JP2005262255A - 熱延鋼帯製造設備、同設備の構成方法および熱延鋼帯製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 加熱炉11と可逆式の粗圧延機12、コイルボックス13、仕上圧延機14、水冷装置(ランアウトテーブル)15および巻取機(コイラー)16をこの順に配置して、熱延鋼帯製造設備1を構成する。そして上記設備1の上流側に、連続鋳造機21と鋳片Aの切断機22およびホットスカーファー23を追加配置して、熱延鋼帯製造設備2を構成する。
【選択図】 図1
Description
リジェネレイティブバーナ式の加熱炉とは、セラミックス等でできた蓄熱用小片を有するバーナが炉壁に複数配置されていて、それらバーナのうち約半数が燃焼するとき残りのバーナが内部に排ガスを通して上記小片に蓄熱するという交番燃焼を繰り返す方式の加熱炉をいう。なお、上記設備に配置する加熱炉の数は問わない。炉の補修等を考慮して複数基の加熱炉を並列に配置するのも好ましい。
・ 連続鋳造機と、それにより製造された鋳片に対する切断機と、同じ鋳片に対するホットスカーファーを備えるテーブルとが、上記加熱炉の入側に接続されていて、
・ 上記の加熱炉が、入側から装入された鋳片を当該鋳片の長さ方向と直角の方向に移動させながら加熱して出側から鋳片の長さ方向に搬出する形式のものである
ことを特徴とする。
連続鋳造機や切断機、ホットスカーファー等が加熱炉に接続されていることにつき、その接続の形態や接続経路については問わない。なお、加熱炉における鋳片の移動・搬出の方向については、図1(b)に例示したうえ、その向きに矢印を付している。
なお、極小径ロールミルとは、一対のワークロールがともに直径600mmを下回る小径のものである圧延機(スタンド)をさし、異径ロールミルとは、一対のワークロールについて直径が等しくなく、上下一対のワークロールの等価ロール径(ワークロール径の平均値)が直径で600mm未満のものをいう。
1) 入側から装入された鋳片を当該鋳片の長さ方向と直角の方向に移動させながら加熱して出側から鋳片の長さ方向に搬出する形式をもつリジェネレイティブバーナ式の加熱炉と、可逆式粗圧延機、コイルボックス、および仕上圧延機とをこの順に配置した設備をまず構成し、
2) のちに(たとえば1)の構成を終えた数年後に)、連続鋳造機と、それにより製造された鋳片に対する切断機と、同じ鋳片に対するホットスカーファーを備えるテーブルとを、上記加熱炉の入側に接続して構成する
ことを特徴とする。
第一のステップとして、上記1)のように加熱炉以降の設備を構成すると、圧延材料である鋳片を購入する(または自社の別工場から搬入する)ことにより熱延鋼帯の生産を開始できる。上記した加熱炉以降を備えていて年間150万トン程度の生産規模をもつ熱延鋼帯製造設備は、一般に300億円程度で導入可能である。図2のような薄スラブ連鋳型の設備3が、一般に年産100万トン程度であって導入費用が500億円程度必要であることを考えると、設備投資上の負担はかなり少ないといえる。しかも、導入した設備によって、請求項1等の発明に関して述べた品質上および生産効率上の利点がもたらされる。
1) 圧延材料とする鋳片を900℃を下回らない温度に保って上記の加熱炉に装入し、
2) 可逆式粗圧延機にて厚さ25〜40mmのシートバーとし、
3) そのシートバーをコイルボックスにて保温したうえ、仕上圧延機により厚さ3mm以下(1mm程度以上)の熱延鋼帯とする
ことを特徴とする。
・ 圧延材料とする鋳片を900℃以上に保って加熱炉へ装入するので、鋳片の加熱を少ない燃料で行うことができる。そのため、加熱炉がリジェネレイティブバーナ式のものであることとも関連して操業コストを大幅に抑制できる。
・ 厚手の鋳片を圧延材料とする場合にも、厚さ3mm以下の熱延鋼帯を無理なく円滑に製造することができる。可逆式の粗圧延機を使用して厚さ25〜40mmのシートバーを一旦製造するため、6スタンド程度の通常の仕上圧延機にて厚さ3mm以下に圧延することも困難でないのである。厚さ25〜40mmのシートバーを厚さ3mm以下の熱延鋼帯にするのであれば仕上圧延機のロールにかかる負荷は高すぎず、したがってロールの損耗も少ない。
・ 薄い熱延鋼帯についても高品質のものを製造できる。上記のように仕上圧延機のロールの負担を抑えて円滑な圧延ができることに加え、加熱炉での加熱およびコイルボックスでの保温によって、仕上圧延前のシートバーをムラのない均一かつ適切な温度に保てること、がその理由である。
・ 厚手の鋳片をもとに熱延鋼帯を製造することも可能であるため、生産能力を150万トン程度以上に高くすることも困難でない。
また加熱炉11はリジェネレイティブバーナ式のものとし、炉内には一対ずつ向かい合わせにバーナ(図示省略。リジェネレイティブバーナ)を配置している。各バーナには、セラミックスでできた蓄熱用小片を燃焼用空気の通過部分に保持させ、各対のバーナのうち一方を数十秒おきに交代で燃焼させ、燃焼させない他方のバーナを通じて燃焼排ガスを排出する。こうして蓄熱用小片を媒体にして排ガスと燃焼用空気との間で熱交換を行ううえ、当該媒体としてセラミックスの小片を利用するため使用可能温度が高いことから、排ガス温度を高く設定して高効率の熱交換を行わせることができる。
i) 加熱炉11では、リジェネレイティブバーナ式であることによる効率の高さを生かして、燃料原単位を低く抑えて鋳片Aを加熱・均熱化することができる。また、炉長・炉幅ともにコンパクトであるため、トンネル炉などを配置する場合よりも専有面積や設備コストについて有利である。
ii) 表面の手入れをされた鋳片Aを圧延材料とすることにより、熱延鋼帯Cの表面品質を高くすることができる。なお、熱延鋼帯Cの表面品質等について要求水準が低い場合には、手入れのされていない安価な鋳片Aを圧延材料として使用すればよい。
iii) 厚手の鋳片Aを、粗圧延機12によって薄い(その厚さは任意に設定できる)シートバーBにしたうえで仕上圧延機14に通すので、仕上圧延機14の負荷が低い。したがって、同圧延機14でのロールの摩耗が少ないうえ、熱延鋼帯Cの表面品質も向上させやすい。なお粗圧延機12においては、圧延温度が高いため、圧延材表層に生じるスケールがFeOであって鉄より軟らかく、したがってロールの摩耗量は少ない。
iv) 粗圧延のされたシートバーBを、コイルボックス13によって相当程度均一な温度に保ったうえ仕上圧延機14に通すので、均一かつ円滑な仕上圧延を行って薄い熱延鋼帯Cを製造することが可能である。
v) 厚手の鋳片Aをもとに熱延鋼帯Cを製造するので、年間150万トン程度の生産量を確保することができる。
連続鋳造機21としては、導入当初の上記設備1において購入等していたものと同等サイズの鋳片Aを連続鋳造できるものを設ける。図示の例では1ストランドだが、2ストランドのものを設置して生産量を増やすのもよい。
切断機22は、トーチ式のものでも剪断式(シャー)等のものでもよい。
また、ホットスカーファー23は、鋳片Aの表面の欠陥部分(疵など)を燃焼ガスによって溶融除去するものである。
1) 連続鋳造機21により、厚さ230mm・幅1570mmの鋳片A(スラブ)を連続鋳造し、切断機22にて長さ9mにカットしたうえホットスカーファー23で適宜に表面手入れをし、平均温度1000℃で加熱炉11に装入する。
2) 加熱炉11では、図示の矢印xの方向に鋳片Aを移動させながら、約30分間在炉させて均熱化し、約1200℃で抽出したうえデスケーリングをかける。
3) 可逆式粗圧延機12において7パスを行い、厚さ40mm前後のシートバーBにしたうえ、それをコイルボックス13に巻き取って保温する。
4) コイルボックス13よりシートバーBを巻き出し、仕上圧延機14の一連のスタンドに通すことによって、厚さ3.5mm、圧延終了温度900℃の熱延鋼帯Cとする。
5) 熱延鋼帯Cは、ランアウトテーブル15で水冷したうえ、巻取り温度700℃前後でコイラー16に巻き取る。
1) 連続鋳造機21等により、厚さ230mm・幅1240mm・長さ11mの鋳片A(スラブ)を製造し、ホットスカーファー23を使用せずに平均温度1050℃で加熱炉11に装入する。
2) 加熱炉11では、上記と同様に約30分間在炉させて均熱化し、約1200℃で抽出したうえデスケーリングする。
3) 粗圧延機12で7パスを行い、たとえば厚さ30mmのシートバーBにしてコイルボックス13に巻き取る。
4) シートバーBを巻き出して仕上圧延機14に通すことにより、厚さ1.2mm、圧延終了温度850℃の熱延鋼帯Cとする。
5) その熱延鋼帯Cをランアウトテーブル15で水冷し、巻取り温度600℃前後でコイラー16に巻き取る。
i) 鋳造直後の高温度の鋳片Aを加熱炉11に装入するうえ、加熱炉11がリジェネレイティブバーナ式のものであって熱効率にすぐれるため、極めて少ない燃料によって必要な加熱を行うことができる。
ii) 自動車外板用やブリキ用のものなど、表面品質について要求水準の高い熱延鋼帯Cを生産する場合には、高温状態の鋳片Aに対しホットスカーファー23を使用して、その要求に応えることができる。その一方、当該要求水準の低い場合には、ホットスカーファー23を使用せずにおいて生産コストを下げることも可能である。
iii) 上記したような厚手の鋳片Aを2ストランド鋳造できる連続鋳造機を設けるなどすれば、生産能力を年間300万トン以上にすることも可能である。
まず設備コストについては、設備3が500億円程度であるのに対し、設備2は、連続鋳造機21および粗圧延機12を含むことから600億円程度が必要である。しかし設備2に関しては、図1(a)に示す設備1を第一のステップとして導入するなら、生産開始時点での投資額が300億円程度で足りるため、実質上の不利は少ない。
操業コストのうち燃料原単位については、設備2では、鋳片Aを高温度状態のまま加熱炉11に装入するほか、その加熱炉11がコンパクトなリジェネレイティブバーナ式のものであるため、生産重量(1t)あたり5万kcal/t程度となる。これは、設備3において、200mを超える長いトンネル炉33により薄スラブを高温度のまま装入し加熱する場合とほとんど差がない。
電力に関しては、設備2の場合、加熱炉11と粗圧延機12、仕上圧延機14において生産重量あたりそれぞれ5kWh/t、15kWh/t、40kWh/t程度消費する。一方、設備3の場合には、トンネル炉33での消費電力は設備2の場合と差がなく、また粗圧延をしないために粗圧延機での消費はゼロであるが、仕上圧延機34では、粗圧延をしない分だけ圧延負荷が高いため45kWh/t程度の消費がある。設備2・3間でのこのような電力消費量の差を生産重量あたりのコストに換算すると、設備2による方が60円/t程度高い。
仕上圧延機14・34におけるロールのメンテナンスに関しては、上記のような圧延負荷の関係で設備3には相当の整備費用(ロールの研磨等)が必要である。生産重量あたりの整備費用は、設備2においては240円/t程度であるのに対し、設備3では300円/t程度になり、この点では設備2による方が60円/t程度低い。
11 加熱炉
12 粗圧延機
13 コイルボックス
14 仕上圧延機
21 連続鋳造機
23 ホットスカーファー
A 鋳片
B シートバー
C 熱延鋼帯
Claims (6)
- リジェネレイティブバーナ式の加熱炉、可逆式粗圧延機、コイルボックスおよび仕上圧延機が、この順に配置されていることを特徴とする熱延鋼帯製造設備。
- 連続鋳造機と、それにより製造された鋳片に対する切断機と、同じ鋳片に対するホットスカーファーを備えるテーブルとが、上記加熱炉の入側に接続されていて、
上記の加熱炉が、入側から装入された鋳片を当該鋳片の長さ方向と直角の方向に移動させながら加熱して出側から鋳片の長さ方向に搬出する形式のものである
ことを特徴とする請求項1に記載の熱延鋼帯製造設備。 - 上記のコイルボックスがマンドレルレストランスファー形式のものであることを特徴とする請求項1または2に記載の熱延鋼帯製造設備。
- 上記の仕上圧延機が、複数スタンドの極小径ロールミルまたは異形ロールミルを有するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱延鋼帯製造設備。
- 入側から装入された鋳片を当該鋳片の長さ方向と直角の方向に移動させながら加熱して出側から鋳片の長さ方向に搬出する形式をもつリジェネレイティブバーナ式の加熱炉と、可逆式粗圧延機、コイルボックス、および仕上圧延機をこの順に配置した設備をまず構成し、
のちに、連続鋳造機と、それにより製造された鋳片に対する切断機と、同じ鋳片に対するホットスカーファーを備えるテーブルとを、上記加熱炉の入側に接続する
ことを特徴とする熱延鋼帯製造設備の構成方法。 - 請求項1〜4に記載の熱延鋼帯製造設備を使用する熱延鋼帯製造方法であって、
圧延材料とする鋳片を900℃を下回らない温度に保って上記の加熱炉に装入し、可逆式粗圧延機にて厚さ25〜40mmのシートバーとし、そのシートバーをコイルボックスにて保温したうえ、仕上圧延機により厚さ3mm以下の熱延鋼帯とすることを特徴とする熱延鋼帯製造方法。
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