JP7501465B2 - 熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法、熱間スラブの幅圧下方法及び熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱延鋼板を製造する熱間圧延ラインの幅圧下装置において、スラブを幅圧下した際にスラブにねじれが発生するか否かを判定する方法に関し、また、このねじれ判定方法を利用した熱間スラブの幅圧下方法及び熱延鋼板の製造方法に関する。

熱延鋼板を製造する熱間圧延ラインは、加熱炉、粗圧延機、仕上げ圧延機を有し、目標とする板厚まで圧延し、熱延鋼板を製造する。この熱間圧延ラインでは、加熱炉と粗圧延機との間に、スラブの幅を減少させる幅圧下装置が設けられており、同一幅に連続鋳造されたスラブであっても、製品仕様に応じた板幅に調整可能である。尚、熱間圧延によって製造される熱延鋼板は、コイル状に巻き取られるので、熱間圧延ラインで製造された熱延鋼板は熱延コイルとも呼ばれる。

しかしながら、スラブの形状は厚みに対して、幅が３～１０倍程度と大きいために、幅圧下量が大きい条件では、塑性不安定状態になる。すなわち、幅圧下量が大きい条件では、スラブに座屈や曲がり、ねじれといったトラブルを発生する場合があり、これらの変形は粗圧延機以降の工程でのトラブルの原因となり、圧延能率を低下させる。

このようなスラブの幅圧下に起因する圧延トラブルを回避する方法が、従来、提案されている。例えば、特許文献１には、幅圧下時の荷重を検出し、圧下荷重が所定値以上となった場合にスラブに形状異常が発生していると判定する、または、幅圧下装置の出側ピンチロールで上下ピンチロールの左右の間隔を検出し、左右の間隔差が所定値以上となった場合に、スラブにねじれが発生していると判定する形状異常検出方法が提案されている。

また、特許文献２には、加熱炉と、幅圧下装置と、縦ロール圧延機を有する粗圧延機とを配置した熱間圧延ラインにおいて、幅圧下装置と縦ロール圧延機とを併用してスラブの幅圧下を行って、粗圧延機で圧延後のスラブの幅を目標範囲にするに際して、加熱炉からスラブを抽出する直前に、スラブの幅方向の温度偏差を算出し、幅方向の温度偏差が予め定めた閾値を超える場合には、幅圧下装置による幅圧下量を低減する技術が開示されている。

特開平１１－１７９４０２号公報 特開２０１６－２１５２４７号公報

しかしながら、上記従来技術には以下の問題がある。

すなわち、特許文献１の方法では、スラブの先端が幅圧下装置の出側ピンチロールに到達するまで、スラブのねじれは検知できない。したがって、幅圧下を或る位置まで進捗させてから中断することになり、図１のような幅圧下不良スラブ１ａが発生する。幅圧下不良スラブ１ａのうち、幅圧下が行われた部分はスラブの厚みが増大しており、幅圧下が行われていない部分は元の厚みのままであり、一つのスラブの長手方向でスラブの厚みが変化する。

そのため、幅圧下不良スラブ１ａは熱間圧延ラインを搬送させることが困難であり、熱間圧延ラインを一旦停止し、幅圧下不良スラブ１ａを熱間圧延ラインから除去する処置が必要となる。その結果、熱間圧延ラインの生産性が低下する。尚、図１は、幅圧下不良スラブの概略平面図であり、図１の符号９の斜線部は幅圧下が行われていない部分の断面形状、符号１０の斜線部は幅圧下が行われた部分の断面形状である。

特許文献２の方法では、温度偏差に基づいて曲がり量を予測し、適宜、幅圧下装置の圧下量を低減させ、縦ロール圧延機で幅圧下量を補填するが、スラブの曲がりは抑制できても、ねじれを助長する場合がある。また、スラブの座屈に対しては座屈防止ロールを設けることで抑制する技術を提案しているが、座屈防止ロールは幅方向中央部の変形の抑制のみに有効であり、スラブ幅全体に亘るねじれには対処困難である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、熱間スラブの幅圧下において、ねじれにより幅圧下不良スラブとなるか否かを幅圧下前に判定し、幅圧下不良スラブの発生に起因する熱間圧延ラインの生産性低下を防止できる、熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法を提供することであり、また、このねじれ判定方法を利用した、熱間スラブの幅圧下方法及び熱延鋼板の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。

［１］加熱炉と粗圧延機との間に幅圧下装置を有する熱間圧延ラインにおいて、
前記加熱炉で加熱されたスラブを、幅圧下量ΔＷを圧下前のスラブ幅Ｗ_０で除した値である幅圧下率γ（γ＝ΔＷ／Ｗ_０）で前記幅圧下装置にて幅圧下するにあたり、
前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、スラブの両側の幅端部の温度を求め、求めたスラブの両側の幅端部の温度差を幅方向温度偏差ΔＴとして定め、
当該幅方向温度偏差ΔＴと前記幅圧下率γとの積が閾値を超えた場合に、スラブを幅圧下することによってスラブにねじれが発生すると判定する、熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。

［２］スラブの両側の幅端部の温度を、数値計算または測温機器によって求める、上記［１］に記載の熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。

［３］加熱炉と粗圧延機との間に幅圧下装置を有する熱間圧延ラインにおいて、
前記加熱炉で加熱されたスラブを、幅圧下量ΔＷを圧下前のスラブ幅Ｗ_０で除した値である幅圧下率γ（γ＝ΔＷ／Ｗ_０）で前記幅圧下装置にて幅圧下するにあたり、
前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、スラブの幅方向温度分布を求め、スラブの幅方向中心位置を境として温度偏差が最大となる２点の温度の温度差を幅方向温度偏差ΔＴとして定め、
当該幅方向温度偏差ΔＴと前記幅圧下率γとの積が閾値を超えた場合に、スラブを幅圧下することによってスラブにねじれが発生すると判定する、熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。

［４］スラブの幅方向温度分布を、数値計算または測温機器によって求める、上記［３］に記載の熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。

［５］前記幅方向温度偏差ΔＴをスラブの長手方向全長において求める、上記［１］から上記［４］のいずれかに記載の熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。

［６］加熱炉と粗圧延機との間に幅圧下装置を有する熱間圧延ラインにおいて、
前記加熱炉で加熱されたスラブを、幅圧下量ΔＷを圧下前のスラブ幅Ｗ_０で除した値である幅圧下率γ（γ＝ΔＷ／Ｗ_０）で前記幅圧下装置にて幅圧下するにあたり、
前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、スラブの両側の幅端部の温度を求め、求めたスラブの両側の幅端部の温度に該当する箇所の変形抵抗を求め、変形抵抗の差分を幅方向変形抵抗偏差Δｋとして定め、
当該幅方向変形抵抗偏差Δｋと前記幅圧下率γとの積が閾値を超えた場合に、スラブを幅圧下することによってスラブにねじれが発生すると判定する、熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。

［７］加熱炉と粗圧延機との間に幅圧下装置を有する熱間圧延ラインにおいて、
前記加熱炉で加熱されたスラブを、幅圧下量ΔＷを圧下前のスラブ幅Ｗ_０で除した値である幅圧下率γ（γ＝ΔＷ／Ｗ_０）で前記幅圧下装置にて幅圧下するにあたり、
前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、スラブの幅方向温度分布を求め、スラブの幅方向中心位置を境として温度偏差が最大となる２点の温度に該当する箇所の変形抵抗を求め、変形抵抗の差分を幅方向変形抵抗偏差Δｋとして定め、
当該幅方向変形抵抗偏差Δｋと前記幅圧下率γとの積が閾値を超えた場合に、スラブを幅圧下することによってスラブにねじれが発生すると判定する、熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。

［８］前記幅方向変形抵抗偏差Δｋをスラブの長手方向全長において求める、上記［６］または上記［７］に記載の熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。

［９］前記幅圧下装置による予定された幅圧下量が３００ｍｍ以上である、上記［１］から上記［８］のいずれかに記載の熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。

［１０］上記［１］から上記［９］のいずれかに記載の熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法により、スラブにねじれが発生すると判定された場合には、当該スラブは、幅圧下を実施せずに、前記加熱炉に再度装入する、熱間スラブの幅圧下方法。

［１１］上記［１０］に記載の熱間スラブの幅圧下方法により、熱間圧延ラインで製造される熱延鋼板の板幅を調整する、熱延鋼板の製造方法。

本発明によれば、熱延鋼板を製造する熱間圧延ラインにおいて、スラブを幅圧下する前に、スラブでのねじれの発生有無を判定することが可能となり、ねじれに起因する幅圧下不良スラブの発生を防止することができる。

幅圧下不良スラブの概略平面図である。 熱延鋼板を製造する熱間圧延ラインの一例を示す概略図である。 幅圧下装置の一例の概略平面図である。 幅圧下装置によるスラブの幅圧下過程の概略を示す図である。 スラブの左右幅端部の一方側の変形が大きくなったときのスラブの横断面形状の一例を示す概略図である。 スラブの幅方向に温度偏差が無いスラブを幅圧下したときのスラブ形状の概略図である。 スラブの幅方向に温度偏差が存在するスラブを幅圧下したときのスラブ形状の概略図である。 幅圧下後のドッグボーン形状がスラブ幅方向で非対称となったスラブの横断面形状の概略図である。 特許文献１で提案されたスラブのねじれ判定方法において、上下の出側ピンチロールの間隔の左右差ｄ_２を求める概略図である。 比較例、本発明例１、本発明例２で、ねじれ発生スラブ本数を比較して示す図である。 比較例においてねじれが発生した７本のスラブについて、幅方向温度偏差ΔＴと幅圧下率γとの積（ΔＴ×γ）を求めた結果を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を具体的に説明する。

＜熱間圧延ラインの概要及びスラブの幅圧下の必要性＞
図２に、熱延鋼板を製造する熱間圧延ラインの一例を示す。熱延鋼板を製造する熱間圧延ライン３０では、加熱炉１１と粗圧延機１３との間に、被圧延材であるスラブ１の幅を狭めるための幅圧下装置１２を配置し、加熱炉１１で加熱したスラブ１を幅圧下装置１２で所定の目標幅に幅圧下し、その後、粗圧延機１３による粗圧延、及び、仕上げ圧延機１４による仕上げ圧延を行うことにより、熱延鋼板（熱延コイル）を製造している。

つまり、熱間圧延ライン３０では、加熱炉１１で所定温度に加熱されたスラブ１を幅圧下装置１２により所定の目標幅まで幅圧下し、その後、粗圧延機１３で粗圧延する。次いで、仕上げ圧延機１４で仕上げ圧延を行い、仕上げ圧延後の熱延鋼板を、例えばランアウトテーブル１５で冷却し、コイラー１６で巻き取って、所定の厚み及び幅を有する製品としての熱延鋼板（熱延コイル）としている。尚、図２では省略しているが、熱間圧延ライン３０の各設備はローラーテーブルで繋がっており、被圧延材であるスラブ１及び熱延鋼板はローラーテーブル上を搬送される。

幅圧下装置１２により、連続鋳造機で製造されたスラブが、その幅が同一であっても、異なる幅の製品（熱延鋼板）が製造可能になる。したがって、幅圧下装置１２を有効活用することで、連続鋳造工程におけるスラブ幅変更回数の低減、及び、熱間圧延工程における圧延順の制約を減らすこと（スケジュールフリー）が可能である。これにより連続鋳造工程及び熱間圧延工程の生産性が向上し、その効果は、幅圧下装置１２で大きな幅圧下量を確保できるほど増大する。

図３に、幅圧下装置１２の一例の概略平面図を示す。図３に示す幅圧下装置１２には、スラブ１の搬送を行うための上下一対の入側ピンチロール３及び上下一対の出側ピンチロール４と、プレスによってスラブ１の幅圧下を行うための、幅圧下面を有する左右一対の金型２ａ及び金型２ｂと、金型２ａをスラブ１の板幅方向に周期的に揺動させるためのクランク７ａ及びクランク軸８ａと、金型２ｂをスラブ１の板幅方向に周期的に揺動させるためのクランク７ｂ及びクランク軸８ｂと、スラブ１をその上下面から押さえて、スラブ幅圧下時の座屈を防止するための、上下一対の座屈防止ロール５及び座屈防止ロール６が設けられている。

スラブ１を幅圧下装置１２に進入させ、所定の位置まで進入させて停止し、その後、入側ピンチロール３及び出側ピンチロール４でスラブ１を上下から挟み込み、金型２ａ、金型２ｂでスラブ１をプレスして幅圧下する。図４に、幅圧下装置１２によるスラブ１の幅圧下過程の概略を示す。図４において、図４（Ａ）；「幅圧下完了」→図４（Ｂ）；「幅圧下装置の金型開放中」→図４（Ｃ）；「幅圧下装置の金型開放完了」→図４（Ｄ）；「スラブの一定ピッチ進行移動」→図４（Ｅ）；「幅圧下実施中」→図４（Ｆ）；「幅圧下完了」の動作の繰り返しにより、スラブ１の全長を幅圧下してスラブ１の幅を減少するようになっている。尚、図４（Ｆ）の破線は、幅圧下前のスラブ形状を示している。

このように構成される幅圧下装置１２を使用してスラブ１の幅圧下を行う場合、幅圧下後のスラブ１の長手方向にねじれが発生することがある。

スラブ１の左右の幅端部における変形能の差異により、つまり、幅圧下によってスラブ１の左右幅端部の一方側の変形が大きくなり、この変形で、図５に示すように、スラブ幅方向断面における高さ方向中心線Ｚが搬送テーブルに対して平行でない場合が発生する。尚、図５は、スラブの左右幅端部の一方側の変形が大きくなったときのスラブの横断面形状の一例を示す概略図であり、図５中の符号４Ｌは、上下一対の出側ピンチロールの下側の出側ピンチロールである。

スラブ１のねじれは、スラブ幅方向横断面における高さ方向中心線Ｚが搬送テーブルに対して平行でない状態になったまま、幅圧下を実施した場合に発生する。ねじれは、座屈変形とは異なり、スラブの片側の幅端部が浮き上がり、長手方向にねじれていく状況を指す。

スラブ１にねじれが発生すると、幅圧下装置１２の金型２ａ、金型２ｂが所望の位置にてスラブ１を圧下できず、必要な幅圧下量が得られない。そのため、幅圧下装置１２よりも下流側の粗圧延機１３において、粗圧延機１３の設備の一部であるサイドガイドで幅圧下スラブの中心位置合わせ（センタリング）を行う際に、幅圧下スラブの幅過大部をサイドガイドが挟み込んでしまい、幅圧下スラブの移動（進行）を停止させ、熱間圧延ライン３０での圧延能率の低下が生じるという問題が発生する。

＜ねじれの発生原因＞
本発明者らが、熱間圧延ライン３０の幅圧下工程において生じるスラブ１のねじれの発生原因を鋭意調査した結果、幅圧下前のスラブ１の幅方向温度偏差が大きい場合にねじれが発生することを知見した。

スラブ１を幅圧下装置１２によって幅圧下すると、スラブ１の左右の幅端部は、幅圧下装置１２の金型２ａ、金型２ｂによる圧縮力を受けて塑性変形し、スラブ１の幅方向中央部に対して厚みが増大する。ここで、塑性変形によって生じた、スラブ１の左右の幅端部の厚みがスラブ１の中央部の厚みよりも増大した形状は、従来から「ドッグボーン形状」と呼ばれている。

スラブ１の幅方向に温度偏差が無いスラブ１を幅圧下したときのスラブ形状の概略図を図６に示す。図６（Ａ）は、概略平面図、図６（Ｂ）は出側ピンチロール４の位置での横断面形状の概略図である。スラブ１の幅方向に温度偏差が無い場合、図６（Ａ）に示すように、幅圧下装置１２によって幅圧下を行っても、幅圧下後のスラブ１の幅方向断面形状、つまり、ドッグボーン形状は、スラブ１の幅方向で対称となる。スラブ１の長手方向先端が出側ピンチロール４に到達すると、幅圧下スラブの板厚最厚部が出側ピンチロール４に接触する。その際に、図６（Ｂ）に示すように、幅圧下スラブのドッグボーン形状はスラブの幅方向左右で対称であるので、スラブ１にねじれは発生しない。

これに対して、スラブ１の幅方向に温度偏差が存在するスラブ１を幅圧下したときのスラブ形状の概略図を図７に示す。図７（Ａ）は、概略平面図、図７（Ｂ）は出側ピンチロール４の位置での横断面形状の概略図である。スラブ１の幅方向に温度偏差が存在する場合に幅圧下を行うと、図７（Ａ）に示すように、スラブの幅方向での温度偏差に伴う変形抵抗の偏差が生じ、幅圧下によるスラブ１の幅方向変形量が異なる。具体的には、スラブ１の幅方向で温度の高い側（以下、「高温側」と記す）で圧下量（塑性変形量）が大きく、温度の低い側（以下、「低温側」と記す）で圧下量（塑性変形量）が少なくなる。

この結果、幅圧下量が大きい高温側の方が、低温側よりもスラブ厚の増加量が大きくなり、図７（Ｂ）に示すように、幅圧下後のドッグボーン形状がスラブ幅方向で非対称となる。

図８に、幅圧下後のドッグボーン形状がスラブ幅方向で非対称となったスラブ１の横断面形状の概略図を示す。図８（Ａ）は、スラブの横断面形状、図８（Ｂ）は、スラブ１が出側ピンチロール４Ｌに乗った状態での概略図である。このときの、高温側の厚み（ｈ_高温）と低温側の厚み（ｈ_低温）との変形後の板厚偏差をドッグボーン偏差Δｈと呼ぶ。図８に示す符号ｄは、ドッグボーンのスラブ幅方向の頂点間距離である。

このように、スラブ１の幅方向温度偏差によりドッグボーン偏差Δｈが発生し、スラブ１のねじれがより顕著になる。幅圧下前後において、スラブ１の体積は一定であるので、ドッグボーン偏差Δｈは、幅圧下量が大きいほど、また、スラブ幅が小さいほど大きくなる。

ドッグボーン偏差Δｈを有するスラブ１が出側ピンチロール４に到達すると、板厚が厚い側だけが、出側ピンチロール４に接触するために、前述した図５に示すように、スラブ１がドッグボーン偏差Δｈに比例して搬送テーブルに対して傾く。一方で、スラブ１の後端は入側ピンチロール３により水平に保持されているために、入側ピンチロール３と出側ピンチロール４との水平方向に対する角度差によってスラブ１にねじれが発生する。

スラブ１のドッグボーン偏差Δｈが予測できれば、幅圧下装置１２の出側ピンチロール４でドッグボーン偏差Δｈを実測しなくても、スラブ１のねじれ角は幾何学的に予測できる。

まず、スラブ１にドッグボーン偏差Δｈが生じたことによる、出側ピンチロール４の傾斜角度θを下記の（１）式で求める。図８（Ｂ）に概略図を示す。

tanθ＝Δｈ／２／ｄ＝Δｈ／（２×ｄ） ……（１）
ここで、（１）式において、ｄはドッグボーンのスラブ幅方向の頂点間距離である。

出側ピンチロール４の傾斜角度θに対し、入側ピンチロール３が水平（すなわち傾斜角度＝０°）であることから、その中間に位置する幅圧下装置１２でのスラブ１のねじれ角度φが予測できる。スラブ１のねじれ角度φは入側ピンチロール３からの長手方向距離に比例して増加して、出側ピンチロール４の位置で傾斜角度θになると考えられることから、スラブ１のねじれ角度φは、下記の（２）式により予測できる。前述した図７（Ａ）にねじれ角度φ及び傾斜角度θの概要を示す。

tanφ∝（Ｌ_１／Ｌ_０）×tanθ＝（Ｌ_１／Ｌ_０）×Δｈ／（２×ｄ） ……（２）
ここで、（２）式において、入側ピンチロール３から幅圧下位置１２までの距離がＬ_１、入側ピンチロール３から出側ピンチロール４までの距離がＬ_０である。

上記のように、スラブ１のドッグボーン偏差Δｈはスラブ１の幅方向温度偏差と相関し、ドッグボーン偏差Δｈの量が予測できれば、ねじれ角φも定量的に予測することが可能である。

＜ねじれの判定方法＞
本発明に係る熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法は、スラブ１の幅方向温度偏差を把握することにより、幅圧下時に生じるスラブ１のねじれを判定する。

まず、幅圧下前のスラブ１の幅方向温度偏差を求める。当該幅方向温度偏差を求めるにあたり、スラブの両側の幅端部の温度を用いる。ここで、幅端部とは、最端部を０ｍｍとし、０ｍｍから幅中央方向へ向かって１０ｍｍまでの範囲を指す。この２ヶ所の温度を温度Ｔ_１、温度Ｔ_２とし、その温度差を幅方向温度偏差ΔＴとする。

また、好ましくは、スラブ１の全幅の幅方向温度分布を求め、スラブ１の幅方向中心位置を境として温度偏差が最大となる２点の温度を温度Ｔ_１、温度Ｔ_２とし、その温度差を幅方向温度偏差ΔＴとする。

尚、温度Ｔ_１、温度Ｔ_２及び幅方向温度偏差ΔＴを求めるための温度情報取得に際しては、同じ板厚位置で温度情報を取得することが好ましい。また、スラブ１の板厚中央部の温度情報で比較するのがより好ましい。

スラブ１が出側ピンチロール４に到達した際のスラブねじれを判定するには、スラブ先端部の幅方向温度偏差ΔＴを求めれば十分である。ここで、スラブ先端部とは、スラブ１の最先端から幅圧下プレスごとの一定ピッチ移動量の数回分の長さであり、０．４～２．０ｍ程度の長さを指すが、特に限定するものではない。しかし、スラブ１の長手方向で幅方向温度偏差ΔＴが変化する場合は、ドッグボーン偏差Δｈもスラブ１の長手方向で変化する。したがって、スラブ１のねじれの有無をより精度良く判定するには、スラブ１の長手方向全長に亘って、幅方向温度偏差ΔＴを求めることが好ましい。

また、加熱炉から抽出されたスラブ１の温度は、幅圧下装置１２に至るまでの空冷などにより変化するため、幅圧下直前のスラブ１の温度を用いることが好ましい。

スラブ１の幅方向温度情報は、数値計算に基づいて算出してもよいし、測温機器で測定してもよい。

数値計算によって求める場合は、加熱炉内でのスラブ１の加熱状況や、加熱炉１１からの抽出から幅圧下装置１２に至るまでの温度低下を考慮してスラブ温度を計算する。加熱炉１１への装入前のスラブ温度は室温とし、加熱炉１１の炉温設定、滞在時間から、スラブ温度を求め、その後、加熱炉１１からの抽出から幅圧下装置１２に至るまでの温度低下量を計算して求める。

測温機器を利用して求める場合は、スラブ１の板厚中心部の温度を直接測定してもよいし、放射温度計や接触式の温度計によるスラブ表面の実測値に基づき、付着スケールの影響や幅圧下時点までの温度低下量の補正を行い、板厚中心部の温度を算出してもよい。

スラブ１の幅圧下率γは、幅圧下量ΔＷを圧下前のスラブ幅Ｗ_０で除した値（γ＝ΔＷ／Ｗ_０）である。幅圧下率γを求めるにあたり、目標とする板幅値の差、すなわち、幅圧下率の目標値または設定値を用いても構わない。

本発明は、幅圧下をするスラブ全てに適用することが可能であり、幅圧下率γの値は限定するものではない。しかし、幅圧下量が増えるほどねじれが発生しやすくなる。特に、幅圧下量が３００ｍｍ以上のときに、幅圧下時のねじれが発生しやすくなり、本発明の判定方法による予測効果が高い。つまり、予定された幅圧下量が３００ｍｍ以上のときに本発明を実施することが好ましい。

本発明に係る熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法は、幅圧下率γと幅方向温度偏差ΔＴとの積（ΔＴ×γ）が一定値を超えたときに、当該スラブは幅圧下時にねじれが生じると判定する。尚、ここで用いる一定値、すなわち、ねじれ発生有無の閾値は、実績データの収集により経験的に決定する。

また、鋼種の変更に柔軟に対応するために、幅方向温度偏差ΔＴの代わりに幅方向変形抵抗偏差Δｋを用いてもよい。具体的には、上述した幅方向温度の温度Ｔ_１、温度Ｔ_２に該当する箇所の変形抵抗を求め、その差分を幅方向変形抵抗偏差Δｋとする。当該幅方向変形抵抗偏差Δｋを求める方法は限定するものではないが、予め当該鋼材の変形抵抗曲線を取得しておき、スラブ温度の他、スラブの成分実績値を考慮して算出及び補正した値を用いることが好ましい。この場合、幅方向変形抵抗偏差Δｋと幅圧下率γとの積（Δｋ×γ）によるねじれの発生有無の閾値は、幅方向温度偏差ΔＴと幅圧下率γとの積（ΔＴ×γ）の閾値と同様に、経験的に決定する。

また更に、ドッグボーン偏差Δｈを計算的に予測して、鋼材成分、温度、操業条件に応じた閾値を決定することも可能である。その際、スラブ１のドッグボーン形状の予測には、有限要素法などの解析手法を用いてもよい。

＜ねじれが発生すると判定された場合の熱間スラブの幅圧下方法＞
以上の方法により、スラブ１にねじれが生じると判定した場合、スラブ１の幅圧下を行わず、再度、スラブ１を加熱炉１１に装入して加熱する。スラブの温度偏差は再加熱により解消され、ねじれが発生することなく、幅圧下を行うことが可能である。

本発明に係る熱延鋼板の製造方法では、上記のようにして、熱間スラブの幅圧下方法を実施するので、熱間圧延ライン３０で製造される熱延鋼板の板幅は精度良く調整され、スラブ１のねじれに起因する幅圧下不良スラブの発生を防止することができる。

スラブを幅圧下する一対の金型と、上下一対の入側ピンチロール及び上下一対の出側ピンチロールを有する幅圧下装置と、当該幅圧下装置よりも上流側でスラブの幅方向温度を測定する測温機器とを用いて、本発明の検証を行った。測温機器としては、放射温度計を使用した。

熱間圧延対象のスラブは、長さ７０００～８０００ｍｍ、厚み２６０ｍｍ、幅１２００～１８００ｍｍのＡｌキルド低炭素鋼のスラブであり、スラブ加熱温度を１１００～１２００℃、スラブの幅圧下量を２５０～３５０ｍｍとした。熱間圧延対象のスラブ本数は１００００本とした。幅方向温度偏差ΔＴを求めるための温度Ｔ_１、温度Ｔ_２は、スラブの幅両端板厚中央の温度を放射温度計で測定して求めた。また、幅圧下量（ΔＷ）、圧下前のスラブ幅（Ｗ_０）及び幅圧下率（γ）は、設定値をプロセスコンピューターから取得した。

従来技術の特許文献１には、上下の出側ピンチロール４、４Ｌの間隔の左右差ｄ_２に基づいて、幅圧下時点でのスラブねじれの形状異常を判定する方法が提案されている。つまり、図９に示すように、上側の出側ピンチロール４と下側の出側ピンチロール４Ｌとの間隔の左右差ｄ_２が閾値を超えた場合に、スラブにねじれの形状異常が発生していると判定する判定方法である。尚、図９は、特許文献１で提案されたスラブのねじれ判定方法において、上下の出側ピンチロールの間隔の左右差ｄ_２を求める概略図であり、図９中の符号Ｇ_ｏｐは一方側のピンチロール間隔、Ｇ_ｄｒは他方側のピンチロール間隔である。

そこで、まず、比較のために、特許文献１に記載される判定方法に準じて、スラブの幅圧下を実施した（比較例）。ねじれが発生すると判定されたスラブは幅圧下を途中で停止して熱間圧延ラインから除去する処置を必要とした。ねじれが発生しないと判定されたスラブを下流側の粗圧延機以降の工程に運用した。その結果、比較例では、図１０に示すように、１００００本のスラブのうちの７本でねじれが発生し、熱間圧延ラインでスラブを除去する搬送トラブルが生じた。

ねじれが発生して搬送トラブルを起こした比較例の７本のスラブについて、幅圧下前に測定されていた温度情報に基づいて幅方向温度偏差ΔＴを求め、幅方向温度偏差ΔＴと幅圧下率γとの積（ΔＴ×γ）を算出した。算出結果を図１１に示す。図１１に示すように、ねじれが発生したスラブでは、「ΔＴ×γ」の値は６．３℃以上であった。

次いで、スラブ先端部（スラブの最先端から１．０ｍまでの範囲）の「ΔＴ×γ」を求め、求めた「ΔＴ×γ」に基づいて、ねじれの発生有無を判定し、ねじれが発生しないと判定されたスラブについて、幅圧下を行った（本発明例１）。本発明例１では、比較例の実績に基づき、「ΔＴ×γ」の閾値を６℃に設定し、スラブ先端部の「ΔＴ×γ」が閾値を超えた際は、ねじれ発生と判定して幅圧下を行わず、スラブを加熱炉に再度装入した。圧延したスラブ本数は比較例と同数の１００００本とした。

その結果、本発明例１においては、ねじれが発生し、熱間圧延ラインにおいて搬送トラブルを起こしたスラブは、前述した図１０に示すように、１００００本中の２本であり、比較例よりも減少した。これは、本発明例１では、幅圧下を行う前にスラブのねじれの発生有無を判定できたためである。

更に、スラブの先端部のみではなく、スラブの長手方向全長に亘って温度データを取得し、且つ、３００ｍｍ以上の幅圧下を実施するスラブに限定して「ΔＴ×γ」が閾値（６℃）を超えた場合にねじれが発生すると判定し、ねじれが発生しないと判定されたスラブについて、幅圧下を行った（本発明例２）。「ΔＴ×γ」が閾値（６℃）を超えたスラブは、ねじれ発生と判定して幅圧下を行わず、スラブを加熱炉に再度装入した。圧延したスラブ本数は比較例及び本発明例１と同数の１００００本とした。

その結果、本発明例２では、前述した図１０に示すように、ねじれによる搬送トラブルは発生しなかった。これは、本発明例２では、スラブ先端部よりも長手方向の後ろ側で発生するねじれも、幅圧下を行う前に予測して判定できたためである。

以上の結果から、本発明によって熱間圧延ラインのトラブルを未然に防止できることが確認できた。

１ スラブ
１ａ 幅圧下不良スラブ
２ａ 金型
２ｂ 金型
３ 入側ピンチロール
４ 出側ピンチロール
４Ｌ 出側ピンチロール（下側）
５ 座屈防止ロール
６ 座屈防止ロール
７ａ クランク
７ｂ クランク
８ａ クランク軸
８ｂ クランク軸
９ 幅圧下が行われていない部分の断面形状
１０ 幅圧下が行われた部分の断面形状
１１ 加熱炉
１２ 幅圧下装置
１３ 粗圧延機
１４ 仕上げ圧延機
１５ ランアウトテーブル
１６ コイラー
３０ 熱間圧延ライン

Claims (11)

1. 加熱炉と粗圧延機との間に幅圧下装置を有する熱間圧延ラインにおいて、
   前記加熱炉で加熱されたスラブを、幅圧下量ΔＷを圧下前のスラブ幅Ｗ０で除した値である幅圧下率γ（γ＝ΔＷ／Ｗ０）で前記幅圧下装置にて幅圧下するにあたり、
   前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、スラブの両側の幅端部の温度を求め、求めたスラブの両側の幅端部の温度差を幅方向温度偏差ΔＴとして定め、
   前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、当該幅方向温度偏差ΔＴと前記幅圧下率γとの積の値を求め、
   前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、前記積の値が閾値を超えた場合に、スラブを幅圧下することによってスラブにねじれが発生すると判定する、熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。
2. スラブの両側の幅端部の温度を、数値計算または測温機器によって求める、請求項１に記載の熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。
3. 加熱炉と粗圧延機との間に幅圧下装置を有する熱間圧延ラインにおいて、
   前記加熱炉で加熱されたスラブを、幅圧下量ΔＷを圧下前のスラブ幅Ｗ０で除した値である幅圧下率γ（γ＝ΔＷ／Ｗ０）で前記幅圧下装置にて幅圧下するにあたり、
   前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、スラブの幅方向温度分布を求め、スラブの幅方向中心位置を境として温度偏差が最大となる２点の温度の温度差を幅方向温度偏差ΔＴとして定め、
   前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、当該幅方向温度偏差ΔＴと前記幅圧下率γとの積の値を求め、
   前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、前記積の値が閾値を超えた場合に、スラブを幅圧下することによってスラブにねじれが発生すると判定する、熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。
4. スラブの幅方向温度分布を、数値計算または測温機器によって求める、請求項３に記載の熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。
5. 前記幅方向温度偏差ΔＴをスラブの長手方向全長において求める、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。
6. 加熱炉と粗圧延機との間に幅圧下装置を有する熱間圧延ラインにおいて、
   前記加熱炉で加熱されたスラブを、幅圧下量ΔＷを圧下前のスラブ幅Ｗ０で除した値である幅圧下率γ（γ＝ΔＷ／Ｗ０）で前記幅圧下装置にて幅圧下するにあたり、
   前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、スラブの両側の幅端部の温度を求め、求めたスラブの両側の幅端部の温度に該当する箇所の変形抵抗を求め、変形抵抗の差分を幅方向変形抵抗偏差Δｋとして定め、
   前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、当該幅方向変形抵抗偏差Δｋと前記幅圧下率γとの積の値を求め、
   前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、前記積の値が閾値を超えた場合に、スラブを幅圧下することによってスラブにねじれが発生すると判定する、熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。
7. 加熱炉と粗圧延機との間に幅圧下装置を有する熱間圧延ラインにおいて、
   前記加熱炉で加熱されたスラブを、幅圧下量ΔＷを圧下前のスラブ幅Ｗ０で除した値である幅圧下率γ（γ＝ΔＷ／Ｗ０）で前記幅圧下装置にて幅圧下するにあたり、
   前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、スラブの幅方向温度分布を求め、スラブの幅方向中心位置を境として温度偏差が最大となる２点の温度に該当する箇所の変形抵抗を求め、変形抵抗の差分を幅方向変形抵抗偏差Δｋとして定め、
   前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、当該幅方向変形抵抗偏差Δｋと前記幅圧下率γとの積を求め、
   前記幅圧下装置でスラブを幅圧下する前に、前記積の値が閾値を超えた場合に、スラブを幅圧下することによってスラブにねじれが発生すると判定する、熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。
8. 前記幅方向変形抵抗偏差Δｋをスラブの長手方向全長において求める、請求項６または請求項７に記載の熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。
9. 前記幅圧下装置による予定された幅圧下量が３００ｍｍ以上である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の熱間スラブ幅圧下でのねじれ判定方法により、スラブにねじれが発生すると判定された場合には、当該スラブは、幅圧下を実施せずに、前記加熱炉に再度装入する、熱間スラブの幅圧下方法。
11. 請求項１０に記載の熱間スラブの幅圧下方法により、熱間圧延ラインで製造される熱延鋼板の板幅を調整する、熱延鋼板の製造方法。

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