JP7792913B2 - 熱間圧延極薄鋼帯の連続生産のためのプラントおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、特定の予備的な表面調整処理を行うことなく、直接防食コーティングするのに適するように、厚さ０．３ｍｍまでの熱間圧延極薄鋼帯を、スケールの量を制限して連続的に製造するためのプラントおよび方法に関するものである。

鉄鋼業界では、使用される原材料とエネルギーのコストの上昇と、世界市場で必要とされる競争力の向上の両方、ならびに汚染に関してますます制限的な規制を考慮して、投資と生産コストがより低く済み、さらにより薄い板厚をもたらす、高品質の熱間圧延鋼帯を製造する方法が特に必要であることがよく知られている。その結果、最終製品処理産業もエネルギー消費を抑えて競争力を高めることができるため、環境への悪影響も最小限に抑えられる。

最先端技術は本質的に、同一の発明者による特許文献１、特許文献２、および特許文献３などの以前の特許に記載されている通りであり、さらなる詳細についてはそれらを参照されたい。実際には、いわゆるＥＳＰ（エンドレス・ストリップ・プロダクション）技術が使用され、これは、薄スラブの連続鋳造と、いわゆる「トランスファーバー」（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｂａｒ）と呼ばれる中間製品を製造する粗圧延機（ＨＲＭ＝Ｈｉｇｈ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｉｌｌ）を通過する最初の粗加工段階を伴う液状コアリダクション（ＬＣＲ＝Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｏｒｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を組み合わせた「鋳造圧延」に基づいている。鋳造は、再び同一の発明者による特許文献４、特許文献５、および特許文献６に基づくインゴット鋳型システムから実行され、これは、インゴット鋳型の水平断面と垂直断面の両方の幾何学的プロファイル、ならびに最大７～８トン／分の材料の高質量流量用に設計されたノズルの特定の形状に関するものであり、さらなる詳細はこれらを参照されたい。

上述の特許文献１はまた、高品質のシートの生産に必要な制御された冷却システムがプラントの最初の部分にないことを考えると、連続鋳造の中断、その結果、プログラムされたシートの生産ではなく、ラインの生産の中断を回避するために、粗圧延機の下流のプラント部分に問題が発生した場合の緊急システムとして、最初の粗圧延段階の後に粗シートを抽出する可能性を想定している。

トランスファーバーは、誘導炉での加熱段階とそれに続くスケール除去の後、仕上げ圧延の第２の段階でさらに処理され、ほとんどの鋼のオーステナイト温度範囲の下端に相当する、約８２０～８５０℃を超える温度となるように温度を制御することによって、鋼帯に変形される。

しかしながら、これまでの結果は、鋼帯の品質に関しては最適であるが、プラントのコンパクトさ、エネルギーの節約、および現在の最小の鋼帯厚さの値の０．６ｍｍに関して改善の余地があることが分かっている。また、鋼帯表面の酸化物（スケール）形成の低減は、材料の温度での滞留時間が最小であるため達成されるが、前述の粗加工段階と仕上げ段階の間のトランスファーバーの誘導加熱により、防食コーティングが塗布される前の酸洗段階を回避するのにこの形成の低減が十分であることは証明されていない。

オーステナイト領域での所望の最終圧延をより高い生産柔軟性で確実にし、スケールの形成をさらに減らすために、上記のタイプのプラントが特許文献７から知られており、それはまた、スケール除去装置と仕上げ圧延機との間に第２の誘導炉を含み、前記第２の炉での加熱は、酸素の存在が最小限（約５％以下）の不活性ガス（窒素）から実質的に構成される、トランスファーバーの酸化を防止する保護雰囲気内で行われる。最終圧延前の保護雰囲気での誘導加熱の他の例は、特許文献８に見られるが、これは、スケール除去装置の後に誘導炉を１つだけ提供しており、特許文献９はまた、水素を使用して還元雰囲気を提供するが、粗加工は提供せず、特許文献１０は、しかしながら、スケール除去装置の後に誘導炉を含まず、保護雰囲気として、コストを削減するために不活性ガスの代わりにプラント自体で生成された燃焼ガスを使用することを教示しており、このガスは、誘導炉の前後のプラントの様々な部分（例えば、誘導エッジヒーター、スケール除去装置、仕上げ圧延機、出口ローラーコンベア、ワインダー）にも分配可能である。

しかしながら、これらの先行技術文献のいずれも、０．６ｍｍの現在の制限を下回る板厚を得ることを想定しておらず、この制限を下回った場合に生じる特定の問題を考慮していない。実際、これらの文献に記載されているプラントはいずれも、この目的に適したものではなく、なぜなら、このような薄い鋼帯の完全なオーステナイト圧延を確実にするために、仕上げ圧延機の入口でトランスファーバーを高温に維持するという相反する要件があり、したがって、より大きな冷却が必要であり、時間と温度の両面で強力な加熱にもかかわらずスケールの形成を制限する必要があるからである。

欧州特許第１５５８４０８号明細書 欧州特許第１８６８７４８号明細書 欧州特許第１９０９９７９号明細書 欧州特許第０９４６３１６号明細書 欧州特許第１０１１８９６号明細書 欧州特許第３１５４７２６号明細書 米国特許第９１０８２３４号明細書 米国特許第８４７９５５０号明細書 米国特許出願公開第２０１２／０４３０４９号明細書 独国特許第１９９３６０１０号明細書

したがって、本発明の目的は、酸洗、冷間圧延、および焼鈍のための中間プラントを通過することなく、４０～１５０ｍｍの厚さのスラブの鋳造から開始して、０．３ｍｍまでの厚さと少なくとも２１００ｍｍの最大幅を有する、またはインゴット鋳型の提供された最大幅がどうであれ、熱間圧延鋼帯の連続生産するための解決策であって、これらの鋼帯が、特定の予備表面調整処理を、特に酸洗ラインで受けることなく（特に亜鉛めっきラインで）直接防食コーティングするのに適するように、スケールの量を制限する、解決策を提供することである。

この結果は、連続生産技術（いわゆるエンドレス）を使用して得られ、これは、生産時間と消費を最小限に抑え、その結果、特に、材料表面の過度の酸化を回避しながら、材料の温度を制御し、その低下を抑制するために、以下のような手段を採用することによって、生産コストを削減する。
ａ）粗圧延機（ＨＲＭ）に入る前にスケールからスラブをきれいにし、連続鋳造（鋳造機）の出口で、最小３回から最大５回までのいくつかの粗加工パスを可能にするために、スラブの進行方向に順に、誘導エッジヒーター、スラブ表面の残りの部分用の誘導ヒーター、および水スケール除去装置を含む初期熱調整・スケール除去セクションがある。
ｂ）スケール除去装置からの水と蒸気のジェットが表面ヒーターの誘導コイルを損傷するのを防ぐために、スケール除去装置には、スラブのエッジに直接載る横方向に可動なシャッターが入口に設けられており、一方、スラブの上下面の閉鎖は、表面ヒーターに面するスケール除去装置の入口側の前記シャッターに隣接して配置された小さな駆動スタンド、いわゆるピンチロールによって行われる。
ｃ）スラブが鋳造機から粗圧延機の入口まで通過するのにかかる時間を最小にするために、鋳造機の出口でのスラブの速度が低い（１０ｍ／分未満である）ことを考慮して、スケールの形成と温度の低下を最小にするために、前記最初のセクションは、前記エッジヒーター、表面ヒーター、スケール除去装置（ピンチロールとスクリーニングシャッターを含む）が、長さ３～５メートルのオーダーのスペースを占有するように、できるだけコンパクトにする必要がある。
ｄ）エッジヒーターには、スラブの幅が変化しても加熱システムの効率を一定に保ち、加熱するエッジ領域の最適な幅を設定し、粗圧延機の不良が原因でスラブに「波」が発生した場合に誘導コイルを取り出す／持ち上げることができるハンドリングシステムが装備される。
ｅ）鋳造機を出るスラブが、２つのエッジ間で温度不均一性を示す場合でも、エッジヒーターは、スラブの右エッジと左エッジを別々に加熱して、粗圧延機に入るスラブの最適で均一なプロファイルを確保できる。
ｆ）スケール除去装置は、スケール除去装置が作動している時と作動していない時との間で、スケール除去装置の出口での温度降下が１０℃未満に制限されるような冷却水ノズルの直径と吐出圧力をもつように設計される。

本プラントおよび方法を改善するために本発明で好ましく採用される他の有利な構成は、以下の通りである。
ｇ）仕上げ圧延機の前の２つの誘導炉の間に配置され、上述の第１のスケール除去装置と同様の構造を備え、前記２つの誘導炉を水と蒸気のジェットから保護するために入口と出口の両方にピンチロールを含む、第２の水スケール除去装置を構築すること。
ｈ）圧延スタンド間に配置されたいわゆる「ルーパー」の可動構造、すなわち、鉛直方向に移動可能で、速度制御システムがスタンドの往復速度を変化させて鋼帯に一定の張力を維持するように、材料をスタンドの間に適切なループで配置できる鋼帯張力センサーを備えたローラーに、仕上げ圧延機内の保護雰囲気を供給するためのノズルを取り付けること。
ｉ）第２の水スケール除去装置の直前に配置され、トランスファーバーの供給ラインの上方および下方に交互に配置され、その表面の塑性伸張を引き起こすのに十分な高さに配置された、少なくとも３つのローラーからなる、機械式スケール破砕装置を提供すること。これにより、スケールの硬い層が破砕され、その後の水スケール除去装置でのその除去が容易になる。
ｊ）極薄鋼帯を巻くための高温（最高７５０℃）、いずれにせよ変態点よりも高い温度を可能にするため、出口ローラーコンベアの表面の上方または下方で、（通常の冷却ラインと相対的な剪断機の後に伝統的に提供されている同様の最終コイラーに加えて）短い冷却ラインと高速剪断機が先行する、最後の圧延スタンドの近くに巻取りコイラー（「アップコイラー」または「ダウンコイラー」）をまた提供すること。
ｋ）逆回転研磨ブラシまたはアブレイシブスラリージェットを使用して、冷却ラインと密巻きコイラーおよび最終コイラーの剪断機との間にそれぞれ配置された第１および第２の機械式スケール除去装置を提供すること。
ｌ）コイルを形成するために鋼帯をコイラーに事前に巻く必要なしに前記コーティングを塗布することができるように、最終コイラーの直後に腐食防止コーティングラインを設けること。
ｍ）コイラーから取り外されたコイルが水またはわずかに酸化性の水溶液に浸漬され得る冷却タンクを提供すること。

本発明に係るプラントおよび方法のさらなる利点および構成は、添付の図面を参照して、その実施形態のいくつかについての以下の詳細かつ非限定的な説明から、当業者には明らかとなるであろう。

防食コーティングラインを除くすべての任意選択の構成要素を含む一実施形態におけるプラントの概略図を示す。 防食コーティングラインを除くすべての任意選択の構成要素を含む一実施形態におけるプラントの概略図を示す。 防食コーティングラインを除くすべての任意選択の構成要素を含む一実施形態におけるプラントの概略図を示す。 図１ａ～図１ｃのプラントの末端に接続された防食コーティングラインのみを示す概略図である。 初期熱調整・スケール除去セクションの側面図である。 図３のスケール除去装置の鉛直断面の概略図である。 図３のスケール除去装置のいくつかの構成要素を示す透視正面図である。 第２の水スケール除去装置の鉛直断面の概略図である。 仕上げ圧延機に先行する第２の誘導炉のいくつかの構成要素の鉛直断面の概略図である。 仕上げ圧延機の２つのスタンドの間に配置された保護雰囲気分注装置の第１の実施形態の鉛直断面の概略図である。 分注装置の詳細の図８の線Ａ－Ａに沿った鉛直断面の概略図である。 保護雰囲気分注装置の第２の実施形態の図８と同様の図である。 分注装置の詳細の図１０の線Ｂ－Ｂに沿った鉛直断面の概略図である。 保護雰囲気分注装置の第３の実施形態の図８と同様の図である。 分注装置の詳細の図１２の線Ｃ－Ｃに沿った鉛直断面の概略図である。

図１ａ～図１ｃを参照すると、本発明に係るプラントは、伝統的に、厚さ４０～１５０ｍｍの薄いまたは中程度のスラブを連続鋳造するための鋳造機１と、それに続く粗圧延機（ＨＲＭ）２であって、図示の例では、４つのスタンド２．１～２．４によって形成されるが、３つまたは５つにすることもでき、スラブを厚さ８ｍｍ以下のトランスファーバーに変形する、粗圧延機（ＨＲＭ）２とを含むことが分かる。実験的試験では、第１の粗加工スタンド２．１で厚さを限定的に減少させる（２０％以下にする）ことで、鋳物としてスラブを構成する粗オーステナイトの強度限界内に表面応力を抑えることができることが示された。このように、第１の粗加工ステップでの表面のほぼ静的な再結晶化は、特にマイクロ合金化が存在する鋼の場合、欠陥または亀裂なしで、極薄鋼帯の製造に適したトランスファーバーを得るために必要なその後の厚さの大幅な減少を実施可能とし得る。

ＨＲＭ２の後、プラントのＨＲＭ下流の部分で問題が発生した場合に備えて、粗シートの製造と除去のための緊急システムが配置され、そのようなシステムは、振り子式剪断機１５、シートを取り出すためのスタッカー１６、回転式剪断機１７、およびループ成形機１８を含み、後者の２つの装置は、振り子式剪断機１５とその後の初期の不良段階での第１の誘導炉６．１との間の材料からラインを解放する目的を有する。

前記第１の誘導炉６．１は、中央の熱調整・スケール除去セクション６の第１の構成要素であり、トランスファーバーの進行方向に順に、上記され、この場合、５つのローラーによって形成されたタイプのスケールを破砕するための機械式装置７（オプション）、水スケール除去装置８、および第２の誘導炉６．２をさらに含む。このようにして、トランスファーバーは、図示の例では７つのスタンド３．１～３．７によって形成されているが、５つまたは６つとすることもでき、隣接する仕上げ圧延機３に入る前にさらに加熱される。最後に、鋼帯は、冷却ローラーコンベア１２によって制御された方法で冷却され、その後にフライングシャー１０と少なくとも一対の単一コイラー１１を含む最終巻取りステーションが続く。

上述のように、極薄鋼帯の高い巻き取り温度を可能にするために、プラントは、好ましくは、密巻きコイラーもまた含み、密巻きコイラーは、すなわち前述の要素１０～１２の前に、一対の「カルーセル」コイラー９の形態で、最後の圧延スタンド３．７に近接して配置され、前記要素１０、１２に類似した短い冷却ローラーコンベア１２’と高速剪断機１０’が先行するが、ローラーコンベア１２’は、保護コーティングを塗布する後続のプロセスで、より簡単に除去できるスケールを得るために、好ましくは超急速冷却を実行するように作ることができる。

要素１０、１２および１０’、１２’の各々の対の間に、好ましくは、既知のタイプのそれぞれの機械式スケール除去装置１４、１４’がまた配置され、したがってこれ以上説明しないが、これは、コイラー９または１１にコイル状に巻かれる前に、鋼帯の最終的な表面処理のために逆回転ブラシまたは研磨剤スラリーのジェットを使用する。

上述のように、図１ａ～図１ｃに示されるプラントはまた、太線のボックスによって概略的に示されるその特定のゾーンに保護雰囲気を分配するためのシステムを含み、図示の例では少なくとも第２の誘導炉６．２の入口から仕上げ圧延機３の第３のスタンド３．３まで、好ましくは最後のスタンドまで、さらにより好ましくは後続の冷却ステーションおよび巻取りステーション内にも延在する。明らかに、上記の先行技術に記載されているように、このシステムをプラントの他の構成要素に拡張することも考えることができる。

上述したように、本発明の第１の革新的な態様は、鋳造機１の出口とＨＲＭ２との間に配置され、２つの構成要素間の通過時間を最小限に抑えるために、たった３ｍよりわずかに長い長さを有するように設計された初期熱調整・スケール除去セクション４の存在である。前記セクション４は、図３～図５により詳細に示される、誘導エッジヒーター４．１、誘導ヒーター４．２、および水スケール除去装置５を含む。

より具体的には、エッジヒーター４．１は、好ましくは、加熱システムの効率を高め、加熱されるスラブの選択された領域に磁束を集中させるという二重の目的で、フラックスコンセントレータを備えた「チャネル」構成の側部コイル４．１ａを使用して横磁束で動作するように設計される。さらに、通常提供されるように装置全体に対して１つのコンバーターだけではなく、各々のコイル４．１ａに１つの、２つの周波数コンバーターの存在により、スラブの右エッジと左エッジを別々に加熱することができる。出願人が実施した実験的試験から、加熱されるバンドの幅は、好ましくはエッジから最大１５０ｍｍに達する必要があり、前記バンドの最適な温度上昇は、スケールの融解を回避するために最高１２０℃であるという結果となった。

エッジヒーター４．１には、装置をスラブ幅に適合させ、加熱するエッジの領域の幅を設定し、粗圧延機の不良のためにスラブに「波」がある場合、スラブのエッジからコイル４．１ａを移動して離す（必要に応じて持ち上げる）ための横方向の移動を実行するハンドリングシステムが備わっている。このようなハンドリングシステムは、例えば、各々のコイル４．１ａを、ねじジャッキを駆動する電気モータなどのアクチュエータの作用下で横ガイドに沿って移動するスライド上に配置することによって実現することができる。

誘導ヒーター４．２は、エッジヒーター４．１と一体化するように設計された表面加熱コイルを含み、これは、スラブの温度上昇が最大１５０℃の値に達するように制御できるため、スラブの融解を防止することができる。

次のスケール除去装置５は、誘導ヒーター４．２に向かう側のピンチロール５．１と、ＨＲＭ２に向かう側の実際のスケール除去装置５．２からなる。図４～図５に示されるように、スケール除去装置５．２から来る水と蒸気のジェットがヒーター４．２の誘導コイルを損傷し得るのを回避するために、スケール除去装置５．２は入口に横方向に可動なシャッター２０を備えており、これはスラブのエッジに直接載置され、一方、スラブの上面および下面の閉鎖は、ピンチロール５．１によって提供される。

より具体的には、図５に示される実施形態では、各々のシャッター２０は、シャッター２０とスケール除去装置５．２の構造との間で枢動され、アクチュエータ２２によって動かされる一対の平行アーム２１によって形成される平行四辺形支持体に取り付けられる。図５では、シャッター２０が開位置で示され、スラブのエッジに当接する閉位置２０’で部分的に示されていることに留意されたい。

水スケール除去は、スラブに対して横方向に配置され、ノズルがスラブの移動方向とは反対方向にジェットを送出するように傾斜された、上部ノズルの列２３と下部ノズルの列２４によって実行される。鏡面的にノズルの上流に配置され、それらの開口部はノズルに面している、上部スクロール２５と下部スクロール２６は、スラブと接触しているリップを介して水の大部分を回収し、それらの端部に運んで排出する。

また、スクロールの上流でスラブに対して横方向に配置され、スラブの移動方向に空気のジェットを供給するようノズルを傾けた、上部ノズルの列２７と下部ノズルの列２８は、残留水を除去する。構成要素５．１、２０、２５、２６、２７、および２８の組み合わせにより、ヒーター４．２の誘導コイルがスケール除去装置５で使用される水によって損傷を受けないことが保証される。

上述のように、スケール除去装置５．２は、作動時と非作動時の間の温度低下を１０℃未満に抑えるように設計されており、この目的のために、冷却水圧は１５０バール未満であり、ノズルの直径は３ｍｍ未満である。図５に示されている水ノズルの列２３、２４（スクロール２５、２６および空気ノズルの列２７、２８は省略されている）は、スラブの最大幅に合わせてサイズが決められているため、スラブよりも広く、処理中のスラブの外側にあるノズルは、プラグで閉じることができるか、またはノズルからのジェットが衝突して「相殺」され、この場合、上下のノズルは反対位置に配置し、鉛直方向に整列され、同じ傾斜角度（例えば５°）にする必要があることに留意されたい。

図６に示される第２の水スケール除去装置８は、第１の水スケール除去装置５と同様の構造を有するが、２つの誘導オーブン６．１および６．２の間に配置され、水および蒸気が上流と下流の両方から逃げるのを防止しなければならないので、実質的に二重である。したがって、それは、第１の誘導炉６．１に向かう側の第１の入口ピンチロール８．１、実際のスケール除去装置８．２、および第２の誘導炉６．２に向かう側の第２の出口ピンチロール８．１’を含む。この場合、第１のスケール除去装置５のシャッター２０に類似する横方向のシャッターは、キャスター１から来るスラブの厚さ、すなわち４０～１５０ｍｍに等しい高さの横方向通路を閉じなければならないので省略できるのに対して、第２のスケール除去装置８に入るトランスファーバーの厚さは５～２０ｍｍのオーダーであるため、横方向の水漏れの可能性ははるかに少ないことに留意されたい。

さらに、第２のスケール除去装置８の後に第２の誘導炉６．２が続き、最終圧延の前にトランスファーバーの温度を大幅に上昇させるので、スケール除去は、より大きな温度低下を犠牲にしても強力に行うことができる。したがって、トランスファーバーに対して横方向に配置され、ノズルはバーの移動方向とは反対の方向にジェットを送出するように傾斜している、対応する下部ノズルの列３４を備えた上部ノズルの第１の列３３、ならびに下部ノズルの対応する列３４’を備えた上部ノズルの同一の第２の列３３’が提供される。好ましくは、第２の列３３’、３４’は、第１の列３３、３４に対して、半ピッチだけ横方向に互い違いに配置され、ここで、ピッチは、一列の２つのノズル間の間隔であり、２つの連続する列３３、３３’および３４、３４’は、バーの上面および下面をそれぞれ完全に覆い、各々の列の隣接するノズルの重なり合うバンドに現れる非効率性を排除することによって水圧スケール除去プロセスの効率を高めるようにする。

上部ノズルの２列３３、３３’は、同様に上部スクロール３５、３５’に先行されるが、この場合、上部スクロール３５、３５’はリップ３２、３２’から分離されており、リップ３２、３２’はトランスファーバーの上面に接触し、図６に示される休止位置と、それが時計回りに回転してスクロール３５、３５’と整列する作業位置との間を移動可能である。さらに、第１のリップ３２には、トランスファーバーに対して横方向に配置された上部ノズルの第１の列３７が同様に先行し、この場合、バーの上面に対して略垂直なエアジェットを送り出し、一方、上部空気ノズル３４’の同一の第２の列３７’は、水上部ノズルの第２の列３３’の下流に配置される。

スケール除去装置８は、スケール除去装置５ほどコンパクトな長さである必要はないので、トランスファーバーは、下部スクロール２６と同様に下側で閉じる機能を実行する通常の搬送ローラー３６、３６’によって下に支持することができる。このため、スケール除去装置８は、上部構成要素３２、３２’、３７、３７’に対応する下部構成要素を含まず、下部水ノズル３４、３４’のみを含む。それにもかかわらず、構成要素８．１、８．１’、３２、３２’、３５、３５’、３６、３６’、３７および３７’の組み合わせにより、炉６．１および６．２の誘導コイルがスケール除去装置８で使用される水によって損傷を受けないことが保証される。

前述のように、スケール除去装置８はより強力なスケール除去用に設計されているため、トランスファーバーの温度が最大１５０～２００℃減少する可能性があるとしても、直径３ｍｍ未満のノズルを使用すると、冷却水の圧力は最大３８０バールとすることができる。明らかに、スケール除去装置８でも、水ノズルの列３３、３４および３３’、３４’は、バーの最大幅に合わせてサイズ設定されており、処理中のバーの外側のノズルは、プラグで閉じられているか、または衝突によって「相殺」されるジェットによって閉じられており、この場合、上下のノズルが鉛直方向に整列し、同じ傾斜角（例えば５°）を有する必要がある。

ここで、第２の誘導炉６．２の４つのインダクタ４０を示す図７を参照すると、トランスファーバーは、インダクタ４０の間の空間に配置された下側ローラー４１によって支持され、前記空間は、下部が前記ローラー４１の支持構造によって、上部が取り外し可能なカバー４２によって閉じられていることが分かる。したがって、ノズル４３の横方向列をカバー４２に取り付け、前記ノズル４３によって保護雰囲気を内部に注入できる一連のチャンバを得るようにすることが有利である。

この保護雰囲気は、材料の表面酸化を制限または防止するために、酸素含有量が非常に低いかまたはゼロである限り、様々なタイプのものにすることができる。典型的には、酸素は、最大３体積％の酸素含有量を有する低酸化雰囲気が得られるまでノズル４３から連続的に窒素を供給することによって低減される。その他の可能性としては、完全に不活性ガス（窒素、アルゴンなど）で構成された雰囲気を使用するか、わずかに還元性の雰囲気を得るために、不活性ガスに水素を最大５体積％まで添加する方法がある。

上述のように、２つのスタンドの間の空間に配置されたルーパーの構造にノズルを取り付けることによって、仕上げ圧延機３のスタンド間にチャンバを得るために、同様の解決策を考えることができる。この解決策の第１の実施形態が図８および９に示され、これらは、保護雰囲気供給システムが、図８に示される切断面Ａ－Ａ、すなわちルーパー５１の上流側および下流側と、図９に示される鋼帯の鉛直長手方向の中央平面Ｙ、すなわち鋼帯の右側および左側の両方に関して、二重鏡面対称性を有する方法を示す。これらの図に示す例では、システムは仕上げ圧延機３の最初の２つのスタンド３．１と３．２の間に配置されているが、同じシステムをこの圧延機の任意の対のスタンドの間に配置できることは明らかである。

このシステムは、鋼帯の各々の側に、ルーパー５１の構造上にその上流側および下流側にそれぞれ取り付けられた一対の垂直供給ダクト５２、５２’を含み、前記ダクト５２、５２’の各々から鋼帯の上方および下方に長手方向に配置され、そのエッジに平行な略水平なノズルの２列に分岐する。より具体的には、上部ノズルの２列５３、５３’の各々は、両方のスタンド３．１、３．２に向かって、ルーパー５１の中心を通過する断面Ａ－Ａの平面までほぼ延在し、一方、下部ノズルの２列５４、５４’の各々はそれぞれ、隣接するスタンド３．１、３．２に向かってのみ延在する。さらに、図９の詳細に示されるように、ノズルは、鉛直面内で鋼帯の表面に向かう向きに傾斜している。

保護雰囲気の拡散を制限するために、ノズルの列は、好ましくは、一対の上部フラップ５５、５５’および一対の下部フラップ５６、５６’によって形成されたチャンバ内に囲まれ、明らかに鋼帯がチャンバを通過できるように形作られている。より具体的には、図８に示されるように、フラップの各々は、その外端の１つで枢動され、９０°の回転によって封じ込めチャンバを開くことができ、閉じたチャンバは太線で示され、符号５５、５５’、５６、および５６’は、開いた位置で回転したフラップを示す。

前のものに類似したシステムの第２の実施形態が図１０および図１１に示されており、図８および図９と同じ要素を示しており、したがって、それらの符号は繰り返されず、横方向ノズルの少なくとも２つの平行な列５７、５７’、５８、５８’を各々のフラップの外面に追加するだけである。保護雰囲気は、それぞれの供給ダクト５０、５０’、５９、５９’を通って列の各々の対に到達し、ノズルは、鋼帯の上面および下面に対して略垂直な方向に向けられる。

最後に、図１２および図１３には、システムの第３の実施形態が示されており、これは、実際には、図８および図９の要素を除去し、それぞれのフラップ６５、６５’、６６、６６’上に配置され、それぞれのダクト６１、６１’、６２、６２’を通って供給される、少なくとも２つの横方向の平行な列６３、６３’、６４、６４’のみを維持することによって前のものから得られる。図１０、図１１に示されている類似の要素との違いは次の通りである。
・複数のノズル５７、５７’、５８、５８’が、鋼帯と実質的に同じ幅の単一のノズル、すなわちスリットに置き換えられる。
・ノズルは、鋼帯の上面および下面に対して略垂直な方向に向けられておらず、隣接する圧延スタンド３．１および３．２のそれぞれに向かって傾斜して向けられている。
・保護雰囲気は、第２の実施形態にあるように単一の中央ダクトを介してではなく、図８および図９の第１の実施形態にあるように２つの横方向ダクト６１、６１’、６２、６２’を介して、横方向列６３、６３’、６４、６４’の各々の対に供給される。

上述のように、上記のプラントは、図２に示すように、最終コイラー１１のすぐ下流に接続された保護コーティングの塗布のためのライン１３、典型的には亜鉛メッキラインと統合することができる。このようにして、プラントは、コイラー９または１１に巻かれるコーティングされていない鋼帯のコイルと、ライン１３の最後のさらなる巻取りステーションで巻かれるコーティングされた鋼帯のコイルの両方を製造できる。

別の可能な代替手段は、コイラー９または１１に巻かれたコイルの液体冷却を、水またはわずかに酸化性の水溶液を含むタンク（図示せず）内で行うことである。これにより、保護コーティングを塗布する後続のプロセスでより容易に除去できるスケールを得ることができる。

さらに、図には示されていないサーマルスキャナが、好ましくは、鋳造機１、ＨＲＭ２、第１の誘導炉６．１、スケール除去装置８、第２の誘導炉６．２、仕上げ圧延機３、および冷却ローラーコンベア１２、１２’の出口に配置される。これらのサーマルスキャナは、インゴット鋳型の銅板に挿入された熱電対（図示せず）のおかげで、鋳型に挿入された電磁ブレーキ（ＥＭＢＲ）（これも図示せず）によって鋳型内の鋼の温度分布に影響を与える温度制御・管理システムに動作可能に接続されている。実際、サーマルスキャナと熱電対は、スラブ内の温度分布の画像を提供し、制御システムにＥＭＢＲとスラブ冷却システムの動作パラメーターを修正する機能を与える。この制御システムは、加熱時（４．１、４．２、６．１、６．２）と冷却時（５．２、７、８．２、１２、１２’、１４、１４’）の両方で処理中の材料の温度に積極的に影響する他のすべての構成要素にも当然作用する。

例として、次の表は、６８０℃の最終コイラーでの巻き取り温度で厚さ０．４ｍｍの極薄鋼帯を製造するための可能な圧延シートを表している。

したがって、最も完全な実施形態において上記のプラントを使用する対応する製造プロセスは、以下の一連のステップ：
（ａ）薄いまたは中程度のスラブの連続鋳造（１）ステップ、
（ｂ）スラブエッジの誘導加熱（４．１）ステップ、
（ｃ）スラブ表面の残りの部分の誘導加熱（４．２）ステップ、
（ｄ）第１の水スケール除去（５．２）ステップ、
（ｅ）トランスファーバーを得るための３～５回のパスの粗圧延（２）ステップ、
（ｆ）トランスファーバーの第１の誘導加熱（６．１）ステップ、
（ｇ）スケールの機械的破砕（７）ステップ、
（ｈ）第２の水スケール除去（８．２）ステップ、
（ｉ）トランスファーバーの第２の誘導加熱（６．２）ステップ、
（ｊ）鋼帯を得るための５～７回のパスの仕上げ圧延（３）ステップ、
（ｋ）鋼帯の制御された冷却（１２；１２’）ステップ、
（ｌ）機械式スケール除去（１４；１４’）ステップ、
（ｍ）鋼帯の切断（１０；１０’）およびコイラーへの巻き取り（９；１１）ステップ、または、
（ｎ）鋼帯を、最終巻き取りを伴う保護コーティングの塗布のステップ（１３）に直接通過させるステップ、を含み、
少なくとも段階（ｉ）および（ｊ）は、少なくとも３回目のパスまで、好ましくは段階（ｋ）および（ｍ）もまた、巻き取り部分において、上記のようにわずかに酸化性、不活性、またはわずかに還元性である保護雰囲気中で実施される。

上記に記載され図示された本発明に係るプラントおよびプロセスの実施形態は、多くの変更が可能な単なる例であることは明らかである。例えば、上述し、図４～図６および図８～図１１に示したノズルの列はすべて、一定のピッチで配置された複数のノズルによって形成されているが、領域に応じて異なるピッチを有するノズルを提供する、および／またはノズルの全部または一部を、図１３に示すように連続的に延在するスリットに置き換えることも可能である。同様に、クローズコイラーと最終コイラーの両方をカルーセルコイラー９または単一コイラー１１として設置することができ、それによってプラントはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。

さらに、空間および／またはコストの理由から、システムは、図８～図１３に示す封じ込めチャンバなしとすることできることは明らかであるが、これにより、圧延スタンド間の空間内の雰囲気の組成を制御することがより困難になる。この場合、図１０～図１３に示される横方向ノズルの列は、封じ込めチャンバを形成しない単純な回転支持体に取り付けられる。

Claims (39)

1. 最小厚さ０．３ｍｍの熱間圧延鋼帯の連続生産のためのプラントであって、処理される材料の移動方向に沿って順に、
   厚さが４０～１５０ｍｍで、最大幅が少なくとも２１００ｍｍの薄いまたは中程度のスラブを連続鋳造するための装置（１）と、
   少なくとも３つのスタンドを含む粗圧延機（２）と、
   第１の誘導炉（６．１）と、
   第２の水スケール除去装置（８）と、
   第２の誘導炉（６．２）と、
   ５～７つのスタンドを含む仕上げ圧延機（３）と、
   冷却ステーション（１２）と、
   切断ステーション（１０）と、
   少なくとも一対のカルーセルコイラー（９）またはシングルコイラー（１１）を備えた巻取りステーションと、
   少なくとも前記第２の誘導炉（６．２）の入口から前記仕上げ圧延機（３）の第３のスタンドまでに３体積％以下の酸素を含む保護雰囲気を供給するシステムと
   を備える、前記プラントにおいて、
   前記連続鋳造装置（１）と前記粗圧延機（２）との間に、
   誘導エッジヒーター（４．１）と、
   スラブ表面の残りの部分のための誘導ヒーター（４．２）と、
   第１の水スケール除去装置（５）と
   を順に備える、熱調整・スケール除去の初期セクション（４）をも備え、
   前記粗圧延機（２）の後に、振り子式剪断機（１５）、金属シートの抽出用のスタッカー（１６）、回転式剪断機（１７）、およびループメーカー（１８）を順に備える、粗シートの製造および除去のための緊急システムをさらに備えることを特徴とする、プラント。
2. 前記第１の水スケール除去装置（５）は、前記誘導ヒーター（４．２）に向かう側にピンチロール（５．１）と、それに続いて、スラブのエッジに直接当接する一対の横方向に可動なシャッター（２０）を入口に備えた実際のスケール除去装置（５．２）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のプラント。
3. 前記熱調整・スケール除去の初期セクション（４）は、３～５メートルの長さを有することを特徴とする、請求項１に記載のプラント。
4. 前記誘導エッジヒータ（４．１）は、フラックスコンセントレータを備えた「チャネル」構成を有する側部コイル（４．１ａ）を使用する横方向磁束で動作するように設計されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のプラント。
5. 前記誘導エッジヒーター（４．１）は、前記スラブの側部バンドを各々のエッジから１５０ｍｍまで加熱する、および／または前記側部バンドの最大１２０℃の温度上昇を得るような大きさであることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のプラント。
6. 前記誘導エッジヒーター（４．１）は、加熱され離れて移動する側部バンドの幅を設定するために、前記誘導エッジヒーター（４．１）をスラブ幅に適合させ、必要に応じて前記スラブの前記エッジから前記誘導エッジヒーター（４．１）の誘導コイルを回転させて持ち上げるために、横方向の動きを実行するハンドリングシステムを備えることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のプラント。
7. 前記第１の水スケール除去装置（５）は、
   前記スラブに対して横方向に配置され、前記スラブの移動方向と反対方向にジェットを送出するように傾斜したノズルを備えた、上部水ノズルの列（２３）および下部水ノズルの列（２４）と、
   前記上部水ノズルの列（２３）および下部水ノズルの列（２４）の上流に鏡面的に配置され、それらの開口部がそれらに面する、上部スクロール（２５）および下部スクロール（２６）であって、前記上部スクロール（２５）および下部スクロール（２６）の各々は、前記スラブと接触しているリップを通して回収された水の除去のための端部ドレインを備えた、前記上部スクロール（２５）および下部スクロール（２６）と、
   前記上部スクロール（２５）および下部スクロール（２６）の上流で前記スラブに対して横方向に配置され、前記ノズルが前記スラブの移動方向にジェットを送出するように傾斜している、上部空気ノズルの列（２７）および下部空気ノズルの列（２８）とを備えることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のプラント。
8. 前記２つの誘導炉（６．１、６．２）の間に配置された前記第２の水スケール除去装置（８）は、前記第１の誘導炉（６．１）に向かう側に第１のピンチロール（８．１）と、前記第２の誘導炉（６．２）に向かう側に実際のスケール除去装置（８．２）および第２のピンチロール（８．１’）とを備えることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のプラント。
9. 前記第２の水スケール除去装置（８）は、
   上部水ノズルの第１の列（３３）および第２の列（３３’）と下部水ノズルの第１の列（３４）および第２の列（３４’）であって、前記列はすべて、トランスファーバーに対して横方向に配置され、前記トランスファーバーの移動方向とは反対方向にジェットを送出するように傾斜したノズルを備え、前記上部水ノズルの２つの列（３３、３３’）の各々には、上部スクロール（３５、３５’）および可動リップ（３２、３２’）が先行し、前記可動リップ（３２、３２’）は、作業位置で前記トランスファーバーの上面と接触し、それぞれの上部スクロール（３５、３５’）と整列している、前記上部水ノズルの第１の列（３３）および第２の列（３３’）と下部水ノズルの第１の列（３４）および第２の列（３４’）と、
   前記トランスファーバーに対して横方向に配置された、上部空気ノズルの第１の列（３７）および第２の列（３７’）であって、前記第１の列（３７）は、前記上部水ノズルの第１の列（３３）に先立つ前記可動リップ（３２）の上流に配置され、前記第２の列（３７’）は、前記上部水ノズルの第２の列（３３’）の下流に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のプラント。
10. 前記保護雰囲気を前記仕上げ圧延機（３）に供給する前記システムは、前記鋼帯の両側で、２つの仕上げスタンド（３．１、３．２、・・・、３．７）の間の空間に、それぞれその上流側および下流側でルーパー（５１）の構造に取り付けられた一対の供給管（５２、５２’）を備え、これらの供給管（５２、５２’）の各々から、前記鋼帯の長手方向上方（５３、５３’）および下方（５４、５４’）に、そのエッジと平行に配置された、略水平な２列のノズルに分岐していることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載のプラント。
11. 前記保護雰囲気を供給する前記システムは、前記鋼帯の長手方向上方（５３、５３’）および下方（５４、５４’）に、そのエッジと平行に配置された、略水平な２列のノズルのそれぞれにおいて、前記鋼帯の上方および下方に横方向に配置されたノズルの少なくとも２つの平行な水平列（５７、５７’、５８、５８’）をさらに備え、前記保護雰囲気は、それぞれの供給管（５０、５０’、５９、５９’）を通って前記平行な水平列（５７、５７’、５８、５８’）の各々の対に到達することを特徴とする、請求項１０に記載のプラント。
12. 前記保護雰囲気を前記仕上げ圧延機（３）に供給するための前記システムは、２つの仕上げスタンド（３．１、３．２、・・・、３．７）の間の空間に、ルーパー（５１）の上流と下流の両方で前記鋼帯の上方および下方に横方向に配置されたノズルの平行な水平列の少なくとも２つの対（６３、６３’、６４、６４’）を備え、前記保護雰囲気は、供給管（６１、６１’、６２、６２’）のそれぞれの対を通って、前記平行な水平列の各々の対（６３、６３’、６４、６４’）に到達することを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載のプラント。
13. 前記ノズルの列は、チャンバ内に包囲され、前記チャンバは、前記鋼帯が前記チャンバを通過できるように形作られ、前記チャンバを開くことができるようにエンドピンの周りを回転可能である、一対の上部フラップ（５５、５５’；６５，６５’）および一対の下部フラップ（５６，５６’；６６、６６’）によって形成されることを特徴とする、請求項１０～１２のいずれか一項に記載のプラント。
14. 前記ノズルの前記平行な水平列（５７、５７’、５８、５８’）は、前記一対の上部フラップ（５５、５５’；６５，６５’）および一対の下部フラップ（５６，５６’；６６、６６’）に取り付けられることを特徴とする、請求項１１に従属する請求項１３に記載のプラント。
15. 前記ノズルの前記平行な水平向列の少なくとも２つの対（６３、６３’、６４、６４’）は、前記一対の上部フラップ（５５、５５’；６５，６５’）および一対の下部フラップ（５６，５６’；６６、６６’）に取り付けられることを特徴とする、請求項１２に従属する請求項１３に記載のプラント。
16. 前記粗圧延機（２）の第１のスタンド（２．１）は、２０％以下のスラブ厚さの低減のために設計されたスタンドであることを特徴とする、請求項１～１５のいずれか一項に記載のプラント。
17. 前記第１の誘導炉（６．１）と前記第２の水スケール除去装置（８）との間に、トランスファーバーの供給線の上方および下方に交互に、かつ剛性の高いスケール層の破砕を引き起こす表面の塑性伸張を引き起こすような高さで配置された少なくとも３つのローラーによって形成された機械式スケール破砕装置（７）をさらに備えることを特徴とする、請求項１～１６のいずれか一項に記載のプラント。
18. 前記仕上げ圧延機（３）と前記冷却ステーション（１２）との間に、さらなる冷却ステーション（１２’）、さらなる切断ステーション（１０’）、およびさらなる巻取りステーション（９；１１）を順にさらに備えることを特徴とする、請求項１～１７のいずれか一項に記載のプラント。
19. 各々の冷却ステーション（１２；１２’）と各々の切断ステーション（１０；１０’）との間に、逆回転ブラシまたはアブレイシブスラリージェットを使用した機械式スケール除去装置（１４；１４’）をさらに備えることを特徴とする、請求項１８に記載のプラント。
20. 最終巻取りステーション（９；１１）の直後に配置された耐食コーティングのためのライン（１３）をさらに備え、最初にコイル状に巻く必要なしに、前記コーティングを前記鋼帯に塗布できるようにすることを特徴とする、請求項１～１９のいずれか一項に記載のプラント。
21. 処理中の材料の温度を制御および管理するためのシステムをさらに備え、前記システムは、前記連続鋳造装置（１）の一部を形成するインゴット鋳型に挿入された電磁ブレーキに動作可能に接続され、前記鋳型の銅板に挿入された熱電対に、および前記プラントに沿って配置されたサーマルスキャナに接続され、
    前記制御システムは、加熱（４．１，４．２，６．１，６．２）および冷却（５．２，７，８．２，１２，１２’，１４，１４’）の両方において、前記処理される材料の前記温度に積極的に影響を与える前記プラントの他のすべての構成要素にも動作可能に接続されることを特徴とする、請求項１～２０のいずれか一項に記載のプラント。
22. 前記シャッター（２０）の各々は、前記シャッター（２０）と前記実際のスケール除去装置（５．２）の構造体との間で枢動し、アクチュエータによって動かされる、一対の平行アームによって形成される平行四辺形支持体上に取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載のプラント。
23. 前記側部コイル（４．１ａ）の各々は、前記誘導エッジヒーター（４．１）が前記スラブの右側エッジと左側エッジを異なる方法で加熱できるように、それ自体の周波数変換器を装備することを特徴とする、請求項４に記載のプラント。
24. 前記ハンドリングシステムは、前記誘導エッジヒーター（４．１）の各々の誘導コイルを、アクチュエータの動作下で横ガイドに沿って移動するスライド上に配置することによって作動されることを特徴とする、請求項６に記載のプラント。
25. 前記上部水ノズルの列（２３）と下部水ノズルの列（２４）は、対向する位置に配置され、前記ノズルは鉛直方向に同じ傾斜角で整列されることを特徴とする、請求項７に記載のプラント。
26. 前記上部水ノズルの列（３３，３３’）と前記下部水ノズルの列（３４，３４’）は、対向する位置に配置され、前記ノズルは鉛直方向に同じ傾斜角で整列されることを特徴とする、請求項９に記載のプラント。
27. 前記鋼帯の長手方向上方（５３、５３’）に配置された、そのエッジと平行に配置された、略水平なの２列のノズルの各々は、鋼帯を横断し前記ルーパー（５１）の中心を通過する略鉛直面まで、前記２つのスタンドの両方に向かって延在する一方で、前記鋼帯の長手方向下方（５４、５４’）に配置された、そのエッジと平行に配置された、略水平なの２列のノズルの各々は、隣接するスタンドのみに向かって延在することを特徴とする、請求項１０に記載のプラント。
28. 前記サーマルスキャナは、前記連続鋳造装置（１）の、前記粗圧延機（２）の、前記第１の誘導炉（６．１）の、前記第２の水スケール除去装置（８）の、前記第２の誘導炉
    （６．２）の、前記仕上げ圧延機（３）の、および前記冷却ステーション（１２，１２’）の出口に配置されることを特徴とする、請求項２１に記載のプラント。
29. 請求項１～２８のいずれか一項に記載のプラントによって、最小厚さ０．３ｍｍの熱間圧延鋼帯の連続生産方法であって、以下の一連のステップ：
    （ａ）厚さ４０～１５０ｍｍの薄いまたは中程度のスラブの連続鋳造（１）ステップと、
    （ｂ）３～５回のパスでトランスファーバーを得るための粗圧延（２）ステップと、
    （ｃ）前記トランスファーバーの第１の誘導加熱（６．１）ステップと、
    （ｄ）水スケール除去（８．２）ステップと、
    （ｅ）前記トランスファーバーの第２の誘導加熱（６．２）ステップと、
    （ｆ）５～７回のパスで前記鋼帯を得るための仕上げ圧延（３）ステップと、
    （ｇ）鋼帯の制御された冷却（１２；１２’）ステップと、
    （ｈ）鋼帯の切断（１０；１０’）およびコイルへのその巻き取り（９；１１）ステップと
    を含み、
    少なくともステップ（ｅ）および（ｆ）は、少なくとも３回目のパスまで、わずかに酸化性、不活性、またはわずかに還元性である保護雰囲気中で実施される、前記方法において、
    ステップ（ａ）と（ｂ）との間に、以下のさらなるステップ：
    （ａ’）前記スラブのエッジの誘導加熱（４．１）ステップと、
    （ａ’’）前記スラブ表面の残りの部分の誘導加熱（４．２）ステップと、
    （ａ’’’）水スケール除去（５．２）ステップと
    が提供されることを特徴とする、方法。
30. ステップ（ｈ）は、前記鋼帯を、保護コーティング（１３）を塗布するステップに直接通過させ、続いて最終的に巻き取ることによって置き換えられることを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
31. ステップ（ｂ）において、粗圧延（２）の第１のパス（２．１）が、スラブ厚さを２０％以下に低減させることを特徴とする、請求項２９または３０に記載の方法。
32. ステップ（ｃ）と（ｄ）との間に、前記スケールの機械的破砕（７）のさらなるステップ（ｃ’）が提供されることを特徴とする、請求項２９～３１のいずれか一項に記載の方法。
33. ステップ（ｇ）と（ｈ）との間に、機械式スケール除去（１４；１４’）のさらなるステップ（ｇ’）が提供されることを特徴とする、請求項２９～３２のいずれか一項に記載の方法。
34. ステップ（ｂ）と（ｃ）との間に、前記粗圧延（２）の下流の前記プラントの一部に問題が生じた場合に、粗いシート（１５、１６）の製造および除去のさらなるステップが提供されることを特徴とする、請求項２９～３３のいずれか一項に記載の方法。
35. ステップ（ａ’’’）は、１５０バール（１．５０×１０^７Ｐａ）未満の水圧で実施される、および／またはステップ（ｄ）は、最大３８０バール（３．８０×１０^７Ｐａ）の水圧で実施されることを特徴とする、請求項２９～３４のいずれか一項に記載の方法。
36. ステップ（ｅ）は、ステップ（ｆ）が完全にオーステナイト領域で実施されることを保証するような最終温度で実施されることを特徴とする、請求項２９～３５のいずれか一項に記載の方法。
37. ステップ（ａ’）は、スラブの各々のエッジから最大１５０ｍｍのバンドに対して実行される、および／またはそのバンドの温度の１２０℃までの上昇をもたらすことを特徴とする、請求項２９～３６のいずれか一項に記載の方法。
38. ステップ（ｈ）の後に、水又はわずかに酸化性である水溶液を含むタンク内でコイルを液体冷却するステップ（ｉ）が続くことを特徴とする、請求項２９～３７のいずれか一項に記載の方法。
39. ステップ（ｇ）および（ｈ）も、巻き取り部分において、わずかに酸化性、不活性、またはわずかに還元性である保護雰囲気中で実施されることを特徴とする、請求項２９に記載の方法。