CN108290192B - 热轧钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种即便是板厚较厚、板宽也宽、且强度高的热轧钢板的卷材，也能在开卷时不超过带卷直头机的容许载荷的热轧钢板。以如下钢板(S)为对象：通过粗轧工序后的切断工序将长度方向首尾端的非稳定部切断，所述钢板的板宽为1200mm～2300mm、板厚为13mm～25.4mm、且具有API规格X65级以上的强度，所述钢板通过在卷绕成卷材(C)之后开卷来使用。并且，至少相当于开卷开始的长度方向端部形成为宽度方向中央部相对于宽度方向两端部而向长度方向内侧凹陷的形状，相对于宽度方向中央部的凹陷的宽度方向两端部的各自的突出尺寸为20mm～295mm，宽度方向两端部的突出部分的宽度W1、W2之和相对于板宽之比为1/4～1/2。

Description

热轧钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及利用粗轧进行了轧制之后，将长度方向首尾端的非稳定部切断的热轧钢板及其制造方法，尤其是适合于厚壁、宽幅、高强度的热轧钢板。
背景技术
输送原油或天然气的管线使用以热轧钢板为原料的电缝钢管或螺旋钢管。这种管线原料用热轧钢板从原油或天然气等的高效率输送的观点出发而要求高强度且极厚的规格。而且，由于也有在地震地带铺设管线的情况，因此管线材料也要求高韧性。这样的管线原料用热轧钢板需要满足例如美国石油协会(API：American Petroleum Institute)规定的X65级的强度，作为这样的热轧钢板，可列举例如下述专利文献1记载的热轧钢板。该专利文献1记载那样的管线原料用热轧钢板通常板厚较厚，板宽也宽，强度也高。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-101781号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，管线原料用热轧钢板在暂时卷绕成卷材之后，将卷材开卷而形成为钢管。热轧钢板的卷材开卷通过带卷直头机进行，但是由于管线原料用热轧钢板为极厚、宽幅、高强度，因此在其开卷时可能会超过带卷直头机的容许载荷。
本发明着眼于上述那样的问题点而作出，其目的在于提供一种即便是板厚较厚、板宽也宽、且强度高的热轧钢板的卷材，在开卷时也不会超过带卷直头机的容许载荷的热轧钢板及其制造方法。
用于解决课题的方案
本发明者们为了解决前述课题，仔细研讨了如下的热轧钢板：使到精轧前为止的利用粗轧工序形成的钢板传送方向后端部的切料头部的形状为鱼尾形状，通过将鱼尾形状的凹部底与凸部前端的中间部分切断，使卷绕后的卷材中的热轧钢板的开卷端部成为宽度方向中央部凹陷的形状，从而利用带卷直头机容易地开卷。
通常在将卷材进行开卷时，利用带卷直头机将热轧钢板的最后端部捞起并弯折而进行开卷。此时，如果热轧钢板的宽度小，则由带卷直头机引起的捞起变形及弯曲变形变得容易。通过到精轧前为止的粗轧工序，能够将钢板传送方向后端部的切料头部的形状制成图6(a)所示那样的鱼尾形状。并且，如图7所示，如果将鱼尾形状的凹部底与凸部前端的中间部分利用切料头机切断，则能够使热轧钢板的后端部的形状成为宽度方向中央部相对于宽度方向两端部凹陷的形状。
另外，在目标切断位置与实际上切料头机的刀与钢板接触的位置之间会产生误差，因此根据切料头机的切断位置精度的不同，存在尽管瞄准鱼尾形状的切料头部的目标切断位置而使切料头机的刀落下，也会产生将板宽的整个宽度切断的情况或未与切料头部的鱼尾形状接触而产生切割落空的情况。因此，通过使鱼尾长度充分长，即使在目标切断位置与实际的切断位置之间产生了误差的情况下，也能不将板宽的整个宽度切断或者不产生切割落空。
此外，由于在目标切断位置与实际上切料头机的刀与钢板接触的位置之间产生误差，因此目标切断位置的设定必须鉴于该误差而进行。需要设定即使在切料头机的切断位置从目标切断位置偏离的情况下，也不会将板宽整个宽度切断或者产生切割落空地使切料头机的刀落下那样的目标切断位置。
本发明基于以上那样的见解而作出，由以下的要点构成。
为了解决上述课题，根据本发明的一形态，提供一种热轧钢板，其特征在于，钢板中的至少相当于开卷开始的长度方向端部是宽度方向中央部相对于宽度方向两端部而向长度方向内侧凹陷的形状，相对于宽度方向中央部的凹陷的宽度方向两端部的各自的突出尺寸为20mm～295mm，宽度方向两端部的突出部分的宽度之和相对于板宽之比为1/4～1/2，所述钢板通过粗轧工序后的切断工序将长度方向首尾端的非稳定部切断，所述钢板的板宽为1200mm～2300mm、板厚为13mm～25.4mm、且具有API规格X65级以上的强度，所述钢板通过在卷绕成卷材之后开卷来使用。
另外，根据本发明的另一形态，提供一种热轧钢板的制造方法，具有粗轧工序、精轧工序、及卷绕工序，在粗轧工序之后且在精轧工序之前利用切料头机将钢板的传送方向后端部的切料头部切断，之后，利用精轧工序实施精轧，利用卷绕工序卷绕的钢板的板宽为1200mm～2300mm、板厚为13mm～25.4mm、且具有API规格X65级以上的强度，其中，在粗轧工序中，通过由宽度轧机进行的宽度压下及由水平粗轧机进行的水平轧制，使在钢板的传送方向后端部形成的切料头部的形状成为鱼尾形状，且以使该鱼尾形状的从凹部底至凸部前端的最短长度L(mm)满足下式(1)的方式进行成形，将凹部底与凸部前端的中间部分作为目标切断位置进行切断。
(2X+5)≤L≤300(1)
其中，X：切料头机的切断位置的最大误差(mm)
0≤X≤90
发明效果
根据本发明，即便是板厚较厚，板宽也宽，强度高的钢板的卷材，也能够在开卷时不超过带卷直头机的容许载荷。而且，不用进行带卷直头机的增强等的大的设备改造，能够使钢板稳定地开卷。
附图说明
图1是作为本发明的热轧钢板的一实施方式而将热轧钢板卷材设置于开卷机的状态的主视图。
图2是图1的开卷机的俯视图。
图3是基于带卷直头机的开卷开始的说明图。
图4是相当于图2的热轧钢板的开卷开始的长度方向端部的形状说明图。
图5是将一般的热轧钢板卷材设置于开卷机的状态的俯视图。
图6是表示在钢板的传送方向前端部及传送方向后端部形成的切料头部的平面形状的示意图。
图7是表示切料头的切断位置的示意图。
图8是表示目标切断位置与实际上切断机的刀与钢板接触的位置之间的误差的示意图。
图9是表示目标切断位置的设定范围的示意图。
具体实施方式
以下所示的实施方式是例示用于将本发明的技术思想进行具体化的装置或方法的实施方式，本发明的技术思想并不是将构成零件的材质、形状、构造、配置等特定为下述的情况。本发明的技术思想在权利要求书记载的权利要求规定的技术范围内，能够施加各种变更。
以下，参照附图，说明本发明的实施方式的热轧钢板。图1是将该实施方式的热轧钢板形成为卷材而设置于开卷机的状态的主视图，图2是图1的开卷机的俯视图。该开卷机具备搭载热轧钢板S的卷材C的托卷辊1、向卷材C的内部***的展卷机2、向卷绕成卷材C的热轧钢板S的开卷端部***的带卷直头机3。展卷机2及托卷辊1由未图示的电动机驱动而旋转，由此能够使热轧钢板S的卷材C旋转。
该实施方式的带卷直头机3由前端逐渐变薄的宽幅的板材构成，基端部支承于旋转轴4。因此，通过使该旋转轴4旋转而能够使带卷直头机3的前端部旋转。而且，该带卷直头机3利用未图示的移动装置而能够接近或远离热轧钢板卷材C。如后所述，将该带卷直头机3的前端部在卷绕成卷材C的热轧钢板S的开卷端部卡挂，在该状态下，利用展卷机2及托卷辊1使卷材C旋转，由此能够使热轧钢板S开卷。该带卷直头机3是所谓悬臂梁的状态，负荷于旋转轴4的载荷存在上限。
图3是基于开卷机的热轧钢板卷材C的开卷开始的说明图。首先，如图3(a)所示，在使带卷直头机3远离并使开卷机的展卷机2退避的状态下，如图3(b)所示，在托卷辊1上搭载热轧钢板卷材C。接下来，向热轧钢板卷材C的内部***展卷机2，如图3(c)所示，使带卷直头机3接近热轧钢板卷材C而将其前端部卡挂于卷材C的开卷端部。在该状态下，如图3(d)所示，利用展卷机2及托卷辊1使卷材C旋转时，如图3(e)所示，将卷材C的开卷端部开卷，将热轧钢板S取出。
在该开卷机中，进行各种热轧钢板S的卷材开卷，但是这之中也包括管线原料用的热轧钢板S。图5是将一般的热轧钢板S的卷材C设置于开卷机的状态的俯视图。一般的热轧钢板S的卷材C的卷绕的热轧钢板S的长度方向端部为大致直线状。相对于此，如前所述，管线原料用的热轧钢板S为极厚、宽幅、高强度，将卷绕成卷材C的管线原料用的热轧钢板S开卷时，在带卷直头机3作用有大的载荷。因此，在该实施方式中，如图2所示，将管线原料用的热轧钢板S的卷材开卷端部形成为宽度方向中央部比宽度方向两端部向长度方向内侧凹陷的形状。
图4示出管线原料用的热轧钢板S的长度方向端部形状的详情。该管线原料用的热轧钢板S的规格是板宽为1200mm～2300mm、板厚为13mm～25.4mm且具有API规格X65级以上的强度。而且，关于该热轧钢板S，钢板中的至少相当于开卷开始的长度方向端部是宽度方向中央部相对于宽度方向两端部而向长度方向内侧凹陷的形状，所述钢板通过切断工序将长度方向首尾端的非稳定部即所谓切料头部切断，在卷绕成卷材C之后开卷来使用。而且，相对于宽度方向中央部的凹陷的宽度方向两端部的各自的突出尺寸为20mm～295mm，宽度方向两端部的突出部分的宽度W1、W2之和相对于板宽之比为1/4～1/2。
为了这样使热轧钢板S的长度方向端部的形状成为宽度方向中央部相对于宽度方向两端部而向长度方向内侧凹陷的形状，利用粗轧将钢板的长度方向端部的非稳定部即切料头部的形状制成为鱼尾形状。在使钢板的切料头部成为鱼尾形状的情况下，例如利用粗轧工序的宽度轧机对钢板进行宽度压下，然后，利用水平轧机进行轧制。也可以取代宽度轧机而使用精整压力机。并且，在距宽度方向中央部的凹部为20mm～295mm的位置处，利用切料头机将鱼尾形状的切料头部切断。在粗轧工序中，由于具备检测切料头部的形状的切料头形状计，因此只要对应于利用该切料头形状计检测到的切料头部的形状来决定基于切料头机进行切断的切断位置即可。
卷绕成卷材C的热轧钢板S的开卷通过使热轧钢板S塑性变形来进行。在该塑性变形中，在板厚相同的情况下，板的宽度方向的尺寸越大，则截面积越大，因此作用在带卷直头机3的旋转轴4上的载荷也越变大。而且，作用在带卷直头机3的旋转轴4上的载荷在力臂的长度最长的开卷开始时最大。因此，通过使宽度方向中央部相对于宽度方向两端部而向长度方向内侧凹陷，能够减小截面积，结果是能够减小在开卷时作用于带卷直头机3的旋转轴4的载荷。而且，在同等的截面积的情况下，也可考虑热轧钢板的长度方向端部的宽度方向中央部相对于宽度方向两端部而向长度方向外侧突出的形状。然而，在这样的形状的情况下，在带卷直头机3的旋转轴4集中有载荷。另一方面，如果形成为热轧钢板S的长度方向端部的宽度方向中央部相对于宽度方向两端部凹陷的形状，则能够使作用于带卷直头机3的旋转轴4的载荷分散，相应地，能够防止作用于旋转轴4的载荷超过上限值的情况。
这样，在该实施方式的热轧钢板S中，以如下的钢板为对象：在粗轧工序后的切断工序中将长度方向首尾端的非稳定部切断，板宽为1200mm～2300mm、板厚为13mm～25.4mm、且具有API规格X65级以上的强度，在卷绕成卷材C之后开卷来使用。并且，至少相当于开卷开始的长度方向端部形成为宽度方向中央部相对于宽度方向两端部而向长度方向内侧凹陷的形状，相对于宽度方向中央部的凹陷的宽度方向两端部的各自的突出尺寸为20mm～295mm，宽度方向两端部的突出部分的宽度W1、W2之和相对于板宽之比为1/4～1/2。由此，即便是板厚较厚、板宽也宽、强度高的钢板的卷材C，在热轧钢板S的开卷时也能够不超过带卷直头机3的容许载荷。而且，不用进行带卷直头机3的增强等的大的设备改造，而能够将钢板稳定地开卷。需要说明的是，如果前述的突出尺寸比20mm短，则会产生将板宽整个宽度切断、在热轧钢板S的开卷时超过带卷直头机3的容许载荷的情况。另一方面，如果突出尺寸比295mm长，则在开卷时，宽度方向两端部的突出部分起伏，无法良好地去除前端部。而且，如果使宽度方向两端部的突出部分的宽度W1、W2之和相对于板宽之比小于1/4，则在开卷时，宽度方向两端部的突出部分起伏，无法良好地去除前端部。另一方面，如果使宽度方向两端部的突出部分的宽度W1、W2之和相对于板宽之比大于1/2，则会产生将板宽整个宽度切断、在热轧钢板S的开卷时超过带卷直头机3的容许载荷的情况。
接下来，说明前述实施方式的热轧钢板的制造方法。热轧钢板的制造工序是由钢坯来制造钢带的工序，按照工序顺序而大致分为加热工序、粗轧工序、精轧工序、冷却工序、卷绕工序。以下，将加热工序侧作为上游侧，将卷绕工序侧作为下游侧进行说明。
在加热工序中，钢坯在加热炉中被加热至1100～1300℃，然后被抽出到用于向下一工序传送的台上。
在粗轧工序中，对于传送来的钢坯，通过分别具备至少一对辊的宽度轧机和粗轧机，进行宽度压下和水平轧制。宽度轧机设置在粗轧机的上游侧和下游侧，或者上游侧和下游侧中的任一方。宽度压下及水平轧制包括朝向下游工序侧沿前进方向进行的情况和朝向上游工序侧后退进行的情况。进而，在粗轧工序中，宽度压下及水平轧制包括仅在前进中进行的情况，或者前进和后退反复至少两次以上的情况。在粗轧工序中，通过以上的操作，将钢坯形成为规定的板宽、板厚的板坯。
另外，在粗轧工序中，有时在比粗轧机靠上游侧处设置用于将钢坯沿宽度方向压下的精整压力机。该精整压力机与宽度轧机相比，钢坯的宽度压下效率良好，因此在使钢坯的宽度较大地减少的情况下使用。
在精轧工序中，使用精轧机对板坯进行水平轧制，该精轧机具备至少1台以上的水平轧机，该水平轧机具备上下一对辊。此时的水平轧制在一方向上进行。
冷却工序是从上下对所传送的精轧后的钢板喷射水来进行冷却的工序。
卷绕工序是将冷却后的钢板通过卷绕机形成为卷绕圆柱状的工序。
板坯是指粗轧工序结束后且精轧前的钢板。板坯的传送方向后端部通过粗轧工序中的水平轧制、宽度压下、基于精整压力机的宽度压下而变形为各种形状，形成切料头部。例如，存在如图6(b)所示板宽中央部比板宽端部沿轧制方向较长地延伸的舌形状的切料头部。而且，存在图6(a)所示那样的板宽端部比板宽中央部沿轧制方向较长地延伸的鱼尾形状的切料头部。此外，也存在左右为非对称的情况，也存在图6(c)所示那样的左右非对称的舌形状、图6(d)所示那样的左右非对称的鱼尾形状。
在粗轧工序中，通过调整宽度轧机的宽度压下量、水平粗轧机的轧制量、粗轧工序中的通道数、精整压力机的宽度压下量而能够将板坯的传送方向后端部的切料头部的形状形成为所希望的形状。在本发明中，为了将切料头部切断后的热轧钢板传送方向后端部的形状形成为宽度方向中央部相对于宽度方向两端部凹陷的形状，而使板坯的传送方向后端部的切料头部的形状形成为图6(a)所示那样的鱼尾形状，如图7所示，将该鱼尾形状的凸部前端与凹部底的中间部分切断。
通常，在精轧机入侧，进行板坯的传送方向前端部及后端部的切料头部的切断。该切料头部的切断为了精轧时的通板稳定化而进行。通常，用于将板坯的传送方向前端部及后端部的切料头部切断的切料头机设置在精轧机的入侧，但是只要能够将利用粗轧工序而形成的板坯的传送方向前端部及后端部的切料头部切断即可，因此只要设置在比粗轧工序靠下游侧且比精轧工序靠上游侧处即可。切料头机的切断方式通常大致分为闸刀式、曲柄式、鼓式这三个种类，但是只要能够将板坯的传送方向后端部的切料头部沿宽度方向切断即可，可以为任意的切断方式。
在利用切料头机进行板坯的切断时，在目标切断位置与实际上切料头机的刀接触的位置之间产生误差，该最大误差Xmm依赖于钢板的跟踪的精度，通常为0～90mm。因此，为了将在板坯的传送方向后端部形成的切料头部的鱼尾形状的凹部底与凸部前端的中间部分可靠地切断，使鱼尾形状的从凹部底至凸部前端的最短长度L(mm)为(2X+5)mm以上，从制品成品率的观点出发，将最短长度L的上限设为300mm。即，以所述鱼尾形状的从凹部底至凸部前端的最短长度L(mm)满足下述式(1)的方式成形。
(2X+5)≤L≤300 (1)
其中，X：切料头机的切断位置的最大误差(mm)
0≤X≤90
如果最短长度L小于(2X+5)mm，则在将鱼尾形状的凹部底与凸部前端的中间部分作为目标切断位置进行切断时，会产生切割落空或成为整个宽度切断的情况。如果最短长度L比300mm长，则在开卷时，宽度方向两端部的突出部分起伏，无法去除前端部。
如前所述，在利用切料头机进行板坯的切断时，在板坯的目标切断位置与实际上切料头机的刀与板坯接触的位置之间产生误差，该最大误差X依赖于板坯的跟踪的精度，通常为0～90mm。将目标切断位置设为在鱼尾形状的从凹部底朝向凸部前端小于Xmm的位置的情况下，如图8(a)所示，实际上切料头机的刀与板坯接触的位置从目标切断位置向凹部底侧偏离了Xmm时，可能会进行整个宽度切断。因此，目标切断位置优选设定在鱼尾形状的从所述凹部底朝向凸部前端方向而比Xmm的位置靠凸部前端侧的位置。
另外，目标切断位置与鱼尾形状的凸部前端的距离如图8(b)所示为(X+5)mm以下的情况下，在实际上切料头机的刀与板坯接触的位置从目标切断位置向凸部前端侧偏离了Xmm时，可能会产生切割落空。因此，将防止切割落空的余量设为5mm，目标切断位置优选设定在所述鱼尾形状的从凸部前端朝向凹部底方向而比(X+5)mm的位置靠凹部底侧的位置。
根据以上的情况，将形成为板坯的切料头部的鱼尾形状的凹部底与凸部前端的中间部分切断时，为了不进行板宽的整个宽度切断且不产生切割落空地进行切断，优选将目标切断位置设定在鱼尾形状的从凹部底朝向凸部前端方向为Xmm的位置与从凸部前端朝向凹部底方向为(X+5)mm的位置之间。图9示出设定目标切断位置的鱼尾形状的凹部底与凸部前端的中间部分的优选范围。如果如以上那样设定目标切断位置，则即使在目标切断位置与实际上切料头机的刀与板坯接触的位置之间的误差成为最大误差X(mm)的情况下，也能够不进行整个宽度切断且不产生切割落空地进行切断。
实施例
为了制造板厚25mm、板宽1500mm、API规格X65级以上的强度的管线原料用的热轧钢板，对于板厚60mm、板宽1500mm、精轧机入侧温度900℃的板坯，改***轧工序的制造条件而形成为具有各种平面形状的板坯，将该板坯的传送方向后端部利用精轧机前的切料头机切断而形成为卷材，判定了卷绕成该卷材的热轧钢板的开卷的可否。此时，切料头机的切断位置的最大误差为90mm。表1示出开卷结果。表中的No.1、No.2由于鱼尾形状的从凹部底至凸部前端的长度L(表中为突出尺寸)短，因此与以往同样，切断了板宽整个宽度。因此，作用于带卷直头机的负荷过大而无法开卷。另一方面，表中的No.3～No.5由于鱼尾形状的从凹部底至凸部前端的长度L长，进行了考虑了切断位置的误差的切断，因此能够将热轧钢板的后端部(图中为卷材尾端)的形状形成为宽度方向中央部相对于宽度方向两端部凹陷的形状，且宽度方向两端部的突出部分的宽度W1、W2之和相对于板宽之比为1/4～1/2，因此能够减轻作用于带卷直头机的负荷而进行开卷。
No.6由于鱼尾形状的从凹部底至凸部前端的长度L短，切断了与凹部底接近的位置，因此能够将热轧钢板的后端部的形状形成为宽度方向中央部相对于宽度方向两端部凹陷的形状，但是宽度方向两端部的突出部分的宽度W1、W2之和相对于板宽之比大于1/2，因此无法充分地减轻作用于带卷直头机的负荷而无法开卷。
No.7由于鱼尾形状的从凹部底至凸部前端的长度L短，切断了与凸部前端接近的位置，因此能够将热轧钢板的后端部的形状形成为宽度方向中央部相对于宽度方向两端部凹陷的形状，但是宽度方向两端部的突出部分的宽度W1、W2之和相对于板宽之比小于1/4，因此在利用带卷直头机进行开卷时，卷材前端起伏而无法开卷。
【表1】
本发明当然包括在此未记载的各种实施方式等。因此，本发明的技术范围仅通过根据上述的说明而妥善地记载于权利要求书的发明特定事项来确定。
标号说明
1 托卷辊
2 展卷机
3 带卷直头机
4 旋转轴
C 卷材
S 钢板。

Claims (2)

1.一种热轧钢板的制造方法，具有粗轧工序、精轧工序、及卷绕工序，在所述粗轧工序之后且在所述精轧工序之前利用切料头机将钢板的传送方向后端部的切料头部切断，之后，利用所述精轧工序实施精轧，利用所述卷绕工序卷绕的钢板的板宽为1200mm～2300mm、板厚为13mm～25.4mm、且具有API规格X65级以上的强度，所述热轧钢板的制造方法的特征在于，
在所述粗轧工序中，通过由宽度轧机进行的宽度压下及由水平粗轧机进行的水平轧制，使在所述钢板的传送方向后端部形成的所述切料头部的形状成为鱼尾形状，且以使该鱼尾形状的从凹部底至凸部前端的最短长度L(mm)满足下式(1)的方式进行成形，将所述凹部底与所述凸部前端的中间部分作为目标切断位置进行切断，
(2X+5) ≤L≤ 300 (1)
其中，X：切料头机的切断位置的最大误差(mm)
0≤X≤90。
2.根据权利要求1所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，
将所述目标切断位置设定在所述鱼尾形状的从所述凹部底朝向所述凸部前端的方向为Xmm的位置与从所述凸部前端朝向所述凹部底的方向为(X+5)mm的位置之间。
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