JP6060920B2

JP6060920B2 - 圧延設備及び圧延方法

Info

Publication number: JP6060920B2
Application number: JP2014036996A
Authority: JP
Inventors: 原　浩司; 浩司原; 淳畠中
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: JP2015160232A

Description

本発明は、鋼材の圧延設備及び圧延方法に関し、特にインゴットと呼ばれる鋼塊材を圧延してスラブと呼ばれる鋼片材を取得するのに好適なものである。

大型の鋼塊材をスラブ形状、即ち鋼片材に圧延する方法としては、水平圧延機と垂直圧延機の組合せによって往復圧延を行うものが一般的である。水平圧延機とは、圧延ロールの軸が水平方向に配置されたものであり、鋼材を上下方向（鉛直方向）に圧延して所謂厚さを調整する。垂直圧延機とは、圧延ロールの軸が鉛直方向に配置されたものであり、鋼材を横方向（水平方向）に圧延して所謂幅を調整する。つまり、この圧延方法では、鋼材、即ち鋼塊材を水平圧延機及び垂直圧延機に往復パスするだけで鋼片材を取得することができる。しかしながら、垂直圧延機は、一般的に設備構造上、水平圧延機よりも１パスあたりの減面率が小さく、効率的でないことや、圧延ロールを駆動する機構が圧延機上部に配置されるために設備が非常に大型であるという問題がある。そこで、下記特許文献１に記載されるように、鋼材、即ち鋼塊材を９０°ずつ転回しながら水平圧延機のみによって鋼材の幅と厚さを調整する方法が提案されている。この場合の転回とは、鋼材の幅方向と厚さ方向とが交互に上下方向（鉛直方向）になるように鋼材を回転することを意味する。

特開昭４９−１０３８６７号公報

前記特許文献１に記載されるように、鋼塊材の圧延において、鋼材を幅方向と厚さ方向とが交互に上下方向になるように回転する場合には、搬送装置の上で鋼塊材を転回するのが一般的である。しかしながら、重量が３０ｔを超えるような大断面の鋼塊材では、鋼塊材を転回する際に、搬送装置への衝撃が大きく、設備破損に繋がることから、やはり水平圧延機と垂直圧延機の組合せで鋼塊材を圧延するのが一般的である。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、大断面の鋼塊材でも水平圧延機のみでの圧延を可能とする圧延設備及び圧延方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の圧延設備は、直方体又は立方体形状の鋼塊材を鋼片材に圧延する圧延設備であって、水平圧延機の入側及び出側に配置されて前記鋼塊材を搭載及び搬送可能な搬送装置と、前記水平圧延機の入側及び出側の何れか一方又は双方に配置され、前記搬送装置に搭載された前記鋼塊材の下側面のうちの何れかの辺縁部に係合する爪部材と、前記鋼塊材の下側面の何れかの辺縁部に係合した状態の爪部材を上昇することで当該辺縁部を持ち上げる上昇装置と、前記鋼塊材を挟んで前記上昇装置の反対側に配置され且つ前記上昇装置によって前記何れかの辺縁部が持ち上げられたときに前記下側面のうち当該何れかの辺縁部の反対側の辺縁部を中心に回転する前記鋼塊材の回転方向に受け面が鉛直方向から傾斜し且つ前記鋼塊材が転回しようとするときに当該鋼塊材を受け止める受け部材と、前記受け部材を前記上昇装置に対して離れたり近づいたりする方向に移動する移動装置と、を備え、前記受け部材の受け面を前記傾斜状態及び鉛直状態に変更する傾斜装置を備えたことを特徴とするものである。

また、前記圧延設備を用いた圧延方法であって、前記搬送装置に搭載された前記鋼塊材の下面のうちの何れかの辺縁部に爪部材が係合した状態で前記上昇装置によって前記爪部材を上昇することで当該辺縁部を持ち上げ、前記鋼塊材の前記下側面のうち前記何れかの辺縁部の反対側の辺縁部を中心に前記鋼塊材を回転し、前記回転する鋼塊材が転回しようとするときに前記受け面が鉛直方向から前記鋼塊材の回転方向に傾斜している受け部材で当該鋼塊材を受け止め、前記鋼塊材を受け止めた状態で前記受け部材を前記上昇装置から離れる方向に移動して転回された鋼塊材を前記搬送装置に搭載し、前記搭載された鋼塊材を前記搬送装置で前記水平圧延機に搬送して圧延を行い、前記転回と前記圧延とを繰り返して前記鋼塊材を前記鋼片材に圧延することを特徴とするものである。

而して、本発明の圧延設備及び圧延方法によれば、直方体又は立方体形状の鋼塊材を鋼片材に圧延する場合に、水平圧延機の入側及び出側の何れか一方又は双方に配置された搬送装置に鋼塊材を搭載し、搬送装置に搭載された鋼塊材の下面のうちの何れかの辺縁部に爪部材が係合した状態で上昇装置によって爪部材を上昇することで当該辺縁部を持ち上げる。これにより、鋼塊材の下側面のうち、爪部材が係合している何れかの辺縁部の反対側の辺縁部を中心に鋼塊材を回転し、回転する鋼塊材が転回しようとするときに、受け面が鉛直方向から鋼塊材の回転方向に傾斜している受け部材によって、その鋼塊材が受け止められる。そして、鋼塊材を受け止めた状態で移動装置によって受け部材を上昇装置から離れる方向に移動して転回された鋼塊材を搬送装置に搭載し、搬送装置に搭載された鋼塊材を水平圧延機に搬送して圧延を行い、これら転回と圧延を繰り返して鋼塊材を鋼片材に圧延する。そのため、転回する鋼塊材が搬送装置に衝突しにくく、又は衝突することがなく、設備破損を回避することができ、これにより、大断面の鋼塊材でも水平圧延機のみでの圧延が可能となる。

また、傾斜装置によって受け部材の受け面を傾斜状態及び鉛直状態に変更することを可能とすれば、搬送装置上の鋼塊材をガイドするサイドガイドとしても受け部材を構成することができ、別途サイドガイドを設ける必要がないため、その分だけ、構成を簡素化することができる。

本発明の圧延設備及び圧延方法が適用された圧延設備の一実施形態を示す概略構成図である。図１の爪部材及び上昇装置の正面図である。図１の受け部材及び移動装置の正面図である。図１の圧延設備により横置きの鋼塊材を縦置きに転回する場合の説明図である。図１の圧延設備により縦置きの鋼塊材を横置きに転回する場合の説明図である。図１の圧延設備による圧延構成の説明図である。

次に、本発明の圧延設備及び圧延方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の圧延方法が適用された圧延設備の概略構成図である。この圧延設備の中央部には水平圧延機１が配置されている。この水平圧延機１は、従来と同様に、圧延ロール２の軸が水平方向に配置されたものであり、鋼材を往復させて所謂リバース圧延が可能なものである。この水平圧延機１の入側及び出側には、鋼材を搭載して搬送するための搬送装置３が配置されている。この搬送装置３は、一般的な搬送ロール４に鋼材を搭載し、各搬送ロール４を回転させることで鋼材を搬送するものである。本実施形態では、これらの搬送装置３の搬送ロール４上にインゴットと呼ばれる鋼塊材Ｓを搭載し、鋼塊材Ｓを水平圧延機１に往復搬送して圧延を行う。なお、本実施形態で圧延する鋼塊材Ｓは、一般の鋼塊材と同じく、直方体又は立方体形状である。

搬送装置３の上方における鋼塊材Ｓの搬送方向と直交方向両側には、板状のサイドガイド５、６が搬送方向に沿って鉛直に立設されている。このうち、図の左側のサイドガイド５は、搬送ロール４毎に分割され、分割されたサイドガイド５の間に予め設定された隙間が形成され、その夫々の隙間に爪部材７が配置されている。一方、図の右側のサイドガイド６は、搬送ロール４の数本分、搬送方向に沿って連続し、且つ図に二点鎖線で示すように、上部が鋼塊材Ｓから離間するように傾斜し、その傾斜状態で受け部材を構成する。爪部材７は、後述するように、搬送装置３の搬送ロール４上に搭載されている鋼塊材Ｓの下側面の図示左側の辺縁部に係合するものである。また、受け部材を兼任するサイドガイド６は、前記爪部材７に係合されて転回される鋼塊材Ｓを受けるものである。

図２には、爪部材７及び当該爪部材７を上昇させる上昇装置８の構成を示す。爪部材７は、上下方向に長手な基部７ａと、基部７ａの下端部に形成された爪部７ｂを備えて構成される。このうち、爪部７ｂは、爪部材７が下降端部にあるときに当該爪部７ｂの上面が搬送ロール４の上端面より下方に位置するように配置されている。また、基部７ａは、サイドガイド５の鋼材側面と同等か、又はそれよりも少しだけ引っ込んだ位置に配置され、その上端部が上昇装置８の回転アーム９の一方の端部に接続されている。回転アーム９の中央部は支持フレーム１０に回転自在に支持され、前記爪部材７の基部７ａの上端部が連結されている一方の端部と反対側の端部が連結アーム１１に連結されている。連結アーム１１は回転装置１２に連結され、回転装置１２は電動モータ１３によって回転駆動される。

従って、この上昇装置８では、電動モータ１３を回転駆動して回転装置１２を回転させると、それに伴って連結アーム１１及び回転アーム９が図２の実線の位置から二点鎖線の位置まで回転し、爪部材７も図の実線の位置から二点鎖線の位置まで上昇する。このとき、爪部材７の爪部７ｂが鋼塊材Ｓの下側面の辺縁部に係合していれば、その鋼塊材Ｓは当該辺縁部の反対側の辺縁部を中心として回転し、更には９０°転回することが可能となる。勿論、電動モータ１３を逆方向に回転させれば、爪部材７を下降させることもできる。なお、この上昇装置８は、サイドガイド５も同時に搭載する支持フレーム１０ごと、図２の左右方向、即ち鋼塊材Ｓの搬送方向と直交方向に往復移動できるように構成されている。そのため、支持フレーム１０の下部には、鋼塊材Ｓの搬送方向と直交方向に歯が並んでいるラック１５が取付けられており、そのラック１５と噛合するピニオン１６が電動モータ１４に連結されている。従って、電動モータ１４を回転駆動するとピニオン１６の回転に伴って、上昇装置８及びサイドガイド５が支持フレーム１０ごと、鋼塊材Ｓの搬送方向と直交方向に往復移動する。

図３には、前記受け部材を兼任するサイドガイド６を傾斜状態及び鉛直状態に変更する傾斜装置１７の構成を示す。受け部材を兼任するサイドガイド６の下端部は、図３の左方、つまり鋼塊材Ｓの搬送方向と直交方向内側に突出し且つ上部と緩やかな円弧で連結されており、その突出部６ａはサイドガイド６が鉛直な状態で搬送ロール４の上端部より下方に位置している。このサイドガイド６は、上下方向中間部で上下方向に回転自在に支持フレーム１８に連結され、更に上端部が連結アーム１９に連結されている。この連結アーム１９は回転アーム２０に連結され、回転アーム２０は回転軸２１に連結されている。回転軸２１には回転アーム２２が突設され、その回転アーム２２の突出端部がシリンダ２３のロッド２３ａに連結されている。

例えば図３に実線で示すように、受け部材を兼任するサイドガイド６が鉛直状態にある状態で、シリンダ２３のロッド２３ａが延伸しているとすると、その状態からシリンダ２３のロッド２３ａを収縮することにより回転アーム２２と共に回転軸２１が図の反時計回り方向に回転する。これに伴い、回転アーム２０が図の反時計回り方向に回転するので、連結アーム１９が図の右方に引き込まれ、受け部材を兼任するサイドガイド６の上端部が搬送方向と直交方向外側に傾斜する。この傾斜方向は、前述した爪部材７による鋼塊材Ｓの回転方向と同じ方向であり、傾斜状態にあるサイドガイド６を回転する鋼塊材Ｓの下方に配置すれば、当該鋼塊材Ｓが転回する際に、サイドガイド６が当該鋼塊材Ｓを受けて受け部材となる。勿論、シリンダ２３のロッド２３ａを延伸すればサイドガイド６を鉛直状態に戻すこともできる。

なお、この傾斜装置１７は、サイドガイド６も同時に搭載する支持フレーム１８ごと、図２の左右方向、即ち鋼塊材Ｓの搬送方向と直交方向に往復移動できるように構成されている。そのため、支持フレーム１８の下部には、鋼塊材Ｓの搬送方向と直交方向に歯が並んでいるラック２４が取付けられており、そのラック２４と噛合するピニオン２５が電動モータ２６に連結されている。従って、電動モータ２６を回転駆動するとピニオン２５の回転に伴って、傾斜装置１７及びサイドガイド６が支持フレーム１８ごと、鋼塊材Ｓの搬送方向と直交方向に往復移動する。即ち、支持フレーム１８、ラック２４、ピニオン２５、電動モータ２６が、傾斜装置１７及び受け部材を兼任するサイドガイド６の移動装置２７を構成する。

図４は、断面が長方形の鋼塊材Ｓが断面の長辺、つまり厚さ方向の端面を上下面にして搬送装置３の搬送ロール４上に搭載されている状態から、断面の短辺、つまり幅方向の端面を上下面にするように転回される様子を示している。なお、図では、搬送ロール４の上端面のみを搬送装置３と見なして表示している。このような場合には、図４ａに示すように鋼塊材Ｓの図示右側に接触しているサイドガイド６を図４ｂに示すように図の右方、即ち鋼塊材Ｓから遠ざかる方向に移動し、爪部材７が鋼塊材Ｓの下側面の図示左端辺縁部に係合している状態で爪部材７を上昇する。これに伴って鋼塊材Ｓの下側面の図示左端辺縁部が上昇し、鋼塊材Ｓは下側面の図示右端辺縁部を中心として回転する。この間に、図示右側のサイドガイド６の上端部を図示反時計回り方向に回転させて傾斜させる。なお、爪部材７を上昇させるときには、鋼塊材Ｓとの係合が外れてしまわないように、爪部材７を鋼塊材Ｓ側に移動させ続ける。

図示右側のサイドガイド６が予め設定された角度、例えば水平面から６０°の角度まで傾斜したら、図４ｃに示すように、当該サイドガイド６を鋼塊材Ｓに接近させて当該鋼塊材Ｓの図示斜め右下側面の下方に移動する。その状態で、爪部材７によって鋼塊材Ｓの斜め左下側面の図示左端辺縁部を更に上昇し、鋼塊材Ｓの重心が回転中心である図示斜め左下側面の図示右端辺縁部よりも図示右方に移動すると、鋼塊材Ｓが自重で回転して転回しようとする。このとき、図４ｄに示すように、図示右側のサイドガイド６が受け部材となって鋼塊材Ｓを受け止める。転回しようとする鋼塊材Ｓを図示右側のサイドガイド６が受け部材となって受け止めたら、図４ｅに示すように図示右側のサイドガイド６を鋼塊材Ｓから遠ざかるように図示右方に移動すると、鋼塊材Ｓの図示斜め右下側面の図示右端辺縁部が傾斜しているサイドガイド６の受け面を滑って次第に搬送ロール４の上端面に接近する。そして、図４ｆに示すように鋼塊材Ｓが転回した状態で搬送装置３の搬送ロール４の上面に搭載されたら図示右側のサイドガイド６を鉛直状態に戻して鋼塊材Ｓ側、つまり図示左方に移動させると共に、爪部材７と共に図示しない左側のサイドガイド５も鋼塊材Ｓ側、つまり図示右方に移動させる。

図５は、断面が長方形の鋼塊材Ｓが断面の短辺、つまり幅方向の端面を上下面にして搬送装置３の搬送ロール４上に搭載されている状態から、断面の長辺、つまり厚さ方向の端面を上下面にするように転回される様子を示している。なお、図では、搬送ロール４の上端面のみを搬送装置３と見なして表示している。このような場合には、図５ａに示すように鋼塊材Ｓの図示右側に接触しているサイドガイド６を図５ｂに示すように図の右方、即ち鋼塊材Ｓから遠ざかる方向に移動し、爪部材７が鋼塊材Ｓの下側面の図示左端辺縁部に係合している状態で爪部材７を上昇する。これに伴って鋼塊材Ｓの下側面の図示左端辺縁部が上昇し、鋼塊材Ｓは下側面の図示右端辺縁部を中心として回転する。この間に、図示右側のサイドガイド６の上端部を図示反時計回り方向に回転させて傾斜させる。なお、爪部材７を上昇させるときには、鋼塊材Ｓとの係合が外れてしまわないように、爪部材７を鋼塊材Ｓ側に移動させ続ける。

図示右側のサイドガイド６が予め設定された角度、例えば水平面から６０°の角度まで傾斜したら、図５ｃに示すように、当該サイドガイド６を鋼塊材Ｓに接近させて当該鋼塊材Ｓの図示斜め右下側面の下方に移動する。その状態で、爪部材７によって鋼塊材Ｓの斜め左下側面の図示左端辺縁部を更に上昇し、鋼塊材Ｓの重心が回転中心である図示斜め左下側面の図示右端辺縁部よりも図示右方に移動すると、鋼塊材Ｓが自重で回転して転回しようとする。このとき、図５ｄに示すように、図示右側のサイドガイド６が受け部材となって鋼塊材Ｓを受け止める。転回しようとする鋼塊材Ｓを図示右側のサイドガイド６が受け部材となって受け止めたら、図５ｅに示すように図示右側のサイドガイド６を鋼塊材Ｓから遠ざかるように図示右方に移動すると、鋼塊材Ｓの図示斜め右下側面の図示右端辺縁部が傾斜しているサイドガイド６の受け面を滑って次第に搬送ロール４の上端面に接近する。そして、図５ｆに示すように鋼塊材Ｓが転回した状態で搬送装置３の搬送ロール４の上面に搭載されたら図示右側のサイドガイド６を鉛直状態に戻して鋼塊材Ｓ側、つまり図示左方に移動させると共に、爪部材７と共に図示しない左側のサイドガイド５も鋼塊材Ｓ側、つまり図示右方に移動させる。

本実施形態の圧延設備では、前述のように鋼塊材Ｓを厚さ方向と幅方向とに自在に転回することができるので、図６に白抜きの四角で示す実施例のように、水平圧延機だけを用いて、最初に幅出し圧延を行った後、鋼塊材Ｓを転回して厚さ出し圧延を３回行い、再び鋼塊材Ｓを転回して幅出し圧延を２回行い、これを順次繰り返して、最終的に所望する形状の鋼片材を得た。一方、従来例では、図６に白抜きの丸で示すように、水平圧延機だけでなく、垂直圧延機（図では垂直ミル）も用いて所望する形状の鋼片材を得た。両者とも、圧延の工程数としては大差がないが、実施例では、圧延設備から垂直圧延機を除外することができる。前述のように、垂直圧延機は水平圧延機のように効率的でなく、設備的に非常に大型である。この垂直圧延機を圧延ラインから除外することができれば、省スペースが可能となり、イニシャルコストの面でも有効である。

このように本実施形態の圧延設備及び圧延方法では、直方体又は立方体形状の鋼塊材Ｓを鋼片材に圧延する場合に、水平圧延機１の入側及び出側の双方に配置された搬送装置３に鋼塊材Ｓを搭載し、搬送装置３に搭載された鋼塊材Ｓの下面のうちの何れかの辺縁部に爪部材７が係合した状態で上昇装置８によって爪部材７を上昇することで当該辺縁部を持ち上げる。これにより、鋼塊材Ｓの下側面のうち、爪部材７が係合している何れかの辺縁部の反対側の辺縁部を中心に鋼塊材Ｓを回転し、回転する鋼塊材Ｓが転回しようとするときに、受け面が鉛直方向から鋼塊材Ｓの回転方向に傾斜しているサイドガイド（受け部材）６によって、その鋼塊材Ｓが受け止められる。そして、鋼塊材Ｓを受け止めた状態で移動装置２７によってサイドガイド（受け部材）６を上昇装置８から離れる方向に移動して転回された鋼塊材Ｓを搬送装置３に搭載し、搬送装置３に搭載された鋼塊材Ｓを水平圧延機１に搬送して圧延を行い、これら転回と圧延を繰り返して鋼塊材Ｓを鋼片材に圧延する。そのため、転回する鋼塊材Ｓが搬送装置３に衝突しにくく、又は衝突することがなく、設備破損を回避することができ、これにより、大断面の鋼塊材Ｓでも水平圧延機１のみでの圧延が可能となる。

また、傾斜装置１７によってサイドガイド（受け部材）６の受け面を傾斜状態及び鉛直状態に傾斜することとすれば、搬送装置３上の鋼塊材Ｓをガイドするサイドガイド６によって受け部材を構成することができ、その分だけ、構成を簡素化することができる。
なお、圧延機が往復圧延することができるものであれば、上昇装置及び受け部材は圧延機の入側又は出側にだけ配置されるようにしてもよい。

１水平圧延機
２圧延ロール
３搬送装置
４搬送ロール
５サイドガイド
６サイドガイド（受け部材）
７爪部材
８上昇装置
９回転アーム
１０支持フレーム
１１連結アーム
１２回転装置
１３電動モータ
１４電動モータ
１５ラック
１６ピニオン
１７傾斜装置
１８支持フレーム
１９連結アーム
２０回転アーム
２１回転軸
２２回転アーム
２３シリンダ
２４ラック
２５ピニオン
２６電動モータ
２７移動装置
Ｓ鋼塊材

Claims

直方体又は立方体形状の鋼塊材を鋼片材に圧延する圧延設備であって、
水平圧延機の入側及び出側に配置されて前記鋼塊材を搭載及び搬送可能な搬送装置と、
前記水平圧延機の入側及び出側の何れか一方又は双方に配置され、前記搬送装置に搭載された前記鋼塊材の下側面のうちの何れかの辺縁部に係合する爪部材と、
前記鋼塊材の下側面の何れかの辺縁部に係合した状態の爪部材を上昇することで当該辺縁部を持ち上げる上昇装置と、
前記鋼塊材を挟んで前記上昇装置の反対側に配置され且つ前記上昇装置によって前記何れかの辺縁部が持ち上げられたときに前記下側面のうち当該何れかの辺縁部の反対側の辺縁部を中心に回転する前記鋼塊材の回転方向に受け面が鉛直方向から傾斜し且つ前記鋼塊材が転回しようとするときに当該鋼塊材を受け止める受け部材と、
前記受け部材を前記上昇装置に対して離れたり近づいたりする方向に移動する移動装置と、を備え、
前記受け部材の受け面を前記傾斜状態及び鉛直状態に変更する傾斜装置を備えたことを特徴とする圧延設備。
前記請求項１に記載の圧延設備を用いた圧延方法であって、
前記搬送装置に搭載された前記鋼塊材の下面のうちの何れかの辺縁部に爪部材が係合した状態で前記上昇装置によって前記爪部材を上昇することで当該辺縁部を持ち上げ、
前記鋼塊材の前記下側面のうち前記何れかの辺縁部の反対側の辺縁部を中心に前記鋼塊材を回転し、
前記回転する鋼塊材が転回しようとするときに前記受け面が鉛直方向から前記鋼塊材の回転方向に傾斜している受け部材で当該鋼塊材を受け止め、
前記鋼塊材を受け止めた状態で前記受け部材を前記上昇装置から離れる方向に移動して転回された鋼塊材を前記搬送装置に搭載し、
前記搭載された鋼塊材を前記搬送装置で前記水平圧延機に搬送して圧延を行い、
前記転回と前記圧延とを繰り返して前記鋼塊材を前記鋼片材に圧延することを特徴とする圧延方法。