(57)【要約】【課題】サンプルの水冷を適切に実施して、サンプルの信頼性を向上させる。【解決手段】熱間圧延工程を経た圧延材ＹからサンプルＳを採取する。冷却槽３０に満たした冷却水Ｒを、サンプルＳに接触すると、その表面に水蒸気膜を形成する膜沸騰が起こる温度に設定する。冷却槽３０にサンプルＳを浸漬して所定温度まで水冷した後、取出してサンプルＳの寸法を測定する。そして、サンプルＳの寸法測定結果に基づき、孔型圧延ロール２２,２２の隙間や孔型の芯ずれの矯正、圧延速度、テンション等の圧延条件を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延工程を経た圧延材(Y)からサンプル(S)を採取し、該サンプル(S)を冷却水(R)中で冷却してから寸法測定を行ない、その測定結果に基づいて以降の圧延条件を調整するようにした圧延材の寸法管理方法において、
前記冷却水(R)の温度を、前記サンプル(S)の表面が水蒸気膜で覆われる範囲に設定した
ことを特徴とする圧延材の寸法管理方法。
【請求項２】
前記冷却水(R)の温度は、４０〜７０℃の範囲に設定される請求項１記載の圧延材の寸法管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱間圧延工程を経た圧延材からサンプルを採取し、このサンプルの寸法測定結果に基づいて圧延機の圧延条件を調整することで、圧延材の高い寸法精度を常に維持し得る圧延材の寸法管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種棒鋼は、一般的に孔型圧延ロールを備えた圧延機で熱間圧延することで、所要形状に製造される。前記孔型圧延ロールの摩耗等に起因して、前記棒鋼は同一圧延ロットでも、ある程度の寸法のばらつきを持っている。熱間圧延を経て得られた棒鋼製品の寸法、長さ、曲がりの基準については、ＪＩＳ規格で使用上一般的に支障がない水準で品種別に定められている。近年、需要家の圧延棒鋼の寸法精度に対する要求はますます厳しくなり、ＪＩＳに規定する寸法公差より遙かに厳しい±０．１ｍｍという寸法精度が要求されている。そこで、圧延工程面からこれに対処する方法として、孔型の最適設計や最良の孔型条件での圧延、素材加熱の均熱度の向上などの対策を採っている。この場合に、ロール間に形成された孔型は、圧延の繰り返しによるロール摩耗に起因してロール間が離間することで、隙間等の条件が変化してしまう虞れがあり、圧延条件を微調整しなければ、高い寸法精度を維持することはできない。そこで、最適に設定された孔型条件や圧延速度等の圧延条件で継続的に圧延を行なうため、熱間圧延工程の途中または完了して得られた圧延材の寸法を測定して、この寸法測定結果に基づき、圧延条件を微調整することが行なわれている。
【０００３】
前記圧延材の具体的な寸法管理方法としては、冷却床で圧延材からサンプルを採取し、高温状態にあるサンプルを冷却した後、該サンプルの冷間寸法値を測定することで、その結果を圧延条件の調整に反映させている。また寸法管理の別の方法として、圧延機の出口付近に設置された熱間寸法測定器で、圧延材の寸法を連続的に測定する方法もある(例えば、特許文献１参照)。前記熱間寸法測定器は、例えば被測定物である圧延材にハロゲンランプを光源とする平行光線を当てて反対側でその影を結像レンズで受け、その光を微少光電素子によりパルスに変換して寸法表示するバックライト方式と呼ばれるものがある。
【特許文献１】特開平１０−２５５５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、圧延材から採取したサンプルを寸法測定して圧延材を寸法管理する場合、高温状態のサンプルを水冷すると、鋼種によっては急激に冷やされることで焼入れがなされることがあり、この焼入れによりサンプルのミクロ組織がオーステナイトからマルテンサイトに変態するから、該サンプルの外形寸法が膨張(焼入れ太り)してしまうことがある。すなわち、膨張して実体寸法と乖離したサンプルに基づいて、圧延条件の調整を実施することとなり、得られる圧延材は要求された寸法精度を外れるばかりでなく、その表面に疵等の欠陥が生じる虞れがある。なお、サンプルの冷却方法として、急激に温度降下させる水冷でなく、空気中で徐々に冷却させる空冷を採用することで、焼入れが起きず寸法変動を防止し得るが、冷却時間が非常に長くなってしまい、圧延条件の調整をタイムリーに実施できない不都合がある。また、前記熱間寸法測定器による寸法測定では、光学系の焦点深度による誤差や圧延材の振動による誤差等の避けがたい誤差が生じてしまう問題が指摘される。
【０００５】
すなわちこの発明は、従来の技術に係る圧延材の寸法管理方法に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、サンプルの水冷を適切に実施することで、サンプルの信頼性を向上し、圧延条件を要求寸法精度に維持するように調整し得る圧延材の寸法管理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明に係る圧延材の寸法管理方法は、
熱間圧延工程を経た圧延材からサンプルを採取し、該サンプルを冷却水中で冷却してから寸法測定を行ない、その測定結果に基づいて以降の圧延条件を調整するようにした圧延材の寸法管理方法において、
前記冷却水の温度を、前記サンプルの表面が水蒸気膜で覆われる範囲に設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る圧延材の寸法管理方法によれば、 熱間圧延工程を経た圧延材から採取したサンプルを、その表面に水蒸気膜で覆われる温度に設定した冷却水で所定温度まで水冷し、その状態で寸法測定した結果に基づき、以降の圧延条件を調整するようにしたので、サンプルの水冷過程における焼入れが抑制されるから、サンプルの寸法が変動せず、信頼性を向上し得る。すなわち、得られたサンプルは常に実体寸法に合致しているから、このサンプルの寸法測定結果に基づき、以降の圧延条件を調整することで、圧延材の高い寸法精度を好適に維持し得る。また、サンプルを水冷するから、短時間で冷却でき、圧延条件をタイムリーに調整できる。更に、光学系の熱間寸法測定器を用いるものでないから、寸法誤差が発生することもない。なお、冷却水の温度を４０〜７０℃の範囲に設定することで、サンプルの温度との関係で、その表面に水蒸気膜が形成される膜沸騰状態を優先的に発生させ、サンプルの焼入れを良好に抑制し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明に係る圧延材の寸法管理方法につき、好適な実施例を挙げて以下に説明する。なお実施例では、棒鋼を製造する場合について説明するが、山形鋼等の形鋼や線材を製造する場合であっても適用できる。
【実施例】
【０００９】
図１は、実施例に係る圧延材の寸法管理方法が実施される棒鋼の製造工程を示す模式図である。前記棒鋼Ｚを成形する圧延方法としては、熱間圧延が用いられている。この熱間圧延は、鋳造工程で鋳造された鋳片Ｂを、塑性変形させて所要形状に成形すると共に、該鋳片Ｂの鋳造状態よりも良好な材質の圧延材Ｙを得ることを目的として実施され、鋳片Ｂの再結晶化温度以上の高い温度状態で加工される。また、この熱間圧延工程で得られる圧延材Ｙは、その断面形状が丸形、角形またはその他の形状に成形された長尺物であって、製品に合わせて各種成分が調整されて強度や延性等の各種物性が設定され、所定寸法に切断した後、冷却することで最終製品である棒鋼Ｚが得られる。なお、実施例に係る圧延材の寸法管理方法は、炭素鋼やステンレス鋼等の各種鋼種に適用し得る。
【００１０】
以下に、実施例に係る圧延材の寸法管理方法を用いて寸法管理される棒鋼の製造工程の一例について、図１または図２を参照して説明する。連鋳鋳造機１０を用いた連鋳等の鋳造工程で鋳造された鋳片Ｂを目的の棒鋼製品に圧延加工する熱間圧延工程は、孔型圧延ロール２２を備えた圧延装置が多段に設置された圧延機１４で実施され、該圧延機１４を配列的に分けると、上流側から粗圧延機列１６、中間圧延機列１８、仕上圧延機列２０に分類される(図１参照)。前記鋳片Ｂは、熱間圧延工程に先立って、加熱工程で加熱される。この加熱工程は、例えばウォーキングビーム炉等の加熱炉１２で加熱することで、後工程である熱間加熱工程の圧延温度に合わせて、連続鋳造機１０からの移送過程で温度降下した鋳片Ｂの温度を好適に調整している。前記加熱炉１２から抽出された鋳片Ｂは、前記粗圧延機列１６の前に設置されたデスケーリング装置(図示せず)で、該加熱炉１２で発生した鋳片表面の一次スケールを除去した後、最初の圧延装置に送られ圧延が開始される。前記鋳片Ｂは、前記粗圧延機列１６の種々の孔型を通過し圧延され、中間圧延機列１８で要求される基準断面まで圧延された後、先後端の不良部分をクロップシャー(図示せず)で切断され、図示しないトラフ等の誘導装置で中間圧延機列１８へ誘導される。
【００１１】
次に、前記中間圧延機列１８では、圧延材Ｙを製品により近い断面形状に成形するため、圧延方式も粗圧延機列１６と比較して精度の高い管理が実施され、特に圧延材Ｙの断面形状および外観疵等の管理が定期的にチェックされながら、仕上圧延機列２０で要求される断面寸法まで圧延される。そして、前記中間圧延機列１８の出口に設置されたクロップシャー(図示せず)で先後端の不良部分が切断され、その後に圧延工程で発生した２次スケールを除去するため、デスケーリング装置(図示せず)を通過し、仕上圧延機列２０に誘導され目的の棒鋼形状および寸法に圧延されて、長尺な圧延材Ｙが得られる。なお圧延温度は、前記鋳片Ｂの再結晶化温度より高い温度で管理され、仕上圧延機列２０から抽出された圧延材Ｙの温度(圧延完了温度)は、鋼種や成分等により相違するが６００〜９００℃の高温になっている。
【００１２】
そして、熱間圧延工程を経た圧延材Ｙは、ロータリーシャーやディスクシャー等の切断装置２４で所定寸法に切断することで、製品としての棒鋼Ｚとされる。そして前記棒鋼Ｚは、図示しないローラテーブルにより冷却床２６に送られ、空気中で放冷された後、検査や結束等の精整工程を経て払出される。
【００１３】
最終的な製品である棒鋼Ｚの高い寸法精度を好適に維持するため、前記熱間圧延工程において、製品寸法等に直接影響を及ぼす孔型圧延ロール２２,２２間の隙間や圧延速度等の圧延条件の厳密な調整が必要とされる。そこで実施例では、調整工程として前記仕上圧延機列２０の出口側で、品質等級により定期的に圧延材ＹからサンプルＳを採取し、形状、寸法および外観疵等のチェックを行ない、これらの結果に基づいて、前記圧延機１４、特に仕上圧延機列２０の孔型圧延ロール２２およびガイドローラ(図示せず)等の調整作業が行なわれる。前記サンプルＳは、前記圧延材Ｙを定寸に切断する前記切断装置２４で、棒鋼Ｚと同一寸法または短寸に切断され、精整工程に移行する棒鋼Ｚとは別に製造工程から取出される。採取されたサンプルＳは、前述した如く前記圧延材Ｙの圧延完了温度との関係で、６００〜９００℃の高温状態にあって、このままの状態では寸法測定や外観検査等ができないので、冷却水Ｒが満たされた冷却槽３０にサンプルＳを浸漬して、常温近傍まで冷却する。前記冷却槽３０は、ヒータ等の図示しない加熱手段を備え、内部に貯留した冷却水Ｒを加熱して温度調節できるようになっている。そして、前記冷却水Ｒは、前記サンプルＳの温度を勘案して予め温度調節がなされ、該サンプルＳと接触した際に、その表面に水蒸気膜を連続的に形成する膜沸騰を起こす温度に設定されている。従って、前記サンプルＳを冷却水Ｒに浸漬した際、該サンプルＳの表面は、水蒸気膜で覆われることになる。具体的には前記冷却水Ｒは、４０〜７０℃の範囲に設定される。すなわち、冷却水Ｒをこの範囲に設定することで、前記圧延材Ｙの圧延完了温度に拘らず、サンプルＳと冷却水Ｒとが接触した際に、該サンプルＳの表面が水蒸気膜で覆われる膜沸騰を優先的に起こすようにできる。
【００１４】
ここで、高温状態で圧延された圧延材Ｙから採取したサンプルＳは、沸騰型冷媒である水で冷却する場合、その伝熱の形態は沸騰伝熱になっている。すなわち、サンプルＳと冷却水Ｒとが接触した際に、膜沸騰が優先的に起こるよう冷却水温度を前述した範囲に設定することで、該サンプルＳの表面に水蒸気膜が形成されて覆われ、この水蒸気膜を通じてサンプルＳの熱が冷却水Ｒに伝達されるから、冷却勾配が比較的緩やかになる。従って、前記サンプルＳは焼入れされ難くなり、該サンプルＳの焼入れに起因する寸法変動を回避し得る。これに対し、冷却水Ｒの温度が比較的低い４０℃未満の場合、サンプルＳの表面では、核沸騰伝熱が優先的に生じることになる。この核沸騰では、サンプルＳの表面に冷却水Ｒが直接接触し、気泡が発生してサンプルＳの熱が冷却水Ｒに伝達されるので、前述した膜沸騰より冷却能力は優れている。すなわち、冷却水Ｒの温度が４０℃未満の場合は、サンプルＳが急激に冷却されてしまい、サンプルＳの焼入れが生じ易く、外形寸法の変動を回避できない。また、前記冷却水Ｒが７０℃より高い場合、寸法変動を回避し得るが、冷却時間が長時間化してしまう欠点がある。従って、冷却水Ｒの温度は、前記４０〜７０℃の範囲に設定される。
【００１５】
所定温度まで冷却したサンプルＳを冷却槽３０から取出して、該サンプルＳを外観検査して疵等の有無をチェックすると共に、所定の検査具を用いて外形寸法を測定する。そして、前記サンプルＳの寸法測定結果に基づいて、前記仕上圧延機列２０を構成する各圧延装置を調整する。具体的には、各圧延装置の孔型圧延ロール２２,２２の隙間や孔型の芯ずれの矯正、圧延速度、テンション等の圧延条件の調整がなされ、常に最適な状態で圧延される。
【００１６】
このように、サンプルＳの水冷過程に際して、サンプルＳの外形寸法変動を抑制しているから、得られたサンプルＳは実体寸法に合致したものとなり、サンプルＳの信頼性を向上させることができる。すなわち、実体寸法に合致したサンプルＳに基づいて圧延条件を厳密に調整できるので、得られる圧延材Ｙについて、要求される高い寸法精度を常時維持し得る。また、前記サンプルＳは、冷却方法として冷却の時間がかかる空冷でなく、短時間で冷却できる水冷を採用しているので、圧延機１４の圧延条件の調整をタイムリーに実施することができ、得られる圧延材Ｙについて高い寸法精度で管理し得る。
【００１７】
〔実験例〕
ここで、実施例に係る圧延材の寸法管理方法によりサンプルを作製した場合(実施例)と、基準例として空冷した場合と、従来の水冷方法で作製した場合(比較例)の各サンプルの直径寸法を測定し、その結果を表１に示す。
【００１８】
実施例、基準例および比較例の条件として、炭素鋼(Ｃ：０．３７ｗｔ％、ＪＩＳ Ｓ３８Ｃ相当品)を熱間圧延工程で、直径３０ｍｍに成形した丸棒鋼を、仕上圧延機列の出口側で３０ｃｍの長さに切断して用いた。実施例では、８００℃のサンプルを４０℃に温度設定された冷却水に浸漬することで、５０℃まで冷却した後、冷却槽から取出して寸法測定をした。基準例では、８００℃のサンプルを空気中で放冷することで、４０℃まで冷却して寸法測定した。比較例では、８００℃のサンプルを２０℃に温度設定された冷却水に浸漬することで、４０℃まで冷却した後、冷却槽から取出して寸法測定した。また、熱間圧延工程おいて、加熱温度や圧延速度等の諸条件は、実施例、基準例および比較例ともに同一に設定した。なおサンプルは、１０(ｎ＝１０)ずつ採取して夫々を寸法測定し、実施例、基準例および比較例について、直径の最小平均値Ｔ、直径の最大平均値Ｌ、これらの差(Ｌ−Ｔ)および直径平均値の各平均値を表１に示す。
【００１９】
【表１】
2006116577.tif 000003
【００２０】
表１の結果より、実施例に係る圧延材の寸法管理方法によりサンプルを作製した場合、サンプルにおける外形寸法の変動を抑制し得ることが確認できた。
【００２１】
実施例では、熱間圧延工程を経た圧延材ＹからサンプルＳを採取し、これを測定することで圧延寸法を管理しているが、この方法に熱間寸法測定器で連続的に寸法を測定する方法を併用する構成も採用し得る。すなわち、常には、熱間寸法測定器により連続的に圧延材Ｙの寸法を測定すると共に、ある頻度でサンプルＳを採取して、このサンプルＳの寸法測定結果に基づいて圧延機１４を更に調整することで、得られる棒鋼Ｚの寸法精度をより精密に管理し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好適な実施例に係る圧延材の寸法管理方法が実施される棒鋼の製造工程を示す模式図である。
【図２】実施例の圧延材の寸法管理方法が実施される棒鋼の製造工程を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２３】
Ｒ 冷却水，  Ｓ サンプル，  Ｙ 圧延材
【図１】
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【図２】
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