(57)【要約】【課題】安価なコストで仕上圧延機におけるスケール生成を抑制しつつ、仕上圧延終了時の温度を確保することを可能とする熱延鋼帯の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】６スタンド以上の圧延スタンドを有する仕上圧延機を用い、複数の圧延スタンド間で被圧延材を冷却水で冷却しつつ、被圧延材の仕上圧延を行う熱延鋼帯の製造方法において、４番目の圧延スタンドよりも上流側の圧延スタンド間で、被圧延材に温度が６０℃以上の冷却水を噴射することにより、被圧延材を冷却することを特徴とする熱延鋼帯の製造方法。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
６スタンド以上の圧延スタンドを有する仕上圧延機を用い、複数の圧延スタンド間で被圧延材を冷却水で冷却しつつ、被圧延材の仕上圧延を行う熱延鋼帯の製造方法において、４番目の圧延スタンドよりも上流側の圧延スタンド間で、被圧延材に温度が６０℃以上の冷却水を噴射することにより、被圧延材を冷却することを特徴とする熱延鋼帯の製造方法。
【請求項２】
６スタンド以上の圧延スタンドを有する仕上圧延機と、該仕上圧延機の複数の圧延スタンド間で被圧延材に冷却水を噴射する冷却水噴射手段とを有する熱延鋼帯の製造装置であって、前記冷却水噴射手段が４番目の圧延スタンドよりも上流側の圧延スタンド間に設けられ、且つ該冷却水噴射手段は冷却水の温度を調整することができる温度調整手段を備えることを特徴とする熱延鋼帯の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱延鋼帯の製造方法および製造装置に関するもので、特に仕上圧延中に生成する２次スケールに起因して発生する表面欠陥を防止することができる製造方法及び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱間仕上圧延機で熱延鋼帯を製造する際には、仕上圧延に先立って、デスケーリング装置にて被圧延材の表面に生成したスケールを除去してから仕上圧延を行っている。しかし、デスケーリングを行った直後から被圧延材表面の酸化が始まり、いわゆる２次スケールが生成される。２次スケールは、仕上圧延により被圧延材の表面に押込まれるなどして、表面欠陥の原因となる。２次スケールに起因した表面欠陥を防止するため、２次スケールの生成を抑制する技術が、従来から多数開示されている。（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２３０３１４号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平８−１９７１２８号公報
ここで、特許文献１には、鋳片を熱間粗圧延して得られる鋼板を複数の圧延スタンドを有する仕上圧延機を用いて熱間圧延するに際し、圧延スタンド間の鋼板表面温度が最高となる圧延スタンド間位置より上流側で冷却して、該鋼板の圧延スタンド間の最高温度を１０００℃以下、好ましくは９９０〜１０００℃の範囲にすることが示されており、特許文献２には、熱延圧延ラインで界面活性剤または／および水溶性ポリマーの起泡材とアミノ酢酸（グリシン）を０．０１〜２０ｗｔ％添加した水溶液に窒素（Ｎ２）ガスを供給して生成した泡沫で熱間圧延材を包囲し、鋼板表面に生成するスケールを抑制することが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記特許文献１の圧延スタンド間の最高温度を１０００℃以下にする方法では、鋼板温度が１０００℃ではまだ温度が高いため、高温酸化によるスケール成長速度も速く、厚いスケールが付着してしまう。一方、圧延スタンド間の鋼板温度を低くしすぎると、鋼板の変形に要する力が大きくなることによって圧延機の荷重増大を招き、さらに、圧延仕上温度が低くなるため、鋼板がフェライト変態し材質が劣化する問題がある。特に、板厚が薄く仕上圧延機内における温度降下量が大きい材料では、圧延スタンド間の最高温度をある範囲に限定しようとする本技術の適用は極めて困難である。
【０００６】
また、前記特許文献２に示す泡沫によって熱間圧延材を包囲する方法では、泡沫を製造するために界面活性剤、ポリマーやアミノ酢酸などを添加する必要があり、通常の冷却水と比較してコスト高となるため、線材等の極めて限られた用途にしか適用することができないといった問題がある。
【０００７】
したがって本発明の目的は、安価なコストで仕上圧延機におけるスケール生成を抑制しつつ、仕上圧延終了時の温度を確保することを可能とする熱延鋼帯の製造方法および製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の熱延鋼帯の製造方法および製造装置は以下のような特徴を有する。
【０００９】
（１）６スタンド以上の圧延スタンドを有する仕上圧延機を用い、複数の圧延スタンド間で被圧延材を冷却水で冷却しつつ、被圧延材の仕上圧延を行う熱延鋼帯の製造方法において、４番目の圧延スタンドよりも上流側の圧延スタンド間で、被圧延材に温度が６０℃以上の冷却水を噴射することにより、被圧延材を冷却することを特徴とする熱延鋼帯の製造方法。
【００１０】
（２）６スタンド以上の圧延スタンドを有する仕上圧延機と、該仕上圧延機の複数の圧延スタンド間で被圧延材に冷却水を噴射する冷却水噴射手段とを有する熱延鋼帯の製造装置であって、前記冷却水噴射手段が４番目の圧延スタンドよりも上流側の圧延スタンド間に設けられ、且つ該冷却水噴射手段は冷却水の温度を調整することができる温度調整手段を備えることを特徴とする熱延鋼帯の製造装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の熱延鋼帯の製造装置の一実施形態を示す側面図である。
【００１２】
図１に示す熱延鋼帯の製造装置は、７基の圧延スタンドで構成される仕上圧延機１と、この仕上圧延機１の４番目の圧延スタンドよりも上流側の圧延スタンド間に設けられる上下面各１基ずつの冷却水噴射手段２と、仕上圧延前の粗バー表面温度を測定する仕上圧延機入側温度計７と、仕上圧延後の鋼帯表面温度を測定する仕上圧延機出側温度計８とからなる。
【００１３】
前記冷却水噴射手段２は、冷却水の温度を６０℃以上の所定の温度に加熱することができる温度調整手段６（加熱装置）を備えており、この温度調整手段６によって冷却水を加熱し、加熱された冷却水を被圧延材３に噴射することができる。この冷却水噴射手段２は、第１スタンドと第２スタンド間、第２スタンドと第３スタンド間、および第３スタンドと第４スタンド間にのみ設けられている。
【００１４】
以下、上記熱延鋼帯の製造装置を用いた本発明法の一実施形態を説明する。
【００１５】
図１に示す熱延鋼帯の製造装置において、４番目の圧延スタンドよりも上流側の圧延スタンド間、すなわち第１スタンドと第２スタンド間、第２スタンドと第３スタンド間、および第３スタンドと第４スタンド間で、被圧延材３に温度が６０℃以上の冷却水を噴射することにより、被圧延材を冷却しつつ、被圧延材の仕上圧延を行って熱延鋼帯を製造する。
【００１６】
ここで、上記４番目の圧延スタンドよりも上流側の圧延スタンド間にのみ設けられた冷却水噴射手段２は、温度調整手段６によって６０℃以上の温度まで冷却水を加熱し、配管５を通じて加熱された冷却水を輸送し、冷却水噴射ノズル４から冷却水を噴射して、被圧延材３の表面を冷却する。
【００１７】
また、仕上圧延機入側温度計７と１番目の圧延スタンドとの間に高圧水デスケーラー９が設置されており、ここで粗圧延で生成したスケールを除去する。
【００１８】
まず、６０℃以上の冷却水を噴射して被圧延材を冷却する理由を説明する。
【００１９】
一般に、被圧延材に水が接触した場合、冷却水と被圧延材表面の接触状態には、図２〜４に示すような膜沸騰・遷移沸騰・核沸騰の３つの沸騰状態がある。
【００２０】
図２は、膜沸騰の場合の被圧延材表面と冷却水の接触状態を模式的に示したものである。図２に示す膜沸騰では、冷却水１３が被圧延材３に到達する前に蒸発するため、冷却水１３が直接被圧延材３に接触することのない沸騰現象であり、被圧延材３と冷却水１３との間には、常に蒸気膜１２が存在してる。
【００２１】
図３は、核沸騰の場合の被圧延材表面と冷却水の接触状態を模式的に示したものである。図３に示す核沸騰では、被圧延材３のほぼ全面が冷却水１３と接触し、局所的に蒸気泡１４が発泡した状態となる。
【００２２】
また膜沸騰と核沸騰が混在した状態として、遷移沸騰がある。図４は、このような遷移沸騰の場合の被圧延材３と冷却水１３の接触状態を模式的に示したものである。図４に示す遷移沸騰では、蒸気膜１２と蒸気泡１４の両方が発生し、核沸騰と膜沸騰が混在したような状態となっている。
【００２３】
ここで発明者等は、図２に示す膜沸騰に注目した。膜沸騰では被圧延材と冷却水の間に安定した蒸気膜ができるため、あたかも水蒸気によるフィルムで被圧延材を包囲しているような状態となる。
【００２４】
このように蒸気膜に覆われた状態の被圧延材の酸化量は、大気中と比較して少なくなる。これは、蒸気膜中では、水蒸気が乖離して生成した酸素と被圧延材表面の反応によって酸化が進行するが、熱間圧延工程では被圧延材温度はせいぜい１０００℃程度であって水蒸気の乖離が少なく、それにより生成した酸素量が大気中に存在する酸素量と比較して少ないからである。
【００２５】
また、膜沸騰では被圧延材と冷却水の間に安定した蒸気膜が存在することにより、核沸騰や遷移沸騰のように冷却水と被圧延材の接触が生じないため、冷却能力は核沸騰や遷移沸騰状態と比較して低くなる。
【００２６】
以上のことから、膜沸騰状態となるようにして被圧延材を冷却すると、被圧延材温度をあまり下げることなく、被圧延材表面の酸化を抑制することが可能となる。
【００２７】
ここで、冷却水温度を水の沸点（１００℃）に近づけるほど、冷却水が蒸気に相変化しやすくなるので、膜沸騰を安定して形成することができるが、熱延鋼帯の仕上圧延機においては、冷却水温度を６０℃以上、望ましくは８０℃以上まで昇温して、冷却水として使用すれば実用上は問題ない。
【００２８】
このため本発明では、４番目の圧延スタンドよりも上流側の圧延スタンド間に冷却水噴射手段を設け、この冷却水噴射手段により、冷却水の温度を調整することのできる温度調整手段で加熱された温度が６０℃以上の冷却水を被圧延材に噴射することにより、被圧延材を冷却するようにしたものである。
【００２９】
冷却水噴射手段は、スプレーノズル、ラミナーノズルやジェットノズル等の通常使われているノズルを用いて構わないが、本発明では大気中の酸素を遮断する目的から、なるべく被圧延材表面全域にわたって被水するような例えばラミナーノズルを用いるのが好ましい。
【００３０】
次に、上記の冷却水噴射手段は、６スタンド以上の圧延スタンドを有する仕上圧延機において、４番目の圧延スタンドより上流側の圧延スタンド間に設ける理由を説明する。これは、スケール性欠陥の原因となる２次スケールは、圧延スタンド間における被圧延材の温度が高いところで発生しやすいからである。
【００３１】
ここで、被圧延材の表面温度が最も高温になる圧延スタンド間を特定するために、圧延スタンド間の被圧延材表面温度を測定した。放射温度計を用いて、対象としている表面欠陥が最も発生しやすい被圧延材先端部の表面温度を測定した。
測定を阻害する水蒸気の影響を除くため、圧延スタンド間の冷却水噴射手段は使用していない。仕上圧延前後の板厚と、各圧延スタンド間における測温結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１において、仕上圧延前後の板厚が大きくなるに従って、最も高温となる圧延スタンド間が、後方に動いていくことがわかる。この現象は、仕上圧延に先立って行われる高圧水デスケーラー９によって、表面を強冷却された被圧延材の復熱時間が、板厚が大きいほど長いことに起因すると考えられる。他の原因としては、圧延による加工発熱や、圧延ロールとの接触時間の違いなどがあげられる。
【００３４】
仕上板厚が１．２〜４．２ｍｍの範囲で、被圧延材の表面温度が最も高くなる圧延スタンド間は、第４圧延スタンドよりも上流側にある。仕上板厚が４．２ｍｍを超える熱延鋼帯の場合は、表面欠陥が問題となることはほとんどない。以上から、圧延スタンド間における冷却は、第４圧延スタンドよりも上流側で行う必要がある。
【００３５】
【実施例】
本発明を実機に適用した例について述べる。本発明を実施した熱間仕上圧延機は、図１に示すようなものである。圧延スタンドを７基備え、第１〜４番目の圧延スタンド間に、上下一対の、被圧延材冷却水噴射手段が設置されている。
【００３６】
幅１２００ｍｍ〜１６００ｍｍ、仕上板厚３．２ｍｍの熱延鋼帯について、冷却水を噴射しない場合と、冷却水温を３０℃、６０℃、９０℃に加熱して冷却水を噴射する場合とで鋼帯に発生する表面欠陥の発生頻度及び圧延仕上温度を比較した。
【００３７】
目標とした圧延仕上温度は９００℃とし、高圧水デスケーラーは全ケースで噴射して粗圧延で生成したスケールを除去する。また、圧延スタンド間への注水量は３００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ２とした。このとき冷却水が圧延スタンド間の被圧延材表面全域にわたって被水するようにスプレーノズルを設置した。各ケース毎の冷却水温度と鋼帯の表面欠陥発生率の結果を表２に示す。また、表２には仕上圧延機入側温度および圧延仕上温度も併せて示している。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
表２において、比較例１は冷却水を注水しなかった例である。この場合、表面欠陥発生率は１０％と高く、かつ目標の圧延仕上温度よりも３０℃高くなり、材質的な問題が生じた。
【００４０】
比較例２は冷却水を注水せず且つ圧延仕上温度が９００℃なるように、仕上圧延機入側温度を比較例１より３０℃低くした例である。この場合、材質的な問題は生じなかったものの、表面欠陥発生率は５％と高いレベルとなった。
【００４１】
比較例３は冷却水温度を３０℃とした例である。この場合、表面欠陥発生率は０．５％と低いが、圧延仕上温度が目標よりも５０℃低くなり、材質的に問題が生じた。
【００４２】
比較例４は冷却水温度を３０℃とし且つ圧延仕上温度が９００℃となるように、圧延入側温度を比較例３より５０℃高くした例である。この場合、材質的な問題は生じなかったものの、表面欠陥発生率は５％と高いレベルにあった。
【００４３】
比較例５は冷却水温度を５０℃とした例である。この場合、表面欠陥発生率は０．９％と低いが、圧延仕上温度が目標よりも３０℃低くなり、材質的に問題が生じた。
【００４４】
比較例６は冷却水温度を５０℃とし且つ圧延仕上温度が９００℃となるように、圧延入側温度を比較例５より３０℃高くした例である。この場合、材質的な問題は生じなかったものの、表面欠陥発生率は３％と高いレベルにあった。
【００４５】
発明例１は冷却水温度を６０℃とした例である。この場合、表面欠陥発生率は０．５％と低いレベルにあり、且つ圧延仕上温度も目標温度である９００℃にすることができ、表面欠陥発生の抑制と目標の圧延仕上温度確保を両立することができた。
【００４６】
発明例２は冷却水温度を９０℃とした例である。この場合、表面欠陥発生率は０．１％と低いレベルにあり、且つ仕上圧延機入側温度が実施例１よりも１０℃低いにもかかわらず、圧延仕上温度も目標温度である９００℃にすることができ、表面欠陥発生の抑制と目標の圧延仕上温度確保を両立することができた。
【００４７】
このように、本発明を実施するとことにより、仕上圧延機の圧延スタンドでの温度降下量を低減しつつ、表面欠陥が抑制できることが判る。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によると、６スタンド以上の圧延スタンドを有する仕上圧延機において、４番目の圧延スタンドより上流側の圧延スタンド間で、被圧延材に温度が６０℃以上の冷却水を噴射して被圧延材表面を膜沸騰状態で冷却することにより、スケール生成に起因した表面欠陥の低減と、圧延仕上温度の確保を両立させることが可能となり、熱延鋼帯の品質向上に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱延鋼帯の製造装置の一実施形態を示す側面図
【図２】膜沸騰状態の被圧延材表面と冷却水の接触状態を説明する図
【図３】核沸騰状態の被圧延材表面と冷却水の接触状態を説明する図
【図４】遷移沸騰状態の被圧延材表面と冷却水の接触状態を説明する図
【符号の説明】
１  仕上圧延機
２  冷却水噴射手段
３  被圧延材
４  冷却水噴射ノズル
５  配管
６  温度調整手段
７  仕上圧延機入側温度計
８  仕上圧延機出側温度計
９  高圧水デスケーラー
１２  蒸気膜
１３  冷却水
１４  蒸気泡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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