(57)【要約】【課題】圧延時に、金属材の圧延方向に沿った温度分布を原因とする寸法の誤差や分布を低減することができる金属材の圧延装置および圧延方法を提供する。【解決手段】金属材を加熱する加熱炉１０と、前記加熱炉で加熱された前記金属材を複数の圧延機２１、２２、２３、２４により連続的に順次圧延する圧延部２０と、前記圧延部の上流側または前記複数の圧延機のそれぞれの間の少なくとも１箇所に前記金属材を誘導加熱により加熱する誘導加熱部４０と、前記誘導加熱部の出力を制御して前記金属材の圧延方向Ｄの温度勾配を低減する制御部４１と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱された前記金属材を複数の圧延機により連続的に順次圧延する圧延部と、
前記圧延部の上流側または前記複数の圧延機のそれぞれの間の少なくとも１箇所に前記金属材を誘導加熱により加熱する誘導加熱部と、
前記誘導加熱部の出力を制御して前記金属材の圧延方向の温度勾配を低減する制御部と、を有することを特徴とする金属材の圧延装置。
【請求項２】
前記圧延装置はさらに、前記複数の圧延機の間に前記金属材を圧延することなく搬送する搬送部を有し、
前記誘導加熱部を前記搬送部の下流側に設置することを特徴とする請求項１に記載の金属材の圧延装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金属材の圧延装置により、
前記加熱炉により金属材を加熱する加熱工程と、
前記制御部により前記金属材の圧延方向の温度勾配を低減するように前記誘導加熱部を用いて前記金属材を加熱しながら、前記金属材を前記圧延部により圧延する圧延工程を有することを特徴とする金属材の圧延方法。
【請求項４】
前記圧延工程の後、前記金属材の表面を切削する切削工程を有することを特徴とする請求項３に記載の金属材の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材の圧延装置および圧延方法に関し、さらに詳しくは、長尺状の金属材を連続的に熱間圧延する圧延装置および圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでの金属材の圧延装置および圧延方法は、金属材の全長にわたる寸法精度の向上を実現するために、圧延される金属材に潤滑剤を供給する方法や、金属材の圧延時の速度、張力等を制御装置により制御する方法がなされていた。例えば、特許文献１に示されるように、圧延ラインにおいて、線材のボトム部が仕上げ圧延機を抜けた直後から、最終仕上げ圧延機内のロール又は当該ロールで圧延される線材に潤滑剤を供給することにより、線材全長にわたる高い寸法精度を実現することができる線材の圧延方法が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９９６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、圧延ラインにおいて、ロールで圧延される鋼材に潤滑剤を供給して、鋼材全長にわたる高い寸法精度を実現する。しかし、鋼材は、加熱炉で加熱された後、圧延機での圧延による加工発熱による温度上昇を除いては、自然放冷を受け、圧延ラインの後段に進むほど、温度が下がることになる。
【０００５】
このとき、圧延時の金属材の温度として想定している温度からのずれにより、設定した寸法からのずれが発生する可能性がある。特に、金属材の圧延方向（長手方向）に温度勾配が生じることで、１本の線材の中で、寸法の分布が発生しやすくなる。そのため、圧延時の温度が、圧延後の金属材の断面の形状や寸法に大きく影響する。このように、線材の寸法精度の十分な向上には、潤滑剤の供給や圧延速度や張力等の圧延条件の最適化だけでは不十分である。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、圧延時に、金属材の圧延方向に沿った温度分布を原因とする寸法の誤差や分布を低減することができる金属材の圧延装置および圧延方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明にかかる金属材の圧延装置は、金属材を加熱する加熱炉と、前記加熱炉で加熱された前記金属材を複数の圧延機により連続的に順次圧延する圧延部と、前記圧延部の上流側または前記複数の圧延機のそれぞれの間の少なくとも１箇所に前記金属材を誘導加熱により加熱する誘導加熱部と、前記誘導加熱部の出力を制御して前記金属材の圧延方向の温度勾配を低減する制御部と、を有することを要旨とする。
【０００８】
ここで、前記圧延装置はさらに、前記複数の圧延機の間に前記金属材を圧延することなく搬送する搬送部を有し、前記誘導加熱部を前記搬送部の下流側に設置するとよい。
【０００９】
また、本発明にかかる金属材の圧延方法は、上記の金属材の圧延装置により、前記加熱炉により金属材を加熱する加熱工程と、前記制御部により前記金属材の圧延方向の温度勾配を低減するように前記誘導加熱部を用いて前記金属材を加熱しながら、前記金属材を前記圧延部により圧延する圧延工程を有するとよい。
【００１０】
そして、前記圧延工程の後、前記金属材の表面を切削する切削工程を有するとよい。
【発明の効果】
【００１１】
上記発明にかかる金属材の圧延装置において、金属材は、加熱炉で加熱された後に圧延を受ける。この際、圧延部の途中で金属材を加熱しないとすれば、金属材は、圧延による加工発熱による加熱を受けるものの、加工発熱の寄与を除けば、加熱炉での加熱の直後から自然放冷されることになる。すると、金属材は、同一の圧延機を通過する際に、金属材の圧延方向に沿って、先に圧延機を通過する前方の部位は温度が高い状態で圧延を受け、遅延して圧延機を通過する後方の部位は温度の低い状態で圧延を受けるという温度勾配が発生する。その結果、温度が高い状態で圧延を受けた部位程、圧延による断面形状の変化が大きくなりやすいので、金属材の圧延方向に沿って、部位ごとに、外周の寸法に差が発生する。
【００１２】
しかし、上記発明にかかる圧延装置においては、加熱炉での加熱後の金属材を圧延する圧延部の途中において、金属材を加熱する誘導加熱部が、圧延部の上流側または複数の圧延機のそれぞれの間の少なくとも１箇所に設置されており、制御部により、誘導加熱部の出力を制御して、金属材の圧延方向の温度勾配を低減する。誘導加熱部の出力を、金属材の圧延方向の前方から後方に向かって上げるように制御することで、金属材の前方に比べて後方で、金属材の圧延速度が遅延することにより自然放冷によって発生する温度低下を緩和しながら、金属材全体を、所定の温度に調整した状態で圧延を行うことができる。その結果、金属材の圧延時の外周寸法の誤差を低減するとともに、圧延方向に沿って外周寸法に差が生じるのを抑制できる。これにより、金属材を、厳しい寸法公差で、圧延することも可能となる。
【００１３】
ここで、搬送部が、複数の圧延機の間に設けられていると、搬送部は、金属材を圧延することなく搬送するため、その間、金属材の温度は自然放冷によって低下し続けることになる。このとき、誘導加熱部が、搬送部の下流側に設置されていると、搬送部の上流側から下流側を搬送する間に自然放冷する金属材を、誘導加熱部が加熱することにより、搬送部での搬送中に低下した温度を再度上昇させ、後段の圧延を、十分に高温の状態で、また圧延方向に沿った温度分布の少ない状態で、行うことができる。
【００１４】
また、上記発明にかかる金属材の圧延方法においては、誘導加熱部を用いて、金属材を加熱することにより、金属材の圧延方向の温度勾配を低減しながら、圧延できる。これにより、圧延方向において、温度分布に起因する金属材の外周の圧延寸法の誤差や不均一な分布を、抑制することができる。これにより、金属材を、厳しい寸法公差により、圧延することも可能となる。
【００１５】
さらに、圧延工程の後、金属材の表面を切削する切削工程を有する場合には、金属材の圧延を、寸法の誤差および分布を小さくした状態で、精密に行えることにより、切削工程における切削厚さを低減することができる。つまり、圧延工程において、切削工程を経て製造すべき金属材の最終的な寸法に、切削工程で要求される最低切削厚さを加味した外周形状に近接した精密な寸法に、金属材の長手方向全体を圧延しておくことで、必要な最低切削厚さを確保しながら、過剰に切削厚さが大きくなることを抑制して切削加工できる。圧延寸法が公差の範囲内で大きい金属材の方が、切削後に所定の寸法を得るための切削厚さが大きくなるが、圧延における寸法の誤差や分布を小さく抑えておくことで、そのような場合でも切削厚さの絶対量を小さく抑えることが可能だからである。これにより、圧延工程において、誘導加熱部による金属材の圧延方向の温度勾配の低減を実施しない場合に比べて、金属材の切削工程における材料歩留まりを改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる金属材の搬送方法を実施する圧延ラインの一例を示す模式図である。
【図２】誘導加熱部の使用の有無による線材の温度バラツキの比較を示す図である。
【図３】（ａ）誘導加熱部を使用しない場合において、線材の寸法の測定値を示す図である。（ｂ）誘導加熱部を使用した場合において、線材の寸法の測定値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態にかかる金属材の圧延装置および圧延方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の一実施形態にかかる金属材の圧延装置（以下単に、圧延装置と称する場合がある）は、鋼材をはじめとする長尺状の金属材を、加熱炉により加熱した後、複数の圧延機により圧延し、棒材、線材等を製造するものである。本発明の一実施形態にかかる金属材の圧延方法は、そのような圧延装置を用いて、金属材を圧延するものである。
【００１８】
ここで、本実施形態にかかる圧延方法によって圧延する金属材としては、以下では鋼材を例に説明する。鋼材としては、ステンレス鋼、炭素鋼、肌焼鋼、強靭鋼、快削鋼、ばね鋼、軸受鋼等の各種鋼材を例示することができる。しかし、鋼材は、それらに限定されるものではなく、さらには、鋼材に限定されず、熱間圧延可能、また誘導加熱可能な種々の金属材を、圧延対象として採用することができる。
【００１９】
［圧延ラインの概要］
最初に、本発明の一実施形態にかかる圧延装置である圧延ラインの一例について、概要を説明する。圧延ラインは、複数の圧延機によって鋼材を段階的に熱間圧延するものであり、途中で、誘導加熱等の処理を行う。
【００２０】
図１に、圧延ライン１の概略を示す。圧延ライン１は、加熱炉１０による加熱と、圧延機による圧延、さらに誘導加熱による圧延途中での加熱を行うことができるものであれば、詳細な構成は限定されないが、本実施形態においては、圧延ライン１は、共通の装置を利用して、径の異なる圧延材（線材および棒材）を３種類製造できるものである。
【００２１】
具体的には、圧延ライン１は、図中の矢印に示すように、太丸ライン１１（実線の矢印で表示）と、細丸ライン１２（点線の矢印で表示）と、バーライン１３（点線の矢印で表示）と、を有している。太丸ライン１１は、例えば、線径１６ｍｍから線径４８ｍｍの線材、細丸ライン１２は、線径５．５ｍｍから線径１９ｍｍの線材、バーライン１３は、線径１６ｍｍから線径３２ｍｍの棒材を製造することができる。圧延ライン１においては、細丸ライン１２およびバーライン１３が太丸ライン１１の途中から分岐される。つまり、太丸ライン１１の圧延の終盤において、細丸ライン１２が分岐し、さらに細径への圧延を行えるように構成されている。また、太丸ライン１１においては、最終的に長尺状の線材をコイルに巻き取るが、巻き取りの前の段階でバーライン１３が分岐し、鋼材を切断して短尺の棒材とする。
【００２２】
（太丸ライン）
太丸ライン１１は、上流から下流の順に、加熱炉１０、圧延部２０、移送部５０、コイルキャリアライン１００へと搬送されるラインである。
【００２３】
加熱炉１０においては、圧延対象の鋼材を、熱間圧延に必要な温度にまで加熱する。そして、加熱された鋼材に対して、次に、圧延部２０において、粗列圧延機２１、中間列圧延機２２、２３、仕上列圧延機２４によって、多段の熱間圧延を行う。粗列圧延機２１、中間列圧延機２２、２３、仕上列圧延機２４は、それぞれが１つまたは複数の圧延機（スタンド）から構成されている。加熱炉１０を出た鋼材は、太丸ライン１１において、搬送方向Ｄに沿って上流から下流へ搬送されながら、搬送方向Ｄを圧延方向として、粗列圧延機２１、中間列圧延機２２、２３、仕上列圧延機２４により、順次、長手方向に沿って連続的に圧延を受ける。つまり、粗列圧延機２１は、加熱炉１０において加熱された鋼材を、搬送方向Ｄに連続して圧延することで、鋼材を製造する。また、中間列圧延機２２は、粗列圧延機２１において圧延された鋼材を圧延し、さらに小径とした鋼材を製造する。また、中間列圧延機２３は、中間列圧延機２２において圧延された鋼材を圧延し、さらに小径とした鋼材を製造する。また、仕上列圧延機２４は、中間列圧延機２３において圧延された鋼材を圧延し、さらに小径としたとした鋼材を製造する。
【００２４】
圧延後、鋼材は、移送部５０を経て、コイルキャリアライン１００のリール巻取部６１でリール巻される。その後、必要に応じて、後述する切削装置による切削に供される。
【００２５】
中間列圧延機２２と中間列圧延機２３の間の位置、中間列圧延機２３と仕上列圧延機２４の間の位置、さらに粗列圧延機２１、中間列圧延機２２、２３、仕上列圧延機２４のそれぞれを構成するスタンドの間の位置においては、１本の鋼材が搬送方向Ｄに沿って両側で圧延機（スタンド）に保持され、圧延を受けている状態で、鋼材が搬送方向Ｄに沿って搬送されるが、粗列圧延機２１の下流側端部から中間列圧延機２２の上流側端部との間には、鋼材が搬送方向Ｄに沿ったいずれの部位でも圧延機に保持されず、圧延を受けることなく搬送方向Ｄに沿って搬送されるのみの状態となる、搬送部３０が設けられている。そして、搬送部３０の下流側の位置、つまり、中間列圧延機２２の直前の位置に、誘導加熱部として、インダクションヒータ４０が設けられている。インダクションヒータ４０は、高周波誘導加熱により、通過する鋼材を非接触で加熱するものであり、インダクションヒータ４０の出力は、制御部であるコンピュータ４１によって制御することができる。
【００２６】
インダクションヒータ４０は、誘導加熱の利用により、金属材料の温度を高速で、また局所的に上昇させることが可能であるため、制御部によって出力を制御することで、搬送方向Ｄに沿ってインダクションヒータ４０を通過する鋼材を、長手方向の部位ごとに、異なる出力で、また異なる温度に加熱することが可能である。これにより、鋼材の長手方向に生じた温度勾配を緩和しながら、鋼材を所望の温度に加熱することができる。
【００２７】
この際、インダクションヒータ４０の上流および下流の少なくとも一方の位置に、放射温度計等、鋼材の温度を測定することのできる温度計測手段を設けておくことが好ましい。そして、温度計測手段によって計測された鋼材の長手方向各部の温度を指標として、インダクションヒータ４０の出力を制御するとよい。鋼材の温度勾配に応じたインダクションヒータ４０の制御の詳細については後述する。
【００２８】
［鋼材の圧延方法］
次に、上記で説明した圧延ライン１を用いた本発明の一実施形態にかかる金属材の圧延方法について説明する。ここでは特に、鋼材の温度変化とその影響に着目して、説明を行う。本圧延方法においては、加熱工程と、それに続く圧延工程を実施し、更に必要に応じて、圧延工程の後に、切削工程を実施する。圧延工程においては、インダクションヒータ４０を用いた金属材の加熱を行う。
【００２９】
（加熱工程）
圧延ライン１では、加熱工程において、加熱炉１０により、圧延の原料となる鋼材を、熱間圧延に必要な温度にまで加熱する。そして高温の状態で、鋼材を圧延工程に導入する。
【００３０】
（圧延工程）
圧延工程に導入された鋼材は、圧延部２０において、粗列圧延機２１、中間列圧延機２２、２３、仕上列圧延機２４の順に、多段の圧延が行われる。加熱工程において、加熱を受けた鋼材は、加熱炉１０を出た直後から、自然放冷を受け、温度が低下する。圧延時の加工発熱により、各圧延機での圧延直後は、温度が上昇するが、その際に鋼材に与えられた熱も、自然放冷によって徐々に失われることになるので、もし圧延ライン１の途中で、鋼材の加熱を行わないとすれば、大きな傾向としては、搬送方向Ｄの下流に進むほど、鋼材の温度が低下することになる。
【００３１】
しかし、以下に説明する圧延工程においては、圧延ライン１の途中に備えられたインダクションヒータ４０で鋼材を加熱することで、それよりも上流で低下した鋼材の温度を再度上昇させることができる。さらに、インダクションヒータ４０の出力を制御することにより、鋼材の温度勾配を低減する。
【００３２】
上記のように、鋼材においては、加熱炉１０において与えられた熱、および圧延機によって加工発熱として与えられた熱が、自然放冷によって徐々に散逸し、経時的に温度が低下する。長尺状の鋼材を連続的に圧延する際に、圧延によって鋼材の外径が縮小されることにより、搬送方向Ｄに沿って前方の部位から後方の部位に向かって、加熱炉１０を出てからある圧延機で圧延を受けるまでに経過する時間、また前段の圧延機で加工発熱を与えられてから次の圧延機で圧延を受けるまでに経過する時間が長くなる。つまり、後方の部位の方が、前方の部位よりも、低温まで放冷されることになる。このように、搬送方向Ｄに沿って、前方が高温で、後方が低温になった温度勾配が、鋼材に発生する。
【００３３】
特に、本実施形態にかかる圧延ライン１においては、粗列圧延機２１と、中間列圧延機２２との間に、鋼材を圧延することなく搬送する搬送部３０が設けられている。鋼材は、搬送部３０よりも上流で、加熱炉１０による加熱、および搬送部３０よりも上流の圧延機（粗列圧延機２１）における加工発熱によって、熱を与えられているが、粗列圧延機２１の下流側端部の圧延機で圧延された直後から、搬送部３０を搬送して中間列圧延機２２の上流側端部の圧延機に導入されるまでの時間は、圧延に伴う加工発熱による加熱を受けることなく、自然放冷を受ける。よって、搬送部３０においては、他の圧延機の間の部位におけるよりも、鋼材の温度の低下が著しくなる。
【００３４】
このように、圧延ライン１においては、搬送部３０をはじめとして、各圧延機の間を搬送される間に、鋼材の温度が低下する。さらに、搬送方向Ｄに沿って、鋼材の前方において、温度低下の程度が低く、後方において温度低下の程度が高いことにより、搬送方向Ｄの前方が高温、後方が低温になった温度勾配が、１本の鋼材の中で発生する。
【００３５】
そこで、圧延ライン１の途中に設けられたインダクションヒータ４０を用いて、鋼材を加熱することにより、温度の低下分を補うように、鋼材を加熱する。これにより、鋼材を所望の高温に加熱した状態で、圧延機での鋼材の圧延を行うことができる。上記のように、インダクションヒータ４０が、搬送部３０の下流に設けられている場合には、鋼材を所望の高温に加熱した状態で、中間列圧延機２２による圧延、またさらに後段の圧延を行うことができる。
【００３６】
さらに、コンピュータ４１によって、インダクションヒータ４０の出力を、加熱される鋼材の搬送方向Ｄに沿った部位に応じて制御することで、インダクションヒータ４０の出力よりも上流側において、搬送方向Ｄに沿って鋼材に生じた温度勾配を、低減または解消することができる。つまり、１本の鋼材のうち、比較的高温の前方の部位がインダクションヒータ４０を通過する際には、インダクションヒータ４０の出力を低くしておく一方、比較的低温の後方の部位が通過するに従って、インダクションヒータ４０の出力を上げ、鋼材の長手方向後方の部位ほど、高出力で加熱するようにすれば、後方の部位ほど温度の上昇幅を大きくすることができる。その結果、インダクションヒータ４０を通過する前に比べて、またインダクションヒータ４０を使用しない場合に比べて、鋼材の搬送方向Ｄに沿った温度勾配を低減または解消することができる。つまり、鋼材の後方部が前方部よりも低温になった温度差を小さくすること、あるいは後方部と前方部の温度を略同一にすることができる。
【００３７】
特に、インダクションヒータ４０の上流側および下流側の少なくとも一方において、鋼材の温度を温度計測手段で計測し、その計測した温度をもとにして、インダクションヒータ４０の出力を制御して鋼材を加熱することで、鋼材の目標温度への加熱および温度勾配の低減を、効果的に行うことができる。インダクションヒータ４０の上流側での温度計測結果は、例えば、フィードフォワード制御に用いることができる。つまり、搬送方向Ｄに沿った鋼材の各部位について計測された温度に対して、どの程度の出力で加熱を行えば、その部位を所望の目標温度に加熱することができるかを、コンピュータ４１において見積もり、その結果に従って、インダクションヒータ４０の制御を行えばよい。また、インダクションヒータ４０の下流側での温度計測結果は、加熱温度の確認に用いることができる。つまり、上記フィードフォワード制御によって、実際に鋼材の各部位が、所定の目標温度になっているかどうかを確認すればよい。あるいは、上流側での温度計測結果に基づくフィードフォワード制御に代えて、下流側での温度計測結果に基づくフィードバック制御を行ってもよい。
【００３８】
なお、圧延ライン１において、細丸ライン１２は、太丸ライン１１と比べて圧延を実施する圧延機の数が多くなっており、圧延する回数が多くなっている。そのため、細丸ライン１２は、太丸ライン１１と比べて、圧延による加工発熱を発生する回数が多くなる。これにより、インダクションヒータ４０による加熱をしない場合でも、細丸ライン１２の鋼材の方が、太丸ライン１１の鋼材よりも、搬送方向Ｄの温度勾配が大きくなりにくい。そのため、インダクションヒータ４０による加熱をする場合に、太丸ライン１１の鋼材の方が、細丸ライン１２の鋼材よりも搬送方向Ｄの温度勾配が抑制される効果が大きくなる。インダクションヒータ４０は、細丸ライン１２および太丸ライン１１の各圧延機群（粗列圧延機２１、中間列圧延機２２、２３、仕上列圧延機２４）や各圧延機群を構成する圧延機（スタンド）の上流側および間のどこに設けてもよいが、上記のような観点から、少なくとも、太丸ライン１１の鋼材が通過する部位に設けることが好ましい。さらに好ましくは、太丸ライン１１、細丸ライン１２、バーライン１３の鋼材が共通して通過する部位に設けることが好ましく、上記のように搬送部３０にインダクションヒータ４０を設ける形態は、そのような形態となっている。
【００３９】
（切削工程）
切削工程は、太丸ライン１１および細丸ライン１２による圧延工程の後、コイル巻された線材を、カッターを備えた切削装置（図示せず）に通して、線材の全周表面の黒皮等の組織を切削する工程である。このとき、線材の表面を切削する切削厚さとしては、外周の表面の疵残りや脱炭層の残り等の品質面における悪影響が発生しないように、最低の切削厚さを定めておく。最低の切削厚さは、前段の圧延工程で得られた線材の外周方向の寸法が、公差の範囲内で最も小さい場合でも、上記のような悪影響を十分除去できるように、定められる。
【００４０】
［温度勾配低減による寸法精度の向上］
上記で説明したように、圧延ライン１において、圧延工程の途中で、インダクションヒータ４０を用いて、鋼材の温度勾配を低減することで、圧延時の寸法精度を向上させることができる。
【００４１】
上記のように、圧延ライン１においては、加熱炉１０によって与えられる熱が、搬送方向Ｄの下流に進むほど、自然放冷によって散逸され、鋼材の温度が低い状態で、圧延を行うことになる。また、加熱炉１０によって与えられる熱、および圧延時に加工発熱として与えられる熱の自然放冷による散逸の程度が、１本の鋼材の中で、搬送方向Ｄに沿って異なることで、鋼材の長手方向の部位ごとに温度勾配が発生する。ここで、鋼材は、温度が高い程、圧延時に外周の各方向に変形しやすくなり、例えば、上下２分割の圧延ロールを使用する場合の幅広がりの程度が大きくなる。そのため、鋼材に、上記のような温度勾配が存在することで、鋼材の長手方向の部位ごとで外周の寸法差が発生する。つまり、搬送方向Ｄに沿って、鋼材の前方側の部位は、変形が大きくなり易いが、後方側の部位は変形が大きくなりにくい、という寸法差が発生する。なお、外周の幅広がりとは、鋼材を圧延機に導入するときの入側の幅と圧延後の出側の幅との差を示す。
【００４２】
上記のように、インダクションヒータ４０を、搬送部３０の下流側をはじめとして、圧延部２０の上流側または粗列圧延機２１と、中間列圧延機２２、２３のそれぞれの圧延機の間（各圧延機群２１、２２、２３を構成するスタンドの間でもよい）の少なくとも１箇所に設置し、鋼材を加熱することにより、以降の圧延を、高温の状態で行うことが可能となる。すると、鋼材をより変形させやすくなる。さらに、インダクションヒータ４０の出力を加熱部位に応じて制御し、搬送方向Ｄに沿った鋼材の温度勾配を低減または解消することで、温度勾配に起因して、鋼材の圧延時に、幅広がり等、外周の寸法変化の程度にバラツキが生じるのを、抑制できる。その結果、鋼材の搬送方向Ｄに沿った外周の寸法差を抑制できる。これにより、鋼材を、厳しい寸法公差により、圧延することができる。
【００４３】
なお、上記のように、インダクションヒータ４０は、搬送部３０以外の場所に設置しても、鋼材の温度勾配を低減し、圧延寸法の精度を高める効果を発揮する。しかし、鋼材が圧延を受けないことにより、加工発熱による温度上昇を利用できない搬送部３０に、インダクションヒータ４０を設置することにより、鋼材の温度を上昇させること、および鋼材の温度勾配を低減することにおいて、特に高い効果が得られる。
【００４４】
鋼材の温度勾配を低減するために、インダクションヒータ４０を使用する利点は、鋼材の加熱を、非接触にて、局所性高く行えることにある。また、そのような局所的な加熱を応答性よく高速で達成できることにある。その結果、鋼材の搬送方向Ｄに沿った各部位ごとに、その部位に応じた温度への加熱を、きめ細かい制御によって達成できる。
【００４５】
次に、鋼材の温度勾配を低減することによる寸法精度向上の程度を、例示する。例えば、インダクションヒータ４０による鋼材の加熱をしない場合には、圧延後に得られる線材（棒材）の直径の寸法公差が、±０．２０ｍｍ以上となってしまう。一方、インダクションヒータ４０による鋼材の加熱をして、鋼材の温度勾配を低減する場合には、圧延後に得られる線材（棒材）の直径の寸法公差が、±０．１０ｍｍ以下となるように圧延する。
【００４６】
圧延工程における寸法精度を向上させることで、圧延で得られた鋼材に対して切削工程を実施する場合に、必要な切削厚さの確保と、材料歩留の向上を両立しやすくなる。つまり、上記のように、最低切削厚さは、圧延後の寸法公差の範囲で外周寸法が最小の場合でも、鋼材の外周の表面疵残り、脱炭層残り等の品質面における悪影響が発生しない十分な厚さとして、確保される。一方、切削を経て所定の外周寸法を得るためには、圧延後の寸法公差の範囲で外周寸法が大きい場合には、小さい場合よりも、切削厚さを大きくする必要があるが、圧延工程における寸法精度を上げ、寸法公差を小さくしておくことで、その小さい寸法公差の範囲内ならば、上限の寸法であったとしても、切削厚さの絶対値が小さく抑えられることになる。このように、切削厚さを抑制して切削加工することが可能となる。すると、最低切削厚さは確保しながら、切削によって除去する材料の絶対量を少なく抑えることができる。これにより、インダクションヒータ４０により鋼材の搬送方向Ｄの温度勾配を低減する圧延工程を実施しない場合に比べて、鋼材の切削工程における材料歩留まりを改善できる。
【実施例】
【００４７】
以下に本発明の実施例を示す。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
【００４８】
（試験方法）
図１に示したような圧延ライン１の太丸ライン１１を用いて、フェライト系ステンレス鋼のビレットを加熱炉１０で加熱後、１５５角の鋼片とし、圧延して線径２０ｍｍ、全長８５０ｍの線材を製造した。ここで、インダクションヒータ４０は、搬送部３０のすぐ下流側に設けた。また、鋼材の搬送方向Ｄに沿ったインダクションヒータ４０の直近の上流側と下流側に、鋼材の温度を計測する非接触式の放射温度計を設置した。得られた線材は、コイル状に巻き取った。
【００４９】
＜試験１＞
圧延を行っている間、インダクションヒータ４０を使用して鋼材を加熱した場合と、インダクションヒータ４０を使用しない場合において、それぞれ、鋼材の全長に沿って、温度を計測した。温度の計測は、中間列圧延機２２の最上流側端および中間列圧延機２３の最下流側端の位置において行った。そして、搬送方向Ｄの先端から後端までの間で生じる温度差の最大値を記録した。鋼材の圧延は、８回（コイル８個分）行い、それぞれの回ごとに、温度の計測と温度差の記録を行った。
【００５０】
＜試験２＞
さらに、得られたコイル８個のうち１つを選択し、そのコイルを構成する線材の先端および後端から所定巻数（コイルターン）ごとに、線材の円周方向の最大寸法と最小寸法との差をマイクロメータで計測した。つまり、選択したコイルターンの全域に亘って線材の外径を計測し、その最大値と最小値を記録した。
【００５１】
（試験結果）
＜試験１＞
まず、インダクションヒータ４０を使用して鋼材を加熱した場合と、インダクションヒータ４０を使用しない場合において、鋼材の長手方向の先端から後端にかけて温度を計測した結果を説明する。
【００５２】
図２は、インダクションヒータ４０の使用の有無による鋼材の温度バラツキの比較を示す図である。ここで、図２の横軸は、中間列圧延機２２の最上流側の圧延機における鋼材の温度バラツキであり、１本の鋼材が、同じ中間列圧延機２２の最上流側の圧延機を通過するときの温度を計測したときの、先端と後端の間での温度バラツキである。また、縦軸は、最終仕上前の圧延機、つまり中間列圧延機２３の最下流側の圧延機を通過するときの温度を計測したときの温度バラツキである。点線で囲んで示した◇のプロット点は、インダクションヒータ４０を使用して鋼材を加熱した場合の温度バラツキの値を示す。また、１点鎖線で囲んで示した□のプロット点は、インダクションヒータ４０を使用しない場合の温度バラツキの値を示す。
【００５３】
図２に示すように、インダクションヒータ４０を使用しない場合において、中間列圧延機２２の最上流側の圧延機における各鋼材個体内の温度のバラツキ（横軸）は、約５０℃から３０℃であるが、インダクションヒータ４０を使用した場合には、約３０℃以下に抑制されている。また、最終仕上前の圧延機における鋼材の温度バラツキ（縦軸）も、インダクションヒータ４０を使用しない場合には、約４５℃から２５℃であるが、インダクションヒータ４０を使用した場合には、約２５℃から１５℃に抑制されている。また、最終仕上前の圧延機における鋼材の温度バラツキ（縦軸）の平均値を算出すると、インダクションヒータ４０を使用した場合には、４０℃になっているが、インダクションヒータ４０を使用した場合には、１８℃になっている。つまり、ンダクションヒータ４０の使用により、温度バラツキを、４５％まで低減できている。
【００５４】
以上の試験結果から、インダクションヒータ４０を使用した場合には、インダクションヒータ４０を使用しない場合に比べて、圧延ラインの各部において、温度バラツキが、抑制されることがわかる。
【００５５】
＜試験２＞
次に、インダクションヒータ４０を使用して鋼材を加熱した場合と、インダクションヒータ４０を使用しない場合において、コイルターン内での、線材の円周方向の最大寸法と最小寸法との差を計測した結果を説明する。
【００５６】
図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、インダクションヒータ４０を使用しない場合、および使用した場合において、１個のコイルの先端および後端から所定巻数ごとに、線材の円周方向の最大寸法と最小寸法との差を実測した測定値を示す図である。ここで、図３の横軸は、コイルを構成する線材の全長を示す。また、縦軸は、線材の円周方向の最大寸法と最小寸法を示す。
【００５７】
また、Ｔとして、コイル巻の先端側からのコイル巻数を数えた群を示しており、Ｂとして、コイル巻の後端側からのコイル巻数を数えた群を示している。また、Ｔ、およびＢの上部に記載された数字は、コイル巻の巻数を示す。例えば、Ｔ３のデータは、コイル巻の先端側から３巻目の所定箇所を計測したものであり、Ｂ３のデータは、コイル巻の後端側から３巻目の所定箇所を計測したものである。また、図３のＫは、公差として想定される＋０．１ｍｍから−０．１ｍｍの範囲を示すものである。なお、この範囲は、ＪＩＳ規格に規定される公差よりも小さくなっている。
【００５８】
図３（ｂ）に示す、インダクションヒータ４０を使用した場合には、図３（ａ）に示す、インダクションヒータ４０を使用しない場合に比べて、１個のコイル巻きの全域で、線材の円周方向の最大寸法と最小寸法との差が、小さくなっている。インダクションヒータ４０を使用しない場合において、最大寸法と最小寸法との差の平均は、０．１１ｍｍ、インダクションヒータ４０を使用した場合には、０．０６ｍｍであり、その値は、約５５％まで小さくなっている。図３（ａ）、（ｂ）の比較によると、インダクションヒータ４０の使用による最大寸法と最小寸法との差の低減は、特に、最大寸法が小さくなることによるものである。
【００５９】
また、インダクションヒータ４０を使用した場合には、計測した寸法が、すべて＋０．１ｍｍから−０．１ｍｍの範囲内に入っている。なお、インダクションヒータ４０の使用の有無にかかわらず、コイル巻の先端部が、後端部よりも最大寸法が大きくなっているが、これは、線材の温度が高い程、圧延時に外周の各方向に変形しやすくなり、線材の幅広がりの程度が大きくなるためであると考えられる。
【００６０】
また、計測箇所ごとの最大寸法と最小寸法との差における標準偏差は、インダクションヒータ４０を使用しない場合において、０．０１８、インダクションヒータ４０を使用した場合には、０．０１６であり、わずかであるが小さくなっている。このことは、インダクションヒータ４０を使用することで、１本の線材が構成する１個のコイルの各コイルターンにおいて、最大寸法と最小寸法の間に差が存在するとしても、その差の程度が、コイルターン間で大きく違ってはいないことを示している。つまり、線材の全長を通じて、均一性の高い条件で、圧延を行えていることを示唆している。
【００６１】
上記の実験結果より、インダクションヒータ４０を使用して、鋼材の長手方向の温度バラツキを抑制することにより、鋼材の長手方向において、円周方向の寸法のバラツキが抑制できることが確認された。
【００６２】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１                圧延ライン（圧延装置）
１０              加熱炉
２０              圧延部
２１              粗列圧延機
２２、２３        中間列圧延機
２４              仕上列圧延機
３０              搬送部
４０              インダクションヒータ（誘導加熱部）
４１              コンピュータ（制御部）
Ｄ                搬送方向（圧延方向）
【図１】
2019181478.tif 000003
【図２】
2019181478.tif 000004
【図３】
2019181478.tif 000005