(57)【要約】【課題】加熱炉１で素材を加熱し、加熱した素材を圧延機列２で熱間圧延して条用金属を製造する条用圧延装置において、圧延素材として用いることのできる断面積の上限を拡大する。【解決手段】加熱炉１の圧延機列２と反対側（反圧延列側３２）に圧延機（対向圧延機３）を設け、加熱した素材を対向圧延機３で熱間圧延し、その後、圧延機列２で熱間圧延可能である条用圧延装置である。加熱炉１で圧延機列圧延可能最大断面積よりも大きな断面積の素材を加熱し、当該素材を対向圧延機３で圧延して圧延後の断面積を圧延機列最大断面積と同等又はそれ以下とし、その後、圧延機列２で圧延する。これにより、加熱炉抽出端と既設圧延機列との間に新設の圧延機を設置することなく、圧延素材として用いることのできる断面積の上限を拡大することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉で素材を加熱し、加熱した素材を圧延機列で熱間圧延して条用金属を製造する条用圧延装置であって、加熱炉の圧延機列側を圧延列側、加熱炉の圧延機列と反対側を反圧延列側とし、加熱炉の反圧延列側に圧延機（以下「対向圧延機」という。）を設け、加熱した素材を当該対向圧延機で熱間圧延し、その後、前記圧延機列で熱間圧延可能であることを特徴とする条用圧延装置。
【請求項２】
前記圧延機列の少なくとも粗圧延機においては、複数の圧延材を同時に圧延する多ストランド圧延機であることを特徴とする請求項１に記載の条用圧延装置。
【請求項３】
前記対向圧延機は圧延方向に直角の水平方向に移動可能であることを特徴とする請求項２に記載の条用圧延装置。
【請求項４】
前記対向圧延機と加熱炉との間に誘導加熱装置を設けることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の条用圧延装置。
【請求項５】
前記対向圧延機は、水平スタンドと垂直スタンドを配置したタンデムミル、水平スタンドを有するシフティングリバースミル、水平スタンドと垂直スタンドを配置したシフティングリバースミルのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の条用圧延装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の条用圧延装置を用いた条用圧延方法であって、前記圧延機列で圧延可能な素材の最大断面積を圧延機列最大断面積とし、前記加熱炉で圧延機列最大断面積よりも大きな断面積の素材を加熱し、当該素材を前記対向圧延機で圧延して圧延後の断面積を前記圧延機列最大断面積と同等又はそれ以下とし、その後、前記圧延機列で圧延することを特徴とする条用圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、条用の金属、特に条鋼の熱間圧延を行う条用圧延装置及び条用圧延方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
条用の金属、例えば条鋼の熱間圧延においては、図７に示すように、加熱炉１で素材を加熱し、加熱した素材を圧延機列２に供給し、圧延機列２で熱間圧延を開始する。圧延素材は加熱炉１の装入側３３から加熱炉に装入され、加熱炉内を移動し、装入側と反対側（奥側３４という。）から加熱が完了した素材を抽出して圧延機列２に供給する。加熱炉内の素材移動方向に対して側方から素材を抽出して圧延機列に供給する側方抽出、素材移動方向の前方に抽出する前方抽出がある。図７は側方抽出の場合を図示している。圧延機列には一般的に、粗圧延機１２、中間圧延機１３、仕上圧延機１４がこの順に並び、加熱が完了した素材を圧延機列の並び順に従って圧延を行い、さらに調整冷却設備１５、集束装置１６を経て、圧延製品である条用金属、例えば棒線を製造する。
【０００３】
既設の条用圧延装置において、加熱炉からの素材抽出部と圧延機列の初段圧延機との間は極力近づけた配置が採用され、これにより、加熱された素材が冷却されないうちに圧延を開始できる。
【０００４】
条用の圧延においては、特許文献１に記載のように、粗圧延及び中間圧延において複数の素材を同時に圧延する多ストランド圧延を採用することによって生産性の向上を図ることがある。多ストランド圧延では、複数のカリバーを有するロールを粗圧延機と中間圧延機に採用し、このカリバー数と同じ数の素材を粗圧延機に供給し、同時に圧延する。
【０００５】
圧延機列で圧延可能な圧延素材の断面積上限は、圧延素材の断面積に比例する圧延反力により制限され、圧延機列の設備仕様は、圧延素材の断面積上限を規定してミル剛性、ロール強度、ガイド強度、駆動装置等の設備仕様を設定している。従って、既設の条用圧延装置を用いて圧延を行うに際しては、素材として、当該条用圧延装置で圧延できる最大断面積よりも小さな断面積を有する素材を準備しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−５８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
既設の条用圧延装置において、圧延素材として用いることのできる断面積の上限を拡大する必要が生じることがある。例えば、一般的に素材からの圧延減面比を大きくとった方が品質上優位であることから、圧延素材の断面積の上限を拡大することにより品質向上を図る場合や、圧延素材の断面積の上限制約を緩和し、生産性の効率化を図る場合が考えられる。この場合、加熱炉抽出端と既設圧延機列との間に新たに圧延機を設け、新設圧延機で圧延材の断面を減面することができれば、この問題を解決することができる。ところが、前述の通り、既設の条用圧延装置において、加熱炉からの素材抽出部と圧延機列の初段圧延機との間は極力近づけた配置が採用されており、加熱炉抽出端と既設圧延機列との間に新設の圧延機を設置する余地が存在しないことがある。たとえ加熱炉抽出端と既設圧延機列との間に圧延機を新設する余地が存在したとしても、圧延機の基礎工事、設置工事が既設圧延機列の間に跨るため、工事期間中は長期の生産休止を余儀なくされ、大幅な減産を伴うことになり現実的ではない。
【０００８】
本発明は、加熱炉抽出端と既設圧延機列との間に新設の圧延機を設置することなく、圧延素材として用いることのできる断面積の上限を拡大する条用圧延装置及び条用圧延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】
【０００９】
即ち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）加熱炉で素材を加熱し、加熱した素材を圧延機列で熱間圧延して条用金属を製造する条用圧延装置であって、加熱炉の圧延機列側を圧延列側、加熱炉の圧延機列と反対側を反圧延列側とし、加熱炉の反圧延列側に圧延機（以下「対向圧延機」という。）を設け、加熱した素材を当該対向圧延機で熱間圧延し、その後、前記圧延機列で熱間圧延可能であることを特徴とする条用圧延装置。
（２）前記圧延機列の少なくとも粗圧延機においては、複数の圧延材を同時に圧延する多ストランド圧延機であることを特徴とする上記（１）に記載の条用圧延装置。
（３）前記対向圧延機は圧延方向に直角の水平方向に移動可能であることを特徴とする上記（２）に記載の条用圧延装置。
（４）前記対向圧延機と加熱炉との間に誘導加熱装置を設けることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の条用圧延装置。
（５）前記対向圧延機は、水平スタンドと垂直スタンドを配置したタンデムミル、水平スタンドを有するシフティングリバースミル、水平スタンドと垂直スタンドを配置したシフティングリバースミルのいずれかであることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の条用圧延装置。
（６）上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の条用圧延装置を用いた条用圧延方法であって、前記圧延機列で圧延可能な素材の最大断面積を圧延機列最大断面積とし、前記加熱炉で圧延機列最大断面積よりも大きな断面積の素材を加熱し、当該素材を前記対向圧延機で圧延して圧延後の断面積を前記圧延機列最大断面積と同等又はそれ以下とし、その後、前記圧延機列で圧延することを特徴とする条用圧延方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の条用圧延装置及び条用圧延方法は、加熱炉の反圧延列側に圧延機（対向圧延機）を設け、加熱した素材を対向圧延機で熱間圧延し、その後、圧延機列で熱間圧延することにより、加熱炉抽出端と既設圧延機列との間に新設の圧延機を設置することなく、圧延素材として用いることのできる断面積の上限を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の条用圧延装置の一部を示す概要平面図である。
【図２】本発明の条用圧延装置の一部を示す概要平面図である。
【図３】本発明の対向圧延機として水平スタンドと垂直スタンドを配置したタンデムミルを用いた場合の動作状況を示す概要平面図である。
【図４】本発明の対向圧延機として水平スタンドを有するシフティングリバースミルを用いた場合の動作状況を示す概要平面図である。
【図５】本発明の対向圧延機として水平スタンドと垂直スタンドを配置したシフティングリバースミルを用いた場合の動作状況を示す概要平面図である。
【図６】誘導加熱装置を有する本発明の概要平面図である。
【図７】従来の条用圧延機の概要を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図７に従来の条用圧延装置（多ストランド圧延）を、図１〜６に本発明の条用圧延装置の主要部を示す。図１、図３〜５は単ストランド、図２、６は多ストランド圧延の場合を示している。本発明は、加熱炉１で素材を加熱し、加熱した素材を圧延機列２で熱間圧延して条用金属を製造する条用圧延装置を対象とする。
【００１３】
以下、加熱炉内の素材移動方向に対して側方から素材を抽出して圧延機列に供給する側方抽出の場合を例にとって説明を行うが、素材移動方向の前方に抽出する前方抽出の場合についても同様に適用することができる。いずれの場合も、加熱炉１の素材移動方向３５に対して側方であって圧延機列２側を、ここでは「圧延列側３１」と呼び、加熱炉１の素材移動方向３５に対して側方であって圧延機列３１と反対側を、ここでは「反圧延列側３２」と呼ぶ。側方抽出の場合、図１に示すように、抽出端２１が配置された側が圧延列側３１に対応する。また、抽出端２１と反対側の加熱炉側面には、再加熱材排出口が設けられていることがあり、この側面は再熱側と呼ばれ、再熱側が反圧延列側３２に対応する。
【００１４】
本発明の条用圧延装置は、加熱炉の反圧延列側３２に圧延機（対向圧延機３）を設け、加熱した素材を対向圧延機３で熱間圧延し、その後、圧延機列２で熱間圧延可能であることを特徴とする。前述の通り、既設の条用圧延装置において、加熱炉１からの素材抽出部（抽出端２１）と圧延機列２の初段圧延機（粗圧延機１２）との間は極力近づけた配置が採用されており、加熱炉抽出端と既設圧延機列との間に新設の圧延機を設置する余地が存在しないことがある。それに対して加熱炉の反圧延列側３２については、何ら既設改造をすることなく、あるいは既設設備を小改造するのみで、条用圧延機を新設可能であることが多い。本発明はこの点に着目してなされたものであり、加熱炉の反圧延列側３２に圧延機（対向圧延機３）を設ける。
【００１５】
加熱炉１内を移動方向３５に移動して加熱が完了した素材は、加熱炉の素材移動方向３５に直角の圧延機列２方向に移動して圧延を開始できると同様、加熱炉の素材移動方向３５に直角の圧延機列２の反対方向に移動することができる。そして本発明の対向圧延機３は、圧延機列２の反対方向に移動した素材が到達する位置に配置し、素材の圧延を実施することができる。対向圧延機３としては、１方向に圧延を行う圧延機、あるいは両方向に圧延を行うリバース圧延機のいずれを用いても良い。１方向圧延機を用いた場合、素材を加熱炉から遠ざかる方向（反加熱炉側２８）に移動しつつ圧延を行い、圧延完了後は対向圧延機３のロールギャップを解放してロール間を通過して加熱炉側２７方向、さらに圧延機列２方向に移動して圧延機列２での圧延を開始することができる。リバース圧延機を用いた場合、リバース圧延を終了したらそのまま圧延機列方向に移動して圧延機列での圧延を開始することができる。
【００１６】
図１は圧延機列が単ストランド圧延機列である場合を示す。加熱炉１から圧延機列２に向かう素材通路２２は１列であるから、対向圧延機３に向かう素材通路２０についても、図１に示すように加熱炉１から圧延機列２に向かう素材通路２２と同じ直線上に配置すると好ましい。これにより、加熱した素材を対向圧延機３で熱間圧延し、その後、圧延機列２で熱間圧延することが容易となる。
【００１７】
圧延機列の少なくとも粗圧延機においては、複数の圧延材を同時に圧延する多ストランド圧延機である場合には、図２（ａ）に示すように対向圧延機２の圧延素材通路が固定である場合、少なくとも多ストランドのうちの１以上のストランドに向かう素材通路は、対抗圧延機の素材通路２０と異なった直線上に存在することとなる。図２（ａ）の場合、対向圧延機の素材通路２０は圧延機列のＢストランドの素材通路２２ｂと同じ直線上にあるので、素材通路２２ａは対向圧延機３の素材通路２０と異なった直線上に存在する。このような場合、対抗圧延機３で圧延が完了した素材を加熱炉１まで運搬し、加熱炉の素材移動手段、例えばウォーキングビームを用いて、素材を目的とするストランドに向かう通路に移動することができる。
【００１８】
本発明においてはさらに、圧延機列が多ストランド圧延機である場合、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、対向圧延機３は圧延方向に直角の水平方向（対向圧延機移動方向１０）に移動可能であると好ましい。対向圧延機３の位置を移動することにより、対向圧延機３の素材通路２０を、多ストランド圧延における複数の素材通路のそれぞれと一致させることが可能となる。次に対向圧延機で圧延する素材が向かうべきストランドに応じて対向圧延機の位置を移動しておき、加熱炉内において素材の位置を素材が向かうべきストランドの位置に移動し、その後素材を対向圧延機方向に移動して圧延を行い、圧延後は同じ通路を逆に移動し、加熱炉を経て圧延機列の対象となるストランドに向かわせることができる。図２（ｂ）では対向圧延機３の素材通路２０は素材通路２２ｂと一致しており、図２（ｃ）では対向圧延機の素材通路２０は素材通路２２ａと一致している。
【００１９】
本発明で用いる対向圧延機としては、条用の圧延機であればどのような圧延機であってもかまわないが、例えば以下の圧延機を例示することができる。即ち、水平スタンドと垂直スタンドを配置したタンデムミル、水平スタンドを有するシフティングリバースミル、水平スタンドと垂直スタンドを配置したシフティングリバースミルのいずれかを用いると好ましい。
【００２０】
ここでは、既存の圧延機列の圧延可能最大断面積がＡmaxである場合について、対向圧延機で圧延後の断面積をＡmaxに圧延する事例について説明する。
【００２１】
図３に示すような水平スタンド４と垂直スタンド５を配置したタンデムミルの場合、水平スタンド４と垂直スタンド５のロールがそれぞれカリバー（孔型）を有する。圧延前の素材断面積がＡmax×１．８倍以下であれば、図３（ａ）に示すように、順方向圧延２５で水平スタンド４のロールカリバーに断面積がＡmax×１．８倍の素材を噛みこませ、圧延する。次いで垂直スタンド５のロールカリバーに噛みこませ、断面積がＡmaxの圧延後形状とする。圧延後の材料は対向圧延機の下流側（反加熱炉方向２８）に移動しているので、水平スタンドと垂直スタンドのロールギャップを解放した上で、図３（ｂ）に示すように、圧延後材料を逆送２９して加熱炉方向２７に移動して両スタンドのロールカリバー間を通過させ、そのまま移動を継続して圧延機列２まで移動する。即ち、既存の圧延機列の圧延可能最大断面積がＡmaxである場合であって、対向圧延機として水平スタンドと垂直スタンドを配置したタンデムミルを採用したときは、当該条用圧延設備に供給可能な素材の最大断面積をＡmax×１．８倍まで拡大することができる。
【００２２】
シフティングリバースミルとは、圧延ロールが回転軸方向にシフト可能であり、圧延ロールに複数のカリバーが形成されており、リバース圧延が可能な圧延機をいう。水平スタンド（水平ＳＲＭ７）１機のみを有するシフティングリバースミルについて図４に基づいて説明する。この場合、圧延機の下流側に圧延材を９０°傾転するターナー９を配置する。水平ＳＲＭ７のロールが２種類のカリバーを有する場合、まず図４（ａ）に示すように第１のカリバーで順方向圧延２５を行い、圧延後の圧延材をターナー９で９０°傾転するとともに水平ＳＲＭシフト３７を行い、図４（ｂ）に示すように圧延材を第２のカリバーで逆方向圧延２６を行い、圧延後形状に到達する。断面積がＡmax×１．８倍からＡmaxまで圧延することが可能である。ロールが４種類のカリバーを有する場合、４種類のカリバーを用いて順方向圧延−逆方向圧延−順方向圧延−逆方向圧延を行い、断面積がＡmax×２．３倍からＡmaxまで圧延を行うことが可能となる。即ちこの場合、条用圧延設備に供給可能な素材の最大断面積をＡmax×２．３倍まで拡大することができる。
【００２３】
次に図５に基づいて、水平スタンド（水平ＳＲＭ７）と垂直スタンド（垂直ＳＲＭ８）を１機ずつ配置したシフティングリバースミルについて説明する。この場合は前記ターナーを必要としない。水平ＳＲＭ７と垂直ＳＲＭ８のロールがそれぞれ２種類のカリバーを有する場合、まず図５（ａ）に示すように順方向圧延２５で水平ＳＲＭ７と垂直ＳＲＭ８を通過して断面積Ａmax×２．３倍から断面積Ａmax×１．８倍に圧延し、次いで水平ＳＲＭシフト３７と垂直ＳＲＭシフト３８を行った上で、図５（ｂ）に示すように逆方向圧延２６で垂直ＳＲＭ８と水平ＳＲＭ７を通過して断面積Ａmaxに圧延することができる。即ちこの場合、条用圧延設備に供給可能な素材の最大断面積をＡmax×２．３倍まで拡大することができる。断面積Ａmax×１．８倍から断面積Ａmaxに圧延するのであれば、水平ＳＲＭ７と垂直ＳＲＭ８の圧延用カリバー１種類とダミーパス用カリバー１種類のみで足り、順方向圧延２５で断面積Ａmax×１．８倍から断面積Ａmaxまで圧延したら逆方向圧延を行わず、水平ＳＲＭシフト３７と垂直ＳＲＭシフト３８を行った上で、逆送してロールのダミーパス用カリバーを通過して圧延材を加熱炉方向に移動すればよい。
【００２４】
加熱炉１で加熱を完了した素材をさらに誘導加熱装置で加熱して圧延機列２に供給できれば、圧延素材のフレキシブルな温度制御が可能になり、有利である。ところが、従来の条用圧延機、特に多ストランド条用圧延機においては、ストランド距離間隔が狭いため、誘導加熱装置を設置してそれぞれのストランドを同時に加熱することは、誘導コイルの寸法制約から困難であった。それに対して本願発明は、対向圧延機３を加熱炉１の反圧延列側３２に設置することとしているので、誘導加熱装置１７を反圧延列側３２の加熱炉１と対向圧延機３との間に設置することにより、たとえ多ストランド圧延装置であっても誘導加熱装置を設置することが可能となる。図６は圧延機列２が多ストランド圧延機列であって誘導加熱装置１７を反圧延列側３２の加熱炉１と対向圧延機３との間に設置した例であり、（ａ）は対向圧延機３が移動しないタイプを採用した場合、（ｂ）は対向圧延機３と誘導加熱装置１７がともに対向圧延機移動方向１０に移動するタイプを採用した場合である。このように、本発明の対向圧延機を設ける条用圧延装置では、圧延機列が多ストランド圧延機列であっても、加熱炉から抽出された素材を加熱するための誘導加熱装置を設けることができる。もちろん、単ストランド圧延機列であっても同様に誘導加熱装置を設けることができる。また、対向圧延機３で圧延した後に誘導加熱装置１７で素材を加熱することにより、圧延機列２に供給する素材の温度を十分に確保できるという効果も奏する。
【００２５】
既設の圧延機列で圧延可能な素材の最大断面積を圧延機列最大断面積とし、対向圧延機を設置した上記本発明の条用圧延装置を用いて圧延を行うことにより、加熱炉で圧延機列最大断面積よりも大きな断面積の素材を加熱し、当該素材を対向圧延機で圧延して圧延後の断面積を圧延機列最大断面積と同等又はそれ以下として、圧延機列で圧延を行うことができる。これにより、当該条用圧延装置で圧延可能な素材の最大断面積を増大することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１  加熱炉
２  圧延機列
３  対向圧延機
４  水平スタンド
５  垂直スタンド
６  テーブル
７  水平ＳＲＭ（水平スタンド）
８  垂直ＳＲＭ（垂直スタンド）
９  ターナー
１０  対向圧延機移動方向
１２  粗圧延機
１３  中間圧延機
１４  仕上圧延機
１５  調整冷却設備
１６  集束装置
１７  誘導加熱装置
２０  素材通路
２１  抽出端
２２  素材通路
２５  順方向圧延
２６  逆方向圧延
２７  加熱炉側
２８  反加熱炉側
２９  逆送
３１  圧延列側
３２  反圧延列側
３３  装入側
３４  奥側
３５  移動方向
３７  水平ＳＲＭシフト
３８  垂直ＳＲＭシフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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