JP5026418B2 - 中断なしの鋼製品の製造方法及びプラント - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造工程から最後の圧延工程まで中断することなく、棒材、線材、山形鋼、梁材及びレールのような鋼製品を製造する方法及び関連プラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼製品の製造において、最終製品の望ましい横断面寸法に応じた数の圧延スタンドを有する一つ以上のラインを備え、ブルーム又はビレットを熱いうちに処理することができる連続鋳造システムは公知である。仕上げ圧延は、一度に単一ビレットを圧延することによってか、もしくは圧延工程の上流でビレットの頭と尾を連続させて互いに溶着する際にエンドレス（連続）ラインを設けることによって得ることができる。また、欧州特許第０７６１３２７号及び国際出願公開ＷＯ００／７１２７２において開示されている通り、エンドレス生産を行う他の方法も公知である。連続鋳造による製品は、その横断面に渡って温度均平化処理を受け、次に加熱され、最後に同一ライン上で圧延される。
【０００３】
先行技術におけるこの形式の全てのプラントに共通の特徴としては、連続鋳造による製品及び半製品（ブルーム、ビレット、丸棒材など）は、圧延される前に、外表面から芯までの横断面に渡り、温度の完全な均平化処理を受ける。製品の外表面と芯との間の温度の完全な均平化は、断面温度を全て実質的に同じにすることで、同じ耐変形性を示す繊維の均質な伸び率を得ることができると従来考えられてきた。
【０００４】
また、不変的な技術的先入観においては常に、製品の外表面温度と芯温度との差が伸び率を非均質にし、最終製品の品質に影響を及ぼすとされてきた。
【０００５】
なお、先行技術によれば、最終製品を得るためには少なくとも二つの別個の圧延工程、すなわち第１の粗処理工程と第２の仕上げ工程が必要であると考えられており、このように別個の圧延工程を設けることによって、処理の対象である棒材が二つの圧延工程間の全工程においてピンチング（鋼材の絞り）を避けることができるとされてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、必要最小限の力によって最大の圧縮を行うことによって、従来技術で得られる鋼製品と同様の製品を従来よりも経済的に製造することである。すなわち、ブルームもしくはビレットの圧延処理において、圧延スタンドに必要な総電力消費量を従来よりも小さくしつつ従来技術で得られる最終製品と同じ横断面寸法の製品を製造することによって、製造工程全体の投資を抑えることである。
【０００７】
本発明の発明者らは、従来技術における前述の先入観を覆し、本発明の目的は連続鋳造機の直ぐ下流に圧延工程を配置することによって達成できることを見出した。すなわち、本発明の方法においては、製品表面温度が１２００℃未満の場合でも比較的高い断面平均温度でブルーム又はビレットを圧延するため、非常に好ましい結果が得られることが分かった。本発明の方法では、横断面の芯における温度を１２００℃である表面温度に対して１００〜２００℃高くすることによって、鋳造製品の品質への影響や、高温による圧延スタンドのシリンダー表面の火割れの問題を抱えることなく、平均圧延温度を高める利点が得られる。すなわち、芯領域温度を比較的高くした結果断面平均温度が上昇するため、表面温度を１２００℃未満にすることができ、前述の問題を避けることができる。
【０００８】
また、連続鋳造機と同一ライン上で直接連結する形式の圧延の有利な効果、つまり、この形式の製造において「鋳造圧延」を適用する有利な効果は、以下三つの場合に可能となることが分かった。一つ目は、鋳造製品が、「マスフロー」すなわち連続鋳造機の出口において単位時間当たりに流れる鋼の質量が十分に高く、特に連続鋳造機の出口における鋳造製品の流速が分速３ｍ以上である場合。二つ目は、鋳造製品の所謂「サウンドセンター」が圧延処理の前に凝固することを確実にするために、例えば本願と出願人を同じくする欧州特許第０６０３３３０号の教示内容に従い、未凝固圧下処理（「ソフト圧縮」）が中断されることなく直接同一ライン上で圧延が行われる場合。三つ目は、連続鋳造機の出口において鋳造製品が誘導加熱炉を通過する際、湾曲部における冷却を抑え、かつ鋳造製品を深層ではなく表層から更に加熱するために、鋳造鋼の速度及び形式に応じた温度均平化処理を必要に応じて適宜受ける場合。
【０００９】
本発明の上記の目的は、請求項１の特徴を備えた方法及び請求項４に記載される特徴を備えたプラントによって達成される。
【００１０】
本発明のこれらの及びその他の目的、利点及び特徴は、添付図面を参照して本発明を限定しない例としてなされる本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明による方法を実施するプラントの一例は図１に示されている。全体を１で概略的に示す連続鋳造領域において、上流から下流に向かって、ブルーム１０と、型と、未凝固圧下を行う適当な手段とを備えている。連続鋳造機１から排出されるブルーム１０の厚さは１２０〜４００ｍｍの範囲内にある。一つの実施例において、ブルーム１０は連続鋳造機１から２５０ｍｍの厚さで排出され、速度は分速約４ｍである。この値は比較的高いマスフローを意味する。
【００１２】
連続鋳造機１から排出されたブルーム１０は、誘導加熱炉２及びスケール除去装置３を中断されることなく通過し、圧延工程４へと連続的に送られる。
【００１３】
この例において圧延工程４は、図２に詳しく示すように、最終製品として直径７０ｍｍの丸棒材を得るための九つの圧延スタンドＭ１〜Ｍ９から成っている。
【００１４】
連続鋳造１の出口と圧延工程４との間の距離は、ブルームの温度損失を制限するため約３０ｍ以下となっており、従って、必要なスペースが小さいため比較的コンパクトなプラントにできるという利点がある。誘導加熱炉２によって、製品の平均温度は、表面温度が約１２００℃又はそれ未満である場合に、外表面におけるより芯において、少なくとも１００℃表面温度より高くなる。
【００１５】
前記の比較的高いマスフローを利用することにより、比較的高い圧縮を得ることができ、その結果、遊星形圧延機か又は第１（例えば二つ又は三つの）粗加工用圧延スタンドの代わりに強力な圧延スタンドを用いることで、３０ｍより短く、更にコンパクトなプラントを実現することができる。従って、圧延スタンドの総数は、第１の三つのスタンドＭ１〜Ｍ３の合計に相当する処理効率を達成できる単一スタンドに置き換えた場合には、例えば図１に示すような九つから七つ程度の圧延スタンド数に減少できる。
【００１６】
さらに、圧延工程４の圧延スタンドの間には、鋳造速度及び圧延すべき鋼の形式に応じて、付加的な誘導加熱炉（図示していない）及び／又は中間冷却システム５を設けることができる。
【００１７】
図２には圧延処理工程の実際の例が示されている。この例においては、圧延工程４に入るブルームの初期プロファイル（断面形状）から始まり、各単一圧延スタンドの出口における製品のプロファイルを示している。図２に示す各プロファイルは、連続鋳造からの各辺が約２５０ｍｍの初期製品Ｎｏ．０で始まり、それぞれのスタンドＭ１〜Ｍ９の出口における製品の横断面に相当している。各プロファイルについて、横断面積積の値Ａ、（Ａ０−Ａ１／Ａ０）×１００に相当した圧縮ファクタＭが圧縮比λ＝Ａ０／Ａ１と共に示されており、Ａ０は相応したスタンドの入口における横断面積であり、またＡ１は相応したスタンドの出口における横断面積である。
【００１８】
従って、九つのパス（もしくはより少数のパス）と限られた電力量のみによって、側辺寸法が２５０ｍｍのブルームから、直径７０ｍｍの卓越した品質の丸棒材を製造することができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明によるプラントの一例を示す概略図。
【図２】図１のプラントの各それぞれの圧延スタンドの出口における材料のプロファイルによる所謂“圧延処理工程”を示す表。

Claims (6)

1. 未凝固圧下工程と誘導加熱工程を含み、圧延工程の終了まで中断せずに連続鋳造工程による棒材、線材、山形鋼、梁材及びレールのような鋼製品の製造方法であって、
   連続鋳造機から注がれた時点の鋼、すなわちブルームまたはビレットが、単位時間当たりに流れる質量が該鋼の厚さと流速によって定義され、その厚さが１２０〜４００ｍｍの範囲にあり、かつ、該流速が分速３ｍ以上であり、
   前記工程の上流から下流に向かって順に、連続鋳造工程と、誘導加熱工程と、一つ以上の圧延スタンドからなる圧延工程とを含み、前記圧延スタンドの間に、少なくとも付加的な誘導加熱工程が設けられ、
   前記圧延工程に入る際の製品の表面温度が１２００℃であり、該製品の断面平均温度は前記表面温度よりも高く、かつ、芯における温度と前記表面温度との差が少なくとも１００℃であることを特徴とする鋼製品の製造方法。
2. 前記誘導加熱工程と前記圧延工程との間にスケール除去工程が設けられることを特徴とする請求項１に記載の鋼製品の製造方法。
3. 前記圧延スタンドの間に冷却工程が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼製品の製造方法。
4. 未凝固圧下工程を含む連続鋳造工程によって、厚さが１２０〜４００ｍｍの範囲にあるブルーム／ビレット（１０）から棒材、線材、山形鋼、梁材及びレールのような鋼製品を製造するプラントであって、
   前記工程の上流から下流に向かって、連続鋳造機（１）と、誘導加熱炉（２）と、圧延工程（４）の一つ以上の圧延スタンドとを含み、前記圧延スタンドの間に少なくとも付加的な誘導加熱炉が設けられており、
   前記連続鋳造機（１）の出口と前記圧延工程（４）の第１の圧延スタンドとの距離が３０ｍ以下であることを特徴とし、
   前記第１の圧延スタンドにおける製品の表面温度が１２００℃であり、該製品の断面平均温度は前記表面温度よりも高く、芯における温度と前記表面温度との差が少なくとも１００℃であることを特徴とする鋼製品の製造プラント。
5. 前記誘導加熱炉（２）と前記第１の圧延スタンドとの間にスケール除去装置（３）を有することを特徴とする請求項４に記載の鋼製品の製造プラント。
6. 圧延工程（４）における圧延スタンドの間に中間冷却手段（５、５’）を有することを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の鋼製品の製造プラント。

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