(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延される帯鋼（Ｓ）の搬送方向（Ｆ）に順に通される複数の圧延スタンド（Ｆ１−Ｆ７）を含む熱間圧延ライン（２）と、
前記圧延ライン（２）の最後の圧延スタンド（Ｆ７）から出てくる熱間圧延された帯鋼（Ｓ）を集中的に冷却する冷却セクション（５）とを備えた、帯鋼（Ｓ）を熱間圧延する設備において、
前記冷却セクション（５）の開始が、熱間圧延される帯鋼（Ｓ）の搬送方向（Ｆ）から見て、前記熱間圧延ライン（２）の終端よりも前に移されており、
前記冷却セクション（５）が、前記冷却セクション（５）に入る前に通される最後の圧延スタンド（Ｆ５）の後に開始し、熱間圧延される各帯鋼（Ｓ）の熱間圧延が、前記圧延スタンド（Ｆ５）で行われ、
前記冷却セクション（５）が、複数の冷却ユニット（Ｋ１−Ｋｎ）を含み、それぞれの冷却ユニット（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３）が、前記搬送方向（Ｆ）において、前記冷却セクション（５）に入る前に通される最後の圧延スタンド（Ｆ５）の下流と、その後に通されるすべての更なる圧延スタンド（Ｆ６，Ｆ７）の下流に、配置されており、
前記圧延ライン（２）内に配置される少なくとも冷却ユニット（Ｋ１−Ｋ３）が、帯鋼（Ｓ）上に冷却流体を放出するように構成されており、
前記圧延ライン（２）内に配置される少なくとも冷却ユニット（Ｋ１−Ｋ３）の下流には、噴霧装置（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）が配置され、前記噴霧装置が、帯鋼（Ｓ）上に存在する冷却流体を帯鋼（Ｓ）から吹き飛ばすために、高圧噴流（Ｏ）を帯鋼（Ｓ）上に向かわせることを特徴とする設備。
【請求項２】
請求項１に記載の設備において、
熱間圧延される帯鋼（Ｓ）の搬送方向（Ｆ）に測定される長さであって、その長さに沿って、いずれの場合も搬送方向（Ｆ）において圧延スタンド（Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７）のうちの一つの下流にいずれの場合も配置された冷却ユニット（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３）が帯鋼を冷却流体に曝すこととなる、当該長さが、それぞれの間隔（Ａ）の最大で２５％であり、何れの場合も互いに並んで配置される前記圧延ライン（２）の圧延スタンド（Ｆ１−Ｆ７）が、前記間隔で、搬送方向（Ｆ）に次々と配置されることを特徴とする設備。
【請求項３】
請求項１または２に記載の設備において、
前記圧延ライン（２）の外側に配置された冷却ユニット（Ｋ４−Ｋｎ）が、集中冷却ユニットとして構成されていることを特徴とする設備。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の設備において、
前記冷却セクション（５）の冷却ユニット（Ｋ１−Ｋｎ）が、互いに別々に制御可能となっていることを特徴とする設備。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の設備において、  前記冷却セクション（５）が、少なくとも１０００ｍ３／ｈの全冷却流体出力を有することを特徴とする設備。
【請求項６】
帯鋼を熱間圧延する方法であって、
当該方法が、請求項１乃至５の何れか一項に記載されているように構成された設備（１）上で実行され、
熱間圧延の間、搬送方向（Ｆ）から見て最後の圧延スタンド（Ｆ７）における加工間隙（Ａ６，Ａ７）が、前記圧延ライン（２）の圧延スタンド（Ｆ６，Ｆ７）からは帯鋼（Ｓ）のそれ以上の変形が生じない程度に開けられ、
それぞれ始めに開けられた圧延スタンド（Ｆ６，Ｆ７）の前に通された圧延スタンド（Ｆ５）から出てきた後に、帯鋼（Ｓ）が、冷却流体に曝されることによって、少なくとも８０Ｋ／ｓの冷却速度で加速的に冷却され、
通される次の圧延スタンド（Ｆ６，Ｆ７）に入る前に、帯鋼（Ｓ）上に存在する冷却流体を帯鋼（Ｓ）から吹き飛ばすために、高圧噴流（Ｏ）が帯鋼（Ｓ）上に向けられることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、
前記熱間圧延ライン（２）から出てきたときの帯鋼（Ｓ）の最終厚さ（Ｄ）が、少なくとも１５ｍｍであることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の方法において、
最終熱間圧延速度が、３ｍ／ｓ未満であることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６乃至８の何れか一項に記載の方法において、
前記熱間圧延ライン（２）の最初の圧延スタンド（Ｆ１）に入るときの帯鋼（Ｓ）の初期の熱間圧延温度が、８００℃よりも高くかつ１０５０℃よりも低いことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９の何れか一項に記載の方法において、
熱間成形される最後の圧延スタンド（Ｆ５）を離れて帯鋼（Ｓ）が冷却セクション（５）に入るときの出口温度が、７４０℃と９００℃の間であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項６乃至１０の何れか一項に記載の方法において、
冷却セクション（５）において、帯鋼（Ｓ）が５００℃と７００℃の間の冷却停止温度まで冷却されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記冷却停止温度に達したら、帯鋼（Ｓ）が２乃至１２秒間、所定の温度に維持されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項６乃至１２の何れか一項に記載の方法において、
帯鋼（Ｓ）が、４５０℃と６５０℃の間のコイリング温度で巻き取られることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項６乃至１３の何れか一項に記載の方法において、
前記熱間圧延ラインに入る際の帯鋼（Ｓ）の厚さ（Ｄ）が５０乃至１００ｍｍであり、前記熱間圧延ラインを離れる際の帯鋼の厚さが１５乃至２５．５ｍｍを超えることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項６乃至１４の何れか一項に記載の方法において、
帯鋼（Ｓ）が、鉄および不可避の不純物に加えて、（重量％で）０．１８％以下のＣ、１．５％以下のＳｉ、２．５％以下のＭｎ、０．００５−０．１％のＰ、０．０３％以下のＳ、０．０２％以下のＮ、０．５％以下のＣｒ、０．５％以下のＣｕ、０．５％以下のＮｉ、０．５％以下のＭｏ、２％以下のＡｌ、および全体で最大０．３％のＢ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｃａのうちの１またはそれ以上の元素によって構成される鋼から形成されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯鋼を熱間圧延する設備および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ここで対象となる種類の熱間圧延設備は、通常、熱間圧延される帯鋼の搬送方向に連続的に通される複数の圧延スタンドを含む熱間圧延ラインと、圧延ラインの最後の圧延スタンドから出てくる熱間圧延帯鋼を集中的に冷却する冷却セクションとを備える。
【０００３】
本発明に係る種類の設備および方法は、少なくとも１５ｍｍの厚さを有する“厚板”と呼ばれるものを圧延するために使用される。そのような厚い帯鋼の従来の製造においては、それぞれの帯鋼が、４−ｈｉｇｈスタンドにおいてリバース式で、熱機械的に圧延される。しかしながら、この圧延操作は、熱間圧延ミル（hot strip mill）における熱間圧延よりも遥かに長く続く。したがって、従来方式の熱間圧延設備において、厚い帯鋼も熱間圧延することが望ましい。
【０００４】
クラック形成に対する非感受性および靭性について最も厳しい要件を有する壁の厚いパイプラインの製造を意図した平鋼材料の圧延は、特に難しさを伴う。これらの特性は、通常は、“落重引裂試験”、略して“ＤＷＴＴ”と呼ばれる試験の結果を使用して評価される。ＤＷＴＴは、「ｐｒｏｖｉｓｉｏｎ  ＡＰＩ  ５Ｌ３  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，３ｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，０２／１９９６」、「ＡＳＴＭ  Ｅ４３６」、「ＤＩＮ  ＥＮ  １０２７４  ｏｆ  １９９９」および「ｔｈｅ  Ｓｔａｈｌ−Ｅｉｓｅｎ−Ｐｒｕｆｂｌａｔｔ（ｓｔｅｅｌ−ｉｒｏｎ  ｔｅｓｔ  ｓｈｅｅｔ）ＳＥＰ  １３２６」において記載されている。この試験においては、規定の重量の試験体が、同様に規定の高さから、帯状のシート試料上に落下され、その試料は、予期される破壊の領域において、衝突試験体から見て外方に向く側面に規定の溝状ノッチが設けられ、その端部をそれぞれの支持部上に載せた状態で設置される。ここで、一般に、所定の予め設定された温度、例えば、−３５℃で、それぞれの試料において生じる破壊における延性破壊比率は平均で８５％であることが要求される。
【０００５】
決定される熱間圧延および冷却の方策により、石油またはガスパイプラインの製造に必要とされる厚い帯鋼の靱性を最適化するための試みがなされている。それらの方法の種々の例が、例えば、ＥＰ１０３８９７８Ｂ１に要約されている。ＥＰ１０３８９７８Ｂ１に最初に記載されている方法それ自体は、優れた靭性を有する高強度熱延鋼板の費用効率の高い製造を可能にする。この目的を達成するために、スラブ、薄スラブまたは鋳造ストリップのような前駆体物質が、マイクロ合金元素を添加して非合金鋼または低合金鋼から製造され、それに続いて、複数の圧延スタンドから形成される仕上ラインを通過する。この場合、前駆体物質は、特定の鋼の再結晶停止温度よりも少なくとも３０℃高い温度で、仕上ラインの最初の圧延スタンドに導入される。その後、熱延鋼板を形成するための前駆体ストリップの連続的な熱間圧延が、１またはそれ以上のパスによって行われる。この場合、熱間圧延は、オーステナイトの再結晶領域を含む温度範囲で行われる。２つの圧延スタンドの間には、再結晶停止温度よりも少なくとも２０℃低い温度への熱延鋼板の冷却が、冷却装置によって行われ、その冷却の冷却速度が少なくとも１０℃／ｓとなっている。その後、完成した熱延鋼板が熱間圧延ラインから出てくるまで、再結晶停止温度未満の温度範囲において少なくとも３０％の全体変形の程度で、圧延が再結晶停止温度未満で継続される。
【０００６】
ＥＰ１０３８９７８Ｂ１に同様に説明されているように、壁の厚いパイプを製造するための鋼は、一般に、鉄および不可避不純物に加えて、（重量％で）０．１８％以下のＣ、１．５％以下のＳｉ、２．５％以下のＭｎ、０．００５−０．１％のＰ、０．０３％以下のＳ、０．０２％以下のＮ、０．５％以下のＣｒ、０．５％以下のＣｕ、０．５％以下のＮｉ、０．５％以下のＭｏ、２％以下のＡｌ、および全体で最大０．３％のＢ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｃａのうちの１またはそれ以上の元素が存在する合金によって構成される。これらの鋼は、“Ｘ７０”および“Ｘ８０”の表示によって知られる鋼種も含む。
【０００７】
実際的経験は、従来では何れの場合にも必要とされる温度制御に必要な何れの場合も同様の複雑さを有する手段にもかかわらず、実際に知られている方法によって、強度の高められた厚い熱延鋼板を製造することはできるが、それらの熱延鋼板は、信頼性が必要とされるパイプライン建設の分野において靭性に関して設定される要件を満足しないことを示している。
【０００８】
この背景に逆らって、本発明の目的は、従来式の熱間圧延設備を元にして、靭性に関して最も厳しい要件にも適合し、１５ｍｍ以上の最終厚さを有する操作的に信頼性のある熱延鋼板を製造することができる、熱間圧延設備および方法を生み出すことであった。
【発明の概要】
【０００９】
熱間圧延設備に関して、この目的は、そのような設備が請求項１に記載されているように構成される本発明に従って達成される。
【００１０】
本発明によれば、上記目的は、厚い熱延鋼板（hot strip）の製造において請求項９に特定される作業ステップが通して行われる方法に関して達成される。
【００１１】
本発明の有利な構成は、従属項に特定されており、本発明の一般概念として、以下の文章において詳細に説明されている。
【００１２】
すなわち、帯鋼（steel strip）を熱間圧延する本発明に係る設備は、始めに特定される従来技術に従い、熱間圧延される帯鋼の搬送方向に連続的に通される複数の圧延スタンド（rolling stands）を含む熱間圧延ラインを備える。典型的には、そのような熱間圧延ラインは、５乃至７の圧延スタンドを含み、それらが、搬送方向に一列に順に配置されるとともに、何れの場合も熱間圧延される帯鋼を連続的に通過させる。同様に、本発明に係る設備においては、従来式の熱間圧延設備ではよくあるように、圧延ラインの最後の圧延スタンドから出てくる熱間圧延帯鋼を集中的に冷却するために、冷却セクションが設けられている。
【００１３】
本発明によれば、冷却セクションは、熱間圧延される帯鋼の搬送方向から見て、熱間圧延ラインの最後の圧延スタンドの下流のみで始まるのではなく、熱間圧延ラインの終端の前ですでに始まっている。ここで、冷却セクションの開始は、当該冷却セクションに入る前にアクティブに通される最後の圧延スタンドの直後に当該冷却セクションが開始するように、設定されている。“アクティブに”（actively）という語は、ここでは、この圧延スタンドで熱間圧延が依然行われることを意味している。これに対して、ワークローラの対応する調節によって、当該圧延スタンドを通過したときに熱延鋼板がそれ以上変形を受けない程度に、圧延間隙（rolling gap）が開けられている圧延スタンドは、“非アクティブ”（inactive）である。よって、本発明によれば、熱間圧延が依然行われている最後の熱間圧延スタンドを離れる際に、搬送方向において冷却セクションの開始の上流で、熱延鋼板が、冷却セクションで出力される冷却流体を直接受けて、加速的に冷却される。
【００１４】
したがって、本発明に係る熱間圧延設備において、冷却セクションと熱間圧延ラインは重なり合って、圧延ラインが少なくとも１の圧延スタンドの分短縮されるとともに、冷却セクションは、少なくとも、熱間圧延される帯鋼の搬送方向において最後に通される圧延スタンドの１またはそれ以上を非アクティブ化する場合に、変形が依然生じる最後の圧延スタンドのすぐ下流で冷却を行うことができるように、圧延ライン内へと延びる。
【００１５】
そして、圧延帯鋼を製造する本発明に係る方法は、本発明に従って構成された設備で行われるとともに、非アクティブの圧延スタンドで熱間圧延中に熱間圧延ラインの当該圧延スタンドで帯鋼のそれ以上の変形が生じない程度に開けられた圧延間隙を提供し、帯鋼は、冷却流体に曝されることにより、最後のアクティブな圧延スタンドから出てきた後に加速的に冷却される。
【００１６】
このため、本発明は、帯鋼を通す圧延スタンドの各々において帯鋼の厚さが減少しないように従来式の複数スタンドの圧延ミルを操作するという提案に基づくものである。その代わりに、帯鋼は、圧延ラインのアクティブな圧延スタンドにおいてのみ変形される。非アクティブな圧延スタンドでは、ワークローラが圧延ストックにそれ以上接触しない程度に、すなわち、そこでそれ以上の変形が生じない程度に、圧延間隙が開けられる。同時に、冷却セクションの開始位置は、熱間圧延ライン内にシフトされており、そのため、例えば、７つの熱間圧延スタンドを有する熱間圧延ラインの場合には、５番目の圧延スタンドの直後に加速的な冷却を既に行うことができ、最後から２番目の圧延スタンド、すなわち、６番目の圧延スタンドと、最後の圧延スタンド、すなわち、７番目の圧延スタンドでは、それ以上の熱間圧延は行われない。
【００１７】
この処理は、１５ｍｍを超える厚さを有する高強度チューブシートの等級が、連続的なシーケンスで圧延スタンドを連続的に通過する熱間圧延ラインにおいて、熱間圧延されることが意図されていて、最も厳しい要件がその靭性に置かれている場合に、ほんの限られた回数の熱間変形が行われるべきであり、それにより一方では、ストリップの良好な寸法精度のために十分な圧延パス毎の変形をアクティブ化された圧延スタンドによって生じさせることができる、という知見に基づくものである。他方、圧延パスの限られた回数の結果として、最後の変形の直後に開始する冷却により、靭性遷移温度をより低い温度へとシフトさせることができる。このようにして、本発明に係る方法によって再設計された従来式の熱間圧延設備を元にして、より強いだけではなく、例えば、鋼種“Ｘ７０”または“Ｘ８０”であるだけでなく、−１０℃またはそれ未満の低い遷移温度と、最大２５．４ｍｍの厚さで高靱性要件とを具備するパイプ用の鋼シートを製造することが可能になる。
【００１８】
１８ｍｍを超える厚さを有する熱延鋼板の本発明に係る製造において、ＤＷＴＴに従って満たされる要件を確実に達成するために、好ましくは、ベイナイト鋼を使用することができる。本発明に従って最後のアクティブな変形パス後なるべく直ぐに冷却を開始する結果として、遷移温度が改善することによって、フェライト／パーライト鋼の適用の範囲をより大きい厚さに拡張することができる。
【００１９】
仕上ラインの最後のスタンドの後で行われる従来の冷却と比較すると、本発明に従って圧延ライン内に延びる冷却の早い開始の結果として、１５ｍｍを超える厚さで圧延する場合に、妨げられない酸素の進入および付随する帯鋼表面のその後の大変なスケーリングが抑えられる。
【００２０】
熱間圧延設備の本発明に係る操作中、能動的な変形の早い終了および熱間圧延中に達成される全体変形の低さの結果として、圧延速度は低くなる。典型的には、それらは、３ｍ／ｓ未満の範囲に入る。
【００２１】
仕上ライン内への冷却セクションの拡張の結果、保持時間（holding times）を有する冷却曲線を提示する実現性がさらに生じる。これを達成するため、単に、設備構成は、例えば、７つの圧延スタンドを有する圧延ラインで圧延するが、そのうちの始めの５つのみをアクティブ化する場合に、５番目のスタンドの直後に噴霧を開始するように設計される必要があり、ここで、使用されない圧延スタンドの上流および下流にそれぞれ出力される冷却流体の量は最適に設定可能とされる。ここで対象としている種類の熱間圧延設備において標準的に提供される、７番目のスタンドの下流の更なる噴霧および／または測定ハウスの下流の適当な冷却セクションとの協働により、様々な保持時間を所望の冷却曲線で実現することができる。
【００２２】
この目的のため、本発明に係る熱間圧延設備においては、冷却セクションが、複数の冷却ユニットを備えることができ、さらに、それぞれの冷却ユニットを、冷却セクションに入る前に通される搬送方向において最後の圧延スタンドの下流と、その後に通されるすべての更なる圧延スタンドの下流に配置させることができる。
【００２３】
最後のアクティブな圧延スタンドの後に行われる冷却は、従来式の熱間圧延設備において知られている従来式のラミナ冷却（laminar cooling）によって行われるのではなく、非常に早く開始しかつ少なくとも８０Ｋ／ｓの高い冷却速度を有する冷却が使用される。少なくとも１３０Ｋ／ｓの冷却速度は、ここで特に良好であることが証明されており、冷却速度は、実際には、一般に最大１６０Ｋ／ｓである。本発明に従って与えられる迅速な冷却の結果として、それぞれの熱間圧延帯鋼における結晶粒成長が制限されるとともに、材料の低温靭性が高められ、後者は、低温での最大靭性値を確実に達成して、最も高い機械特性を有するものとなる。
【００２４】
本発明に従って集中的な冷却をもたらすために、例えば、集中的な冷却システムまたはコンパクトな冷却ユニットを利用することができる。これらは、少なくとも１０００ｍ３／ｈ、特に、最大１５００ｍ３／ｈの冷却流体出力を冷却セクションが提供することができるように、設計する必要がある。この場合、熱延鋼板の断面にわたって可能な限り均一な急速冷却を確実にするために、冷却される熱延鋼板の上面と下面の両方から冷却が行われるのが好ましい。それぞれの集中的な冷却の後、熱延鋼板が次の非アクティブな圧延スタンドを通ってその後に更なる冷却を開始する前に、横方向高圧噴霧により熱延鋼板上に残留する水を取り除くことができる。これは、各冷却段階の後に熱延鋼板上に水が残留するのを防止して、熱延鋼板の制御された段階的冷却が確実に達成されるようにする。
【００２５】
特に、特定の部分に集中される冷却流体噴流をそれぞれの熱延鋼板にそれぞれ出力するコンパクト冷却ユニットは、本発明に従って圧延ラインに提供される加速的冷却に適している。一方、圧延ライン以外では、例えば、従来式の集中的な冷却ユニットのように、冷却セクションの冷却ユニットを構成することができる。
【００２６】
本発明に従って冷却が実行される慎重に制御される方法に関しては、熱間圧延される帯鋼の搬送方向に測定される長さ（length）であって、その長さに沿って、いずれの場合も搬送方向に圧延ライン内の圧延スタンドのうちの一つの下流にいずれの場合も配置された冷却ユニットが帯鋼を冷却流体に曝すこととなる、当該長さが、間隔の最大２５％であり、何れの場合も互いに並んで配置される圧延ラインの圧延スタンドが、上記間隔で、搬送方向に次々と配置されるのが、当該長さに関して最適であることが分かっている。特に、何れの場合もそれに沿って冷却流体の出力が行われる長さ部分が、冷却ユニット間の間隔の８乃至１５％に制限されている場合に、最良の操作結果が実際に達成されている。
【００２７】
このように、冷却の強さのため、何れの場合も、それぞれ処理される鋼のオーステナイト領域においてそれ以上の制御された変形が起きないように、圧延スタンド間の冷却を実行することができる。このようにして、本発明に従って提供されるとともに特にコンパクトな冷却ユニットとして構成される冷却ユニットは、２つの圧延スタンド間で何れの場合も熱間圧延される鋼板を冷却するために従来式の熱間圧延ミルで使用される冷却デバイスとは異なる。最後のアクティブな圧延スタンドから開始する、本発明に従って使用される冷却ユニットは、本発明に従って、オーステナイト領域においてそれ以上の制御された変形が起き得ることのない集中的な鋼板冷却をもたらす。
【００２８】
典型的には、本発明に係る熱間圧延方法が行われるとき、帯鋼の初期熱間圧延温度は、８００℃より高く１０５０℃未満である。一方、熱間成形する最後の圧延スタンドから離れて帯鋼が冷却セクションに入るときの出口温度は、典型的には、７４０℃と９００℃の間である。
【００２９】
本発明に従って熱間圧延される帯鋼の所望の靭性特性を発現させるために、鋼板が５００℃と７００℃の間の冷却停止温度に到達したときに冷却停止温度で帯鋼の冷却を中断することが目的にかなう場合がある。この場合、所望の機械的特性の発現の観点から、この冷却停止温度に達したら２乃至１２秒間能動的な冷却をせずに、帯鋼を空冷することが有利であることが同様に証明されている。
【００３０】
上述した方法で冷却を実行した後は、４５０℃と６５０℃の間のコイリング温度で帯鋼を巻き取ることができる。
【００３１】
本発明に係る熱間圧延用の適当な前駆製品は、具体的に、５０乃至１００ｍｍの厚さを有する薄スラブまたは前駆鋼板である。一方、本発明に従って熱間圧延される帯鋼の最終厚さは、典型的には、１５ｍｍを超える。本発明に係る方法を使用して、最大２５．４ｍｍの厚さを有しかつＤＷＴＴにおいて靭性に関して最も厳しい要件すらも満足する厚板を、本発明に係る方法で装備される熱間圧延設備上において作業ステップの連続的なシーケンスで熱間圧延することができることをテストが示している。
【００３２】
本発明に係る方法は、相対的に高い強度のマイクロ合金鋼およびＤＩＮ  ＥＮ  １０１４９に従う鋼に適している。本発明に係る方法は、厚板の製造に使用されるベイナイトの等級Ｘ６０，Ｘ６５，Ｘ７０，Ｘ８０の帯鋼およびその他の同等の鋼を処理するのに特に適している。本発明に係る方法に特に適した鋼は、一般的な合金仕様で、（重量％で）０．１８％以下のＣ、１．５％以下のＳｉ、２．５％以下のＭｎ、０．００５−０．１％のＰ、０．０３％以下のＳ、０．０２％以下のＮ、０．５％以下のＣｒ、０．５％以下のＣｕ、０．５％以下のＮｉ、０．５％以下のＭｏ、２％以下のＡｌ、および全体で最大０．３％のＢ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｃａのうちの１またはそれ以上の元素、残りの鉄および不可避の不純物に要約することができる。
【００３３】
本発明は、汎用的な方法で、従来式の熱間圧延設備を使用して、高強度の値を有するだけでなく最適な靭性をも有する非常に厚い熱間圧延帯鋼を製造することを可能にする設備および方法を提供する。この方法で製造される帯鋼は、その特性プロファイルによれば、パイプライン建設に特に適している。ここで、本発明に従って設計された熱間圧延設備は、その他の熱間圧延タスクにも容易に使用することができる。これを達成するために、必要とされるすべては、冷却セクションと熱間圧延ラインとが重なり合う領域において、本発明に従って提供される冷却ユニットが、従来式の熱間圧延における冷却の要件を満たすように、操作または動作停止されるということである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明は、例示的な実施形態により、以下の文章においてより詳細に説明される。
【図１】図１は、上下から冷却する、１５ｍｍを超える最終厚さＤを有する帯鋼Ｓを熱間圧延する設備１を概略的に示している。
【図２】図２は、設備１に設けられた２つの圧延スタンドの側面図を概略的に示している。
【図３】図３は、図２の２つの圧延スタンドの平面図を概略的に示している。
【図４】図４は、設備１で実行された帯鋼冷却の異なる例について経時的な温度プロファイルが表された図表を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
設備１は、当該設備１において熱間圧延される帯鋼Ｓの搬送方向Ｆに次々に配置された７つの圧延スタンドＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７により従来の方式で形成された熱間圧延ライン２と、搬送方向Ｆにおいて熱間圧延ライン２に続くローラベッド３と、搬送方向Ｆから見てローラベッド３の端部に配置されるコイリング装置４と、ローラベッド３の領域において熱間圧延ライン２の端部に隣接して配置される測定ハウスＭと、冷却セクション５とを備える。
【００３６】
冷却セクション５は、搬送方向Ｆに一列に順に配置されるとともにコンパクトな冷却器具として構成された複数の冷却ユニットＫ１，Ｋ２，Ｋ３と、任意にはラミナ冷却ユニットとして従来の形式で構成された冷却ユニットＫ４，Ｋ５，Ｋ６，．．．，Ｋｎとによって形成され、それら冷却ユニットには、冷却流体が冷却流体貯留部（ここでは図示されていない）を経由して供給され、冷却流体の出力は何れの場合も個別に配置することができる。この場合、冷却流体は、それぞれの冷却ユニットＫ１−Ｋｎによって、何れの場合も下方および上方から帯鋼Ｓのそれぞれ関連する下面および上面に出力される。必要とされる冷却流体出力を確保するために、冷却ユニットＫ１−Ｋ３に流れる冷却流体は、例えば、ポンプ（同様に、ここでは図示されていない）によって、必要に応じて加圧され得るものである。
【００３７】
冷却セクション５の搬送方向Ｆにおいて最初の冷却ユニットＫ１は、５番目の圧延スタンドＦ５と６番目の圧延スタンドＦ６との間に配置され、冷却セクション５の２番目の冷却ユニットＫ２は、圧延ライン２の６番目の圧延スタンドＦ６と７番目の圧延スタンドＦ７との間に配置され、その結果、冷却セクション５は圧延ライン２内に延び、それにより圧延ライン２の終端部分６と冷却セクション５の開始部分７とが互いに重なり合っている。長さ部分ａは、何れの場合も間隔Ａの約１０％に制限されており、この長さ部分に沿って、圧延ラインに何れの場合も配置された冷却ユニットＫ１，Ｋ２，Ｋ３が帯鋼Ｓ上に冷却流体を出力し、また、搬送方向Ｆに連続的に配置された圧延スタンドＦ５およびＦ６によって図２および図３に示すように、互いに隣接する圧延スタンドＦ１−Ｆ７が何れの場合も間隔Ａを空けて配置されている。
【００３８】
圧延ライン２に配置されるそれぞれの冷却ユニットＫ１およびＫ２と、搬送方向Ｆにおいて何れの場合も隣に配置される圧延スタンドＦ６，Ｆ７との間、並びに、圧延スタンドＦ７の後に設けられる冷却ユニットＫ３の下流には、何れの場合も噴霧装置Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３が設けられ、それら噴霧装置は、搬送方向Ｆに対して横方向にかつそれぞれの冷却ユニットＫ１，Ｋ２，Ｋ３の方向を向く高圧噴流Ｏを、少なくとも帯鋼Ｓの上面に導いて、そこに残留している冷却流体を対象となる表面から吹き飛ばす。
【００３９】
原理上は、圧延スタンドＦ１−Ｆ７のうち、熱間圧延ライン２においてさらに前方に配置される圧延スタンドＦ１−Ｆ７を非アクティブ化することも可能である。しかしながら、実際には、何れの場合も圧延スタンドＦ１−Ｆ７のうちの少なくとも５つがアクティブであることが必要であり、本発明によれば、集中的でコンパクトな冷却はどんな場合でも、搬送方向Ｆにおいて何れの場合も最後のアクティブな圧延スタンドの後に開始するが、遅くとも熱間圧延ライン２において最後の圧延スタンドＦ７の後に開始する。
【００４０】
熱間圧延ライン２の５番目の圧延ユニットＦ５と６番目の圧延ユニットＦ６との間に配置される冷却ユニットＫ１は、当該冷却ユニットＫ１のスイッチがオンになっている限りは、垂直に下方に向けられた冷却流体の噴流が出力されて、圧延スタンドＦ５からの出口のところまで達するように、設置されている。同様に、熱間圧延ライン２の６番目の圧延ユニットＦ６と７番目の圧延ユニットＦ７との間に配置される冷却ユニットＫ２は、当該冷却ユニットＫ２のスイッチがオンになっている限りは、冷却流体の噴流が出力されて、圧延スタンドＦ６からの出口のところまで達するように、設置されている。同じく、搬送方向Ｆにおいて７番目の圧延スタンドＦ７の下流に配置される冷却ユニットＫ３は、当該冷却ユニットＫ３のスイッチがオンになっている限りは、冷却流体の噴流が出力されて、圧延スタンドＦ７のところまで達するように、設置されている。
【００４１】
ここに記載した例示的な実施形態においては、何れの場合も、冷却ユニットＫ１−Ｋ３のうちの少なくとも１つが動作している。何れの場合も非アクティブな冷却ユニットの領域においては、空気冷却を行うことができる。搬送方向Ｆにおいて熱間圧延ライン２の下流に位置する従来式の冷却ユニットＫ４−Ｋｎによって、熱延鋼板は、何れの場合も必要とされるコイリング温度ＨＴに冷却される。
【００４２】
圧延ライン２において処理される鋼スラブの厚さは、実際のところ、一般に１８０乃至２７０ｍｍの範囲となる。具体的に、ここに記載の例示的な実施形態においては、２５５ｍｍの厚さのスラブが、表１に記載された鋼Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３から製造され、当該スラブは、一般に８００乃至１０５０℃の範囲にある初期熱間圧延温度ＷＡＴで熱間圧延ライン２に突入し、そこで熱間圧延されて、始めの５つの圧延スタンドＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５において連続的なシーケンスでそれぞれの帯鋼Ｓが形成された。鋼Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３から熱間圧延された帯鋼Ｓの厚さＤは、ここでは、何れの場合も２３ｍｍまたは１８ｍｍであった。ここで説明した例示的な実施形態において具体的に設定された初期熱間圧延温度ＷＡＴは、表３に記載されている。さらに、５番目の圧延スタンドＦ５の出口における温度ＴＡＦ５、仕上ミルの出口における温度ＷＥＴ、およびコイリング温度ＨＴは、各鋼Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３から製造されそれぞれ処理された熱延鋼板について、同様に表３に記載されている。
【００４３】
５番目の圧延スタンドＦ５から出てきた帯鋼Ｓは、同様に、熱間圧延ライン２の２つの終わりの圧延スタンドＦ６およびＦ７を通って進んだ。しかしながら、それら圧延スタンドＦ６，Ｆ７では、ワークローラにより定められる圧延間隙の高さが、５番目の圧延スタンドＦ５から出てくる帯鋼Ｓの厚さＤよりも大きくなる程度に、ワークローラが離れるように移動された。その結果、ここで記載の例示的な実施形態では、搬送方向Ｆから見て圧延ライン２の少なくとも２つの終わりの圧延スタンドＦ６およびＦ７によって、帯鋼Ｓのそれ以上の変形は生じなかった。
【００４４】
帯鋼Ｓの熱間成型を行う圧延スタンドＦ１−Ｆ７のうち、圧延スタンドＦ６およびＦ７が非アクティブとされて、それにより圧延スタンドＦ５が搬送方向Ｆにおいて最後の圧延スタンドとなった後に、冷却セクション５の冷却ユニットＫ１およびＫ２と、後に続く冷却ユニットＫ３−Ｋｎのすべてが作動された。このため、加工間隙Ａ５を出た後、搬送方向Ｆにおいて最後のアクティブな圧延スタンドＦ５から出てきた帯鋼Ｓは、次の圧延スタンドＦ６への途中で、圧延スタンドＦ６の入口Ｅ６に到達するまでの間、冷却ユニットＫ１の冷却流体の噴流を受けて集中的に冷却された。帯鋼Ｓは、非アクティブな圧延スタンドＦ６の加工間隙Ａ６を通過するとすぐに、非アクティブな圧延スタンドＦ７の入口Ｅ７に到達するまで、冷却ユニットＫ２の冷却流体の噴流を同じように直接受け、同様に、集中的にさらに冷却された。同様に、圧延スタンドＦ７の加工間隙Ａ７を通過したら直ぐに、帯鋼Ｓは、冷却ユニットＫ３の冷却流体の噴流を受け、ローラベッド３の上に送り出され、そのローラベッド上で、５００乃至７００℃の冷却停止温度に達するまで、そこに配置された更なる冷却ユニットＫ４−Ｋｎによって、加速および制御された方法で、継続して冷却された。
【００４５】
冷却停止温度に達したときに、能動的な冷却は停止され、帯鋼Ｓは、４５０乃至６５０℃のコイリング温度でコイリング装置４においてコイルに巻かれるまで、ローラベッド３上に送り出された。
【００４６】
冷却セクション５にわたって、３バール超、具体的に３．２バールの冷却流体圧力と、４０℃未満、具体的には２５℃の冷却流体温度で、冷却セクション５における冷却ユニットＫ１−Ｋｎは、最大１５００ｍ３／ｈ、具体的には１４００ｍ３／ｈの冷却流体の全体出力を達成した。
【００４７】
ここに記載の例示的な実施形態では、水が冷却流体として使用された。当然のことながら、必要とされる冷却速度を達成するために、その他の冷却流体を使用することも可能である。
【００４８】
図４は、実線Ｔ１として、何れの場合も時間ｔをかけて鋼Ｅ１から製造された２３ｍｍ厚の熱延鋼板試料についての温度プロファイルを示しており、これは、設備１の本発明に係る上述した動作モードにおいて達成される。
【００４９】
比較として、圧延ライン２において冷却が本発明に係る方法で既に開始しているが冷却速度が８０Ｋ／ｓ未満である場合に、鋼Ｅ１から製造された２３ｍｍ厚の熱延鋼板試料の製造において達成される温度プロファイルは、破線Ｔ２により図４に再現されている。
【００５０】
一方、図４の一点鎖線Ｔ３により示される温度プロファイルは、従来式の熱間圧延設備によって達成され、この設備には７つの圧延スタンドが設けられ、鋼Ｅ１からなる２３ｍｍ厚の熱延鋼板が、最後のアクティブな圧延スタンドを離れた後に、測定ハウスＭのところまで空冷された後、測定ハウスＭのすぐ後に開始するコンパクトな冷却器によって冷却されている。
【００５１】
最後に、図４に同様にプロットされた点線Ｔ４は、従来式の熱間圧延設備によって達成される温度プロファイルを示し、その設備には、７つの圧延スタンドが設けられ、熱延鋼板が、最後のアクティブな圧延スタンドＦ５を離れた後に、測定ハウスＭのところまで空冷された後、測定ハウスＭの後に従来式のラミナ冷却によって冷却されている。
【００５２】
さらに、各温度プロファイルＴ１−Ｔ４についての図４の図表において、熱延鋼板が最後のアクティブな圧延スタンドＦ５の出口で有するそれぞれの温度ＴＡＦ５が、黒三角の記号で表され、熱延鋼板が最初の非アクティブな圧延スタンドＦ６の出口で有するそれぞれの温度ＴＡＦ６が、白三角の記号で表され、それぞれの帯鋼Ｓが圧延ライン２の終端で有していたそれぞれの温度ＷＥＴが、正方形の記号で表され、それぞれのコイリング温度が円の記号で表されている。
【００５３】
所望の靭性に必要とされるベイナイト組織が確実に達成される冷却温度プロファイル（線Ｔ１）が設定されるのは、本発明に係る動作モードにおいてのみであることが分かる。
【００５４】
鋼Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３からこのように製造された帯鋼Ｓの各々は、強度に関してそれぞれの鋼について予め設定された所望の値を達成した（鋼Ｅ１：Ｒｍが少なくとも５７０ＭＰａ、Ｒｔ０．５が少なくとも４８５ＭＰａ；鋼Ｅ２：Ｒｍが少なくとも５７０ＭＰａ、Ｒｔ０．５が少なくとも４８５ＭＰａ；鋼Ｅ３：Ｒｍが少なくとも６２５ＭＰａ、Ｒｔ０．５が少なくとも５５５ＭＰａ）。
【００５５】
平均遷移温度Ｔｕｅは、平均で８５％を超えるマット破壊比率（matt break proportion）が存在した温度であり、これらの温度は、本発明に係る上記方法で鋼Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３から製造された帯鋼ＳについてＤＷＴＴにおいて決定されており、何れの場合も具体的に測定された引張強度Ｒｍおよび降伏強度Ｒｐ０．５は、表２に記載されている。よって、本発明に従って製造された帯鋼Ｓの各々は、それらの靭性に関する条件も満足していた。
【００５６】
【表１】
0006450379.tif 000002
【００５７】
【表２】
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【００５８】
【表３】
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【符号の説明】
【００５９】
１  帯鋼Ｓを熱間圧延する設備
２  熱間圧延ライン
３  ローラベッド
４  コイリング装置
５  冷却セクション
６  圧延ライン２の終端部分
７  冷却セクションの開始部分
Ａ  ２つの隣接して配置された圧延スタンドＦ１−Ｆ７間の間隔
ａ  長さ部分であって、これに沿って冷却ユニットＫ１−Ｋ３の各々が帯鋼Ｓに冷却流体を出力する部分
Ａ５  圧延スタンドＦ５の加工間隙
Ａ６  圧延スタンドＦ６の加工間隙
Ａ７  圧延スタンドＦ７の加工間隙
Ｄ  帯鋼Ｓの厚さ
Ｅ６  圧延スタンドＦ６の入口
Ｅ７  圧延スタンドＦ７の入口
Ｆ  帯鋼Ｓの搬送方向
Ｆ１−Ｆ７  熱間圧延ライン２の圧延スタンド
Ｋ１−Ｋ３  熱間圧延ライン２の領域における冷却ユニット
Ｋ４−Ｋｎ  搬送方向Ｆにおいて測定ハウスＭの下流の冷却ユニット
Ｍ  測定ハウス
Ｏ  噴霧装置Ｑ１，Ｑ２により何れの場合も出力される流体噴流
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３  噴霧装置
Ｓ  帯鋼
Ｔ１−Ｔ４  本発明に係る動作モードにおける温度プロファイル
Ｔ  温度（℃）
ｔ  時間（ｓ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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