JP4751133B2 - 鋼材の熱間圧延方法及び鋼材の熱間圧延設備 - Google Patents

Description

本発明は，鋳造された鋼材を一枚ずつ圧延する鋼材の熱間圧延方法及び鋼材の熱間圧延設備に関する。

例えば鋼材の熱間圧延プロセスでは，鋳造されたスラブが加熱炉において加熱され，その後粗圧延機において粗圧延される。粗圧延によって圧延されて形成された粗バーは仕上圧延機において仕上圧延され，目標厚になった鋼板が巻取機に巻き取られる。これらの処理は，一連の熱間圧延ラインで行われ，この熱間圧延ラインでは，多数の鋼材が一枚ずつ連続して搬送され処理されている。

ところで，粗圧延機で粗圧延された後の粗バーの先端部と後端部には，例えばいわゆるフィッシュテールと呼ばれる形状不良ができる。この形状不良の先後端部は，厚みが不安定で，温度も低くなるので，このまま仕上圧延機に通すと，仕上圧延機のロールに圧痕（ロールマーク）などが形成される恐れがある。ロールに圧痕が形成されると，仕上圧延機により圧延された鋼板に周期的な表面痕ができ，歩留まりの低下を招く。このため，通常は，粗圧延と仕上圧延との間に，粗バーの先後端部を切断する処理が行われている。

上述の粗バーの先後端部の切断は，従来より仕上圧延機の直前に設けられたクロップシャーにより行われている（例えば，特許文献１参照）。例えばドラム型のクロップシャーは，例えば先端用と後端用の２枚の切断刃が取り付けられた回転ドラムが，粗バーの上下面に対向配置されて構成されている。そして，粗バーの先端部の通過時には，上下の回転ドラムを粗バーと同じ速度で粗バーの搬送方向と同じ方向に回転させて，上下の先端用の切断刃によって粗バーの先端部を挟み込んで切断し，また粗バーの後端部の通過時には，再度上下の回転ドラムを回転させて，上下の後端用の切断刃によって粗バーの後端部を切断していた。

特開２００３−２１１２０６号公報

上述したように熱間圧延ラインでは，複数の鋼材が連続的に処理されるため，クロップシャーによる切断も連続的に行う必要がある。しかしながら，クロップシャーにより鋼材を連続して切断する場合，先行する粗バーの後端部を切断してから，次の粗バーの先端部を切断するまでに時間を要する。

例えば上述のドラム型のクロップシャーの場合には，先行する粗バーの後端部が切断された後，例えば図１０に示すように回転ドラム１００の回転が減速され停止される。その後回転ドラム１００が一旦逆方向にスイングバックし，次の切断を行うための待機位置まで移動する。このスイングバックは，切断刃１０１を次の粗バーの搬送速度まで加速させるための助走として必要になる。このように，粗バーの後端部を切断した後，回転ドラム１００を停止させ，その後スイングバックさせるので，時間がかかる。また，他の型のクロップシャーも同様に，次の切断のための機械的な駆動時間が必要である。

このため，熱間圧延ラインにおいてクロップシャーを用いる際には，先行する粗バーの後端部を切断してから次の粗バーの先端部を切断するまでに十分な時間が必要であり，連続処理される前後の粗バーの間に十分なピッチ間隔を空ける必要があった。熱間圧延ラインにおける粗バーのピッチ間隔が長くなると，熱間圧延ラインにおける鋼板の生産性を十分に上げることはできない。

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，鋼材を連続的に処理する熱間圧延プロセスにおいて，粗バーの搬送ピッチを速めて，鋼材の生産性を向上することをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明によれば，鋼材の加熱，粗圧延，仕上圧延をこの順で行う熱間圧延ラインにおいて，粗圧延された後の粗バーの先端部と後端部を，仕上圧延される前にそれぞれ異なる切断機によって切断し，前記粗バーの先端部と後端部のそれぞれの切断後に，当該粗バーの先端付近と後端付近をそれぞれ加熱し，前記粗バーの先端付近よりも上昇温度が大きくなるように，前記粗バーの後端付近を加熱することを特徴とする鋼材の熱間圧延方法が提供される。

なお，「粗バーの先端付近」には，例えば粗バーの搬送中に他の部分よりも温度低下する範囲，例えば粗バーの端面から１〜３ｍまでの範囲が含まれる。さらに、「粗バーの後端付近」には，例えば粗バーの搬送中に他の部分よりも温度低下する範囲，例えば粗バーの端面から１〜３ｍまでの範囲が含まれる。

別の観点による本発明によれば，鋼材の熱間圧延ラインにおける粗圧延機と仕上圧延機との間に，粗圧延された後の粗バーの先端部を切断する先端部切断用切断機と，前記粗バーの後端部を切断する後端部切断用切断機を備え，前記粗圧延機と前記仕上圧延機の間であって前記先端部切断用切断機の後には，前記粗バーの先端付近を加熱する加熱装置が設けられ，前記粗圧延機と前記仕上圧延機の間であって前記後端部切断用切断機の後には，前記粗バーの後端付近を加熱する前記加熱装置とは別の加熱装置が設けられ，前記各加熱装置は，前記粗バーの後端付近を，前記先端付近よりも上昇温度が大きくなるように加熱できることを特徴とする鋼材の熱間圧延設備が提供される。

本発明によれば，熱間圧延ラインにおいて，連続処理される粗バーの搬送ピッチを速めて，鋼材の生産性を向上できる。

以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかる熱間圧延設備１の構成の概略を示す模式図である。

熱間圧延設備１は，例えば加熱炉１０と，粗圧延機群１１と，第１の切断機１２と，第２の切断機１３と，仕上圧延機群１４及び巻取機１５などをこの順に備え，熱間圧延ラインＬを構成している。熱間圧延ラインＬでは，複数の鋼材Ｈが連続的に搬送されながら処理される。

加熱炉１０は，例えばウォーキングビーム式の連続加熱炉であり，鋳造されたスラブＨを圧延に必要な温度に再加熱することができる。

粗圧延機群１１は，例えば熱間圧延ラインＬに沿って配置された複数の粗圧延機から構成されている。粗圧延機群１１は，仕上圧延に適する厚みまでスラブＨを圧延して粗バーＨを形成できる。

第１の切断機１２には，例えばドラム型のクロップシャー（フライングクロップシャー）が用いられている。第１の切断機１２は，例えば粗バーＨの通板方向の前後方向に回転可能な円筒状の回転ドラム２０を備えている。回転ドラム２０は，粗バーＨの上下面に対向配置されている。各回転ドラム２０の表面には，例えば２枚の切断刃２１が取り付けられている。切断刃２１は，例えば回転ドラム２０の回転軸に対して軸対称の位置に取り付けられている。第１の切断機１２は，上下の回転ドラム２０を回転させ，上下の切断刃２１同士で粗バーＨを挟む込み，そのときの剪断力によって粗バーＨを切断できる。

なお，回転ドラム２０は，粗バーＨの先端部切断用と後端部切断用の切断刃２１が一枚ずつ取り付けられているものであってもよいし，先端部切断用の２枚の切断刃２１が取り付けられているものであってもよい。

第２の切断機１３には，例えば第１の切断機１２と同様にドラム型のクロップシャーが用いられている。第２の切断機１３は，仕上圧延機群１４の直前に配置されている。第２の切断機１３は，上下の回転ドラム２０を回転させ，切断刃２１によって粗バーＨを切断できる。なお，第２の切断機１３の回転ドラム２０は，粗バーＨの先端部切断用と後端部切断用の切断刃２１が一枚ずつ取り付けられているものであってもよいし，後端部切断用の２枚の切断刃２１が取り付けられているものであってもよい。

仕上圧延機群１４は，例えば熱間圧延ラインＬに沿って配置された複数，例えば６，７台の仕上圧延機から構成されている。仕上圧延機群１４は，目標とする最終製品厚まで粗バーＨを圧延して鋼板Ｈを形成できる。

巻取機１５は，仕上圧延された鋼板Ｈをコイル状に巻き取ることができる。

なお，本実施の形態では，圧延材となる鋼材Ｈを圧延の段階に応じてスラブＨ，粗バーＨ，鋼板Ｈとする。

次に，以上のように構成された熱間圧延設備１で行われる鋼材Ｈの熱間圧延方法について説明する。

先ず，スラブＨが加熱炉１０において，圧延が可能な１０００℃以上に加熱される。加熱炉１０で加熱されたスラブＨは，粗圧延機群１１に搬送され，粗圧延される。このとき，粗バーＨの先端部と後端部には，いわゆるフィッシュテールと呼ばれる形状不良が形成される。

粗圧延された粗バーＨは，図２（ａ）に示すように第１の切断機１２に搬送され，形状不良の先端部が切断される。例えば粗バーＨの先端から１００〜２００ｍｍの先端部が切断される。このとき，回転ドラム２０が例えば粗バーＨと同じ速度で粗バーＨの進行方向と同じ方向に回転し，上下の切断刃２１による剪断力によって粗バーＨの先端部が切断される。切断が終了すると，回転ドラム２０は，減速され，次の切断を行うための待機位置（例えば切断刃２１が水平になる位置）まで戻され，停止される。第１の切断機１２は，粗バーＨの後端部の切断は行わず，次に搬入される粗バーＨの先端部の切断に備える。このように，第１の切断機１２は，連続的に搬入される粗バーＨの先端部のみを切断する。

第１の切断機１２を通過した粗バーＨは，図２（ｂ）に示すように続いて第２の切断機１３に搬送され，形状不良の後端部が切断される。例えば粗バーＨの後端から１００〜２００ｍｍの後端部が切断される。このときも，第２の切断機１３の回転ドラム２０が例えば粗バーＨと同じ速度で粗バーＨの進行方向と同方向に回転し，上下の切断刃２１による剪断力によって粗バーＨの後端部が切断される。切断が終了すると，回転ドラム２０は，減速され，次の切断を行うための待機位置（例えば切断刃２１が水平になる位置）まで戻され，停止される。第２の切断機１３は，粗バーＨの先端部の切断は行わず，次の粗バーＨの後端部の切断に備える。このように，第２の切断機１３は，連続搬入される粗バーＨの後端部のみを切断する。

第１及び第２の切断機において先端部と後端部が切断された粗バーＨは，仕上圧延機群１４に搬送され，所定の目標厚みに仕上圧延される。仕上圧延された鋼板Ｈは，巻取機１５にコイル状に巻き取られる。こうして一連の熱間圧延プロセスが終了する。この熱間圧延ラインＬにおいては，複数の鋼材Ｈが所定のピッチで連続的に搬送され，各鋼材Ｈに対して上記熱間圧延処理が施される。

以上の実施の形態によれば，粗バーＨの先端部と後端部がそれぞれ異なる切断機１２，１３により切断される。この結果，第１の切断機１２は，粗バーＨの先端部のみを切断し，第２の切断機１３は，粗バーＨの後端部のみを切断するので，各切断機１２，１３は，一つの粗バーＨに対して一回の切断を行えばよく，これにより，次の粗バーＨに対する切断準備を早いタイミングで完了することができる。

つまり，図３に示すように先端部を切断する第１の切断機１２については，例えば先行する粗バーＨ１の先端部が切断され，その粗バーＨ１が上下の回転ドラム２０の間を通過している間に，回転ドラム２０が減速し，所定の待機位置まで回転して，次の粗バーＨ２の切断準備を行う。これにより，例えば先行する粗バーＨが通過し終えたときには，第１の切断機１２は，次の粗バーＨ２に対する切断準備を完了できる。

また，図４に示すように後端部を切断する第２の切断機１３については，例えば先行する粗バーＨ１の後端部が切断されてから，次の粗バーＨ２が上下の回転ドラム２０の間を通過している間に，回転ドラム２０が減速し，所定の待機位置まで回転して，粗バーＨ２の後端部の切断準備を行う。これにより，粗バーＨ２の後端部が通過する時より十分早い時期に，第２の切断機１３が次の粗バーＨ２の後端部に対する切断準備を完了できる。

かかる場合，従来のように先行する粗バーＨ１の後端部を切断してから，次の粗バーＨ２の先端部を切断するまでの間に回転ドラムを所定の待機位置まで回転させる必要がない。その結果，図３及び図４に示すように先行する粗バーＨ１とその次の粗バーＨ２とのピッチ間隔Ｐを短縮することができ，その分，熱間圧延ラインＬにおける粗バーＨの生産性を向上できる。なお，発明者の検証によれば，従来は，一つの粗バーが切断されてから次の粗バーが切断されるまでに少なくとも４〜５秒必要であったが，本発明により，約半分の２秒間隔で粗バーを切断できることが確認されている。

ところで，粗バーＨの仕上圧延では，図５に示すように粗バーＨが５０〜２００倍に延ばされる。このため，粗バーＨの先端部が仕上圧延機群１４に入った後，粗バーＨの速度は，通常５分の１程度にまで減速される。それ故，通常は，切断から仕上圧延機に搬入されるまでの時間が，粗バーＨの先端部より後端部の方が著しく長くなる。このように仕上圧延機までの時間が長いと，搬送中に粗バーＨの後端付近の温度が低下し硬化して，仕上圧延機のワークロールに凹疵などを生じさせ，それが鋼板Ｈに転写され，鋼板Ｈに凹疵ができることが懸念される。上記実施の形態では，上流側の第１の切断機１２において粗バーＨの先端部を切断し，仕上圧延機に近い第２の切断機１３において粗バーＨの後端部を切断するので，粗バーＨの後端部の切断から仕上圧延までにかかる所要時間を短縮して，粗バーＨの後端部側の温度低下と硬化を抑制できる。この結果，硬化した粗バーＨの後端部によって仕上圧延機のワークロールに凹疵ができることを防止できる。

以上の実施の形態で記載した熱間圧延設備１に，粗バーＨの先端付近を加熱する加熱装置を設けるようにしてもよい。例えば図６に示すように，加熱装置３０は，第１の切断機１２と第２の切断機１３との間に設置される。加熱装置３０は，例えば誘導加熱法，変圧器効果型通電加熱法又は直接通電加熱法などの加熱方式のものが用いられ，粗バーＨを幅方向の全体に亘って均一に加熱することができる。

そして，熱間圧延プロセスにおいては，粗バーＨの先端部が第１の切断機１２で切断された後，直ちに粗バーＨの先端付近が加熱装置３０により加熱される。このとき，例えば粗バーＨの先端から少なくとも１ｍ以上の部分が，例えば５℃以上昇温するように加熱される。これにより，切断後の粗バーＨの先端付近が仕上圧延機群１４に搬入されるまでに冷えて硬化することを防止できる。この結果，冷えて硬化した粗バーＨの先端付近が仕上圧延機に搬入されて仕上圧延機のワークロールに凹疵ができることを防止できる。

なお，第１の切断機１２と粗圧延機群１１との間に加熱装置３０を設けて，第１の切断機１２により切断される前に，粗バーＨの先端付近を予め加熱してもよい。

また，前記実施の形態において，加熱装置３０によって粗バーＨの後端付近も加熱してもよい。かかる場合，例えば粗バーＨが加熱装置３０を通過する際に，先端付近と後端部付近の両方が加熱される。こうすることにより，仕上圧延前に，粗バーＨの先端付近と後端部付近が冷えて硬化することが防止できる。この結果，仕上圧延機のワークロールに凹疵ができて鋼板Ｈに表面疵ができることを防止できる。

前記実施の形態において，粗バーＨの後端付近を別の加熱装置により加熱してもよい。例えば図７に示すように，加熱装置４０が，第２の切断機１３と仕上圧延機群１４との間に設置される。加熱装置４０は，例えば誘導加熱法，変圧器効果型通電加熱法又は直接通電加熱法などの加熱方式のものが用いられ，粗バーＨを幅方向の全体に亘って均一に加熱することができる。そして，熱間圧延プロセスにおいては，粗バーＨの後端部が第２の切断機１３で切断された後，粗バーＨの後端付近が加熱装置４０により加熱される。このとき，例えば粗バーＨの後端から少なくとも１ｍ以上の部分が，例えば１０℃以上昇温するように加熱される。また，例えば加熱装置３０による粗バーＨの先端付近の温度上昇よりも加熱装置４０による粗バーＨの後端付近の温度上昇が大きくなるように，各加熱装置３０，４０の加熱量や加熱温度が制御される。かかる場合，切断後の粗バーＨの後端付近の冷却，硬化を抑制できる。なお，加熱装置４０は，第２の切断機１３と第１の切断機１２との間に設置され，切断する前に粗バーＨの後端部を加熱するようにしてもよい。

以上の実施の形態では，熱間圧延設備１において，上流側の第１の切断機１２により粗バーＨの先端部を切断し，下流側の第２の切断機１３により粗バーＨの後端部を切断していたが，第１の切断機１２により粗バーＨの後端部を切断し，第２の切断機１３により粗バーＨの先端部を切断するようにしてもよい。かかる場合，第１の切断機１２と第２の切断機１３との間に，例えば上述の加熱装置３０が設けられる。第１の切断機１２の回転ドラム２０には，粗バーＨの先端部切断用と後端部切断用の切断刃２１が一枚ずつ取り付けられているものか，若しくは後端部切断用の２枚の切断刃２１が取り付けられているものが用いられる。また，第２の切断機１３の回転ドラム２０には，粗バーＨの先端部切断用と後端部切断用の切断刃２１が一枚ずつ取り付けられているものか，若しくは先端部切断用の２枚の切断刃２１が取り付けられているものが用いられる。

熱間圧延プロセスでは，図８（ａ）に示すように粗圧延機群１１を通過した粗バーＨが第１の切断機１２に搬入され，粗バーＨの先端部が切断されず，粗バーＨの後端部のみが切断される。第１の切断機１２を通過した粗バーＨは，加熱装置３０に搬入される。加熱装置３０では，例えば切断された粗バーＨの後端付近が加熱される。このとき，例えば粗バーＨの後端から少なくとも１ｍ以上の部分が，例えば４０℃以上昇温するように加熱される。その後，粗バーＨは，図８（ｂ）に示すように第２の切断機１３に搬入され，粗バーＨの先端部が切断される。先端部が切断された粗バーＨは，仕上圧延機群１４に搬入され，仕上圧延され，その後巻取機１５で巻き取られる。

かかる場合，粗バーＨの先端部と後端部がそれぞれ異なる切断機により切断されるので，上述した実施の形態と同様に各切断機の切断準備を早い段階で完了できる。それ故，先行する粗バーＨとその次の粗バーＨとのピッチ間隔Ｐを短くすることができ，その分，粗バーＨの生産性を向上できる。また，切断直後に粗バーＨの後端付近が加熱装置３０により加熱されるので，切断から仕上圧延までに時間のかかる粗バーＨの後端付近が冷えて硬化することがない。この結果，硬化した粗バーＨにより仕上圧延機のワークロールに凹疵ができて鋼板Ｈに表面疵ができることを防止できる。

なお，前記実施の形態において，加熱装置３０を第１の切断機１２の上流側に設けて，切断する前に粗バーＨの後端部を予め加熱するようにしてもよい。

また，前記実施の形態において，加熱装置３０によって粗バーＨの先端付近も加熱してもよい。かかる場合，例えば粗バーＨが加熱装置３０を通過する際に，先端付近と後端部付近の両方が加熱される。こうすることにより，仕上圧延前に，粗バーＨの先端付近と後端部付近が冷えて硬化することが防止できる。この結果，仕上圧延機のワークロールに凹疵ができて鋼板Ｈに表面疵ができることを防止できる。

前記実施の形態において，粗バーＨの先端付近を別の加熱装置によって加熱してもよい。例えば第２の切断機１３と仕上圧延機群１４との間に設けられた上述の加熱装置４０（図９に示す）によって，粗バーＨの先端付近を加熱するようにしてもよい。かかる場合，第２の切断機１３により粗バーＨの先端部が切断され，粗バーＨが第２の切断機１３を通過した後，図９に示す加熱装置４０により，粗バーＨの先端付近が加熱される。このとき，上述の加熱装置４０による粗バーＨの先端付近の温度上昇よりも加熱装置３０による粗バーＨの後端付近の温度上昇が大きくなるように，各加熱装置３０，４０の加熱量，加熱温度が制御される。かかる場合，仕上圧延前に，粗バーＨの先端付近が冷えて硬化することが抑制できる。なお，加熱装置４０は，第２の切断機１３と第１の切断機１２との間に配置され，切断する前に粗バーＨの先端部を加熱するようにしてもよい。さらに，加熱装置３０と加熱装置４０は，双方とも第２の切断機１３と仕上圧延機群１４との間に配置されていてもよい。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば，本実施の形態における切断機は，上下の各回転ドラムに２枚の切断刃が設けられていたが，各回転ドラムに一枚の切断刃が設けられているものであってもよい。また，本実施の形態における切断機は，ドラム型のクロップシャーであったが，対向する上刃と下刃を上下動させて粗バーを挟んで切断するぺンデュラムシャーなどの他の切断機であってもよい。また，粗圧延機や仕上圧延機の数や形式も限定されるものではない。

本発明は，鋼材の熱間圧延において生産性を向上する際に有用である。

熱間圧延設備の構成の概略を示す模式図である。 図１の熱間圧延設備において粗バーの切断の様子を示す説明図である。 第１の切断機における粗バーのピッチ間隔を説明するための第１の切断機周辺の拡大図である。 第２の切断機における粗バーのピッチ間隔を説明するための第２の切断機周辺の拡大図である。 熱間圧延設備において粗バーが仕上圧延されている状態を示す説明図である。 加熱装置を備えた熱間圧延設備の構成を示す模式図である。 ２つの加熱装置を備えた熱間圧延設備の構成を示す模式図である。 熱間圧延設備における粗バーの切断の様子を示す説明図である。 熱間圧延設備において粗バーの先端付近を加熱する様子を示す説明図である。 切断後のクロップシャーの回転ドラムの動作例を示す説明図である。

符号の説明

１ 熱間圧延設備
１０ 加熱炉
１１ 粗圧延機群
１２ 第１の切断機
１３ 第２の切断機
１４ 仕上圧延機群
１５ 巻取機
Ｌ 熱間圧延ライン
Ｈ 粗バー

Claims (2)

1. 鋼材の加熱，粗圧延，仕上圧延をこの順で行う熱間圧延ラインにおいて，粗圧延された後の粗バーの先端部と後端部を，仕上圧延される前にそれぞれ異なる切断機によって切断し，前記粗バーの先端部と後端部のそれぞれの切断後に，当該粗バーの先端付近と後端付近をそれぞれ加熱し，前記粗バーの先端付近よりも上昇温度が大きくなるように，前記粗バーの後端付近を加熱することを特徴とする，鋼材の熱間圧延方法。
2. 鋼材の熱間圧延ラインにおける粗圧延機と仕上圧延機との間に，粗圧延された後の粗バーの先端部を切断する先端部切断用切断機と，前記粗バーの後端部を切断する後端部切断用切断機を備え，
   前記粗圧延機と前記仕上圧延機の間であって前記先端部切断用切断機の後には，前記粗バーの先端付近を加熱する加熱装置が設けられ，
   前記粗圧延機と前記仕上圧延機の間であって前記後端部切断用切断機の後には，前記粗バーの後端付近を加熱する前記加熱装置とは別の加熱装置が設けられ，
   前記各加熱装置は，前記粗バーの後端付近を，前記先端付近よりも上昇温度が大きくなるように加熱できることを特徴とする，鋼材の熱間圧延設備。

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