JP2005074480A - 熱間圧延鋼板の製造設備、及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 熱間圧延機、形状矯正装置、冷却装置がこの順で配置されている熱間圧延鋼板の製造設備において、形状矯正装置出側から冷却装置入り側までの距離を10m未満とする。
【選択図】 図1
Description
1. プリレベラーでは、鋼板の各ロールへの接触や、ロール冷却水等により、鋼板自身が冷却され、その冷却速度が機械試験値に影響を及ぼす。
2. 板厚が薄いと鋼板先端部は冷却開始温度を満足するが、後端部での冷却開始温度が大きく低下する。これを防止するには、プリレベラー自身も冷却装置とみなし、プリレベラー前の鋼板温度を冷却開始温度とすることにより、機械試験特性のバラツキ少なくできる。
3. プリレベラー入り側から鋼板が冷却された場合、プリレベラー終了後から冷却装置入り側までに鋼板が復熱し、見かけ上の冷却速度が遅くなり、機械的性質が目標値を外れる場合がある。
4. プリレベラーから冷却装置までの間の復熱を防止するには、両者の間に上下面に簡易冷却手段(第2の冷却装置)を設け、該簡易冷却手段により鋼板が冷却されるようにする。
5. 冷却開始温度をプリレベラー前(入り側)の温度で管理する事で、特に鋼鈑後端部の冷却開始温度が目標値を下回らず、鋼板長さ方向の材質が安定し機械的特性値が達成可能となる。
Ar3=910-310C-80Mn-20Cu-15Cr-55Ni-80Mo+0.35(t-8) (式1)
但し、式1において、各項の単位は温度(℃)であり、
t:mmで表される板厚の数値
C,Mn,Cu,Cr,Ni,Mo:各元素記号で示される鋼中成分の、質量%で表される数値である。
本発明の熱間圧延鋼板5の製造設備10、及び製造方法において使用される熱間圧延機1は、特に限定されるものではなく、通常熱間圧延に使用される圧延機を使用することができる。例えば、シングルスタンドの4段圧延機、6段圧延機、これらの圧延機を複数タンデムに組み合わせたものなどを使用することができる。
本発明の熱間圧延鋼板5の製造設備10、及び製造方法において使用される形状矯正装置(プリレベラー)2は、特に限定されるものではなく、通常圧延設備に組み込まれて使用されている形状矯正装置を制限なく使用することができる。さらに本発明においては、形状矯正装置を冷却装置とみなして使用する態様もあるので、例えば形状矯正用に複数のロールとともに、これらのロールの冷却を行う冷却水噴射装置を備え、圧延鋼板の板厚や、入り側温度の変動等に対応して、必要に応じてこの冷却水噴射装置の冷却能力を変動できるように構成しても良い。プリレベラー2の冷却能力は、プリレベラー2のロール本数や、ロール冷却水量に関係し、冷却能力を上げるにはロール本数を多くしたり、ロール冷却水量を多くしたりすることで達成できる。
本発明において使用される冷却装置3は、特に限定されるものではないが、例えば厚板製造で一般に用いられる加速冷却装置(板厚20mmで冷却速度10℃/s以上の能力があるもの)の冷却ゾーン距離10m以上のものを好ましく使用することができる。
製造する鋼板5の機械試験値を満足させるためには復熱時間を極力短くすればよいが、復熱時間は鋼板の板厚によっても変化する。プリレベラー出側2bから冷却装置入り側3aまでの長さLを10m未満とした理由は、それより長いと、その間で材料が復熱するため、及び後述する幅方向温度差による冷却後の平坦不良のおそれがあるためである。前者の復熱時間が長いと見かけ上の冷却速度が遅くなり、目標とする組織が得られず(例えばベイナイト組織を目標としているにも拘わらずフェライト組織となる)、かつ結晶粒度も大きくなり、強度・靭性ともに悪化する。
プリレベラー2への入り側温度をTL(℃)、冷却停止温度をTC(℃)、プリレベラーに鋼板が到達してから冷却停止までの時間をt(秒)すると、見かけ上の冷却速度CSは以下のように定義できる。
CS=(TL−TC)/t (℃/s)
このCSがある程度大きくないと、結晶粒が粗くなり、目標とする機械試験値から外れる場合があるので、好ましくはCSが10℃/s以上、より好ましくは15℃/s以上である。なお、10℃/s以上が必要となる温度域は、冶金的に650℃〜550℃までの間で、上記の値以上の冷却速度であることが望ましい。
Ar3=910-310C-80Mn-20Cu-15Cr-55Ni-80Mo+0.35(t-8) (式1)
但し、式1において、各項の単位は温度(℃)であり、
t:mmで表される板厚の数値
C,Mn,Cu,Cr,Ni,Mo:各元素記号で示される鋼中成分の、質量%で表される数値である。
被冷却鋼材の板厚が厚い場合、復熱を少しでも防止する意味で、プリレベラー2と冷却装置3との間に第2の冷却装置(以下において、「簡易冷却装置4」という。)を設置すればより効果が上がり好ましい。設備費を安価にするという観点からは、簡易冷却装置4は、例えばパイプヘッダー+フラットスプレーノズルを板幅方向に5列以上配置し、幅サイズと幅方向温度分布に応じて、各ヘッダーをON/OFF制御できるものが望ましい。この場合、幅方向温度差については、簡易冷却装置4で冷却することにより、少なくなる傾向にあるので、この冷却は冷却後の鋼板5の平坦不良を防止するには好ましい方向で働く。この簡易冷却装置4の冷却手段は、例えば冷却水をスプレーで鋼板5に吹きかけてもよいし、冷風やミストを鋼板に吹きかけてもよく、特に手段にはこだわらない。簡易冷却装置4により復熱を抑制して、見かけ上の冷却速度を高め、目標とする金属結晶組織を得て、機械試験値を規定範囲内におさめることが容易となる。
圧延後、鋼板幅方向端部の温度は低下し、幅方向中央部との温度差は拡大する。さらにプリレベラーで矯正(流下するロール冷却水で鋼板も冷却)されるとさらに温度低下し、幅方向温度ムラが拡大する。プリレベラーから冷却装置に搬送されるまでの時間が長いと、幅方向端部の温度低下が原因となって、冷却後の常温となったときに耳波形状(形状不良の一態様)が発生する。さらに幅端部の温度低下により、冷却開始が基準開始温度よりも低くなると、材質の性能低下も懸念される。
ΔσL=a*W*E*α*ΔT/dY (式2)
ΔσW=E*α*ΔT (式3)
ここに、
a:定数 0.1〜0.2
W:鋼板幅(m) 3.0〜4.5
E:弾性係数(MPa) 17000 (700℃)
α:線膨張係数(1/℃) 16*10−6 (700℃)
ΔT:長手方向温度差(℃) 30 (プリレベラー〜冷却装置入口)
dY:長手方向距離(m) 10 (プリレベラー〜冷却装置入口)
σy<ΔσL+ΔσW (式4)
ここに、単位をMpaとしたとき、σyの値は、600℃で70、800℃で10となる。
内部応力と、プリレベラーから冷却装置までの距離との関係を求め、これらと補正降伏応力とを比較することにより、座屈が発生する限界の距離を求めた。
評価に供した鋼板の化学成分を表1に示す。
表4に示すライン構成により、製造される鋼板の機械試験値をシミュレーションにより求めた。鋼板サイズは板厚10mm、23mmのものいずれも、幅3500mm、長さ25000mmとした。なお、鋼板の材質は、表1に示したものと同一である。
降伏強度(YS):685MPa以上、
引張強度(TS):785MPa以上、
シャルピー衝撃試験値(JIS Z2242 1998)VE−10℃:40J以上である。
空冷時 :25.8W/m/K
プリレベラー:601.9W/m/K(レベラー全体を1つの冷却装置として計算)
熱伝導率は25.8W/m/Kとして計算した。また、冷却開始時点の鋼板温度は、板厚方向に均一であり、計算は冷却開始時点から実施した。
表7に各ケースの冷却開始点及び目標冷却開始温度を示す。
・ケースA、C、及びEは、距離Lが10m以下であり、この場合鋼板全長(先端部、及び後端部)では目標とする機械試験値を満足している。特にケースCの場合、形状矯正装置と冷却装置との間に簡易冷却装置を配置したので、鋼板後端部の機械試験値も余裕をもって目標値を達成している。
・これに対して、ケースBでは距離Lが10m以上で、この場合鋼板先端部では目標とする機械試験値を満足するが、鋼板後端部では外れてしまう。
・また、ケースDでは、鋼板先端部は機械試験値を満足するが、鋼板後端部は目標値をかろうじて達成できる程度である。表9を見ると、ケースDの場合、冷却装置前の温度は目標の650℃を下回っており、このままでは目標機械試験値から外れる恐れがある。
2 形状矯正装置(プリレベラー)
2a プリレベラー入り側
2b プリレベラー出側
3 冷却装置
3a 冷却装置入り側
3b 冷却装置出側
4 補助冷却装置(第2の冷却装置)
5 鋼板
10 製造設備
Claims (7)
- 熱間圧延機、形状矯正装置、冷却装置がこの順で配置されている熱間圧延鋼板の製造設備であって、前記形状矯正装置出側から前記冷却装置入り側までの距離が10m未満であることを特徴とする熱間圧延鋼板の製造設備。
- 前記形状矯正装置と前記冷却装置の間に、更に第2の冷却装置を設けたことを特徴とする請求項1記載の熱間圧延鋼板の製造設備。
- 請求項1または2に記載の製造設備により圧延及び冷却を行う熱間圧延鋼板の製造方法。
- 鋼板を前記熱間圧延機による圧延の後、前記形状矯正装置入り側の表面温度を(Ar3点−100)℃以上に保持し、前記形状矯正装置入り側から前記冷却装置出側までの間において該鋼板の表面温度を500℃以下まで冷却することを特徴とする請求項3に記載の熱間圧延鋼板の製造方法。
- 鋼板先端部は前記冷却装置入り側の表面温度を(Ar3点−100)℃以上に保持するとともに、鋼板後端部は前記形状矯正装置入り側の表面温度を(Ar3点−100)℃以上に保持し、
前記冷却装置出側までの間において該鋼板の表面温度を全長にわたり500℃以下まで冷却することを特徴とする請求項3に記載の熱間圧延鋼板の製造方法。 - 前記冷却により製品の引張強度を490Mpa以上とする請求項4または5に記載の熱間圧延鋼板の製造方法。
- 熱間圧延機、形状矯正装置、冷却装置をこの順で配置し、鋼板を前記熱間圧延機による圧延の後、前記形状矯正装置入り側の表面温度を(Ar3点−100)℃以上に保持し、前記形状矯正装置入り側から前記冷却装置出側までの間において該鋼板の表面温度を500℃以下まで冷却することを特徴とする熱間圧延鋼板の製造方法。
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| WO2019065360A1 (ja) | 2017-09-28 | 2019-04-04 | Jfeスチール株式会社 | 鋼板の製造設備および鋼板の製造方法 |
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| KR20220080174A (ko) | 2019-11-25 | 2022-06-14 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 강판의 제조 설비 및 제조 방법 |
| CN119056909A (zh) * | 2024-09-30 | 2024-12-03 | 广东中南钢铁股份有限公司 | 薄规格50钢的矫直方法及其应用 |
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