(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間仕上圧延機の下流に設けられた第１ルーパーと、この第１ルーパーを覆い内部をフェライト域約６５０℃の温度に保持する保熱炉と、この保熱炉の下流に設けられ被圧延材を板幅方向に圧延する第１の圧延機（５）と、この第１の圧延機の下流に設けられた第２ルーパーと、この第２ルーパーの下流に設けられ被圧延材をコイルに巻き取るコイラーと、前記第１の圧延機（５）の上流でかつ前記第１ルーパー（３）の下流に設けられる第１のピンチロールと、前記第１の圧延機の下流でかつ前記第２ルーパー（７）の上流に設けられる第２のピンチロールと、を備え、
前記第１のピンチロールと前記第２のピンチロールは、上下方向の厚みが薄い板状の被圧延材を上下に挟むことで、前記第１の圧延機での圧延により被圧延材がその幅方向にずれるのを防止する、ことを特徴とするフェライト粒微細化設備。
【請求項２】
熱間仕上圧延機の下流に設けられた第１ルーパーと、この第１ルーパーを覆い内部をフェライト域約６５０℃の温度に保持する保熱炉と、この保熱炉の下流に設けられ被圧延材を板幅方向に圧延する第１の圧延機と、この第１の圧延機（５）の下流に設けられた第２ルーパーと、この第２ルーパーの下流に設けられ被圧延材をコイルに巻き取るコイラーと、前記第１の圧延機（５）の上流でかつ前記第１ルーパー（３）の下流に設けられるピンチロールと、前記第１の圧延機の下流でかつ前記第２ルーパー（７）の上流に設けられ被圧延材を長さ方向に圧延する第２の圧延機（９）と、を備え、
前記ピンチロールと前記第２の圧延機は、上下方向の厚みが薄い板状の被圧延材を上下に挟むことで、前記第１の圧延機での圧延により被圧延材がその幅方向にずれるのを防止する、ことを特徴とするフェライト粒微細化設備。
【請求項３】
熱間仕上圧延機の下流に設けられた第１ルーパーと、この第１ルーパーを覆い内部をフェライト域約６５０℃の温度に保持する保熱炉と、この保熱炉の下流に設けられ被圧延材を板幅方向に圧延する第１の圧延機（５）と、この第１の圧延機の下流に設けられた第２ルーパーと、この第２ルーパーの下流に設けられ被圧延材をコイルに巻き取るコイラーと、を備え、
前記第１の圧延機の上流にはピンチロールが設けられ、下流には被圧延材を長さ方向に圧延する第２の圧延機（９）が設けられ、
前記第１の圧延機（５）と前記第２の圧延機（９）の間には被圧延材をフェライト域約６５０℃に保熱する保熱器が設けられていることを特徴とするフェライト粒微細化設備。
【請求項４】
前記第１の圧延機（５）は被圧延材の板幅方向に移動しながら圧延することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフェライト粒微細化設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延設備において、フェライト粒を微細化して被圧延材の強度を大幅に向上させる設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＲＩＭ（National Research Institurte for Metal  金材研）ＮＥＷＳにおいて、林  透氏は「粒径１μｍ以下のフェライト粒組織の創製」と題して、鋼のフェライト組織を微細化することにより高強度化する方法を記載している。これによると、結晶粒径ｄと降伏応力σy の間には次に示すホールペッチ則として良く知られている強い相関関係がある。
σy ＝σ0 ＋ｋｄ-1/2  …（１）
ここでσ0 とｋは定数である。
【０００３】
この式を立証するため、工業的に実施可能な製造プロセスを模擬して微小サンプル（厚さ０．８ｍｍ，幅５ｍｍ，長さ２０ｍｍ）で粒径０．７７μｍのフェライト粒組織を創製し、引張強さ４０５ＭＰａ相当の鋼（Ｃ／０．０５，Ｍｎ／２．０mass％，残りＦｅ）を２倍の引張強さに高強度化した。図５はその加工方法を示す図で、マルテンサイト化されたフェライト組織の試料を６４０℃で圧延ロールにより矢印で示す圧延方向に５０％圧延し、冷却後再加熱して再び６４０℃とし、圧延方向と直角方向（板幅方向）にプレスの一種であるアンビルで８０％圧縮をする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高強度化は、特開平１０−８１３８号公報，特開平１０−１６８５４２号公報に記載されているように合金元素の増量によるところが大きく、合金要素を増量すると溶接性が劣化するだけでなく、リサイクルが困難となる。そこで上述したフェライト粒組織の微細化方法が有望になるが、実験室レベルの方法であり工業的製造方法ではない。
【０００５】
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、フェライト粒組織の微細化を工業的に実現するフェライト粒微細化設備を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、熱間仕上圧延機の下流に設けられた第１ルーパーと、この第１ルーパーを覆い内部をフェライト域約６５０℃の温度に保持する保熱炉と、この保熱炉の下流に設けられ被圧延材を板幅方向に圧延する第１の圧延機（５）と、この第１の圧延機の下流に設けられた第２ルーパーと、この第２ルーパーの下流に設けられ被圧延材をコイルに巻き取るコイラーと、前記第１の圧延機（５）の上流でかつ前記第１ルーパー（３）の下流に設けられる第１のピンチロールと、前記第１の圧延機の下流でかつ前記第２ルーパー（７）の上流に設けられる第２のピンチロールと、を備え、
前記第１のピンチロールと前記第２のピンチロールは、上下方向の厚みが薄い板状の被圧延材を上下に挟むことで、前記第１の圧延機での圧延により被圧延材がその幅方向にずれるのを防止する。
【０００７】
既存の熱間圧延ラインの仕上圧延機より送り出される被圧延材はフェライト組織でそのフェライト粒はある程度細粒化されている。この仕上圧延機の下流に圧延方向と直角方向の板幅方向に圧延する第１の圧延機を設けるが、この圧延は被圧延材を静止させて行なうため、この第１の圧延機の前後にルーパーを設ける。また上流側の第１ルーパーを覆う保熱炉を設け、被圧延材の温度を第１の圧延機の微細化加工温度に保持する。第２ルーパーより被圧延材をコイラーで連続的に巻き取りコイルとする。また、板幅方向の圧延により被圧延材が板幅方向にずれるので、第１の圧延機の前後にピンチロールを設けずれを抑える。
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項２の発明では、熱間仕上圧延機の下流に設けられた第１ルーパーと、この第１ルーパーを覆い内部をフェライト域約６５０℃の温度に保持する保熱炉と、この保熱炉の下流に設けられ被圧延材を板幅方向に圧延する第１の圧延機と、この第１の圧延機（５）の下流に設けられた第２ルーパーと、この第２ルーパーの下流に設けられ被圧延材をコイルに巻き取るコイラーと、前記第１の圧延機（５）の上流でかつ前記第１ルーパー（３）の下流に設けられるピンチロールと、前記第１の圧延機の下流でかつ前記第２ルーパー（７）の上流に設けられ被圧延材を長さ方向に圧延する第２の圧延機（９）と、を備え、
前記ピンチロールと前記第２の圧延機は、上下方向の厚みが薄い板状の被圧延材を上下に挟むことで、前記第１の圧延機での圧延により被圧延材がその幅方向にずれるのを防止する。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１の下流の第２のピンチロールを被圧延材を長さ方向に圧延する第２の圧延機に代えたもので、これにより第２のピンチロールと同様に幅方向の圧延により被圧延材が板幅方向にずれるのを抑えるとともに、被圧延材の平坦度を向上させ、さらに結晶粒の微細化を図ることができる。
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項３の発明では、熱間仕上圧延機の下流に設けられた第１ルーパーと、この第１ルーパーを覆い内部をフェライト域約６５０℃の温度に保持する保熱炉と、この保熱炉の下流に設けられ被圧延材を板幅方向に圧延する第１の圧延機（５）と、この第１の圧延機の下流に設けられた第２ルーパーと、この第２ルーパーの下流に設けられ被圧延材をコイルに巻き取るコイラーと、を備え、
前記第１の圧延機の上流にはピンチロールが設けられ、下流には被圧延材を長さ方向に圧延する第２の圧延機（９）が設けられ、
前記第１の圧延機（５）と前記第２の圧延機（９）の間には被圧延材をフェライト域約６５０℃に保熱する保熱器が設けられている。
【００１１】
第１の圧延機での板幅方向圧延により低下した温度を保熱器で再びフェライト域となる約６５０℃に加熱した後、第２の圧延機で被圧延材を長さ方向に圧延することにより結晶粒の微細化を確実に行うことができる。
【００１４】
請求項４の発明では、前記第１の圧延機は被圧延材の板幅方向に移動しながら圧延する。
【００１５】
第１の圧延機を固定し被圧延材を板幅方向に移動させることは大掛かりな設備が必要となるので、第１の圧延機を被圧延材の板幅方向に移動して、板幅方向の圧延を行なう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態のフェライト粒微細化設備を示す図である。図２は第１の圧延機の側面図を示し、図３は図２のＸ−Ｘ矢視図である。既存の熱間圧延ラインの仕上圧延機２の後工程にフェライト粒微細化設備を設けた場合について説明する。仕上圧延機２の下流側には連続して送り出される被圧延材１を撓まして格納する第１ルーパー３が設けられ、この第１ルーパー３を覆うように保熱炉４を設け、次の板幅方向の圧延に備え被圧延材１の温度をフェライト域となる約６５０℃に保持する。
【００１７】
第１ルーパー３の下流側には第１の圧延機５が設けられ、この第１の圧延機５を挟んで前後にピンチロール６が設けられている。下流側のピンチロール６の出側には第２ルーパー７が設けられ、出側のピンチロール６から送り出される被圧延材１を撓ませて保持する。第２ルーパー７の下流側にはコイラー８が設けられ、第２ルーパー７から連続的に送られてくる被圧延材１をコイルに巻き取る。
【００１８】
次に図２、３により第１の圧延機５の構造を説明する。第１の圧延機５は、「Ｃ」字型の剛性の大きなフレーム１１の開口端に軸箱１４を設け、１対のワークロール１２と１対のバックアップロール１３とを備え、下部に設けた車輪１５によりレール１６上を図３の矢印で示すように、被圧延材１の板幅方向（板の長さ方向に直角方向）に往復して被圧延材１を板幅方向に圧延する。圧延量は大きく、例えば８０％程度であり、このためワークロール１２の径を小さくし高圧下を可能にしている。また、高圧下により板幅の伸びが大きくなるので、フレーム１１の懐を大きくし、かつ大きな剛性を持たしている。
【００１９】
次に、図１〜３を参照して動作を説明する。熱間圧延ラインの仕上圧延機２で圧延された被圧延材１はフェライト組織で５０％圧延以上の圧延がなされており、フェライト粒組織もある程度細かくなっている。また仕上圧延機２出口の被圧延材１の温度は７００℃以上はあるので、水冷等により冷却して保熱炉４で約６５０℃に保持する。仕上圧延機２からは被圧延材１が連続的に送り出されてくるので、第１ルーパー３により撓ませて格納する。
【００２０】
両ピンチロール６により第１の圧延機５のロール幅相当の被圧延材１を第１ルーパー３から移動し両ピンチロール６で被圧延材１を挟んだ後、第１の圧延機５を板幅方向に移動しながら、例えば８０％圧延を行う。なお、このピンチロール６の拘束により板幅方向の圧延で被圧延材１がずれるのを防止する。この板幅方向の圧延が終わると両ピンチロール６は再び第１の圧延機５のロール幅相当の被圧延材１を第１ルーパー３から移動する。この間に第１の圧延機５は元の位置に戻り次の圧延に備える。これにより第２ルーパー７には被圧延材１が断続的に送り込まれてくる。コイラー８は第２ルーパー７から被圧延材１を連続的に取り出してコイルに巻き取る。
【００２１】
次に第２実施形態を図４を参照して説明する。第２実施形態は図１に示す第１実施形態の下流のピンチロール６を被圧延材１の長さ方向に圧延する第２の圧延機９に代え、さらにこの第２の圧延機９と第１の圧延機５との間に板幅方向圧延により低下した被圧延材１の温度をフェライト域の約６５０℃に保熱する保熱器１０を設けた点が相違し他は同じである。
【００２２】
次に第１の圧延機５以降の動作について説明する。ピンチロール６と第２の圧延機９により第１の圧延機５のロール幅相当の被圧延材１を第１ルーパー３から移動しピンチロール６と第２の圧延機９で被圧延材１を挟んだ後、第１の圧延機５を板幅方向に移動しながら、例えば８０％圧延を行う。なお、このピンチロール６と第２の圧延機９の拘束により板幅方向の圧延で被圧延材１がずれるのを防止する。この間保熱器１０は内部の被圧延材１を約６５０℃に保持する。板幅方向の圧延が終わるとピンチロール６と第２の圧延機９は再び第１の圧延機５のロール幅相当の被圧延材１を第１ルーパー３から移動する。被圧延材１を移動する際、保熱器１０は移動してゆく被圧延材１を約６５０℃に加熱して送り出し、第２の圧延機９は圧延して平坦度を向上させ、結晶粒の微細化を図る。この間に第１の圧延機５は元の位置に戻り次の圧延に備える。これにより第２ルーパー７には被圧延材１が断続的に送り込まれてくる。コイラー８は第２ルーパー７から被圧延材１を連続的に取り出してコイルに巻き取る。
【００２３】
上記の実施形態では第１の圧延機５は４段圧延機の場合を示したが、圧下量に応じてさらに多段圧延機とする。また、この多段圧延機を複数機板幅方向に直列に配置する。また、コイラー８をピンチロール６の送りに合わせて断続的に動作させれば、第２ルーパー７を省略することができる。
【００２４】
【発明の効果】
上述したように、本発明は既存の熱間圧延ラインの仕上圧延機の下流側に第１の圧延機を設けることにより、被圧延材のフェライト粒微細化を行い強度を大幅に向上させることができる。また仕上圧延機の下流に設けるため、第１の圧延機の必要とする温度より高い温度の被圧延材が送られてくるので、加熱の必要はなくエネルギの削減になる。また第１の圧延機の下流に第２の圧延機を設けることにより結晶粒の微細化と平坦度の向上を図ることができる。さらに、ルーパーを設けることにより既存の圧延ラインと最後のコイル巻取りを連続的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】第１の圧延機の側面図を示す。
【図３】図２のＸ−Ｘ矢視図である。
【図４】本発明の第２実施形態の構成を示す図である。
【図５】フェライト粒組織細流化方法の原理を示す図である。
【符号の説明】
１ 被圧延材
２ 仕上圧延機
３ 第１ルーパー
４ 保熱炉
５  第１の圧延機
６ ピンチロール
７ 第２ルーパー
８ コイラー
９  第２の圧延機
１０ 保熱器
１１ フレーム
１２ ワークロール
１３ バックアップロール
１４ 軸箱
１５ 車輪
１６ レール
【図１】
0004214433.tif 000002
【図２】
0004214433.tif 000003
【図３】
0004214433.tif 000004
【図４】
0004214433.tif 000005
【図５】
0004214433.tif 000006