の粗圧延材の厚みとなるスケジュール計算を行ない、その計算によるパススケジュールに従って圧延を行うとともに、第（ｎ＋２）パス以降の圧延を当該パススケジュールの第（ｎ＋１）以降のパススケジュールで圧延を制御することを特徴とする厚鋼板のリバース圧延機を提供するものである。

本発明によれば、効率よく厚鋼板を製造する方法、及び作業効率のよい厚鋼板の圧延機を提供することができる。本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。

一般に、厚鋼板は、加熱炉より取り出された鋼スラブを粗ミルにより粗圧延して粗圧延材とし、その後、仕上げミルにより最終製品である厚鋼板の厚みまで圧延され、ホットレベラーにより平坦度の矯正がされることにより、製造される。

仕上げミルはリバース圧延機が用いられ、粗圧延材は圧延機中を往復することにより徐々に圧延され所望の厚みの厚鋼板を得ることができる。

本発明は、一連の厚鋼板の製造方法のうち、リバース圧延機で圧延する際の圧延方法及びその圧延機に関するものである。以下では、より具体的に圧延方法及びその圧延機について述べる。

前述したように、仕上げミルでの最終パス圧延方向は、厚鋼板の厚みに依存して決定される。ここで、反りが起こりうる粗圧延材の厚みは、粗圧延材の材質、サイズ又は圧延機のスペック、圧延条件などにより異なるので、一概に決定されるものではない。また、粗圧延材が圧延されれば、少なからずとも反りは生じるが、以下では、製造に影響がある反りが発生する場合を、反りが発生するとし、製造に影響のない反りしか発生しない場合を、反りが発生しないと便宜的に表現する。

厚鋼板の厚みが小さい場合には、例えば上反りが発生しても自重により垂れ下がるため、ホットレベラーに噛み込まれない現象が生じることはない。このため、後面仕上げで仕上げればよく、この場合、パススケジュールにおけるパス数が奇数の場合、後面仕上げで圧延を終わらせることができる、すわわち、所望する最終パス圧延方向とパススケジュールにおける最終パス圧延方向とが同じとなるので、当該パススケジュールどおりに圧延を行えばよい。

また、厚鋼板の厚みが大きい場合に、例えば上反りが発生して、上反りした形状のままホットレベラーまで搬送されてしまうため、ホットレベラーに噛み込まれない現象が生じるおそれがある。このため前面仕上げで仕上げなければならず、この場合、パススケジュールにおけるパス数が偶数の場合には、前面仕上げで圧延を終わらせることができる。この場合も当該パススケジュールどおりに圧延を行えばよい。

一方、厚鋼板の厚みが小さいが、パススケジュールにおけるパス数が偶数の場合、所望する最終パス圧延方向（後面仕上げ）とパススケジュールにおける最終パス圧延方向（前面仕上げ）とが異なる。また、厚鋼板の厚みが大きいが、パススケジュールにおけるパス数が奇数の場合、所望する最終パス圧延方向（前面仕上げ）とパススケジュールにおける最終パス圧延方向（後面仕上げ）が異なる。

（第一実施形態）
これらの場合には、全パス数から２を引いた数以下の整数をｎとして、第（ｎ＋１）パス圧延終了後の粗圧延材の厚みが当該パススケジュールの初期の第ｎパス圧延終了後の粗圧延材の厚みとなるスケジュール計算を行い、圧延を行うとともに、第（ｎ＋２）パス以降の圧延を当該パススケジュールの第（ｎ＋１）以降のパススケジュールで圧延を行う。ここに、「ｎ」は、全パス数から２を引いた数より小さな整数である。すなわち、パスを１工程追加し、初期の（ｎ＋１）パスで当該パススケジュールの（ｎ）パス分の圧延を行い、それ以降のパス（第（ｎ＋２）以降のパス）を当該パススケジュールの第（ｎ＋１）パス以降と同じスケジュールで圧延する。この方法の場合、高能率圧延が可能であり、製品内部の品質に対する要求があまり厳しくない製品に対しては、有効である。この場合、粗圧延材の長さが小さい圧延初期の段階でパススケジュールの調整を行うので、リバース圧延機中の通過時間のロスを最小に抑えることができる。

以上のような圧延方法を取ることにより、生産効率のよい圧延が可能になる。

なお、このような圧延を実現するべく、しかるべき計算制御機能を有するコンピュータ制御システムを組み込むことにより、このような制御機能を有する圧延機が実現できる（図１参照）。

図１に基本的な厚鋼板の製造における圧延ラインレイアウトを示す。図示の圧延ライン１０は、図面左側から、加熱炉１、粗ミル２、仕上げミル３、冷却装置４、及びホットレベラー５がこの順に配置されている。加熱炉１で所定の温度に加熱されたスラブ８は、粗ミル２にて一定の厚みに減肉され粗圧延材９とされる。次いで粗圧延材９は、仕上げミル３及び冷却装置４の前後を往復して、所定の厚み、材質に調整後、ホットレベラー５により平坦度矯正が行われる。

ここで、仕上げミル３に対し、粗ミル２側を前面、ホットレベラー５側を後面と定義する。仕上げミル３はリバース圧延機であり、粗圧延材９は、所定の板厚に減肉されるまで仕上げミル３の前面側と後面側との間を往復する。粗圧延材仕上げミル３の後面側には、圧延後の板厚を検知する板厚計７が配置されている。仕上げミル３に圧延されて前面側から後面側に送られた材料は板厚計７により、所定の板厚に圧延されているかどうかが測定され、その結果が制御装置６に送られる。制御装置６は圧延後の厚みの目標値と板厚計７により測定した実績値を比較して、仕上げミル３のロール間隔を油圧ＡＧＣにて変更することにより、厚鋼板の厚みを精度高くフィードバック制御している。

なお、制御装置６は、圧延ライン１０全体の動作を制御しており、粗ミル２、仕上げミル３、冷却装置４、及びホットレベラー５に配置された各種センサからの情報を受け、これら装置に配置されたアクチュエーターの動作を制御する。

表１は、第１パスから最終パスまで連続圧延する場合の従来の圧延方法と本発明の圧延方法の模式図である。

表１の「圧延変更パターン」の欄において、垂直な上下の線が仕上げミルの位置を示しており、それに蛇行しながら前面側と後面側との間で交差している線が粗圧延材のパスを表している。そして両線の交点に「黒丸（●）」が示されているのが、実際に圧延が行われていることを示しており、この黒丸がない交点はダミーパスが行われていることを表している。

表２から表４は、それぞれの従来の圧延方法及び本発明にかかわる圧延方法における圧延パススケジュールである。この表２から表４中の圧延方向は「＋」は仕上げミル前面から後面への圧延、すなわち粗ミル側からホットレベラー側への圧延、「―」は仕上げミル後面から前面への圧延、すなわちホットレベラー側から粗ミル側への圧延を表す。

実施例として、仕上げミルにおける圧延パススケジュール計算の結果、パス回数が偶数回となった場合について記載する。

まず、第１パスから最終パスまで連続圧延する場合の従来圧延方法について説明する。表２及び表１より、従来圧延方法は圧延パス回数が偶数パスとなった場合、最終パスの圧延方向が「―」、すなわち後面から前面への圧延となる。よってこの最終パスの圧延後、圧延用ロール間隔を開け、前面から後面へ搬送するためのダミーパスが発生し、圧延を行っていない無駄時間が生じてしまう。当然この無駄時間は圧延長が長くなるほど長くなる。表２におけるケースでは、この無駄時間は１１．６（ｓｅｃ）であった。また、圧延を行っている時間（表中では「圧延時間」）と各パス間におけるロール間隔調整等に要する時間（表中では「パス間時間」）及びダミーパスによる搬送時間を合計した、トータル所要時間は１２１．４（ｓｅｃ）であった。

本発明における圧延方法を表３に記載している。

まず表３における「高能率圧延方法 I」は、最終圧延後の搬送のためのダミーパスを回避するため、計算された圧延パススケジュールの初期数パスの圧下量を調整して、パス回数が奇数となるよう１パス増加させた。この場合、従来４パスにより圧延していたものを５パスにより圧延するため、１パス増加しているので圧延時間は増加しているが、ダミーパスを回避できるため、トータル所要時間は１１７．４（ｓｅｃ）と、従来圧延方法と比較して４（ｓｅｃ）の短縮効果が得られた。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う厚鋼板の製造方法及びその製造装置もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

基本的な厚鋼板の製造における圧延ラインレイアウトを示す模式図である。

符号の説明

１ 加熱炉
２ 粗ミル
３ 仕上げミル（リバース圧延機）
４ 冷却装置
５ ホットレベラー
６ 制御装置
７ 板厚計
８ スラブ
９ 粗圧延材
１０ 圧延ライン

Claims (2)

1. 粗ミルにて一定の厚みに減肉される粗圧延材が所定の板厚に減肉されるまで仕上げミルたるリバース圧延機で圧延する厚鋼板の製造方法であって、
   前記リバース圧延機において所望する最終パスの圧延方向とパススケジュールにおける最終パスの圧延方向とが同じである場合は、当該パススケジュール通り圧延を行い、
   前記リバース圧延機において所望する最終パスの圧延方向とパススケジュールにおける最終パスの圧延方向とが異なる場合は、全パス数から２を引いた数以下の整数をｎとして、第（ｎ＋１）パス圧延終了後の粗圧延材の厚みが当該パススケジュールの初期の第ｎパス圧延終了後の粗圧延材の厚みとなるスケジュール計算を行い、その計算によるパススケジュールに従って圧延を行うとともに、第（ｎ＋２）パス以降の圧延を当該パススケジュールの第（ｎ＋１）以降のパススケジュールで圧延を行うことを特徴とする厚鋼板の製造方法。
2. 圧延制御装置を具備し、粗ミルにて一定の厚みに減肉される粗圧延材が所定の板厚に減肉されるまで圧延し厚鋼板を製造する仕上げミルたるリバース圧延機であって、
   前記圧延制御装置は、前記リバース圧延機において所望する最終パスの圧延方向とパススケジュールにおける最終パスの圧延方向とが同じである場合は、当該パススケジュール通り圧延を制御し、
   前記リバース圧延機において所望する最終パスの圧延方向とパススケジュールにおける最終パスの圧延方向とが異なる場合は、全パス数から２を引いた数以下の整数をｎとして、第（ｎ＋１）パス圧延終了後の粗圧延材の厚みが当該パススケジュールの初期の第ｎパス圧延終了後の粗圧延材の厚みとなるスケジュール計算を行い、その計算によるパススケジュールに従って圧延を行うとともに、第（ｎ＋２）パス以降の圧延を当該パススケジュールの第（ｎ＋１）以降のパススケジュールで圧延を制御することを特徴とする厚鋼板のリバース圧延機。

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