JP2010069505A - 鋳片の精整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スカーフィングすることにより発生する鋳片表面の色むらを抑制し、鋳片表面に残存する疵を精度良く検出して、製品品質の向上を図ることが可能な鋳片の精整方法を提供する。
【解決手段】連続鋳造機１０で製造した鋳片１１の表面をスカーフィングすることにより発生する鋳片１１の表面の色むらを抑制する鋳片の精整方法であって、鋳片１１は炭素濃度が０．０７質量％以下の低炭素鋼であり、鋳片１１の温度を４００℃以上１０００℃以下の範囲内にした後に、鋳片１１の表面をスカーフィングする。
【選択図】図２

Description

本発明は、スカーフィングした後の鋳片表面の疵検査で、精度良く疵を検出するための鋳片の精整方法に係り、更に詳細には、スカーフィングすることにより発生する鋳片表面の色むらを抑制する鋳片の精整方法に関する。

従来、例えば、自動車や缶詰め等に使用する鋼板は、連続鋳造機で製造したスラブ（鋳片の一例）の表面をスカーフィング（以下、溶削手入れともいう）して、鋳片表面のスケールや疵を除去し、更に光学式疵検査装置で残存する疵を検出して、これをグラインダー等で除去した後、後工程（例えば、熱間工程）で圧延処理して製造されている。なお、スカーフィングとは、スラブの表面に生じた疵や不純物を、燃焼ガスと酸素で熱化学的に溶削する作業を意味する。
この光学式疵検査装置は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、撮像カメラ９０と照明９１を有するものであり、この撮像カメラ９０及び照明９１をスラブ９２に対して相対移動させる装置である。なお、ここでは、スラブ９２を複数の載置台９３上に載置し、このスラブ９２を上方から、ガイドレール９４に沿って移動する撮像カメラ９０及び照明９１により撮像している。
これにより、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、スラブ９２の表面の疵９５の凹凸によって生じる輝度差（陰影）を読み取り、疵９５を検出できる。

しかし、スカーフィングした後のスラブ９２の表面には、図６に示すように、色むらが存在する場合があり、この色むらが生ずると光学式疵検査装置の原理上輝度差が発生する。このため、色むらと疵の凹凸による輝度差（陰影）との区別が困難となり、その結果、疵の識別が困難となるため、後工程前に除去すべき疵を見落とす懸念があった。なお、スカーフィングした後に検査し、その結果に基づいて残存する疵の除去を行うスラブに対して、スカーフィングは、例えば、温度が２００℃以下の低温のスラブに対して行っていた。
また、このようなスラブ表面の色むらの発生現象は、特に低炭素鋼（炭素濃度：０．０７質量％以下）や極低炭素鋼（炭素濃度：５０ｐｐｍ以下）をスカーフィングした場合に発生し易かった。

そこで、従来のスラブのスカーフィング方法について検討した。
例えば、特許文献１には、鋼を連続鋳造後、直ちに鋳片の表面を溶削手入れする際に、鋳片の表面温度を、Ａｒ_３−５０℃以下かつ４００℃以上に冷却した後にスカーフィングする方法が開示されている。
また、特許文献２には、溶削手入れ終了後、直ちに手入れした鋳片表面を急冷する方法が開示されている。
そして、特許文献３には、スラブを溶削する直前のスラブ表面温度Ｔｓが、スラブの成分組成から算出される［Ｃ_ｅｑ］との関係で、規定した関係式を満たすように、溶削手入れする方法が開示されている。

特開平７−２５１２６５号公報 特開２００３−３３８５０号公報 特開平１０−２６３７７０号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、鋳片の表層部の組織を微細化することで、その表層部の延性を向上させて、溶削時あるいは圧延時における鋳片の割れを防止することを目的としている。このため、鋳片の精整時の疵の見落としを防止するため、鋳片の表面の色むらを抑制するというものではなく、特に、鋳片表面の色むらの発生現象が発生し易い低炭素鋼（０．０７質量％以下）の鋳片に対する疵検出精度の問題を解決するに至っていない。このことは、特許文献１の実施例において、炭素濃度が０．０７質量％以上（主として０．２２〜０．３５質量％）の範囲で試験を行っていることからも明らかである。

また、特許文献２の方法も、前記した特許文献１と同様、急冷することによる表層組織の微細化を目的としており、このため、鋳片の表面の色むらを抑制するというものではない。従って、特許文献２は、溶削手入れした後に急冷することを要件としており、溶削手入れする際の鋳片の温度についての検討がなされておらず、また鋳片表面の色むらの発生現象が発生し易い低炭素鋼の鋳片に対する疵検出精度の問題を解決するに至っていない。

そして、特許文献３の方法は、割れ感受性を高める成分を含有するスラブを溶削手入れする際の微細割れの発生防止を目的としている。このため、スラブの表面の色むらを抑制するというものではなく、特に、スラブ表面の色むらの発生現象が発生し易い低炭素鋼の鋳片に対する疵検出精度の問題を解決するに至っていない。このことは、特許文献３の実施例において、Ｓ２０Ｃ、Ｓ３５Ｃ、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５５Ｃ、及びＳＫ３〜５のスラブ、即ち炭素濃度が０．１８〜０．９０質量％の範囲のスラブについて試験を行っていることからも明らかである。

以上のことから、特許文献１〜３の方法を用いても、スカーフィングにより発生する鋳片表面の色むらを抑制することができず、その結果、スカーフィングした後に鋳片に残存する疵を検出することができず、製品品質の低下を招く恐れがあった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、スカーフィングすることにより発生する鋳片表面の色むらを抑制し、鋳片表面に残存する疵を精度良く検出して、製品品質の向上を図ることが可能な鋳片の精整方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る鋳片の精整方法は、連続鋳造機で製造した鋳片の表面をスカーフィングすることにより発生する該鋳片の表面の色むらを抑制する鋳片の精整方法であって、
前記鋳片は炭素濃度が０．０７質量％以下の低炭素鋼であり、該鋳片の温度を４００℃以上１０００℃以下の範囲内にした後に、該鋳片の表面をスカーフィングする。

本発明に係る鋳片の精整方法において、スカーフィングした前記鋳片の表面を光学式疵検査装置により検査した後、検出した該鋳片の疵を疵除去装置により除去することが好ましい。
本発明に係る鋳片の精整方法において、前記鋳片は炭素濃度が５０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼であることが好ましい。
本発明に係る鋳片の精整方法において、スカーフィングする前の前記鋳片の温度は、前記連続鋳造機の出側からスカーフィングするまでの時間で調整することが好ましい。

本発明に係る鋳片の精整方法は、鋳片の温度を４００℃以上１０００℃以下の範囲内にした後、鋳片の表面をスカーフィングするので、鋳片の温度に起因したスカーフィング後の鋳片表面の色むらの発生を抑制できる。更に、この鋳片は、炭素濃度が０．０７質量％以下の低炭素鋼であるので、特にスカーフィングする際の温度変化により鋳片の表面に発生する色むらを抑制できる。
これにより、スカーフィング後に鋳片表面に残存する疵を、色むらにより邪魔されることなく精度良く検出できるので、これを除去することで製品品質の向上が図れる。

また、鋳片を、炭素濃度が５０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼とした場合、スカーフィングする際の温度変化により鋳片表面への色むらの発生が更に顕著となるので、上記した効果が更に顕著に現れる。
そして、スカーフィングする前の鋳片の温度を、連続鋳造機の出側からスカーフィングするまでの時間によって調整する場合、例えば、鋳片の再加熱等を行う必要がないので、再加熱に要する時間や熱エネルギーが不要となり、製造時間の短縮や製造コストの低減が図れる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る鋳片の精整方法のフロー図、図２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同鋳片の精整方法に使用するマシンスカーフ設備の平面図、背面図、側面図である。

図１、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る鋳片の精整方法は、連続鋳造機１０で製造したスラブ（鋳片の一例）１１の表面をスカーフィング（以下、溶削手入れともいう）することにより発生するスラブ１１の表面の色むらを抑制し、スカーフィング後にスラブ１１の表面に残存する疵を精度良く検出して、製品品質の向上を図る方法である。
本願発明者らは、種々の試験を行った結果、スカーフィング後のスラブの表面の色むらの発生が、スラブの炭素濃度と、スカーフィングする際のスラブの温度に大きく影響することを知見し、本発明に至った。以下、詳しく説明する。

まず、連続鋳造機１０でスラブ１１を製造する。
このスラブ１１は、炭素濃度（炭素含有量）が０．０７質量％（７００ｐｐｍ）以下の低炭素鋼である。このように、スラブの炭素濃度を０．０７質量％以下に規定したのは、炭素濃度が低くなるに伴って、スカーフィング後に鋳片の表面に色むらが発生し易くなり、しかもスカーフィングする際の温度変化により、色むらの発生が顕著となるからである。従って、色むら発生の抑制効果を更に顕著にするには、スラブを、炭素濃度が５０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼とすることが好ましい。
上記したように、スラブは、炭素濃度が低くなるに伴って、その表面に色むらが発生し易くなるため、炭素濃度の下限値については規定していないが、現状の製品では、５ｐｐｍ、更には１０ｐｐｍ程度である。

次に、連続鋳造機１０で製造したスラブ１１の表面温度を、例えば、放射温度計のような温度測定手段（図示しない）により測定し、４００℃以上１０００℃以下の範囲内に調整した後、複数のローラ１２を介してマシンスカーフ設備１３へ搬送し、スラブ１１の表面をスカーフィング（スカーフ）する。このスラブ１１の表面温度は、スカーフィング直前の温度であるため、スカーフィング温度（スカーフ温度）ともいう。
色むらは、スカーフィングした後に、スラブの表面に形成されるスケールの厚みや組成が不均一であるために発生する。これに対し、スラブの炭素濃度が高い場合（０．０７質量％超）、あるいは炭素濃度が低くてもスカーフ温度が高い場合（０．０７質量％以下かつ４００℃以上）には、スカーフィングした後に、スラブの表面にスケールが均一に生成するため、色むらが発生しない。

以上のことから、スラブの表面温度を４００℃以上とした後にスカーフィングすることで、スラブの表面にスケールを均一に生成させることができ、色むらを抑制できる。
一方、連続鋳造機１０で製造したスラブ１１は、連続鋳造機１０の出側での温度が約１０００℃であるため、この温度を超える温度でスカーフィングするには、スラブの加熱が必要となり、また設備への熱負荷も大きくなり、加熱設備等の過大な設備費用が必要となる。
従って、スラブの表面温度を、４００℃以上１０００℃以下の範囲内としたが、好ましくは、下限を５００℃、更には６００℃、上限を９００℃、更には８００℃とする。特に、スラブの炭素濃度を５０ｐｐｍ以下とした場合には、スラブの表面温度を５００℃以上とするのがよく、更には５５０℃以上とするのが好ましい。

なお、連続鋳造機１０で製造されたスラブ１１は、前記したように、連続鋳造機１０の出側で約１０００℃の温度を有している。このため、スカーフィングする前のスラブ１１の温度は、鋳造してからマシンスカーフ設備１３へ搬送するまでの時間や搬送方法（例えば、ローラ１２による搬送速度）を制御し、連続鋳造機１０の出側からスカーフィングするまでの時間の長さによって調整することが好ましい。例えば、連続鋳造機１０の出側からスカーフィングするまでの時間を長くすることで、スラブの表面温度を前記した範囲の低温側に調整でき、またスカーフィングするまでの時間を短くすることで、スラブの表面温度を高温側に調整できる。

このマシンスカーフ設備１３は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、固定台１４に溶削ガスであるＬＰＧと酸素を噴出するバーナ１５が設けられた従来公知の装置である（例えば、特開２００７−６９２２３号公報）。
このマシンスカーフ設備１３は、その上下方向の両側に、バーナ１５と、バーナ１５からの火炎をスラブ１１の表面に対して斜めに吹き付ける複数の開口部１６とが設けられたものである。なお、複数の開口部１６は、スラブ１１の幅方向に渡って設けられている。

これにより、連続鋳造機１０で鋳造したスラブ１１を、複数のローラ１２でマシンスカーフ設備１３まで搬送し、ＬＰＧと酸素を用いて、スラブ１１の表層部（例えば、溶削厚みが１．５〜４．５ｍｍ程度）をスカーフィングし、スラブ１１の表面に形成されたスケールや疵等を除去できる。なお、スカーフィングは、スラブ１１の厚み方向両側の２面のみに行っているが、更にスラブ１１の幅方向両側の２面を加えた合計４面に行ってもよい。
このように、スカーフィングが終了したスラブ１１の表面に対して、更に高圧水や高圧気体を吹き付け、スラブ１１の表面に残存する溶削ノロやスケールを除去する。

次に、スカーフィングしたスラブ１１の表面を光学式疵検査装置により検査する。
この光学式疵検査装置には、スラブ１１の表面に上方より照明光を当てて反射光をＣＣＤカメラ等で撮像し、疵の凹凸によって生じる輝度差（陰影）を読み取ることで疵を検知する方法を用いた装置を使用できる（図４（Ａ）、（Ｂ）、図５（Ａ）、（Ｂ）参照）。これにより、撮像した画像から読み取った残留疵の位置や大きさ、研削量等の情報が得られる。
そして、これら情報を、グラインダーや研削機等の疵除去装置に伝送し、検出したスラブ１１の疵を除去する。
以上に示したスカーフィング、疵の検出、及び疵の除去が、スラブ精整工程を構成する。
このようにして、疵を除去したスラブ１１を熱間工程等の後工程で圧延処理することにより、欠陥の無い製品品質の優れた鋼板を製造できる。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
まず、炭素濃度が、５０ｐｐｍ以下、５０ｐｐｍ超０．０７質量％以下、及び０．０７質量％超の各スラブ（厚み：２５０ｍｍ、幅：１０００〜１３００ｍｍ）を、連続鋳造機でそれぞれ鋳造し、このスラブをスカーフィングして色むら発生の有無を調査した。この結果を表１に示す。なお、表１には、スラブの炭素濃度ごとに、スカーフィングを行う直前のスラブの表面温度と、スカーフィング後のスラブ表面の色むら発生の有無との関係を示している。

この表１において、色むらの発生が全く無い場合を「◎」、殆ど無い場合を「○」、若干有る場合を「△」、有る場合を「×」とした。また、スラブの炭素濃度は、５０ｐｐｍ以下（種として２０ｐｐｍ）を「鋼種１」、５０ｐｐｍ超０．０７質量％以下（種として４００〜５００ｐｐｍ）を「鋼種２」、０．０７質量％超を「鋼種３」とした。

表１から明らかなように、炭素濃度が０．０７質量％以下、更には５０ｐｐｍ以下のスラブに対し、前記したマシンスカーフ設備でスカーフィングを実施する場合、スラブの表面温度を４００℃以上（好ましくは５００℃以上）にしてスカーフィングすることで、色むらの発生を抑制、更には防止できることを確認できた。なお、炭素濃度が０．０７質量％を超えるスラブでは、スラブの表面温度の変化に関わらず、色むらが殆ど発生しなかった。

次に、スカーフィング直前のスラブの表面温度と、スラブ表面の疵視認率との関係について、図３を参照しながら説明する。なお、図３は、上記した表１の「鋼種１」について検討した結果である。また、図３の縦軸であるスラブ表面の疵視認率とは、スラブを冷却した後に目視で確認した疵の個数に対する光学式疵検査装置で視認した疵の個数の割合、即ち以下に示す式から得られる値である。
（光学式疵検査装置で視認した疵の個数）／（スラブを冷却した後に目視で確認した疵の個数）×１００（％）
つまり、この値が低くなるほど、色むらによる疵の検出精度が悪化することを示している。

図３から明らかなように、スカーフィング直前のスラブの表面温度を４００℃以上とすることで、炭素濃度が５０ｐｐｍ以下のスラブでも、９５％以上の疵を検出できることを確認できた。
以上のことから、本願発明の鋳片の精整方法を使用することで、スカーフィングすることにより発生する鋳片表面の色むらを抑制できるので、鋳片表面に残存する疵を精度良く検出して、これを除去し、製品品質の向上が図れることを確認できた。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の鋳片の精整方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、鋳片の一例であるスラブについて説明したが、他の鋳片、例えば、ビレットやブルームでもよく、鋳片の形状が限定されるものではない。
そして、前記実施の形態においては、連続鋳造機で鋳造されたスラブを、ローラでマシンスカーフ設備まで搬送した場合について説明したが、他の搬送機、例えば、クレーン等で搬送してもよい。

本発明の一実施の形態に係る鋳片の精整方法のフロー図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同鋳片の精整方法に使用するマシンスカーフ設備の平面図、背面図、側面図である。 スカーフィング直前のスラブの表面温度とスラブ表面の疵視認率との関係を示す説明図である。 （Ａ）は光学式疵検査装置の原理を示す説明図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図である。 （Ａ）は光学式疵検査装置の照明が疵に当たった場合の疵の陰影のできかたを示す説明図、（Ｂ）は光学式疵検査装置の撮像カメラで撮像したイメージの説明図である。 スラブの表面状態を示す説明図である。

符号の説明

１０：連続鋳造機、１１：スラブ（鋳片）、１２：ローラ、１３：マシンスカーフ設備、１４：固定台、１５：バーナ、１６：開口部

Claims (4)

1. 連続鋳造機で製造した鋳片の表面をスカーフィングすることにより発生する該鋳片の表面の色むらを抑制する鋳片の精整方法であって、
   前記鋳片は炭素濃度が０．０７質量％以下の低炭素鋼であり、該鋳片の温度を４００℃以上１０００℃以下の範囲内にした後に、該鋳片の表面をスカーフィングすることを特徴とする鋳片の精整方法。
2. 請求項１記載の鋳片の精整方法において、スカーフィングした前記鋳片の表面を光学式疵検査装置により検査した後、検出した該鋳片の疵を疵除去装置により除去することを特徴とする鋳片の精整方法。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載の鋳片の精整方法において、前記鋳片は炭素濃度が５０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼であることを特徴とする鋳片の精整方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳片の精整方法において、スカーフィングする前の前記鋳片の温度は、前記連続鋳造機の出側からスカーフィングするまでの時間で調整することを特徴とする鋳片の精整方法。

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