JP6627730B2

JP6627730B2 - 熱間スラブ用幅圧下装置、熱間スラブの幅圧下方法および熱延鋼板の製造方法

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Publication number: JP6627730B2
Application number: JP2016231052A
Authority: JP
Inventors: 賢士奥城; 木島　秀夫; 秀夫木島; 博重田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2020-01-08
Anticipated expiration: 2036-11-29
Also published as: JP2018086669A

Description

本発明は、幅プレス装置（幅圧下装置）による熱間スラブの幅圧下において、大幅圧下を行うとき、幅圧下量の増加にともない、増大する荷重を低減させ、かつ、スリップを防止して安定的に幅圧下を可能とする熱間スラブ用幅圧下装置、熱間スラブの幅圧下方法および熱延鋼板の製造方法に関するものである。

熱間スラブの幅変更手段として、連続鋳造プロセスにて製造された熱間スラブを、該スラブの温度が低下しないうちに、あるいは一旦温度が低下した後に、加熱炉に投入して所定の温度まで加熱した状態にして、熱間スラブの幅圧下方向に相対峙して設置された一対の幅圧下用金型により熱間スラブを幅圧下方向に間欠的に圧下する幅プレス装置（以下、幅圧下装置とも記す）が用いられている。

この幅圧下装置による幅圧下では、通常、９００〜２０００ｍｍ程度の幅の熱間スラブに対して最大４５０ｍｍ程度の幅圧下が行われており、連続鋳造にて同一幅に鋳造されたスラブから、ユーザーの要望に合わせた種々の幅の鋼板製品を製造している。幅圧下装置は、連続鋳造プロセスでの幅変更回数の低減、熱間圧延プロセスでのスケジュールフリー圧延の拡大、コイル単重の増大など、鋼板製造プロセスの生産性向上や合理化に大きく寄与しており、そのメリットは幅圧下装置による幅圧下能力が大きいほど拡大する。

近年、自動車、建機、電縫管用の高張力鋼板の需要が増えている。これらの高張力鋼板は、強度が従来製造している一般鋼と比較して高い。常温の強度が高いとともに、高温での強度も高いため、一般鋼の大幅圧下と比較し、圧下荷重が増大する傾向がある。故に、従来の製造方法では圧下荷重が過大となり、大幅圧下が困難であった。

また、一般的に金型傾斜部が１段しかない幅圧下用金型（以下、この金型を平金型と記す）にて幅圧下量を増大させていくと、当該パスでは前パスにて金型傾斜部で圧下スラブ傾斜面と金型傾斜部からの接触が開始されるようになることから、摩擦係数が小さい条件で幅圧下時にスラブがスリップする現象が発生し、従来の幅圧下用金型および幅圧下方法では熱間スラブの幅圧下量をあまり大きくできないという問題点があった。なお、幅圧下用金型と熱間スラブとの間の摩擦係数は鋼種や加熱温度による酸化スケールの状態や金型表面の状態に大きく左右されることから、スリップを防止する目的にて定常的に摩擦係数を高く維持することは困難である。

このことから、金型形状や送りピッチ（以下、搬送ピッチとも記す）の設定を最適化したスリップ防止の方法（例えば、特許文献１〜３を参照）が提案されている。

特許文献１では、大幅圧下時のスリップを防止するために、△Ｗを片側の幅圧下量（ｍｍ）とし、αを金型の傾斜角としたときに、送りピッチＰをＰ＞△Ｗ／（２・ｔａｎα）の範囲に設定することでスリップを防止する方法、および傾斜部を２箇所に分け、平行部が設けられた金型（以下、この金型を二段金型と記す）によってスリップを防止する方法が提案されている。

特許文献２では、二段金型における金型寸法（傾斜部角度、平行部位置）および製造方法（送りピッチ）を最適化することによってスリップを防止する方法が提案されている。

特許文献３では、金型の中間平行部を２箇所、傾斜部を３箇所長手方向に連続に配置し、大幅圧下を可能にしつつ、かつ、スリップを防止する方法が提案されている。

特開平９−２５３７８０号特開２００７−２２２８９４号特開２００９−１９００４９号

しかしながら、前記したスリップを防止しながらの大幅圧下に関する従来技術（特許文献１〜３）では、設備コスト上もしくは製造技術上の問題点を有していた。

まず、特許文献１に開示されている送りピッチを調整する技術では、例えば、金型傾斜角度αを１２°、幅圧下量Ｗを３００ｍｍとすると、送りピッチＰを７０６ｍｍ以上としなければならず、送りピッチ（搬送ピッチ）が増大することによって金型とスラブの接触面積が増大するため、大きな荷重が必要となり、設備負荷が高くなり、故障のリスクが高くなるという問題があった。

特許文献２または特許文献３に開示されている方法で二段金型もしくは三段金型で幅圧下量を４００ｍｍ以下にすれば、スリップを防止しつつ、４００ｍｍ以下の幅圧下が可能であるが、本発明の対象である高張力鋼板では熱間の変形抵抗が高いため、荷重が増大し、故障のリスクが高くなるという問題があった。

このように、従来の技術は、設備負荷を軽減するという点で、まだ十分とは言えなかった。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであって、設備負荷を軽減しつつ、スリップを起こすことなく、大幅圧下を可能とする技術を提供することを目的とする。

［１］熱間スラブから熱延鋼板を製造する熱間圧延工程で、前記熱間スラブが加熱炉を出てから水平圧延されるまでの間に、前記熱間スラブの幅方向に相対峙して設置され、前記熱間スラブを搬送させながら幅方向の両側から間欠的に前記熱間スラブを幅圧下する１対の幅圧下用金型を用いて、前記熱間スラブを幅圧下する装置であって、
前記熱間スラブと接する面に、スラブ搬送方向に平行な金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第１金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第２金型傾斜部と、がスラブ搬送方向先端側から順に形成されている１対の幅圧下用金型と、
幅圧下１回毎に前記熱間スラブを搬送する搬送ピッチを、前記第１金型傾斜部のスラブ搬送方向の長さよりも長く、かつ前記傾斜部間金型平行部のスラブ搬送方向の長さよりも短くする制御部と、を備えることを特徴とする熱間スラブ用幅圧下装置。
［２］熱間スラブから熱延鋼板を製造する熱間圧延工程で、前記熱間スラブが加熱炉を出てから水平圧延されるまでの間に、前記熱間スラブの幅方向に相対峙して設置され、前記熱間スラブを搬送させながら幅方向の両側から間欠的に前記熱間スラブを幅圧下する１対の幅圧下用金型を用いて、前記熱間スラブを幅圧下する装置であって、
前記熱間スラブと接する面に、スラブ搬送方向に平行な金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第１金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第２金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第３金型傾斜部と、がスラブ搬送方向先端側から順に形成されている１対の幅圧下用金型と、
幅圧下１回毎に前記熱間スラブを搬送する搬送ピッチを、前記第１金型傾斜部のスラブ搬送方向の長さよりも長く、かつ２つの前記傾斜部間金型平行部のスラブ搬送方向の長さのうち少なくとも１つよりも短くする制御部と、を備えることを特徴とする熱間スラブ用幅圧下装置。
［３］熱間スラブから熱延鋼板を製造する熱間圧延工程で、前記熱間スラブが加熱炉を出てから水平圧延されるまでの間に、前記熱間スラブの幅方向に相対峙して設置されて前記熱間スラブを搬送させながら幅方向の両側から間欠的に前記熱間スラブを幅圧下する１対の幅圧下用金型を用いて、前記熱間スラブを幅圧下する方法であって、
前記１対の幅圧下用金型は、前記熱間スラブと接する面に、スラブ搬送方向に平行な金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第１金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第２金型傾斜部と、がスラブ搬送方向先端側から順に形成されており、
幅圧下１回毎に前記熱間スラブを搬送する搬送ピッチを、前記第１金型傾斜部のスラブ搬送方向の長さよりも長く、かつ前記傾斜部間金型平行部のスラブ搬送方向の長さよりも短くすることを特徴とする熱間スラブの幅圧下方法。
［４］熱間スラブから熱延鋼板を製造する熱間圧延工程で、前記熱間スラブが加熱炉を出てから水平圧延されるまでの間に、前記熱間スラブの幅方向に相対峙して設置されて前記熱間スラブを搬送させながら幅方向の両側から間欠的に前記熱間スラブを幅圧下する１対の幅圧下用金型を用いて、前記熱間スラブを幅圧下する方法であって、
前記１対の幅圧下用金型は、前記熱間スラブと接する面に、スラブ搬送方向に平行な金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第１金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第２金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第３金型傾斜部と、がスラブ搬送方向先端側から順に形成されており、
幅圧下１回毎に前記熱間スラブを搬送する搬送ピッチを、前記第１金型傾斜部のスラブ搬送方向の長さよりも長く、かつ２つの前記傾斜部間金型平行部のスラブ搬送方向の長さのうち少なくとも１つよりも短くすることを特徴とする熱間スラブの幅圧下方法。
［５］前記［３］または［４］に記載の幅圧下方法で圧下した熱間スラブを用いて熱延鋼板を製造することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
［６］前記熱延鋼板がＡＰＩ規格Ｘ６０以上の強度を有することを特徴とする前記［５］に記載の熱延鋼板の製造方法。

本発明によれば、設備負荷を軽減しつつ、スリップを起こすことなく、大幅圧下を可能とする。

図１は本発明の熱間スラブ用幅圧下装置に用いる幅圧下用金型（二段金型）の模式図である。図２は本発明の熱間スラブ用幅圧下装置に用いる幅圧下用金型（三段金型）の模式図である。図３は本発明の熱間スラブ用幅圧下装置の構成を説明するための模式図である。

以下では、本発明の熱延鋼板の製造方法、該製造方法で実施される熱間スラブの幅圧下方法、該幅圧下方法に用いる熱間スラブ用幅圧下装置について順に説明する。

本発明では、熱間スラブの幅圧下方法で、熱間スラブから熱延鋼板を製造する熱間圧延工程で、熱間スラブが加熱炉を出てから水平圧延されるまでの間に、熱間スラブの幅方向に相対峙して設置され、熱間スラブを搬送させながら幅方向の両側から間欠的に熱間スラブを幅圧下する１対の幅圧下用金型を用いて、熱間スラブを幅圧下する。

この幅圧下用金型としては、二段金型と三段金型とが挙げられる。二段金型は、熱間スラブと接する面に、スラブ搬送方向に平行な金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第１金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第２金型傾斜部と、がスラブ搬送方向先端側から順に形成されている。

また、三段金型は、熱間スラブと接する面に、スラブ搬送方向に平行な金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第１金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第２金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第３金型傾斜部と、がスラブ搬送方向先端側から順に形成されている。

更に、上記幅圧下方法では、幅圧下１回毎に熱間スラブを搬送する搬送ピッチを、第１金型傾斜部のスラブ搬送方向の長さよりも長く、かつ少なくとも１つの傾斜部間金型平行部のスラブ搬送方向の長さよりも短くする点を特徴とし、この構成により設備負荷を軽減しつつ、スリップを起こすことなく、大幅圧下を可能とする。

＜熱延鋼板の製造方法＞
本発明の熱延鋼板の製造方法は、熱間スラブから鋼帯を製造するものであり、工程順に、加熱工程、粗圧延工程、仕上げ圧延工程、冷却工程、巻取工程に大別される。以下、加熱工程側を上流、巻取工程側を下流側として、本発明の熱延鋼板の製造方法の一例を説明する。

加熱工程では、熱間スラブが、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、粗圧延機は、夫々、上流側と下流側のいずれか一箇所以上に配置されている。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とがある。さらに粗圧延工程は、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幅、厚さ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、スラブを幅圧下方向に圧下するための幅圧下装置が配置されている。この幅圧下装置は、スラブの幅圧下効率が幅圧延機よりもよいために、スラブの幅を大きく減少させる場合に使用される。本発明にかかる幅圧下装置および幅圧下方法の詳細に関しては後述する。

仕上げ圧延工程では、上下一対のロールを配置した水平圧延機を少なくとも一基以上有している仕上げ圧延機を用いてシートバーを水平圧延する。このときの水平圧延は一方向で行われる。

冷却工程では、搬送されている仕上げ圧延後の鋼板に対して例えば水柱を噴射して冷却する工程である。ＡＰＩ規格Ｘ６０以上の高張力鋼板では強度および靭性を向上させるため、大流量の水を噴射する。

巻取工程では、冷却された鋼板をコイル状に巻き取る。

本発明の熱延鋼板の製造方法では、後述する特定の幅圧下を行うため、ＡＰＩ規格Ｘ６０以上の強度を有する熱延鋼板の製造においても、設備負荷を軽減しつつ、スリップを起こすことなく、大幅圧下をすることができる。

＜熱間スラブの幅圧下方法＞
前述したように、本発明の熱間スラブの幅圧下方法では、特定の形状を有する１対の幅圧下用金型を用いて熱間スラブを圧下し、熱間スラブの搬送ピッチを制御する点を特徴とする。

上記の幅圧下用金型は、前述したように、二段金型と三段金型とが挙げられる。二段金型は、熱間スラブと接する面に、スラブ搬送方向に平行な金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第１金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第２金型傾斜部と、がスラブ搬送方向先端側から順に形成されている。

以下では、幅圧下用金型として、図１および図２を参照しながら、二段金型１２および三段金型１３を挙げて、これらの構成を説明しつつ、上記特徴について述べる。なお、例示はしないが、本発明の幅圧下用金型は、四段以上の金型であってもよい。

（二段金型１２）
図１は、本発明の熱間スラブの幅圧下方法で用いる幅圧下用金型（二段金型１２）の模式図である。熱間スラブ２０の幅圧下に用いられる二段金型１２は、図１に示すように、スラブ搬送方向出側の圧下面に熱間スラブ２０の側面に平行な金型平行部１２１を有し、この金型平行部１２１に連続して熱間スラブ２０の搬送方向の逆方向（入側方向）に向かって傾斜角α_１で広がる第１金型傾斜部１２２と、熱間スラブ２０の搬送方向の逆方向（入側方向）にさらに続く傾斜部間金型平行部１２３と、熱間スラブ２０の搬送方向の逆方向（入側方向）に向かって傾斜角α_２で広がる第２金型傾斜部１２４を有している。

金型平行部１２１および傾斜部間金型平行部１２３と、熱間スラブ２０の搬送方向に平行な鉛直面とは平行とするが、金型平行部１２１および傾斜部間金型平行部１２３が、熱間スラブ２０の搬送方向に平行な鉛直面となす角度は、±４度以内であればスリップ防止に十分である。また、第１金型傾斜部１２２、第２金型傾斜部１２４が熱間スラブ２０の搬送方向に平行な鉛直面となす角度（上記α_１、α_２）は、５度以上あることが好ましい。

そして、当該圧下パス（（Ｎ＋１）パス（Ｎ：自然数））では、金型平行部１２１を前圧下パス（Ｎパス）で、傾斜部間金型平行部１２３にて圧下された面に当てることにより、熱間スラブ２０が搬送方向にスリップすることを防止する。

二段金型１２の形状は、傾斜部間金型平行部１２３の長さｘ１が搬送ピッチ（送りピッチ）ｆより長いことを特徴とする。傾斜部間金型平行部１２３の長さｘ１が搬送ピッチｆより長いとき、プレス時の荷重に影響する熱間スラブ２０と二段金型１２との接触長Ｌ_０（圧下時に金型と前圧下で変形したスラブが接触する長さＬ_０）は（１）式によって決定される。

なお、（１）式中、Ｌ_０が接触長（ｍｍ）であり、ｆが搬送ピッチ（ｍｍ）であり、ｗ１が金型傾斜部１２２による圧下量（ｍｍ）であり、ｗ２が金型傾斜部１２４による圧下量（ｍｍ）であり、α_１は、第１金型傾斜部１２２の傾斜角度（°）であり、α_２は、第２金型傾斜部１２４の傾斜角度（°）である（図１参照）。

新たに大幅圧下を行うために、二段金型１２の形状を開発するためには、予め、設備のスペックなどから目標とする幅圧下荷重Ｆを決定し、（２）式を満たす熱間スラブ２０と二段金型１２の接触長Ｌ_０を求めることが好ましい。

ここで、ｋは変形抵抗、Ｑｐは圧下力関数、ｈはスラブ厚であり、変形抵抗は例えば圧縮試験などで値を求めることができる。

上記方法では全ての成分の鋼に対して、変形抵抗を求めなければ、製造する全ての鋼板に対して試験しなければならないが、例えば、実際に製造し、荷重を測定し、変形抵抗を逆算することもできる。

一般鋼と比較し、高張力鋼板は変形抵抗ｋの値が増大するため、荷重を低減させようと検討する場合、スラブ厚ｈまたは、接触長Ｌ_０の値を小さくすることが考えられる。接触長Ｌ_０の値を小さくするということは、圧下を小刻みに行うということである。

スラブ厚ｈは小さくすればするほど荷重は低減するが、スラブ厚ｈを過度に低減すると幅圧下時に座屈してしまうため、下限は２００ｍｍとすることが好ましい。

搬送ピッチｆの値を大きくすると接触長が増大し、荷重が過大になるため、上限は特に限定しないが設備の耐荷重によって決めることが好ましい。一方で搬送ピッチｆの値を小さくすると荷重は低減するが、全長をプレスするための、プレス回数が増大するため、生産能率が低下する。具体的には下限を１６０ｍｍとすることが好ましい。

二段金型１２における傾斜部間金型平行部１２３の長さｘ１が搬送ピッチｆ以下になると、（１）式が成り立たず、接触長Ｌ_０が増大し、設備負荷が増大してしまうため、搬送ピッチｆ超とすることが好ましい。

また、ｘ１の値が増大すると荷重は低減するが、α_１の値が増大し、ドッグボーンと呼ばれる、幅圧下によって特に幅端部の厚みが増大する形状となり、次工程の粗圧延の水平圧延によって、幅が増え、全体としての幅圧下量が低下する形状となるため、ｘ１は３５０ｍｍ以下とすることが好ましい。

また、傾斜部間金型平行部１２３の長さｘ１は、搬送ピッチｆよりも長く、その差が大きくなるほど、接触長Ｌ_０が短くなるため好ましいが、搬送ピッチｆが過度に短くなると幅圧下回数が増大するため好ましくない。また、傾斜部間金型平行部１２３の長さｘ１は、搬送ピッチｆ以下であると荷重低減効果が得られなくなるため、傾斜部間金型平行部１２３の長さｘ１は、搬送ピッチｆに対して、１．０１〜２．００倍であることが好ましい。

スリップ防止のために、前パスで傾斜部間金型平行部１２３で圧下された熱間スラブ２０の長手領域については、搬送ピッチｆで搬送した後に金型平行部１２１で圧下を行う必要がある。また、熱間スラブの搬送にはばらつきが生じることがあるため、その際には搬送ピッチｆが例えば１００ｍｍ前後ばらついても前述の位置に移動させる必要があり、金型平行部１２１と傾斜部間金型平行部１２３の間の第１金型傾斜部１２２の長手方向距離は（ｆ−１００）ｍｍ未満とすることが好ましい。

このように、上述したｗ１、ｆ、ｘ１は、以下の式（３）を満たす。

ｗ１／ｔａｎα１＋１００＜ｆ＜ｘ１・・・（３）
式（３）の左の不等式（ｗ１／ｔａｎα１＋１００＜ｆ）を満たせば、搬送ピッチｆが１００ｍｍばらついても傾斜部間金型平行部１２３で圧下された熱間スラブ２０の部分が、搬送ピッチｆで搬送した後に金型平行部１２１で圧下され、スリップが防止される。また、式（３）の右の不等式（ｆ＜ｘ１）を満たせば、幅圧下荷重の低減効果が得られる。

なお、式（３）で、搬送ピッチｆのばらつきを考慮した＋１００の項はそれぞれの幅圧下設備によってことなり、その設備の能力によって決められる。ばらつきがなければ、＋１００の項はゼロとなり不要である。

また、二段金型１２における傾斜部間金型平行部１２３の圧下量ｗ１の値が過大になると、ドッグボーンと呼ばれる幅圧下によって特に幅端部の厚みが増大する形状となり、次工程の粗圧延の水平圧延によって、幅が増え、全体としての幅圧下量が低下することがある。よって、ｗ１の値は想定している最大幅圧下量の１／４の±２５％にすることが好ましい。なお、最大幅圧下量とは、幅圧下量を変化させながら、熱間スラブを搬送させる場合における最大の幅圧下量のことを指す。また、幅圧下量を一定とする場合には、最大幅圧下量は、その一定の幅圧下量のことを指す。

（三段金型１３）
図２は、本発明の熱間スラブの幅圧下方法で用いる幅圧下用金型（三段金型１３）の模式図である。熱間スラブ２０の幅圧下に用いられる三段金型１３は、図２に示すように、スラブ搬送方向出側の圧下面に熱間スラブ２０の側面に平行な金型平行部１３１を有し、この金型平行部１３１に連続して熱間スラブ２０の搬送方向の逆方向（入側方向）に向かって傾斜角α_１で広がる第１金型傾斜部１３２と、熱間スラブ２０の搬送方向の逆方向（入側方向）にさらに続く傾斜部間金型平行部１３３と、熱間スラブ２０の搬送方向の逆方向（入側方向）に向かって傾斜角α_２で広がる第２金型傾斜部１３４と、熱間スラブ２０の搬送方向の逆方向（入側方向）にさらに続く傾斜部間金型平行部１３５と、熱間スラブ２０の搬送方向の逆方向（入側方向）に向かって傾斜角α_３で広がる第３金型傾斜部１３６を有している。

金型平行部１３１および傾斜部間金型平行部１３３、１３５と、熱間スラブ２０の搬送方向に平行な鉛直面とは平行とするが、金型平行部１３１および傾斜部間金型平行部１３３、１３５が、熱間スラブ２０の搬送方向に平行な鉛直面となす角度は、±４度以内であればスリップ防止に十分である。また、第１金型傾斜部１３２、第２金型傾斜部１３４、第３金型傾斜部１３６が熱間スラブ搬送方向に平行な鉛直面となす角度（上記α_１、α_２、α_３）は、５度以上あることが好ましい。

そして、当該圧下パス（（Ｎ＋１）パス）では金型平行部１３１を前圧下パス（Ｎパス）にて傾斜部間金型平行部１３５にて圧下された面に当てることにより、熱間スラブ２０が搬送方向にスリップすることを防止するものである。

本発明では、金型の形状は中間平行部１３５の長さｘ２が送りピッチｆより長いことを特徴とする。中間平行部１３５の長さｘ２が送りピッチｆより長いとき、プレス時の荷重に影響する熱間スラブ２０と３段金型１３との接触長Ｌ_０は（４）式によって決定される。

新たに大幅圧下を行うために、金型の形状を開発するためには、予め、設備のスペックなどから目標とする幅圧下荷重Ｆを決定し、（４）式を満たす熱間スラブと金型の接触長Ｌ_０を求めることが好ましい。

二段金型のときと同様に三段金型では、スラブ厚ｈは小さくすればするほど荷重は低減するが、スラブ厚ｈを過度に低減すると幅圧下時に座屈してしまうため、下限は２００ｍｍとすることが好ましい。

搬送ピッチｆの値を大きくすると接触長が増大し、荷重が過大になるため、上限は特に限定しないが設備の耐荷重によって決めることが好ましい。一方で搬送ピッチｆの値を小さくすると荷重は低減するが、全長プレスするための、プレス回数が増大するため、生産能率が低下する。具体的には下限を１６０ｍｍとすることが好ましい。

傾斜部間金型平行部１３３の長さｘ１の調整により、ドッグボーン高さの長手方向ムラを低減させることができ、ｘ１は３０ｍｍ程度とすればよい。

三段金型１３における傾斜部間金型平行部１３５の長さｘ２が搬送ピッチｆ以下になると、（４）式が成り立たず、接触長が増大し、設備負荷が増大してしまうため、搬送ピッチｆ超とすることが好ましい。また、ｘ２の値が増大すると荷重は低減するが、α_１およびα_２の値が増大し、ドッグボーンと呼ばれる幅圧下によって特に幅端部の厚みが増大する形状となり、次工程の粗圧延の水平圧延によって、幅が増え、全体としての幅圧下量が低下する形状となるため、３５０ｍｍ以下とすることが好ましい。

また、傾斜部間金型平行部１３５の長さｘ２は、搬送ピッチｆよりも長く、その差が大きくなるほど、接触長Ｌ_０が短くなるため好ましいが、搬送ピッチｆが過度に短くなると幅圧下回数が増大するため好ましくない。また、傾斜部間金型平行部１３５の長さｘ２は搬送ピッチｆ以下であると荷重低減効果が得られなくなるため、傾斜部間金型平行部１３５の長さｘ２は、搬送ピッチｆに対して、１．０１〜２．００倍であることが好ましい。

スリップ防止のためには、前パスで傾斜部間金型平行部１３３で圧下された熱間スラブ２０の長手位置が、搬送ピッチｆで搬送した後に金型平行部１３１で圧下を行う必要がある。また、搬送ピッチｆが１００ｍｍ前後ばらついても前述の位置に移動させる必要があるため、金型平行部１３１と傾斜部間金型平行部１３３の間の長手方向距離は（ｆ−１００）ｍｍ未満とすることが好ましい。

上述したｗ１、ｆ、ｘ１、ｘ２は、以下の式（５）または式（６）を満たす。

ｗ１／ｔａｎα１＋１００＜ｆ＜ｘ１・・・（５）
ｗ１／ｔａｎα１＋１００＜ｆ＜ｘ２・・・（６）
式（５）、式（６）の左の不等式（ｗ１／ｔａｎα１＋１００＜ｆ）を満たせば、搬送ピッチｆが１００ｍｍばらついても傾斜部間金型平行部１３３で圧下された熱間スラブ２０の部分が、搬送ピッチｆで搬送した後に金型平行部１３１で圧下され、スリップが防止される。また、式（５）、式（６）の右の不等式（ｆ＜ｘ１、ｆ＜ｘ２）を満たせば、幅圧下荷重の低減効果が得られる。

なお、式（５）、式（６）で、搬送ピッチｆのばらつきを考慮した＋１００の項はそれぞれの幅圧下設備によってことなり、その設備の能力によって決められる。ばらつきがなければ、＋１００の項はゼロとなり不要である。

また、三段金型１３における傾斜部間金型平行部圧下量ｗ１＋ｗ２の値が過大になると、ドッグボーンと呼ばれる幅圧下によって特に幅端部の厚みが増大する形状となり、次工程の粗圧延の水平圧延によって、幅が増え、全体としての幅圧下量が低下することがある。よってｗ１＋ｗ２の値は想定している最大幅圧下量の１／４の±２５％にすることが好ましい。

また、本発明の幅圧下方法では、幅圧下用金型を二段金型１２、三段金型１３のいずれとした場合でも、スラブ厚が薄く、幅圧下量が大きい場合には座屈が懸念される。座屈防止を目的にロールを配置することもできる。ロールのバレル長は３００〜４００ｍｍ程度であり、金型圧下位置近傍にてスラブ幅中央部を上下から押さえて座屈を抑制する。このとき、座屈防止ロールの高さ位置は荷重によって制御してもよいし、座屈防止ロールと熱間スラブ２０が接触する位置としても良い。

このとき、二段金型、三段金型、更には四段以上の金型のいずれであっても、座屈防止ロールに掛かる荷重は大幅圧下ほど大きくなるため、耐荷重は、最大荷重が１２００ｋＮ掛かることを前提に設計することが好ましい。

＜熱間スラブ用幅圧下装置＞
図３は本発明の熱間スラブ用幅圧下装置の構成を説明するための模式図である。図３に示すように、本発明の熱間スラブ用幅圧下装置１０は、前述した幅圧下用金型（例えば、二段金型１２、三段金型１３）と、制御部１１とを有し、制御部１１が、幅圧下１回毎に熱間スラブ２０を搬送する搬送ピッチを、少なくとも１つの金型中間部のスラブ搬送方向の長さよりも短くすることを特徴とする。

制御部１１としては、特に限定されないが、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）を有するコンピュータ等の情報処理装置とすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、設備負荷を軽減しつつ、スリップを起こすことなく、大幅圧下を可能とする。本発明によれば、例えば高強度鋼板の４００ｍｍを超える大幅圧下を可能とする。

次に、この発明を実施例により説明する。

本実施例で使用する装置では、装置の耐荷重について、幅圧下荷重が１９６００ｋＮ（２０００ｔｏｎｆ）を超えた場合、故障のリスクが高くなるため、１９６００ｋＮ（２０００ｔｏｎｆ）以下になったときをＯＫとし、超えたときをＮＧとした。使用する設備によって目標の荷重設定は異なるが、本発明の効果である荷重低減効果は本実施例に限らず発生するものである。

比較的熱間変形抵抗の低い極低炭のスラブ（成分組成は、質量％で、Ｃ：０．００１％、Ｍｎ：０．２％、Ｐ：０．０１％、Ａｌ：０．０３％、Ｔｉ：０．０２％、残部はＦｅおよび不可避的不純物である。）と熱間変形抵抗の高いラインパイプ用Ｘ７０のスラブ（成分組成は、質量％で、Ｃ：０．０７０％、Ｓｉ：０．１％、Ｍｎ：１．８％、Ｐ：０．０１％、Ａｌ：０．０３％、Ｎｂ：０．０４％、Ｔｉ：０．０１％、Ｍｏ：０．２％、残部はＦｅおよび不可避的不純物である。）を加熱炉にて１２００℃に加熱した後、スラブを抽出した。スラブの寸法は高さ２２０ｍｍ、幅１９５０ｍｍ、長さ９０００ｍｍとした。

表１では、幅圧下に用いた金型Ａ〜Ｅの寸法を示す。金型Ａ〜Ｅの平行部１２１（１３１）の長さは５００ｍｍとした。表１に各寸法が記載されている従来金型Ａと本発明の寸法で製作された金型Ｂを使用し、幅圧下を実施した。

表２では従来例および実施例の製造条件と結果を示す表である。

表２にプレス条件および幅圧下荷重を記載する。このときの幅圧下荷重は全長プレスしたときの最大荷重値を示す。

従来方法で製作した金型Ａでは極低炭では幅圧下荷重が１３７００ｋＮ（１３９８ｔｏｎｆ）であったが、Ｘ７０では１９７２７ｋＮ（２０１３ｔｏｎｆ）と荷重が高く、１９６００ｋＮ（２０００ｔｏｎｆ）を超え、装置故障の懸念があり、工程的に使うことは難しかった。

一方、本発明の寸法で製造した金型Ｂでは極低炭、Ｘ７０ともに金型Ａと比較し低下しており、荷重が高かったＸ７０の成分でも１５７７８ｋＮ（１６１０ｔｏｎｆ）と大幅に荷重が低減し、装置が安全に使える範囲の荷重であった。

いずれの条件で行った幅圧下を行ったスラブは粗圧延、仕上げ圧延、冷却、巻取工程を問題なく通過することが出来、最終的な製品厚がスラブ幅に対し、３５０ｍｍ以上減らすことが出来た。

次に、圧下条件を変更した実施例について説明する。

表３は実施例および比較例の製造条件と結果を示す表である。表３に実施例および比較例の製造条件を記す。各スラブを加熱炉にて１２００℃に加熱した後、スラブを抽出した。

金型の寸法はそれぞれ表１に記載する。

発明例においては、いずれの条件においてもプレス荷重が１９６００ｋＮ（２０００ｔｏｎｆ）以下での製造が出来た。また、その後の工程である粗圧延、仕上げ圧延、冷却、巻取工程を問題なく通過することができ、最終的な製品厚がスラブ幅に対し、３５０ｍｍ以上減らすことができた。

比較例２、３では搬送ピッチをｘ１およびｘ２のいずれよりも長い値とした。その結果プレス荷重がいずれも１９６００ｋＮ（２０００ｔｏｎｆ）を超え、装置故障の懸念があり、工程的に使うことは難しかった。

比較例では搬送ピッチを１５０ｍｍとし、第１金型傾斜部のスラブ搬送方向長さ以下とした結果、スリップが発生し、スラブが前に進まなくなり、プレスすることが出来なかった。

１２二段金型
１２１金型平行部
１２２第１金型傾斜部
１２３傾斜部間金型平行部
１２４第２金型傾斜部
１３三段金型
１３１金型平行部
１３２第１金型傾斜部
１３３傾斜部間金型平行部
１３４第２金型傾斜部
１３５傾斜部間金型平行部
１３６第３金型傾斜部
２０熱間スラブ

Claims

熱間スラブから熱延鋼板を製造する熱間圧延工程で、前記熱間スラブが加熱炉を出てから水平圧延されるまでの間に、前記熱間スラブの幅方向に相対峙して設置され、前記熱間スラブを搬送させながら幅方向の両側から間欠的に前記熱間スラブを幅圧下する１対の幅圧下用金型を用いて、前記熱間スラブを幅圧下する装置であって、
前記熱間スラブと接する面に、スラブ搬送方向に平行な金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第１金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第２金型傾斜部と、がスラブ搬送方向先端側から順に形成されている１対の幅圧下用金型と、
幅圧下１回毎に前記熱間スラブを搬送する搬送ピッチを、前記第１金型傾斜部のスラブ搬送方向の長さよりも長くし、かつ前記傾斜部間金型平行部のスラブ搬送方向の長さが前記搬送ピッチの１．０１〜２．００倍になるように前記搬送ピッチを制御する制御部と、を備えることを特徴とする熱間スラブ用幅圧下装置。
熱間スラブから熱延鋼板を製造する熱間圧延工程で、前記熱間スラブが加熱炉を出てから水平圧延されるまでの間に、前記熱間スラブの幅方向に相対峙して設置され、前記熱間スラブを搬送させながら幅方向の両側から間欠的に前記熱間スラブを幅圧下する１対の幅圧下用金型を用いて、前記熱間スラブを幅圧下する装置であって、
前記熱間スラブと接する面に、スラブ搬送方向に平行な金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第１金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第２金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第３金型傾斜部と、がスラブ搬送方向先端側から順に形成されている１対の幅圧下用金型と、
幅圧下１回毎に前記熱間スラブを搬送する搬送ピッチを、前記第１金型傾斜部のスラブ搬送方向の長さよりも長くし、かつ前記第２金型傾斜部と前記第３金型傾斜部との間の前記傾斜部間金型平行部のスラブ搬送方向の長さが前記搬送ピッチの１．０１〜２．００倍になるように前記搬送ピッチを制御する制御部と、を備えることを特徴とする熱間スラブ用幅圧下装置。
熱間スラブから熱延鋼板を製造する熱間圧延工程で、前記熱間スラブが加熱炉を出てから水平圧延されるまでの間に、前記熱間スラブの幅方向に相対峙して設置されて前記熱間スラブを搬送させながら幅方向の両側から間欠的に前記熱間スラブを幅圧下する１対の幅圧下用金型を用いて、前記熱間スラブを幅圧下する方法であって、
前記１対の幅圧下用金型は、前記熱間スラブと接する面に、スラブ搬送方向に平行な金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第１金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第２金型傾斜部と、がスラブ搬送方向先端側から順に形成されており、
幅圧下１回毎に前記熱間スラブを搬送する搬送ピッチを、前記第１金型傾斜部のスラブ搬送方向の長さよりも長くし、かつ前記傾斜部間金型平行部のスラブ搬送方向の長さが前記搬送ピッチの１．０１〜２．００倍になるように前記搬送ピッチを制御することを特徴とする熱間スラブの幅圧下方法。
熱間スラブから熱延鋼板を製造する熱間圧延工程で、前記熱間スラブが加熱炉を出てから水平圧延されるまでの間に、前記熱間スラブの幅方向に相対峙して設置されて前記熱間スラブを搬送させながら幅方向の両側から間欠的に前記熱間スラブを幅圧下する１対の幅圧下用金型を用いて、前記熱間スラブを幅圧下する方法であって、
前記１対の幅圧下用金型は、前記熱間スラブと接する面に、スラブ搬送方向に平行な金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第１金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第２金型傾斜部と、傾斜部間金型平行部と、スラブ搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる第３金型傾斜部と、がスラブ搬送方向先端側から順に形成されており、
幅圧下１回毎に前記熱間スラブを搬送する搬送ピッチを、前記第１金型傾斜部のスラブ搬送方向の長さよりも長くし、かつ前記第２金型傾斜部と前記第３金型傾斜部との間の前記傾斜部間金型平行部のスラブ搬送方向の長さが前記搬送ピッチの１．０１〜２．００倍になるように前記搬送ピッチを制御することを特徴とする熱間スラブの幅圧下方法。
請求項３または４に記載の幅圧下方法で圧下した熱間スラブを用いて熱延鋼板を製造することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
前記熱延鋼板がＡＰＩ規格Ｘ６０以上の強度を有することを特徴とする請求項５に記載の熱延鋼板の製造方法。