(57)【要約】【課題】新たな設備増強をすることなく、まくれ込み量を減少させることが可能な、厚板の製造方法を提供する。【解決手段】加熱炉にてスラブを加熱した後、熱間圧延して製造する厚板の熱間圧延工程において、端面がダブルバルジ形状である先行被圧延材の圧延方向に沿う端面の形状を測定し、先行被圧延材の表面側のまくれ込み量ｄ１が先行被圧延材の裏面側のまくれ込み量ｄ２よりも大きい場合には、加熱炉におけるスラブの裏面側の加熱量を上げて、先行被圧延材の表面側のまくれ込み量ｄ１が先行被圧延材の裏面側のまくれ込み量ｄ２よりも小さい場合には、加熱炉におけるスラブの裏面側の加熱量を下げて、後続スラブを加熱した後、圧延する、厚板の製造方法とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉にてスラブを加熱した後、熱間圧延して製造する厚板の熱間圧延工程において、端面がダブルバルジ形状である先行被圧延材の圧延方向に沿う前記端面の形状を測定し、前記先行被圧延材の表面側のまくれ込み量ｄ１が前記先行被圧延材の裏面側のまくれ込み量ｄ２よりも大きい場合には、前記加熱炉における前記スラブの裏面側の加熱量を上げて、前記先行被圧延材の表面側のまくれ込み量ｄ１が前記先行被圧延材の裏面側のまくれ込み量ｄ２よりも小さい場合には、前記加熱炉における前記スラブの裏面側の加熱量を下げて、後続の前記スラブを加熱した後、圧延することを特徴とする、厚板の製造方法。
【請求項２】
前記加熱炉における前記スラブの裏面側の加熱量は、前記先行被圧延材の断面における温度分布計算の結果に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１に記載の厚板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚鋼板等の金属板の製造にあたり、熱間圧延する際に金属板の端部に生じるまくれ込み（まくれ込み量、まくれ込み差）を小さくする厚板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
厚板の製造では、素材を一定温度に加熱後、圧延して所定の厚みの金属板とする。とりわけ厚鋼板の製造では、素材となるスラブに、（１）長手方向に数パス圧延する成形圧延工程、（２）被圧延材を９０°転回して所定の幅（＝成品幅＋耳代）に圧延する幅出し圧延工程、及び、（３）被圧延材を９０°転回して長手方向に圧延し所定の厚さ及び長さにする仕上圧延工程、の３工程を加えることにより、所定の厚みとする。その後、被圧延材は冷却・熱処理工程を経て切断工程で切断され、最終製品としての厚鋼板となる。
【０００３】
歩留まりを考慮すれば、切断工程において切り落とされる素材は少ないことが望ましい。切断は圧延工程で被圧延材の端部に形成される形状欠陥を無くすために行われる。被圧延材の端部は自由端であるため、被圧延材を圧延すると、被圧延材の端部は独特な形状となる。具体的には、圧延により、被圧延材の端部には、板厚中央部に凸部を有するシングルバルジ形状、あるいは板厚中央部に凹部を有するダブルバルジ形状が形成される。
【０００４】
ここで、最終製品である厚鋼板の品質上特に問題となるのは、ダブルバルジ形状である。ダブルバルジ形状は一般的に「まくれ込み」と呼称されている。このまくれ込みの量（以下において、「まくれ込み量」という。）が過大であると、圧延終了後の厚鋼板の板幅方向の両端部を所定幅だけ切断しても、最終製品の板幅方向の両端面に凹部が残存してしまい、形状不良品であるとして「格落ち」とせざるを得なくなることもある。
【０００５】
従来、このようなまくれ込みの問題に対し、まくれ込み量を減少させて、歩留まり向上、ひいては厚鋼板の疵の発生を防止する以下のような方法が提案されている。例えば特許文献１には、鋼板の熱間圧延工程の途中において、被圧延材の圧延方向に沿う端面の形状を測定し、その形状に応じて、鋼片加熱炉における鋼片表面側又は鋼片裏面側の加熱量を変更して、後続鋼片を加熱した後、圧延する、鋼板の四周疵防止熱間圧延方法が開示されている。また、特許文献２には、すべての圧延パスもしくは少なくとも幅出し圧延での１回を含む複数回の圧延パスにおいて、圧延パス毎に、圧延前に、厚鋼板の幅方向端部に相当する部位の表裏面及び側端面、もしくは該部位の表裏面のみを加熱し圧延するシーム疵のない厚鋼板の製造方法が開示されている。また、特許文献３には、熱間圧延工程の途中において、被圧延材の圧延方向に沿う端面の形状を測定し、その形状に応じて、被圧延材の表面又は裏面を冷却し、冷却後、圧延を再開する四周疵防止熱間圧延方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１１２６１１号公報
【特許文献２】特開平７−２８４８１１号公報
【特許文献３】特開平１−２１０１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
厚板の製造ではまくれ込みの発生は避けられない。最終製品の形状不良をなくすためには、まくれ込み量を少なくすることが必要となる一方、歩留まりの観点からもまくれ込み量を減少させることが重要となる。
【０００８】
上述のように、まくれ込み量を減少させることを目的とした技術が既に開示されているが、これらの方法でも以下のような問題点がある。
特許文献１に記載の発明では、先行被圧延材の端面形状を測定し、端面形状がダブルバルジの場合にはオーバーラップ位置に応じて、端面形状がシングルバルジの場合には変曲点の位置に応じて、鋼片加熱炉における鋼片表面側又は鋼片裏面側の加熱量を変更し、後続鋼片を加熱した後、圧延する。このような方法だと、通常、加熱量の変更量とそれに必要な炉温変更量には完全な相関がないため、炉温が不安定になりやすい。
特許文献２及び特許文献３に記載の発明では、圧延ラインで被圧延材を被圧延材を加熱又は冷却するため、現在の圧延ラインへ設備を増強する必要がある。加えて、これらの発明では、被圧延材の一部を加熱又は冷却するので、被圧延材に温度ムラが生じ、被圧延材全体の均一温度分布を考慮した設計とはならなくなる。
【０００９】
以上の問題点を鑑み、本発明は、新たな設備増強をすることなく、まくれ込み量を減少させることが可能な、厚板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、本発明について説明する。
本発明は、加熱炉にてスラブを加熱した後、熱間圧延して製造する厚板の熱間圧延工程において、端面がダブルバルジ形状である先行被圧延材の圧延方向に沿う端面の形状を測定し、先行被圧延材の表面側のまくれ込み量ｄ１が先行被圧延材の裏面側のまくれ込み量ｄ２よりも大きい場合には、加熱炉におけるスラブの裏面側の加熱量を上げて、先行被圧延材の表面側のまくれ込み量ｄ１が先行被圧延材の裏面側のまくれ込み量ｄ２よりも小さい場合には、加熱炉におけるスラブの裏面側の加熱量を下げて、後続のスラブを加熱した後、圧延することを特徴とする、厚板の製造方法である。
【００１１】
本発明において、「厚板」とは、厚鋼板のほか、端面がダブルバルジ形状になり得る厚さの金属板（鋼以外の金属を素材とする板）をも含む概念である。また、「先行被圧延材の表面側のまくれ込み量ｄ１」とは、図１に示すように、先行被圧延材の板厚方向の中心よりも表面側に位置している、先行被圧延材端面の凸部のまくれ込み量ｄ１をいう。また、「先行被圧延材の裏面側のまくれ込み量ｄ２」とは、図１に示すように、先行被圧延材の板厚方向の中心よりも裏面側に位置している、先行被圧延材端面の凸部のまくれ込み量ｄ２をいう。また、本発明において、「加熱炉におけるスラブの裏面側」は、先行被圧延材の裏面側に相当する。
【００１２】
また、上記本発明において、加熱炉におけるスラブの裏面側の加熱量は、先行被圧延材の断面における温度分布計算の結果に基づいて決定されることが好ましい。
【００１３】
ここに、「先行被圧延材の断面における温度分布計算」とは、先行被圧延材の断面をメッシュ切りして形成されたすべてのメッシュについて行われる伝熱計算の結果をいう。本発明では、加熱炉におけるスラブの裏面側に存在するスキッド（移動スキッド及び固定スキッドを含む）からの伝熱を考慮して、温度分布計算を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、先行被圧延材の表面側のまくれ込み量ｄ１、裏面側のまくれ込み量ｄ２の何れが大きい場合であっても、加熱炉におけるスラブの裏面側の加熱量を制御することにより、まくれ込み量の最大値を減少させる。それゆえ、本発明によれば、新たな設備増強をせずにまくれ込み量を減少させることが可能な、厚板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】まくれ込み量を説明する図である。
【図２】本発明の厚板の製造方法が適用される厚板の製造ラインを示す図である。
【図３】本発明にかかる厚板の製造方法のフローチャートである。
【図４】設定炉温の決定方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
本発明は、厚板の熱間圧延工程において、先行被圧延材の圧延方向に沿った端面の形状から、後続の厚板製造にフィードバックをかけてスラブの加熱条件を変更し、まくれ込み量を減少させる厚板の製造方法に関するものである。
【００１８】
厚板の製造におけるまくれ込みの発生は、加熱したスラブの位置による温度のばらつき（温度ムラ）に起因する。スラブの表面（以下において、「上面」ということがある。）・裏面（以下において、「下面」ということがある。）で温度に差がある場合、温度の高い面の方が圧延による延びが大きく、結果として圧延後の上下面に形状の差、すなわち大きなまくれ込み量の差（以下において、「まくれ込み差」ということがある。）が生じる。
【００１９】
図１にまくれ込みの一例を示す。図１は、端面形状を測定される先行被圧延材Ｘの断面図であり、先行被圧延材Ｘの板幅方向一端側のみを抽出している。図１の上下方向が板厚方向、左右方向が板幅方向、図１の上側が上面側、下側が下面側である。図１に示す例では、相対的にスラブの上面側の温度が高いため、先行被圧延材Ｘの板厚方向の中心よりも上面側に位置している凸部のまくれ込み量ｄ１（表面側のまくれ込み量ｄ１）が、先行被圧延材Ｘの板厚方向の中心よりも下面側に位置している凸部のまくれ込み量ｄ２（裏面側のまくれ込み量ｄ２）よりも大きい。図１の例では、ｄ１−ｄ２がまくれ込み差である。
【００２０】
大きい方のまくれ込み量（図１の例ではｄ１）を小さくすることによってまくれ込み差を小さくすれば、歩留りの向上が期待できる。まくれ込み差を小さくするためには、単純にはスラブ上下面の温度差を小さくすれば良い。しかし、空気と接する上面側と製造ラインと接する下面側とでは伝熱度が異なるので、必然的に温度差が生じる。これを避けるためには、例えば特許文献１のように、加熱炉の上方又は下方にあるバーナーの加熱量を調整して、予め加熱炉内でスラブの上下面に温度差をつけてスラブを加熱すれば良い。
【００２１】
一方、加熱炉内のスラブには、スキッド（スラブの移動装置）からの抜熱がある。すなわち、スキッドと接触するスラブ下面部位におけるスラブの温度は、他の部位（スキッドと接触しないスラブ下面部位及びスラブ上面）におけるスラブの温度より低くなる。このため、均一的に上下面の温度差をつけることは難しい。
【００２２】
そこで、本願発明では、スラブ加熱炉のスラブ下面側のバーナーを適切に制御し、特に先行被圧延材の温度分布に基づいて後続スラブの上下面へ適切な温度差を付与することで、まくれ込み量及びまくれ込み差の小さい厚板を製造することが可能な厚板の製造方法を提供する。
【００２３】
以下では、特に厚鋼板を製造する場合を例にとり、本発明について詳述する。
【００２４】
前述のように、厚鋼板の製造は、スラブに（１）成形圧延工程、（２）幅出し圧延工程、及び、（３）仕上圧延工程を加えることにより最終製品である厚鋼板とする。スラブは、例えば、長さ５０００ｍｍ、幅２５００ｍｍ、厚み２５０ｍｍ程度のものが用いられる。このとき、一連の圧延は、製造能率及び圧延能力の観点から、粗圧延機及び通常の仕上圧延機で行われ、上記（１）（２）及び上記（３）の一部を粗圧延機で、上記（３）の残りを仕上圧延機で行うことが多い。
【００２５】
本発明では、厚板の熱間圧延工程の途中において、先行被圧延材の圧延方向に沿う端面の形状を測定する。この際、端面形状の測定は、上記（２）若しくは（３）の途中又は終了後に行えば良い。圧延途中・終了後の何れの測定でも良いのは、圧延によるまくれ込みの成長傾向は、上下面とも、圧延途中で常に変わらないためである。
【００２６】
本発明において、端面形状の測定はレーザー距離計等の端面形状測定器（端面形状測定手段）により行えばよい。端面形状測定器は、公知のものを適宜用いることができる。例えば、端面がダブルバルジ形状である先行被圧延材の端面に対しレーザーを走査すれば、端面形状のプロフィールを出力することができる。
【００２７】
図２に、本発明の厚板の製造方法が適用される厚板の製造ライン１０を簡略化して示す。図２に示すように、厚板の製造ライン１０は、加熱炉１、粗圧延機列２、及び、仕上圧延機列３を備え、粗圧延機列２と仕上圧延機列３との間に端面形状測定手段４が配置されている。この端面形状測定手段４は、レーザーを走査することにより被圧延材の端面形状を測定する機器であり、端面形状測定手段４による測定結果は、制御装置５へと送られる。制御装置５は、端面形状を測定された先行被圧延材の、表面側のまくれ込み量ｄ１と裏面側のまくれ込み量ｄ２との大小関係を判断し、その判断結果に基づいて、後続スラブを加熱する加熱炉１の動作を制御する機器である。具体的に、ｄ１＞ｄ２である場合、加熱炉１の動作は、制御装置５によって、加熱炉１におけるスラブの裏面側の加熱量を増大させるように制御される。これに対し、ｄ１＜ｄ２である場合には、加熱炉１の動作が、制御装置５によって、加熱炉１におけるスラブの裏面側の加熱量を低減させるように制御され、ｄ１＝ｄ２である場合には、制御装置５によって、先行被圧延材を加熱したときの加熱炉１の動作条件を維持するように、加熱炉１の動作が制御される。
【００２８】
図３に、本発明にかかる厚板の製造方法のフローチャートを示す。以下、図１〜図３を参照しつつ、本発明について説明を続ける。
【００２９】
図３に示すように、本発明にかかる厚板の製造方法は、先行被圧延材の端面形状を測定する端面形状測定工程（Ｓ１）と、先行被圧延材の表面側のまくれ込み量ｄ１が先行被圧延材の裏面側のまくれ込み量ｄ２よりも大きいか否かを判断する第１判断工程（Ｓ２）と、先行被圧延材の表面側のまくれ込み量ｄ１が先行被圧延材の裏面側のまくれ込み量ｄ２よりも小さいか否かを判断する第２判断工程（Ｓ３）と、を有している。本発明の厚板の製造方法において、工程Ｓ２で肯定判断がなされた場合には、加熱炉１におけるスラブの裏面側の加熱量を上げる裏面側加熱量増大工程（Ｓ４）が行われ、後続スラブは当該工程Ｓ４で制御された加熱炉１で加熱された後、圧延される。これに対し、工程Ｓ２で否定判断がなされた場合には、工程Ｓ３が行われる。工程Ｓ３で肯定判断がなされた場合には、加熱炉１におけるスラブの裏面側の加熱量を下げる裏面側加熱量低減工程（Ｓ５）が行われ、後続スラブは当該工程Ｓ５で制御された加熱炉１で加熱された後、圧延される。これに対し、工程Ｓ３で否定判断がなされた場合は、ｄ１＝ｄ２であることを意味する。この場合には、先行被圧延材を加熱したときの加熱炉１の動作条件（加熱量）を維持する裏面側加熱量維持工程（Ｓ６）が行われ、後続スラブは当該工程Ｓ６で裏面側の加熱量が維持された加熱炉１で加熱された後、圧延される。
【００３０】
すなわち、本発明では、まくれ込みの傾向が表面側で大きい場合であっても、裏面側で大きい場合であっても、スラブ下面側に配されたバーナーの加熱量制御を行う。このような制御を行うことで、スラブ加熱炉下方に配置されているスキッドを含めてスラブの温度調整を行うことができるので、特にスラブの下面の温度の均一性を高めることができる。そして、先行被圧延材の端面形状からのフィードバックによって後続のスラブを加熱するバーナーの加熱量を制御することで、後続被圧延材のまくれ込み量を減少することが可能となる。
【００３１】
図４に設定炉温の決定方法の一例についてのフローチャートを示す。通常、加熱炉は、予熱帯、第１加熱帯、第２加熱帯、及び、均熱帯を有し、各帯からの抽出温度を考慮して各帯の上下面のバーナーの加熱量を同じく設定するのが一般的である。これに対し、本願発明では、図４に示すように、各帯の上面側のバーナーの加熱量Ｃｕ（ｉ）は各帯の抽出温度を考慮して決定する一方、各帯の下面側のバーナーの加熱量Ｃｄ（ｉ）は、先行被圧延材の端面形状の結果をフィードバックした上で、上面側のバーナーの加熱量Ｃｕ（ｉ）を補正することにより決定する。
【００３２】
本発明において、補正量（図４におけるΔＣ）は、加熱量を補正する前のスラブについて温度計算を行い、その結果から決定すれば良い。具体的には、スラブ断面をメッシュ切りし、各メッシュにおける伝熱計算を行った結果から決定すれば良い。
【００３３】
実際のスラブ加熱では、スキッドから多くの抜熱がある。特に、固定スキッドは移動スキッドに比べスラブとの接触時間が長く、抜熱量が多くなる傾向にある。そのため、固定スキッドからの抜熱量は、スラブ下面の温度の均一性を悪化させる大きな一因となる。したがって、本発明では、スキッド、とりわけ固定スキッドからの伝熱（抜熱）を考慮した上で、補正量を決めることが好ましい。
【００３４】
スラブ断面全体について伝熱計算を行うことで、より正確なスラブの温度分布を計算できる。なお、スラブとスキッドとの接触位置が左右対称であれば、スラブ断面の半分について伝熱計算を行えば十分である。
【００３５】
まくれ込みには、特にスラブ端部におけるスラブ上下面の温度分布が大きく関係する。そのため、スラブ端部の温度分布結果に基づいて、補正量、すなわちスラブ下面側における加熱量を決定すると良い。本発明では、例えば、スラブ端面の温度勾配や、スラブ端部における上面温度と下面温度との差に基づいてまくれ込みが最小になるように、補正量を決定することができる。本発明において、補正量は、スラブ下面側の加熱量を仮定したシミュレーション計算の結果から決定しても良いし、すでに得ている経験値から決定しても良い。本発明では、以上のように、補正量を決定し、スラブ下面側の加熱量を決定すれば良い。
【００３６】
本発明に関する上記説明では、粗圧延機列２と仕上圧延機列３との間に端面形状測定手段４が配置される形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。先行被圧延材の端面形状を測定する端面形状測定手段は、粗圧延機列の中や仕上圧延機列の中に配置されていても良い。
【実施例】
【００３７】
長さ４９００ｍｍ、幅２４００ｍｍ、厚み２４０ｍｍのスラブを加熱炉にて狙い温度１１００℃としてスラブ加熱し、デスケーラでスラブ表面に生成したスケールを除去した後、成形圧延工程及び幅出し圧延工程を行った。幅出し圧延工程後の被圧延材の狙いの厚みは１４２ｍｍとした。幅出し圧延工程後、レーザー距離計にて先行被圧延材の端面形状を測定した（端面形状測定工程）。その結果、先行被圧延材は、上面側のまくれ込み量ｄ１が２０ｍｍ、下面側のまくれ込み量ｄ２が６ｍｍ、まくれ込み差が１４ｍｍであり、上面側のまくれ込み量ｄ１が下面側のまくれ込み量ｄ２に比べて大きいプロフィールとなった（第１判断工程）。
【００３８】
そこで、スラブ下面側に存在する加熱炉中のスキッドからの抜熱量を考慮し、メッシュ切りしたスラブ断面の温度分布の計算を行ったところ、スラブ端部の上面温度は、スラブ端部の下面温度よりも５０℃高いことがわかった。そのため、伝熱計算を行い、スラブ下面側がスラブ上面側に比べて２５℃高くなるようにスラブ下面側のバーナーの加熱量を修正することで、後続するスラブの加熱温度を修正した（裏面側加熱量増大工程）。
【００３９】
このようにしてスラブ下面側のバーナーの加熱量を修正した結果、最終的に厚み１４２ｍｍまで圧延した後続の被圧延材は、上面側のまくれ込み量が１１ｍｍ、下面側のまくれ込み量が４ｍｍであり、まくれ込み差は７ｍｍとなった。すなわち、本発明によれば、まくれ込み量及びまくれ込み差を減少させることができた。この結果、歩留まりよく厚鋼板を製造することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、厚鋼板の製造に利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
ｄ１…表面側のまくれ込み量
ｄ２…裏面側のまくれ込み量
Ｘ…先行被圧延材
１…加熱炉
２…粗圧延機列
３…仕上圧延機列
４…端面形状測定手段
５…制御装置
１０…厚板の製造ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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