(57)【要約】【課題】表面性状の優れた熱延鋼板を製造する熱延鋼板の製造設備を提供する。【解決手段】本発明に係る熱延鋼帯の製造設備は、連続鋳造ラインにて鋳造したスラブを、加熱炉内にて加熱することなく熱間圧延ラインにて減厚してコイルに巻き取る、あるいは該スラブを熱間圧延ラインに具備された加熱炉内にて所定の温度まで加熱した後に熱間圧延ラインにて所定の厚みまで減厚してコイルに巻き取る熱延鋼板の製造設備である。圧延工程は粗圧延工程と仕上圧延工程からなり、粗圧延工程と仕上圧延工程の間に、シートバーの表面温度を１３００℃以上に加熱することが可能な加熱装置と、表面の酸化スケールを除去するためのデスケーリング設備とをこの順で具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造ラインにて鋳造したスラブを、加熱炉内にて加熱することなく熱間圧延ラインにて減厚してコイルに巻き取る、あるいは該スラブを熱間圧延ラインに具備された加熱炉内にて所定の温度まで加熱した後に熱間圧延ラインにて所定の厚みまで減厚してコイルに巻き取る熱延鋼板の製造設備であり、
熱間圧延ラインは、粗圧延設備と仕上圧延設備を有し、粗圧延設備と仕上圧延設備の間に、シートバーの表面温度を１３００℃以上に加熱することが可能な加熱装置と、表面の酸化スケールを除去するためのデスケーリング設備とをこの順で具備する熱延鋼板の製造設備。
【請求項２】
前記加熱装置は、加熱周波数が５０ｋＨｚ以上の誘導加熱方式の加熱装置である請求項１に記載の熱延鋼板の製造設備。
【請求項３】
連続鋳造ラインにて鋳造したスラブを、加熱炉内にて加熱することなく熱間圧延ラインにて減厚してコイルに巻き取る、あるいは該スラブを熱間圧延ラインに具備された加熱炉内にて所定の温度まで加熱してから熱間圧延ラインにて所定の厚みまで減厚してコイルに巻き取る熱延鋼板の製造方法であり、
スラブを粗圧延にて所定のシートバー厚みまで減厚した後、該シートバー表面温度が１３００℃以上、１３７０℃以下となる加熱を２秒以上実施し、その後、仕上圧延の前にて高圧水によるデスケーリングを行う熱延鋼板の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の熱延鋼板の製造方法であり、シートバー表面の加熱は、加熱周波数が５０ｋＨｚ以上の誘導加熱方式とする熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面性状に優れた熱延鋼板を製造するための製造設備および製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱延鋼鈑は連続鋳造ラインにて鋳造された厚み２００〜３００ｍｍ程度のスラブを、加熱炉内にて加熱することなく熱間圧延ラインに直送し、所定の厚みまで減厚してコイルに巻き取るＨＤＲ（Ｈｏｔ Ｄｉｒｅｃｔ Ｒｏｌｌｉｎｇ）や、１０００℃以下まで温度低下したスラブを加熱炉に装入して、１１００〜１２５０℃程度まで短時間で再加熱した後に熱間圧延ラインで所定の厚みまで減厚してコイルに巻き取るＤＨＣＲ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｈｏｔ  Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｒｏｌｌｉｎｇ）あるいはＨＣＲ（Ｈｏｔ  Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｒｏｌｌｉｎｇ）、そして一旦常温まで冷えてしまったスラブを加熱炉内にて長時間加熱した後に熱間圧延ラインで所定の厚みまで減厚してコイルに巻き取るＣＣＲ（Ｃｏｌｄ  Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｒｏｌｌｉｎｇ）のいずれかにて製造されている。
【０００３】
連続鋳造では、浸漬ノズルに付着したアルミナ介在物のクラスターが溶鋼の流動によってスラブ表層に凝集する。また、凝固した溶鋼とモールド（鋳型）との間の潤滑作用、溶鋼の保温作用、そして浮上介在物のトラップ作用といった観点から使用されるパウダーが、スラブ表層に巻き込まれたりすることがある。これらの介在物は、凝固過程にてスラブ表層の数ｍｍ程度の範囲、特に１〜２ｍｍ以内の範囲に多く存在している。なお、パウダーは、成分としてカルシウムが多く含まれている。
【０００４】
スラブ表層に存在するアルミナやカルシウム酸化物などの製鋼起因の介在物は、熱間圧延工程中に生成する表面酸化層がデスケーリングにより除去され、また圧延による減厚により延伸されることにより、次第に表層側に移動する。そして、長手方向に延伸された介在物が圧延材表面に現れる線状のヘゲとよばれる表面疵となる。
【０００５】
このようなヘゲ疵は、その周辺の材料間に存在することから、高圧水によるデスケーリングにて除去することが困難であり、表面欠陥として製品に残存することになる。このような表面欠陥は外観上の問題となるばかりでなく、プレス成形中に口を開いて金型を傷つけるなどの問題も引き起こすことがあるため、外観検査の後に当該表面欠陥部はコイルから切断除去され、その後にコイルが製品として出荷されている。このため、ヘゲ疵の発生は、生産能率の低下や歩留まりの低下など、製造コスト上、大きな問題となっている。
【０００６】
このような問題に対処するため、要求される表面品質レベルが厳しいオーダーに対しては、連続鋳造されたスラブの表層数ｍｍの範囲をスカーファー(火炎による溶削)やグラインダーにより除去(以後、表面手入れとよぶ)した後に熱間圧延が行われている。
【０００７】
しかしながら、これらの表面手入れ工程ではスラブのハンドリングや表層除去に時間がかかり、スラブ温度が低下してしまうため、通常、該スラブはＣＣＲ、すなわち加熱炉内にて長時間の加熱の後に熱間圧延に供されており、製造時間が長くなるという問題がある。
【０００８】
また、表面手入れを行ったとしても、溶削時のノロがスラブ表面に残存していたり、手入れ痕が凹凸となった場合には、それらが圧延された後に表面欠陥となることもあり、スラブ表層の介在物に起因する表面欠陥を完全に撲滅することは困難となっている。
【０００９】
上述した問題を解決するため、種々の提案がなされている。
【００１０】
特許文献１には、自動車外板用等の表面性状の要求が厳しい鋼種などに対し、意図的にスケールの発生量を増大させて、表面欠陥を除去するスケールオフ制御が開示されている。特許文献１では、このようなスケールオフ制御において、同時に装入される複数のスラブのうち、要求されるスケールオフ量が最も少ないスラブに合わせて加熱炉温度を設定し、すべてのスラブに対して一定温度で加熱し、この加熱炉温度ではスケールオフ量が不足するスラブに対しては、粗圧延工程後にシートバーを加熱してスケールを成長させる技術が提案されている。
【００１１】
特許文献２には、仕上圧延前のデスケーリングを行う前に水冷を行って被圧延材表面のスケールの成長速度を速めて自己破壊させた後、スケールを剥離可能な厚みまで再成長させて、次いでこの被圧延材に対して仕上圧延前のデスケーリングを行うことが開示されている。
【００１２】
特許文献３には、スラブを加熱炉内にて１１７０〜１３００℃に加熱後、表層のスケールをデスケーリングにて除去し、再度、１１７０〜１３００℃で３０分以内の加熱を行い、再度のデスケーリングにて表層のスケールを除去することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−２９７４８１号公報
【特許文献２】特開２００２−２８７１３号公報
【特許文献３】特開平６−２６９８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、前記した従来技術には、各々以下のような問題点を有している。
【００１５】
特許文献１に開示されている技術では、その実施例に示されているように、シートバーの加熱による昇温量が２５℃と少なく、通常のシートバーの温度が１０００〜１１００℃程度で酸化速度が遅い条件であることを考えると、表層の介在物を酸化スケールに取り込ませて除去するにはシートバーの加熱が不十分である。
【００１６】
また、特許文献２に開示されている技術では、シートバー表層を水冷することにより２次スケールを自己破壊させた後、シートバー表面に再び２次スケールを生成させてデスケーリングして仕上圧延を行うことにより表面性状に優れた熱延鋼板を製造するものであるが、シートバーの温度は２次スケールの成長速度が遅い温度領域であることから、２次スケールを十分に成長させることができず、スラブ表層に存在していた製鋼起因の介在物までを除去するには全く不十分である。
【００１７】
特許文献３に開示されている技術では、加熱炉内にてスラブ表層に積極的に酸化スケール層を形成し、その後デスケーリングで酸化スケール層を除去した後、再度、加熱炉内にて加熱を行うことによりスラブ表層に酸化スケール層を生成させるが、スラブの段階で表層数ｍｍの深さ位置に存在する製鋼起因介在物を除去するのは不十分であり、製鋼起因のヘゲ疵を防止する効果は小さかった。
【００１８】
本発明は上述した従来技術の問題点を克服すべくなされたもので、粗圧延工程後のシートバーの状態にて表層を１３００℃以上の温度まで加熱することにより、スラブ表層に存在していた製鋼起因介在物を酸化スケール層内に取り込み、デスケーリングによって仕上圧延工程前に除去することにより、表面性状に優れた熱延鋼板を製造するための製造設備および製造方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を重ね、スラブ表層の介在物を効率的に除去することによる、表面性状に優れた熱延鋼板を製造するための設備および製造方法を着想した。本発明は、このような着想に基づいてなされたものであり、以下のような特徴を有する。
［１］  連続鋳造ラインにて鋳造したスラブを、加熱炉内にて加熱することなく熱間圧延ラインにて減厚してコイルに巻き取る、あるいは該スラブを熱間圧延ラインに具備された加熱炉内にて所定の温度まで加熱した後に熱間圧延ラインにて所定の厚みまで減厚してコイルに巻き取る熱延鋼板の製造設備であり、
熱間圧延ラインは、粗圧延設備と仕上圧延設備を有し、粗圧延設備と仕上圧延設備の間に、シートバーの表面温度を１３００℃以上に加熱することが可能な加熱装置と、表面の酸化スケールを除去するためのデスケーリング設備とをこの順で具備する熱延鋼板の製造設備。
［２］  前記加熱装置は、加熱周波数が５０ｋＨｚ以上の誘導加熱方式の加熱装置である［１］に記載の熱延鋼板の製造設備。
［３］  連続鋳造ラインにて鋳造したスラブを、加熱炉内にて加熱することなく熱間圧延ラインにて減厚してコイルに巻き取る、あるいは該スラブを熱間圧延ラインに具備された加熱炉内にて所定の温度まで加熱してから熱間圧延ラインにて所定の厚みまで減厚してコイルに巻き取る熱延鋼板の製造方法であり、
スラブを粗圧延にて所定のシートバー厚みまで減厚した後、該シートバー表面温度が１３００℃以上、１３７０℃以下となる加熱を２秒以上実施し、その後、仕上圧延の前にて高圧水によるデスケーリングを行う熱延鋼板の製造方法。
［４］  ［３］に記載の熱延鋼板の製造方法であり、シートバー表面の加熱は、加熱周波数が５０ｋＨｚ以上の誘導加熱方式とすることを特徴とする、熱延鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、スラブ表層に存在していた製鋼起因介在物を仕上圧延工程前に除去することが可能であり、表面性状に優れた熱延鋼板の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるシートバー表面手入れ設備を有するＨＤＲプロセスを示す図である。
【図２】本発明によるシートバー表面手入れ設備を有するＤＨＣＲプロセスを示す図である。
【図３】加熱周波数を変化させた場合の、板厚中心からの距離と電流密度比との関係を示す図である。
【図４】表面温度を変化させた場合の、酸化時間とスケール厚との関係を示す図である。
【図５】スラブとシートバーの表層に存在する製鋼起因介在物の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
前記したごとく、連続鋳造後のスラブの表層には、アルミナやカルシウム酸化物などの製鋼起因の介在物が存在している。図５は、連続鋳造後のスラブ２の表層と粗圧延工程後のシートバー６の表層に存在する製鋼起因介在物１４の形態を模式的に表している。製鋼起因介在物１４は、スラブ２の表層の深さ１〜２ｍｍ程度の位置に多く存在する。
【００２４】
熱延鋼板の製造では、板厚に対して板幅が大きいことから、ほぼ板幅方向に同一の状態で圧延される、すなわち平面歪みの状態にて板厚方向の減厚が行われる。平面歪み状態にて圧延された場合、定常圧延状態では板厚方向にほぼ均等に変形するため、例えば厚み２５０ｍｍのスラブを３０ｍｍの厚みのシートバーまで圧下した場合、スラブ２の表層１〜２ｍｍ深さの位置にあった製鋼起因介在物１４はシートバー６では深さ０．１２〜０．２４ｍｍ（＝３０ｍｍ/２５０ｍｍ×１〜２ｍｍ）の位置に存在することになる。すなわち、シートバー６の状態では、製鋼起因介在物１４の除去を行うために必要な除去深さはスラブ２に比べてかなり浅くてよいことになる。
【００２５】
以上の知見をもとに、本発明者らはシートバー段階にて積極的に表層に酸化スケール層を形成して製鋼起因介在物をその内部に取り込み、その後、製鋼起因介在物を含有する酸化スケール層を、デスケーリング装置を用いて除去することにより表面性状に優れた熱延鋼板の製造が可能であることを着想した。図４は、表面温度を変化させた場合の、酸化時間とスケール厚との関係を示す図である。一般に鋼の酸化スケールの成長速度は時間と温度に大きく依存していることが知られており、表面温度が高いほどその成長速度が速くなる。上述したごとく、シートバーの段階では、製鋼起因介在物は表層より０．２ｍｍ程度までの領域に多く存在していることから、図４より表面温度１３００℃程度以上で２〜４秒程度の加熱を加えることにより、そのほとんどが酸化スケール層内に取り込まれることがわかる。高温域の酸化スケール表面に水を吹きつけた場合、熱収縮により容易に破壊する。そのため、表面温度１３００℃程度以上で２〜４秒程度の加熱した後に、一般に使用されている高圧水を使用したデスケーリングを実施して酸化スケール層を除去することにより、大部分の製鋼起因介在物の除去が可能である。
【００２６】
ちなみに、鋼の酸化スケールの構造は、生成初期ではＦｅＯ（ウスタイト）であり、その融点は１３７２℃である。つまり、表面温度を１３７２℃以上に加熱すると表層の酸化スケール層が溶融し、加熱終了後には速やかに凝固する。この場合、その後に高圧水によるデスケーリングを実施しても、表層に存在する製鋼起因介在物の除去は困難となる。そのため、シートバー表層の加熱温度を１３００℃以上、１３７０℃以下となる加熱を２秒以上実施することが好ましい。長時間の加熱はシートバー内部の組織の粗大化を招き材質を悪化させること、また４秒程度の加熱によりほとんどの製鋼起因介在物を酸化スケール内に取り込むことが可能であることから、本発明によるシートバー表層の加熱時間は４秒程度以内とすることが好ましい。
【００２７】
本発明では、シートバー表層の極くわずかな領域に存在する製鋼起因介在物の除去を目的としていることから、シートバーの表層の温度のみを急速に上昇させればよい。熱延鋼板の製造では、所望の材質を確保するための加工熱処理が実施されており、仕上圧延前温度、仕上圧延後温度、そしてコイルに巻き取る際の温度が厳格に管理されている。このため、シートバー温度を過度に上昇させることは好ましくない。このようなことから、本発明ではシートバーの極表層のみを加熱することを特徴としており、この目的からシートバー表層加熱装置としては誘導加熱方式が好適である。
【００２８】
図３は、板厚３０ｍｍのシートバーに誘導加熱を行う際の、板厚中心からの距離と電流密度比との関係を各周波数毎に示した図である。電流密度比は、板表面での電流密度を１とした。シートバー内に流れる誘導電流は、加熱周波数により板厚方向の分布が大きく変化し、加熱周波数が高いほど流れる電流はシートバーの表層に集中する。誘導加熱装置の出力は、シートバーの表面温度が１３００℃以上、１３７０℃以下となるように決定すればよい。そして、鋼種や仕上板厚に応じた仕上圧延条件にて決まるシートバーの移動速度の範囲を勘案し、２秒以上の加熱を可能とする誘導加熱装置の長手方向寸法等を決定すればよい。
【００２９】
図１及び図２は、本発明を実施するための熱延鋼板の製造設備を示す図である。図１は、ＨＤＲプロセスを示しており、図２は、ＤＨＣＲプロセスおよびＣＣＲプロセスを示している。
【００３０】
図１は、連続鋳造ライン１にて鋳造された厚み２００〜３００ｍｍのスラブ２を、加熱炉３内にて加熱することなく熱間圧延ラインに直送し、所定の厚みまで減厚してコイルに巻き取る（ＨＤＲ）。また、図２は、１０００℃以下まで温度低下したスラブ２を加熱炉３に装入して１１００〜１２５０℃程度まで短時間で再加熱した後、熱間圧延ラインで所定の厚みまで減厚してコイルに巻き取る（ＤＨＣＲ、ＣＣＲ）。
【００３１】
いずれの場合も、スラブ３は幅圧下装置４にて所定の幅調整が実施された後、粗圧延設備５にて所定の減厚加工が行われる。この粗圧延工程後のシートバー６の厚みは、仕上圧延設備１０の後の鋼板１２の厚みに応じて設定されるが、本発明にて対象とする表面性状に優れた熱延鋼板の製造では、通常、３０ｍｍ〜４０ｍｍ程度の厚みとされることが多い。
【００３２】
本発明では、粗圧延設備５と仕上圧延設備１０との間に、シートバー６の表層を加熱するシートバー表層加熱装置７と、表層のスケールを除去するデスケーリング装置９をこの順で設置したことを特徴としている。なお、図１及び図２の例では、シートバー表層加熱装置７とデスケーリング装置９との間に、シートバー全体を加熱するシートバー全体加熱装置８が設置されている。
図１及び図２に示す製造設備では、シートバー６は、デスケーリング装置９によって、表層のスケールが除去された後、仕上圧延設備１０において減厚されて鋼板１２となり、ランナウト冷却装置１１によって冷却され、コイラー１３によってコイル状に巻き取られる。
【００３３】
シートバー全体加熱装置８は、所望の材質を確保するに必要な仕上圧延前温度を確保することを目的として設置されており、シートバー表層加熱装置７がシートバー表層のみ加熱するのに対して、より内部まで加熱が可能である。シートバー全体加熱装置８は、１〜１０ｋＨｚ程度の加熱周波数の誘導加熱装置を用いればよい。シートバー全体加熱装置８の加熱温度は、数十℃程度である。また、デスケーリング装置９は、酸化スケール層を除去する目的から、高圧水タイプのものを用いることが好ましい。
【００３４】
本発明では、シートバー表層加熱装置７を用いてシートバー表層に酸化スケール層を積極的に生成させて、デスケーリング装置９によってスケール層を除去することによって、スラブ表層に存在していた製鋼起因の介在物を除去することができる。これにより、製鋼起因の介在物によるヘゲ疵の発生を低減され、表面性状に優れた熱延鋼板の製造が可能である。特に、本発明は、スラブの表面手入れが困難であったＨＤＲプロセスにおいても、製鋼起因介在物の除去が可能であることも大きな特徴である。
【００３５】
また、シートバー表層加熱装置７を用いてシートバー表層に酸化スケール層を十分に生成させることで、従来発生していた粗圧延工程でのスケール噛み込み疵等も大幅に低減させることができる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の効果について、実施例をもとに説明する。
【００３７】
図１に示した熱延鋼板の製造設備にて、厚み２５０ｍｍのスラブより２．０ｍｍの熱延鋼板を製造した。この際、スラブを熱間圧延ラインに直送して圧延を行った（ＨＤＲ）。また、図２に示した熱延鋼板の製造設備にて、スラブ平均温度７００〜８００℃の状態にてスラブを加熱炉に装入し、１時間の加熱にて１２２０℃まで昇温した後に圧延を行った（ＤＨＣＲ）。また、図２に示した熱延鋼板の製造設備にて、スラブヤードにてスラブを常温まで冷却後、スラブを加熱炉に装入して３時間の加熱にて１２２０℃まで昇温した後に圧延を行った（ＣＣＲ）。
この際、ＨＤＲ、ＤＨＣＲでは、スラブの表面手入れは未実施、ＣＣＲではスラブの表面手入れを実施、未実施の両条件にて比較を行った。スラブの表面手入れを行う場合には、溶削による除去量は表層２ｍｍとした。
【００３８】
そして、ＨＤＲ、ＤＨＣＲ、ＣＣＲの全てにおいて、シートバー表層の加熱、デスケーリング実施のそれぞれの有無の比較を行った。以下の説明では、本発明による方法（シートバー表層加熱及びデスケーリング実施有り）を、「シートバー表面手入れ」と呼ぶ。
シートバー表層加熱装置７でのシートバーの表層加熱は、加熱周波数５０ｋＨｚとして、スラブ表面温度１３３０℃、加熱時間３ｓｅｃとなる条件とした。なお、本発明による効果は、コイラー１３の直前に設置したＣＣＤカメラ方式の表面欠陥計（鋼板表裏面の両側にて個々に検出）にて検出した線状欠陥数の比較にて行った。その際、ＨＤＲプロセスでの従来例（スラブ、シートバーとも表面手入れ無し）での欠陥数を基準とし（１．０）、各々の条件にて基準条件に対する欠陥数の割合として整理した。
【００３９】
表１に、各条件における欠陥数の割合の比較結果を示す。ＨＤＲ、ＤＨＣＲ、ＣＣＲのいずれのプロセスにおいても、シートバーの表面手入れを実施した本発明例では、基準条件に対して線状欠陥数が０．１８以下まで低減しており、製鋼起因介在物や粗圧延工程でのスケール噛み込み等によって発生していた線状欠陥を大幅に低減できることが確認できた。
【００４０】
【表１】
2016074028.tif 000003
【符号の説明】
【００４１】
１  連続鋳造ライン
２  スラブ
３  加熱炉
４  幅圧下装置
５  粗圧延設備
６  シートバー
７  シートバー表層加熱装置
８  シートバー全体加熱装置
９  デスケーリング装置
１０  仕上圧延設備
１１  ランナウト冷却装置
１２  鋼板
１３  コイラー
１４  製鋼起因介在物
【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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