JP4692045B2

JP4692045B2 - 厚鋼板製造方法

Info

Publication number: JP4692045B2
Application number: JP2005102458A
Authority: JP
Inventors: 亮長尾
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006281251A

Description

本発明は、厚鋼板の製造方法に係わり、詳しくは、厚鋼板を製造するための鋼素材の連続鋳造に工夫を凝らし、効率良く安価に厚鋼板を製造する技術に関する。

従来、造船材、橋梁材、ボイラー材、ＵＯパイプ材、海構材等は、それぞれ異なる成分系の鋼鋳片（スラブと称し、所定サイズの長方体状の鋼鋳片）を、図３に示すような工程で、鋳造、圧延して製造されている。成分の異なる鋼鋳片は、その素材としての溶鋼を転炉の同一チャージにおいて溶製できないので、連続鋳造においてタンディッシュを介して鋳型に溶鋼を途絶えさせることなく注入する所謂「連々鋳」方式で製造することができない。そのため、異なる製品鋼板を製造する場合には、「連々鋳」を途中で止め、鋳型を一旦空にしてダミーバーを挿入した後に、先に鋳込んでいた溶鋼とは異なる成分の溶鋼を新たに注入し、連続鋳造を再スタートさせて製造するようにしている。また、異なった製品鋼板を製造する場合であっても、成分がほぼ近いかあるいは類似している製品鋼板を順次製造する際には、先に高級な方の鋼種に成分を合わせた溶鋼を溶製、鋳造してその製品鋼板を製造すると共に、「連々鋳」を途絶えさせることなく、引き続きその高級な方の鋼種と同一成分の鋼鋳片を鋳造し、その鋼鋳片で低級な方の製品を多少過剰スペック気味で製造することも行われている。

しかしながら、異なる製品鋼板を製造する毎に「連々鋳」を途中で停止し、連続鋳造を再スタートする製造方法では、連続鋳造に無駄時間が生じて効率が低く、製鋼コストの面で不利である。また、連々指数アップのため、前記したように、後行鋼種の溶鋼も先行鋼種と同一成分の溶鋼に組み込み、より高級な鋼種に成分を合わせた鋼鋳片で、後行の低級鋼種の鋼板を製造するのでは、該後行鋼種の鋼板を製造するコストが著しく高くなるという問題があった。

本発明は、かかる事情に鑑み、連続鋳造での「連々鋳」を途中で停止せずに、従来より安価に厚鋼板を製造可能な厚鋼板の製造方法を提供することを目的としている。

発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。

すなわち、本発明は、製鋼工程で、先行鋼種と後行鋼種との間に、該先行及び後行鋼種の成分の間の成分とした溶鋼を挟んで溶製し、該溶鋼で連々鋳方式のつなぎ目鋼鋳片を鋳造すると共に、該つなぎ目鋼鋳片の前半に鋳造されたものを先行鋼種が目標とする厚鋼板製造用鋼鋳片と、後半に鋳造されたものを後行鋼種が目標とする厚鋼板製造用鋼鋳片とし、それら鋼鋳片に過去の実績に照らした圧延条件及び冷却条件を適用して厚鋼板を製造することを特徴とする厚鋼板の製造方法である。

この場合、前記圧延条件は、前記つなぎ目鋼鋳片を加熱した後、成分実績、製品厚鋼板の強度目標及び加熱実績を過去のデータを参照して決定し、冷却条件は圧延実績を過去のデータを参照して決定することが好ましい。

本発明によれば、異鋼種での連々鋳が可能となり、連々指数アップによる鋳造効率が向上するばかりでなく、厚鋼板製造時での合金成分添加量の削減ができ、従来より安価に厚鋼板が製造できるようになる。

以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の最良の実施形態を説明する。

まず、発明者は、例えば、低グレードから高グレード（もしくは高グレードから低グレード）の順に、成分の近い異鋼種の溶鋼を隣合うように「連々鋳」方式で鋳造するに際して、その途中で、低グレードから高グレード（もしくは高グレードから低グレード）に切り換えるつなぎ目としての溶鋼を準備すれば、「連々鋳」を従来より長く継続して行えると考えた。つまり、成分を変化させる時期に達したら、製鋼段階で先行鋼種と後行鋼種との間に、該先行及び後行鋼種の成分の間の成分とした溶鋼を挟んで溶製するのである。このようにすると、後に該つなぎ目の溶鋼で鋳造した鋼鋳片（スラブともいう）を圧延する時に、その圧延条件及び圧延した鋼板に対する冷却条件等を適切に選択すれば、先行鋼種あるいは後行鋼種のいずれにも対応するスペックの製品鋼板が製造できるからである。

このつなぎ目鋼鋳片を、例えばＳｉ成分でもう少し具体的に説明すると、図１（ａ）のようになる。図１（ａ）は、連続鋳造機から「連々鋳」方式で矢印方向に鋳造された長く連なった鋼鋳片１を示し、点線で区切った１枡が、長く連なった鋼鋳片を切断した後の１個当たりの鋼鋳片（スラブ）２に相当する。また、印Ｓが先行鋼種の鋼鋳片との境界、印Ａが後行鋼種の鋼鋳片との境界であり、Ｓより右側が先行鋼種の鋼鋳片、Ａより左側が後行鋼種の鋼鋳片、ＡとＳとの間が本発明でいうつなぎ目鋼鋳片に相当する。

図１（ｂ）は、これらの鋼素材の成分変化をＳｉ含有量で説明したものである。先行鋼種のＳｉ含有量が後行鋼種のＳｉ含有量より多い場合、つなぎ目の溶鋼として、Ｓｉ含有量が先行鋼種と後行鋼種の間になる溶鋼を転炉等で溶製する（真空精錬容器を用いた所謂「二次精錬」で溶製する場合もある）。具体的には、転炉、取鍋等へ投入する成分調整用のＳｉ合金量を増減するのである。つまり、つなぎ目の鋼鋳片としては、転炉等で溶鋼に成分調整用合金を添加し、該溶鋼の成分を迅速に調整できる程度のものであり、つなぎ目鋼鋳片用の溶鋼を得るために、大掛かりな精錬（脱炭吹錬、脱燐、脱硫処理等）を別途実施することなく、合金添加量の増減だけで所望の溶鋼を得ることが望ましい。その意味で、先行鋼種の溶鋼と後行鋼種の溶鋼との成分差はできるだけ小さいこと（例えば、Ｓｉでは０．１質量％以下程度の差）が好ましい。

連続鋳造は、通常、取鍋に出鋼した前記溶鋼をタンディッシュを介して鋳型に注入するので、つなぎ目における鋳造は、先行鋼種の溶鋼の一部とつなぎ目の溶鋼とがタンディッシュ内で混合した溶鋼で鋳造が行われる。図１（ｂ）のＳｉ含有量の変化を示す線でＳ寄り側の傾斜部は、この混合効果であり、最初は、つなぎ目鋼鋳片のＳｉ含有量が徐々に減少することを表している。そして、本来のつなぎ目鋼鋳片用の溶鋼中のＳｉ含有量に相当する水平部が出現する。さらに、鋳造の後半は、後行鋼種の溶鋼がタンディッシュに注入されるので、つなぎ目の溶鋼の一部と後行鋼種の溶鋼とが混合したものが鋳込まれるので、図１（ｂ）のＳｉ含有量の変化を示す線でＡ寄り側の傾斜部のように、Ｓｉ含有量はさらに徐々に低下してから、最終的に後行鋼種単独の鋼鋳片のＳｉ含有量となる。なお、以上の説明は鋼鋳片の成分としてＳｉを例にしたが、成分はＳｉに限らず、Ｍｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ等でも同様である。

次に、本発明では、上記のようにして鋳造したつなぎ目の鋼鋳片の圧延を以下のようにして行う必要がある。つなぎ目の鋼鋳片で、先行鋼種の鋼鋳片及び／又は後行鋼種の鋼鋳片で製造する厚鋼板の特性（強度、降伏点、伸び等）とほぼ同様な特性を有する厚鋼板を製造できなければ、つなぎ目の鋼鋳片を想到した意味がないからである。

そこで、発明者は、過去の操業データより、鋼鋳片の成分（Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｕ等）、加熱条件（温度等）、圧延条件（圧下量、仕上げ時温度等）、圧延後の厚鋼板の実績（サイズ）、冷却条件（冷却媒体の種類、冷却速度）がどのような場合には、製造された厚鋼板の特性（強度、降伏点、伸び等）はどのようになるかの関係がわかれば、前記つなぎ目鋼鋳片で先行鋼種及び／又は後行鋼種のそれぞれに相当する鋼鋳片で製造した厚鋼板とほぼ同等の特性を有する厚鋼板が容易に製造できると考えた。つまり、鋼鋳片の成分、加熱条件等の過去のデータから厚鋼板の目標特性を得るための圧延条件、冷却条件を選択し、それら条件で圧延及び冷却を行うのである。そして、本発明では、上記した各項目に関する過去のデータをコンピュータ３にデータベースとして整理、記憶させ、このデータベースを図２に示すような手順で利用するのである。

その手順は、まず、つなぎ目の鋼鋳片（スラブ）２を鋳造後、それを加熱炉で加熱する。この段階で該鋼鋳片３の成分実績、加熱実績及び厚鋼板の目標強度が分かるので、それらをコンピュータ３に入力し、データベースの過去のデータに対比させる。そして、入力に適切な圧延条件を命令として出力させる。引き続き、この命令で圧延された厚鋼板の実績（仕上げ圧延温度、制御圧延開始厚み等）が明らかになるので、この実績を前記データベースに入力し、目標特性を得るための冷却条件を探り出し、命令として出力する。この出力に基づいて、厚鋼板の冷却を行い、最終的な製品とするのである。また、このようなデータベースの利用による圧延条件や冷却条件の決定は、いずれも数十秒の時間しか要しないので、鋼素材が熱間圧延設備（ライン）上を次の工程（例えば、加熱炉から圧延機、圧延機から冷却装置等）へ移動する時間内で十分に行える。

なお、上記したつなぎ目鋼鋳片の圧延は、該つなぎ目鋼鋳片の前半に鋳造されたものを先行鋼種が目標とする厚鋼板製造用鋼鋳片と、後半に鋳造されたものを後行鋼種が目標とする厚鋼板製造用鋼鋳片として行うのが好ましい。図１（ｂ）のＳｉ変化で説明したように、変化曲線の傾斜部は、各成分が先行鋼種か後行鋼種のどちらかに近いので、いずれか近い方の鋼種に合わせた鋼板に圧延するのが特性を満足させるのに都合が良いからである。

成分の近い造船用材料としてＹＰ３６キロＡグレード鋼、ＹＰ３２キロ鋼Ａグレードの溶鋼をこの順番に転炉で溶製し、連続鋳造で順次それぞれの鋼鋳片（スラブ）に鋳造した後、該鋼鋳片を熱間圧延して厚み８〜３０ｍｍの厚鋼板を製造した。これら厚鋼板の製造に際して、本発明に係る厚鋼板の製造方法を適用した。

まず、溶鋼の連続鋳造は、「連々鋳」方式によって前記の順番で連続的に行ったが、ＹＰ３６キロＡグレード鋼からＹＰ３２キロ鋼Ａグレードへのつなぎ目で、溶鋼のＳｉ含有量を０．２５質量％から０．２０質量％まで下げて、本発明でいう所謂「つなぎ目鋼鋳片」を溶製した。つなぎ目鋼鋳片のそれぞれのＳｉ成分実績並びに主な組成を一括して表１に示す。

この鋼鋳片を１３５０℃に加熱してから、図２に示した手順に従いって圧延条件及び冷却条件を決定した。具体的には、制御圧延材で、熱間圧延の仕上げ圧延温度だけを８００℃の基準温度に対して高低に変更するだけで良かった。この条件変更の結果も、前記表１に合わせて示す。

表１より、ＹＰ３６キロＡグレード鋼(Ｓｉ：０．２５質量％)とＹＰ３２キロ鋼Ａグレード(Ｓｉ：０．２０質量％)とのつなぎ目鋼鋳片で製造した厚鋼板の強度が、両鋼種の強度をそれぞれ保障していることが明らかである。つまり、成分の異なる鋼種の厚鋼板を連続鋳造時の「連々鋳」を停止させずに、効率良く製造できるばかりでなく、「連々鋳」の途中から溶鋼のＳｉを０．０５％削減することが可能となり、従来より格段と安価に厚鋼板が製造できるようになった。

本発明に係るつなぎ目の鋼鋳片を説明する図であり、(a)は「連々鋳」で鋳込んだ状況を、（ｂ）は「連々鋳」で得られる鋼鋳片のＳｉ含有量の変化を示す。本発明に係る厚鋼板の製造方法の実施に際して利用する圧延条件及び冷却条件の決定方法を説明する図である。溶鋼の溶製から連続鋳造を経て鋼鋳片を鋳造し、厚鋼板を製造する工程例を示すフロー図である。

符号の説明

１長く連なった鋼鋳片
２１を所定長さで切断した鋼鋳片（スラブ）
３コンピュータ

Claims

製鋼工程で、先行鋼種と後行鋼種との間に、該先行及び後行鋼種の成分の間の成分とした溶鋼を挟んで溶製し、該溶鋼で連々鋳方式のつなぎ目鋼鋳片を鋳造すると共に、該つなぎ目鋼鋳片の前半に鋳造されたものを先行鋼種が目標とする厚鋼板製造用鋼鋳片と、後半に鋳造されたものを後行鋼種が目標とする厚鋼板製造用鋼鋳片とし、それら鋼鋳片に過去の実績に照らした圧延条件及び冷却条件を適用して厚鋼板を製造することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
前記圧延条件は、前記つなぎ目鋼鋳片を加熱した後、成分実績、製品厚鋼板の強度目標及び加熱実績を過去のデータを参照して決定し、冷却条件は圧延実績を過去のデータを参照して決定することを特徴とする請求項１記載の厚鋼板の製造方法。