JP4890336B2

JP4890336B2 - 厚鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP4890336B2
Application number: JP2007106879A
Authority: JP
Inventors: 宗之前田; 輝樹林田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2027-04-16
Also published as: JP2008264786A

Description

本発明は、熱間圧延による厚鋼板の製造方法に関する。

従来より、熱間圧延により厚鋼板を製造する際は、厚鋼板の良好な平坦度を得るために、仕上圧延後に厚鋼板を熱間矯正することが行われている。この熱間圧延により厚鋼板を製造する場合、スラブ（鋳片ともいう。）を加熱炉で加熱する過程で１次スケールが発生し、粗圧延及び仕上圧延の過程で２次スケールが発生することが知られている。これらのスケールは、圧延中又は仕上圧延後の熱間矯正中に噛み込まれ、厚鋼板の表面に残留してスケール疵を発生させるため、塗装不良や溶接不良などの厚鋼板の表面品質を低下させる原因となる。

そこで、このようなスケール疵の発生を抑制するために、仕上圧延機による圧延前又は圧延後に、厚鋼板の表面に冷却水を高圧噴射し、厚鋼板の表面に発生したスケールを除去すること（デスケーリングという。）が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２００３−１２６９０６号公報

しかしながら、厚鋼板の表面に発生したスケールを仕上圧延直後に除去したとしても、厚鋼板の温度が高い場合には、その後、再びスケールが発生してしまい、このスケールが熱間矯正中に噛み込まれることによって、上述したスケール疵を発生させることになる。一方、厚鋼板の温度を低くすれば、スケールの発生は抑制できるものの、厚鋼板の温度が低くなり過ぎると、熱間矯正による矯正能力が落ち、厚鋼板の矯正が不充分となって良好な平坦度を得ることが困難となる。更に、熱間矯正機の負荷も増大するため、経済的に不利となる。

また、仕上圧延後のスケールの発生を抑制するためには、仕上圧延機による厚鋼板の仕上圧延温度を下げる方法がある。しかしながら、厚鋼板の仕上圧延温度を下げてしまうと、厚鋼板の圧延性が悪くなり、仕上圧延機による厚鋼板の圧下パス回数が増加してしまうため、生産性が低下すると共に、使用電力量の増加に伴うコスト上昇を招くことになる。

そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、スケール疵の発生を抑制した熱間圧延による厚鋼板の製造方法、具体的には、厚鋼板の仕上圧延及びデスケーリングを容易に行うため厚鋼板の仕上圧延温度を高くした場合でも、仕上圧延後の厚鋼板の表面におけるスケールの発生を抑制し、なお且つ、好ましくは厚鋼板の厚み方向の表裏層部を主体に冷却して、仕上圧延後に冷却ムラが生じないよう厚鋼板を緩冷却することを可能とした厚鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、厚鋼板の仕上圧延及びデスケーリングを容易に行うため、厚鋼板の仕上圧延温度を最終パスで９００℃以上とした。この場合、仕上圧延後少なくとも５秒以内に、仕上圧延機と熱間矯正機との間に配置した水噴射装置から水を噴射し、少なくとも厚鋼板の表面温度が８５０℃を超える間は厚鋼板の表面にスケール（具体的には、ブリスターと呼ばれる厚いスケールの膨れ）が発生するため、その間は厚鋼板の表面が酸化されないよう厚鋼板の表面を水で被覆した状態（空気を遮断した状態）とする。これにより、仕上圧延後の厚鋼板の表面におけるスケールの発生を抑制し、なお且つ、仕上圧延機と熱間矯正機との間で厚鋼板を緩冷却すると、厚鋼板の厚み方向の表裏層部を主体に冷却して中心部まで強く冷却されないことから、厚鋼板に冷却ムラが生じないことを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、上記課題を解決することを目的とした本発明の要旨は以下の通りである。
（１）仕上圧延機による仕上圧延及び前記仕上圧延機の入側に配置したデスケーリング装置によるデスケーリングを行った後に、熱間矯正機による熱間矯正を行う厚鋼板の製造方法であって、
前記仕上圧延における最終パスの圧延温度を９００℃以上とし、前記仕上圧延後少なくとも５秒以内に、前記仕上圧延機と前記熱間矯正機との間に配置した水噴射装置から水を噴射し、少なくとも前記厚鋼板の表面温度が８５０℃を超える間は前記水噴射装置による水噴射を継続することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
（２）前記熱間矯正機を通過する際に、厚鋼板の表面温度を７００℃以上、８５０℃以下とすることを特徴とする前記（１）に記載の厚鋼板の製造方法。
（３）前記水噴射装置を前記仕上圧延機と前記熱間矯正機との間の全長に亘って配置することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の厚鋼板の製造方法。

以上のように、本発明の製造方法によれば、厚鋼板の仕上圧延温度が高い場合でも、仕上圧延後の厚鋼板の表面におけるスケールの発生を抑制することができ、なお且つ、仕上圧延後に冷却ムラが生じないよう厚鋼板を緩冷却することができるため、熱間矯正後の厚鋼板の表面におけるスケール疵の発生を抑制しつつ、良好な平坦度を有する厚鋼板を製造することが可能である。

以下、本発明を適用した厚鋼板の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明は、厚鋼板となる鋼材（スラブ）を、加熱炉で加熱し、熱間粗圧延機及び熱間仕上圧延機で熱間圧延した後、熱間矯正機で熱間矯正することによって、所定の厚み（例えば４．５〜９０ｍｍ）とされた厚鋼板を製造する場合に適用されるものである。

本発明を適用した厚鋼板の製造方法は、図１に模式的に示すように、仕上圧延機１による仕上圧延及び仕上圧延機１の入側に配置したデスケーリング装置２によるデスケーリングを行った後に、熱間矯正機３による熱間矯正を行う際に、仕上圧延における最終パスの圧延温度を９００℃以上とし、仕上圧延後少なくとも５秒以内に、仕上圧延機１と熱間矯正機３との間に配置した水噴射装置４から水を噴射し、少なくとも厚鋼板Ｓの表面温度が８５０℃を超える間は水噴射装置４による水噴射を継続することを特徴としている。

以下、本発明を特定する各種の条件等を規定した理由について説明する。
上述した仕上圧延では、１スタンド又は２スタンドの仕上圧延機１による往復繰り返し圧延によって厚鋼板Ｓを所定の厚みに調整する。

また、仕上圧延前又は仕上圧延中においては、仕上圧延機１の入側に配置したデスケーリング装置２によって厚鋼板Ｓの表面に発生したスケールを除去する（デスケーリングという。）。具体的に、デスケーリング装置２は、厚鋼板Ｓを挟んだ上下両側に配置され、厚鋼板Ｓの両面に冷却水を高圧で噴射しながら、厚鋼板Ｓの表面に発生したスケールを除去する。

本発明では、仕上圧延機１による厚鋼板Ｓの仕上圧延温度は、最終パスで９００℃以上とする。この仕上圧延温度を９００℃以上とすることで、最終パスの入側でのデスケーリングがしやすくなり、デスケーリング装置２の前工程における仕上圧延前又は仕上圧延中に厚鋼板Ｓの表面に発生したスケールを確実に除去することができる。また、厚鋼板Ｓの仕上圧延温度を上げると、圧延しやすくなるため、生産性を向上させることができる。
なお、仕上圧延温度の上限については、圧延される鋼材の種類等により任意に変更することが可能であり、特に限定しないものの、本発明の製造方法によれば、仕上圧延温度が１１００℃の場合でも、仕上圧延後から熱間矯正機までにおけるスケールの発生を抑制することが可能である。

本発明では、厚鋼板Ｓの仕上圧延後、仕上圧延機１を通過した厚鋼板Ｓに対して水噴射装置４から水を噴射する（ラインシャワーという。）。水噴射装置４は、厚鋼板Ｓを挟んだ上下両側に配置されると共に、仕上圧延機１と熱間矯正機３との間に複数並んで設けられている。具体的に、この水噴射装置４は、厚鋼板Ｓの表面が酸化されないよう厚鋼板Ｓの表面を水で被覆した状態で冷却するためのものである。これにより、仕上圧延後の厚鋼板Ｓの表面にブリスターと呼ばれる厚いスケールの膨れが発生するの抑制することができる。また、この水噴射装置４を用いた場合には、上述したデスケーリングの場合とは異なり、仕上圧延後に冷却ムラが生じないよう厚鋼板Ｓを緩冷却することが好ましい。

この水噴射装置４が噴射する水量は１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２が好ましい。この水量が１０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２未満であると、ラインシャワーによる効果が得られずスケールが発生することになる。一方、この水量が５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２を超えると、厚鋼板の厚み方向の表裏層部だけでなく中心部まで冷却が進行して、均一冷却が困難となり、冷却ムラが生じると共に、エネルギーロスとなる。したがって、厚鋼板の厚み方向の表裏層部を主体に緩冷却とするためには、上述した水噴射装置４が噴射する水量を１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２の範囲とすることが好ましく、より好ましくは１５〜３０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２の範囲である。

本発明では、仕上圧延後少なくとも５秒以内に、水噴射装置４から水を噴射し、厚鋼板Ｓの表面が酸化されないよう厚鋼板Ｓの表面を水で被覆した状態とすることが好ましい。

ここで、ブリスターの発生状態について、酸化時間（Ｓ）と酸化開始温度（℃）との関係を示すグラフを図２に示す。なお、図２中に示す各線は、下から順に０．１ｍｍ以上のブリスター、５ｍｍ以上のブリスター、２０ｍｍ以上のブリスターが発生した場合である。

図２に示すように、厚鋼板Ｓの表面温度が９００℃の場合には、少なくとも１０秒後に０．１ｍｍ以上のブリスターが発生することがわかる。また、厚鋼板Ｓの表面温度が１０００℃以上の場合には、少なくとも５秒後に５ｍｍ以上のブリスターが発生することがわかる。また、厚鋼板Ｓの表面温度が９００〜９８０℃の場合には、５ｍｍ以下のブリスターしか発生しないことがわかる。また、厚鋼板Ｓの表面温度が８５０℃以下の場合には、ほとんどブリスターは発生しないことがわかる。

したがって、本発明では、上述した厚鋼板Ｓの仕上圧延温度に合わせて、仕上圧延後少なくとも５秒以内に水噴射装置４から水を噴射する必要があり、好ましくは３秒以内である。これにより、厚鋼板Ｓの表面が酸化されないよう厚鋼板Ｓの表面を水で被覆した状態とすることができ、仕上圧延後の厚鋼板Ｓの表面におけるブリスターの発生を抑制することができる。

また、本発明では、厚鋼板Ｓの表面温度が８５０℃を超える間は仕上圧延後の厚鋼板Ｓの表面にブリスターが発生することから、その間は水噴射装置４による水噴射を継続し、厚鋼板Ｓの表面が酸化されないよう厚鋼板Ｓの表面を水で被覆した状態とする。これにより、仕上圧延後の厚鋼板Ｓの表面におけるスケールの発生を抑制しながら、厚鋼板Ｓに冷却ムラが生じないよう仕上圧延機１と熱間矯正機３との間で厚鋼板Ｓを緩冷却することができる。

本発明では、熱間矯正機３を通過する際の厚鋼板Ｓの表面温度は、７００℃以上、８５０℃以下とすることが好ましい。厚鋼板Ｓの表面温度が７００℃未満になると、熱間矯正機３の厚鋼板Ｓに対する矯正能力が落ち、厚鋼板Ｓの平坦度を確保することが困難となる。さらに、熱間矯正機３の負荷も増大することになる。一方、厚鋼板Ｓの表面温度が８５０℃以下になると、熱間矯正を終了するまでにスケールの発生を確実に防止できるので好ましい。

したがって、本発明では、好ましくは熱間矯正機３を通過する際の厚鋼板Ｓの表面温度が７００℃以上、８５０℃以下となるように、仕上圧延機１と熱間矯正機３との間に配置された水噴射装置４による水噴射を制御する。

このため、本発明では、上述した水噴射装置４を仕上圧延機１と熱間矯正機３との間の全長に亘って配置してもよい。この場合、厚鋼板Ｓが仕上圧延機１から熱間矯正機３へと搬送される間、水噴射装置４から水を噴射し、厚鋼板Ｓの表面が酸化されないよう厚鋼板Ｓの表面を水で被覆した状態とすることができる。

また、仕上圧延後に厚鋼板Ｓの表面温度が８５０℃以下となれば、厚鋼板Ｓの表面にブリスターは発生しないため、厚鋼板Ｓが仕上圧延機１から熱間矯正機３へと搬送される間に、厚鋼板Ｓの表面温度が８５０℃以下となった場合には、水噴射装置４による水噴射を停止し、その後は空冷により厚鋼板Ｓを熱間矯正機３まで搬送してもよい。また、常にこの状態である場合には、必ずしも上記水噴射装置４を仕上圧延機１と熱間矯正機３との間の全長に亘って配置する必要はなく、上記水噴射装置４を仕上圧延機１と熱間矯正機３との間の中途部に亘って配置すればよい。

なお、仕上圧延機１と熱間矯正機３との間には、図示を省略するが、仕上圧延後の厚鋼板Ｓを搬送するための複数の搬送ロールが所定の間隔で並んで設けられている。また、仕上圧延機１と熱間矯正機３との間には、厚鋼板Ｓの表面温度を測定するため、非接触式の温度測定器を配置し、厚鋼板Ｓの表面温度をモニタリングしながら、水噴射装置４による水噴射を制御することも可能である。

以上のように、本発明の製造方法によれば、厚鋼板Ｓの仕上圧延及びデスケーリングを容易に行うため厚鋼板Ｓの仕上圧延温度を高くした場合でも、仕上圧延後の厚鋼板Ｓの表面におけるスケールの発生を抑制することができ、なお且つ、仕上圧延後に冷却ムラが生じないよう厚鋼板Ｓを緩冷却することができるため、熱間矯正後の厚鋼板Ｓの表面におけるスケール疵の発生を抑制しつつ、良好な平坦度を有する厚鋼板を製造することが可能である。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

本実施例では、図３に模式的に示すように、質量％で、Ｃ：０．１６％、Ｓｉ：０．０８％、Ｍｎ：０．７３％、Ｐ：０．０１６％、Ｓ：０．００８％、Ａｌ：０．０２９％、Ｎ：０．００２３％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる厚み２５０ｍｍの鋼材（ＳＳ４００、ＴＳ４０キロ級鋼）を、加熱炉１０で１１５０℃に加熱し、熱間粗圧延機１１及び熱間仕上圧延機１２で熱間圧延し、熱間矯正機１３で熱間矯正した後、制御冷却装置１４で強制冷却することによって、厚み１５ｍｍの厚鋼板Ｓを製造する実機試験を行った。

そして、本実施例では、仕上圧延機１２の入側に配置したデスケーリング装置１５によるデスケーリングの有無、並びに、仕上圧延機１２と熱間矯正機１３との間に配置した水噴射装置１６によるラインシャワーの有無の違いによって、厚鋼板の表面におけるスケール疵の発生状態及び平坦度を調べた。以下、実施例１〜３及び比較例１〜５の各評価結果を表１にまとめて示す。

なお、仕上圧延直後の厚鋼板Ｓの表面温度と、熱間矯正直前の厚鋼板Ｓの表面温度は、非接触式の温度測定器１７により測定した。
また、仕上圧延機１２と熱間矯正機１３との間の全長は約１１０ｍであり、その間を厚鋼板Ｓが約４０秒で通過することになる。
熱間矯正機１３は、上側ロール４本、下側ロール６本のロール式レベラーであり、上下ロールギャップを板厚−３ｍｍに設定した。また、各ロール反力は１００ｔである。
デスケーリングについては、厚鋼板Ｓを挟んだ上下からの水噴射を１５ＭＰａ、６０００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２とした。
ラインシャワーについては、厚鋼板Ｓを挟んだ上下のスプレーノズルから常温水をスプレーした。その際の水量は、上側を１５Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２とし、下側を２３Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２とした。また、ラインシャワーの開始時間は、仕上圧延後から水噴射開始までの時間（秒）である。
スケール疵については、以下の評価基準に基づいて評価を行った。
（評価基準）
○：良好（疵深さ０．１ｍｍ以下）
×：基準外（疵深さ０．３ｍｍ超）
平坦度については、以下の評価基準に基づいて評価を行った。
（評価基準）
○：良好（波高３ｍｍ以下）
△：基準内（波高６ｍｍ以下）
×：基準外（波高６ｍｍ超）

表１に示すように、比較例１では、上述したデスケーリング及びラインシャワーを行わなかったために、仕上圧延前及び仕上圧延後に発生したブリスターが熱間矯正中に噛み込まれることによって、厚鋼板Ｓの表面に肌荒れ（スケール疵）が発生した。
また、比較例２では、上述したラインシャワーを行わなかったために、仕上圧延後に発生したブリスターが熱間矯正中に噛み込まれることによって、厚鋼板Ｓの表面に肌荒れ（ボタン状のスケール疵）が発生した。
また、比較例３では、上述したデスケーリングを行わなかったために、仕上圧延前に発生したブリスターが熱間矯正中に噛み込まれることによって、厚鋼板Ｓの表面に肌荒れ（スケール疵）が発生した。
また、比較例４では、熱間矯正機１３を通過する際の厚鋼板Ｓの表面温度が８５０℃を超えたことで、熱間矯正中に発生したスケールによって、厚鋼板Ｓの表面にスケール疵が発生した。
また、比較例５では、仕上圧延後から１０秒後にラインシャワーを行ったことで、仕上圧延後に発生したブリスターが熱間矯正中に噛み込まれてしまい、厚鋼板Ｓの表面にスケール疵が発生した。
これに対して、本発明の条件を満たす実施例１及び実施例２では、何れも厚鋼板Ｓの表面にスケール疵の発生はなく、厚鋼板Ｓの平坦度も良好であった。
また、実施例３では、熱間矯正機１３を通過する際の厚鋼板Ｓの表面温度が７００℃未満となったことで、熱間矯正機１３の厚鋼板Ｓに対する矯正能力が落ち、厚鋼板の平坦度が若干悪化したものの、基準内であった。
以上のことから、本発明によれば、熱間圧延により厚鋼板を製造する場合にスケール疵の発生を抑制しつつ、良好な平坦度を得ることが可能である。

図１は、本発明の製造方法を実施する製造設備の一例を示す模式図である。図２は、ブリスターの発生状態を示す特性図である。図３は、実施例における製造設備を示す模式図である。

符号の説明

１…仕上圧延機
２…デスケーリング装置
３…熱間矯正機
４…水噴射装置

Claims

仕上圧延機による仕上圧延及び前記仕上圧延機の入側に配置したデスケーリング装置によるデスケーリングを行った後に、熱間矯正機による熱間矯正を行う厚鋼板の製造方法であって、
前記仕上圧延における最終パスの圧延温度を９００℃以上とし、前記仕上圧延後少なくとも５秒以内に、前記仕上圧延機と前記熱間矯正機との間に配置した水噴射装置から水を噴射し、少なくとも厚鋼板の表面温度が８５０℃を超える間は前記水噴射装置による水噴射を継続することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
前記熱間矯正機を通過する際に、厚鋼板の表面温度を７００℃以上、８５０℃以下とすることを特徴とする請求項１に記載の厚鋼板の製造方法。
前記水噴射装置を前記仕上圧延機と前記熱間矯正機との間の全長に亘って配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の厚鋼板の製造方法。