JP2019081198A

JP2019081198A - 鋼材の製造方法及び製造設備

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Publication number: JP2019081198A
Application number: JP2018185717A
Authority: JP
Inventors: 雄太田村; Yuta Tamura
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2019-05-30
Anticipated expiration: 2038-09-28
Also published as: JP6702386B2

Abstract

【課題】デスケーリング装置の噴射ノズルから被圧延材までの噴射距離が長くても均一にスケールを除去して、加速冷却工程で均一な冷却を図ることができる鋼材の製造方法及び製造設備を提供する。【解決手段】鋼材の製造方法は、加熱炉２から抽出された被圧延材Ｓを熱間圧延する熱間圧延工程と、熱間圧延工程における被圧延材Ｓの圧延中に被圧延材Ｓに対し一回又は複数回のデスケーリングを行うデスケーリング工程と、熱間圧延工程で圧延された被圧延材Ｓを加速冷却する加速冷却工程とを備える。デスケーリング工程において、最終回のデスケーリングを行うデスケーリング装置５の噴射ノズル５ａから被圧延材Ｓまでの噴射距離をＬ［ｍｍ］、最終回のデスケーリングにおける被圧延材Ｓに衝突するデスケーリング水７の水量密度をｑ［ｌ／ｍｍ２ｍｉｎ］としたとき、Ｌ≧１５０においてｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）２、Ｌ＜１５０においてｑ≧０．１５とする。【選択図】図１

Description

本発明は、厚鋼板などの鋼材の製造方法及び製造設備に関する。

熱間圧延によって厚鋼板を製造するプロセスでは、制御冷却の適用が拡大している。例えば、厚鋼板の製造に際し、加熱炉で被圧延材を再加熱した後、デスケーリング装置によって被圧延材がデスケーリングされる。そして、被圧延材は圧延機によって圧延されてから、加速冷却装置において水冷又は空冷による制御冷却が行われる。
ここで、加速冷却装置において被圧延材を水冷する場合、図６に示すように、被圧延材の表面のスケールが厚くなるほど冷却速度が大きくなるため、冷却時間が短くなることが知られている。しかしながら、スケールの厚みが不均一である場合には冷却速度が不均一になるため、強度や硬度などの材質がばらつく問題がある。

また、スケールの厚みが不均一である場合には、上述したように、冷却速度が不均一になり、この場合、被圧延材の幅方向における加速冷却停止時の被圧延材の表面温度（以下、「冷却停止温度」と称する。）の分布は、例えば図７に示すようにばらつくことが知られている。このように被圧延材の冷却停止温度が被圧延材の幅方向においてばらつくため、均一な材質の鋼材を得られないという問題がある。具体例を示すと、被圧延材の幅方向にスケール厚が４０μｍと２０μｍの箇所が存在する場合、板厚２５ｍｍの被圧延材を８００℃から目標温度５００℃まで冷却する時の冷却停止温度は、スケール厚４０μｍの箇所で４６０℃、スケール厚２０μｍの箇所で５００℃となる。スケール厚４０μｍの箇所では、冷却停止温度が目標温度から４０℃下回ってしまい、その結果、均一な材質の鋼材を得ることができない。

従来、鋼板の長手方向で冷却停止温度を均一にするものとして、例えば、特許文献１に示す厚鋼板の冷却方法が知られている。特許文献１に示す厚鋼板の冷却方法は、鋼板搬送装置でつながれたスラブ加熱炉と前後にスケール除去装置を備えた圧延機と制御冷却装置または直接焼き入れ装置とからなる厚板圧延ラインにおいて、厚鋼板を圧延後制御冷却装置により冷却して高張力鋼を製造するにあたり、圧延中に前述のスケール除去装置を用いて鋼板表面のスケール除去率あるいはスケール残存厚を制御することにより制御冷却時の鋼板表面の熱伝達係数を変化させて鋼板の冷却速度および／または冷却停止温度を制御することにより鋼板長手方向に均一な冷却速度を達成するものである。

また、従来、鋼板形状の平坦度の向上と材質の均一化を図るものとして、例えば、特許文献２に示す厚鋼板冷却方法が知られている。特許文献２に示す厚鋼板冷却方法は、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ものである。

特開平６−３３０１５５号公報特許第３７９６１３３号公報

ところで、デスケーリングのスケール除去能力は液滴の衝突力に依存し、衝突力は液滴速度に比例することが知られている。一方で、液滴は周囲空気を随伴しながら飛行し、液滴速度は周囲空気から抗力を受けて減衰する。気流中の液滴の運動方程式は式（１）で表され、周囲空気との相対速度の２乗に比例した抗力を受けて速度が減衰する。
ｍ（ｄＶ_Ｗ／ｄｔ）＝ｍｇ−Ｄ ……（１）
Ｄ＝（π／８）ρ_ａＣ_Ｄ（Ｖ_Ｗ−Ｖ_ａ）^２ｄ^２ ……（２）
ｍ＝（π／６）ρ_Ｗｄ^３ ……（３）
ｄＶ_Ｗ／ｄｔ＝ｇ−（３ρ_ａ／４ρ_Ｗ）Ｃ_Ｄ（Ｖ_Ｗ−Ｖ_ａ）^２ｄ^−１ ……（４）
但し、ｍ：液滴の重量［ｋｇ］、Ｖ_Ｗ：液滴速度［ｍ／ｓ］、Ｖ_ａ：周囲の空気速度［ｍ／ｓ］、ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ^２］、Ｄ：抗力［Ｎ］、ρ_Ｗ：液滴密度［ｋｇ／ｍ^３］、Ｃ_Ｄ：抗力係数、ｄ：液滴径［ｍ］、ρ_ａ：空気密度［ｋｇ／ｍ^３］である。

本願発明者らが鋭意検討したところ、液滴の速度は図８に示すように噴射距離が長くなるほど減衰が大きくなることを明らかにしており、デスケーリング能力を確保するためには、デスケーリングノズルを鋼板表面に対してできるだけ近接配置することが望ましい。しかしながら、熱間圧延時は鋼板の反りが発生するため、圧延中にデスケーリングを行う場合にはデスケーリングノズルを鋼板表面に対して近接配置できない問題がある。
また、圧延時のデスケーリングにおいてスケールが残存すると、残存したスケールは圧延によって地鉄に押し込まれる。押し込まれたスケールは、その後のデスケーリングで剥離させるのは困難であり、鋼板内でスケール厚が不均一になりやすい。

ここで、前述の特許文献１に示す厚鋼板の冷却方法は、圧延中のデスケーリングによって鋼板の長手方向のスケール除去率あるいはスケール残存厚を制御することにより制御冷却時の鋼板表面の熱伝達係数を変化させて鋼板の長手方向の均一冷却を実現するものである。しかし、特許文献１に示す厚鋼板の冷却方法にあっては、オンラインでスケール除去率やスケールの残存厚を測定して制御できなければ制御冷却時の鋼板表面の熱伝達係数を予測できないため、高精度の冷却制御は実現できない。また、スケール除去率を鋼板の長手方向で変化させる場合、スケールの残存箇所と剥離箇所の冷却能力が異なるため、鋼板に温度むらが生じてしまう問題がある。

また、特許文献２に示す厚鋼板冷却方法では、デスケーリングノズルから鋼板表面までの噴射距離が長くなるとスケール除去能力が急激に悪化し、スケール厚が不均一になって温度むらが生じてしまう問題がある。特許文献２の段落「００２４」には、「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未満であることが好ましい。」と記載され、特許文献２では、ノズルと鋼板との間の距離が２００ｍｍ以上になると、対応が困難になることが述べられている。

特に近年、鋼板に要求される材質均一性のレベルは厳しくなっており、上記のようなスケール厚の不均一性によって生じる制御冷却時の冷却速度の不均一が、特に鋼板の幅方向の材質均一性に与える悪影響を無視できなくなっている。
従って、本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、デスケーリング装置の噴射ノズルから被圧延材までの噴射距離が長くても均一にスケールを除去して、加速冷却工程で均一な冷却を図ることができる鋼材の製造方法及び製造設備を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る鋼材の製造方法は、加熱炉から抽出された被圧延材を熱間圧延する熱間圧延工程と、該熱間圧延工程における前記被圧延材の圧延中に前記被圧延材に対し一回又は複数回のデスケーリングを行うデスケーリング工程と、前記熱間圧延工程で圧延された被圧延材を加速冷却する加速冷却工程とを備え、前記デスケーリング工程において、最終回のデスケーリングを行うデスケーリング装置の噴射ノズルから被圧延材までの噴射距離をＬ［ｍｍ］、最終回のデスケーリングにおける被圧延材に衝突するデスケーリング水の水量密度をｑ［ｌ／ｍｍ^２ｍｉｎ］としたとき、Ｌ≧１５０においてｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２、Ｌ＜１５０においてｑ≧０．１５とすることを要旨とする。

また、本発明の別の態様に係る鋼材の製造設備は、加熱炉から抽出された被圧延材を熱間圧延する熱間圧延機と、該熱間圧延機の被圧延材搬送方向の上流側及び下流側の少なくとも一方に設置され、前記被圧延材の圧延中に前記被圧延材に対し一回又は複数回のデスケーリングを行うデスケーリング装置と、前記熱間圧延機で圧延された被圧延材を加速冷却する加速冷却装置とを備え、最終回のデスケーリングを行うデスケーリング装置の噴射ノズルから被圧延材までの噴射距離をＬ［ｍｍ］、最終回のデスケーリングにおける被圧延材に衝突するデスケーリング水の水量密度をｑ［ｌ／ｍｍ^２ｍｉｎ］としたとき、Ｌ≧１５０においてｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２、Ｌ＜１５０においてｑ≧０．１５とすることを要旨とする。

本発明に係る鋼材の製造方法及び製造設備によれば、圧延中において、最終回のデスケーリングを行うデスケーリング装置の噴射ノズルから被圧延材までの噴射距離をＬ［ｍｍ］、最終回のデスケーリングにおける被圧延材に衝突するデスケーリング水の水量密度をｑ［ｌ／ｍｍ^２ｍｉｎ］としたとき、Ｌ≧１５０においてｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２、Ｌ＜１５０においてｑ≧０．１５とするので、デスケーリング装置の噴射ノズルから被圧延材までの噴射距離が長くても均一にスケールを除去して、加速冷却工程で均一な冷却を図ることができる鋼材の製造方法及び製造設備を提供できる。

本発明の一実施形態に係る鋼材の製造方法が適用される製造設備を表す熱間圧延ラインの概略構成図である。被圧延材に衝突するデスケーリング水の水量密度と、噴射距離に対する液滴速度との関係を示すグラフである。デスケーリング装置の噴射ノズルからデスケーリング水が被圧延材に向けて噴射された時の噴射幅、噴射厚み、噴射距離、及び噴射ノズルの高さの定義を説明するための図である。被圧延材に衝突するデスケーリング水の水量密度と、噴射距離に対する被圧延材内のスケール剥離面積率との関係を示すグラフである。被圧延材に衝突するデスケーリング水の平均液滴径と、噴射距離に対する被圧延材内のスケール剥離面積率との関係を示すグラフである。被圧延材の表面におけるスケールの厚さと、冷却速度との関係を示すグラフである。被圧延材の幅方向における加速冷却停止時の被圧延材の表面温度の分布を示すグラフである。噴射距離に対する液滴速度を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。実施形態は、鋼材としての厚鋼板を製造する鋼材の製造方法の例である。
なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

図１には、本発明の一実施形態に係る鋼材の製造方法が適用される製造設備を表す熱間圧延ラインが示されており、熱間圧延ライン１は、鋼材としての厚鋼板を製造するもので、被圧延材としてのスラブＳを再加熱する加熱炉２と、加熱炉２から抽出されたスラブＳの一次スケールをデスケーリングする第１デスケーリング装置４と、第１デスケーリング装置４でデスケーリングされたスラブＳを熱間圧延する熱間圧延機３と、熱間圧延機３の被圧延材搬送方向の上流側及び下流側の双方に設置された第２デスケーリング装置５と、熱間圧延機３で熱間圧延された被圧延材（スラブＳを圧延した厚鋼板）を制御冷却する加速冷却装置６とを備えている。

熱間圧延機３は、第１デスケーリング装置４でデスケーリングされたスラブＳを往復圧延し、スラブＳを所定の板厚の厚鋼板とする。
第２デスケーリング装置５は、熱間圧延機３の被圧延材搬送方向の上流側及び下流側の双方に設置され、スラブＳの往復圧延中にスラブＳに対し複数回のデスケーリングを行う。具体的に述べると、第２デスケーリング装置５は、熱間圧延機３でスラブＳを複数の圧延パスで往復圧延する際の各圧延パスの入側でデスケーリングを行う。これにより、スラブＳの表面に存在するスケールが除去される。第２デスケーリング装置５で除去されるスケールは、第１デスケーリング装置４で除去しきれなかった一次スケールの残りや第１デスケーリング装置４によるデスケーリングの後に成長した二次スケールである。

ここで、各第２デスケーリング装置５は、図１に示すように、スラブＳの上面及び下面のそれぞれのスケールを除去すべく、搬送ラインの上下に設置され、図示しない水供給源に接続されたヘッダに取付けられた噴射ノズル５ａを備えている。
そして、本実施形態においては、複数回のデスケーリングのうちで最終回のデスケーリングを行う第２デスケーリング装置５の噴射ノズル５ａからスラブＳまでの噴射距離をＬ［ｍｍ］、最終回のデスケーリングにおけるスラブＳに衝突するデスケーリング水７（図３参照）の水量密度をｑ［ｌ／ｍｍ^２ｍｉｎ］としたとき、Ｌ≧１５０においてｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２、Ｌ＜１５０においてｑ≧０．１５とするように、噴射ノズル５ａからのデスケーリング水７の水量密度ｑが図示しない制御装置によって制御される。以下、水量密度ｑをこのように制御する理由について述べる。

本願発明者等は、スラブＳに衝突するデスケーリング水７の水量密度ｑが液滴速度の減衰に及ぼす影響について鋭意検討した。その結果、図２に示すように、水量密度ｑが大きくなるほど液滴速度の減衰が小さくなることを明らかにした。これは、水量密度ｑが大きいほど周囲空気に対する随伴力が大きくなり、液滴と周囲空気の相対速度が小さくなって、液滴速度の減衰が抑制されたためである。なお、液滴速度の減衰は、特に噴射距離Ｌが１５０ｍｍ以上で顕著となる。ここで、スラブＳに衝突するデスケーリング水７の水量密度ｑ［ｌ／ｍｍ^２ｍｉｎ］は、次の（５）式で表される。
ｑ＝Ｑ÷（Ｗ×Ｔ） ……（５）

ただし、Ｑ：デスケーリング水の水量［ｌ／ｍｉｎ］、Ｗ：噴射幅［ｍｍ］、Ｔ：噴射厚み［ｍｍ］である。噴射幅Ｗ［ｍｍ］は、図３に示すように、噴射ノズル５ａから噴射されたデスケーリング水７がスラブＳの表面に衝突し幅方向に細長く広がったときのデスケーリング水７の幅で定義される。また、噴射厚みＴ［ｍｍ］は、図３に示すように、噴射ノズル５ａから噴射されたデスケーリング水７がスラブＳの表面に衝突し幅方向に細長く広がったときの幅方向に対して直交する方向の厚みで定義される。また、噴射距離Ｌ［ｍｍ］は、図３に示すように、噴射ノズル５ａからスラブＳの表面までの高さをＨ［ｍｍ］、噴射ノズル５ａの仰角をθ［°］とすると、次の（６）式のように定義される。噴射幅Ｗと噴射厚みＴは、噴射距離Ｌに比例して大きくなり、噴射距離Ｌが大きくなればなるほどスラブＳに衝突するデスケーリング水の水量密度ｑは小さくなる。
Ｌ＝Ｈ÷ｃｏｓθ ……（６）

スラブＳに衝突するデスケーリング水７の水量密度ｑ［ｌ／ｍｍ^２ｍｉｎ］と噴射距離Ｌ［ｍｍ］に対するスラブＳ内のスケール剥離面積率（スケールが隔離した面積と鋼板面積の割合）の関係は、ある鋼種において噴射圧力１５ＭＰａの条件で本願発明者等が調査したところ、具体的には図４に示すようになり、水量密度ｑが大きくなるほどスケール剥離面積率が大きくなることを明らかにした。

図４に示すように、Ｌ＜１５０では、ｑ≧０．１５であればスケール剥離面積率が大きく、スケールを均一に除去して、加速冷却工程でスラブＳの幅方向の表面温度のばらつきがほとんどなく均一な冷却を行うことができる。Ｌ＜１５０においては、ｑ≧０．１５であれば、液滴速度の減衰は小さいからである。Ｌ＜１５０において、ｑ＜０．１５だと、液滴速度の減衰が大きくなり、図４に示すように、スケール剥離面積率が小さくなり、スラブＳの一部にスケールが残存し、加速冷却工程での冷却停止温度がばらついてスラブＳの材質が不均一となる。水量密度ｑは大きいほどよく、好ましくはｑ≧０．２０、より好ましくはｑ≧０．２５さらに好ましくはｑ≧０．３０がよい。一方、水量密度Ｐが大きすぎると、ポンプの吐出エネルギーが膨大となるので、水量密度ｑは０．６以下が好ましい。

一方、Ｌ≧１５０では、図４に示すように、ｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２であればスケール剥離面積率が大きく、スケールを均一に除去して、加速冷却工程でスラブＳの幅方向の表面温度のばらつきがほとんどなく均一な冷却を行うことができる。Ｌ≧１５０において、ｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２であれば液滴速度の減衰は小さいからである。Ｌ≧１５０において、ｑ＜０．１５×（１５０／Ｌ）^２であると、液滴速度の減衰が大きくなり、図４に示すように、スケール剥離面積率が小さくなり、スラブＳの一部にスケールが残存し、加速冷却工程での冷却停止温度がばらついてスラブＳの材質が不均一となる。水量密度ｑは大きいほどよく、好ましくはｑ≧０．２０×（１５０／Ｌ）^２、より好ましくはｑ≧０．２５×（１５０／Ｌ）^２、さらに好ましくはｑ≧０．３０×（１５０／Ｌ）^２がよい。

従って、本実施形態においては、複数回のデスケーリングのうちで最終回のデスケーリングを行う第２デスケーリング装置５の噴射ノズル５ａからスラブＳまでの噴射距離をＬ［ｍｍ］、最終回のデスケーリングにおけるスラブＳに衝突するデスケーリング水の水量密度をｑ［ｌ／ｍｍ^２ｍｉｎ］としたとき、Ｌ≧１５０においてｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２、Ｌ＜１５０においてｑ≧０．１５とするように、噴射ノズル５ａからのデスケーリング水の水量密度ｑを図示しない制御装置によって制御するようにした。

なお、複数回のデスケーリングにおいて最終回以前のデスケーリングを行う第２デスケーリング装置５の噴射ノズル５ａからスラブＳまでの噴射距離Ｌは、最終回のデスケーリングを行う第２デスケーリング装置５の噴射ノズル５ａからスラブＳまでの噴射距離Ｌよりも短い（最終回以前のデスケーリングを行う前のスラブＳの板厚が最終回のデスケーリングを行う前のスラブＳの板厚よりも厚い）ので、最終回以前のデスケーリングを行う際の噴射幅Ｗ及び噴射厚みＴが最終回のデスケーリングを行う際の噴射幅Ｗ及び噴射厚みＴよりも小さい。このため、最終回以前のデスケーリングを行う際のデスケーリング水の水量密度ｑは最終回のデスケーリングを行う際のデスケーリング水の水量密度ｑよりも大きくなるので、最終回のデスケーリングを行う際の条件が上述の条件を満たすように噴射水量を調整し、これと同じ噴射水量で、最終回以前のデスケーリングを行えば、最終回以前のデスケーリングを行う際にも第２デスケーリング装置５の噴射ノズル５ａからスラブＳまでの噴射距離をＬ［ｍｍ］、最終回以前のデスケーリングにおけるスラブＳに衝突するデスケーリング水の水量密度をｑ［ｌ／ｍｍ^２ｍｉｎ］としたとき、Ｌ≧１５０においてｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２、Ｌ＜１５０においてｑ≧０．１５とする条件は必ず満たすことになる。

また、本発明の効果は、噴射距離Ｌが長いほど発揮されやすく、最終回のデスケーリングを行う第２デスケーリング装置５の噴射ノズル５ａからスラブＳまでの噴射距離Ｌは、好ましくは１５０ｍｍ以上、より好ましくは２００ｍｍ以上、さらに好ましくは３００ｍｍ以上がよい。但し、噴射距離Ｌが長すぎると、水量密度ｑが大きくても液滴密度は徐々に減衰していくため、噴射距離Ｌは７００ｍｍ以下が好ましい。
また、通常の第２デスケーリング装置５で使用しているポンプの吐出能力が１５ＭＰａ程度であるため、噴出圧力は１５ＭＰａ以上が好ましい。噴射圧力の上限は特に決めないが、噴射圧力を高くするとエネルギーが膨大となるので、噴射圧力は５０ＭＰａ以下が好ましい。

次に、最終回のデスケーリングにおけるスラブＳに衝突するデスケーリング水７の平均液滴径Ｄ［μｍ］は、１５０以上とする。
これにより、液滴速度の減衰が小さくなり、より効率的にスケールを剥離させることができる。ここで、平均液滴径はザウター平均粒子径のことであり、レーザードップラー計などによって計測することができる。
前述の式（４）で示したように、液滴径が大きいほど液滴速度の減衰は小さくなり、具体的には図５に示すように、同じ水量密度ｑでも液滴径が大きいほど液滴速度の減衰が小さく、スケール除去能力が向上する。図５を参照すると、同じ水量密度ｑであっても、液滴径が７５μｍに対し、液滴径が１５０μｍの方が液滴速度の減衰が小さくなっている。本実施形態にあっては、液滴速度の減衰が許容できる範囲で小さいデスケーリング水７の平均液滴径Ｄ［μｍ］を１５０以上としている。なお、平均液滴径Ｄは大きいほどよく、好ましくは２００μｍ以上、さらに好ましくは２５０μｍ以上がよい。平均液滴径Ｄの上限は特に定めないが、液滴径が大きすぎるとスラブＳ内での液滴の衝突分布にばらつきが生じる可能性があるため、平均液滴径Ｄは５００μｍ以下が好ましい。

次に、本発明の一実施形態に係る鋼材の製造方法について説明する。
先ず、鋼材としての厚鋼板の製造に際し、加熱炉２（図２参照）から抽出された被圧延材としてのスラブＳを、第１デスケーリング装置４によってデスケーリングした後、熱間圧延する（熱間圧延工程）。この熱間圧延工程では、第１デスケーリング装置４でデスケーリングされたスラブＳを熱間圧延機３により往復圧延し、所定の板厚の厚鋼板とする。
そして、この熱間圧延工程におけるスラブＳの圧延中にスラブＳに対し複数回のデスケーリングを行う（デスケーリング工程）。このデスケーリング工程では、熱間圧延機３の被圧延材搬送方向の上流側及び下流側の双方に設置された第２デスケーリング装置５により、熱間圧延機３でスラブＳを複数の圧延パスで往復圧延する際の各圧延パスの入側でデスケーリングを行う。これにより、スラブＳの表面に存在するスケールが除去される。第２デスケーリング装置５で除去されるスケールは、第１デスケーリング装置４で除去しきれなかった一次スケールの残りや第１デスケーリング装置４によるデスケーリングの後に成長した二次スケールである。

次いで、熱間圧延工程で圧延された被圧延材（スラブＳを圧延した厚鋼板）を制御冷却する（加速冷却工程）。この加速冷却工程では、熱間圧延機３の搬送方向下流側に設置された加速冷却装置６により熱間圧延工程で圧延された被圧延材（スラブＳを圧延した厚鋼板）を制御冷却する。
その後、厚鋼板の矯正工程等を経て厚鋼板が製造される。
ここで、デスケーリング工程において、本実施形態では、複数回のデスケーリングのうちで最終回のデスケーリングを行う第２デスケーリング装置５の噴射ノズル５ａからスラブＳまでの噴射距離をＬ［ｍｍ］、最終回のデスケーリングにおけるスラブＳに衝突するデスケーリング水７（図３参照）の水量密度をｑ［ｌ／ｍｍ^２ｍｉｎ］としたとき、Ｌ≧１５０においてｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２、Ｌ＜１５０においてｑ≧０．１５とするように、噴射ノズル５ａからのデスケーリング水７の水量密度ｑを図示しない制御装置によって制御する。

これにより、前述した理由により、デスケーリング装置の噴射ノズルから被圧延材までの噴射距離が長くても（噴射距離が１５０ｍｍ以上であっても）均一にスケールを除去して、加速冷却工程で均一な冷却を図ることができる。
また、最終回のデスケーリングを行うに際し、前述したように、最終回のデスケーリングにおけるスラブＳに衝突するデスケーリング水７の平均液滴径Ｄ［μｍ］は、１５０以上とする。
これにより、液滴速度の減衰が小さくなり、より効率的にスケールを剥離させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、第２デスケーリング装置５は、熱間圧延機３の被圧延材搬送方向の上流側及び下流側の双方に設置されているが、熱間圧延機３の被圧延材搬送方向の上流側及び下流側の少なくとも一方に設置されていればよい。
また、第２デスケーリング装置５は、スラブＳの圧延中にスラブＳに対し複数回のデスケーリングを行うようになっているが、スラブＳの圧延中にスラブＳに対し１回のデスケーリングを行うようにしてもよい。例えば、第２デスケーリング装置５は、熱間圧延機３でスラブＳを複数の圧延パスで往復圧延する際のいずれか一つの圧延パスの入側でデスケーリングを行ったり、あるいは最終パス直前のみでデスケーリングを行うようにしてもよい。また、第２デスケーリング装置５は、熱間圧延機３でスラブＳを複数の圧延パスで往復圧延する際のすべての圧延パスの入側でデスケーリングを行わなくてもよい。なお、１回のデスケーリングを行う場合、その１回のデスケーリングが最終回のデスケーリングとなる。

また、必要に応じて、熱間圧延機３と加速冷却装置６との間に矯正装置を設け、この矯正装置によって厚鋼板を矯正する工程を設けてもよい。矯正工程によって厚鋼板の形状を平坦にした後に、制御冷却を行うことで、より均一な冷却を行うことができる。
また、本実施形態にあっては、鋼材として厚鋼板の冷却について述べたが、鋼材として薄板の冷却に適用してもよい。

本発明の効果を検証すべく、図１に示す熱間圧延ライン１において、加熱炉２で２５０ｍｍ厚のスラブＳを１１５０℃に再加熱した後、第１デスケーリング装置４によって一次スケールを除去し、熱間圧延機３による往復圧延により熱間圧延した。そして、熱間圧延中に、熱間圧延機３の被圧延材搬送方向の上流側と下流側の双方に設置された第２デスケーリング装置５により表１に示すデスケーリング条件（本発明例１〜１１及び比較例１〜５）でデスケーリングを行い、デスケーリングを行った厚鋼板を加速冷却装置６で５００℃まで冷却して、引張強度６００ＭＰａを目標とした高張力鋼を製造した。そして、加速冷却装置６による冷却後の厚鋼板の幅方向における温度むらを測定した。なお、厚鋼板幅方向に走査する走査型放射温度計を用いて、厚鋼板の全幅に対して測定された鋼板表面温度のうち最大値から最小値を引いた値を幅方向の温度むらとした。目標とする材質を確保し、そのばらつきが小さい厚鋼板を製造するためには、温度むらを３０℃以内に抑える必要があった。

なお、各第２デスケーリング装置５は、パスラインから噴射ノズル５ａの先端までの高さが３２０ｍｍ、噴射ノズル５ａの仰角が１５°、噴射圧力が１５ＭＰａであった。
また、熱間圧延終了後の厚鋼板の寸法については、本発明例１、本発明例５〜９、本発明例１１、比較例１及び比較例５は、板厚２５ｍｍ×板幅３０００ｍｍ×板長４０ｍ、本発明例２及び比較例２の場合は、板厚１００ｍｍ×板幅２５００ｍｍ×板長１５ｍ、本発明例３及び比較例３の場合は、板厚１４０ｍｍ×板幅２５００ｍｍ×板長１０ｍ、本発明例４及び比較例５の場合は、板厚１６５ｍｍ×板幅２０００ｍｍ×板長１０ｍ、本発明例１０の場合は、板厚１４０ｍｍ×板幅２５００ｍｍ×板長１０ｍである。

製造条件、デスケーリング条件及び温度むらの測定結果について表１に示す。

本発明例１〜３では、最終回のデスケーリングにおける噴射距離Ｌ≧１５０においてデスケーリング水の水量密度ｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２であるため、スケールを均一に剥離することができ、厚鋼板の幅方向における温度むらが３０℃以内となった。特に、比較例１〜３と比較して噴射距離が長い条件ほど、温度むらを抑制する効果が大きく、材質のばらつきの少ない高品質の厚鋼板が得られた。また、本発明例４では、最終回のデスケーリングにおける噴射距離Ｌ＜１５０においてデスケーリング水の水量密度ｑ≧０．１５０であるため、本発明例１〜３と同様に、スケールを均一に剥離することができ、厚鋼板の幅方向における温度むらが３０℃以内となった。

これに対して、比較例１〜３では、最終回のデスケーリングにおける噴射距離Ｌ≧１５０においてデスケーリング水の水量密度ｑ＜０．１５×（１５０／Ｌ）^２であるため、スケールを均一に剥離することができず、厚鋼板の幅方向における温度むらが３０℃を超えた。特に、噴射距離が長い条件ほど、温度むらを抑制できなかった。また、比較例４では、最終回のデスケーリングにおける噴射距離Ｌ＜１５０においてデスケーリング水の水量密度ｑ＜０．１５０であるため、スケールを均一に剥離することができず、厚鋼板の幅方向における温度むらが３０℃を超えた。

また、本発明例５〜７では、最終回のデスケーリングにおける噴射距離Ｌ≧１５０において、デスケーリング水の水量密度ｑ≧０．２０×（１５０／Ｌ）^２、ｑ≧０．２５×（１５０／Ｌ）^２、ｑ≧０．３０×（１５０／Ｌ）^２であるため、本発明例１〜３と比べても、水量密度が大きく、厚鋼板の幅方向における温度むらがより小さくなって２１℃以内となり、材質のばらつきのより少ない高品質の厚鋼板が得られた。
また、本発明例８及び９は、本発明例１とデスケーリング水の水量密度ｑは同じであるが、平均液滴径Ｄが１５０μｍ、２００μｍと大きいため、液滴速度の減衰を抑制でき、厚鋼板の幅方向における温度むらがより小さくなって２２℃以内となり、材質のばらつきのより少ない高品質の厚鋼板が得られた。一方、比較例５は、平均液滴径Ｄが２００μｍであるが、最終回のデスケーリングにおける噴射距離Ｌ≧１５０においてデスケーリング水の水量密度ｑ＜０．１５×（１５０／Ｌ）^２であるため、厚鋼板の一部にスケールが残存して、厚鋼板の幅方向における温度むらが４０℃となった。

また、本発明例１０は、デスケーリング噴射パスが１回目の圧延パスの入側の１回のみであり、１回目（最終回）のデスケーリングにおける噴射距離Ｌが７２ｍｍと短い。但し、デスケーリング水の水量密度ｑ≧０．１５であるため、スケールを均一に除去した状態で圧延しており、厚鋼板の幅方向におけるスケール厚のばらつきが小さく、厚鋼板の幅方向の温度むらが３０℃以内となった。
また、本発明例１１は、デスケーリング噴射パスが最終圧延パスの入側の１回のみであり、１回目（最終回）のデスケーリングにおける噴射距離Ｌが３００ｍｍと長い。但し、デスケーリング水の水量密度ｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２であるため、スケールを均一に除去した状態で圧延しており、厚鋼板の幅方向におけるスケール厚のばらつきが小さく、厚鋼板の幅方向の温度むらが３０℃以内となった。

１熱間圧延ライン
２加熱炉
３熱間圧延機
４第１デスケーリング装置
５第２デスケーリング装置（デスケーリング装置）
５ａ噴射ノズル
６加速冷却装置
７デスケーリング水
Ｓスラブ（被圧延材）

Claims

加熱炉から抽出された被圧延材を熱間圧延する熱間圧延工程と、該熱間圧延工程における前記被圧延材の圧延中に前記被圧延材に対し一回又は複数回のデスケーリングを行うデスケーリング工程と、前記熱間圧延工程で圧延された被圧延材を制御冷却する加速冷却工程とを備え、
前記デスケーリング工程において、最終回のデスケーリングを行うデスケーリング装置の噴射ノズルから被圧延材までの噴射距離をＬ［ｍｍ］、最終回のデスケーリングにおける被圧延材に衝突するデスケーリング水の水量密度をｑ［ｌ／ｍｍ^２ｍｉｎ］としたとき、Ｌ≧１５０においてｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２、Ｌ＜１５０においてｑ≧０．１５とすることを特徴とする鋼材の製造方法。
Ｌ≧１５０とすることを特徴とする請求項１に記載の鋼材の製造方法。
前記最終回のデスケーリングにおける被圧延材に衝突するデスケーリング水の平均液滴径Ｄ［μｍ］を１５０以上とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼材の製造方法。
加熱炉から抽出された被圧延材を熱間圧延する熱間圧延機と、該熱間圧延機の被圧延材搬送方向の上流側及び下流側の少なくとも一方に設置され、前記被圧延材の圧延中に前記被圧延材に対し一回又は複数回のデスケーリングを行うデスケーリング装置と、前記熱間圧延機で圧延された被圧延材を制御冷却する加速冷却装置とを備え、
最終回のデスケーリングを行うデスケーリング装置の噴射ノズルから被圧延材までの噴射距離をＬ［ｍｍ］、最終回のデスケーリングにおける被圧延材に衝突するデスケーリング水の水量密度をｑ［ｌ／ｍｍ^２ｍｉｎ］としたとき、Ｌ≧１５０においてｑ≧０．１５×（１５０／Ｌ）^２、Ｌ＜１５０においてｑ≧０．１５とすることを特徴とする鋼材の製造設備。
Ｌ≧１５０とすることを特徴とする請求項４に記載の鋼材の製造設備。
前記最終回のデスケーリングにおける被圧延材に衝突するデスケーリング水の平均液滴径Ｄ［μｍ］を１５０以上とすることを特徴とする請求項４又は５に記載の鋼材の製造設備。