JPH0679337A - 鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 表面性状の良好な鋼板を製造するため、加熱
後のデスケール法及び２次スケールの層厚の厚さの予測
方法の提供。 【構成】 熱間圧延工程における加熱工程においてスキ
ッド部表裏面が９００℃以上に曝される時間の差を９０
０℃以上に曝される時間の１５％以内に制御し、加熱炉
から抽出後デスーリングノズルを鋼板表面に接近し、脱
スケールを行い、その後の圧延工程において噛み込むま
での間に生成する２次スケール層の厚さを予測し、噛み
込む直前の２次スケール層厚が一定値以下になるように
デスケール装置のノズルの近接化を行い脱スケールす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延工程におい
て、制御冷却停止時の鋼板板面温度のむら(冷却むら)
や、鋼板表面の赤スケール、レーザ切断や塗装材の美麗
さを阻害するスケール剥離等のスケールに係わる課題を
防止する技術に関し、いわゆる、表面性状の良好な鋼板
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】熱間圧
延により鋼板を製造するに際して、スラブ加熱中に１次
スケール、圧延中に２次スケールが生成される。これら
の１次、２次スケールは加熱炉抽出直後或いは圧延中に
高圧水によりデスケーリングされるが、その一部は完全
に除去することができず、圧延中に圧延ロールにより噛
み込まれる場合がある。それが鋼板表面上にスケール疵
として残存し、表面品質を著しく劣化させる。

【０００３】従来、このような問題を解決する手段とし
て、例えば、デスケーリング時の鋼板表面温度を限定す
ると共に、デスケーリング水圧を高圧化して、スケール
の剥離性を改善する方法(特開昭５４−１４１３６７号)
などが提案されている。

【０００４】しかし、スケール疵は防止できたとして
も、それ以外に、制御冷却鋼板においてスケールに起因
した制御冷却中の冷却むらが発生し、材質や形状不良を
引き起こすという大きな問題がある。

【０００５】すなわち、従来のデスケーリング方法で
は、スケール疵になるように厚いスケール層は除去でき
たとしても、加熱時のスラブ表裏面の熱履歴が異なるス
キッド部では、表面と裏面でスケールの状態が大きく異
なる場合があり、それに起因して大きな冷却むらが発生
する。

【０００６】このことは、現状のデスケーリングでは、
地鉄界面に生成された薄いスケール層は完全に除去でき
得ておらず、制御冷却工程まで影響を及ぼしていること
を意味している。

【０００７】近年、鋼板の美麗さが厳しく要求されてお
り、表面に発生する赤スケールや塗装前のスケール剥離
等も防止することが強く要求されている。更に、こうし
た鋼板表面に生成した赤スケールや剥離し易いスケール
は、切断寸法の高精度化を目的に実施されているレーザ
切断において切断面の乱れや切断不能といった不具合を
発生させる。

【０００８】本発明は、これらスケールに係わる諸問題
を解決して、制御冷却中の冷却むらがなく、表面性状の
優れた鋼板を熱間圧延により製造する方法を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するための手段について鋭意研究を重ねた結果、
加熱時のスラブの熱履歴差を制御し、加熱炉からの抽出
直後に鋼板表面に近接化させたデスケーリング設備で１
次スケールを地鉄界面のスケール層を含めて完全に除去
した上で、圧延工程で生成される２次スケールを予測し
ながら鋼板表面に近接化させたデスケーリング設備で脱
スケールし、圧延ロールバイト入側のスケール厚を一定
厚以下に制御することによって、均一でタイトなスケー
ル層を鋼板表面に形成させることができることを見い出
し、ここに本発明を完成したものである。

【００１０】すなわち、本発明は、熱間圧延工程におい
て、スラブ或いは鋼板の表面からデスケーリングノズル
先端までの距離を可変にできるデスケーリング装置を設
置した圧延ラインにおいて、 加熱工程において、スキッド部表裏面が９００℃以上
に曝される時間の差が、スキッド部表面が９００℃以上
に曝される時間の１５％以下に制御すること、 加熱炉抽出後、スラブが圧延開始されるまでの間にデ
スケーリング装置のノズルを鋼板表面に近接化し、脱ス
ケールを行うこと、 その後の圧延工程において、鋼板上に生成する２次ス
ケールの層厚を予測し、鋼板が圧延ロールに噛み込む直
前の該２次スケール層厚が一定値以下になるように、デ
スケーリング装置のノズルを近接化して脱スケールする
こと、を特徴とする均一でタイトなスケールを有する鋼
板の製造方法を要旨とするものである。

【００１１】

【作用】

【００１２】以下に本発明を更に詳細に説明する。

【００１３】本発明者らは、従来のデスケーリング方法
では、スラブ加熱時にスラブ表面の熱履歴が大きく異な
る場合には、制御冷却後に大きな冷却むらが生じること
を工場実験で先に明らかにした(「材料とプロセス」、
１９９１、ｖol.４、Ｎo.５、p.１５６３参照)。

【００１４】更に研究調査を進めた結果、図１に示すよ
うに、加熱時のスキッド部におけるスラブ表面が９００
℃以上に曝される時間に関し、表裏面の差が表面の時間
の１５％以下(すなわち、図中の横軸の比を０.８５以
上)に制御すれば、制御冷却後の冷却むらが低減できる
ことが判明した。

【００１５】しかし、これでも、十分小さな冷却むらに
まで至っていない。このことは、現行のデスケーリング
では、加熱工程の熱履歴を完全に除去できず、地鉄界面
に生成した１次スケール層が残存していることを示して
いる。

【００１６】そこで、この課題を解決するために、本発
明では、加熱炉抽出直後の鋼板表面に近接化させたデス
ケーリング設備により、均一にしかも地鉄界面の薄いス
ケール層を含めた１次スケールを完全に剥離させるため
に、加熱工程において、スキッド部のスラブ表裏面が９
００℃以上に曝される時間の差が、スキッド部のスラブ
表面が９００℃以上に曝される時間の１５％以下に制御
することを必要条件とするものである。

【００１７】制御冷却前のスケール層厚が異なる時、鋼
板の冷却速度或いは冷却時間が変化することは、上述の
既報で明らかにしたが、上述の如くスラブの表裏面の熱
履歴差を制御して抽出直後のデスケーリングにより、１
次スケールを完全に除去した後、それに続く工程におい
て生成された２次スケールを鋼板表面に近接化したデス
ケーリングにより除去し、圧延完了後のスケール厚を板
面内で均一させることにより、制御冷却停止時の板面温
度の偏差を非常に小さく抑えることができる。

【００１８】その際、圧延噛み込み直前のスケール厚
は、抽出直後のデスケーリング以降について予測モデル
による２次スケール厚に基づき一定厚以下に抑えるよう
に、デスケーリングノズルを鋼板表面に近接化させたデ
スケ装置(以下、「強力デスケ」と称す)を適用させるこ
とで、圧延中のスケール層の圧壊を防ぐことが可能とな
る。

【００１９】このことによって、タイトで均一なスケー
ル層を有した鋼板が製造できる。具体的には、後述の実
施例に示すように、冷却むらが発生しない場合の鋼板の
表面状態は、スケール層が均等に、しかもタイトに形成
されている。同じ条件下で加熱圧延された鋼板(制御冷
却は適用せず)の表面状態も均一かつタイトなスケール
が生成されている。このことは、加熱圧延工程で均一か
つタイトなスケールが生成されれば、前述の冷却むらや
圧延時のスケールの圧壊に起因した赤スケール、スケー
ルの部分的剥離等を完全に防ぐことが可能となることを
示している。

【００２０】予測モデルによる２次スケール層厚は、鋼
板表面温度履歴、圧延時間、圧延パススケジュールから
算出することができる。具体的な予測モデルは後述の実
施例に示すとおりである。また、加熱抽出後のディスケ
ーリング以降における鋼板が圧延ロールに噛み込む直前
の２次スケール層厚の一定値とは、概ね３０μm以下で
ある。

【００２１】次に本発明の実施例を示す。

【００２２】

【実施例１】

【００２３】加熱抽出後のデスケーリングにおいて、高
圧水デスケーリング装置のノズルと鋼板表面の距離を５
０mm、１００mm、２００mm、３００mm、５５０mmと変化
させて１次スケール(加熱中に生成したスケール)の脱ス
ケールを行い、その後、熱間圧延と制御冷却したときの
冷却停止時の鋼板板面内温度偏差を調査した。

【００２４】この調査においては、鋼板表面の熱履歴が
同じになるように、同一タイミングで鋼板を加熱した。
加熱温度は、１１００℃である。パススケジュールは、
(抽出)→(デスケーリング：水圧１５０kg／cm²)→５０m
m→４２mm→３５mm→２９mmであり、圧延サイズは、２
９×２００×８００mmである。制御冷却の開始温度と停
止温度は、それぞれ８７０℃、４５０℃である。冷却停
止時の鋼板板面内温度偏差は、赤外線放射温度計で測定
した。

【００２５】表１に結果を示す。圧延開始前のデスケー
リングにおいて、ノズルと鋼板表面の距離が５５０mmの
場合には６０〜８０℃の大きな板面内温度偏差が生じて
いるが、３００mm以下と近接化した場合、板面内温度偏
差は２０℃以下と良好なものになっていることがわか
る。更に、同表には、鋼板表面性状も示したが、板面内
温度偏差が大きい鋼板の表面には、黒灰色のスケールと
赤スケールが混在しているのに対し、板面内温度偏差が
小さい鋼板では、均一な黒灰色のスケールが表面に生成
していることがわかる。

【００２６】

【表１】

【００２７】次に、上述と同じ条件で加熱、圧延開始前
のデスケーリング、熱間圧延を行い、その後空冷したと
きの鋼板表面性状を調査した。その結果は、表２に示す
とおりであり、圧延開始前のデスケーリングにおいて、
ノズルと鋼板表面の距離が５５０mmの場合には鋼板の表
面には黒灰色のスケールと赤スケールが混在している
が、３００mm以下と近接化した場合、均一な黒灰色のス
ケールが表面に生成していることがわかる。

【００２８】

【表２】

【００２９】以上のことから、制御冷却での鋼板板面内
温度偏差(冷却むら)を防止する上で均一な黒灰色のスケ
ール(均一でタイトなスケール)を鋼板表面に生成させる
ことが必要であり、そのためには、加熱炉抽出後、圧延
を開始するまでの間にデスケーリング装置のノズルを鋼
板表面に近接化し、１次スケール(加熱中に生成たスケ
ール)の脱スケールを行うことが有効であることが明ら
かである。

【００３０】

【実施例２】

【００３１】連続式加熱炉において、スラブのスキッド
部の表裏面の熱履歴が異なるように加熱後、高圧水デス
ケーリング装置のノズルと鋼板表面の距離を１００mmに
して１次スケール(加熱中に生成したスケール)の脱スケ
ールを行い、その後、熱間圧延と制御冷却したときの冷
却停止時の鋼板板面内温度偏差を調査した。

【００３２】加熱温度は、１１５０℃であり、スラブの
スキッド部の表裏面の熱履歴は、加熱炉の各燃焼帯の温
度と在炉時間は表３に示すように変化させた。

【００３３】調査の結果は、表３に示すとおりであり、
加熱工程において、スラブのスキッド部の表面と裏面が
９００℃に曝される時間の差が、表面が９００℃に曝さ
れる時間の３５％となる場合、冷却停止時の鋼板板面内
温度偏差は８２℃であるが、２０％では、温度偏差は３
５℃と低減し、更に、１５％になると１０℃という極め
て良好な温度偏差が得られていることがわかる。

【００３４】

【表３】

【００３５】本例の結果と、前述の実施例１においてデ
スケーリング装置のノズル近接化による１次スケールの
除去効果を併せると、連続式加熱でのスラブ加熱に際し
て、抽出後の鋼板表面に近接化させたデスケーリング装
置によって１次スケールをほぼ完全に除去するために
は、スラブのスキッド部の表面と裏面が９００℃に曝さ
れる時間の差が、表面が９００℃に曝される時間の１５
％以下に制御することが必要条件となることが明らかで
ある。

【００３６】

【実施例３】

【００３７】熱間圧延中における鋼板表面の２次スケー
ル層の厚みの変化を求めるために、シミュレーションモ
デルを作成した。

【００３８】まず、表裏を研削してスケールを除去した
鋼板を、種々の加熱温度と保持時間のもとで大気酸化さ
せ、生成するスケール層の厚みを測定した。その結果を
基に、下記に示すスケール厚予測モデルを作成した。本
予測モデルの精度は、図２に示すように実測値と合致
し、良好であることがわかる。

【００３９】ｔ＝(ａ・τ・exp(ｂ／(Ｔ＋２７３)))° ただし、ｔ：スケール層の厚み τ：空冷時間 Ｔ：鋼板表面温度 ａ、ｂ、ｃ：定数

【００４０】このスケール層厚の予測モデルと周知の差
分法による圧延温度の予測モデルを組み合わせることに
より、圧延中における鋼板表面の２次スケール層の厚み
の変化をシミュレーションすることが可能である。

【００４１】図３に、本シミュレーションモデルにより
得られた圧延中の２次スケール層厚の変化の予測値を示
す。同図には、実測した２次スケール層厚も示している
が、予測値との対応は良好であることがわかる。

【００４２】次に、熱間圧延後において赤スケールが発
生した鋼板と黒灰色のスケールが発生した鋼板を対象
に、上述のシミュレーションモデルを用いて圧延中の２
次スケール層厚の変化を予測し、鋼板表面性状(赤スケ
ール、黒灰色のスケール)に及ぼす２次スケール層厚の
影響を調査した。その結果は、図４に示すとおりであ
り、圧延中の２次スケール層厚が一定値(本実施例で
は、３０μm)以下の場合に黒灰色のスケールが生成し、
鋼板表面性状が良好なものとなることがわかる。

【００４３】

【実施例４】

【００４４】実機での熱間圧延を行うに際して、圧延中
の２次スケール層厚を一定値(３０μm)以下とするのに
必要な圧延途中での強力デスケーリングの実施タイミン
グを前述の２次スケール厚のシミュレーションモデルに
より調査した。

【００４５】本シミュレーションでは、加熱中に生じた
鋼板表面の１次スケールは、実施例１で示したように強
力デスケ(デスケーリング装置のノズルを近接化して脱
スケールを行うこと)によって完全に除去できるものと
し、更に、圧延中に生じた２次スケールも強力デスケに
より完全に除去できるものと仮定した。その結果は、表
４(図５)に示すように、熱間圧延開始前の強力デスケは
言うまでもなく、圧延中の３、５、７、９、１０、１
２、１６パス目の噛み込み直前で強力デスケが必要であ
ることがわかる。

【００４６】この結果に基づき、熱間圧延を行い、鋼板
の表面性状を調査した。加熱と熱間圧延開始前の強力デ
スケは、実施例２に示したように、１次スケールが完全
に除去できる条件とした。圧延パススケジュールは、上
述のシミユレーションと同一とした。圧延中の強力デス
ケが必要となるタイミングでのデスケーリングは、デス
ケーリング装置のノズルと鋼板表面の距離が５０mm、１
００mm、２００mm、３００mm、５５０mmのそれぞれにつ
いて実施した。鋼板表面性状の調査結果は、表４に示す
とおりであり、圧延中のデスケーリングにおいて、ノズ
ルと鋼板表面の距離が３００mm以下と近接化した場合、
鋼板表面には黒灰色のスケールが生じているが、５５０
mmの場合には赤スケールとなっていることがわかる。

【００４７】以上のことから、熱間圧延開始前の強力デ
スケにより１次スケールを除去した後、圧延中の鋼板表
面の２次スケール層厚を上述のような方法で算出し、鋼
板が圧延ロールに噛み込む直前の２次スケールの層厚が
一定値(本実施例では、３０μm)以下になるように、デ
スケーリング装置のノズルを近接化して脱スケールを行
うことにより、鋼板表面のスケールを均一でタイトなも
のにできることが明らかである。

【００４８】

【実施例５】

【００４９】加熱温度が１０００℃(実施例４では、１
１５０℃)の場合について、実施例４と同様に圧延中の
２次スケール層厚を一定値(３０μm)以下とするのに必
要な、圧延途中での強力デスケーリングの実施タイミン
グを調査した。その結果は、表５に示すとおりであり、
圧延途中での強力デスケを行わずとも２次スケール層厚
は３０μm以下になることがわかる。

【００５０】この結果に基づき、熱間圧延を行い、鋼板
の表面性状を調査した。加熱と熱間圧延開始前の強力デ
スケは、実施例２に示したように、１次スケールが完全
に除去できる条件とした。圧延パススケジュールは、上
述のシミュレーションと同一とした。鋼板表面性状の調
査結果は、表５に示すとおりであり、鋼板表面には黒灰
色のスケールが生じているがわかる。

【００５１】以上のことから、低温加熱(加熱温度が１
０００℃以下)の場合には、熱間圧延開始前の強力デス
ケのみで、鋼板表面のスケールを均一でタイトなものに
できることが明らかである。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
制御冷却停止時の鋼板板面温度のむら(冷却むら)や、鋼
板表面の赤スケール、レーザ切断や塗装材の美麗さを阻
害するスケール剥離等のスケールに係わる諸問題を効果
的に解決でき、制御冷却中の冷却むらがなく、表面性状
の優れた鋼板を熱間圧延により製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スキッド位置におけるスラブ表裏面の熱履歴差
と冷却むらの関係を示す図である。

【図２】種々の加熱温度における空冷時間とスケール層
厚の関係を示す図で、実線が予測値を示し、黒色点が実
測値を示している。

【図３】実施例３においてスラブ抽出からの経過時間に
伴う２次スケール層厚の変化を示す図で、実線が予測値
を示し、黒色点が実測値を示している。

【図４】実施例３において鋼板表面性状に及ぼす２次ス
ケール層厚の影響を示す図である。

【図５】実施例４においてスラブ抽出からの経過時間に
伴う２次スケール層厚の変化を示す図である。

【図６】実施例５においてスラブ抽出からの経過時間に
伴う２次スケール層厚の変化を示す図である。

【表４】

【表５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大番屋嘉一 兵庫県加古川市金沢町１番地株式会社神戸 製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 藤野隆也 兵庫県加古川市金沢町１番地株式会社神戸 製鋼所加古川製鉄所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延工程において、スラブ或いは鋼
   板の表面からデスケーリングノズル先端までの距離を可
   変にできるデスケーリング装置を設置した圧延ラインに
   おいて、 加熱工程において、スキッド部表裏面が９００℃以上
   に曝される時間の差が、スキッド部表面が９００℃以上
   に曝される時間の１５％以下に制御すること、 加熱炉抽出後、スラブが圧延開始されるまでの間にデ
   スケーリング装置のノズルを鋼板表面に近接化し、脱ス
   ケールを行うこと、 その後の圧延工程において、鋼板上に生成する２次ス
   ケールの層厚を予測し、鋼板が圧延ロールに噛み込む直
   前の該２次スケール層厚が一定値以下になるように、デ
   スケーリング装置のノズルを近接化して脱スケールする
   こと、を特徴とする均一でタイトなスケールを有する鋼
   板の製造方法。
2. 【請求項２】 鋼板が圧延ロールに噛み込む直前の２次
   スケールの層厚を、鋼板表面温度履歴、圧延時間、圧延
   パススケジュールから算出して予測する請求項１に記載
   の方法。