JPS5932201B2 - 鋼材の熱間圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼材を熱間圧延する際に鋼材の淵度低下を防止
し、かつ表面疵の少ない鋼材を圧延する方法に関するも
のである。

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方法および連続鋳造に続く直
接圧延方法、すなわちＣＣ−ＤＲ法が開発されている。

いずれの圧延方法においても、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がある力ζ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り、圧延には不適な
湯度まで降下する傾向がある。

さて、鋼材の熱間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、一次スケ
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
。

そのため周知の通り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１００ｋｇ／ｄ超、噴射水量５０１／ｍ１ｎｔ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
行なう方法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温度低下量は１００〜１２
０℃にも達しているのが現状である。

前述のように直接圧延方法およびＣＣ−ＤＦｍ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、ボトム部および巾方
向エツジ部は圧延途中の湯度低下が顕著となり、熱延仕
上入口湯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、移送途中で採泥に留意
するほか、デスケーリングではより少ない水量で完全に
スケールを除去し、鋼材の湯度低下を極力少なくするこ
とが望まれることになる。

周知方法のなかに前述の目的を達成する試みが公開され
ており、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にν泳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３Ｏ−５０ｋｙ／ＣＩＩＬ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り、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を浴び
、表面に生成したスケールは浮き上るようにして剥離状
態となり、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
ール方法である。

ところで、この手段は低圧スプレィ帯とその直後の位置
に設けられた水流ジェット噴射装置によって鋼材の温度
はかなり低下すると云う難点がある。

そこで本発明者等は、さらに少ない水量で脱スケールを
完全に行なう方法を研究した結果、本発明の方法を開発
したもので、その特徴はａ 空気と水を用いる二流体噴
霧を利用する点にあり、 ｂ さらに水量を極力少なくし目的を達成することにあ
り、 Ｃさらには鋼材の温度低下をより少なくして脱スケール
を完全に行なうことにある。

本発明の要旨は、粗圧延および仕上圧延工程を有する鋼
材の熱間圧延方法において、前記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
下の時間内で鋼材を通過させることにより、鋼材表面に
水量密度で０．２〜７５ ｃｃ ７ｍ２・ｓｅｃ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５５ｋｇ／ｆｆ１以上１３０ｋｇ／ｉ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方法であ
って、本発明についできらに詳細に説明する。

本発明において気水噴霧ゾーンとは鋼材（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０．２〜７５ ＣＣ／ｍ２・ｓｅｃ微小水滴が付
着するよう噴霧する領域をいい、鋼材の温度を低下させ
ないようにするため、気水噴霧装置によって水流量を可
及的に少なくし、約１０〜２００μ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り良
好な結果をもたらすものである。

噴霧装置として塩水噴霧試験機などに使用されている簡
単な気水混合器のような周知装置のほか。

気水混合専用の市販ノズルのうち水流量が少なくしかも
適正な水滴粒径を噴霧しうるものを適宜選択することに
よって目的を達成することが可能である。

第１図は本発明の方法を実施するための一実施例装置を
示す概略図で、１は粗圧延機、２は被圧延材即ち鋼材、
３ａ〜３ｄは気水噴霧ノズル、４ａ、４ｂは空気配管、
５ａ、５ｂはその圧力制御弁、６ａ、６ｂは水管で、７
ａ、７ｂはその流量制御弁、８ａ、８ｂは高圧水デスケ
ーリングのノズルで、９は仕上圧延機である。

第１図において、鋼材２は粗圧延機１と仕上圧延機９の
間で気水噴霧ノズル３ａ〜３ｄで形成される気水噴霧ゾ
ーンを通過する間に０．２〜７５ＣＣ／ｍ”・ｓｅｃの
水量密度で微小水滴をその表面に付着せしめられる。

本発明者等の研究によれば、周知の一流体悼）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。

これに対し本発明の方法では、スケール層のみが急冷さ
れることにより、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
離状態となり、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いので、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二流体噴霧ノズルを適宜な間隔をお
いて設備するか、あるいは間欠的に噴霧することにより
鋼板表面で経時的に水滴付着→蒸発のサイクルを繰返さ
せると、さらに優れた脱スケール効果を得ることができ
る。

本発明において鋼板表面に付着させる水について水量密
度で０．２〜７５ ＣＣ７ｍ２・ｓｅｃとする理由は、
７５ ｃｃ、’ｍ”・ｓｅ山ｄ法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ためで
あり、入 ０．２ ＣＣ７ｍ２・ｓｅｃ以下とするとス
ケール層を急冷できず、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、０．２ ＣＣ／
ｍ２・ｓｅｃ以上７５ｃｃ／ｍ”・ｓｅｃ以下とするも
のである。

さらに、本発明において気水噴霧ゾーンを鋼材が通過す
る時間を１秒以上３０秒以下とした理由は、数多くの実
験によって求められたもので、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
なって移送テープル上での放熱が著しいのと、酸化が烈
しくなって脱スケール性は低下するうえに保温などの途
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。

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、前記気水噴霧ゾーンを形成するための気水噴霧ノ
ズルは、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
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。

さらに必要とあ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り付けてもよい。

前述のようにして気水噴霧することにより、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、地鉄表
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５５〜１３０ ｋ
ｇ／’ｆｆｌの高圧水デスケーリングにより除去される
訳であるが、５５ｋｇ／ｉ以下では二次スケール除去効
果が低下し、１３０ｋｇ／ｉ以上ではスケール除去効果
が飽和し、鋼材の温度を低下させ経済性が無くなるのが
、圧力を前述のように限定する理由である。

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５５ｋｊ９／ｄ以上と
高いほうが好ましいことが確し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、付着水滴の粒度、量、衝突速度
などによりスケールの剥離性、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。

本発明の方法は鋼塊を均熱・分塊圧延後疵手入を行ない
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。

実施例−１ 低炭素リムド鋼塊を１２５０℃の大気炉で加熱後、１１
０ｋｇ／ｃｒｉｔの高圧水でデスケーリングし一次スケ
ールを除去したのち、直ちに熱間粗圧延し、その後（１
）空冷（従来法−１）、（２）市販の全面散水型ノズル
で１０ｋｇ／ｆｆｌ以下の低圧水流ジェットによる冷却
（従来法−２）および（３）気水噴霧ノズルによる噴霧
冷却後（本発明方法）、高圧水デスケーリング水圧をＯ
〜１１０ｋｇ／ｆｆｌに変えてデスケーリングした後さ
らに仕上熱延を行なった場合の鋼材表面の温度低下量を
調べた結果を第２図に、又スケール疵を調べた結果を第
３図に示す。

なお、粗圧延後デスケーリングおよび仕上圧延までの時
間は約３０秒であった。

第２図に示すように粗圧延後の冷却が従来法０）の空冷
では、デスケーリング水圧を０〜１１ ｏｋｇ／＝で変
化させたとき、鋼材の表面温度は８０〜１０５℃低下す
る。

また、従来法（２）の市販の一流体（水）全面散水型ノ
ズルで１０ｋｇ／ｉ以下の低圧水流ジェットによる冷却
では、冷却中に鋼材の表面温度が９０〜１１５℃低下し
、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による噴霧
では、鋼材の表面湯度低下は８０〜１０５℃であって、
空冷と同等の温度低下量となり、噴霧による鋼材の湿度
低下はほとんどないと云ってよい。

また第３図に示すように、従来法−１の自然冷却即ち空
冷のままおよび従来法−２の市販の全面散水型ノズルで
１０ｋｇ／ｉ以下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りば、高圧水デスケーリング水圧
を１１０ｋｇ／ｉ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
疵が発生することが認められた。

一方、本発明方法の気水噴霧ノズルによる噴霧では、高
圧水デスケーリング水圧が１１０ｋｇ／ｃｒｉＹはもち
ろんのこと５５ｋｇ／ｃｗｔまで低下させてもスケール
疵は発生しなかった。

実施例−２ 低炭素リムド鋼塊（又は鋳片）を１０００℃〜１２５０
℃の大気炉で加熱後１１０ｋｇ／ＣＴｔの高圧水でデス
ケーリング後、直ちに粗圧延し、その後（１）空冷、（
２）市販の全面散水型ノズルで１０ｋｇ／ｉ以下の低圧
水水流ジェットによる冷却、および（３）気水噴霧ノズ
ルによる噴霧の際、噴霧時間を１秒未満から３０秒以下
の範囲に変えて噴霧後、高圧水デスケーリング水圧を１
０〜１１０に９／Ｃｒｌに変えてデスケーリングし、つ
いで仕上圧延を行なった場合の鋼材のスケール疵を調ぶ
た結果を表１に示す。

なお、粗圧延後のデスケーリングおよび仕上圧延までの
時間は約３０秒であった。

第１表に示すように、粗圧延後において従来法−１の空
冷では、高圧水デスケーリング時の鋼材温度が高温側お
よび低温側でスケール疵が発生しやすい。

また、従来法−２の市販の全面散水型ノズルで１０ ｋ
ｇ／ｃｒｌＬ以下の低圧水流ジェットによるスプレィで
は、高圧水デスケーリング時の鋼材温度が高温側から低
温側までスケール疵が発生しやすい。

これに対して本発明方法の気水噴霧ノズルによる噴霧で
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２〜５秒間噴霧冷却を行なった後１１０ｋｇ
／ｃｒ！の高圧水デスケーリングを行なうと、デスケー
リング時の鋼材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なくなる。

また、粗圧延から仕上圧延までの途中で６〜３０秒間噴
霧冷却を行なった後、１１０ｋｇ／ｃｗｔの高圧水デス
ケーリングを行なっても、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が発生しなく
なり、２〜５秒間噴霧したものと同等の効果が認められ
た。

さらに、粗圧延から仕上圧延までの途中で２〜５秒間な
いし６〜３０秒間噴霧後、高圧水デスケ−ＩＪソング圧
を５５１ｇ／ｆｆｌ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、噴霧後１１０ｋｇ／ｃｒｉｔの高圧水デスケ
ーリングを行なったものと変わらなかった。

しかし、噴霧による二次スケールの剥離の後のデスケー
リング水圧を１０にνｄ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２
〜５秒間噴霧冷却したのちにおいては、高圧水デスケー
リング水圧を５５ｋｇ／ＣＩＩｔ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方法は、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
しつる圧延方法を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための一実施例装置の
概略説明図、第２図は、低炭素リムド鋼塊を１２５０℃
の大気炉で加熱後、１１０ｋｇ／ａｉｌの高圧水デスケ
ーリング後直ちに粗圧延し、その後（１）空冷、（２）
市販の全面散水型ノズルで１０ｋｇ／ｆｆｌ以下の低圧
水流ジェットによるスプレィ、および（３）気水噴霧ノ
ズルによる噴霧後、高圧水デスケーリング水圧を０〜１
１０ユ／ＣｒＩＬに変えてデスケーリングした後、仕上
圧延を行なった場合の鋼材の温度低下量を示す線図、第
３図は前記の方法でスケール疵を調べた結果を示す線図
である。 １・・・・・・粗圧延機、２・・・・・・被圧延材、３
・・・・・・気水噴霧ノズル、４・・・・・・空気配管
、５・・・・・・圧力制御弁、６・・・・・・水管、７
・・・・・・流量制御弁、８・・・・・・高圧水デスケ
ーリングノズル、９・・・・・・仕上圧延機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 粗圧延および仕上圧延工程を有する鋼材の熱間圧延
   方法において、前記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
   鋼材を通過させることにより、鋼材表面に水量密度で０
   ．２〜７５ｃｃ／ｒｎ”・ｓｅｃ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５５ｋｙ
   ／ｉ以上１３０ｋｙ／ｆｆｌ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方法。