JP2004050181A - ステッケル圧延機を用いた熱間圧延設備列 - Google Patents

Abstract

【課題】粗圧延機とステッケル圧延機とを有する熱間圧延設備列で生産性を向上するためにスラブの単位重量を増加する場合でも、従来の設備規模を変えずに対応でき、又、シート端部の不良部を減少させて歩留りを向上させる。
【解決手段】粗圧延機１４とステッケル圧延機２０とを有する熱間圧延設備列において、粗圧延機からステッケル圧延機に至るまでの被圧延材搬送路中に、巻取機３０及び巻戻機３２を設ける。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粗圧延機とステッケル圧延機とを有する熱間圧延設備列及び該設備列による熱間圧延方法に関し、特にステッケル圧延機による仕上圧延の生産性及び製品品質を向上することのできるステッケル圧延機を用いた熱間圧延設備列及び該設備列による熱間圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼材料を熱間圧延する設備の一つに、粗圧延機によりシート状に粗圧延された被圧延材を仕上圧延するのに用いられるステッケル圧延機がある。
【０００３】
ステッケル圧延機２０の概要は、図８に示すように、４段圧延機２０ａの前後に保熱コイラー２０ｂ、２０ｃを設けた構成となっている。例えば図８の左方から送られた被圧延材のシートが４段圧延機２０ａで圧延された（１パス目）後に下流側の保熱コイラー２０ｃに巻き取られ、その後今度は保熱コイラー２０ｃから巻き戻すと共に４段圧延機２０ａで再度圧延し（２パス目）、今度は保熱コイラー２０ｂに巻き取る、といった操作を繰り返すことにより、シートを４段圧延機２０ａに５パスあるいは７、９パス通して所定の厚さに調整する。
【０００４】
このステッケル圧延機は、年産５０から６０万ｔ程度の規模の生産設備であっては、例えば６〜７スタンドの仕上圧延機を有するホットストリップミルを設ける場合に比べて、設備投資が比較的少なくて済むという利点があり、ステンレス鋼圧延設備としては一般的に利用されている。
【０００５】
しかしながら、ステッケル圧延機では、一枚のシートを保熱コイラーにて被圧延材を保熱しながら圧延を繰り返すので、保熱コイラー間でシートを巻き戻し、巻き取るという操作を繰り返すために、大型製鉄所等で行なわれている、ホットストリップミルによるストリップ圧延等に比べると時間がかかる。
【０００６】
このステッケル圧延機を仕上圧延機として有する熱間圧延設備列の一例を図９に示す。加熱炉１０で所定温度に保熱された被圧延材（厚さ２００ｍｍ程度のスラブ）は、デスケーリング設備１２で脱スケールされた後、粗圧延機１４で５〜７パス往復圧延され、２０〜３０ｍｍ程度の厚みに圧延される。幅方向の圧下は、図１０に示す如く、粗圧延機１４の４段（又は２段）圧延機１４ａの前後に設置されるエッジャー１４ｂにより行なわれる。粗圧延後は、粗ミルテーブル１６を通過後、直ぐに両端をクロップシャー１８により切断してステッケル圧延機２０へ送られる。
【０００７】
ステッケル圧延機２０では、前述したように５〜９パス程度の圧延を行ない、所定の寸法に仕上られ、最終的にはコイラー２４に巻き取られて、ホットコイルとして次工程へ送られる。このとき、巻取り前に冷却が必要な材料の場合は、冷却設備２２にて所定温度に冷却される場合もある。
【０００８】
このように、ステッケル圧延機２０を仕上圧延機として有する熱間圧延設備列では、粗圧延機１４やステッケル圧延機２０において、被圧延材がそれぞれの圧延機を複数パス往復して圧延されるため、時間がかかり、特に先端、尾端等の両端部では、圧延が進み板厚が薄くなるに連れて冷却が進んで圧延機に過大な負荷がかかる場合がある。又、両端部では板厚の精度が悪化する恐れもある。
【０００９】
このようなシート端部での温度低下による板厚精度不良といった問題に対し、特開昭５９−１９１５０３号公報では、ステッケル圧延機において保熱コイラーへの巻取り時に全体を保熱コイラー内へ巻き取ることで、被圧延材の端部での温度低下を防止する技術が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ステッケル圧延機で圧延されたコイルでは、上記のようなコイル端部での厚み精度不良の他に、端部の表面疵が多いことにより歩留りが悪い、あるいはコイルが小さいことにより生産性が低い、といった問題が指摘されており、これらの解決策としてコイル重量増加が指向されてきている。これは圧延機内を往復するときに圧延速度等の変化が生じ、前記問題点が懸念されるシートの両端部の割合をコイル重量増加によって低減させるという意図によるものである。
【００１１】
このため、従来は被圧延材の単位重量が１ｍｍ当たり１０ｋｇ（１ｍ幅で１０ｔコイル）であったものが、現在では２０ｋｇ相当（１ｍ幅で２０ｔコイル）のものが出回るようになっている。従って、ステッケル圧延機での圧延負荷を考慮して粗圧延後のシート厚みを薄くしようとすると、粗圧延後のシート長さが長大なものになってしまう。
【００１２】
前記した単位重量２０ｋｇ相当のスラブは厚み２００ｍｍ、長さ１２ｍ程度の寸法となるが、これを粗圧延機により厚み２５ｍのシートに粗圧延すると長さは９６ｍと長大なものになる。これをステッケル圧延機へ導入する熱間圧延設備列を設計すると粗ミルテーブル１６（図９参照）としてそれだけの長さが必要となり、既設のステッケル圧延機では対応できない。又、新規にこれだけの設備を設置しようとすると、設備費が増大してしまい、小規模生産設備としてステッケル圧延機を導入する意味が無くなってしまう。
【００１３】
又、もう一つの問題として、粗圧延機１４とステッケル圧延機２０とを配置した熱間圧延設備列の場合、一般に粗圧延機の能力がステッケル圧延機の能力よりも大きいという問題がある。例えば、ステンレス鋼を圧延する場合、板厚２００ｍｍのスラブを板厚２５ｍｍのシートに粗圧延５パスで圧延するときに、約２分間かかるが、この板厚２５ｍｍのシートを板厚３ｍｍのコイルに仕上圧延するとき、ステッケル圧延機では７パスで７分間かかる、というような時間的な同期不良があった。
【００１４】
これを解決するために、シートの板厚をより薄くするべく粗圧延を行なえばよいが、シート厚を薄くするとシート長さが長くなるという問題が生じ、この点からも粗ミルテーブル１６の長さが問題となっている。又、シートの板厚を薄くすることによりシートの端部における温度低下の問題がある。
【００１５】
又、ステッケル圧延機での板厚低減量を多くするとパス回数を増やすことが必要となるため、結局ステッケル圧延機での処理時間が長くなり、粗圧延機との同期がより悪化する傾向がある。
【００１６】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、粗圧延機とステッケル圧延機とを有する熱間圧延設備列で生産性を向上するためにスラブの単位重量を増加する場合でも、従来の設備規模を変えずに対応でき、又、シート端部の不良部を減少させて歩留りを向上させることのできる熱間圧延設備列及び熱間圧延方法を提起することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、粗圧延機とステッケル圧延機とを有する熱間圧延設備列において、粗圧延機からステッケル圧延機に至るまでの被圧延材搬送路中に、巻取機及び巻戻機を有することにより、前記課題を解決したものである。
【００１８】
本発明は、又、粗圧延機とステッケル圧延機とを有する熱間圧延設備列において、粗圧延機の下流側に巻取機を設け、その下流側に被圧延材を搬送する複数の搬送路を設けると共に、各搬送路の途中に巻戻機を設け、ステッケル圧延機へ接続することにより、同じく前記課題を解決したものである。
【００１９】
本発明は、又、粗圧延機とステッケル圧延機とを有する熱間圧延設備列により被圧延材を熱間圧延する際に、被圧延材の材質と材料寸法及び圧延後目標寸法から、粗圧延機とステッケル圧延機それぞれの圧延時間を予測し、粗圧延機とステッケル圧延機間での被圧延材の滞留時間ロスがほぼ最小となるように粗圧延後の材料寸法を決定するようにして、同じく前記課題を解決したものである。
【００２０】
更に、前記粗圧延機とステッケル圧延機の圧延時間を、ＨＨＴ値を各圧延機のモータ動力で割って求めた線図を用いて略一致させるようにしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
本発明に係る熱間圧延設備列の第１実施形態を図１に示す。
【００２３】
本実施形態は、図９に示した従来の熱間圧延設備列に本発明を加えたものであり、図１の粗圧延機１４とステッケル圧延機２０の間の粗ミルテーブル１６中に、図２に構成を示す巻取機３０と、図３に構成を示す巻戻機３２を設置した構成となっている。
【００２４】
この設備により、粗圧延機１４において５〜７パスで可逆圧延されたシートは、最終パスの後に、図２に示す如く、巻取機３０によってコイル４０として巻き取られる。巻取り機３０には、そのために、シートに曲げを与える上下ベンディングロール３０ａ、３０ｂ、フォーミングロール３０ｃ、コイル状になったシートを受けるクレードルロール３０ｄ等が設けられる。巻取機３０の形式は、従来から熱間圧延設備等で使用されているコイルボックスの巻取機能部と同様のものが使用できる。
【００２５】
巻き取られたコイル４０は、小型クレーン等の巻取専用搬送設備（図示省略）によって巻戻機３２へ装着され、ここから図３に示す如く巻き戻されてステッケル圧延機２０へ送られる。巻取機３２には、そのために、ペイオフリール３２ａやピンチロール３２ｂ、クレードルロール３２ｃ、口出し用のピーラー３２ｄ等が設けられる。この巻取機３２の形式も、従来から熱間圧延設備等で使用されているコイルボックスの巻戻機能部と同様のものが使用できる。
【００２６】
粗圧延機１４からステッケル圧延機２０に至る間に、このような巻取機３０及び巻戻機３２を設けることで、粗圧延後にステッケル圧延機２０への送りを待つ待機時間で、被圧延材をコイル状にしておくことができ、これにより被圧延材の熱放散を低減できる。特に端部での温度低下を低減できるため、端部の品質低下を防止できる。
【００２７】
必要に応じて巻取機３０や巻戻機３２に保熱カバーや電磁誘導加熱装置等を設置しておけば、被圧延材の保熱、昇熱が可能となり、熱間圧延時の被圧延材の温度保持に有効である。
【００２８】
又、粗圧延後のシートをコイル状に保持することができるので、被圧延材の単位重量を大きくして、粗圧延後のシート長さが長くなっても、粗ミルテーブル１６の長さに拘りなくステッケル圧延機２０への送りを待機できる。同様に、粗圧延機１４における圧下量を増やして１０〜２５ｍｍ程度まで粗圧延で薄くしても、最終パス後にコイル４０に巻き取ってしまうことで、同様にステッケル圧延機２０への送りを待機できる。
【００２９】
更に、粗圧延後にシートをコイル状にしておくことで、搬送が容易となるため、図４に示す第２実施形態のように、巻取機３０迄の共通の粗ミルライン５０に対して、巻戻機３２以降のステッケル圧延機２０を含む仕上ライン５２、５４を複数（図４では２つ）設置しておいて、粗圧延後のコイル４０をコイルカー、コイルコンベヤ等のコイル搬送設備４２により、矢印Ａに示す如く、当該複数の仕上げライン５２又は５４の巻戻機３２へ移動し、そこでステッケル圧延機２０での仕上圧延を行なうこともできる。
【００３０】
ここで、コイル搬送設備４２には、保熱カバー等、保熱対策を施すことが望ましい。
【００３１】
このような設備とすることで、粗圧延した被圧延材を複数のステッケル圧延機２０へ順次搬送して仕上圧延を行なうことが可能となり、従来ステッケル圧延機の圧延能力に合わせて粗圧延機１４を運転し、又、粗圧延後にステッケル圧延機２０への送りを待機していたのに対し、待機時間を極めて低減でき、生産性を著しく向上することができる。
【００３２】
なお、第２実施形態では粗圧延機１４が２台設けられていたが、粗圧延機の数は、これに限定されず、第１実施形態のように１台であったり、又は、３台以上であっても良い。又、ステッケル圧延機２０を含む仕上ラインの数も、３ライン以上であっても良い。
【００３３】
更に、本発明のような巻取機３０、巻戻機３２を設けることで、前記したように、粗圧延後のシート厚みを低減することが可能となり、これにより粗圧延後のシート厚みを１０〜３０ｍｍ程度と非常に広い範囲で制御することができるようになる。そこで、ステッケル圧延機２０と粗圧延機１４での圧延時間を調整することができ、ステッケル圧延機２０と粗圧延機１４の同期運転が可能となる。具体的な手法は以下に述べる。
【００３４】
まず、粗圧延機とステッケル圧延機とのそれぞれにおけるＨＨＴ線図を求める。このＨＨＴ線図は、所定の鋼材１ｔ当たりの、それぞれの圧延機で圧延して歪みを与えたときの所要動力（ＨＨＴ値）を、横軸を歪み量として線図で示したものであり、図５にその例を示す。図５では横軸に圧下前後の歪み量の対数で示している。このＨＨＴ線図は鋼材の変形抵抗等により変化するものであるので、対象とする鋼材、設備においてＨＨＴ線図を求める必要がある。ステッケル圧延機を仕上圧延に使用する場合、圧延が進むに連れての被圧延材の温度降下による影響が少ないので直線近似が可能であるが、精度の良い線図が作成できれば、曲線のＨＨＴ線図を使用することもできる。
【００３５】
この図５を基に、ＨＨＴ値を粗圧延機、ステッケル圧延機のモータ動力で割った線図を作成したものが図６である。図６では、簡単のため、粗ミル、ステッケルミルそれぞれのモータ動力を、いずれも１００００ｋｗとして示している。図６の縦軸（ＨＨＴ値／モータ動力）は、それぞれの圧延機の単位時間当たりの生産能力の逆数を示すので、この図６を用いて、粗圧延機とステッケル圧延機の生産能力を等しくし、ラインの生産性を最大とする板厚設計が可能となる。
【００３６】
即ち、図７に示すように縦軸で一定値の破線Ｂを決めると、この破線Ｂと粗圧延機及びステッケル圧延機の線図との交点の横軸座標Ｃ、Ｄは、それぞれの圧延機においてその横軸座標に相当する歪みを与える圧延を行なうときに、同等の生産性を保持していることになる。
【００３７】
【実施例】
図７の例では、縦軸の値Ｂを０．００１６７としたときに、ステッケル圧延機の対数歪みＤは１．２５、粗圧延機の対数歪みＣは２．５となる。このとき、粗圧延前のスラブ厚みを２００ｍｍとすれば、粗圧延後のシート厚み、及び仕上圧延後の製品厚は
シート厚＝２００ｍｍ／ｅｘｐ２．５＝１６．４ｍｍ
製品厚＝１６．４ｍｍ／ｅｘｐ１．２５＝４．７ｍｍ
となり、スラブ厚２００ｍｍの鋼材を、この圧延設備列で４．７ｍｍの製品とするためには、粗圧延機により１６．４ｍｍのシートとすると、粗圧延機での圧延時間とステッケル圧延機での圧延時間はほぼ一致して、効率が最も良くなることを示している。
【００３８】
即ち、被圧延材の材質に対応した図６を求めておくことで、被圧延材の材料寸法と圧延後の目標寸法から計算した熱間圧延設備全体で与える圧下歪み量に相当する対数歪み値が求まり、これを基に、図６において粗圧延機とステッケル圧延機の対数歪みの合計が前記対数歪み値に一致する縦軸値が求まるので、この縦軸値に相当する量の圧延を行なえば、粗圧延機とステッケル圧延機との間でタイムラグがなく、最適な圧延操業を行なうことができる。なお、ここでは、簡単のため、パス間インターバルは無視しているが、パス間インターバルや速度制限等によるミルの加減速を考慮して計算すれば、より精度の高い結果が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、粗圧延機とステッケル圧延機とを有する熱間圧延設備列で生産性を向上するためにスラブの単位重量を増加する場合でも、粗ミルテーブル長の制約を回避して、従来の設備規模を変えずに対応でき、又、シート端部の不良部を減少させて歩留りを向上させることができる。
【００４０】
又、粗圧延機とステッケル圧延機の生産能力のバランスをとって、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された熱間圧延設備列の第１実施形態を示す平面図
【図２】前記実施形態で用いられている巻取機の構成を示す正面図
【図３】同じく巻戻機の構成を示す正面図
【図４】本発明が適用された熱間圧延設備列の第２実施形態を示す平面図
【図５】本発明に係る熱間圧延方法の実施形態で用いるＨＨＴ線図の例を示す線図
【図６】前記実施形態で用いる、ＨＨＴ値を各圧延機のモータ動力で割って求めた線図
【図７】前記実施形態において、粗圧延機での圧延時間とステッケル圧延機での圧延時間を略一致させる方法を示す線図
【図８】従来の粗圧延機とステッケル圧延機とを有する熱間圧延設備列の例を示す平面図
【図９】従来例で用いられるステッケル圧延機の構成を示す正面図
【図１０】同じく粗圧延機の構成を示す正面図
【符号の説明】
１０…スラブ加熱炉
１４…粗圧延機
１６…粗ミルテーブル
２０…ステッケル圧延機
３０…巻取機
３２…巻戻機
４０…コイル
４２…コイル搬送設備
５０…粗ミルライン
５２、５４…仕上ライン

Claims (4)

1. 粗圧延機とステッケル圧延機とを有する熱間圧延設備列において、
   粗圧延機からステッケル圧延機に至るまでの被圧延材搬送路中に、巻取機及び巻戻機を有することを特徴とするステッケル圧延機を用いた熱間圧延設備列。
2. 粗圧延機とステッケル圧延機とを有する熱間圧延設備列において、
   粗圧延機の下流側に巻取機が設けられ、その下流側に被圧延材を搬送する複数の搬送路が設けられると共に、各搬送路の途中に巻戻機が設けられ、ステッケル圧延機へ接続されていることを特徴とするステッケル圧延機を用いた熱間圧延設備列。
3. 粗圧延機とステッケル圧延機とを有する熱間圧延設備列により被圧延材を熱間圧延する際に、
   被圧延材の材質と材料寸法及び圧延後目標寸法から、粗圧延機とステッケル圧延機それぞれの圧延時間を予測し、粗圧延機とステッケル圧延機間での被圧延材の滞留時間ロスがほぼ最小となるように粗圧延後の材料寸法を決定することを特徴とするステッケル圧延機を用いた熱間圧延設備列による熱間圧延方法。
4. 前記粗圧延機とステッケル圧延機の圧延時間を、ＨＨＴ値を各圧延機のモータ動力で割って求めた線図を用いて略一致させることを特徴とする請求項３に記載のステッケル圧延機を用いた熱間圧延設備列による熱間圧延方法。

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