JP6269548B2 - 熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、粗圧延終了後、仕上圧延に先立って、シートバーの先端部と後端部のクロップを切断する際、クロップの先端形状をクロップカット時の切断荷重を考慮した形状に成形した熱延鋼板の製造方法に関し、特に、厚肉、広幅の熱延鋼板を製造する際のクロップ切断荷重を効果的に低減したもので、とりわけ高強度熱延鋼板の製造方法に適用して好適なものである。ここで、厚肉および広幅とは、それぞれ板厚２０〜３０ｍｍおよび板幅１２００〜２１００ｍｍの場合をいう。

一般に、熱延鋼板の製造ライン（以下、ホットストリップミルともいう）の仕上圧延機入側では、仕上圧延時の通板を安定させるためにシートバーの先端部と後端部に粗圧延工程で形成されたクロップと呼ばれる非定常変形部の切断が行われる。

シートバーの先端部と後端部は、サイジングプレスによる幅圧下、幅圧延機による幅圧延および粗圧延機による水平圧下などによって様々な形状に変形する。シートバーの先端部および後端部を上面から見たときのクロップの輪郭（平面形状）の例を図１に示す。
板幅端部よりも板幅中央付近が圧延方向に長く伸びた平面形状をタング形状といい、図１（ａ）にタング形状の代表例を示す。また、タング形状には、図１（ｂ）に示すように、先端部がくぼんだ平面形状も存在する。 これに対し、板幅中央部よりも板幅端部が圧延方向に長く伸びた平面形状をフィッシュテール形状といい、図１（ｃ）にフィッシュテール形状の代表例を示す。

なお、本明細書では、図１（ａ）に示すＡ部をタングの先端部、一方幅非定常部の開始位置であるＢ部をタングの根元部という。また、タングの根元部（Ｂ部）からタングの先端部（Ａ部）までの長さをタング長さという。このとき、図１（ｂ）に示すように先端がくぼんだタング形状では、タング長さが二つ存在することになるが、この場合は、タングの根元部からの圧延方向の距離が短い方をＡ部、すなわちタングの先端部とする。

クロップの平面形状は、粗圧延工程の条件によっては、図１（ｄ）や図１（ｅ）に示すようなシートバーの幅方向中心からの左側と右側で非対称な形状になる場合がある。先端部および後端部に幅方向中心からの左側と右側で非対称な形状のクロップが形成されたシートバーを仕上圧延機へ通板した場合、被圧延材の幅方向中心からの左側と右側で仕上圧延ロールに偏荷重が生じることがあるため、仕上圧延中に被圧延材であるシートバーや鋼板の蛇行が発生する。

また、シートバーの先端部は、最先端面、上面、下面の三面から熱が逃げるために温度低下が激しく、定常部と比較して温度が低くなっている。この温度が低くなった部分は変形抵抗が高くなっており、仕上圧延機での噛み込み不良の原因となる。

さらに、後端部も、最後端面、上面、下面の三面から熱が逃げるために温度低下が激しく、定常部と比較して温度が低くなっている。この温度が低くなった部分は、変形抵抗が高くなっており、仕上圧延中に被圧延材である鋼板の絞りが発生しやすい。

以上のような理由によって、粗圧延終了後、仕上圧延前にシートバーの先端部および後端部のクロップの切断が行われている。シートバーの先端部および後端部のクロップの切断により、被圧延材であるシートバーや鋼板の蛇行の防止、噛み込みの安定化および絞り防止の効果が得られる。

上述のシートバーの先端部および後端部のクロップの切断では、製造される熱延鋼板（製品）の種類によって切断荷重が大きく異なる。昨今、需要が増加しているラインパイプ素材用鋼板は熱延鋼板の製造ライン（ホットストリップミル）でも製造されているが、ラインパイプ素材用熱延鋼板の製造においてはクロップ切断機に加わる切断荷重が一般的な熱延鋼板の場合よりも格段に大きくなっている。

ラインパイプ材には、原油や天然ガス等の高効率輸送の観点から高強度かつ極厚の仕様が求められる。また、パイプラインを地震地帯に敷設することもあり、ラインパイプ材には高い靱性が求められる。このため、熱延鋼板の製造ライン（ホットストリップミル）でラインパイプ素材用熱延鋼板を製造するためには、以下に示すような留意点がある。

一つ目はシートバーの板厚である。仕上圧延後の板厚が２〜４ｍｍ程度である一般的な熱延鋼板の場合、シートバーの板厚は２０〜４５ｍｍである。一方、高い靱性が求められるラインパイプ素材用熱延鋼板の場合、結晶組織を微細化して鋼板の靭性を確保するためにＴＭＣＰ（ｔｈｅｒｍｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）と呼ばれる制御圧延が行われる。この場合には仕上圧延での圧下率を大きくする必要がある。ラインパイプ素材用熱延鋼板に求められる製品板厚は２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、また、ラインパイプ材に要求される靱性を得るためには、仕上圧延における累積圧下率が少なくとも６０％必要である。つまり、板厚２０ｍｍのラインパイプ素材用熱延鋼板をホットストリップミルで製造するには板厚が５０ｍｍ以上のシートバーから仕上圧延を行わなくてはならない。

しかしながら、現状のホットストリップミルにおいては、板厚が２０〜４５ｍｍである一般材のシートバーを想定しており、クロップ切断機の上限切断荷重も一般的なシートバー厚に準じた仕様となっている。したがって、現状のホットストリップミルでラインパイプ素材用熱延鋼板を製造するためには、板厚が５０ｍｍ以上のシートバーのクロップを現有のクロップ切断機で切断する方法の開発が必要となっている。

ラインパイプ素材用熱延鋼板をホットストリップミルで製造するための重要な留意点の二つ目は、シートバーの板幅である。ラインパイプはスパイラル鋼管として製造される場合がある。この際、鋼管の溶接部をできるだけ少なくしたほうが強度の面で有利になるため、パイプ素材としてより幅が広い熱延鋼板が求められる。一般的に、ラインパイプ素材として求められる熱延鋼板の板幅は１２００ｍｍ以上２１００ｍｍ以下であり、クロップ切断機では板幅が１２００ｍｍ以上のシートバーのクロップを切断する必要がある。

ラインパイプ素材用熱延鋼板をホットストリップミルで製造するための重要な留意点の三つ目はシートバーの温度である。高い靱性の熱延鋼板を得るためには、未再結晶領域の温度で仕上圧延を行わなくてはならない。このために、先端部から後端部にわたりシートバーの肉厚中心温度を９３０℃以下として仕上圧延を行う必要がある。このため、シートバーの先端部および後端部のクロップ切断時において、切断部の温度は９３０℃近辺となっており、一般的な圧延材のシートバーの温度（約１０００℃）と比較して低くなっている。したがって、ラインパイプ素材用熱延鋼板のシートバーは、一般的な圧延材の場合よりも切断抵抗値が高くなっており、切断荷重は増大する。

以上の留意点をまとめると、ホットストリップミルで製造されるラインパイプ素材用熱延鋼板のシートバーは、板厚が厚く、板幅が広く、温度が低い状態となり、クロップ切断機には一般的な熱延鋼板の場合よりも大きな切断荷重が加わる。また、現状のクロップ切断機の仕様は、一般的な熱延鋼板に合わせて設計されており、クロップ切断機の増強などの大きな設備改造をせずにラインパイプ素材用熱延鋼板を製造するためには、一般的なクロップ切断機の仕様でも、板厚が５０ｍｍ以上で、板幅が１２００ｍｍ以上で、かつ温度が９３０℃以下のシートバーを切断する方法の開発が必要となる。

仕上圧延機入側でのシートバーの先端部のクロップの切断に関しては、仕上圧延機における通板性や歩留まりロスの低減の観点から様々な技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、シートバーの先端部および後端部のクロップ形状から仕上圧延後のクロップ形状を予測して、製品としての外観を評価した後に、クロップの切断の有無を判断し、さらに切断長を自動的に調整する方法が提案されている。この方法によれば、シートバーの先端部および後端部のクロップを切断しないで圧延できるか、または切断する場合においても最小の切断長で済むために、圧延歩留まりが向上する。

また、特許文献２には、切断前のシートバーの先端部および後端部のクロップ形状を形状計で測定した後に、その測定形状から噛み込み不良と品質・歩留まりを考慮した最適切断長さを判定し、その切断長さでクロップの切断を行う方法が提案されている。この方法によれば、通板トラブル低減とともに品質と歩留まりも向上する。

特開昭６２−１７３１１５号公報 特開平７−９２４５号公報

しかしながら、前記した従来技術（特許文献１，２）は、各々に以下のような問題を有していた。
特許文献１に示されている方法では、クロップの切断を行わずに仕上圧延を行う場合があるので、このときはクロップ切断機の上限切断荷重に制約されずに熱延鋼板を製造することが可能である。しかし、クロップ切断の有無はシートバーの先端部および後端部のクロップ形状に依存するために、すべてのシートバーをクロップ切断せずに通板することはできない。また、タング部もしくはフィッシュテール部を切断する場合、目標切断位置と実際にクロップ切断機の刃がシートバーに接触する位置には誤差があり、目標としている切断位置でタング部もしくはフィッシュテール部を切断できるとは限らない。このため、所望した歩留まり低減効果を発揮できないばかりか、特に板厚が厚く、板幅が広く、かつ温度が低いシートバーにおいては、クロップ切断機の能力不足で切断不能となる状況が発生する。

また、特許文献２に示されている技術では、圧延歩留まりや通板性を考慮しているものの、クロップ切断機でクロップを切断する際の目標切断位置と実際にクロップ切断機の刃がシートバーに接触する位置の誤差を考慮しておらず、所定の歩留まり低減効果や通板安定効果が得られないという問題を抱えている。また、やはり板厚が厚く、板幅が広く、温度が低いシートバーにおいては、タング部もしくはフィッシュテール部の切断位置によってクロップ切断機の能力不足で切断不能となる状況が発生する。

本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、板厚が５０〜１００ｍｍと厚く、板幅が１２００〜２１００ｍｍと広く、かつ温度が９３０℃以下と低いシートバーであっても、クロップ切断機の増強などの大きな設備改造をせずに、またクロップを切断する際の目標切断位置と実際にクロップ切断機の刃がシートバーに接触する位置に誤差が生じたとしても、安定してクロップを切断することができる、熱延鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく、仕上圧延前の粗圧延で形成されるシートバーの先端部および後端部のクロップ形状をタング形状とし、このタング根元部とタング先端部の中間位置で切断することによって、切断幅（切断する際にクロップ切断機の刃がシートバーに接触する部分の全長）を短くして切断荷重を低減する方法について鋭意検討した。

仕上圧延前までの粗圧延工程で、シートバーの先端部と後端部のクロップ形状を図１（ａ）に示すようなタングに作りこむことができる。図２（ａ）に示すように、一般的なクロップ切断位置はシートバーのほぼ全幅を切断する位置であったが、図２（ｂ）に示すように、タングの根元部とタングの先端部の中間位置で切断すれば、シートバーのほぼ全幅を切断する場合に比べて切断幅が短くなるために切断荷重が低減する。図中、記号Ｃで切断位置を示す。

また、目標切断位置と実際にクロップ切断機の刃がシートバーに接触する位置との間には誤差が生じるので、クロップ切断機の切断位置精度によっては、タング部の目標切断位置を狙って切断機の刃を振り下ろしたとしても、クロップ切断機の上限切断荷重を超えてしまう場合やタング部に接触せずに空振りする場合がある。そこで、タング長さを十分に長くすることで、目標切断位置と実際の切断位置との間に誤差が生じた場合でも、クロップ切断機の上限切断荷重を超えないように、あるいは空振りをしないようにする。

さらに、目標切断位置と実際にクロップ切断機の刃がシートバーに接触する位置には誤差が生じるので、目標切断位置の設定はその誤差を鑑みて行わなくてはならない。クロップ切断機の切断位置が目標切断位置からずれた場合でも、切断不能位置に接触することなく、あるいは空振りをすることなく、クロップ切断機の刃を振り下ろせるような目標切断位置を設定する必要がある。

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は次のとおりである。
１．粗圧延工程と仕上圧延工程を有し、粗圧延後、仕上圧延前にシートバーの先端部のクロップをクロップ切断機で切断したのち、仕上圧延を施して熱延鋼板を製造する方法において、
該粗圧延工程において、サイジングプレスによる幅圧下によって、シートバーの先端部に形成されるクロップの形状をタング形状にするものとし、その際、タングの根元部からタングの先端部までのタング長さＬ（ｍｍ）が下記式（１）を満足するように成形し、ついで該タングの根元部と該タングの先端部の中間位置を目標切断位置として切断すること特徴とする熱延鋼板の製造方法。
記
（２Ｘ＋１００）≦Ｌ≦４００ ・・・（１）
０≦Ｘ≦９０
ここで、Ｘ：クロップ切断機の切断位置の最大誤差（ｍｍ）

２．前記目標切断位置を、前記タングの根元部から前記タングの先端部方向に向かって（Ｘ＋１００）ｍｍの位置と、前記タングの先端部から前記タングの根元部方向に向かって（Ｘ＋５）ｍｍの位置との間に設定することを特徴とする前記１に記載の熱延鋼板の製造方法。

３．前記粗圧延工程において、前記サイジングプレスの幅圧下量Ｗ_Ｐ（ｍｍ）を２５０ｍｍ以上６００ｍｍ以下とすることを特徴とする前記１または２に記載の熱延鋼板の製造方法。

４．前記粗圧延工程において、前記サイジングプレスの予成形位置Ｓ_Ｐ（ｍｍ）を、金型管理点から＋側に１５０ｍｍ以上とすることを特徴とする前記１ないし３のいずれかに記載の熱延鋼板の製造方法。

本発明によれば、仕上圧延前のシートバーのクロップを切断するにあたって、タングの凸部根元と凸部先端の中間位置で切断するようにしたので、板厚が５０〜１００ｍｍと厚く、板幅が１２００〜２１００ｍｍと広く、かつ温度が９３０℃以下と低いシートバーであっても、クロップ切断機の増強などの大きな設備改造をせずに、切断することができる。しかも、シートバーの最先端面および最後端面を仕上圧延機への進入方向に対して垂直に整えることができ、加えて三面冷却による温度低下部分を除去することができるので、仕上圧延機での通板の安定性が確保できる。

また、クロップ切断機の刃がシートバーの切断不能位置に接触しないように、タング長さを長く造りこむようにしたので、目標切断位置と実際にクロップ切断機の刃がシートバーに接触する位置に誤差が生じた場合でも、常にクロップ切断機の上限切断荷重を超えずにタングの根元部とタングの先端部の中間位置で切断することが可能となる。

さらに、クロップ切断機の刃がシートバーの切断不能位置に接触しないように、また切断時に空振りすることがないように、目標切断位置を決めたので、常にクロップ切断機の上限切断荷重を超えずに、また空振りすることなく、安定してタングの根元部とタングの先端部の中間位置で切断することが可能となる。

シートバーの先端部および後端部に形成されるクロップの平面形状を示す模式図である。 クロップの切断位置を示す模式図である。 金型の形状を示す模式図である。 切断不能位置の領域を示す模式図である。 目標切断位置と実際に切断機の刃がシートバーに接触する位置との誤差を示す模式図である。 目標切断位置の設定範囲を示す模式図である。

以下、本発明を具体的に説明する。
熱延鋼板の製造工程は、スラブから鋼帯を製造する工程であり、工程順に、加熱工程、粗圧延工程、仕上圧延工程、冷却工程、巻き取り工程に大別される。以下、加熱工程側を上流側、巻き取り工程側を下流側として説明する。
加熱工程では、スラブが加熱炉で１１００〜１３００℃まで加熱され、その後に続く工程へ搬送するためのテーブルの上に抽出される。

粗圧延工程では、搬送されてきたスラブに、それぞれ少なくとも一対のロールを具備した幅圧延機と粗圧延機とによって、幅圧延と水平圧延が行われる。幅圧延機は、粗圧延機の上流側と下流側、または上流側か下流側のどちらか一方に具備されている。幅圧延および水平圧延は、下流工程側に向けて前進方向に行われる場合と、上流工程側に向けて後進して行われる場合がある。さらに粗圧延工程では、幅圧延および水平圧延が前進のみで行われる場合、または前進と後進が少なくとも二回以上繰り返される場合がある。粗圧延工程では、以上の操作によって、スラブを所定の板幅、板厚のシートバーにする。
また、粗圧延工程では、粗圧延機よりも上流側に、スラブを幅方向に圧下するためのサイジングプレスが設置されている場合がある。このサイジングプレスは、スラブの幅圧下効率が幅圧延機よりも高いために、スラブの幅を大きく減少させる場合に使用される。

仕上圧延工程では、上下一対のロールを具備した水平圧延機を少なくとも１機以上具備している仕上圧延機を用いて前記シートバーに水平圧延が行われる。このときの水平圧延は一方向で行われる。

冷却工程は、搬送されている仕上圧延後の鋼板に上下から水を噴射して冷却する工程である。
巻き取り工程とは、冷却された鋼板をコイラーによって巻き取り、コイルにする工程である。

ここに、シートバーとは、粗圧延終了後、仕上圧延前の鋼板のことをいう。シートバーの先端部と後端部は、粗圧延工程における水平圧延、幅圧延、サイジングプレスによる幅圧下により、さまざまな形に変形し、クロップを形成する。例えば、図１（ａ）に示したような、板幅端部よりも板幅中央部が圧延方向に長く伸びたタング形状のクロップや、図１（ｂ）に示したような、先端部がくぼんだ平面形状からなるタング形状のクロップがある。また、図１（ｃ）に示したような、板幅中央部よりも板幅端部が圧延方向に長く伸びたフィッシュテール形状のクロップがある。さらに、左右で非対称の場合もあり、図１（ｄ）に示すような左右非対称なタング形状、図１（ｅ）に示すような左右非対称のフィッシュテール形状もある。

シートバーの先端部のクロップの形状は、粗圧延工程において、幅圧延機での幅圧延量、水平粗圧延機での圧延量、粗圧延工程におけるパス数、サイジングプレスによる幅圧下量、予成形位置を調整することで所望の形状とすることができる。

一般に、サイジングプレスにおいて使用される幅圧下用の金型は、図３に示すように、通板方向前方はスラブ側面に対して並行になっており、通板方向後方側はスラブ側面に対して傾斜している。図３におけるＤの部分を平坦部、Ｅの部分を傾斜部と呼ぶ。また、図３におけるＦの部分を金型管理点と呼ぶ。予成形位置Ｓ_Ｐとは、サイジングプレスによる幅圧下行われる際の、スラブ先端と金型の最初の接触位置を表す。予成形位置は、金型管理点を基準にしており、金型管理点より通板方向前方側が＋方向、金型管理点より後方側が−側と定義されている。

本発明では、クロップの切断幅を小さくするためにシートバー先端のクロップの形状を図１（a）や（ｂ）に示したようなタング形状とする。
サイジングプレスによる幅圧下は、粗圧延機による水平圧延の前にスラブの先端に変形を与える加工である。そのため、シートバーの先端部をタング形状にするためには、粗圧延工程にサイジングプレスが少なくとも一機設置されている必要がある。

通常、仕上圧延機入側では、シートバーの先端部と後端部のクロップの切断が行われる。このクロップの切断は仕上圧延時の通板安定化のために行われる。一般的にシートバーの先端部と後端部のクロップを切断するためのクロップ切断機は、仕上圧延機の入側に設置されているが、粗圧延工程により形成されたシートバーの先端部の形状を矩形形状に出来ればよいので、粗圧延工程より下流側、仕上圧延工程より上流側に設置されていればよい。

クロップ切断機の切断方式は一般に、ギロチン式、クランク式、ドラム式の三種類に大別されるが、シートバーの先端部および後端部のクロップを幅方向に切断することが可能であれば、どのような切断方式であってもよい。

クロップ切断機に加わる切断荷重は、切断時にクロップ切断機の刃が接触する部分の板厚の影響を受ける。この板厚を切断厚と呼ぶ。一般的に、シートバーの板厚は圧延方向で一定であるために、切断厚はシートバーの定常部の板厚と等しいものと考えてよい。実際の操業においては、クロップ切断機の刃が接触する部分の板厚あるいは定常部の板厚を厳密に測定することは困難であるので、測定機器により測定したシートバーの板厚、あるいは粗圧延のスケジュールにより設定されているシートバーの板厚を切断厚としてよい。切断厚が５０ｍｍ以上のシートバーの場合は、該シートバーに形成されているタングの根元部とタングの先端部の中間位置で切断することで切断荷重を低減させることができる。ここで、中間位置とは、タングの根元部とタングの先端部の間の領域にある位置のことを言う。

また、クロップ切断機に加わる切断荷重は、切断時にクロップ切断機の刃がシートバーに接触する部分の全長にも影響を受ける。この全長を切断幅と呼ぶ。一般的に、シートバーの板幅は先端部と後端部の非定常部以外であれば圧延方向で一定であるために、最大切断幅はシートバーの定常部の板幅と等しくなる。しかし、本発明の場合、非定常部の幅を切断するため、その切断幅は定常部の板幅に比べて大幅に小さくなる。実際の操業においては、切断機の刃が接触する部分の全長、あるいは定常部の板幅を厳密に測定することは困難であるので、測定機器により測定したシートバー幅、あるいは粗圧延のスケジュールにより設定されているシートバー幅を最大切断幅としてよい。この最大切断幅が１２００ｍｍ以上のシートバーの場合は、シートバーに形成されているタングの根元部とタングの先端部の中間位置で切断することで切断荷重が低減される。

さらに、クロップ切断機に加わる切断荷重は、切断時にクロップ切断機の刃が接触するときの接触部のシートバーの温度の影響を受ける。この温度を切断温度と呼ぶ。実際の操業においては、クロップ切断機の刃が接触するときの接触部のシートバーの温度を測定することは困難であるので、測定機器により測定したシートバーの表面温度、あるいは粗圧延のスケジュールにより設定されているシートバーの設定温度を切断温度としてよい。この切断温度が９３０℃以下の場合は、シートバーに形成されているタングの根元部とタングの先端部の中間位置で切断することで、切断荷重が低減される。

ところで、クロップ切断機でシートバーの切断を行う場合、目標切断位置と実際に切断機の刃が接触する位置との間には誤差が生じ、その最大誤差Ｘ（ｍｍ）は、鋼板のトラッキングの精度に依存しており、一般的に０〜９０ｍｍである。そこで、シートバーの先端部に形成されているタングの根元部とタングの先端部の中間位置で確実に切断するためには、タングの根元部とタングの先端部までのタング長さＬ（ｍｍ）を（２Ｘ＋１００）ｍｍ以上とし、製品歩留りの観点から、前記最短長さＬの上限を４００ｍｍとする。すなわち、タングの根元部とタングの先端部までのタング長さＬ（ｍｍ）が下記式（１）を満足するように成形するのである。なお、タング形状が、図２（ｂ）に示したように、先端部がくぼんだ平面形状の場合には、タング長さは、タングの根元部と先端部までの最短長さを採用する。
記
（２Ｘ＋１００）≦Ｌ≦４００ ・・・（１）
０≦Ｘ≦９０
ここで、Ｘ：クロップ切断機の切断位置の最大誤差（ｍｍ）

ここに、タング長さＬが（２Ｘ＋１００）ｍｍ未満では、タングの根元部とタングの先端部の中間位置を目標切断位置として切断した際に、空振りやクロップ切断機の上限切断荷重を超える荷重となる場合が発生する。
さらに、シートバーの先端部のクロップに加えて後端部のクロップも切断する場合にも、シートバーの後端部に形成されるクロップの形状を前記式（１）を満足するタング形状に成形し、このタングの根元部とタングの先端部の中間位置を目標切断位置として切断することが好ましい。

また、シートバーの先端部に形成されたタングを切断する場合、該シートバーの板幅、板厚、切断温度によっては、前記タングの根元部とタングの先端部の中間位置で切断したとしても、クロップ切断機の上限切断荷重を超える荷重が発生する場合がある。図２を見れば分かるように、タング部を切断する場合、切断位置によって切断幅が変化する。つまり、タングの根元部とタングの先端部の中間位置で切断した場合でも、切断位置によって切断幅が異なるので切断荷重が変化する。切断幅が長ければ切断荷重は大きく、切断幅が短ければ切断荷重は小さいので、タングの根元部に近いほど切断荷重が大きくなる。つまり、切断位置によっては、タングの根元部とタングの先端部の中間位置で切断したとしても、切断荷重がクロップ切断機の上限切断荷重を超える切断位置が存在する場合がある。

ここに、切断荷重がクロップ切断機の上限切断荷重を超える切断位置を切断不能位置と定義する。図４に示すように、切断不能位置（図中Ｇの領域）は、タングの根元部からタングの先端に向かってタングの根元部を若干越えた領域やタングの中間領域に存在しており、概ねタングの根元部からタングの先端部に向けて１００ｍｍ以内の領域である。

前述したように、クロップ切断機でシートバーの切断を行う場合、シートバーの目標切断位置と実際にクロップ切断機の刃がシートバーに接触する位置との間には誤差が生じ、その最大誤差Ｘは、シートバーのトラッキングの精度に依存しており、一般的に０〜９０ｍｍである。
図５（ａ）に示すように、目標切断位置をタングの凸部根元から凸部先端に向けて（Ｘ＋１００）ｍｍより手前の位置（Ｙ_１点）にした場合には、実際に切断機の刃がシートバーに接触する位置が目標切断位置からタングの根元側にＸ（ｍｍ）ずれたときに、切断機の刃がタングの切断不能位置に接触してしまう可能性がある。このため、目標切断位置は、タングの根元部からタングの先端部方向に向かって（Ｘ＋１００）ｍｍの位置よりタングの先端側の位置に設定することが好ましい。

また、目標切断位置とタングの凸部先端との距離が、図５（ｂ）に示すようにＸ（ｍｍ）以下だった場合（Ｙ_２点）は、実際にクロップ切断機の刃がシートバーに接触する位置が目標切断位置から凸部先端側にＸ（ｍｍ）ずれたときに、空振りしてしまう可能性がある。このため、空振り防止のマージンを５ｍｍとし、目標切断位置は、タングの先端部からタングの根元部方向に向かって（Ｘ＋５）ｍｍの位置より凸部根元側の位置に設定することが好ましい。

以上のことから、シートバーに形成されるタングを、その根元部と先端部の中間位置で切断する際に、クロップ切断機の上限切断荷重を超えずに、かつ空振りをすることなく切断を行うためには、目標切断位置をタングの根元部からタングの先端部方向に向かって（Ｘ＋１００）ｍｍの位置とタングの先端部からタングの根元方向に向かって（Ｘ＋５）ｍｍの位置との間に設定することが好ましい。
図６に、目標切断位置を設定するタングの凸部根元と凸部先端の中間位置（Ｙ_３点）の好ましい範囲をＨで示す。

以上のように目標切断位置を設定すれば、目標切断位置と実際にクロップ切断機の刃がシートバーに接触する位置との誤差が最大誤差Ｘ（ｍｍ）となった場合でもクロップ切断機の上限切断荷重を超えずに、かつ空振りをすることなく切断を行うことができるのである。

なお、サイジングプレスでシートバーの先端に形成されるクロップ形状を前記式（１）を満足するタング形状にするためには、サイジングプレスの幅圧下量と予成形位置を変更しなくてはならない。
一般的な操業においては、シートバーの先端部のクロップを切断する位置をシートバーの定常変形部として、シートバーの全幅を切断していた。そのため、クロップ長さを短くして切断量を少なくすることで歩留まりの向上を行っていた。つまり、サイジングプレスの幅圧下量および予成形位置はシートバーの先端部に形成されるタングの根元部からタングの先端部までの長さが短くなるように設定されていた。一方、シートバーの先端部および後端部に形成されているタングの根元部からタングの先端部の中間位置で切断するためには、前記タングの根元部からタングの先端部までの長さを長くする必要があり、一般的なサイジングプレスの条件を変更する必要がある。

タングの根元部からタングの先端部を長くするためには、幅圧下量を一般的な条件より大きくしなくてはならない。サイジングプレスの幅圧下量が大きくなると、金型とスラブの接触長さが長くなるために、スラブに板幅中央部までひずみが入る。このため、先端部の板幅中央付近が通板方向前方に変形する。さらに、先端部の板幅端部は金型との接触により拘束されているために、板幅中央部のみが通板方向前方に大きく変形する。このため幅圧下プレス量が大きい場合にはタング形状となりやすい。

また、サイジングプレスの幅圧下量Ｗ_Ｐを大きくすると、板幅中央部にまでひずみが入るため、先端部の板幅中央付近の増厚が発生する。この先端部の板幅中央付近の増厚が、サイジングプレスによる幅圧下後の水平圧延によって通板方向前方に引き伸ばされてタングが形成される。

このように幅圧下プレス量Ｗ_Ｐを大きくすることでタング形状を作ることができ、前記（１）を満足するタング長さを得るためには、幅圧下プレス量Ｗ_Ｐを２５０ｍｍ以上にする必要がある。また、一般的にサイジングプレスでは、幅圧下プレス量Ｗ_Ｐは６００ｍｍ程度が限界とされているが、６００ｍｍ以上が可能であるならば、６００ｍｍ以上の幅圧下プレスを行ってよい。

さらに、タングの根元部からタングの先端部を長くするためには、予成形位置Ｓ_Ｐを＋側方向にする必要がある。予成形位置Ｓ_Ｐを＋側にすると、サイジングプレスによる幅圧下時の接触長がながくなるため、前述したようにスラブの板幅中心までひずみが入りタング形状になりやすい。
このように予成形位置Ｓ_Ｐを＋側にすることでタング形状を作ることができ、前記（１）を満足するタング長さを得るためには、予成形位置Ｓ_Ｐを＋側に１５０ｍｍ以上にすることが好ましい。

以上のように、シートバーの先端部および後端部に形成されるタングの根元部とタングの先端部までの長さはサイジングプレスの幅圧下量Ｗ_Ｐと予成形位置Ｓ_Ｐによって制御することができ、タングの根元部とタングの先端部までのタング長さＬ（ｍｍ）が（２Ｘ＋１００）ｍｍ以上４００ｍｍ以下となるように造りこむ。
粗圧延後のシートバーの先端部と後端部に形成されたタングの形状は、クロップ切断機前に具備された形状計によって測定する。前記タングの根元部とタングの先端部までの長さは前記形状計によって確認を行う。
また、上記の形状計によらずともタングの形状が判断可能であれば、オペレータによる目視やあるいはその他の手段を用いてもよい。

なお、本発明は、一般的な熱延鋼板の製造に適用できるのはいうまでもないが、ラインパイプ用素材などの高強度熱延鋼板の製造に適用して好適である。
参考のために、ラインパイプ用素材の代表的な成分組成を示すと次のとおりである。
質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０８％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：０．５〜１．８％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１０％およびＴｉ：０．０５％以下を含み、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる組成である。
また、上記の成分に加え、質量％で、Ｖ：０．０１〜０．１０％、Ｍｏ：０．０１〜０．５０％、Ｃｒ：０．０１〜１．０％およびＮｉ：０．０１〜０．５０％のうちから選んだ一種または二種以上を含有させることもできる。

ラインパイプ素材として、質量％で、Ｃ：０．０４１％、Ｓｉ：０．２０％、Ｍｎ：１．６０％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．００２３％、Ａｌ：０．０４０％、Ｎｂ：０．０６０％、Ｔｉ：０．０１２％、Ｎ：０．００２６％およびＯ：０．００１８％を含み、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるシートバー（板厚：６０ｍｍ、板幅：１５００ｍｍ）を用意した。このシートバーに対し、表１に示すように、粗圧延工程の製造条件を種々に変化させて様々なタング形状を有するシートバーとし、その後、仕上圧延機入側温度：９００℃の条件で仕上圧延を行って、熱延鋼板とした。

表１に、シートバーの先端部のタング部をクロップ切断機で切断したときの切断荷重を測定した結果を併せて示す。
なお、使用したクロップ切断機における切断位置の最大誤差Ｘは９０ｍｍであった。
また、クロップ切断機の疲労限界荷重が６．４７ＭＮであるので、６．４７ＭＮ以上の切断荷重が加わった場合は、切断不可と判断した。
さらに、切断幅がシートバーの全幅となるシートバーの定常変形部を切断した場合と、タング部を切断した場合の切断荷重の差を確認するために、シートバーの定常変形部を切断した場合の切断荷重を測定したところ、７．８４ＭＮであった。

Ｎｏ．１〜３は、サイジングプレスによる幅圧下量Ｗ_Ｐが１５０ｍｍと小さく、タングの根元部から先端部までのタング長さＬが２００ｍｍであった比較例である。
これに対し、Ｎｏ．４は、幅圧下量Ｗ_Ｐを２７０ｍｍとして、タングの根元部から先端部までのタング長さＬを３００ｍｍとした発明例である。また、Ｎｏ．９は、幅圧下量Ｗ_Ｐを２７０ｍｍにすると共に、予成形位置Ｓ_Ｐを３００ｍｍとて、タングの根元部から先端部までのタング長さＬを３５０ｍｍとした発明例である。

比較例の場合、空振りや切断荷重が６．４７ＭＮ以上となり、クロップを切断できない状況が発生し、この場合は、「切断可否」の欄で「×」とした。
一方、「○」は切断が出来た場合である。タングの根元部から先端部までのタング長さＬを３００ｍｍ以上とした場合は、すべてタングの根元部とタングの先端部の中間位置で切断をすることができ、切断荷重もすべて６．４７ＭＮ未満であり、使用したクロップ切断機で十分切断可能であった。なお、表１における目標切断位置および実際の切断位置は、タングの根元部からタングの先端部に向かっての距離で示した。

また、発明例では、仕上圧延時に懸念される蛇行や噛み込み不良、絞り、反りなどの通板トラブルは全く発生せず、本発明によるクロップの切断方法で仕上圧延機への通板を安定化できることが確認された。

Ａ タングの先端部
Ｂ タングの根元部
Ｃ 切断目標位置
Ｄ 金型平行部
Ｅ 金型傾斜部
Ｆ 金型管理点
Ｇ 切断不能位置の領域
Ｈ 切断目標位置の設定範囲
Ｘ 切断位置の最大誤差
Ｙ 切断位置

Claims (3)

1. 粗圧延工程と仕上圧延工程を有し、粗圧延後、仕上圧延前にシートバーの先端部のクロップをクロップ切断機で切断したのち、仕上圧延を施して熱延鋼板を製造する方法において、
   該粗圧延工程において、サイジングプレスによる幅圧下によって、シートバーの先端部に形成されるクロップの形状をタング形状にするものとし、その際、タングの根元部からタングの先端部までのタング長さＬ（ｍｍ）が下記式（１）を満足するように成形し、ついで目標切断位置を、前記タングの根元部から前記タングの先端部方向に向かって（Ｘ＋１００）ｍｍの位置と、前記タングの先端部から前記タングの根元部方向に向かって（Ｘ＋５）ｍｍの位置との間に設定して切断すること特徴とする熱延鋼板の製造方法。
   記
   （２Ｘ＋１００）≦Ｌ≦４００ ・・・（１）
   ０≦Ｘ≦９０
   ここで、Ｘ：クロップ切断機における切断位置の最大誤差（ｍｍ）
2. 前記粗圧延工程において、前記サイジングプレスの幅圧下量Ｗ_P（ｍｍ）を２５０ｍｍ以上６００ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板の製造方法。
3. 前記粗圧延工程において、前記サイジングプレスの予成形位置Ｓ_P（ｍｍ）を、金型管理点からスラブ通板方向前方側に１５０ｍｍ以上とす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製造方法。

Images