JP5674929B2 - 板製品のための圧延方法およびそれに関する圧延ライン - Google Patents

Description

本発明は、金属鋼帯等の板金属製品をセミエンドレスモードで製造するための圧延方法およびそのラインに関する。

圧延ラインは、鋼片（スラブ）の連続鋳造から始まる金属鋼帯（ストリップ）の製造用として知られている。一般的に同ラインは、所望の重量のコイルを形成するために、連続鋳造、保温および／または加熱可能炉、クロップシア（クロップ剪断機）、リバースまたは連続圧延トレイン、冷却システム、および１個またはそれ以上の巻取ユニットを備える。

より具体的には、例えば、ＵＳ−Ａ−４，６７５，９７４、ＵＳ−Ａ−５，３９６，６９５、およびＵＳ−Ｂ−６，１８２，４９０における、ある圧延ラインが知られている。その圧延ラインでは、連続鋳造された鋼片がコイルを製造するためにある寸法に剪断された後、少なくとも鋼片のセグメントに等しい長さのトンネル炉に送られる。これにより、温度が次の工程に適する値になるまで、ある速度にまで減速し、温度を均一化する。

トンネル炉から出てくる鋼片のセグメントは加速させられ、圧延ユニットに送られる。

図１に模式的に例示されているような、１個またはそれ以上のスタンドを有するステッケル型のリバース圧延トレインを有する圧延プラントにおいては、１５０から２５０ｍｍまたはそれ以上の厚さの鋼片を用いて「コイル・トゥ・コイルモード」、すなわち、鋼片の長さは、上記の厚さとの関連で、最終製品であるコイルと鋼片の重量が等しくなる長さで動作することが知られている。このようなプラントには、鋼帯の最小最終厚さと寸法および表面品質における製造性限界がある。一般的には、最小の最終厚さは１．８〜１．６ｍｍより小さくならない。生産性は、反転する回数、および１個または複数のスタンドを通過する回数が多いことによって、またそれに関連する停止時間によって制限される。最終最小厚さは入口での鋼片の厚さが大きいことにより制限される。また、寸法および表面品質は、鋼帯の先端部／尾端部と中央部との間の温度の違いが大きいことによって制限される。

さらに、リバースステッケル圧延機が引き起こす問題は、最初の圧延パスにおいて粗圧延された鋼片（いわゆる「トランスファバー」または単に「バー」）をスタンドの上流及び下流に設けられたリール炉で直ちに巻き取ることが、入っていく鋼片の厚さが大きいために、通常はできないことに因るものである。したがって、鋼片の長さが増すにつれて、ラインの容量の問題が生じる。

さらに、１つ又は複数のスタンドの上流および下流に配置されたリール炉での巻き取りおよび巻き戻しを伴う圧延パスの回数が多いことは、先端部および尾端部での冷却を引き起こし、コイルの温度を不均一にする。それにより、先端部および尾端部の切除（ｃｒｏｐｐｉｎｇ）が必要となり、歩留まりが悪化する。

また、パスの回数が多いために、長さの可変な許容値および薄厚の製造における制限を与える。また、パス回数が多いこと、および圧延される材料とその先端／尾端の温度が低いことにより、作業ロールが早く摩耗してしまう。

１つ又は複数のスタンドの上流および下流にある炉に、冷たくて変形した先端が入ることは、詰まりのリスクを伴う難しい工程である。鋼帯の厚さの減少に伴い、より詰まりのリスクは高くなる。

本発明の一つの目的は、板金属製品をいわゆるセミエンドレスモードで製造するための圧延方法およびその圧延ラインを完成させることにある。これにより、生産性が向上し、公知のプラントおよびプロセスに対して歩留まりを増加できる。またこれにより、１．０から２．０ｍｍ、さらには０．８ｍｍの極めて薄い厚さを得ることができる。

他の目的は、２．０〜２．５ｍｍを下回る極めて薄いものを製造する場合でも、特にリール炉および最終コイルを製造するコイル製造機（コイラー）での詰まりおよび閉塞の問題を減らすことにある。また、鋳造された鋼の種類に関係なく、いかなる場合も高い生産性と最終製品の品質とを保つことにある。

本出願人は、本発明を考案し、実験し、具体化させることで、従来技術の欠点を克服し、これらおよび他の目的および長所を得ている。

本発明は、独立項で述べられ明らかにされているとともに、従属項では本発明の他の革新的な特徴が記載されている。

一つの構成によると、本発明では、一個または複数のスタンドを有するステッケル圧延トレインに、例えば３０から９０ｍｍの間、より好ましくは３５から７０ｍｍの、厚さの薄い鋼片を供給する。必須ではないがより好適には、少なくとも晶析装置を含む連続鋳造機から始まる。

本実施形態の非限定的構成では、連続鋳造機は晶析装置の下流で軽圧下加工を行う。すなわち、液体コアを有する鋳造物の厚さを減らす。その結果、保温および／または加熱可能炉に入る鋼片の厚さが３０〜９０ｍｍ、より好ましくは３５〜７０ｍｍの範囲内になる。

本実施形態の他の非限定的構成では、連続鋳造機の直下流に一個または複数の圧延スタンドを備えた粗圧延または減厚ユニットが備えられている。凝固したばかりの鋼片のコアはまだ非常に熱いという事実を用いて鋼片を減厚する。減厚ユニットは鋼片の厚さを調整することができる。その結果、鋳造はより安定し、一定した状態を有し、低速でより大きな厚さの鋳造を同じ生産性で行うことができる。この場合も、保温および／または加熱可能炉に入る鋼片の厚さは３０〜９０ｍｍ、より好ましくは３５〜７０ｍｍの範囲内である。

上流の連続鋳造機の有無に関係なく、減厚または粗圧延ユニットを備えてもよい。つまり、鋼片が連続鋳造機以外の異なるシステム、例えば非連続積載及び収容システム、で供給される場合である。

本方法は、圧延トレイン内で圧延するために送られる鋼片の保温および／または加熱可能ステップを含む。圧延トレインは、少なくとも一個のリバース型の圧延スタンド（ステッケル圧延機）を備える。少なくとも一個のリール炉がスタンドの上流に、一個のリール炉がスタンドの下流に存在する

本発明の実施形態の一構成では、２個またはそれ以上のリバース型の圧延スタンドが備えられている。

また、圧延ラインは、連続鋳造機（存在する場合）の下流に設けられた、ある寸法に切るための剪断機を備える。剪断機は薄い鋼片を所望の長さのセグメントに切ることができる。

本発明の方法によると、圧延機に入る薄鋼片の長さは、通常２０〜３０トンの範囲内にある取得可能な最大のコイルより、重量相当で、より大きい。好ましくは、その長さは取得可能な最大のコイルの重量の１より大の整数倍の重量に相当する長さに等しい。

保温および／または加熱可能炉は、複数のコイル（これに限定されないが、例えば２から７個またはそれ以上、より好ましくは３から５個）の重量に相当する長さを有する鋼片を収容できるトンネル炉である。

このように、本発明の圧延ラインはいわゆるセミエンドレスモードで作動することに適している。そこでは、圧延機に入る鋼片のセグメントは、２から７個の間で変わりうる個数またはそれ以上のコイルを形成するための重量に相当する長さを有する。

本発明の解決策は、圧延機の生産性の点で第一の長所をもたらす。なぜなら、圧延機内で方向を反転するのに必要な停止時間が減るからである。その時間の減少は、一個の鋼片から作られるコイルの数に等しい。つまり、例えば１つの圧延機に入る鋼片で３個のコイルを形成することが可能な場合、圧延機内で反転する回数はコイル・トゥ・コイルモード、つまり鋼片の長さが一個のみのコイルに対応する場合、の３分の１に減少する。

圧延中に２個の連続する鋼片間で経過する時間もそれに対応して、同じ倍率で減少する。

コイル１個の重量の整数倍に相当する長さの鋼片を使用することはまた、鋼片の冷えた先端部と尾端部が、最初に製造されるコイルの先端部と最後に製造されるコイルの尾端部のみになり、その結果、すべての中間のコイルは両端のクロップが切除される必要がなくなり、全体的な歩留まりが大幅に増加する。

本発明の更なる長所は、最終圧延パス中に、鋼帯がスタンドの上流に設置されたリール炉とコイルを製造するコイル製造機との間で同時に把持されることである。これは、実操業において、最終圧延搬送の殆どの間で継続状態をもたらす。その結果、コイル製造機に向かって圧延路上を滑走する自由な先端はなく、薄い鋼帯の進入の問題がない。そのため、圧力を増加させることができ、取得可能な鋼片の最終の厚さを大幅に、１．２〜１．０ｍｍまたはそれ以下に、減少させることができる。

有利には、３個のコイルの重量に相当する長さの鋼片で、１または２個の厚さの薄い（例えば１．０ｍｍの）コイルを作製することができる。また、４個のコイルの重量に相当する長さの鋼片で、２または３個の厚さの薄い（例えば１．０ｍｍの）コイルを作製することができる。いかなる場合も、鋼片の先端区域および尾端区域それぞれに対応する２個のコイルの厚さは薄くない。そのため、１つの鋼片から取得可能な、最終重量が同じで薄い厚さのコイルの数を増やすためには、先端および尾端コイルの重量を減らすことが必要である。

圧延ラインは、圧延ラインの下流およびコイル製造機の上流に、シャワー型の冷却ユニットおよびフライング剪断機を備える。フライング剪断機は、少なくとも２個のコイル製造機の直上流に位置し、所望の重量の各コイルに対する長さが走行したときに鋼片を剪断するために備えられている。

コイル製造機は、鋼片の長さに応じて、そしてとりわけ同じ鋼片のセグメントから取得可能な個々のコイルの所望する数および重量に応じて、３個またはそれ以上とすることができる。

１個のスタンドを有するステッケル圧延機の場合、トンネル炉から出てくる鋼片の厚さは好ましくは３５から５０ｍｍの間である。また、２個のスタンドを有するステッケル圧延機の場合、厚さは好ましくは４０から７０ｍｍの間である。

実施形態のある構成では、ラインは第一のスケール除去機を炉の上流の減厚ユニットの上流に備える。

実施形態のさらに他の構成では、本発明によるラインは保温および／または加熱可能炉の下流に第二スケール除去機を備える。

発明のこれらおよび他の特徴は、以下の好ましいがこれに限定されない実施形態における記載および添付の図面を参照することにより、明らかにされる。
図１は、従来技術の圧延ラインを模式的に示す。 図２は、本発明の圧延ラインの第一実施形態を模式的に示す。 図３は、図２の第一変形例を模式的に示す。 図４は、図２の第二変形例を模式的に示す。 図５は、図２の第三変形例を模式的に示す。 図６は、いくつかの特徴と作動パラメータとについて、図１に記載されたような厚鋼片のための従来の圧延ラインと、コイル・トゥ・コイルモードの薄鋼片のための圧延ラインと、本発明のセミエンドレスモードの薄鋼片のための圧延ラインとを比較した表である。

添付図面において、同じ参照番号は同じまたは同等の構成要素に対応する。添付図面を参照すると、図２は、薄鋼片から鋼帯を製造するための圧延ライン１０を示す。この場合、圧延ライン１０は、薄鋼片１１用の連続鋳造機、鋳造された鋼片を所定の寸法に剪断する剪断機１２、保温および／または加熱可能なトンネル炉１３、２個（図２および３）または１個（図４および５）の圧延スタンド１５を有するステッケル型のリバース圧延機１４、それに関連して圧延スタンド１５の上流（１６ａ）および下流（１６ｂ）に設置されたリール炉、例えば層状シャワー型の冷却システム１７、フライング剪断機１８、および、２個のコイル製造機１９ａおよび１９ｂを備える。前記２個のコイル製造機１９ａおよび１９ｂは、所望の重量の鋼帯のコイルを形成するために２個のコイルそれぞれに対応する引込機またはピンチロール２１ａおよび２１ｂを伴う。

図３の圧延ライン１１０は、減厚または粗圧延ユニット２０が炉１３の上流に設けられている点で、図２の圧延ラインと異なる。図４のライン２１０は、１個のスタンド１５を伴う圧延機１４を有する点で他のラインと異なる。図５のライン３１０は、減厚および粗圧延ユニット２０を有しない点で図４のラインと異なる。

従来技術に通常存在し知られている他のラインの構成要素（スケール除去機、トリマー等）は、添付図面には示されていない。

本発明によると、図２〜５に記載の解決策に関し、剪断機１２は通常２０〜３０トンの範囲内にある取得可能な最大のコイルより大きな重量に相当する長さの鋼片のセグメントを剪断するために設けられている。好ましくは、その長さは取得可能な最大のコイルの重量の１より大の整数倍に相当する長さに等しい。

言い換えると、厚さに応じて、そして取得可能な最大重量のコイルの２、３、４、５個またはそれ以上を形成するために必要な重量に対応して、非常に長い鋼片のセグメントが炉１３に供給される。例えば厚さ７０ｍｍの鋼片の場合、３個のコイルを形成するためのセグメントの長さは概ね１１０ｍに等しい。一方、厚さ３５ｍｍの場合、３個のコイルを形成するためのセグメントの長さは概ね２２０ｍに等しい。

本発明の特徴は、最初の圧延パス後の鋼片の長さがランアウトテーブルの長さよりも常に長いことである。すなわち、ステッケル圧延機１４の最下流側にあるまたは唯一の圧延スタンド１５の出口と、第一コイル製造機１９ａに対応する引込機２１ａとの間の領域の圧延路の長さよりも長いことである。

そのため、本発明によると、ステッケル圧延機１４内での最初の圧延パス後にはすでに、鋼片のセグメントの厚さはある値、例えば２０〜２５ｍｍの範囲内にまで減少しているので、鋼片をリール炉１６ｂで巻き取ることが可能となる。それにより、従来技術でしばしば起こっていたリバースステッケル型圧延機でのセミエンドレスモードでの使用を妨げていた問題、すなわちリール炉１６ａ、１６ｂ内で巻き取ることが可能になる前に、圧延機を２回またはそれ以上走行させるために、長いトランスファバー板をランアウトテーブル上で移動させるという問題が回避される。

最初の圧延パス直後にリール炉内でバーを巻き取ることの主な長所は、熱損失を抑えられることである。絶対的な温度損失が少ないという利点と圧延されるバーの先端／尾端と中央部との間の温度が極めて均一であるという利点とを有する。これは、仕上げ鋼帯の寸法および表面品質に効果的に影響し、薄い厚さを得る性能にも寄与する。

圧延サイクルは、従来式のリバースステッケル圧延機１４内で実質的に従来のやり方で実行され、所望の厚さが得られるまで、第一リールからの巻き戻し、圧延、第二リール上への巻き取りからなる後続のパスを伴う。

リール炉１６ａ、１６ｂは、容量、加熱能力、強度の点において、長くて重いトランスファバーによって形成するコイルを収容するのに適切な寸法となっている。前記トランスファバーは、圧延パスが一方向および逆方向に進むにつれて、徐々に形成される。

リール炉で巻き取られたトランスファバーのロールの最大外径をＤｅとし、リールの外径をＤｉとする。従来のコイル・トゥ・コイルモードのプロセスでのＤｅ／Ｄｉ比は概ね１．７〜１．８であり、どのような場合にも２未満である。本発明によるセミエンドレスプロセスでのＤｅ／Ｄｉ比は、２以上である。

最終厚さを定める最終圧延パスでは、トランスファバーが、上流のリール炉１６ａによって巻き戻され、ステッケル式の一個または複数のスタンド１５によって圧延され、最終鋼帯の形状で対応するコイル製造機１９ａまたは１９ｂに向かって送られる。

有利には、この最終圧延パスで鋼帯が、上流のリール炉１６ａ上、ステッケル式の一個または複数のスタンド上、そして対応するコイル製造機１９ａ、１９ｂ上で、同時に把持される。その結果、少なくとも２個（より好ましくは３個またはそれ以上）の仕上げ鋼帯のコイルの形成に必要な全長に対して、圧延機はエンドレスモードで、つまり圧延機とコイル製造機との間で途切れることなく作動する。

これにより、スタンド１５のロールの圧力を増加させることができ、厚さは極めて低い値まで減少する。通常は１．０〜１．２ｍｍほどの薄さであるが、一定数のコイルに対し厚さは０．８ｍｍにまで下がる。より好ましくは、あるコイルとその次のコイルの間で厚さを変えられ、１個のコイルの中では厚さが一定となる。この結果は、ここに示したセミエンドレスプロセスを通じてしか得ることができない。

所望の重量の１個のコイルの巻取りが第一コイル製造機（例えば１９ａ）上で終了したとき、フライング剪断機１８は鋼帯を切断する。その後、このように形成された鋼片の新たな先端は進路が転換されて、次のコイルの巻取りがこの場合はコイル製造機１９ｂ上で始まる。

鋼片で例えば３個またはそれ以上のコイルを形成することが可能な場合、サイクル時間は同期され、１個目のコイルは２個目のコイルの形成に必要な時間内に取り出される。そして、第一コイル製造機は、３個目のコイルを巻き取るために空き状態になる。一方、３個またはそれ以上のコイル製造機がそれぞれの分配システムに接続された状態で存在することも可能である。

図６は比較用の表である。例として与えられた、厚鋼片の鋳造を伴うコイル・トゥ・コイルモードの従来のライン（例えば図１の型）と、薄鋼片の鋳造を伴うコイル・トゥ・コイルモードの圧延式のラインと、薄鋼片の鋳造を伴う本発明によるセミエンドレス圧延式のラインとの動作を比較する。３つの場合すべてにおいて、２個のスタンドを有するステッケル圧延機が想定されている。

特に、具体的には、出願人は以下のことを発見した。他の条件が同じである場合、ここに記載されたセミエンドレス方法とそのラインは、３個のコイルに相当する薄鋼片を用いるセミエンドレス方法の場合、２個のスタンドを有するステッケル圧延機で１個のコイルの重量に対応する薄鋼片を用いた場合（コイル・トゥ・コイルモード）に対して、生産性を約２３％増加させることができる。

より一般的には、元々の薄鋼片から作られるコイルが１個増加するごとに、圧延機の時間あたりの生産性は約１０〜１１％増加する。なぜなら、サイクル時間がその分減少し、一年あたりの生産性がそれに対応して増加するからである。

更に、全体的な歩留まりが増加する。なぜなら、許容値を満たさない先端および尾端のクロップを切除することによる材料の損失が減少するからである。

さらに、鋼帯の表面および寸法品質が著しく向上する。これは、本発明によるセミエンドレス方法により、圧延されるバーの絶対的な温度損失が少なくなることと、先／尾端と中央部との間の温度の均一性を向上させることとが可能となったためである。表に示されているように、実際、鋼帯の中央部全体は、先端部から尾端部にかけて一定の温度を有する。

Claims (11)

1. 金属鋼帯等の板製品を製造するための圧延方法であって、
   ３０から９０ｍｍの間の厚さを有する薄鋼片の製造ステップと、
   圧延のために送られる前記鋼片の保温および／または加熱可能ステップと、
   少なくとも一つのリバース圧延スタンド（１５）を備えるリバース圧延機（１４）内で実行される複数のパスを伴う圧延ステップで、少なくとも前記スタンド（１５）の上流にリール炉（１６ａ）と前記スタンド（１５）の下流にリール炉（１６ｂ）とが存在する圧延ステップと、
   前記圧延機の下流で実施され、所定の重量の鋼帯からなる複数のコイルを形成するための少なくとも１個のコイル製造機（１９ａ、１９ｂ）内での巻取ステップと、
   前記リバース圧延機（１４）と前記少なくとも１個のコイル製造機（１９ａ、１９ｂ）との間で実施される鋼片の冷却ステップとを有し、
   前記方法は、コイルの重量の１より大の整数倍の重量に相当する長さを有する鋼片のセグメントを形成するために、前記薄鋼片を設置し、保温および／または加熱可能ステップの上流で、所定の寸法に剪断し、
   前記リバース圧延機（１４）内での最初の圧延パスの後すでに、前記鋼片のセグメントの厚さは２０〜２５ｍｍの範囲内のある値に減少しており、前記スタンド（１５）の下流の前記リール炉（１６ｂ）上で直ちに巻き取ることを特徴とし、
   最終圧延パスで、前記圧延機（１４）が前記鋼帯の最終厚さを決定することを特徴とし、
   前記最終圧延パスの大部分の間、前記鋼帯が前記上流のリール炉（１６ａ）上と、前記リバース圧延機（１４）の前記圧延スタンド（１５）上と、前記少なくとも１個の対応するコイル製造機（１９ａ、１９ｂ）上とで同時に把持され、仕上げ鋼帯の少なくとも２個のコイルの形成に必要な全長に対して前記リバース圧延機（１４）がエンドレスモードで圧延プロセスを実施する、
   ことを特徴とする圧延方法。
2. 前記鋼片のセグメントが、２から７個またはそれ以上のコイルの数に相当する重量を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記鋼片のセグメントが、３から５個のコイルの数に相当する重量を有する、請求項２に記載の方法。
4. 得られた前記鋼片の最小厚さが、約１．０から２．０ｍｍに等しい、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の請求項に記載の方法。
5. 前記薄鋼片は、前記保温および／または加熱可能炉（１３）の上流に設置された連続鋳造機（１１）と、前記連続鋳造機（１１）と前記保温および／または加熱可能炉（１３）との間に介在させられ、ある寸法に剪断するための少なくとも一つの剪断機（１２）とによって製造される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の請求項に記載の方法。
6. 前記薄鋼片は積載および収容システムによって供給される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
7. 連続鋳造機（１１）が液体コアを有する減厚ステップを含む、請求項５に記載の方法。
8. 前記連続鋳造機（１１）の下流に、少なくとも１個の圧延スタンドを備える減厚ユニット（２０）によって実行される、凝固直後の熱いコアを減厚するステップが含まれる、請求項５に記載の方法。
9. 金属鋼帯等の板製品を製造するための圧延ラインであって、前記板製品は少なくとも１．０から２．０ｍｍの最小厚を有し、３０から９０ｍｍの間の厚さを有する薄鋼片を出発材料とし、
   圧延のために送られる前記薄鋼片の保温および／または加熱可能炉（１３）と、
   少なくとも一つのリバース圧延スタンド（１５）を備えるリバース圧延機（１４）で、少なくとも前記スタンド（１５）の上流にリール炉（１６ａ）と前記スタンド（１５）の下流にリール炉（１６ｂ）とが存在するリバース圧延機（１４）と、
   前記圧延機（１４）の下流に設けられ、所定の重量の鋼片からなる複数のコイルを形成するための少なくとも１個のコイル製造機（１９ａ、１９ｂ）と、
   前記リバース圧延機（１４）と前記少なくとも１個のコイル製造機（１９ａ、１９ｂ）との間に設けられた冷却システム（１７）とを有し、
   前記保温および／または加熱可能炉（１３）は、重量において、１個のコイルの重量の１より大の整数倍の重量に相当する長さを有する鋼片のセグメントを完全に収容することができる長さを有し、
   前記リバース圧延機（１４）によって実行される最初の圧延パスから出てくる前記鋼片の長さが、最下流側にあるまたは唯一の前記圧延スタンド（１５）の出口と、前記少なくとも１個のコイル製造機（１９ａ、１９ｂ）の引込機（２１ａ、２１ｂ）との間の距離よりも大きいことを特徴とし、
   前記リバース圧延機（１４）の前記圧延スタンド（１５）の前記上流のリール炉（１６ａ）と前記コイル製造機（１９ａ、１９ｂ）の一方またはもう一方の前記引込機（２１ａ、２１ｂ）との間の距離が、前記最終圧延パスにおける前記鋼帯の長さよりも短い寸法を有し、前記鋼帯は、前記上流のリール炉（１６ａ）上と、前記圧延スタンド（１５）上と、および前記少なくとも１個のコイル製造機（１９ａ、１９ｂ）上とで同時に把持される、
   ことを特徴とする圧延ライン。
10. 前記保温および／または加熱可能炉（１３）の上流に設置され、前記炉に入る前記鋼片の厚さを３０〜９０ｍｍの範囲内の所定の値に減らすために、連続鋳造から出てくる鋼片に対して液体コアによる減厚を実行することが可能な減厚または粗圧延ユニット（２０）を備える、請求項９に記載の圧延ライン。
11. 前記上流及び下流のリール炉（１６ａ、１６ｂ）は、巻き取られた鋼片のセグメントの外径（Ｄｅ）とリールの内径（Ｄｉ）との比が２より大きいまたは等しくなるような寸法に作られる、請求項９または１０に記載の圧延ライン。

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