JP2000246309A

JP2000246309A - 高強度鋼板の圧延設備列

Info

Publication number: JP2000246309A
Application number: JP11053276A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Watanabe; 邦明渡辺
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の圧延設備列をそのまま用いて高強度鋼
板を製造することはできない。【解決手段】粗圧延工程３及び仕上圧延工程６でワー
クロールのバックアップ力を強化した高圧下圧延機を用
い、クロップ切断工程５でレーザー切断機を用い、巻取
前処理工程７において冷却工程３０とは別に温調工程３
１をも組み込み、巻取工程８では尾端強圧が可能で且つ
マンドレルの拡縮を径方向直動型とした巻取機を用い
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、高強度鋼板の圧延
設備列に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、熱間圧延によって得られている鋼
板の強度は、高くても２〜３ＧＰａ程度である。このよ
うな中で、鋼板の高強度化は時代の流れとして常に、開
発テーマの一つに掲げられている。そして、近時、実験
室レベルでは、従来の２〜４倍の高強度を得ることに成
功している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したような高強度
鋼板の製造が実操業下において可能になると、当然のこ
とながら、現在使われている一般型の圧延設備列をその
まま高強度鋼板の製造に用いることは不可能であり、そ
の要所要所において、高強度鋼板を対象とする場合の増
強対策が必要になってくる。本発明は、上記事情に鑑み
てなされたものであって、高強度鋼板の圧延を可能とす
る高強度鋼板の圧延設備列を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】高強度鋼板の製造では、
大圧下によって粒子を細かくして密集させた組成とする
ことになるため、スラブ乃至ストリップ（以下、全ての
状態を含めて「圧延材料」と言う）には圧延方向に対し
て上下・左右へ向けた曲がりや形状的なふくれ等が生じ
易くなる。このようなことから本発明では、圧延材料を
高強度化するため、或いは高強度化された圧延材料を対
象とするための各部の増強に加えて、圧延材料に対する
圧延中の位置拘束や形状的拘束（矯正）等を厳しくし、
また圧延材料の加熱や冷却に関して、常に、均熱化を図
ることを主題としているものである。

【０００５】即ち、本発明に係る高強度鋼板の圧延設備
列では、粗圧延工程、クロップ切断工程、仕上圧延工
程、巻取前処理工程、巻取工程を有したものにおいて、
粗圧延工程及び仕上圧延工程ではワークロールのバック
アップ力を補強した高圧下圧延機を備えたものである。
また、クロップ切断工程にはレーザー切断機を備え、巻
取前処理工程には巻取温度の最終調整をする温調炉を備
え、巻取工程には、尾端強圧が可能で且つマンドレルの
拡縮を径方向直動型とした巻取機を備えているものとし
ている。

【０００６】特に、巻取前処理工程において温調炉を備
えていることは、組成安定化や形状歪の除去、巻取形体
の保持等から、重要となる。粗圧延工程の前段に加熱工
程を設ける場合において、この加熱工程（加熱炉だけで
なく保持炉の場合も含む）においては、ウォーキングビ
ーム炉を用いるものとし、そのうえで全てのスキッドを
圧延材料に対して交互に接触する可動式ビームで支持さ
せる構成とした。このようにすることで、圧延材料に対
するスキッドマークの発生を皆無に近い状態まで減少さ
せることができ、もって圧延材料の均熱化が図れる。

【０００７】なお、このような加熱工程を設けず、連鋳
や分塊後の圧延材料をそのまま粗圧延工程へ送り込むこ
とも、勿論、可能である。粗圧延工程の直前（即ち、加
熱工程等と粗圧延工程との間）、仕上げ圧延工程の直前
（即ち、クロップ切断工程と仕上圧延工程との間）にお
いては、デスケーリングを行わせるのが好適となる。こ
の場合、このデスケーリングによるスケール除去効果の
良・不良は、圧延材料表面（スケール）に対する水粒子
の衝突エネルギーの大きさによって支配される。

【０００８】そこで、このデスケーリングでは、超高圧
水又は超臨界水を用いるデスケーリング装置によって行
うものとする。ここにおいて超高圧水とは、３００ｋｇ
ｆ／ｃｍ²を超えて加圧した水（好ましくは４００ｋｇ
ｆ／ｃｍ²以上の水）であり、また超臨界水とは、数百
ｋｇｆ／ｃｍ²の内圧に設定した圧力容器内に充満させ
た状態の高温の水を言うものとする。粗圧延工程や仕上
圧延工程で用いる高圧下圧延機の具体的構成としては、
例えば、１本のワークロールにつき、複数本のバックア
ップロールが当接される配置割合のものとし、且つ、各
バックアップロールが径小化されていると共に軸方向で
複数に分割されているものとすればよい。これにより、
バックアップロールとしての巨大化を防止でき、圧延機
全体としても大型化を抑制できることになる。

【０００９】巻取前処理工程において、温調炉より一次
側に冷却工程（焼入れ等を含む）を組み込む場合、圧延
材料が高温化されていることに伴って急速冷却を行う必
要が生じてくるが、これを可能にするには圧延材料表面
に対して多量の水を接触させるのが効果的となる。そこ
で、この冷却工程では、ドブ漬け槽を具備させる構成と
する。このドブ漬け槽の一次側に、ラミナ方式やスプレ
ー方式等の冷却装置を組み合わせるかたちで実施すると
一層よい。なお、仕上圧延工程では、上記したように圧
延材料の曲がりを可及的に防止するために、入側及び所
定スタンド間にサイドガイド又はエッジャーミル等を用
いた幅挟圧手段を配置しておくのが好適となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明に係る高強度鋼板
の圧延設備列１の一実施形態を示したもので、この圧延
設備列１は、加熱工程２、粗圧延工程３、熱処理工程
４、クロップ切断工程５、仕上圧延工程６、巻取前処理
工程７、巻取工程８を有している。加熱工程２では、通
常厚圧延材料連鋳１０に対応して設けられる加熱炉１１
や、薄圧延材料連鋳１２に対応して設けられる保持炉１
３、又はその他、分塊（図示略）に対応して設けられる
加熱炉等（以下、これらを総じて単に「加熱炉１１等」
と言う）として、ウォーキングビーム炉が用いられてい
る。

【００１１】そして、このウォーキングビーム炉は、図
２及び図３に示すように、圧延材料１６の流れ方向（通
板方向）に間隔を有して設けた全てのスキッド１４が、
立体方形運動を繰り返し行う可動式ビーム１５Ａ〜１５
Ｅによって支持された構成となっている。すなわち、図
２に示すようにビーム１５Ａ〜１５Ｅのうち、ビーム１
５Ａ，１５Ｃ，１５Ｅが上昇するとき、ビーム１５Ｂ及
び１５Ｄは下降状態にあり、またビーム１５Ａ，１５
Ｃ，１５Ｅが前進後に下降するとき、ビーム１５Ｂ及び
１５Ｄはこれと同期的に後進して上昇するといった具合
に、１個おきに並ぶ配置のビームがそれぞれ１グループ
となって、各グループ相互間で半サイクルずれた動きを
行って、圧延材料１６を進行させるようになっている。

【００１２】従って、圧延材料１６の底面は、ビーム１
５Ａ，１５Ｃ，１５Ｅのスキッド１４と接触したり、ビ
ーム１５Ｂ及び１５Ｄのスキッド１４と接触したりを交
互に繰り返し、しかも個々のスキッド１４が送り方向に
おいて常に位置ズレして当接するようになることから、
総合的にみてスキッド１４との接触機会が極めて減少さ
れるかたちとなる。このようなことから、圧延材料１６
が加熱炉１１等を通過することによっても、圧延材料１
６の底面に対してスキッドマーク（低温部）が生じるこ
とは殆どないものとなり、その結果、圧延材料１６の均
熱化が図られることになる。このことは、圧延材料１６
において、それ以降の粗圧延工程３や仕上圧延工程６等
で圧延方向に対する上下方向又は左右方向への曲がりを
発生させないようにするという点で、極めて重要であ
り、また有益となっている。

【００１３】なお、上記加熱炉１１等の炉内に設けるバ
ーナー（図示略）の配置数を多くして、圧延材料１６の
表面温度に温度ムラが生じないように積極的に措置する
ことも、有効な手段である。粗圧延工程３及び仕上圧延
工程６では、図４及び図５に示すような高圧下圧延機１
８が備えられている。この高圧下圧延機１８が、従来技
術で説明した一般型の圧延設備（以下、「一般型設備」
と言う）で用いられたものと異なるところは、１本のワ
ークロール１９につき、その外周面に複数本のバックア
ップロール２０が当接されており、また各バックアップ
ロール２０は、径小化されていると共に軸方向で複数に
分割されている点にある。

【００１４】このような構成にすると、ワークロール１
９に対するバックアップ力が増強されることに起因し
て、圧延荷重を８０００トン〜２００００トンにも高め
た大圧下をかけることができる（一般型設備のそれでは
４０００トン〜５０００トン程度）ことになる。しか
も、それでいてバックアップロール２０の巨大化の抑制
はもとより、圧延機としての大型化、高コスト化、メン
テナンスの面倒化等を抑制できるものであり、且つ、バ
ックアップロール２０としての潤滑管理の簡素化及び上
下共通化（互換性）等も可能になるといった、種々の利
点が得られる。

【００１５】なお、このような大圧下ではそれだけ加工
熱も高くなるので、ワークロール１９及びバックアップ
ロール２０に対するロール冷却機能も高めておくのが好
適となる。また、ワークロール１９にロールベンダ機能
を持たせることは当然のこととしても、更に各バックア
ップロール２０のロールフレーム２１にも、その長手方
向（バックアップロール２０の軸方向）の複数箇所にサ
ーボ式油圧シリンダ（図示略）を設けておき、バックア
ップロール２０に必要に応じてクラウニングを施せるよ
うにしておくのが好適である。

【００１６】一方、上記のようにワークロール１９の外
周面複数箇所をバックアップロール２０で押圧する方式
にすると、大圧下を課すことにも関連して、ワークロー
ル１９が圧延材料２３の走行に連れて位置ズレを起こす
ことにも対策を講じておく必要がある。すなわち、もし
このような位置ズレが生じると、各バックアップロール
２０によるワークロール１９への押圧力に不均衡が生
じ、殊に圧延方向下流側のバックアップロール２０に対
しては当接面圧が異常に高くなるということが起こるお
それがあるからである。

【００１７】そこで、ワークロール１９の軸受部や各バ
ックアップロール２０の軸受部に、圧延方向に沿った移
動を阻止するための機構、例えば油圧クランプ等による
位置拘束手段（図示略）を付加しておくのが好適とな
る。これにより、各圧延機１８の平行剛性も確保できる
ことになり、ひいては大圧下状況下で発生し易いキャン
バー等を抑制する効果も得られて、一層好適となる。な
お、粗圧延工程３では、上記構成の高圧下圧延機１８を
備えることでスタンド数を１台だけに減らすことができ
（一般型設備のそれでは３〜５台を必要としていた）、
これによってリバース化が採用できることになるため、
圧延加工量を任意に設定できることになる。この場合
は、幅又は厚み圧延用のミル２５（図１参照）を併設さ
せておき、各パスごとに圧延材料の形状矯正を行うよう
にするのが好適となる。また、粗圧延工程３における入
出側の両方でデスケーリングを行うのが好ましい。この
デスケーリングについては後述する。

【００１８】仕上圧延工程６でも、上記構成の高圧下圧
延機１８を備えることでスタンド数を３台前後に減らす
ことができる（一般型設備のそれでは６〜７台を必要と
していたのでその半減に相当する）。この仕上圧延工程
６では、その入側、及び所定のスタンド間にサイドガイ
ド又はエッジャーミル等を用いた幅挟圧手段２６を配置
して、圧延材料を幅方向において形状拘束させるように
するのが好適とされる。また、この仕上圧延工程６で
は、その入側や、個々のスタンドにおいてデスケーリン
グを行うようにしたり、或いは冷却手段（図示略）を設
けて必要に応じて圧延材料の温度調節を行ったり、更に
出側において板押え用（フライング防止用）のピンチロ
ール（図示略）を設置したりするのが好適である。

【００１９】また、仕上圧延には油圧式のＡＧＣを付与
することも有効であり、この点については粗圧延につい
ても同様である。粗圧延工程３及び仕上圧延工程６の直
前、経過途中、或いは直後等に行うデスケーリングのう
ち、少なくともこれら各工程の直前のものでは、各圧延
作業が大圧下になることに鑑み、圧延材料に対するスケ
ールの除去を確実に行ってスケール押込み傷の発生等を
防止する必要がある。そこで、このような場合のデスケ
ーリングに用いるデスケーリング装置２７，２８（図１
参照）では、超高圧水（３００ｋｇｆ／ｃｍ²を超えて
加圧した水（好ましくは４００ｋｇｆ／ｃｍ²以上の
水）を圧延材料へ近距離から噴射する方法、又は超臨界
水（数百ｋｇｆ／ｃｍ²の内圧に設定した圧力容器内に
充満させた状態の水）の中へ圧延材料を通板させる方法
等を採用するのが好適となる。

【００２０】超高圧水を用いる場合、高圧化した分だけ
噴射距離を短くでき、従ってそれだけ使用水量が減るた
め、圧延材料における好まざる温度低下を防止できると
いうことがあり、これによって熱損或いは温度ムラの発
生等を防止できるという利点にも繋がる。熱処理工程４
では、加工熱が増大することに鑑みて水使用の適宜冷却
装置を設けたり、反対に冷却過多となった場合や温度ム
ラが生じたときの回復手段としてのエッジヒータ等のラ
フバーヒータ、或いは保熱炉等を設けたりすることが有
効である。

【００２１】クロップ切断工程５では、図示は省略する
がレーザー切断機が備えられている。このレーザー切断
機は、レーザー照射部を圧延材料と同速で走行させつ
つ、その幅方向へ移動させて切断を行わせるようにした
ものである。なお、高強度鋼板以外の一般の鋼板を製造
する場合への対応を考慮して、このクロップ切断工程５
へはシャーリングをも併設させておき、これらレーザー
切断機とシャーリングとを使い分けるようにしてもよ
い。巻取前処理工程７は、冷却工程３０と温調工程３１
とを有している。

【００２２】図６に示すように、冷却工程３０では、冷
却作用を強化した一次冷却部３３を具備させると共に、
焼入れを目的とするような場合であれば、更に積極冷却
を可能にした二次冷却部３４をも具備させた構成とす
る。一次冷却部３３では、圧延材料３５の通板部上方に
該材料３５の流れ方向に間隔を有して設けたヘッダ３６
から水を棒状に流下させつつその中へ圧延材料３５を通
板させるラミナー方式と、圧延材料３５の通板部下方に
材料３５の流れ方向（通板方向）に間隔を有して設けた
ノズル３７から水を噴出させるスプレー方式とを併用し
たものとし、いずれの方式でも、水圧を一般型のものの
２〜３倍程度に高めるようにする。

【００２３】なお、圧延材料３５の上面側も、下面側と
同じくスプレー方式によって冷却させるようにしてもよ
い。また、二次冷却部３４では、ドブ漬け槽３９を用い
たものとして、このドブ漬け槽３９内へ圧延材料３５を
通板させる方式を採用している。このドブ漬け槽３９の
構造としては、例えば、圧延材料３５の通板レベルを境
に槽全体を上下に分割可能にしておき、ストッリプ３５
の通板時にこれら上下の槽部を合体させ、槽内部の通板
レベルに対して水をオーバーフロー状態に注水し続ける
ようなものとすればよい。

【００２４】ただ、この場合、圧延材料３５の先端部を
ドブ漬け槽３９内へ通すようにすると、圧延材料３５に
大きな曲がりを誘発するおそれがあるため、圧延材料３
５の先端部がある程度通過した後で、上下の槽部を合体
させる（水冷を開始する）といった方策を採るのが好適
となる。この冷却工程３０では、必要に応じて二次冷却
部３４の出側にルーパー（図示略）を設ければよい。温
調工程３１には、電磁力利用の昇温装置やバーナー等
（図示略）を具備した温調炉が用いられている。従って
この温調工程３１により、圧延材料は、その巻き取り前
に更に巻取温度の最終調整が行われ、冷却部３０での冷
却不足や温度ムラが解消され、これによって組成安定化
や形状歪の除去が図られると共に、次の巻取工程８を経
た段階で巻取形体が正常に保持される等の作用が得られ
るものとなっている。

【００２５】巻取工程８では、図７に示すような巻取機
４３が備えられる。すなわち、この巻取機４３は、圧延
材料４４をピンチロール４５及びスロートガイド４６に
よってマンドレル４７へ誘導し、このマンドレル４７を
取り囲んで設けられた複数のラッパロール４８で巻き締
めながら、圧延材料４４を、回転するマンドレル４７ま
わりへ巻き取ってゆくようになったもので、更に、各ラ
ッパロール４８の周方向中間位置等を利用して、補助ロ
ーラ４９が設けられている。これら補助ローラ４９は、
サーボ式油圧装置（図示略）等によってマンドレル４７
に対する径方向移動が可能になっており、少なくとも圧
延材料４４の終端部（それ以外でもよい）がマンドレル
４７へと送り込まれるときに俊敏に縮径方向へ移動し
て、圧延材料４４の尾端を強圧可能になったものであ
る。これによって、強い抗張力を有した圧延材料４４で
も、綺麗なロール形体で、且つ確実に巻き取りできるよ
うにしている。

【００２６】なお、補助ローラ４９の個数は、特に限定
されるものではない。また図８に示すように、マンドレ
ル４７は、基軸５２に対し、そのまわりを囲むように複
数のセグメント５３が設けられて、これらセグメント５
３が径方向直動型の駆動具５４によって拡縮動を行うよ
うに構成されている。駆動具５４には、サーボ式油圧シ
リンダ等が用いられている。すなわち、セグメント５３
の拡縮動は駆動具５４の直接的な直線動作が駆動源であ
り、従来とは異なり、軸心部（上記基軸５２に相当する
部分）の軸移動でテーパカム機構又はリンク機構等を介
してセグメント５３を拡縮動させるものではないので、
テーパカム機構やリンク機構等が過大荷重によって磨
耗、焼き付け、又はその他の損傷を起こすということが
なく、セグメント５３の確実な拡縮動が得られることに
なる。

【００２７】従って、巻き取りの終了したコイルの取り
出し等も確実に行えるものである。この巻取機４３で
は、マンドレル４７の回転駆動手段において回転トルク
を増強したり、ピンチロール４５、スロートガイド４
６、ラッパロール４８及びマンドレル４７自体を、高張
力に耐える堅牢なものにしたりすることが好ましいこと
は、言うまでもない。なお、本実施形態では、連続圧延
を可能にするため、粗圧延工程３と仕上圧延工程６との
間にクロップ切断工程５を迂回するかたちでコイルボッ
クス６０、突発巻取への吐き出し路６１、先後端矯正プ
レス（又はレベラー）６２、接合機６３等を設けてお
り、従って、これら各設備においても、堅牢構造、補強
構造、出力増強等の適宜措置を施してある。

【００２８】このような圧延設備列１により、高強度鋼
板の製造が可能になる。ところで、本発明は、上記実施
形態に限定されるものではなく、各工程の組み替えやそ
の取捨選択、或いは各工程で使用する設備等において、
実施の態様に応じて適宜変更可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る高強度鋼板の圧延設備列により、従来の２〜４倍
の高強度を有した高強度鋼板の圧延が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高強度鋼板の圧延設備列における
一実施形態を示したフロー図である。

【図２】加熱工程で用いるウォーキングビーム炉を概略
的に示す要部正面断面図である。

【図３】図２に続く動作状況を示した要部正面断面図で
ある。

【図４】粗圧延工程及び仕上圧延工程で用いる高圧下圧
延機を概略的に示す側面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線矢視図である。

【図６】巻取前処理工程中の冷却工程を概略的に示した
側断面図である。

【図７】巻取工程で用いる巻取機を概略的に示す側面図
である。

【図８】巻取機の要部（マンドレル）側断面図である。

【符号の説明】

１圧延設備列２加熱工程３粗圧延工程４熱処理工程５クロップ切断工程６仕上圧延工程７巻取前処理工程８巻取工程１８高圧下圧延機１９ワークロール１４スキッド１５ビーム２０バックアップロール２６幅挟圧手段２７デスケーリング装置２８デスケーリング装置３０冷却工程３９ドブ漬け槽４３巻取機４７マンドレル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２１Ｂ 45/02 ３２０Ｂ２１Ｂ 45/02 ３２０Ｒ 45/08 45/08 ＦＢ２１Ｃ 47/30 Ｂ２１Ｃ 47/30 Ｃ２１Ｄ 1/00 １１６Ｃ２１Ｄ 1/00 １１６Ｃ１２１１２１Ｃ２３Ｇ 3/00 Ｃ２３Ｇ 3/00 ＡＦターム(参考） 4E002 AD02 AD05 BD06 BD07 BD08 BD10 CB01 4E026 EA09 EA13 EA14 FB02 4K034 AA01 BA04 BA08 CA01 DB02 DB03 DB04 EA11 EA15 EB41 FA05 FB03 FB11 4K053 PA02 PA12 PA13 SA05 XA17 XA35 XA37 XA38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粗圧延工程（３）、クロップ切断工程
（５）、仕上圧延工程（６）、巻取前処理工程（７）、
巻取工程（８）を有する圧延設備列において、前記粗圧
延工程（３）及び仕上圧延工程（６）にはワークロール
（１９）のバックアップ力を補強した高圧下圧延機（１
８）が備えられ、前記クロップ切断工程（５）にはレー
ザー切断機が備えられ、前記巻取前処理工程（７）には
巻取温度の最終調整をする温調炉が備えられ、前記巻取
工程（８）には尾端強圧が可能で且つマンドレル（４
７）の拡縮を径方向直動型とした巻取機（４３）が備え
られていることを特徴とする高強度鋼板の圧延設備列。
【請求項２】粗圧延工程（３）の前段に加熱工程
（２）を設け、該加熱工程（２）では、圧延材料（１
６）の流れ方向に間隔を有して列設したスキッド（１
４）を可動式ビーム（１５Ａ〜１５Ｅ）で支持させてい
るとともに、該スキッド（１４）は圧延材料（１６）に
対して交互に接触する構成であることを特徴とする請求
項１記載の高強度鋼板の圧延設備列。
【請求項３】粗圧延工程（３）の前段に加熱工程
（２）を設け、この加熱工程（２）と粗圧延工程（３）
の間又はクロップ切断工程（５）と仕上げ圧延工程
（６）の間に、超高圧水又は超臨界水を用いたデスケー
リング装置（２７）（２８）が設けられていることを特
徴とする請求項１又は請求項２記載の高強度鋼板の圧延
設備列。
【請求項４】巻取前処理工程（７）には、ドブ漬け槽
（３９）を具備する冷却工程（３０）が組み込まれてい
ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに
記載の高強度鋼板の圧延設備列。
【請求項５】粗圧延工程（３）及び仕上圧延工程
（６）に備えている高圧下圧延機（１８）は、１本のワ
ークロール（１９）につき複数本のバックアップロール
（２０）が当接され、各バックアップロール（２０）は
径小化されていると共に軸方向で複数に分割されている
ものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のい
ずれかに記載の高強度鋼板の圧延設備列。
【請求項６】仕上圧延工程（６）には、入側及び所定
スタンド間に幅挟圧手段（２６）が配置されていること
を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の
高強度鋼板の圧延設備列。