JPH07256331A

JPH07256331A - 厚鋼板の冷却方法

Info

Publication number: JPH07256331A
Application number: JP5058694A
Authority: JP
Inventors: Takanori Miyake; 孝則三宅
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1995-10-09

Abstract

(57)【要約】【目的】板幅方向で均一な材質と良好な鋼板平坦度を得
る厚鋼板の制御冷却方法を提供することを目的としてい
る。【構成】複数パスの熱間圧延後、厚鋼板を制御冷却する
方法において、上記冷却に先立ち、熱間圧延中に厚鋼板
表面上のスケール厚分布を測定し、その測定値が該厚鋼
板表面上のスケール厚分布の目標値と一致するように、
スケール除去装置の水噴射位置及び噴射水量を制御した
後に、冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、造船用高張力鋼、海洋
構造物用高張力鋼、調質鋼等の厚鋼板を製造するに際し
ての制御冷却方法に関し、特に、平坦度が高く、材質の
均一な厚鋼板を得るための冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】厚鋼板を熱間圧延後、直ちに冷却して所
望の鋼材とするのに用いる制御冷却設備は、該厚鋼板の
板幅方向温度分布を冷却終了時点で均一にし、板全体で
均一な材質特性さらには良好な平坦度を得るため、板幅
方向の両端近傍に過冷防止用の冷却水マスキング装置あ
るいは冷却用配管系統をいくつかに分割して設け、水量
クラウンを付与するようになっている。例えば、特開昭
６４−６８４２７号公報は、図６に示すように、加速冷
却装置の冷却ゾーン内に冷却水のマスキング板を鋼板長
手方向に複数に分割して設け、板幅方向の表面粗度分布
の変化に応じて板幅方向の水量密度分布を決定して、厚
鋼板を冷却する方法を開示している。また、特開昭６３
−１４９３１５号公報は、圧延終了後の鋼板表面粗度を
８μｍ以上１５μｍ以下の範囲に調整して冷却する方法
を、さらに特開昭６４−６２４２３号公報は、鋼板上面
にたまった水が板幅方向に流れ、中央部に比べ板幅端部
の流量が大きくなることが歪発生の原因と考え、板幅方
向に水冷ヘッダを分割して配設し、水量クラウンを付与
する方法を開示している。

【０００３】ところで、これら従来の制御冷却方法のう
ち、加速冷却装置を用いる場合においては、板幅方向の
端部近傍にマスキング板の設置が可能であり、それによ
って板幅方向端部の過冷を防止することができた。しか
しながら、ライン上に直接焼入装置を配設した場合にお
いては、鋼板を完全に水中にどぶづけするため、板幅方
向端部を機械的にマスキングすることは困難であり、鋼
板の冷却歪（特に耳波、腹波）の制御は、加速冷却設備
を用いる場合に比べて難しかった。

【０００４】また、直接焼入材を製造する場合は、その
材の焼入後強度が高いため、ホットレベラでは矯正不能
であったり、コールドレベラでは歪が治らないケースが
多かった。したがって、冷却時の歪の制御能力が不足す
るがために、プレス工程等の本来は不必要な工程が増加
する原因となっている。さらに、直接焼入の場合は、板
幅方向に水量クラウン自体を付与することが困難であ
り、上記歪の発生防止の点で満足できる冷却方法はなか
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑み、特に、オンラインに焼入装置を伴う制御冷却に
おいて、板幅方向で均一な材質と良好な鋼板平坦度を得
る厚鋼板の制御冷却方法を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者は、前記問題点を
解決するために、鋭意研究し、圧延機に従来より付帯す
るスケール除去装置と、熱間圧延中に鋼板のスケール厚
をオンラインで測定し、その情報を活用することに着眼
した。本発明は、その着眼を具現化したものであり、す
なわち、本発明は、複数パスの熱間圧延後、厚鋼板を制
御冷却する方法において、上記冷却に先立ち、熱間圧延
中に厚鋼板表面上のスケール厚分布を測定し、その測定
値が該厚鋼板表面上のスケール厚分布の目標値と一致す
るように、スケール除去装置の水噴射位置及び噴射水量
を制御した後に、冷却することを特徴とする厚鋼板の冷
却方法である。

【０００７】この場合、冷却水の噴射には、圧延機に既
存のスケール除去装置に配置されたノズルヘッダの他、
適切な位置に新たに新設したノズルヘッダが利用でき
る。また、本発明は、厚鋼板のオンライン焼入れを行う
のに好適であるが、通常の加速冷却に使用しても良い。

【０００８】

【作用】本発明では、複数パスの熱間圧延後、厚鋼板を
制御冷却する方法において、上記冷却に先立ち、熱間圧
延中に厚鋼板表面上のスケール厚分布を測定し、その測
定値が該厚鋼板表面上のスケール厚分布の目標値と一致
するように、スケール除去装置の水噴射位置及び噴射水
量を制御した後に、冷却するようにしたので、鋼板幅方
向の両端において、特定範囲のスケール厚を薄くし、冷
却時の水の熱伝達係数を中央部付近に比べ低くすること
ができるようになる。その結果、該両端部の特定範囲で
冷却速度が遅くなり、その部分の過冷却が抑制され、所
謂耳波歪の発生が防止できるようになる。また、本発明
では、圧延機に付帯したスケール除去装置により、鋼板
表裏面の一次スケール、二次スケールを除去し、圧延ス
ケール疵、かみ込み疵の発生をも防止できる。さらに、
熱間圧延中の所定パスにおいて板幅方向のスケール厚み
を実測し、スケール情報として利用し、冷却前に鋼板表
面のスケール厚を特定の厚さ以下にできるようになるの
で、全幅にわたって均一な冷却速度、冷却停止温度分布
が得られ、加速冷却設備のみならず、直接焼入装置を用
いた場合でも、冷却後歪の制御が可能となり、材質上も
鋼板全体で均一化が達成できる。

【０００９】なお、これらの効果は、スケールが密着し
た鋼板表面では地金とスケールはほぼ完全接触であるこ
とと、スケール表面は粗度が粗く、濡れ性がよく、水の
熱伝達係数が高いが、スケールが剥離した部分は濡れ性
がないため、膜沸騰が起こりやすく、熱伝達係数が低く
なることによるのである。以下、実施例において、図１
〜５に基づき、本発明の内容を具体的に説明する。

【００１０】

【実施例】ここでは、板厚２５ｍｍ、板幅４０００ｍｍ
の厚鋼板を圧延機で複数回パスして熱間圧延した場合に
ついて述べる。使用したスケール除去装置は、圧延機に
既に付帯するものであった。しかし、板幅方向端部のス
ケール除去用可動式ノズルは、既設ノズル用配管とは別
配管系統であり、鋼板の板幅が変更された場合に対応で
きるようにフレキシブルパイプで接続されている。そし
て、該ノズルは、板幅方向両端部より最大距離で３００
ｍｍの範囲内のスケール除去を可能とするため、複数個
新設してあり、本実施例では、両端部に各２組設置し
た。さらに、板幅方向の中央部付近もスケール除去がで
きるように、可動式ノズルが上記両端の２組とは別個
に、鋼板幅方向の任意の位置に１組以上追加設置する場
合もある。

【００１１】鋼板表面上のスケール厚は、光距離センサ
を用いて測定し、目標とするスケール厚み分布と比較す
る手段及びその情報をスケール除去装置の水噴射制御手
段に送るようになっている。図１は、上記装置を用いて
本発明に係る厚鋼板の冷却方法を実施した結果の一例で
ある。そこでは、焼入後おける冷却停止時の鋼板幅方向
の温度分布が示され、従来の方法に従い鋼板幅方向に均
一にスケール除去をかけた場合と、本発明に従い鋼板幅
方向の両端近傍のみ、スケール厚みセンサの情報をベー
スに、水噴射圧を増加した場合の比較図である。従来法
による場合、図１（ａ）に示すように、板幅方向の端部
近傍は、圧延終了後に直接焼入れ、あるいは加速冷却を
しても、中央部に比較して冷却停止時温度は低くなり、
１５０℃程度のもの低下となった。加速冷却の場合は、
マスキング装置を設置して端部の過冷却現象を防止し、
冷却後の耳波発生をある程度防止できたが、直接焼入の
場合は、水冷方法がどぶづけのため、端部過冷を設備的
に防止することは困難であった。

【００１２】一方、本発明に係る厚鋼板の冷却方法を適
用する場合は、上述のように、圧延時にスケール装置近
傍にスケール厚み実測センサを配設すると同時に、従来
タイプの既設ノズルに追加して、圧延幅に応じて位置制
御可能な鋼板幅方向の両端部のみに水を噴出できるノズ
ルを追加設置してある。そして、圧延後の冷却に先立
ち、下記パターンのいずれかあるいは組み合わせで、圧
延中に鋼板両端部のスケール残存量を中央部に比べて少
なくする。これにより鋼板幅方向の端部はスケール付着
量が少なくなるので、図１（ｂ）に示すように、その後
の直接焼入時に鋼板表面上での水の熱伝導係数が低くな
り、鋼板幅方向端部の水冷後の過冷が防止でき、鋼板に
耳波歪の発生が解消できた。

【００１３】パターン１：鋼板幅方向の両端部近傍に可
動式デスケーリングノズルを追加設置し、そのノズルか
らの冷却水の噴射圧を既設デスケーリングノズルより０
〜５０％だけ高目に設定する。パターン２：上記鋼板幅方向両端部に追加した可動式デ
スケーリングノズルからの冷却水噴出の回数を設定図２は、直接焼入前に鋼板のスケール付着量が多い部分
が、冷却水熱伝導係数の大きい核沸騰域に早く到達する
現象を示しており、図２より過去の各種知見から明らか
になっていることが確認できた。

【００１４】図３（ａ）は、本発明の実施で得た、スケ
ール除去時の冷却水噴射圧量とスケール付着量の関係を
示しており、スケール除去時の水噴射圧が高くなるとス
ケールが多く剥離されることを示しており、記号アは図
２のスケール付着量が多い（ア）の場合、記号ハは図２
の（ハ）の場合に対応している。図３（ｂ）は、ミルデ
スケリング回数とスケール付着量の関係を示しており、
デスーケリング回数が多くなるほどスケールが多く剥離
されることを示しており、上記同様に図２の（ア）と
（ハ）と対応している。

【００１５】つぎに、本発明と従来法との実施で得た厚
鋼板の外観を図４に示す。図４から明らかなように、直
接焼入後の鋼板平坦度は、従来法で得たもの（図４
（ａ））に比べ、本発明を実施したものは耳波歪が大幅
に改善され、平坦な形状が得られるようになった。ま
た、図５に示すように、従来方法による鋼板幅方向の端
部は直接焼入時に過冷となり、端部が中央部に比てビッ
カース硬さで１００ポイント以上高くなる場合もあった
が（図５（ａ））、本発明の適用により鋼板幅方向全体
に亙り均一な高度、材質が得られるようになった（図５
（ｂ））。なお、図５の硬度測定値は、鋼板表層下１ｍ
ｍでの値である。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る厚鋼板
の冷却方法の採用により、鋼板幅方向両端は、圧延後に
直接焼入を行っても、その部分の過冷が防止された。ま
た、本発明は、加速冷却プロセスにも活用でき、マスキ
ング装置なしで鋼板幅方向端部の過冷現象を防止して、
水冷後の耳波歪も解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼入後、鋼板幅方向の冷却停止時の温度分布で
あり、（ａ）は従来による均一冷却、（ｂ）は本発明に
より冷却位置を調整した場合の結果である。

【図２】鋼板表面温度と冷却水の熱伝達係数との関係を
示す図である。

【図３】（ａ）はスケール除去における水噴射圧とスケ
ール付着量との関係、（ｂ）は水噴射回数とスケール付
着量との関係を示す図である。

【図４】直接焼入後の厚鋼板の形状変化を示す図であ
り、（ａ）は従来法、（ｂ）は本発明法を適用した結果
である。

【図５】直接焼入後の厚鋼板幅方向端部の材質を、ビッ
カース硬度で示す図であり、（ａ）は従来法、（ｂ）は
本発明法による結果である。

【図６】加速冷却時に冷却水から鋼板端部をマスキング
する板を配設した従来の冷却方法を説明する図である。

【符号の説明】

１厚鋼板２耳波歪３マスキング板４板の進行方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数パスの熱間圧延後、厚鋼板を制御冷
却する方法において、上記冷却に先立ち、熱間圧延中に厚鋼板表面上のスケー
ル厚分布を測定し、その測定値が該厚鋼板表面上のスケ
ール厚分布の目標値と一致するように、スケール除去装
置の水噴射位置及び噴射水量を制御した後に、冷却する
ことを特徴とする厚鋼板の冷却方法。