JP4613444B2

JP4613444B2 - 表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP4613444B2
Application number: JP2001151965A
Authority: JP
Inventors: 康善日高; 敏朗安楽
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2021-05-22
Also published as: JP2002346610A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法に係わり、さらに詳しくは熱間圧延における仕上げ圧延時に酸化スケール（以下、単にスケールと記す）の噛込み疵の発生を抑制することのできる熱延鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最終製品に仕上げ圧延された熱延鋼板は、品格の点から表面疵はもちろん、反射や色調の不均一およびそれに類似する模様などが、少なくとも肉眼で観察できるレベルで発生していないことが好ましい。
【０００３】
しかし、実際の熱延鋼板の表面には、スケールの噛込み疵、デスケーリング不良および酸洗不均一などの様々なスケールに起因した不具合が生じており、製品として不適切である場合が多々ある。これらの問題に対して様々な検討がなされてきたが、完全な解決策は未だ見いだされるには至っていないのが現実である。
【０００４】
スケールに起因する鋼板の諸表面問題のうち、噛込み疵は製品としての品格問題にとどまらず、不良製品となってスクラップとなるという大きな問題であり、歩留まり向上（生産性および経済性の向上）の点から解決すべき重要な問題である。
【０００５】
噛込み疵の発生を防止する方法については、これまでに多くの検討がなされてきた。鋼表面に生成するスケールの厚さを薄くして圧延する方法が提案され、スケールの噛込み疵の発生はある程度防止できるようになった。
【０００６】
スケールの生成を抑制してスケール厚さを薄くする簡便な方法としては、圧延中の鋼板表面に水を噴射する手段等により冷却して鋼板の表面温度を低くする方法がある。
【０００７】
特開平１−２０５８１０号公報には、熱間圧延での仕上げ圧延機前のデスケーリング装置による高圧水の噴射により被圧延材の表面温度を９００℃以下にして、二次スケールの生成を防止して噛込み疵の発生を抑制する方法が開示されている。
【０００８】
しかし、仕上げ圧延前に鋼板の温度を低めると圧延負荷が増大し、通板が困難となり熱延鋼板の生産性に支障を来たすという問題がある。この問題を解消した方法が特開平５−５９４４９号公報および５−５９４５２号公報に開示されている。
【０００９】
これらの公報に示されている方法は、Ｓｉを０．０３〜０．１％の範囲で含有させた鋼を、１２５０℃以下に加熱後、仕上げ圧延機の入側での鋼板温度を９８０℃以上として仕上げ圧延する表面性状に優れた薄物熱延鋼板の製造方法である。すなわち、これら方法は、仕上げ圧延は比較的高温で行い生産性を確保し、圧延中の二次スケールの生成を抑制して噛込み疵の発生を防止するためにＳｉを含有させたことを特徴としている。
【００１０】
しかし、これらの方法は鋼の機械的特性の制約からＳｉを０．０３％以上含有させることができない鋼には適用することはできない。
【００１１】
上記方法と類似する方法として、特開平８−７３９９４号公報には、Ｐを０．０３〜０．２％、Ｓｉを０．０３〜０．１％含有させることによってスケールの噛込み疵の発生を防止する方法が開示されているが、上記と同様の理由により適用できない鋼種が多い。
【００１２】
特開２０００−４２６０４号公報には、Ｃ、ＰおよびＭｎ等の成分元素を調整してスケールの密着力そのものを改善し、粗圧延して得られた粗バーを加熱装置で加熱して３０〜１５０℃の範囲で温度を上昇させてからデスケーリングして仕上げ圧延する方法が開示されているが、この方法では仕上げ圧延前の粗バ―での再加熱が必要であり、そのための粗バーヒーターの増設など膨大な設備投資が課題となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
発明が解決しようとする課題は、鋼の化学組成を特に調整することなく、また新たな設備を設けることなくスケールの噛込み疵の少ない鋼板を製造する方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、スケールの発生挙動やスケール噛込み疵の発生メカニズムについて鋭意実験、検討した結果以下の知見を得るに至った。
【００１５】
１）スケールの噛込み疵の発生は、圧延ロールの直前で鋼板表面のスケールが割れることが原因であり、そのスケールの割れはスケールと母材の密着力が何らかの原因で弱まったときに生じやすい。
【００１６】
２）密着力が低下する最大の原因は、仕上げ圧延前や圧延中の熱延鋼板の表面温度が、デスケーリングのための高圧水の噴射により瞬間的に鋼板の表面温度が低下することにあり、温度低下によりスケールと母材間の熱歪みが大きくなることにある。
【００１７】
３）スケール割れの発生を防止するには、鋼板の表面温度を実験により求めた下記式（Ａ１）または（Ａ２）で求められる温度Ｔ℃未満の温度に低下させなければよい。詳細な理由は解明できていないが、この温度は鋼板のＭｎ含有量に大きく影響されている。
【００１８】
Ｍｎが０〜０．５質量％以下の場合
Ｔ℃＝６００−３００×(Ｍｎ含有量、％) ・・・・・（Ａ１）
Ｍｎが０．５質量％を超える場合
Ｔ℃＝４５０−１５×(Ｍｎ含有量、％) ・・・・・（Ａ２）
本願発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下の通りである。
【００１９】
質量％で、Ｃ：０．０３〜０．２％、Ｓｉ：０．００５〜０．１％、Ｍｎ：０．１〜２％、sol.Ａｌ：０．０８％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼板を熱間圧延で仕上げ圧延する方法であって、仕上げ圧延前および圧延途中での高圧水噴射による脱スケール時に、鋼板の表面温度が下記（Ａ１）式または（Ａ２）式で求まる温度Ｔ℃未満の温度とならないように温度制御して仕上げ圧延する表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法。
【００２０】
鋼板のＭｎ含有量が０．５％以下の場合：
Ｔ℃＝６００−３００×(Ｍｎ) ・・・・・（Ａ１）
鋼板のＭｎ含有量が０．５％を超える場合：
Ｔ℃＝４５０−１５×(Ｍｎ) ・・・・・（Ａ２）
ここで、Ｍｎは鋼板のＭｎ含有量（質量％）を示す。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明で規定した製造条件について詳細に説明する。鋼板の化学組成の説明における％表示は全て質量％を示す。
【００２２】
鋼板の化学組成：
Ｃ：０．０３〜０．２％
Ｃは、所定の強度（２６０ＭＰａ以上）を得るために必要な元素で、Ｃ含有量が０．０３％未満では目標とする強度を有する鋼板が得られず、一方０．２％を超えると加工性が劣化するため、上限を０．２％とした。
【００２３】
Ｓｉ：０．００５〜０．１％
Ｓｉは、脱酸剤として必要な元素で、０．００５％未満では十分な脱酸ができず、一方０．１％を超えると難脱スケール性のＦｅ_２ＳｉＯ_２（ファイアライト）を生成して赤スケールが生成し易くなる。したがって、Ｓｉ含有量は０．００５〜０．１％とした。好ましくは０．００５〜０．０４％である。
【００２４】
Ｍｎ：０．１〜２％
Ｍｎは、
Ｍｎは、Ｃと同様に強度を確保するために必要な元素であると同時に、Ｓを固定し熱間割れを抑制するために必要な元素である。また、式Ａ１、Ａ２に示すとおり、Ｍｎ含有量が増加することにより、高圧水の噴射による冷却温度の許容下減を下げることができる。前記効果を得るには０．１％以上含有させる必要がある。一方２％を超えると加工性が劣化する。したがって、Ｍｎ含有量は０．１〜２％とした。
【００２５】
sol.Ａｌ：０．０８％以下
Ａｌは、溶鋼の段階での脱酸に必要な元素である。０．０８％を超えるとＡｌ_２Ｏ_３系の介在物を形成し、加工性が劣るため上限を０．０８％とした。sol.Ａｌとして止まる量は微量であっても、脱酸は十分できるので特に下限は限定しない。
【００２６】
鋼板表面温度：
熱間圧延は、粗圧延機と仕上げ圧延機とにより行われるが、粗圧延された後は仕上げ圧延機直前と仕上げ圧延機のスタンド間で鋼板表面に高圧水が噴射され脱スケールが行われる。このとき、高圧水が噴射された部分の鋼板表面温度は数百度も低下し、その直後の圧延ロール直前では高圧水噴射前の鋼板温度近くまで複熱する。
【００２７】
仕上げ圧延中に発生するスケールの噛込み疵は、前述したように圧延ロールの直前で鋼板表面のスケールが割れることが原因となっている。このスケールの割れは、高圧水の噴射によるデスケーリング時に瞬間的に鋼板の表面温度が低下し、スケールと母材間の熱歪みが大きくなるためスケールと母材の密着力が低下することにより発生する。
【００２８】
本発明は、この高圧水の噴射によるデスケーリング時の一時的な鋼板温度の低下許容限を規定したことを特徴とし、その下限温度は鋼板のＭｎ含有量により変化する。すなわち、許容できる下限温度Ｔ℃は下記式（Ａ１）または（Ａ２）により求めるものとする。
【００２９】
鋼板のＭｎ含有量が０．５％以下の場合：
Ｔ℃＝６００−３００×(Ｍｎ) ・・・・・（Ａ１）
鋼板のＭｎ含有量が０．５％を超える場合：
Ｔ℃＝４５０−１５×(Ｍｎ) ・・・・・（Ａ２）
ここで、Ｍｎは鋼板のＭｎ含有量（質量％）を示す。
【００３０】
これらの式は、種々の実験を繰り返し求めた実験式である。
【００３１】
高圧水の噴射によるデスケーリングは、仕上げ圧延前および圧延初期のスタンド間でおこなわれる場合が多く、全てのデスケーリング時の鋼板温度を上記温度Ｔ℃未満にならないように温度制御する必要がある。また、デスケーリング時の鋼板表面の温度制御はデスケーリング時に噴射する水量および水圧を変化させておこなうことができる。
【００３２】
【実施例】
表１に示す７種の化学組成の炭素鋼を溶製し、１００ｋｇインゴットとし、それらを熱間鍛造によって厚さ１００ｍｍ、幅３００ｍｍ、長さ４００ｍｍのスラブとした。これらのスラブを、１２００℃に加熱したのち、およそ１０５０℃で粗圧延を施し３０ｍｍ厚の鋼板とし、粗圧延後高圧水を鋼板表面に噴射してデスケーリングを行い１０００℃で仕上げ圧延を行い２ｍｍ厚の熱延鋼板に仕上げた。
【００３３】
【表１】

仕上げ圧延時に種々水量および水圧を種々変化させて水を噴射し鋼表面のスケールを除去して仕上げ圧延した。デスケーリング時の鋼の表面温度は、試験材と同じ寸法のダミー材の表面にシース熱電対を埋め込み測定した。
【００３４】
仕上げ圧延後の鋼板を、酸洗処理によって表面スケ−ルを除去して噛込み疵の有無を目視により観察した。
【００３５】
結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】

表中の噛込み疵の有無の欄の○印は、目視により噛込み疵が全く観察されなかった場合を、×印は噛込み疵が少しでも観察された場合をそれぞれ示す。
【００３７】
図１は、表２の結果を示す図で、縦軸がデスケーリング時の鋼板の表面温度で、横軸がＭｎ含有量である。図中の線は、式Ａ１と式Ａ２を示す直線である。
【００３８】
図１から明らかなように、デスケーリング時に鋼板の表面温度が、本発明で規定する式Ａ１または式Ａ２で得られる温度よりも低い場合は全て噛込み疵が発生している。また、Ｍｎ含有量が増加するに従いデスケーリング時の鋼板の温度を低くすることができることが分かる。
【００３９】
なお、この実施例では１スタンドの圧延機を用いた場合について示したが、実生産では主として連続熱間圧延機により熱延鋼板の生産が行われるが、その場合は仕上げ圧延機は、３〜７スタンドからなるタンデム圧延機が使われ、各スタンド間でデスケーリングが行われる場合、そのデスケーリング時の鋼板温度も本発明で規定する式で求めた温度以上に保持する必要がある。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼板のＰやＳｉの含有量を調整することなく、また新たな設備を設けることなく仕上げ圧延時の噛込み疵の発生を防止することができ、熱延鋼板の歩留まりがよくなるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の結果の噛込み疵の発生状態を示す図である。

Claims

質量％で、Ｃ：０．０３〜０．２％、Ｓｉ：０．００５〜０．１％、Ｍｎ：０．１〜２％、sol.Ａｌ：０．０８％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼板を熱間圧延で仕上げ圧延する方法であって、仕上げ圧延前および圧延途中での高圧水噴射による脱スケール時に、鋼板の表面温度が下記（Ａ１）式または（Ａ２）式で求まる温度Ｔ℃未満の温度とならないように温度制御して仕上げ圧延することを特徴とする表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法。
鋼板のＭｎ含有量が０．５％以下の場合：
Ｔ℃＝６００−３００×(Ｍｎ) ・・・・・（Ａ１）
鋼板のＭｎ含有量が０．５％を超える場合：
Ｔ℃＝４５０−１５×(Ｍｎ) ・・・・・（Ａ２）
ここで、Ｍｎは鋼板のＭｎ含有量（質量％）を示す。