JP3978855B2 - 連鋳鋳片の最適熱延前加熱方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は連続鋳造した鋳片の熱間圧延ラインでの圧延に際して、複数ある加熱炉から最適な加熱炉を選択して鋳片を装入し、加熱圧延する連鋳鋳片の最適熱延前加熱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、 連続鋳造で鋳造した鋳片は、一旦鋳片置き場等で冷却された後、 熱間圧延ラインの加熱炉に装入し、再加熱して圧延が行われてきた。しかし、最近では、連続鋳造した鋳片の保有熱を有効に利用するため、連続鋳造ラインと熱間圧延ラインを直結する直送圧延が行われるようになってきている。
【０００３】
この直送圧延は、エネルギー原単位および生産性の両面から非常に効率のよい方式である。
しかし、この直送圧延の導入当初は、γ→α変態点以上の温度での加熱炉装入に起因する粗大γ粒子による熱間圧延割れの問題や、中炭素鋼の熱間圧延時に発生する表面割れの問題が発生した。そのため、前者の問題に対しては、特開昭62-139814 号公報に開示された圧延開始温度を1050〜1300℃とし圧下率を20％以上とする対策がとられ、後者の問題に対しては、特開昭62-40902号公報に開示された鋳片表面温度を900 ℃以上あるいは700 ℃以下として圧延する対策がとられた。その結果、割れ発生の問題も回避され、前記直送圧延が広く実施されている。
【０００４】
直送圧延の形態としては、連続鋳造ラインの出側から迅速に鋳片を搬送し直接熱間圧延ラインの加熱炉に装入し、圧延するダイレクトホットチャージローリング（以下、ＤＨＣＲと呼ぶ）、加熱炉装入前に一時的に仮置を実施するが、熱間のままで加熱炉に装入し、圧延を行うホットチャージローリング（以下、ＨＣＲと呼ぶ）、等が一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＤＨＣＲ、ＨＣＲいずれの方式においても、操業計画段階の時間当たりの生産トン数で示される生産性を達成できないことが頻繁に発生した。
熱間圧延ラインにおいて生産性は投入熱量と加熱炉長により決定される加熱炉能力により律速される場合が多い。加熱炉に装入される鋳片がすべて冷片であり、抽出温度が一定であれば、加熱炉の生産性は安定し、ひいては熱間圧延ラインの生産性も安定となる。しかし、熱片での装入となると、鋳片の含熱量の変化に生産性が強く依存することとなり、不安定な操業となる。
【０００６】
特に、ＤＨＣＲ操業を実施するにあたって、例えば、鋳片の加熱炉装入時の断面平均温度が910 ℃であれば、500ton/hr の加熱炉操業の生産性とすることができ、ひいては熱間圧延ラインの生産性も同様とできる。しかし、そこに１枚だけ断面平均温度が760 ℃の鋳片を装入してしまうと、この鋳片では250ton/hr の加熱炉操業の生産性しか期待できず、その鋳片が加熱炉を抽出されるまで、本来500ton/hr での生産性を期待できる加熱炉の生産性を250ton/hr に落とさざるをえない。このような断面平均温度がその前後の鋳片と大きく異なる鋳片は、しばしば発生する。例えば、連続鋳造ラインでのブレークアウト予知などにより操業トラブルの前兆を検出することによって、鋳造速度や、スプレーでの水冷条件を変更することがあり、それが原因となって発生するのである。また、このような鋳造条件の変更は、連続鋳造の開始直後と終了直前の非定常部の鋳片にも発生し、それぞれ鋳片の断面平均温度が定常操業の鋳片の断面平均温度と異なることとなる。その他、鋳造速度が加減速される場合としては、タンディッシュ、イマージョンノズル等の交換作業のとき、タンディシュ内溶鋼の温度が高く操業トラブルが懸念されるとき、溶鋼の転炉での吹錬を待つとき、等をあげることができる。
【０００７】
また、上述したように鋳造条件に起因し鋳片の断面平均温度が変動する一方で、トーチ切断後の「鋳片ハンドリング方法、所要時間、仮置の際の山立て方法、手入れの方法、強制冷却（水冷等）の有無、等」の冷却条件によっても、鋳片断面平均温度は大きく変動するものである。
本発明は、以上のようにそれぞれ断面平均温度の異なる鋳片の圧延を実施する場合において、高い生産性を確保できる連鋳鋳片の最適熱延前加熱方法を提案することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
ここで、本発明者らは、鋼種、鋳片の大きさ、連続鋳造ラインの操業条件等で鋳片の温度分布が大きく異なることを見出し、この鋳片の温度分布に基づく断面平均温度を鋳片表面温度のみによって評価することはできないとの知見を得た。
本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、連続鋳造した鋳片を加熱能力の異なった３基の加熱炉を有する熱間圧延ラインにて圧延を行うに際し、前記連続鋳造した鋳片をその加熱炉装入直前の含熱量に基づいて前記加熱炉の数に応じた３種のレベルに分け、含熱量の大きなレベルの鋳片ほど加熱能力の小さな加熱炉を選択して装入することで上記課題を解決したのである。
【０００９】
また、その際、前記複数の加熱炉の加熱能力をそれぞれ異ならせることで、最適な加熱炉の選択を容易にしたのである。
なお、前記の鋳片の含熱量を連続鋳造における鋳込み条件と冷却条件とから推定することが好ましい。
そして、前記鋳込み条件を鋼種と鋳片寸法と鋳造速度で決まる条件、及び各スプレーゾーンでの冷却水のスプレー条件で決まる条件とし、冷却条件を連続鋳造材がモールドに鋳込まれてから切断されるまでの経過時間及び切断されてから加熱炉に到達するまでの経過時間及びハンドリング手段とで決めることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を適用する連続鋳造ラインと、連続鋳造ラインに直結された熱間圧延ラインについて、図１に沿って説明する。図１（ａ）は、連続鋳造ラインの側面概略図である。図１（ｂ）は、熱間圧延ラインの入側ラインの平面概略図である。ここで、図１（ａ）で示すＡ点と図１（ｂ）で示すＡ点がつながっており、連続ライン化されている。
【００１１】
図１（ａ）に示す連続鋳造ラインについて説明する。
転炉等の精錬炉で精錬された溶鋼15は、レードル12を経てタンディッシュ11からモールド10に鋳込まれる。そして、モールド10で表面層のシェル部が凝固した状態で下方に引き抜かれていく。引き抜かれた連続鋳造材２は、モールド10直下では、シェル部のみが凝固した状態であり、内部は溶鋼のままである。そして、第１スプレーゾーン４、第２スプレーゾーン５、第３スプレーゾーン６で順次冷却水でスプレー冷却されて内部まで固化していく。内部まで固化した連続鋳造材２は、矯正装置7 でまっすぐに延ばされ、切断装置８で切断されて所望の長さの鋳片１とされる。この間、連続鋳造材２は、品質を安定させるため、鋳造速度や、各スプレーでの冷却条件を出来るだけ一定に保つことが望ましい。しかしながら、この鋳込み条件は、上述の理由により一定とすることは困難である。
【００１２】
ここで、図１（ａ）には、図示しないトラッキングシステムによって、連続鋳造材２はモールド10に鋳込まれた時点からトラッキングされており、連続鋳造材２の各部位における各スプレーでの冷却水のスプレー条件や鋳造速度等が常時データ収集されており、切断装置８で切断され鋳片１となった時点でそれらの対応するデータが１枚毎の鋳片データとしてトランスファーされる。
【００１３】
トランスファーされる主なデータ項目は、次の諸項目である。
▲１▼ 鋳片寸法（鋳片幅、鋳片厚さ、鋳片長さ）
▲２▼ 鋼種
▲３▼ 各スプレーゾーンでの冷却水のスプレー条件
（この条件によってスプレーでの鋳片からの抜熱量を推定計算できる。）
▲４▼ モールドから切断装置に至るまでの経過時間
（この経過時間によって自然放冷に起因する抜熱量を推定計算できる。）
▲５▼ トーチ切断後の「鋳片ハンドリング方法、所要時間、仮置の際の山立て方法、手入れの方法、強制冷却（水冷等) の有無、等」の冷却条件
（トーチ切断の段階で上記冷却条件に対する命令を確定することが可能であるとともに、実績により命令を修正可能であり、これによって抜熱量の推定が可能である。）
ここで、鋳片表面温度など各種データもデータ収集されているが、本発明には直接関係しないため、ここでは説明を省略する。
【００１４】
次に、図１（ｂ）に示す熱間圧延ラインの入側について説明する。
連続鋳造ラインから直送されてきた鋳片１は、直送圧延においては、通常そのままＤＨＣＲ炉21に装入され、ＤＨＣＲ炉21で若干の再加熱を行って、圧延入側搬送テーブル27に搬出される。搬出された鋳片は、圧延ライン28に搬送され、粗圧延、仕上げ圧延を経てホットコイルとして巻き取られるのである。
【００１５】
ここで、熱間圧延ラインの入側には、通常複数の加熱炉が設置されている。
前述のＤＨＣＲ炉21と、一時仮置きした鋳片を再加熱するＨＣＲ炉22、冷片となった鋳片を装入し再加熱する冷鋳片加熱炉23等である。ＤＨＣＲ炉21に直送されない鋳片は、オフラインテーブル24に搬出され、図示しないトング等の搬送設備で図示しない置き場に搬送され、一時保管されるか、あるいは手入れ及び表面検査のための強制冷却（水冷等）といった処置が実施される。また、ＨＣＲ炉装入テーブル25、冷鋳片加熱炉装入テーブル26に直接、または間接に搬送される場合もある。
【００１６】
この熱間圧延ラインでも図示しないトラッキングシステムが機能しており、鋳片１枚毎にトラッキングされている。そして、各鋳片が加熱炉に装入されるまでの時間が実績としてデータ収集され、また同時に操業スケジュール等をもとに予測演算もされている。
つまり、トラッキングシステムは、各鋳片のモールドに鋳込まれてから切断され加熱炉に到達するまでの経過時間を正確に予測することが可能である。
【００１７】
以上述べたことから、鋳片１枚毎にその含熱量を正確に予測することができることから、その含熱量のレベルに応じて鋳片を各加熱炉に振り分け、ＤＨＣＲ炉21に直送するレベル、ＨＣＲ炉22で再加熱するレベル、完全にオフラインとして自然又は強制冷却し、再度冷鋳片加熱炉23で再加熱するレベルに層別して加熱炉を選択し、装入処理を行うようにした。
【００１８】
ここで、ＨＣＲ炉22、冷鋳片加熱炉23に装入した鋳片は、それぞれ再加熱後、ＤＨＣＲ炉21に直送した鋳片の搬出タイミングの合間を見て圧延入側搬送テーブル27に搬出するようにしても良いし、ＤＨＣＲ炉21に直送した鋳片の搬出処理が完了後、まとめて搬出するようにしても良い。
【００１９】
【実施例】
規格ＳＰＨＤの低炭素鋼の鋳片に本発明を適用した。
ここで、鋳片の幅は1300mm、厚さは260mm 、長さは9000mmである。
鋳片の加熱炉抽出目標温度は、断面平均温度で1050℃であり、これは、含熱量に換算すると、 160Mcal／ton である。
【００２０】
加熱炉能力を500ton/hr として操業する場合、鋳片をＤＨＣＲ炉21に直送する場合の、鋳片の含熱量は、 120Mcal／ton 〜 140Mcal／ton の範囲とする必要がある。これをレベル１とする。ＨＣＲ炉22に装入する場合は、60Mcal／ton 〜 120Mcal／ton である。これを、レベル２とする。
60Mcal／ton 以下の場合は、完全にオフラインとし、直送圧延終了後、他の冷鋳片とまとめてバッチ処理を行う。これを、レベル３とする。
【００２１】
図２は、横軸に鋳片Noをとり、縦軸に含熱量をとって、各鋳片毎の含熱量を示したグラフである。ここで、鋳片 No.１では操業開始の立ち上がりのため、若干含熱量が小さくレベル２であるため、ＨＣＲ炉に送ることとなる。鋳片No. ２〜鋳片No. ７までの各含熱量は、ＤＨＣＲ炉に直送圧延可能なレベル１内に安定している。しかしながら、鋳片No. ６については、鋳込み条件の異常のため手入れの命令が付加されたため、仮置及び手入れの間の温度降下により、レベル３となることが予測されたので、オフラインでのバッチ処理を実施することとした。また、鋳片No. ８〜鋳片No. 10において、転炉吹錬終了待ちのため、モールドでの鋳造速度を減速しており、そのため、鋳片No. ８〜鋳片No. 10は含熱量が小さくなっており、、レベル２の含熱量であるため、ＨＣＲ炉行きとする。鋳片No.11 以降は、再びレベル１の含熱量となり、安定して推移している。
【００２２】
以上のように、本発明を用いて加熱炉を選択することで、直送圧延において加熱炉能力500ton/hr の操業を安定的に行うことができた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明を適用すると、鋳片の含熱量の変動に起因する生産性の低下を回避し、直送圧延における高生産性を維持することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するラインを説明する概略図であり、
（ａ）は、連続鋳造設備の側面概略図である。
（ｂ）は、直送圧延を行う熱間圧延ラインの入側の平面概略図である。
【図２】本発明を適用する鋳片の各鋳片No. に対してそれぞれの含熱量を示したグラフである。
【符号の説明】
１ 鋳片
２ 連続鋳造材
３ ピンチロール
４ 第１スプレーゾーン
５ 第２スプレーゾーン
６ 第３スプレーゾーン
７ 矯正装置
８ 切断装置
10 モールド
11 タンディッシュ
12 レードル
15 溶鋼
20 搬送テーブル
21 ＤＨＣＲ炉
22 ＨＣＲ炉
23 冷鋳片加熱炉
24 オフラインテーブル
25 ＨＣＲ炉装入テーブル
26 冷鋳片加熱炉装入テーブル
27 圧延入側搬送テーブル
28 圧延ライン

Claims (1)

1. 連続鋳造した鋳片を加熱能力の異なった３基の加熱炉を有する熱間圧延ラインにて圧延を行うに際し、前記連続鋳造した鋳片をその加熱炉装入直前の含熱量に基づいて前記加熱炉の数に応じた３種のレベルに分け、含熱量の大きなレベルの鋳片ほど加熱能力の小さな加熱炉を選択して装入することを特徴とする連鋳鋳片の最適熱延前加熱方法。

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