JP3413183B2

JP3413183B2 - 連続熱間圧延方法および連続熱間圧延設備

Info

Publication number: JP3413183B2
Application number: JP2001287427A
Authority: JP
Inventors: 隆郎倉橋; 伊知郎竹士; 敬治森本; 昌範高橋; 明夫足立; 真司高岡
Original assignee: Nakayama Steel Works Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Nakayama Steel Works Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2003-06-03
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: JP2003094101A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】請求項に係る発明は、細粒フ
ェライトを主体とする微細組織を有する細粒鋼熱延鋼板
の製造に適した連続熱間圧延方法および連続熱間圧延設
備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内部に微細なフェライト組織を有してい
て機械的性質にすぐれた、いわゆる細粒鋼の鋼板を製造
する方法として、大圧下圧延法、制御圧延法などが
知られている。このうちの大圧下圧延法については、
特開昭５８−１２３８２３号公報や特公平５−６５５６
４号公報などに記載がある。同法は、オーステナイト粒
に大きな圧下を加えることによってオーステナイト
（γ）相からフェライト（α）相への歪誘起変態を促進
し、もって組織の微細化をはかるものである。一方、
の制御圧延法は、Ｎｂ（ニオブ）やＴｉ（チタン）を成
分に含有してＮｂ、Ｔｉの析出強化作用で高張力化が容
易に図れるだけでなく、Ｎｂ、Ｔｉのオーステナイト粒
の再結晶抑制作用によって低温圧延（フェライト領域圧
延）を施したときにγ相からα相への歪誘起変態が促進
され、フェライト粒の微細化が図れる方法である。この
ような圧延法を実施して工業的・商業的に細粒鋼を製造
するためには、イ)負荷が大きいゆえに一般的な形式の圧
延機が使用できないうえ、ロ)加工発熱のために圧延材
（鋼板）の適切な温度維持が困難である、ハ)圧延荷重が
高く温度上昇も著しいので圧延ロールや圧延材に変形が
生じて良好な板プロフィールがもたらされない−といっ
た課題がある。

【０００３】このような課題を解決して細粒鋼熱延鋼板
の円滑な製造を可能にする手段として、発明者らはすで
に、複数スタンドのミルをタンデムに配置した通常の形
式をもつ新しい圧延機を開発し、同時に適切な圧延方法
を確立した（特願２００１−７７２９３号にて特許出願
ずみ）。その圧延方法は、後段寄りのミルを中心にして
鋼板を強く圧下する（つまり累積歪みが０．９以上にな
る高い圧下を行う）とともにその鋼板を適切な温度に保
ち、もってフェライト粒径が４μｍ程度以下という高品
質の細粒鋼鋼板を製造するものである。そのような方法
を実現できるよう、圧延機には、比較的低い圧延荷重に
よって必要な圧下を実現するとともに鋼板を強く冷却で
きる構成を採用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の圧延方法は、鋼
板を十分に高圧下・強冷却（温度管理）すれば、通常の
タンデムの圧延機にてきわめて高品質の細粒鋼熱延鋼板
を工業的に生産できることを明らかにした意義をもつ
が、設備上または運転上の負担を軽減して最も効果的に
同様の鋼板を製造する技術まで明らかにしたものではな
い。つまり、圧下・冷却の各要件が鋼板の金属組織に対
してどれほどの影響力をもつのか等が把握されていなか
ったことから、品質（フェライト粒径など）の低下を極
力抑制しながら、製造条件を緩和して低コストで細粒鋼
鋼板を製造する方法は確立できていなかった。

【０００５】そのような費用対効果の側面から圧延方法
が改善されないなら、実用性に富んでいながら品質（粒
径など）がやや低い水準にある細粒鋼鋼板について商業
的な生産を行うことは難しい。鋼板の品質によらず必ず
上述のレベルの高圧下等が不可欠であるとすれば、圧延
機の構成や圧延ロールの消耗に関連して生産コストがか
さみ、また、高圧下にともなう鋼板の加工発熱に起因し
て冷却用の手段にも同様に高めの設備費・運転費が必要
だからである。

【０００６】請求項に係る発明の目的は、細粒鋼熱延鋼
板の製造に適した連続熱間圧延方法および連続熱間圧延
設備であって費用対効果の面においても好ましいものを
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した連続
熱間圧延方法は、タンデムに配置された複数スタンドの
ミルを用い、加熱した鋼板を、累積歪みが０．６以上に
なるように圧延しながら、後段の２スタンド以上のミル
の出側においてカーテンウォール型冷却手段により冷却
することとし、上記の累積歪みをとりながら引張強さと
伸びとの積が最大域になる圧延終了温度を知見し、それ
に基づいて圧延終了温度を管理することを特徴とする。
なお、この明細書において「歪み」とは、各段のスタン
ドの入り側での鋼板の厚さｈ₀と出側での厚さｈ₁の差を
両者の平均厚さで除した ε＝（ｈ₀−ｈ₁）／｛（ｈ₀＋ｈ₁）／２｝をいう。また「累積歪み」とは、使用するミルのうち後
段３スタンドの各段（それらより上流側のスタンドは影
響力が小さいので無視する）での歪みを、金属組織に対
する影響の強さを考慮して加重積算したもので、最終段
とその前段・前々段での歪みをそれぞれε_n、ε_n-1、ε
_n-2とするとき、 ε_c＝ε_n＋ε_n-1／２＋ε_n-2／４で表されるε_cをいうものとする。「カーテンウォール
型冷却手段」とは、上方および下方から幕のように連ね
て大量の冷却水を層流状に流し、それを圧延材の上下面
に全幅にわたって当てる形式の冷却手段をいう。また
「圧延終了温度」とは、圧延設備の下流側（配置された
最終段のミルより数ｍ下流側）に設置された温度計によ
り計測される鋼板の表面温度である。

【０００８】この請求項の方法によれば、平均フェライ
ト粒径が十分に微細であって機械的性質にすぐれた実用
性の高い細粒鋼熱延鋼板を、低コストで円滑に製造する
ことができる。a)複数スタンドのミルを用いて累積歪み
が０．６以上という高めの圧下を施すとともに、b)後段
寄りの複数のミルの出側にてカーテンウォール型冷却手
段で鋼板を強く冷却することにより、最終段およびそれ
までのミルで圧延時に発生する加工発熱を効果的に奪っ
て適切な温度維持をはかり微細組織の粒成長をも停止さ
せる−という処理により、平均フェライト粒径が１０μ
ｍ以下程度という細粒鋼熱延鋼板を製造することが可能
なのである。カーテンウォール型冷却手段によれば、圧
延材が加速された場合を含めて高圧下を行うに適した温
度範囲に圧延材を維持することが可能であり、圧延直後
の微細組織の粒成長を停止させる作用も確保される。ま
た同手段は、圧延材の全幅にわたって冷却水を当てるも
のであるため、幅方向にも偏ることなく圧延材を均一に
冷却できる。

【０００９】このような処理によって細粒鋼鋼板を得る
ことができるのは、発明者らが最近の調査研究によって
明らかにしたものである。つまり、鋼板に対する高圧下
・強冷却の条件のうち前者を多少緩和しても（つまり累
積歪みを０．９にまで高めなくとも）、フェライト粒径
があまり粗くない高品質の細粒鋼鋼板を製造できること
が判明した。調査では、炭素含有量が０．５％以下で合
金元素の含有量が５％以下の薄板について、上記した累
積歪みと冷却とにより平均フェライト粒径を３〜７μｍ
程度にすることも可能であった。

【００１０】累積歪みが０．６以上で足りるとなると、
各ミル、とくに後段寄りのミルに必要な圧下率は相当に
（３０％程度に）低くなり、設備上および運転上必要な
費用は大幅に低減する。鋼板の先端部がいずれかのミル
にうまく噛み込まれないでスリップする、という事態も
生じにくい。一方、平均フェライト粒径が１０μｍ以下
であれば、その細粒鋼鋼板は、同粒径が１０μｍを超え
る一般（非細粒鋼）の熱延鋼板に比べて機械的性質が格
段に高く、広い用途をもつものと期待できる。つまり、
この請求項の連続熱間圧延方法によると、実用上の品質
が十分に高い細粒鋼熱延鋼板を、緩和された製造条件に
したがってきわめて低コストで製造することが可能にな
る。また、上記のように圧延終了温度を管理することか
ら、伸びを含む機械的強度のバランスにすぐれた細粒鋼
熱延鋼板を生産できる。

【００１１】請求項２に記載した連続熱間圧延方法はさ
らに、圧延終了温度を、Ａｒ₃変態点−２０℃以上であ
ってＡｒ₃変態点＋５０℃以下の範囲内にすることを特
徴とする。

【００１２】上記した冷却の強さを管理して圧延終了温
度をこの請求項の方法のように設定すれば、フェライト
組織が微細（たとえば粒径が１０μｍ）であって、伸び
を含む機械的強度の高い細粒鋼熱延鋼板（たとえば炭素
含有量が０．５％以下で合金元素の含有量が５％以下の
鋼板）を製造することが可能である。発明者らの調査に
よると、圧延終了温度がＡｒ₃変態点＋５０℃を超える
とフェライト粒径が粗くなり、同温度がＡｒ₃変態点−
２０℃を下回ると伸びが小さくなって、いずれも細粒鋼
鋼板であることのメリットが薄れる。しかし、Ａｒ₃変
態点をはさんで−２０℃〜＋５０℃の範囲内に圧延終了
温度をおさめるなら、伸びが高いとともに、フェライト
粒径が小さくて他の機械的性質にもすぐれた、好ましい
細粒鋼鋼板を得ることができる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】請求項３に記載の圧延方法は、とくに、炭
素含有量が０．５％以下であり合金元素の含有量が５％
以下である鋼板を圧延して、内部の平均フェライト粒径
が３〜７μｍ程度の細粒鋼鋼板を得ることを特徴とす
る。

【００１６】このような化学成分とフェライト粒径を有
する細粒鋼鋼板は、機械的性質のバランス（引張強さや
伸び・延性等の面で汎用性がある）が高いうえに溶接性
などにもすぐれている。そのために用途が広く、また比
較的低価であって入手容易であるうえにリサイクル性も
あるので、高い需要があるものと考えられる。したがっ
て、かかる鋼板を製造する圧延方法なら、社会的貢献度
が高いうえその生産に十分な経済合理性がともなうこと
になる。請求項４に記載した連続熱間圧延方法は、最終
段のスタンドの出側において、上記冷却手段の作用で鋼
板上に載った冷却水を加圧水の噴射スプレーにより除去
したうえ圧延終了温度を計測し、その計測結果に基づい
てカーテンウォール型冷却手段の水量を変更することに
より、圧延終了温度の管理を行うことを特徴とする。こ
の方法によれば、圧延終了温度を適切に計測して正確に
管理することが可能になる。

【００１７】請求項５に記載した連続熱間圧延設備は、
請求項１〜４のいずれかに記載の連続熱間圧延方法を実
施するための連続熱間圧延設備であって、複数スタンド
のミルをタンデムに配置したうえ、後段の２スタンド以
上のミルの出側に圧延材に対するカーテンウォール型冷
却手段を配置し、さらに、同冷却手段の水量を変更する
ことにより圧延終了温度を管理する手段を付設したこと
を特徴とする。

【００１８】この連続熱間圧延設備によると、上述した
各請求項の圧延方法を実現することができる。上記のよ
うに配置されたミルを使用して加熱鋼板（圧延材）に
０．６以上の累積歪みを与えることは容易に行うことが
でき、また、後段の２スタンド以上のミルの出側に配置
したカーテンウォール型冷却手段を用いれば、その鋼板
を十分に強く冷却することができるからである。同冷却
手段とともに、圧延終了温度に応じて同冷却手段の水量
を変更する手段を使用するなら、冷却の強さを適切に管
理して、たとえば請求項２のように圧延終了温度を定め
ることも容易に行える。

【００１９】請求項６に記載の連続熱間圧延設備は、最
終段のスタンドの出側において上記冷却手段の下流側
に、圧延材上の冷却水を除去すべく、複数のノズルより
鋼板の表面に向けて斜め前方へ、幅方向へ広がるように
加圧水を吹き出す流体噴射スプレーを配置したことを特
徴とする。

【００２０】カーテンウォール型冷却手段は上述のよう
に、その強い冷却能力によって細粒鋼鋼板の製造を可能
にするが、大量の冷却水を使用するため、圧延設備を出
た鋼板の上面に多量の冷却水が載ることになる。圧延設
備の下流側には種々の計測器類があって鋼板の形状や寸
法、温度などを測定しているが、鋼板の上に多量の水が
あると正確な計測が不可能になり、結果的に圧延設備を
円滑には運転できなくなることもある。上記の流体噴射
スプレーは、そのような水を除去するものである。この
スプレーを使用すると、噴射した加圧水によって、前記
冷却手段の作用で鋼板上に載った冷却水を除去できるの
で、最終スタンドを出た鋼板について必要な計測を適切
に行うことができ、冷却強さや鋼板温度を正確に管理で
きるようになり、ひいては、圧延設備の運転を円滑に継
続することが可能になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】発明の実施についての一形態を図
１〜図３等に示す。図１は、連続熱間圧延設備Ａの全体
配置を概念的に示す側面図である。図２は、図１の圧延
設備Ａのうち前段にあるミルＦ１等に関してＣＶＣ機能
を説明するための模式図であり、また図３は、圧延設備
Ａのうち後段のミルＦ４〜Ｆ６とその付近について詳細
を示す側面図である。

【００２２】図１に示す連続熱間圧延設備Ａは鋼板Ｐの
いわゆる仕上圧延機であって、上流（図示省略）には加
熱炉と粗圧延機があり、下流側（図示省略）にはランア
ウトテーブルや巻取り機などが配置されている。この熱
間圧延設備Ａは、それぞれに圧延ロールを備える合計６
スタンドのミルＦ１〜Ｆ６をタンデムに配置したもの
で、上流側で粗圧延された鋼板（圧延材）を連続圧延す
ることにより、通常は、厚さが２〜１６ｍｍ前後の種々
の熱延鋼板Ｐを製造する。一般的な内部組織（平均フェ
ライト粒径が１０μｍ以上のもの）をもつ鋼板Ｐを製造
する通常圧延を円滑に行えるとともに、運転条件を適切
に設定することにより細粒鋼圧延、すなわち微細なフェ
ライト組織を有する細粒鋼熱延鋼板Ｐの製造を行えるよ
う、圧延設備Ａは以下のように構成している。

【００２３】まず前段の３スタンドとして、いわゆるＣ
ＶＣミルＦ１・Ｆ２・Ｆ３をタンデムに配置している。
最前段のＣＶＣミルＦ１は、図１のようにワークロール
１ａ・１ｂとバックアップロール１ｃ・１ｄとからなる
４重の圧延機として構成し、ワークロール１ａ・１ｂ
に、図２（ａ）に示すようなクラウン（ＣＶＣ、すなわ
ち直径の連続的変化）をもたせている。ワークロール１
ａ・１ｂは、図２（ｂ）・（ｃ）のように上下で反対の
軸長方向へ同時に移動（シフト）させることができ、そ
れによってロール間の位置関係、すなわちロールギャッ
プを調整することが可能である。ワークロール１ａ・１
ｂの径は７００ｍｍとし、最大シフト量は正逆それぞれ
に１００ｍｍとした。他の２段のＣＶＣミルＦ２・Ｆ３
も、このような構成および機能について最前段のＣＶＣ
ミルＦ１と相違はない。

【００２４】こうしたＣＶＣミルＦ１・Ｆ２・Ｆ３を前
段に配置したのは、鋼板Ｐのクラウン（形状）を好適に
保つためである。後述する後段の異径ロールミルＦ４・
Ｆ５・Ｆ６では、細粒鋼圧延の際、加工発熱に起因した
サーマルクラウン等が発生しやすいため、前段に置いた
これらＣＶＣミルＦ１・Ｆ２・Ｆ３によってあらかじめ
板クラウンを修正し、鋼板Ｐの中絞り等を軽減できるよ
うにしたのである。なお、各ＣＶＣミルＦ１・Ｆ２・Ｆ
３のワークロール（１ａ・１ｂ等）には、可変速制御手
段を付属した交流モータ（図示せず）を、減速機や自在
継手（いずれも図示せず）を介してそれぞれ接続してい
る。

【００２５】続く後段の３スタンドとしては、いわゆる
異径ロールミルＦ４・Ｆ５・Ｆ６をやはりタンデムに配
置している。前述のＣＶＣミルＦ１・Ｆ２・Ｆ３を含む
全６スタンドのスタンド間隔は、等しく５．５ｍであ
る。ＣＶＣミルＦ１から数えて第４スタンドにあたる異
径ロールミルＦ４は、図１のようにワークロール４ａ・
４ｂとバックアップロール４ｃ・４ｄとからなる４重の
圧延機として構成し、この例では、ワークロール４ａ・
４ｂとして互いに直径の異なるものを使用している。ワ
ークロール４ａ・４ｂのうち下側にある大径のロール４
ｂのみを、減速機（図示せず）および自在継手を介し接
続したモータ（図示せず。可変速制御手段つき交流モー
タ）によって回転駆動し、上側の小径のロール４ａにつ
いては、回転を自在にして駆動力をかけないこととし
た。ワークロール４ａ・４ｂにはベンダー（図示せず）
を付設しているので、ワークロール４ａ・４ｂにベンデ
ィングをかけることが可能である。また各ワークロール
４ａ・４ｂにはＣＶＣ機能をも付与しており、正逆各向
きに１００ｍｍの範囲内で軸長方向へ両者を移動させる
ことができる。ワークロール４ａの径は４８０ｍｍ、ワ
ークロール４ｂの径は６００ｍｍとしたので、両者の平
均である等価ロール径は５４０ｍｍと小さい。以上のよ
うな構成および機能について、後方にある他の２段の異
径ロールミルＦ５・Ｆ６も上記の異径ロールミルＦ４と
相違はない。

【００２６】３スタンドの異径ロールミルＦ４・Ｆ５・
Ｆ６は、等価ロール径が小径であることと、一方のワー
クロール４ｂのみを駆動して鋼板Ｐに剪断力を作用させ
ることから、比較的低い圧延荷重でも圧下率の高い（た
とえば圧下率５０％の）圧延を実施できる。そのため、
小さな圧延荷重にて、細粒鋼圧延のための大圧下圧延等
を極端な程度にまでも行うことができ、しかもその際、
圧延荷重が小さいために、厚さ２ｍｍ前後の薄板の圧延
であっても、ロール偏平やエッジドロップによる不都合
を回避することができる。

【００２７】細粒鋼圧延を連続的に行うためには、鋼板
Ｐを十分に冷却して適切な温度範囲に保つ必要があるた
め、熱間圧延設備Ａにおける後段のスタンドＦ４・Ｆ５
・Ｆ６の各後部または前部に、図１のとおりカーテンウ
ォール冷却装置７（図３に示す符号７Ａ〜７Ｈ）を配置
している。冷却装置７のそれぞれは、上方または下方に
設けたヘッダーから鋼板Ｐの全幅表面へ向けて、幕状
（カーテンウォール状）に大量の常温冷却水（ラミナー
フロー。たとえば図３中の符号ｆ）を流し当てる冷却手
段である。幕状に流す冷却水の厚さ（幕厚）は１０ｍｍ
以上必要であり、１６ｍｍ程度あることが冷却効果の面
で望ましい。各冷却装置７における冷却水量は、鋼板Ｐ
の単位幅（１ｍ）あたり１００〜５００ｍ³／ｈの範囲
内で調整可能とし、冷却による鋼板Ｐの温度降下が２０
℃／ｓｅｃ以上になるようにする。強い圧下を加える場
合等には単位幅あたりに３５０ｍ³／ｈの冷却水を使用
するが、その場合の鋼板Ｐの温度降下は、板厚と速度と
の積が１２００ｍｍ・ｍｐｍであるとき６０〜８０℃／
ｓｅｃ（加工発熱による温度上昇を含めて４０℃／ｓｅ
ｃ前後）に達する。

【００２８】冷却装置７は図３のとおり鋼板Ｐの上方お
よび下方の位置に複数配置し、上方では、スタンドＦ４
の後部とスタンドＦ５の前部および後部、スタンドＦ６
の前部および後部にそれぞれ冷却装置７Ａ・７Ｂ・７Ｄ
・７Ｅ・７Ｇを配置し、下方については、スタンドＦ４
・Ｆ５・Ｆ６の後部にそれぞれ冷却装置７Ｃ・７Ｆ・７
Ｈを配置している。これらのうち冷却装置７Ｈは第６段
スタンドＦ６の後部においてローラテーブルＴのフレー
ムに取り付け、他の冷却装置７Ａ〜７Ｇは、各スタンド
のハウジングに取り付けている。

【００２９】このような冷却装置７を後段３スタンドの
ミルＦ４・Ｆ５・Ｆ６の各出側等にて使用することによ
り、著しい加工発熱をともなう大圧下圧延法や制御圧延
法を行う場合にも、各ミルＦ４・Ｆ５・Ｆ６での温度上
昇を抑制して鋼板Ｐを適切な温度範囲に保ち、かつ、圧
延後に微細組織が粒成長を起こすことを抑制することが
できる。なお、熱間圧延設備Ａの下流側にあるランアウ
トテーブル（前記。図示せず）においても、粒成長を防
止すべく冷却水にて鋼板Ｐを冷却する。

【００３０】また、図１のように熱間仕上圧延設備Ａで
は、最終段スタンドであるミルＦ６の出側であってカー
テンウォール冷却装置７（７Ｇ・７Ｈ）から数百ｍｍ〜
１ｍほど下流側の位置に、水噴射スプレー８を配置して
いる。これは、冷却装置７Ｇ・７Ｈによって鋼板Ｐの表
面に載った冷却水を除去するためのもので、複数配置し
たノズル（図示せず）より鋼板Ｐの表面に向けて斜め前
方へ、圧延材の幅方向にも広がるように加圧水を吹き出
すものである。このような水噴射スプレー８を使用すれ
ば、冷却装置７の作用で鋼板Ｐ上に載った冷却水を円滑
に除去できるので、その下流側にある各種計測器（温度
計など。図示せず）によって、圧延後の鋼板Ｐに関する
種々の値（圧延終了温度など）を適切に計測できる。計
測の精度が高いと、冷却水量の制御等を通して圧延終了
温度など圧延条件を正確に制御することが可能になる。
この水噴射スプレー８の下流側であって最終段のミルＦ
６より約２ｍ下流側に設置した温度計によって鋼板Ｐの
圧延終了温度を計測し、その計測結果を受けた演算・操
作手段（図示せず）によって、各カーテンウォール冷却
装置７（とくに最終段のミルＦ６をはさむ装置７Ｅ・７
Ｇ・７Ｈ）の冷却水量を増減させる。フィードバック制
御によって圧延終了温度をコントロールし、それを適切
な範囲内に維持するのである。

【００３１】以上のように構成した連続熱間圧延設備Ａ
では、生産性をともなう十分な速度（たとえば７〜９ｍ
／ｓｅｃ）で、厚さ２〜６ｍｍ程度の良好な細粒鋼熱延
鋼板Ｐを生産することができる。具体的には、累積歪み
（前記した加重積算値であるε_c）が０．６以上になる
ように圧延しながら、後段のミルＦ４・Ｆ５・Ｆ６の各
後部においてカーテンウォール型冷却装置７により強冷
却を行うことにより、炭素含有量・合金元素含有量がと
もに低い鋼を圧延材としながらも平均フェライト粒径が
３〜７μｍ程度の好ましい細粒鋼鋼板Ｐを生産できた。
細粒鋼であっても伸びの低いことがあり得るが、そのよ
うなデメリットを排除することも可能となった。後に示
す実施例ａはその一例である。

【００３２】このような生産が可能であるのは、金属組
織上の影響が強い後段のスタンドにおいて、冷却能力の
高いカーテンウォール冷却装置７を使用して鋼板Ｐの温
度を適切な範囲に保ちながら、小径の異径ロールミルＦ
４・Ｆ５・Ｆ６により、上記の累積歪みをもたらす高圧
下率の圧延を実施できるからである。ミルＦ４・Ｆ５・
Ｆ６ではロール偏平やエッジドロップを回避でき、また
各ミルＦ１〜Ｆ６のＣＶＣ機能によってクラウン制御が
行えるために、板厚の薄くなる後段においても鋼板Ｐの
蛇行や形状の悪化を抑制できる。そのため、この設備Ａ
では、細粒鋼圧延を余裕をもって円滑に行い、かつ鋼板
Ｐを形状精度の高いものとすることも可能である。

【００３３】上記のような条件によって好ましい細粒鋼
鋼板Ｐを生産できることは、圧延設備Ａを用い、鋼板Ｐ
への冷却の強さ（圧延終了温度）や圧下の程度（累積歪
み）を種々に変えて行った多くの試験・調査を通じて発
明者らが明らかにしたものである。そのような試験・調
査の結果と、好ましい細粒鋼鋼板Ｐを得た実施例ａに関
するデータとを下記に示す。

【００３４】

【実施例】以上に述べた連続熱間圧延設備Ａを使用し、
表１に示す鋼種（他に有意量の成分を含まない）につい
て、パススケジュールと圧延終了温度とを種々に変更し
て試験圧延を行った。ただしいずれの場合も、最終段の
ミルＦ６の出側での板厚は２〜３ｍｍ、圧延速度は８〜
９ｍ／ｓｅｃである。

【表１】

【００３５】試験圧延によって得た多くの鋼板Ｐに関
し、厚さの中央部においてフェライト粒径を測定し、圧
延時の累積歪みおよび仕上温度（圧延終了温度）との関
係を調査した。累積歪みを横軸にとってフェライト粒径
（縦軸）との関係を表すと図４のようになる。図中、記
号●は仕上温度がＡｒ₃変態点±１０℃の範囲内にある
データを示し、▲は同温度がＡｒ₃変態点−１０℃を下
回ったデータ、■は同温度がＡｒ₃変態点＋１０℃を超
えたデータを示している（図４〜図８において同じ）。
図４によれば、仕上温度がＡｒ₃変態点＋１０℃を超え
る場合には累積歪みの増大とともにフェライト粒径が小
さくなる傾向がやや見受けられるものの、仕上温度がそ
れ以外である場合には、累積歪みを大きくしてもフェラ
イト粒径はほとんど小さくならない。

【００３６】一方、仕上温度を横軸にとってフェライト
粒径（縦軸）との関係を表したものが図５である。この
図５によれば、仕上温度が低いほどフェライト粒径が明
らかに小さくなることが分かる。

【００３７】また、製造した各鋼板Ｐについて機械的性
質を調査し、その結果をフェライト粒径等と関係づけて
図６〜図８にまとめた。各図において横軸には、粒径
（μｍ）を−１／２乗した値をとっている。図６はフェ
ライト粒径と引張強さ（ＭＰａ）との関係を、図７はフ
ェライト粒径と伸び（％）との関係をそれぞれ示す。こ
れらによると、フェライト粒径が小さい（横軸の右寄
り）ほど引張強さが高い傾向にあるものの、仕上温度が
Ａｒ₃変態点−１０℃を下回る場合（図中の▲）には、
フェライト粒の微細化につれて伸びが低下することが分
かる。引張強さと伸びとの積（ＭＰａ×％）も、図８に
よればＡｒ₃変態点−１０℃未満の場合には微細化とと
もに小さくなる。

【００３８】これらによってつぎの事実を把握すること
ができる。すなわち、 a) 上述の圧延設備Ａによってフェライト粒径の小さい
細粒鋼熱延鋼板Ｐを得るうえでは、累積歪みを高くする
よりも仕上温度を低めに設定する方が効果的である。 b) しかし、Ａｒ₃変態点に比べて仕上温度をあまりに
低くすると、細粒化は進んでも伸びが低下するため、強
度上のメリットが低下する。 c) 累積歪みを高くすべく高圧下をすることは圧延機の
構成やロールの消耗等に関連してコストがかさむこと等
を考え合わせると、累積歪みをあまり高くせずたとえば
０．６（望ましくは０．６５）以上で０．９未満の程度
にしながら、仕上温度を正確に管理することによって細
粒鋼鋼板Ｐを得るのが費用対効果の点で好ましい。仕上
温度をＡｒ₃変態点±５０℃の範囲内に保つなら、フェ
ライト粒径が４〜６μｍであって機械的強度のバランス
にすぐれた細粒鋼鋼板Ｐを生産できる。とくに引張強さ
の高い鋼板Ｐを得るためには、仕上温度をたとえばＡｒ
₃変態点−５０℃〜同変態点＋２０℃程度にし、伸びの
点でもすぐれた鋼板Ｐを得ようとすれば、たとえばＡｒ
₃変態点−２０℃〜同変態点＋５０℃程度にするとよ
い。ただし、各強度の高さとそれらのバランスの点で
は、Ａｒ₃変態点±１０℃の範囲内に仕上温度を保つの
が最も好ましい。

【００３９】こうして得た知見に基づいて良好な細粒鋼
鋼板Ｐを製造した実施例ａを、表２〜表４および図９に
紹介する。表２は、各ミルＦ１〜Ｆ６（出側）における
板厚（「粗バー厚」は粗圧延機の出側での板厚をさ
す）、圧下率（％）、歪み、累積歪み、および板幅を示
し、表３は、ミルＦ４〜Ｆ６の後部での各カーテンウォ
ール型冷却装置７の使用状況および仕上温度（圧延終了
温度）を示している。表４は、表１〜表３の条件によっ
て得た実施例ａの鋼板Ｐについて、板厚中央部でのフェ
ライト粒径および機械的性質を示す。そして、図９
（ａ）・（ｂ）・（ｃ）は、実施例ａの鋼板Ｐについ
て、上表面付近と、それより厚さの１／４だけ内側の位
置、厚さの中央位置のそれぞれの箇所で結晶組織を撮影
した顕微鏡写真である。いずれの部分にも平均フェライ
ト粒径が４〜６μｍ程度の微細な組織が形成されてい
る。なお、図４〜図８のデータを得るための圧延もこの
実施例ａの圧延も、上述のとおり圧延設備Ａ（図１〜図
３参照）によって行ったものだが、累積歪みを０．６〜
０．９程度にする圧延なら、後段のスタンドとして前記
のような異径ロールミルＦ４〜Ｆ６を使用する必要はな
い（つまり、それらのミルが直径６００〜７００ｍｍ程
度の上下同径のワークロールを有するものであっても足
りる）と推測される。また、その程度の累積歪みで足り
るなら加工発熱にともなうサーマルクラウンも著しくな
いと予想されるため、ＣＶＣ機能やベンディング機能に
ついても、ミルＦ１〜Ｆ６に付与する必要性は低いと考
えられる。

【表２】

【表３】

【表４】

【００４０】

【発明の効果】請求項１に記載した連続熱間圧延方法に
よれば、実用上の品質が十分に高い細粒鋼熱延鋼板を、
緩和された製造条件にしたがってきわめて低コストで製
造することができる。カーテンウォール型冷却手段によ
り鋼板を強く冷却できるため、圧延終了温度を正確に管
理するなどして、好ましい細粒鋼鋼板の円滑な製造が可
能になる。均一な冷却を実現できるため鋼板の全幅にわ
たって組織を均一化できるという利点もある。

【００４１】請求項２に記載の連続熱間圧延方法ならと
くに、伸びが高いとともに、フェライト粒径が小さくて
他の機械的性質にもすぐれた、好ましい細粒鋼鋼板を製
造することができる。

【００４２】

【００４３】請求項３に記載の圧延方法は、機械的性質
のバランスが高くて溶接性等にもすぐれ、用途が広くて
比較的低価な細粒鋼鋼板を生産するものであり、社会的
貢献度の点でも生産の経済合理性の点でも好ましい。請
求項４に記載した連続熱間圧延方法によれば、圧延終了
温度を適切に計測して正確に管理することが可能なの
で、上述のように好ましい細粒鋼熱延鋼板を生産でき
る。

【００４４】請求項５に記載した連続熱間圧延設備によ
ると、鋼板に対する冷却強さを適切に管理しながら上記
各請求項の圧延方法を実現することができ、費用対効果
の面で有利に細粒鋼鋼板を製造することが可能になる。

【００４５】請求項６に記載の圧延設備なら、冷却強さ
や鋼板温度をとくに正確に管理できるようになり、圧延
設備の運転を円滑に継続することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の一形態である連続熱間圧延設備Ａ
について、全体配置を概念的に示す側面図である。

【図２】図２（ａ）・（ｂ）・（ｃ）の各図は、図１の
圧延設備Ａのうち、前段にあるミルＦ１等に関してＣＶ
Ｃ機能を説明するための模式図である。

【図３】圧延設備Ａのうち後段のミルＦ４〜Ｆ６とその
付近について詳細を示す側面図である。

【図４】試験圧延によって得た種々の鋼板Ｐに関し、累
積歪みとフェライト粒径等との関係を示す線図である。

【図５】試験圧延によって得た種々の鋼板Ｐに関し、仕
上温度（圧延終了温度）とフェライト粒径等との関係を
示す線図である。

【図６】試験圧延によって得た種々の鋼板Ｐに関し、フ
ェライト粒径と引張強さ等との関係を示す線図である。

【図７】試験圧延によって得た種々の鋼板Ｐに関し、フ
ェライト粒径と伸び等との関係を示す線図である。

【図８】試験圧延によって得た種々の鋼板Ｐに関し、フ
ェライト粒径と引張強さ×伸び等との関係を示す線図で
ある。

【図９】図９（ａ）・（ｂ）・（ｃ）は、実施例によっ
て得た鋼板Ｐについて、上表面付近と、それより厚さの
１／４だけ内側の付近と、厚さの中央付近との各箇所で
結晶組織を撮影した顕微鏡写真である。

【符号の説明】

Ａ熱間圧延機Ｆ１〜Ｆ６ミル７（７Ａ〜７Ｈ）カーテンウォール冷却装置８水噴射スプレー

フロントページの続き (72)発明者森本敬治大阪市大正区船町１丁目１番66号株式会社中山製鋼所内 (72)発明者高橋昌範兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者足立明夫兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者高岡真司兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (56)参考文献材料とプロセス，Ｖｏｌ．14 （2001），Ｎｏ．５，第1157−1160頁小指軍夫著「制御圧延・制御冷却」（1997年２月10日），株式会社地人書館発行，第17−31，93−101頁 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 1/26 B21B 45/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】タンデムに配置された複数スタンドのミ
ルを用い、加熱した鋼板を、累積歪みが０．６以上にな
るように圧延しながら、後段の２スタンド以上のミルの
出側においてカーテンウォール型冷却手段により冷却す
ることとし、上記の累積歪みをとりながら引張強さと伸
びとの積が最大域になる圧延終了温度を知見し、それに
基づいて圧延終了温度を管理することを特徴とする連続
熱間圧延方法。
【請求項２】圧延終了温度を、Ａｒ₃変態点−２０℃
以上であってＡｒ₃変態点＋５０℃以下の範囲内にする
ことを特徴とする請求項１に記載の連続熱間圧延方法。
【請求項３】炭素含有量が０．５％以下であり合金元
素の含有量が５％以下である鋼板を圧延して、内部の平
均フェライト粒径が３〜７μｍ程度の鋼板を得ることを
特徴とする請求項１または２に記載の連続熱間圧延方
法。
【請求項４】最終段のスタンドの出側において、上記
冷却手段の作用で鋼板上に載った冷却水を加圧水の噴射
スプレーにより除去したうえ圧延終了温度を計測し、そ
の計測結果に基づいてカーテンウォール型冷却手段の水
量を変更することにより、圧延終了温度の管理を行うこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の連続熱
間圧延方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の連続熱
間圧延方法を実施するための連続熱間圧延設備であっ
て、複数スタンドのミルがタンデムに配置されたうえ、
後段の２スタンド以上のミルの出側に圧延材に対するカ
ーテンウォール型冷却手段が配置され、さらに、同冷却
手段の水量を変更することにより圧延終了温度を管理す
る手段が付設されていることを特徴とする連続熱間圧延
設備。
【請求項６】最終段のスタンドの出側において上記冷
却手段の下流側に、圧延材上の冷却水を除去すべく、複
数のノズルより鋼板の表面に向けて斜め前方へ、幅方向
へ広がるように加圧水を吹き出す噴射スプレーが配置さ
れていることを特徴とする請求項５に記載の連続熱間圧
延設備。