JP6225425B2 - スラブの幅圧延方法およびカリバー付き幅圧延ロール - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延工程におけるスラブの幅圧延方法およびスラブの幅圧延に用いられるカリバー付き幅圧延ロールに関する。

熱間圧延工程における粗圧延機は、複数個の横型圧延機および竪型圧延機によって構成され、加熱されたスラブを所定の板幅および板厚に圧延する装置である。この熱間圧延工程においては、竪型圧延機による幅圧延後に、スラブ断面における端部のみが盛り上がり、それが横型圧延機により水平圧延されることで、クロップと呼ばれる先尾端非定常部が発生する。そして、このクロップは通板安定性の観点から仕上圧延前にカットされ、いわゆるクロップロスとなるため、歩留まりが低下する。

従来、このクロップロスを低減するために、垂直ロールで通常の幅殺し（幅圧延）を行う直前にスラブの先端部または後端部の一方または両方を押圧してスラブ両エッジ部に圧縮成形部を予成形することでフィッシュ・テール（クロップ）を減少させる方法（例えば、特許文献１参照。）や、幅圧延を行うロールの手前側に材料の先端側の両縁部を狭幅に変形させるためのプレス装置の導入（例えば、特許文献２参照。）等が行われている。

特開昭５８−１３５７０３号公報 特開昭５５−７０４０３号公報

上記従来の垂直ロールで押圧する方法では、スラブ先端を予成形するため、圧延パス回数が増加する。そのため、幅圧延工程がネックとなった場合には、生産性を低下させる要因となる。一方、プレス装置の導入には、数十億円程度の大規模な投資が必要となり、コスト増加の要因となる。

そこで、本発明においては、熱間圧延工程において生産性を低下させず、大規模な投資を必要とすることなく、クロップロスを低減することが可能なスラブの幅圧延方法およびカリバー付き幅圧延ロールを提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意研究の結果、カリバー付き幅圧延ロールの底幅量Ｂが小さいほど、また、カリバー鍔角度θが小さくなるほど、ドッグボーンのピーク位置がスラブ幅のより内側に入り、かつピーク高さも低くなるため、クロップ長も短くなり、熱間圧延工程における歩留まりが向上するが、底幅量Ｂとカリバー鍔角度θが小さくなりすぎると、スラブの噛み込み性が悪化し、特にカリバー鍔角度θの範囲が所定範囲から逸脱すると、板エッジ部において線状疵が発生することを見出し、本発明をなすに至った。

すなわち、本発明の厚さＴのスラブの幅圧延方法に用いられ、カリバー鍔長さＬにおいてカリバー鍔角度θが一定であるカリバー付き幅圧延ロールは、カリバー底幅量をＢ、カリバー鍔長さをＬ、スラブがカリバーに噛み込む際の余裕代をＭとしたとき、
Ｂ／Ｔ＜１．０，
１３°≦θ≦１９°または２１°≦θ≦２５°，
Ｂ＋２Ｌｔａｎθ≧Ｔ＋Ｍ
であることを特徴とするものである。

このカリバー付き幅圧延ロールを備えた粗圧延機によりスラブの幅圧延を行うと、幅圧延時にエッジの倒れが発生することなく、また、幅圧延後の非圧延側のドッグボーン形状が緩やかになり水平後に倒れ込みが発生することもないため、板エッジ部における線状疵の発生を防止することができ、クロップ長を短くして、熱間圧延工程における歩留まりを向上させることができる。

本発明によれば、熱間圧延工程において生産性を低下させず、大規模な投資を必要とすることなく、クロップロスを低減することが可能となる。

本発明の実施の形態における熱間圧延工程における粗圧延機の基本構成を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 カリバー底幅量とクロップ長との関係をグラフに示した図である。 カリバー鍔角度とクロップ長との関係をグラフに示した図である。 カリバー鍔角度と疵発生率との関係をグラフに示した図である。 カリバー鍔角度θが１３°未満、１３°以上２５°以下、２５°超の場合のそれぞれの竪ロールによる幅圧延および水平ロールによる水平圧延の様子を示す説明図である。 竪ロールの底幅比（Ｂ／Ｔ）とカリバー鍔角度θとの関係で本発明の範囲をグラフに示した図である。

図１は本発明の実施の形態における熱間圧延工程における粗圧延機の基本構成を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。

図１において、本発明の実施の形態における粗圧延機は、幅圧延用のカリバー付き幅圧延ロールとしての一対の竪ロール１と、竪ロール１により幅圧延されてドッグボーン形状になったスラブＳの上下面を圧延する一対の水平ロール２とを有する。竪ロール１および水平ロール２は、図示しない駆動部およびロール保持手段に連設されている。

竪ロール１は、図２に示すように、カリバー底幅量をＢ、カリバー鍔長さをＬ、カリバー鍔角度をθ、スラブＳの厚さをＴ、スラブＳがカリバーに噛み込む際の余裕代をＭとしたとき、
Ｂ／Ｔ＜１．０ ・・・（１）
１３°≦θ≦２５° ・・・（２）
Ｂ＋２Ｌｔａｎθ≧Ｔ＋Ｍ ・・・（３）
の条件を満たすように形成されたものである。

図３は竪ロール１のカリバー底幅量Ｂと、竪ロール１により２５０ｍｍ幅圧延されてドッグボーン形状になったスラブＳの上下面を水平ロール２により１パス当たり１５〜６０ｍｍで合計２５０ｍｍ圧延した後のフィッシュテール（クロップ）長との関係を示している。なお、スラブＳの初期の厚さＴは２８０ｍｍ、幅Ｗは１２００ｍｍである。また、カリバー鍔角度θは１４°と２５°の２水準とした。図３から分かるように、どちらのカリバー鍔角度θでもカリバー底幅量ＢがスラブＳの厚さＴに対して小さくなる程、クロップ長は減少している。これは、カリバー底幅量ＢがスラブＳよりも小さい場合、ドッグボーンの増肉部が幅中央方向にシフトして、ドッグボーンの高さが低減され、その後の水平ロール２による上下圧延時の長手方向へのクロップ変形が減少するためである。

図４は竪ロール１のカリバー鍔角度θと、竪ロール１により２５０ｍｍ幅圧延されてドッグボーン形状になったスラブＳの上下面を水平ロール２により１パス当たり１５〜６０ｍｍで合計２５０ｍｍ圧延した後のフィッシュテール（クロップ）長との関係を示している。なお、スラブＳの初期の厚さＴは２８０ｍｍ、幅Ｗは１２００ｍｍである。また、竪ロール１のカリバー底幅量Ｂは２２０ｍｍと２８０ｍｍの２水準とした。図４から分かるように、どちらのカリバー底幅量Ｂでもカリバー鍔角度θが小さくなる程、クロップ長は減少している。

但し、このカリバー鍔角度θについては、１３°未満または２５°超では、板エッジ部において線状疵が発生する。図５はカリバー鍔角度と疵発生率との関係を示している。図５に示すように、カリバー鍔角度θが１３°以上２５°以下では、板エッジ部に線状疵は発生しないが、１３°未満ではカリバー鍔角度θが小さくなるにつれて線状疵の発生率が高くなり、２５°超ではカリバー鍔角度θが大きくなるにつれて線状疵の発生率が高くなっている。

図６はカリバー鍔角度θが１３°未満、１３°以上２５°以下、２５°超の場合のそれぞれの竪ロール１による幅圧延および水平ロール２による水平圧延の様子を示す説明図である。図６中の丸印は、不良発生箇所を示している。図６に示すように、１３°≦θ≦２５°の場合、圧延後のスラブＳの形状は良好であり、水平ロール２による水平圧延後に板エッジ部において線状疵の発生もない。一方、θ＜１３°では、竪ロール１による幅圧延時にスラブＳの最エッジコーナー部がスラブＳの上面側および下面側に摺り上げられて折り込まれるため、水平ロール２による水平圧延後の板エッジ部に疵が発生する。また、θ＞２５°では、竪ロール１による幅圧延後のスラブＳの形状が急峻になることにより、水平ロール２による水平圧延時にエッジ部が倒れ込むことで、板エッジ部に疵が発生する。

前述の式（３）は、竪ロール１のカリバーにスラブＳが噛み込む際の条件である噛込限界を示している。式（３）の左辺は竪ロール１の厚み方向の鍔端部の間隔を表しており、これが幅圧延するスラブＳの厚さＴに噛み込み余裕代Ｍを加えた値以上でないと竪ロール１にスラブＳを噛み込むことができない。図７は横軸を底幅比Ｂ／Ｔ（竪ロール１の底幅量ＢとスラブＳの厚さＴとの比）、縦軸をカリバー鍔角度θとして、本発明の範囲をグラフに示した図である。ここで、カリバー鍔長さＬは、通常１００ｍｍ〜２５０ｍｍ程度であるが、本実施形態においては１５０ｍｍとした。また、噛み込み余裕代Ｍは、本実施形態においては２ｍｍとしているが、これは適宜調整される量である。式（３）の条件を満たさないと、竪ロール１にスラブＳを噛み込むことができないため、底幅比Ｂ／Ｔの下限は、カリバー鍔角度θと噛み込み限界から決まる。

以上のことから、本実施形態における竪ロール１のカリバー底幅比Ｂ／Ｔ、カリバー鍔長さＬ、カリバー鍔角度θは、前述の式（１）〜（３）を満たすものとしている。この竪ロール１によりスラブＳの幅圧延を行うと、幅圧延時にエッジの倒れが発生することなく、また、幅圧延後の非圧延側のドッグボーン形状が緩やかになり水平後に倒れ込みが発生することもない。そのため、板エッジ部における線状疵の発生を防止することができ、クロップ長を短くして、熱間圧延工程における歩留まりを向上させることができる。これにより、熱間圧延工程において生産性を低下させず、大規模な投資を必要とすることなく、クロップロスを低減することが可能となる。

本発明のスラブの幅圧延方法およびカリバー付き幅圧延ロールは、熱間圧延工程における加熱されたスラブの所定の板幅および板厚への圧延に有用である。

１ 竪ロール
２ 水平ロール
Ｓ スラブ

Claims (6)

1. カリバー鍔長さＬにおいてカリバー鍔角度θが一定であるカリバー付き幅圧延ロールによるスラブの幅圧延方法であって、
   前記カリバー付き幅圧延ロールのカリバー底幅量をＢ、カリバー鍔長さをＬ、前記スラブの厚さをＴ、前記スラブが前記カリバーに噛み込む際の余裕代をＭとしたとき、
   Ｂ／Ｔ＜１．０，
   １３°≦θ≦１９°または２１°≦θ≦２５°，
   Ｂ＋２Ｌｔａｎθ≧Ｔ＋Ｍ
   であることを特徴とするスラブの幅圧延方法。
2. １３°≦θ≦１４°である請求項１記載のスラブの幅圧延方法。
3. θ＝２５°である請求項１記載のスラブの幅圧延方法。
4. 厚さＴのスラブの幅圧延に用いられ、カリバー鍔長さＬにおいてカリバー鍔角度θが一定であるカリバー付き幅圧延ロールであって、
   カリバー底幅量をＢ、カリバー鍔長さをＬ、前記スラブが前記カリバーに噛み込む際の余裕代をＭとしたとき、
   Ｂ／Ｔ＜１．０，
   １３°≦θ≦１９°または２１°≦θ≦２５°，
   Ｂ＋２Ｌｔａｎθ≧Ｔ＋Ｍ
   であるカリバー付き幅圧延ロール。
5. １３°≦θ≦１４°である請求項４記載のカリバー付き幅圧延ロール。
6. θ＝２５°である請求項４記載のカリバー付き幅圧延ロール。

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