JP4823400B1 - 熱延鋼板の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、被圧延材を均一に冷却すること及び被圧延材の表面性状を向上させることが可能な熱延鋼板の製造装置並びに製造方法を提供することを主目的とする。
本発明は、圧延スタンドと、ワークロール及び／又はバックアップロールへ潤滑剤を供給可能な供給手段と、オンラインロール研磨装置と、該研磨装置によってワークロールの表面を研磨する前に潤滑剤の少なくとも一部を除去可能な除去手段と、を備える熱延鋼板の製造装置とし、該製造装置を用いて複数の被圧延材を圧延する際に、先行被圧延材の圧延終了後に潤滑剤除去手段を用いて、ワークロール、又は、ワークロール及びバックアップロールに付着した潤滑剤の少なくとも一部を除去する工程と、該工程の後にオンラインロール研磨装置を用いてワークロールを研磨する工程と、潤滑剤供給手段からワークロール及び／又はバックアップロールへ向けて潤滑剤を供給する工程と、を有する熱延鋼板の製造方法とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱延鋼板の製造装置及び製造方法に関する。本発明は、特に、仕上圧延機における圧延ロールの肌荒れ抑制や肌荒れ対策に着目した熱延鋼板の製造装置及び製造方法に関する。

熱延鋼板の製造ラインに設置された仕上圧延機列の後段スタンドのうち一つのスタンドで、線荷重が１．０ｔ／ｍｍ以上、特に線荷重が２．０ｔ／ｍｍ以上になるような高負荷圧延を行うと、圧延ロールの面圧が大きくなるため、圧延ロールの表面に肌荒れが生じやすい。この肌荒れは、被圧延材の冷却能や表面性状に影響を及ぼすため、被圧延材の幅方向の全長に亘って均一に冷却し優れた表面性状を有する熱延鋼板を製造するには、肌荒れ抑制対策、及び、肌荒れ解消対策が必要になる。

肌荒れ抑制対策としては潤滑剤の使用が、肌荒れ解消対策としてはオンラインでのロール研磨が、知られている。潤滑剤を用いると、圧延負荷を低減して圧延ロールの面圧を低減することが可能になるため、肌荒れを抑制することが可能になる。しかしながら、高負荷圧延では、潤滑剤のみを用いても圧延負荷を十分に低減することが困難であり、潤滑剤を用いた高負荷圧延を長時間に亘って行うと、肌荒れの抑制が不十分になる虞がある。一方、オンラインロール研磨を行うと、肌荒れが生じた圧延ロールの表面を研磨することにより圧延ロールの表面を滑らかな曲面にすることが可能になる。しかしながら、高負荷圧延では、圧延ロールの摩耗量が大きいため、単にオンラインロール研磨を行うと圧延ロールの研磨量が増大して圧延ロールのコストが嵩む、研磨時間が長くなって生産性が低下する等の問題が懸念される。

それゆえ、高負荷圧延時に被圧延材を均一に冷却し優れた表面性状を有する熱延鋼板を製造するためには、潤滑剤及びオンラインロール研磨を併用することが必要になる。しかしながら、潤滑剤がワークロールの表面に多量に残存していると、オンラインロール研磨装置による研磨時に研磨ムラが発生する。研磨ムラが発生すると、目的のロール粗度に研磨することが困難になるため、高負荷圧延された被圧延材を均一に冷却すること、及び、被圧延材の表面性状を向上させることが困難になりやすい。

このような熱間圧延ラインに関する技術として、例えば特許文献１には、熱間圧延中に圧延潤滑剤をワークロールに供給するロール潤滑方法において、オンラインロール研磨装置でワークロールを研磨しつつ、油水混合装置で水と混合した圧延油をワークロールにスプレーする技術が開示されている。また、特許文献２には、圧延材の先端部がワークロールに噛み込んだ後に、ワークロールへの圧延潤滑油の塗布を開始し、圧延材の後端部の圧延が完了するまで潤滑圧延を行い、先行圧延材の圧延が終了してから後行圧延材がワークロールに噛み込むまでの間に、先行圧延材の圧延の際にワークロールに付着した圧延潤滑油を除去する熱間圧延方法が開示されている。

特開平１１−３１９９１６号公報 特開２００２−１７８０１１号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術では、オンラインロール研磨装置でワークロールを研磨している間に、水と混合された圧延油（潤滑剤）が供給されるため、オンラインロール研磨装置による研磨時に研磨ムラが発生しやすい。それゆえ、特許文献１に開示されている技術では、要求されるロール粗度にワークロールを研磨し難く、高負荷圧延された被圧延材を均一に冷却すること、及び、被圧延材の表面性状を向上させることが困難になりやすいという問題があった。また、特許文献２に開示されている技術では、オンラインロール研磨装置でワークロールを研磨しないため、ワークロールの表面に肌荒れが発生しやすく、高負荷圧延された被圧延材を均一に冷却すること、及び、被圧延材の表面性状を向上させることが困難になりやすいという問題があった。

そこで、本発明は、被圧延材を均一に冷却すること及び被圧延材の表面性状を向上させることが可能な、熱延鋼板の製造装置並びに製造方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、鋭意研究の結果、連続して圧延される先行被圧延材と後行被圧延材との間（以下において、「バー間」という。）でワークロールの表面を整えるためにオンラインロール研磨が有効であるが、潤滑剤がワークロール表面に多量に残留していると、オンラインロール研磨装置による研磨時に研磨ムラが発生し、目的のロール粗度Ｒａに研磨することが困難になることを知見した。そのため、目的のロール粗度Ｒａに研磨するには、オンラインロール研磨を行う前に、潤滑剤を予め除去しておくことが有効であると考えられる。ここで、先行被圧延材の尾端部で潤滑材の供給を止め、ロールに付着した潤滑剤を焼き切る方法では、先行被圧延材よりも後行被圧延材の方が広幅となったときに、後行被圧延材の板幅方向両端部と接触するワークロール表面等に潤滑剤が残存しやすく、潤滑剤の十分な除去が困難になりやすいという問題がある。さらには、ワークロールにおける熱延鋼板通板部と未通板部との間に生じた段差を研磨除去する際に、熱延鋼板未通板部に残存した潤滑剤により研磨ムラが生じ、要求されるロールプロフィルに研磨し難いという問題もある。そのため、潤滑剤の除去は、ワークロール、又は、ワークロール及びバックアップロールに温水等を噴射することによって行うことが好ましいと考えられる。

一方、本発明者らは、鋭意研究の結果、ワークロール表面のロール粗度Ｒａと被圧延材の圧延後冷却時に冷却材の板幅方向における温度ムラとの間には相関があり、被圧延材を板幅方向の全体に亘って均一に冷却するためには、ロール粗度Ｒａを一定値以下（例えば、Ｒａ≦０．８μｍ）にする必要があることを知見した。一方で、ロール粗度Ｒａが小さすぎると、被冷却材の先端部の噛み込み性が悪化するため、ロール粗度Ｒａは所定値以上（例えば、０．０５μｍ≦Ｒａ）にする必要があることを知見した。本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものである。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするため、添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明の第１の態様は、ワークロール（１ａ、１ａ）及びバックアップロール（１ｂ、１ｂ）を具備する圧延スタンド（１）と、ワークロール及び／又はバックアップロールへ潤滑剤を供給可能な潤滑剤供給手段（２、２）と、ワークロールの表面を研磨可能なオンラインロール研磨装置（３、３）と、オンラインロール研磨装置によってワークロールの表面を研磨する前に、ワークロール、又は、ワークロール及びバックアップロールに付着した潤滑剤の少なくとも一部を除去可能な潤滑剤除去手段（４、４、…）と、を備えることを特徴とする、熱延鋼板の製造装置（１０、２０）である。

ここに、本発明の第１の態様及び後述する本発明の第２の態様において、「ワークロール及び／又はバックアップロールへ潤滑剤を供給可能な潤滑剤供給手段（２、２）」とは、潤滑剤供給手段（２、２）が、ワークロール若しくはバックアップロールへ、又は、ワークロール及びバックアップロールへ、潤滑剤を供給可能であることをいう。

また、上記本発明の第１の態様において、２以上の圧延スタンド（１、１、…）が、圧延スタンドによって圧延される被圧延材（５）の移動方向へ連続して配設され、移動方向の下流側の端に配設された圧延スタンドよりも移動方向の下流側に、被圧延材を冷却する冷却装置（６）が配設されていることが好ましい。

また、上記本発明の第１の態様において、少なくとも移動方向の下流側の端に配設された圧延スタンド（１）により被圧延材（５）を圧延する際の該圧延スタンドの線荷重が１．０ｔ／ｍｍ以上であることが好ましい。

また、上記本発明の第１の態様において、冷却装置（６）よりも移動方向の下流側に、圧延スタンドによって圧延された被圧延材（５）の温度ムラを検出可能な検出手段（７）が配設され、該検出手段を用いて検出された温度ムラに基づいて、オンラインロール研磨装置（３、３）の動作を制御可能な制御手段（８）が備えられることにより、本発明の効果がより顕著に奏される。

ここに、本発明において、「冷却装置（６）よりも移動方向の下流側に、圧延スタンドによって圧延された被圧延材（５）の温度ムラを検出可能な検出手段（７）が配設され」とは、冷却装置（６）の移動方向下流側に検出手段（７）が配設される形態であり、検出手段（７）は冷却装置（６）下流側、かつランアウトテーブル上流側に配設されるのが望ましい。また、検出手段（７）は被圧延材（５）の上面側のみ、又は下面側のみに配設されていても良く、被圧延材（５）の上下両面側にそれぞれ配設されていても良い。

本発明の第２の態様は、ワークロール（１ａ、１ａ）及びバックアップロール（１ｂ、１ｂ）を具備する圧延スタンド（１）と、ワークロール及び／又はバックアップロールへ潤滑剤を供給可能な潤滑剤供給手段（２、２）と、ワークロールの表面を研磨可能なオンラインロール研磨装置（３、３）と、オンラインロール研磨装置によってワークロールの表面を研磨する前に、ワークロール、又は、ワークロール及びバックアップロールに付着した潤滑剤の少なくとも一部を除去可能な潤滑剤除去手段（４、４、…）と、を備える熱延鋼板の製造装置（１０、２０）を用いて複数の被圧延材（５、５、…）を圧延し、熱延鋼板を製造する方法であって、先行被圧延材（５）の圧延終了後に、潤滑剤除去手段を用いて、ワークロール、又は、ワークロール及びバックアップロールに付着した潤滑剤の少なくとも一部を除去する除去工程（Ｓ１）と、該除去工程の後に、オンラインロール研磨装置を用いてワークロールを研磨する研磨工程（Ｓ２）と、該研磨工程の後に、後行被圧延材（５）の先端部をワークロールに噛み込ませる噛み込み工程（Ｓ３）と、該噛み込み工程の後に、潤滑剤供給手段からワークロール及び／又はバックアップロールへ向けて潤滑剤を供給する供給工程（Ｓ４）と、該供給工程の後に、潤滑剤供給手段からの潤滑剤の供給を停止する停止工程（Ｓ５）と、該停止工程の後に、圧延されるべき被圧延材が残っているか否かを判断する判断工程（Ｓ６）と、を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法である。

また、上記本発明の第２の態様において、２以上の圧延スタンド（１、１、…）が、圧延スタンドによって圧延される被圧延材（５）の移動方向へ連続して配設され、該移動方向の下流側の端に配設された圧延スタンド（１）よりも移動方向の下流側に、被圧延材を冷却する冷却装置（６）が配設され、移動方向の下流側の端に配設された圧延スタンドによる圧延が終了した直後に、冷却装置を用いて被圧延材が冷却されることが好ましい。

ここに、「移動方向の下流側の端に配設された圧延スタンドによる圧延が終了した直後に、冷却装置を用いて被圧延材が冷却される」とは、例えば、移動方向の下流側の端に配設された圧延スタンドによる圧延が終了してから０．２秒以内に、冷却装置を用いて、被圧延材が６００℃／ｓ以上の冷却速度で冷却されることをいう。

また、上記本発明の第２の態様において、少なくとも移動方向の下流側の端に配設された圧延スタンド（１）により被圧延材（５）を圧延する際の該圧延スタンドの線荷重が１．０ｔ／ｍｍ以上であることが好ましい。

また、上記本発明の第２の態様において、圧延スタンド（１）よりも移動方向の下流側に、圧延スタンドによって圧延された被圧延材（５）の温度ムラを検出可能な検出手段（７）が配設され、該検出手段を用いて検出された温度ムラに基づいて、オンラインロール研磨装置（３、３）の動作を制御可能な制御手段（８）が備えられることにより、本発明の効果がより顕著に奏される。

本発明の第１の態様では、オンラインロール研磨装置（３、３）によってワークロール（１ａ、１ａ）の表面を研磨する前に、ワークロール、又は、ワークロール及びバックアップロール（１ｂ、１ｂ）に付着した潤滑剤の少なくとも一部を除去可能な潤滑剤除去手段（４、４、…）が備えられる。そのため、オンラインロール研磨装置によってワークロール表面を目的のロール粗度Ｒａに研磨すること、及び、潤滑剤によってワークロール表面の肌荒れを抑制することが可能になる。したがって、本発明の第１の態様によれば、被圧延材を均一に冷却すること及び被圧延材の表面性状を向上させることが可能な、熱延鋼板の製造装置（１０、２０）を提供することができる。

また、本発明の第１の態様において、被圧延材（５）の移動方向の下流側の端に配設された圧延スタンド（１）よりも移動方向の下流側に、冷却装置（６）が配設されていることにより、例えば平均粒径が２μｍ以下程度の微細結晶粒（以下において、単に「微細結晶粒」という。）を有する熱延鋼板を均一に冷却すること及び微細結晶粒を有する熱延鋼板の表面性状を向上させることが可能な、熱延鋼板の製造装置を提供することができる。また、少なくとも移動方向の下流側の端に配設された圧延スタンド（１）の線荷重が１．０ｔ／ｍｍ以上であることにより、肌荒れを抑制した（表面性状を向上させた）微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造することが容易になる。また、検出手段（７）を用いて検出された温度ムラに基づいてオンラインロール研磨装置（３、３）の動作を制御可能な制御手段（８）が備えられることにより、被圧延材を均一に冷却すること及び被圧延材の表面性状を向上させることが容易になる。

本発明の第２の態様は、先行被圧延材（５）の圧延終了後に、潤滑剤除去手段（４、４）を用いて、ワークロール（１ａ、１ａ）、又は、ワークロール及びバックアップロール（１ｂ、１ｂ）に付着した潤滑剤の少なくとも一部を除去する除去工程（Ｓ１）と、該除去工程の後に、オンラインロール研磨装置（３、３）を用いてワークロールを研磨する研磨工程（Ｓ２）と、噛み込み工程（Ｓ３）の後に、潤滑剤供給手段（２、２）からワークロールへ向けて潤滑剤を供給する供給工程（Ｓ４）とを有している。そのため、オンラインロール研磨装置によってワークロール表面を目的のロール粗度Ｒａに研磨すること、及び、潤滑剤によってワークロール表面の肌荒れを抑制することが可能になる。したがって、本発明の第２の態様によれば、被圧延材を均一に冷却すること及び被圧延材の表面性状を向上させることが可能な、熱延鋼板の製造方法を提供することができる。

また、本発明の第２の態様において、被圧延材（５）の移動方向の下流側の端に配設された圧延スタンド（１）よりも移動方向の下流側に、冷却装置（６）が配設されていることにより、微細結晶粒を有する熱延鋼板を均一に冷却すること及び微細結晶粒を有する熱延鋼板の表面性状を向上させることが可能な、熱延鋼板の製造方法を提供することができる。また、少なくとも移動方向の下流側の端に配設された圧延スタンド（１）の線荷重が１．０ｔ／ｍｍ以上であることにより、肌荒れを抑制した（表面性状を向上させた）微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造することが容易になる。また、検出手段（７）を用いて検出された温度ムラに基づいてオンラインロール研磨装置（３、３）の動作を制御可能な制御手段（８）が備えられることにより、被圧延材を均一に冷却すること及び被圧延材の表面性状を向上させることが容易になる。

本発明の熱延鋼板の製造装置１０の一部を簡略化して示す図である。 本発明の熱延鋼板の製造装置１０の形態例を簡略化して示す図である。 被圧延材の本数とロール粗度Ｒａとの関係を説明する概念図である。 本発明の熱延鋼板の製造装置２０の一部を簡略化して示す図である。 本発明の熱延鋼板の製造方法を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面に示す形態は本発明の例示であり、本発明は図示の形態に限定されるものではない。以下の説明において、被圧延材の移動方向の下流側を単に「下流側」と表記する。

図１は、本発明の熱延鋼板の製造装置１０（以下において、単に「製造装置１０」ということがある。）の一部を簡略化して示す図であり、製造装置１０に備えられる複数の仕上圧延スタンド１、１、…のうち、下流側の端に配設されている仕上圧延スタンド１（以下において、「仕上最終スタンド１」という。）と、この仕上最終スタンド１に付随する機器、及び、この仕上最終スタンド１の下流側に配設されている冷却装置６の一部を示している。図２は、本発明の熱延鋼板の製造装置１０の形態例を簡略化して示す図である。図２では、連続して配設された仕上圧延スタンド１、１、…、仕上最終スタンド１の下流側に仕上最終スタンド１と隣接して配設された冷却装置６、及び、被圧延材５を示しており、仕上圧延スタンド１よりも被圧延材５の移動方向上流側に配設される粗圧延機や、冷却装置６よりも下流側に配設される巻き取り機等の記載は省略している。図１及び図２において、被圧延材５は紙面左側から右側へと移動する。図１に示すように、製造装置１０に備えられる仕上圧延スタンド１は、ワークロール１ａ、１ａ及びバックアップロール１ｂ、１ｂを具備し、図２に示すように、製造装置１０は複数の仕上圧延スタンド１、１、…を備えている。製造装置１０は、さらに、ワークロール１ａ、１ａへ潤滑剤を供給可能な潤滑剤供給手段のヘッダー２、２と、ワークロール１ａ、１ａの表面を研磨可能なオンラインロール研磨装置３、３と、潤滑剤除去手段のヘッダー４、４と、仕上圧延スタンド１によって圧延された被圧延材５を冷却可能な冷却装置６のヘッダー６ａ、６ａと、被圧延材５の温度を検出可能な温度センサ７と、オンラインロール研磨装置３、３の動作を制御可能な制御手段８と、ワークロール１ａ、１ａを水冷する水冷装置のヘッダー９、９と、ヘッダー９、９から噴射された水を切る水切り板１１、１１と、を有し、ノズル２ａ、２ａはヘッダー２、２に、ノズル４ａ、４ａはヘッダー４、４に、ノズル６ｂ、６ｂはヘッダー６ａ、６ａに、ノズル９ａ、９ａはヘッダー９、９に、それぞれ接続されている。

制御手段８は、温度センサ７による被圧延材５の温度検出結果に基づいて、ヘッダー４、４を備える潤滑剤除去手段、及び、オンラインロール研磨装置３、３等の動作を制御する。制御手段８は、潤滑剤除去手段及びオンラインロール研磨装置３、３等の動作制御を実行するＣＰＵ８ａと、該ＣＰＵ８ａに対する記憶装置とが設けられている。ＣＰＵ８ａは、マイクロプロセッサユニット及びその動作に必要な各種周辺回路を組み合わせて構成され、ＣＰＵ８ａに対する記憶装置は、例えば、潤滑剤除去手段やオンラインロール研磨装置３、３等の動作制御に必要なプログラムや各種データを記憶するＲＯＭ８ｂと、ＣＰＵ８ａの作業領域として機能するＲＡＭ８ｃ等を組み合わせて構成される。当該構成に加えて、さらに、ＣＰＵ８ａが、ＲＯＭ８ｂに記憶されたソフトウエアと組み合わされることにより、製造装置１０における制御手段８が機能する。温度センサ７によって検出された被圧延材５の温度に関する情報（出力信号）は、制御手段８の入力ポート８ｄを介して、入力信号としてＣＰＵ８ａへと到達する。ＣＰＵ８ａは、入力信号及びＲＯＭ８ｂに記憶されたプログラムに基づいて、出力ポート８ｅを介して、潤滑剤除去手段及びオンラインロール研磨装置３、３等に対する動作指令を制御する。オンラインロール研磨装置３、３は、温度センサ７によって検出された被圧延材５の温度を用いて算出された被圧延材５の温度ムラが所定値以上の場合に作動される。

製造装置１０では、温度センサ７によって検出された被圧延材５の温度の検出結果を用いて算出された被冷却材５の温度ムラを低減するように、制御手段８によってオンラインロール研磨装置３、３の動作が制御される。制御手段８からの動作指令に基づいて作動するオンラインロール研磨装置３、３により、ワークロール１ａ、１ａの研磨が行われる場合には、その前に、ノズル４ａ、４ａからワークロール１ａ、１ａ及びバックアップロール１ｂ、１ｂへ向けて５０℃以上の温水が噴射されるように、潤滑剤除去手段の動作が制御手段８によって制御される。そして、潤滑剤除去手段から温水が噴射されることにより、ワークロール１ａ、１ａ及びバックアップロール１ｂ、１ｂの表面に付着している潤滑剤が除去される。潤滑剤除去手段から温水が噴射されたら、制御手段８からオンラインロール研磨装置３、３、へ向けて動作指令が出力され、オンラインロール研磨装置３、３によってワークロール１ａ、１ａの表面が研磨されることにより、ワークロール１ａ、１ａのロール粗度Ｒａが目標値に制御される。

製造装置１０では、オンラインロール研磨装置３、３によってワークロール１ａ、１ａの表面が研磨される前に、潤滑剤除去手段によってワークロール１ａ、１ａの表面に付着していた潤滑剤が除去される。それゆえ、オンラインロール研磨装置３、３による研磨ムラの発生を低減することが可能になり、ワークロール１ａ、１ａのロール粗度Ｒａを目標値に制御することが可能になる。製造装置１０では、こうしてロール粗度Ｒａが目標値に制御されたら、仕上圧延スタンド１を用いた後行被圧延材５の圧延が開始される。後行被圧延材５を圧延する際には、当該後行被圧延材５の先端部が、ロール粗度Ｒａが制御されたワークロール１ａ、１ａに噛み込まれてから、ヘッダー２、２を備える潤滑剤供給手段からワークロール１ａ、１ａへ向けた潤滑剤の供給が開始され、潤滑剤が供給されているワークロール１ａ、１ａを用いて後行被圧延材５の定常部（先端部及び尾端部を除く部位）の圧延が行われる。こうして後行被圧延材５の定常部が圧延されたら、制御手段８から潤滑剤供給手段へ向けて動作指令が出力されて潤滑剤の供給が停止され、後行被圧延材５の圧延が終了する。このように、製造装置１０では、潤滑剤を用いて被圧延材５が圧延されるので、ワークロール１ａ、１ａの肌荒れを抑制することが可能になる。

さらに、製造装置１０には、仕上圧延スタンド１の下流側に、冷却装置６が隣接されている。製造装置１０では、例えば、仕上圧延スタンド１、１、…のうち下流側の３つの仕上圧延スタンド１、１、１で線荷重が２．０ｔ／ｍｍ以上の高負荷圧延を行った後、仕上最終スタンド１による圧延が終了してから０．２秒以内に６００℃／ｓ以上（好ましくは１０００℃／ｓ以上）の冷却速度で被圧延材５を急冷する。このようにすることで、表面性状を向上させた、フェライト結晶粒の平均粒径が２μｍ以下である熱延鋼板（超微細粒鋼）を製造することが可能になり、このような超微細粒鋼の表面性状を向上させることにより、均一冷却が可能となり、鋼板の２次加工における機械特性の板幅方向のムラを低減させることが可能になる。

図３は、被圧延材の本数とワークロール１ａのロール粗度Ｒａとの関係を説明する概念図である。図３に示すように、潤滑剤もオンラインロール研磨装置も用いない通常圧延では、圧延本数が増大するにつれて、ロール粗度Ｒａが急激に上昇する。一方、潤滑剤を用いながら圧延すると、ロール粗度Ｒａの上昇を通常圧延時よりも抑制することが可能になるが、圧延本数が一定値を超えると、ロール粗度Ｒａの目標範囲の上限値を超えてしまう。他方、オンラインロール研磨装置を用いて研磨されたワークロールを用いて圧延すると、ロール粗度Ｒａを目標範囲に制御することが可能になるが、ロール粗度Ｒａを目標範囲に制御するためには、ワークロールを頻繁に研磨する必要が生じる。これに対し、潤滑剤を用いて被圧延材を圧延し、オンラインロール研磨装置による研磨を行う前に潤滑剤を除去する製造装置１０によれば、オンラインロール研磨装置による研磨の回数を低減しながら、ロール粗度Ｒａを目標範囲に制御することが可能になる。したがって、製造装置１０によれば、熱延鋼板の生産性を向上させることも可能になる。

以上、本発明の熱延鋼板の製造装置（以下において、「本発明の製造装置」ということがある。）に関する上記説明では、ワークロール１ａ、１ａに潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備えた製造装置１０を例示したが、本発明の製造装置は当該形態に限定されない。本発明の製造装置に備えられる潤滑剤供給手段は、バックアップロールのみに潤滑剤を供給可能なように構成されていても良く、ワークロール及びバックアップロールの両方へ潤滑剤を供給可能なように構成されていても良い。そこで、図４に、製造装置１０の構成に加えて、バックアップロール１ｂ、１ｂに潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を有する、本発明の熱延鋼板の製造装置２０（以下において、「製造装置２０」ということがある。）の一部を示す。

図４は、製造装置２０の一部を簡略化して示す図である。図４は図１と対応している。バックアップロール１ｂ、１ｂへ潤滑剤を供給可能な潤滑剤供給手段が追加されていることを除いて、製造装置２０は製造装置１０と同様に構成されている。図４において、製造装置１０と同様の構成には、図１及び図２で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

図４に示したように、製造装置２０は、製造装置１０の構成に加えて、バックアップロール１ｂ、１ｂへ潤滑剤を供給可能な潤滑剤供給手段を有しており、該潤滑剤供給手段のヘッダー２、２及び該ヘッダー２、２に接続されたノズル２ａ、２ａを介して、バックアップロール１ｂ、１ｂへ潤滑剤が供給される。製造装置２０では、オンラインロール研磨装置３、３によってワークロール１ａ、１ａの表面が研磨される前に、潤滑剤除去手段によってワークロール１ａ、１ａ及びバックアップロール１ｂ、１ｂの表面に付着していた潤滑剤が除去される。それゆえ、オンラインロール研磨装置３、３による研磨ムラの発生を低減することが可能になり、ワークロール１ａ、１ａのロール粗度Ｒａを目標値に制御することが可能になる。製造装置２０では、こうしてロール粗度Ｒａが目標値に制御されたら、仕上圧延スタンド１を用いた後行被圧延材５の圧延が開始される。後行被圧延材５を圧延する際には、当該後行被圧延材５の先端部が、ロール粗度Ｒａが制御されたワークロール１ａ、１ａに噛み込まれてから、制御手段８によって動作を制御される、ヘッダー２、２、…を備える潤滑剤供給手段から、ワークロール１ａ、１ａ若しくはバックアップロール１ｂ、１ｂ、又は、ワークロール１ａ、１ａ及びバックアップロール１ｂ、１ｂへ向けた潤滑剤の供給が開始される。そして、潤滑剤が供給されているワークロール１ａ、１ａを用いて後行被圧延材５の定常部（先端部及び尾端部を除く部位）の圧延が行われる。こうして後行被圧延材５の定常部が圧延されたら、制御手段８から潤滑剤供給手段へ向けて動作指令が出力されて潤滑剤の供給が停止され、後行被圧延材５の圧延が終了する。このように、製造装置２０では、潤滑剤を用いて被圧延材５が圧延されるので、ワークロール１ａ、１ａの肌荒れを抑制することが可能になる。なお、図４に示したように、被圧延材５の一方の面に接触するワークロール１ａはバックアップロール１ｂと接触しており、被圧延材５の他方の面に接触するワークロール１ａもバックアップロール１ｂと接触している。それゆえ、ヘッダー２、２、…を備える潤滑剤供給手段からバックアップロール１ｂ、１ｂにのみ潤滑剤を供給しても、潤滑剤はバックアップロール１ｂ、１ｂを介してワークロール１ａ、１ａへと供給される。したがって、バックアップロール１ｂ、１ｂにのみ潤滑剤を供給しても、ワークロール１ａ、１ａへ潤滑剤を供給することができる。

図５は、本発明の熱延鋼板の製造方法（以下において、単に「本発明の製造方法」という。）を説明するフローチャートである。以下、図１〜図５を参照しつつ、本発明の製造方法について説明する。

図５に示すように、本発明の製造方法は、除去工程（Ｓ１）と、研磨工程（Ｓ２）と、噛み込み工程（Ｓ３）と、供給工程（Ｓ４）と、停止工程（Ｓ５）と、判断工程（Ｓ６）と、を有し、これらの工程を経て、熱延鋼板が製造される。

除去工程Ｓ１（以下において、「Ｓ１」という。）は、連続して圧延される先行被圧延材５の圧延終了後であって、且つ、後行被圧延材５の圧延開始前に、ヘッダー４、４に接続されたノズル４ａ、４ａを備えた潤滑剤除去手段を用いて、ワークロール１ａ、１ａ及びバックアップロール１ｂ、１ｂに付着した潤滑剤の少なくとも一部を除去する工程である。より具体的に、Ｓ１は、連続して圧延される先行被圧延材５の圧延終了後であって、且つ、後行被圧延材５の圧延開始前に、制御手段８から、ヘッダー４、４に接続されたノズル４ａ、４ａを備えた潤滑剤除去手段へ向けて動作指令を出力し、該動作指令に基づき、ワークロール１ａ、１ａ及びバックアップロール１ｂ、１ｂへ向けてノズル４ａ、４ａから５０℃以上の温水を噴射することにより、ワークロール１ａ、１ａ及びバックアップロール１ｂ、１ｂに付着した潤滑剤の少なくとも一部を除去する工程である。Ｓ１によりノズル４ａ、４ａから温水が噴射され、制御手段８からの動作指令に基づいて温水の噴射が停止されたら、次の研磨工程Ｓ２が行われる。

研磨工程Ｓ２（以下において、「Ｓ２」という。）は、上記Ｓ１の後に、制御手段８から出力された動作指令に基づいてオンラインロール研磨装置３、３を作動させることにより、ワークロール１ａ、１ａの表面を研磨し、ロール粗度Ｒａを目標値に制御する工程である。Ｓ２は、例えば、温度センサ７による検出結果を用いてＣＰＵ８ａで特定された先行被圧延材５の温度ムラが所定値以上である場合にのみ、予め調べておいた、オンラインロール研磨装置３、３によるワークロール１ａの研磨時間とロール粗度Ｒａとの関係に基づいて決定されたオンラインロール研磨装置３、３の研磨時間だけ、オンラインロール研磨装置３、３を作動させることにより、ワークロール１ａ、１ａのロール粗度Ｒａを目標値に制御する工程とすることができる。Ｓ２でオンラインロール研磨装置３、３を所定の時間に亘って作動させ、制御手段８からの動作指令に基づいてオンラインロール研磨装置３、３の動作を停止させたら、次の噛み込み工程Ｓ３が行われる。

噛み込み工程Ｓ３（以下において、「Ｓ３」という。）は、上記Ｓ２の後に、後行被圧延材５の先端部をワークロール１ａ、１ａに噛み込ませる工程である。Ｓ３により後行被圧延材５の先端部が噛み込まれたら、次の供給工程Ｓ４へと移行する。

供給工程Ｓ４（以下において、「Ｓ４」という。）は、上記Ｓ３の後に、制御手段８から出力された動作指令に基づいて、ヘッダー２、２に接続されたノズル２ａ、２ａを備えた潤滑剤供給手段を作動させることにより、ノズル２ａ、２ａからワークロール１ａ、１ａへ向けて潤滑剤を供給する工程である。本発明の製造方法では、例えば、下流側に配設されている仕上圧延スタンド１、１、１のワークロール１ａ、１ａ、…に潤滑剤を供給しながら、後行被圧延材５の定常部を高負荷圧延する。

停止工程Ｓ５（以下において、「Ｓ５」という。）は、上記Ｓ４の後に、具体的には、後行被圧延材５の定常部の圧延が終了したら、制御手段８から出力された動作指令に基づいて、潤滑剤供給手段の動作を停止することにより、ノズル２ａ、２ａからの潤滑剤の供給を停止する工程である。

判断工程Ｓ６（以下において、「Ｓ６」という。）は、上記Ｓ５の後に、圧延されるべき被圧延材８が残っているか否かを判断する工程である。Ｓ６で否定判断がなされた場合には、圧延されるべき被圧延材５が残っているため、バー間で上記Ｓ１〜上記Ｓ５を行うべく、処理が上記Ｓ１へと戻される。これに対し、Ｓ６で肯定判断がなされた場合には、圧延されるべき被圧延材５が残っていないため、圧延が終了される。

このように、本発明の製造方法では、Ｓ１を有しているので、Ｓ２でオンラインロール研磨装置３、３を用いて研磨することによりワークロール１ａ、１ａのロール粗度Ｒａを目標値に制御することが可能になる。また、本発明の製造方法では、Ｓ２の後にＳ４を有しているので、ワークロール１ａ、１ａの肌荒れの発生を抑制することが可能になる。すなわち、Ｓ１〜Ｓ５を有する形態とすることにより、本発明によれば、被圧延材を均一に冷却すること及び被圧延材の表面性状を向上させることが可能な、熱延鋼板の製造方法を提供することができる。

本発明の製造方法は、上記工程に加えて、仕上最終スタンド１によって被圧延材５が圧延された直後に、冷却装置６を用いて、被圧延材５が急冷されることが好ましい。具体的には、仕上最終スタンド１によって被圧延材５を圧延してから０．２秒以内に６００℃／ｓ以上（好ましくは１０００℃／ｓ以上）の冷却速度で、被圧延材５の定常部を連続的に急冷することが好ましい。さらに、上記Ｓ４は、潤滑剤を供給しながら、下流側の３つの圧延スタンド１、１、１で線荷重が１．０ｔ／ｍｍ以上の高負荷圧延（例えば、線荷重が２．０ｔ／ｍｍ以上の高負荷圧延）をする工程とすることが好ましい。これらの形態を組み合わせることにより、板幅方向の機械特性のムラが少ない超微細粒鋼を製造することが可能になる。

本発明の製造方法に関する上記説明では、ワークロールへ向けて潤滑剤を供給する供給工程を有する形態を例示したが、本発明の製造方法は当該形態に限定されない。本発明の製造方法は、ワークロールに代えてバックアップロールへ向けて潤滑剤を供給する供給工程を有していても良く、ワークロール及びバックアップロールへ向けて潤滑剤を供給する供給工程を有していても良い。供給工程を何れの形態とする場合であっても、停止工程は、後行被圧延材の定常部の圧延が終了した後に、制御手段から出力された動作指令に基づいて、潤滑剤供給手段の動作を停止することにより、潤滑剤の供給を停止する工程とすれば良い。なお、潤滑剤をバックアップロールへ供給しても、潤滑剤を供給されたバックアップロールを介して、ワークロールへ潤滑剤を供給することができるので、ワークロールへ向けて潤滑剤を供給した場合と同様の効果を奏することが可能になる。

本発明において、ノズル２ａ、２ａから供給される潤滑剤は、熱延鋼板の製造装置に備えられる圧延機のロールに使用可能な公知の潤滑剤を適宜用いることができ、例えば、圧延潤滑剤、又は、圧延潤滑剤と水との混合物等を用いることができる。

また、本発明において、ノズル４ａ、４ａから供給される流体は、潤滑剤を除去しうるものであれば特に限定されるものではなく、公知の流体を適宜用いることができる。ノズル４ａ、４ａから温水が噴射される場合、潤滑剤の除去効率を向上しやすい形態にする等の観点から、温水の温度は５０℃以上とすることが好ましい。

また、本発明において、ノズル６ｂ、６ｂから供給される冷媒は、被圧延材５の温度を低下させ得る冷媒であれば特に限定されるものではなく、工業用水に代表される冷却水等、公知の冷媒を適宜用いることができる。また、本発明において、ノズル９ａ、９ａから供給される冷媒は、ワークロール１ａ、１ａの温度を低下させ得る冷媒であれば特に限定されるものではなく、工業用水に代表される冷却水等、公知の冷媒を適宜用いることができる。

また、本発明において、ワークロール１ａ、バックアップロール１ｂ、オンラインロール研磨装置３、温度センサ７、及び、水切り板１１の形態は特に限定されるものではなく、熱延鋼板の製造装置に適用可能な公知の形態とすることができる。また、本発明において、制御手段８の形態も特に限定されるものではなく、プロセスコンピュータ等、公知の機器を用いることができる。

Ｆ１スタンドからＦ７スタンドまでの７スタンドからなる熱間仕上圧延機にて仕上板厚２ｍｍ、板幅１０００ｍｍの鋼板を熱間圧延した。圧延機出側の圧延直後且つ冷却前の圧延材温度は８５０℃とし、圧延後に急冷した場合、圧延材の圧延後冷却の目標温度は６５０℃とした。Ｆ７スタンドの圧延条件（潤滑剤使用の有無、バー間温水ロール洗浄の有無）やオンラインロール研磨の条件、及び、圧延後急冷の有無を変更し、ロール粗度、鋼板の肌荒れ発生有無、圧延材の水冷後の温度ムラ（板幅端５０ｍｍより内側における、冷却後の温度の最大値と最小値の差）、及び、鋼板を構成する結晶粒の粒径（平均粒径）を評価した。結果を表１及び表２に示す。表２では、便宜上、オンラインロール研磨を単に研磨と表記している。なお、粒径２μｍ程度の細粒組織の製造において、水冷後の温度ムラが２０℃を超えると鋼板の機械特性のムラが生じやすく、温度ムラを２０℃以内に抑えることが望まれている。一方で、上述したように、ロール粗度Ｒａを例えばＲａ≦０．８μｍとすることにより、被圧延材を板幅方向の全体に亘って均一に冷却することが可能になる。そこで、圧延後に急冷した場合は、温度ムラが２０℃以下であり且つ鋼板の肌荒れが発生しないことにより本発明の課題を解決できているものを評価○、圧延後に急冷しない場合は、ロール粗度Ｒａが０．８μｍ以下であり且つ鋼板の肌荒れが発生しないことにより本発明の課題を解決できているものを評価○とした。さらに、評価○の条件を満たし且つ粒径が２μｍ以下のものを評価◎とし、それ以外のものを評価×とした。

次に、熱延鋼板の肌荒れについて説明する。熱延鋼板の肌荒れは、圧延ロールの表面の肌荒れにより発生する。熱延鋼板の表面に発生する酸化被膜（スケール）が不均一に圧下されるため発生する、凹凸欠陥である。熱延鋼板に発生した肌荒れは、鋼板表面にスケールがついた状態ではその有無を判別できない。肌荒れは酸洗によりスケールを除去した後、観察される。肌荒れの発生形態は様々で、熱延鋼板の全幅にわたって発生するもの、幅の一部分に圧延方向に沿って帯状に発生するもの、不連続に発生し島状になったもの等がある。また、肌荒れの程度によってもその形態は変化する。例えば、程度の重い肌荒れは凹部にスケールが噛み込んでおり、程度の軽い肌荒れは熟練した検査員で無ければその発生を目視で判別できない。

肌荒れが発生した熱延鋼板を酸洗後需要家が使用した場合、塗装後あるいは軽冷圧後に肌荒れの凹凸が浮き上がって見え、美麗ではないので製品には使えない。これに対し、強度が重視される構造材において単なる表面欠陥に過ぎない肌荒れは性能に影響しないため、致命的な欠陥として扱われることはないのが常識である。しかし、本発明者らは、熱間圧延後に均一な機械的性質を確保するため均一に冷却する必要がある場合においては、凹凸が均一冷却の障害となり、構造材においても肌荒れが有害であることに想到した。

肌荒れの発生有無の判別は、鋼板表面の粗度を測定すれば可能であるように一見思われがちであるが、その方法では判別できない。何故なら、肌荒れの凹部は針で突いたような点状であるため、その箇所のみを狙って粗度を測定するのは極めて困難であるからである。そこで、本発明の効果確認のための肌荒れ判別は、対象となる熱延鋼板を酸洗後、その表面および裏面の全幅にわたって紙やすり、不織布研磨材（スコッチブライト）、鋼板検査用砥石等で研磨して目視確認して行った。この方法であれば、熟練した検査員では無くても容易に肌荒れの有無を判別可能である。ただし、この方法は検査痕が残ること、検査に時間と労力を要することから通常出荷される熱延鋼板にはなされない。

表１に示すように、比較例（試番２〜５、及び、試番７〜１０）では、ロール粗度Ｒａが０．９μｍ以上で、鋼板表面に肌荒れが発生した。試番２及び試番７では水と混合された潤滑剤のために研磨ムラが発生し、目標のロール粗度に研磨することはできなかった。また、試番４及び試番９では磨耗量が大きく、バー間の研磨では目標のロール粗度に研磨することはできなかった。これに対し、本発明例（試番１及び試番６）では、研磨後のロール粗度Ｒａが０．５μｍ又は０．６μｍであり、鋼板表面の肌荒れが発生しなかった。すなわち、本発明によれば、ワークロール表面を目的のロール粗度Ｒａに研磨すること、及び、潤滑剤によってワークロール表面の肌荒れを抑制することが可能になるので、被圧延材を均一に冷却すること及び被冷却材の表面性状を向上させることができる。

また、表２に示すように、比較例（試番２〜５、試番７〜１０、及び、試番１２）では、圧延材の水冷後の温度ムラが２０℃を超え、被圧延材を均一に冷却することはできなかった。さらに、比較例（試番２〜５、試番７〜１０、及び、試番１２）では、ロール粗度Ｒａが０．９μｍ以上となり、鋼板に肌荒れが発生した。また、比較例（試番１４〜１７及び試番１９）では、ロール粗度Ｒａが１．０μｍ以上となり、鋼板に肌荒れが発生した。また、比較例（試番３、試番１２、試番１４〜１７、及び、試番１９）並びに本発明例（試番１１、試番１３、及び、試番１８）では、結晶粒の平均粒径が２．０μｍを超えた。試番３で平均粒径が２．０μｍを超えたのは、観察したサンプルに肌荒れ（温度ムラ）箇所があったためであり、肌荒れ箇所が他の箇所に比べ冷却速度が遅いため、結晶粒径が大きくなり、このことが結晶粒径の平均値を押し上げたためである。さらに、試番１１〜１２で平均粒径が２．０μｍを超えたのは線荷重が１．０ｔ／ｍｍ以上の高負荷圧延を実施しなかったからである。また、試番１３〜１９で平均粒径が２．０μｍを超えたのは、圧延後の急冷を行わなかったからである。これに対し、本発明例（試番１及び試番６）では、圧延材の水冷後の温度ムラを１０℃に抑えることができ、鋼板に肌荒れが発生せず、結晶粒の平均粒径を２．０μｍ以下にすることができた。
すなわち、本発明によれば、被圧延材を均一に冷却すること及び被圧延材の表面性状を向上させることができた。

以上、現時点において実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う熱延鋼板の製造装置及び製造方法も本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

本発明の熱延鋼板の製造装置及び製造方法は、自動車用、家電用、機械構造用、建築用等の用途に使用される、超微細粒鋼等の熱延鋼板の製造に、利用することができる。

１…圧延スタンド
１ａ…ワークロール
１ｂ…バックアップロール
２…ヘッダー（潤滑剤供給手段）
２ａ…ノズル（潤滑剤供給手段）
３…オンラインロール研磨装置
４…ヘッダー（潤滑剤除去手段）
４ａ…ノズル（潤滑剤除去手段）
５…被圧延材
６…冷却装置
６ａ…ヘッダー
６ｂ…ノズル
７…温度センサ（検出手段）
８…制御手段
９…ヘッダー
９ａ…ノズル
１０、２０…熱延鋼板の製造装置
１１…水切り板

Claims (8)

1. ワークロール及びバックアップロールを具備する圧延スタンドと、前記ワークロール及び／又は前記バックアップロールへ潤滑剤を供給可能な潤滑剤供給手段と、前記ワークロールの表面を研磨可能なオンラインロール研磨装置と、前記オンラインロール研磨装置によって前記ワークロールの表面を研磨する前に、前記ワークロール、又は、前記ワークロール及び前記バックアップロールに付着した前記潤滑剤の少なくとも一部を除去可能な潤滑剤除去手段と、を備えることを特徴とする、熱延鋼板の製造装置。
2. ２以上の前記圧延スタンドが、前記圧延スタンドによって圧延される被圧延材の移動方向へ連続して配設され、前記移動方向の下流側の端に配設された前記圧延スタンドよりも前記移動方向の下流側に、前記被圧延材を冷却する冷却装置が配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の熱延鋼板の製造装置。
3. 少なくとも前記移動方向の下流側の端に配設された前記圧延スタンドにより前記被圧延材を圧延する際の線荷重が１．０ｔ／ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項２に記載の熱延鋼板の製造装置。
4. 前記冷却装置よりも前記移動方向の下流側に前記圧延スタンドによって圧延された前記被圧延材の温度ムラを検出可能な検出手段が配設され、該検出手段を用いて検出された前記温度ムラに基づいて、前記オンラインロール研磨装置の動作を制御可能な制御手段が備えられることを特徴とする、請求項２又は３に記載の熱延鋼板の製造装置。
5. ワークロール及びバックアップロールを具備する圧延スタンドと、前記ワークロール及び／又は前記バックアップロールへ潤滑剤を供給可能な潤滑剤供給手段と、前記ワークロールの表面を研磨可能なオンラインロール研磨装置と、前記オンラインロール研磨装置によって前記ワークロールの表面を研磨する前に、前記ワークロール、又は、前記ワークロール及び前記バックアップロールに付着した前記潤滑剤の少なくとも一部を除去可能な潤滑剤除去手段と、を備える熱延鋼板の製造装置を用いて複数の被圧延材を圧延し、熱延鋼板を製造する方法であって、
   先行被圧延材の圧延終了後に、前記潤滑剤除去手段を用いて、前記ワークロール、又は、前記ワークロール及び前記バックアップロールに付着した前記潤滑剤の少なくとも一部を除去する除去工程と、
   前記除去工程の後に、前記オンラインロール研磨装置を用いて前記ワークロールを研磨する研磨工程と、
   前記研磨工程の後に、後行被圧延材の先端部を前記ワークロールに噛み込ませる噛み込み工程と、
   前記噛み込み工程の後に、前記潤滑剤供給手段から前記ワークロール及び／又は前記バックアップロールへ向けて前記潤滑剤を供給する供給工程と、
   前記供給工程の後に、前記潤滑剤供給手段からの前記潤滑剤の供給を停止する停止工程と、
   前記停止工程の後に、圧延されるべき前記被圧延材が残っているか否かを判断する判断工程と、
   を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法。
6. ２以上の前記圧延スタンドが、前記圧延スタンドによって圧延される被圧延材の移動方向へ連続して配設され、前記移動方向の下流側の端に配設された前記圧延スタンドよりも前記移動方向の下流側に、前記被圧延材を冷却する冷却装置が配設され、前記移動方向の下流側の端に配設された前記圧延スタンドによる圧延が終了した直後に、前記冷却装置を用いて前記被圧延材が冷却されることを特徴とする、請求項５に記載の熱延鋼板の製造方法。
7. 少なくとも前記移動方向の下流側の端に配設された前記圧延スタンドにより前記被圧延材を圧延する際の線荷重が１．０ｔ／ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項６に記載の熱延鋼板の製造方法。
8. 前記冷却装置よりも前記移動方向の下流側に、前記圧延スタンドによって圧延された前記被圧延材の温度ムラを検出可能な検出手段が配設され、該検出手段を用いて検出された前記温度ムラに基づいて、前記オンラインロール研磨装置の動作を制御可能な制御手段が備えられることを特徴とする、請求項６又は７に記載の熱延鋼板の製造方法。

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