JP6798567B2 - 鋼塊圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧延ロールによるリバース圧延で鋼塊を圧延する鋼塊圧延方法に関する。

製鋼工場において溶鋼を鋳型で固めて形成される鋼塊は、長手方向の一方に大断面のトップ端面が形成され、長手方向の他方に小面積のボトム端面が形成され、トップ端面からボトム端面までの長手方向外周に、互いに対向する少なくとも一対のテーパー外周面が形成されている。
鋼塊の圧延では、圧延ロールが一対のテーパー外周面を圧下しながら鋼塊を通板して複数パスのリバース圧延を行うことで、鋼片を形成する。

従来の鋼塊の圧延方法では、最初の１パス目で鋼塊表面のスケールを落とすために、圧延ロールにより比較的強い圧下量で圧延を行っていた。しかし、従来の鋼塊の圧延方法は、鋼塊のトップ端面及びボトム端面にフィッシュテールが成長し、このフィッシュテールを切り捨てなければならないので、鋼塊圧延の歩留り低下を招いていた。
そこで、フィッシュテール成長を抑制する鋼塊の圧延方法として、最初の１パス目に、鋼塊のボトム端面から圧延ロールで圧延を行ってボトム端面に凹部を形成した後、鋼塊を元の位置まで戻し、２パス目で、鋼塊のトップ端面からボトム端面に形成した凹部近くまで圧延ロールで噛み戻し圧延を行う方法が知られている（例えば特許文献１）。

特公昭５６−８６８１号公報

しかし、特許文献１の鋼塊の圧延方法は、フィッシュテール成長の抑制のために、最初の１パス目及び２パス目の圧延を行うので、鋼片の圧延完了までのパス数が増大して圧延時間が長くなり、生産性が悪くなるという課題があった。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、フィッシュテール成長の抑制と、生産性を向上させることができる鋼塊圧延方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る鋼塊圧延方法は、圧延ロールによる複数パスのリバース圧延で鋼塊を圧延する方法において、長手方向の一方に大断面のトップ端面が形成され、長手方向の他方に小面積のボトム端面が形成され、トップ端面及びボトム端面の間の長手方向外周に、互いに対向する少なくとも一対のテーパー外周面が形成されている鋼塊を圧延するにあたり、複数パスのうちの最初の１パス目は、ロール開度Ｈが下記（１）式を満足する一対の圧延ロールにより、鋼塊の一対のテーパー外周面を圧下しながら、トップ端面からボトム端面まで圧延している。
Ｈ ＝ Ｔ_Ｂ ＋ ａ×（Ｔ_Ｔ − Ｔ_Ｂ） ………（１）
ここで、符号Ｔ_Ｔは、鋼塊におけるトップ端面の一対のテーパー外周面の間の厚さ（トップ厚）であり、符号Ｔ_Ｂは、鋼塊におけるボトム端面の一対のテーパー外周面の間の厚さ（ボトム厚）であり、符号ａは係数であり、０．５５ ≦ ａ ≦ ０．６５に設定されている。

本発明に係る鋼塊圧延方法によれば、鋼塊のトップ面及びボトム面のフィッシュテール成長を抑制することができるとともに、鋼塊から鋼片に圧延するまでのパス数を減少させて生産性を向上させることができる。

本発明に係る一実施形態の鋼塊圧延方法を示す図である。 本発明に係る一実施形態の鋼塊圧延方法において圧延ロールのロール開度を調整し、トップ端面が最初に圧延されるように鋼塊をテーブルローラに配置した状態を示す図である。 本発明に係る一実施形態の鋼塊圧延方法において最初の１パス目の鋼塊の圧延初期を示す図である。 本発明に係る一実施形態の鋼塊圧延方法において最初の１パス目の鋼塊の圧延中期を示す図である。 本発明に係る一実施形態の鋼塊圧延方法において最初の１パス目が終了した後の鋼塊の圧延形状を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明に係る一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率、圧延機のスタンド数等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
以下に示す一実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

図１は、本発明に係る一実施形態の鋼塊圧延方法の構成を概略的に示す図であり、圧延ロール１と、圧延ロール１に通板して複数パスのリバース圧延が行われる鋼塊２と、を示している。
鋼塊２は、製鋼工場において溶鋼を鋳型で固めて形成された鋼材であり、長手方向の一方に大断面のトップ端面５が形成され、長手方向の他方に小面積のボトム端面６が形成され、トップ端面５及びボトム端面６の間の長手方向外周に、互いに対向する少なくとも一対のテーパー外周面７ａ，７ｂが形成されている。

この鋼塊２のトップ端面５の一対のテーパー外周面７ａ，７ｂの間の寸法をトップ厚Ｔ_Ｔと称し、ボトム端面６の一対のテーパー外周面７ａ，７ｂの間の寸法をボトム厚Ｔ_Ｂと称している。
圧延ロール１は、上部水平ロール３と、下部水平ロール４とを備えている一対の圧延ロールである。圧延ロール１は、上部水平ロール３及び下部水平ロール４の相対位置を変化させることで、ロール開度Ｈが所定値に調整される。そして、圧延ロール１の上部水平ロール３及び下部水平ロール４が一対のテーパー外周面７ａ，７ｂを圧下しながら鋼塊２を通板して複数パスのリバース圧延を行う。そして、複数パスの初期パスから後半パスにかけて、圧延ロール１のロール開度Ｈを徐々に小さくしていくことで、所定厚さの鋼片が形成される。

次に、本実施形態の鋼塊２の圧延における最初の１パス目の圧延手順について、図２から図５を参照して説明する。
最初の１パス目を行う前に、圧延ロール１のロール開度Ｈを、鋼塊２の形状（トップ厚Ｔ_Ｔ、ボトム厚Ｔ_Ｂ）に基づいて下記の（１）式で演算する。
Ｈ ＝ Ｔ_Ｂ ＋ ａ×（Ｔ_Ｔ − Ｔ_Ｂ） ………（１）
ここで、符号ａは、ロール開度Ｈの演算に必要な係数であり、０．５５ ≦ ａ ≦ ０．６５の範囲に設定されている。

次いで、図２に示すように、圧延ロール１のロール開度Ｈを、上記（１）式で演算した値に調整するとともに、トップ端面５が最初に圧延ロール１に向って搬送されるように、鋼塊２をテーブルローラ（不図示）に配置する。
次いで、図３に示すように、テーブルローラに搬送された鋼塊２をトップ端面５から圧延ロール１で圧延していくことで、最初の１パス目の圧延を開始する。この際、圧延ロール１に通板した鋼塊２のトップ端面５側は、ロール開度Ｈと略同一寸法の圧延厚さＴ_Ｈで圧延されていく。ここで、圧延ロール１に圧延される直前の鋼塊２の一対のテーパー外周面７ａ，７ｂ側の表層部には、凸状の塑性変形部８ａ，８ｂが形成されていく。

図４は、最初の１パス目の圧延の続きであり、さらに鋼塊２のボトム端面６側に向かって圧延していくと、圧延ロール１に圧延される直前に形成された凸状の塑性変形部８ａ，８ｂが、一対のテーパー外周面７ａ，７ｂのボトム端面６側の表層部（図４の破線で示す領域）に塑性流動していき、一対のテーパー外周面７ａ，７ｂのボトム端面６側の厚さが増大していく。
図５は、最初の１パス目が終了した鋼塊２を示すものであり、圧延ロール１に圧延される直前に形成された凸状の塑性変形部８ａ，８ｂは、一対のテーパー外周面７ａ，７ｂのボトム端面６側に塑性流動してボトム端面６側の厚さを増大させ、ボトム端面６にはフィッシュテールが発生しない。

ここで、（１）式のロール開度Ｈの演算式で使用する係数ａが０．５５を下回る値になると、ボトム端面６側の厚さを圧延厚さＴ_Ｈまで増大させる体積以上の塑性変形部８ａ，８ｂが形成されてしまい、ボトム端面６にフィッシュテールが発生するおそれがある。
また、係数ａが０．６５を上回る値になると、鋼塊３から所定厚さの鋼片を圧延するまでのパス数が増大するおそれがあるともに、圧延ロール１に圧延される直前に形成された凸状の塑性変形部８ａ，８ｂがボトム端面６側に塑性流動せず、ボトム端面６からトップ端面５まで延在する２パス目の圧延でトップ端面５にフィッシュテールが発生するおそれがある。

したがって、本実施形態の鋼塊圧延方法によると、係数ａを、０．５５ ≦ ａ ≦ ０．６５の範囲に設定し、鋼塊２のトップ厚Ｔ_Ｔ、ボトム厚Ｔ_Ｂに基づいて圧延ロール１のロール開度Ｈを演算し（ Ｈ ＝ Ｔ_Ｂ ＋ ａ×（Ｔ_Ｔ − Ｔ_Ｂ） ）、このロール開度Ｈに設定した圧延ロール１で、最初の１パス目で鋼塊２をトップ端面５からボトム端面６まで圧延していくと、一対のテーパー外周面７ａ，７ｂ側の表層部に形成された塑性変形部８ａ，８ｂが、ボトム端面６側の表層部に塑性流動して一対のテーパー外周面７ａ，７ｂのボトム端面６側の厚さを増大させていき、トップ端面５及びボトム端面６にフィッシュテールを発生させずに、圧延厚さＴ_Ｈで鋼塊２を圧延することができる。
また、最初の１パス目で鋼塊２のフッシュテール成長を抑制することができるので、鋼片の圧延完了までのパス数が減少して圧延時間が短くなり、鋼片の生産性を向上させることができる。

本発明例および比較例として、トップ厚Ｔ_Ｔが1278mm、ボトム厚Ｔ_Ｂが983mmの複数本の鋼塊２（本発明例１〜３、比較例１〜４）について、トップ端面５の側から圧延ロール１に噛み込ませ、鋼塊２の一対のテーパー外周面７ａ，７ｂを圧下してボトム端面６まで通材する１パス目の圧延を行った。１パス目の圧延の際には、鋼塊２毎に、上記の（１）式における係数ａを変化させた種々のロール開度Ｈによる圧延を実施した。１パス目の圧延終了後、鋼塊２のボトム端面６の側から圧延ロール１に噛み込ませトップ端面５まで通材する２パス目の圧延を行った。１パス目のロール開度Ｈおよび係数ａ、２パス目のロール開度Ｈを表１に示す。

また、従来例として、特許文献１（特公昭56-8681号公報）の実施例１と類似する方法によっても行った。すなわち、従来法では、鋼塊２のトップ端面５の側から圧延ロール１に噛み込ませ、鋼塊２の一対のテーパー外周面７ａ，７ｂのトップ端面５側に凹部を形成した。その後、圧下を解放した状態で鋼塊２を圧延ロール１に通材し（１パス目）、次いで、同じ圧延ロール１にてボトム端面６側からトップ端面５側へ向けて圧延を行った（２パス目）。２パス目のボトム端面６側からトップ端面５側への圧延では、トップ端面５側に凹部を形成した面と同じテーパー外周面を圧下した。さらに、３パス目の圧延で上記の本発明例および比較例の２パス目と同じロール開度として、トップ端面５側からボトム端面６側へ向けて圧延を行った。表１に、各パスのロール開度を示す。

圧延後に、本発明例、比較例、および従来例それぞれについてトップ端面５およびボトム端面６のフィッシュテール長さを調査した。フィッシュテール長さが従来例と同等以下であるものをフィッシュテールの発生「無」、従来例よりフィッシュテール長さが長いものをフィッシュテールの発生「有」として評価した。表１には、フィッシュテール発生状況の調査結果を合わせて示す。

表１から明らかなように、係数ａが０．５５ ≦ ａ ≦ ０．６５の範囲内となっている本発明例１〜本発明例３は、２パス目で圧延された後の鋼塊２のトップ面５及びボトム面６のフィッシュテールの評価結果が「無」であった。しかも、本発明例１〜本発明例３は、トップ側あるいはボトム側の一方のテーパー面に凹部を形成する工程がないため、１パス目でトップ側のテーパー面に凹部を形成している従来例よりも１パス分だけ少ないパス数（２パス）で、従来例と同じ厚み（３パス圧延後の厚さ）までの圧延を実施できた。

一方、比較例１，２は、係数ａが０．６５を上回っているので、２パス目圧延後の鋼塊２のトップ面５にフィッシュテールが発生した。
さらに、比較例３，４は、係数ａが０．５５を下回っているので、１パス目で圧延された鋼塊２のボトム端面６にフィッシュテールが発生し、こが２パス目圧延後にも残っていた。

１ 圧延ロール
２ 鋼塊
３ 上部水平ロール
４ 下部水平ロール
５ トップ端面
６ ボトム端面
７ａ，７ｂ テーパー外周面
８ａ，８ｂ 塑性変形部
Ｔ_Ｔ トップ厚
Ｔ_Ｂ ボトム厚
Ｈ ロール開度
ａ 係数

Claims (1)

1. 圧延ロールによる複数パスのリバース圧延で鋼塊を圧延する方法において、
   長手方向の一方に大断面のトップ端面が形成され、長手方向の他方に小面積のボトム端面が形成され、前記トップ端面及び前記ボトム端面の間の長手方向外周に、互いに対向する少なくとも一対のテーパー外周面が形成されている鋼塊を圧延するにあたり、
   前記複数パスのうちの最初の１パス目は、ロール開度Ｈが下記（１）式を満足する一対の圧延ロールにより、前記鋼塊の前記一対のテーパー外周面を圧下しながら、前記トップ端面から前記ボトム端面まで圧延することを特徴とする鋼塊圧延方法。
   Ｈ ＝ Ｔ_Ｂ ＋ ａ×（Ｔ_Ｔ − Ｔ_Ｂ） ………（１）
   ここで、符号Ｔ_Ｔは、鋼塊におけるトップ端面の一対のテーパー外周面の間の厚さ（トップ厚）であり、符号Ｔ_Ｂは、鋼塊におけるボトム端面の一対のテーパー外周面の間の厚さ（ボトム厚）であり、符号ａは係数であり、０．５５ ≦ ａ ≦ ０．６５に設定されている。

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