JP2002172415A

JP2002172415A - 厚鋼板冷却方法およびその装置

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Publication number: JP2002172415A
Application number: JP2001118293A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Serizawa; 良洋芹澤; Yutaka Tsuchiya; 裕土屋; Nobuhiko Mamada; 伸彦侭田; Osamu Akutsu; 治阿久津; Takayuki Honda; 貴之本田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2002-06-18
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: JP3796133B2

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼板形状の平坦度の向上と材質の均一化を図
ることができる厚鋼板冷却方法およびその装置を提供す
る。【解決手段】厚鋼板製造工程で仕上圧延後に厚鋼板を
冷却する方法において、仕上圧延を行った後に制御冷却
を行うに際して、制御冷却の前１秒以上おいてデスケー
リングを行う。厚鋼板冷却装置は、仕上圧延機１０、熱
間矯正装置１２、デスケーリング装置１４、鋼板温度計
測装置１６、および制御冷却装置１８が順次配列されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、厚鋼板製造工程に
おいて厚鋼板を制御冷却する厚鋼板冷却方法およびその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、厚鋼板の製造において仕上圧延後
の制御冷却により鋼板の強度や溶接性の向上を図ってい
る。制御冷却では、均一な材質特性および平坦度を得る
ために、板幅方向の温度分布が一様となるように冷却す
る必要がある。このために、多くの冷却方法が提案され
ている。例えば、特開平６−３２８１１８号公報、特開
平６−３３０１５５号公報または特開平７−２５６３３
１号公報による冷却方法が知られている。

【０００３】特開平６−３２８１１８号公報で開示され
た冷却方法は、圧延後に厚鋼板を制御冷却装置により冷
却して高張力鋼を製造する際、圧延中または圧延前に、
デスケーリングデバイスあるいはその他の装置を活用し
て、鋼板幅方向のスケール除去範囲を制御し、さらには
スケール残存厚を制御することにより、鋼板表面の幅方
向熱伝達係数を変化させて、冷却後の鋼板形状と材質を
均一化する。

【０００４】特開平６−３３０１５５号公報で開示され
た冷却方法は、薄肉厚鋼板の制御冷却において、圧延機
に付帯するスケール除去装置の高圧水の圧力を調整する
ことによって鋼板上のスケール厚さを制御して、鋼板表
面の熱伝達係数を制御することにより、鋼板長手方向の
機械的性質を均一にする。

【０００５】さらに、特開平７−２５６３３１号公報で
開示された冷却方法は、板幅方向で均一な材質と良好な
鋼板平坦度を得る厚鋼板の制御冷却方法で、熱間圧延中
に厚鋼板表面上のスケール厚分布を測定し、その測定値
が該厚鋼板板表面上のスケール厚分布の目標値と一致す
るように、スケール除去装置の水噴射位置および噴射水
量を制御した後に冷却する方法が開示されている。

【０００６】しかし、上述したいずれの冷却方法も、圧
延後から制御冷却の間に成長するスケール量の増加を無
視しており、また、搬送途中での鋼板面とテーブルロー
ラーとの接触による圧延後に成長したスケールの剥離発
生など、制御冷却装置前では、意図したようにスケール
厚を制御できない。また、圧延後に矯正を行ってから、
制御冷却を行う場合、矯正装置における圧延後に成長し
たスケール剥離発生もあり、スケール厚分布がばらつく
傾向にある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋼板形状の
平坦度の向上と材質の均一化を図ることができる厚鋼板
冷却方法およびその装置を提供しようとするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の厚鋼板冷却方法
は、厚鋼板製造工程で仕上圧延後に厚鋼板を冷却する方
法において、仕上圧延を行った後に制御冷却を行うに際
して、制御冷却の前１秒以上おいてデスケーリングを行
う。これは、制御冷却を行う前にデスケーリングを行う
ことで、スケール層を除去するものである。デスケーリ
ング後から制御冷却までの時間を１秒以上おくのは、強
力な冷却装置でもあるデスケーリングにより発生する表
面温度分布を均熱化するためである。

【０００９】上記厚鋼板冷却方法において、仕上圧延を
行った後に制御冷却を行うに際して、制御冷却の前２０
秒以内にデスケーリングを行う。これは、このデスケー
リングを行っても制御冷却を行うまでの時間が一定以上
長いと、除去したスケール層が成長してしまい、ローラ
ーテーブル上走行時のスケール剥離などのために、スケ
ールのばらつきが発生し、冷却の不均一が生じることと
なるからである。

【００１０】上記厚鋼板冷却方法において、仕上圧延お
よび熱間矯正を行った後にデスケーリングを行い、その
後に制御冷却を行う。熱間矯正の後にデスケーリングを
行うので、熱間矯正でスケールの一部が剥離し、デスケ
ーリングにおいてスケール剥離が容易となる。また、デ
スケーリングから制御冷却まで所定時間おくことで、鋼
板表面の復熱により温度分布が均一となる。この結果、
制御冷却において厚鋼板は均一に冷却される。

【００１１】上記厚鋼板冷却方法において、仕上圧延を
行った後にデスケーリングを行い、その後熱間矯正を行
ってから制御冷却を行う。熱間矯正の前にデスケーリン
グを行うので、熱間矯正におけるスケール疵の発生が抑
制できる。このスケール疵は、次のようにして生じる。
圧延後から熱間矯正の間に成長するスケールは圧延機か
ら矯正機までの搬送途中で鋼板面とテーブルローラーと
の接触、振動などにより部分的に剥離する。この際生じ
たスケール厚のばらつきによる凸凹が熱間矯正機を通過
した際に鋼板表面に転写されてスケール疵が生じること
になる。さらに、デスケーリングから制御冷却まで所定
時間おくことで、鋼板表面の復熱により温度分布が均一
となる。この結果、制御冷却において厚鋼板は均一に冷
却される。

【００１２】上記厚鋼板冷却方法において、厚鋼板のエ
ッジ部のみをデスケーリングするようにしてもよい。エ
ッジ部は中央部に比べて過冷却の傾向にあるので、エッ
ジ部のみデスケーリングすることも有効である。

【００１３】本発明の厚鋼板冷却装置は、厚鋼板製造設
備で制御冷却を行う装置列において、仕上圧延機、熱間
矯正装置、デスケーリング装置、鋼板温度計測装置、お
よび鋼板温度計測結果に基づいて鋼板を冷却する制御冷
却装置が順次配列されている。この装置配列により、本
発明の冷却方法を効果的に実施することができる。な
お、鋼板温度計測装置は、仕上げ圧延機と熱間矯正機の
間、あるいは熱間矯正機とデスケーリング装置の間に設
置することも可能である。

【００１４】本発明の厚鋼板冷却装置は、厚鋼板製造設
備で制御冷却を行う装置列において、仕上圧延機、デス
ケーリング装置、熱間矯正装置、鋼板温度計測装置、お
よび鋼板温度計測結果に基づいて鋼板を冷却する制御冷
却装置が順次配列されている。この装置配列により、本
発明の冷却方法を効果的に実施することができる。な
お、鋼板温度計測装置は、仕上げ圧延機とデスケーリン
グ装置の間、あるいはデスケーリング装置と熱間矯正機
の間に設置することも可能である。

【００１５】本発明の厚鋼板冷却装置は、厚鋼板製造設
備で制御冷却を行う装置列において、仕上圧延機、デス
ケーリング装置、鋼板温度計測装置、および鋼板温度計
測結果に基づいて鋼板を冷却する制御冷却装置が順次配
列されている。この装置配列により、本発明の冷却方法
を効果的に実施することができる。なお、鋼板温度計測
装置は、仕上げ圧延機とデスケーリング装置の間、ある
いはデスケーリング装置と制御冷却装置の間に設置する
ことも可能である。

【００１６】上記厚鋼板冷却装置において、前記デスケ
ーリング装置と制御冷却装置との間隔Ｌが、２０(s)・ｖ(m/s)≧Ｌ(m)≧１(s)・ｖ(m/s) （ただし、ｖは厚鋼板の通板速度）であることが望まし
い。このような間隔とすると、デスケーリングから制御
冷却までの時間は１〜２０秒となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の厚鋼板冷却方法
を実施する設備の一例を示している。図１に示すよう
に、仕上圧延機１０の後に熱間矯正装置（ローラーレベ
ラー）１２、およびこれに隣接してデスケーリング装置
１４が配置されている。デスケーリング装置１４は、高
圧水スプレー・タイプである。デスケーリング装置１４
の出側に間隔Ｌをおいて制御冷却装置１８が配置されて
いる。デスケーリング装置１４と制御冷却装置１８との
間隔Ｌは、前記２０(s)・ｖ(m/s)≧Ｌ(m)≧１(s)・ｖ
(m/s)、好ましくは２０(s)・ｖ(m/s)≧Ｌ(m)≧２(s)・
ｖ(m/s)の関係を満たすことが望ましい。デスケーリン
グ装置１４と制御冷却装置１８との間に、鋼板温度計測
装置１６が配置されている。鋼板温度計測装置１６は放
射温度計が用いられており、鋼板表面温度を計測する。
制御冷却装置１８は、鋼板表面温度の計測結果に基づい
て鋼板１の冷却速度および冷却停止温度を調整する。な
お、仕上圧延機１０の上流側に主な装置として加熱炉、
粗圧延機など（いずれも図示しない）が配置されてい
る。

【００１８】本発明の厚鋼板冷却方法では、制御冷却の
前１秒以上おいて、デスケーリングを行う。その理由は
次のとおりである。

【００１９】デスケーリングは、スケールを除去すると
ともにスケール厚み分布のばらつき（スケールむら）を
なくす。スケールむらがあると、鋼板を一様に冷却する
ことができない。

【００２０】また、高圧水を噴射するデスケーリング
は、強力な冷却装置でもある。デスケーリングの高圧水
噴流は、通常デスケーリングを確実に行うために、図６
に示すように、水噴流衝突に重なり部を設ける。この結
果、図７に示すように、デスケーリング水噴流重なり部
は、ノズル噴流衝突部と鋼板表面温度が異なる。その温
度分布を維持したまま制御冷却すると温度差が拡大する
ことになる。そこで、鋼板表面の復熱による温度分布の
均一化を図るため、デスケーリング後、所定の時間をお
いて制御冷却し、均一冷却を図る。図８(a) はデスケー
リングを行わない場合の鋼板表面温度分布を示し、図８
(b) はデスケーリング後、所定の時間をおいた場合の鋼
板表面温度分布を示している。図８から後者の場合、鋼
板表面温度分布はほぼ均一になっていることがわかる。

【００２１】前記所定時間は、１s 好ましくは２s以上
が望ましい。１s 未満であると鋼板表面の復熱が十分で
なく、温度分布が残ることがある。所定時間を２s以上
とすると、確実に復熱させることができる。さらに、デ
スケーリング後から１秒以上おくと、スケールが成長す
る状態となる。制御冷却においてスケール層が全くない
場合の冷却速度は、スケール層がたとえば、３０μm程
度ある時より遅くなってしまう。したがって、５秒程度
経過し、スケールが１μm以上になった後に制御冷却を
行う場合は、鋼板の冷却速度が１秒程度の時より向上す
ることになり、鋼板の材質面では有利になる場合があ
る。

【００２２】本発明の厚鋼板冷却方法では、制御冷却の
２０秒以内にデスケーリングを行う。その理由は次のと
おりである。デスケーリングは、スケールを除去すると
ともにスケール厚み分布のばらつき（スケールむら）を
なくす。スケールむらがあると、鋼板を一様に冷却する
ことができない。

【００２３】デスケーリングを行った後も制御冷却前は
鋼板温度が高く、スケールは発生成長して厚くなる。制
御冷却後の温度分布を均一にするためには、スケールが
成長しても、その成長した厚みが少なく、たとえ一部が
剥離したとしても温度むらが少ない状態で制御冷却を行
う必要がある。本発明者らは、こうした不均一が発生し
得ない条件を種々実験などして検討したところ、デスケ
ーリングを行ってから２０秒以内に制御冷却を行うので
あれば、デスケーリング後に成長したスケール層の成長
量が少なく、ローラーテーブルなどで一部剥離したとし
ても、制御冷却時の温度不均一を許容範囲内に抑制しう
ることを見いだした。この結果を図１０に示す。図１０
に示すように、デスケーリング後２０秒を過ぎると。制
御冷却後の温度ばらつきが増加し、製品不合格率が増加
してしまう。このように、鋼板表面に発生するスケール
むらを除去することにより、均一な冷却を行うことがで
き、材質および板形状も均一になる。

【００２４】なお、この際のデスケーリング時の決定を
行うべく、水圧１０ＭＰa、ノズル１個あたりの水量、
毎分１０リットル、デスケーリング水噴射広がり角度３
７度の条件でノズルと鋼板との間の距離を１８０，２０
０，２２０mmで実験を行った。この結果、ノズルと鋼板
との間の距離が２００mm以上になると冷却の均一化の効
果は低下した。つまり、ノズルと鋼板の間の距離は、好
ましくは、２００mm未満であることが望ましい。デスケ
ーリングにおいては、水圧が高く、ノズル１個あたりの
水量が多く、デスケーリング水噴射広がり角度が小さ
く、また、鋼板とノズルの間の距離が近いほどスケール
を除去する能力は高くなることが一般に知られている。
また、ノズルと鋼板の間の距離が増加すると著しくスケ
ール除去能力が低下することも知られている。したがっ
て、デスケーリング条件としては、今回の使用した条件
より、スケールを除去する能力が強くなる条件にすれ
ば、冷却の均一化効果を期待できる。この際、一般にデ
スケーリング入射角といわれる、デスケーリング噴射水
がなす面と鋼板に鉛直な方向とながす角度は０度と１５
度で行った。この入射角の影響はあまりなかった。

【００２５】熱間矯正装置１２は、仕上圧延後の厚鋼板
１の形状不良を矯正して鋼板を平坦にするとともに、ス
ケールの一部を剥離する、またはデスケーリングによる
スケール剥離を助ける。図３は、熱間矯正によりスケー
ル５が剥離し、鋼板表面２が露出した状態を示してい
る。例えば、剥離したスケール厚みは１０〜４０μm、
幅は５０〜３００mm、長さは１００〜１０，０００mm程
度である。図４は、熱間矯正後にデスケーリングした場
合が、熱間矯正しない場合よりもスケール厚が小さい、
つまりスケール剥離が大きいことを示している。これ
は、熱間矯正でスケールの一部が剥離し、また熱間矯正
によりスケールに微細なクラックが生じ、高圧水スプレ
ーによるスケール剥離が容易となるためである。

【００２６】図２は、本発明の厚鋼板冷却方法を実施す
る設備の別の一例を示している。図２に示すように、仕
上圧延機１０の後にデスケーリング装置１４、およびこ
れに隣接して熱間矯正装置（ローラーレベラー）１２が
配置されている。デスケーリング装置１４は、高圧水ス
プレー・タイプである。デスケーリング装置１４の出側
に間隔Ｌをおいて制御冷却装置１８が配置されている。
この間隔Ｌの間に熱間矯正装置１２が配置されている。
デスケーリング装置１４と制御冷却装置１８との間隔Ｌ
は、前記２０(s)・ｖ(m/s)≧Ｌ(m)≧１(s)・ｖ(m/s)、
好ましくは２０(s)・ｖ(m/s)≧Ｌ(m)≧２(s)・ｖ(m/s)
の関係を満たすことが望ましい。熱間矯正装置１２と制
御冷却装置１８との間に、鋼板温度計測装置１６が配置
されている。鋼板温度計測装置１６は放射温度計が用い
られており、鋼板表面温度を計測する。制御冷却装置１
８は、鋼板表面温度の計測結果に基づいて鋼板１の冷却
速度および冷却停止温度を調整する。なお、仕上圧延機
１０の上流側に主な装置として加熱炉、粗圧延機など
（いずれも図示しない）が配置されている。

【００２７】本発明の厚鋼板冷却方法では、前述のよう
に、熱間矯正装置のスケール剥離を容易にする効果を享
受することはできないが、図５に示すように、矯正装置
にスケールが噛み込んだ際の疵の発生を抑止することが
できる。この方法においても、図８(b)に見られるよう
に、鋼板表面温度分布はほぼ均一にする効果を得ること
ができる。

【００２８】図１１は、本発明の厚鋼板冷却方法を実施
する設備の別の一例を示している。図１１に示すよう
に、仕上圧延機１０の後にデスケーリング装置１４配置
されている。デスケーリング装置１４は、高圧水スプレ
ー・タイプである。デスケーリング装置１４の出側に間
隔Ｌをおいて制御冷却装置１８が配置されている。デス
ケーリング装置１４と制御冷却装置１８との間隔Ｌは、
前記２０(s)・ｖ(m/s)≧Ｌ(m)≧１(s)・ｖ(m/s)、好ま
しくは２０(s)・ｖ(m/s)≧Ｌ(m)≧２(s)・ｖ(m/s)の関
係を満たすことが望ましい。デスケーリング装置１４と
制御冷却装置１８との間に、鋼板温度計測装置１６が配
置されている。鋼板温度計測装置１６は放射温度計が用
いられており、鋼板表面温度を計測する。制御冷却装置
１８は、鋼板表面温度の計測結果に基づいて鋼板１の冷
却速度および冷却停止温度を調整する。なお、仕上圧延
機１０の上流側に主な装置として加熱炉、粗圧延機など
（いずれも図示しない）が配置されている。

【００２９】本発明の厚鋼板冷却方法では、前述のよう
に、熱間矯正装置による制御冷却前の鋼板形状の矯正効
果を得ることができない。このため、鋼板の尾端すなわ
ち、鋼板の部位のうち最後に仕上圧延機を出る部位につ
いては、場合によっては形状が悪く、冷却の均一性が乱
れることがあるが、鋼板の大部分においては、この方法
においても、図８(b)に見られるように、鋼板表面温度
分布はほぼ均一にする効果を得ることができる。

【００３０】鋼板エッジ部は、中央部に比べて過冷却の
傾向にある。一様に冷却するために、スケールは鋼板表
面に比べて熱伝達率が高いことを利用して、鋼板エッジ
部のみをデスケーリングすることも有効である。デスケ
ーリングする鋼板エッジ部の幅は鋼板の幅によるが５０
〜２００mm程度である。

【００３１】

【実施例】板厚３０mm、板幅３０００mmの厚鋼板を仕上
圧延機で圧延し、熱間矯正した後、デスケーリングを行
った。デスケーリング条件は、ノズル水圧：１０ＭＰ
ａ、ノズル１個当たりの水量：１５リットル／分・個、
鋼板とノズルの距離：１８０mm、デスケーリング水噴射
広がり角度２５度、デスケーリング入射角度：１５度と
した。ついで、鋼板温度計測装置で鋼板表面温度を計測
し、８００℃から目標とする５００℃まで冷却した。こ
の際、デスケーリングから２秒おいて制御冷却を行っ
た。その結果、本発明法は従来法に比べて平坦度が向上
することが明らかになり、図９に示すように形状不良に
よる不合格率が１０％から５％に低下した。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による厚鋼板
の冷却方法を採用することにより、鋼板温度の均一化を
図ることができ、それに伴う鋼板形状の平坦度の向上と
材質の均一化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の厚鋼板冷却方法を実施する設備の構成
図の一つである。

【図２】本発明の厚鋼板冷却方法を実施する設備の構成
図の一つである。

【図３】熱間矯正によるスケールの剥離状態を模式的に
示す図面である。

【図４】熱間矯正有無によるデスケーリング後のスケー
ル厚の違いを示すグラフである。

【図５】熱間矯正有無によるスケール疵発生の違いを示
すグラフである。

【図６】デスケーリング水噴流衝突の状態を模式的に示
す平面図である。

【図７】デスケーリング水噴流衝突の違いによる鋼板温
度変化を示す線図である。

【図８】(a) はデスケーリングを行わない場合の鋼板表
面温度分布、(b) はデスケーリング後、所定の時間をお
いた場合の鋼板表面温度分布を示すグラフである。

【図９】形状不良による不合格率を、本発明法と従来法
とを比較して示す線図である。

【図１０】デスケーリング〜制御冷却までの時間が変化
した場合の製品不合格率の変化を示す図である。

【図１１】本発明の厚鋼板冷却方法を実施する設備の構
成図の一つである。

【符号の説明】

１厚鋼板２鋼板表面５スケール１０仕上圧延機１２熱間矯正装置１４デスケーリング装置１６鋼板温度計測装置１８制御冷却装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者侭田伸彦千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者阿久津治千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者本田貴之大分県大分市大字西ノ洲１番地新日本製鐵株式会社大分製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚鋼板製造工程で仕上圧延後に厚鋼板を
冷却する方法において、仕上圧延を行った後に制御冷却
を行うに際して、制御冷却の前１秒以上おいてデスケー
リングを行うことを特徴とする厚鋼板冷却方法。
【請求項２】厚鋼板製造工程で仕上圧延後に厚鋼板を
冷却する方法において、仕上圧延を行った後に制御冷却
を行うに際して、制御冷却の前２０秒以内にデスケーリ
ングを行うことを特徴とする請求項１記載の厚鋼板冷却
方法。
【請求項３】厚鋼板製造工程で仕上圧延後に厚鋼板を
冷却する方法において、仕上圧延および熱間矯正を行っ
た後にデスケーリングを行い、その後に制御冷却を行う
請求項１または請求項２記載の厚鋼板冷却方法。
【請求項４】厚鋼板製造工程で仕上圧延後に厚鋼板を
冷却する方法において、仕上圧延を行った後にデスケー
リングを行い、その後熱間矯正を行ってから制御冷却を
行う請求項１または請求項２記載の厚鋼板冷却方法。
【請求項５】前記厚鋼板のエッジ部のみをデスケーリ
ングする請求項１〜４のいずれか１項に記載の厚鋼板冷
却方法。
【請求項６】厚鋼板製造設備で制御冷却を行う装置列
において、仕上圧延機、熱間矯正装置、デスケーリング
装置、鋼板温度計測装置、および鋼板温度計測結果に基
づいて鋼板を冷却する制御冷却装置が順次配列されてい
ることを特徴とする厚鋼板冷却装置。
【請求項７】厚鋼板製造設備で制御冷却を行う装置列
において、仕上圧延機、デスケーリング装置、熱間矯正
装置、鋼板温度計測装置、および鋼板温度計測結果に基
づいて鋼板を冷却する制御冷却装置が順次配列されてい
ることを特徴とする厚鋼板冷却装置。
【請求項８】厚鋼板製造設備で制御冷却を行う装置列
において、仕上圧延機、デスケーリング装置、鋼板温度
計測装置、および鋼板温度計測結果に基づいて鋼板を冷
却する制御冷却装置が順次配列されていることを特徴と
する厚鋼板冷却装置。
【請求項９】前記デスケーリング装置と制御冷却装置
との間隔Ｌが、鋼板の通板速度ｖに対して、２０(s)・ｖ(m/s)≧Ｌ(m)≧１(s)・ｖ(m/s) という条件を満足することを特徴とする請求項６〜８の
いずれか１項に記載の厚鋼板冷却装置。