(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚鋼板に過剰に含まれる水素を除去する厚鋼板の徐冷方法であって、
前記厚鋼板に、第１厚鋼板及び第２厚鋼板が含まれ、
前記第１厚鋼板と前記第２厚鋼板とを重ねることが可能か否かを判断するパイリング判断工程と、
前記パイリング判断工程で可能と判断された場合に、重ねられた前記第１厚鋼板及び前記第２厚鋼板を冷却床で徐冷する、パイリング徐冷工程と、
前記パイリング徐冷工程後に、前記第１厚鋼板及び前記第２厚鋼板の残留水素値が、何れも割れ臨界水素値以下であるか否かを判断する臨界水素値判断工程と、
前記臨界水素値判断工程で割れ臨界水素値を超えると判断された場合に、割れ臨界水素値を超えた厚鋼板を、前記厚鋼板の製造ライン外へと移動し、移動した前記厚鋼板を重ねて、割れ臨界水素値以下になるまで徐冷する、土間徐冷工程と、
前記パイリング判断工程で否定判断された場合に、重ねられていない前記第１厚鋼板及び前記第２厚鋼板を冷却床で徐冷する、通常徐冷工程と、
前記通常除冷工程後に、前記第１厚鋼板及び前記第２厚鋼板を、前記厚鋼板の製造ライン外へと移動し、移動した前記第１厚鋼板及び前記第２厚鋼板を重ねて、割れ臨界水素値以下になるまで徐冷する、土間徐冷工程と、
を有することを特徴とする、厚鋼板の徐冷方法。
【請求項２】
スラブを熱間圧延する熱間圧延工程と、
前記熱間圧延工程を経た厚鋼板を、請求項１に記載の厚鋼板の徐冷方法により徐冷する徐冷工程と、
を有することを特徴とする、厚鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚鋼板の徐冷方法及び該徐冷方法を用いる厚鋼板の製造方法に関し、より具体的には、圧延を経て製品状態となった厚鋼板を効率的に徐冷して、内質欠陥を誘発する水素を拡散除去する徐冷方法、及び、該徐冷方法を用いる厚鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
厚鋼板は、溶鋼に連続鋳造および分塊圧延を行うことにより得られる、厚さが５０〜３５０ｍｍ程度のスラブに熱間圧延を行うことにより、所定の厚さとされて、製造される。ここで、製品である厚鋼板に過剰に水素が含有されると、内質欠陥である水素欠陥が発生する。水素欠陥が存在すると、水素割れ等を発生させる場合があるため、厚鋼板の製造工程では脱水素を目的に、主にスラブ段階で徐冷するスラブ徐冷と、圧延後に徐冷する製品徐冷とが行われる。これらの徐冷工程は、鋼中に含有される水素を徐々に拡散除去するものであるため、極めて長時間を必要とする。
【０００３】
製品徐冷の一方法として、例えば、パイリング徐冷が挙げられる。パイリング徐冷は、冷却床入側において厚鋼板を２枚重ねて冷却床出側に向けて移動させながら、冷却床で厚鋼板の冷却中に徐冷するものである。パイリング徐冷は、厚鋼板を重ねるという比較的単純な方法によって、単に鋼板を単一で徐冷するよりも高い脱水素効果が得られるが、それでも脱水素効果が不足して冷却床出側で所望の残留水素値を満たさない場合もある。
【０００４】
また、製品徐冷の他の方法として、土間徐冷が挙げられる。土間徐冷は、オフライン上で複数枚の厚鋼板を重ねて徐冷するものである。土間徐冷は、保温効果が高くパイリング徐冷に比べて脱水素効果は高いが、オフライン上に厚鋼板を載置するだけの一定量の置き場確保が必要であり、またオフライン処理となるため、生産効率の低下を招く。
【０００５】
このほか、厚鋼板にカバーをかけた上に熱風を送り込み保温徐冷することで製品徐冷する方法（保温徐冷）もある。保温徐冷は脱水素効果が高いが、土間徐冷と同様にオフライン処理となるため、生産効率の低下を招くとともに、別途装置が必要となるので、厚鋼板の製造コストが高くなるという欠点がある。
【０００６】
以上示したように、製品徐冷には様々な方法がある。いずれの方法も厚鋼板から水素除去が可能であるが、それぞれ一長一短であり、これらを適切に選択して厚鋼板の内質欠陥の発生を防止する必要がある。
【０００７】
製品徐冷により脱水素を行う方法に関する技術として、例えば特許文献１には、厚鋼板の割れ臨界水素値を、連続鋳造の際に得られる厚鋼板の降伏応力予測値を用いて算出し、厚鋼板の残留水素値が、経験的に設定していた従来の上限水素値よりも大きいとともに算出した割れ臨界水素値以下である範囲の値となるようにして厚鋼板を製造する厚鋼板の製造法が開示されている。そして、この特許文献１の実施例では、スラブ徐冷を省略し、特許文献１の図３（ａ）に示されるパイリング徐冷、又は、特許文献１の図３（ｂ）に示される土間徐冷の何れか一方の製品徐冷を行う例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２５１７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されているように、従来から、適切な徐冷方法を選択することは行われていた。特許文献１に記載の発明では、降伏応力予測値を用いて割れ臨界水素値を算出して理論的に徐冷方法を決定している。ところで、製造現場では、設備上の制約等から理論計算の結果通りに徐冷方法を決定できず、理論計算を行った上で制約に基づいて徐冷方法を修正することが必要になる場合がある。しかしながら、特許文献１に記載の発明では、実際の製造状況は考慮していない。そのため、設備上の制約等に基づいて徐冷方法を修正することは困難であり、結果として、生産効率の向上効果が不十分になりやすかった。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる現状に鑑み、生産効率を高めることが可能な厚鋼板の徐冷方法、及び、該徐冷方法を用いる厚鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述のように、パイリング徐冷のみでは脱水素効果が不足する場合があり、一方で土間徐冷は、脱水素効果は高いが、オフライン処理となるため生産効率の低下を招くとともに、一定量の厚鋼板の載置場所の確保が必要である。
【００１２】
従来は、特許文献１に記載のように、圧延後に厚鋼板を土間へ直送して土間徐冷を行うか、又は、冷却床に直送してパイリング徐冷を行うことにより厚鋼板の脱水素を行っていた。従来は、土間徐冷及びパイリング徐冷を併用していなかったため、両徐冷方法の長所を活かしきれていなかった。土間徐冷とパイリング徐冷とを併用できれば、より効率的な厚鋼板の脱水素を行うことが可能になる。
【００１３】
特許文献１に記載の発明において、土間徐冷又はパイリング徐冷を選択して脱水素を行っていたのは、徐冷場である土間の位置に関係すると考えられる。土間が冷却床の入側にある場合、土間徐冷により脱水素が完了した後は、冷却床の移動装置を用いて厚鋼板を移動することにより、冷却床内を移動させた後、次工程である切断工程に付すことになる。このとき、冷却床での移動中も少ないながら水素は拡散除去される。冷却床での脱水素を有効活用できれば、効率的な脱水素が行える。
【００１４】
ここで、例えば、厚鋼板を土間徐冷し、水素割れが発生しない臨界水素量になる以前で冷却床に移動させ、冷却床の出側で臨界水素量以下の残留水素量となるように徐冷すれば、効率良く脱水素できると考えられる。しかし、土間徐冷では、厚鋼板を最高で１０枚程度まで積み重ねた状態で徐冷する。積み重ねられた下の方の厚鋼板ではすでに残留水素量が臨界水素量以下になることが往々にしてあるため、このような方法はあまり意味がない。
【００１５】
そこで、本発明者らは製造装置の配置を見直し、土間を冷却床の出側より下流の位置に設けることを思考した。このようにすれば、冷却床での徐冷を行わないと土間徐冷をすることができない。
【００１６】
設備上の制約に反しない場合には、冷却床にてパイリング徐冷を行う。そして、パイリング徐冷にて脱水素が完了し得ない場合には、パイリング徐冷終了後、すなわち厚鋼板が冷却床から排出後にさらに土間徐冷を行う。
【００１７】
設備上の制約により、冷却床でパイリング徐冷を行えない場合でも、厚鋼板を冷却床にて徐冷・移動させること（以下において、この徐冷を「通常徐冷」という。）で、脱水素を行うことができる。この後、必要により土間徐冷を行う。
【００１８】
以上のように、冷却床での徐冷（パイリング徐冷又は通常徐冷）を土間徐冷に先だって行えば、必ず冷却床での徐冷が割れ臨界水素量以上の水素量を除去するための徐冷となるので、より効率の良い脱水素を行うことができる。
【００１９】
本発明は、以上の知見に基づいて完成させるに至った。以下、本発明について説明する。
【００２０】
本発明の第１の態様は、厚鋼板に過剰に含まれる水素を除去する厚鋼板の徐冷方法であって、厚鋼板に、第１厚鋼板及び第２厚鋼板が含まれ、第１厚鋼板と第２厚鋼板とを重ねることが可能か否かを判断するパイリング判断工程と、該パイリング判断工程で可能と判断された場合に、重ねられた第１厚鋼板及び第２厚鋼板を冷却床で徐冷する、パイリング徐冷工程と、該パイリング徐冷工程後に、第１厚鋼板及び第２厚鋼板の残留水素値が、何れも割れ臨界水素値以下であるか否かを判断する臨界水素値判断工程と、該臨界水素値判断工程で割れ臨界水素値を超えると判断された場合に、割れ臨界水素値を超えた厚鋼板を、厚鋼板の製造ライン外へと移動し、移動した厚鋼板を重ねて、割れ臨界水素値以下になるまで徐冷する、土間徐冷工程と、上記パイリング判断工程で否定判断された場合に、重ねられていない第１厚鋼板及び第２厚鋼板を冷却床で徐冷する、通常徐冷工程と、該通常除冷工程後に、第１厚鋼板及び第２厚鋼板を、厚鋼板の製造ライン外へと移動し、移動した第１厚鋼板及び第２厚鋼板を重ねて、割れ臨界水素値以下になるまで徐冷する、土間徐冷工程と、を有することを特徴とする、厚鋼板の徐冷方法である。
【００２１】
ここに、「割れ臨界水素値」とは、特許文献１にあるように降伏応力の予測値と厚鋼板の残留水素値、経験的に設定していた従来の上限水素値より決定される、水素割れが生じない厚鋼板中の水素濃度［ｐｐｍ］の上限値のことを指す。そのため、本発明における割れ臨界水素値とは、特許文献１における「割れ臨界水素値Ｃｔｈ」に相当する。また、「割れ臨界水素値を超えた厚鋼板」とは、第１厚鋼板及び第２厚鋼板の残留水素値が何れも割れ臨界水素値を超えた場合は、第１厚鋼板及び第２厚鋼板をいう。これに対し、第１厚鋼板及び第２厚鋼板の一方の残留水素値が割れ臨界水素値を超えた場合は、割れ臨界水素値を超えた一方の厚鋼板（第１厚鋼板又は第２厚鋼板）が、割れ臨界水素値を超えた厚鋼板である。また、「移動した厚鋼板を重ねて、割れ臨界水素値以下になるまで徐冷する」とは、臨界水素値判断工程で割れ臨界水素値を超えると判断されて厚鋼板の製造ライン外へと移動した複数の厚鋼板を重ねて、重ねられた厚鋼板それぞれの残留水素値が割れ臨界水素値以下になるまで、徐冷することをいう。
【００２２】
本発明の第２の態様は、スラブを熱間圧延する熱間圧延工程と、該熱間圧延工程を経た厚鋼板を、上記本発明の第１の態様にかかる厚鋼板の徐冷方法により徐冷する徐冷工程と、を有することを特徴とする、厚鋼板の製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の態様によれば、製造現場の制約に即して選択された方法で徐冷することにより、厚鋼板から水素を効率的に除去することが可能になる。このため、本発明の第１の態様によれば、生産効率を高めることが可能な、厚鋼板の徐冷方法を提供することができる。また、本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様にかかる厚鋼板の徐冷方法により徐冷する徐冷工程を有している。それゆえ、本発明の第２の態様によれば、生産効率を高めることが可能な、厚鋼板の製造方法を提供することができる。本発明の第１の態様及び本発明の第２の態様によれば、厚鋼板から水素が効率的に除去されるので、水素に起因する割れや内質欠陥の問題を抑制することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の厚鋼板の徐冷方法を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を図に示した実施形態に基づいて説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。
【００２６】
図１は、本発明の厚鋼板の徐冷方法を示すフロー図である。同図は、パイリング徐冷及び土間徐冷の何れか一方を必ず行う場合を示しており、製品の水素量が低く、何れの徐冷も行わない場合には、このフローは適用されない。すなわち、例えば、製品の残留水素値が割れ臨界水素値以下であるか否かを確認し、割れ臨界水素値を超えることが確認された場合に、図１に示したフローを適用すれば良い。
【００２７】
図１に示したように、本発明の厚鋼板の徐冷方法は、パイリングの可否を判断するパイリング判断工程（Ｓ１）と、パイリング徐冷工程（Ｓ２）と、残留水素値が臨界水素値以下であるか否かを判断する臨界水素値判断工程（Ｓ３）と、土間徐冷工程（Ｓ４）と、通常徐冷工程（Ｓ５）と、を有している。
【００２８】
パイリング判断工程（以下において、「Ｓ１」という。）は、徐冷される第１厚鋼板と第２厚鋼板とを重ねることが可能か否かを判断する工程である。重ねることが可能か否か（パイリング可能か否か）は、冷却床の能力、厚鋼板の大きさや形状、パイリング装置の能力等に基づいて判断される。例えば、２枚の厚鋼板の重量に対して冷却床の載置能力が不足している場合のほか、厚鋼板の板厚や長さが冷却床の仕様に合致しない場合等には、Ｓ１で否定判断がなされる。また、パイリング装置（厚鋼板を重ねる際や重ねられた厚鋼板を１枚ずつに分ける際に使用する装置）の吊り下げ能力が不足している場合や、厚鋼板に生じている形状歪みとの関係で厚鋼板を吊り下げることができない場合にも、Ｓ１で否定判断がなされる。このほか、重ねる厚鋼板同士（第１厚鋼板及び第２厚鋼板）の大きさが著しく異なる場合（例えば、一方の厚鋼板の板幅や長手方向長さが、他方の厚鋼板の９０％未満である場合）にも、Ｓ１で否定判断がなされる。Ｓ１では、これらを総合して、第１厚鋼板と第２厚鋼板とを重ねることが可能か否かを判断する。
【００２９】
Ｓ１で肯定判断がなされた場合には、冷却床の入り側で、第１厚鋼板と第２厚鋼板とが重ねられる。本発明において、第１厚鋼板と第２厚鋼板とを重ねる方法は、特に限定されない。例えば、電磁石が下面に配置されたパイリング装置を用いて第１厚鋼板を吊り下げ、吊り下げられた第１厚鋼板を第２厚鋼板の上に積み重ねる等、公知の方法を適宜用いることができる。
【００３０】
パイリング徐冷工程（以下において、「Ｓ２」という。）は、重ねられた第１厚鋼板及び第２厚鋼板を冷却床で徐冷する工程である。重ねられた第１厚鋼板及び第２厚鋼板は、冷却床の移動装置（ウォーキングビーム）を用いて、冷却床の入側から出側へと移動され、冷却床において徐冷される。
【００３１】
臨界水素値判断工程（以下において、「Ｓ３」という。）は、上記Ｓ２でパイリング徐冷された第１厚鋼板及び第２厚鋼板の残留水素値が、何れも割れ臨界水素値以下であるか否かを判断する工程である。上記Ｓ２でパイリング徐冷された第１厚鋼板及び第２厚鋼板は、製造ラインへと戻される前に、冷却床の出側において、第１厚鋼板を第２厚鋼板の上から移動させることにより、重ねられた状態が解除される。第１厚鋼板を第２厚鋼板の上から移動させる際には、例えば、電磁石が下面に配置されたパイリング装置等が用いられる。
【００３２】
Ｓ３で行われる、冷却床の出側における第１厚鋼板及び第２厚鋼板の残留水素値が割れ臨界水素値以下であるか否かの判断は、例えば、冷却床の入側から出側への移動が完了するまでの所要時間（冷却床での移動時間）に基づいて行うことができる。例えば、パイリング徐冷した時に残留水素値が割れ臨界水素値以下となる時間を求めたテーブルを、予め鋼種毎に作成しておき、第１厚鋼板や第２厚鋼板における当該時間が、冷却床での移動時間（Ｓ２でパイリング徐冷された時間）よりも長い場合には、厚鋼板の残留水素値が割れ臨界水素値を超えているものと判断することができる。冷却床での移動時間、すなわちパイリング徐冷時間は、冷却床移動装置の搬送速度から計算が可能である。Ｓ３で肯定判断がなされた場合は、第１厚鋼板及び第２厚鋼板の残留水素値が割れ臨界水素値以下であるため、第１厚鋼板及び第２厚鋼板は、これ以上、徐冷する必要はない。それゆえ、Ｓ３で肯定判断がなされた場合、本発明の厚鋼板の徐冷方法による、第１厚鋼板及び第２厚鋼板に対する徐冷は終了される。これに対し、Ｓ３で否定判断がなされた場合は、第１厚鋼板及び第２厚鋼板の一方、又は両方の残留水素値が、割れ臨界水素値を超えている。割れ臨界水素値を超えていると、水素欠陥が発生する可能性が高いため、これを防止するために残留水素量を低減する必要がある。そこで、Ｓ３で否定判断がなされた場合には、残留水素値が割れ臨界水素値を超えた厚鋼板が製造ラインから外され、引き続き、土間徐冷が行われる。
【００３３】
土間徐冷工程（以下において、「Ｓ４」という。）は、上記Ｓ３で否定判断された厚鋼板（残留水素値が割れ臨界水素値を超えた厚鋼板）を、又は、後述する通常徐冷工程を経た厚鋼板を、冷却床の出側且つ厚鋼板の製造ライン外に設けられた土間へと移動し、土間へと移動された厚鋼板を重ねて、割れ臨界水素値以下になるまで徐冷（土間徐冷）する工程である。本発明の厚鋼板の徐冷方法では、例えば、土間徐冷した時に残留水素値が割れ臨界水素値以下となる時間を求めたテーブルを、予め鋼種毎に作成しておき、Ｓ４は、当該求めた時間以上に亘って土間徐冷する工程、とすることができる。Ｓ４で、厚鋼板の残留水素値が割れ臨界水素値以下になるまで徐冷することにより、残留水素に起因する内質欠陥を防止することが可能になる。
【００３４】
通常徐冷工程（以下において、「Ｓ５」という。）は、上記Ｓ１で否定判断がなされた場合に、重ねられていない第１厚鋼板及び第２厚鋼板を冷却床へと搬送し、冷却床の移動装置を用いて、冷却床の入側から出側へと移動させる間に徐冷する工程である。このような徐冷（通常徐冷）を行っても、残留水素は少ないながら除去される。通常徐冷のみによって厚鋼板の残留水素値を割れ臨界水素値以下にしようとすると、通常徐冷の時間が長くなり過ぎ、生産効率が低下しやすい。そこで、図１に示した本発明の厚鋼板の徐冷方法では、Ｓ５を経た厚鋼板に対し、引き続き、土間徐冷を行う。より具体的には、Ｓ５を経た厚鋼板を、冷却床の出側且つ厚鋼板の製造ライン外に設けられた土間へと移動し、土間へと移動された厚鋼板を重ねて、割れ臨界水素値以下になるまで徐冷（土間徐冷）する。かかる形態とすることにより、生産効率を高めることが容易になる。
【００３５】
以上の徐冷方法を採用することにより、厚鋼板を重ねることが可能な場合にはパイリング徐冷を優先して行い、パイリング徐冷によって残留水素値が割れ臨界水素値以下になる場合には、生産効率の低下を招きやすい土間徐冷を行うことなく製品徐冷を終了することができる。かかる形態とすることにより、製造現場における制約等に即しつつ、生産効率を高めることが可能になる。また、残留水素値が割れ臨界水素値以下になるまで徐冷することにより、内質欠陥を低減した厚鋼板を得ることが可能になる。これに対し、パイリング徐冷後の残留水素値が割れ臨界水素値を超える場合には、引き続き土間徐冷を行うが、この場合には、パイリング徐冷によって残留水素量が低減された厚鋼板を土間徐冷する。それゆえ、パイリング徐冷することなく土間徐冷を行う場合と比較して、土間徐冷の時間を短縮することができる。したがって、パイリング徐冷をすることなく土間徐冷を行っていた従来技術と比較して、生産効率を高めることが可能になる。さらに、厚鋼板を重ねることができない場合には、通常徐冷及び土間徐冷を行う。冷却床を用いた通常徐冷後に土間徐冷を行うことにより、生産効率を高めることが可能になる。また、割れ臨界水素値以下になるまで徐冷を行うことにより、厚鋼板から十分な脱水素が可能になり、その結果、内質欠陥を低減した厚鋼板を得ることが可能になる。
【００３６】
以上、説明したように、本発明の厚鋼板の徐冷方法によれば、生産効率を高めることが可能になる。したがって、スラブを熱間圧延する熱間圧延工程と、該熱間圧延工程を経た厚鋼板を本発明の厚鋼板の徐冷方法によって徐冷する徐冷工程と、を有する本発明の厚鋼板の製造方法によれば、生産効率を高めることが可能になる。
【図１】
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