JPH0557331A

JPH0557331A - 表面性状の良好な熱延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0557331A
Application number: JP24838091A
Authority: JP
Inventors: Hikari Okada; 光岡田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-09-03
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1993-03-09

Abstract

(57)【要約】【目的】加熱炉で生成する表面酸化物を完全に除去
し、表面性状の良好な熱延鋼板を製造する。【構成】熱延鋼板の製造工程において、サイジングプ
レスの直前からプレス中にかけて、鋼板表面を１１００
℃以下に冷却し、表面の温度が低い状態で１％以上の変
形を加え、表面のスケールを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板の熱間圧延方法に
関するもので、その目的は加熱炉にて生成する表面酸化
物を完全に除去することによって、表面性状の良好なる
熱延鋼板を製造する方法に関する。

【従来の技術】

【０００２】鋼材の熱間圧延工程は、圧延を８００℃〜
１１００℃といった高温下で行うため、加熱炉で鋼片を
１１００℃〜１３００℃に加熱する必要がある。このよ
うな高温下では鋼片の表面にスケールと呼ばれる酸化皮
膜が成長する。このスケールは、酸化鉄（Ｆｅ₂０₃，Ｆ
ｅ₃０₄，Ｆｅ０）を主体とし、合金成分によってはＣｒ
₂０₃，Ｓｉ０₂，Ａｌ₂０₃等を含む酸化生成物からなっ
ており、加熱炉中において、スケール厚は０．５〜３．
０mmにもなる。

【０００３】熱間圧延時に、鋼材表面にスケールが存在
すると、疵の原因となるため、圧延の前にスケールの除
去を行っている。特に、加熱炉において生成したスケー
ルが粗圧延の前に完全に除去されなかった場合、そのス
ケールは圧延を繰り返した後の最終製品の表面に残り、
黒皮材の表面性状を悪化させるばかりではなく、酸洗を
行いスケール除去を行った後の表面をも悪化させる。

【０００４】このため、粗圧延の前におけるデスケーリ
ングは重要であり、通常、鋼片に表裏両面から１００〜
１５０kgf/cm²の高圧水を噴射させて、スケールの除去
を行っている。また、ただ単に高圧水を噴射させるだ
けでなく、縦型圧延機によって横からの変形を加え、ス
ケール層を浮き上がらせ剥離しやすい状態にしてから高
圧水を噴射することが行われている。

【０００５】例えば、特開昭６３−３０９３１８号公報
では、幅圧延する過程において、スラブ表面に気水混合
流体を噴射して酸化スケールを除去する方法が示されて
いる。また、特開昭５３−８５７５５号公報では、横形
鍛造プレスを用いてスケールの剥離を起こさせる方法が
示されている。しかし、このような高圧水や縦型圧延
機、横型プレス等を用いても、Ｓｉ，Ｔｉ入り鋼等一部
鋼種によっては完全にデスケーリングできない物があ
る。

【０００６】例えば鋼中にＳｉが入っていた場合、低融
点酸化物ファイアライト（２Ｆｅ０・Ｓｉ０₂）が生成
し、ファイアライトとウスタイトの共晶温度１１７０℃
以上では溶融層が生じるため、非常に剥離性が悪化す
る。そのため、デスケーリングが不十分となり、赤スケ
ールと呼ばれるスケール疵が発生する。この赤スケール
の発生を抑制するため、鋼中のＳｉ量を抑制したり、あ
るいは加熱温度を溶融層の生じない１１７０℃以下にす
る、といった対策が採られてきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】粗圧延前のデスケーリ
ング装置によって、加熱炉で生成したスケールが完全に
除去できないのは、合金元素の酸化物が原因となること
が多い。ここでは、いちばん問題となるＳｉを例にとっ
て説明する。

【０００８】Ｓｉ含有熱延鋼板の場合、１０００℃以上
では低融点酸化物ファイアライト（２Ｆｅ０−Ｓｉ
０₂）が生成する。さらに、ファイアライトとウスタイ
トの共晶温度１１７０℃以上になると溶融層が生じる。
ここで一般に高圧水によるデスケーリングは、水流の衝
突による機械的応力と、水流による冷却により生じる熱
応力と、スケールの成長による圧縮応力（スケールは生
成時に体積膨張する）の総合された応力によってなされ
ていることが知られている。

【０００９】しかし、Ｓｉ含有熱延鋼板において加熱時
に１１７０℃以上となると、溶融層が生じるため、スケ
ール成長による圧縮応力は解放され、また、デスケーリ
ング時に１１７０℃以上となる場合には、熱応力も十分
に発生しないので、デスケーリングが不十分となりやす
い。これは、高圧水によるデスケーリングに加え、縦型
圧延機や横型鍛造プレスを用いた機械的なスケール剥離
を加えた場合にもさこの問題は解決できなかった。

【００１０】これは、横からの変形を加えても、スケー
ル層は十分な変形能力を持っているためにスケール層が
剥離しないためである。このため、従来より二つの対策
が採られてきた。一つは、鋼中のＳｉ量を抑制する方法
である。しかし、鋼中のＳｉは、鋼板の成形性を向上さ
せ、さらに耐疲労性も向上させる。従って、鋼板の機械
的特性を向上させるには、Ｓｉ量を増加させたいという
要望がある。

【００１１】もう一つの方法は、鋼片の加熱温度を溶融
層が生じない１１７０℃以下に抑制する方法である。し
かし、加熱温度を低くした場合、圧延温度が低くなるた
め、圧延荷重、トルクが高くなり、板厚が薄い物、ある
いは、板幅が広い物の生産できないといった問題点があ
った。本発明の目的は、表面性状の良好なる熱延鋼板を
製造するため、その製造工程内において、加熱炉におい
て発生したスケールを圧延前に完全に除去する方法を提
供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】熱延鋼板の製造プロセス
において、鋳片の幅サイズの統合を目的とした幅サイジ
ングプレス（横型鍛造プレス）が導入されている。これ
は、鋳片を両側のダイスによりプレスし、鋳片の幅を最
大３０％まで変化させようというものである。サイジン
グプレスでプレスした時には、鋳片は幅方向全ての領域
で変形する。従って、１％圧下した時には鋳片の幅方向
全ての表面にも約１％の歪が加わる。

【００１３】熱延鋼板のデスケーリングは、鋼板とスケ
ールの界面における応力がある一定の値を越えたとき
に、鋼板とスケールの界面が破壊されることによって生
じる。従って、サイジングプレスによって鋼板を変形さ
せたときに、スケールがその変形に追従できなければ、
スケール層は破壊され、剥離する。

【００１４】本発明者らは、Ｓｉ含有鋼等の難脱スケー
ル鋼における、サイジングプレス時の表面スケールの変
形挙動を詳細に調べた。その結果、Ｓｉ含有鋼の場合、
１１７０℃以上では溶融層を生じるため、プレスによっ
て横から変形させても歪は生じず、スケールは剥離しな
かった。また１１００℃以上でもスケール層は可塑性と
なり、プレスを行ってもスケールは剥離しなかった。

【００１５】しかし、１１００℃以下ではスケールは脆
性的な性質を示し、わずか１％の圧下を加えただけでも
スケールは破壊され、剥離した。これらの事実により、
１１００℃以下の温度領域でプレスを行った場合、表面
のスケールは破壊・剥離することがわかった。しかし、
熱延鋼板の圧延では、圧延荷重・トルクの軽減化のた
め、あるいは機械的性質の確保のため、圧延温度を高く
することが望まれており、サイジングプレス時の温度が
１１００℃では低すぎる。

【００１６】ここで、１１００℃以下でなければならな
いのは、スケールのみである。したがって、鋳片の温度
は高温にし、サイジングプレス直前で冷却し、表面のス
ケールのみを１１００℃以下とすることによって、スケ
ールは剥離し、鋳片の温度は高温であるといった状態が
成り立つことを発見した。

【作用】

【００１７】本発明の構成および作用について、図１を
参照して以下に詳細に説明する。加熱炉において、鋼片
は１２００〜１３００℃に加熱され、表面に２〜３mmの
スケールが生成する。スケールは、高温であるため塑性
変形能を有し、更にＳｉ等の合金元素を含有する場合に
は、低融点酸化物を作るために溶融状態になっている。
このような状態で、サイジングプレス２より鋼片１を変
形させても、表面のスケールは母材の変形に追従し、ス
ケールは剥離しない。ここで、サイジングプレス２の入
側からプレスしているところまでにおいて鋼板表面を冷
却装置３によって冷却し、表面のスケールの温度を１１
００℃以下にする。スケールは１１００℃以下になる
と、脆性的な性質を示し、サイジングプレス２により横
からの変形を受けると、母材の変形に追従できず、母材
とスケールの界面が破壊され、スケールは剥離する。

【００１８】ここでサイジングプレスによる幅圧下率を
１％以上とするのは、これ以下では母材の変形が小さ
く、母材とスケールの界面が破壊されないためである。
剥離したテスールは、冷却ノズルによる水流によって流
されるが、冷却ノズルとは別にサイジングプレスの出側
にスケール除去用のノズルを設置すると剥離スケールが
完全に除去されて更に望ましい。

【００１９】このようにして、加熱炉において生成した
スケールは完全に除去される。この時、サイジングプレ
スにおいて冷却するのは、スケール部分を含む極表層の
みなので、鋼片全体の平均温度はほとんど下がらず、ま
た、鋼片表層もすぐに復熱するので、その後の圧延に全
く影響を及ぼさない。また、極表層のみを冷やすだけな
ので、サイジングプレスによってスラブ表面に割れは発
生しない。鋼板表面温度（スケールの温度）と鋼板中心
温度のサイジングプレス前後における変化を図２を用い
て説明する。

【００２０】サイジングプレス入側において鋼片１の表
面温度は約１２４０℃、中心温度は約１２６０℃であ
る。この温度のままサイジングプレス２により鋼片１を
プレスし幅を変化させても、表面のスケールは十分に変
形できるので、表面から剥離しない。ここでサイジング
プレス入側から出側までの間に水冷装置を取り付け、表
面を冷却する。すると、鋼片の表面温度は冷却開始直後
から急激に冷える。しかし、鋼片の厚さは２００mm以上
あるので、鋼片中心温度はほとんど変化しない。鋼板の
表面温度は、冷却中下がり続け、実際にプレスにより変
形しているときには、１１００℃以下となる。しかし、
温度が低下しているのは極表層のみであるため、表面の
冷却をやめると、復熱し、しばらくすると、中心温度に
近い温度に戻る。よって、この冷却装置による鋼片の温
度低下はごくわずかであり、圧延等の次工程にはほとん
ど影響しない。

【００２１】また、本発明では、母材に横からの変形を
与える方法として、サイジングプレスによるプレス変形
を用いているが、これは、エッジャーロールによるエッ
ジング圧延でも同様の効果が得られる。ただ、エッジャ
ーロールの場合は、幅圧下率を大きくすることができ
ず、また、変形が幅方向において不均一となりやすいた
め、サイジングプレスを用いたときよりも、効果が小さ
くなる。

【実施例】鋼板の熱間圧延ラインにおいて、サイジング
プレスの直前（０．５m 前）からプレス終了までの間
に、冷却ノズル（圧力１５kgf/cm²）を設置した。試験
には、Ｓｉ含有鋼（Ｓｉ＝０．４％）を用い、冷却を行
わなかった時と、冷却を行った時の圧延後の表面性状を
比較した。実施結果を表１に示す。表面性状は表面性状
コード（１から５まで）によって表し、数字が大きくな
るほど状態は悪い。

【００２２】

【表１】

【００２３】本発明による冷却を行わない場合、加熱温
度が低くなるにつれて表面性状は良くなる。しかし実際
には、加熱温度が１２００℃以下では、圧延時の変形抵
抗が高く、板厚の薄い製品、あるいは板幅の広い製品は
製造できなかった。これに対して、本発明による方法で
は、前加熱温度条件において表面性状は良くなり、特に
加熱温度１２６０℃以下の場合、表面の状態は非常に良
かった。

【００２４】

【発明の効果】加熱炉において生成したスケール、特に
除去困難な低融点酸化物を含むスケールを、スケール残
りなく完全に除去することが可能となり、表面性状の良
好な熱延鋼板を製造することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における、冷却装置をサイジングプレス
にとりつけた時の略式説明図である。

【図２】本発明による熱延鋼板の製造を行う場合の鋼片
表面温度と中心温度の変化を表す図である。

【符号の説明】

１：鋼片２：サイジングプレス３：水冷装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱延鋼板の製造工程において、サイジン
グプレスの直前からプレス中にかけて、鋼板表面を１１
００℃以下に冷却し、表面の温度が低い状態で１％以上
の変形を加え、表面のスケールを除去することを特徴と
する熱延鋼板の製造方法。
【請求項２】サイジングプレス出側において、浮き上
がったスケールを取り除くため水流あるいは気流を鋼板
表面に吹き付けることを特徴とする請求項１記載の方法