JP3911952B2

JP3911952B2 - Method for producing ultra-low carbon hot-rolled steel strip

Info

Publication number: JP3911952B2
Application number: JP2000056214A
Authority: JP
Inventors: 晃夫藤林; 善道日野; 貞則今田; 徹簑手
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: JP2001240915A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延された高温鋼帯に係り、結晶粒径の細かい極低炭素鋼の熱延鋼帯を製造するための製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱延鋼帯は、加熱炉においてスラブを所定温度に加熱し、この加熱されたスラブを粗圧延機で所定厚みに圧延して粗バーとなし、ついでこの粗バーを複数基のスタンドからなる連続熱間仕上げ圧延機において所定の厚みの鋼帯となす。そして、この熱延鋼帯をランナウトテーブル上の冷却スタンドにおいて冷却した後、巻き取り機で巻き取ることにより製造される。
【０００３】
このような鋼帯を連続的に製造するラインで、かつ成形性や加工性が要求される極低炭素の鋼帯を製造する場合に、以下のような問題があった。
すなわち、極低炭素鋼は、その結晶粒が再結晶によって粗大になり易く、この粗大な熱延鋼帯の組織が深絞り性や面内の異方性の増大をもたらす。この点に関しては、極低炭素鋼にＴｉを添加したり、熱延仕上げの条件や、圧延以降の温度や冷却条件が、熱延鋼帯の結晶粒径に影響を及ぼし、加工性にも影響をもたらすことが知られている。
【０００４】
たとえば、加工性に優れた結晶粒の細かい鋼帯の製造方法としては、仕上げ圧延機の後方に設けた冷却装置によって圧延後の鋼帯を２段階で急冷却する方法（ＣＡＭＰＩＳＩＪｖｏｌ３（１９９０）−７８５）や、仕上げ圧延時に大圧下を行いその直後に急速冷却する方法（ＣＡＭＰＩＳＩＪｖｏｌ６（１９９３）−７６１）が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法にもとづいて、板厚２．８〜４ｍｍ、Ｔｉを０．０４〜０．０６２ｗ％含有した極低炭素鋼を、仕上げ圧延で変態点Ａｒ_３直上の８９０〜９００℃で仕上げ、そのあと０．１秒から冷却速度１８０℃／ｓで０．２秒冷却し、さらに０．４秒放冷後、第２冷却として冷却速度１３０℃／ｓで０．５秒冷却した場合に、２つの冷却を合わせても結晶の粒度番号（ＪＩＳＧ０５５２にある鋼のフェライト結晶粒度試験方法に順じて測定）が８を越えるような細かい結晶粒の熱延鋼帯を製造することは困難であった。
【０００６】
また、後者の方法では、極低炭素のアルミキルド鋼を有効に細粒化し、粒度番号が８を越えるような結晶粒の細かい熱延鋼帯を製造するためには、最終仕上げ圧延で４０％以上の強圧下をかけた後、直ちに０．６秒以内に１００℃／ｓで冷却しなければならなかった。
【０００７】
また、特開平５−１１２８３１号公報には、熱延の最終圧下率を３０％以上にしなければ細粒化効果が得られないことが開示されている。
しかしながら、最終仕上げの圧下率は、鋼帯の形状を平坦にして圧延することを考えるとせいぜい１５％であり、多くても３０％までが限界で、通常の圧延でこのような強圧下を行うことは難しい。また、該先行技術においては冷却開始時間が圧延後１．６秒後では冷却速度を４０〜１００℃に変化させたが、粒度に変化がないことが記されている。したがって、これらの技術で粒度番号が８、望ましくは８．５を越えるような極低炭素鋼の熱延鋼帯を安定して連続的に製造することができなかった。
【０００８】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、通常の熱延工程を利用し結晶粒度の細かい熱延鋼帯を安定して、かつ鋼帯の形状を損ねることなく、連続して圧延可能な極低炭素熱延鋼帯の製造方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされていて、最終仕上げ圧延で通常の鋼帯形状を良好に保ちつつ圧延可能な最終圧下率（３０％未満）で圧延し、変態点温度直上で仕上げた極低炭素の鋼帯を１．０秒以内に冷却速度で２００℃／ｓ以上で、かつ温度降下量約５０〜２００℃の急速冷却をなし、そのあと通常の巻き取り温度で鋼帯を巻き取る極低炭素熱延鋼帯の製造方法である。
【００１０】
以上のごとき製造方法を採用することにより、最終仕上げ圧延の圧下率を特に強圧下することなく、通常の仕上げ圧延条件でも極低炭素の鋼帯を結晶粒が粗大化せずに微細となり、粒度番号８．５以上の熱延鋼帯の安定した製造が可能となる。
【００１１】
その結果、結晶粒径が細かいために、冷延、焼鈍後のランクフォード値（ｒ値）が大きくなるなど、加工性が改善される。また、従来の製造方法と同じ加工性が得られるので焼鈍温度を下げることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、熱延鋼帯の製造設備を概略的に示し、図２は、最終仕上げ圧延機直近の冷却装置を概略的に示す。
【００１３】
粗圧延機で圧延された粗バー１はローラテーブル上を搬送されて、連続的に７つの連続仕上げ圧延機（スタンド）２で所定の厚みまで圧延された後、最終仕上げ圧延機（スタンド）２Ｅで所定の厚みまで圧延される。このランナウトテーブル３のほとんど大部分は冷却装置を構成していて、ここで冷却されたあと、巻き取り機４で巻き取られて、熱延コイルとなる。
【００１４】
上記ランナウトテーブル３の上流側には、第１の冷却手段をなす第１の冷却装置５が配置され、この下流側には第２の冷却手段をなす第２の冷却装置６が配置される。
【００１５】
上記第１の冷却装置５は、最終仕上げ圧延機２Ｅの直近位置から約１０ｍに亘って設けられていて、熱延鋼帯１２に対する急速冷却をなす。上記第２の冷却装置６は、第１の冷却装置５の後方に、約８０ｍに亘って設置されていて、熱延鋼帯に対する緩冷却をなす。
【００１６】
図２に示すように、上記第１の冷却装置５の下面側には、長手方向に約８００ｍｍピッチで、直径３５０ｍｍの回転する鋼帯搬送用のローラテーブル９が配置されている。すなわち、これらローラテーブル９は鋼帯１２の下面側に位置している。
【００１７】
そして、これらローラテーブル９の相互間に、長さ約４３０ｍｍ、幅約１８６０ｍｍの下面冷却ボックス１０が１台づつ設けられている。一方、鋼帯１２の上面側には、下面冷却ボックス１０と相対する位置に、かつ全く同じ長さと幅寸法に設定された上面冷却ボックス１１が、下面冷却ボックス１０と同じ数だけ配置されている。
【００１８】
ここでは、鋼帯１２上面と上面冷却ボックス１１端面との距離が、下面冷却ボックス１０端面と鋼帯下面との距離約５０ｍｍと等しい距離となるように調整されており、したがって上下両面冷却ボックス１１，１０間の距離が、鋼帯の板厚＋１００ｍｍとなるように設定されている。
【００１９】
そして、上下面冷却ボックス１１，１０端面にはノズルとして４ｍｍφの孔が、ランダムに１ｍ^２あたり約１０００こ明けられていて、各孔部から冷却水を鋼帯に対して噴射するようになっている。
【００２０】
さらに、搬送される鋼帯１２の通板性安定のために、鋼帯１２下面については下面冷却ボックス１０とローラテーブル９との間に、かつ鋼帯１２上面については上面冷却ボックス１１相互間に、いわゆるスノコ状のガイド１３が設けられていて、特に、鋼帯１２の先端が各隙間に引っ掛かることのないように工夫されている。
【００２１】
なお、この第１の冷却装置５から冷却水を噴射しない場合において、鋼帯と対向する装置端面が高温にならないように、鋼帯１２に届かない範囲で冷却水を噴射しておくとよい。
【００２２】
第１の冷却装置５のごとく急速冷却が可能な冷却装置では、上下両面冷却ボックス１１，１０からそれぞれ最大８０００Ｌ／ｍｉｎｍ^２まで冷却水を噴射できる。その際、鋼帯１２の冷却速度は板厚３ｍｍで最高７００℃／ｓまでの急速冷却が可能である。
【００２３】
なお、この冷却水の水量密度を最大８０００Ｌ／ｍｉｎｍ^２としたが、実質的には１０００Ｌ／ｍｉｎｍ^２あればよく、望ましくは３０００Ｌ／ｍｉｎｍ^２以上であれば急速冷却が可能である。
【００２４】
すなわち、水量密度が高い場合には、水量密度の変化に対する冷却速度の変化が小さく、実質的にはそれ以上冷却水の水量密度を増加させても冷却速度は上がらず、ほとんど限界に近い。
【００２５】
このような冷却状態は、鋼帯全面において熱流束が２×１０^６ＭＷ／ｍ^２を越える、いわゆる核沸騰状態であり、冷却速度は水量密度の影響をあまり受けずに板厚のみの関数となってくる。
【００２６】
こうした核沸騰状態で冷却することのメリットは、（１）局所的に冷却水の流れに不均一さ（たとえば、偏流や鋼帯端部の冷却水流速が上がるなど）があったとしても、面内の冷却が一定しており、冷却後の鋼帯の幅方向と長手方向の温度分布が均一である。（２）その結果として、冷却速度が速くても、冷却停止温度を任意の温度に制御可能である。
【００２７】
上記第２の冷却装置６は、ランナウトテーブル３の上部側に配置される円管ラミナーノズル７と、下面側は鋼帯搬送用のローラテーブル９間に配置される市販のスプレーノズル８からなっている。この第２の冷却装置６は、上記第１の冷却装置５の下流側に、約８０ｍに亘って設置されている。
【００２８】
第２の冷却装置６の構成は、鋼帯の上面でパスラインから約１５００ｍｍのところに円管ラミナー７のヘッダーがローラテーブル９直上に幅方向に亘って架設され、そのヘッダーから幅方向に１００ｍｍピッチでヘアピンライナーと呼ばれる円管ラミナー７のノズルが設けられてなる。
【００２９】
一方、鋼帯の下面には各ローラテーブル９間に幅方向に亘って冷却水ヘッダー管が渡され、そのヘッダー管から１００ｍｍピッチでスプレーノズル８がそれぞれ配置されている。
【００３０】
最大水量は、上面と下面それぞれのノズルから最大５００Ｌ／ｍｉｎｍ^２が供給され、冷却速度は板厚３ｍｍで１５０℃／ｓまでが可能である。特に、この第２の冷却装置６においては、各ヘッダー管への冷却水を流量調整およびＯＮ−ＯＦＦすることで細かな冷却制御が行われ、巻き取り温度を±５℃の精度で温度制御できる。
【００３１】
鋼帯に対する温度計測は、最終仕上げ圧延機２Ｅの直後位置と第１の冷却装置５の前との間に設けた仕上げ温度計１４、第１の冷却装置５と第２の冷却装置６との間に設けた中間温度計１５、および第２の冷却装置６と巻き取り機４との間に設けた巻き取り温度計１６によって行われる。
【００３２】
つぎに、熱延鋼帯１２に対する冷却工程について説明する。
最終仕上げ圧延機２Ｅから搬出された熱延鋼帯１２の先端が第１の冷却装置５を通過するのとほぼ同時に、第１の冷却装置５を構成する上下面冷却ボックス１１，１０から冷却水の噴射が開始される。
【００３３】
これは、鋼帯１２の先端が通過する以前に上下面冷却ボックス１１，１０から冷却水を噴射すると、冷却水が鋼帯先端に対する通過の抵抗となり、先端の通板性を阻害する虞れがあることによる。
【００３４】
鋼帯１２の先端が一旦通過した後は、上面冷却ボックス１１から噴射される冷却水の圧力と、下面冷却ボックス１０から噴射される冷却水の圧力とのバランスによって、鋼帯１２のパスラインが一定に保たれる。したがって、鋼帯１２に張力がかからない状態であっても、鋼帯１２の通板性が安定することになり、鋼帯に対する均一な強冷却が施される。
【００３５】
なお、第１の冷却装置５を構成する上下面冷却ボックス１１，１０と鋼帯１２との距離を、ここでは約５０ｍｍに設定したが、これは以下のような理由による。
【００３６】
すなわち、ボックス１１，１０端面と鋼帯１２との距離をより離間すれば、冷却水の勢いが鋼帯とボックスとの間に存在する流体（冷却水）によって吸収されてしまい弱まる。逆に、ボックスと鋼帯１２との距離をより接近させれば、冷却水の勢いが強まるために、鋼帯は上面から噴射される冷却水から受ける面圧と、下面から受ける面圧とがバランスする位置を通過することによる。
【００３７】
一般に、鋼帯の連続圧延では、鋼帯の先端が巻き取り機４に巻き取られたあとに鋼帯の圧延速度を加速する、いわゆる加速圧延が行われる。このとき、第１の冷却装置５における冷却を開始するタイミングは、第１の冷却装置５を構成する各上下両面冷却ボックス１１，１０を流れ方向に沿って順次ＯＮしていく。このことによって、圧延仕上がりから冷却開始までの時間を、圧延速度に応じて一定となるように制御できる。
【００３８】
また、第１の冷却装置５における鋼帯１２の温度降下量が一定となるように、鋼帯の加速度に応じて使用する冷却ボックスの数を増やし、鋼帯各部の冷却時間が一定となるように冷却制御を行うこととする。
【００３９】
以上の設備において、仕上げ板幅が１２３０ｍｍで、仕上げ板厚が３ｍｍの鋼帯をスレッディング速度６５０ｍｐｍ、加速率９ｍｐｍ／ｓで加速し、最大１２００ｍｐｍまで加速後、減速して６００ｍｐｍで鋼帯後端を尻抜けさせた。そのとき、鋼帯は先端から後端まで安定して第１，第２の冷却装置５，６を通過して、所定の冷却が行われた。
【００４０】
鋼帯１２の巻き取り温度制御は、第１の冷却装置５と、第２の冷却装置６における冷却量を制御することで、巻き取り温度を一定とする制御を行った。その結果、鋼帯の先端から後端まで巻き取り温度計１６での計測温度の変動が１５℃以内の安定した冷却が実現された。
【００４１】
ここで用いた鋼帯は、Ｃ濃度が１０〜１５ｐｐｍの極低炭素鋼であり、特に添加元素を加えていない。なお、極低炭素鋼においては、圧延後に鋼帯の結晶粒が瞬時に粗大化するので、これを抑制するために元素を添加するが、本発明によればその必要がなく、成分コストの削減につながり、経済的である。
【００４２】
以下の、表１には、この実施の形態の鋼帯圧延と、冷却条件と、得られた熱延鋼帯の結晶粒度の関係を示してある。
【００４３】
【表１】

【００４４】
圧下率は、最終仕上げ圧延機２Ｅである７番目の圧延機での圧下条件を示し、圧延後冷却開始までの時間は、最終仕上げ圧延機を出た鋼帯が第１の冷却装置５で急速冷却が開始されるまでの時間を示し、冷却速度は第１の冷却装置５における鋼帯の冷却速度を表し、次の（１）式から求められる。
【００４５】
Ｃｖ＝（Ｔ_ｉｎ−Ｔ_ｏｕｔ）／ｔ_ｃ …… （１）
ここで、
Ｃｖ：冷却時間（℃／ｓ）
Ｔ_ｉｎ：第１の冷却装置に入る際の鋼帯の温度（℃）
Ｔ_ｏｕｔ：第１の冷却装置を出た時の鋼帯の温度（℃）
ｔ_ｃ：第１の冷却装置において冷却水が噴射されたノズル間を
鋼帯が通過する時間（ｓ）
なお、（１）式におけるＴ_ｉｎである圧延仕上がり温度は、本鋼のＡｒ_３変態点直上の８９０〜９００℃とし、第１の冷却装置５で１００℃程度急速冷却をなし、そのあと巻き取り温度が６５０℃を満足するように、第２の冷却装置６の冷却条件を調整した。
【００４６】
結晶粒径の粒度番号は、こうして得られた熱延鋼帯の結晶粒径をＪＩＳＧ０５５２にある鋼のフェライト結晶粒度試験方法に順じて測定した。結晶粒の細粒化はγ〜αの変態温度域を加速的に冷却して、いかに早く冷却するかによって決定される。
【００４７】
この第１の冷却装置５での温度降下量は５０℃以下では冷却不足であるが、逆に２００℃まで冷却してしまうと加速冷却効果としては十分であるが、巻き取り温度が確保できない。そこで、第１の冷却装置５での温度降下量を１００℃程度とした急速冷却をなしたが、本来は５０℃以上あれば、結晶粒を細粒化する加速冷却の効果は十分である。
【００４８】
このような設備と、圧延、冷却条件のもとで、種々の最終圧下条件、冷却条件、圧延から冷却開始までの時間を変化させて製造された熱延鋼帯の結晶粒度を調べた。
【００４９】
最終圧下率は、通常、鋼帯の形状を平坦に保ちつつ安定的に連続圧延が可能な２５％から、形状が不良となる耳波や中伸び状態になる５０％まで変化させ、冷却開始時刻は０．１〜１．６ｓ、冷却速度は１００℃／ｓ以上の範囲で変化させた。
【００５０】
その結果、結晶粒度を８．５以上の細かい粒径にするためには、圧下率が４０〜５０％では冷却速度が１００℃／ｓでも製造可能であるが、圧延形状が良好な２５％程度では、冷却開始時刻が１秒以内に冷却速度を２００℃／ｓ以上で冷却する必要があることが明らかになった。
【００５１】
また、表１における比較例１２により、冷却速度が２００℃／ｓであっても圧延後冷却開始までの時間が１．６ｓでは、結晶粒度が８．５以上の微細結晶は得られないことも分かった。
【００５２】
なお、上述の実施の形態においては、板厚３ｍｍについての細粒化効果を説明したが、板厚が多少変化してもその効果はほとんど変ることがない。ただし、板厚が８ｍｍ以上厚いと、冷却速度が２００℃／ｓ以上で冷却することが物理的に不可能となる。
【００５３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、以下に述べるような効果を奏することとなる。
【００５４】
（１）結晶粒径が従来のものよりも細かい極低炭素鋼の熱延鋼帯を安定して製造することができる。
【００５５】
（２）熱延鋼帯の結晶粒が細かいところから、結晶粒が粗い従来の鋼帯と比較して、同じ焼鈍条件では細かい方が加工性に優れている。すなわち、加工性の指標であるランクフォード値は、結晶粒が細かいほど高くなっている。
【００５６】
（３）焼鈍温度を低くしても、結晶粒が粗い従来の鋼帯と比較して、同等の加工性が得られる。すなわち、同じランクフォード値の鋼帯を製造可能である。
【００５７】
（４）極低炭素鋼においては、圧延後に鋼帯の結晶粒が瞬時に粗大化する。この粗大化を抑制するために元素を添加するが、以上述べた本発明によればその必要がない。すなわち、成分コストの削減につながり、経済的である。
【００５８】
（５）熱延鋼帯の結晶粒が細かくなることで冷間圧延、焼鈍後は高いランクフォード値の鋼帯を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す、圧延設備の概略の構成図。
【図２】同実施の形態の、第１の冷却装置の概略の構成図。
【符号の説明】
２Ｅ…最終仕上げ圧延機、
３…ランナアウト、
５…第１の冷却装置、
６…第２の冷却装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot-rolled high-temperature steel strip, and relates to a production method for producing a hot-rolled steel strip of ultra-low carbon steel having a fine crystal grain size.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a hot-rolled steel strip, a slab is heated to a predetermined temperature in a heating furnace, the heated slab is rolled to a predetermined thickness with a roughing mill to form a rough bar, and then the rough bar is removed from a plurality of stands. In a continuous hot finish rolling mill, the steel strip has a predetermined thickness. And after cooling this hot-rolled steel strip in the cooling stand on a run-out table, it manufactures by winding up with a winder.
[0003]
When manufacturing such an extremely low carbon steel strip, which is a line for continuously manufacturing such a steel strip and requires formability and workability, there are the following problems.
That is, in ultra-low carbon steel, its crystal grains are likely to become coarse due to recrystallization, and the structure of this coarse hot-rolled steel strip causes deep drawability and in-plane anisotropy increase. In this regard, the addition of Ti to ultra-low carbon steel, hot-rolling finish conditions, temperature and cooling conditions after rolling affect the grain size of hot-rolled steel strip, and also affect workability. It is known to bring
[0004]
For example, as a method of manufacturing a steel strip with fine crystal grains excellent in workability, a method of rapidly cooling the steel strip after rolling in two stages by a cooling device provided at the rear of the finish rolling mill (CAMP ISIJ vol3 (1990) -785) and a method of rapidly cooling immediately after finish rolling (CAMP ISIJ vol6 (1993) -761) have been proposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, based on the former method, an ultra-low carbon steel containing 2.8 to 4 mm in thickness and 0.04 to 0.062 w% Ti is finished at 890 to 900 ° C. just above the transformation point Ar ₃ by finish rolling. Then, from 0.1 second, cooling is performed at a cooling rate of 180 ° C./s for 0.2 seconds, and after cooling for 0.4 seconds, the second cooling is performed at a cooling rate of 130 ° C./s for 0.5 seconds. Even if the two coolings are combined, it is possible to produce a hot-rolled steel strip with a fine grain size such that the crystal grain size number (measured in accordance with the ferrite grain size test method of steel in JIS G 0552) exceeds 8. It was difficult.
[0006]
Further, in the latter method, in order to effectively refine ultra-low carbon aluminum killed steel and produce a hot-rolled steel strip with a fine grain size such that the grain size number exceeds 8, 40% or more in the final finish rolling. Immediately after applying the high pressure, the solution had to be cooled at 100 ° C./s within 0.6 seconds.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-112831 discloses that the effect of atomization cannot be obtained unless the final rolling reduction ratio of hot rolling is 30% or more.
However, the rolling reduction of the final finish is at most 15% in consideration of rolling with a flat steel strip shape, and at most 30% is the limit, and such strong rolling is performed in normal rolling. It ’s difficult. In the prior art, the cooling rate was changed to 40 to 100 ° C. after the cooling start time was 1.6 seconds after rolling, but it was noted that there was no change in the particle size. Accordingly, it has been impossible to stably and continuously produce a hot-rolled steel strip of an ultra-low carbon steel having a grain size number of 8, preferably 8.5.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to stabilize a hot-rolled steel strip having a fine grain size using a normal hot-rolling process and to form the steel strip. An object of the present invention is to provide a method for producing an ultra-low carbon hot-rolled steel strip that can be rolled continuously without impairing.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in order to solve such a problem. In the final finish rolling, the steel sheet is rolled at a final reduction ratio (less than 30%) that can be rolled while maintaining a normal steel strip shape, and immediately above the transformation point temperature. The finished ultra-low carbon steel strip is rapidly cooled within 200 seconds at a cooling rate of 200 ° C / s and a temperature drop of about 50-200 ° C. Is a method for producing an ultra-low carbon hot-rolled steel strip.
[0010]
By adopting the manufacturing method as described above, the reduction rate of the final finish rolling is not particularly reduced, and the ultra-low carbon steel strip becomes finer without coarsening even under normal finish rolling conditions. Stable production of a hot-rolled steel strip of number 8.5 or higher is possible.
[0011]
As a result, since the crystal grain size is fine, the workability is improved, for example, the Rankford value (r value) after cold rolling and annealing is increased. Moreover, since the same workability as the conventional manufacturing method is obtained, the annealing temperature can be lowered.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a production facility for a hot-rolled steel strip, and FIG. 2 schematically shows a cooling device closest to the final finish rolling mill.
[0013]
The coarse bar 1 rolled by the coarse rolling mill is conveyed on a roller table and continuously rolled to a predetermined thickness by seven continuous finish rolling mills (stands) 2, and then the final finish rolling mill (stand) 2E. And rolled to a predetermined thickness. Most of the run-out table 3 constitutes a cooling device. After being cooled here, the run-out table 3 is wound up by a winder 4 to form a hot rolled coil.
[0014]
A first cooling device 5 that constitutes a first cooling means is disposed on the upstream side of the run-out table 3, and a second cooling device 6 that constitutes a second cooling means is disposed on the downstream side.
[0015]
The said 1st cooling device 5 is provided over about 10 m from the nearest position of the final finishing rolling mill 2E, and makes the rapid cooling with respect to the hot-rolled steel strip 12. FIG. The said 2nd cooling device 6 is installed over the back of the 1st cooling device 5 over about 80 m, and makes the slow cooling with respect to a hot-rolled steel strip.
[0016]
As shown in FIG. 2, on the lower surface side of the first cooling device 5, a rotating steel strip conveying roller table 9 having a diameter of about 350 mm is arranged at a pitch of about 800 mm in the longitudinal direction. That is, these roller tables 9 are located on the lower surface side of the steel strip 12.
[0017]
Between the roller tables 9, one lower surface cooling box 10 having a length of about 430 mm and a width of about 1860 mm is provided. On the other hand, on the upper surface side of the steel strip 12, the same number of upper surface cooling boxes 11 as the lower surface cooling boxes 10 are arranged at positions facing the lower surface cooling box 10 and having exactly the same length and width dimensions. .
[0018]
Here, the distance between the upper surface of the steel strip 12 and the end surface of the upper cooling box 11 is adjusted to be equal to the distance of about 50 mm between the end surface of the lower cooling box 10 and the lower surface of the steel strip. , 10 is set to be the steel plate thickness + 100 mm.
[0019]
Further, 4 mmφ holes as nozzles are randomly opened on the end faces of the upper and

lower cooling boxes

11 and 10 per m ^2, and cooling water is sprayed from each hole to the steel strip. Yes.
[0020]
Further, in order to stabilize the plate passing property of the steel strip 12 being conveyed, the lower surface of the steel strip 12 is between the lower surface cooling box 10 and the roller table 9 and the upper surface of the steel strip 12 is between the upper surface cooling boxes 11. In other words, a so-called scallop-shaped guide 13 is provided, and in particular, the tip of the steel strip 12 is devised so as not to be caught in each gap.
[0021]
In addition, when not injecting cooling water from this 1st cooling device 5, it is good to inject cooling water in the range which does not reach the steel strip 12, so that the apparatus end surface facing a steel strip may not become high temperature.
[0022]
In a cooling device capable of rapid cooling, such as the first cooling device 5, cooling water can be injected from the upper and lower double-

sided cooling boxes

11 and 10 to a maximum of 8000 L / minm ² respectively. At this time, the steel strip 12 can be rapidly cooled to a maximum thickness of 700 ° C./s at a plate thickness of 3 mm.
[0023]
Although the water density of the cooling water was set up to 8000L / minm ^2, in effect sufficient if 1000L / minm ^2, preferably is capable of rapid cooling if 3000L / minm ² or more.
[0024]
In other words, when the water density is high, the change in the cooling rate with respect to the change in the water density is small, and the cooling rate does not increase even if the cooling water density is increased further, which is almost the limit.
[0025]
Such a cooling state is a so-called nucleate boiling state in which the heat flux exceeds 2 × 10 ⁶ MW / m ² over the entire surface of the steel strip, and the cooling rate is a function of only the plate thickness without much influence of water density. It becomes.
[0026]
The advantages of cooling in such a nucleate boiling state are as follows: (1) Even if there is local non-uniformity in the flow of cooling water (for example, uneven flow or increased cooling water flow velocity at the end of the steel strip) The inside cooling is constant, and the temperature distribution in the width direction and the longitudinal direction of the steel strip after cooling is uniform. (2) As a result, even if the cooling rate is fast, the cooling stop temperature can be controlled to an arbitrary temperature.
[0027]
The second cooling device 6 includes a circular tube laminar nozzle 7 disposed on the upper side of the run-out table 3, and a commercially available spray nozzle 8 disposed on the lower surface side between the roller table 9 for conveying the steel strip. Yes. The second cooling device 6 is installed on the downstream side of the first cooling device 5 over about 80 m.
[0028]
The structure of the second cooling device 6 is such that the header of the circular tube laminator 7 is installed over the roller table 9 in the width direction at about 1500 mm from the pass line on the upper surface of the steel strip, and 100 mm in the width direction from the header. A nozzle of a circular tube laminar 7 called a hairpin liner is provided at a pitch.
[0029]
On the other hand, a cooling water header pipe is passed across the width direction between the roller tables 9 on the lower surface of the steel strip, and spray nozzles 8 are arranged at a pitch of 100 mm from the header pipe.
[0030]
The maximum amount of water is supplied up to 500 L / minm ² from the nozzles on the upper and lower surfaces, and the cooling rate can be up to 150 ° C./s with a plate thickness of 3 mm. In particular, in the second cooling device 6, fine cooling control is performed by adjusting the flow rate of the cooling water to each header pipe and turning it on and off, and the coiling temperature can be controlled with an accuracy of ± 5 ° C. .
[0031]
The temperature measurement for the steel strip is performed by a finishing thermometer 14 provided between the position immediately after the final finishing rolling mill 2E and the front of the first cooling device 5, the first cooling device 5 and the second cooling device 6. This is performed by an intermediate thermometer 15 provided between them and a winding thermometer 16 provided between the second cooling device 6 and the winder 4.
[0032]
Next, a cooling process for the hot-rolled steel strip 12 will be described.
Cooling water from the upper and lower

surface cooling boxes

11 and 10 constituting the first cooling device 5 is almost simultaneously with the end of the hot rolled steel strip 12 carried out from the final finish rolling mill 2E passing through the first cooling device 5. Is started.
[0033]
This is because if cooling water is jetted from the upper and lower

surface cooling boxes

11 and 10 before the tip of the steel strip 12 passes, the cooling water becomes resistance to passage with respect to the tip of the steel strip, and there is a possibility that the plate passing property of the tip is hindered. It depends.
[0034]
After the front end of the steel strip 12 has passed once, the pass line of the steel strip 12 depends on the balance between the pressure of the cooling water injected from the upper surface cooling box 11 and the pressure of the cooling water injected from the lower surface cooling box 10. Kept constant. Therefore, even if the steel strip 12 is not in tension, the plateability of the steel strip 12 is stabilized, and uniform strong cooling is applied to the steel strip.
[0035]
In addition, although the distance of the upper and lower

surface cooling boxes

11 and 10 and the steel strip 12 which comprise the 1st cooling device 5 was set to about 50 mm here, this is based on the following reasons.
[0036]
That is, if the distance between the end faces of the

boxes

11 and 10 and the steel strip 12 is further increased, the momentum of the cooling water is absorbed by the fluid (cooling water) existing between the steel strip and the box and weakens. On the contrary, if the distance between the box and the steel strip 12 is made closer, the momentum of the cooling water increases, so that the surface pressure received from the cooling water sprayed from the upper surface and the surface pressure received from the lower surface of the steel strip. By passing the balance position.
[0037]
Generally, in continuous rolling of a steel strip, so-called accelerated rolling is performed in which the rolling speed of the steel strip is accelerated after the tip of the steel strip is wound on the winder 4. At this time, the timing of starting cooling in the first cooling device 5 sequentially turns on the upper and lower double-

sided cooling boxes

11 and 10 constituting the first cooling device 5 along the flow direction. Thus, the time from the finish of rolling to the start of cooling can be controlled to be constant according to the rolling speed.
[0038]
Further, the number of cooling boxes to be used is increased according to the acceleration of the steel strip so that the temperature drop amount of the steel strip 12 in the first cooling device 5 is constant, so that the cooling time of each part of the steel strip is constant. Cooling control is performed.
[0039]
In the above equipment, a steel strip having a finished sheet width of 1230 mm and a finished sheet thickness of 3 mm is accelerated at a threading speed of 650 mpm and an acceleration rate of 9 mpm / s, accelerated to a maximum of 1200 mpm, decelerated, and the steel band rear end is moved to 600 mpm. I missed my butt. At that time, the steel strip passed through the first and second cooling devices 5 and 6 stably from the front end to the rear end, and predetermined cooling was performed.
[0040]
The coiling temperature control of the steel strip 12 was performed by controlling the cooling amount in the first cooling device 5 and the second cooling device 6 to make the coiling temperature constant. As a result, stable cooling was realized in which the variation in the temperature measured by the winding thermometer 16 was 15 ° C. or less from the front end to the rear end of the steel strip.
[0041]
The steel strip used here is an ultra-low carbon steel having a C concentration of 10 to 15 ppm, and no additional elements are added. In ultra-low carbon steel, crystal grains of the steel strip are coarsened instantaneously after rolling, so an element is added to suppress this, but according to the present invention, there is no need for this, and the component cost is reduced. Is economical.
[0042]
Table 1 below shows the relationship between the steel strip rolling of this embodiment, the cooling conditions, and the crystal grain size of the obtained hot rolled steel strip.
[0043]
[Table 1]

[0044]
The reduction ratio indicates the reduction condition in the seventh rolling mill, which is the final finish rolling mill 2E, and the time from the rolling to the start of cooling after rolling is rapidly increased by the first cooling device 5 in the steel strip that has exited the final finishing rolling mill. The time until the cooling is started is shown. The cooling rate represents the cooling rate of the steel strip in the first cooling device 5 and is obtained from the following equation (1).
[0045]
Cv = (T _in −T _out ) / t _c (1)
here,
Cv: Cooling time (° C./s)
T _in : Temperature of the steel strip when entering the first cooling device (° C.)
T _out : temperature of the steel strip when leaving the first cooling device (° C.)
t _c : Time for the steel strip to pass between the nozzles into which the cooling water is injected in the first cooling device (s)
Incidentally, the rolling finishing temperature is _{T in} the expression (1), and eight hundred ninety to nine hundred ° C. directly above Ar ₃ transformation point of the steel, the first cooling device 5 without the order of 100 ° C. rapid cooling, after which winding The cooling conditions of the second cooling device 6 were adjusted so that the temperature satisfied 650 ° C.
[0046]
The grain size number of the crystal grain size was measured in accordance with the ferrite grain size test method of steel in JIS G 0552 for the crystal grain size of the hot-rolled steel strip thus obtained. The refinement of crystal grains is determined by how quickly the transformation temperature range of γ to α is cooled rapidly.
[0047]
The amount of temperature drop in the first cooling device 5 is insufficient when the temperature is 50 ° C. or less, but conversely, if it is cooled to 200 ° C., the effect of accelerated cooling is sufficient, but the winding temperature cannot be ensured. Thus, rapid cooling was performed with the temperature drop in the first cooling device 5 being about 100 ° C. However, if it is originally 50 ° C. or higher, the effect of accelerated cooling to make crystal grains fine is sufficient.
[0048]
Under such equipment, rolling and cooling conditions, various final rolling conditions, cooling conditions, and crystal grain sizes of hot-rolled steel strips manufactured by changing the time from rolling to the start of cooling were investigated.
[0049]
The final rolling reduction is usually changed from 25%, which allows stable continuous rolling while keeping the shape of the steel strip flat, to 50%, where the shape becomes poor, such as an ear wave or a middle stretch state, and the cooling start time Was changed in the range of 0.1 to 1.6 s and the cooling rate was 100 ° C./s or more.
[0050]
As a result, in order to make the crystal grain size as fine as 8.5 or more, it can be produced even at a cooling rate of 100 ° C./s when the rolling reduction is 40 to 50%, but the rolling shape is about 25%. Then, it became clear that it is necessary to cool at a cooling rate of 200 ° C./s or more within 1 second of the cooling start time.
[0051]
Further, according to Comparative Example 12 in Table 1, even when the cooling rate is 200 ° C./s, if the time until the start of cooling after rolling is 1.6 s, fine crystals having a crystal grain size of 8.5 or more cannot be obtained. I understood.
[0052]
In the above-described embodiment, the effect of refining for a plate thickness of 3 mm has been described. However, even if the plate thickness changes somewhat, the effect hardly changes. However, if the plate thickness is 8 mm or more, it is physically impossible to cool at a cooling rate of 200 ° C./s or more.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0054]
(1) A hot-rolled steel strip of ultra-low carbon steel having a crystal grain size smaller than that of the conventional one can be stably produced.
[0055]
(2) Since the crystal grains of the hot-rolled steel strip are fine, the finer one is superior in workability under the same annealing conditions as compared with a conventional steel strip having coarse crystal grains. That is, the Rankford value, which is an index of workability, increases as the crystal grains become finer.
[0056]
(3) Even if the annealing temperature is lowered, the same workability can be obtained as compared with a conventional steel strip having coarse crystal grains. That is, a steel strip having the same rankford value can be manufactured.
[0057]
(4) In ultra-low carbon steel, the crystal grains of the steel strip are coarsened instantaneously after rolling. In order to suppress this coarsening, an element is added, but according to the present invention described above, this is not necessary. That is, it leads to reduction of the component cost and is economical.
[0058]
(5) Since the crystal grains of the hot-rolled steel strip become fine, a steel plate having a high Rankford value can be obtained after cold rolling and annealing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of rolling equipment showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a first cooling device according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
2E ... Final finish rolling mill,
3 ... runner out,
5 ... 1st cooling device,
6 ... 2nd cooling device.

Claims

A rolling method for C <0.01 wt% ultra-low carbon steel, in which the rolling reduction of the final finish rolling is less than 30%, and within 1 second after the final finish rolling, the transformation point temperature is Ar ₃ or higher. Cooling water is sprayed from the temperature range toward the upper and lower surfaces of the steel strip at a water density of 3000 L / minm ² or more, and the cooling rate is 200 ° C./s or more, and the cooling temperature drop is 50 ° C. or more. A method for producing an ultra-low carbon hot-rolled steel strip characterized by obtaining an ultra-low carbon steel having a fine crystal grain size at a cooling stop temperature of 700 ° C. or higher.

A rolling method for C <0.01 wt% ultra-low carbon steel, in which the steel strip is rolled by the manufacturing method according to claim 1 and rapidly cooled, and then the steel strip is wound at a predetermined winding temperature. A method for producing an ultra-low carbon hot-rolled steel strip characterized by obtaining an ultra-low carbon steel having a fine crystal grain size by slow cooling.

The extremely low temperature according to any one of claims 1 and 2 , wherein cooling is performed by injecting cooling water from a cooling box having a large number of holes as nozzles on an end surface facing the steel strip surface. A method for producing a carbon hot-rolled steel strip.