(57)【要約】【課題】  特に特異な変態領域をもつ高シリコン鋼材の圧延に際し、粗圧延における被圧延材の適切な先端反り抑制方法を提供する。【解決手段】  ０．００５質量％以下のＣ、０．６〜１．７質量％のＳｉおよび０．９質量％以下のＭｎを含有する高シリコン鋼材のスラブを加熱炉にて加熱し、この加熱されたスラブを粗圧延および仕上圧延して鋼板を製造する熱間圧延の際に、前記粗圧延における各圧延スタンド前後での被圧延材の板厚方向の温度分布を予測し、該予測された温度分布と被圧延材のＳｉおよびＡｌの含有量とに基づいて、前記各圧延スタンド前後それぞれにおいて被圧延材の上面と下面の組織が同じになるように被圧延材の上下面の温度を制御することを特徴とする高シリコン鋼材の先端反り抑制方法。【選択図】図１
2005152953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．００５質量％以下のＣ、０．６〜１．７質量％のＳｉおよび０．９質量％以下のＭｎを含有する高シリコン鋼材のスラブを加熱炉にて加熱し、この加熱されたスラブを粗圧延および仕上圧延して鋼板を製造する熱間圧延の際に、前記粗圧延における各圧延スタンド前後での被圧延材の板厚方向の温度分布を予測し、該予測された温度分布と被圧延材のＳｉおよびＡｌの含有量とに基づいて、前記各圧延スタンド前後それぞれにおいて被圧延材の上面と下面の組織が同じになるように被圧延材の上下面の温度を制御することを特徴とする高シリコン鋼材の先端反り抑制方法。
【請求項２】
被圧延材の上下面の温度制御を、加熱炉でのスラブの加熱温度を制御することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の高シリコン鋼材の先端反り抑制方法。
【請求項３】
被圧延材の上下面の温度制御を、粗圧延機の圧延スタンド入側において、被圧延材を待機させるか、または被圧延材を冷却することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の高シリコン鋼材の先端反り抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延ラインにおいて高シリコン鋼材の先端部の反りを抑制する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スラブを加熱炉にて加熱し、その加熱されたスラブを粗圧延および仕上圧延して鋼板を製造する熱間圧延においては、圧延時に被圧延材の先端部に反りが発生することがある。この被圧延材の先端反りは、圧延機に適切に噛み込まないことによる被圧延材のスリップや圧延機出側での設備破損、またはデスケーリング不良による噛み込みスケールの発生などの品質不良を招く原因となっている。
【０００３】
このような、熱間圧延での被圧延材の先端部に反りが発生することを抑制する方法として、加熱炉での加熱条件を適切に制御することがあげられる。例えば、加熱炉にてスラブを加熱し、粗圧延および仕上圧延して厚板を製造する熱間圧延において、予め操業データに基づいて仕上圧延時に発生する先端反り量を、加熱炉の加熱帯および均熱帯それぞれにおける上下部設定温度差とスラブ滞留時間とを変数とする関数式として求めておく。そして、先端反り量を制御すべき対象圧延材について、加熱炉の加熱帯および均熱帯それぞれにおけるそのスラブの予め定められた滞留時間（または上下部設定温度差）と仕上げ圧延時の目標先端反り量とを前記関数式に適用することにより、仕上圧延時に発生する先端反り量が目標値となるようにすべく加熱炉の加熱帯および均熱帯それぞれにおける上下部設定温度差（またはスラブの滞留時間）を求めて設定する制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−２４３６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来技術には次のような問題がある。
【０００５】
特許文献１に示す方法では、予め操業データに基づいて仕上圧延終了時に発生する先端反り量がゼロまたは最小とするように加熱炉の加熱帯および均熱帯それぞれにおける上下部設定温度差（またはスラブの滞留時間）が決定される。しかし、特許文献１は一般構造用鋼を対象としたものであり、この方法を特異な変態領域をもつ高シリコン鋼材へ適用すると、粗圧延の最中で先端反りが発生し、粗圧延機に適切に噛み込むことができないで粗圧延機に損傷を与えたり、寸法精度あるいは噛み込み不良のためデスケ直下での材料過冷却による材質不良が生じるという問題があった。
【０００６】
したがって本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解決し、特に特異な変態領域をもつ高シリコン鋼材の圧延に際し、粗圧延における被圧延材の適切な先端反り抑制方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するための本発明の特徴は以下の通りである。
【０００８】
（１）０．００５質量％以下のＣ、０．６〜１．７質量％のＳｉおよび０．９質量％以下のＭｎを含有する高シリコン鋼材のスラブを加熱炉にて加熱し、この加熱されたスラブを粗圧延および仕上圧延して鋼板を製造する熱間圧延の際に、前記粗圧延における各圧延スタンド前後での被圧延材の板厚方向の温度分布を予測し、該予測された温度分布と被圧延材のＳｉおよびＡｌの含有量とに基づいて、前記各圧延スタンド前後それぞれにおいて被圧延材の上面と下面の組織が同じになるように被圧延材の上下面の温度を制御することを特徴とする高シリコン鋼材の先端反り抑制方法。
【０００９】
（２）被圧延材の上下面の温度制御を、加熱炉でのスラブの加熱温度を制御することにより行うことを特徴とする上記（１）に記載の高シリコン鋼材の先端反り抑制方法。
【００１０】
（３）被圧延材の上下面の温度制御を、粗圧延機の圧延スタンド入側において、被圧延材を待機させるか、または被圧延材を冷却することにより行うことを特徴とする上記（１）に記載の高シリコン鋼材の先端反り抑制方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、特に特異な変態領域をもつ高シリコン鋼材の圧延に際し、対象被圧延材の材質および熱間圧延ラインにおける温度履歴を考慮して被圧延材の温度を制御することにより、粗圧延における先端反りを抑制することができ、製品の品質や歩留まりを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の対象とする被圧延材は、０．００５質量％以下のＣ、０．６〜１．７質量％のＳｉおよび０．９質量％以下のＭｎを含有する高シリコン鋼材である。
【００１３】
図１は、本発明の対象とする高シリコン鋼材の状態図の一例を示すグラフである。ここで、横軸はＳｉの質量％を示し、縦軸は温度（℃）を示している。図中、Ａｌの含有量が質量％で０％、０．１％、０．３％の場合を示しているが、Ａｌの含有量に応じて状態図が大きく変化している。このように本発明の対象とする被圧延材については、熱間圧延ラインにおける温度履歴を考慮する上で、そのＳｉおよびＡｌの含有量を事前に把握しておくことが必要となる。
【００１４】
図１中、鋼種Ａは１．３質量％のＳｉを含有する鋼種であり、鋼種Ｂは０．７質量％のＳｉを含有する鋼種である。例えば鋼種ＢでＡｌの含有量が０．３質量％の場合、温度が約９００℃を超えるとオーステナイト相（γ）となり、約８６０〜９００℃の間ではオーステナイトとフェライトの二相域（γ＋α）となり、約８６０℃未満ではフェライト相（α）となる。つまりこの鋼種Ｂにおいては、加熱炉出側でのスラブの温度が１１００℃とすると、加熱炉抽出後、スラブの温度が下がるに従って、スラブの組織はオーステナイト相（γ）からオーステナイトとフェライトの二相域（γ＋α）へ変態し、さらにフェライト相（α）へと変態する。
【００１５】
次に、本発明の対象とする高シリコン鋼材に先端反りの発生するメカニズムを説明する。
【００１６】
図２は被圧延材に先端反りが発生している様子を示す説明図で、（ａ）および（ｂ）は本発明の対象とする高シリコン鋼材であり、（ｃ）は一般の炭素鋼である。
【００１７】
一般の炭素鋼の場合、粗圧延時には、図２（ｃ）に示すように、被圧延材上面も下面もオーステナイト相（γ）の単一相となっている。そして、被圧延材上面が下面に比較して温度が高い場合には、その温度差に起因して先端下反りが発生することになる。また、オーステナイト相（γ）からフェライト相（α）へ変態するＡｒ3変態温度は８２０〜８５０℃程度の低温であるので、この温度となるのは通常は粗圧延終了後であり、例え仕上圧延中に先端反りが起こっても板厚も薄いのであまり問題とはならない。
【００１８】
ところが、本発明の対象とする高シリコン鋼材では、熱間圧延の粗圧延工程中に、図２（ａ）に示すように被圧延材上面はオーステナイトとフェライトの二相域（γ＋α）となり、被圧延材下面はフェライト相（α）となっている場合がある。この場合は、被圧延材上面のオーステナイトとフェライトの二相域（γ＋α）と被圧延材下面のフェライト相（α）とを比較すると、被圧延材下面のフェライト相（α）の方が伸びやすく軟らかいので、先端上反りが発生することになる。また、同様に、図２（ｂ）に示すように被圧延材上面はオーステナイト相（γ）となり、被圧延材下面はオーステナイトとフェライトの二相域（γ＋α）となっている場合がある。この場合は、被圧延材上面のオーステナイト相（γ）と被圧延材下面のオーステナイトとフェライトの二相域（γ＋α）とを比較すると、被圧延材下面のオーステナイトとフェライトの二相域（γ＋α）の方が伸びやすく軟らかいので、図２（ａ）と同様に先端上反りが発生することになる。このように本発明の対象とする高シリコン鋼材では、先端反りは被圧延材上下面の組織差に起因して生じる。
【００１９】
以上説明したように、本発明の対象とする高シリコン鋼材と一般の炭素鋼とは、先端反りが発生するメカニズムが全く異なっている。つまり、粗圧延工程において生じる被圧延材の先端反りは、被圧延材の上面と下面とで伸びが異なることによって発生すると言えるが、一般の炭素鋼では、この上下面の伸びの違いが上下面の温度差によって決まる。しかしながら、本発明の対象とする高シリコン鋼材では、上下面の伸びの違いが上下面の温度差に基づく上下面の組織の違いによって決まってくる。そして、先端反りの量は組織の違いによって生じる後者の方が大きいため、本発明の対象とする高シリコン鋼材においては、特に先端反りが顕著となる。
【００２０】
また、圧延中でなければ、このような上下面の組織の違いがあっても反りとなることはないが、圧延中に上下面で組織が異なる場合に反りが発生する。
【００２１】
そこで、本発明においては、０．００５質量％以下のＣ、０．６〜１．７質量％のＳｉおよび０．９質量％以下のＭｎを含有する高シリコン鋼材のスラブを加熱炉にて加熱し、この加熱されたスラブを粗圧延および仕上圧延して鋼板を製造する熱間圧延の際に、粗圧延における各圧延スタンド前後での被圧延材の板厚方向の温度分布を予測し、この予測された温度分布と被圧延材のＳｉおよびＡｌの含有量とに基づいて、粗圧延における各圧延スタンド前後それぞれにおいて被圧延材の上面と下面の組織が同じになるように被圧延材の上下面の温度を制御する。
【００２２】
上述したように、本発明の対象とする０．００５質量％以下のＣ、０．６〜１．７質量％のＳｉおよび０．９質量％以下のＭｎを含有する高シリコン鋼材では、被圧延材の先端反りが発生するメカニズムが一般の炭素鋼とは全く異なり、上下面の温度差に基づく組織の違いが特に重要である。したがって、粗圧延における各圧延スタンド前後での被圧延材の板厚方向の温度分布をシミュレ−ション計算を行って予測し、この予測された温度分布と被圧延材のＳｉおよびＡｌの含有量とに基づいて、各圧延スタンド前後それぞれにおいて被圧延材の上面と下面の組織が同じになるように、すなわち各粗圧延スタンド前において被圧延材の上面と下面の組織が同じ組織ａであり、且つ各粗圧延スタンド後において被圧延材の上面と下面の組織が同じ組織ｂになるように、適切に被圧延材の上下面の温度を制御する必要がある。ただし、組織ａと組織ｂとは同じであってもよい。
【００２３】
図３は、本発明の実施に供する熱間圧延ラインの一例を示している。本熱間圧延ラインは、加熱炉４と、スケールブレーカ３と、Ｒ２〜Ｒ５まで４基の圧延スタンドから構成される粗圧延機１と、Ｒ２〜Ｒ５の各圧延スタンド上流側の被圧延材上下面側に設置されたデスケーリング装置２と、粗圧延機１の下流側にある仕上圧延機（図示せず）を備えている。
【００２４】
本発明を実施する具体的な方法は、粗圧延における各圧延スタンド前後それぞれにおいて被圧延材の上面と下面の組織が同じになるように加熱炉４から粗圧延機１までの温度降下を勘案して、加熱炉４でのスラブの加熱温度を制御する。
【００２５】
本発明を実施する別の方法としては、粗圧延における各圧延スタンド前後それぞれにおいて被圧延材の上面と下面の組織が同じになるように、粗圧延機の圧延スタンド入側において、被圧延材を待機させるか、または、例えばデスケーリング装置２を用いて被圧延材の冷却を行う。
【００２６】
ここで、図４は粗圧延中の被圧延材の上面および下面の温度変化を示したグラフである。図４の横軸は図３に示す粗圧延機の位置を示している。図４ではＲ２からＲ５に向かって圧延が進むにつれて被圧延材の上面および下面の温度が降下し、さらに、Ｒ２からＲ５における粗圧延中に温度が降下することを示している。なお、変態点１はオーステナイト相（γ）からオーステナイトとフェライトの二相域（γ＋α）への変態点、変態点２はオーステナイトとフェライトの二相域（γ＋α）からフェライト相（α）への変態点である。
【００２７】
図４に示すCASE１では、粗圧延スタンドＲ２で圧延中に被圧延材の上面温度が変態点１に達しているが、下面温度は圧延前に既に変態点１よりも低温側にある。すなわち、CASE１は、Ｒ２前において被圧延材の上面（γ）および下面（γ＋α）で組織が異なり、Ｒ２後において被圧延材の上面（γ＋α）および下面（γ＋α）で組織が同じ場合であるが、この場合には圧延スタンド前の上下面の組織が異なるために被圧延材の先端部に反りが発生すると予測される。そこで、被圧延材をＲ２の上流側でオシレーションさせながら被圧延材の温度が下がるまで待機するか、Ｒ２の上流側にあるデスケーリング装置２によって被圧延材の冷却を行うことにより、Ｒ２での圧延中にこの変態点１の温度域となることを回避することができる。図５では、前述したCASE１に対し、Ｒ２の上流側にあるデスケーリング装置２によって被圧延材の冷却を行って、Ｒ２での圧延中にこの変態点１の温度域となることを回避するとき（CASE３）の温度変化を太線で示している。
【００２８】
また、図４中、CASE２は粗圧延スタンドＲ３で圧延中に被圧延材の上下面ともに温度が変態点１に達する場合であるが、Ｒ３前において被圧延材の上面（γ）および下面（γ）で組織が同じで、Ｒ３後において被圧延材の上面（γ＋α）および下面（γ＋α）で組織が同じであり、この場合には被圧延材の先端部に反りが発生しないことになる。
【００２９】
さらに、図４のCASE１に示すように、被圧延材を粗圧延スタンドＲ２からＲ３に搬送中に、被圧延材の温度が変態点２に達しても、この場合は被圧延材の圧延中でないので先端部に反りが発生することはない。
【００３０】
このように、本発明の対象とする高シリコン鋼材において、粗圧延における各圧延スタンド前後での被圧延材の板厚方向の温度分布を予測し、この予測された温度分布と被圧延材のＳｉおよびＡｌの含有量とに基づいて、粗圧延において適切な上下面の温度制御を行うことにより、被圧延材の先端反りの発生を抑制して製品の品質や歩留まりを向上することができる。
【実施例１】
【００３１】
図１に示す鋼種Ａ（１．３質量％のＳｉを含有する鋼種）でＡｌの含有量が０．３質量％の高シリコン鋼材を用い、図３に示す熱間圧延ラインにおいて熱間圧延を行った。本実施例では、加熱炉でのスラブの加熱温度を１１４０℃としたが、通常の加熱を行った場合にはスラブ上面温度は１１４０℃となり下面温度は１０９０℃となると予測された。そして、この温度差でスラブを加熱炉から抽出し粗圧延すると、Ｒ２での粗圧延前に被圧延材上面の温度は９９０℃となり、下面の温度は９４０℃となると予想された。すなわち、上面の組織はオーステナイトとフェライトの二相域（γ＋α）で、下面の組織はフェライト相（α）となり、組織が異なるためにＲ２での粗圧延中に被圧延材の先端部に反りが発生することが予測された。そこで、加熱炉内にてスラブ上面のガス流量を絞ることにより、スラブ抽出時にはスラブ上下面ともに１１４０℃となるように加熱制御した。
【００３２】
その結果、本スラブを粗圧延機により粗圧延したところ、被圧延材先端部には反りは発生せずに粗圧延できた。
【実施例２】
【００３３】
図１に示す鋼種Ｃ（１．０質量％のＳｉを含有する鋼種）でＡｌの含有量が０．３質量％の高シリコン鋼材を用い、図３に示す熱間圧延ラインにおいて熱間圧延を行った。本実施例では、Ｒ５での粗圧延前での被圧延材上面の温度は９６０℃となり、下面の温度は９１０℃となると予想された。すなわち、上面の組織はオーステナイト相（γ）で、下面の組織はオーステナイトとフェライトの二相域（γ＋α）となり、組織が異なるためにＲ５での粗圧延中に被圧延材の先端部に反りが発生することが予測された。
【００３４】
そこで、この時は被圧延材をＲ５の上流側でオシレーションさせて被圧延材の上面の温度がフェライト相（α）となる８８０℃に下がるまで待機して、その後Ｒ５での粗圧延を開始したところ、被圧延材の先端部に反りは発生せずに粗圧延できた。
【実施例３】
【００３５】
図１に示す鋼種Ｃ（１．０質量％のＳｉを含有する鋼種）でＡｌの含有量が０．３質量％の高シリコン鋼材を用い、図３に示す熱間圧延ラインにおいて熱間圧延を行った。本実施例では、Ｒ５での粗圧延前での被圧延材上面の温度は９６０℃となり、下面の温度は９１０℃となると予想された。すなわち、上面の組織はオーステナイト相（γ）で、下面の組織はオーステナイトとフェライトの二相域（γ＋α）となり、組織が異なるためにＲ５での粗圧延中に被圧延材の先端部に反りが発生することが予測された。
【００３６】
そこで、本実施例ではＲ５の上流側にあるデスケーリング装置２によって、被圧延材の上面の温度がフェライト相（α）となる８８０℃に下がるまで被圧延材の冷却を行って、その後Ｒ５での粗圧延を開始したところ、被圧延材の先端部に反りは発生せずに粗圧延できた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の対象とする高シリコン鋼材の状態図の一例を示すグラフ
【図２】被圧延材に先端反りが発生している様子を示す説明図で、（ａ）および（ｂ）は本発明の対象とする高シリコン鋼材、（ｃ）は一般の炭素鋼
【図３】本発明の実施に供する熱間圧延ラインの一例を示す側面図
【図４】粗圧延中の被圧延材の上面および下面の温度変化を示したグラフ
【図５】Ｒ２での圧延中に変態点１の温度域を回避するときの温度変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００３８】
１  粗圧延機
２  デスケーリング装置
３  スケールブレーカ
４  加熱炉
【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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