JP2010005677A - Hot-rolling equipment and hot-rolling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄鋼製造プロセスにおける熱間圧延工程で使用される熱間圧延設備であって、特にワークロールの肌荒れや焼付きなどを抑制するための熱間圧延設備及び熱間圧延方法に関する。 The present invention relates to a hot rolling facility used in a hot rolling step in a steel manufacturing process, and particularly relates to a hot rolling facility and a hot rolling method for suppressing roughening of a work roll, seizure, and the like.
一般的に、鉄鋼製造プロセスにおける熱間圧延工程で用いられる圧延機には、ワークロールの肌荒れや焼付きを抑制するために、圧延中に潤滑剤を供給するための潤滑ヘッダーや、圧延中のロール温度上昇を抑えるためのロール冷却水用ヘッダーが設置され、これらの装置を用いてワークロールの肌荒れや焼付きを抑制しながら熱間圧延が実施されている。また、ロール材質を改善して肌荒れを抑制したり、潤滑油種を改良して焼付きを抑制したりする技術が開示されているものの、昨今の高張力鋼板などの硬い材料に対しては、従来の技術だけでは、ロールの肌荒れや焼付きが抑制されていないのが現状である。 Generally, in a rolling mill used in a hot rolling process in a steel manufacturing process, a lubrication header for supplying a lubricant during rolling, a rolling header in order to suppress roughening and seizure of a work roll, A roll cooling water header for suppressing an increase in roll temperature is installed, and hot rolling is carried out using these devices while suppressing roughening and seizure of the work roll. In addition, although technologies for improving the roll material to suppress rough skin and improving the lubricant type to suppress seizure are disclosed, for hard materials such as recent high-tensile steel plates, At present, the conventional technology alone does not suppress the rough skin or seizure of the roll.
一方、焼付きや肌荒れの発生に最も大きな影響を与えていると考えられているロール温度の上昇を抑えるために、ロールの温度上昇をもたらす熱源である、熱間鋼材からの入熱量をできるだけ小さくする技術が開示されている。例えば、特許文献1には、ミルバイト入側にシ−トバ−冷却ヘッダーと、油圧延ヘッダーと、ロ−ルクラント用ヘッダーとが備えられた熱間仕上圧延装置と、ミルバイト入側にデスケーリング装置とミルバイト冷却装置の両方が備えられた熱間粗圧延装置が開示され、ワークロール肌荒れの抑制や製品に発生するスケール疵の低減に有効であることが示されている。特許文献2には、ロールバイトに被圧延鋼材が噛み込まれる直前に被圧延鋼材の表面に冷却媒を供給して、表面を冷却して熱間圧延することによって、ワークロールの肌荒れを抑制する方法が開示されている。
潤滑油供給方法として、粒状の潤滑油を不燃性ガスで噴霧供給する手段が特許文献3に開示されており、ロールへの付着効率が高いため、少量の潤滑油供給量で大きな潤滑効果が得られることが知られている。
As a lubricating oil supply method,
しかしながら、被圧延鋼材の表面を冷却して直ちに熱間圧延する場合、熱間鋼材冷却用の冷却媒体の供給方法や供給条件によって冷却状態が大きく変化するので、被圧延鋼材を過剰に冷却したり冷却が不足したりして、冷却による効果が不安定となり材質のバラツキを引き起こす場合がある。また、被圧延鋼材の材質や板厚、板幅などのサイズによって、当該圧延機での適正な冷却条件が異なるので、特許文献1および2に記載されているような、鋼材冷却用ヘッダーから噴射される冷却媒体の供給量や圧力だけでは、必要とする冷却温度の制御能力が不足しており、黒皮生成剥離などのワークロールの肌荒れや焼付きを十分に抑制することができない。
However, when the surface of the steel to be rolled is cooled and immediately hot rolled, the cooling state varies greatly depending on the supply method and supply conditions of the cooling medium for cooling the hot steel, so that the steel to be rolled is excessively cooled. Cooling may be insufficient, and the effect of cooling may become unstable, resulting in material variations. In addition, since appropriate cooling conditions in the rolling mill differ depending on the material, thickness, width, etc. of the steel material to be rolled, injection is performed from the steel material cooling header as described in
さらに、板エッジ部は冷却されやすいことから、鋼板の中央部からエッジ近傍については表面温度を低くしたいが、エッジ部に関しては既に十分冷えていることから、鋼材冷却媒体を接触させたくない場合が多い。それに対して、特許文献1および2では、エッジ部の過剰冷却に関する課題認識が無く、エッジ部の過剰冷却による材質不合で、精整工程においてエッジ部を除去しなければならない場合も生じている。
Furthermore, because the edge of the plate is easy to be cooled, it is desirable to lower the surface temperature from the center of the steel plate to the vicinity of the edge, but the edge is already sufficiently cooled, so there is a case where it is not desired to contact the steel cooling medium. Many. On the other hand, in
一方、鋼材表面の温度を低くして圧延することになるため、温度低下による変形抵抗の増大から圧延荷重が増大する。圧延荷重が増大すると必要な圧下量がとれない場合が生じるため、圧延荷重を低減するために潤滑圧延を併用しなければならない。しかしながら、現状の潤滑圧延で採用されているエマルションによる潤滑圧延では、鋼板もしくはロール表面に水膜が存在すると潤滑効果が大幅に低減するため、エマルションによる潤滑圧延と鋼材冷却との効果を同時に発揮させるのが困難である。 On the other hand, since rolling is performed at a lower temperature on the surface of the steel material, the rolling load increases due to an increase in deformation resistance due to a decrease in temperature. If the rolling load increases, the necessary reduction amount may not be obtained, and therefore, lubrication rolling must be used in combination to reduce the rolling load. However, the lubrication rolling by emulsion used in the current lubrication rolling greatly reduces the lubrication effect if a water film is present on the surface of the steel sheet or roll. Is difficult.
従って、本発明は、鋼板表面を鋼材材質やサイズに応じて不燃性ガスヘッダーにより冷却エリアを調整することで、従来よりも冷却制御能力を向上させ、さらに不燃性ガスヘッダーをエッジ部にも独立に配設することで、エッジ部の過剰冷却を防止し、加えて、表層温度低下にともなう荷重増を減らすために、水存在下でも潤滑圧延効果が得られるガスアトマイズ潤滑供給法を併用することで、大幅な圧下スケジュール変更を伴うことなく、ロール肌荒れや焼付きを抑制するための熱間圧延設備ならびに熱間圧延方法を提供することを目的とする。 Therefore, according to the present invention, the cooling area of the steel sheet surface is adjusted by the nonflammable gas header according to the steel material and size, so that the cooling control ability is improved as compared with the prior art, and the nonflammable gas header is also independent of the edge portion. In order to prevent overcooling of the edge part and to reduce the load increase due to lowering of the surface temperature, in combination with the gas atomized lubrication supply method that can obtain the lubrication rolling effect even in the presence of water An object of the present invention is to provide a hot rolling facility and a hot rolling method for suppressing roll roughening and seizure without significantly changing the rolling schedule.
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究の結果、次のような知見を得た。
(1)冷却媒体を鋼板表面に供給したとき、ロールバイト入口付近で供給された冷却媒体が跳ね返って、鋼板表面の圧延方向の上流側に冷却媒が広がり、鋼板表面における冷却領域がかなりばらついている。
(2)このバラツキを抑制するために、鋼板表面の冷却媒体が圧延方向の上流側に広がらないように、不燃性ガス噴射ヘッダーを設けると、ガス噴射の噴射量によって、その広がり方を限定できる。
(3)上記(1)および(2)の手段は鋼板の上下面のどちらの面に対しても有効に作用する。
(4)エッジ部について、独立に不燃性ガス噴射ヘッダーを設置することによって、エッジ部に鋼板表面に供給した冷却媒体がエッジ部に接触することを防止できる。
(5)従来は圧延機入側のロール冷却水ヘッダーに対して、ロール回転方向の下流側、つまりロール冷却水ヘッダーよりもロールバイト入口に近いところで潤滑油を供給しないと潤滑効果が得られなかったが、ガスアトマイズ潤滑供給法を取り入れると、ロール冷却水ヘッダーに対して、ロール回転方向の上流側で潤滑油を供給しても、必要十分な潤滑効果が得られる。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have obtained the following knowledge.
(1) When the cooling medium is supplied to the steel sheet surface, the cooling medium supplied in the vicinity of the roll bite rebounds, the cooling medium spreads upstream in the rolling direction of the steel sheet surface, and the cooling region on the steel sheet surface varies considerably. Yes.
(2) In order to suppress this variation, if the non-combustible gas injection header is provided so that the cooling medium on the steel sheet surface does not spread upstream in the rolling direction, the spreading method can be limited by the injection amount of the gas injection. .
(3) The above means (1) and (2) effectively act on both the upper and lower surfaces of the steel sheet.
(4) About an edge part, it can prevent that the cooling medium supplied to the steel plate surface at the edge part contacts an edge part by installing a nonflammable gas injection header independently.
(5) Conventionally, with respect to the roll cooling water header on the rolling mill entrance side, the lubricating effect cannot be obtained unless lubricating oil is supplied downstream in the roll rotation direction, that is, closer to the roll bite inlet than the roll cooling water header. However, when the gas atomized lubrication supply method is adopted, a necessary and sufficient lubrication effect can be obtained even if lubricating oil is supplied to the roll cooling water header on the upstream side in the roll rotation direction.
本発明者らは、上記の知見に基づき、本発明に至った。すなわち本発明の要旨は次の通りである。
1) ロールバイト入側に鋼材冷却水用ヘッダーと、ロ−ル冷却水用ヘッダーおよび潤滑油供給用ヘッダーとが配設された熱間仕上圧延機において、鋼材冷却水用ヘッダーの圧延方向上流側に、不燃性ガス噴射ヘッダーを設置し、ロール回転方向に対して潤滑油供給用ヘッダーがロール冷却水用ヘッダーの上流側に設置され、当該潤滑油供給用ヘッダーで供給する潤滑油が粒状もしくは霧状の状態で不燃性ガスによって噴霧供給されることを特徴とする熱間圧延設備。
2) 上記1)記載の熱間圧延設備において、ロール回転方向に対してロール冷却水用ヘッダーの下流側に鋼材冷却水用ヘッダーとの間に、ロールに接触する水切板を設置することを特徴とする熱間圧延設備。
3) 上記1)または2)記載の熱間圧延設備において、不燃性ガス噴射ヘッダーを鋼材の圧延方向に向けて設置したものと、鋼材通板部の外から鋼材のエッジ部に向けて設置したものとを有することを特徴とする熱間圧延設備。
4) ロールバイト入側から鋼材冷却水、ロ−ル冷却水および潤滑油を供給する熱間仕上圧延方法において、圧延入側から被圧延材である鋼材に向けて鋼材冷却水を供給するとともに、供給される前記鋼材冷却水より圧延方向上流側の前記鋼材へ不燃性ガスを噴射し、圧延入側から圧延ロールに向けてロール冷却水を供給するとともに、供給された前記ロール冷却水より回転方向上流側のロールに潤滑油を供給し、当該潤滑油を粒状もしくは霧状の状態で不燃性ガスによって噴霧供給することを特徴とする熱間圧延方法。
5) 前記4)記載の熱間圧延設備において、ロールに接触する水切板を用いて、ロール回転方向に対してロール冷却水用ヘッダーの下流側に鋼材冷却水用ヘッダーとの間を仕切ることを特徴とする熱間圧延方法。
6) 前記4)または5)記載の熱間圧延設備において、不燃性ガスを鋼材の圧延方向に向けて噴射するとともに、鋼材通板部の外から鋼材のエッジ部に向けて不燃性ガスを噴射することを特徴とする熱間圧延方法。
Based on the above findings, the present inventors have reached the present invention. That is, the gist of the present invention is as follows.
1) In the hot finishing rolling mill in which the steel coolant header, the roll coolant header, and the lubricant supply header are arranged on the roll bite inlet side, the upstream side of the steel coolant header in the rolling direction In addition, a non-combustible gas injection header is installed, and a lubricating oil supply header is installed upstream of the roll cooling water header in the roll rotation direction, and the lubricating oil supplied by the lubricating oil supply header is granular or mist. A hot rolling facility characterized by being spray-fed with a non-combustible gas in a state of the shape.
2) In the hot rolling facility described in 1) above, a drainage plate in contact with the roll is installed between the steel coolant header on the downstream side of the roll coolant header with respect to the roll rotation direction. Hot rolling equipment.
3) In the hot rolling facility described in 1) or 2) above, the non-combustible gas injection header is installed toward the rolling direction of the steel material, and is installed from the outside of the steel material passing plate portion toward the edge portion of the steel material. A hot rolling facility characterized by comprising:
4) In the hot finish rolling method in which the steel material cooling water, the roll cooling water and the lubricating oil are supplied from the roll bite entry side, the steel material cooling water is supplied from the rolling entry side to the steel material to be rolled, Injecting non-flammable gas to the steel material upstream in the rolling direction from the supplied steel material cooling water, supplying roll cooling water from the rolling entry side to the rolling roll, and rotating direction from the supplied roll cooling water A hot rolling method characterized in that lubricating oil is supplied to an upstream roll, and the lubricating oil is sprayed and supplied in a granular or mist state with a non-combustible gas.
5) In the hot rolling facility described in 4) above, partitioning between the steel cooling water header on the downstream side of the roll cooling water header with respect to the roll rotation direction by using a draining plate in contact with the roll. A hot rolling method characterized.
6) In the hot rolling facility described in 4) or 5) above, incombustible gas is injected toward the rolling direction of the steel material, and incombustible gas is injected from the outside of the steel material plate portion toward the edge portion of the steel material. A hot rolling method characterized by:
本発明により、適正な鋼材表層冷却が可能になり、エッジ部の材質不合により除去することなく、更に圧延荷重負荷ネックで通常のパススケジュールを変更することなく、黒皮生成剥離などのワークロール肌荒れや焼付きを抑制することができた。また、ロール肌荒れや焼付きが抑制されたことによって、ロール交換周期が延長でき、生産性向上効果も享受できるようになった。ロール肌が美麗に保持されやすくなるため、ロール疵による製品品質劣化を回避でき製品品質も向上した。 According to the present invention, it is possible to cool the steel surface appropriately, without removing due to material mismatch of the edge part, and without changing the normal pass schedule at the rolling load load neck, rough work rolls such as black skin generation peeling And seizure could be suppressed. In addition, since roll roughness and seizure were suppressed, the roll replacement cycle can be extended, and the productivity improvement effect can be enjoyed. Since the roll skin is easily maintained beautifully, product quality deterioration due to roll wrinkles can be avoided and the product quality improved.
本発明の効果を得るための実施形態としては、鋼材冷却用ヘッダーから供給される冷却媒体によって、熱間鋼材のロールバイト入側直前の板厚方向平均温度に対して、約30℃以上、好ましくは50℃以上鋼材表面温度を冷却させるか、もしくは鋼材表面温度を850℃以下に冷却させることが望ましい。これらの表面温度にして圧延すると、ロールへの入熱量が低減し、ロール肌荒れや焼付きを抑制することができる。これらの温度に調整するのに必要な鋼材冷却用ヘッダーからの冷却水量や冷却水噴射圧力は、圧延される鋼材の板厚や板厚方向平均温度によって異なるので、事前に適切な冷却条件を製品サイズや製品材質毎に決めておくことが好ましい。 As an embodiment for obtaining the effect of the present invention, the cooling medium supplied from the steel material cooling header is about 30 ° C. or more, preferably about 30 ° C. or more with respect to the average temperature in the thickness direction immediately before the roll bite entry side of the hot steel material. It is desirable to cool the steel surface temperature to 50 ° C. or higher, or to cool the steel surface temperature to 850 ° C. or lower. When rolling at these surface temperatures, the amount of heat input to the roll is reduced, and roll surface roughness and seizure can be suppressed. The amount of cooling water and cooling water jet pressure from the steel cooling header required to adjust to these temperatures vary depending on the thickness of the steel to be rolled and the average temperature in the plate thickness direction. It is preferable to decide for each size and product material.
このような鋼材表層冷却を1コイルの圧延中継続していると、噴射された鋼材冷却用の冷却媒体がロールに当たって圧延方向に対して反対の上流側に流れ広がり、圧延中同一冷却状態を保持するのが困難である。 If such steel surface cooling is continued during rolling of one coil, the injected cooling medium for steel material hits the roll and spreads to the upstream side opposite to the rolling direction, and maintains the same cooling state during rolling. Difficult to do.
これを改善するために、本発明の特徴の一つである、鋼材冷却用ヘッダーの圧延方向に対して反対の上流側に設けた不燃性ガス噴射ヘッダーによって、鋼材表面の冷却媒体の冷却領域をガス噴射によって限定すると、圧延中でも同一冷却状態を保持することが容易にできる。つまり、ロールと不燃性ガス噴射ヘッダーによって噴射されたガス流壁とで、鋼材冷却用ヘッダーから供給された冷却媒体を、ある領域に留めておくようにすることが重要である。このことは、鋼材の上面だけでなく下面においても有効に作用する。 In order to improve this, the cooling region of the cooling medium on the surface of the steel material is provided by a non-combustible gas injection header provided on the upstream side opposite to the rolling direction of the steel material cooling header, which is one of the features of the present invention. If limited by gas injection, the same cooling state can be easily maintained even during rolling. That is, it is important to keep the cooling medium supplied from the steel material cooling header in a certain region by the roll and the gas flow wall injected by the nonflammable gas injection header. This works effectively not only on the upper surface but also on the lower surface of the steel material.
こうした機能を発揮するには本発明の熱間圧延設備が必要になる。不燃性ガス噴射ヘッダーの設置位置は鋼材冷却用ヘッダーからの冷却媒体の流れをコントロールできる範囲内であればどこに設置してもよいが、好ましくは、鋼材冷却用ヘッダーから1.5m以内に設置するのが好ましい。この程度の距離であれば、気体流による冷却媒体の流れを広範囲にわたって制御できる。また、ロールバイト入口から2.5m以内に、不燃性ガス噴射ヘッダーを設置すると、ロール冷却水ヘッダーから跳ね返った冷却水についても、同じく広範囲にわたって冷却水の飛び散り範囲を限定することが可能である。 In order to exhibit such a function, the hot rolling equipment of the present invention is required. The non-combustible gas injection header may be installed anywhere within the range in which the flow of the cooling medium from the steel material cooling header can be controlled, but is preferably installed within 1.5 m from the steel material cooling header. Is preferred. With such a distance, the flow of the cooling medium by the gas flow can be controlled over a wide range. In addition, if a nonflammable gas injection header is installed within 2.5 m from the roll bite inlet, it is also possible to limit the splashing range of the cooling water over a wide range for the cooling water bounced off from the roll cooling water header.
不燃性ガスとしては、空気、窒素、アルゴンやヘリウムなどの不活性ガスおよび二酸化炭素など、ガスバーナーなどの燃焼ガスとして使用されるもの以外のガスであって、かつ酸素や窒素と反応して爆発を誘引するガス以外のものであればよい。望ましくは、工業的に安価に入手可能なものがよいことは言うまでもない。 Non-flammable gases are gases other than those used as combustion gases such as gas burners, such as air, nitrogen, inert gases such as argon and helium, and carbon dioxide, and react with oxygen and nitrogen to explode. Any gas other than the gas that attracts the gas may be used. Needless to say, it is desirable to use those that are industrially available at low cost.
本発明では、ロール冷却水ヘッダーのロール回転方向に対して上流側に潤滑油供給用ヘッダーを設置すること、さらに潤滑油供給手段として、不燃性ガスによって粒状もしくは霧状にして潤滑油を噴霧する供給設備を備えた圧延設備であることが必要である。本発明の熱間圧延設備では、従来の熱間圧延設備よりもロールバイト入口付近に多量の水ないしは冷却媒が存在することになる。このような状態で、現在主流の潤滑法であるエマルション潤滑を用いても、大きな潤滑効果は期待できない。なぜならば、エマルション中の潤滑油分が水などの冷却媒によって、ロールに付着する前に流れ落ちてしまうからである。 In the present invention, the lubricating oil supply header is installed upstream of the roll rotation direction of the roll cooling water header, and the lubricating oil is sprayed in the form of particles or mist with a non-combustible gas as the lubricating oil supply means. It is necessary to be a rolling facility equipped with a supply facility. In the hot rolling facility of the present invention, a larger amount of water or cooling medium is present near the roll bite inlet than in the conventional hot rolling facility. In such a state, even if emulsion lubrication, which is the mainstream lubrication method, is used, a great lubricating effect cannot be expected. This is because the lubricating oil in the emulsion flows down before adhering to the roll due to a cooling medium such as water.
しかし、気体に粒状もしくは霧状の潤滑油を噴霧する方法を用いると、ロールへの潤滑油の付着効率が大きいので、ロールバイト入口付近に多量の水などの冷却媒が存在しても、ロールに付着した潤滑油が離脱することなくロールバイト内に引き込まれるため、大きな潤滑効果を得ることができる。この効果は、気体に粒状もしくは霧状の潤滑油を噴霧する方法を用いる場合、ロール冷却水供給位置よりもロール回転方向の上流側、すなわち、先に潤滑油をロールに供給してからロール冷却水を供給しても、ほとんど同じ効果が得られる。エマルション潤滑法を採用すると、このような潤滑油供給ヘッダーの配置では、潤滑効果がほとんど得られない。 However, if a method of spraying granular or mist lubricant to the gas is used, the adhesion efficiency of the lubricant to the roll is high, so even if a large amount of coolant such as water is present near the roll bite inlet, Since the lubricating oil adhering to is drawn into the roll bite without detachment, a great lubricating effect can be obtained. This effect is achieved when a method of spraying granular or mist-like lubricating oil into the gas is used, upstream of the roll cooling water supply position in the roll rotation direction, that is, before supplying the lubricating oil to the roll before roll cooling. Even if water is supplied, almost the same effect can be obtained. When the emulsion lubrication method is employed, such a lubricating oil supply header arrangement hardly provides a lubricating effect.
さらに、ロール冷却水がロールに供給される前に潤滑油をロールに供給してロール表面に潤滑膜を形成しておく方が、よりロールとの付着性が強い潤滑膜が形成される。加えて、潤滑油によっては水と反応して高付着性で潤滑効果やロール保護効果に優れた化合物を生成するものもあり、先にロール表面に潤滑膜を形成しておき、その上からロール冷却水を供給すると、前記の化合物がロール表面に生成され、潤滑油をロールに供給しただけでは得られない、優れた潤滑膜をロール表面に形成させることも可能になり、より一層効果的な潤滑圧延ができるようになる。 Further, when the lubricating oil is supplied to the roll and the lubricating film is formed on the surface of the roll before the roll cooling water is supplied to the roll, a lubricating film having higher adhesion to the roll is formed. In addition, some lubricants react with water to produce compounds with high adhesion and excellent lubrication and roll protection effects. A lubricating film is first formed on the roll surface, and then the roll is When the cooling water is supplied, the above compound is generated on the roll surface, and it becomes possible to form an excellent lubricating film on the roll surface, which cannot be obtained only by supplying the lubricating oil to the roll, and is more effective. Lubrication rolling is possible.
通常、ロール冷却水が鋼材にかかって温度低下を招かないように、水切板が設置されている。本発明のように鋼材冷却を施す場合、ロール冷却水がそのまま鋼材にかかっても良い場合もあるが、多くの場合、ロール冷却水と鋼材冷却水の両方がかかると、鋼材表面には非常に多くの量の水(冷却媒)が存在することになる。あまりにも多くの冷却媒が存在すると、ガス噴射による冷却領域の限定が困難になるため、ロール冷却水が鋼材にかからないように、水切板を設けた方がよい。ロールの冷却と鋼材表層の冷却機能は分離した方が、種々の鋼種やサイズに適した温度条件に対して、有効かつ広範囲な鋼材表層冷却ができる。 Usually, a drain plate is installed so that the roll cooling water does not fall on the steel material and cause a temperature drop. When steel material cooling is performed as in the present invention, roll cooling water may be applied directly to the steel material, but in many cases, when both roll cooling water and steel material cooling water are applied, the surface of the steel material is very There will be a large amount of water (cooling medium). If there is too much cooling medium, it is difficult to limit the cooling region by gas injection. Therefore, it is better to provide a drain plate so that the roll cooling water does not reach the steel material. When the roll cooling and the steel surface cooling functions are separated, effective and wide-ranging steel surface cooling can be performed for temperature conditions suitable for various steel types and sizes.
一般的に、鋼材のエッジ端部は中央部よりも冷えやすいので、中央部と同じ条件で冷却すると材質の造り込みができなくなる。すると、圧延後に目的とする材質に仕上がらなかったエッジ部は切り落として製品にしなければならないので、歩留まりの大幅低下や、規格サイズ未達による造り直しが発生し、生産性の大きな阻害要因となる。これは鋼材冷却を実施する場合、最も懸念される課題であるが、この解決策として本発明では、図2に示すように、エッジ部に専用のガス噴射ヘッダー(7’)を設けて、エッジ部における冷却領域を鋼材中央部と分けて調整できるようにする。これによって、例えば鋼材のエッジ端から約10cmのところは、ロールバイト入口から約30cm上流側まで冷却領域を限定し、それ以外のところについては、ロールバイト入口から約1m上流側まで冷却領域を設定するようにガス噴射条件(例えば圧力など)を設定することによって、鋼材の幅方向にほぼ均一な温度に保ったまま鋼材表層を冷却して圧延することが可能になる。 Generally, since the edge part of steel is easier to cool than the center part, it becomes impossible to build the material when cooled under the same conditions as the center part. Then, since the edge part which was not finished in the target material after rolling has to be cut off to produce a product, a significant decrease in yield and remanufacturing due to unsatisfactory standard sizes occur, which is a significant impediment to productivity. This is a problem most concerned when steel material cooling is performed, but as a solution to this problem, the present invention provides a dedicated gas injection header (7 ') at the edge as shown in FIG. The cooling area in the part can be adjusted separately from the central part of the steel material. By this, for example, the cooling area is limited to about 30 cm upstream from the roll bite inlet at about 10 cm from the edge of the steel material, and the cooling area is set to about 1 m upstream from the roll bite inlet for other parts. By setting the gas injection conditions (for example, pressure) as described above, the steel material surface layer can be cooled and rolled while maintaining a substantially uniform temperature in the width direction of the steel material.
2HI熱間コイル圧延実験装置に、図1の模式図に示すような、ロール冷却水用ヘッダー4、潤滑油供給用ヘッダー3、鋼材冷却水用ヘッダー6、水切板5を設置し、ロール間隙一定で圧延することによって、ロールの熱膨張による荷重増加速度を測定した。ロール直径は400mm、胴長100mm、潤滑油の供給は、ガスアトマイズ潤滑供給装置を設置して潤滑圧延を行った。ロール冷却水用ヘッダー4からは毎分1リットルの水をロール胴長全面に供給した。潤滑油供給用ヘッダー3はロール冷却水用ヘッダー4の上部に設置し、ロール冷却水用ヘッダー4の下に水切板5を設置した。水切板の下に鋼材冷却ヘッダー6を設置して、鋼材表面に毎分300ccの水を噴射するようにした。これらは上ロール側の配置であり、下ロール側については対称となるようなヘッダーの配置とした。
As shown in the schematic diagram of FIG. 1, a roll cooling
鋼材冷却範囲を調整するための不燃性ガス噴射ヘッダー7は鋼材冷却水用ヘッダー6の後面側約50cm離れた場所に設置し、噴射圧力を変えて鋼材冷却領域を変化させた。なお、板幅が広い(例えば200mm以上の板幅)材料を圧延する場合には、エッジ部の過剰冷却がなされないように不燃性ガス噴射ヘッダー7’を鋼材の両エッジ部に向けてガスが噴射されるようにすることが望ましいが、今回は板幅が50mmであるため、エッジ部の不燃性ガス噴射ヘッダー7’は設置しなかった。 The nonflammable gas injection header 7 for adjusting the steel material cooling range was installed at a location about 50 cm away from the rear surface side of the steel material cooling water header 6, and the steel material cooling region was changed by changing the injection pressure. When rolling a material having a wide plate width (for example, a plate width of 200 mm or more), the gas is directed toward the both edge portions of the steel material so that the edge portion is not overcooled so that the edge portion is not overcooled. Although it is desirable to inject, since the board width is 50 mm this time, the nonflammable gas injection header 7 ′ at the edge portion was not installed.
圧延速度は100m/min、ロールはSKD11(JIS G4404)材、被圧延鋼材はSPCC(JIS G3141)材の厚さ1mm、幅50mm、長さ1000mのコイルである。入側コイラーは加熱炉になっており、窒素雰囲気下で1000℃に加熱してから圧延実験を行った。圧延開始直後の圧下率は30%になるようにロール間隙を設定し、その後はロールギャップを一定のまま圧延を行った。圧延開始後、圧延速度を増加し、所定の圧延速度に達してから、鋼材冷却範囲をロールバイト入口から20cmおよび60cmになるように、ガス噴射量を調整して、ロールの熱膨張に伴う圧延荷重の増加速度を調査した。なお、入出側の板張力は約1〜4kgf/mm2程度で実施した。 The rolling speed is 100 m / min, the roll is a SKD11 (JIS G4404) material, and the steel to be rolled is a SPCC (JIS G3141) material having a thickness of 1 mm, a width of 50 mm, and a length of 1000 m. The entrance side coiler is a heating furnace, and a rolling experiment was conducted after heating to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere. The roll gap was set so that the rolling reduction immediately after the start of rolling was 30%, and then rolling was performed with the roll gap kept constant. After starting rolling, the rolling speed is increased, and after reaching the predetermined rolling speed, the gas injection amount is adjusted so that the steel material cooling range becomes 20 cm and 60 cm from the roll bite inlet, and rolling accompanying the thermal expansion of the roll The increasing rate of load was investigated. The plate tension on the entry / exit side was about 1 to 4 kgf / mm 2 .
図4は、そのときの圧延荷重の経時変化を示す。圧延開始して所定の圧延速度と所定のロールギャップへの設定を完了してから1分後(t1点)の圧延荷重増加率△P(圧延速度とロールギャップ設定完了時の圧延荷重(P0)に対する、その後の圧延荷重(P1)の増加量を圧延荷重P0で割ったときの比率(△P=(P1−P0)/P0×100(%)))という指標で本発明の効果を比較・検証した。
鋼材冷却を実施しなかった従来の場合の△Pは約20%であったのに対して、本発明の鋼材冷却を実施し、ガス噴射によって冷却領域を20cmにした場合の△Pは約10%、さらに本発明の冷却領域を60cmにした場合の△Pは6%と、ガス噴射による鋼材冷却領域を調整することによって、ロールの熱膨張にともなう圧延荷重増加率が著しく変化した。このことは、ロールへの鋼材からの入熱量が低減したことを意味しており、しかも冷却領域を限定することで、その効果を有効かつ効率的に引き出すことができるものである。
FIG. 4 shows the change over time of the rolling load at that time. Rolling load increase rate ΔP (rolling speed and rolling gap setting at completion of setting of rolling speed and roll gap (P0)) after 1 minute (t1 point) after completion of setting to predetermined rolling speed and predetermined roll gap after starting rolling The effect of the present invention is compared with an index of a ratio (ΔP = (P1−P0) / P0 × 100 (%))) obtained by dividing the increase of the subsequent rolling load (P1) by the rolling load P0. Verified.
The ΔP in the conventional case where the steel material cooling was not performed was about 20%, whereas the ΔP when the steel material cooling of the present invention was performed and the cooling region was set to 20 cm by gas injection was about 10%. %, And ΔP when the cooling region of the present invention is 60 cm is 6%. By adjusting the steel material cooling region by gas injection, the rolling load increase rate accompanying the thermal expansion of the roll was remarkably changed. This means that the amount of heat input from the steel material to the roll has been reduced, and the effect can be effectively and efficiently extracted by limiting the cooling region.
この結果ロール肌荒れ低減に大きく寄与するものである。ちなみに、それぞれの条件における圧延後のロール表面を観察すると、鋼材冷却を実施していなかったものについてはロール肌荒れの一つである黒皮の生成と剥離現象が観察されたのに対し、冷却領域を20cmにしたものはロール表面に薄い黒皮が生成していた。さらに冷却領域を60cmにしたものは黒皮の生成も認められなかった。 As a result, this greatly contributes to the reduction of roll roughness. By the way, when observing the roll surface after rolling under each condition, the formation of the black skin, which is one of the rough rolls, and the peeling phenomenon were observed for the steel that had not been cooled, whereas the cooling region A thin black skin was formed on the roll surface when the diameter was 20 cm. Further, in the case where the cooling region was 60 cm, the formation of black skin was not recognized.
前記の圧延実験に加えて、潤滑圧延を実施したときの圧延荷重の変化をあわせて調査した。潤滑油には市販の鉱油系熱間圧延潤滑油(40℃の動粘度が118cSt)を使用し、毎分10cc、0.3MPaの圧力の空気によってロールに噴霧供給した。潤滑油を供給したときの圧延荷重は、潤滑油を供給しないときの圧延荷重よりも約20%低減し、鋼材の表層温度低下によって圧延荷重が高くなっても、本発明によれば潤滑圧延を併用することで、従来と同等のパススケジュールで圧延することができることが明らかになった。 In addition to the rolling experiment described above, changes in rolling load when lubricated rolling was performed were also investigated. As the lubricating oil, a commercially available mineral oil-based hot-rolled lubricating oil (kinematic viscosity at 40 ° C. was 118 cSt) was sprayed and supplied to the roll with air at a pressure of 10 cc per minute and 0.3 MPa. When the lubricating oil is supplied, the rolling load is reduced by about 20% compared to the rolling load when the lubricating oil is not supplied. Even if the rolling load becomes high due to a drop in the surface temperature of the steel material, the rolling rolling is performed according to the present invention. It has become clear that rolling can be performed with a pass schedule equivalent to the conventional one when used in combination.
1:ワークロール、 1’:バックアップロール
2:被圧延熱間鋼材
3:潤滑油供給用ヘッダー
4:ロール冷却水ヘッダー
5:水切板
6:鋼材冷却ヘッダー
7:不燃性ガス噴射ヘッダー、 7’:エッジ部用の不燃性ガス噴射ヘッダー
8:鋼材表層冷却用の冷却媒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Work roll, 1 ': Backup roll 2: Rolled hot steel material 3: Header for lubricating oil supply 4: Roll cooling water header 5: Drain plate 6: Steel cooling header 7: Nonflammable gas injection header, 7': Nonflammable gas injection header for edge 8: Cooling medium for cooling steel surface layer
Claims (6)
The hot rolling facility according to claim 4 or 5, wherein the nonflammable gas is injected toward the rolling direction of the steel material, and the nonflammable gas is injected from the outside of the steel material passing plate portion toward the edge portion of the steel material. A hot rolling method characterized.
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