JP5407698B2 - 厚鋼板の製造方法および製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、厚鋼板の製造方法および厚鋼板の製造設備に関する。

一般に、厚鋼板は前工程で製造されたスラブを加熱炉で所定の温度に加熱した後、粗圧延機によって加熱されたスラブに粗圧延を行い、その後仕上圧延機において所定の板厚に仕上圧延を行って、冷却して所定の寸法にせん断され、製造される。

熱間圧延では、被圧延材（加熱後のスラブ）の先尾端部の温度が定常部に比べ著しく低下し、先尾端部の変形抵抗が増大するため硬化が促進され、結果的にその板厚が定常部より厚くなってしまう。このため、最終製品の品質の低下や歩留まり低下が発生していた。さらには、当該部の急激な板厚増加に起因し圧延時に先尾端部で異常な圧延荷重の増大が発生することによる圧延機の損傷が懸念されていた。

そこで、特許文献１には、粗圧延後の鋼片をその最も低温な部分（通常は鋼片の先尾端部）の表面温度が８５０℃以上となるように加熱後、仕上圧延を行う熱延鋼板の製造方法が開示されている。また、特許文献２には、粗圧延後の被圧延材の先尾端部を再加熱する際の昇温量（即ち、加熱温度）を好適に定め、その求まった温度で被圧延材の先尾端部を再加熱した後に仕上圧延を行う、厚鋼板の製造方法が開示されている。

特開平１０−１９２９１０号公報 特開２００２−２８７１２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の製造方法は、熱延鋼板にその対象が限定されている。そのため、熱延鋼板に比べ先尾端のクロップ部が短い厚鋼板の製造に上記特許文献１に記載の製造方法を適用させることはできない。また、上記特許文献１に記載の製造方法では、粗バーヒータを用いた粗バー加熱装置を製造ラインに設けて被圧延材の再加熱を行うこととしているが、製造ラインの幅が幅広である厚鋼板の製造ラインに粗バーヒータを用いた加熱装置を設けると、設備が極めて大規模になってしまうため、コスト上昇が問題となる。また、上記特許文献２に記載の厚鋼板の製造方法でも、粗バーヒータを用いた加熱装置を用いて被圧延材の再加熱を行うこととしているため、同様の問題点がある。

さらに、上記特許文献１、特許文献２の何れの製造方法においても、加熱装置内において、被圧延材を高精度に位置合わせした上で加熱を行う必要があるが、特に幅広の製造ラインでは、被圧延材の長手方向において、センサー等による位置合わせでトラッキング位置を高精度に定めるのは技術的に極めて困難であった。トラッキングミスによる加熱不足や誤った場所の加熱を行ってしまった場合、製品の板厚が不均一になるといった品質の悪化が極めて顕著になってしまうため、上記従来の製造方法には改良の余地があった。

そこで、本発明の目的は、被圧延材に対する加熱位置の調整（位置合わせ）が極めて簡易であり、比較的簡素な設備を用いることによって製造コストの上昇を抑えながら、被圧延材の先尾端部の加熱を行い、先端部、定常部、尾端部を通じて板厚と変形抵抗を一様とすることが可能となる、厚鋼板の製造方法および製造設備を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、加熱炉における加熱処理後の被圧延材に対し粗圧延および仕上圧延を行う厚鋼板の製造方法であって、前記粗圧延前または前記粗圧延中に前記被圧延材を９０度回転させて幅出し圧延を行い、ラインに垂直の方向に向いている状態の前記被圧延材の先尾端部をラインの左右に配置される加熱部によって再加熱し、引き続いて、再度被圧延材を９０度回転させることを特徴とする、厚鋼板の製造方法が提供される。また、加熱炉における加熱処理後の被圧延材に対し粗圧延および仕上圧延を行う厚鋼板の製造方法であって、前記粗圧延前または前記粗圧延中に前記被圧延材を９０度回転させて、ラインに垂直の方向に向いている状態の前記被圧延材の先尾端部をラインの左右に配置される加熱部によって再加熱し、幅出し圧延を行い、引き続いて、再度被圧延材を９０度回転させることを特徴とする、厚鋼板の製造方法が提供される。

前記再加熱はエッジヒータによって行われてもよく、前記再加熱は、前記被圧延材の先尾端部１０ｍｍ以上の範囲を定常部に比べて２０℃以上昇温させるものであってもよい。また、前記再加熱は、前記被圧延材の先尾端部において定常部より温度降下を起こしている部分のみについて行われてもよい。

また、別な観点からの本発明によれば、加熱炉における加熱処理後の被圧延材に対し粗圧延を行う粗圧延機と、仕上圧延を行う仕上圧延機を有する厚鋼板の製造設備であって、前記被圧延材を９０度回転させるターンテーブルと、前記ターンテーブルで９０度回転させられてラインに垂直の方向に向いている状態の前記被圧延材の先尾端部をラインの左右に配置される加熱部によって再加熱する再加熱装置と、を備えることを特徴とする、厚鋼板の製造設備が提供される。ここで、
前記再加熱装置はエッジヒータであってもよい。

本発明によれば、被圧延材に対する加熱位置の調整（位置合わせ）が極めて簡易であり、比較的簡素な設備を用いることによって製造コストの上昇を抑えながら、被圧延材の先尾端部の加熱を行い、先端部、定常部、尾端部を通じて板厚と変形抵抗を一様とすることが可能となる、厚鋼板の製造方法および製造設備が提供される。

（ａ）本発明の実施の形態にかかる厚鋼板の製造設備１の説明図である。 （ｂ）製造設備１の各圧延機等において圧延される被圧延材Ａの向きを概略的に示す説明図である。 再加熱装置２０のラインＬ方向断面概略図である。 被圧延材の端部について行った再加熱の温度を示すグラフである。 被圧延材の端部の仕上圧延後の板厚を測定したグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態にかかる厚鋼板の製造設備１の説明図であり、図１（ｂ）は製造設備１の各圧延機等において圧延される被圧延材Ａの向きを概略的に示す説明図である。

図１（ａ）に示すように、製造設備１は被圧延材Ａが搬送される搬送テーブル８で構成されるラインＬに沿って加熱炉１０、ホットスケールブレーカー１５、再加熱装置２０、ターンテーブル２５、位置合わせ機構２７、粗圧延機３０、仕上圧延機３５が搬送方向に順次設置された構成となっている。なお、図１（ａ）中、被圧延材Ａの搬送方向は右向きである。また、ここで示す加熱炉１０、ホットスケールブレーカー１５、ターンテーブル２５、位置合わせ機構２７、粗圧延機３０および仕上圧延機３５は従来の厚鋼板等の製造で用いられる各装置と同じものであるため、その装置構成等についての説明は省略する。

以下、被圧延材Ａが製造設備１において圧延される工程を説明する。加熱炉１０で加熱された被圧延材Ａは、被圧延材Ａの長手方向が搬送方向となる状態（ラインＬに沿った状態）でホットスケールブレーカー１５に搬送される。そして、ホットスケールブレーカー１５において被圧延材Ａの表面スケールが除去される。

次いで、被圧延材Ａは、図１（ｂ）に示すように、長手方向が搬送方向となる状態でターンテーブル２５に搬送され、ターンテーブル２５において９０度回転される。即ち、ターンテーブル２５での回転前の被圧延材Ａの先尾端部Ａ’はラインＬ方向に向いているのに対し、ターンテーブル２５での回転後の被圧延材Ａの先尾端部Ａ’はラインＬに垂直の方向に向いている状態（被圧延材Ａの長手方向がラインＬと垂直な方向となっている状態）にさせられる。

そして、９０度回転させられた被圧延材Ａは、粗圧延機３０に搬送され、粗圧延機３０において、被圧延材Ａの幅を所定の寸法にさせる幅出し圧延が行われる。この幅出し圧延では、例えば粗圧延機３０の出入口に設置された例えばサイドガイド等である位置合わせ機構２７によって被圧延材Ａが位置合わせされた状態で圧延が行われる。なお、この幅出し圧延は通常、例えば５パス〜１０パス程度の複数パス圧延で行われる。

続いて、幅出し圧延後の被圧延材Ａは再加熱装置２０に搬送される。再加熱装置２０は例えば誘導加熱式のエッジヒータであるラインＬ左右に配置される加熱部２０ａ、２０ｂから構成されている。再加熱装置２０に搬送された被圧延材Ａは９０度回転された状態であるため、再加熱の対象である先尾端部Ａ’はラインＬの左右に配置される加熱部２０ａ、２０ｂにおいてそれぞれ加熱される。

ここでの加熱は、被圧延材Ａの定常部と先尾端部Ａ’の温度を測定し、その比較を行い温度降下している部分を適宜特定して加熱すればよい。この加熱量は、スラブ厚および製品厚と圧延スケジュールから計算される最適な加熱温度を設定すればよい。好ましくは、加熱炉１０から再加熱装置２０に搬送されるまでの被圧延材Ａの板厚と、ターンテーブル２５での一回目の回転前の被圧延材Ａの長手方向の２次元温度計算を行い、被圧延材Ａの定常部の温度より高い温度に、温度降下している部分（通常先尾端部Ａ’）を加熱するのがよい。具体的には、被圧延材Ａの先尾端部Ａ’の上記計算による最適な長さは最小で１０ｍｍ以上であり、最大でエッジヒータの加熱最大範囲である６００ｍｍ以下である。好ましくは５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下程度である。また、加熱部位は定常部に比べて２０℃以上昇温させることが望ましい。ここで、２０℃は厚板材の幅出し圧延終了時における、先尾端での温度降下量の最小値であり、５０℃以上加熱するのがさらに好ましい。ただし、加熱しすぎると先尾端部の板厚が薄くなることが懸念されるので１５０℃以下とするのが望ましい。

次いで、再加熱装置２０において先尾端部Ａ’が加熱された被圧延材Ａは再度ターンテーブル２５に搬送され、ターンテーブル２５において被圧延材Ａの長手方向がラインＬに沿った方向となるように再び９０度回転させられる。

そして被圧延材Ａは、粗圧延機３０に再び搬送され粗圧延が行われた後、仕上圧延機３５に搬送され、所望の板厚になるように複数パスで仕上圧延される。仕上圧延された被圧延材Ａは図示しない冷却装置で冷却された後、図示しないせん断機によって所定の寸法にせん断され、最終製品となる。

図２は再加熱装置２０のラインＬ方向断面概略図である。ここで、図２は、被圧延材Ａが加熱されている状態を図示している。再加熱装置２０は被圧延材Ａを搬送するラインＬを構成する搬送テーブル８の左右に配置される加熱部２０ａ、２０ｂによって構成されている。加熱部２０ａと２０ｂの間隔は、上述した幅出し圧延で幅出しを行う際の、粗圧延機３０出入口における被圧延材Ａの位置合わせに用いられる粗圧延機３０出入口に設置された位置合わせ機構２７での位置合わせに基づいて定めればよい。また、搬送テーブル８上には、被圧延材Ａが先尾端部Ａ’が図２中左右に位置する状態（即ち、通常の搬送時から９０度回転された状態）で載置されている。

図２に示すように、加熱部２０ａ、２０ｂは被圧延材Ａの先尾端部Ａ’を加熱する構成となっている。加熱部２０ａ、２０ｂのラインＬ方向（被圧延材Ａ搬送方向）における加熱範囲については適宜定めればよいが、設備コストの面から、加熱部２０ａ、２０ｂは、ラインＬ方向に対して加熱範囲の限られたヒータであればよい。図２に示す再加熱装置２０によって被圧延材Ａの先尾端部Ａ’のみを被圧延材Ａの定常部に比べ高い温度まで加熱することができる。

図１および図２をもとに説明した厚鋼板の製造設備１では、上述したような工程で先尾端部の再加熱が行われる。これにより、被圧延材の先尾端部の温度が定常部に比べ著しく低下し、先尾端部の板厚が定常部より厚くなってしまい、最終製品の板厚不均一といった品質悪化や歩留まり落ちが発生する恐れを回避できる。さらに、従来の圧延設備では、被圧延材の全幅に渡って例えばバーヒータを用いて再加熱を行っていたために、特に厚鋼板においては設備の大規模化に伴うコスト上昇の問題や、再加熱における被圧延材の位置合わせが困難であるといった問題が発生していたが、製造設備１では加熱範囲の限られた安価なヒータを加熱部として用いるため、その加熱範囲に被圧延材の先尾端部を位置合わせすることが容易にでき、高精度な再加熱が可能となり、また、再加熱が行われるための設備コストを抑えることができる。また、例えば加熱コイルを幅方向に可変な設備とすると、非常に小規模な設備となるため、大幅にコストを抑えることができる。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施の形態では、被圧延材Ａに幅出し圧延を行った後に再加熱を行うという順序で製造工程を説明したが、本発明を実施する際の製造工程順はこれに限られるものではない。ターンテーブル２５での被圧延材Ａの１回目の回転後であり、かつ、２回目の回転の前であれば被圧延材Ａの先尾端部Ａ’がラインＬに垂直の方向に向いている状態に被圧延材Ａは回転させられているため、再加熱装置２０で再加熱を行うことが可能である。即ち、幅出し圧延を行う前に再加熱を行うことも可能である。また、上記製造設備１は、粗圧延機３０と仕上圧延機３５を併設した構成をとっているが、幅出し圧延等も全て仕上圧延機で行う圧延方法もあるため、その場合、上記製造設備１から粗圧延機３０を取り除いた形態での本発明の実施も可能である。

実施例として、本発明にかかる厚鋼板の製造方法を被圧延材に適用させた場合の、被圧延材の先尾端部での板厚変化を測定した。対象とする被圧延材の寸法は、板厚２５８ｍｍ、板幅２１４８ｍｍ、板長３９９０ｍｍであり、加熱抽出温度は１１５０℃である。図３は被圧延材の端部についてターンテーブルで９０度回転し、９パスの幅出し圧延で１６０ｍｍにまで圧下した後に行った再加熱の温度を示すグラフである。再加熱は、被圧延材の先尾端部のおよそ１５０ｍｍまでの部分を１００℃加熱した。この加熱領域と加熱温度は、上述したスラブ厚および製品厚と圧延スケジュールから計算された最適な値である。この加熱の後、再び９０度回転して粗圧延を行い、引き続いて仕上圧延を行った。仕上げ圧延では２２ｍｍ厚さまで圧下し、９４０℃で仕上げた。

また、図４は被圧延材の先尾端部の仕上圧延後の板厚を測定したグラフである。なお、図３、図４の各グラフには比較例として、被圧延材の先尾端部の再加熱を行わない場合の被圧延材の温度および仕上圧延後の板厚を測定したグラフを記載しており、太線が実施例のグラフ、細線が比較例のグラフである。

図３は縦軸を加熱温度、横軸を被圧延材長手方向位置とし、実施例の場合と比較例の場合の被圧延材の先尾端部の温度を示すグラフである。図３に示すように、比較例では先尾端部の再加熱を行わないため、被圧延材の温度は先尾端部にいくほど低い温度である。一方、実施例では、被圧延材の先尾端部を再加熱したため、先尾端部は定常部より高い温度である。

図４は、上記図３に示した温度状態で、被圧延材の仕上圧延を実施した場合の板厚を示すものであり、縦軸は板厚、横軸は被圧延材長手方向位置である。なお、図３では被圧延材の長手方向長さが約２０２０ｍｍであるのに対し、図４では被圧延材の長手方向長さが約１２６００ｍｍであるとなっているが、これは、図３は仕上圧延前の被圧延材についてのグラフであり、図４は仕上圧延後の被圧延材についてのグラフであるため、約６倍程度に伸ばす圧延が仕上圧延で行われ、被圧延材が伸びたことを示している。

図４に示すように、再加熱を行わなかった場合（比較例）の被圧延材の先尾端部の板厚は、定常部に比べかなり厚くなった。一方、再加熱を行った場合（実施例）の被圧延材の先尾端部の板厚変化は比較例と比べかなり小さい変化にとどまった。従って、被圧延材に対し再加熱を行った場合（実施例）のほうが、再加熱を行わなかった場合（比較例）に比べ圧延時の板厚変化が少ないため、製品としての品質が向上することが分かった。

また、図４中、点線で示した範囲の板厚は、通常最終製品の鋼板として許容される板厚許容範囲である。図４に示されるように、再加熱した場合（実施例）の被圧延材の先尾端部板厚は、最端部を除き板厚許容範囲に収まる範囲内での板厚変化にとどまっているのに対し、再加熱を行わなかった場合（比較例）の被圧延材の先尾端部板厚は、広範囲に渡って板厚許容範囲に収まらないほどに板厚変化を起こしてしまっていた。従って、実施例の場合のほうが、比較例の場合に比べ、板厚変化が大きいために製品に適さず廃棄してしまう部分が少なく済むため、生産歩留まり落ちが解消されることが分かった。

本発明は、厚鋼板の製造方法および厚鋼板の製造設備に適用できる。

１…製造設備
８…搬送テーブル
１０…加熱炉
１５…ホットスケールブレーカー
２０…再加熱装置
２５…ターンテーブル
２７…位置合わせ機構
３０…粗圧延機
３５…仕上圧延機
Ａ…被圧延材
Ａ’…先尾端部
Ｌ…（搬送）ライン

Claims (7)

1. 加熱炉における加熱処理後の被圧延材に対し粗圧延および仕上圧延を行う厚鋼板の製造方法であって、
   前記粗圧延前または前記粗圧延中に前記被圧延材を９０度回転させて幅出し圧延を行い、
   ラインに垂直の方向に向いている状態の前記被圧延材の先尾端部をラインの左右に配置される加熱部によって再加熱し、
   引き続いて、再度被圧延材を９０度回転させることを特徴とする、厚鋼板の製造方法。
2. 加熱炉における加熱処理後の被圧延材に対し粗圧延および仕上圧延を行う厚鋼板の製造方法であって、
   前記粗圧延前または前記粗圧延中に前記被圧延材を９０度回転させて、
   ラインに垂直の方向に向いている状態の前記被圧延材の先尾端部をラインの左右に配置される加熱部によって再加熱し、
   幅出し圧延を行い、
   引き続いて、再度被圧延材を９０度回転させることを特徴とする、厚鋼板の製造方法。
3. 前記再加熱はエッジヒータによって行われることを特徴とする、請求項１または２に記載の厚鋼板の製造方法。
4. 前記再加熱は、前記被圧延材の先尾端部１０ｍｍ以上の範囲を定常部に比べて２０℃以上昇温させるものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の厚鋼板の製造方法。
5. 前記再加熱は、前記被圧延材の先尾端部において定常部より温度降下を起こしている部分のみについて行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の厚鋼板の製造方法。
6. 加熱炉における加熱処理後の被圧延材に対し粗圧延を行う粗圧延機と、仕上圧延を行う仕上圧延機を有する厚鋼板の製造設備であって、
   前記被圧延材を９０度回転させるターンテーブルと、
   前記ターンテーブルで９０度回転させられてラインに垂直の方向に向いている状態の前記被圧延材の先尾端部をラインの左右に配置される加熱部によって再加熱する再加熱装置と、
   を備えることを特徴とする、厚鋼板の製造設備。
7. 前記再加熱装置はエッジヒータであることを特徴とする、請求項６に記載の厚鋼板の製造設備。
   

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