JP5768415B2 - 高Ｓｉ鋼の熱間圧延ラインにおける上反り防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延ラインにおいて、加熱炉で加熱された高Ｓｉ鋼の材料を圧延機で圧延する際に上反りを防止する方法に関する。

鋼の熱間圧延に際しては、圧延に先立って鋼材料を加熱炉に装入して加熱する。加熱炉内は酸化雰囲気なので、加熱中に鋼材料の表層は酸化されてスケールが生成する。このスケールが鋼材料の表層に付着したままで圧延を行うと、圧延材の表面にスケールが食い込み、スケール疵として残存する。このスケール疵の発生を防止するため、従来から圧延前の鋼材料の表層に高圧水を噴射するデスケーリング工程を行なうことで、鋼材料のスケールを除去する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

ところで、スケールの剥離のしやすさは鋼の成分によっても異なり、特に、Ｓｉ含有量が０．６重量％以上の鋼材料（以下、高Ｓｉ鋼材料と称する）に生成するスケールは、非常に剥離しにくいことが知られている。この理由は、スケール生成の際に、スケールと高Ｓｉ鋼材料との粒界にくさび状にファイアライト（２ＦｅＯ・ＳｉＯ₂）が形成されるからである。
このため、高Ｓｉ鋼材料の熱間圧延ラインでは、デスケーリング工程における高圧水の噴射だけではスケールが十分に除去されない。

特開２０１０−９９７２５号公報

ところで、高Ｓｉ鋼材料のスケールは地鉄と比較して熱伝熱係数が高く、デスケーリング工程後、表層にスケールが残存している高Ｓｉ鋼材料は、水が溜まっている表面側が冷えやすい。
そして、表面及び裏面に大きな温度差が付いた（裏面温度が高く、表面温度が低い）高Ｓｉ鋼材料が圧延機で圧延されると、圧延材に上反りが発生しやすく、圧延材製品の品質低下、操業上のトラブルや生産設備の破損などを招くおそれがある。

そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、加熱時に生成されたスケールを除去し、材料の表面及び裏面を的確な温度差として圧延機で圧延することで上反りを確実に防止することができる高Ｓｉ鋼の熱間圧延ラインにおける上反り防止方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本願の請求項１記載の高Ｓｉ鋼の熱間圧延ラインにおける上反り防止方法は、加熱炉で加熱された高Ｓｉ鋼材料を圧延機で圧延する熱間圧延ラインにおいて、前記加熱炉において、表面及び裏面が的確な温度差である表面の温度が裏面の温度に対して１０℃〜２０℃高い範囲の温度差となるように前記高Ｓｉ鋼材料を加熱し、前記加熱炉及び前記圧延機の間のラインに、ホットスケールブレーカ及び該ホットスケールブレーカの下流に配置されたスケール除去部を設け、前記ホットスケールブレーカにおいて、前記加熱炉で加熱された前記高Ｓｉ鋼材料の表面及び裏面に高圧水を噴射することで、前記高Ｓｉ鋼材料の表層に生成されたスケールの一部を除去すると共に、前記スケール除去部において、前記高Ｓｉ鋼材料の表層に生成されたスケールに亀裂を生じさせ、前記亀裂を境に複数に分割された前記スケールを前記表層から除去するようにした。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の高Ｓｉ鋼の熱間圧延ラインにおける上反り防止方法において、前記スケール除去部を、前記ホットスケールブレーカの下流に配置されたサイジングプレスと、このサイジングプレスと前記圧延機との間に配置したデスケーリング装置とで構成し、前記ホットスケールブレーカを経た前記高Ｓｉ鋼材料を、前記サイジングプレスにて幅方向に３０ｍｍ以上圧下することで前記スケールに亀裂を生じさせ、前記サイジングプレスで幅圧下した前記高Ｓｉ鋼材料の表面及び裏面に対して、前記デスケーリング装置が高圧水を噴射することで、前記亀裂を境に複数に分割されたスケールを前記表層から除去するようにした。

本発明に係る高Ｓｉ鋼の熱間圧延ラインにおける上反り防止方法によると、加熱炉の加熱により高Ｓｉ鋼材料の表層に生成され、ファイアライトを含んで地鉄中にくさび状に食い込んでいるスケールは、スケール除去部により亀裂が生じ、複数に分割されて高Ｓｉ鋼材料の表層から外部に飛散していく。
したがって、本発明は、加熱炉において表面及び裏面が的確な温度差となるように加熱された高Ｓｉ鋼材料は、圧延機で圧延される直前では、熱伝達係数が高く、熱的影響を与えやすいスケールが表層から完全に除去されており、加熱炉において表面及び裏面の的確な温度差を付けた状態を維持しているので、圧延機で圧延されて形成された圧延材の上反りを確実に防止することができる。

本発明に係る熱間圧延ラインを示す概略図である。 本発明に係る熱間圧延ラインに配置した炉温制御装置の構成を示す図である。 本発明に係る熱間圧延ラインにおいて高Ｓｉ鋼材料に生成したスケールが除去される状態を模式的に示した図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すものは、本発明に係る熱間圧延ラインの一部を示すものであり、ライン上流に加熱炉１が配置され、この加熱炉１からライン下流側に向けてＨＳＢ（ホットスケールブレーカー）２、サイジングプレス３、デスケーリング装置４、エッジャー５及び粗圧延機６の順で配置されている。

そして、この熱間圧延ラインで熱間圧延される材料は、Ｓｉ含有量が０．６重量％以上の鋼材料７であり（以下、高Ｓｉ鋼材料７と称する）、幅寸法が１４００mm程度の直方体形状とし、長手方向を搬送方向に向けて移動する。
加熱炉１は、図２に示すように、高Ｓｉ鋼材料７を表面及び裏面から加熱する８つのゾーン１ａ〜１ｈを有する加熱炉であり、１ａは予熱帯上部ゾーン、１ｂは予熱帯下部ゾーン、１ｃは第１加熱帯上部ゾーン、１ｄは第１加熱帯下部ゾーン、１ｅは第２加熱帯上部ゾーン、１ｆは第２加熱下部ゾーン、１ｇは均熱帯上部ゾーン、１ｈは均熱帯下部ゾーンである。

図２の符号１０は、加熱炉１を構成する８つのゾーン１ａ〜１ｈそれぞれの炉温制御を行なう炉温制御装置である。なお、炉温制御とは、各ゾーン内の炉内雰囲気温度に基づいてバーナに供給すべき燃料の流量を調整することで高Ｓｉ鋼材料７を加熱制御するものである。
炉温制御装置１０は、温度調整器（ＴＩＣ）１１と、ガス流量調整器（ＦＩＣ）１２及び燃焼空気流量調整器（ＦＩＣ）１３とで構成されている。
温度調整器１１には、炉内温度を検出する温度センサ１４から均熱帯下部ゾーン１ｈの炉内温度信号が入力する。そして、温度調整器１１は、温度センサ１４から入力した炉内温度信号に基づいて、均熱帯下部ゾーン１ｈに対するガス流量調整器１２の設定値を演算する。

また、ガス流量調整器１２は、温度調整器１１から入力した設定値と、ガス配管上の流量センサ１５ａから入力する流量信号とに基づいて弁開度制御を演算し、ガス流量調節弁１６の弁開度を調節する。これにより、均熱帯下部ゾーン１ｈの炉温を調節するガスバーナ１７へのガス供給量を制御する。
さらに、燃焼空気流量調整器１３は、温度調整器１１から入力した設定値に空気比Ｍを乗じた設定値が入力し、この設定値と、燃焼空気配管上の流量センサ１５ｂから入力する流量信号とに基づいて弁開度を演算し、燃焼空気流量調節弁１８の弁開度を連続的に調節する。
この温度調整器１１、ガス流量調整器１２及び燃焼空気流量調整器１３からなる炉温制御装置１０は、各ゾーン１ａ〜１ｈに温度センサ１４及びガスバーナ１６を配置し、各ゾーン１ａ〜１ｈの炉内温度を温度センサ１４で計測し、その計測値に基づいてガスバーナ１６に供給すべき燃料及び空気の流量を調整する炉温制御を行なう。

また、ＨＳＢ２は、加熱炉１から抽出された熱間状態の高Ｓｉ鋼材料７のデスケーリングを行なう装置であり、高Ｓｉ鋼材料７の表面及び裏面に向けて高圧水を噴射することで、高Ｓｉ鋼材料７の表層に生成したスケールを除去する。
サイジングプレス３は、高Ｓｉ鋼材料７の幅圧下を行なう装置である。
デスケーリング装置４は、サイジングプレス３で幅圧下した高Ｓｉ鋼材料７の表面及び裏面に高圧水を噴射してデスケーリングを行なう装置である。

エッジャー５は、デスケーリング装置４を通過した高Ｓｉ鋼材料７の幅方向圧延を行なう装置である。
粗圧延機６は、幅方向圧延を行なった高Ｓｉ鋼材料７を所定厚さに圧延して圧延材２０を形成する装置である。
ここで、本発明に係る圧延機が、粗圧延機６に相当している。

次に、本実施形態の高Ｓｉ鋼材料７の熱間圧延について、図１から図３を参照して説明する。
先ず、図１に示すように、高Ｓｉ鋼材料７は、加熱炉１に装入されていく。加熱炉１の各ゾーン１ａ〜１ｈに配置した炉温制御装置１０は、図２で示したように、温度センサ１４が検出した炉内温度に基づいてガスバーナ１７へのガス供給量、燃焼空気量を制御し、高Ｓｉ鋼材料７の表面及び裏面が的確な温度差となるように加熱する。
上記の的確な温度差とは、高Ｓｉ鋼材料７の表面の温度が裏面の温度に対して１０〜２０℃高い範囲の温度差がある場合をいう。
ここで、加熱炉１に装入された高Ｓｉ鋼材料７は、炉内が酸化雰囲気なので表層の酸化によりスケール２１が生成する（図３（ａ）参照）。このスケール２１は、ファイアライトを含んでおり、スケールが地鉄中にくさび状に食い込んだ状態となる。

次に、加熱炉１で加熱された熱間状態の高Ｓｉ鋼材料７はＨＳＢ２に装入され、高Ｓｉ鋼材料７の表面及び裏面に向けて高圧水を噴射することで、表層に生成したスケールの一部が除去される。
次に、ＨＳＢ２から搬出された高Ｓｉ鋼材料７は、サイジングプレス３内に搬入され、このサイジングプレス３において、幅寸法が１４００mm程の高Ｓｉ鋼材料７に対して３０mm以上の幅圧下を行なう。
このサイジングプレス３により高Ｓｉ鋼材料７に対して３０mm以上の幅圧下を行なうと、図３（ｂ）に示すように、ファイアライトを含んで地鉄中にくさび状に食い込んだスケール２１の圧延方向に亀裂２２が生じる。この亀裂２２の形成によってスケール２１は除去しやすくなる。

次に、スケール２１に亀裂２２が生じている高Ｓｉ鋼材料７は、デスケーリング装置４内に搬入され、このデスケーリング装置４において表面及び裏面に高圧水が噴射される。
この際、図３（ｃ）に示すように、デスケーリング装置４のノズル４ａから高圧水がスケール２１に向けて噴射されると、亀裂２２が生じているスケール２１は小さな塊に分割されて高Ｓｉ鋼材料７の表層から外部に飛散し、高Ｓｉ鋼材料７の表層から完全に除去されていく。

次に、表層からスケールが完全に除去された高Ｓｉ鋼材料７は、エッジャー５に装入され、幅方向圧延が行なわれる。
次に、エッジャー５で幅方向圧延が行なわれた高Ｓｉ鋼材料７は、粗圧延機６で圧入されて圧延材２０が形成される。
本実施形態の高Ｓｉ鋼材料７の熱間圧延によると、加熱炉１の加熱により高Ｓｉ鋼材料７の表層に生成され、ファイアライトを含んで地鉄中にくさび状に食い込んでいるスケール２１は、サイジングプレス３において高Ｓｉ鋼材料７に３０mm以上の幅圧下を行なうことで亀裂２２が生じ、高Ｓｉ鋼材料７の表層から除去しやすくなり、デスケーリング装置４において高圧水を噴射することで小さな塊に分割されて高Ｓｉ鋼材料７の表層から外部に飛散していく。

したがって、加熱炉１において表面及び裏面が的確な温度差となるように加熱された高Ｓｉ鋼材料７は、粗圧延機６で圧延される直前では、サイジングプレス３及びデスケーリング装置４を通過することで、熱伝達係数が高く、熱的影響を与えやすいスケール２１を表層から完全に除去しており、加熱炉１において表面及び裏面の的確な温度差を付けた状態を維持しているので、粗圧延機６で圧延されて形成された圧延材２０の上反りを確実に防止することができる。
なお、本実施形態の加熱炉１は、材料３を表面及び裏面から加熱する８つのゾーン１ａ〜１ｈを有する加熱炉としたが、本発明の要旨がこれに限定されるものではない。

１…加熱炉、１ａ〜１ｈ…ゾーン、２…ＨＳＢ、３…サイジングプレス、４…デスケーリング装置、５…エッジャー、６…粗圧延機、７…高Ｓｉ鋼材料、１０…炉温制御装置、１１…温度調整器、１２…ガス流量調整器、１３…燃焼空気流量調整器、１４…温度センサ、１５ａ，１５ｂ…流量センサ、１６…ガス流量調節弁、１７…ガスバーナ、１８…燃焼空気流量調節弁、２０…圧延材、２１…スケール、２２…亀裂

Claims (2)

1. 加熱炉で加熱された高Ｓｉ鋼材料を圧延機で圧延する熱間圧延ラインにおいて、
   前記加熱炉において、表面及び裏面が的確な温度差である表面の温度が裏面の温度に対して１０℃〜２０℃高い範囲の温度差となるように前記高Ｓｉ鋼材料を加熱し、
   前記加熱炉及び前記圧延機の間のラインに、ホットスケールブレーカ及び該ホットスケールブレーカの下流に配置されたスケール除去部を設け、前記ホットスケールブレーカにおいて、前記加熱炉で加熱された前記高Ｓｉ鋼材料の表面及び裏面に高圧水を噴射することで、前記高Ｓｉ鋼材料の表層に生成されたスケールの一部を除去すると共に、前記スケール除去部において、前記高Ｓｉ鋼材料の表層に生成されたスケールに亀裂を生じさせ、前記亀裂を境に複数に分割された前記スケールを前記表層から除去することを特徴とする高Ｓｉ鋼の熱間圧延ラインにおける上反り防止方法。
2. 前記スケール除去部を、前記ホットスケールブレーカの下流に配置されたサイジングプレスと、このサイジングプレスと前記圧延機との間に配置したデスケーリング装置とで構成し、
   前記ホットスケールブレーカを経た前記高Ｓｉ鋼材料を、前記サイジングプレスにて幅方向に３０ｍｍ以上圧下することで前記スケールに亀裂を生じさせ、
   前記サイジングプレスで幅圧下した前記高Ｓｉ鋼材料の表面及び裏面に対して、前記デスケーリング装置が高圧水を噴射することで、前記亀裂を境に複数に分割されたスケールを前記表層から除去することを特徴とする請求項１記載の高Ｓｉ鋼の熱間圧延ラインにおける上反り防止方法。

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