JPH10192903A - 熱間圧延用スラブの幅圧下方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】歩留まりを低下させずに連続鋳造スラブの幅圧
下を大きくとれる方法の提供。 【解決手段】スラブの幅端部を冷却してから幅方向に圧
下する。たとえば、鋼材にあっては、図３の幅端部２、
３の部分を中央部より200 ℃以上の温度差をつけるよう
に冷却するか、あるいは一般的に塑性材料スラブの幅端
部と中央部の変形抵抗の比が１．５倍以上となるよう幅
端部を冷却してから幅方向に圧下する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属材料スラブを熱
間圧延するに際し、効率よく製品に適合する幅に圧下す
る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄鋼産業では連続鋳造機の能力向
上のため、スラブ幅の集約化と幅拡大が進められてき
た。これに対応して、下工程の圧延工場では幅圧下量の
拡大が進められてきた。これら圧延工場で製造されるも
のとしては熱延鋼板、Ｈ形鋼、または中間製品のブルー
ムなどがある。

【０００３】幅圧下の方法としては金型あるいは金敷を
用いてのプレスによる幅圧下法と、エッジングロール
（エッジャーとも言う）を用いての幅圧下法とがある。

【０００４】プレスによる幅圧下法は、幅圧下時に金型
と材料との接触長さを大きくとれるため圧下効率が高
く、スラブ先後端部のフィッシュテール（スラブの前後
端が矩形にならず魚の尾状になること）の最小化が可能
であり、近年広く採用されるようになってきている。

【０００５】しかし、プレスによる幅圧下法は圧下条件
を最適化することにより、前後端のクロップロスの最小
化が可能である反面、プレスの圧下周期に相当するスラ
ブ幅変動があること、およびプレスによる圧下は、圧延
法に比べスラブの搬送に時間がかかるので生産効率が低
下するという問題がある。

【０００６】エッジャーによる幅圧下は圧下量が大きく
なると、前後端でのフィッシュテールが増大するため圧
下量に制約がある。そのため連続鋳造工程で製造するス
ラブ幅の種類数を増やさねばならず、連続鋳造の能率低
下や、スラブ在庫量の増加いう問題がある。

【０００７】フィッシュテールを低減するエッジング圧
延法として、「鉄と鋼」67(1981),p.2375には、スラブ
を途中まで幅圧下し、エッジャーを開放して空送りした
あと、残りの部分を逆方向から圧延する「噛み戻し圧延
法」が開示されている。

【０００８】この方法は、フィッシュテールの低減効果
は認められるが、通常圧延よりパス回数が増加するため
圧延能率が低下するという問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はスラブ
を幅圧下する際に、能率を低下させず、フィッシュテー
ルによる歩留ロスを抑制できる圧延方法を提供すること
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の課題を解決する
手段は以下の方法による。

【００１１】(1)スラブの幅端部を冷却した後、幅圧下
することを特徴とする熱間圧延用スラブの圧下方法。

【００１２】ここで、スラブの幅端部とは、図１に示す
ように、断面の長辺部の中央部を除く上下両面の両端部
３（概念的には１／３幅以下）の部分または、左右の短
辺部２（側面部とも言う）の部分のいずれか、または３
の部分と２の部分との両方を含めた部分のことを言う。

【００１３】(2)幅圧下ロールの孔型深さの３倍以下の
幅にわたってスラブの長辺幅端部を冷却することを特徴
とする前記(1) に記載の熱間圧延用スラブの幅圧下方
法。

【００１４】ここで言う冷却方法として、図２に図１の
側面部２の部分のみを冷却する方法の模式図を示す。ま
た、図３に図１の上下両面の両端部３の部分と側面部２
の部分の両方を冷却する方法の模式図を示す。

【００１５】(3)スラブ中央部の変形抵抗Kc（kgf/mm
² ）と幅端部の変形抵抗Ke（kgf/mm² ）の比が、Ke／Kc
＞ 1.5なる関係を満たすことを特徴とする前記(1) 項ま
たは(2)項のいずれか１項に記載の熱間圧延用スラブの
幅圧下方法。

【００１６】なお、中央部の変形抵抗とは、概念的には
スラブの幅中央部のおよそ１／３幅以上で１／２幅以下
の部分の平均変形抵抗を言い、幅端部の変形抵抗とは概
念的にスラブ幅端のおよそ１／６幅以上で１／３幅以下
の部分の平均変形抵抗を言う。

【００１７】(4)スラブ中央部の温度Tc（℃）と幅端部
の温度Te（℃）が、Tc-Te ＞200 なる関係を満たすこと
を特徴とする前記(1) 項から(3) 項までのいずれか１項
に記載の熱間圧延用鋼スラブの幅圧下方法。

【００１８】なお、スラブ中央部の温度とは、スラブの
幅中央部の表面温度にて代表し、幅端部の温度とは、側
面部（図１の符号２の部分）の中央の表面温度で代表し
たものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】発明者は上記課題を検討するにあ
たって、下記のように考えた。

【００２０】(A) ロールによる圧延はプレスによる圧延
に比べ、圧下の影響は深部にまで及ばない。そのため、
圧下された部分はロール接触部の前後に流れ、フィッシ
ュテールが増大する。

【００２１】(B) プレスのように圧下力を深部に及ぼす
ためには、ロールに接触する部分の変形量を少なくし、
ロールから遠くなるほど変形を大きくすればよい。その
ためにはロールと接触する部分の変形抵抗を増大するこ
と、すなわちスラブ幅端部の温度を下げることで実現で
きる。

【００２２】(C) 品質面の制約などから熱延工程で被圧
延材を冷却するのは問題がある。しかし、中間素材とし
てのスラブ圧延なら問題はない。

【００２３】以上の素検討をもとに、発明者は更に検討
と実験を行った結果、以下の知見を得た。

【００２４】(A) スラブの幅端部を強制冷却して、幅端
部をスラブの中央部より低温にして、幅圧下を行えば、
スラブの幅端部に生じるドッグボーン、すなわち、図５
または図７に示すように、スラブ幅端部近傍で局部的に
盛り上がる現象は小さくなる。

【００２５】(B) 幅端部を強制冷却した後、幅圧下すれ
ば、前後端の幅垂れ（幅が小さくなることと両端の突き
出すこと）を小さくできる。

【００２６】(C) スラブ幅端部のドッグボーンが小さく
なることと、前後端の幅垂れが小さくなり、スラブ段階
でのフィッシュテールが小さくなる。

【００２７】上記の検討を確認するに際し、発明者は下
記実験１および実験２を行った。

【００２８】(1)実験１ (A) 試料として、厚さ24.7mm、幅150mm 、長さ250mm の
低炭素鋼片（C:0.05%、Mn:0.25%、Si:0.02%）を用い
た。試料片の幅と厚さは実プロセスのスラブの約１０分
１の大きさである。試料は６種で試料ナンバー１種あた
り２片（ドッグボーン調査用とフィッシュテール観察
用）を用意した。

【００２９】これらの試料を1200℃に加熱後、試料１は
側面部の温度が 900℃になるまで自然空冷した。試料２
〜６は図２のように両側面部を強制冷却して 850℃〜 6
50℃になるようにした。なお、冷却水によって試料中央
部が冷えないようエアパージ７を施した。また、試料１
の空冷時間にあわせ、試料２〜６の空冷時間と水冷時間
を調整し、幅中央部温度が６種の試料についてほぼ等し
くなるよう、かつ側面が所定の各種温度になるようにし
た。幅中央部の温度は1030〜1050℃であった。

【００３０】図４は幅圧下に使用した孔型つきロールの
概略図（ａ）、および圧延状況を示す図（ｂ）である。
孔型の深さは12mmである。

【００３１】パススケジュールは第１パスから第４パス
までに、117.3mmまで幅圧下した後、平ロール部で厚み
方向24.7mmまで圧延し、ドッグボーン部を平坦化した。
実験１のパススケジュールを表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】(B) 幅圧下終了時に１種あたり２つの試料
の内、１つを取り出し切断してドッグボーン変形を観察
した。同条件のもう一つの試料はさらに平圧延を行いフ
ィッシュテールの形状を観察した。

【００３４】図５は幅圧下終了時の試料の長手方向のほ
ぼ中央部での供試材の断面形状（ドッグボーン）の状況
を示す。表２にドッグボーンの形状データを示す。表２
のデータ項目の寸法は図１２の（ａ）に示すとおりであ
る。

【００３５】試料１（空冷）の場合、板幅中央と幅端部
の変形抵抗差が小さいため、幅圧下による変形が幅端部
に集中しやすく、ドッグボーン変形が顕著であり、孔型
カラー部に噛み出しが発生している。

【００３６】

【表２】

【００３７】中央部と端面温度差が大きい試料４〜６の
場合、幅端部の変形抵抗は板幅中央に対して大きくな
り、変形しにくくなる。その結果、幅圧下による変形は
板幅中央に向かって浸透しやすくなり、ドッグボーン変
形は抑制されている。

【００３８】図５にドッグボーン部を平圧延したあとの
先後端のフィッシュテール形状を示し、表３にフィッシ
ュテール形状の数値を示す。表３のデータ項目の寸法位
置は図１２の（ｂ）に示すとおりである。

【００３９】

【表３】

【００４０】図６および表３からわかるように、幅端部
の温度が低くなるほどフィッシュテールは減少し、試料
１（空冷）では、約15mmあったフィッシュテールが、試
料３（800 ℃冷却）では約10mm、試料６（650 ℃冷却）
の場合は約5mm まで減少した。 フィッシュテール部は
前後端で幅が小さくなっていて、この部分もクロップと
して切り落とさなければならない。幅小を1mm まで許容
できるものとして、切り捨て量（クロップロス）を算出
した。これは実プロセスでの幅管理の目標値10mmを想定
したものである。

【００４１】実験１において、端面温度とクロップロス
量との関係は図９の実線のようになる。ここでは、端面
温度が 800℃以下では、強制冷却なしの場合に比べて、
クロップロス量は半分以下になっている。さらに低い温
度域では曲線の傾きが小さくなり、同じ温度差に対して
クロップロス低減効果は少なくなっている。従って、鋼
材の場合、クロップロス量を半分以下にすることを目標
にするなら、端面冷却温度としては 850℃以下が望まし
い。中央部との温度差で言えば、200 ℃を目標とすれば
よいことになる。

【００４２】(2)実験２ 実験１では、図５の試料１、２のように、端面部をあま
り冷却していない試料では孔型ロールのカラー部での噛
み出しが発生した。この対策として、端面だけでなく、
幅端部のロール孔型と接する部分も冷却する実験を行っ
た（実験２）。

【００４３】冷却装置は図３に示すような装置である。
長辺側幅端の冷却幅は孔型ロール深さの２倍である。

【００４４】実験１と同じく試料を６種用意した。試料
７は試料１と同じ比較材で、端面温度が900 ℃になるま
で空冷したものである。試料８〜１２は端面と長辺幅端
部を冷却したものである。温度は端面で測定した。幅圧
下および平圧延のパススケジュールは実験１と同じで、
表１に示すとおりである。

【００４５】圧延結果として、図７に実験２のドッグボ
ーン形状を示す。表４にドッグボーンの形状データを示
す。

【００４６】前記実験１において「噛み出し」が発生し
た試料３に比較して、同じ端面温度の試料９では噛み出
しが発生しなかった。

【００４７】

【表４】

【００４８】中間素材としてのスラブ幅圧延では軽度の
噛み出しは有害ではないが、重度のものはまくれ込んで
製品疵原因となったり、材料種類によっては噛み出しの
コーナー部で割れになることがある。従って、幅圧下量
を大きくしたいときには、幅端部上下面の冷却をする方
が望ましい。

【００４９】実験２の結果として、図８に平圧延後の前
後端フィッシュテール形状を示す。表５にフィッシュテ
ールの形状データを示す。

【００５０】実験１にくらべ、実験２では全般にフィッ
シュテール長さが短くなった。これは長辺側端部上下面
を冷却したため、ドッグボーンに逃げる分が減少し、エ
ッジャーロールによる圧下が中心部に及んでフィッシュ
テールを改善したものと思われる。

【００５１】

【表５】

【００５２】図５、および図７のドッグボーンの盛り上
がり状況から見て、長片側の幅端部冷却は孔型深さの２
〜３倍とするのが好ましいことがわかる。

【００５３】図９は前記実験１および実験２から得られ
た端部温度とクロップロス量との関係を図示したもので
ある。図９の点線で表すグラフは実験２の場合のクロッ
プロスである。これは実験１にくらべて、更にクロップ
ッロス量が少ない。

【００５４】また、この図からわかるように、クロップ
ロス量が半分になる限界温度は870℃付近である。

【００５５】実際の普通鋼材の圧延において本発明の端
面冷却方法を適用するには、端面温度で管理するか、ス
ラブ中央部と端面との温度差を管理して操業すればよ
い。しかし、圧延対象鋼種や金属の種類が異なる場合、
変形抵抗を指標とした換算が必要である。

【００５６】図１０は図９の横軸の温度目盛りのかわり
に、幅端部の変形抵抗Keと中央部の変形抵抗Kcの比、Ke
／Kcで横軸を換算したものである。換算に用いた低炭鋼
の変形抵抗を、図１１に示す。

【００５７】図１０においては、図９における850 ℃に
相当するのは、Kc/Km ＝1.5 のところである。すなわ
ち、Kc/Km ＞1.5 でクロップロス量が半分以下になる。
金属の種類が異なる場合は、前記変形抵抗値の差に相当
する温度差を見いだし、現場での管理指標とするのがよ
い。

【００５８】なお、本発明の実施形態としては実験１、
実験２のような方法以外に、スラブの長辺側幅端部（図
１の符号３の部分）のみ積極的に冷却し、側面部（同符
号２の部分部）を冷却しない方法もある。

【００５９】

【実施例】鋼スラブを幅圧下した実施例について説明す
る。

【００６０】対象スラブは厚さ 267mm、幅1600mmの連続
鋳造スラブである。トーチで切断後、再加熱および幅端
部の強制冷却を行うことなく図３に示すような台形孔型
（実際のロール寸法は各寸法値のほぼ１０倍である）を
設けた水平ロール（ロール径φ1340）で表６に示すパス
スケジュールで1250mmまでエッジング圧下した後、厚さ
265mmまで水平圧延した。

【００６１】

【表６】

【００６２】圧延時のスラブ表面の温度は幅端部で900
℃、幅中央で1050℃であった。圧延後のスラブの前後端
には、約140mm のフィッシュテールが生じていた。

【００６３】次に、前記の連続鋳造スラブの幅端部およ
び長辺幅端部250mm を750 ℃まで水スプレーで冷却し、
同様に表６に示すパススケジュールで1250mmまで幅圧下
し、更に厚さ265mm まで水平圧延した。幅中央部の温度
は1040℃であった。このようにして得た厚さ 265mmのス
ラブの前後端のフィッシュテールは約50mmであった。こ
の結果のスラブの形状を表７に示す。表７の比較例およ
び本発明例は、実験２の試料７および試料１０に対応し
ている。幅小の発生状況、フィッシュテール（ＦＴ）高
さ、ＦＴの状況（スラブ幅と尖端幅との差）など相似的
に一致していた。

【００６４】

【表７】

【００６５】

【発明の効果】本発明の熱間圧延用スラブの幅圧下法に
よれば、熱間圧延用スラブを幅圧下する際に、（イ）幅
端部に発生するドッグボーン変形を抑制し（ロ）先後端
に生じるフィッシュテールを低減することにより、
（ハ）先後端のフィッシュテールの除去に要するクロッ
プロスの低減が可能となる。

【００６６】従って、幅圧下量の拡大によるスラブ幅の
集約化とスラブ鋳込み幅の拡大が実現できるので、連続
鋳造の効率と能力が大きく向上し、スラブ在庫の削減が
可能になりコスト低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】幅端部を説明する図である。

【図２】スラブ側面の冷却装置の模式図である。

【図３】スラブ側面および長辺側端部面の上下面を冷却
する装置の模式図である。

【図４】実験に用いたロールの形状と幅圧下の状況とを
説明する図である・

【図５】実験１によるドッグボーン形状を示す図であ
る。

【図６】実験１によるフィッシュテール形状を示す図で
ある。

【図７】実験２によるドッグボーン形状を示す図であ
る。

【図８】実験２によるフィッシュテール形状を示す図で
ある。

【図９】スラブ幅端部を冷却した場合の、冷却温度とク
ロップロス量の関係を示す図である。

【図１０】スラブ幅端部を冷却した場合の、中央部対幅
端部の変形抵抗の比とクロップロス量の関係を示す図で
ある。

【図１１】低炭鋼の温度と変形抵抗の関係を表す図であ
る。

【図１２】表２〜５の寸法の位置を説明する図である。

【符号の説明】

１：試料片 ２：スラブ側面 ３：スラブ長辺側幅端部 ４：側面水冷ノズル ５、６：上下面水冷ノズル ８：孔型つきロール ９：台形孔型

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スラブの幅端部を冷却した後、幅圧下する
   ことを特徴とする熱間圧延用スラブの幅圧下方法。
2. 【請求項２】幅圧下ロールの孔型深さの３倍以下の幅に
   わたってスラブの長辺幅端部を冷却することを特徴とす
   る請求項１に記載の熱間圧延用スラブの幅圧下方法。
3. 【請求項３】スラブ中央部の変形抵抗Kc（kgf/mm²）と
   幅端部の変形抵抗Ke（kgf/mm²）の比が、Ke／Kc＞1.5な
   る関係を満たすことを特徴とする請求項１または請求項
   ２のいずれか１項に記載の熱間圧延用スラブの幅圧下方
   法。
4. 【請求項４】スラブ中央部の温度Tc（℃）と幅端部の温
   度Te（℃）が、200 ＜Tc-Te なる関係を満たすことを特
   徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記
   載の熱間圧延用鋼スラブの幅圧下方法。