JPS5950903A - 鋼板の熱間連続圧延装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼板の熱間連続圧延装置に係シその目的はスケ
ール疵のない鋼板を製造しうる装置を提供することにあ
る。

さて、鋼板の熱間連続圧延工程で生成するスケールすな
わち、鋼材の加熱途中で生成する一次スケールと、−次
スケールを除去した後に熱間圧延工程において生成する
二次スケールはいずれも圧延後における表面疵の原因と
なる。そのため周知の通シ鋼材の圧延前にこれらのスケ
ールを除去することが必須とされている。従来の脱スケ
ール方法は、完全なスケール除去を目的としてデスケー
リング装置の高水圧化、高水量化が計られ水圧１００　
ｋｇ／ｃｙｎ２超、噴射水量５０７／ｍｉｎ超の高圧水
を鋼材表面に噴射することによって脱スケールを行なう
手段が用いられるようになった。そのため鋼材の冷却が
大きく、高圧水デスケーリング装置１セクション当りの
鋼材のに面温度低下量はデスケーリング直後で１００〜
１２０℃にも達しているのが現状である。

ところで近年、鋼材の熱間圧延においては省エネルギー
を目的として、分塊圧延後直ちに鋼片を直接圧延工程に
移送して圧延するいわゆる直接圧延手段および連続鋳造
に続く＠接圧延手段、すなわちＣＣ−ＤＲが開発されて
いる。いずれの圧延手段においても、鋼片をなるべく高
温状態に保って圧延工程に移送する必要かおるが、移送
途中での失熱が大きく、特に鋼材のトップ部、ボトム部
および巾方向エツジ部での失熱が顕著であシ、圧延には
゛不適な温度まで降下する傾向がある。

即ち前記直接圧延およびＣＣ−ＤＲでは鋼片移送途中の
失熱と、熱間圧延工程で生成するスケールを高圧水デス
ケーリング装置で脱スケールする際の鋼材の冷却によっ
て特に鋼材のトップ部、ボトム部および中方向エツジ部
は圧延途中の温度低下が顕著となシ、熱延仕上入口温度
の低下による材質の低下とともに、これらの部分には赤
スケール疵が発生しやすいと云う問題点がある。このよ
うな問題点を避けるには、移送途中で保温に留意するに
か、デスケーリングではよｐ少ない水量で完全にスケー
ルを除去し、鋼材の温度低下を極力少なくすることが望
まれることになる。

周知手段のなかに前述の目的を達成する試みが公開され
ておシ、その手段の１つは熱間圧延中の鋼材表面に生成
した二次スケールを１０　ｋｇ７ｃｍ”以下の低圧水流
ジェット群による低圧スプレィ帯と低圧スプレィ帯の通
過直後の位置に設けられる３０〜５０に９７ｃｍ”の水
流ジェット噴射装置でデスケーリングする方法であシ、
前記低圧スプレィ帯に全面散水型スプレィを用いること
により、鋼材表面は１秒ないし２秒間低圧水流ジェット
ヲ浴び、表面に生成したスケールは浮き上るようにして
剥離状態となシ、次に高圧水流ジェットによってこの剥
離状態のスケール片が吹き飛ばされて排除されるという
脱スケール手段である。

そこで本発明者等は、さらに少ない水量で脱スケールを
完全に行なう方法全研究した結果、粗圧延と仕上圧延工
程間に気水噴霧ゾーンを設は該ゾーンを１秒以上３０秒
以下の時間内で鋼材全通過させることによシ、鋼材表面
に水量密度で０．２〜７５ｃｃ／ｍ”・１ｌｅｅの範囲
で微小水滴が付着するようにし、ついで仕上圧延機入側
で水圧５５　ｋｇ／ｃｍ２以上１３０Ｊ／ｃｍ”以下の
高圧水デスケーリングにより鋼材表面スケールを除去し
仕上圧延を行なうことを特徴とする鋼材の熱間圧延手段
を開発して、スケール疵の少ない鋼板を製造することに
成功し、先に特許出願（以下単に先願発明と云う）した
。

ところで、かかる先願発明を実施して長期にわたシ観察
した結果、時としてスケール疵が発生すると云う経験か
ら、この改良を研究し、前記水量密度の変更あるいはデ
スケーリング圧力の変更、気水噴霧ゾーンの通過時間の
変更を実施してもスケール疵の全部をなくすことが出来
ないと云う知見を得た。

そこでさまざまな探索実験の結果、仕上圧延機と粗圧延
機の少なくとも２ケ所以上のデスケーリング装置の前面
において気水噴霧ノズル列からなる酸化スケール剥離装
置を設ければ前記スケール疵がない鋼板が製造できるこ
と全見出し、本発明を完成した。

本発明は複数の粗圧延機に続き仕上圧延機列を備えた鋼
板の熱間連続圧延装置において、前記仕上圧延機と前記
仕上圧延機の前面粗圧延機もしくは少なくとも２以上の
複数粗圧延機について各々のデスケーリング装置の前面
に被圧延材の巾方向両面に対向して気水噴霧ノズル列か
らなる酸化スケール剥離装置を設けたことＸｔ−特徴と
する鋼板の熱間連続圧延装置であって、以下図面に従っ
てさらに詳細に説明する。

第１図は鋼板の熱間連続圧延装置の概略図であって、連
続鋳造装置（図示していない）もしくは分塊ミル（図示
していない）から出たスラブ１はスケールブレーカ−２
および粗圧延機Ｒ１−Ｒ５さらに仕上圧延機Ｆｏ　ｋ通
って、クロップシャー３を経て連続仕上圧延機Ｆ１〜Ｆ
６によって所定の寸法に圧延される。図においてＡ〜Ｈ
はデスケーリングノズル’ｃ、Ａ’〜Ｈ’、Ａ″〜Ｈ“
は制御弁を示す。

従来かかるデスケーリングノズルＡ−Ｈから１００〜１
５０　ｋｆｌ／ｌｒｉの高圧水ｆ：噴射していたが、前
述のようなスケール疵および温度低下の問題があった。

そこで本発明者は第２図に示す如く粗圧延機Ｒ３゜Ｒ５
の前面においてデスケーリングノズルＣ，Ｅで表示され
るデスケーリング装置のさらに前面に気水噴霧ノズル列
４ａ、４ｂおよび５　ｅ　＃　５　ｄで概略表示される
酸化スケール剥離装置を設け、被圧延材表面に微小水滴
を付着せしめ被圧延材の表面に生成した酸化スケールを
剥離させついで高圧のデスケーリング装置で被圧延材表
面上の剥離スケールを吹きとばすことにより、スケール
疵のない製品製造に成功した。

このように少なくとも仕上圧延機の前面の粗圧延機Ｒｊ
とＲ６の如き複数の粗圧延機前面に気水噴霧ノズル列か
らなる酸化スケール剥離装置ｉ設ければ非常に良い結果
を得ることが出来る。

第３図は異なった実施例で仕上圧延機Ｆｏの前面デスケ
ーリングノズルＦで概略表示されるデスケ９ング装置の
前面に気水噴霧ノズル列６　ｅ　、６ｆからなる酸化ス
ケール剥離装置を設け、粗圧延機Ｒ，の前面にも同様に
酸化スケール剥離装置を設けた例である。

第４図〜第５図は本発明にがかる醸化スケール剥離装置
の主としてノズルへラダー側面概略説明図および概略犯
視図で、９８〜９ｈはノズル本管で、１０ａ、１０ｂは
圧力気体（たとえば空気、Ｎ２等）の制御弁、１１ｍｐ
Ｈｂは冷媒（たとえば水、あるいは水に適宜の剥離性増
進剤を添加した液）の制御弁である。１２＆〜１２ｄは
気水噴霧第６図は本発明にかかる酸化スケール剥離装置
の一実施例にかかる概略正面図で、被圧延材の上側面に
気水噴霧するためのノズル本管９ａは支持台１４　、１
４’上に固定された支柱１５　、１５’間に張設された
ビーム１６に吊下金具１７，１７’ｉ介　　　”して吊
持されており、被圧延材の下側面に気水噴霧するための
ノズル本管９ｅは支持台１４　、１４’の下側に張設さ
れたビーム１８に支持金具１９゜１９′を介して支持さ
れている。２０は搬送ロール、２１　、２１’はその軸
受を示す。ノズル本管９ｅの気水噴霧ノズル１２ｅで代
表される気水噴霧ノズル装置は当然のことながら搬送ロ
ールの中間においてその噴霧方向は上方に向けられてい
る。

本発明における酸化スケール剥離装置とは前記気水噴霧
ノズルを備えたノズル本管９ａと９ｈの如く被圧延材の
上下面即ち両面に対向した１対もしくはそれ以上複数対
の気水噴霧ノズル列からなるものを指し、気、液送給の
ための配管、制御弁を包含するものと理解せらるべきで
ある。

前記ノズル本管の構成は通常の気水噴霧本管と同様であ
夛、たとえば第７図の断面に示す如く、気水噴霧ノズル
１２＆はノズル本管９ａに接続され、該気水噴霧ノズル
１２ｍは液体用ノズル２２とリテーナリング２４を介し
て接続された気体用ノズル２３から構成されておシノズ
ル本管９ａから圧送された冷媒は液体用ノズル２２から
噴射する、同時に他方のノズル本管９ｂから送られた圧
縮気体は気体用ノズル口２５から噴出し、気水ノズル口
２６で前記液体用ノズル２２からの冷媒と混合し気水と
なって噴霧される。

次に本発明における気水噴霧の好適な例について説明す
る。

本発明において良好な気水噴霧とは鋼材（被圧延材）表
面に該鋼材が１秒から３０秒の時間で通過する間に水量
密度で７５ＣＣ超〜１５００　ＱＣ／ｍ”８ｅｃ微小微
温水付着するよう噴霧することをいい、鋼材の温度を低
下させないようにするため、気水噴霧ノズル列によって
水流量を可及的に少なくし、数百μの粒径のものを噴霧
し、鋼材表面のスケール層のみを急冷することによシ良
好な結果上もたらすものである。

本発明者等の経験ではノズルヘッドの口径は１．５笥以
上で、それらを被圧延材の上、下面から約５０α以上離
した位置で用いると良い結果が得られ、被圧延材が高温
であることから生ずる対流や移動にともなう風圧なども
考慮してノズルヘッドを選定することが好ましい。

本発明者等の研究によれば、周知の一流体（水）の噴霧
ノズルのように噴霧水流量および水滴粒径が大きい場合
には噴霧によって水滴が粗大化し、水滴と鋼材表面との
間に水蒸気膜を形成するため、スケール層の冷却効果が
低下し、デスケーリング性はさほど向上しないことが認
められる。

−男手さい場合には対流や風圧の影響を受は噴霧が鋼材
に到達しないことがある。又噴霧距離が小さいノズルで
は鋼材に接近させて設置させるため熱鋼片による熱影響
を受は配管内の水が沸と９したり、配管内部が酸化し、
ノズル詰シの原因となシ適正な噴霧が出来なくなる。

とれに対し本発明の装置によれば、スケール層のみが急
冷されることによシ、スケールと地鉄との界面における
冷却熱応力が大きくなり、スケールは地鉄から浮き上っ
て剥離状態となシ、極めて脱スケールしやすいものとな
る。しかも水量の絶対量がすくなく、かつ気水であるた
め、鋼材の温度低下も非常に少なくてすむと云う好結果
が得られる。また本発明において気水噴霧ノズル全適宜
な間隔をおいて設備するか、あるいは間欠的に噴霧する
ことによシ鋼材表面で経時的に水滴付着→蒸発のザイク
ルを繰返させると、石らに優れた脱スクール効果を得る
ことがきる。

本発明における１実施例では、ノズル口径２．５震のも
のを用い水圧０，７〜４　ｋｇ７ｃｍ”　、空気圧１．
０〜４、９　ｋｌｌ／ｃｍ”　、水流量０．５〜４．２
１１／ｒｒｄｎとして良好な結果を得ることが出来た。

本発明において鋼板表面に付着させる水について上限が
水量密度で１５００　Ｃ８７ｍ”・ｓｅｅが好適である
理由は、１５００　ｏｃ／？ＦＩ”・ｓｅｅ以上とする
と鋼材表面に水蒸気膜ができ、特に鋼材のエツジ部を冷
却しすぎるだめであシ、又、７５ＣＣ／ｍ２・８ｅｅ以
下とするとスケール層が急冷できず、そのためデスケー
リング性が向上せず表面疵が発生しやすくなるため、７
５　ＣＱ／ｍ２・ｓｅｃ以上１５００　匡／ｍ２”Ｓｅ
ｅ以下とすることが好ましく更に７５　ｃｃ／ｍ”・ｓ
ｅｅ以下のノズルは一般にノズル径が１．５聴以下でノ
ズル詰、！７を起しやすい上に、噴霧距離が短かく、鋼
材に接近させて設置するため配管及びノズルが高温酸化
され錆によるノズル詰シ、水の沸とうによる噴霧の乱れ
が生じやすい。

さらに、本発明において気水噴霧ゾーンを鋼材が通過す
る時間として１秒以上３０秒以下が好適である理由は、
数多くの実験によって求めたもので、１秒未満では従来
法の自然冷却即ち空冷→高圧水デスケーリング法と脱ス
ケール性において大差がなく、３０秒超では鋼材の速度
が遅くなって移送テーブル上での放熱が著しいのと、酸
化が激しくなって脱スケール性は低下するうえに噴霧設
備も長くなシ保温などの途中設備費が嵩むほか、操業や
生産性の点でも問題が生ずるからである。

さて、ロールガング上を搬送速度０．８〜７．　Ｏｎｙ
’ｇ６Ｃで移送される被圧延材のスケール剥離について
この通過時間の適値が存在するのは、付着水滴によるス
ケールの剥離について、いまだ明らかならざる理由が存
在するものと推定される。

さて、本発明において前記好適な気水噴霧ゾーンを形成
するための気水噴霧ノズル列としては、鋼材の上面およ
び下面のみならず、側面に設置してもよく、気水噴霧ゾ
ーンを形成させるための気水噴霧ノズル列を上下方向に
垂直に設置するか、もしくは気水噴霧ノズルの向え角を
変゛えることによって気水噴霧ゾーンの長さを変えられ
る様に設置することができる。また、鋼材の巾および通
板速度に応じて気水噴霧ノズル列の配列を巾方向および
長手方向に任意に選定してさしつかえない。

さらに必要とちれば圧延テーブル上の気水噴霧ノズルを
おおうようにカバーを取シ付けてもよい。前述のように
して気水噴霧することによシ、鋼材表面に生成した二次
スケールは斑点状のふくれを生じ、地鉄光面から浮揚す
るため容易に剥離しやすい状態となる。さらに該気水噴
霧によって鋼材本体よりも鋼材表面に生成した二次スケ
ール層が主として急冷されるため、鋼材の温度を低下さ
せることが著しく少ない。

以上のように、気水噴霧によって容易に剥離しやすい状
態となった二次スケールは次いで圧力５５〜１３０ｋｇ
／ｃｍ２の高圧水デスク−リングによシ除去される訳で
あるが、５５　ｋｇ７ｔｍ２以下では二次スケール除去
効果が低下し、１３０ｋｇ／ａｎ２以上ではスケール除
去効果が飽和し、銅相の温度を低下させ経済性が無くな
るので、前述の範囲が望ましい。

本発明では水量密度が小さいため、高圧水デスケーリン
グでは前述のように圧力としては５５９鑞２以上と高い
ほうが好ましいことが確かめられているものの、その原
理については明らかでない。本発明者等の推定では、刺
着水滴の粒度、量、衝突速度などによシスケールの剥離
性、ふくれ部分の形態、二次スケールの割れなど現象的
に差があることが認められ、それが高圧水デスケーリン
グにおける圧力の適値を決めるものとなっているようで
ある。

本発明の装置は鋼塊を均熱・分塊圧延後流手入全行ない
加熱炉に装入し、粗圧延および仕上圧延するいわゆる再
熱法のほか、分塊圧延後直ちに鋼片を直接圧延工程に移
送して圧延する直接圧延法。

連続鋳造に続いて加熱・圧延する方法ならびに連続鋳造
に続く直接圧延法において圧延される板用鋼材のほか、
形鋼、棒鋼および線材に適用した場合にも鋼材の温度低
下の軽減とスケール疵の発生減少およびデスケーリング
の際の水量の節約という著るしい効果が得られる。

次に実施例と効果について述べる。

実施例１ 低炭素鋼を連続鋳造し、熱鋳片（厚さ２５０ｍｍ）の両
エツジ部全誘導加熱後第１図の通常のライン（従来例）
及び第３図のＲ３及びＲ，の粗圧延機前面の高圧水デス
ケーリング装置の前に本発明の気水噴霧装置のあるライ
ン（本発明例）で熱延し、１、２　Ｍｎ厚の熱延鋼帯を
製造し、その後酸洗で目視でスケール疵の発生を観察し
た。気水噴霧条件はスプレイングシステム社製　４２ノ
ズルを巾方向に５個つけたものを圧延鋼材の上面高さ１
　ｍ　ｓ下面０．５ｍに、０．３ｍ間隔をあけ２列設置
し水圧４に４２゜空気圧３　ｋｇ７ｃｍ”で噴霧したス
ケール疵の発生状況を次の第１表に示す。

第１表 以上のごとく本発明の気水噴霧を２以上の高圧水デスケ
ーリングの前面で使用するとスケール疵が大巾に減少し
、製品の品質を向上するのに有効な装置であることが判
明した。

実施例２ 低炭素鋼を連続鋳造に続いて、直ちに２５０ｍｍ厚の鋳
片の両エツジ部を誘導加熱後第１図の通常のライン（従
来法）及び第３図の粗圧延機Ｒ５及び仕上圧延機Ｆｏ前
面の高圧水デスケーリング装置の前に本発明の気水噴霧
装置のある設備（本発明法）で熱延し、２．０ｍ厚の熱
延鋼帯に製造し、その後スキンノ！スラインで目視観察
し、スケール疵の発生を測定した。

気水噴霧条件を水圧３蝙瞥、空気圧３ゆ々２に変え他の
条件は同じである。スケール疵の発生したコイル本数、
発生率は、次の第２表に示す通シである。

第２表 本発明の装置を使用することによシ、スケール疵の発生
は大巾に減少する。

さらに第３表に本発明と比較例（従来例）の差異を示す
口 第３表に示すように、粗圧延後において従来例（１）の
空冷では、高圧水デスケーリング時の酸化時間が短かい
方がスケール疵が発生しやすい。

また）従来例（２、）の市販の全面散水型ノズルで１０
　ｋｇ７ｃｍ”以下の低圧水流ジェットによるスゲレイ
では、高圧水デスケーリングの圧力の低い方がスケール
疵が発生しやすい。

これに対して本発明の気水噴霧ノズル列にょる噴霧では
、噴霧時間が１秒未満では空冷の後高圧水デスケーリン
グを行なったものと大差ないが、粗圧延から仕上圧延ま
での途中で１・〜２０秒間噴霧冷却を行なった後５５　
ｋｌｌ／ｃｍ”及び１３０に９７ｃｍ２の高圧水デスケ
ーリングを行なうと、スケール疵が発生しなくなる。

また、噴霧距離が１００ｍの場合２８秒間空冷後従来例
（２）の市販の一流体（水）全面散水型ノズルで３　ｋ
ｇ７ｃｍ”の低圧水流ジェットによる２秒間の冷却では
、鋼材の表面温度が空冷に比べて約１０℃低下する。

これに対して、本発明方法の気水噴霧ノズル列による２
秒間の噴霧では、鋼材の表面温度低下は約４℃で比較的
小さい。噴霧距離が１ｍの場合従来例（２）及び本発明
ともに空冷と同等の温度低下量になシ、噴霧による鋼材
の温度低下はほとんどないと云ってよい。

一方スケール疵を調べた結果全第８図に示す。

第８図に示すように、従来例（１）の自然冷却即ち空冷
のままおよび空冷後従来（／ＩＪ（２）の市販の全面散
水型ノズルで噴霧距離１ｍで３ｋｇ／ｃｍ２の低圧水流
ジェットによる手段では、本発明者等の研究によれば、
高圧水デスケーリング水圧ｋ　１１０　ｋｇ／ｃｒｎ２
とするとスケール疵は発生しないが、それ以下にデスケ
ーリング水圧を低下させるとスケール疵が発生しやすい
ことが認められた。なお従来例（２）は遠距離噴霧の場
合熱対流等の影響全骨は易いことがわかった。

一方、本発明の気水噴霧ノズル列にょる噴霧では、高圧
水デスケーリング水圧が１１０にν瀝ｚはもちろんのこ
と５５　ｋｌ／ｃｍ２ｉで低下させてもスケール疵は発
生しなかった。

しかし、噴霧による二次スケールの剥離の後のデスケー
リング水圧ｔ−１０ｋｇ７ｃｍ２まで低下させるとデス
ケーリング温度が高温側から低温側に至る全ての領域で
スケール疵が発生しやすい。

したがって、本発明において１〜３０秒間好ましくは１
〜５秒間噴霧冷却したのちにおいては、高圧水デスケー
リング水圧ｔ　５５ｋｙ’ｃｍ２まで低下させてもデス
ケーリング温度が高温側から低温側に至る全ての領域で
スケール疵は発生せず、非常に少ない水量で目的を達成
でき、鋼材の温度低下も少ない。

以上詳細に述べたように本発明の装置は、鋼材の熱間圧
延において、スケール疵のすくない鋼材を経済的に製造
しうる圧延装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は周知の熱間圧延装置におけるデスケーリング装
置の概略説明図、第２図は本発明の一実施例にかかる熱
間連続圧延装置の概略説明図、第３図は本発明にかかる
異なった実施例装置の概略説明図、第４図、第５図は本
発明にががる気水噴霧ノズルの部分詳細説明図、第６図
は本発明に力。 かる気水噴霧ノズルの配置関係概略説明図、第７図は気
水噴霧ノズルの内部構造詳細説明図、第８図はデスケー
リング圧力とスケール疵の発生状況を示す一実施例にか
かるグラフである。 １・・・スラブ　　　　　２・・・スケールブレーカ−
Ｒ，−Ｒ５・・・粗圧延機　　Ｆｏ、Ｆ１〜Ｆ６・・・
仕上圧延機３・・・クロップシャー　Ａ−Ｈ・・・デス
ケーリングノズルＡ′〜Ｈ’、Ａ″〜Ｈ“・・・制御弁 ４ａ、４ｂ、５ｃ、５ｄ、６ｅ、６ｆ−気水噴霧ノズル
列９＆〜９ｈ・・・ノズル本管、 １０ｍ、１０ｂ・・・圧力気体制御弁 １１ａ＊　ｌｌｂ・・・冷媒制御弁 １２ａ〜１２ｄ・・・気水噴霧ノズル 第＝ｌ　＋”１ 第６図 第７図 第８図 ２２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の粗圧延機に続き仕上圧延機列を備えた鋼板の熱間
   連続圧延装置において、 前記仕上圧延機と前記仕上圧延機の前面粗圧延機、もし
   くは少なくとも２以上の複数粗圧延機について各々のデ
   スケーリング装置の前面に被圧延材の巾方向両面に対向
   して気水噴霧ノズル列からなる酸化スケール剥離装置を
   設けたことを特徴とする鋼板の熱間連続圧延装置。