JP6248981B2

JP6248981B2 - 熱間圧延における幅制御方法

Info

Publication number: JP6248981B2
Application number: JP2015104084A
Authority: JP
Inventors: 将人中澤; 清吾武藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2035-05-22
Also published as: JP2016215247A

Description

本発明は、鋼板の熱間圧延ラインにおいて、スラブ（被圧延材）の幅圧下を行うに際して、スラブの曲がりを防止して安定的に幅圧下を行うことを可能にする熱間圧延における幅制御方法に関する。

鋼板の熱間圧延ラインにおいて、連続鋳造機にて製造された同一幅のスラブを、スラブ幅方向にスラブを送りつつ連続式加熱炉（以下、単に「加熱炉」ともいう）で加熱した後、製品仕様に応じた幅に造り分けるための装置として、スラブ幅方向に相対峙して設置された１対のプレス金型にてスラブを板幅方向に間欠的に圧下する幅プレス装置と、粗圧延機にスラブ幅方向に相対峙して設置された１対の縦ロール（竪ロール）にてスラブを板幅方向に連続的に圧下する（幅圧延する）縦ロール圧延機とが一般的である。

この幅プレス装置による幅圧下では、通常、９００〜２０００ｍｍ程度の幅のスラブに対して最大３００〜３５０ｍｍ程度の幅圧下が行われており、連続鋳造機にて同一幅に鋳造されたスラブから、製品仕様に応じた異なる幅の鋼板製品の製造を可能としている。

その際に、例えば、特許文献１で開示された技術では、まず幅プレス装置によってスラブの幅を粗く狭め、続いて縦ロール圧延機によってスラブの幅側面の不均一変形部を長手方向に均一に平坦化するようにしている。

また、特許文献２に示されている通り、縦ロール圧延機では、幅圧下量が大きくなるほど、被圧延材の先尾端部の幅落ち量（定常部の幅に対して先尾端部の幅が狭くなる量）が大きくなることから、幅圧下量が大きい場合は、幅圧下の大部分を幅プレス装置によって行うことが一般的である。

しかしながら、熱延鋼板の製造に供されるスラブの形状は、厚みに対する幅の比が３〜１０程度と大きいことから、特に、幅プレス装置での幅圧下量が２５０ｍｍ程度以上の条件では、幅プレス装置での幅圧下により塑性不安定状態になる。

すなわち、図４に示すように、スラブ１が上方向または下方向へ座屈したり、図５に示すように、スラブ１が幅方向へ曲がりを生じたりしやすくなる。

図４に示すようなスラブの座屈現象を防止する技術としては、例えば、特許文献３に示されているように、幅プレス装置で幅圧下を行う際に、スラブを上下方向に挟み込むロールを適宜使用する技術がある。

特開昭６０−１４１３０１号公報特開２００２−２６３７０２号公報特開２０１１−１４００５６号公報

しかしながら、前記特許文献３に記載する方法は、スラブを上下方向からロールで拘束するため、被圧延材の座屈防止には有効であるが、被圧延材の曲がり防止には寄与できない。被圧延材に大きな曲がりが発生すると、その後の粗圧延機の水平ロール圧延機により、曲がりが大きくなってガイド等に当り、圧延が困難となる。

そのため、大きな曲がりが発生しやすい、幅圧下量が大きい被圧延材については、オペレータが幅プレス装置での幅圧下後の被圧延材を目視で確認し、曲がりが大きいことがわかると、圧延ラインを一旦停止し、当該被圧延材を圧延ライン上から除去するための処置を行うようにしており、そのために生産性が阻害されるという問題があった。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、鋼板の熱間圧延ラインにおいて、スラブの幅圧下量が大きい場合であっても、スラブの曲がりを防止して安定的に幅圧下を行うことを可能にする熱間圧延における幅制御方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、鋼板の熱間圧延ラインにおいて、幅圧下後の被圧延材の曲がりがどのような操業条件に起因して発生しているかを鋭意調査したところ、図２に示すように、幅プレス装置によるスラブの幅圧下量が大きく、かつ、加熱炉抽出直前のスラブ幅方向温度偏差が大きい場合に、幅圧下後の被圧延材が大きく曲がることを見出した。ここで、スラブ幅方向温度偏差は、加熱炉装入側になったスラブ幅端面の温度と加熱炉抽出側になったスラブ幅端面の温度との差である。

また、加熱炉抽出後の被圧延材の幅方向温度偏差の推移を調査したところ、図３に示すように、加熱炉抽出直前のスラブ幅方向温度偏差における幅方向温度偏差は、粗圧延後の被圧延材（バー）の幅方向温度偏差には、現れにくいことがわかった。

このため、加熱炉抽出直前のスラブの幅方向温度偏差が大きくても、粗圧延機の縦ロール圧延機による幅圧下においては、曲がりが発生していないものと考えられる。

本発明は、上記の知見に基づいて想到したものであり、以下の特徴を有している。

［１］連続式加熱炉と、幅プレス装置と、縦ロール圧延機を有する粗圧延機とを配置した熱間圧延ラインにおいて、幅プレス装置と縦ロール圧延機を併用してスラブの幅圧下を行って、粗圧延機で圧延後の被圧延材の幅を目標範囲にするに際して、連続式加熱炉からスラブを抽出する直前におけるスラブの幅方向の温度偏差を求め、そのスラブの幅方向の温度偏差が予め定めた閾値より大きい場合には、幅プレス装置によるスラブの幅圧下量を、予め定めた基準値または基準範囲の下限値よりもさらに低減して、また、縦ロール圧延機による幅圧下量を増加させて、粗圧延後の被圧延材の幅を目標範囲にすることを特徴とする熱間圧延における幅制御方法。

［２］連続式加熱炉からスラブを抽出する直前におけるスラブの幅方向の温度偏差が予め定めた閾値を超える場合には、幅プレス装置によるスラブの幅圧下量を２５０ｍｍ以下とすることを特徴とする前記［１］に記載の熱間圧延における幅制御方法。

本発明によれば、鋼板の熱間圧延ラインにおいて、幅プレス装置および縦ロール圧延機によるスラブ（被圧延材）の幅圧下量が大きい場合であっても、スラブの曲がりを防止して安定的に幅圧下を行うことが可能になる。その結果、スラブの曲がりによる熱間圧延ラインの生産性の阻害を防ぐことができる。

本発明の一実施形態における鋼板の熱間圧延ラインの構成図である。幅プレス装置によるスラブの幅圧下量と加熱炉抽出直前のスラブ幅方向温度偏差と曲がり発生との関係を示した図である。加熱炉抽出直前のスラブ幅方向温度偏差と、粗圧延後におけるバー幅方向の温度偏差との関係を示した図である。スラブの座屈現象を示した図である。スラブの曲がり現象を示した図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態における鋼板の熱間圧延ラインの構成図である。図１に示すように、この熱間圧延ラインでは、連続式加熱炉（以下、単に「加熱炉」ともいう）１１で加熱されたスラブ（図示せず）が、幅プレス装置１２でまず幅圧下され、その後、粗圧延機１３に備え付けられた縦ロール圧延機１４により、さらに幅圧下され、粗圧延機１３に備え付けられた水平ロール圧延機１５での圧延と、仕上圧延機１６での圧延を経て、巻取機１７で巻き取られる。

そして、制御装置（ＰＬＣ；プログラマブルロジックコントローラ）２２が、連続式加熱炉１１、幅プレス装置１２、粗圧延機１３（縦ロール圧延機１４、水平ロール圧延機１５）、仕上圧延機１６、巻取機１７を制御しており、制御装置２２を制御する制御計算機（ＰＣ；プロセスコンピュータ）２１が、被圧延材の諸元をもとにして、幅プレス装置１２と縦ロール圧延機１４とで、それぞれどの程度の幅圧下量とするかを判断して、制御装置２２に指示している。

ちなみに、従来の方法では、幅プレス装置１２による設備仕様による幅圧下量の上限値Ｗｕは、設備の仕様により異なるものの、おおむね３００ｍｍ〜３５０ｍｍとして設定している。

これに対して、この実施形態においては、連続式加熱炉１１からスラブを抽出する直前におけるスラブの幅方向の温度偏差を求め、そのスラブの幅方向の温度偏差が予め定めた閾値より大きい場合には、幅プレス装置１２によるスラブの幅圧下量の上限値を、予め定めた上限値よりも低減し、それによって幅圧下量が不足する分は、縦型ロール圧延機１４による幅圧下量を増加させることによって、粗圧延後（水平ロール圧延機１５で圧延後）の被圧延材の幅が目標範囲となるようにしている。なお、スラブは連続式加熱炉１１のスラブ送り方向にスラブ幅方向を一致させて送りながら加熱する。

ここで、連続式加熱炉１１からの抽出直前におけるスラブの幅方向温度偏差を求める際には、制御計算機２１によって、連続式加熱炉１１内雰囲気による入出熱を算出するために取得した炉温の実績と、加熱炉１１内のスラブからの熱放射による入出熱を算出するためにスラブ配置から計算される形態係数を用いて、３次元熱伝導方程式の数値計算（逐次計算）で、加熱炉１１抽出直前における、加熱炉１１装入側のスラブ幅端面の温度Ｔｃと、加熱炉１１抽出側のスラブ幅端面の温度Ｔｅを算出し、スラブ幅方向の温度偏差ΔＴを下記の（１）式として求める。

ΔＴ＝｜Ｔｃ−Ｔｅ｜・・・（１）

なお、スラブ長手方向の特定の位置を代表させることにより、２次元熱伝導方程式の数値計算で、ＴｃとＴｅを算出してもよい。

また、スラブの温度を実測して、ＴｃとＴｅを算出してもよい。

そして、ΔＴが予め定めた閾値を超える場合には、制御計算機２１は、幅プレス装置１２による幅圧下量の上限値Ｗｕｔを、幅プレス装置１２の設備仕様に基づく幅圧下量の基準値（または、基準範囲の下限値）Ｗｕに比べて少ない値として設定する。例えば、幅プレス装置１２の設備仕様に基づく幅圧下量の基準範囲が３００ｍｍ〜３５０ｍｍであれば、Ｗｕ＝３００ｍｍとして、Ｗｕｔ＜３００ｍｍとする。

このとき、当初予定していた縦ロール圧延機１４による幅圧下量のままで、被圧延材（バー）の幅が目標範囲になる場合には、縦ロール圧延機１４による幅圧下量を当初予定していた通りにすればよいが、当初予定していた縦ロール圧延機１４による幅圧下量のままでは、被圧延材（バー）の幅が目標範囲にならない場合には、制御計算機２１は、幅圧下量の不足分を補うように、縦ロール圧延機１４による幅圧下量を増加して設定する。

このようにして、スラブの曲がりが発生する可能性の高い、加熱炉１１抽出直前におけるスラブ幅方向温度偏差が大きくて、幅プレス装置１２の幅圧下量が大きい場合には、幅プレス装置１２による幅圧下量を少なくして、粗圧延後のバーの幅を目標範囲としつつ、スラブの曲がりを防止することができる。

以下に、本発明の実施例を示す。

図２に示す実績データの例では、加熱炉１１抽出直前のスラブ幅方向温度偏差ΔＴがおおむね５５℃を超えると、スラブの曲がりによるトラブルが発生することがわかったので、ΔＴの閾値を５５℃として設定した。そして、ΔＴが閾値５５℃を超えたときの、幅プレス装置１２の幅圧下量の上限値Ｗｕｔを２５０ｍｍとして設定した。

このようにして、幅プレス装置１２による幅圧下量と縦ロール圧延機１４による幅圧下量を設定すると、従来発生していたスラブの曲がりが全く無くなり、スラブの曲がりによる熱間圧延ラインの生産性の阻害を防ぐことができた。

１スラブ
１１連続式加熱炉
１２幅プレス装置
１３粗圧延機
１４縦ロール圧延機
１５水平ロール圧延機
１６仕上圧延機
１７巻取機
２１制御計算機
２２制御装置

Claims

連続式加熱炉と、幅プレス装置と、縦ロール圧延機を有する粗圧延機とを配置した熱間圧延ラインにおいて、幅プレス装置と縦ロール圧延機を併用してスラブの幅圧下を行って、粗圧延機で圧延後の被圧延材の幅を目標範囲にするに際して、連続式加熱炉からスラブを抽出する直前におけるスラブの幅方向の温度偏差を求め、そのスラブの幅方向の温度偏差が予め定めた閾値より大きい場合には、幅プレス装置によるスラブの幅圧下量を、予め定めた基準値または基準範囲の下限値よりもさらに低減して、また、縦ロール圧延機による幅圧下量を増加させて、粗圧延後の被圧延材の幅を目標範囲にすることを特徴とする熱間圧延における幅制御方法。
連続式加熱炉からスラブを抽出する直前におけるスラブの幅方向の温度偏差が予め定めた閾値を超える場合には、幅プレス装置によるスラブの幅圧下量を２５０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延における幅制御方法。