JP6107074B2 - 熱延鋼板用シートバーの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱延鋼板を製造する際に、シートバー先後端部の切断による歩留まりロスを低減するため、スラブの幅プレス装置による幅圧下（以下、幅プレスとも記す）、縦型圧延機による複数パスの幅圧延と水平圧延機による複数パスの水平圧延を伴う粗圧延の操業方法を最適化した熱延鋼板用シートバーの製造方法に関する。

熱間圧延工程において、製品に求められる板幅は多様であり、製品幅に合わせた板幅を作りこむために、熱間圧延工程の最上流にはスラブの幅を狭めるための幅プレス装置、水平圧延機に付随した縦型の幅圧延機（以下、縦型圧延機とも記す）がある。製品の幅を変更する方法は、熱間圧延工程における幅プレス装置と幅圧延機にて幅調整を行う他に、連続鋳造工程において鋳込み幅を変更する方法がある。後者は、鋳型の交換を伴うために生産能率が低下するため、熱延工程にて幅調整を行い、連続鋳造工程での幅変更回数を減らすことが望ましい。また、熱間圧延工程での幅調整は、スケジュールフリー圧延の拡大、コイル単重の増大など、鋼板製造における生産能力の向上や合理化に寄与できる。

幅プレス装置は、一対のプレス金型を用いてスラブを幅方向に圧下、開放を繰り返しながらスラブを所定量ずつ前進させ、スラブの先端部から後端部にかけ全長に亘り幅方向にプレスを行う装置である。幅プレスおよび粗圧延の各ステップを模式的に図２に示す。図２（a）のＷ_０はスラブ幅であり、ΔＷ_Ｐは幅プレス量を模式的に示している。この幅プレスによって、水平圧延後のスラブ先後端の非定常部には、一般的に、幅プレス量ΔＷ_Ｐが大きいときには図3に示すようなタングと呼ばれる凸形状、幅プレス量ΔＷ_Ｐが小さいときには図4に示すようなフィッシュテールと呼ばれる凹形状が現れる。また、スラブ幅が狭いほどタング形状になりやすい。幅プレスに起因するこのような先後端の形状は、幅プレス後に続く粗圧延工程で圧下され、最終的にシートバーの先後端非定常部の形状に影響を与える。また、幅プレスではスラブの先端と後端における板厚が増加し、板幅方向の板厚プロフィールは、板幅中央部まで歪が入った場合には図５に示すような形状に、また、板幅端部付近のみ歪が入った場合には図６に示すような形状となる。この板厚増加部が幅プレス後に続く粗圧延工程で圧下されて、シートバーの先後端形状にさらに影響を与える。

また、前述したように、粗圧延工程には、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように水平圧延機およびそれに付随して水平圧延機の前に幅圧延機（縦型圧延機）が設置されている。まず、幅圧延機では縦型ロールによる幅圧延でスラブの板幅を狭める。この幅圧延量ΔＷ_ＶＮを図２の（ｃ）に模式的に示す。次に、水平圧延機による圧延で板厚を減少するが、水平圧延に伴って幅戻りが生じ、板幅は増加する。また、幅圧延によりスラブ先後端非定常部にはフィッシュテールが形成され、最終的なシートバーの形状に影響を与える。また、幅圧延では、図７に示すような、スラブ幅方向端部に局所的な増厚部が発生する。幅圧延では、歪が板幅方向内部まで入りにくいために、この増厚部の板厚プロフィールは前述の幅プレスによって発生する板厚プロフィールと異なる。この局所増厚部が後に続く粗圧延工程で長手方向に延ばされることで、最終的なクロップ形状に影響を与える。

以上のように、スラブを幅プレスし、粗圧延工程を経たシートバーの先後端の形状は、幅プレス条件、粗圧延条件、および粗圧延パススケジュールに応じたタング形状やフィッシュテール形状となる。このようなシートバーの先後端形状は、仕上げ圧延での通板不良、および仕上げ圧延後の製品幅不良の原因となるため、一般的に、シートバーの先後端部をシャーにより切断してから、仕上げ圧延が行われている。切断されたクロップは歩留まりロスの原因であるために、生産性の観点から極力小さくすることが望ましい。特に、シートバー板厚が厚く、幅が広い材料では歩留まりロスが大きくなって問題である。

以上のことから、切断による歩留まりロスを低減することを目的に様々な提案がなされている。
例えば、特許文献１では、幅プレス装置でスラブ先後端部を目標幅より広目に幅圧下し、縦型圧延機による幅圧延によって目標幅に仕上げ、歩留まりロスを低減する技術を提案している。

また、特許文献２では、スラブ先後端部を幅プレスせずに、その後、縦型圧延機によって先後端部を幅圧延することで製品幅に仕上げ、さらに操業中の実績データに基づいて後続スラブの幅プレスを実施しない範囲を調整し、歩留まりロスを低減する技術を提案している。
また、特許文献３では、幅プレス後の先後端形状を検出して、タング、フィッシュテール、およびその中間形状、に分類した後に、それぞれの形状に適した歩留まりロスを最小にするような幅圧延のパターンを操業条件として与える方法を提案している。

特開昭６３−１８０３０１号公報 特開昭５９−４９１０号公報 特開平１０−２５８３０５号公報

しかしながら、前記した従来技術では、それぞれ以下のような問題を有していた。
（１）特許文献１に示されている方法では、幅プレスを行う際、まずスラブの先端部付近のみ幅プレスを行い、その後スラブを前進させた後、スラブ後端部のみに幅プレスを行い、次にスラブを後進させ、再びスラブの先端から後端に向けて一定量ずつ移動させながら幅プレスを行う。さらに、幅圧延機にて所定幅まで幅圧延を行う。この方法では、幅調整終了までに掛かる時間が甚大になり、生産能率が著しく低下する。

（２）特許文献２に記載されている方法では、操業中に後続のスラブの幅プレス条件を調整しているのであるが、これは順次送られてくるスラブの幅が一定である場合にしか行うことができず、多様な板幅のスラブが送られてくる場合には適応できない。
（３）特許文献３に記載されている方法では、粗圧延の各パスにおける幅圧延量のみであるため、幅プレス条件を含めた最適化は行われておらず、十分に歩留まりロスを低減できない。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、シートバー先後端部の切断による歩留まりロスを低減した、熱延シートバーの製造方法を提供するものである。

本発明者らは、前記課題を解決するために、幅プレスおよび幅圧延により形成されるスラブ先後端形状の変形挙動に着目し、幅プレス量と幅圧延量を適切に与えることで、シートバー先後端の形状を矩形に近づけシートバー先後端部の切断による歩留まりロスを低減するという以下の要旨構成とする本発明を完成した。
〔１〕スラブを加熱するステップと、幅プレス装置で幅圧下を行うステップと、入側に縦型圧延機を備える水平圧延機を用いて複数の圧延パス段階を有する粗圧延を行うステップと、からなる熱延鋼板用シートバーを製造する熱間圧延工程において、
前記幅圧下を行うステップにおいてスラブ先端をタング形状とし、
前記粗圧延の１パス目は第1の水平圧延のみ行い、２パス目以降はそれぞれ第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の幅圧延とこれに続く水平圧延を行い、
前記第Ｎの水平圧延による被圧延材の幅広がり量ΔＷ_ＨＮを（Ｎ−１）パス目終了後に予測し、予測値ΔＷ_ＨＮ ^＊と前記第Ｎの幅圧延における幅圧延量ΔＷ_ＶＮが下記式（１）を満足し、かつ前記幅圧延量ΔＷ_ＶＮが、幅圧延を行う直前の被圧延材の板幅Ｗ_Ｎ−１の３％以下とするように前記縦型圧延機にて幅圧延し、かつ、２パス目以降の粗圧延の各パスにおける出側幅の入側幅に対する幅縮小比率である幅圧延圧下率Ｒ _ＶＮ を０．１７〜０．３８％とし、被圧延材の板幅を前記1パス目の粗圧延後の板幅からシートバー板幅になるまで減少させる粗圧延とし、
幅プレス、幅圧延時に、幅プレスで形成するタングの大きさと、幅圧延によって形成するフィッシュテールによりシートバー先後端が矩形形状となるように、幅プレス量と粗圧延の各パスにおける幅圧延量を合計した累計幅圧延量を割り振り、幅圧延では、粗圧延各パスにおける幅圧延量を、幅プレス後の板幅からシートバー板幅になるまで、比例的に減少させて幅圧延を行うことを特徴とする熱延鋼板用シートバーの製造方法。
ΔＷ_ＨＮ ^＊≦ΔＷ_ＶＮ （１）
ここで、Ｎは２以上の整数である。

〔２〕 加熱したスラブを前記幅プレス装置で１００ｍｍ以上３５０ｍｍ以下の幅圧下を行うことを特徴とする〔１〕に記載の熱延鋼板用シートバーの製造方法。

本発明によれば、幅プレス工程、および縦型圧延機と水平圧延機を備えた粗圧延工程におけるシートバー先後端部の切断による歩留まりロスを大幅に低減することが可能となる。

幅プレスおよび粗圧延のスケジュールを表す図である。 幅プレスおよび粗圧延の各ステップを模式的に示す図である。 タング形状を示す模式図である。 フィッシュテール形状を示す模式図である。 幅プレスにより板幅中央まで歪が入った場合の板厚プロフィールを示す模式図である。 幅プレスにより板幅端部に歪が入った場合の板厚プロフィールを示す模式図である。 幅圧延による板厚プロフィールを示す模式図である。

本発明では、幅プレスおよび幅圧延により形成されるスラブ先後端形状の変形挙動に着目し、幅プレス量と幅圧延量を適切に与えることで、シートバー先後端の形状を矩形に近づけシートバー先後端の切断時歩留まりロスを低減できるようにする。
以下、図１に示す、幅プレスおよび幅圧延パターンに基づいて説明する。
図１では、幅プレスと粗圧延のそれぞれの工程を横軸に、各工程における幅プレス後、または粗圧延の各パス圧延後の板幅を縦軸に示している。幅プレス後から粗圧延の１パス後にかけて板幅が増加するのは、粗圧延の１パス目では幅圧延を行っておらず、幅プレスにより生じた増厚によって水平圧延において幅戻りが生じたことを意味している。

幅プレスをある一定量以上行った場合のスラブ先後端部の形状は、タング形状となり、このタング形状の長さは、幅プレス量と板幅によって決まる。
また、縦型圧延機により幅圧延を行った場合には、フィッシュテールが板幅端部に作りこまれ、このフィッシュテール長さは幅圧延量によって決まる。
従って、幅プレスによるタング形状と幅圧延によるフィッシュテール形状を幅プレス量と幅圧延量を適切に調整することで相殺させて、矩形に近づけることで先後端部の切断による歩留まりロスを低減する。例えば、図１のパターン1に示す幅プレス、幅圧延パターンと、パターン2に示す幅プレス、幅圧延パターンとでは、最終的なシートバー先後端部の平面形状が異なる。パターン２では幅プレスによってパターン1よりも大きくタング形状が形成され、幅圧延においてはパターン２よりパターン１の方が大きなフィッシュテールができる。従って、目標とするシートバー板幅を作り込むための幅プレス量と幅圧延量を適切にとることで、シートバー先後端形状を矩形に近づけることができる。

幅プレス工程では、幅プレスによってスラブの先後端部をタング形状にすることが可能である。一定量以上幅プレスを行うと、スラブ幅中央部まで歪が入るので板幅中央部で増厚が発生して、この増厚部が粗圧延1パス目で水平圧延されることでタング形状となる。 従って、幅プレス工程ではタング形状を作り込むために、幅プレス量を１００ｍｍ以上として幅プレスを行う。また、幅プレス量が一定以上大きくなると、幅プレス金型の荷重制限を超えるためプレスが不可能になり、また、金型とスラブとで幅プレス時にスリップが発生し、幅プレスを行うことができなくなる。従って、幅プレス量を３５０ｍｍ以下として幅プレスを行う。

次に、入側に縦型圧延機を具備する水平圧延機で、図２（ｃ）に模式的に示したＮパス目（Ｎは２以上の整数）の幅圧延および水平圧延を行う前に、Ｎパス目の水平圧延での幅広がり量ΔＷ_ＨＮの予測を行う。この予測は、縦型圧延機の入側板幅（Ｎ−１パス後の板幅）Ｗ_Ｎ−１、縦型ロール径Ｄ_Ｖ、水平圧延ロール径Ｄ_Ｈ、Ｎパス目の幅圧延量ΔＷ_ＶＮ、Ｎパス目の水平圧下率Ｒ_Ｎから行う。予測を行うことで、所望するシートバー幅を作り込むための各パスにおける幅圧延量ΔＷ_ＶＮが決定できる。また、粗圧延1パス目では図２（ｂ）に示すように幅圧延を行わない。粗圧延1パス目の入側形状は、幅プレスによってスラブの幅方向の板厚が均一になっておらず、この場合は幅圧延と水平圧延による幅戻り量ΔＷ_Ｈ１の予測が困難である。このために、幅圧延は行わず、粗圧延1パス目では幅プレスと水平圧延を鑑みた幅戻り量ΔＷ_Ｈ１の予測を行う。幅プレスと水平圧延による幅戻り量ΔＷ_Ｈ１の予測では、スラブ幅Ｗ_０、スラブ厚ｔ、幅プレス量ΔＷ_Ｐ、水平圧下量Δｔ、水平圧延ロール径Ｄ_Ｈ等から、幅戻り量を算出する。

また、幅圧延では、前述したように、シートバー形状が矩形に近づくように、1パスから最終パスまでの累計幅圧延量を適切に与える。また、幅圧延時では、粗圧延の各パスにおける幅圧延量を入側板幅の３％以下とすることが好ましい。３％を超えて幅圧延を行う場合には、幅圧延機（縦型圧延機）に噛み込まず幅圧延が不可能になる場合があるからである。

上記した幅プレス、幅圧延をスラブからシートバーを作る過程で行うのであるが、この時幅プレスで形成するタングの大きさと、幅圧延によって形成するフィッシュテールによりシートバー先後端が矩形形状となるように、幅プレス量と粗圧延の各パスにおける幅圧延量を合計した累計幅圧延量を割り振る。また、幅圧延では、粗圧延各パスにおける幅圧延量を、幅プレス後の板幅からシートバー板幅になるまで、比例的に減少させて幅圧延を行うことが好ましい。以上により、シートバーの先後端が矩形に近づくことで、非定常部が減り、歩留まりロスを低減させることが可能となる。

以下、実施例に基づいて、本発明について具体的に説明する。

幅プレス装置、粗圧延１スタンドおよび粗圧延２スタンドからなる粗圧延設備を用いて、幅１００４ｍｍ、厚２５０ｍｍのスラブから幅８２４ｍｍ、厚４５ｍｍの熱延鋼板用シートバーを製造した。ここで、粗圧延１スタンドは、水平圧延機の前後に縦型圧延機を具備し、リバース圧延が可能な設備となっているが、粗圧延２スタンドは、水平圧延機の入側（粗圧延１スタンド側）だけに縦型圧延機を具備した設備であり、一方向のみの通板となっている。また、縦型圧延機のロール径Ｄ_Ｖは８１．３ｍｍであり、水平圧延機のロール径Ｄ_Ｈは１０７０ｍｍである。

まず、前記スラブを幅プレス装置で幅プレスし、粗圧延１パス目は水平圧延のみを行い、粗圧延２パス目以降で水平圧延機入側にある縦型圧延機で幅圧延を行った後、水平圧延を行った。粗圧延１〜７パス目は粗圧延１スタンドでリバース圧延を行い、粗圧延８パス目は粗圧延２スタンドで幅圧延と水平圧延を行った。
その結果を、各ステップの設定値および実績値とともに表１に示す。本発明例Ａ、ＢおよびＣは、幅プレス量をそれぞれ２１０、２００および１９０ｍｍとした場合であり、従来例Ｄは幅プレス量を２３０ｍｍとし、粗圧延１パス目終了時点で目標シートバー幅となる粗圧延スケジュールを実施した結果である。

なお、表１に示した「幅圧延圧下率Ｒ_ＶＮ」は、粗圧延各パスにおける出側幅の入側幅に対する幅縮小比率であり、従来例では縦型圧延機による幅圧延量が水平圧延による幅広がり量を相殺するように設定されており、幅圧延圧下率Ｒ_ＶＮは０．００となっている。
表１より、本発明例であるＡ、ＢおよびＣの場合は、従来例Ｄに比べて歩留まりロスが著しく低減していることが明らかである。

Claims (2)

1. スラブを加熱するステップと、幅プレス装置で幅圧下を行うステップと、入側に縦型圧延機を備える水平圧延機を用いて複数の圧延パス段階を有する粗圧延を行うステップと、からなる熱延鋼板用シートバーを製造する熱間圧延工程において、
   前記幅圧下を行うステップにおいてスラブ先端をタング形状とし、
   前記粗圧延の１パス目は第1の水平圧延のみ行い、２パス目以降はそれぞれ第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の幅圧延とこれに続く水平圧延を行い、
   前記第Ｎの水平圧延による被圧延材の幅広がり量ΔＷ_ＨＮを（Ｎ−１）パス目終了後に予測し、予測値ΔＷ_ＨＮ ^＊と前記第Ｎの幅圧延における幅圧延量ΔＷ_ＶＮが下記式（１）を満足し、かつ前記幅圧延量ΔＷ_ＶＮが、幅圧延を行う直前の被圧延材の板幅Ｗ_Ｎ−１の３％以下とするように前記縦型圧延機にて幅圧延し、かつ、２パス目以降の粗圧延の各パスにおける出側幅の入側幅に対する幅縮小比率である幅圧延圧下率Ｒ _ＶＮ を０．１７〜０．３８％とし、被圧延材の板幅を前記1パス目の粗圧延後の板幅からシートバー板幅になるまで減少させる粗圧延とし、
   幅プレス、幅圧延時に、幅プレスで形成するタングの大きさと、幅圧延によって形成するフィッシュテールによりシートバー先後端が矩形形状となるように、幅プレス量と粗圧延の各パスにおける幅圧延量を合計した累計幅圧延量を割り振り、幅圧延では、粗圧延各パスにおける幅圧延量を、幅プレス後の板幅からシートバー板幅になるまで、比例的に減少させて幅圧延を行うことを特徴とする熱延鋼板用シートバーの製造方法。
   ΔＷ_ＨＮ ^＊≦ΔＷ_ＶＮ （１）
   ここで、Ｎは２以上の整数である。
2. 加熱したスラブを前記幅プレス装置で１００ｍｍ以上３５０ｍｍ以下の幅圧下を行うことを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板用シートバーの製造方法。

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