JP3882465B2

JP3882465B2 - 表面性状の良好な熱延鋼板の製造方法

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Publication number: JP3882465B2
Application number: JP2000143515A
Authority: JP
Inventors: 光岡田; 浩一坂本; 純杉本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2020-05-16
Also published as: JP2001323324A

Description

【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、５〜180μm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）スラブ加熱中にファイアライトが生成する Si 含有鋼の製造において、スラブ加熱、粗圧延、仕上圧延の各工程を有し、該スラブ加熱を1200〜1300℃で行い、粗圧延を施して被圧延材を得た後、該被圧延材に加熱処理を行い、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下記条件で行い、前記被圧延材の加熱の終了時からスケール除去の開始までの時間を５秒以上保持し、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前記加熱処理を行う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。
スケール除去条件:
高圧水の吐出圧: 14〜30MPa
被圧延材の単位幅当たりの流量： 0.01〜0.04 m³/秒/m
被圧延材の移動速度: 0.5〜1.8 m/秒
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）
【００２２】
(2)スラブ加熱中にファイアライトが生成するSi含有鋼の製造において、スラブ加熱、粗圧延、仕上圧延の各工程を有し、該スラブ加熱を1200〜1300℃で行い、粗圧延を施して被圧延材を得た後、該被圧延材に加熱処理を行い、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下記条件で行い、前記被圧延材の加熱の終了時からスケール除去の開始までの時間を５秒以上保持し、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、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前記加熱処理を行い、粗圧延終了から仕上圧延前デスケーリング間に設置した加熱装置出側の粗バー表面温度を、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。
スケール除去条件:
高圧水の吐出圧: 14〜30MPa
被圧延材の単位幅当たりの流量： 0.01〜0.04 m³/秒/m
被圧延材の移動速度: 0.5〜1.8 m/秒
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）
【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。
【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３は、本発明の方法を実施する圧延装置の実施の形態例を模式的に示す概略図である。
【００３０】
図３に示すように、この圧延装置は、加熱炉で、例えば、１２００〜１３００℃に加熱されたスラブの粗圧延機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３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１４〜３０ＭＰａ、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。なお、図３では、最初の圧延スタンドだけを記載している。
【００３９】
【実施例】
（実施例）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１２２０℃に加熱した、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０．０１ｍ^３／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、すなわち粗バーの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１に示す。
【００４１】
【表１】

表１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１１３０℃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例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：デスケーリン装置、
３：仕上圧延機、４：粗バー加熱装置、
１１：粗バー。

Claims

スラブ加熱中にファイアライトが生成するSi含有鋼の製造において、スラブ加熱、粗圧延、仕上圧延の各工程を有し、該スラブ加熱を1200〜1300℃で行い、粗圧延を施して被圧延材を得た後、該被圧延材に加熱処理を行い、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下記条件で行い、前記被圧延材の加熱の終了時からスケール除去の開始までの時間を５秒以上保持し、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前記加熱処理を行う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。
スケール除去条件:
高圧水の吐出圧: 14〜30MPa
被圧延材の単位幅当たりの流量： 0.01〜0.04 m³/秒/m
被圧延材の移動速度: 0.5〜1.8 m/秒
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）
スラブ加熱中にファイアライトが生成するSi含有鋼の製造において、スラブ加熱、粗圧延、仕上圧延の各工程を有し、該スラブ加熱を1200〜1300℃で行い、粗圧延を施して被圧延材を得た後、該被圧延材に加熱処理を行い、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下記条件で行い、前記被圧延材の加熱の終了時からスケール除去の開始までの時間を５秒以上保持し、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、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前記加熱処理を行い、粗圧延終了から仕上圧延前デスケーリング間に設置した加熱装置出側の粗バー表面温度を、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。
スケール除去条件:
高圧水の吐出圧: 14〜30MPa
被圧延材の単位幅当たりの流量： 0.01〜0.04 m³/秒/m
被圧延材の移動速度: 0.5〜1.8 m/秒
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）