JP5907352B2 - 鋼スラブの熱間圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、加熱炉から抽出された鋼スラブに熱間圧延を施して熱延コイルに仕上げる鋼スラブの熱間圧延方法に関するものである。

熱延コイルにおいて生じる耳荒れ欠陥は、熱間粗圧延から熱間仕上げ圧延に至るまでの間で、圧延に供される材料の側面温度が低下して部分的に変態点を下回り、これにより変形抵抗に差が生じ、変形抵抗の小さい部分が幅方向に延ばされることによって形成されるものであり、製品歩留りを低下させる原因になっている。

かかる欠陥の抑制を図った先行技術として、例えば、特許文献１には、スラブの加熱をＳ濃度が５００ｐｐｍ以下の雰囲気ガス中で行い、その加熱温度を１１００〜１２５０℃とし、粗圧延において少なくとも１パス以上の幅方向圧延を行うこと、そして、その幅方向圧延の最終パスを、１０００〜１０５０℃のもとに、４０％以上の圧下率で幅圧下する熱間圧延方法が提案されている。

また、特許文献２には、熱間粗圧延および熱間仕上げ圧延を行うに際して、被圧延材エッジ部のγ相率を１５％以下として水平圧下を行う方法が提案されている。

特開２００３−１０５４４０号公報 特開２０００−２５６７４２号公報

ところで、上記文献に開示された方法は、フェライト系ステンレス鋼あるいは方向性電磁鋼熱延鋼板を対象としたものであり、その鋼種が限定されてしまううえ、材料の温度を一定の温度域に保持することが不可欠であって、燃料原単位の低減を図る点からも有用であるとはいえないものであった。

なお、鋼組織の均一化を図って変形抵抗の差を軽減すべく、鋼スラブを低温に保持して熱間圧延を施す試みもなされているけれども、この場合、鋼スラブの全体を熱間圧延に適した温度に維持するのが難しく特定の材料のみ（例えば、二相域圧延材等）に適用されているのが現状である。

本発明の課題は、熱延コイルの幅端において従来生じるのが避けられなかった耳荒れ欠陥を、燃料原単位を増加させることなしに軽減することができる鋼スラブの熱間圧延方法を提案するところにある。

本発明は、加熱炉より抽出された鋼スラブに対して熱間圧延を施して熱延コイルに仕上げる鋼スラブの熱間圧延方法において、前記熱間圧延に至るまでの前段階にて前記鋼スラブの幅端側面の全面を、α相に相変態する変態点温度以下まで強制冷却することを特徴とする鋼スラブの熱間圧延方法である。

上記の構成からなる鋼スラブの熱間圧延方法において、熱間圧延は、熱間粗圧延と、この熱間粗圧延に引き続いて行われる熱間仕上げ圧延であり、強制冷却は、幅方向にサイジングプレスを行った鋼スラブについて、熱間粗圧延の開始直前で行うのが望ましい。

上記の熱間圧延方法における強制冷却は、鋼スラブの幅端側面の全面がα相に相変態する変態点温度以下まで冷却できる条件で行えばよい。また、鋼スラブとしては、炭素含有量が０．０１ｍａｓｓ％以下の極低炭素鋼からなるスラブを適用するのが望ましい。

上記の構成からなる本発明の熱間圧延方法によれば熱間圧延に至るまでの前段階にて鋼スラブの幅端側面の全域を、α相に相変態する変態点温度以下まで強制冷却するようにしたため、その部位の少なくとも表層は組織が均一化され、熱間圧延により圧下された場合にその部位はほぼ均等に変形することとなり耳荒れ欠陥が軽減される。このとき、鋼スラブの幅端側面を除いた領域については、熱間圧延に適した温度に保持される。

また、本発明の熱間圧延方法によれば、熱間圧延を、熱間粗圧延とこれに引き続く熱間仕上げ圧延とし、強制冷却を、幅方向にサイジングプレスを行った鋼スラブについて熱間粗圧延の開始直前で行うようにしたため、鋼スラブの内部温度の影響で鋼スラブの幅端側面の温度が上昇して逆変態を起こすおそれはなく、耳荒れ欠陥の軽減された熱延コイルを安定的に得ることができる。

炭素含有量が０．０１％以下の極低炭素鋼は、一般的な低炭素鋼（Ｃ：０．０３〜０．１３ｍａｓｓ％）よりも変態点温度が高くなるため、該極低炭素鋼を用いて熱間圧延することにより熱間圧延時に鋼スラブの温度管理がしやすくなる。

本発明を実施するのに用いて好適な設備を模式的に示した図である。 鋼スラブの幅端側面に強制冷却を施す状況を示した図である。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明の実施に用いて好適な設備をその平面について模式的に示した図である。

図における符号１は、加熱炉、２は、熱間圧延に供する鋼スラブ、３は、鋼スラブ２に対してその幅方向にサイジングプレスを行うプレス金型である。このプレス金型３により最大で３００ｍｍ程度幅寸法を縮小することが可能であり、目的とする熱延コイルに応じて適宜幅寸法の設定がなされる。

また、４は、熱間粗圧延機（仕上げ圧延機は図示せず）、５は、プレス金型４から熱間粗圧延機４に至るまでの間に配置され、鋼スラブ２の幅端側面に冷却水を噴射して強制冷却を行う冷却ノズルである。

圧延に供される材料（鋼スラブ）の変形抵抗は、その温度、組織によって変化し、同一組織内では、温度低下に伴って大きくなる。しかし、変態点を境にして鋼の組織が変化するもの（一般に変態点温度以上をγ域、変態点温度以下をα域と言っており、以下、γ域の組織をγ相、α域の組織をα相と記す）においては、同一面上にα相とγ相が混在している場合に、α相が存在する部位の変形抵抗は相対的に小さくなる。そして、この状態で熱間圧延が行われると、α相の部位はγ相の部位に対して相対的に変形量が大きくなるが、長手方向への変形は、γ相に律速されて変形できず、これにより、α相の部位が幅方向へ変形する。そして、この幅方向への変形により、α相の部位がγ相の部位よりも突出することとなり、これが耳荒れ欠陥を生じさせる原因になっている。

本発明は、加熱炉１より抽出され、プレス金型２によりサイジングプレスが行われた鋼スラブ２が粗圧延機４に至るまでの前段階で、該鋼スラブ２の幅端側面２ａの全域（厚さ方向、長手方向）を、α相に相変態する変態点温度以下まで強制冷却するものであって、これによれば、鋼スラブ２の幅端側面２ａの少なくとも表層はその全域で、同一の組織（α相）となり、熱間圧延による圧下において均一に変形することとなる。

変態点温度は、鋼の成分組成によって異なるが、一般的に極低炭素鋼においては、８８０℃程度であり、その温度を下回るとα相へと相変態するので、強制冷却を行うにあたっては、図２に示すように、鋼スラブ２の幅端側面２ａの全体をその両側について冷却することができるように、鋼スラブ２の厚さｔよりも大きな範囲に噴射可能な角度をもつノズルを用いて８８０℃以下になるように冷却するのが好ましい。

加熱炉１から抽出される鋼スラブ２の温度が例えば１１８０℃程度である場合、これがプレス金型３の出側おける冷却領域に至るまでの間に鋼スラブ２の最表層温度はほぼ２００℃程度まで降下することになるので、冷却ノズル５による強制冷却では、熱間粗圧延に至るまでの間にその温度からさらに少なくとも１００℃程度は温度を降下させるように冷却するのが望ましい。

上記の強制冷却により、鋼スラブ２の幅端側面は、その全面にわたって均一な組織（α相）になる。

鋼スラブ２の幅端側面２ａへの強制冷却を行った場合であっても、鋼スラブ２内部の熱の影響により該幅端側面２ａの温度が上昇してγ相に逆変態することも考えられることから、とくに鋼スラブ２の幅端側面２ａへの強制冷却は、熱間粗圧延機４の直前で行うのが望ましい。

強制冷却を行う場合の冷却水の噴射は、プレス金型３の出側から鋼スラブ２の移動距離をトラッキングして該鋼スラブ２が冷却領域に入る前に開始すればよい。

本発明においては、とくに、炭素含有量が０．０１ｍａｓｓ％以下になる極低炭素鋼からなる鋼スラブを用いて熱間圧延するのが好ましいが、成分組成として、例えば、
Ｃ：０〜０．００２ｍａｓｓ％（Ｃが無添加である場合を含まず）、
Ｍｎ：０．１〜０．２５ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０〜０．０３ｍａｓｓ％（Ｓｉが、無添加である場合を含まず）、
を含有する鋼スラブを適用することもできる。

表１に示す成分組成からなる長さ９ｍ、厚さ約２３０ｍｍになる鋼スラブを、同じく、表１に示す条件に従って処理したのち、サイジングプレス、熱間粗圧延、熱間仕上げ圧延して厚さ３．２ｍｍの熱延コイルに仕上げ、得られた熱延コイルの耳荒れ欠陥の発生状況（発生率）についての調査を行った。その結果を表１に併せて示す。

なお、鋼スラブの幅端側面への強制冷却は、上掲図１、２に示すような冷却ノズルを用い、その全面が均一な組織（α相）になるように実施した。

表１より明らかなように、本発明にしたがって熱間圧延を行った場合（適合例）においては、耳荒れ欠陥の発生率が１％程度であった。これに対して強制冷却を行わずに熱間圧延を行った場合（比較例）では、耳荒れ欠陥の発生率は２％程度であって、本発明にしたがって熱間圧延を行うことにより耳荒れ欠陥の発生率を低下させることができることが確認された。

本発明によれば、燃料原単位の増加を招くことなしに耳荒れ欠陥を軽減し得る鋼スラブの熱間圧延方法が提供できる。

１ 加熱炉
２ 鋼スラブ
２ａ 幅端側面
３ プレス金型
４ 熱間粗圧延機
５ 冷却ノズル

Claims (2)

1. 加熱炉より抽出された鋼スラブに対して熱間圧延を施して熱延コイルに仕上げる鋼スラブの熱間圧延方法において、
   前記熱間圧延に至るまでの前段階にて前記鋼スラブの幅端側面の全域を、α相に相変態する変態点温度以下まで強制冷却し、
   前記熱間圧延は、熱間粗圧延と、この熱間粗圧延に続いて行われる熱間仕上げ圧延であり、前記強制冷却を、幅方向にサイジングプレスを行った鋼スラブにつき、前記熱間粗圧延の直前で行うことを特徴とする鋼スラブの熱間圧延方法。
2. 前記鋼スラブは、炭素含有量が０．０１ｍａｓｓ％以下の極低炭素鋼からなるものであることを特徴とする請求項１に記載した鋼スラブの熱間圧延方法。

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