JP4885040B2 - 圧延材の圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧延材の圧延方法に関する。

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、その後圧延材として粗圧延機群、仕上圧延機群において順に圧延され、最終的に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、複数の鋼材が連続的に搬送されて処理されている。

ところで、上述の熱間圧延ラインの粗圧延を行う区間には、通常複数台の粗圧延機が並べて配置されている。鋼材の粗圧延工程では、例えば前段の逆転式粗圧延機において鋼材が往復圧延され、その後後段の粗圧延機において圧延されている。

上述の熱間圧延ラインにおいて、優れた靭性を確保するために、粗圧延工程の後段の粗圧延機での圧延の前に圧延材の温度を特定温度まで低下させることがある。このように、後段の粗圧延機での圧延の前に圧延材の温度を下げる場合には、例えば前段の粗圧延機で往復圧延した後に、前段の粗圧延機と後段の粗圧延機との間で圧延材を一定時間待機させ自然冷却していた。そして、その後当該圧延材を後段の粗圧延機に搬入して圧延を再開していた。

しかしながら、上述のように冷却時に前段の粗圧延機と後段の粗圧延機との間で圧延材を待機させると、前後する圧延材同士の衝突を避けるため、その間、前段の粗圧延機における次の圧延材の往復圧延を開始することができない。このため、先行する圧延材が特定温度まで冷却され、後段の粗圧延機で圧延されるまで待って、次の圧延材の往復圧延が開始されていた。この結果、上述の熱間圧延ラインにおける鋼材の処理効率は低く、生産性が低かった。

なお、特許文献１には、先のスラブの冷却中に次のスラブの圧延を行うことが記載されているが、前段の圧延が往復圧延で比較的時間が掛かり、先のスラブの冷却中に次のスラブの往復圧延を終了させることが困難な場合などについては全く想定されておらず、かかる場合に対応できるものではない。

特開平１１−３１９９０８号公報

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、鋼材などの圧延材を前段の圧延機で往復圧延し、その後冷却し、その後で後段の圧延機で圧延する圧延処理において、圧延材の処理効率を向上し、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、前段圧延機と後段圧延機を搬送路上にこの順で有する圧延機群を用いて行われる圧延材の圧延方法であって、圧延材を前段圧延機により所定パス数往復圧延する工程と、その後、前記圧延材を後段圧延機の後方側に移動させて待機させ、前記圧延材を冷却する工程と、その後、冷却した圧延材を一旦後段圧延機の前方側に戻しその後当該後段圧延機により圧延する工程を有し、複数の圧延材を連続的に処理するにあたって、前記後段圧延機の後方側において先行材を冷却している間に、前段圧延機により後行材を前記所定パス数以内の偶数の最大可能パス数往復圧延し、その後前記先行材の後段圧延機による圧延を開始した後に、前段圧延機による前記後行材の残りの圧延を行うことを特徴とする。なお、前段圧延機と後段圧延機は、一台の圧延機から構成されていてもよいし、複数台の圧延機から構成されていてもよい。

前記圧延材の圧延方法において、前記所定パス数の往復圧延の終了時以前の圧延材の温度に基づいて、当該圧延材の冷却時間が定められ、その冷却時間に基づいて、次の圧延材の往復圧延の最大可能パス数が定められるようにしてもよい。

前記圧延材の圧延方法において、前記前段圧延機において最大可能パス数の往復圧延を行うにあたり、圧延材の圧延速度を可能な限り下げることが好ましい。

また、前記圧延材の圧延方法において、前記後行材の最大可能パス数での往復圧延で前段圧延機の後方側から前方側への最終パス圧延中に、前記先行材を後段圧延機の後方側から後段圧延機の前方側に搬送させることが好ましい。

前記圧延材の圧延方法において、前記前段圧延機における前記後行材の圧延速度を通常操業の圧延速度よりも上げて、前記後行材の最大可能パス数を増やすことが好ましい。

本発明によれば、先行材の冷却中に、後行材の往復圧延を可能な限り多く行うことができるので、冷却時間を有効に活用して圧延材の処理効率を向上できる。また、後行材の往復圧延を早い段階で可能な限り行っておくことにより、早い段階で圧延材が薄くなり、冷却速度が上がる。この結果、往復圧延後の冷却時間が短縮されるので、これによっても圧延材の処理効率を向上し、圧延材の生産性を向上できる。よって、圧延処理中に圧延材を冷却して圧延材の所望の材質を確保しつつ、圧延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、例えば複数の搬送ロール等を配設した搬送路としての熱間圧延ラインＬを有し、その熱間圧延ラインＬに沿って例えば加熱炉１０、竪圧延機（ＶＳＢ）１１、粗圧延機群１２、切断機１３、仕上圧延機群１４、冷却設備１５及び巻取機１６をこの順に備えている。この熱間圧延ラインＬでは、複数の圧延材としての鋼材が連続的に搬送されて圧延される。

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、鋳造されたスラブを圧延に必要な温度に再加熱することができる。

竪圧延機１１は、一対のロールにより圧延材の側面を圧下し、圧延材の幅を調整できる。

粗圧延機群１２は、例えばクローズカップル式のものであり、複数台例えば４台の粗圧延機を有している。粗圧延機群１２は、例えば上流側から順に第１の粗圧延機２０、前段圧延機としての第２の粗圧延機２１、後段圧延機としての第３の粗圧延機２２及び第４の粗圧延機２３を有している。

第２の粗圧延機２１は、逆転式の圧延機であり、圧延材を搬送路の前後方向に往復圧延できる。また、第２の粗圧延機２１には、デスケーリング設備が搭載されており、圧延時に圧延材に水を噴射してスケールを除去できる。

第２の粗圧延機２１の出側には、例えば圧延材の温度を測定する温度センサ２４が設けられている。この温度センサ２４による圧延材温度の測定結果は、後述する制御部３０に出力できる。

第３の粗圧延機２２と第４の粗圧延機２３は、逆転機能を有し、圧延材を前後方向に搬送できる。第３の粗圧延機２２と第４の粗圧延機２３は、タンデム式で互いに近接配置されており、２台の圧延機２２、２３により一枚の圧延材を同時に圧延できる。

第４の粗圧延機２３と切断機１３との間には、粗圧延処理の途中の圧延材が一時的に待機可能なスペースが設けられている。切断機１３には、例えばドラム型のクロップシャーが用いられ、粗圧延後の鋼板の先端部と後端部を切断できる。

仕上圧延機群１４は、複数台の仕上圧延機を有し、目標とする最終製品厚まで鋼板を圧延できる。

冷却設備１５は、仕上圧延された鋼板を所定温度に冷却できる。巻取機１６は、冷却の終了した鋼板をコイル状に巻き取ることができる。

上述の熱間圧延設備１の搬送ロールや粗圧延機群１２などの動作は、制御部３０により制御されている。制御部３０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、例えばメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、熱間圧延設備１における圧延処理を実施できる。

次に、以上のように構成された熱間圧延設備１で行われる鋼材の圧延方法について説明する。なお、本実施の形態においては、ラインパイプ材などとして用いられる、優れた靭性を備えた引張強さ６００ＭＰａ級の鋼材（ＡＰＩ−Ｘ７０）を製造するための圧延処理を例に採って説明する。

先ず、熱間圧延設備１で行われる各鋼材の基本的な熱間圧延プロセスについて説明する。

先ず、鋳造の終了したスラブＨが、図１に示す加熱炉１０に搬入され、圧延可能な例えば１２００℃以上に加熱される。その後スラブＨは、圧延材として竪圧延機１１において幅調整され、その後粗圧延機群１２に搬送される。図２は、粗圧延機群１２で行われる粗圧延処理の主な工程のフローを示す。

粗圧延機群１２に搬入後、圧延材Ｈは、先ず第１の粗圧延機２０により圧延される。その後圧延材Ｈは、図３に示すように第２の粗圧延機２１によりトータルで所定パス数Ｎ、例えば奇数の７回（７パス）往復圧延される（図２の工程Ｓ１）。なお、この７パスの往復圧延は、後述するように前後の圧延材との関係で一度に連続しては行われず、２回に分けて行われる。また、所定パス数Ｎは、鋼材に要求される材質に応じて設定される粗圧延の往復圧延のパス数であり、例えば優れた靭性が求められる場合には、歪の蓄積のために１回の圧下率を大きくしてパス数を少なく設定する。

７パスの圧延終了後、第２の粗圧延機２１の出側において、温度センサ２４により圧延材Ｈの温度が測定される。その温度測定結果は、例えば制御部３０に出力され、制御部３０において、圧延材Ｈの冷却時間Ｔが算出され、設定される（図２の工程Ｓ２）。最終的な鋼板が所望の靭性を得るためには、第３の粗圧延機２２及び第４の粗圧延機２３による圧延を特定温度例えば９００℃程度で行う必要があり、かかる冷却時間Ｔは、圧延材Ｈがその９００℃程度まで自然冷却されるまでに掛かる時間である。例えば第２の粗圧延機２１の出側の圧延材温度が９３０℃程度である場合には、冷却時間Ｔは１３０秒程度となる。

７パスの圧延終了後、圧延材Ｈは、図４に示すように第３の粗圧延機２２及び第４の粗圧延機２３を通過し、第４の粗圧延機２３の出側（後方側）の待機位置Ｐまで搬送される。この通過時には、第３の粗圧延機２２と第４の粗圧延機２３により圧延材Ｈは圧延されない。

第４の粗圧延機２３の出側において圧延材Ｈは、一定時間待機する。このときの待機時間は、第２の粗圧延機２１の出側から第４の粗圧延機２３の出側の待機位置Ｐまでの圧延材Ｈの往復移動時間を、上記冷却時間Ｔから引いたものになる。一定時間待機した後、圧延材Ｈは、図５に示すように再び第３の粗圧延機２２と第４の粗圧延機２３を圧延せずに逆方向に通過し、第３の粗圧延機２２の入側（前方側）に戻される。この圧延材Ｈの往復の間に、冷却時間Ｔが経過し、圧延材Ｈの温度が所望の温度例えば９００℃程度にまで冷却される（図２の工程Ｓ３）。その後圧延材Ｈは、図６に示すように第３の粗圧延機２２と第４の粗圧延機２３を順方向に通過し、圧延される（図２の工程Ｓ４）。

粗圧延機群１２における粗圧延処理の終了後、鋼板Ｈは、切断機１３により先端部と後端部が切断され、その後仕上圧延機群１４により仕上圧延される。その後、鋼板Ｈは、冷却設備１５により冷却され、最終的に巻取機１６で巻き取られる。こうして各鋼材の熱間圧延プロセスが終了する。

次に、熱間圧延設備１の粗圧延処理において、連続搬送される前後の圧延材（先行材と後行材）の動作について説明する。図７は、前後する圧延材の粗圧延処理における主な工程のフロー図である。図８は、粗圧延処理における前後の圧延材の位置と動作のタイムチャートを示す。

前の先行材Ｈ１が上述のように粗圧延処理されている途中で、後続の次の後行材Ｈ２が粗圧延機群１２に搬送される。後行材Ｈ２は、図９及び図８に示すように例えば先行材Ｈ１が第２の粗圧延機２１で所定パス数Ｎの７パスの圧延を終了した後に、第２の粗圧延機２１の入側まで搬送される。

例えば第２の粗圧延機２１の出側において上述のように先行材Ｈ１の温度が測定され、先行材Ｈ１の冷却時間Ｔが設定されると、制御部３０によりその冷却時間Ｔに基づいて、第２の粗圧延機２１における後行材Ｈ２の往復圧延の最大可能パス数Ｎ１が設定される（図７の工程Ｓ０）。この往復圧延の最大可能パス数Ｎ１は、例えばこの圧延が最後に第２の粗圧延機２１の入側で終了するように偶数回であって、先行材Ｈ１の冷却時間Ｔ内にできる最大数に設定される。最大可能パス数Ｎ１は、先行材Ｈ１の冷却待ち時間の間に実施可能な後行材Ｈ２の粗圧延パス数であり、第２の粗圧延機２１の圧延速度と後行材Ｈ２の圧延長さの積で求められる１パス毎の圧延時間の積算値と先行材Ｈ１の冷却時間Ｔとの比較で設定される。また、冷却待ち終了時に逆送される先行材Ｈ１と後行材Ｈ２との衝突を避けるため、そのパス数Ｎ１は偶数になる。なお、本実施の形態では、第２の粗圧延機２１における往復圧延のトータルの所定パス数Ｎが７回であるので、最大可能パス数Ｎ１は、それより少ない偶数回の６回、４回、２回のいずれかに設定される。

その後、図１０及び図８に示すように先行材Ｈ１が第４の粗圧延機２３の出側の待機位置Ｐに移動すると、後行材Ｈ２が第２の粗圧延機２１により最大可能パス数Ｎ１、例えば４回（４パス）往復圧延される（図７の工程Ｓ１ａ）。そして、図１１及び図８に示すように後行材Ｈ２が最後の４パス目で第２の粗圧延機２１の入側に移動する際に、先行材Ｈ１が、第３の粗圧延機２２と第４の粗圧延機２３を圧延せずに逆方向に通過し、第３の粗圧延機２２の入側に戻される。その後図１２及び図８に示すように先行材Ｈ１は、順方向に搬送され、第３の粗圧延機２２と第４の粗圧延機２３を通過して圧延される。これに伴い後行材Ｈ２は、第２の粗圧延機２１において残りのパス数Ｎ２（Ｎ２＝Ｎ−Ｎ１）の往復圧延が行われる（図７の工程Ｓ１ｂ）。本実施の形態では、トータルの所定パス数Ｎが７回であるので、このとき、後行材Ｈ２の残りのパス数Ｎ２は、３回となる。こうして後行材Ｈ２の所定パス数Ｎである７パスの往復圧延が終了する。

その後後行材Ｈ２は、先行材Ｈ１のときと同様に温度センサ２４により温度測定され、その温度に基づいて後行材Ｈ２の冷却時間Ｔが定められる。また、この冷却時間Ｔ２に基づいて、さらに次の後行材Ｈ３の第２の粗圧延機２１における最大可能パス数Ｎ１が設定される。そして、図１３及び図８に示すように後行材Ｈ２が第４の粗圧延機２３の出側の待機位置Ｐまで移動して待機し、その間に、次の後行材Ｈ３の最大可能パス数Ｎ１（例えば４パス）の往復圧延が行われる。その後、後行材Ｈ２が第３の粗圧延機２２の入側まで戻され、その後順方向に搬送され、第３の粗圧延機２２及び第４の粗圧延機２３により圧延される。その後、次の後行材Ｈ３は、第２の粗圧延機２１において残りの３パスの往復圧延が行われる。

以上のような工程が繰り返され、複数の圧延材が連続的に処理される。

以上の実施の形態によれば、先行材Ｈ１の冷却期間中に、第２の粗圧延機２１において後行材Ｈ２を最大可能パス数Ｎ１往復圧延し、その後先行材Ｈ１の第３の粗圧延機２２及び第４の粗圧延機２３による圧延が開始された後に、後行材Ｈ２の残りの往復圧延を行っている。これにより、先行材Ｈ１の粗圧延処理中の冷却時間Ｔを有効に活用して、後行材Ｈ２の往復圧延を行うことができ、圧延材の処理効率を向上できる。また、後行材Ｈ２の往復圧延を早い段階で可能な限り行うので、早い段階で圧延材が薄くなり、冷却速度が上がる。この結果、往復圧延後の冷却時間が短縮されるので、これによっても圧延材の処理効率を向上し、生産性を向上できる。

以上の実施の形態では、温度センサ２４により第２の粗圧延機２１の出側における先行材Ｈ１の温度を測定し、その温度に基づいて、先行材Ｈ１の冷却時間Ｔが設定され、その冷却時間Ｔに基づいて、後行材Ｈ２の往復圧延の最大可能パス数Ｎ１が設定されるので、各々の圧延材の温度に応じた冷却時間と、それに対応する次の圧延材の往復圧延の最大可能パス数を設定できる。したがって、連続処理される各圧延材について適正に冷却して材質を確保しつつ、その中で最大限生産性を上げることができる。なお、本実施の形態では、第２の粗圧延機２１の出側における温度に基づいて、冷却時間Ｔを設定していたが、その前段階の圧延材の温度、例えば加熱炉１０の出側の温度に基づいて冷却時間を設定してもよい。また、必ずしも温度センサにより圧延材の温度を測定する必要はなく、例えば加熱炉１０の加熱状況などから理論的に導かれた温度から冷却時間Ｔを設定してもよい。

また、以上の実施の形態において、第２の粗圧延機２１により圧延材の最大可能パス数Ｎ１の往復圧延を行うにあたり、圧延材の圧延速度を可能な限り下げるようにしてもよい。例えば先行材Ｈ１の冷却時間Ｔから後行材Ｈ２の最大可能パス数Ｎ１が設定され、その最大可能パス数Ｎ１の後行材Ｈ２の往復圧延を行うと、冷却時間Ｔに対し時間があまる場合がある。つまり、偶数となるＮ１プラス２回のパスはできないが、Ｎ１回のパスでは時間が余るような場合である。このような場合、冷却時間Ｔを超えないように、圧延材の圧延速度を通常操業時よりも下げて往復圧延する。こうすることにより、第２の粗圧延機２１において圧延材にデスケーリングのための水がより多くかかる。また、圧延材が低温の搬送ロールに長い間接することになる。このため、往復圧延終了時の圧延材温度が通常よりも低下し、圧延材の冷却時間Ｔを短縮できる。この結果、圧延材のトータルの処理時間が短縮されるので、鋼材の生産性を向上できる。また、後行材Ｈ２の初めの往復圧延と後の往復圧延との間隔が短くなるので、初めの往復圧延で導入した歪の回復を抑制することができ、往復圧延によって生じさせる圧延材の歪を効果的に蓄積し、最終的に靭性の優れた鋼材を効率的に製造できる。

以上の実施の形態において、後行材Ｈ２の最大可能パス数Ｎ１の往復圧延の最終パスと同時に、先行材Ｈ１を第３、第４の粗圧延機の後方側から前方側へ搬送するようにしてもよい。かかる場合、例えば図１４に示すように後行材Ｈ２の４回目のパスと同時に、先行材Ｈ１を第３及び第４の粗圧延機２２、２３の後方側から前方側に搬送する。こうすることにより、先行材Ｈ１の冷却時間Ｔが終了する直前まで、後行材Ｈ２の往復圧延を行うことができるので、後行材Ｈ２の最大可能パス数Ｎ１を最大限増加させることができ、圧延材の処理効率をさらに向上できる。また、この場合も、後行材Ｈ２の初めの往復圧延と後の往復圧延との間隔を短くできるので、往復圧延によって生じさせる圧延材の歪を効果的に蓄積し、最終的に靭性の優れた鋼材を効率的に製造できる。

さらに、以上の実施の形態において、圧延材の第２の粗圧延機２１における圧延速度を通常操業の圧延速度よりも上げることにより圧延材の最大可能パス数Ｎ１を増加できる場合には、その圧延材の圧延速度を上げるようにしてもよい。例えば上記実施の形態において、後行材Ｈ２の最大可能パス数Ｎ１は４回であったが、第２の粗圧延機２１における圧延速度を上げることにより、例えば６回のパスを行うことができる場合には、圧延速度を通常操業時の圧延速度よりも上げる。こうすることにより、第２の粗圧延機２１の往復圧延の最大可能パス数Ｎ１が増加し、その分残りのパス数Ｎ２が減るので、その次の後行材Ｈ３の往復圧延を早く開始することができる。これにより、圧延材の処理効率を向上できる。また、最大可能パス数Ｎ１の増加によってより早い段階で圧延材を薄くすることができるので、圧延材の冷却速度が早くなり、冷却時間Ｔを短縮できる。これによっても、圧延材の処理効率を向上できる。

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熱間圧延ラインＬの構成は他の構成であってもよい。

本発明は、鋼材の所定の材質を確保しつつ、鋼材の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。 熱間圧延プロセスの主な工程を示すフロー図である。 第２の粗圧延機において圧延材を往復圧延する様子を示す説明図である。 第４の粗圧延機の後方の待機位置で圧延材を待機させる様子を示す説明図である。 冷却した圧延材を第３の粗圧延機の前方側に戻した様子を示す説明図である。 第３及び第４の粗圧延機により圧延材を圧延する様子を示す説明図である。 連続する圧延材の粗圧延処理における主な工程を示すフロー図である。 粗圧延処理における連続する圧延材の位置と動作を示す説明図である。 先行材が第２の粗圧延機において往復圧延を終了したときに後行材が第２の粗圧延機の入側に搬送される様子を示す説明図である。 先行材が待機位置で待機しているときに後行材が第２の粗圧延機において往復圧延される様子を示す説明図である。 第２の粗圧延機において後行材の最大可能パス数の往復圧延が終了したときに先行材が第３の粗圧延機の入側に戻される様子を示す説明図である。 第３及び第４の粗圧延機において先行材の圧延が開始されるとともに、第２の粗圧延機において後行材の残りの往復圧延が行われる様子を示す説明図である。 後行材が待機位置で待機しているときにその次の後行材が第２の粗圧延機において往復圧延される様子を示す説明図である。 第２の粗圧延機において後行材の最大可能パス数での往復圧延の最終パス圧延中に、先行材が第３及び第４の粗圧延機の入側に搬送される様子を示す説明図である。

符号の説明

１ 熱間圧延設備
１２ 粗圧延機群
２１ 第２の粗圧延機
２２ 第３の粗圧延機
２３ 第４の粗圧延機
２４ 温度センサ
Ｌ 熱間圧延ライン
Ｐ 待機位置
Ｈ 圧延材

Claims (5)

1. 前段圧延機と後段圧延機を搬送路上にこの順で有する圧延機群を用いて行われる圧延材の圧延方法であって、
   圧延材を前段圧延機により所定パス数往復圧延する工程と、
   その後、前記圧延材を後段圧延機の後方側に移動させて待機させ、前記圧延材を冷却する工程と、
   その後、冷却した圧延材を一旦後段圧延機の前方側に戻しその後当該後段圧延機により圧延する工程を有し、
   複数の圧延材を連続的に処理するにあたって、前記後段圧延機の後方側において先行材を冷却している間に、前段圧延機により後行材を前記所定パス数以内の偶数の最大可能パス数往復圧延し、その後前記先行材の後段圧延機による圧延を開始した後に、前段圧延機による前記後行材の残りの圧延を行うことを特徴とする、圧延材の圧延方法。
2. 前記所定パス数の往復圧延の終了時以前の圧延材の温度に基づいて、当該圧延材の冷却時間が定められ、その冷却時間に基づいて、次の圧延材の往復圧延の最大可能パス数が定められることを特徴とする、請求項１に記載の圧延材の圧延方法。
3. 前記前段圧延機において最大可能パス数の往復圧延を行うにあたり、圧延材の圧延速度を可能な限り下げることを特徴とする、請求項１又は２に記載の圧延材の圧延方法。
4. 前記後行材の最大可能パス数での往復圧延で前段圧延機の後方側から前方側への最終パス圧延中に、前記先行材を後段圧延機の後方側から後段圧延機の前方側に搬送させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の圧延材の圧延方法。
5. 前記前段圧延機における前記後行材の圧延速度を通常操業の圧延速度よりも上げて、前記後行材の最大可能パス数を増やすことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の圧延材の圧延方法。

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