JP2672392B2 - 薄スケール熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

薄スケール熱延鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、表面品質や生産性等に悪影響を及ぼすス
ケール疵を無くし、かつスケール厚を薄くし酸洗等によ
る脱スケールの生産性を高めるために、仕上圧延前の難
剥離性スケールを所定の高圧水ジェットにより除去して
おく薄スケール熱延鋼板の製造方法に関する。
〔従来の技術〕 一般に熱延鋼板の製造にあたっては、素材スラブを酸
化性雰囲気の加熱炉に挿入し、粗圧延、仕上圧延、冷
却、巻取の各工程を経て製造されるが、この際加熱時に
生成したスラブ上の1次スケールや1次スケール除去後
に生成した2次スケールが充分に剥離されないままで圧
延すると、製品の表面にくい込みスケール疵となって残
る。また熱延後のスケール厚も厚くなる。このようなス
ケール疵が発生すると表面性状が著しく損なわれるとと
もに、それが曲げ下降の際などにクラックの起点として
作用するため、製品の品質に重大な弊害を及ぼす原因と
なる。また、熱延後のスケールは酸洗により除去する
が、スケール厚が厚くなると酸洗時間が長くなり、生産
性を著しく阻害する。
通常、このようなスケール疵の発生を防止する目的で
圧延ラインに供給圧力約100〜150Kgf/cm2の水ジェット
デスケーリング装置を設置し、これによって鋼板表面上
のスケールを剥離、除去しながら圧延を行っている。し
かしながらスケール剥離性の良否はデスケーリング装置
の操業条件のほかにスケールの性状、すなわち組成及び
構造等によって強く影響されているのが現状であって、
特にSi含有量の多い鋼の1次スケールの場合、甚だしく
剥離し難いことが知られている。この原因は加熱時の高
温酸化に際して、鋼中に含有されるSiが選択酸化を受け
て熱可塑性の大きい2FeO・SiO2(フェアライト)を作
り、スケールとメタルとの界面が複雑に入り組んだ特有
構造のサブスケールが形成されることによるものであ
る。例えばSiを0.1%以上含有する鋼を熱処理する場合
には、上記サブスケールの生成が著しく発達し、このた
めに製品表面に無数のスケール疵が残って接品の商品価
値を甚だしく低下させることがある。
このような問題を回避するために採られる手段として
は例えば以下に示すようなものが開示、提案されてい
る。
(1) 特公昭60−1085号公報においては、「Si0.10〜
4.00%含有の鋼からなるスラブを熱間圧延して熱延鋼板
を製造するに際し、圧延開始時間から起算した累積圧下
率が65%以上となり、かつ鋼片温度が1000℃以上にある
圧延期間内において、供給圧力80〜250Kg/cm2の高圧水
ジェットによるデスケーリングを累積時間にして0.04秒
以上施す事を特徴とする、含Si鋼の熱間圧延時のデスケ
ーリング方法」、といった要領のものが提案されてお
り、その要旨は次の2点にある。すなわち、フェアラ
イトとウスタイトの共晶体のデスケーリング性には顕著
な温度依存性があり、デスケーリングされ易い温度範囲
とそうでない温度範囲があり〔鉄と鋼講演概要集1982年
S439にその詳細が記述されており、FET(仕上圧延出側
温度)約900℃で最もスケール剥離性が悪い〕、この難
剥離性領域を避けるためにFETを1000℃以上とする。
スラブ加熱中に生成したフェアライトは地鉄に蚕食状に
侵入して複雑な界面構造をしており、このため特に圧下
率の少ない(例えば粗圧延初期段階)状態では高圧水に
よるデスケーリングではこれを剥離除去することは不可
能であるが、圧下が進むにつれて上記侵食域が鋼板表面
に浮き上がる状態になるために、65%以上の累積圧下率
でデスケーリング性が向上する。すなわち、仕上圧延直
前に高圧水でデスケーリングすることが最も有効であ
る。
(2) スケール厚を薄くする方法としては熱延後のス
ケール成長を極力抑制する方法がいくつか提案されてお
り、特開昭56−93821号公報では、仕上圧延直後に鋼板
を急冷することによって熱延鋼板表面のスケール厚を減
少させようとするものである。
(3) また、「仕上圧延機から巻取機までの間を非酸
化性ガスのトンネル型隔室で覆う方法(特開昭53−4366
1号)」や、「同じく仕上圧延機から巻取機までの区間
に冷却槽を設け、熱延後の鋼板をこの中に浸漬して冷却
するとともに、該冷却槽を含む全区間をトンネル型隔室
で覆って非酸化性ガス雰囲気とする方法(特開昭54−56
060号)」がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記のような各種従来例にあっては、
(1)の場合、上述のスケール疵防止方法に関する要点
を満足させる操業条件で圧延を行なうには、高温のFET
とするためスラブ加熱温度が高くなり、燃料原単位の増
加やスケールロスの増大など生産性が悪化する。さらに
圧下率やデスケーリング時間に種々の制約が加わるため
に圧延作業が煩雑となる等の問題があった。また、当該
公報には仕上圧延前のデスケーリング状態が熱延後の鋼
板表面のスケール厚に及ぼす影響については言及されて
いない。熱延鋼板は黒皮ままで使用する以外の場合に
は、表面スケールは主に酸洗によって除去する必要があ
る。この場合、スケール厚が厚いと酸洗時間が長くな
り、作業能率の低下が避けられないという問題があっ
た。また(2)の方法では、仕上圧延機出側には温度
計、板厚計等の計測器があるため、ある程度の時間は急
冷することができず、そのため充分な効果は得られなか
った。
さらに(3)に示した方法では、いずれも設備が多大
となる上、ガスシールの方法等に技術的な問題点を残し
ていたため、実用的な方法とするに至らなかった。
この発明は以上のような従来の諸問題にかんがみてな
されたものであって、仕上圧延に先立ち、所定条件下で
高圧水スプレーを鋼板に施すことにより、上記課題を解
決することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、上記目的を達成するために、Siを0.1重
量%以上含有する鋼を熱間圧延して熱延鋼板を製造する
に際し、仕上圧延に先立ち、単位散布面積当たりの衝突
圧が20g/mm2以上40g/mm2以下で、単位時間当たりの流量
密度が0.1/min.mm2以上0.2/min.mm2以下の高圧水ス
プレーを鋼板表面に施す薄スケール熱延鋼板の製造方法
としたものである。
〔作用〕
この発明は、上記のような方法を採ることにより、温
度、圧下率、デスケーリング時間等の種々の制約を受け
ることなく、かつ熱延後の特殊な設備を必要としない簡
便な方法で難剥離性のスケールを仕上げ圧延前に完全に
除去することにより、スケール厚を低減できるとしたも
のである。そこで、この発明の成立する所以について本
発明者らは、特に難スケール剥離性のSi含有鋼の熱間圧
延する際の1次スケールの仕上圧延前のデスケーリング
性と熱延後のスケール厚の関係について詳細な実験を行
った。
実験は、実際のホットストリップミルのFSB(Finishe
r Scale Braker−仕上げ圧延機直前の高圧水デスケーリ
ング装置)において、供給高圧水圧力,水量,スプレー
拡がり角および厚み、ノズルと鋼板表面間の距離を変化
させることにより、高圧水スプレーの単位面積当たりの
衝突力Ptと単位時間当たりの流量密度Vを変化させ、そ
の時のスケール厚を調査した。その結果、従来の知見に
よる高圧水供給圧力、デスケーリング時間、デスケーリ
ング時の鋼板温度およびデスケーリング時までの鋼板の
累積圧下率などの種々の制約を受けることなく、単に高
圧水スプレーの鋼板衝突時の単位散布面積当たりの衝突
圧Ptと単位時間当たりの流量密度Vによりスケール剥離
性が評価でき、Ptが20g/mm2以上、Vが1.0/min.mm2
上でスケールが殆ど剥離され、このような場合には仕上
圧延後の特殊な装置によりスケール成長を抑制すること
なく、熱延後のスケールも薄くできることを知見した。
本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものであ
る。以下に本発明における構成要件の限定理由について
詳述する。
本発明の効果は、Si含有鋼における難剥離性のスケー
ルを剥離、除去することにある。Siが0.1%未満では特
に難剥離性のスケールは形成されない。従ってSi含有量
の下限を0.1%とする。
高圧水スプレーの衝突圧および流量をそれぞれ20g/mm
2以上、0.1/min.mm2以上に規制する理由について述べ
る。第1表に示す組成のスラブを供試鋼として、仕上圧
延機直前のFSBのデスケーリングヘッダへの高圧水供給
圧力、供給水量およびヘッダ高さ(ノズルと鋼板との距
離)を変えて第2表に示す条件で圧延し、熱延後の製品
のスケール厚を調査した(スケール厚は板断面の光学顕
微鏡観察により測定した)。
供試鋼AはSiを多量に含有していて1次スケールが剥
離し難く、仕上圧延出側温度が高く、巻取温度も高くス
ケール厚が厚くなり易い鋼である。
詳細な調査結果を第1図に示す。図中の数字は熱延製
品でのスケール厚を示す。図からわかるように、Ptが20
g/mm2以上、かつVが0.1/min.mm2以上においてスケー
ル厚が急激に減少していることは明白である。
第2図にVを0.15/min.mm2とし、Ptを10g/mm2(同
図(a))、及び30g/mm2(同図(b))としてデスケ
ーリングした熱延製品での鋼板表面断面部のXMA分析結
果を示す。Ptが10g/mm2の場合には、地鉄とスケールの
間にサブスケール層が形成しており、デスケーリングに
よりスケールが完全に剥離・除去されていないことがわ
かる。これに対し、Ptが30g/mm2の場合にはサブスケー
ル僧は認められず、デスケーリングによりサブスケール
層まで完全に除去されたと推定される。
第3図は、熱延製品のスケール厚に及ぼす高圧水流量
密度Vの影響を示したものである。図から明らかなよう
に、衝突圧が30g/mm2の場合にVが0.1/min.mm2以上に
なるとスケール厚が顕著に減少することがわかる。
すなわち、本発明での薄スケール化に対する作用は、
仕上圧延前のデスケーリングによりスケールを完全に除
去することにある。さらに高圧水スプレーの衝突圧およ
び流量は大きいほど薄スケール化には有効であるが、衝
突圧の上昇および流量の増加はポンプ容量,配管,配管
接続部の耐圧強度の点から設備費が膨大となるため、Pt
およびVをそれぞれ40g/mm2以下、0.2/min.mm2以下と
したものである。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例をもって説明する。
第3表に示す化学組成の鋼から成るスラブを熱間圧延
するに際して、第4表に示す条件でデスケーリングを実
施した。熱延後のスケール厚とスケール疵発生率を示
す。
第4表中、鋼Bに係るNo.1〜13においてわかるよう
に、PtおよびVが本発明の範囲内にあればスケール疵の
発生が無く、スケール厚が10μm以下と薄くなっている
が、本発明の範囲を外れた場合はスケール厚は20μm以
上と厚くなる。従って本発明の効果が明白である。ま
た、スケール厚の低下はPtおよびVの条件のみに依存
し、他の要因、例えば高圧水供給圧、デスケーリング温
度、デスケーリング時間および累積圧下率の大小によら
ないことは明白である。なお、スケール疵発生率は、鋼
板表面でのスケール疵発生面積率を示す。
以上の効果は、No.14〜17から明らかなように、鋼成
分が異なる場合でもSi含有量が0.1%以上の鋼では同様
である。
なお、Si含有量が0.1%未満の場合にはNo.18,19から
明らかなように、難剥離性のスケールは形成されないた
め、本発明の効果は認められない。
本発明により薄スケール化した熱延鋼板では、酸洗時
間が本発明を実施しない場合に比べて約1/2となり、酸
洗効率の上昇により生産性が著しく向上した。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、Siを0.1重量%
以上含有する鋼においては、熱間圧延する際のデスケー
リング条件のうち、衝突圧及び流量密度が本発明の範囲
内にあれば、従来剥離し難いとされていたスケールを簡
単に除去し、スケール厚が著しく薄い熱延鋼板を製造す
ることができ、酸洗に格別の支障を及ぼすことなく生産
性を上げるなど、産業上の有用な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はスケール厚に及ぼすデスケーリング時の高圧水
スプレーの衝突圧および流量密度の影響を調査した結果
を示した図表、第2図は本発明範囲(同図(b))およ
び範囲外(同図(a))の鋼板表面断面部の酸素,Siの
分布を示す図、第3図はスケール厚に及ぼす高圧水スプ
レーの流量密度の影響を示した図表である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菱沼 至 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 田野村 忠郎 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社千葉製鉄所内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Siを0.1重量%以上含有する鋼を熱間圧延
    して熱延鋼板を製造するに際し、仕上圧延に先立ち、単
    位散布面積当たりの衝突圧が20g/mm2以上40g/mm2以下
    で、単位時間当たりの流量密度が0.1/min.mm2以上0.2
    /min.mm2以下の高圧水スプレーを鋼板表面に施すこと
    を特徴とする薄スケール熱延鋼板の製造方法。
JP2247819A 1990-09-18 1990-09-18 薄スケール熱延鋼板の製造方法 Expired - Lifetime JP2672392B2 (ja)

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