JPH09235624A

JPH09235624A - 熱延連続化プロセスによる耐候性に優れた熱延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH09235624A
Application number: JP6513496A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Nakamura; 隆彰中村; Minoru Kodera; 稔小寺
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は連続熱間圧延設備において、移動す
る鋼板の先行鋼板後端部と、これに続く後行鋼板先端部
を接合し、複数の鋼板を連続して圧延するいわゆる熱延
連続化プロセスによる耐候性に優れた熱延鋼板の製造方
法を提供する。【解決手段】特定成分からなる鋼片を、連続圧延プロ
セスにより仕上圧延機内での温度をＡｒ₃ 〜９００℃で
行い、かつコイル内仕上温度差を１００℃未満とし、平
均仕上圧延速度を５００ｍｐｍ超、かつコイル内仕上圧
延速度差を１００ｍｐｍ未満としたことを特徴とする熱
延連続化プロセスによる耐候性に優れた熱延熱延鋼板の
製造方法。【効果】本発明によれば熱間圧延鋼板のコイル内での
材質（耐候性を含む）のばらつきが小さく、従来切捨て
または格落ちになっていたコイル先・後端部分も成品と
して採用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は連続熱間圧延設備に
おいて、移動する鋼板の先行鋼板後端部と、これに続く
後行鋼板先端部を接合し、複数の鋼板を連続して圧延す
るいわゆる熱延連続化プロセスによる耐候性に優れた熱
延鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の鋼板の連続熱間圧延は、スラブ毎
での圧延を行うため鋼板の先端部と後端部は、鋼板が仕
上圧延機を出た後に巻取られるまでの間においては、無
張力状態のいわゆる、非定常部とならざるを得なかっ
た。このため、この部分に該当する鋼板は擦り傷、形状
不良、板幅不良、板厚不良等の鋼板表面品位および形状
品位の劣化は避けられなかった。また、上記形状品位の
変化は鋼板の材質についても大きく影響し、冷却時の冷
却ムラにより機械的性質（引張特性等）が大きくばらつ
き、定常部分に比し良好な鋼板が得られなかった。その
ため、不良部分の除去により鋼板歩留りの低下と共に、
精整通板を必要とする等の作業付加があった。

【０００３】また材質については、通板性等の操業上の
観点からコイル（仕上圧延後は巻取機によって巻取られ
てコイル状となるので、以下単にコイルと称す）長手方
向（圧延方向）で圧延速度が異なるため、単一コイル内
であっても圧延温度等の熱延条件が変化し、機械的性質
の変動が生じていた。また、上記のごとく１コイルは１
スラブから圧延される関係上、コイル毎においても仕上
圧延等においては圧延条件等を調整せざるを得ず、これ
がため同一鋼種同一サイズでのロットからのコイルの定
常部においてもコイル間で少なからず材質上のばらつき
が起るのは避けられなかった。

【０００４】このような状況下において、近年複数の粗
圧延後のシートバー（以下、粗バーと称す）を順次接合
して、連続して所定の速度で熱間圧延処理する、いわゆ
る熱延連続化プロセスが試みられている。この熱延連続
化プロセスは、一般に、粗バーを供給する工程、この粗
バーの先端と後端を切断する工程、走行しながら先行粗
バーの後端部と、後行粗バーの先端部を、各々クランプ
して突き合わせて接合する工程、複数のスタンドで該圧
延用鋼板を所定の圧延スケジュールで、所定のサイズに
仕上げる熱間仕上圧延工程、熱間仕上圧延工程を出た鋼
板を冷却し巻取る工程、熱間仕上圧延工程と巻取り工程
との間にあって、鋼板を所定の重量または長さ単位で切
断する走間切断分割工程とから構成されている。

【０００５】このための粗バーの接合方法としては、各
種の提案がなされており、例えば、特開平４−２８８９
０６号公報には、先行材と後行材の端面接触領域を幅方
向の少なくとも両端部域となるよう切断加工を施し、加
熱と搬送速度を調整し両縁部近傍に圧縮応力を発生させ
て相互に密着させることが開示されており、また、特開
平５−１０４１０７号公報では、先行材と後行材の端面
幅方向両端部同士を圧延前に熱間溶接した後、幅方向中
央の未接合部を圧延によって熱間圧接する方法が提案さ
れている。また、特公平５−６２０３５号公報では、長
手方向で先行圧延材の後端部と後行圧延材の先端部を重
ね合わせて切断し、切断面に直角に圧縮力を加えること
により、新生面同士の結合領域を拡げスケールの除去な
しで両金属板を溶着し、厚み方向で全面接触して強固に
結合する方法が提案されている。また、耐候性鋼板の製
造方法として、例えば特開平５−２５５８４号公報が開
示されている。しかし、これらに開示された内容は耐候
性を如何に向上させるかについて述べたものであって、
前述のように圧延鋼板の先・後端部の非定常部を改善す
るための方策については全く触れられておらず通常の鋼
板の圧延について述べているに過ぎない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】熱延連続化プロセスに
ついて、その手段は上記のごとく種々の提案がなされて
いるが、鋼板の材質面からの検討については一部なされ
ているのみで、完全なる対策については多くの開発の余
地が残されており、従来での鋼板の先・後端部における
材質不良部を完全に解消するまでには到っていない。本
発明は前記した従来法でのコイル内での材質のばらつき
およびコイル間での材質のばらつきを解消した耐候性熱
延鋼板の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであって、その手段は下記の通
りである。（１）重量％で、Ｃ：≦０．１０％、Ｓｉ：≦０．８０
％、Ｍｎ：≦０．８０％、Ｐ：≦０．１５０％、Ｓ：≦
０．０１０％、Ａｌ：≦０．１００％、Ｎ：≦０．０１
０％、Ｃｕ：≦０．５０％、Ｎｉ：≦０．４０％、Ｃ
ｒ：≦１．００％、残部Ｆｅと不可避的成分からなる鋼
板を、連続圧延プロセスにより仕上圧延機内での温度を
Ａｒ₃ 〜９００℃としたことを特徴とする熱延連続化プ
ロセスによる耐候性に優れた熱延鋼板の製造方法。

【０００８】（２）重量％で、Ｃ：≦０．１０％、Ｓ
ｉ：≦０．８０％、Ｍｎ：≦０．８０％、Ｐ：≦０．１
５０％、Ｓ：≦０．０１０％、Ａｌ：≦０．１００％、
Ｎ：≦０．０１０％、Ｃｕ：≦０．５０％、Ｎｉ：≦
０．４０％、Ｃｒ：≦１．００％、残部Ｆｅと不可避的
成分からなる鋼板を、連続圧延プロセスにより仕上圧延
機内での温度をＡｒ₃ 〜９００℃とし、平均仕上圧延速
度を５００ｍｐｍ超、かつコイル内仕上圧延速度差を１
００ｍｐｍ未満としたことを特徴とする熱延連続化プロ
セスによる耐候性に優れた熱延鋼板の製造方法。

【０００９】（３）重量％で、Ｃ：≦０．１０％、Ｓ
ｉ：≦０．８０％、Ｍｎ：≦０．８０％、Ｐ：≦０．１
５０％、Ｓ：≦０．０１０％、Ａｌ：≦０．１００％、
Ｎ：≦０．０１０％、Ｃｕ：≦０．５０％、Ｎｉ：≦
０．４０％、Ｃｒ：≦１．００％、残部Ｆｅと不可避的
成分からなる鋼板を、連続圧延プロセスにより仕上圧延
機内での温度をＡｒ₃ 〜９００℃で行い、かつコイル内
仕上温度差を１００℃未満とし、平均仕上圧延速度を５
００ｍｐｍ超、かつコイル内仕上圧延速度差を１００ｍ
ｐｍ未満としたことを特徴とする熱延連続化プロセスに
よる耐候性に優れた熱延鋼板の製造方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は鋼板の圧延を熱延連続化
プロセスで行うことを目的とし、それにより従来での圧
延で発生していた鋼板の先・後端部の表面品位、形状品
位の劣化を回避すると共に、鋼板定常部を含む鋼板コイ
ル内およびコイル間での材質のばらつきを防ぐところに
主眼があり、組成としては通常の鋼板に用いられている
主要元素を含み、これに加え本発明の目的に応じ耐候性
を発揮する元素の添加を行うものである。まず、本発明
が対象とする高耐候性鋼板における合金成分の作用とそ
の含有量を限定する理由を説明する。

【００１１】Ｃは一般に溶接性を低下させる元素であ
る。特にＰおよびＳの含有量が多い場合には、Ｃとこれ
らの元素との相互作用により耐溶接割れ性が大きく低下
する。しかしながら、本発明者らの知見によれば、Ｃ含
有量を０．１０％以下に抑え、かつ、ＰおよびＳの含有
量をそれぞれ０．１５０％以下、０．０１０％以下に調
整すれば溶接割れ感受性はそれほど高くならない。この
知見からＣ含有量を０．１０％以下とした。Ｓｉは溶鋼
の脱酸のために添加されるが、溶接性と耐候性に悪影響
を及ぼす元素である。Ｓｉ含有量が０．８０％を超える
と特に耐候性の低下が大きくなるので、その含有量を
０．８０％以下とした。

【００１２】Ｍｎは耐候性には影響しないが、脱酸、熱
間加工性および溶接性向上のために添加する。また、本
発明ではＣ含有量を０．１０％以下に抑えたことによる
強度不足を補うためにＭｎを添加する。これらの目的に
はＭｎが多いほどよいが、０．８０％を超えて含有して
も前記の効果が飽和し、コストのみが上昇するようにな
るので、その含有量を０．８０％以下とした。Ｐは耐候
性に大きな影響を及ぼす元素であるが、通常の０．１５
％では極めて溶接性を阻害する元素となる。Ｃ含有量が
０．０５％以下の極低炭素鋼ではＰの添加と共に耐候性
は大きく向上する。この効果を得るためには、０．０５
％以上を含有させるのが望ましいが、０．１５％を超え
て含有するとＣ含有量が０．０３％以下であっても溶接
性が劣化してくるので、その含有量を０．１５０％以下
とした。

【００１３】Ｓは本発明では重要な元素である。０．０
１０％を超えるＳを含有した場合、暴露時の板厚減少量
は小さくなり、しかもその時間に伴う増加率もＳが０．
０１０％以下の場合に比べて小さいことがわかった。す
なわち、０．０１０％を超えてＳを含有することにより
早期に高い防食能力を有する耐候性鋼が形成されるので
ある。しかし、Ｐの溶接性および溶接継手の靱性に対す
る悪影響をなくし、Ｃ，Ｎとの相互作用により溶接割れ
感受性を低くするためには、０．０１０％を超えて含有
させないのがよい。このようなことから、Ｓ含有量を
０．０１０％以下とした。

【００１４】ＮはＰの溶接性および溶接継手の靱性に対
する悪影響をなくし、溶接割れ感受性を高めるＣおよび
Ｓとの相互作用を可能な限り回避するためには、その含
有量を極力少なく抑えるのがよいので、０．０１０％以
下とした。Ａｌは組織の微細化と耐食性を向上させる作
用がある。また、Ｐ，Ｃｒ，Ｃｕなどの耐候性向上元素
の効果を一層大きくする作用もある。これらの作用を発
揮させるためには、０．００３％以上を含有させる必要
があるが、０．１００％を超えて含有しても効果が飽和
し、コストのみが上昇するようになるので、その含有量
を０．１００％とした。

【００１５】Ｃｕ，ＮｉおよびＣｒは耐候性鋼の防食性
を向上させる効果を有する元素である。しかし、いずれ
もＣｕでは０．５０％、Ｎｉでは０．４０％、Ｃｒでは
１．００％を超えて含有しても耐候性の向上効果は飽和
し、コストのみが上昇するようになるので、Ｃｕ：０．
５０％以下、Ｎｉ：０．４０％以下、Ｃｒ：１．００％
以下の含有量とした。本発明の高耐候性鋼板は、上記の
成分の他、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる。

【００１６】次に、本発明の熱延連続化プロセスを工程
順にその特徴部分と、その効果および熱延条件の限定理
由について以下に説明する。図１は本発明を実施するた
めの設備配置の一例を示した図であり、まず、溶接用シ
ャーにおいて、先・後端部を切断された粗バーは接合台
車上の走間接合装置（走間接合装置については特に限定
しないので、ここでは特に触れない。また、接合方法に
ついても種々の方法が考えられるが、レーザー溶接方法
が好ましい）により先行材の後端部と後行材の先端部が
接合され、仕上圧延機で圧延されるため、最初の粗バー
の先端部と最後の粗バーの後端部を除いた部分は仕上圧
延において圧延端のない圧延ができる。

【００１７】また、仕上圧延機までの間も粗バーには速
度の変化がなく一定速度で走行し、コイルにかかる張力
も絶えず安定しており、コイル表面の任意の位置におけ
る、冷却条件（水量、圧力等）が一定となり、ばらつき
のないデスケーリングが行われ、従前のようなスケール
ムラが発生しない。さらに、仕上圧延速度を高速（５０
０ｍｐｍ超）、かつその変動を小さく（１００ｍｐｍ未
満）とすることができるため、圧延温度等の熱延条件の
変動も小さくすることができる。最適な熱延仕上温度
は、Ａｒ₃ 〜９００℃である。熱延仕上温度が、Ａｒ₃
変態点未満では延性が著しく低下するためであり、９０
０℃を超えると延性の劣化を来すためである。ただし、
仕上圧延速度を高速かつ変動小とすることができるた
め、コイル内仕上温度を１００℃未満とすることができ
る。

【００１８】また、仕上スタンド間のオーステナイト領
域での圧延で鋼板の先・後端部を含めて張力のもさつき
がなく１ｋｇｆ／ｍｍ² 以下の一定範囲以内に収めるこ
とができるようになった。さらに、冷却床においても同
様に冷却中に張力の変動を１ｋｇｆ／ｍｍ² 以下に抑え
ることができる。この位置は温度的に丁度鋼のオーステ
ナイトからフェライトへの変態が起る部位に該当するの
で、変態が張力均一のなかで進行促進され焼入性の低下
に繋がり、材質的観点からはばらつきのない安定した成
品が得られる。これは鋼の組織で軟質部分の発生が早
く、かつ、一定の量確保できることにより、後からの硬
質部分の発生が抑えられ、軟質と硬質の組織割合が略一
定となるため材質のばらつきが少なくなるためである。
すなわち、変態量のばらつきが少ないことが材質的に均
一性をもたらすことになる。

【００１９】また、圧延速度を増加することができるた
め圧延中に高歪速度を与えることができる。この結果、
鋼の変態前のオーステナイト結晶中に高速圧延により、
短時間で大きな歪の付与ができ、有効裏に変態を促進す
ることが可能となる。このように材質上の効果を全て享
受することができ、かつその効果が望める。さらにま
た、従前は１コイル単位の圧延であったがため、コイル
先端部がコイラーで巻取りを開始するまでは、仕上圧延
機を抜け出たコイル先端部は無張力のまま冷却床を走り
抜けるため、コイル先端部上下は大きく波打ち状態とな
り、特に薄鋼板については冷却床において冷却水の散布
によるムラのない冷却を行うことはできなかった。ま
た、後端部においても同様仕上圧延機を抜けると張力が
働かず同様の処置を取らざるを得ず、これらの部分は材
質的にみてコイル中央部に比し材質の劣化は避けられず
成品歩留りの低下となっていた。

【００２０】本発明においては、巻取機前にピンチロー
ルの配設および鋼板切断用の高速シャーを設置すること
により、仕上圧延機とピンチロール間で一定の張力を付
与することが可能となり、上記の不都合な事態を回避で
きると共にコイル全長にわたっての水冷化が採用でき、
コイル内での材質のばらつきの小さい成品を得ることが
できるようになった。さらに、ピンチロール後のシャー
により鋼板接合部を走行切断して巻取機にてコイルを巻
取るため、従前コイル先・後端部で発生していたタング
状、またはフィッシュテール状の形状不良部分が皆無と
なる。従って、従前の精整通板による形状不良部分の矯
正、および先・後端部分を含んだ形状不良部の切捨てが
不必要となり、精整工程の省略、成品歩留りの向上が達
成できる。

【００２１】以上、本発明の設備上での特徴部分の説明
とそれによってもたらされる効果についての説明を行っ
たが、本発明においては従前の工程によって得られる鋼
板に比し最も大きな効果の違いは本発明を実施すること
によって、鋼板の品質特性のコイル内のばらつきが著し
く低下し、均一で安定した材質の成品が得られるところ
に大きな意義を有する。また、本発明においては、コイ
ル内の材質の変動量を規制したが、これらの値は当然少
ない方が鋼板を使用する需要家からみて好ましい。しか
し、従前の圧延法では前述のようにこのばらつきは避け
得なかった。

【００２２】本発明では、最近の鋼板製造技術の急速な
進歩に伴い、鋳片での偏析の改善、圧延での制御圧延の
向上と相まって熱延連続化プロセスを採用することによ
り、これらコイル内の材質の変動を極く小さい範囲内に
抑制することができるようになったものであり、それぞ
れの材質特性上での限定値は連続圧延プロセスの実施に
よって得られた実績からその許容範囲を導き出したもの
である。この結果によって、需要家においては同一ロッ
ト内ではどの位置に該当する鋼板であっても、その部位
を配慮することなくばらつきの少ない均一な材質の鋼板
の使用が可能となった。

【００２３】

【実施例】以下、本発明における前述の効果を実施例に
よって具体的かつ、詳細に説明する。本発明範囲内の鋼
材を３種を選んでその化学組成を表１に示した。

【００２４】

【表１】

【００２５】この３種の鋼種から鋳造されたスラブを本
発明によって表２に示す条件で鋼板に圧延し、圧延され
た成品について各鋼種毎に同一ロット（１回の圧延単位
で鋼板が接合されて連続圧延されたもの）内からコイル
２本（ただし、最先端、最後端コイル以外）をランダム
に抽出し、コイル全長から５個所（非定常部に該当する
先・後端部および定常部に該当する中央部から均等距離
を置いた３個所の部分）から試料を採取した。

【００２６】

【表２】

【００２７】この試料について材質の調査をそれぞれ行
い、コイル内での材質特性を表３に示した。なお、比較
のために従来方法で圧延した鋼板についても同様に表２
に圧延条件を表３に材質の調査結果を示した。表３中Δ
とあるのはコイル内の変動（ばらつき）を示したもの
で、最大値−最小値で表した。

【００２８】

【表３】

【００２９】なお、表３中の耐候性評点は、降水０．５
時間−日照３時間−降水０．５時間−日照３時間−放置
１７時間を１サイクル（２４時間）として繰り返した促
進テストを行い、その腐食量をＳＰＨＣの腐食量と比較
して１０ランクに評点づけた結果であり、値が小さいほ
ど良好である。合格値は５以下である。表３から明らか
なように、本発明によれば全ての材質特性においてコイ
ル内においてもその変動幅が少なくなっており、均一で
安定した材質の鋼板が得られていることがわかる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば熱間圧延鋼板のコイル内
での材質（耐候性を含む）のばらつきが小さく、従来切
捨てまたは格落ちになっていたコイル先・後端部分も成
品として採用でき、またコイル間においても材質のばら
つきは殆どなく、同一ロット内での材質上の均一性が確
保され、鋼板の使用に際して材質的な不良品の発生を心
配することがなくなった。また、鋼板先・後端部の切捨
て量が低減したため、歩留り面からは大きな向上がみら
れ、さらには鋼板巻取後の巻戻し精整工程を省略できる
等多くの効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための設備配置の一例を示す
図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：≦０．１０％Ｓｉ：≦０．８０％Ｍｎ：≦０．８０％Ｐ：≦０．１５０％Ｓ：≦０．０１０％Ａｌ：≦０．１００％Ｎ：≦０．０１０％Ｃｕ：≦０．５０％Ｎｉ：≦０．４０％Ｃｒ：≦１．００％残部Ｆｅと不可避的成分からなる鋼板を、連続圧延プロ
セスにより仕上圧延機内での温度をＡｒ₃ 〜９００℃と
したことを特徴とする熱延連続化プロセスによる耐候性
に優れた熱延鋼板の製造方法。
【請求項２】重量％で、Ｃ：≦０．１０％Ｓｉ：≦０．８０％Ｍｎ：≦０．８０％Ｐ：≦０．１５０％Ｓ：≦０．０１０％Ａｌ：≦０．１００％Ｎ：≦０．０１０％Ｃｕ：≦０．５０％Ｎｉ：≦０．４０％Ｃｒ：≦１．００％残部Ｆｅと不可避的成分からなる鋼板を、連続圧延プロ
セスにより仕上圧延機内での温度をＡｒ₃ 〜９００℃と
し、平均仕上圧延速度を５００ｍｐｍ超、かつコイル内
仕上圧延速度差を１００ｍｐｍ未満としたことを特徴と
する熱延連続化プロセスによる耐候性に優れた熱延鋼板
の製造方法。
【請求項３】重量％で、Ｃ：≦０．１０％Ｓｉ：≦０．８０％Ｍｎ：≦０．８０％Ｐ：≦０．１５０％Ｓ：≦０．０１０％Ａｌ：≦０．１００％Ｎ：≦０．０１０％Ｃｕ：≦０．５０％Ｎｉ：≦０．４０％Ｃｒ：≦１．００％残部Ｆｅと不可避的成分からなる鋼板を、連続圧延プロ
セスにより仕上圧延機内での温度をＡｒ₃ 〜９００℃で
行い、かつコイル内仕上温度差を１００℃未満とし、平
均仕上圧延速度を５００ｍｐｍ超、かつコイル内仕上圧
延速度差を１００ｍｐｍ未満としたことを特徴とする熱
延連続化プロセスによる耐候性に優れた熱延鋼板の製造
方法。