(57)【要約】【課題】従来の対処策だけでは低減できなかったヘゲの発生率を、効果的にさらに低減可能とする表面性状に優れた鋼材の製造方法を提供する。【解決手段】水潤滑潤滑装置１１を用いて、搬送ロール４と鋼片６の接触界面の水潤滑を行うとともに、鋼片６が当該搬送ロール４を通過する前に水潤滑装置１１によって当該搬送ロール４の水却を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１１７０℃以上に加熱した鋼片を、複数の搬送ロールからなる搬送テーブルにより圧延機まで搬送して熱間圧延を行う鋼材の製造方法において、搬送する鋼片の表面温度が規定の温度以上となる場合に、該鋼片と、該鋼片が接触する搬送ロールとの界面において水潤滑を行うことを特徴とする表面性状の優れた鋼材の製造方法。
【請求項２】
搬送する鋼片の表面温度が１１７０℃以上となる場合に、該鋼片と、該鋼片が接触する搬送ロールとの界面において水潤滑を行うことを特徴とする請求項１に記載の表面性状の優れた鋼材の製造方法。
【請求項３】
前記鋼片と搬送ロールとが接触する前に、該搬送ロールを水冷することを特徴とする請求項１又は２に記載の表面性状の優れた鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面欠陥を低減し、表面性状の優れた鋼材を製造するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、鋼材は鋳造にて成形された鋼片を加熱炉で所定の温度まで加熱し、熱間圧延工程にて所定の板厚まで減厚し、さらに必要に応じて、次工程以降で処理される。このようにして製造される鋼材の特性としては、機械的性質や寸法精度はもちろんのこと、用途によっては表面性状も重要視される。表面性状の観点からは、ヘゲ、スリバー、スケール疵など表面欠陥の防止が特に重要である。中でも、薄鋼板ではプレス加工や打ち抜き加工が行われるため、この際の破断や鋼板と金型との焼き付きの原因となるヘゲの防止が最も重要である。ヘゲは様々なメカニズムで発生すると言われている。以下に従来のメカニズムとその対処策の例を挙げる。
【０００３】
一つ目に、異物の付着に起因するヘゲ発生のメカニズムが挙げられる。熱間圧延工程での鋼材の搬送中あるいは圧延中にはライン上の異物が鋼片に付着しやすく、このような異物が圧延によって押し込まれることによってヘゲが発生する。この異物は主に他の鋼材を搬送もしくは圧延した際に、その一部が高温のまま設備に付着しスケール化したものである。また、鋼片の表面に発生したスケールが、その鋼片自身に押し込まれることによっても発生する。いずれもスケールが鋼材の地鉄に押し込まれ、地鉄中に噛み込むことにより発生する。このメカニズムに対して、各パス圧延前のデスケーリング条件の最適化によってヘゲの発生を低減させている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
二つ目に、鋼片の割れに起因するヘゲ発生のメカニズムが挙げられる。鋼片の割れは、加熱あるいは冷却時の熱応力や圧延応力によって発生する。この割れた部分にスケールが生成し、その後の圧延によって割れが閉口することによってスケールが地鉄中に残存するためにヘゲとなる。このような割れは、強度が弱く、合金元素が偏析しやすい鋼片表層の結晶粒界を起点に発生しやすい。これに対して、鋼片のスカーフィング、在炉時間の調整、合金元素添加量の最適化、熱応力の緩和や冷却条件の最適化、あるいは圧延条件の最適化によってヘゲの発生を低減させている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
三つ目に、鋼片内の気泡に起因するヘゲ発生のメカニズムが挙げられる。鋳造工程でブローホールと呼ばれる気泡が鋼片中の表面近傍に存在する場合、熱間圧延によって表面に顕在化することによって鋼板表面に開口部が発生し、その後割れと同様のメカニズムでヘゲとなる。これに対して、鋳造時の浸漬ノズル形状の最適化や溶鋼の流動制御によってヘゲの発生を低減させている。
【特許文献１】特開平８−１９７１３０号公報
【特許文献２】特開平８−１４１６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述したヘゲ発生のメカニズムに対して、その対処策を行ってもヘゲの発生率は、未だ満足されるものではなく、従来の対処策だけでは十分とはいえなかった。
【０００７】
本発明は、従来の対処策だけでは低減できなかったヘゲの発生率を、効果的にさらに低減可能とする表面性状に優れた鋼材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の各対処策によってヘゲの発生率は低下する傾向にあるため、これらの対処策は決して効果がないわけではないが、未だヘゲが少なからず発生しているので、ヘゲ発生には他のメカニズムが存在するものと発明者らは考えた。そこで、ヘゲ発生の未知なるメカニズムを明らかにすべく、鋼材の製造プロセス全般の操業条件とヘゲの発生状況について鋭意調査を行った。この結果、これまでに知られていなかったヘゲの発生メカニズムを明らかにし、これによる表面欠陥を防止し、従来技術では実現できなかった高レベルの表面性状を有する、表面性状に優れた鋼材の製造方法を発明した。
【０００９】
本発明の要旨構成は以下のとおりである。
【００１０】
［１］１１７０℃以上に加熱した鋼片を、複数の搬送ロールからなる搬送テーブルにより圧延機まで搬送して熱間圧延を行う鋼材の製造方法において、搬送する鋼片の表面温度が規定の温度以上となる場合に、該鋼片と、該鋼片が接触する搬送ロールとの界面において水潤滑を行うことを特徴とする表面性状の優れた鋼材の製造方法。
【００１１】
［２］搬送する鋼片の表面温度が１１７０℃以上となる場合に、該鋼片と、該鋼片が接触する搬送ロールとの界面において水潤滑を行うことを特徴とする前記［１］に記載の表面性状の優れた鋼材の製造方法。
【００１２】
［３］前記鋼片と搬送ロールとが接触する前に、該搬送ロールを水冷することを特徴とする前記［１］又は［２］に記載の表面性状の優れた鋼材の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、表面欠陥を低減し、表面性状の優れた鋼材を製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１５】
発明者らは、以下のようなメカニズムでヘゲが発生していることを発見した。まず、鋼中のＳｉ量が２．０ｍａｓｓ％以上である鋼片を１１７０℃以上に加熱する場合、加熱後の鋼片が通過した直後の搬送ロールに高温の異物が付着していることがわかった。ただし、このような異物の付着は、すべての搬送ロールで観察されるわけではなかった。また、加熱後の鋼片を圧延機まで搬送する搬送テーブル（搬送ロール群）を調査すると、上流側すなわち鋼片の表面温度が高温である搬送テーブルほど異物の付着が多発し、鋼片の表面温度が１１７０℃以下の場合、異物の付着が発生しないことがわかった。この付着物を採取し分析を行ったところ、この付着物は通過した鋼片の地鉄が搬送ロールに付着し、酸化したスケールであることが判明した。さらにこの鋼片の搬送ロールと接触する面（以下、裏面とする）を観察したところ、部分的に深さ２〜１０ｍｍ、長さ、幅５〜２０ｍｍの穴状の窪みが観察された。これより推定されるヘゲ発生のメカニズムを図１に示す。鋼片を１１７０℃以上に加熱することによって、鋼片表層に生成したファイアライトスケール１（２ＦｅＯ・ＳｉＯ2）が液相化する。鋼片が搬送される際、搬送ロール４と接触することによって、ファイアライトスケールが急速に冷却されると同時に固化し（固相のファイアライトスケール２）、ファイアライトスケールを介して鋼片地鉄３と搬送ロール４が圧着する（図１（ａ））。圧着した鋼片が引き続き搬送されることによって、搬送ロール４とファイアライトスケール２の接触界面における強度や、ファイアライトスケール２と地鉄３の界面における強度よりも強度の弱い地鉄の粒界部分あるいは粒内部分を起点として、ファイアライトスケールが地鉄の一部とともに強制的に引き剥がされ、局所的に穴状の窪みが形成される（図１（ｂ））。その後の搬送中に、この穴状の窪みに再びファイアライトスケールが形成される。この部分が圧延ロール５で圧延されると、窪みに形成されたファイアライトスケール（固相）２が地鉄に噛み込むことになり（図１（ｃ））、ヘゲの発生にいたるというメカニズムである。
【００１６】
発明者らはこのような知見に基づき、地鉄と搬送ロールの圧着を防止するための対処策を検討し、その効果を検証した。対処策の要点は以下のとおりである。地鉄と搬送ロールの圧着を防止するには、搬送ロールと鋼片間の直接接触を防止することが有効であると考え、図２に示すように、水潤滑潤滑装置１１を用いて、搬送ロール４と鋼片６の接触界面の水潤滑を試みた。実験では、加熱直後に鋼片６と接触する搬送ロール１本に対して、鋼片６の幅（ここでは、１２００ｍｍ）全体に水を噴射した。この際の水の噴射は、圧力２ｋｇｆ／ｃｍ2（０．１９６ＭＰａ）、流量０〜４Ｌ／ｍｉｎの条件で行った。また、対象の鋼片６が搬送ロール４を通過する前に、あらかじめ水潤滑装置１１によって搬送ロール４の水冷を行う条件と、当該搬送ロール４の水冷を行わない条件の両方で行った。対象鋼片６の搬送直前における搬送ロール４の温度は、事前水冷の有無でそれぞれ２５０℃、８０℃であった。
【００１７】
図３に当該搬送ロールの付着状況（目視評価）に及ぼす水潤滑の効果を示す。なお、図中には搬送ロールの事前水冷の効果も併せて示す。この結果、事前に搬送ロールの水冷を行い、さらに水潤滑の際に噴射する水の流量を増加することによって異物の付着は低減し、流量が１Ｌ／ｍｉｎ以上であれば、異物の付着がまったく発生せず、本実験によって搬送ロールと鋼片間の水潤滑は搬送ロールと鋼片の圧着を低減する効果があることがわかった。
【００１８】
そこで、付着が発生する最下流側の搬送ロールから上流側の搬送ロールすべてにおいて、圧力２ｋｇｆ／ｃｍ2（０．１９６ＭＰａ）、流量２Ｌ／ｍｉｎの条件で搬送ロールの事前水冷および水潤滑を行ったところ、すべての搬送ロールで異物の付着は観察されず、さらに水潤滑有無での最終製品での製品全長に対するヘゲ発生長さの総和の割合（以下、不良率）を比較したところ、図４に示すように不良率が大幅に低減した。したがって、上記のヘゲ発生メカニズムおよび本対処策の妥当性が確認された。
【実施例】
【００１９】
本発明の実施例を、図５を参照しながら述べる。
【００２０】
Ｓｉ：３．０ｍａｓｓ％、Ｃ：０．０４５ｍａｓｓ％を含む板厚２２０ｍｍ、幅１０５０〜１２７０ｍｍ、長さ９〜１２ｍの鋼片６を加熱炉７で加熱後、搬送ロール４と鋼片６間の水潤滑を行いながら搬送ロール４によって鋼片６を搬送した。なお、加熱炉７から抽出した直後の鋼片６の表面温度は１２５０℃であった。また、水潤滑は鋼片の表面温度が１１７０℃以上でその鋼片と接触する搬送ロール（図５中の搬送ロール群２１）にのみ実施し、それらの搬送ロール群２１において鋼片６の全幅に対して、噴射する水の圧力３ｋｇｆ／ｃｍ2（０．２９４ＭＰａ）、流量６Ｌ／ｍｉｎの潤滑条件とした。また、水潤滑装置を用いて、事前に搬送ロール群２１の冷却を行った。各鋼片を搬送する直前の搬送ロール群２１の表面温度は７５〜９０℃であった。その後、熱間圧延機８で熱間圧延を行い、さらに、冷間圧延および焼鈍を行って最終製品とした。この実験を１０個の鋼片で実施した（本発明例）。
【００２１】
さらに、比較のため、同一製造ライン、同一成分の鋼片にて、従来通り、搬送ロールの事前水冷および水潤滑を行わない条件でも１０個の鋼片で実験を実施した（従来例）。
【００２２】
図６に、本発明例と従来例の最終製品での不良率を比較したものを示す。同図から明らかなように、本発明によって、ヘゲの発生率を大幅に低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明において、新たに考慮したヘゲ発生のメカニズムを説明する図である。
【図２】本発明における水潤滑装置の一例を示す図である。
【図３】水潤滑における水の流量と異物の付着状態との関係を示す図である。
【図４】水潤滑の有無と不良率との関係を示す図である。
【図５】本発明における鋼材の製造方法を実施する製造設備を示す図である。
【図６】本発明の実施例における不良率の低減効果を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ファイアライトスケール（液相）
２  ファイアライトスケール（固相）
３  鋼片の地鉄
４  搬送ロール
５  圧延ロール
６  鋼片
７  加熱炉
８  圧延機
１１  水潤滑装置
２１  水潤滑を実施する搬送ロール群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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