JP4677702B2

JP4677702B2 - Hot rolling method

Info

Publication number: JP4677702B2
Application number: JP2001302508A
Authority: JP
Inventors: 敏樹蛭田; 行宏松原; 正法北原; 太後藤; 和也宮川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003112201A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度の金属板を製造するための熱間圧延方法及び熱間圧延ラインに関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属ストリップは、仕上圧延機を配置した熱間圧延ラインにおいて圧延されて製造される。
例えば、鋼ストリップを製造する熱間圧延ラインにおいては、図６に模式的に示すように、加熱されたスラブと呼ばれる金属片Ｓを粗圧延機２で粗圧延し、次いで仕上圧延機３で圧延を施して金属ストリップ１とし、冷却装置４で所定の冷却を行ない、符号5a、5bのいずれか一方のコイラに巻き取られて、金属ストリップ製品とされる。
【０００３】
なお、スラブは、図示しない加熱炉で加熱されて抽出される場合や加熱炉を経ずに上工程から高温状態で直送される場合もある。また、鋼ストリップ製品は、場合により、シートーバーが仕上圧延機に直接供給されて粗圧延を省略して製造されることもある。図６中符号5c、5dはマンドレルであり、それぞれコイラ5a、5bに付設され図示しない制御装置により回転速度を制御されて、冷却装置４で冷却された金属ストリップ１を巻き付けて、コイル状の金属ストリップ製品とすることができるように構成されている。
【０００４】
この金属ストリップ製品の高強度化のため、従来から、結晶粒の微細化を図る鋼の熱間圧延方法が種々検討されてきている。
その代表的なものとして、特開昭63-223124 号公報等に開示されているいわゆる制御圧延法がある。
制御圧延法の原理は、オーステナイトγ→フェライトα変態時のフェライトα（以下、単にαと記す）核の生成場所となる、γ（以下、単にγと記す）粒界を増やすこと及び転位などの格子欠陥をより多量に導入することにより、γ→α変態時にα粒を数多く生成して、結晶粒の微細化を実現しようとするものであるが、金属片（仕上圧延前）の板厚と金属ストリップ製品（仕上圧延後）の板厚が決まっているために、γ→α変態時までに導入できる歪み量には制約があり、一般に、制御圧延法では平均結晶粒径５μｍが限界であると言われている。
【０００５】
そこで、本発明者らは、先に、特願2001−116897号において、この限界を打破して、従来以上に高強度製品とするための熱間圧延方法および熱間圧延ラインを提案した。本発明者らの方法は、仕上圧延を施された金属ストリップに繰り返し曲げ加工を施し、その後冷却する熱間圧延方法であり、金属片（仕上圧延前）および金属ストリップ製品（仕上圧延後）の板厚を同じとした場合でも、金属ストリップ製品の組織の結晶粒を微細化することができるという新技術である。
【０００６】
だが、上記の熱間圧延方法においても、仕上圧延を施された金属ストリップにレベラにより繰り返し曲げ加工を施すので、有限回数の曲げにより金属板１に付与できる歪み量には限界が有り、より結晶粒を微細化させる改善余地があった。
一方、特開2001−140016号公報には、鋼を加熱してオーステナイト化した後に温度が所定の範囲にあるうちに、圧延を上下ワークロールのロール軸が平面図的に見てクロス角度１°以上に交差した状態で行う微細組織鋼の製造方法が示されている。
【０００７】
しかしながら、特開2001−140016号公報に開示されている実施例は、クロス角度を 1.5°とかなり大きくすることにしており、1.5 °というような実用上頻繁に用いるクロス角度のレベルを超えて、ロール軸を大きな角度で交差させた状態で圧延を行った場合において、ようやく結晶粒径が微細化されることを示しており、それよりクロス角度を小さくした場合においては、結晶粒を微細化させる効果があるものかどうかは明らかではなかった。加えて、クロス角度を大きくすると、後述のように、絞り込みなどの通板上の支障が生じる可能性も高くなってくるという問題もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、本発明者らが先に提案した、仕上圧延を施された金属ストリップに繰り返し曲げ加工を施し、その後冷却する熱間圧延方法に係る技術を改善することにあり、実際的なレベラ条件（押し込み量、段数）の範囲内で、結晶粒を一段と微細化することができる熱間圧延方法および熱間圧延ラインを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、金属板の結晶粒を微細化する方法を鋭意検討し、クロス圧延機中最終スタンドの上下ワークロールのロール軸が平面位置でクロス角度１°未満に交差した状態で圧延を行った場合であっても、仕上圧延でのせん断歪みとレベラでのレベラ付加歪みとの複合効果により、金属ストリップ製品の結晶粒を一段と微細化することができるという知見を得て、本発明を完成させた。ここで、クロス角度とは、仕上圧延機群のうちのさらにクロス圧延機中の最終スタンドのクロス角度とする。
【００１０】
本発明は、金属片に熱間で仕上圧延を含む圧延を施す熱間圧延方法において、前記仕上圧延では、クロス圧延機中最終スタンドの上下ワークロールがクロス角度0.5 °以上１°未満で交差している状態で前記金属片に圧延を施して金属ストリップとし、さらに該仕上圧延後の金属ストリップに繰り返し曲げ加工を施し、その後冷却することを特徴とする熱間圧延方法である。その際、前記仕上圧延後の金属ストリップに繰り返し曲げ加工を施す前に前記仕上圧延後の金属ストリップを冷却することが好ましい。
【００１３】
尚、本発明にいう金属ストリップは、金属板をも含む意味とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係る熱間圧延ラインについて、図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。なお、本発明に係る熱間圧延ラインにおいて、粗圧延機２、第１の冷却設備４及びマンドレル5c、5dをそれぞれ有するコイラ5a、5bは、従来の熱間圧延ライン（図６参照）に設置されているものと同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００１５】
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る熱間圧延ラインであり、仕上圧延機３の最終圧延スタンドの下流にレベラ６と、冷却設備４とが上流から下流に向かってこの順に配置されている。以下、冷却設備４を第１の冷却設備４ともいう。また、図１（ｂ）は、第２の実施の形態に係る熱間圧延ラインであり、図１（ａ）に示す熱間圧延ラインの設備に加えて、仕上圧延機３の最終圧延スタンドとレベラ６間に第２の冷却設備７が配置されている。
【００１６】
ここで、仕上圧延機３は、基本的には従来の仕上圧延機と同じであるが、後述する、上下ワークロール3aのロール軸を所定のクロス角度で交差している状態で圧延を可能とするロールクロス機構が少なくとも１つの圧延スタンドに備えてある。
また、仕上圧延機３の最終圧延スタンドの下流に配置されるレベラ６は、上下に千鳥状に配列された３本以上のワークロール6aで構成されている。これらのワークロール6aはそれぞれ駆動式とするのが望ましい。また、上下に千鳥状に配列されたワークロールの数は、30本を超えると、金属ストリップ１の温度が低下して、所望の曲げ歪みを付与しようとした場合、金属ストリップ１からの反力がかなり大きくなるので、30本以下とするのが望ましい。
【００１７】
本発明の熱間圧延方法においては、上述した熱間圧延ラインにおいて、仕上圧延時、上下ワークロールがクロス角度0.5 °以上１°未満で交差している状態で金属片Ｓに圧延を施して金属ストリップ１とし、仕上圧延後の金属ストリップ１に繰り返し曲げ加工を施し、その後冷却するようにしている。そこで、仕上圧延でのせん断歪とレベラでのレベラ付加歪みとの複合効果により、金属ストリップ製品の結晶粒をさらに微細化することができる。
【００１８】
上下ワークロールがクロス角度１°未満で交差している状態で圧延を行う理由は、仕上圧延時、クロス角度を１°以上とすると、金属ストリップ１の絞り込みが発生しやすく、安定して仕上圧延を行うことができなくなるからである。
なお、図１（ｂ）に示すように、第１の冷却設備４に加えて、第２の冷却設備７が配置されている熱間圧延ラインの方が、仕上圧延後の金属ストリップ１に繰り返し曲げ加工を施す前に、仕上圧延後の金属ストリップ１を所望の温度に冷却することができて、金属ストリップ製品の結晶粒を一段と微細化することができて好適である。鋼ストリップ１に繰り返し曲げ加工を施す直前の金属ストリップ１の温度は、金属ストリップ１の種類にもよるが、鋼の場合、 900〜 750℃とするのが望ましい。
【００１９】
第２の冷却設備７は、従来の第１の冷却設備４と同様に構成することができる。例えば、金属ストリップ１の表裏面に冷却水を噴出する冷却ノズル、その冷却水の噴出を制御する制御装置、金属ストリップ１の表面の温度を測定する放射温度計等で構成する。
ここで、上述したレベラ６における一回当たりの曲げ歪みεは、例えば、図２（ａ）に示すように、下ワークロール6a同士の中心軸間隔を2Lとし、ロール押し込み量をδ（上下ワークロール間に金属板を挟んだ状態（板変形なし）をδ＝０とし、この状態からワークロールを押し込んだ距離を＋で表す）とすると、金属ストリップ１の表面でδ／Ｌ²に比例する。そこで、レベラ６における一回当たりの曲げ歪みεを大きくして、レベラ６による複数回の曲げ加工で金属ストリップ１の表面により多くのひずみを付与するには、上下それぞれにおいて隣接するワークロール6a同士の中心軸間隔2Lを小さくし、ロール押し込み量δを大きくすることが有効である。
【００２０】
但し、レベラ６による複数回の曲げ加工で金属ストリップ１の表面により多くのひずみを付与する場合、ロール押し込み量δが過大になると、図２（ｂ）に示すように、金属ストリップ１の先端がレベラ内を正常に通過できなくなる場合が生じる。これを防止するためには、レベラ６のロール押し込み量δを＋30mmに制限するのが望ましい。
【００２１】
また、レベラ６による複数回の曲げ加工で金属ストリップ１の表面により多くのひずみを付与する場合、ワークロール6aの半径ｒを小さくして、隣接するワークロール6a同士の中心軸間隔2Lを狭め、かつロール押し込み量δを維持しようとすると、ワークロール6aが細くなり、ロール押し込みに伴う金属板１からの反力に対抗できなくなってしまう場合がある。このような場合、レベラ６にワークロール6aを補強するバックアップロールを配設するのが望ましい。
【００２２】
ここで、レベラ６では、ロール押し込み量δをマイナスとしたとき、レベラにより繰り返し曲げ加工を施すことができなくなるので、レベラ６により繰り返し曲げ加工を施すには、ロール押し込み量δをプラスとし、上側ワークロールと下側ワークロールとの間隙を金属ストリップ１の厚みより小さくする。
このように本発明においては、レベラ６により、上下に千鳥状に配列されたｎ（ｎ≧３）本のワークロール6aで（ｎ−２）回の繰り返し曲げ加工を仕上圧延後の金属ストリップ１に施し、その後冷却するようにして、製品の結晶粒を微細化するが、レベラ６には、上述したような好適な条件的制約があるため、この範囲内で金属ストリップ１に付与できるレベラ付加歪みには限度がある。
【００２３】
本発明では、レベラ付加歪みに加えて、仕上圧延でせん断歪みを金属ストリップ１に付加するようにしたのである。
ここで、仕上圧延でせん断歪みを金属ストリップ１に付加するには、既に実用化されているロールクロス機構を少なくとも１つのスタンドに備えた仕上圧延機を用い、仕上圧延を、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、上下ワークロール3aのロール軸31、32が平面図的に見て所定のクロス角度θ₁、θ₂だけ交差している状態で行うようにする。クロス角度θ₁、θ₂とは、上下ワークロール3aが交差していない状態のロール軸30と、上下ワークロール3aを交差させた後のロール軸31、32とがそれぞれなす角度である。
【００２４】
仕上圧延機３の少なくとも１つの圧延スタンドに備えるクロス機構としては特に限定しないが、上下にバックアップロール3bを備えた４段形式の圧延機の場合には、ワークロール3aとバックアップロール3bを上下でそれぞれペアとし、上下でペアとされたロール3a、3bを水平面内で互い回動方向を反対としてそれぞれ回動するロールクロス機構とすることができる。
【００２５】
なお、図３（ａ）中Ｐはワークロールの回転中心であり、図３（ａ）では、クロス角度θ₁、θ₂を大きくして、上下ワークロール3aのロール軸31を交差させた場合を示している。実用的な仕上圧延のクロス角度θ₁、θ₂はそれぞれ１°未満であり、普通、θ₁、θ₂は同じ角度となるように設定される。
図３（ｂ）中Ｅはせん断変形量であって、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すように、上下ワークロール3aのロール軸31、32が平面位置で所定のクロス角度θ₁、θ₂だけ交差している状態で仕上圧延を行うようにした、ある１つのスタンドでの金属ストリップ１のせん断変形量を模式的に示した説明図である。
【００２６】
以上説明した第１、第２の実施の形態に係る熱間圧延ラインは、金属片を仕上圧延前に接合するようにされていないが、第３の実施の形態に係る熱間圧延ラインには、図４に示すように、金属片Ｓを仕上圧延前に接合する公知の接合設備10及び連続している金属ストリップ１を切断する切断設備16が配置されている。
図４中の接合設備10は、主としてコイルボックス11、クロップシャ9a、接合装置（誘導加熱やレーザなどによる接合方式）12の一群の装置から構成されるが、さらに点線で示すバリ取り装置13、接合部冷却装置14、シートバー加熱装置15などがこれに加わってもよい。また、第２の冷却設備７は配置するのが望ましい。
【００２７】
第３の実施の形態に係る熱間圧延ラインでは、接合設備10により先行金属片の尾端と後行金属片の先端とを接合した後、接合部でつながった金属片を仕上圧延して金属ストリップとし、仕上圧延後の金属ストリップにレベラにより繰り返し曲げ加工を施し、その後冷却する。その際、レベラ内でのスリップ事故や図２（ｂ）に示すレベラ６内での通板トラブルを防止しつつ、レベラにより繰り返し曲げ加工を施すことができる。
【００２８】
このため、第３の実施の形態に係る熱間圧延ラインは、高強度金属ストリップの歩留まりが大幅に向上でき、１本ずつ金属片Ｓを圧延するように構成された第１、第２の実施の形態に係る熱間圧延ラインより好ましい。
【００２９】
【実施例】
（実施例１）ワークロールのロール軸が交差している状態で圧延を可能とするロールクロス機構が７つの圧延スタンドに備えてある仕上圧延機と、仕上圧延機の下流にレベラと、第１の冷却設備とが上流から下流に向かってこの順に配列してある図１（ａ）に示す熱間圧延ラインにおいて、熱間で鋼片に圧延を施し、厚み４mmに仕上げ、得られた熱間圧延鋼ストリップ製品のフェライトの結晶粒径を調べた。結晶粒径については、鋼ストリップ製品の長手方向の中央部分から測定用サンプルを切り出し、JIS G 0552に準拠して結晶粒の平均断面積を求め、それを円形と仮定して平均粒径を算出したものとした。
【００３０】
なお、鋼ストリップは、表１に示す成分のTi添加鋼とし、仕上圧延機最終圧延スタンド出側温度を 900℃、仕上圧延機最終圧延スタンド出側の鋼ストリップ速度を720m／分、レベラ入側温度をＡr₃点＋20〜Ａr₃点＋40℃、コイラ巻取温度を 570〜 600℃とした。
その際、発明例では、仕上圧延において、ワークロールのロール軸のなすクロス角度を所定として圧延を施し、次いで仕上圧延を施された鋼ストリップに繰り返し曲げ加工を施し、その後冷却した。
【００３１】
繰り返し曲げ加工は、ワークロール本数が23、ワークロール直径が 190mmであるレベラを用い、レベラ付加歪み（表面に与えられる長手方向歪）が0.25、0.4 となるように、ワークロールの中心軸間隔（上側同士、下側同士の間隔）を 200mm、ロール押し込み量を15mm、24mmの二水準に変化させて行った。繰り返し曲げ加工によるレベラ付加歪みは0.25、0.4 に相当する。図５に示すレベラ付加歪みは、２ｈδ／Ｌ²に曲げ回数を乗じて求めた量である。ここでｈは鋼ストリップの板厚、δはワークロール押し込み量、2Lはワークロールの中心軸間隔である。この場合、レベラは、仕上圧延機最終圧延スタンド中心から下流に 30mの位置に設置した。
【００３２】
一方、従来例としては、図１（ａ）に示す熱間圧延ラインにおいて、レベラを設置する以前に、上記発明例と同じ成分の鋼片を用い、仕上圧延でワークロールのクロス角度を０〜１°未満として圧延を行い、その後冷却した。
なお、鋼ストリップの成分、仕上圧延機最終圧延スタンド出側温度、仕上圧延機最終圧延スタンド出側の鋼ストリップ速度およびレベラ入側温度並びにコイラ巻取温度は、上記発明例と同じとした。
【００３３】
【表１】

【００３４】
得られた発明例および従来例の熱間圧延鋼ストリップ製品のフェライトの平均結晶粒径を図５に示す。
図５に示す結果から、レベラ付加歪みが０である従来例においては、仕上圧延でワークロールのクロス角度を１°未満に交差させて圧延を行っても鋼ストリップ製品の結晶粒は、クロス角度を０°とした場合に比べてあまり微細化されていないことがわかる。
【００３５】
一方、発明例においては、レベラ付加歪みが０である従来例よりも結晶粒が一段と微細化されていると共に、仕上圧延でのせん断歪とレベラでのレベラ付加歪みとの複合効果により、クロス角度を１°未満の範囲内で大きくする程鋼ストリップ製品の結晶粒が微細化されていることがわかる。発明例では、γ粒が微細化し、導入された転移がα粒の核生成サイトになり、鋼ストリップ製品のα粒が微細化したためと推定される。
（実施例２）ワークロールのロール軸が交差している状態で圧延を可能とするロールクロス機構が７つの圧延スタンドに備えてある仕上圧延機と、さらに、仕上圧延機の下流にレベラと、第１の冷却設備とが上流から下流に向かってこの順に配列してある熱間圧延ラインにおいて、熱間で鋼片に圧延を施し、厚み 4mmに仕上げ、得られた熱間圧延鋼板製品のフェライト粒径を実施例１と同様な方法で調べた。また、得られた熱間圧延鋼ストリップ製品の引張強度は、鋼ストリップ製品の長手方向の中央部分から測定用サンプルを切り出し、JIS Z 2201に準拠して５号試験片を作製し、引張試験を行って調べた。
【００３６】
なお、鋼ストリップは、表１に示す成分のTi添加鋼とし、仕上圧延機最終圧延スタンド出側温度を 900℃、仕上圧延機最終圧延スタンド出側の鋼ストリップ速度を720m／分、コイラ巻取温度を 600℃とした。
その際、発明例１では、仕上圧延において、表２に示すように、ワークロールのロール軸のなすクロス角度を所定として仕上圧延を施し、次いで仕上圧延を施された鋼ストリップに繰り返し曲げ加工を施し、その後冷却した。
【００３７】
繰り返し曲げ加工は、ワークロール段数が23、ワークロール直径が 190mmであるレベラを用い、ワークロール中心軸間隔（上側同士、下側同士の間隔）を20mm、ロール押し込み量を24mmとして行った。この場合、レベラは、仕上圧延機最終圧延スタンド中心から下流に240mの位置にレベラ最上流ロール中心が一致するように設置した。繰り返し曲げ加工によるレベラ付加歪みは 0.4に相当する。
【００３８】
発明例２では、発明例１の第１の冷却設備に加えて、仕上圧延機最終圧延スタンドとレベラ間に第２の冷却設備を配置し、第２の冷却設備で冷却を行って、レベラ入側での鋼ストリップ温度がAr₃点＋20〜Ar₃点＋30℃となるようにし、その他の条件は上記発明例１と同じとした。
ここで、第２の冷却設備は、仕上圧延機最終スタンドとレベラの間、30m の範囲内に複数バンク設置し、その冷却水流量は鋼ストリップ単位表面積あたり最大で上下（表裏相当）毎分3200ｌ／ｍ²と設計しておいて、仕上圧延後の鋼ストリップに対し、冷却水を噴射するバンク数を上下両面とも、鋼ストリップの走行に追随して局部的な長手方向の温度ムラを解消していくようにした。
【００３９】
比較例１では、仕上圧延機の全ての圧延スタンドにおいて、クロス角度を０°とし、その他の条件は発明例１と同じとした。
比較例２では、仕上圧延機の全ての圧延スタンドにおいて、クロス角度を０°とし、その他の条件は発明例２と同じとした。
従来例１、２は、仕上圧延機の下流にはレベラが設置されていない場合であり、仕上圧延機の圧延スタンドにおいて、ワークロールのロール軸のなすクロス角度を従来例１では表４に示すようにし、とくにクロス圧延機中最終スタンドである第７スタンドのクロス角度を 1.1°とした。従来例２では、仕上圧延機の全ての圧延スタンドにおいて、クロス角度を０°として仕上圧延を施し、その後第１の冷却設備により冷却してコイラ巻取温度を 600℃とした。その他の条件は発明例１と同じとした。
【００４０】
【表２】

【００４１】
【表３】

【００４２】
【表４】

【００４３】
その結果、発明例１、２共に従来例２より鋼ストリップの結晶粒をより微細とすることができ、さらに、発明例１では比較例１と比べて、発明例２では比較例２と比べて、クロス角度を１°未満として仕上圧延を行うことにより、鋼ストリップの結晶粒をより微細とすることができている。
また、鋼ストリップ製品の引張強度は、結晶粒に対応して、微細なものほど高強度となっている。
【００４４】
なお、従来例１では、仕上圧延時に、平均クロス角度を１°以上としたので、鋼ストリップの腹伸びが大となって絞りが発生し、圧延を中止せざるを得なかったため、鋼ストリップ製品の結晶粒及び機械的性質は調査していない。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、実際的なレベラ条件の範囲内で、結晶粒をより微細化することができ、一段と高強度な製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る一例の熱間圧延ラインの配置図であり、（ｂ）は好適な熱間圧延ラインの配置図である。
【図２】本発明に用いるレベラの作用を説明する説明図である。
【図３】（ａ）は本発明に用いる仕上圧延機のワークロールの交差状態を示す平面図であり、（ｂ）は金属ストリップのせん断変形量を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明に係る他の好適な熱間圧延ラインの配置図である。
【図５】本発明における仕上圧延でのクロス圧延機中最終スタンドのクロス角度とレベラ付加歪みとの複合効果を示す一例のグラフである。
【図６】従来の鋼ストリップを製造する熱間圧延ラインの配置図である。
【符号の説明】
１金属ストリップ（鋼ストリップ）
Ｓ金属片（スラブまたはシートバー）
２粗圧延機
３仕上圧延機
3a ワークロール
3b バックアップロール
30、31、32 ロール軸
θ₁、θ₂ クロス角度
Ｐ回転中心
Ｅせん断変形量
４、７冷却装置（冷却設備）
5a、5b コイラ
5c、5d マンドレル
６レベラ
6a レベラのワークロール
9a、9b クロップシャ
10 接合設備
11 コイルボックス
12 接合装置
13 バリ取り装置
14 接合部冷却装置
15 シートバー加熱装置
16 切断設備[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot rolling method and a hot rolling line for producing a high-strength metal plate.
[0002]
[Prior art]
The metal strip is produced by rolling in a hot rolling line in which a finishing mill is arranged.
For example, in a hot rolling line for manufacturing a steel strip, as schematically shown in FIG. 6, a metal piece S called a heated slab is roughly rolled by a roughing mill 2 and then rolled by a finishing mill 3. The metal strip 1 is subjected to predetermined cooling by the cooling device 4, and wound around one of the

coils

5a and 5b to obtain a metal strip product.
[0003]
The slab may be extracted by being heated in a heating furnace (not shown) or may be directly sent from the upper process in a high temperature state without passing through the heating furnace. In some cases, the steel strip product may be manufactured by supplying a sheet bar directly to a finishing mill and omitting rough rolling. In FIG. 6,

reference numerals

5c and 5d denote mandrels, which are attached to the

coilers

5a and 5b, respectively, whose rotational speed is controlled by a control device (not shown), and the metal strip 1 cooled by the cooling device 4 is wrapped around the coiled metal. It is comprised so that it can be set as a strip product.
[0004]
In order to increase the strength of this metal strip product, various methods for hot rolling steel for reducing the grain size have been studied.
A typical example is a so-called controlled rolling method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-223124.
The principle of the controlled rolling method is that the austenite γ → ferrite α is transformed into ferrite α (hereinafter simply referred to as α) nuclei during the transformation, γ (hereinafter simply referred to as γ) grain boundaries are increased, dislocations, etc. By introducing a larger amount of lattice defects, a large number of α grains are generated at the time of γ → α transformation, and the refinement of crystal grains is to be achieved. However, the thickness of the metal piece (before finish rolling) Since the thickness of the metal strip product (after finish rolling) is determined, the amount of strain that can be introduced before the γ → α transformation is limited, and in general, the average grain size of 5 μm is the limit in the controlled rolling method. It is said.
[0005]
Therefore, the present inventors previously proposed a hot rolling method and a hot rolling line for overcoming this limitation in order to obtain a higher strength product than in the prior art in Japanese Patent Application No. 2001-116897. Our method is a hot rolling method in which a metal strip that has been subjected to finish rolling is repeatedly bent and then cooled, and a metal strip (before finish rolling) and a metal strip product (after finish rolling) This is a new technology that makes it possible to refine the crystal grains of the metal strip product even when the plate thickness is the same.
[0006]
However, even in the above hot rolling method, since the finish strip is repeatedly bent by a leveler, there is a limit to the amount of strain that can be imparted to the metal plate 1 by a finite number of bends. There was room for improvement to refine the grains.
On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-140016, while the steel is heated to austenite and the temperature is within a predetermined range, rolling is performed at a cross angle of 1 ° when the roll axes of the upper and lower work rolls are viewed in plan view. The manufacturing method of the microstructure steel performed in the state which cross | intersected above is shown.
[0007]
However, in the embodiment disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-140016, the cross angle is considerably increased to 1.5 °, exceeding the level of the cross angle frequently used in practice such as 1.5 °, It shows that when rolling is performed with the roll axes intersecting at a large angle, the crystal grain size is finally refined. When the cross angle is made smaller than that, the crystal grain is refined. It was not clear whether it was effective. In addition, when the cross angle is increased, there is also a problem that there is a high possibility that troubles on the passing plate such as narrowing will occur as will be described later.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to improve a technique related to a hot rolling method proposed by the present inventors in which a finish-rolled metal strip is repeatedly bent and then cooled. An object of the present invention is to provide a hot rolling method and a hot rolling line that can further refine crystal grains within a range of various leveler conditions (indentation amount, number of steps).
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors diligently studied a method of refining the crystal grains of the metal plate, and rolled in a state where the roll axis of the upper and lower work rolls of the final stand in the cross rolling machine intersected with a cross angle of less than 1 ° at the plane position. Even if it is performed, the present inventors have obtained the knowledge that the crystal grain of the metal strip product can be further refined by the combined effect of the shear strain in finish rolling and the leveler added strain in the leveler. Completed. Here, the cross angle is a cross angle of the final stand in the cross rolling mill in the finishing rolling mill group.
[0010]
The present invention relates to a hot rolling method in which a metal piece is subjected to hot rolling including finish rolling. In the finish rolling, the upper and lower work rolls of the final stand in the cross rolling machine intersect at a cross angle of 0.5 ° or more and less than 1 °. In the hot rolling method, the metal piece is rolled into a metal strip while the metal strip is subjected to repeated bending processing after the finish rolling, and then cooled. In that case, it is preferable to cool the metal strip after the finish rolling before repeatedly bending the metal strip after the finish rolling.
[0013]
The metal strip referred to in the present invention includes a metal plate.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the hot rolling line which concerns on this invention is demonstrated using Fig.1 (a), (b). In the hot rolling line according to the present invention, the roughing mill 2, the first cooling equipment 4, and the

coilers

5a and 5b having the

mandrels

5c and 5d, respectively, are installed in the conventional hot rolling line (see FIG. 6). Since they are the same as those described above, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
[0015]
FIG. 1A is a hot rolling line according to the first embodiment. A leveler 6 and a cooling facility 4 are arranged in this order from upstream to downstream in the downstream of the final rolling stand of the finish rolling mill 3. Is arranged. Hereinafter, the cooling facility 4 is also referred to as a first cooling facility 4. Moreover, FIG.1 (b) is the hot rolling line which concerns on 2nd Embodiment, In addition to the equipment of the hot rolling line shown to Fig.1 (a), the final rolling stand of the finishing mill 3 A second cooling facility 7 is arranged between the levelers 6.
[0016]
Here, the finish rolling mill 3 is basically the same as the conventional finish rolling mill, but can be rolled in a state where roll axes of the upper and lower work rolls 3a described later intersect at a predetermined cross angle. A roll cloth mechanism is provided on at least one rolling stand.
Moreover, the leveler 6 arrange | positioned downstream of the final rolling stand of the finishing mill 3 is comprised by the 3 or more work rolls 6a arranged in the zigzag form up and down. These work rolls 6a are preferably driven. Further, when the number of work rolls arranged in a staggered pattern on the top and bottom exceeds 30, the temperature of the metal strip 1 decreases, and a reaction force from the metal strip 1 occurs when a desired bending strain is applied. Is considerably larger, so it is desirable to have 30 or less.
[0017]
In the hot rolling method of the present invention, in the above-described hot rolling line, during finish rolling, the metal piece S is rolled with the upper and lower work rolls intersecting at a cross angle of 0.5 ° to less than 1 °. The metal strip 1 after finish rolling is repeatedly bent and then cooled. Therefore, the crystal grain of the metal strip product can be further refined by a combined effect of the shear strain in finish rolling and the leveler added strain in the leveler.
[0018]
The reason why rolling is performed with the upper and lower work rolls intersecting at a cross angle of less than 1 ° is that when the cross angle is set to 1 ° or more during finish rolling, the metal strip 1 is likely to be narrowed down and stably finished. It is because it becomes impossible to perform.
In addition, as shown in FIG.1 (b), the direction of the hot rolling line in which the 2nd cooling equipment 7 is arrange | positioned in addition to the 1st cooling equipment 4 is repeated to the metal strip 1 after finish rolling. It is preferable that the metal strip 1 after finish rolling can be cooled to a desired temperature before bending, and the crystal grains of the metal strip product can be further refined. The temperature of the metal strip 1 just before the steel strip 1 is repeatedly bent depends on the type of the metal strip 1, but in the case of steel, it is desirable that the temperature be 900 to 750 ° C.
[0019]
The second cooling facility 7 can be configured similarly to the conventional first cooling facility 4. For example, a cooling nozzle that jets cooling water to the front and back surfaces of the metal strip 1, a control device that controls the jetting of the cooling water, a radiation thermometer that measures the surface temperature of the metal strip 1, and the like.
Here, the bending strain ε per time in the leveler 6 described above is, for example, as shown in FIG. 2A, the center axis interval between the lower work rolls 6a is 2L, and the roll pushing amount is δ (upper and lower work pieces). If the state in which the metal plate is sandwiched between the rolls (no plate deformation) is δ = 0, and the distance from which the work roll is pushed is represented by +, the surface of the metal strip 1 is proportional to δ / L ² . . Therefore, in order to increase the bending strain ε per time in the leveler 6 and to apply more strain to the surface of the metal strip 1 by a plurality of times of bending by the leveler 6, the work rolls 6a adjacent to each other in the upper and lower sides are arranged. It is effective to reduce the center axis distance 2L of the roller and increase the roll push-in amount δ.
[0020]
However, when a large amount of strain is applied to the surface of the metal strip 1 by bending the leveler 6 a plurality of times, if the roll push-in amount δ is excessive, the tip of the metal strip 1 is moved as shown in FIG. There are cases where it is impossible to pass through the leveler normally. In order to prevent this, it is desirable to limit the roll push-in amount δ of the leveler 6 to +30 mm.
[0021]
In addition, when a large number of strains are applied to the surface of the metal strip 1 by bending the leveler 6 multiple times, the radius r of the work rolls 6a is reduced to reduce the center axis interval 2L between the adjacent work rolls 6a, If the roll push-in amount δ is maintained, the work roll 6a becomes thin, and it may not be possible to counter the reaction force from the metal plate 1 accompanying the roll push-in. In such a case, it is desirable to arrange a backup roll for reinforcing the work roll 6a on the leveler 6.
[0022]
Here, in the leveler 6, when the roll push-in amount δ is negative, it is impossible to repeatedly perform bending by the leveler. Therefore, in order to repeatedly perform bending by the leveler 6, the roll push-in amount δ is set to be positive, The gap between the work roll and the lower work roll is made smaller than the thickness of the metal strip 1.
As described above, in the present invention, the metal strip 1 after finish rolling is repeatedly bent (n−2) times by n (n ≧ 3) work rolls 6a arranged in a staggered manner by the leveler 6 in the present invention. The crystal grain of the product is refined by applying to the metal strip 1 and then cooling. However, since the leveler 6 has the above-mentioned suitable conditional constraints, the leveler addition that can be applied to the metal strip 1 within this range is performed. There is a limit to distortion.
[0023]
In the present invention, in addition to the leveler applied strain, a shear strain is applied to the metal strip 1 by finish rolling.
Here, in order to add a shear strain to the metal strip 1 by finish rolling, a finish rolling machine equipped with at least one stand having a roll cloth mechanism that has already been put into practical use is used, and the finish rolling is performed as shown in FIG. , (B), the roll axes 31 and 32 of the upper and lower work rolls 3a are crossed by predetermined cross angles θ ₁ and θ ₂ when viewed in plan view. The cross angles θ ₁ and θ ₂ are angles formed by the roll shaft 30 in a state where the upper and lower work rolls 3a do not intersect with each other and the

roll shafts

31 and 32 after the upper and lower work rolls 3a intersect each other.
[0024]
The cross mechanism provided in at least one rolling stand of the finish rolling mill 3 is not particularly limited, but in the case of a four-stage rolling mill provided with backup rolls 3b above and below, the work rolls 3a and the backup rolls 3b are moved up and down. Each of the

rolls

3a and 3b paired up and down can be configured as a roll cross mechanism that rotates in opposite directions in the horizontal plane.
[0025]
In FIG. 3 (a), P is the rotation center of the work roll. In FIG. 3 (a), when the cross angles θ ₁ and θ ₂ are increased and the roll axes 31 of the upper and lower work rolls 3a intersect. Is shown. In practical finish rolling, the cross angles θ ₁ and θ ₂ are each less than 1 °, and usually θ ₁ and θ ₂ are set to have the same angle.
In FIG. 3 (b), E is the amount of shear deformation, and FIG. 3 (b) shows a predetermined cross angle when the roll axes 31, 32 of the upper and lower work rolls 3a are in a planar position as shown in FIG. 3 (a). It is explanatory drawing which showed typically the amount of shear deformation of the metal strip 1 in a certain stand which was made to perform finish rolling in the state which cross | intersected only (theta) ₁ , (theta) ₂ .
[0026]
The hot rolling lines according to the first and second embodiments described above are not designed to join metal pieces before finish rolling, but the hot rolling lines according to the third embodiment As shown in FIG. 4, a known joining facility 10 for joining the metal pieces S before finish rolling and a cutting facility 16 for cutting the continuous metal strip 1 are arranged.
4 mainly includes a coil box 11, a cropping shear 9a, and a group of devices (joining method using induction heating or laser) 12, but further includes a deburring device 13 indicated by a dotted line, The joint cooling device 14, the sheet bar heating device 15 and the like may be added thereto. The second cooling facility 7 is preferably arranged.
[0027]
In the hot rolling line according to the third embodiment, after joining the tail end of the preceding metal piece and the tip of the succeeding metal piece by the joining facility 10, the metal piece connected at the joint is finished and rolled. The metal strip after finish rolling is repeatedly bent by a leveler and then cooled. At that time, the bending can be repeatedly performed by the leveler while preventing the slip accident in the leveler and the trouble of passing the plate in the leveler 6 shown in FIG.
[0028]
For this reason, the hot rolling line according to the third embodiment can greatly improve the yield of the high-strength metal strip, and the first and second implementations configured to roll the metal pieces S one by one. It is more preferable than the hot rolling line according to the embodiment.
[0029]
【Example】
(Example 1) A finishing mill in which seven roll stands are equipped with a roll-crossing mechanism that enables rolling while the roll axes of the work rolls intersect, a leveler downstream of the finishing mill, and a first In the hot rolling line shown in FIG. 1 (a) in which the cooling equipment is arranged in this order from upstream to downstream, the steel slab is hot rolled to a thickness of 4 mm, and the obtained hot The ferrite grain size of the rolled steel strip product was investigated. For the crystal grain size, a sample for measurement is cut out from the longitudinal center part of the steel strip product, the average cross-sectional area of the crystal grain is calculated according to JIS G 0552, and the average grain size is calculated assuming that it is circular. It was assumed.
[0030]
The steel strip is made of Ti-added steel with the components shown in Table 1. The final rolling mill exit side temperature of the finish rolling mill is 900 ° C, the steel strip speed of the finishing mill final rolling stand exit side is 720 m / min, and the leveler entrance side. the temperature Ar ₃ point + 20~Ar ₃ point + 40 ° C., the coiler coiling temperature was 570 to 600 ° C..
At that time, in the finish rolling, in the finish rolling, rolling was performed with a predetermined cross angle formed by the roll axis of the work roll, and then the steel strip subjected to finish rolling was repeatedly bent and then cooled.
[0031]
The repetitive bending process uses a leveler with 23 work rolls and a work roll diameter of 190 mm, and the center axis spacing of the work rolls (longitudinal strain applied to the surface) becomes 0.25 and 0.4 (longitudinal strain applied to the surface). The distance between the upper side and the lower side was changed to two levels of 200 mm, and the roll push-in amount was 15 mm and 24 mm. Leveler added strain due to repeated bending is equivalent to 0.25 and 0.4. The leveler added strain shown in FIG. 5 is an amount obtained by multiplying 2hδ / L ² by the number of bendings. Here, h is the thickness of the steel strip, δ is the work roll push-in amount, and 2L is the center axis interval of the work roll. In this case, the leveler was installed 30m downstream from the center of the final rolling stand of the finishing mill.
[0032]
On the other hand, as a conventional example, in the hot rolling line shown in FIG. 1 (a), before installing the leveler, a steel slab having the same composition as that of the above invention example is used, and the cross angle of the work roll is set to 0 through finish rolling. Rolling was performed at less than 1 °, and then cooled.
The components of the steel strip, the finish rolling mill final rolling stand outlet temperature, the steel strip speed and the leveler inlet temperature on the finishing mill final rolling stand exit side, and the coiler coiling temperature were the same as those in the above invention examples.
[0033]
[Table 1]

[0034]
FIG. 5 shows the average crystal grain size of ferrite of the obtained hot rolled steel strip product of the invention example and the conventional example.
From the results shown in FIG. 5, in the conventional example in which the leveler applied strain is 0, even if the cross roll angle of the work roll is crossed to less than 1 ° in the finish rolling, the crystal grains of the steel strip product have the cross angle. It can be seen that it is not so fine as compared with the case where the angle is set to 0 °.
[0035]
On the other hand, in the inventive example, the crystal grains are further refined than the conventional example in which the leveler applied strain is 0, and the cross angle is obtained by the combined effect of the shear strain in finish rolling and the leveler added strain in the leveler. It can be seen that the crystal grain size of the steel strip product is refined as the value is increased within a range of less than 1 °. In the invention example, it is presumed that the γ grains were refined and the introduced transition became nucleation sites of α grains, and the α grains of the steel strip product were refined.
(Example 2) A finish rolling mill in which a roll cross mechanism that enables rolling in a state where roll axes of work rolls are crossed is provided in seven rolling stands, and a leveler downstream of the finishing mill, In the hot rolling line in which the first cooling equipment is arranged in this order from upstream to downstream, the steel slab is hot rolled to a thickness of 4 mm, and the resulting hot rolled steel sheet ferrite The particle size was examined in the same manner as in Example 1. The tensile strength of the obtained hot-rolled steel strip product is determined by cutting a sample for measurement from the central part in the longitudinal direction of the steel strip product, preparing No. 5 test piece according to JIS Z 2201, and conducting a tensile test. I went and examined.
[0036]
The steel strip is made of Ti-added steel with the ingredients shown in Table 1. The final rolling mill exit side temperature of the finish rolling mill is 900 ° C, the steel strip speed of the finishing mill final rolling stand exit side is 720 m / min, and coiler winding The temperature was 600 ° C.
At that time, in Invention Example 1, in finish rolling, as shown in Table 2, finish rolling is performed with a predetermined cross angle formed by the roll axis of the work roll, and then the steel strip subjected to finish rolling is repeatedly bent. And then cooled.
[0037]
The repetitive bending process was performed using a leveler having a work roll stage number of 23 and a work roll diameter of 190 mm, a work roll center axis interval (interval between upper and lower sides) of 20 mm, and a roll push-in amount of 24 mm. In this case, the leveler was installed so that the center of the uppermost roll of the leveler coincided with the position 240 m downstream from the center of the final rolling mill final rolling stand. Leveler added strain due to repeated bending is equivalent to 0.4.
[0038]
In Invention Example 2, in addition to the first cooling equipment of Invention Example 1, a second cooling equipment is arranged between the finishing mill final rolling stand and the leveler, and cooling is performed by the second cooling equipment. steel strip temperature on the side is set to be Ar ₃ point + 20~Ar ₃ point + 30 ° C., the other conditions were the same as in the invention example 1.
Here, the second cooling equipment is installed in multiple banks within the range of 30m between the final stand of the finishing mill and the leveler, and the cooling water flow rate is up to 3200l / min. Designed to be / m ² , the number of banks to which cooling water is sprayed on the steel strip after finish rolling follows the running of the steel strip on both the upper and lower sides to eliminate local temperature unevenness in the longitudinal direction. I tried to go.
[0039]
In Comparative Example 1, the cross angle was set to 0 ° in all the rolling stands of the finish rolling mill, and the other conditions were the same as in Invention Example 1.
In Comparative Example 2, the cross angle was set to 0 ° in all rolling stands of the finish rolling mill, and the other conditions were the same as in Invention Example 2.
Conventional examples 1 and 2 are cases where a leveler is not installed downstream of the finishing mill. Table 4 shows the cross angle formed by the roll axis of the work roll in the rolling stand of the finishing mill. In particular, the cross angle of the seventh stand as the final stand in the cross rolling mill was 1.1 °. In Conventional Example 2, finish rolling was performed with the cross angle set to 0 ° in all rolling stands of the finish rolling mill, and then cooled by the first cooling equipment to a coiler winding temperature of 600 ° C. The other conditions were the same as in Invention Example 1.
[0040]
[Table 2]

[0041]
[Table 3]

[0042]
[Table 4]

[0043]
As a result, both the inventive examples 1 and 2 can make the steel strip crystal grains finer than the conventional example 2, and the inventive example 1 is compared with the comparative example 1 and the inventive example 2 is compared with the comparative example 2. By carrying out finish rolling with the cross angle being less than 1 °, the crystal grains of the steel strip can be made finer.
Further, the tensile strength of the steel strip product corresponds to the crystal grains, and the finer the strength is.
[0044]
In the conventional example 1, since the average cross angle was set to 1 ° or more at the time of finish rolling, the steel strip product was inevitably stretched due to the large stretch of the steel strip, and the rolling had to be stopped. The grain and mechanical properties of were not investigated.
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, crystal grains can be further refined within the range of practical leveler conditions, and a product with higher strength can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a layout diagram of an example hot rolling line according to the present invention, and FIG. 1B is a layout diagram of a suitable hot rolling line.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the action of the leveler used in the present invention.
FIG. 3A is a plan view showing a crossing state of work rolls of a finishing mill used in the present invention, and FIG. 3B is an explanatory view schematically showing a shear deformation amount of a metal strip.
FIG. 4 is a layout view of another preferred hot rolling line according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing an example of the combined effect of the cross angle of the final stand in the cross rolling mill and the leveler applied strain in the finish rolling according to the present invention.
FIG. 6 is a layout view of a hot rolling line for producing a conventional steel strip.
[Explanation of symbols]
1 Metal strip (steel strip)
S Metal piece (slab or sheet bar)
2 Rough rolling mill 3 Finish rolling mill
3a Work roll
3b Backup roll
30, 31, 32 Roll axis θ ₁ , θ ₂ Cross angle P Rotation center E

Shear deformation amount

4, 7 Cooling device (cooling equipment)
5a, 5b Coiler
5c, 5d Mandrel 6 Leveler
6a Leveler work roll
9a, 9b Cropsha
10 Joining equipment
11 Coil box
12 Joining equipment
13 Deburring device
14 Junction cooling system
15 Seat bar heating device
16 Cutting equipment

Claims

In the hot rolling method for performing hot rolling on metal pieces including finish rolling,
In the finish rolling, the metal piece is rolled into a metal strip with the upper and lower work rolls of the final stand in the cross rolling machine intersecting at a cross angle of 0.5 ° to less than 1 °, and the metal after the finish rolling is further performed. A hot rolling method characterized by repeatedly bending a strip and then cooling.

The hot rolling method according to claim 1, wherein the metal strip after the finish rolling is cooled before the finish strip is repeatedly bent.