(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚鋼板製造工程で仕上圧延後に厚鋼板を冷却する方法において、仕上圧延を行った後に制御冷却を行うに際して、制御冷却の前に５秒超２０秒以内の時間をおいてデスケーリングを行うことを特徴とする厚鋼板冷却方法。
【請求項２】
厚鋼板製造工程で仕上圧延後に厚鋼板を冷却する方法において、仕上圧延および熱間矯正を行った後にデスケーリングを行い、その後に制御冷却を行う請求項１記載の厚鋼板冷却方法。
【請求項３】
厚鋼板製造工程で仕上圧延後に厚鋼板を冷却する方法において、仕上圧延を行った後にデスケーリングを行い、その後熱間矯正を行ってから制御冷却を行う請求項１記載の厚鋼板冷却方法。
【請求項４】
前記厚鋼板のエッジ部のみをデスケーリングする請求項１〜３のいずれか１項に記載の厚鋼板冷却方法。
【請求項５】
厚鋼板製造設備で制御冷却を行う装置列において、仕上圧延機、熱間矯正装置、デスケーリング装置、鋼板温度計測装置、および鋼板温度計測結果に基づいて鋼板を冷却する制御冷却装置が順次配列されており、デスケーリング装置と制御冷却装置との間隔Ｌが、鋼板の通板速度ｖに対して、２０（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）≧Ｌ（ｍ）≧５（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）という条件を満足することを特徴とする厚鋼板冷却装置。
【請求項６】
厚鋼板製造設備で制御冷却を行う装置列において、仕上圧延機、デスケーリング装置、熱間矯正装置、鋼板温度計測装置、および鋼板温度計測結果に基づいて鋼板を冷却する制御冷却装置が順次配列されており、デスケーリング装置と制御冷却装置との間隔Ｌが、鋼板の通板速度ｖに対して、２０（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）≧Ｌ（ｍ）≧５（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）という条件を満足することを特徴とする厚鋼板冷却装置。
【請求項７】
厚鋼板製造設備で制御冷却を行う装置列において、仕上圧延機、デスケーリング装置、鋼板温度計測装置、および鋼板温度計測結果に基づいて鋼板を冷却する制御冷却装置が順次配列されており、デスケーリング装置と制御冷却装置との間隔Ｌが、鋼板の通板速度ｖに対して、２０（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）≧Ｌ（ｍ）≧５（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）という条件を満足することを特徴とする厚鋼板冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚鋼板製造工程において厚鋼板を制御冷却する厚鋼板冷却方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、厚鋼板の製造において仕上圧延後の制御冷却により鋼板の強度や溶接性の向上を図っている。制御冷却では、均一な材質特性および平坦度を得るために、板幅方向の温度分布が一様となるように冷却する必要がある。このために、多くの冷却方法が提案されている。例えば、特開平６−３２８１１８号公報、特開平６−３３０１５５号公報または特開平７−２５６３３１号公報による冷却方法が知られている。
【０００３】
特開平６−３２８１１８号公報で開示された冷却方法は、圧延後に厚鋼板を制御冷却装置により冷却して高張力鋼を製造する際、圧延中または圧延前に、デスケーリングデバイスあるいはその他の装置を活用して、鋼板幅方向のスケール除去範囲を制御し、さらにはスケール残存厚を制御することにより、鋼板表面の幅方向熱伝達係数を変化させて、冷却後の鋼板形状と材質を均一化する。
【０００４】
特開平６−３３０１５５号公報で開示された冷却方法は、薄肉厚鋼板の制御冷却において、圧延機に付帯するスケール除去装置の高圧水の圧力を調整することによって鋼板上のスケール厚さを制御して、鋼板表面の熱伝達係数を制御することにより、鋼板長手方向の機械的性質を均一にする。
【０００５】
さらに、特開平７−２５６３３１号公報で開示された冷却方法は、板幅方向で均一な材質と良好な鋼板平坦度を得る厚鋼板の制御冷却方法で、熱間圧延中に厚鋼板表面上のスケール厚分布を測定し、その測定値が該厚鋼板板表面上のスケール厚分布の目標値と一致するように、スケール除去装置の水噴射位置および噴射水量を制御した後に冷却する方法が開示されている。
【０００６】
しかし、上述したいずれの冷却方法も、圧延後から制御冷却の間に成長するスケール量の増加を無視しており、また、搬送途中での鋼板面とテーブルローラーとの接触による圧延後に成長したスケールの剥離発生など、制御冷却装置前では、意図したようにスケール厚を制御できない。また、圧延後に矯正を行ってから、制御冷却を行う場合、矯正装置における圧延後に成長したスケール剥離発生もあり、スケール厚分布がばらつく傾向にある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、鋼板形状の平坦度の向上と材質の均一化を図ることができる厚鋼板冷却方法およびその装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の厚鋼板冷却方法は、厚鋼板製造工程で仕上圧延後に厚鋼板を冷却する方法において、仕上圧延を行った後に制御冷却を行うに際して、制御冷却の前５秒超をおいてデスケーリングを行う。これは、制御冷却を行う前にデスケーリングを行うことで、スケール層を除去するものである。デスケーリング後から制御冷却までの時間を５秒超おくのは、５秒程度経過し、スケールが１μｍ以上になった後に制御冷却を行う場合には、鋼板の材質面で有利になる場合があるためである。
【０００９】
上記厚鋼板冷却方法において、仕上圧延を行った後に制御冷却を行うに際して、制御冷却の前２０秒以内にデスケーリングを行う。これは、このデスケーリングを行っても制御冷却を行うまでの時間が一定以上長いと、除去したスケール層が成長してしまい、ローラーテーブル上走行時のスケール剥離などのために、スケールのばらつきが発生し、冷却の不均一が生じることとなるからである。
【００１０】
上記厚鋼板冷却方法において、仕上圧延および熱間矯正を行った後にデスケーリングを行い、その後に制御冷却を行う。熱間矯正の後にデスケーリングを行うので、熱間矯正でスケールの一部が剥離し、デスケーリングにおいてスケール剥離が容易となる。また、デスケーリングから制御冷却まで所定時間おくことで、鋼板表面の復熱により温度分布が均一となる。この結果、制御冷却において厚鋼板は均一に冷却される。
【００１１】
上記厚鋼板冷却方法において、仕上圧延を行った後にデスケーリングを行い、その後熱間矯正を行ってから制御冷却を行う。熱間矯正の前にデスケーリングを行うので、熱間矯正におけるスケール疵の発生が抑制できる。このスケール疵は、次のようにして生じる。圧延後から熱間矯正の間に成長するスケールは圧延機から矯正機までの搬送途中で鋼板面とテーブルローラーとの接触、振動などにより部分的に剥離する。この際生じたスケール厚のばらつきによる凸凹が熱間矯正機を通過した際に鋼板表面に転写されてスケール疵が生じることになる。さらに、デスケーリングから制御冷却まで所定時間おくことで、鋼板表面の復熱により温度分布が均一となる。この結果、制御冷却において厚鋼板は均一に冷却される。
【００１２】
上記厚鋼板冷却方法において、厚鋼板のエッジ部のみをデスケーリングするようにしてもよい。エッジ部は中央部に比べて過冷却の傾向にあるので、エッジ部のみデスケーリングすることも有効である。
【００１３】
本発明の厚鋼板冷却装置は、厚鋼板製造設備で制御冷却を行う装置列において、仕上圧延機、熱間矯正装置、デスケーリング装置、鋼板温度計測装置、および鋼板温度計測結果に基づいて鋼板を冷却する制御冷却装置が順次配列されている。
この装置配列により、本発明の冷却方法を効果的に実施することができる。なお、鋼板温度計測装置は、仕上げ圧延機と熱間矯正機の間、あるいは熱間矯正機とデスケーリング装置の間に設置することも可能である。
【００１４】
本発明の厚鋼板冷却装置は、厚鋼板製造設備で制御冷却を行う装置列において、仕上圧延機、デスケーリング装置、熱間矯正装置、鋼板温度計測装置、および鋼板温度計測結果に基づいて鋼板を冷却する制御冷却装置が順次配列されている。
この装置配列により、本発明の冷却方法を効果的に実施することができる。なお、鋼板温度計測装置は、仕上げ圧延機とデスケーリング装置の間、あるいはデスケーリング装置と熱間矯正機の間に設置することも可能である。
【００１５】
本発明の厚鋼板冷却装置は、厚鋼板製造設備で制御冷却を行う装置列において、仕上圧延機、デスケーリング装置、鋼板温度計測装置、および鋼板温度計測結果に基づいて鋼板を冷却する制御冷却装置が順次配列されている。
この装置配列により、本発明の冷却方法を効果的に実施することができる。なお、鋼板温度計測装置は、仕上げ圧延機とデスケーリング装置の間、あるいはデスケーリング装置と制御冷却装置の間に設置することも可能である。
【００１６】
上記厚鋼板冷却装置において、前記デスケーリング装置と制御冷却装置との間隔Ｌが、２０（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）≧Ｌ（ｍ）≧５（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）（ただし、ｖは厚鋼板の通板速度）であることが望ましい。このような間隔とすると、デスケーリングから制御冷却までの時間は５〜２０秒となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の厚鋼板冷却方法を実施する設備の一例を示している。図１に示すように、仕上圧延機１０の後に熱間矯正装置（ローラーレベラー）１２、およびこれに隣接してデスケーリング装置１４が配置されている。デスケーリング装置１４は、高圧水スプレー・タイプである。デスケーリング装置１４の出側に間隔Ｌをおいて制御冷却装置１８が配置されている。デスケーリング装置１４と制御冷却装置１８との間隔Ｌは、前記２０（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）≧Ｌ（ｍ）≧５（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）の関係を満たすことが望ましい。デスケーリング装置１４と制御冷却装置１８との間に、鋼板温度計測装置１６が配置されている。鋼板温度計測装置１６は放射温度計が用いられており、鋼板表面温度を計測する。制御冷却装置１８は、鋼板表面温度の計測結果に基づいて鋼板１の冷却速度および冷却停止温度を調整する。なお、仕上圧延機１０の上流側に主な装置として加熱炉、粗圧延機など（いずれも図示しない）が配置されている。
【００１８】
本発明の厚鋼板冷却方法では、制御冷却の前１秒以上おいて、デスケーリングを行う。その理由は次のとおりである。
【００１９】
デスケーリングは、スケールを除去するとともにスケール厚み分布のばらつき（スケールむら）をなくす。スケールむらがあると、鋼板を一様に冷却することができない。
【００２０】
また、高圧水を噴射するデスケーリングは、強力な冷却装置でもある。デスケーリングの高圧水噴流は、通常デスケーリングを確実に行うために、図６に示すように、水噴流衝突に重なり部を設ける。この結果、図７に示すように、デスケーリング水噴流重なり部は、ノズル噴流衝突部と鋼板表面温度が異なる。その温度分布を維持したまま制御冷却すると温度差が拡大することになる。そこで、鋼板表面の復熱による温度分布の均一化を図るため、デスケーリング後、所定の時間をおいて制御冷却し、均一冷却を図る。図８(a) はデスケーリングを行わない場合の鋼板表面温度分布を示し、図８(b) はデスケーリング後、所定の時間をおいた場合の鋼板表面温度分布を示している。図８から後者の場合、鋼板表面温度分布はほぼ均一になっていることがわかる。
【００２１】
前記所定時間は、５秒超が望ましい。１ｓ未満であると鋼板表面の復熱が十分でなく、温度分布が残ることがある。所定時間を２ｓ以上とすると、確実に復熱させることができる。さらに、デスケーリング後から１秒以上おくと、スケールが成長する状態となる。制御冷却においてスケール層が全くない場合の冷却速度は、スケール層がたとえば、３０μｍ程度ある時より遅くなってしまう。したがって、５秒程度経過し、スケールが１μｍ以上になった後に制御冷却を行う場合は、鋼板の冷却速度が１秒程度の時より向上することになり、鋼板の材質面では有利になる場合がある。
【００２２】
本発明の厚鋼板冷却方法では、制御冷却の２０秒以内にデスケーリングを行う。その理由は次のとおりである。
デスケーリングは、スケールを除去するとともにスケール厚み分布のばらつき（スケールむら）をなくす。スケールむらがあると、鋼板を一様に冷却することができない。
【００２３】
デスケーリングを行った後も制御冷却前は鋼板温度が高く、スケールは発生成長して厚くなる。制御冷却後の温度分布を均一にするためには、スケールが成長しても、その成長した厚みが少なく、たとえ一部が剥離したとしても温度むらが少ない状態で制御冷却を行う必要がある。本発明者らは、こうした不均一が発生し得ない条件を種々実験などして検討したところ、デスケーリングを行ってから２０秒以内に制御冷却を行うのであれば、デスケーリング後に成長したスケール層の成長量が少なく、ローラーテーブルなどで一部剥離したとしても、制御冷却時の温度不均一を許容範囲内に抑制しうることを見いだした。この結果を図９に示す。図９に示すように、デスケーリング後２０秒を過ぎると。制御冷却後の温度ばらつきが増加し、製品不合格率が増加してしまう。このように、鋼板表面に発生するスケールむらを除去することにより、均一な冷却を行うことができ、材質および板形状も均一になる。
【００２４】
なお、この際のデスケーリング時の決定を行うべく、水圧１０ＭＰａ、ノズル１個あたりの水量、毎分１０リットル、デスケーリング水噴射広がり角度３７度の条件でノズルと鋼板との間の距離を１８０，２００，２２０ｍｍで実験を行った。この結果、ノズルと鋼板との間の距離が２００ｍｍ以上になると冷却の均一化の効果は低下した。つまり、ノズルと鋼板の間の距離は、好ましくは、２００ｍｍ未満であることが望ましい。デスケーリングにおいては、水圧が高く、ノズル１個あたりの水量が多く、デスケーリング水噴射広がり角度が小さく、また、鋼板とノズルの間の距離が近いほどスケールを除去する能力は高くなることが一般に知られている。また、ノズルと鋼板の間の距離が増加すると著しくスケール除去能力が低下することも知られている。したがって、デスケーリング条件としては、今回の使用した条件より、スケールを除去する能力が強くなる条件にすれば、冷却の均一化効果を期待できる。この際、一般にデスケーリング入射角といわれる、デスケーリング噴射水がなす面と鋼板に鉛直な方向となす角度は０度と１５度で行った。この入射角の影響はあまりなかった。
【００２５】
熱間矯正装置１２は、仕上圧延後の厚鋼板１の形状不良を矯正して鋼板を平坦にするとともに、スケールの一部を剥離する、またはデスケーリングによるスケール剥離を助ける。図３は、熱間矯正によりスケール５が剥離し、鋼板表面２が露出した状態を示している。例えば、剥離したスケール厚みは１０〜４０μm、幅は５０〜３００mm、長さは１００〜１０，０００mm程度である。図４は、熱間矯正後にデスケーリングした場合が、熱間矯正しない場合よりもスケール厚が小さい、つまりスケール剥離が大きいことを示している。これは、熱間矯正でスケールの一部が剥離し、また熱間矯正によりスケールに微細なクラックが生じ、高圧水スプレーによるスケール剥離が容易となるためである。
【００２６】
図２は、本発明の厚鋼板冷却方法を実施する設備の別の一例を示している。図２に示すように、仕上圧延機１０の後にデスケーリング装置１４、およびこれに隣接して熱間矯正装置（ローラーレベラー）１２が配置されている。デスケーリング装置１４は、高圧水スプレー・タイプである。デスケーリング装置１４の出側に間隔Ｌをおいて制御冷却装置１８が配置されている。この間隔Ｌの間に熱間矯正装置１２が配置されている。デスケーリング装置１４と制御冷却装置１８との間隔Ｌは、前記２０（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）≧Ｌ（ｍ）≧５（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）の関係を満たすことが望ましい。熱間矯正装置１２と制御冷却装置１８との間に、鋼板温度計測装置１６が配置されている。鋼板温度計測装置１６は放射温度計が用いられており、鋼板表面温度を計測する。制御冷却装置１８は、鋼板表面温度の計測結果に基づいて鋼板１の冷却速度および冷却停止温度を調整する。なお、仕上圧延機１０の上流側に主な装置として加熱炉、粗圧延機など（いずれも図示しない）が配置されている。
【００２７】
本発明の厚鋼板冷却方法では、前述のように、熱間矯正装置のスケール剥離を容易にする効果を享受することはできないが、図５に示すように、矯正装置にスケールが噛み込んだ際の疵の発生を抑止することができる。
この方法においても、図８(b)に見られるように、鋼板表面温度分布はほぼ均一にする効果を得ることができる。
【００２８】
図１０は、本発明の厚鋼板冷却方法を実施する設備の別の一例を示している。図１０に示すように、仕上圧延機１０の後にデスケーリング装置１４配置されている。デスケーリング装置１４は、高圧水スプレー・タイプである。デスケーリング装置１４の出側に間隔Ｌをおいて制御冷却装置１８が配置されている。デスケーリング装置１４と制御冷却装置１８との間隔Ｌは、前記２０（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）≧Ｌ（ｍ）≧５（ｓ）・ｖ（ｍ／ｓ）の関係を満たすことが望ましい。デスケーリング装置１４と制御冷却装置１８との間に、鋼板温度計測装置１６が配置されている。鋼板温度計測装置１６は放射温度計が用いられており、鋼板表面温度を計測する。制御冷却装置１８は、鋼板表面温度の計測結果に基づいて鋼板１の冷却速度および冷却停止温度を調整する。なお、仕上圧延機１０の上流側に主な装置として加熱炉、粗圧延機など（いずれも図示しない）が配置されている。
【００２９】
本発明の厚鋼板冷却方法では、前述のように、熱間矯正装置による制御冷却前の鋼板形状の矯正効果を得ることができない。このため、鋼板の尾端すなわち、鋼板の部位のうち最後に仕上圧延機を出る部位については、場合によっては形状が悪く、冷却の均一性が乱れることがあるが、鋼板の大部分においては、この方法においても、図８(b)に見られるように、鋼板表面温度分布はほぼ均一にする効果を得ることができる。
【００３０】
鋼板エッジ部は、中央部に比べて過冷却の傾向にある。一様に冷却するために、スケールは鋼板表面に比べて熱伝達率が高いことを利用して、鋼板エッジ部のみをデスケーリングすることも有効である。デスケーリングする鋼板エッジ部の幅は鋼板の幅によるが５０〜２００mm程度である。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による厚鋼板の冷却方法を採用することにより、鋼板温度の均一化を図ることができ、それに伴う鋼板形状の平坦度の向上と材質の均一化を図ることができる。さらに、デスケーリングから強制冷却を開始するまでの時間が１秒程度の場合より５秒超とすることで、冷却速度が向上することになり、鋼板の材質面で有利になる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の厚鋼板冷却方法を実施する設備の構成図の一つである。
【図２】  本発明の厚鋼板冷却方法を実施する設備の構成図の一つである。
【図３】  熱間矯正によるスケールの剥離状態を模式的に示す図面である。
【図４】  熱間矯正有無によるデスケーリング後のスケール厚の違いを示すグラフである。
【図５】  熱間矯正有無によるスケール疵発生の違いを示すグラフである。
【図６】  デスケーリング水噴流衝突の状態を模式的に示す平面図である。
【図７】  デスケーリング水噴流衝突の違いによる鋼板温度変化を示す線図である。
【図８】  （ａ）  はデスケーリングを行わない場合の鋼板表面温度分布、（ｂ）  はデスケーリング後、所定の時間をおいた場合の鋼板表面温度分布を示すグラフである。
【図９】  デスケーリング〜制御冷却までの時間が変化した場合の製品不合格率の変化を示す図である。
【図１０】  本発明の厚鋼板冷却方法を実施する設備の構成図の一つである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003796133.tif 000009
【図９】
0003796133.tif 000010
【図１０】
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