(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプレー水を噴射して鋼板表面のスケールを除去するデスケーリング装置を入側に備えた熱間圧延機による鋼板の圧延方法において、予め、圧延処理すべき鋼板と同等のスケール厚を有する鋼板にスプレー水を噴射し、噴射したスプレー水の排水中に含まれるスケールの厚さを測定し、測定したスケール厚からスケール除去に必要な最低限の鋼板単位面積当たりの噴射エネルギＥo を求めておき、圧延処理すべき鋼板の圧延に際しては、スプレー水の噴射による鋼板単位面積当たりの噴射エネルギＥがＥo 〜Ｅo ＋30000 （Ｊ／ｍ2 ）の範囲になるように上記デスケーリング装置の噴射圧、ノズル流量、ノズル噴射幅を決定してスプレー水を噴射して圧延を行うことを特徴とする鋼板の圧延方法。
【請求項２】
スプレー水を噴射して鋼板表面のスケールを除去するデスケーリング装置を入側に備えた熱間圧延機による鋼板の圧延方法において、予め、圧延処理すべき鋼板と同等のスケール厚を有する鋼板にスプレー水を噴射し、噴射したスプレー水の排水中に含まれるスケールの厚さを測定し、測定したスケール厚からスプレー水を噴射しない鋼板が熱間圧延機入側に到達したときの熱間圧延機入側のスケール厚ＹM を求めておき、圧延処理すべき鋼板の圧延に際しては、前記スケール厚ＹM （μｍ）が下記式を満足する場合には、上記デスケーリング装置によるスプレー水の噴射を停止して圧延を行うことを特徴とする鋼板の圧延方法。
【数１】
0003985401.tif 000010
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延ラインにおける鋼板の圧延方法に関する。詳しくは、本発明は、熱間圧延機の入側で鋼板表面のスケールを効率的に除去しスケール疵のない表面性状の良好な熱延鋼板を製造する鋼板の圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、熱延鋼板は、通常１１００〜１３５０℃程度に加熱されたスラブに粗圧延、次いで仕上圧延を施して製造される。その際、スラブ加熱時に生じる一次スケールや、この一次スケールを除去した後に生じる二次スケールが鋼板表面に残存したまま圧延をおこなうと、鋼板表面にスケールが噛み込んだいわゆるスケール疵が発生し、製品品質を低下させる。このようなスケール疵の発生を防止する目的で、通常、圧延ラインには高圧水の噴射によりスケールを除去するデスケーリング装置が配置され、一次スケールや二次スケールを除去しながら圧延がおこなわれる。しかしながら、特に圧延温度が高い場合には、スケールの生成速度が大きく、デスケーリング装置から圧延機の間、あるいは圧延機間で生成する二次スケールの量が多くなりこれが原因でスケール疵が発生しやすい。
【０００３】
上記スケール疵を防止する方法として、特開昭５７−１５４３０１号公報には、圧延直前に鋼板を冷却し、生成する二次スケールを抑制する方法が開示されている。しかし、二次スケールの抑制効果が不十分であるという問題や鋼板冷却により仕上温度が確保できないという欠点がある。
【０００４】
また、特開平０７−１７１６１０号公報には、仕上前段スタンド入側にデスケーリング装置を設け、圧延時のスケールが１０μｍを超える場合、鋼板表面に０．１５kgf/cm2 以上の高圧水を噴射した後、１秒以内で圧延する方法が提示されている。しかし、製造条件によっては、スケール除去が不十分であったり、必要以上に高圧水を噴射する結果、鋼板の温度低下が大きく仕上温度が確保できないという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来の問題を解決し、デスケーリングの際の鋼板の大幅な温度低下を抑制しながらスケール疵のない表面性状の良好な熱延鋼板を製造する鋼板の圧延方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、熱間圧延時に生成する二次スケールに起因して発生するスケール疵を防止して鋼板の品質向上を図るべく、スケール疵の発生要因とスケール除去に必要なデスケーリング条件を調査し、以下の知見を得た。
【０００７】
ａ．特開平０７−１７１６１０号公報に開示されたように高圧水の衝突圧を規定する方法では、鋼板速度が速い場合にはデスケーリング能力が不足しスケール除去が不十分となり、スケール厚が薄く鋼板速度が遅い場合には能力過多となり必要以上に鋼板が冷却されるという問題が生じる。
【０００８】
ｂ．高圧水の噴射によるスケールの剥離性は、衝突圧によって決まるのではなく、鋼板単位面積当たりに噴射された高圧水のエネルギ(吐出圧×流量／噴射面積)によって評価できる。
【０００９】
ｃ．スケール疵は、圧延時のスケール厚と鋼板表面温度の双方に密接な関係があり、スケール厚が鋼板表面温度により定まる限界値以下であればスケール疵は発生しない。
【００１０】
次に、本発明者らは、スケール除去に使用したスプレー水の排水を回収し、その排水に含まれるスケール片を調査し、以下の知見を得た。
【００１１】
ｄ．排水に含まれるスケール片は板状であり、その厚さはデスケーリング時において鋼板表面に形成されていたスケールの厚さと一致する。すなわち、スプレー水の噴射により、鋼板表面のスケールは鋼板とスケールの界面で板状に剥離する。
【００１２】
ｅ．したがって、排水中のスケール片の厚さを測定することにより、デスケーリング時のスケール厚を推定することができる。
【００１３】
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨は以下の通りである。
【００１４】
（１）スプレー水を噴射して鋼板表面のスケールを除去するデスケーリング装置を入側に備えた熱間圧延機による鋼板の圧延方法において、予め、圧延処理すべき鋼板と同等のスケール厚を有する鋼板にスプレー水を噴射し、噴射したスプレー水の排水中に含まれるスケールの厚さを測定し、測定したスケール厚からスケール除去に必要な最低限の鋼板単位面積当たりの噴射エネルギＥo を求めておき、圧延処理すべき鋼板の圧延に際しては、スプレー水の噴射による鋼板単位面積当たりの噴射エネルギＥがＥo 〜Ｅo ＋30000 （Ｊ／ｍ2 ）の範囲になるように上記デスケーリング装置の噴射圧、ノズル流量、ノズル噴射幅を決定してスプレー水を噴射して圧延を行うことを特徴とする鋼板の圧延方法。
【００１５】
（２）スプレー水を噴射して鋼板表面のスケールを除去するデスケーリング装置を入側に備えた熱間圧延機による鋼板の圧延方法において、予め、圧延処理すべき鋼板と同等のスケール厚を有する鋼板にスプレー水を噴射し、噴射したスプレー水の排水中に含まれるスケールの厚さを測定し、測定したスケール厚からスプレー水を噴射しない鋼板が熱間圧延機入側に到達したときの熱間圧延機入側のスケール厚ＹM を求めておき、圧延処理すべき鋼板の圧延に際しては、前記スケール厚ＹM （μｍ）が下記式を満足する場合には、上記デスケーリング装置によるスプレー水の噴射を停止して圧延を行うことを特徴とする鋼板の圧延方法。
【００１６】
【数２】
0003985401.tif 000002
【００１７】
【発明の実施の形態】
スプレー水の噴射により鋼板表面に与えられるエネルギは、鋼帯単位面積当たりの噴射エネルギをＥ（Ｊ／ ｍ2 ）とすると、下記（１）式で表される。なお、以下、Ｅを単に噴射エネルギともいう。
【００１８】
【数３】
0003985401.tif 000003
【００１９】
以下、Ｐを噴射吐出圧、Ｑをノズル流量、Ｗをノズル噴射幅ともいう。
本発明者は、スケール厚を５〜３０μｍに調整した鋼板表面温度：１０００℃の鋼板（Ｃ：０．０５質量％、厚：８ｍｍ、幅：７０ｍｍ）を対象に、噴射吐出圧Ｐ：１０〜２０ＭＰａ、ノズル流量Ｑ：２０〜１００リットル／分、ノズル噴射幅Ｗ：３０〜１５０ｍｍ、鋼板速度：０．７〜２．０ｍ／ｓの条件でデスケーリング試験をおこない、スケール剥離が噴射エネルギＥとスケール厚Ｙとで整理できることを見い出した。
【００２０】
図１は、デスケーリング性に及ぼす噴射エネルギとスケール厚との関係を示すグラフである。図１に示すように、図中の線（Ｅ＝1020Ｙ2 ＋4360Ｙ）より上の領域ではスケールの剥離が完全におこなわれ、スケール疵の発生が防止される。上記線より下の領域ではスケール残りが発生し、スケール疵が発生する。
【００２１】
また、発明者らは、スケール厚を２〜１６μｍに調整した鋼板表面温度：６００〜１１００℃の鋼板（Ｃ：０．０５質量％、厚：８ｍｍ、幅：７０ｍｍ）を対象に、モデル圧延機を用いて圧下率３５％の圧延をおこない、圧延前スケール厚が鋼板表面温度で定まる限界値以下では圧延時にスケール疵が発生しないことを見い出した。
【００２２】
図２は、スケール疵の発生に及ぼす圧延前スケール厚ＹM と鋼板表面温度との関係を示すグラフである。同図に示すように、図中の線（ＹM ＝-0.024Ｔ＋31.03 ）より下の領域ではスケール疵が発生しない。すなわち、デスケーリングは、上記線より上の領域のスケール厚を有する鋼板に対して行えばよく、上記線より下の領域のスケール厚を有する鋼板に対してはデスケーリングの必要が無く、デスケーリングに伴う鋼板の温度低下を防止し、鋼板温度を高温に維持することができることが判った。
【００２３】
以下、上記検討結果を基に完成した本発明の方法を説明する。
図３は、本発明の方法を実施するデスケーリング装置を備えた熱間圧延機の模式図である。同図において、符号１はデスケーリング装置、１ａはデスケーリングヘッダ、１ｂはデスケーリングノズル、２は熱間圧延機、３は鋼板、４は排水回収装置を示す。
【００２４】
図３に示すように、この装置は、熱間圧延機２と、その熱間圧延機の入側にデスケーリングヘッダ１ａとデスケーリングノズル１ｂとを有するデスケーリング装置１を備えており、図示していないデスケーリングポンプによりデスケーリングノズル１ｂに供給されたスプレ水は鋼板３の表面に噴射される。
【００２５】
本発明の方法は、予め、圧延処理すべき鋼板と同等のスケール厚を有する鋼板を対象としてスプレー水を噴射してデスケーリングを行い、そのスプレー水の排水中に含まれるスケール片の厚さを測定し、測定したスケール厚からスケール除去に必要な最低限の噴射エネルギを求めておき、圧延処理すべき鋼板の圧延に際しては、その最低限の噴射エネルギに基づきデスケーリング装置１の噴射圧、ノズル流量、ノズル噴射幅を決定してスプレー水を噴射して圧延をおこなうものである。
【００２６】
スケール厚の測定は、例えば、図３に示すように、デスケーリング装置１の入側に排水回収装置４を設け、この排水回収装置でスプレー水の排水を回収し、回収した排水を濾過した後に残留するスケール粉末を乾燥させ、そのスケール粉末を光学顕微鏡や走査型顕微鏡で測定することにより可能である。また、スケール粉末を平らな板の上に散布し、その高さをレーザ変位計などを用いて測定する方法によってもスケール厚を測定することができる。
【００２７】
次ぎに、スケール除去に必要な最低限の鋼板単位面積当たりの噴射エネルギＥo の求め方を説明する。
【００２８】
図１に示すように、スケール除去に必要な最低限の鋼板単位面積当たりの噴射エネルギＥo （Ｊ／ｍ2 ）は、スケール厚Ｙ（μｍ）の関数ｆとして、以下の（２）式で求めることができる。
【００２９】
【数４】
0003985401.tif 000004
【００３０】
具体的には、例えばスケール厚が３０μｍ未満の場合には、Ｅo は、以下の（３）式で表される。
【数５】
0003985401.tif 000005
本発明では、スプレー水の噴射により鋼板に与える鋼板単位面積当たりの噴射エネルギＥがＥo 〜Ｅo ＋30000 （Ｊ／ｍ2 ）の範囲になるように、（１）式に基づき、デスケーリング装置の噴射吐出圧Ｐ、ノズル流量Ｑ、ノズル噴射幅Ｗを決定してスプレー水を噴射する。ＥがＥo 未満ではスケールの除去が不十分である。ＥがＥo 以上であればスケールの剥離性に差はないが、Ｅo ＋30000 （Ｊ／ｍ2 ）より大きくなると鋼板温度の低下が大きくなる。従って、ＥはＥo 以上、Ｅo ＋30000 （Ｊ／ｍ2 ）以下である。好ましくは、ＥはＥo ＋10000 （Ｊ／ｍ2 ）以上、Ｅo ＋20000 （Ｊ／ｍ2 ）以下である。なお、噴射吐出圧Ｐは、５ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以下とするのが望ましい。
【００３１】
本発明の別の方法は、スプレー水を噴射しない鋼板が熱間圧延機の入側に到達したときの熱間圧延機入側のスケール厚ＹM （μｍ）が下記（４）式を満足する場合には、スプレー水の噴射を停止することを特徴とする。
【００３２】
【数６】
0003985401.tif 000006
【００３３】
ここで、上記スケール厚ＹM は、以下のようにして予測される。圧延処理すべき鋼板と同等のスケール厚を有する鋼板を対象としてスプレー水を噴射してデスケーリングを行い、そのスプレー水の排水中に含まれるスケール片の測定で得られるスケール厚Ｙから（５）式でスケール重量ＷD （ｇ／ｃｍ2 ）を求める。次いで、デスケーリング装置でスケールが完全に剥離したと仮定したときにデスケーリング位置から熱間圧延機入側の間で形成されるスケールの重量ＷT （ｇ／ｃｍ2 ）を（６）式で表される放物線側から求める。上記ＷD とＷT とから（７）式で演算されるスケール重量Ｗ（ｇ／ｃｍ2 ）より（８）式でスケール厚ＹM を予測することができる
【００３４】
【数７】
0003985401.tif 000007
【００３５】
なお、上記（６）式のΣは、デスケーリング位置から熱間圧延機入側までの総和を表す。
【００３６】
図２に示すように、スケール疵発生の限界線は、熱間圧延機入側のスケール厚をＹM （μｍ）、熱間圧延機入側の鋼板表面温度をＴ（℃）とすると、ＹM ＝-0.024Ｔ＋31.03 で表され、（８）式で計算されるスケール厚ＹM が（４）式を満足する場合は、圧延の際にスケール疵が発生しない。従って、スプレー水の噴射を停止することにより、鋼板の温度低下を防止し、鋼板温度を高温に維持することができる。また、デスケーリングコストを低減することができる。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）
図３に示す構成の熱間圧延設備を用いた。同図において、鋼板を挟んで上下に設けられたデスケーリングノズル１ｂの圧延方向への傾き（θ）は１０°、デスケーリングノズルの先端から鋼板の表面までの距離は２００ｍｍとした。スプレー水が鋼板に衝突する位置からワークロール中心までの距離は２ｍである。
【００３８】
このようなデスケーリング装置が取り付けられた熱間圧延機により、厚：３０ｍｍ、幅：１２０ｍｍの低炭素鋼（Ｃ：0.05質量％）の鋼板を用い、窒素雰囲気炉中で９８０℃に加熱した後、炉外に取り出し５秒後に上記デスケーリング装置でデスケーリングを行い、次いで、２秒後に圧下率４０％で熱間圧延を実施した。
【００３９】
先ず、Ｐ：１５ＭＰａ、Ｑ：０．００１５ｍ3 ／ｓ、Ｗ：０．０７ｍ、鋼板速度：１ｍ／ｓとしてデスケーリングを行い、排水中のスケール片の厚さを測定した。スケール片の厚さは１４μｍであった。この測定結果から、スケール除去に必要な最低限の鋼板単位面積当たりの噴射エネルギＥ0 は（３）式から２６０９６０Ｊ／ｍ2 となった。
【００４０】
次に加熱条件と圧延条件は上記と同様にして、噴射エネルギＥがＥ0 〜Ｅ0 ＋30000 （Ｊ／ｍ2 ）の範囲となるように噴射圧、ノズル流量、ノズル噴射幅を調整してデスケーリングを行った後、圧延を実施した。圧延により得られた鋼板表面のスケール疵発生面積を調査してスケール疵発生面積比（スケール疵発生面積／鋼板表面総面積×１００％）を求め、スケール疵発生の程度を評価した。熱間圧延機出側およびデスケーリング装置入側に設けた温度計で鋼板表面温度を測定して鋼板表面温度差（デスケーリング装置入側鋼板表面温度−熱間圧延機出側鋼板表面温度）を求め、デスケーリングに伴う鋼板表面温度低下の程度を評価した。なお、比較のため、噴射エネルギＥが上記範囲外となる条件での試験も実施した。
【００４１】
表１にデスケーリング条件とともにスケール疵発生状況ならびに鋼板表面温度低下状況を示す。スケール疵発生状況は、スケール疵発生面積比が５％以下を○で、５％超を×で示した。鋼板表面温度低下状況は、鋼板表面温度差が４０℃以下を○、４０℃超を×で示した。なお、総合評価は、スケール疵発生状況と鋼板表面温度低下状況のいずれも○の場合を合格として○で、その他は不合格として×で表した。
【００４２】
【表１】
0003985401.tif 000008
【００４３】
表１に示すように、噴射エネルギＥをＥo 〜Ｅo ＋30000 （Ｊ／ｍ2 ）の範囲としてスプレー水を噴射したＮｏ．３、５の本発明例では、スケール疵発生面積比が５％以下で表面性状良好な鋼板が得られ、鋼板表面温度差も４０℃以下で温度低下が少なく良好であった。一方、Ｎｏ．１、２の比較例では、スケール疵面積比が５％超で表面性状が不良であった。また、Ｎｏ．４の比較例では、スケール疵発生面積比は５％以下で良好であったが、鋼板表面の温度低下が大きく不良であった。
（実施例２）
図３に示す構成の熱間圧延設備を用いた。同図において、鋼板を挟んで上下に設けられたデスケーリングノズル１ｂの圧延方向への傾き（θ）は１０°、デスケーリングノズルの先端から鋼板の表面までの距離は２００ｍｍとした。スプレー水が鋼板に衝突する位置からワークロール中心までの距離は２ｍである。
【００４４】
このようなデスケーリング装置が取り付けられた熱間圧延機により、厚：３０ｍｍ、幅：１２０ｍｍの低炭素鋼（Ｃ：0.05質量％）の鋼板を用い、窒素雰囲気炉中で９００、９４０℃に加熱し、圧下率４０％で熱間圧延を実施した。なお、鋼板は炉外に取り出し５秒後にデスケーリング装置の入側に到達し、次いで、２秒後に熱間圧延機入側に到達した。
【００４５】
先ず、Ｐ：１５ＭＰａ、Ｑ：０．００１５ｍ3 ／ｓ、Ｗ：０．０７ｍ、鋼板速度：１ｍ／ｓとしてスプレー水を噴射してデスケーリングを行い、排水中のスケール片の厚さを測定した。次に、スプレー水を噴射しない鋼板が熱間圧延機入側に到達したときの熱間圧延機入側のスケール厚ＹM を（８）式で予測し、このスケール厚ＹM が（４）式を満足する場合にデスケーリングを行わずに圧延を実施した。実施例１と同様にして、スケール疵発生面積比を求めスケール疵発生の程度を評価するとともに、鋼板表面温度差を求め、デスケーリングに伴う鋼板表面温度低下の程度を評価した。なお、比較のため、スケール厚ＹM が（４）式を満足する条件でデスケーリングを実施した場合と、スケール厚ＹM が（４）式を満足しない条件でデスケーリングを実施しなかった場合とを行った。
【００４６】
表２にスケール疵発生状況ならびに鋼板表面温度低下状況を示す。スケール疵発生状況は、スケール疵発生面積比が５％以下を○で、５％超を×で示した。鋼板表面温度低下状況は、鋼板表面温度差が４０℃以下を○、４０℃超を×で示した。なお、総合評価は、スケール疵発生状況と鋼板表面温度低下状況のいずれも○の場合を合格として○で、その他は不合格として×で表した。
【００４７】
【表２】
0003985401.tif 000009
【００４８】
表２に示すように、Ｎｏ．３の本発明例では、デスケーリングを停止したのに拘わらずスケール疵発生面積比が５％以下で表面性状良好な鋼板が得られた。一方、Ｎｏ．１、の比較例では、スケール疵面積比が５％超で表面性状が不良であった。また、Ｎｏ．２の比較例では、スケール疵発生面積比は５％以下で良好であったが、鋼板表面の温度低下が大きく不良であった。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼板の表面温度の大幅な低下を防止しながらスケールを効果的に除去し、スケール疵のない表面品質に優れた熱延鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デスケーリング性に及ぼす噴射エネルギとスケール厚との関係を示すグラフである。
【図２】スケール疵の発生に及ぼす圧延前スケール厚ＹM と鋼板表面温度との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の方法を実施するデスケーリング装置を備えた熱間圧延機の模式図である。
【符号の説明】
１：デスケーリング装置、
１ａ：デスケーリングヘッダ、
１ｂ：デスケーリングノズル、
２：熱間圧延機、
３：鋼板、
４：排水回収装置。
【図１】
0003985401.tif 000011
【図２】
0003985401.tif 000012
【図３】
0003985401.tif 000013