JP5271512B2 - 熱間圧延装置 - Google Patents
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Description
本発明は、銅を含有する金属板を熱間圧延する熱間圧延装置に関するものである。
従来から、鋼を主成分とし銅を含有するスクラップ材（金属材）を熱間圧延処理することによって金属板を製造する装置として、加熱処理された金属材を圧延機にて複数回圧延することで薄く延ばす熱間圧延装置が用いられている。
このような熱間圧延装置のなかには、高温に加熱処理された上記金属材を往復運動させながら、複数回圧延することによって金属板に成形する粗圧延機と、粗圧延機によって成形された金属板を上記加熱処理よりも低温にて、例えば保温する保温庫と、保温庫から搬出された金属板を仕上げ圧延する仕上げ圧延機列と、該仕上げ圧延機列から搬出された金属板を冷却する冷却装置とがライン配列された構成を有している。
このような熱間圧延装置のなかには、高温に加熱処理された上記金属材を往復運動させながら、複数回圧延することによって金属板に成形する粗圧延機と、粗圧延機によって成形された金属板を上記加熱処理よりも低温にて、例えば保温する保温庫と、保温庫から搬出された金属板を仕上げ圧延する仕上げ圧延機列と、該仕上げ圧延機列から搬出された金属板を冷却する冷却装置とがライン配列された構成を有している。
例えば、特許文献１には、粗圧延機にて成形された金属板を所定温度雰囲気にて巻回して保管するコイルボックスが上記保温庫して設置された熱間圧延装置が開示されている。このような特許文献１に開示された熱間圧延装置によれば、コイルボックスにて金属板が巻回されるため、ライン長の短い熱間圧延装置を実現することができる。
また、特許文献２には、金属材を粗圧延機と仕上げ圧延機列との両方において同時に圧延処理する熱間圧延装置が開示されている。このような特許文献２に開示された熱間圧延装置によれば、粗圧延機と仕上げ圧延機列とによって、金属材が連続的に処理されるコンパクトな熱間圧延装置を実現することができる。
特開昭４８−６２６５１号公報
特許第３１４６７８６号公報
また、特許文献２には、金属材を粗圧延機と仕上げ圧延機列との両方において同時に圧延処理する熱間圧延装置が開示されている。このような特許文献２に開示された熱間圧延装置によれば、粗圧延機と仕上げ圧延機列とによって、金属材が連続的に処理されるコンパクトな熱間圧延装置を実現することができる。
ところで、熱間圧延装置では、粗圧延機にて圧延処理される前の金属材が、高温にて加熱処理されることによって金属板の表面が酸化し、いわゆる１次スケール（酸化層）が形成されるが、この１次スケールは、粗圧延機に供給される前に除去される。また、粗圧延機に供給される前に形成される１次スケールに対し、粗圧延機から搬出された後冷却されるまでの間には、金属板の表面にいわゆる２次スケール（酸化膜）が形成される。
２次スケールは、粗圧延機と仕上げ圧延機列との間に金属板がある時に特に形成される。銅は鉄と比較して酸化しにくい。このため、２次スケールが形成される過程において、金属板表面にて鉄が優先的に酸化し酸化鉄層を形成する。その後、酸化鉄層と鋼界面において銅が凝集して液体となって析出し鋼表面の粒界に浸透する現象が生じる。この結果、金属板が脆くなる。すなわち、２次スケールが形成されることによって、金属板が脆くなる。
従来は、２次スケールによる金属板の脆弱化は問題とならない程度であったが、近年、金属板の品質向上が求められており、２次スケールによる金属板の脆弱化に対処する必要性が生じている。
特に、特許文献１及び２に開示された熱間圧延装置においては、２次スケールが形成された金属板が巻回されるため、金属板が曲げられ、金属板の脆弱化に起因して金属板が微小な損傷が生じている可能性がある。また、特許文献１では、金属板がコイルボックスにて巻回された状態にて保温されるため、金属板の幅方向の端部や、巻き取り用のマンドレルに接触箇所が冷え易く、巻回された金属板を塊として捉えた場合に温度分布のムラが生じ易いという問題がある。金属板の温度分布にムラがある場合には、金属板の品質にムラが生じてしまう。
２次スケールは、粗圧延機と仕上げ圧延機列との間に金属板がある時に特に形成される。銅は鉄と比較して酸化しにくい。このため、２次スケールが形成される過程において、金属板表面にて鉄が優先的に酸化し酸化鉄層を形成する。その後、酸化鉄層と鋼界面において銅が凝集して液体となって析出し鋼表面の粒界に浸透する現象が生じる。この結果、金属板が脆くなる。すなわち、２次スケールが形成されることによって、金属板が脆くなる。
従来は、２次スケールによる金属板の脆弱化は問題とならない程度であったが、近年、金属板の品質向上が求められており、２次スケールによる金属板の脆弱化に対処する必要性が生じている。
特に、特許文献１及び２に開示された熱間圧延装置においては、２次スケールが形成された金属板が巻回されるため、金属板が曲げられ、金属板の脆弱化に起因して金属板が微小な損傷が生じている可能性がある。また、特許文献１では、金属板がコイルボックスにて巻回された状態にて保温されるため、金属板の幅方向の端部や、巻き取り用のマンドレルに接触箇所が冷え易く、巻回された金属板を塊として捉えた場合に温度分布のムラが生じ易いという問題がある。金属板の温度分布にムラがある場合には、金属板の品質にムラが生じてしまう。
また、熱間圧延装置においては、スクラップ材から金属板を製造するまでのプロセス時間の短縮化が求められている。
例えば、特許文献２に開示された熱間圧延装置においては、粗圧延機と仕上げ圧延機列との間に保温庫が設置されている。この熱間圧延装置では、保温庫在炉時間と回数が多いのでスケール生成量が多くなる。粗圧延機にて圧延された金属材は、複数回圧延されることによって薄くされるが、その途中においては、金属材に反りが生じている場合がある。このため、保管庫内における板先端通過を安全に行うために、金属材の搬送速度を上げることができず、圧延速度と在炉速度を上げることができない。圧延速度が遅いと２次スケール厚を厚くし、生産性を下げる。また、最終パスは、粗圧延と仕上げ圧延とを同時に行うため、粗圧延の最終パスの圧延速度は遅いままとなる。
例えば、特許文献２に開示された熱間圧延装置においては、粗圧延機と仕上げ圧延機列との間に保温庫が設置されている。この熱間圧延装置では、保温庫在炉時間と回数が多いのでスケール生成量が多くなる。粗圧延機にて圧延された金属材は、複数回圧延されることによって薄くされるが、その途中においては、金属材に反りが生じている場合がある。このため、保管庫内における板先端通過を安全に行うために、金属材の搬送速度を上げることができず、圧延速度と在炉速度を上げることができない。圧延速度が遅いと２次スケール厚を厚くし、生産性を下げる。また、最終パスは、粗圧延と仕上げ圧延とを同時に行うため、粗圧延の最終パスの圧延速度は遅いままとなる。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
（１）熱間圧延装置において製造される金属板の品質を向上させる。
（２）熱間圧延装置におけるプロセス速度の向上を図る。
（１）熱間圧延装置において製造される金属板の品質を向上させる。
（２）熱間圧延装置におけるプロセス速度の向上を図る。
上記目的を達成するために、本発明は、銅を含有する金属材を熱間圧延処理することによって金属板を製造する熱間圧延装置であって、加熱処理された前記金属材の往復移動に伴って前記金属材を複数回圧延することで金属板に成形する粗圧延手段と、該粗圧延手段によって成形された前記金属板を曲げることなく前記加熱処理よりも低温にて保加熱処理する保加熱処理手段と、前記保加熱処理手段によって熱処理された前記金属板をさらに圧延処理する仕上げ圧延手段と、前記仕上げ圧延手段によって圧延処理された前記金属板を冷却する冷却手段と、前記金属板が前記粗圧延手段にて往復移動されている間、前記粗圧延手段の前後にて前記金属材を移動可能に下方から支持する支持テーブルとを備えることを特徴とする。
このような特徴を有する本発明によれば、金属材が粗圧延手段にて往復移動されている間、すなわち金属材が粗圧延手段によって圧延されている間、金属材は支持テーブルによって下方から移動可能に支持される。
また、保加熱処理手段において、粗圧延手段によって成形された金属板が曲げられることなく熱処理される。
また、保加熱処理手段において、粗圧延手段によって成形された金属板が曲げられることなく熱処理される。
また、本発明においては、前記支持テーブルは、前記粗圧延手段と前記保加熱処理手段との間において前記金属材を移動可能に下方から支持する後支持テーブルを備え、該後支持テーブルの長さは、前記粗圧延手段から前記保加熱処理手段に向かう前記金属材の最終往復移動における前記粗圧延手段から前記金属板が突出する長さよりも長く設定されているという構成を採用する。
また、本発明においては、前記保加熱処理手段における前記熱処理の雰囲気を、酸素濃度３％未満に保つ酸素濃度制御手段を備えるという構成を採用する。
次に、本発明は、銅を含有する金属材を熱間圧延処理することによって金属板を製造する熱間圧延装置であって、加熱処理された前記金属材の往復移動に伴って前記金属材を複数回圧延することで金属板に成形する粗圧延手段と、該粗圧延手段によって成形された前記金属板を前記加熱処理よりも低温にて保加熱処理する保加熱処理手段と、前記保加熱処理手段によって熱処理された前記金属板をさらに圧延処理する仕上げ圧延手段と、前記仕上げ圧延手段によって圧延処理された前記金属板を冷却する冷却手段と、前記保加熱処理手段における前記熱処理の雰囲気を、酸素濃度３％未満に保つ酸素濃度制御手段とを備えることを特徴とする。
このような特徴を有する本発明によれば、酸素濃度制御手段によって、保加熱処理手段における熱処理の雰囲気が酸素濃度３％未満に保たれる。
本発明によれば、保加熱処理手段において、粗圧延手段によって圧延された金属板が曲げられることなく熱処理される。このため、２次スケールが形成された金属板が巻回されることがないため、金属板の脆弱化に起因して金属板に微小な亀裂等の損傷が生じることを防止することができる。また、本発明によれば、金属板がコイルボックスにて巻回された状態での熱処理が行われないため、金属板の温度分布が均一化され、金属板の品質が均一化される。また、保加熱処理手段において金属板の温度分布が均一化されることによって、冷却中の細かい温度制御が必要なくなり、後段の冷却手段における処理速度の向上及び冷却手段の大きさを小さくすることができる。
また、本発明によれば、金属材が粗圧延手段にて往復移動されている間、すなわち金属材が粗圧延手段によって圧延されている間、金属材は支持テーブルによって下方から移動可能に支持される。このため、金属材が粗圧延手段によって圧延されている間、金属材が例えば、保管庫における保温等の他のプロセスに供されることがない。したがって、粗圧延手段によって圧延されている間、金属材の搬送速度が他のプロセスに起因して規制を受けることがない。よって、金属材の搬送速度すなわち粗圧延手段における圧延速度を向上させることができる。つまり、本発明は粗圧延手段と仕上げ圧延手段とで同時に圧延処理を行わないため、圧延速度を向上させ、金属材の走行速度を速くすることができる。
このように、本発明によれば、熱間圧延装置において製造される金属板の品質を向上させることができるとともに、プロセス速度の向上を図ることができる。
また、本発明によれば、金属材が粗圧延手段にて往復移動されている間、すなわち金属材が粗圧延手段によって圧延されている間、金属材は支持テーブルによって下方から移動可能に支持される。このため、金属材が粗圧延手段によって圧延されている間、金属材が例えば、保管庫における保温等の他のプロセスに供されることがない。したがって、粗圧延手段によって圧延されている間、金属材の搬送速度が他のプロセスに起因して規制を受けることがない。よって、金属材の搬送速度すなわち粗圧延手段における圧延速度を向上させることができる。つまり、本発明は粗圧延手段と仕上げ圧延手段とで同時に圧延処理を行わないため、圧延速度を向上させ、金属材の走行速度を速くすることができる。
このように、本発明によれば、熱間圧延装置において製造される金属板の品質を向上させることができるとともに、プロセス速度の向上を図ることができる。
次に、本発明によれば、酸素濃度制御手段によって、保加熱処理手段における熱処理の雰囲気が酸素濃度３％未満に保たれる。
保加熱処理手段における熱処理の雰囲気を酸素濃度３％未満とした場合には、金属板表面に形成される２次スケールの厚さを減少させることができる。２次スケールの厚さは、２次スケールの生成量すなわち析出する液状の銅の量と比例するため、本発明のように、２次スケールの厚さを減少させることによって、液状の銅の生成量も減少し、液晶の銅が鋼等の金属材粒界に浸透することによる金属板の脆弱化を抑制することができる。
したがって、本発明によれば、熱間圧延装置において製造される金属板の品質を向上させることができる。
保加熱処理手段における熱処理の雰囲気を酸素濃度３％未満とした場合には、金属板表面に形成される２次スケールの厚さを減少させることができる。２次スケールの厚さは、２次スケールの生成量すなわち析出する液状の銅の量と比例するため、本発明のように、２次スケールの厚さを減少させることによって、液状の銅の生成量も減少し、液晶の銅が鋼等の金属材粒界に浸透することによる金属板の脆弱化を抑制することができる。
したがって、本発明によれば、熱間圧延装置において製造される金属板の品質を向上させることができる。
以下、図面を参照して、本発明に係る熱間圧延装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明の一実施形態である熱間圧延装置の概略構成図である。また、図２は、本発明の一実施形態である熱間圧延装置の機能構成を示すブロック図である。
これらの図に示すように本実施形態の熱間圧延装置１は、加熱炉２、前面テーブル３（支持テーブル）、デスケール装置４、粗圧延機５（粗圧延手段）、後面テーブル６（支持テーブル）、直線加熱炉７（保加熱処理手段）、酸素濃度制御装置８（酸素濃度制御手段）、先端シャー９、仕上げ圧延機列１０（仕上げ圧延手段）、冷却装置１１（冷却手段）、巻き取り機１２、及び制御装置１３を備えている。
これらの図に示すように本実施形態の熱間圧延装置１は、加熱炉２、前面テーブル３（支持テーブル）、デスケール装置４、粗圧延機５（粗圧延手段）、後面テーブル６（支持テーブル）、直線加熱炉７（保加熱処理手段）、酸素濃度制御装置８（酸素濃度制御手段）、先端シャー９、仕上げ圧延機列１０（仕上げ圧延手段）、冷却装置１１（冷却手段）、巻き取り機１２、及び制御装置１３を備えている。
加熱炉２は、粗圧延機５にて圧延する前に、銅を含有するとともに主成分が鋼からなるスラブＸ（金属材，スクラップ材）を粗圧延処理に適した温度に加温するためのものである。
前面テーブル３は、加熱炉２の後段に配置されており、ライン方向に配列された複数のテーブルロールを備えている。この前面テーブル３は、加熱炉２から搬出されたスラブＸを粗圧延機５に搬送するとともに、後述する粗圧延機５にてスラブＸが往復されて繰り返し圧延される際に、スラブＸを下方から支持するものである。
デスケール装置４は、粗圧延機５の直前に設置されており、加熱炉２においてスラブＸが加熱されることによってスラブＸの表面に形成された１次スケール、または粗圧延機５における圧延処理に際して出たスケールを除去するものである。
粗圧延機５は、回転される一対の圧延ローラ５１，５２を備えており、圧延ローラ５１，５２間にてスラブＸを圧延することによって、スラブＸを金属板Ｙに成形するものである。圧延ローラ５１，５２は同期して回転駆動されるが、その回転方向は可逆とされている。このため、スラブＸを往復させながら、繰り返し圧延処理することが可能とされている。
後面テーブル６は、ライン方向に配列された複数のテーブルロールを備えており、粗圧延機５から搬出される金属板Ｙを直線加熱炉７に搬送するとともに、粗圧延機５にてスラブＸが往復された繰り返し圧延される際に、スラブＸを下方から支持するものである。
後面テーブル６の長さは、粗圧延機５から直線加熱炉７に向かうスラブＸの最終往復移動における粗圧延機５からスラブＸが突出する長さよりも長く設定されている。なお、ここで言う最終往復移動とは、粗圧延機５から仕上げ圧延機列１０に最後にスラブＸが送られる前の往復移動（最終パスの前パス）のことを言う。すなわち、最終往復移動における粗圧延機５からスラブＸが突出する長さとは、粗圧延機５から仕上げ圧延機列１０に最後にスラブＸが送られる前（最終パスの前パス）において、粗圧延機５から突出されるスラブＸの長さである。
つまり、本実施形態の熱間圧延装置１では、最後往復移動において、スラブＸが粗圧延機５から直線加熱炉７方向に最も突出された場合のスラブＸの突出量よりも、後面テーブル６の長さが長く設定されている。このため、粗圧延機５におけるスラブＸの圧延処理において、スラブＸの先端が直線加熱炉７に到達されることはなく、粗圧延機５におけるスラブＸの圧延処理期間にて、スラブＸが直線加熱炉７の内部雰囲気に晒されることがない。
後面テーブル６の長さは、粗圧延機５から直線加熱炉７に向かうスラブＸの最終往復移動における粗圧延機５からスラブＸが突出する長さよりも長く設定されている。なお、ここで言う最終往復移動とは、粗圧延機５から仕上げ圧延機列１０に最後にスラブＸが送られる前の往復移動（最終パスの前パス）のことを言う。すなわち、最終往復移動における粗圧延機５からスラブＸが突出する長さとは、粗圧延機５から仕上げ圧延機列１０に最後にスラブＸが送られる前（最終パスの前パス）において、粗圧延機５から突出されるスラブＸの長さである。
つまり、本実施形態の熱間圧延装置１では、最後往復移動において、スラブＸが粗圧延機５から直線加熱炉７方向に最も突出された場合のスラブＸの突出量よりも、後面テーブル６の長さが長く設定されている。このため、粗圧延機５におけるスラブＸの圧延処理において、スラブＸの先端が直線加熱炉７に到達されることはなく、粗圧延機５におけるスラブＸの圧延処理期間にて、スラブＸが直線加熱炉７の内部雰囲気に晒されることがない。
直線加熱炉７は、加熱炉２とは別に金属板Ｙを保加熱保持するものであり、本実施形態の熱間圧延装置１においては、１１００℃程度にて金属板Ｙの保温を行うものである。直線加熱炉７は、粗圧延機５から搬出される金属板Ｙの全長に近い長さで、金属板Ｙを曲げることなく保温することが可能となっている。
なお、直線加熱炉７の内部には、ライン方向に複数のテーブルロールが配列されており、これらのテーブルロールによって金属板Ｙが移動可能に支持されている。
なお、直線加熱炉７の内部には、ライン方向に複数のテーブルロールが配列されており、これらのテーブルロールによって金属板Ｙが移動可能に支持されている。
酸素濃度制御装置８は、直線加熱炉７と接続されており、直線加熱炉７内部の酸素濃度を３％未満に制御するものである。
図３は、直線加熱炉７の概略構成図である。この図に示すように酸素濃度制御装置８は、直線加熱炉７が備えるバーナ（例えばリジェネバーナ等）に供給される燃料量を調整する燃料バルブ８１と、バーナに供給される空気量を調整する空気バルブ８２と、直線加熱炉７内の酸素濃度を分析して計測する酸素分析計８３と、酸素分析計８３の計測結果及び外部の制御装置１３から供給される制御信号に基づいて燃料バルブ８１と空気バルブ８２の開口率を制御する燃料比制御部８４とを備えている。
図３は、直線加熱炉７の概略構成図である。この図に示すように酸素濃度制御装置８は、直線加熱炉７が備えるバーナ（例えばリジェネバーナ等）に供給される燃料量を調整する燃料バルブ８１と、バーナに供給される空気量を調整する空気バルブ８２と、直線加熱炉７内の酸素濃度を分析して計測する酸素分析計８３と、酸素分析計８３の計測結果及び外部の制御装置１３から供給される制御信号に基づいて燃料バルブ８１と空気バルブ８２の開口率を制御する燃料比制御部８４とを備えている。
図１に戻り、先端シャー９は、直線加熱炉７の後段に設置されており、直線加熱炉７から搬出される金属板Ｙの先端を切断するためのものである。
仕上げ圧延機列１０は、複数の圧延ローラ１０ａによって構成される圧延機１０１がラインに沿って複数配列されることによって構成されており、直線加熱炉７から搬出された金属板Ｙのさらに圧延処理することによって形状を整えるものである。
冷却装置１１は、仕上げ圧延機列１０の後段に設置されており、仕上げ圧延機列１０によって形状が整えられた金属板Ｙを冷却処理するものであり、本実施形態においては、水冷によって金属板Ｙを冷却処理する。
巻き取り機１２は、冷却装置１１の後段に設置されており、冷却装置１１によって冷却された金属板Ｙを巻き取るものである。
制御装置１３は、本実施形態の熱間圧延装置１の動作全体を統括するものであり、図２に示すように、加熱炉２、前面テーブル３、デスケール装置４、粗圧延機５、後面テーブル６、直線加熱炉７、酸素濃度制御装置８、先端シャー９、仕上げ圧延機列１０、冷却装置１１、及び巻き取り機１２と電気的に接続されている。
次に、このようにして構成された本実施形態の熱間圧延装置１の動作について説明する。なお、熱間圧延装置１の動作は、上述の制御装置１３が主体となって行われる。
まず、加熱炉２においてスラブＸが所定温度まで加熱されると、加熱されたスラブＸは、デスケール装置４を介して粗圧延機５に供給される。つまり、スラブＸは、デスケール装置４において、表面に形成された１次スケールが除去された後、粗圧延機５に供給される。
粗圧延機５に供給されたスラブＸは、粗圧延機５にて複数回（例えば、３回）往復移動され、繰り返し圧延されることによって金属板Ｙに成形される。
ここで、本実施形態の熱間圧延装置１においては、粗圧延機５にてスラブＸが圧延処理されている間、スラブＸは、前面テーブル３あるいは後面テーブル６によって下方から移動可能に支持されている。すなわち、スラブＸは、粗圧延機５にて圧延処理されている間、保温等の他の熱処理や仕上げ圧延等の他の加工処理を施されることなく、前面テーブル３あるいは後面テーブル６上を移動される。
なお、後面テーブル６の長さは、粗圧延機５から直線加熱炉７に向かうスラブＸの最終往復移動における粗圧延機５からスラブＸが突出する長さよりも長く設定されている。したがって、粗圧延機５にてスラブＸが圧延処理されている間、スラブＸの先端が、直線加熱炉７の内部雰囲気に晒されることはない。
また、デスケール装置４は、制御装置１３の制御の下、適宜生成スケールの除去に使用される。
ここで、本実施形態の熱間圧延装置１においては、粗圧延機５にてスラブＸが圧延処理されている間、スラブＸは、前面テーブル３あるいは後面テーブル６によって下方から移動可能に支持されている。すなわち、スラブＸは、粗圧延機５にて圧延処理されている間、保温等の他の熱処理や仕上げ圧延等の他の加工処理を施されることなく、前面テーブル３あるいは後面テーブル６上を移動される。
なお、後面テーブル６の長さは、粗圧延機５から直線加熱炉７に向かうスラブＸの最終往復移動における粗圧延機５からスラブＸが突出する長さよりも長く設定されている。したがって、粗圧延機５にてスラブＸが圧延処理されている間、スラブＸの先端が、直線加熱炉７の内部雰囲気に晒されることはない。
また、デスケール装置４は、制御装置１３の制御の下、適宜生成スケールの除去に使用される。
粗圧延機５にて成形された金属板Ｙは、後面テーブル６を介して直線加熱炉７に供給されて１１００℃程度にて保温される。そして、金属板Ｙの表面には、走行している間に２次スケールが形成される。
ここで、本実施形態の熱間圧延装置１においては、直線加熱炉７の長さが金属板Ｙの長さに近く設定されているため、直線加熱炉７にて金属板Ｙを曲げることなく収納することができる。
また、本実施形態の熱間圧延装置１においては、酸素濃度制御装置８によって直線加熱炉７の内部が酸素濃度３％未満に設定されている。
具体的には、酸素濃度制御装置８は、酸素分析計８３から入力される直線加熱炉７内部の酸素濃度の計測結果及び制御装置１３から入力される設定する酸素濃度に応じた燃料比を示す指示信号に基づいて、燃料比制御部８４によって燃料バルブ８１と空気バルブ８２との開口率を制御することによって、直線加熱炉７の内部の酸素濃度を制御する。
このように直線加熱炉７の内部が酸素濃度３％未満に保たれることによって、金属板Ｙを保温する際の雰囲気が酸素濃度３％未満とされる。図４は、１１００℃に維持された直線加熱炉７の内部の酸素濃度を変化させた場合における２次スケールの膜厚変化を時間軸上にて示したグラフである。なお、グラフＡが従来から一般的に設定される酸素濃度が５％の場合を示しており、グラフＢが酸素濃度が３％の場合を示しており、グラフＣが酸素濃度が１％の場合を示している。
この図に示すように、酸素濃度が３％に設定されている場合には、一般的に設定される酸素濃度が５％の場合と比較して、２次スケールの膜厚すなわち生成量が半分程度となる。また、酸素濃度が１％に設定されている場合には、２次スケールの膜厚がさらに減少する。
したがって、直線加熱炉７の内部の酸素濃度を３％未満とすることによって、２次スケールの生成量を十分に減少させることができる。
ここで、本実施形態の熱間圧延装置１においては、直線加熱炉７の長さが金属板Ｙの長さに近く設定されているため、直線加熱炉７にて金属板Ｙを曲げることなく収納することができる。
また、本実施形態の熱間圧延装置１においては、酸素濃度制御装置８によって直線加熱炉７の内部が酸素濃度３％未満に設定されている。
具体的には、酸素濃度制御装置８は、酸素分析計８３から入力される直線加熱炉７内部の酸素濃度の計測結果及び制御装置１３から入力される設定する酸素濃度に応じた燃料比を示す指示信号に基づいて、燃料比制御部８４によって燃料バルブ８１と空気バルブ８２との開口率を制御することによって、直線加熱炉７の内部の酸素濃度を制御する。
このように直線加熱炉７の内部が酸素濃度３％未満に保たれることによって、金属板Ｙを保温する際の雰囲気が酸素濃度３％未満とされる。図４は、１１００℃に維持された直線加熱炉７の内部の酸素濃度を変化させた場合における２次スケールの膜厚変化を時間軸上にて示したグラフである。なお、グラフＡが従来から一般的に設定される酸素濃度が５％の場合を示しており、グラフＢが酸素濃度が３％の場合を示しており、グラフＣが酸素濃度が１％の場合を示している。
この図に示すように、酸素濃度が３％に設定されている場合には、一般的に設定される酸素濃度が５％の場合と比較して、２次スケールの膜厚すなわち生成量が半分程度となる。また、酸素濃度が１％に設定されている場合には、２次スケールの膜厚がさらに減少する。
したがって、直線加熱炉７の内部の酸素濃度を３％未満とすることによって、２次スケールの生成量を十分に減少させることができる。
直線加熱炉７から搬出された金属板Ｙは、先端シャー９にて先端部が切断された後、仕上げ圧延機列１０によってさらに圧延処理されて所望の厚さとされる。
そして、仕上げ圧延機列１０によって圧延処理された金属板Ｙは、冷却装置１１にて冷却処理された後、巻き取り機１２にて巻き取られる。
そして、仕上げ圧延機列１０によって圧延処理された金属板Ｙは、冷却装置１１にて冷却処理された後、巻き取り機１２にて巻き取られる。
このような本実施形態の熱間圧延装置１によれば、粗圧延機５によって圧延された金属板Ｙが曲げられることなく直線加熱炉７にて保温される。このため、２次スケールが形成された金属板Ｙが巻回されることがないため、金属板Ｙの脆弱化に起因して金属板Ｙに微小な亀裂等の損傷が生じることを防止することができる。本実施形態の熱間圧延装置１によれば、金属板Ｙがコイルボックスにて巻回された状態での熱処理が行われないため、金属板Ｙの温度分布が均一化され、金属板Ｙの治金物性が均一化され、さらには金属板Ｙの品質が均一化される。また、直線加熱炉７において金属板Ｙの温度分布が均一化されることによって、仕上げ圧延機列１０から搬出される金属板Ｙの温度も均一化され、圧延条件変動に伴う冷却装置１１における細かい温度制御が必要なくなり、冷却装置１１における処理速度の向上及び冷却装置１１の大きさを小さくすることができる。
また、本実施形態の熱間圧延装置１によれば、スラブＸが粗圧延機５にて往復移動されている間、すなわちスラブＸが粗圧延機５によって圧延されている間、スラブＸは前面テーブル３あるいは後面テーブル６によって下方から移動可能に支持される。このため、スラブＸが粗圧延機５によって圧延されている間、スラブＸが例えば、他のプロセスに供されることがない。したがって、粗圧延機５によって圧延されている間、スラブＸの搬送速度が他のプロセスに起因して規制を受けることがない。よって、スラブＸの搬送速度すなわち粗圧延機５における圧延速度を向上させることができる。
このように、本実施形態の熱間圧延装置１によれば、熱間圧延装置１において製造される金属板Ｙの品質を向上させることができるとともに、プロセス速度の向上を図ることができる。
また、本実施形態の熱間圧延装置１によれば、スラブＸが粗圧延機５にて往復移動されている間、すなわちスラブＸが粗圧延機５によって圧延されている間、スラブＸは前面テーブル３あるいは後面テーブル６によって下方から移動可能に支持される。このため、スラブＸが粗圧延機５によって圧延されている間、スラブＸが例えば、他のプロセスに供されることがない。したがって、粗圧延機５によって圧延されている間、スラブＸの搬送速度が他のプロセスに起因して規制を受けることがない。よって、スラブＸの搬送速度すなわち粗圧延機５における圧延速度を向上させることができる。
このように、本実施形態の熱間圧延装置１によれば、熱間圧延装置１において製造される金属板Ｙの品質を向上させることができるとともに、プロセス速度の向上を図ることができる。
また、本実施形態の熱間圧延装置１によれば、酸素濃度制御装置８によって、直線加熱炉７における熱処理の雰囲気が酸素濃度３％未満に保たれる。
直線加熱炉７における熱処理の雰囲気を酸素濃度３％未満とした場合には、上述のように、金属板Ｙの表面に形成される２次スケールの厚さを減少させることができる。２次スケールの厚さは、２次スケールの生成量すなわち析出する液状の銅の量と比例するため、本発明のように、２次スケールの厚さを減少させることによって、液状の銅の生成量も減少し、液晶の銅が鋼等の金属材粒界に浸透することによる金属板Ｙの脆弱化を抑制することができる。
したがって、本実施形態の熱間圧延装置１によれば、熱間圧延装置１において製造される金属板Ｙの品質を向上させることができる。
直線加熱炉７における熱処理の雰囲気を酸素濃度３％未満とした場合には、上述のように、金属板Ｙの表面に形成される２次スケールの厚さを減少させることができる。２次スケールの厚さは、２次スケールの生成量すなわち析出する液状の銅の量と比例するため、本発明のように、２次スケールの厚さを減少させることによって、液状の銅の生成量も減少し、液晶の銅が鋼等の金属材粒界に浸透することによる金属板Ｙの脆弱化を抑制することができる。
したがって、本実施形態の熱間圧延装置１によれば、熱間圧延装置１において製造される金属板Ｙの品質を向上させることができる。
以上、図面を参照しながら本発明に係る熱間圧延装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記実施形態の直線加熱炉７の後段に誘導加熱装置を設置し、仕上げ圧延機列１０に供給する金属板Ｙの温度制御をさらに精度を向上させて行う構成を採用しても良い。
また、直線加熱炉７内に燃焼ガス、大気以外のガスを供給しても良い。
また、直線加熱炉７内に燃焼ガス、大気以外のガスを供給しても良い。
また、上記実施形態において、金属板Ｙが直線加熱炉７に進入する際には、金属板Ｙの搬送速度を減速して、金属板Ｙの炉壁への衝突撃力を小さくすることが好ましい。
ただし、直線加熱炉７の内部に配列される複数テーブルロール間に耐熱鋼からなるエプロンを配置し、直線加熱炉７の内部を金属板Ｙが搬送される際の衝突撃力を緩和させる構成を採用しても良い。このような構成を採用した場合には、直線加熱炉７における金属板Ｙの搬送速度を向上させ、スラブＸから金属板Ｙを製造するまでのプロセス速度をより短縮することが可能となる。
ただし、直線加熱炉７の内部に配列される複数テーブルロール間に耐熱鋼からなるエプロンを配置し、直線加熱炉７の内部を金属板Ｙが搬送される際の衝突撃力を緩和させる構成を採用しても良い。このような構成を採用した場合には、直線加熱炉７における金属板Ｙの搬送速度を向上させ、スラブＸから金属板Ｙを製造するまでのプロセス速度をより短縮することが可能となる。
１……熱間圧延装置、２……加熱炉、３……前面テーブル（支持テーブル）、４……デスケール装置、５……粗圧延機（粗圧延手段）、６……後面テーブル（支持テーブル）、７……直線加熱炉（保加熱処理手段）、８……酸素濃度制御装置（酸素濃度制御手段）、１０……仕上げ圧延機列（仕上げ圧延手段）、１１……冷却装置、Ｘ……スラブ（金属材）、Ｙ……金属板
Claims (1)
- 銅を含有する金属材を熱間圧延処理することによって金属板を製造する熱間圧延装置であって、
加熱処理された前記金属材の往復移動に伴って前記金属材を複数回圧延することで金属板に成形する粗圧延手段と、
該粗圧延手段によって成形された前記金属板を曲げることなく前記加熱処理よりも低温にて保加熱処理する保加熱処理手段と、
前記保加熱処理手段によって熱処理された前記金属板をさらに圧延処理する仕上げ圧延手段と、
前記仕上げ圧延手段によって圧延処理された前記金属板を冷却する冷却手段と、
前記金属材が前記粗圧延手段にて往復移動されている間、前記粗圧延手段の前後にて前記金属材を移動可能に下方から支持する支持テーブルと、
前記保加熱処理手段における前記熱処理の雰囲気を、酸素濃度３％未満に保つ酸素濃度制御手段と
を備え、
前記支持テーブルは、前記粗圧延手段と前記保加熱処理手段との間において前記金属材を移動可能に下方から支持する後支持テーブルを備え、
該後支持テーブルの長さは、前記粗圧延手段から前記保加熱処理手段に向かう前記金属材の最終往復移動における前記粗圧延手段から前記金属材が突出する長さよりも長く設定されている
ことを特徴とする熱間圧延装置。
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