JP2001323324A - 表面性状の良好な熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粗圧延を施して被圧延材を得た後、被圧延材
の表面に高圧水を噴射して被圧延材の表面のスケール除
去を行い、その後、仕上圧延を施して熱延鋼板を製造す
る際、スケール疵が少なく表面性状に優れた熱延鋼板の
製造方法を提供する。 【解決手段】 粗圧延の終了からスケール除去の開始ま
での間における被圧延材の表面の最高温度Ｔ（℃）と、
前記被圧延材の化学成分の含有量から下記（１）式で規
定されるパラメータＸとの関係が下記（２）式を満足す
るように被圧延材の表面を加熱する。 Ｘ＝Si＋0.8×Cr+2.5×Ni-20×Ｐ-10×S （１） 但し、Si：Si含有量（単位：質量％）、 Cr：Cr含有量（単位：質量％）、 Ni：Ni含有量（単位：質量％）、 Ｐ:Ｐ含有量（単位：質量％）、 Ｓ:Ｓ含有量（単位：質量％）。 Ｔ≧1170-67.5/(Ｘ＋0.85) （２）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スケール疵の発生
が少ない表面性状の良好な熱延鋼板を製造する方法に関
する。本発明は、特に、表面品質に優れた、高Ｃｒや高
Ｓｉの熱延鋼板を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱延鋼板は、通常１１００〜１３５０℃
程度に加熱されたスラブに粗圧延、次いで仕上圧延を施
して製造される。その際、スラブ加熱時に生ずる一次ス
ケールや、この一次スケールを除去した後に生じる二次
スケールが被圧延材の表面に残存したまま圧延を行う
と、被圧延材の表面にスケールが噛み込んだいわゆるス
ケール疵が発生し、製品品質を低下させる。このような
スケール疵の発生を防止する目的で、通常、圧延ライン
には高圧水の噴射によりスケールを除去するデスケーリ
ング装置が配置され、一次スケールや二次スケールを除
去しながら圧延が行われる。

【０００３】しかしながら、SiやCr等が高い鋼種では、
デスケーリング不良が発生しやすく、赤スケールまたは
島状スケールと呼ばれる表面スケール疵が生成する事が
知られている。

【０００４】高Si含有鋼にデスケーリング不良が発生す
る原因は、スラブ加熱中に地金とスケールの界面にファ
イアライト（Ｆｅ₂ＳｉＯ₄）が生成し、これがスケール
の密着性を向上させるためと言われている。

【０００５】このスケール疵を除去する方法として、特
開平６−１９０４３３号公報や特開平７−１４４２１３
号公報に、仕上圧延前の高圧水デスケーリングを強化す
る方法が提示されている。しかし、上記公報に開示され
た方法は、高圧水デスケーリングの強化、すなわち高圧
水の圧力増加や高圧水の流量増加のための設備コストが
増大するため、実用的でなく、また、スケール対策とし
ても十分でない。

【０００６】また、スケール対策として、ファイアライ
トの生成を抑制する試みも検討されている。例えば、特
開平９−２４９９１４号公報では、ファイアライトの生
成が共晶点（１１７３℃）以上で急増するという事か
ら、スラブ加熱温度、あるいは粗バー（被圧延材）の表
面温度を１１７３℃以下に抑制する方法が開示されてい
る。しかし、この方法では、低温で圧延するため圧延荷
重が過大になり板厚精度が得られないという問題のほ
か、スケール対策として不十分である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、これ
ら従来技術の問題点を解決し、スケール疵が少なく表面
性状に優れた熱延鋼板の製造方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】これまで、高圧水の噴射
によるスケールの剥離性は、高圧水の圧力、流量、ノズ
ル高さ、あるいは被圧延材の移動速度の観点から主に調
査されてきたが、スケール厚の観点からの調査は少な
い。

【０００９】本発明者らは、高圧水の噴射によるスケー
ルの剥離性におよぼすスケール厚の影響について基礎調
査を行った。窒素ガス雰囲気とした電気炉中でサンプル
を加熱後、炉内に流入させる酸素の量を調査し、５〜18
0μmのスケールを生成させた後、高圧水を噴射しスケー
ルの剥離状況を調査し、以下の知見を得た。

【００１０】（ａ）図１は、スケールの剥離性に及ぼす
被圧延材の表面温度とスケール厚の影響を示すグラフで
あり、スケールの剥離性が良好な場合を○印で、また、
スケールの剥離性が不良の場合を×印で表す。同図に示
すように、スケールの剥離性はスケール厚の影響が大き
い。すなわち、スケール厚が３０〜４０μｍ程度より薄
い場合にはスケールの剥離は良好であるが、スケール厚
の増大にともないスケールの剥離性は低下し、更にスケ
ール厚が増大するとスケールの剥離性は改善される、と
いう挙動を示す。

【００１１】（ｂ）上記挙動は次の様に考えられる。ス
ケール厚が薄い場合、スケールの皮膜強度が弱いため剥
離し易いが、スケール厚の増大にともない皮膜強度が増
しスケールの剥離が難くなる。しかし、一方、スケール
厚の増大にともない、スケール生成時の体積膨張に起因
し、皮膜内部に発生する圧縮応力が大きくなり、この圧
縮応力により皮膜が破壊してスケールの剥離が促進され
る。

【００１２】（ｃ）したがって、スケールの剥離性を改
善するためには、スケール除去を行う際のスケール厚を
３０〜４０μｍ程度以下とする、もしくは、皮膜内部に
発生する圧縮応力により皮膜が破壊する程度にスケール
厚を増大する、ことが必要となる。しかしながら、粗圧
延機、デスケーリング装置、仕上圧延機を順次配置した
圧延装置で熱延鋼板を製造する場合、スケール除去を行
う際のスケール厚を３０〜４０μｍ程度以下にすること
は実用上困難である。

【００１３】（ｄ）スケール厚の増大には、被圧延材の
温度を高くしてスケールの生成速度を高めることが必要
となる。スケールの生成速度は、被圧延材の材質によっ
て異なり、被圧延材中のSiやCr、Niの含有量が増加する
と生成速度は低下する。特に、この現象は被圧延材の表
面温度が１１００℃以下の領域で顕著である。また、被
圧延材中のＰやＳの含有量が増加すると、上記生成速度
の低下は抑制される。

【００１４】そこで、発明者らは、スケール厚を積極的
に増大させてスケールの剥離性を改善するという観点か
ら、様々な鋼種を用いて粗圧延終了からスケール除去開
始までの間における被圧延材の表面の最高温度とスケー
ルの剥離性の関係を調査し、以下の知見を得た。

【００１５】ここで、被圧延材の表面の最高温度に着目
したのは、仕上圧延前デスケーリング時のスケール厚
は、表面の最高温度によりほぼ決まってしまうためであ
る。一般にスケール生成速度は温度に対し指数関数的に
変化する。すなわち、わずかな温度変化がスケール厚を
大きく変える。粗圧延終了後仕上圧延に入るまでの時間
は３０〜１５０秒程度であるが、被圧延材である鋼材の
温度は刻々と変化しており、仕上圧延前におけるスケー
ルのほとんどは最高温度近くにある数秒間に発生する。
そこで、スケール厚では無く、測定の容易な被圧延材の
最高温度を用い、スケールの剥離性への影響を調べた。

【００１６】（ｅ）図２は、スケール疵の発生状況を被
圧延材の成分の含有量で規定されるパラメータＸと被圧
延材の表面の最高温度との関係で整理したグラフであ
り、圧延後の製品表面のスケール疵面積率が５％未満の
場合を○印で、また、スケール疵面積率が５％以上を×
印で表す。スケール疵面積率は、スケール疵が発生した
表面積と製品の表面積との比で表し、スケール疵面積率
が５％未満では製品として問題ないレベルと判断され
る。なお、パラメータＸは、以下の（１）式で表され
る。また、図中の曲線はスケール疵の発生の境界を示す
実験式である。

【００１７】 Ｘ＝Si＋0.8×Cr+2.5×Ni-20×Ｐ-10×S （１） 但し、Si：Si含有量（単位：質量％）、 Cr：Cr含有量（単位：質量％）、 Ni：Ni含有量（単位：質量％）、 Ｐ:Ｐ含有量（単位：質量％）、 Ｓ:Ｓ含有量（単位：質量％）。

【００１８】図２に示すように、図中の曲線より上の領
域ではスケール面積率が５％未満となり、スケール疵の
発生が大幅に抑制される。すなわち、前記最高温度Ｔ
（℃）と前記パラメータＸとの関係が下記（２）式を満
足したとき、スケール疵の発生が大幅に抑制される。な
お、以下、（２）式の右辺、すなわち、 1170-67.5/(Ｘ
＋0.85) 、で計算される値を臨界温度ともいう。

【００１９】 Ｔ≧1170-67.5/(Ｘ＋0.85) （２） （ｆ）粗圧延終了からスケール除去開始までの間で被圧
延材の表面を加熱する加熱処理を施し、その表面温度を
図２に示す曲線より上の温度領域とすることによりスケ
ール疵の発生を大幅に抑制できる。

【００２０】（ｇ）前記加熱処理の終了時からスケール
除去の開始までの経過時間を５秒以上とすることにより
スケール疵の発生をより効果的に防止できる。本発明
は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨は
以下のとおりである。

【００２１】（１）粗圧延を施して被圧延材を得た後、
該被圧延材の表面に高圧水を噴射して前記被圧延材の表
面のスケール除去を行い、その後、仕上圧延を施して熱
延鋼板を製造する方法であって、前記粗圧延の終了から
前記スケール除去の開始までの間における前記被圧延材
の表面の最高温度Ｔ（℃）と、前記被圧延材の化学成分
の含有量から下記（１）式で規定されるパラメータＸと
の関係が下記（２）式を満足することを特徴とする表面
性状の良好な熱延鋼板の製造方法。

【００２２】 Ｘ＝Si＋0.8×Cr+2.5×Ni-20×Ｐ-10×S （１） 但し、Si：Si含有量（単位：質量％）、 Cr：Cr含有量（単位：質量％）、 Ni：Ni含有量（単位：質量％）、 Ｐ:Ｐ含有量（単位：質量％）、 Ｓ:Ｓ含有量（単位：質量％）。

【００２３】 Ｔ≧1170-67.5/(Ｘ＋0.85) （２） （２）粗圧延を施して被圧延材を得た後、該被圧延材の
表面に高圧水を噴射して前記被圧延材の表面のスケール
除去を行い、その後、仕上圧延を施して熱延鋼板を製造
する方法であって、前記粗圧延の終了から前記スケール
除去の開始までの区間における前記被圧延材の表面の最
高温度Ｔ（℃）と、前記被圧延材の化学成分の含有量か
ら下記（１）式で規定されるパラメータＸとの関係が下
記（２）式を満足するように、上記区間で前記被圧延材
の表面に加熱処理を施すことを特徴とする表面性状の良
好な熱延鋼板の製造方法。

【００２４】 Ｘ＝Si＋0.8×Cr+2.5×Ni-20×Ｐ-10×S （１） 但し、Si：Si含有量（単位：質量％）、 Cr：Cr含有量（単位：質量％）、 Ni：Ni含有量（単位：質量％）、 Ｐ:Ｐ含有量（単位：質量％）、 Ｓ:Ｓ含有量（単位：質量％）。

【００２５】 Ｔ≧1170-67.5/(Ｘ＋0.85) （２） （３）前記加熱処理の終了時からスケール除去の開始ま
での時間が５秒以上であることを特徴とする上記（２）
項に記載の表面性状の良好な熱延鋼板の製造方法。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図３は、本発明の方法にかかる圧延装置
の実施の形態例を模式的に示す概要図である。

【００２７】図３に示すように、この圧延装置は、粗圧
延機１と、その粗圧延機１の下流にデスケーリング装置
２と、そのデスケーリング装置２の下流に仕上圧延機３
とを備える。この圧延装置による熱延鋼板の製造は、ス
ラブを粗圧延機１で粗圧延を施して被圧延材１１（以
下、粗バーともいう）とした後、デスケーリング装置２
で粗バー１１の表面に高圧水を噴射して表面のスケール
を除去するスケール除去を施し、その後、仕上圧延機３
で仕上圧延を施して行われる。

【００２８】本発明の方法は、上記熱延鋼板の製造にお
いて、粗圧延機による粗圧延終了からデスケーリング装
置によるスケール除去の開始までの間における粗バーの
表面の最高温度と前記（１）式で規定されるパラメータ
Ｘとの関係が前記（２）を満足することを特徴とする。
この方法により、図２に示すように、スケール疵の発生
が抑制され、表面性状の良好な熱延鋼板が得られる。

【００２９】なお、粗バーの表面の最高温度は、加熱炉
でのスラブ加熱温度の調節、加熱炉抽出後粗圧延終了ま
での時間調節、粗バーの厚み変更などにより調節でき
る。図４は、本発明の別の方法にかかる圧延装置の実施
の形態例を模式的に示す概要図である。

【００３０】図４に示すように、この圧延装置は、粗圧
延機１と、その粗圧延機１の下流にデスケーリング装置
２と、そのデスケーリング装置２の下流に仕上圧延機３
とを備え、更に粗圧延機１とデスケーリング装置２との
間に粗バー加熱装置４を備える。この圧延装置による熱
延鋼板の製造は、スラブを粗圧延機１で粗圧延して粗バ
ー１１とした後、粗バー加熱装置４で粗バー１１の表面
を加熱し、次いでデスケーリング装置２で粗バー１１の
表面に高圧水を噴射して表面のスケールを除去するスケ
ール除去を施し、その後、仕上圧延機で仕上圧延を施し
て行われる。

【００３１】本発明の別の方法は、粗圧延終了からスケ
ール除去の開始までの間における前記粗バーの表面の最
高温度Ｔ（℃）と、前記粗バーの化学成分の含有量から
前記（１）式で規定されるパラメータＸとの関係が前記
（２）式を満足するように上記粗圧延終了からスケール
除去の開始までの間で粗バーの表面を加熱する加熱処理
を施すことを特徴とする。この方法により、図２に示す
ように、スケール疵の発生が抑制され、表面性状の良好
な熱延鋼板が得られる。更に、この方法により、スラブ
加熱温度を低く押さえることができ、加熱炉の損傷が抑
制される。

【００３２】ただし、加熱処理からスケール除去の開始
までの時間が短いと、スケールの生成量が不足し、スケ
ールの剥離性が低下する。好ましくは、加熱処理の終了
時からスケール除去の開始までの時間は５秒以上であ
る。更に好ましくは１０秒以上である。なお、一般的
に、仕上圧延機入側における粗バーの移動速度は製造条
件によって変化するが概ね１．２ｍ／ｓ以下である。し
たがって、粗バー加熱装置とデスケーリング装置との間
の距離は６ｍ以上とするのが望ましい。

【００３３】粗バー加熱装置としては、特にその方式を
限定するものでは無く、誘導加熱方式、通電加熱方式、
バーナ加熱方式等の装置を用いることができる。好まし
くは、誘導加熱方式である。

【００３４】本発明に係る粗圧延機は、公知の粗圧延機
でよく、例えば３基の粗圧延スタンドをタンデムに配置
した構成とされる。なお、図１では、最後尾の粗圧延ス
タンドだけを記載している。

【００３５】本発明に係るデスケーリング装置は、公知
のデスケーリング装置でよく、例えば、高圧水の噴射用
ノズルを幅方向に複数個配置した構成とされる。噴射用
ノズルとしては、例えば、高圧水の吐出圧が１４〜３０
ＭＰａ、粗バーの単位幅当たりの流量が０．０１〜０．
０４ｍ³ ／秒／ｍ、の能力を有するノズルで、スケール
除去時の粗バーの移動速度は０．５〜１．８ｍ／秒の範
囲とすることができる。

【００３６】本発明に係る仕上圧延機は、公知の仕上圧
延機でよく、例えば、５〜７基の圧延スタンドをタンデ
ムに配置した構成とされる。図１では、最初の圧延スタ
ンドだけを記載している。

【００３７】

【実施例】（実施例１）以下成分％は、質量％で示す。
図３に示す基本構成の圧延装置を用い、加熱炉で１２０
０〜１３００℃の範囲に加熱したSi含有鋼（Ｃ：０．７
％、Mn：１．４％、Si：０．８％、Cr：０．０３％、N
i：０．０２％、Ｐ：０．０１％、Ｓ：０．００４％）
のスラブを、板厚３０ｍｍの粗バーに粗圧延した後、デ
スケーリング装置で高圧水を噴射して粗バー表面のスケ
ールを除去し、次いで６基の圧延スタンドをタンデムに
配置した仕上圧延機で板厚２．６ｍｍの熱延鋼板を製造
した。得られた熱延鋼板の赤スケールの発生状況を調査
した。デスケーリング条件は、高圧水の吐出圧を１４Ｍ
Ｐａ、粗バーの単位幅当たりの流量を０．０４ｍ³ ／秒
／ｍ、デスケーリング時の粗バーの移動速度を０．８ｍ
とした。

【００３８】粗圧延終了からスケール除去の開始までの
間における粗バーの表面の最高温度、すなわち粗圧延終
了直後の粗バー表面温度と、赤スケールの発生状況を赤
スケール面積率で整理して表１に示す。なお、上記Ｓｉ
含有鋼では、臨界温度は１１２５℃である。

【００３９】

【表１】 表１に示すように、粗圧延終了直後の表面温度が１１２
５℃よりも高い条件の場合、熱延鋼板の表面には赤スケ
ールの発生が認められず、表面性状の良好な熱延鋼板が
得られた。なお、粗圧延終了からスケール除去開始まで
の時間は８秒であった。 （実施例２）図４に示す基本構成の圧延装置を用い、加
熱炉で１２２０℃に加熱した、実施例１で用いたと同じ
Si含有鋼（Ｃ：０．７％、Mn：１．４％、Si：０．８
％、Cr：０．０３％、Ni：０．０２％、Ｐ：０．０１
％、Ｓ：０．００４％）のスラブを、板厚３０ｍｍの粗
バーに粗圧延した後、誘導加熱方式の粗バー加熱装置で
粗バー表面温度を１０８０〜１１５０℃の範囲に加熱
し、次いでデスケーリング装置で高圧水を噴射して粗バ
ー表面のスケールを除去し、その後６基の圧延スタンド
をタンデムに配置した仕上圧延機で板厚２．６ｍｍの熱
延鋼板を製造した。得られた熱延鋼板の表面の赤スケー
ルの発生状況を調査した。デスケーリング条件は、高圧
水の吐出圧を３０ＭＰａ、粗バーの単位幅当たりの流量
を０．０１ｍ³／秒／ｍ、デスケーリング時の粗バーの
移動速度を０．７５〜１．５ｍの範囲とした。

【００４０】粗圧延終了からスケール除去の開始までの
間における粗バーの表面の最高温度、すなわち粗バー加
熱処理直後の粗バー表面温度と、赤スケールの発生状況
を赤スケール面積率で整理して表２に示す。

【００４１】

【表２】 表２に示すように、粗圧延終了直後の粗バーの表面温度
は１０９５℃となり、粗バーの加熱処理を実施しない場
合には赤スケール面積率が３０％以上となり、表面性状
は不良であった。粗バーに加熱処理を施し、加熱処理直
後の粗バーの表面温度を１１３０℃以上にした場合には
赤スケールの面積率は５％以下となり表面性状は良好で
あった。特に、加熱処理直後の粗バーの表面温度が１１
３０℃以上で、かつ、加熱処理の終了時からスケール除
去開始までの時間が８秒とした熱延鋼板には赤スケール
の発生は認められず極めて良好であった。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、スケール疵が少なく表
面性状に優れた熱延鋼板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スケール剥離性に及ぼす材料の表面温度とスケ
ール厚の影響を示すグラフである。

【図２】スケール疵の発生状況を成分の含有量で規定さ
れるパラメータＸと粗バー表面の最高温度との関係で整
理したグラフである。

【図３】本発明の方法にかかる圧延装置の実施の形態例
を模式的に示す概要図である。

【図４】本発明の別の方法にかかる圧延装置の実施の形
態例を模式的に示す概要図である。

【符号の説明】

１：粗圧延機、２：デスケーリング装置、３：仕上圧延
機、４：粗バー加熱装置、１１：粗バー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 純 茨城県鹿嶋市大字光３番地 住友金属工業 株式会社鹿島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K037 EA06 EA11 EA15 EA20 EA23 EA25 EA27 FA03 FB04 HA05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗圧延を施して被圧延材を得た後、該被
   圧延材の表面に高圧水を噴射して前記被圧延材の表面の
   スケール除去を行い、その後、仕上圧延を施して熱延鋼
   板を製造する方法であって、前記粗圧延の終了から前記
   スケール除去の開始までの間における前記被圧延材の表
   面の最高温度Ｔ（℃）と、前記被圧延材の化学成分の含
   有量から下記（１）式で規定されるパラメータＸとの関
   係が下記（２）式を満足することを特徴とする表面性状
   の良好な熱延鋼板の製造方法。 Ｘ＝Si＋0.8×Cr+2.5×Ni-20×Ｐ-10×S （１） 但し、Si：Si含有量（単位：質量％）、 Cr：Cr含有量（単位：質量％）、 Ni：Ni含有量（単位：質量％）、 Ｐ:Ｐ含有量（単位：質量％）、 Ｓ:Ｓ含有量（単位：質量％）。 Ｔ≧1170-67.5/(Ｘ＋0.85) （２）
2. 【請求項２】 粗圧延を施して被圧延材を得た後、該被
   圧延材の表面に高圧水を噴射して前記被圧延材の表面の
   スケール除去を行い、その後、仕上圧延を施して熱延鋼
   板を製造する方法であって、前記粗圧延の終了から前記
   スケール除去の開始までの間における前記被圧延材の表
   面の最高温度Ｔ（℃）と、前記被圧延材の化学成分の含
   有量から下記（１）式で規定されるパラメータＸとの関
   係が下記（２）式を満足するように、上記粗圧延の終了
   から前記スケール除去の開始までの間で前記被圧延材の
   表面に加熱処理を施すことを特徴とする表面性状の良好
   な熱延鋼板の製造方法。 Ｘ＝Si＋0.8×Cr+2.5×Ni-20×Ｐ-10×S （１） 但し、Si：Si含有量（単位：質量％）、 Cr：Cr含有量（単位：質量％）、 Ni：Ni含有量（単位：質量％）、 Ｐ:Ｐ含有量（単位：質量％）、 Ｓ:Ｓ含有量（単位：質量％）。 Ｔ≧1170-67.5/(Ｘ＋0.85) （２）
3. 【請求項３】 前記加熱処理の終了時からスケール除去
   の開始までの時間が５秒以上であることを特徴とする請
   求項２に記載の表面性状の良好な熱延鋼板の製造方法。