JP6172110B2 - 熱延鋼板の圧延方法 - Google Patents
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Description
特に粗圧延後のシートバー厚みが50mmを超える高強度厚肉熱延鋼板を安定的に製造するための圧延方法に関するものである。
また、通常、粗圧延機群3と仕上圧延機群6の間にはクロップシャー5が設けられ、粗圧延後の鋼板のクロップ部が切断される。
粗圧延工程での圧延により鋼板の先端部や後端部に反りが発生すると、次工程での仕上圧延機群6で圧延する際に、噛み込み不良を起こし安定した通板が確保できなくなる。
鋼板(シートバー)10の先後端部に反りが発生している場合は、図4(b)の側面図に示すように、シートバーに対してクロップシャー刃15でクロップ部を斜めにせん断することになるため、トラッキング誤差などが発生しやすくなり、せん断位置が安定せず、フィッシュテールの一部分のみを切断することから、次工程の仕上圧延において鋼板の通板性を不安定にする原因になる。
このように粗圧延工程で発生した鋼板先後端部の反りを放置したまま、次工程に搬送すると、様々なトラブルを引き起こす可能性がある。
したがって、鋼板の反りを回避するためには、粗圧延工程でのパスラインを厳格に制御して、鋼板(シートバー)の厚み中心とロールギャップの中心を一致させなければならないが、圧延パスの進行と共に、板厚みが薄くなってくるため、テーブルローラーのレベルを各圧延パスで変更する必要がある。このような機構を安定的に稼動させることは、鉄鋼設備のような大型機器では機械精度のばらつきが避けられないことから実質困難である。
特許文献1に記載の技術は、粗圧延機の直後に第一の反り矯正装置を、仕上圧延機前に第二の反り矯正装置を設置して、シートバーの形状を修正する技術である。反りの矯正装置としてロールにより繰り返し曲げが可能なローラーレベラータイプが記載されている。
特許文献2には、同文献中の図5に示されているように、粗圧延機の出側に反り矯正ロールを設置して、圧延反りを修正する技術が記載されている。
しかし、このように肉厚のシートバーの先端部および後端部に反りが発生すると、特許文献1、2に記載された技術を適用して反りを矯正することは以下のとおり実質上困難である。
特許文献1に記載のローラーレベラーなどの矯正装置として、十分な矯正反力を付与可能なローラーレベラーを導入すれば、反り低減に十分な効果を発揮することができるが、粗圧延機出側でのシートバー厚みが50mm以上〜最大100mm程度となるケースでは、耐荷重が200トンを超えるような極めて高い矯正反力を持つローラーレベラーの導入が必要となる。このような設備は、設置するには設備の改造をともない、また設備自体も高コストである。
特許文献2に記載の矯正手段についても、通常、圧延機の近傍には、板厚計や幅計等の最終製品に大きく影響を及ぼすセンサー類が設置されており、矯正用ロールをセンサーともに設置することは、スペースの確保が困難であり、また、この装置も設置するには設備の改造をともない、大きな矯正反力を必要とするため、設備自体がかなり高コストである。
本発明は、以下の手段を採用する。
[1]加熱した鋼スラブを少なくとも1機以上の可逆式圧延機を含む粗圧延機群により粗圧延する粗圧延工程と粗圧延後の鋼板を仕上圧延機群により仕上圧延する仕上圧延工程とを有する熱延鋼板を製造する方法であって、粗圧延工程では、板厚みを薄くする圧延の最終パスを、前記少なくとも1機以上の可逆式圧延機のうち最下流にある可逆式圧延機において下流側から上流側に向かって行い、次いで、同圧延機において、上流側から下流側に向かってロールギャップを板厚みよりも広く一定に保持して平坦化パスを行うことを特徴とする熱延鋼板の圧延方法。
[2]前記の平坦化パスが、通過する鋼板の板厚みに対して+3mm以上〜+50mm未満の範囲内にロールギャップを設定して通板するパスであることを特徴とする[1]に記載の熱延鋼板の圧延方法。
[3]前記粗圧延機群が前記可逆式圧延機のうち最下流にある可逆式圧延機より下流側に少なくとも1機以上の非可逆式圧延機を備えることを特徴とする[1]または[2]に記載の熱延鋼板の圧延方法。
[4]前記少なくとも1機以上の非可逆式圧延機のいずれかの圧延機において、前記平坦化パスを行うことを特徴とする[3]に記載の熱延鋼板の圧延方法。
[5]前記の非可逆式圧延機における平坦化パスが、通過する鋼板の板厚みに対して+3mm以上〜+50mm未満の範囲内にロールギャップを設定して通板するパスであることを特徴とする[4]に記載の熱延鋼板の製造方法。
[6]粗圧延完了時の鋼板の板厚みが50mm以上〜100mm以下であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載の熱延鋼板の圧延方法。
一般的な熱延鋼板の製造ラインについてはすでに図1に示した。この図1に示す熱延鋼板の製造設備では、粗圧延機群がリバース圧延可能な可逆式圧延機31と下流側への搬送方向のみの圧延が可能な非可逆式圧延機32からなり、圧延機の下に示される矢印(実線)が圧下パス(板厚みを薄くする圧延パス)を表している。そして、可逆式圧延機31では、通常、5〜11パス程度の圧下パスが可逆の方向に(上流側から下流側、あるいは下流側から上流側に)行われるが、可逆式圧延機において、最終のパスでは、圧延と次の圧延機への搬送とを同時に実施するため、可逆式圧延機31の圧延パス回数は必ず奇数となり、圧延をしつつ下流側にある圧延機へシートバー10を搬送する。そのため、可逆式圧延機における最終パスの圧延方向は、次圧延機へのシートバー10の搬送方向と必ず一致する。
なお、上記の「上流側から下流側」とは、図1に示されるような熱延鋼板の製造ラインにおいて、加熱炉1からコイラー9への方向を指し、「下流側から上流側」とは、図1に示されるようなコイラー9から加熱炉1への方向を指しており、以下においても同様である。
圧延時に発生する反りの原因は、その大きな原因として圧延機噛み込み時のパスラインの誤差による鋼板先端の反りがある。
図2に、粗圧延時に、圧延方向に対して鋼板(シートバー)の先端側に発生する反りを模式的に示す。
図2(a)は、鋼板(シートバー)10が左から右に搬送されて上下の圧延ロール(ワークロール)33、33に噛み込まれた状態を示している。また、図2(b)は、鋼板が上下圧延ロールに噛み込んだ後、さらに鋼板の先端部の圧延が進行した状態を示している。圧延方向は左から右に向かう方向である。
図3(a)は、圧延が進行し、鋼板10の後端部が上下の圧延ロール(ワークロール)にこれから圧延される状態を示している。また、図3(b)は、さらに圧延が進行し、鋼板10の後端が上下の圧延ロールのロールギャップから抜け出ようとしている状態を示している。
図3(a)から分かるように、後端部側では、ロールギャップ中心とシートバー10の板厚み中心がほぼ一致した状態で圧延が進行しており、そのため、図3(b)から分かるように、鋼板10に垂直方向の力は発生せずに、後端部では反りの発生がないか、発生しても反りの程度は小さく、圧延形状はほぼ平坦となる。
通常、加熱炉内ではスラブを支えるためにスラブ下面にスキッドを配置しているが、炉内の放射熱がスキッドにさえぎられるためスラブ下面の温度が低くなる傾向ある。また、スラブ抽出後の圧延ラインには、被圧延材のスラブやシートバーを搬送するためのテーブルローラーがあり、被圧延材の下面は熱が逃げにくくなっているため、上面の温度は低くなる傾向になる。そのため、圧延初期は被圧延材の上面が下面よりも高温になり、圧延時間の進行と共に、被圧延材の下面の温度が高くなる傾向にある。このように、上下面に温度偏差がある状態で圧延を実施するとシートバーの上面側と下面側の変形抵抗が異なるため、温度が高く変形抵抗が低い面でよく延ばされるために反りが発生する。
一般的には、1つ目の原因である圧延機かみ込み時のパスラインのズレによる反り量は、2つ目の原因である温度偏差を起因とする反り量よりも大きい。
ところで、粗圧延工程の一般的な操業では、可逆式圧延機31や非可逆式圧延機32より鋼板(シートバー)の圧延が施される。
可逆式圧延機では、必ず圧延機の上流側から下流側に向かったパス(奇数パス)で圧延が完了するため、常に反りは下流側の鋼板端部に発生する。
また、非可逆式圧延機では、圧延機の上流側から下流側に向かう1パスで圧延が完了するため、反りはやはり圧延機の下流側の鋼板端部に発生する。
このように、いずれの形式の圧延機の圧延においても、反りは下流側の端部に発生するから、粗圧延が終了した鋼板の先端部には反りが発生しやすい。
また、可逆圧延では、偶数目のパスで、下流から上流に向かって圧延がなされるので、上流側の鋼板端部に反りが発生するが、図3で説明したように、続く上流から下流に向かう奇数パス目の圧延により上流側の鋼板端部の反りは低減される傾向にある。
図5には、本実施形態が適用される熱延鋼板の製造ライン設備の1例が示されている。
本実施態様の熱延設備では、粗圧延機群が少なくとも1機以上の可逆式圧延機と少なくとも1機以上の非可逆式圧延機から構成されているが、図5では、1機の可逆圧延機31とその下流に1機の非可逆圧延機32のみが示されている。
また、粗圧延機群3に非可逆式圧延機32を備えなくとも粗圧延は可能であるから、非可逆圧延機32は必須のものではない。
そして、粗圧延機群の下流には、クロップシャー5、仕上圧延機群、鋼板を冷却するランアウトテーブルに設けられた冷却装置7およびコイラー8が設けられている。
本実施形態では、加熱されたスラブをまず1機以上の可逆式圧延機で可逆圧延を行うことにより板厚みを薄くする圧延を行うが、可逆式圧延機のうちで最下流にある(すなわち最もコイラー8側寄りにある)可逆式圧延機31において、偶数パス目のパスにより圧下パス(すなわち板厚みを薄くする圧延パス)を完了させる。したがって、この最終の圧下パスは、鋼板(シートバー)10が下流側から上流側に向かう方向に行われることになる(図5の粗圧延機31下に示す実線の矢印参照)。
なお、1機以上の可逆式圧延機が1機のみからなる場合はこの1機の圧延機が、可逆式圧延機のうちで最下流にある可逆式圧延機となる。
図6(a)には最終の圧下パスが、図6(b)〜(e)には最終の圧下パスに続いて行われる平坦化パスが、それぞれ示されている。
この平坦化パスと呼ぶ通板パスは、ロールギャップを、鋼板(シートバー)が上下の圧延ロールに同時に接触することがないように十分に広く設定して、鋼板の先端部を通過させ〔図6(b)、(c)参照〕、かつ鋼板の後端部の反りに矯正力が発生する程度に狭く設定して、鋼板の後端部を通過させるパスである〔図(d)、(e)〕。
そこで、この平坦化パスと呼ぶ通板パスの具体例としては、ロールギャップを鋼板の板厚みに対して、+3mm以上〜+50mmの間に(すなわちロールギャップを通過する鋼板の板厚みよりも3mm以上〜50mm未満の範囲でより厚く)設定して通板するのが好ましい。
ロールギャップを板厚みに対して+3mm未満に設定した場合は、圧延機下流側の端部にわずかな反りが残存していた場合、その際パスラインのズレなどによってシートバー10が可逆式圧延機31へ進入するときに、上圧延ロールもしくは下圧延ロールにシートバー10が衝突する可能性があり、シートバー噛み込み側端部が折れ曲がり、再び反りが発生するリスクがある。また、ロールギャップ設定を板厚み+50mm以上に設定した場合は、以下に説明するように、圧延機下流側の反りの矯正効果が少なくなってしまう。
非可逆式圧延機32での矯正が不要な場合は、ロールギャップを板厚み+50mm以上まで開放して通板(以後空パスと呼ぶ)してもかまわない。
平坦化パスを経て、粗圧延を終了したシートバーは次工程に搬送され、クロップシャーでのクロップ部の切断を経て、仕上圧延機群で連続圧延が行われる。
この実施形態では、可逆式圧延機31のうちで最下流にある可逆式圧延機を除く2機のいずれの可逆式圧延機においても、鋼板の板厚みを薄くする圧下パスを奇数回行い、前記の可逆式圧延機のうちで最下流側にある可逆式圧延機において、圧下パスを偶数パス目で完了し、続く奇数回目の最終パスを平坦化パスとしている。
平坦化パスを経て粗圧延を終了したシートバーは次工程に搬送され、クロップシャーでのクロップ部の切断を経て、仕上圧延機群で連続圧延が行われる。
なお、本実施形態では、粗圧延機群3が3機の可逆式圧延機3から構成されている例について説明したが、1機以上の可逆式圧延機で構成される粗圧延機群あれば、本実施形態を適用することができることは明らかである
この場合は、粗圧延機群3の最下流側にある可逆式圧延機31(図中の左から2番目の圧延機)の圧下パスを偶数パス目で完了し、その後の3機の非可逆式圧延機32(図中の左から3番目、4番目、5番目の圧延機)において、平坦化パスとして、ロールギャップを設定すればよい。また、非可逆式圧延機32で矯正が不要な場合は、1機もしくは複数機の非可逆式圧延機32のロールギャップを板厚+50mm以上まで開放する空パスとしてもかまわない。さらに、可逆式圧延機31で平坦化パスをせずに、その後の非可逆式圧延機32のいずれか1つのみで平坦化パスを実施してもかまわない。
この実施形態においても、粗圧延機群の可逆式圧延機31を複数機にすることや非可逆式圧延機32の機数を変更できる。
また、本発明は、その技術思想から、粗圧延完了後の鋼板の厚みが50mm以上、仕上圧延後の鋼板の板厚みが20mm以上となるような高強度厚肉熱延鋼板の製造のみならず、通常の熱延鋼板の製造にも適用できることは明らかである。
以下の実施例では、粗圧延工程が完了したシートバーの厚みが50〜64mmであり、仕上圧延後の鋼板の厚みが20〜25mmである。
(本発明例1および比較例1)
本発明の実施例である本発明例1および比較例1では、図5に示す熱延鋼板の製造ライン設備により以下の工程を経て鋼板を製造した。
すなわち、1機の可逆式圧延31および1機の非可逆式圧延32の順で配置された粗圧延機群3により、厚み250mm、幅1850mm、長さ9090mmの寸法の鋼スラブを64mm厚みまで圧延してシートバー10を製造した。次いで、仕上圧延工程前にシートバー10をオシレーション待機し、シートバー10の表面温度が900℃以下になったところで、クロップシャー5でシートバー10のクロップ部を切断した後に、仕上圧延機群6で仕上圧延して厚み25mmに仕上げ、ランアウト冷却装置7にて480℃まで冷却したのちにコイラー8にて巻き取った。
これに対して、比較例1では、粗圧延機群3において、表2から分かるように、粗圧延機群3の可逆式圧延機31において9パスの圧下パスを行い、次いで可逆式圧延機32において1パスの圧下パス(10パス目のパス)を行ない、粗圧延を終了した。したがって、比較例1では平坦化パスは行っていない。
本発明の実施例である本発明例2として、図5に示される、実施例1や比較例1が適用された熱延鋼板の製造ライン設備と同じ設備において、厚み250mm、幅1850mm、長さ9090mmの寸法の鋼スラブを熱間圧延ラインの粗圧延群3により50mm厚みまで圧延してシートバー10を製造した。
粗圧延が終了した鋼板(シートバー)は、仕上圧延工程前にシートバー10をオシレーション待機し、シートバー10の表面温度が930℃以下になったところで、クロップシャー5によりシートバーのクロップ部を切断した後に、仕上圧延機群6の圧延を行って厚み20mmの鋼板に仕上げ、ランアウトテーブルの冷却装置7にて500℃まで冷却してコイラー8にて巻き取った。
表3は本発明2における粗圧延時のパススケジュールを示す。
続く10パス目は、非可逆式圧延機32でロールギャップを板厚みに対して+200mm広くした空パスとした。
すなわち、3機の可逆式圧延31、31、31から構成された粗圧延機群3により、厚み250mm、幅1800mm、長さ9000mmの寸法の鋼スラブを50mm厚みまで圧延してシートバー10を製造した。
粗圧延が終了した鋼板(シートバー)は、仕上圧延工程前にシートバー10をオシレーション待機し、シートバー10の表面温度が900℃以下になったところで、クロップシャー5によりシートバーのクロップ部を切断した後に、仕上圧延機群6の圧延を経て厚み20mmに仕上げ、ランアウトテーブルの冷却装置7により500℃まで冷却したのちにコイラー8で巻き取った。
表4は本発明例3における粗圧延時のパススケジュールを示す。
すなわち、粗圧延機群3が1機の可逆式圧延機31と4機の非可逆式圧延機32で構成されており、この1機の可逆式圧延機の上流側に1機の、下流側に3機の非可逆式圧延機がそれぞれ設置されている粗圧延機群3により、厚み250mm、幅1900mm、長さ8000mmの寸法の鋼スラブを50mm厚みまで圧延してシートバー10を製造した。
次いで、仕上圧延工程前にシートバー10をオシレーション待機し、シートバー10の表面温度が930℃以下になったところで、クロップシャー5によりシートバー10のクロップ部の切断をした後、仕上圧延機群6で仕上圧延して厚み20mmの鋼板に仕上げ、ランアウトテーブルの冷却装置7にて500℃まで冷却したのちにコイラー8にて巻き取った。
表5は本発明の実施例4における粗圧延時のパススケジュールを示す。
一方、比較例1では、平坦化パスを実施しなかったため、最終パス後のシートバー10の上流側端部の反りは2mm以下と良好であったものの、下流側端部では、200mmと大きな反りが発生した。そして、反りが大きく、シートバー10が反った状態でクロップシャー5により切断したため、シートバー10の形状が非定常になっているフッシュテール部を切断してしまい、一部フィッシュテールが残存したまま、仕上圧延を実施した結果、仕上圧延機6に噛みこまずそれ以降の通板が不能となった。
以上のことから本発明による反り低減効果が確認できた。
本発明例2における粗圧延機群3のパススケジュールでは、シートバー10の下流側端部の反りが3mm、上流側端部の反りが5mmであり、いずれも良好であった。
続くクロップシャー5での切断では、クロップ部の狙った部位を良好に切断でき、その後の仕上圧延機群6の通板も良好であった。
本発明例3における粗圧延機群3のパススケジュールでは、シートバー10の下流側端部の反りは2mm、上流側端部の反りはいずれも良好であった。また、クロップシャー切断時も狙った部位を良好に切断でき、その後の仕上圧延機群6の通板も良好であった。
本発明例4における粗圧延機群3のパススケジュールでは、シートバー10の下流側端部の反りが2mm、上流側端部の反りが4mmであり、いずれも良好であり、クロップ部の切断についても、狙った部位を良好に切断でき、その後の仕上圧延機群6の通板も良好であった。
2 サイジングプレス
3 粗圧延機群
4 エッジャー
5 クロップシャー
6 仕上圧延機群
7 冷却装置
8 コイラー
10 鋼板(シートバー)
15 クロップシャー刃
31 可逆式圧延機
32 非可逆式圧延機
33 圧延ロール
Claims (6)
- 加熱した鋼スラブを少なくとも1機以上の可逆式圧延機を含む粗圧延機群により粗圧延する粗圧延工程と粗圧延後の鋼板を仕上圧延機群により仕上圧延する仕上圧延工程とを有する熱延鋼板を製造する方法であって、
粗圧延工程では、板厚みを薄くする圧延の最終パスを、前記少なくとも1機以上の可逆式圧延機のうち最下流にある可逆式圧延機において下流側から上流側に向かって行い、次いで、同圧延機において、上流側から下流側に向かってロールギャップを板厚みよりも広く一定に保持して平坦化パスを行うことを特徴とする熱延鋼板の圧延方法。 - 前記の平坦化パスが、通過する鋼板の板厚みに対して+3mm以上〜+50mm未満の範囲内にロールギャップを設定して通板するパスであることを特徴とする請求項1に記載の熱延鋼板の圧延方法。
- 前記粗圧延機群が前記可逆式圧延機のうち最下流にある可逆式圧延機より下流側に少なくとも1機以上の非可逆式圧延機を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の熱延鋼板の圧延方法。
- 前記少なくとも1機以上の非可逆式圧延機のいずれかの圧延機において、前記平坦化パスを行うことを特徴とする請求項3に記載の熱延鋼板の圧延方法。
- 前記の非可逆式圧延機における平坦化パスが、通過する鋼板の板厚みに対して+3mm以上〜+50mm未満の範囲内にロールギャップを設定して通板するパスであることを特徴とする請求項4に記載の熱延鋼板の製造方法。
- 粗圧延完了時の鋼板の板厚みが50mm以上〜100mm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の熱延鋼板の圧延方法。
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