(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上圧延機を複数列設して帯材を仕上圧延加工する際に、先頭の仕上圧延機から３台目までの仕上圧延機の入側のみでそれぞれ前記帯材の上下表面を冷却し、該３台目の仕上圧延機までの間で順次該帯材の表面冷却と仕上圧延を繰り返すことによって、前記帯材の表面酸化皮膜の厚さを前記３台目の仕上圧延機の手前で５μｍ以下に抑制することを特徴とする熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法。
【請求項２】
帯材を仕上圧延加工する仕上圧延機を複数列設して仕上圧延機群を設け、該仕上圧延機群の先頭の仕上圧延機から該仕上圧延機群の３台目までの仕上圧延機の入側のみにそれぞれ前記帯材の上下表面を冷却する表面冷却装置を設け、該３つの表面冷却装置によって前記帯材の表面酸化皮膜の厚さを前記３台目の仕上圧延機の手前で５μｍ以下に抑制することを特徴とする熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯材の圧延加工時における表面酸化皮膜の生成を抑制する熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
帯材の圧延加工時に、鉄が高温で酸素や空気などのガスと接触する際、その表面に反応生成物の皮膜、即ち、スケールが生成される。このスケールは帯材に対して酸化などの悪影響を及ぼす可能性があるため、これを除去する必要がある。従来、帯材に生成されたスケールを除去する方法としては、帯材の表面に高圧水を噴射する方法が一般的であった。
【０００３】
図８に従来の熱間仕上圧延機のスケール除去装置の概略を示す。
【０００４】
従来の熱間仕上圧延機において、図８に示すように、図示しない粗圧延機の搬送方向下流側には、圧延材Ｓの搬送方向に沿って複数の第１〜第７仕上圧延機101，102，103，104，105，106，107が列設されており、各仕上圧延機101，102，103，104，105，106，107はそれぞれ上下一対のワークロール201，202，203，204，205，206，207を有しており、このように仕上圧延機群100が構成されている。この仕上圧延機群100の入側には、圧延材Ｓに生成されたスケールを除去するスケールブレーク装置301が設けられている。このスケールブレーク装置301は圧延材Ｓの上方及び下方に噴射ノズル302を有し、この各噴射ノズル302から圧延材Ｓの上下面に対して、例えば、２００kgf/cm2 の高圧水を噴射することでスケールを除去するようにしている。
【０００５】
従って、スラブから粗圧延機によって粗圧延されて搬送された圧延材Ｓは仕上圧延機群100の入側に搬送され、ここで、仕上圧延前にスケールブレーク装置301によって表面に生成されたスケールを除去する。即ち、搬送された圧延材Ｓの上下面に対して、上下の噴射ノズル302から、例えば、２００kgf/cm2 の高圧水を噴射することで付着しているスケールを除去する。そして、スケールが除去された圧延材Ｓは仕上圧延機群100に搬送され、第１〜第７仕上圧延機101，102，103，104，105，106，107の各ワークロール201，202，203，204，205，206，207によって圧延加工され、順次、所定の板厚に仕上圧延される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような熱間仕上圧延機では、圧延材Ｓとワークロール201，202，203，204，205，206，207との接触時間が長くなると、加工品質は向上するものの、スケールの生成を促進させてしまう。そのため、従来では、スケールの生成を抑制する方法として、圧延前に圧延材Ｓを冷却していた。ところが、これによってスケールの生成はある程度抑制されるものの、熱間圧延製品として、更なるスケールの抑制を図り、品質の向上が求められている。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決するものであって、圧延材のスケールの生成を抑制することでスケール疵をなくして製品の品質の向上を図った熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項１の発明の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法は、仕上圧延機を複数列設して帯材を仕上圧延加工する際に、先頭の仕上圧延機から３台目までの仕上圧延機の入側のみでそれぞれ前記帯材の上下表面を冷却し、該３台目の仕上圧延機までの間で順次該帯材の表面冷却と仕上圧延を繰り返すことによって、前記帯材の表面酸化皮膜の厚さを前記３台目の仕上圧延機の手前で５μｍ以下に抑制することを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２の発明の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置は、帯材を仕上圧延加工する仕上圧延機を複数列設して仕上圧延機群を設け、該仕上圧延機群の先頭の仕上圧延機から該仕上圧延機群の３台目までの仕上圧延機の入側のみにそれぞれ前記帯材の上下表面を冷却する表面冷却装置を設け、該３つの表面冷却装置によって前記帯材の表面酸化皮膜の厚さを前記３台目の仕上圧延機の手前で５μｍ以下に抑制することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１に本発明の一実施形態に係る熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法を実施するための表面酸化皮膜生成抑制装置の概略、図２に本実施形態の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置による冷却水量に対するスケール厚さを表すグラフ、図３及び図４に仕上圧延時の圧延材温度とスケール厚さを表すグラフ、図５に一般的な圧延時におけるスケール厚さとスケール疵との関係を表すを表すグラフ、図６及び図７に一般的な圧延時における圧延材温度とスケール厚さを表すグラフを示す。
【００１３】
まず、最初に、圧延時におけるスケール厚さとスケール疵との関係を、図５に基づいて説明する。図５のグラフは、仕上圧延機群における３台目の第３仕上圧延機における試験値を表したものであり、材質や板厚などの異なる３つの試験材△□○に対して、圧下率の大小に関係なくスケール厚さが５μｍを越えると、スケール疵の評価が低く（スケール評点２．０〜４．５）、５μｍ以下では、スケール疵の評価が高く（０）なっている。
【００１４】
次に、仕上圧延時における圧延材温度とスケール厚さとの関係を、図６及び図７に基づいて説明する。図６のグラフは、図５のグラフにおいてスケール疵の評価が「スケール疵なし」のものであり、端部（○）、中央部（●）ともスケール厚さが５μｍ以下となっている。また、図７のグラフは、図５のグラフにおいてスケール疵の評価が「スケール疵あり」のものである。端部（○）、中央部（●）ともスケール厚さが５μｍを越えるものとなっている。
【００１５】
このようなことから、第３仕上圧延機の入側にて、スケール厚さが５μｍを越えるとスケール疵が発生するが、スケール厚さを５μｍ以下に抑えれば、スケール疵のない圧延材が得られることがわかる。本発明では、上記試験結果を基にして、実験やシュミレーションを重ね、スケール厚さを５μｍ以下に抑え、スケール疵の発生しない熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置を提供する。
【００１６】
本実施形態の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置において、図１に示すように、図示しない粗圧延機の搬送方向下流側には、圧延材Ｓの搬送方向に沿って複数の第１仕上圧延機１１、第２仕上圧延機１２、第３仕上圧延機１３、第４仕上圧延機１４、第５仕上圧延機１５、第６仕上圧延機１６、第７仕上圧延機１７が列設されており、各仕上圧延機１１〜１７はそれぞれ上下一対のワークロール２１，２２，２３・・・２７を有しており、このように仕上圧延機群１０が構成されている。この仕上圧延機群１０の入側には、圧延材Ｓに生成されたスケールを除去するスケールブレーク装置３１が設けられている。このスケールブレーク装置３１は圧延材Ｓの上方及び下方に上下一対の噴射ノズル３２を有し、この各噴射ノズル３２から圧延材Ｓの上下面に対して、例えば、１８０kgf/cm2 の高圧水を噴射することでスケールを除去するようにしている。
【００１７】
そして、第１仕上圧延機１１、第２仕上圧延機１２、第３仕上圧延機１３のそれぞれ入側には圧延材Ｓの上下表面を冷却する第１表面冷却装置４１、第２表面冷却装置４２、第３表面冷却装置４３が設けられている。この第１、第２、第３表面冷却装置４１，４２，４３はそれぞれ圧延材Ｓの上方及び下方に上下一対の噴射ノズル４４，４５，４６を有し、この各噴射ノズル４４，４５，４６から圧延材Ｓの上下面に対して冷却水を噴射することで、この圧延材Ｓを冷却してその表面温度を下降させている。
【００１８】
そして、第１、第２、第３表面冷却装置４１，４２，４３には制御装置５１が接続されており、この制御装置５１からの指令によって各噴射ノズル４４，４５，４６から所定水量の冷却水が圧延材Ｓへ噴射されるようになっている。図２のグラフは冷却水量に対するスケール厚さを表すものであって、スケール厚さを５μｍ以下に抑えるためには、冷却水量を４０００リットル/min・m2以上に設定することが望ましいことがわかる。
【００１９】
従って、上述した本実施形態の熱間仕上圧延機によって圧延材Ｓの仕上圧延加工を行う場合、スラブから粗圧延機によって粗圧延されて搬送された圧延材Ｓが仕上圧延機群１０の入側に搬送されると、ここで、仕上圧延前にスケールブレーク装置３１によって表面に生成されたスケールが除去される。即ち、スケールブレーク装置３１において、搬送された圧延材Ｓの上下面に対して、上下の噴射ノズル３２から、例えば、１８０kgf/cm2 の高圧水を噴射することで付着しているスケールを除去する。そして、スケールが除去された圧延材Ｓは仕上圧延機群１０に搬送され、第１仕上圧延機１１、第２仕上圧延機１２、第３仕上圧延機１３、第４仕上圧延機１４・・・第７仕上圧延機１７の各ワークロール２１，２２，２３，２４・・・２７によって圧延加工されるが、このとき、圧延材Ｓは各表面冷却装置４１，４２，４３によって冷却されながら、順次、所定の板厚に仕上圧延される。
【００２０】
即ち、第１仕上圧延機１１による圧延加工前に、制御装置５１から各表面冷却装置４１，４２，４３へ冷却水量の指令が送られ、圧延材Ｓに対して第１表面冷却装置４１の噴射ノズル４４から、４０００リットル/min・m2の水量で冷却水が噴射されて圧延材Ｓが冷却される。そして、冷却された圧延材Ｓは第１仕上圧延機１１のワークロール２１によって圧延され、今度は、圧延材Ｓに対して第２表面冷却装置４２の噴射ノズル４５から前述と同量の水量で冷却水が噴射されて圧延材Ｓが冷却される。そして、冷却された圧延材Ｓは第２仕上圧延機１２のワークロール２２によって圧延され、更に、圧延材Ｓに対して第３表面冷却装置４３の噴射ノズル４６から前述と同量の水量で冷却水が噴射されて圧延材Ｓが冷却される。そして、冷却された圧延材Ｓは第３仕上圧延機１３のワークロール２３によって圧延され、その後、圧延材Ｓは第４〜第７仕上圧延機１４〜１７のワークロール２４〜２７によって圧延され所定の板厚に加工される。
【００２１】
図３はこの圧延材Ｓに対するスケール除去及び仕上圧延時の圧延材温度及びスケールの厚さを表すグラフであって、この図３のグラスにおいて、スケールブレーク装置３１によるスケール除去時をＡとし、第１〜第７仕上圧延機１１，１２，１３，１４・・・による仕上圧延時をそれぞれＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈとし、また、第１〜第３表面冷却装置４１，４２，４３による冷却時をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚとする。
【００２２】
このグラフからもわかるように、圧延材Ｓの板表面温度は、スケールブレーク装置３１のスケール除去時Ａにて４２０℃に下降してスケールがほとんど除去されるが、内部の顕熱によって元の温度に戻ろうとして板表面温度が上昇し、スケールが生成される。そして、第１表面冷却装置４１の冷却時Ｘにて、圧延材Ｓの板表面温度が５３０℃まで下降してスケールの厚さが７〜１０μｍに抑制される。その後、圧延材Ｓ内部の顕熱によって元の温度に戻ろうとして上昇するが、第１仕上圧延機１１の仕上圧延時Ｂにて、圧延材Ｓの板表面温度が４７０℃まで下降してスケールの厚さが４〜６μｍまで除去される。そして、第２表面冷却装置４２の冷却時Ｙにて、圧延材Ｓの板表面温度が６３０℃まで下降してスケールの厚さが６〜８μｍに抑制され、その後、温度上昇するが、第２仕上圧延機１２の仕上圧延時Ｃにて、圧延材Ｓの板表面温度が６１０℃まで下降してスケールの厚さが３〜４μｍまで除去される。そして、第３表面冷却装置４２の冷却時Ｚにて、圧延材Ｓの板表面温度が６１０℃まで下降してスケールの厚さが３〜５μｍに抑制され、その後、温度上昇と共にスケール厚さも上昇するが、５μｍを越えることはない。
【００２３】
このように第１〜第３表面冷却装置４１，４２，４３によって冷却と圧延を繰返行うことで、最終的に圧延材Ｓのスケールの厚さを５μｍ以下に抑制することで、スケール疵をなくすことができる。
【００２４】
上述の実施形態では、各表面冷却装置４１，４２，４３の冷却条件を、冷却水量を４０００リットル/min・m2、冷却範囲を１ｍ×板幅としたものであり、以下に、作動、非作動の場合の平均温度回復速度（℃／秒）を比較してある。即ち、スケールブレーク装置３１と第１仕上圧延機１１との間では、作動時は１０．４℃／秒に対して非作動は１９．９℃／秒である。また、第１仕上圧延機１１と第２仕上圧延機１２との間では、作動時は１９．３℃／秒に対して非作動は３１．３℃／秒である。更に、第２仕上圧延機１２と第３仕上圧延機１３との間では、作動時は１３．９℃／秒に対して非作動は４１．６℃／秒である。そして、第３仕上圧延機１３と第４仕上圧延機１４との間では、作動時は２４．５℃／秒に対して非作動は５３．５℃／秒である。従って、冷却効果が高いことがわかる。
【００２５】
図４は前述とは異なる操業条件における圧延材Ｓに対するスケール除去及び仕上圧延時の圧延材温度及びスケールの厚さを表すグラフである。このグラフからもわかるように、第３表面冷却装置４２の冷却時Ｚにて、圧延材Ｓの板表面温度が８２０℃まで下降してスケールの厚さが５μｍに抑制されており、その後、温度上昇と共にスケール厚さも上昇するが、５μｍを越えることはない。このように第１〜第３表面冷却装置４１，４２，４３によって冷却と圧延を繰返行うことで、最終的に圧延材Ｓのスケールの厚さを５μｍ以下に抑制できることがわかる。
【００２６】
また、本実施形態の表面酸化皮膜生成抑制装置により、図５に示すように、スケール厚さが●から○に、■から□に５μｍ以下に改善されており、スケール疵もなくなり、仕上圧延時の復熱（温度回復）が適正に抑えられていることがわかる。
【００２７】
なお、上述した実施形態では、第１、第２、第３仕上圧延機１１，１２，１３のそれぞれ入側に第１、第２、第３表面冷却装置４１，４２，４３を設けたが、その設置数はこれに限定されるものではなく、圧延材Ｓの板表面温度が９００℃以下に低下するまで冷却することが望ましく、必要に応じて第４仕上圧延機１４以降に設けても良いものである。
【００２８】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法によれば、仕上圧延機を複数列設して帯材を仕上圧延加工する際に、先頭の仕上圧延機から３台目までの仕上圧延機の入側でそれぞれ帯材の上下表面を冷却し、３台目の仕上圧延機までの間で順次帯材の表面冷却と仕上圧延を繰り返すことによって、この帯材の表面酸化皮膜の厚さを３台目の仕上圧延機の手前で５μｍ以下に抑制するようにしたので、最終的に帯材の温度を所定温度以下として表面酸化皮膜の厚さを５μｍ以下に確実に抑制することで、スケール疵をなくすことができ、その結果、製品の品質の向上を図ることができる。
【００２９】
また、請求項２の発明の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置によれば、帯材を仕上圧延加工する仕上圧延機を複数列設して仕上圧延機群を設け、この仕上圧延機群の先頭の仕上圧延機から３台目までの仕上圧延機の入側にそれぞれ帯材の上下表面を冷却する表面冷却装置を設け、複数の表面冷却装置によってこの帯材の表面酸化皮膜の厚さを５μｍ以下に抑制するようにしたので、順次帯材の表面冷却及び仕上圧延を繰返行うこととなり、最終的に帯材の温度を所定温度以下として表面酸化皮膜の厚さを５μｍ以下に確実に抑制することで、スケール疵をなくすことができ、その結果、製品の品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制方法を実施するための表面酸化皮膜生成抑制装置の概略図である。
【図２】本実施形態の熱間仕上圧延時の表面酸化皮膜抑制装置による冷却水量に対するスケール厚さを表すグラフである。
【図３】仕上圧延時の圧延材温度とスケール厚さを表すグラフである。
【図４】仕上圧延時の圧延材温度とスケール厚さを表すグラフである。
【図５】一般的な圧延時におけるスケール厚さとスケール疵との関係を表すを表すグラフである。
【図６】一般的な圧延時における圧延材温度とスケール厚さを表すグラフである。
【図７】一般的な圧延時における圧延材温度とスケール厚さを表すグラフである。
【図８】従来の熱間仕上圧延機のスケール除去装置の概略図である。
【符号の説明】
１０  仕上圧延機群
１１  第１仕上圧延機
１２  第２仕上圧延機
１３  第３仕上圧延機
１４  第４仕上圧延機
１５  第５仕上圧延機
１６  第６仕上圧延機
１７  第７仕上圧延機
２１  第１ワークロール
２２  第２ワークロール
２３  第３ワークロール
２４  第４ワークロール
２５  第５ワークロール
２６  第６ワークロール
２７  第７ワークロール
３１  スケールブレーク装置
４１  第１表面冷却装置
４２  第２表面冷却装置
４３  第３表面冷却装置
４４  第１噴射ノズル
４５  第２噴射ノズル
４６  第３噴射ノズル
５１  制御装置
Ｓ  圧延材（帯材）
【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】
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