(57)【要約】【課題】高強度かつ高靱性の鉄鋼材料の製造を可能とすることを主目的とし、併せて、設置面積の低減、設備費の低廉、圧延処理時間の短縮、運転費の低廉を図ることができるステッケルミルを提供する。【解決手段】本発明のステッケルミルは、ストリップＳの巻き取り及び巻き戻しを行なう１対のコイラファーネス２，２と、コイラファーネス２，２の間に設置された双方向駆動型圧延機１と、コイラファーネス２，２と双方向駆動型圧延機１との間に設置された冷却装置３とを備えている。【選択図】  図１
2004306112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップの巻き取り及び巻き戻しを行なう１対のコイラファーネスと、該コイラファーネスの間に設置された少なくとも１台の圧延機と、を備えたステッケルミルであって、前記圧延機は双方向駆動型圧延機である、ことを特徴とするステッケルミル。
【請求項２】
前記双方向駆動型圧延機は、前記ストリップを圧延する一対の上ワークロール及び下ワークロールと、各ワークロールを駆動する上ワークロール駆動用モータ及び下ワークロール駆動用モータと、を備え、前記上ワークロール駆動用モータと下ワークロール駆動用モータとが圧延ラインを挟んで配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のステッケルミル。
【請求項３】
前記双方向駆動型圧延機の圧下率が８０％以上である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のステッケルミル。
【請求項４】
前記双方向駆動型圧延機が複数台設置されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のステッケルミル。
【請求項５】
前記複数台の双方向駆動型圧延機の圧下率が全体で８０％以上である、ことを特徴とする請求項４に記載のステッケルミル。
【請求項６】
前記コイラファーネスと前記双方向駆動型圧延機との間に冷却装置が設置されている、ことを特徴とする請求項１乃至５に記載のステッケルミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延機の正逆の運転を繰り返して仕上圧延を行なうステッケルミルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッケルミルは、圧延機の両側にコイラファーネスを備え、正逆の運転を繰り返して仕上圧延を行なうものである。図４に最も単純な従来のステッケルミルの側面断面図を示す。この図に示すように、ステッケルミルは、圧延機４１、圧延機４１の入側及び出側に設置された一対のコイラファーネス４２，４２、ストリップＳを搬送するテーブルローラ４３等を備えている（例えば、非特許文献１参照。）。ここで、コイラファーネス４２は、ストリップ巻き取り中の温度降下を防ぐためのもので、ストリップ巻き取り用としてリール４４を内蔵し、さらに、ストリップＳを正確に導くためにピンチロール４５、プッシングロール４６等が設置されている。
【０００３】
【非特許文献１】
社団法人日本鉄鋼協会編「第３版鉄鋼便覧  第ＩＩＩ巻（１）圧延基礎・鋼板」丸善株式会社発行
、昭和５５年５月１５日、ｐ．４４６−４４７
【０００４】
図５は、ステッケルミルに使用される圧延機の正面概略図である。圧延機４１は、一般に、ストリップを圧延する一対の上ワークロール５１ａ及び下ワークロール５１ｂと、上下ワークロール５１ａ，５２ｂを駆動する上ワークロール駆動用モータ５３ａ及び下ワークロール駆動用モータ５３ｂとを備え、上下ワークロール駆動用モータ５３ａ，５３ｂは上下ワークロール５２ａ，５２ｂの片側に配置されている（例えば、特許文献１参照。）。そして、駆動用モータ５３ａ，５３ｂの駆動力は、駆動用スピンドル５４を介して上下ワークロール５２ａ，５２ｂに伝達される。このとき、駆動用モータ５３ａ，５３ｂ、駆動用スピンドル５４及び上下ワークロール５２ａ，５２ｂは、それぞれユニバーサルジョイント５５により連結される。さらに、上下ワークロール５２ａ，５２ｂとユニバーサルジョイント５５とは、トルク伝達可能かつロール着脱可能なカップリング継手５６により連結されている。なお、図５において、５７ａは上バックアップロール、５７ｂは下バックアップロール、５８はワークロール軸箱、５９はバックアップロール軸箱であり、スタンドや駆動用モータ５３ａ，５３ｂの支持部材等の図は省略してある。
【０００５】
【特許文献１】
特開特開２００２−３０１５０８号公報  （第２頁、第６図）
【０００６】
かかるステッケルミルでの圧延は５〜９パスが行なわれ、ストリップは通常１０００ｍｍ幅で３〜５ｍｍ程度の厚さである。ステッケルミルでは、正逆の運転を繰り返して圧延を行なうため頭部・尾部の温度降下が中央部に比較して著しいので頭部・尾部の厚さが厚くなる傾向がある。そこで、ストリップを８００〜１１５０℃の炉温で保熱している。
【０００７】
ところで、金属材料の強度及び靱性は、結晶粒が小さくなるほど向上するため、鉄鋼材料の製造において、結晶粒の微細化は最も重要かつ基本的な組織制御であり、種々の方法が提案されているが、近年では、大歪加工を施して組織を物理的に分断・細分化して超微細化する方法が注目されている（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００８】
【非特許文献２】
牧正志著「鉄鋼材料の結晶粒微細化の原理と方法」社団法人日本鉄鋼協会発行、平成１４年１０月、第１７７・１７８回西山記念技術講座ｐ．３−１８
【０００９】
また、最近の研究では、結晶粒超微細化技術について、▲１▼超微細組織を体積率で５０％以上得るには８０％以上の１パス大歪加工が必要であること、▲２▼多パス圧延でもパス間時間を数秒以下に抑え各パスの圧下率をある程度大きく取れば、１００％近い体積率で結晶粒を微細化することができること、が報告されている（非特許文献３参照。）。
【００１０】
【非特許文献３】
新倉正和著「結晶粒超微細化の次世代型加工熱処理−Ｉ」社団法人日本鉄鋼協会発行、平成１
４年１０月、第１７７・１７８回西山記念技術講座ｐ．８６−８８
【００１１】
したがって、圧延機の正逆の運転を繰り返して仕上圧延を行なうステッケルミルにおいても、上述したような大歪加工が現実化すれば、高強度かつ高靱性の高品質な鉄鋼材料を製造することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のステッケルミルでは、上下ワークロール駆動用モータが片側にのみ設置されていたため、大圧下圧延に必要な高い圧延トルクを上下ワークロールに伝達させるべくカップリング継手の径を太くすると、カップリング継手どうしが干渉してしまい、伝達できる圧延トルクに一定の限界があった。したがって、ストリップの結晶粒の微細化を図ることができず、高強度かつ高靱性の高品質な鉄鋼材料を製造することが困難であった。また、上述した結晶粒の超微細化が達成できなくとも、それに近い製品を製造しようとすれば、複数台の圧延機を設置したり、圧延パス数を増やしたりする必要があり、設置面積が大きい、設備費がかさむ、圧延処理時間が長い、運転費がかさむ等の問題があった。
【００１３】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、高強度かつ高靱性の鉄鋼材料の製造を可能とすることを主目的とし、併せて、設置面積の低減、設備費の低廉、圧延処理時間の短縮、運転費の低廉を図ることができるステッケルミルを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のステッケルミルによれば、ストリップの巻き取り及び巻き戻しを行なう１対のコイラファーネスと、該コイラファーネスの間に設置された少なくとも１台の圧延機と、を備えたステッケルミルであって、前記圧延機は双方向駆動型圧延機である、ことを特徴とするステッケルミルが提供される。
【００１５】
上述した本発明によれば、大圧下可能な双方向駆動型圧延機をステッケルミルに使用したことにより、大歪加工が可能となり、結晶粒の微細化を図ることができ、高強度かつ高靱性の高品質な鉄鋼材料を製造することができる。また、双方向駆動型圧延機を使用したことにより、１台の圧延機で、しかも１パスで十分な圧下をすることができるため、設置面積の低減、設備費の低廉、圧延処理時間の短縮、運転費の低廉を図ることができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記双方向駆動型圧延機は、前記ストリップを圧延する一対の上ワークロール及び下ワークロールと、各ワークロールを駆動する上ワークロール駆動用モータ及び下ワークロール駆動用モータと、を備え、前記上ワークロール駆動用モータと下ワークロール駆動用モータとが圧延ラインを挟んで配置される。また、前記双方向駆動型圧延機の圧下率が８０％以上であることが好ましい。また、前記双方向駆動型圧延機を複数台設置してもよく、その圧下率が全体で８０％以上であることが好ましい。さらに、前記コイラファーネスと前記双方向駆動型圧延機との間に冷却装置が設置されていることが好ましい。
【００１７】
上述した本発明の好ましい実施形態によれば、大圧下可能な双方向駆動型圧延機が実現される。また、圧下率を８０％以上に設定することができるので、結晶粒の超微細化に必要な圧下率を実現することができる。また、双方向駆動型圧延機を複数台設置したことにより各圧延機の設定圧下率が８０％以下の場合でも、結晶粒が再成長する前に大歪加工が可能である。このとき全体の圧下率が８０％以上であれば結晶粒の超微細化を図ることができる。さらに、冷却装置を設置したことにより、大歪加工直後にストリップを急冷することができ、結晶粒の再成長を抑制することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図１乃至図３を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１９】
図１は本発明のステッケルミルを示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は本発明のステッケルミルの他の実施形態を示す断面概略図である。
【００２０】
図１及び図２に示すように、本発明のステッケルミルは、ストリップＳの巻き取り及び巻き戻しを行なう１対のコイラファーネス２，２と、コイラファーネス２，２の間に設置された双方向駆動型圧延機１と、コイラファーネス２，２と双方向駆動型圧延機１との間に設置された冷却装置３，３とを備えている。
【００２１】
前記双方向駆動型圧延機１は、ストリップＳを圧延する一対の上ワークロール４ａ及び下ワークロール４ｂと、上下ワークロール４ａ，４ｂを駆動する上ワークロール駆動用モータ５ａ及び下ワークロール駆動用モータ５ｂとを備え、上ワークロール駆動用モータ５ａと下ワークロール駆動用モータ５ｂとが圧延ライン（ストリップＳ）を挟むようにそれぞれ異なる側に配置されている。
【００２２】
かかる双方向駆動型圧延機１は、高い圧延力と圧延トルクを必要とする大圧下圧延において、従来の圧延機でこの技術的要求に応じようとすると、上下ワークロール４ａ，４ｂの径が太くなって圧延荷重と圧延トルクの増大を招くという問題があったことに鑑みて開発されたものである。すなわち、双方向駆動型圧延機１は、増大する圧延トルクを伝達可能にするために、上下ワークロール駆動用モータ５ａ，５ｂの駆動力を上下ワークロール４ａ，４ｂに伝達するカップリング継手６の径も太くすることができる圧延機である。
【００２３】
従来の圧延機では、上下ワークロール駆動用モータは、上下ワークロールの点検や交換により組替える際に同時に移動させることができるように、圧延ラインの一方の側にのみ据え付けられていた（図５参照）。したがって、カップリング継手の径を太くしようとすると、カップリング継手どうしが干渉してしまい、伝達できる圧延トルクに一定の限界があった。しかし、前記双方向駆動型圧延機１を使用することによって、カップリング継手６どうしが干渉することがなくなり、カップリング継手６の径を結晶粒の微細化に必要な大歪加工を可能とするのに必要な太さにまで拡径することができる。
【００２４】
例えば、１パスで圧下率８０％を達成できるように上下ワークロール４ａ，４ｂ及びカップリング継手６の径を設計した場合には、双方向駆動型圧延機１で大圧下圧延を行い、その直後に冷却装置３で急冷することにより、結晶粒の再成長を抑制し、結晶粒を超微細化したままコイラファーネス２でストリップＳを巻き取り、仕上圧延を１パスで行なうことができる。したがって、高強度かつ高靱性の鉄鋼材料を製造することができるだけでなく、設置面積の低減、設備費の低廉、圧延処理時間の短縮、運転費の低廉を図ることができる。なお、巻き戻し側の冷却装置３は、ストリップＳを大圧下圧延する前に８００℃程度まで予冷して、結晶粒の微細化に適したフェライト域に変態させるために用いることもできる。
【００２５】
また、ストリップＳの長さが短いような場合には、数秒〜数十秒で正逆運転可能できることから、２パス（１往復）で圧下率８０％を達成できるように上下ワークロール４ａ，４ｂ及びカップリング継手６の径を設計するようにしてもよい。例えば、双方向駆動型圧延機１の圧下率を４０％に設定しておけば、２パス（１往復）で圧下率８０％を達成することができる。この場合、冷却装置３は双方向駆動型圧延機１の両側に設ける必要はなく、一方の側にのみ設ければよく、フェライト域に変態させる予冷と大圧下圧延後の急冷との両方の冷却を兼ねる。圧延ラインとして実際に使用する際には、最低３パスが必要となるが、最初の１パスは結晶粒の微細化を目的とする圧延ではないようにすればよい。このとき、冷却装置３は少なくとも下流側に設置する必要がある。なお、最後の１パスを結晶粒の微細化を目的とする圧延ではないようにした場合には、冷却装置３は上流側に設置すればよい。
【００２６】
また、図３に示すように、例えば、３台の双方向駆動型圧延機１を直列に設置した場合には、３台の圧下率の合計が８０％を達成できるようにワークロール及びカップリング継手の径を設計すれば、１台の圧延機で８０％の圧下率が達成できなくても、ストリップＳを圧延する間隔を数秒以下に抑えることができ、１００％近い体積率で結晶粒を微細化することができる。この圧下率の設定は、例えば、▲１▼２０％・２０％・４０％、▲２▼２０％・３０％・３０％、▲３▼３０％・３０％・３０％等のように自由に組み合わせることができる。このとき、圧下率の低い圧延機（例えば、圧下率が３０％未満のもの）では、必ずしも双方向駆動型圧延機１を使用する必要はなく、従来の圧延機を使用してもよい。また、図示しないが、２台の双方向駆動型圧延機を直列に設置した場合には、圧下率を４０％・４０％や４０％・５０％のように組み合わせればよい。このように複数の双方向駆動型圧延機１を直列に設置した場合であって、結晶粒を微細化できる短時間（数秒〜数十秒）に２パス（１往復）の大圧下圧延をすることができないような場合には、最初（又は最後）の２パスは結晶粒の微細化を目的とした圧延とせず、最後（又は最初）の１パスのみを結晶粒の微細化を目的とした圧延とすることによって、実際の圧延ラインに組み込むことができる。なお、図３において、コイラファーネスやスタンドの図は省略してある。
【００２７】
図１乃至図３に示した冷却装置３は、冷却水をストリップ表面に散布するスプレイノズルと、各スプレイノズルに冷却水を供給するスプレイヘッダ管とを備える。これらの図においては、ストリップＳの上面にのみ冷却装置３を設けたが、下面にも同様の冷却装置を設置して、両面からストリップＳを冷却するようにしてもよい。この冷却装置３により、大歪加工直後に急冷することによって、微細化した結晶粒の再成長を抑制することができ、１〜３μｍの微細結晶粒を得ることができる。冷却速度は、１０℃／ｓ程度が好ましい。また、上述したように、この冷却装置３は、ストリップＳをフェライト域に変態させるための予冷に利用することもできる。なお、冷却効果を高めるために、カーテンウォール式の冷却装置を採用してもよい。
【００２８】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限りで種々に変更できることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
上述したように、本発明は、大圧下可能な双方向駆動型圧延機をステッケルミルに使用したことにより、大歪加工が可能となり、結晶粒の微細化を図ることができ、高強度かつ高靱性の高品質な鉄鋼材料を製造することができる。また、双方向駆動型圧延機を使用したことにより、１パスで十分な圧下をすることができるため、設置面積の低減、設備費の低廉、圧延処理時間の短縮、運転費の低廉を図ることができる。さらに、冷却装置を設置したことにより、大歪加工直後にストリップを急冷することができ、結晶粒の再成長を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステッケルミルを示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明のステッケルミルの他の実施形態を示す断面概略図である。
【図４】従来のステッケルミルの側面断面図である
【図５】ステッケルミルに使用される圧延機の正面概略図である。
【符号の説明】
Ｓ  ストリップ
１  双方向駆動型圧延機
２  コイラファーネス
３  冷却装置
４ａ  上ワークロール
４ｂ  下ワークロール
５ａ  上ワークロール駆動用モータ
５ｂ  下ワークロール駆動用モータ
６  カップリング継手
４１  圧延機
４２  コイラファーネス
４３  テーブルローラ
４４  リール
４５  ピンチロール
４６  プッシングロール
５２ａ  上ワークロール
５２ｂ  下ワークロール
５３ａ  上ワークロール駆動用モータ
５３ｂ  下ワークロール駆動用モータ
５４  駆動用スピンドル
５５  ユニバーサルジョイント
５６  カップリング継手
５７ａ  上バックアップロール
５７ｂ  下バックアップロール
５８  ワークロール軸箱
５９  バックアップロール軸箱
【図１】
2004306112.tif 000003
【図２】
2004306112.tif 000004
【図３】
2004306112.tif 000005
【図４】
2004306112.tif 000006
【図５】
2004306112.tif 000007