JP2004298888A

JP2004298888A - 熱延鋼帯の製造方法および製造装置

Info

Publication number: JP2004298888A
Application number: JP2003092118A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kamioka; 悟史上岡; Toru Minote; 徹簑手
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】２次スケールの生成を抑制するために圧延スタンド間で被圧延材を冷却すること、所要の材質を得るための熱延鋼帯の圧延仕上温度を確保するために鋼帯の温度を余り下げ過ぎないという、相反する２つの要求を安定して満たすことのできる熱延鋼帯の製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】仕上圧延機を構成する複数の圧延スタンド間で、被圧延材を冷却水で冷却しつつ、被圧延材の仕上圧延を行う熱延鋼帯の製造方法において、下記（ａ）または（ｂ）の少なくとも１つを行うことを特徴とする熱延鋼帯の製造方法。
（ａ）Ｙ／Ｘ≧０．２（Ｙ：冷却開始位置とその上流側の圧延スタンドとの距離、Ｘ：圧延スタンド間距）
（ｂ）圧延条件に応じて被圧延材の表面温度が相対的に高くなる領域を優先的に冷却する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、仕上圧延中に生成する２次スケールに起因して発生する熱延鋼帯の表面欠陥を防止することができる熱延鋼帯の製造方法および製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
仕上圧延機で熱延鋼帯を製造する際には、仕上圧延に先立って、デスケーリング装置により、被圧延材の表面に生成したスケールの除去が行われる。しかし、このデスケーリング装置にてデスケーリングを行った直後から被圧延材表面の酸化が始まり、いわゆる２次スケールが生成される。この２次スケールは、仕上圧延により被圧延材の表面に押し込まれるなどして熱延鋼帯の表面欠陥の原因となる。
【０００３】
２次スケールに起因して発生する熱延鋼帯の表面欠陥を防止するため、２次スケールの生成を抑制するための技術が、従来から多数示されている。その中のひとつが、仕上圧延スタンド間で被圧延材を冷却し２次スケールの生成を抑制する方法である。
【０００４】
このうち、仕上圧延スタンド間の鋼板表面積の５０％以上７０％以下の範囲に、単位面積当りの噴射量が１００〜３００ｃｃ／ｃｍ^２／ｍｉｎの冷却水を、鋼板の板幅全幅に噴射する技術が知られている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１８０３３８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に熱延鋼帯を製造する際には、フェライト変態を開始する前に仕上圧延を終了してなければ材質が劣化するため、圧延仕上温度をフェライト変態開始温度以上に管理しなければならない。しかし、上記のように２次スケールの生成を抑制するために圧延スタンド間で被圧延材の冷却を行うと、所望の温度より過度に温度が低下して、圧延仕上温度をフェライト変態開始温度以上に確保できなくなる恐れがある。
【０００７】
このように圧延仕上温度を確保することと、２次スケールの生成を抑制するために圧延スタンド間で被圧延材を冷却することとは一般に相反する要求であって、圧延スタンド間の冷却方法および冷却装置には高い制御精度が必要とされる。
【０００８】
特許文献１に示されている冷却方式は、単位面積あたり噴射量が１００〜３００ｃｃ／ｃｍ^２／ｍｉｎと小さく、沸騰状態の変動が大きくなりやすいという問題がある。例えば、冷却されている鋼板の広い範囲が、安定した膜沸騰状態から突然核沸騰状態に遷移すると、冷却能が高くなって急激に温度が下がり圧延仕上温度が確保できなくなるといった問題が起こりうる。しかるに、ここには沸騰状態の時間的、空間的な変動に関する示唆は一切されていない。
【０００９】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、２次スケールの生成を抑制するために圧延スタンド間で被圧延材を冷却すること、所要の材質を得るための熱延鋼帯の圧延仕上温度を確保するために鋼帯の温度を余り下げ過ぎないという、相反する２つの要求を安定して満たすことのできる熱延鋼帯の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、安定した冷却制御を行い、必要な部分のみを冷却するという観点から、本発明の特徴は以下の通りである。
【００１１】
（１）仕上圧延機を構成する複数の圧延スタンド間で、被圧延材を冷却水で冷却しつつ、被圧延材の仕上圧延を行う熱延鋼帯の製造方法において、下記（ａ）または（ｂ）の少なくとも１つを行うことを特徴とする熱延鋼帯の製造方法。
【００１２】
（ａ）被圧延材の冷却が行われる各圧延スタンド間において、冷却開始位置とその上流側の圧延スタンドとの距離Ｙが、圧延スタンド間距離Ｘに対して、下記（１）式を満足する。
【００１３】
Ｙ／Ｘ≧０．２ …（１）
（ｂ）少なくとも１つの圧延スタンド間において、被圧延材の上面または下面の少なくとも一方と対向して、被圧延材の通板方向に沿って複数の冷却装置を設け、複数の冷却装置を選択的に作動させること、または／および複数の冷却装置からの冷却水の噴射量を調整することにより、圧延条件に応じて被圧延材の表面温度が相対的に高くなる領域を優先的に冷却する。
【００１４】
（２）仕上圧延機を構成する複数の圧延スタンド間で、被圧延材を冷却水で冷却しつつ、被圧延材の仕上圧延を行う熱延鋼帯の製造装置であって、被圧延材の冷却が行われる各圧延スタンド間において、冷却開始位置とその上流側の圧延スタンドとの距離Ｙが、圧延スタンド間距離Ｘに対して、下記（１）式を満足するように、被圧延材を冷却する冷却装置が設けられていることを特徴とする熱延鋼帯の製造装置。
【００１５】
Ｙ／Ｘ≧０．２・・・（１）
（３）少なくとも１つの圧延スタンド間において、被圧延材の上面または下面の少なくとも一方と対向して、被圧延材の通板方向に沿って複数の冷却装置が設けられており、該複数の冷却装置を選択的に作動させることができ、または／および複数の冷却装置の冷却水の噴射量を調整することができることを特徴とする熱延鋼帯の製造装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明の熱延鋼帯の製造装置の一実施形態を示す説明図で、図１は全体側面図、図２は圧延スタンド間の側面図である。
【００１７】
図１に示す熱延鋼帯の製造装置は、７基の圧延スタンドで構成される仕上圧延機１と、この仕上圧延機１の圧延スタンド間に設置される上下面各２基ずつの冷却装置２と、仕上圧延機入側温度計３と、仕上圧延機出側温度計４とからなる。
【００１８】
次に図２に示す熱延鋼帯の製造装置は、ある圧延スタンド間の側面図であって、各２列の冷却装置２ａおよび２ｂを被圧延材の上下面に設置した例であり、３は仕上圧延機入側温度計、４は仕上圧延機出側温度計、５は制御装置である。
【００１９】
前記冷却装置２は、第１スタンドと第２スタンド間、第２スタンドと第３スタンド間、および第３スタンドと第４スタンド間にのみ設けられている。
【００２０】
前記制御装置５は、冷却水の温度を調整する温度調整手段を有して冷却水を高温化できる。
【００２１】
さらに、仕上圧延機入側温度計３や仕上圧延機出側温度計４、または、図示しない圧延スタンド間温度計で検出された被圧延材の表面温度の結果より、冷却装置２ａおよび２ｂを選択的に作動させたり、冷却装置２ａおよび２ｂの冷却水噴射量を制御する機能を有する装置とする。
【００２２】
本発明では、仕上圧延機を構成する複数の圧延スタンド間で、被圧延材を冷却水で冷却しつつ、被圧延材の仕上圧延を行う熱延鋼帯の製造方法において、下記（ａ）または（ｂ）の少なくとも１つを行う。
【００２３】
（ａ）被圧延材の冷却が行われる各圧延スタンド間において、冷却開始位置とその上流側の圧延スタンドとの距離Ｙが、圧延スタンド間距離Ｘに対して、下記（１）式を満足する。
【００２４】
Ｙ／Ｘ≧０．２ …（１）
（ｂ）少なくとも１つの圧延スタンド間において、被圧延材の上面または下面の少なくとも一方と対向して、被圧延材の通板方向に沿って複数の冷却装置を設け、複数の冷却装置を選択的に作動させること、または／および複数の冷却装置からの冷却水の噴射量を調整することにより、圧延条件に応じて被圧延材の表面温度が相対的に高くなる領域を優先的に冷却する。
【００２５】
以下に（ａ）、（ｂ）について説明する。
【００２６】
（ａ）図２は、被圧延材の冷却が行われる各圧延スタンド間において、冷却開始位置とその上流側の圧延スタンドとの距離Ｙと圧延スタンド間距離Ｘの関係を示す。
【００２７】
また、図３は、被圧延材の表面温度と図２に示す圧延スタンド１ａからの距離との関係を示す被圧延材表面温度分布図である。圧延ロールとの接触による抜熱のため、被圧延材の表面温度は圧延終了直後に最も低く、その後は被圧延材の表面温度は板厚中心部からの復熱により上昇する。圧延スタンド間における冷却は、スケール生成量の少ない復熱過程の低温域で被圧延材の表面を冷却しても効果は小さく、復熱がある程度進行したところから始めるべきである。本発明者等は、実用的な仕上圧延条件のもとで被圧延材の表面温度の数値シミュレーションを行い、Ｙ／Ｘを０．２以上にすればよいことを見出した。
【００２８】
そこで、被圧延材の冷却が行われる各圧延スタンド間において、冷却開始位置とその上流側の圧延スタンドとの距離Ｙが、圧延スタンド間距離Ｘに対して、Ｙ／Ｘ≧０．２となるように、被圧延材を冷却する冷却装置が設けられている。
【００２９】
（ｂ）さらに、数値シミュレーションの結果、発明者等は、圧延スタンド間における被圧延材の表面温度履歴に、図４に示すような、２種類の類型があることを見出した。図４の実線で示される一つの類型は、被圧延材の復熱が完了する前に次の圧延スタンド１ｂに被圧延材が進行する場合である。この類型は、比較的板厚の厚い、第１〜第３スタンド間において起こりやすく、次の圧延スタンドに進行する直前で被圧延材の表面温度は最も高くなる。一方、図４の点線で示される他の類型は、被圧延材の復熱が圧延スタンド間にて完了し、その後は放射などにより被圧延材の表面温度が下がる場合である。このような表面温度履歴は、比較的板厚の小さい、第３スタンド以降で起こりやすい。
【００３０】
図２は、被圧延材の上下面ともに２つの冷却装置を備えた一例である。この２つの冷却装置を選択的に作動させること、または／および複数の冷却装置からの冷却水の噴射量を調整することにより、圧延条件に応じて被圧延材の表面温度が相対的に高くなる領域を優先的に冷却する。そこで、図２の例では第１〜第３スタンドの圧延スタンド間では、圧延スタンド１ｂに近い側の冷却装置２ｂを優先的に使用して、図４に示す区間Ｂの領域を優先的に冷却する。また第３スタンド以降では、圧延スタンド１ａに近い側の冷却装置２ａを優先的に使用して、図４に示す区間Ａの領域を優先的に冷却する。
【００３１】
しかしながら、圧延条件によっては、どちらの冷却装置を先に使用すべきかが変わることがある。仕上圧延機入側温度計３で測定した被圧延材の温度や、仕上圧延条件をもとに、圧延スタンド間の被圧延材表面温度を予測するモデルを具備し、予測計算結果をもとに使用する冷却装置を変えるような制御を行うことが好ましい。あるいは、過去の操業データをもとに、圧延条件ごとに、冷却装置の使用パターンをテーブル化しておき、それを使用することも有効である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によると、仕上圧延中の被圧延材表面を、安定的かつ効率的に冷却することができる。その結果、表面欠陥の低減と、圧延仕上温度の確保を両立させることが可能となり、熱延鋼帯の品質向上に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱延鋼帯の製造装置の一実施形態を示す全体側面図
【図２】本発明の熱延鋼帯の製造装置の一実施形態を示すある圧延スタンド間の側面図
【図３】被圧延材の表面温度と、図２に示す圧延スタンド１ａからの距離との関係を示す被圧延材表面温度分布図
【図４】被圧延材の表面温度と、図２に示す圧延スタンド１ａからの距離との関係を示す被圧延材表面温度分布図
【符号の説明】
１仕上圧延機
１ａ圧延スタンド
１ｂ圧延スタンド
２冷却装置
３仕上圧延機入側温度計
４仕上圧延機出側温度計
５制御装置

Claims

仕上圧延機を構成する複数の圧延スタンド間で、被圧延材を冷却水で冷却しつつ、被圧延材の仕上圧延を行う熱延鋼帯の製造方法において、下記（ａ）または（ｂ）の少なくとも１つを行うことを特徴とする熱延鋼帯の製造方法。
（ａ）被圧延材の冷却が行われる各圧延スタンド間において、冷却開始位置とその上流側の圧延スタンドとの距離Ｙが、圧延スタンド間距離Ｘに対して、下記（１）式を満足する。
Ｙ／Ｘ≧０．２ …（１）
（ｂ）少なくとも１つの圧延スタンド間において、被圧延材の上面または下面の少なくとも一方と対向して、被圧延材の通板方向に沿って複数の冷却装置を設け、複数の冷却装置を選択的に作動させること、または／および複数の冷却装置からの冷却水の噴射量を調整することにより、圧延条件に応じて被圧延材の表面温度が相対的に高くなる領域を優先的に冷却する。
仕上圧延機を構成する複数の圧延スタンド間で、被圧延材を冷却水で冷却しつつ、被圧延材の仕上圧延を行う熱延鋼帯の製造装置であって、被圧延材の冷却が行われる各圧延スタンド間において、冷却開始位置とその上流側の圧延スタンドとの距離Ｙが、圧延スタンド間距離Ｘに対して、下記（１）式を満足するように、被圧延材を冷却する冷却装置が設けられていることを特徴とする熱延鋼帯の製造装置。
Ｙ／Ｘ≧０．２・・・（１）
少なくとも１つの圧延スタンド間において、被圧延材の上面または下面の少なくとも一方と対向して、被圧延材の通板方向に沿って複数の冷却装置が設けられており、該複数の冷却装置を選択的に作動させることができ、または／および複数の冷却装置の冷却水の噴射量を調整することができることを特徴とする熱延鋼帯の製造装置。