(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間スラブをサイジングプレス装置により幅圧下圧延した後、粗圧延する熱間スラブの圧延方法において、サイジングプレス装置の出側に熱間スラブ最大長さ以上の距離を隔てて、ロール径が１０００ｍｍ以上のワークロールを有する単スタンド非可逆圧延機を配置し、前記サイジングプレス装置と前記単スタンド非可逆圧延機とが熱間スラブを同期圧延することなく、前記サイジングプレス装置での幅圧下による熱間スラブの板厚増加分を前記単スタンド非可逆圧延機により水平圧延し、しかる後粗圧延することを特徴とする熱間スラブの圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間スラブの幅圧下圧延を行うサイジングプレス装置を備えた圧延設備における熱間スラブの圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造機の鋳造スラブ幅設定を広めに狙うことにより鋳造能率を向上したり、鋳造スラブ幅の種類を集約し圧延母材スラブの在庫削減を行う場合、サイジングプレス装置によって鋳造スラブ幅に大圧下をかけ、熱間圧延における圧延母材幅を自由自在に変更する方法が近年実施されている。
【０００３】
このサイジングプレス装置は幅殺し３００ｍｍ以上を可能とする幅大圧下装置であるが、幅大圧下後の熱間スラブの形状は、幅圧下につきものの３次元変形となり、板厚断面はかなり極端なドッグボーン形状となる。このドッグボーン形状の形成は、スラブの幅エッジ近傍に、局所的な板厚の増肉をもたらし、サイジングプレス装置の後段に配置される粗圧延機群からみると入側板厚が増大し、ひいては圧下率が増大することになる。これは噛込み限界、荷重トルク限界といった粗圧延機設計の諸問題に関わってくる。
【０００４】
熱間圧延におけるドラフトスケジュールの設計は、最初にスラブ厚が決定され各圧延機の圧下量を配分することになるが、サイジングプレス装置を加えて幅大圧下をかけると、ドッグボーン増肉分の圧下量を上積みしてドラフトスケジュールを設計することが必要になる。この場合、新設の圧延設備であれば当初設計に反映することが容易にできるが、既設圧延設備にサイジングプレス装置を導入する場合は上記の問題点解決のため、既存粗圧延機の圧下率増大対策のための設備投資が別途必要となる。例えば、既存粗圧延機の１段目を可逆圧延機化する等の改造が必要となる。
【０００５】
サイジングプレス装置の前後の圧延機配列については、以下のような先行技術が知られている。特開平２−２１７１０１号には、サイジングプレス装置の出側に粗圧延機の最初の段として可逆圧延機（レバース圧延機）またはバックパス圧延機を配置する構成が示されている。この発明の構成であれば幅サイジングによる板厚増加を可逆圧延機のパス数を増やすことにより対応できる。
【０００６】
特開昭６０−１４１３０１号には、スラブをその両側から挟圧するサイジングプレス装置と、スラブをその幅方向から圧延する竪型圧延機と、スラブをその厚み方向から圧延する水平圧延機とをこの順に配置して、スラブエッジ部の増肉を軽圧下し平坦化する方法が示されている。
【０００７】
特開平１−１８１９０１号には、サイジンジプレス装置の熱間スラブ幅圧下によって生じた板厚の増加分を予測するか、または厚み盛上がり量検出器で計測し、下流側の粗圧延の圧下設定に反映して噛込み不良を防止する方法が示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術には次のような問題がある。
【０００９】
特開平２−２１７１０１号の方法では、可逆圧延機を設置するための設備コストがかかり、またレバース圧延を行うことに伴う圧延能率の低下、材料温度の低下といった問題がある。
【００１０】
特開昭６０−１４１３０１号の方法では、サイジングプレス装置による熱間スラブ幅圧下の後に、スラブの幅変動部を竪型圧延機により幅圧下しているが、竪型圧延機でさらに幅圧下しても水平圧延で増肉部が幅方向に塑性流動するため、水平圧延後の幅変動防止には役立たないばかりか、設備費が上昇しコスト増の要因となる。
【００１１】
特開平１−１８１９０１号の方法では、粗圧延機の圧下量設定の値によっては噛込み不良を起こして圧延不能となる場合もある。
【００１２】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、サイジングプレス装置により幅圧下されたスラブを適切な形状および板厚で粗圧延工程に供給することができる熱間スラブの圧延方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のドッグボーンによる板厚増加分を圧下できる単スタンド非可逆式圧延機による熱間スラブの圧延方法は以下のような特徴を有する。
【００１４】
（１）熱間スラブをサイジングプレス装置により幅圧下圧延した後、粗圧延する熱間スラブの圧延方法において、サイジングプレス装置の出側に熱間スラブ最大長さ以上の距離を隔てて、ロール径が１０００ｍｍ以上のワークロールを有する単スタンド非可逆圧延機を配置し、前記サイジングプレス装置と前記単スタンド非可逆圧延機とが熱間スラブを同期圧延することなく、前記サイジングプレス装置での幅圧下による熱間スラブの板厚増加分を前記単スタンド非可逆圧延機により水平圧延し、しかる後粗圧延することを特徴とする熱間スラブの圧延方法。
【００１６】
このような本発明法の実施に供される単スタンド非可逆圧延機は、通常の粗圧延機に比べ軽荷重・低圧延トルクとなるため、通常の粗圧延機より大幅に設備容量を低減でき、安価な圧延機が建設できる。同時に可逆圧延機による可逆圧延のように時間がかかるものではないため、圧延能率、材料温度の低下をもたらさない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図４は本発明の熱間スラブの圧延方法の一実施形態を示すもので、図４（ａ）は圧延設備の平面図、図４（ｂ）は同じく側面図である。
【００１８】
図４において、２はスラブ加熱を行うための加熱炉、４はスラブの幅圧下を行うためのサイジングプレス装置、５はその下流側に設けられる粗圧延機群であり、前記サイジングプレス装置４の出側（下流側）には単スタンド非可逆圧延機３が配置されている。
【００１９】
このような設備では、加熱炉２で加熱された熱間スラブ１は、まず図１に示すようにサイジングプレス装置４で幅圧下圧延され（スラブをその両側から挟圧する圧下）、次いでこの熱間スラブ１を単スタンド非可逆圧延機３において板厚方向に圧延し、前記幅圧下による板厚増加分を圧下する。そしてこのようにして幅圧下による板厚増加分が解消された熱間スラブ１は、粗圧延機群５に送られ粗圧延される。
【００２０】
本実施形態の単スタンド非可逆圧延機３は２段圧延機（２Ｈｉ）で構成されている。
【００２１】
サイジングプレス装置４により幅圧下したときの幅方向板厚分布を図２に示す。本例はスラブ厚２５６ｍｍ、スラブ幅１５５０ｍｍの中低炭鋼スラブに対し、幅圧下３５０ｍｍを加えた時のものである。これによると、増肉量は４４ｍｍ相当となり、次工程の粗圧延機１パス増に相当する。前記単スタンド非可逆圧延機３ではこのような増肉分が圧下されることになる。
【００２２】
図３は圧延材噛込み限界条件を考慮したロール直径と圧下量の関係を示している。噛込み部には接触弧に働く半径方向の圧縮力Ｎと、接触弧に働く接線方向摩擦力Ｔと、圧縮力や摩擦力によって生じる圧延材の長手方向の力Ｈが働いており、圧延材を噛込むための条件は、長手方向の力Ｈが正であることである。もし摩擦角ρ （μ＝ｔａｎρ μ：摩擦係数）が噛込み角α（圧縮力Ｎがロール軸を結ぶ線に対して傾斜する角度）よりも大きいならば、長手方向の力Ｈは常に正であり、圧延材を噛込んで通過させることが保証されていることより、図３の関係が求められる。図３よりサイジングプレス装置４での幅圧下が最大３５０ｍｍとして、そのときの増肉量が４４ｍｍとすると噛込み限界条件を考慮したロール直径は１０００ｍｍとなる。したがって、通常の幅圧下による増肉分を考慮した場合、単スタンド非可逆圧延機３のワークロールのロール径は少なくとも１０００ｍｍ以上必要なことがわかる。
【００２３】
また、単スタンド非可逆圧延機３により水平圧延した際のスラブの平均幅戻りは高々２１ｍｍ程度であり、ドッグボーン部のみを圧下してもサイジングプレスの幅圧下効果を損なうような幅広がりは生じないことが判明した。ここで幅戻りとは、水平圧延によりドッグボーン増肉部が幅方向に塑性流動して、幅が広がることをいう。
【００２４】
また、一般にサイジングプレス装置４のプレス速度は２０ｍｐｍ程度であるが、サイジングプレス装置４と単スタンド非可逆圧延機３の距離は最大通過スラブ長以上離して配置することにより、サイジグプレス装置４と単スタンド非可逆圧延機３（調整用圧延機）の同期圧延（同時噛込み）を回避できるので、単スタンド非可逆圧延機３の能率を低下させることなく７０ｍｐｍ以上の圧延速度で運転することができる。サイジングプレス速度は２０ｍｐｍ程度であるのに対し単スタンド非可逆圧延機ロール速度はロール表面の温度上昇抑制の観点から、最低３０ｍｐｍ以上必要である。したがって、サイジングプレス装置４と単スタンド非可逆圧延機３の距離は、熱間スラブ最大長さ以上とすることが好ましい。
【００２５】
一方、単スタンド非可逆圧延機３の圧下設定は，ドッグボーンの大きさを考える必要無く一定のギャップ値、すなわち「元スラブ厚−ミル伸び分」に常時設定することができる。ここでミル伸び分は圧下量から総圧延荷重を求め、ミル常数で除して求めるが、通常数ｍｍとなる。したがって、例えば元スラブ厚が２５６ｍｍ、ミル伸び分が４ｍｍとすれば圧下設定値は２５２ｍｍとすればよい。
【００２６】
このように単スタンド非可逆圧延機３をサイジングプレス装置４出側に配置することにより、下流の粗圧延の圧下率増強、ドラフトスケジュールの変更を行うこと無く、また粗圧延の能率（ｔ／ｈ）を低下させることなくスラブ幅サイジングが可能となる。
【００２７】
【実施例】
図４に示すようにサイジングプレス装置４出側に単スタンド非可逆圧延機３として小型の２段圧延機（２Ｈｉ）を配置した。サイジングプレス装置４および単スタンド非可逆圧延機３の仕様は以下のとおりである。
（ａ）サイジングプレス装置４の仕様
１）最大幅圧下量    ３５０ｍｍ
２）プレス速度      ２０ｍｐｍ／５０ｓｐｍ（shot per minute）
３）プレス出力      ３５００ｋｗ
４）プレス前スラブ厚、幅、長さ
２５６ｍｍ厚、９５０〜１９００ｍｍ幅、９４００ｍｍ長さ
（ｂ）単スタンド非可逆圧延機３の仕様
１）ミル形式      ワークロール２段圧延機
２）ロール径      １２６０ｍｍ
３）圧延荷重      ２０００ｔ以下
４）圧延速度      ７０ｍｐｍ以上
５）圧延出力      ２０００ｋｗ（オーバーロード３００％）
６）スタンド設置位置    サイジングプレス装置４より１５ｍ下流
このような設備を用いて、２５６ｍｍ厚、１５５０ｍｍ幅、９４００ｍｍ長さの熱間スラブ１をサイジングプレス装置４により幅圧下量３５０ｍｍの幅圧下圧延した後、単スタンド非可逆圧延機３により水平圧延して、しかる後粗圧延したところ、サイジングプレス装置４により幅圧下圧延では増肉量が最大で４４ｍｍとなり、前記幅圧下による板厚増加分を単スタンド非可逆圧延機３により水平圧延した結果、しかる後粗圧延機群５による粗圧延では何ら問題無く圧延できた。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればサイジングプレス装置により幅圧下されたスラブを適切な形状および板厚で粗圧延工程に供給することができる熱間スラブの供給方法を提供することができる。しかも、本発明でサイジングプレス装置の下流側において使用する単スタンド非可逆圧延機は、通常の粗圧延機に比べ軽荷重・低圧延トルクとなるため、従来より大幅に設備容量を低減でき、よって安価に建設でき、また圧延能率、材料温度の低下をもたらさないという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱間スラブの圧延方法の熱間スラブの断面形状の変化の一例を示す説明図
【図２】サイジングプレス装置で幅圧下圧延された熱間スラブの板幅方向での板厚分布（ドッグボーンプロフィール）を示す説明図
【図３】本発明の熱間スラブの圧延方法で使用する単スタンド非可逆圧延機の噛込み限界を考慮したロール径と圧下量の関係を示す図
【図４】本発明の熱間スラブの圧延方法の実施に供される圧延設備の一実施形態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
【符号の説明】
１  熱間スラブ
２  加熱炉
３  単スタンド非可逆圧延機
４  サイジングプレス装置
５  粗圧延機群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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