JP4112670B2

JP4112670B2 - 表面性状に優れた鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP4112670B2
Application number: JP09202598A
Authority: JP
Inventors: 良久高田; 正芳末廣
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2018-04-03
Also published as: JPH11286718A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱延鋼板、冷延鋼板、電気メッキ鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板および合金化溶融亜鉛メッキ鋼板に関して、熱間圧延時の再加熱炉で生成するスケールが不均一に生成することにより局所的な深い楔状の粒界酸化に基づく表面欠陥の発生を低減することにより、表面性状の優れた鋼板を製造するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延することにより得られる熱延鋼板の表面には、線状や筋状などの表面欠陥がしばしば見られ、この表面欠陥は酸洗、冷間圧延、メッキ後も模様として残存し、問題となっている。
この模様の原因として、熱間圧延工程での再加熱炉内で生成する鋼材内部への楔状の粒界酸化が原因として考えられる。
【０００３】
上記問題を解決するための手段として、鋼板成分を規定する方法が開示されている。たとえば、特開平６−２７９９２３号公報には、ＮｉやＣｕが熱延工程での表面欠陥の発生原因になるとの知見から、鋼材中におけるそれら元素の含有量を極力少なく抑えると共に、適量のＳｉを含有させることによって生成スケールのデスケーリング性を高め、熱間圧延前に高圧水を噴射してスケール除去を行う方法が開示されている。しかし、この方法では、表面欠陥の原因となるＮｉ、Ｃｕを製鋼段階で極力少なくすることが前提であり、既にＮｉやＣｕが混入している鋼材に対しては、有効に活用することはできない。
【０００４】
また、特開平６−３４６１４５号公報には、ＮｉとＣｕを０．０１ｗｔ％以上含み、かつ、（Ｃｕ／Ｎｉ）比が２以下で、Ｓｉ含有量が０．２〜３．０ｗｔ％である鋼材を使用し、加熱温度、および、第一回目のデスケーリング温度を低めに抑えることによって表面欠陥を少なくする方法が開示されている。ところが、この方法では加熱温度は規定しているが加熱雰囲気の規定はない。
【０００５】
また、特開平９−５２１１０号公報には、ＮｉとＣｕを０．０１ｗｔ％以上含有する鋼板において、加熱時に界面凹凸に沿った界面長さと直線長さの比の平均を１．５以下に抑える方法が開示されている。ところが、実際に発生する表面欠陥は界面長さと直線長さの比の平均値ではなく、一部の鋼材内部に深く食い込んだスケールが表面起因の欠陥の原因となる。さらに、この方法でも加熱温度の規定はあるが加熱雰囲気の規定はない。
【０００６】
さらに、表面欠陥を低減するための手段として、加熱雰囲気を調整する方法も開示されている。たとえば、特開昭５３−１１１３号公報には、加熱雰囲気ガスをスラブ裏面に流通させることによりスケール生成量の不均一をなくし、表面欠陥を低減する技術が開示されている。ところが、この方法では、具体的な雰囲気の記述はなされていない。
【０００７】
また、特開昭５３−１４０２１２号公報に雰囲気中の酸素濃度を調整する技術が開示されているが、加熱バーナーによる空気比の調整では、酸素濃度しか、変化させることができず、本発明の対象となっている加熱炉内の水蒸気濃度を変化させることができない。また、酸素濃度の調整だけでは楔状の粒界酸化を減らし、かつ、スケール生成量を均一にすることはできない。
【０００８】
また、特開平５−３３１５３１号〜同５−３３１５３３号公報や特開平７−５４０３６号公報には、加熱炉内の露点を調整する技術が開示されている。ところが、この方法では、鋳造欠陥をスケール生成させ、表面欠陥を防止するために、生成スケール生成量はコントロールしているが本発明の対象としているスケール生成量の均一化と鋼材内部への楔状の粒界酸化については開示されていない。また、この方法では加熱炉内の酸素濃度については開示されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、熱延鋼板、冷延鋼板、電気メッキ鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板および合金化溶融亜鉛メッキ鋼板に関して、熱間圧延時の再加熱炉で生成するスケールが不均一に生成することに起因する局所的な深い楔状の粒界酸化に起因する表面欠陥の発生を低減できる技術を確立しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱間圧延時の再加熱炉で生成するスケールが不均一に生成することに起因する局所的な深い楔状の粒界酸化に起因する表面欠陥の発生を防止することにより、表面性状に優れた熱延鋼板を製造する方法であり、本発明の要旨は以下の通りである。
【００１１】
（１）熱間圧延時の再加熱炉において、燃焼用バーナーにガスを供給する際に、加熱炉内の酸素雰囲気濃度が０．１％以上１０％以下、かつ、水蒸気雰囲気濃度で２５％以上になるように水蒸気を燃焼用空気及び燃焼用ガスとともに供給しながら加熱することを特徴とする表面性状に優れた鋼板の製造方法である。
【００１２】
（２）熱間圧延時の再加熱炉において、一対を一組とする各燃焼用バーナーに蓄熱器を付設し、再加熱炉からのガスを導入して熱回収する蓄熱とガスの供給を交互に行い、一方の蓄熱器にて熱回収がなされている間に、蓄熱された他方の蓄熱器を通して、加熱炉内の酸素雰囲気濃度を０．１％以上１０％以下、かつ、水蒸気雰囲気濃度で２５％以上になるように、水蒸気と燃焼用空気及び燃焼用ガスを供給しながら加熱することによって、加熱炉内で生成するスケール厚さを均一に生成させ表面疵の発生を防止することを特徴とする表面性状に優れた鋼板の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の発明者らは、製品の表面欠陥の原因について調査した。その結果、表面欠陥の原因として、加熱時に生成されるスケールの不均一により鋼材内部に局所的に深い楔状の粒界酸化が形成され、この粒界酸化が圧延時に鋼材内部に食い込まれることによることを実験により確認した。
【００１４】
本発明者らは、熱間圧延時の再加熱時の雰囲気と生成するスケールとの関係を調査した。その結果、スケールの形態は加熱炉内の水蒸気濃度に依存し、水蒸気濃度が高くなるとスケール生成量が均一化し、それに伴い、局所的な楔状の粒界酸化も減少することを明らかにした。この原因として以下のように考えられる。
【００１５】
図１は、加熱炉内の水蒸気濃度が低い場合の生成スケールの形態を説明するための模式図である。鋼材を高温で酸化した場合、粒界部は酸化されやすいので粒界酸化を形成する。また、スケール中には気孔が生じ、スケール生成量は鋼材の部分部分でばらつきが出来る。その時、スケール生成量の少ない部分、すなわち、凹の部分では鋼材内部への粒界酸化が増加する。その結果、表面疵の発生率が高くなる。
【００１６】
図２に、加熱炉内の水蒸気濃度が高い場合の生成スケールの形態を説明するための模式図を示す。加熱炉内の水蒸気濃度が高くなると、水蒸気の効果によりスケール中の気孔の発生量が増大する。気孔の発生量が増大すると、雰囲気ガスがスケール中の気孔の間を通り、直接鋼材表面で鉄と酸化反応することが出来るようになる。その結果、鋼材表面で均一な酸化反応が生じ易くなるので、生成スケールのばらつきが低減し、局所的な粒界酸化の増加が防止できる。よって、表面疵の発生率が減少する。
【００１７】
加熱雰囲気の水蒸気濃度の下限は、表面疵の発生の観点から求まる。水蒸気濃度を２５％以下にすると均一な酸化反応による粒界酸化の減少による疵の抑制効果が弱く、疵の発生率が高くなる。また、加熱雰囲気の水蒸気の上限については、特に限定する必要はないが、水蒸気雰囲気を高くすると加熱炉内温度が低下しエネルギー効率が悪化するので、出来れば、５０％以下が望ましい。
【００１８】
また、加熱炉内の酸素濃度についてであるが、酸素濃度が低い場合、酸化反応が抑制され、その結果、粒界酸化反応がほとんど生じなくなるので疵の発生率が低く、水蒸気による疵の抑制効果を行う必要がなくなる。そのため、酸素濃度の下限を０．１％とした。酸素濃度の上限であるが、酸素濃度を高くすると粒界酸化反応が激しくなると共に、燃焼時の送風空気量が多くなるので不経済になるので、酸素濃度の上限を１０％とした。
【００１９】
加熱温度についても特に限定はしないが、加熱温度を低くすると熱間圧延時の温度確保が難しくなるので１０００℃以上が望ましい。また、加熱温度を高くすると粒界酸化が増加し疵発生率が高くなるので１３００℃以下が望ましい。
【００２０】
また、加熱炉内のガス流れが速いほど、雰囲気ガスがスケール中の気孔の間を通りやすくなり、表面疵の発生率の減少効果が大きくなる。そのため、各ゾーンにおいて、バーナー一対を一組としてそれぞれ蓄熱器を付設し、加熱炉内の高温ガスを導入して熱回収する蓄熱を各蓄熱炉で交互に行い、一方の蓄熱器にて熱回収がなされている間に蓄熱された他方の蓄熱器を通して、燃焼用空気だけでなく水蒸気及び燃焼用ガスを一緒に供給しながら前記バーナーにより加熱させれば、ガス燃焼の流れが、一対一組のバーナー間を交互に流れることで雰囲気ガスのガス流れが速くなり、かつ、加熱炉内の水蒸気雰囲気を高くすることが出来るので、生成スケールのばらつきが低減し、局所的な粒界酸化の増加が防止できる。よって、表面疵の発生率が減少する。また、この切り替え式バーナーを用いる方法だと、水蒸気添加により生じるガス雰囲気の温度低下が、蓄熱器を通すことにより最小限になり、効率的な水蒸気添加が可能になる。
【００２１】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
実施例１を適用する加熱炉の概略図を図３に示す。加熱炉１は鋼材３を加熱する装置であり、炉の巾方向に対向する一対を一組とする燃焼バーナー２が設けられている。この燃焼バーナー２に燃焼用ガス送風機４と燃焼用空気送風機６から、燃焼用ガスと空気が供給される。その際に、燃焼用空気からの供給配管に水蒸気発生器５から水蒸気が供給され、加熱炉内の水蒸気濃度を調整する。ここで、加熱炉１内には鋼材３が、スキッド７の上に置かれている。
【００２２】
本実施例では、表１に示す成分の鋼材を用いて表２に示す試験条件で加熱実験を行い、その後、圧延により熱延鋼板を製造した。スラブ厚は２５０ｍｍとし、粗圧延、仕上げ圧延により製品厚３ｍｍまで熱間圧延を行い、表面疵発生率を目視により調査した。表面欠陥不良率としては、熱延鋼板表面で長さ方向の欠陥の長さを熱延鋼板のコイルの長さで割った値を用いた。本実験では燃焼用ガスとしてＣＯＧガスおよびＬＮＧガスを用いて、加熱炉内酸素濃度および水蒸気濃度を調整した。
【００２３】
表２から明らかなように、条件１０〜１２は、酸素濃度、または、水蒸気濃度が適正範囲からはずれているために、表面欠陥率が０．３２％以上であるのに対して、適正範囲である本実施例１〜８は、表面欠陥率が０．１７％以下となり良好な表面性状を有する鋼板が製造できた。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
［実施例２］
実施例２を適用する加熱炉の概略図を図４に示す。加熱炉８は鋼材１８を加熱する装置であり、炉の巾方向に対向する一対を一組とする燃焼バーナー９が設けられている。また、燃焼バーナー９には蓄熱器１０が付設されている。この燃焼バーナー９に燃焼用ガス送風機１２と燃焼用空気送風機１４から、燃焼用ガスと空気が供給される。その際に、炉内の各燃焼バーナーは炉内の幅方向の一対を一組として、燃焼バーナー９を交互に燃焼させる。すなわち一方のバーナーが燃焼している間、切り替え弁１６および電磁弁１７を調節して他方のバーナーは炉内ガス吸引機１３によって燃焼用空気配管から炉内の高温のガスを蓄熱器１０に導入して熱回収する。次に、燃焼バーナーへの送風および吸引を切り替えて、先ほど吸引して熱回収を行った他方の蓄熱器１０に燃焼用空気を通して加熱し、燃焼用ガスとともにバーナー９に供給を行う。その際に、蓄熱器１０に水蒸気発生器５から水蒸気が供給することで、加熱炉内の水蒸気濃度を調整する。ここで、加熱炉８内には鋼材１８が、スキッド１９の上に置かれている。
【００２７】
本実施例では、実施例１と同様に表１に示す成分の鋼材を用いて表３に示す試験条件で加熱実験を行い、その後、圧延により熱延鋼板を製造した。スラブ厚は２５０ｍｍとし、粗圧延、仕上げ圧延により製品厚３ｍｍまで熱間圧延を行い、表面疵発生率を目視により調査した。表面欠陥不良率としては、熱延鋼板表面で長さ方向の欠陥の長さを熱延鋼板のコイルの長さで割った値を用いた。本実験では燃焼用ガスとしてＣＯＧガスおよびＬＮＧガスを用いて、加熱炉内水蒸気濃度を調整した。また、燃焼バーナーの切り替え時間は６０秒とした。
【００２８】
表３から明らかなように、条件２３は、酸素濃度が高いために、水蒸気濃度を調整しても表面欠陥率が高い。また、条件２２、２４は、水蒸気濃度が適正範囲からはずれているために、表面欠陥率が０．３０％以上であるのに対して、適正範囲である本実施例１３〜２０は、表面欠陥率が０．１２％以下となり良好な表面性状を有する鋼板が製造できた。また、本実施例では切り替え式バーナーを用いたために炉内ガス流れが速くなることに起因して、実施例１よりも表面欠陥率が低くなる。
【００２９】
【表３】

【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱間圧延時の再加熱炉で生成するスケールが不均一に生成することに起因する局所的な深い楔状の粒界酸化に起因する表面欠陥の発生を低減することにより、表面性状の優れた鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱雰囲気中の水蒸気濃度が少ない場合の生成スケールの断面を模式的に示す図である。
【図２】加熱雰囲気中の水蒸気濃度が多い場合の生成スケールの断面を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施例１の加熱炉の縦断面を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施例２の加熱炉の縦断面を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…加熱炉２…燃焼バーナー
３…鋼材、４…燃焼ガス送風機
５…水蒸気発生器６…燃焼用空気送風機
７…スキッド８…加熱炉
９…燃焼バーナー１０…蓄熱器
１１…水蒸気発生器１２…燃焼ガス送風機
１３…炉内ガス吸引機１４…燃焼用空気送風機
１５…切り替え弁１６…切り替え弁
１７…電磁弁１８…鋼材
１９…スキッド。

Claims

熱間圧延時の再加熱炉において、燃焼用バーナーにガスを供給する際に、加熱炉内の酸素雰囲気濃度が０．１％以上１０％以下、かつ、水蒸気雰囲気濃度で２５％以上になるように水蒸気を燃焼用空気及び燃焼用ガスとともに供給しながら加熱することを特徴とする表面性状に優れた鋼板の製造方法。
熱間圧延時の再加熱炉において、一対を一組とする各燃焼用バーナーに蓄熱器を付設し、再加熱炉からのガスを導入して熱回収する蓄熱と燃焼ガスの供給を交互に行い、一方の蓄熱器にて熱回収がなされている間に、蓄熱された他方の蓄熱器を通して、加熱炉内の酸素雰囲気濃度を０．１％以上１０％以下、かつ、水蒸気雰囲気濃度で２５％以上になるように、水蒸気と燃焼用空気及び燃焼用ガスを供給しながら加熱することを特徴とする表面性状に優れた鋼板の製造方法。