JP3539271B2 - 鋼片のスケール除去方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間仕上圧延機の入側に配設された脱スケール装置によって鋼片のスケールを除去する方法に関し、特にSi含有鋼片に有効なスケール除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱間圧延による熱延鋼板の製造にあたっては、素材スラブを酸化性雰囲気の加熱炉内で1100〜1400°Cの温度で数時間にわたり加熱し、その後、粗圧延、仕上圧延されて熱延鋼板とされる。ここで、加熱炉内での加熱時に鋼板に生成した一次スケールが十分剥離されないままの状態で圧延されると、仕上圧延後の製品の表面にスケールが食い込んでスケール疵となって残る。この様なスケール疵が発生すると製品の表面性状が著しく損なわれるとともに曲げ加工の際等にクラックの起点となるため、製品の品質に重大な弊害をおよぼす。
【0003】
従って、この様なスケール疵の発生を防止する目的で、通常、仕上圧延機の入側に、約100〜150kg/cm2の水圧で鋼板表面上のスケ一ルを剥離・除去する脱スケール装置を設置している。
しかしながら、スケール剥離性の良否は、脱スケール装置の操業条件の他にスケールの性状、即ち組成や構造等によって大きく影響されているのが実情であり、特にSi(シリコン)含有量の多い鋼の一次スケールの場合は、甚だしく剥離し難くなることが知られている。これは、加熱炉内での加熱時の高温酸化に際して、鋼中に含まれるSiが選択酸化を受けて熱可塑性の大きい2FeO・SiO2(フェヤライト)の組成を作り、メタルとの界面が複雑に入り組んだ特有構造のサブスケール層が形成されることによるものである。
【0004】
例えば、Siを0.1wt%以上含有する鋼を熱処理する場合には、上述したサブスケール層の生成が著しく、これが剥離しないままに圧延されるため、圧延後の製品表面に無数のスケール疵が残り、製品の商品価値を著しく低下させることがある。
また、一次スケール除去後に生じる二次スケ一ルについても、通常の脱スケール装置では十分に剥離・除去することができず、その結果、製品表面にスケール疵が残ることが多い。
【0005】
そこで、この様な問題を回避する技術として、特公昭60−1085号公報に示すように、Siを0.1〜4.00wt%含有する鋼からなるスラブを熱間圧延して熱延鋼板を製造するに際し、圧延間始時点から起算した累積圧下率が65%以上となり、且つ、鋼片温度が1000°C以上にある圧延期間内において、80〜250kg/cm2の高圧水ジェツトによる脱スケールを累積時間にして0.04秒以上施すことにより、Si含有鋼片のスケールを除去する方法が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の鋼片のスケール除去方法においては、仕上圧延機の入側での鋼片温度を1000°C以上に保つ必要があるため、加熱炉からの鋼片の高温抽出が必要となって、加熱炉の原単位の悪化やスケールロスの増加を招き、また、圧下率や脱スケール時間に種々の制約が生じて圧延作業も繁雑になるという不都合がある。
【0007】
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、通常の脱スケール装置を用いて容易、かつ確実にSi含有鋼に発生するスケールを除去することができると共に、加熱炉の原単位の悪化やスケールロスの増加を招くことがない鋼片のスケール除去方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項1に係る鋼片のスケール除去方法は、熱間仕上圧延機の入側に配設された高圧水ジェットによる脱スケール装置によって鋼片のスケールを除去する方法において、
粗圧延後の前記鋼片の表層を前記脱スケール装置の上流側で加熱した後、予め把握された該鋼片が均熱化されるまでの時間内に該脱スケール装置によるスケール除去を行うに際し、
前記鋼片の表層の加熱を、該鋼片の表層との間に所定の間隔をあけた状態で前記鋼片の幅及び厚み方向に沿って圧延方向に巻回された高周波誘導加熱コイルを備えた高周波誘導加熱装置を用いて行うとともに、
前記鋼片の電気浸透深さをδ[m]、電気抵抗率をρ S [μΩcm]、比透磁率をμ S [−]、熱伝導率をλ[w/mK]、比熱をC[J/kgK]、密度をρ[kg/m 3 ]、高周波誘導加熱の周波数をf[Hz]、鋼片の厚さをD[m]とした場合に、前記鋼片が均熱化されるまでの時間t[sec]を、下記の式(1)及び(2)から求めることを特徴とする。
【0010】
δ=0.0503(ρS/fμS)1/2 …(1)
t=(D/2−δ/2)2/(3a) a=λ/(Cρ) …(2)
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の一例であるSi含有鋼片のスケール除去方法を説明するための説明図、図2は高周波誘導加熱装置の概略斜視図、図3は高周波誘導加熱装置によって鋼片内部に交番磁界が印加された状態を示す説明図、図4は高周波誘導加熱コイルの電流の流れと鋼片内部に生起する誘導電流の流れを示す説明図、図5は鋼片の厚さ方向の電流分布を示す説明図、図6は高周波誘導加熱装置による鋼片の加熱前後における該鋼片の表面温度と内部温度と平均温度の推移を示すグラフ図である。
【0012】
図1において符号1はSiを0.5wt%以上含有する鋼片、2は加熱炉(図示せず。)を出た鋼片1を粗圧延する粗圧延機、3は粗圧延機2で圧延した鋼片1を所定長さ切断する切断装置、4は仕上圧延機列の第1スタンド、5は仕上圧延機4の入側に配設されて約100〜150kg/cm2の水圧で鋼片1の表面上のスケ一ルを剥離・除去する脱スケール装置、6は高圧水ジェットによる脱スケール装置5の上流側に配設されて粗圧延後の鋼片1の表層を加熱する高周波誘導加熱装置である。
【0013】
図2及び図4を参照して、高周波誘導加熱装置6は、高周波誘導加熱コイル7及び電源8から構成されており、高周波誘導加熱コイル7は、鋼片1の表層との間に略均一の間隔をあけた状態で該鋼片1の幅及び厚み方向に沿って圧延方向に連続して巻回されている。
そして、電源8により高周波誘導加熱コイル7に電流を流して発生した交番磁束は、図3に示すように、鋼片1の内部を圧延方向へ貫き、コイル端を経てコイル背面に廻る流れとなる。この交番磁束により、鋼片1の内部に該鋼片1の幅及び厚み方向に周回する誘導電流が流れ、この誘導電流は、図5に示すように、鋼片1の表面からδの深さを有する層を指数関数的に集中して該鋼片1の表面を選択的に加熱する。このように、脱スケール装置5の入側に高周波誘導加熱コイルを設置することにより、鋼板表面の温度を1000°C以上として脱スケールを実施することが可能となり、しかも、加熱炉において高温加熱を行う必要もなくなり、原単位の悪化やスケールロスの増加を招くことがない。
【0014】
ここで、本発明者等は高周波誘導加熱装置6によって鋼片1の表層を加熱した後、鋼片1の内部の熱伝導により鋼片1の温度が均熱化されることを見い出し、鋼片1が均熱化される前に脱スケール装置5でスケールの除去を行うことにより、脱スケール性向上に関して、鋼片1の表層を高周波誘導加熱することによる効果を最も効率的に生じさせ得ることを知見した。
【0015】
そこで、この実施の形態では、高周波誘導加熱装置6による鋼片1の表層の加熱が完了した後、鋼片1の温度が均熱化されるまでの時間tを予め求めておき、この時間tが経過するまでに脱スケール装置5による鋼片1のスケール除去が行われるように、鋼片1の搬送速度等から脱スケール装置5と高周波誘導加熱装置6との間隔Lを設定している。図5に示した誘導電流が生ずる層の深さδ(一般に「電気浸透深さ」という。)は下記の(1)式により求められ、該電気浸透深さδを用いて前記時間tを下記の(2)式から求めることができる。
【0016】
δ=0.0503(ρS/fμS)1/2 …(1)
t=(D/2−δ/2)2/(3a) a=λ/(Cρ) …(2)
但し、電気抵抗率をρS[μΩcm]、比透磁率をμS[−]、熱伝導率をλ[w/mK]、比熱をC[J/kgK]、密度をρ[kg/m3]、高周波誘導加熱の周波数をf[Hz]、鋼片の厚さをD[m]とする。
【0017】
更に詳述すると、鋼片1を幅1300mm、厚み30mmのシートバ一(0.5wt%Si含有鋼)とし、内巾2000mm、内高さ240mm及びコイル長600mmの高周波誘導加熱コイル7を備えた高周波誘導加熱装置6を圧延方向に間隔をあけて二台配置して2.4mの加熱長を確保し、投入電力を各々5000kW、周波数2000Hzとした。鋼片1の搬送速度は1m/秒であり、加熱長が2.4mであることから加熱時間は2.4秒である。
【0018】
また、電気抵抗率ρS=120μΩcm、周波数f=2000Hz、比透磁率μS=1.0とし、従って、(1)式より電気浸透深さδは0.012mとなる。更に、熱伝導率λ=25w/mK、比熱C=667J/kgK、密度ρ=7650kg/m3とし、板厚が0.030mであることから、(2)式よりt=5.51秒となる。
【0019】
従って、この実施の形態では、鋼片1の搬送速度が1m/秒であることから、脱スケール装置5と高周波誘導加熱装置6との間隔Lを5mに設定して、脱スケール装置5により150kgf/mm2 の水圧で鋼片1の表面のスケール除去を行った。
この時の鋼片1の表面温度、内部温度及び平均温度の推移を計算により求めた結果を図6に示す。図から脱スケール装置5によりスケール除去を開始した際の鋼片1の表面温度は1010°Cであることが判る。
【0020】
脱スケール装置5によるスケール除去が完了した後、7スタンドミルにより板厚2mmまで圧延を施したが、鋼片1の表面にSi含有鋼特有のスケール疵の発生は見られなかった。
このようにこの実施の形態では、通常の脱スケール装置5を用いて容易、且つ、確実にSi含有鋼に発生する難剥離性のサブスケール層を除去することができ、しかも、加熱炉から鋼片1を高温で抽出する必要もないため、該加熱炉の原単位の悪化やスケールロスの増加を防止することができる。
【0021】
なお、上記実施の形態では、鋼片1の表層の加熱を高周波誘導加熱装置を用いて行った場合を例に採ったが、必ずしもこれに限定する必要はなく、場合によってはレーザ加熱装置や、プラズマ加熱装置を用いて鋼片1の表層を加熱するようにしてもよい。
【0022】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、通常の脱スケール装置を用いて容易、かつ確実にSi含有鋼に発生するスケールを除去することができると共に、加熱炉の原単位の悪化やスケールロスの増加を招くことがない鋼片のスケール除去方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例であるSi含有鋼片のスケール除去方法を説明するための説明図である。
【図2】高周波誘導加熱装置の概略斜視図である。
【図3】高周波誘導加熱装置によって鋼片内部に交番磁界が印加された状態を示す説明図である。
【図4】高周波誘導加熱コイルの電流の流れと鋼片内に生起する誘導電流の流れを示す説明図である。
【図5】鋼片の厚さ方向の電流分布を示す説明図である。
【図6】高周波誘導加熱装置による鋼片の加熱前後における該鋼片の表面温度と内部温度と平均温度の推移を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1…鋼片
2…粗圧延機
4…熱間仕上圧延機
5…脱スケール装置
6…高周波誘導加熱装置
7…高周波誘導加熱コイル
8…高周波電源
Claims (1)
- 熱間仕上圧延機の入側に配設された高圧水ジェットによる脱スケール装置によって鋼片のスケールを除去する方法において、
粗圧延後の前記鋼片の表層を前記脱スケール装置の上流側で加熱した後、予め把握された該鋼片が均熱化されるまでの時間内に該脱スケール装置によるスケール除去を行うに際し、
前記鋼片の表層の加熱を、該鋼片の表層との間に所定の間隔をあけた状態で前記鋼片の幅及び厚み方向に沿って圧延方向に巻回された高周波誘導加熱コイルを備えた高周波誘導加熱装置を用いて行うとともに、
前記鋼片の電気浸透深さをδ[m]、電気抵抗率をρ S [μΩcm]、比透磁率をμ S [−]、熱伝導率をλ[w/mK]、比熱をC[J/kgK]、密度をρ[kg/m 3 ]、高周波誘導加熱の周波数をf[Hz]、鋼片の厚さをD[m]とした場合に、前記鋼片が均熱化されるまでの時間t[sec]を、下記の式(1)及び(2)から求めることを特徴とする鋼片のスケール除去方法。
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JP08432799A JP3539271B2 (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 鋼片のスケール除去方法 |
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