JP3784948B2 - 熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法及び装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯材の圧延加工時における表面酸化皮膜の生成を抑制する熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
帯材の圧延加工時に、鉄が高温で酸素や空気などのガスと接触する際、その表面に反応生成物の皮膜、即ち、スケールが生成される。このスケールは帯材に対して酸化などの悪影響を及ぼす可能性があるため、これを除去する必要がある。従来、帯材に生成されたスケールを除去する方法としては、帯材の表面に高圧水を噴射する方法が一般的であった。
【0003】
図8に従来の熱間仕上圧延機のスケール除去装置の概略を示す。
【0004】
従来の熱間仕上圧延機において、図8に示すように、図示しない粗圧延機の搬送方向下流側には、圧延材Sの搬送方向に沿って複数の第1〜第7仕上圧延機101,102,103,104,105,106,107が列設されており、各仕上圧延機101,102,103,104,105,106,107はそれぞれ上下一対のワークロール201,202,203,204,205,206,207を有しており、このように仕上圧延機群100が構成されている。この仕上圧延機群100の入側には、圧延材Sに生成されたスケールを除去するスケールブレーク装置301が設けられている。このスケールブレーク装置301は圧延材Sの上方及び下方に噴射ノズル302を有し、この各噴射ノズル302から圧延材Sの上下面に対して、例えば、200kgf/cm2 の高圧水を噴射することでスケールを除去するようにしている。
【0005】
従って、スラブから粗圧延機によって粗圧延されて搬送された圧延材Sは仕上圧延機群100の入側に搬送され、ここで、仕上圧延前にスケールブレーク装置301によって表面に生成されたスケールを除去する。即ち、搬送された圧延材Sの上下面に対して、上下の噴射ノズル302から、例えば、200kgf/cm2 の高圧水を噴射することで付着しているスケールを除去する。そして、スケールが除去された圧延材Sは仕上圧延機群100に搬送され、第1〜第7仕上圧延機101,102,103,104,105,106,107の各ワークロール201,202,203,204,205,206,207によって圧延加工され、順次、所定の板厚に仕上圧延される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような熱間仕上圧延機では、圧延材Sとワークロール201,202,203,204,205,206,207との接触時間が長くなると、加工品質は向上するものの、スケールの生成を促進させてしまう。そのため、従来では、スケールの生成を抑制する方法として、圧延前に圧延材Sを冷却していた。ところが、これによってスケールの生成はある程度抑制されるものの、熱間圧延製品として、更なるスケールの抑制を図り、品質の向上が求められている。
【0007】
本発明はこのような問題点を解決するものであって、圧延材のスケールの生成を抑制することでスケール疵をなくして製品の品質の向上を図った熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法及び装置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】
上記の目的を達成するための請求項1の発明の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法は、仕上圧延機を複数列設して帯材を仕上圧延加工する際に、先頭の仕上圧延機から3台目までの仕上圧延機の入側のみでそれぞれ前記帯材の上下表面を冷却し、該3台目の仕上圧延機までの間で順次該帯材の表面冷却と仕上圧延を繰り返すことによって、前記帯材の表面酸化皮膜の厚さを前記3台目の仕上圧延機の手前で5μm以下に抑制することを特徴とするものである。
【0009】
また、請求項2の発明の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置は、帯材を仕上圧延加工する仕上圧延機を複数列設して仕上圧延機群を設け、該仕上圧延機群の先頭の仕上圧延機から該仕上圧延機群の3台目までの仕上圧延機の入側のみにそれぞれ前記帯材の上下表面を冷却する表面冷却装置を設け、該3つの表面冷却装置によって前記帯材の表面酸化皮膜の厚さを前記3台目の仕上圧延機の手前で5μm以下に抑制することを特徴とするものである。
【0011】
【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詳細に説明する。
【0012】
図1に本発明の一実施形態に係る熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法を実施するための表面酸化皮膜生成抑制装置の概略、図2に本実施形態の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置による冷却水量に対するスケール厚さを表すグラフ、図3及び図4に仕上圧延時の圧延材温度とスケール厚さを表すグラフ、図5に一般的な圧延時におけるスケール厚さとスケール疵との関係を表すを表すグラフ、図6及び図7に一般的な圧延時における圧延材温度とスケール厚さを表すグラフを示す。
【0013】
まず、最初に、圧延時におけるスケール厚さとスケール疵との関係を、図5に基づいて説明する。図5のグラフは、仕上圧延機群における3台目の第3仕上圧延機における試験値を表したものであり、材質や板厚などの異なる3つの試験材△□○に対して、圧下率の大小に関係なくスケール厚さが5μmを越えると、スケール疵の評価が低く(スケール評点2.0〜4.5)、5μm以下では、スケール疵の評価が高く(0)なっている。
【0014】
次に、仕上圧延時における圧延材温度とスケール厚さとの関係を、図6及び図7に基づいて説明する。図6のグラフは、図5のグラフにおいてスケール疵の評価が「スケール疵なし」のものであり、端部(○)、中央部(●)ともスケール厚さが5μm以下となっている。また、図7のグラフは、図5のグラフにおいてスケール疵の評価が「スケール疵あり」のものである。端部(○)、中央部(●)ともスケール厚さが5μmを越えるものとなっている。
【0015】
このようなことから、第3仕上圧延機の入側にて、スケール厚さが5μmを越えるとスケール疵が発生するが、スケール厚さを5μm以下に抑えれば、スケール疵のない圧延材が得られることがわかる。本発明では、上記試験結果を基にして、実験やシュミレーションを重ね、スケール厚さを5μm以下に抑え、スケール疵の発生しない熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置を提供する。
【0016】
本実施形態の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置において、図1に示すように、図示しない粗圧延機の搬送方向下流側には、圧延材Sの搬送方向に沿って複数の第1仕上圧延機11、第2仕上圧延機12、第3仕上圧延機13、第4仕上圧延機14、第5仕上圧延機15、第6仕上圧延機16、第7仕上圧延機17が列設されており、各仕上圧延機11〜17はそれぞれ上下一対のワークロール21,22,23・・・27を有しており、このように仕上圧延機群10が構成されている。この仕上圧延機群10の入側には、圧延材Sに生成されたスケールを除去するスケールブレーク装置31が設けられている。このスケールブレーク装置31は圧延材Sの上方及び下方に上下一対の噴射ノズル32を有し、この各噴射ノズル32から圧延材Sの上下面に対して、例えば、180kgf/cm2 の高圧水を噴射することでスケールを除去するようにしている。
【0017】
そして、第1仕上圧延機11、第2仕上圧延機12、第3仕上圧延機13のそれぞれ入側には圧延材Sの上下表面を冷却する第1表面冷却装置41、第2表面冷却装置42、第3表面冷却装置43が設けられている。この第1、第2、第3表面冷却装置41,42,43はそれぞれ圧延材Sの上方及び下方に上下一対の噴射ノズル44,45,46を有し、この各噴射ノズル44,45,46から圧延材Sの上下面に対して冷却水を噴射することで、この圧延材Sを冷却してその表面温度を下降させている。
【0018】
そして、第1、第2、第3表面冷却装置41,42,43には制御装置51が接続されており、この制御装置51からの指令によって各噴射ノズル44,45,46から所定水量の冷却水が圧延材Sへ噴射されるようになっている。図2のグラフは冷却水量に対するスケール厚さを表すものであって、スケール厚さを5μm以下に抑えるためには、冷却水量を4000リットル/min・m2以上に設定することが望ましいことがわかる。
【0019】
従って、上述した本実施形態の熱間仕上圧延機によって圧延材Sの仕上圧延加工を行う場合、スラブから粗圧延機によって粗圧延されて搬送された圧延材Sが仕上圧延機群10の入側に搬送されると、ここで、仕上圧延前にスケールブレーク装置31によって表面に生成されたスケールが除去される。即ち、スケールブレーク装置31において、搬送された圧延材Sの上下面に対して、上下の噴射ノズル32から、例えば、180kgf/cm2 の高圧水を噴射することで付着しているスケールを除去する。そして、スケールが除去された圧延材Sは仕上圧延機群10に搬送され、第1仕上圧延機11、第2仕上圧延機12、第3仕上圧延機13、第4仕上圧延機14・・・第7仕上圧延機17の各ワークロール21,22,23,24・・・27によって圧延加工されるが、このとき、圧延材Sは各表面冷却装置41,42,43によって冷却されながら、順次、所定の板厚に仕上圧延される。
【0020】
即ち、第1仕上圧延機11による圧延加工前に、制御装置51から各表面冷却装置41,42,43へ冷却水量の指令が送られ、圧延材Sに対して第1表面冷却装置41の噴射ノズル44から、4000リットル/min・m2の水量で冷却水が噴射されて圧延材Sが冷却される。そして、冷却された圧延材Sは第1仕上圧延機11のワークロール21によって圧延され、今度は、圧延材Sに対して第2表面冷却装置42の噴射ノズル45から前述と同量の水量で冷却水が噴射されて圧延材Sが冷却される。そして、冷却された圧延材Sは第2仕上圧延機12のワークロール22によって圧延され、更に、圧延材Sに対して第3表面冷却装置43の噴射ノズル46から前述と同量の水量で冷却水が噴射されて圧延材Sが冷却される。そして、冷却された圧延材Sは第3仕上圧延機13のワークロール23によって圧延され、その後、圧延材Sは第4〜第7仕上圧延機14〜17のワークロール24〜27によって圧延され所定の板厚に加工される。
【0021】
図3はこの圧延材Sに対するスケール除去及び仕上圧延時の圧延材温度及びスケールの厚さを表すグラフであって、この図3のグラスにおいて、スケールブレーク装置31によるスケール除去時をAとし、第1〜第7仕上圧延機11,12,13,14・・・による仕上圧延時をそれぞれB,C,D,E,F,G,Hとし、また、第1〜第3表面冷却装置41,42,43による冷却時をそれぞれX,Y,Zとする。
【0022】
このグラフからもわかるように、圧延材Sの板表面温度は、スケールブレーク装置31のスケール除去時Aにて420℃に下降してスケールがほとんど除去されるが、内部の顕熱によって元の温度に戻ろうとして板表面温度が上昇し、スケールが生成される。そして、第1表面冷却装置41の冷却時Xにて、圧延材Sの板表面温度が530℃まで下降してスケールの厚さが7〜10μmに抑制される。その後、圧延材S内部の顕熱によって元の温度に戻ろうとして上昇するが、第1仕上圧延機11の仕上圧延時Bにて、圧延材Sの板表面温度が470℃まで下降してスケールの厚さが4〜6μmまで除去される。そして、第2表面冷却装置42の冷却時Yにて、圧延材Sの板表面温度が630℃まで下降してスケールの厚さが6〜8μmに抑制され、その後、温度上昇するが、第2仕上圧延機12の仕上圧延時Cにて、圧延材Sの板表面温度が610℃まで下降してスケールの厚さが3〜4μmまで除去される。そして、第3表面冷却装置42の冷却時Zにて、圧延材Sの板表面温度が610℃まで下降してスケールの厚さが3〜5μmに抑制され、その後、温度上昇と共にスケール厚さも上昇するが、5μmを越えることはない。
【0023】
このように第1〜第3表面冷却装置41,42,43によって冷却と圧延を繰返行うことで、最終的に圧延材Sのスケールの厚さを5μm以下に抑制することで、スケール疵をなくすことができる。
【0024】
上述の実施形態では、各表面冷却装置41,42,43の冷却条件を、冷却水量を4000リットル/min・m2、冷却範囲を1m×板幅としたものであり、以下に、作動、非作動の場合の平均温度回復速度(℃/秒)を比較してある。即ち、スケールブレーク装置31と第1仕上圧延機11との間では、作動時は10.4℃/秒に対して非作動は19.9℃/秒である。また、第1仕上圧延機11と第2仕上圧延機12との間では、作動時は19.3℃/秒に対して非作動は31.3℃/秒である。更に、第2仕上圧延機12と第3仕上圧延機13との間では、作動時は13.9℃/秒に対して非作動は41.6℃/秒である。そして、第3仕上圧延機13と第4仕上圧延機14との間では、作動時は24.5℃/秒に対して非作動は53.5℃/秒である。従って、冷却効果が高いことがわかる。
【0025】
図4は前述とは異なる操業条件における圧延材Sに対するスケール除去及び仕上圧延時の圧延材温度及びスケールの厚さを表すグラフである。このグラフからもわかるように、第3表面冷却装置42の冷却時Zにて、圧延材Sの板表面温度が820℃まで下降してスケールの厚さが5μmに抑制されており、その後、温度上昇と共にスケール厚さも上昇するが、5μmを越えることはない。このように第1〜第3表面冷却装置41,42,43によって冷却と圧延を繰返行うことで、最終的に圧延材Sのスケールの厚さを5μm以下に抑制できることがわかる。
【0026】
また、本実施形態の表面酸化皮膜生成抑制装置により、図5に示すように、スケール厚さが●から○に、■から□に5μm以下に改善されており、スケール疵もなくなり、仕上圧延時の復熱(温度回復)が適正に抑えられていることがわかる。
【0027】
なお、上述した実施形態では、第1、第2、第3仕上圧延機11,12,13のそれぞれ入側に第1、第2、第3表面冷却装置41,42,43を設けたが、その設置数はこれに限定されるものではなく、圧延材Sの板表面温度が900℃以下に低下するまで冷却することが望ましく、必要に応じて第4仕上圧延機14以降に設けても良いものである。
【0028】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項1の発明の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法によれば、仕上圧延機を複数列設して帯材を仕上圧延加工する際に、先頭の仕上圧延機から3台目までの仕上圧延機の入側でそれぞれ帯材の上下表面を冷却し、3台目の仕上圧延機までの間で順次帯材の表面冷却と仕上圧延を繰り返すことによって、この帯材の表面酸化皮膜の厚さを3台目の仕上圧延機の手前で5μm以下に抑制するようにしたので、最終的に帯材の温度を所定温度以下として表面酸化皮膜の厚さを5μm以下に確実に抑制することで、スケール疵をなくすことができ、その結果、製品の品質の向上を図ることができる。
【0029】
また、請求項2の発明の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置によれば、帯材を仕上圧延加工する仕上圧延機を複数列設して仕上圧延機群を設け、この仕上圧延機群の先頭の仕上圧延機から3台目までの仕上圧延機の入側にそれぞれ帯材の上下表面を冷却する表面冷却装置を設け、複数の表面冷却装置によってこの帯材の表面酸化皮膜の厚さを5μm以下に抑制するようにしたので、順次帯材の表面冷却及び仕上圧延を繰返行うこととなり、最終的に帯材の温度を所定温度以下として表面酸化皮膜の厚さを5μm以下に確実に抑制することで、スケール疵をなくすことができ、その結果、製品の品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法を実施するための表面酸化皮膜生成抑制装置の概略図である。
【図2】本実施形態の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置による冷却水量に対するスケール厚さを表すグラフである。
【図3】仕上圧延時の圧延材温度とスケール厚さを表すグラフである。
【図4】仕上圧延時の圧延材温度とスケール厚さを表すグラフである。
【図5】一般的な圧延時におけるスケール厚さとスケール疵との関係を表すを表すグラフである。
【図6】一般的な圧延時における圧延材温度とスケール厚さを表すグラフである。
【図7】一般的な圧延時における圧延材温度とスケール厚さを表すグラフである。
【図8】従来の熱間仕上圧延機のスケール除去装置の概略図である。
【符号の説明】
10 仕上圧延機群
11 第1仕上圧延機
12 第2仕上圧延機
13 第3仕上圧延機
14 第4仕上圧延機
15 第5仕上圧延機
16 第6仕上圧延機
17 第7仕上圧延機
21 第1ワークロール
22 第2ワークロール
23 第3ワークロール
24 第4ワークロール
25 第5ワークロール
26 第6ワークロール
27 第7ワークロール
31 スケールブレーク装置
41 第1表面冷却装置
42 第2表面冷却装置
43 第3表面冷却装置
44 第1噴射ノズル
45 第2噴射ノズル
46 第3噴射ノズル
51 制御装置
S 圧延材(帯材)
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯材の圧延加工時における表面酸化皮膜の生成を抑制する熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
帯材の圧延加工時に、鉄が高温で酸素や空気などのガスと接触する際、その表面に反応生成物の皮膜、即ち、スケールが生成される。このスケールは帯材に対して酸化などの悪影響を及ぼす可能性があるため、これを除去する必要がある。従来、帯材に生成されたスケールを除去する方法としては、帯材の表面に高圧水を噴射する方法が一般的であった。
【0003】
図8に従来の熱間仕上圧延機のスケール除去装置の概略を示す。
【0004】
従来の熱間仕上圧延機において、図8に示すように、図示しない粗圧延機の搬送方向下流側には、圧延材Sの搬送方向に沿って複数の第1〜第7仕上圧延機101,102,103,104,105,106,107が列設されており、各仕上圧延機101,102,103,104,105,106,107はそれぞれ上下一対のワークロール201,202,203,204,205,206,207を有しており、このように仕上圧延機群100が構成されている。この仕上圧延機群100の入側には、圧延材Sに生成されたスケールを除去するスケールブレーク装置301が設けられている。このスケールブレーク装置301は圧延材Sの上方及び下方に噴射ノズル302を有し、この各噴射ノズル302から圧延材Sの上下面に対して、例えば、200kgf/cm2 の高圧水を噴射することでスケールを除去するようにしている。
【0005】
従って、スラブから粗圧延機によって粗圧延されて搬送された圧延材Sは仕上圧延機群100の入側に搬送され、ここで、仕上圧延前にスケールブレーク装置301によって表面に生成されたスケールを除去する。即ち、搬送された圧延材Sの上下面に対して、上下の噴射ノズル302から、例えば、200kgf/cm2 の高圧水を噴射することで付着しているスケールを除去する。そして、スケールが除去された圧延材Sは仕上圧延機群100に搬送され、第1〜第7仕上圧延機101,102,103,104,105,106,107の各ワークロール201,202,203,204,205,206,207によって圧延加工され、順次、所定の板厚に仕上圧延される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような熱間仕上圧延機では、圧延材Sとワークロール201,202,203,204,205,206,207との接触時間が長くなると、加工品質は向上するものの、スケールの生成を促進させてしまう。そのため、従来では、スケールの生成を抑制する方法として、圧延前に圧延材Sを冷却していた。ところが、これによってスケールの生成はある程度抑制されるものの、熱間圧延製品として、更なるスケールの抑制を図り、品質の向上が求められている。
【0007】
本発明はこのような問題点を解決するものであって、圧延材のスケールの生成を抑制することでスケール疵をなくして製品の品質の向上を図った熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法及び装置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】
上記の目的を達成するための請求項1の発明の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法は、仕上圧延機を複数列設して帯材を仕上圧延加工する際に、先頭の仕上圧延機から3台目までの仕上圧延機の入側のみでそれぞれ前記帯材の上下表面を冷却し、該3台目の仕上圧延機までの間で順次該帯材の表面冷却と仕上圧延を繰り返すことによって、前記帯材の表面酸化皮膜の厚さを前記3台目の仕上圧延機の手前で5μm以下に抑制することを特徴とするものである。
【0009】
また、請求項2の発明の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置は、帯材を仕上圧延加工する仕上圧延機を複数列設して仕上圧延機群を設け、該仕上圧延機群の先頭の仕上圧延機から該仕上圧延機群の3台目までの仕上圧延機の入側のみにそれぞれ前記帯材の上下表面を冷却する表面冷却装置を設け、該3つの表面冷却装置によって前記帯材の表面酸化皮膜の厚さを前記3台目の仕上圧延機の手前で5μm以下に抑制することを特徴とするものである。
【0011】
【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詳細に説明する。
【0012】
図1に本発明の一実施形態に係る熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法を実施するための表面酸化皮膜生成抑制装置の概略、図2に本実施形態の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置による冷却水量に対するスケール厚さを表すグラフ、図3及び図4に仕上圧延時の圧延材温度とスケール厚さを表すグラフ、図5に一般的な圧延時におけるスケール厚さとスケール疵との関係を表すを表すグラフ、図6及び図7に一般的な圧延時における圧延材温度とスケール厚さを表すグラフを示す。
【0013】
まず、最初に、圧延時におけるスケール厚さとスケール疵との関係を、図5に基づいて説明する。図5のグラフは、仕上圧延機群における3台目の第3仕上圧延機における試験値を表したものであり、材質や板厚などの異なる3つの試験材△□○に対して、圧下率の大小に関係なくスケール厚さが5μmを越えると、スケール疵の評価が低く(スケール評点2.0〜4.5)、5μm以下では、スケール疵の評価が高く(0)なっている。
【0014】
次に、仕上圧延時における圧延材温度とスケール厚さとの関係を、図6及び図7に基づいて説明する。図6のグラフは、図5のグラフにおいてスケール疵の評価が「スケール疵なし」のものであり、端部(○)、中央部(●)ともスケール厚さが5μm以下となっている。また、図7のグラフは、図5のグラフにおいてスケール疵の評価が「スケール疵あり」のものである。端部(○)、中央部(●)ともスケール厚さが5μmを越えるものとなっている。
【0015】
このようなことから、第3仕上圧延機の入側にて、スケール厚さが5μmを越えるとスケール疵が発生するが、スケール厚さを5μm以下に抑えれば、スケール疵のない圧延材が得られることがわかる。本発明では、上記試験結果を基にして、実験やシュミレーションを重ね、スケール厚さを5μm以下に抑え、スケール疵の発生しない熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置を提供する。
【0016】
本実施形態の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置において、図1に示すように、図示しない粗圧延機の搬送方向下流側には、圧延材Sの搬送方向に沿って複数の第1仕上圧延機11、第2仕上圧延機12、第3仕上圧延機13、第4仕上圧延機14、第5仕上圧延機15、第6仕上圧延機16、第7仕上圧延機17が列設されており、各仕上圧延機11〜17はそれぞれ上下一対のワークロール21,22,23・・・27を有しており、このように仕上圧延機群10が構成されている。この仕上圧延機群10の入側には、圧延材Sに生成されたスケールを除去するスケールブレーク装置31が設けられている。このスケールブレーク装置31は圧延材Sの上方及び下方に上下一対の噴射ノズル32を有し、この各噴射ノズル32から圧延材Sの上下面に対して、例えば、180kgf/cm2 の高圧水を噴射することでスケールを除去するようにしている。
【0017】
そして、第1仕上圧延機11、第2仕上圧延機12、第3仕上圧延機13のそれぞれ入側には圧延材Sの上下表面を冷却する第1表面冷却装置41、第2表面冷却装置42、第3表面冷却装置43が設けられている。この第1、第2、第3表面冷却装置41,42,43はそれぞれ圧延材Sの上方及び下方に上下一対の噴射ノズル44,45,46を有し、この各噴射ノズル44,45,46から圧延材Sの上下面に対して冷却水を噴射することで、この圧延材Sを冷却してその表面温度を下降させている。
【0018】
そして、第1、第2、第3表面冷却装置41,42,43には制御装置51が接続されており、この制御装置51からの指令によって各噴射ノズル44,45,46から所定水量の冷却水が圧延材Sへ噴射されるようになっている。図2のグラフは冷却水量に対するスケール厚さを表すものであって、スケール厚さを5μm以下に抑えるためには、冷却水量を4000リットル/min・m2以上に設定することが望ましいことがわかる。
【0019】
従って、上述した本実施形態の熱間仕上圧延機によって圧延材Sの仕上圧延加工を行う場合、スラブから粗圧延機によって粗圧延されて搬送された圧延材Sが仕上圧延機群10の入側に搬送されると、ここで、仕上圧延前にスケールブレーク装置31によって表面に生成されたスケールが除去される。即ち、スケールブレーク装置31において、搬送された圧延材Sの上下面に対して、上下の噴射ノズル32から、例えば、180kgf/cm2 の高圧水を噴射することで付着しているスケールを除去する。そして、スケールが除去された圧延材Sは仕上圧延機群10に搬送され、第1仕上圧延機11、第2仕上圧延機12、第3仕上圧延機13、第4仕上圧延機14・・・第7仕上圧延機17の各ワークロール21,22,23,24・・・27によって圧延加工されるが、このとき、圧延材Sは各表面冷却装置41,42,43によって冷却されながら、順次、所定の板厚に仕上圧延される。
【0020】
即ち、第1仕上圧延機11による圧延加工前に、制御装置51から各表面冷却装置41,42,43へ冷却水量の指令が送られ、圧延材Sに対して第1表面冷却装置41の噴射ノズル44から、4000リットル/min・m2の水量で冷却水が噴射されて圧延材Sが冷却される。そして、冷却された圧延材Sは第1仕上圧延機11のワークロール21によって圧延され、今度は、圧延材Sに対して第2表面冷却装置42の噴射ノズル45から前述と同量の水量で冷却水が噴射されて圧延材Sが冷却される。そして、冷却された圧延材Sは第2仕上圧延機12のワークロール22によって圧延され、更に、圧延材Sに対して第3表面冷却装置43の噴射ノズル46から前述と同量の水量で冷却水が噴射されて圧延材Sが冷却される。そして、冷却された圧延材Sは第3仕上圧延機13のワークロール23によって圧延され、その後、圧延材Sは第4〜第7仕上圧延機14〜17のワークロール24〜27によって圧延され所定の板厚に加工される。
【0021】
図3はこの圧延材Sに対するスケール除去及び仕上圧延時の圧延材温度及びスケールの厚さを表すグラフであって、この図3のグラスにおいて、スケールブレーク装置31によるスケール除去時をAとし、第1〜第7仕上圧延機11,12,13,14・・・による仕上圧延時をそれぞれB,C,D,E,F,G,Hとし、また、第1〜第3表面冷却装置41,42,43による冷却時をそれぞれX,Y,Zとする。
【0022】
このグラフからもわかるように、圧延材Sの板表面温度は、スケールブレーク装置31のスケール除去時Aにて420℃に下降してスケールがほとんど除去されるが、内部の顕熱によって元の温度に戻ろうとして板表面温度が上昇し、スケールが生成される。そして、第1表面冷却装置41の冷却時Xにて、圧延材Sの板表面温度が530℃まで下降してスケールの厚さが7〜10μmに抑制される。その後、圧延材S内部の顕熱によって元の温度に戻ろうとして上昇するが、第1仕上圧延機11の仕上圧延時Bにて、圧延材Sの板表面温度が470℃まで下降してスケールの厚さが4〜6μmまで除去される。そして、第2表面冷却装置42の冷却時Yにて、圧延材Sの板表面温度が630℃まで下降してスケールの厚さが6〜8μmに抑制され、その後、温度上昇するが、第2仕上圧延機12の仕上圧延時Cにて、圧延材Sの板表面温度が610℃まで下降してスケールの厚さが3〜4μmまで除去される。そして、第3表面冷却装置42の冷却時Zにて、圧延材Sの板表面温度が610℃まで下降してスケールの厚さが3〜5μmに抑制され、その後、温度上昇と共にスケール厚さも上昇するが、5μmを越えることはない。
【0023】
このように第1〜第3表面冷却装置41,42,43によって冷却と圧延を繰返行うことで、最終的に圧延材Sのスケールの厚さを5μm以下に抑制することで、スケール疵をなくすことができる。
【0024】
上述の実施形態では、各表面冷却装置41,42,43の冷却条件を、冷却水量を4000リットル/min・m2、冷却範囲を1m×板幅としたものであり、以下に、作動、非作動の場合の平均温度回復速度(℃/秒)を比較してある。即ち、スケールブレーク装置31と第1仕上圧延機11との間では、作動時は10.4℃/秒に対して非作動は19.9℃/秒である。また、第1仕上圧延機11と第2仕上圧延機12との間では、作動時は19.3℃/秒に対して非作動は31.3℃/秒である。更に、第2仕上圧延機12と第3仕上圧延機13との間では、作動時は13.9℃/秒に対して非作動は41.6℃/秒である。そして、第3仕上圧延機13と第4仕上圧延機14との間では、作動時は24.5℃/秒に対して非作動は53.5℃/秒である。従って、冷却効果が高いことがわかる。
【0025】
図4は前述とは異なる操業条件における圧延材Sに対するスケール除去及び仕上圧延時の圧延材温度及びスケールの厚さを表すグラフである。このグラフからもわかるように、第3表面冷却装置42の冷却時Zにて、圧延材Sの板表面温度が820℃まで下降してスケールの厚さが5μmに抑制されており、その後、温度上昇と共にスケール厚さも上昇するが、5μmを越えることはない。このように第1〜第3表面冷却装置41,42,43によって冷却と圧延を繰返行うことで、最終的に圧延材Sのスケールの厚さを5μm以下に抑制できることがわかる。
【0026】
また、本実施形態の表面酸化皮膜生成抑制装置により、図5に示すように、スケール厚さが●から○に、■から□に5μm以下に改善されており、スケール疵もなくなり、仕上圧延時の復熱(温度回復)が適正に抑えられていることがわかる。
【0027】
なお、上述した実施形態では、第1、第2、第3仕上圧延機11,12,13のそれぞれ入側に第1、第2、第3表面冷却装置41,42,43を設けたが、その設置数はこれに限定されるものではなく、圧延材Sの板表面温度が900℃以下に低下するまで冷却することが望ましく、必要に応じて第4仕上圧延機14以降に設けても良いものである。
【0028】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項1の発明の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法によれば、仕上圧延機を複数列設して帯材を仕上圧延加工する際に、先頭の仕上圧延機から3台目までの仕上圧延機の入側でそれぞれ帯材の上下表面を冷却し、3台目の仕上圧延機までの間で順次帯材の表面冷却と仕上圧延を繰り返すことによって、この帯材の表面酸化皮膜の厚さを3台目の仕上圧延機の手前で5μm以下に抑制するようにしたので、最終的に帯材の温度を所定温度以下として表面酸化皮膜の厚さを5μm以下に確実に抑制することで、スケール疵をなくすことができ、その結果、製品の品質の向上を図ることができる。
【0029】
また、請求項2の発明の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置によれば、帯材を仕上圧延加工する仕上圧延機を複数列設して仕上圧延機群を設け、この仕上圧延機群の先頭の仕上圧延機から3台目までの仕上圧延機の入側にそれぞれ帯材の上下表面を冷却する表面冷却装置を設け、複数の表面冷却装置によってこの帯材の表面酸化皮膜の厚さを5μm以下に抑制するようにしたので、順次帯材の表面冷却及び仕上圧延を繰返行うこととなり、最終的に帯材の温度を所定温度以下として表面酸化皮膜の厚さを5μm以下に確実に抑制することで、スケール疵をなくすことができ、その結果、製品の品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法を実施するための表面酸化皮膜生成抑制装置の概略図である。
【図2】本実施形態の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置による冷却水量に対するスケール厚さを表すグラフである。
【図3】仕上圧延時の圧延材温度とスケール厚さを表すグラフである。
【図4】仕上圧延時の圧延材温度とスケール厚さを表すグラフである。
【図5】一般的な圧延時におけるスケール厚さとスケール疵との関係を表すを表すグラフである。
【図6】一般的な圧延時における圧延材温度とスケール厚さを表すグラフである。
【図7】一般的な圧延時における圧延材温度とスケール厚さを表すグラフである。
【図8】従来の熱間仕上圧延機のスケール除去装置の概略図である。
【符号の説明】
10 仕上圧延機群
11 第1仕上圧延機
12 第2仕上圧延機
13 第3仕上圧延機
14 第4仕上圧延機
15 第5仕上圧延機
16 第6仕上圧延機
17 第7仕上圧延機
21 第1ワークロール
22 第2ワークロール
23 第3ワークロール
24 第4ワークロール
25 第5ワークロール
26 第6ワークロール
27 第7ワークロール
31 スケールブレーク装置
41 第1表面冷却装置
42 第2表面冷却装置
43 第3表面冷却装置
44 第1噴射ノズル
45 第2噴射ノズル
46 第3噴射ノズル
51 制御装置
S 圧延材(帯材)
Claims (2)
- 仕上圧延機を複数列設して帯材を仕上圧延加工する際に、先頭の仕上圧延機から3台目までの仕上圧延機の入側のみでそれぞれ前記帯材の上下表面を冷却し、該3台目の仕上圧延機までの間で順次該帯材の表面冷却と仕上圧延を繰り返すことによって、前記帯材の表面酸化皮膜の厚さを前記3台目の仕上圧延機の手前で5μm以下に抑制することを特徴とする熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法。
- 帯材を仕上圧延加工する仕上圧延機を複数列設して仕上圧延機群を設け、該仕上圧延機群の先頭の仕上圧延機から該仕上圧延機群の3台目までの仕上圧延機の入側のみにそれぞれ前記帯材の上下表面を冷却する表面冷却装置を設け、該3つの表面冷却装置によって前記帯材の表面酸化皮膜の厚さを前記3台目の仕上圧延機の手前で5μm以下に抑制することを特徴とする熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置。
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