JP3764350B2 - 厚板の製造方法及び圧延機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼構造物（船舶など）の部材として有用な厚板鋼板の製造方法、及びそのために使用する圧延機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
厚板鋼板を熱間圧延で製造する場合、加熱段階で生じる一次スケール、圧延段階で生じる二次スケールなどの異物が圧延ロールに噛み込む虞がある。そのため鋼板の先端が圧延ロールに噛み込む前から高圧水を鋼板に噴射し、この噴射を鋼板（板材）の後端まで継続することによってデスケーリングを行い、鋼板の表面を清浄している。例えば図６は、従来のデスケーリング方法を説明するための概略図である。この方法では、鋼板を圧延するための一対のワークロール２と、このワークロールの変形を防止するためのバックアップロール３とで構成された４段圧延機１ｚを使用する。前記ワークロール２の入口側には、複数のデスケーリングノズル４が幅方向に一列に配設されており、このノズル４は被圧延鋼板（圧延材）５の進入方向と逆らう方向に向けられている。そして被圧延鋼板５がワークロール２に噛み込む前から、前記ノズル４より高圧水を噴射し、鋼板の先端から後端に至るまでデスケーリングを行っている。しかし熱間圧延を複数パス繰り返す熱間リバース圧延において前記デスケーリングを実施した場合、圧延中の空気放冷及びデスケーリング水の噴射によって被圧延鋼板の四周部（先端部、後端部、両側部）が中央部よりも冷却されてしまい、温度差が顕著になる。そのため、四周部（特に、先端部及び後端部）の材質と中央部の材質とが異なってしまう。
【０００３】
先端部及び後端部と中央部との温度差を低減する技術として、特開昭６３−１３２７１５号公報及び特開平５−１０４１０３号公報開示の技術が知られている。前記特開昭６３−１３２７１５号公報には、圧延機の前後にデスケーリングヘッダ（配管）を配置し、このヘッダに形成された高圧水噴射ノズル（デスケーリングノズル）を圧延機側に向けると共に、この噴射ノズル位置を被圧延材先端が通過したときより被圧延材尾端が圧延機を抜けるまでの間のみ前記噴射ノズルから高圧水を噴射する方法が開示されている（請求項１）。しかしこのような方法でデスケーリングすると、圧延機の前のノズルで除去されたスケールがワークロールに噛み込み、被圧延材の表面を損傷する虞がある。そこでこの公報の実施例では、圧延機の後のノズルからのみ高圧水を噴射すれば、デスケーリングによって除去したスケールがワークロールに噛み込む虞はないとしている。しかし圧延機の後のノズルからのみ高圧水を噴射したとしても、被圧延材の鋼種や温度によっては、圧延後、次パスの圧延までのアイドルタイム中にスケールが発生する場合がある。そして圧延前にデスケーリングを行わないため、被圧延材の表面に厚いスケール層が付着したままで圧延を行うこととなり、スケールが圧壊され、鋼板表面は赤色を呈し、粉塵を発生する。また鋼板の表面が粗くなり、その部分の冷却が加速されて鋼板の温度ムラが生じる。
【０００４】
また前記特開平５−１０４１０３号公報には、スラブに対し幅出し圧延を行い、それに引き続いて仕上げ圧延を行う制御圧延鋼板の圧延方法において、前記幅出し圧延時に、幅方向中央部を優先的にデスケーリング水冷却（センタデスケーリング）を行い（当該公報の図（ｃ））、鋼板を９０度回転し（当該公報の図（ｄ））、前記幅方向を圧延方向にして仕上圧延する方法が開示されている。しかしこの方法では、幅出し圧延時に温度制御のためのセンタデスケーリング（幅方向中央部のデスケーリング）を行っており鋼板が厚いため、温度制御（温度の均一化）が困難であり、材質を均一にすることが困難である。さらに幅出圧延工程で温度制御できたとしても、仕上げ圧延工程を経るため、温度差が再び発生する虞もある。
【０００５】
一方、被圧延鋼板には、スキッドマーク（又はスキッド部）と称される部分がある。この部分は、被圧延鋼板を熱間圧延のために加熱する際にスキッドレールと接触していた部分であり周りに比べて温度が低い。このスキッドマーク部分とと他の部分との温度差を低減することも重要である。例えば、材料とプロセス，ｖｏｌ．７（１９９４），４０８〜４１１頁には、スキッドマーク部分と他の部分との温度差を低減するためには、皮下の一次スケールを完全に除去する、又は圧延中のスケール層厚を圧延条件により決定される臨界値以下に薄くし、スケールの圧壊を防止すればよいことを提案している。この提案は、スキッドマーク部分と他の部分とでは、圧延を繰り返した際の温度履歴が異なり、スキッドマーク部分に引っ張り応力が作用し、スキッドマーク部分のスケールが剥離して薄くなること、換言すればスキッドマーク以外の部分はスケール層が厚いこと、スケール層が厚くなると冷却速度が大きくなる（断熱層のパラドックス）こと、またスケール層が厚くなると圧延時の圧壊によって表面粗さが増大して冷却速度はさらに加速されること、従ってスキッドマーク以外の部分の温度が低くなってしまうこと、そのためスケールを完全に除去してスケール厚みを等しくすれば冷却速度も等しくなることを理由としている。しかしこの文献には、スケールを完全に除去しても、加速冷却鋼板の冷却むらを防止し均一冷却を達成するには限界があることも記載されている。
【０００６】
このように従来の技術では、厚板鋼板の先端部及び後端部と中央部との間の温度差を低減するのが困難であり、スキッドマーク部分とそれ以外の部分との間の温度差も低減するのが困難である。そのため材質がばらついたり、残留応力が発生する。材質がばらつくと、材質の異なる部分を切除して出荷する必要があり歩留まりが低下する。また残留応力が発生すると、冷間再矯正工程などの追加作業によって残留応力を除去する必要があり、煩雑である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、熱間リバース圧延によって厚板を製造するに際して、厚板鋼板の平面方向の温度差を低減し、厚板の材質を略均一化する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、リバース圧延において、被圧延鋼板の圧延ロール進入側の端部（先端部）に対しては水の噴射量を抑制すれば他の部分（高温部）との温度差を小さくできること、さらには前記高温部に対してはスケール層の厚みが薄く略均一になるまでデスケーリングすれば冷却速度をも略等しくでき、厚板の材質を略均一化できることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち上記目的を達成し得た本発明の厚板の製造方法とは、被圧延鋼板を熱間圧延するパスを複数回繰り返すと共に、少なくとも１つのパスにおいて被圧延鋼板に水を噴射してデスケーリングしながら熱間圧延する熱間リバース圧延によって厚板を製造する方法であって、前記デスケーリングするパスにおいて、被圧延鋼板の圧延ロール進入側の端部に対しては水の噴射量を抑制すると共に、進入側端部から所定長さ以降の下流側部分に対しては所定強さ以上で水を噴射してスケールを略完全に除去する。前記被処理鋼板の進入側端部から所定長さ以降の下流側部分において表面温度の高い部分と低い部分とがある場合には、高い部分と低い部分とに分けて水の噴射量及び噴射強さを調整するのが望ましい。すなわち表面温度が高い部分に対しては水の噴射量を多くしかつ噴射強さを強くして表面温度の高い部分と低い部分との温度差を低減すると共に、スケール厚さを略均一にするのが望ましい。このことにより、圧延後の冷却過程におけるスケールの剥離量を表面温度の高い部分と低い部分との間で略一致させ、冷却速度を略一致させることができる。また本発明では、水を噴射するための複数個のデスケーリングノズルを圧延ロールの入口側において幅方向に併設し、鋼板の幅方向の表面温度分布に合わせて各デスケーリングノズルからの水の噴射量を調節することにより、圧延方向と略直交する方向の温度差を低減してもよい。
【００１０】
本発明には熱間圧延ロールと、この圧延ロールの入口側に配設されかつ被圧延鋼板のスケールを略完全に除去するためのデスケーリングノズルと、このデスケーリングノズルに供給する噴射水の量及び強さを制御可能な制御手段と、前記圧延ロールにおける被圧延鋼板の噛み込みタイミングを検出するための検出手段とを備え、この検出手段の噛み込みタイミングの検出信号に応答して、被圧延鋼板の圧延ロール進入側の端部に対しては水の噴射量を抑制すると共に、進入側端部から所定長さ以降の下流側部分に対してはスケールを略完全に除去可能な強さの水の供給を指示するためのコントロール手段とを備えている圧延機も含まれる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では、加熱工程で加熱した被圧延鋼板を熱間リバース圧延し、圧延後に冷却（例えば、水冷却などによる加速冷却）する方法［例えば、熱加工制御法（Thermo−Mechanical−Control−Process）］によって厚板を製造している。
【００１２】
前記加熱工程では、汎用の加熱炉（バッチ炉、連続炉など、特に連続炉）を用いて加熱する。本発明は、スキッドレールを使用する連続炉（例えば、プッシャー式加熱炉、ウォーキングビーム式加熱炉など）を用いる場合に有利である。これらの炉を用いれば、スラブの長手方向もしくは幅方向に複数本（例えば、２本）のスキッドマークと称する低温部分が発生するものの、本発明によれば後述の熱間リバース圧延工程でスキッドマーク部分と他の部分（高温部）との温度差を低減できるため、スキッドマークが発生しても鋼材の材質を均質にできると共に、残留応力の発生を防止でき、鋼材の品質を略均一にできる。
【００１３】
なお前記加熱工程でのスラブの加熱温度は鋼板の種類に応じて適宜選択でき、例えば、１０００〜１２００℃程度である。
【００１４】
また前記熱間リバース圧延では、被圧延鋼板を熱間圧延するパスを複数回繰り返す。このようなリバース圧延では、鋼板の圧延方向先端部の温度が低くなり過ぎて、圧延方向の材質が不均一になり易い。またリバース圧延では、加圧ロールとの接触による温度低下と、その後の復熱を繰り返しながら鋼板の温度が低下していくため、鋼板にスキッドマーク部分などの低温部分がある場合、当該部分は圧延終了時にスケールが剥離し易い温度（Ａc1点〜Ａc3点程度）にまで冷却され、スケールが剥離し易くなると共に、周囲との温度差による残留応力が発生してスケールがさらに剥離し易くなる。そしてスケールが剥離すると、その後の冷却工程での冷却速度が遅くなり、周囲の温度の方がむしろ低下してしまい、温度差が発生する虞がある。ところが本発明によれば、圧延において特定のデスケーリング方法を採用しているため（後述）、リバース圧延であっても先端部やスキッドマーク部分とそれら以外の部分との温度差を略均一化できる。
【００１５】
すなわち本発明では、熱間リバース圧延において、前記複数のパスのうち少なくとも１つのパスでは、被圧延鋼板に水を噴射してデスケーリングする。なお前記デスケーリングするパスの数は、全パスの１〜８割程度、好ましくは１．５〜７割程度、さらに好ましくは２〜５割程度である。なおデスケーリングは、奇数パス及び偶数パスのいずれか一方に片寄るのではなく、奇数パス及び偶数パスの両パスにおいて略同じ回数行うのが望ましい。
【００１６】
そして前記デスケーリングパスにおいて、特定のデスケーリング方法を採用している。以下、添付図面を参照しつつさらに詳細に説明する。
【００１７】
図１はリバース圧延（デスケーリングパス）で使用する圧延機及びその圧延機を用いたデスケーリング方法の一例を示す概略図である。図１の圧延機１ａは、鋼板を圧延するための一対のワークロール２と、このワークロールの変形を防止するためのバックアップロール３とで構成された４段圧延機である。前記ワークロール２の入口側には、上下対象に前後に２列（合計４列）のデスケーリングヘッダ（図示せず）が配設されており、各デスケーリングヘッダには、それぞれ複数個のデスケーリングノズルが形成されている。すなわちデスケーリングノズル４ａ、４ｂは上下対象に前後に２列（合計４列）配設されており、各列では、複数のデスケーリングノズルが幅方向に配設されている。これらノズル４ａ、４ｂは被圧延鋼板（圧延材）５の進入方向と逆らう方向に向けられている。このような圧延機１ａを用いれば、以下に説明するような作用によって、デスケーリングできると共に、鋼材の平面方向の温度差を均一化しながら圧延できる。
【００１８】
すなわち被圧延鋼板５がワークロール２に噛み込む前は、デスケーリングノズル４ａ、４ｂからの水の噴射を停止し、被処理鋼板５が前進してワークロール２に噛み込むと、１列目のデスケーリングノズル４ａからの水の噴射を開始する。このようにすれば、被圧延鋼板の先端部から所定長さ以降の下流側部分（例えば、先端部から長さ２０００mm以降、好ましくは１５００mm以降、さらに好ましくは１２００mm以降の部分）に対してのみ高圧水をあてることができ、先端部との温度差を低減できると共に、スケール層の厚みを薄く略均一にできる。スケール層の厚みを薄く略均一にすると、スケール厚みによる冷却速度の違いを低減できるため、冷却工程後（加速冷却工程後など）の温度差をも低減できる。そのため鋼板の先端部から後端部に亘って温度を均一化でき、鋼板（厚板）の材質及び品質を略均一にできる。
【００１９】
なお先端部と、この先端部から所定長さ以降の下流側部分（高温部）との温度差を低減し、かつ前記高温部のスケールを略完全に除去できる限り、先端部においてデスケーリングを行なってもよい。図２は、先端部のデスケーリングも行なう例について説明するための概略図である。図２の例では、被圧延鋼板５がワークロール２に噛み込む前は、１列目のデスケーリングノズル４ａからのみ高圧水を噴射し、２列目のデスケーリングノズル４ｂからの水の噴射を停止する（図２（ａ）参照）。一部のデスケーリングノズルから水を噴射することによって、被圧延鋼板５の進入側の端部（先端部）のスケールを除去できると共に、他の一部のデスケーリングノズルの水の噴射を停止することによって、先端部の温度が低下し過ぎるのを防止できる。
【００２０】
被処理鋼板５が前進してワークロール２に噛み込むと、２列目のデスケーリングノズルからも水を噴射する（図２（ｂ）参照）。すなわち被圧延鋼板の先端部から所定長さ以降の下流側部分に対して、前記先端部よりも水の噴射量を多くする。そのため、略完全にデスケーリングしてスケール層を薄く均一にできると共に、温度の低い先端部との温度差を低減できる。
【００２１】
さらに図２の圧延機１ａを用いれば、被処理鋼板５が先端部以外に表面温度が低い部分（例えば、スキッドマーク）を有していても、当該低温部の水の噴射量を高温部より少なくすることにより（すなわち、高温部の水の噴射量を低温部より多くすることにより）当該部分をデスケーリングしながら、他の部分（高温部）との温度差を低減できる。図２（ｃ）は表面温度が低い部分（スキッドマークなど）を有する被処理鋼板を圧延する方法の一例を示す概略図である。図２（ｃ）の例では、被圧延鋼板の圧延方向と略直交する方向に複数本（例えば、２本）のスキッドマークが形成されている。そして前記複数本のスキッドマークのうち、ある一本のスキッドマーク６がノズル４ａ、４ｂからの水の噴射領域にさしかかると、２列目のノズル４ｂからの水の噴射を停止し、スキッドマーク６が水の噴射領域を通過するとノズル４ｂからの水の噴射を再開する。表面温度が低い部分（スキッドマーク部分など）のみ、ノズル４ｂからの水の噴射を停止することによって、表面温度が低い部分（スキッドマーク部分など）のスケールを除去しながら、当該部分と他の部分（高温部）との温度差をも低減できる。低温部及び高温部の温度差を低減すると、残留応力の発生を抑制できるため冷却工程（加速冷却工程など）でのスケールの剥離量を低温部と高温部とで略等しくすることができ、冷却速度を略一致させることができる。しかも冷却前の温度差も殆どないため、冷却速度を略等しくすることによって、冷却後の温度差を略無くすことができ、鋼板（厚板）の材質及び品質を略均一にできる。
【００２２】
前記図１、２（ａ）〜（ｃ）に示した水の噴射量及び噴射強さの制御、すなわち先端部、低温部（スキッドマーク部分など）、及びそれら以外の部分（高温部）に対する水噴射の制御を整理すると、以下の通りである。
【００２３】
先端部
高温部に比べて水の噴射量を少なくして高温部との温度差を低減する。水の噴射強さは、スケールを薄くできる程度であってもよいが、スケールを薄くできない程度であってもよく、スケールを除去しなくてもよい。
【００２４】
具体的には、水量（鋼板の幅１ｍ、圧延速度１ｍ／s当たりの水量）は、例えば、０×１０-4ｍ3以上、６×１０-4ｍ3以下（好ましくは４．５×１０-4ｍ3以下、さらに好ましくは３×１０-4ｍ3以下）である。水圧は、例えば、０〜２．５ＭＰａ程度である。
【００２５】
低温部（スキッドマーク部分など）
高温部に比べて水の噴射量を少なくして高温部との温度差を低減する。水の噴射強さは、スケールを略完全に除去できる程度であることが多い。
【００２６】
具体的には、水量（鋼板の幅１ｍ、圧延速度１ｍ／s当たりの水量）は、例えば、０×１０-4ｍ3以上（好ましくは３×１０-4ｍ3以上）、１２×１０-4ｍ3以下（好ましくは９×１０-4ｍ3以下）である。水圧は、例えば、０ＭＰａ以上（好ましくは１ＭＰａ以上、さらに好ましくは２．５ＭＰａ以上）、６ＭＰａ以下（好ましくは４ＭＰａ以下）である。
【００２７】
高温部
先端部及び低温部よりも水の噴射量を増大する。さらに水の噴射強さは、スケールを略完全に除去できる程度である。
【００２８】
具体的には、水量（鋼板の幅１ｍ、圧延速度１ｍ／s当たりの水量）は、例えば、０×１０-4ｍ3より大きく（好ましくは１×１０-4ｍ3以上、さらに好ましくは６×１０-4ｍ3以上、特に９×１０-4ｍ3以上）、１２×１０-4ｍ3以下である。水圧は、例えば、４〜８ＭＰａ程度である。
【００２９】
高温部のスケール除去後のスケール層の厚みは、例えば、２０μｍ以下、好ましくは１２μｍ以下（特に、５μｍ以下）である。なおスケール層を真に完全に除去するのは困難であり、通常、５μｍ以上である。
【００３０】
また先端部と高温部との温度差は、圧延後（全パス終了後）の温度差で、例えば、５０℃以下（好ましくは４５℃以下、さらに好ましくは４０℃以下）、０℃以上（通常１０℃以上、より一般的には２０℃以上）である。また低温部（スキッドマーク部）と高温部との温度差は、圧延後（全パス終了後）の温度差で、例えば、３０℃以下（好ましくは２０℃以下、さらに好ましくは１０℃以下）、０℃以上（通常１０℃以上、より一般的には１５℃以上）である。
【００３１】
先端部から高温部（先端部から所定長さ以降の下流側部分）への水噴射の切り替えのタイミングは、被圧延鋼板５のワークロール２への噛み込みに基づいて行なえばよく、例えば、噛み込む前（所定時間前、例えば直前）でもよく、被圧延鋼板５が噛み込んだときでもよく、噛み込んでから所定時間経過した後でもよい。
【００３２】
水噴射の制御は目視によって行ってもよいが、センサなどを備えた制御システムを利用すると簡便である。図３は、図２に示す水噴射の制御に利用する制御システムの一例を説明するための概略図である。
【００３３】
図３の例では、前記圧延機１ａには、ワークロール２への被圧延鋼板５の噛み込みを検出するための検出手段（ロードセル、光センサなど、この例ではロードセル）１１と、圧延時の板厚を検出するための検出手段（この例では、圧下位置検出器）１２とが取り付けられており、これら検出手段からの噛み込みの検出信号と板厚の検出信号とがコントロール手段１５に送られる。このコントロール手段１５は、制御回路１３と入力手段（コンピューター端末など）１４とで構成されており、前記入力手段１４からは、圧延に関する情報（圧延長さ、圧延幅、デスケーリングタイミング、使用ヘッダ本数テーブル、圧延速度など）が必要に応じて入力される。また前記コントロール手段１５には、被処理鋼板の表面温度を読み取って温度信号をこのコントロール手段１５に送信するための温度センサ１７も接続している。このコントロール手段１５は、これら各検出器（又はセンサ）からの情報を利用して、デスケーリングのタイミングを制御している。
【００３４】
より詳細には、１列目のデスケーリングノズル４ａへの水の供給量を制御するための第１の制御バルブ１６ａと、２列目のデスケーリングノズル４ｂへの水の供給量を制御するための第２の制御バルブ１６ｂとで構成された制御手段を用いる。前記第１および第２の制御バルブ１６ａは、前記コントロール手段１５に接続しており、このコントロール手段１５の指示に応じてバルブの開度が調整される。
【００３５】
例えば、前記図２（ａ）に示すように被圧延鋼板５がワークロール２に噛み込む前には、ロードセルからの非噛み込み信号がコントロール手段１３に送られ、このコントロール手段１３からの指示に従って、１列目のデスケーリングノズル４ａに通じるバルブ１６ａは開となり、２列目のデスケーリングノズル４ｂに通じるバルブ１６ｂは閉となる。
【００３６】
また前記図２（ｂ）に示すように被圧延鋼板５がワークロール２に噛み込むと、ロードセルからの噛み込み信号に応じて、２列目のデスケーリングノズル４ｂに通じるバルブ１６ｂが開となる。
【００３７】
前記図２（ｃ）に示すように低温部分（スキッドマーク部分）が水の噴射領域に近づく場合には、その位置及び長さ（圧延方向の長さ）を温度センサ１４で読み取り、圧延速度などの情報に基づいてコントロール手段１３が２列目ノズル４ｂの噴射停止及び再開のタイミングを計算し、計算結果に基づいてバルブ１６ｂに開閉信号を送る。
【００３８】
なお前記制御システムにおいて、圧下位置検出器１２は必ずしも必要ではない。またスキッドマーク部分の温度制御を行わない場合、温度センサ１７も必ずしも必要ではない。
【００３９】
また図２の例とは異なる制御を行なう場合、各制御の目的に応じてコントロールすればよい。例えば、図１のようにデスケーリングノズルの一部しか使用せずかつ先端部に対しては水噴射を行なわない場合、２列目ノズル４ｂに接続するバルブ１６ｂは常時閉にしてもよい。さらには後述するようにノズルを１列だけ配設する場合、第１の制御バルブだけを使用し、その開度を調節すればよい。
【００４０】
本発明では被圧延鋼板の幅方向（圧延方向と略直交する方向）の温度差を低減してもよく、その場合、幅方向に配設されたデスケーリングヘッダからの水の噴射強さを被圧延鋼板の幅方向の表面温度分布に合わせて調節すればよい。例えば、被圧延鋼板の幅方向端部は空冷とデスケーリング水による水冷との２つの抜熱作用によって幅方向中央部よりも温度が低くなり易いため、幅方向端部にいくに従って幅方向中央部よりも水の噴射量及び／又は噴射強さ（特に噴射量）を抑制することが多い。また被圧延鋼板の圧延方向と略平行する方向に複数本のスキッドマークがある場合には、スキッドマーク部の水の噴射量及び／又は噴射強さ（特に噴射量）をスキッドマーク部以外よりも抑制してもよい。前記水量の抑制は、ＯＮ−ＯＦＦ式制御などのように断続的に行なってもよい。
【００４１】
本発明に使用する圧延機は、４段式圧延機に限られず、汎用の圧延機はいずれも使用できる。
【００４２】
またデスケーリングノズルは、圧延機の入口側のみならず、入口側及び出口側の両方に配設してもよい。
【００４３】
さらに入口側のノズルは、必ずしも前後に２列配設する必要はなく、１列だけ配設してもよく（複数列配設して１列だけ使用する場合も含む）、３列以上配設してもよい。ノズルの列数に拘わらず、各列トータルの水噴射を制御することによって、図１、２（ａ）〜（ｃ）と同様にして水の噴射量及び噴射強さ並びに噴射のタイミングを制御できる。
【００４４】
本発明によれば、デスケーリングによってスケールを略完全に除去しているため、スケールが発生し易い鋼種を用いても温度差の発生や残留応力の発生を効果的に防止でき、厚板の材質や品質を略均一にできる。本発明において有利に使用できる鋼種（スケールが発生し易い鋼種）としては、例えば、成分組成が下記の通りである鋼が例示できる。
【００４５】
Ｃ：０．１〜０．２質量％
Ｓｉ：０．１〜０．５質量％
Ｍｎ：０．５〜１．５質量％
Ｐ：０．０３質量％以下（０質量％を含まず）
Ｓ：０．０２質量％以下（０質量％を含まず）
Ａｌ：０．０１〜１．０質量％
なお残部は実質的にＦｅ及び不可避的不純物であってもよく、他の元素（Ｔｉ，Ｎｂなど）を含有していてもよい。Ｔｉ及び／Ｎｂを含有する場合、Ｔｉ量は０．０５質量％以下程度、Ｎｂ量は０．０５質量％以下程度であってもよい。
【００４６】
特にスケールが発生し易い鋼種としては、下記鋼種１及び鋼種２が例示できる。
【００４７】
［鋼種１］
Ｃ：０．１２〜０．１６質量％
Ｓｉ：０．１７〜０．２７質量％
Ｍｎ：１．００〜１．１５質量％
Ｐ：０．０２５質量％以下（０質量％を含まず）
Ｓ：０．０１２質量％以下（０質量％を含まず）
Ａｌ：０．０１８〜０．０５質量％
残部はＦｅ及び不可避的不純物である。
【００４８】
［鋼種２］
Ｃ：０．１３〜０．１５質量％
Ｓｉ：０．３０〜０．４０質量％
Ｍｎ：１．２０〜１．３０質量％
Ｐ：０．０１０質量％以下（０質量％を含まず）
Ｓ：０．００２質量％（０質量％を含まず）
Ａｌ：０．０２〜０．０５質量％
Ｔｉ：０．００９〜０．０１５質量％
Ｎｂ：０．００５〜０．０１質量％
また本発明によれば、厚板の材質や品質を略均一にできる。そのため、厚板を切断した後でも厚板が変形する虞がなく、鋼板の平坦度を高めることもできる。例えば、板厚９〜１００mm程度（好ましくは１５〜７０mm程度）の平坦度の高い厚板を製造できる。また本発明では、幅方向の温度差をも低減できるため、異幅鋼板（圧延方向で幅が変化する鋼板）を有利に製造できる。
【００４９】
本発明によって得られた厚板は、材質や品質が略均一なため、鋼構造物（船舶、橋梁、圧力容器、大径鋼管など、特に船舶）の部材として有利に使用できる。
【００５０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００５１】
実施例１及び比較例１
表面温度１１４０℃（スキッドマーク部分の温度１１２０℃）に加熱したスラブ（厚さ２３５mm、幅１７００mm、長さ２７７０mm）を粗ミル（粗圧延ロール）にて巾出し圧延することによって得られたリバース圧延用鋼板（厚さ６６．０mm、幅３０００mm、長さ５６００mm）を用いて、１０パスの熱間リバース圧延を行った。前記１０パスのうち、第１パス、第３パス、及び第５パスにおいて、図２に示すデスケーリング方法に従ってデスケーリングを行なった（表１参照）。なお、鋼板の圧延方向の両側の端部のうち片側のみしかデスケーリングされないため、奇数パスのみのデスケーリングを行うことは少ないものの、この実施例ではデスケーリング方法の違いによる効果を明確にするため、奇数パスのみのデスケーリングを行った。
【００５２】
ただし図２の例とは異なり、先端部に対する１列目ノズル４ａからの水の噴射は行わなかった。先端部、スキッドマーク部分及びそれら以外の部分（高温部）に対する水噴射の制御は、下記表２に示す通りである。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
得られた鋼板（厚さ２６．０ｍｍ、幅３０００ｍｍ、長さ１４２００ｍｍ）の各部位のスケール厚み及び温度は表３及び図４に示す通りである。この鋼板を水冷によって約５８０℃まで加速冷却した。加速冷却後の厚板の各部位の降伏強度を測定し、図５に示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】
表３及び図４〜５から明らかなように、比較例では先端部の温度は高温部よりも約６０℃も低く、かつ高温部の温度が均一になるのは先端部から長さ約１０００ｍｍ以降の部分であるのに対して、実施例では先端部と高温部との温度差を約３０℃程度に半減でき、さらには先端部から長さ約５００ｍｍ以降の部分で温度を均一にできる。そのため比較例の厚板では先端部の降伏強度と高温部の降伏強度との差が約３５ＭＰａもあるのに対して、実施例では先端部の降伏強度と高温部の降伏強度との差を約１８ＭＰａ程度にまで低減できる。また高温部（降伏強度の定常部）から＋１０ＭＰａ程度までを鋼板として使用するとすると、比較例では先端から約７００ｍｍまでの部分を切り捨てる必要があるのに対して、実施例では先端から約４００ｍｍまでの部分だけを切り捨てればよく、切り捨て代を約３００ｍｍ程度低減できる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、被圧延鋼板の先端部に対する水の噴射量を抑制すると共に、先端部から所定長さ以降の下流側部分に対しては水の噴射を強くしてスケーリングを略完全に除去しているため、厚板鋼板の平面方向（特に圧延方向）の温度差を低減でき、厚板の材質を略均一化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のデスケーリング方法の一例を説明するための概略図である。
【図２】図２は本発明のデスケーリング方法の他の例を説明するための概略図である。
【図３】図３は本発明で使用する制御システムの一例を説明するための概略図である。
【図４】図４は実施例及び比較例で得られた鋼板の先端からの距離と表面温度との関係を示すグラフである。
【図５】図５は実施例及び比較例で得られた鋼板の先端からの距離と降伏強度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は従来のデスケーリング方法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１ａ…圧延機
２…圧延ロール
４ａ、４ｂ…デスケーリングヘッダ
１６ａ、１６ｂ…制御手段
１１…検出手段
１５…コントロール手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼構造物（船舶など）の部材として有用な厚板鋼板の製造方法、及びそのために使用する圧延機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
厚板鋼板を熱間圧延で製造する場合、加熱段階で生じる一次スケール、圧延段階で生じる二次スケールなどの異物が圧延ロールに噛み込む虞がある。そのため鋼板の先端が圧延ロールに噛み込む前から高圧水を鋼板に噴射し、この噴射を鋼板（板材）の後端まで継続することによってデスケーリングを行い、鋼板の表面を清浄している。例えば図６は、従来のデスケーリング方法を説明するための概略図である。この方法では、鋼板を圧延するための一対のワークロール２と、このワークロールの変形を防止するためのバックアップロール３とで構成された４段圧延機１ｚを使用する。前記ワークロール２の入口側には、複数のデスケーリングノズル４が幅方向に一列に配設されており、このノズル４は被圧延鋼板（圧延材）５の進入方向と逆らう方向に向けられている。そして被圧延鋼板５がワークロール２に噛み込む前から、前記ノズル４より高圧水を噴射し、鋼板の先端から後端に至るまでデスケーリングを行っている。しかし熱間圧延を複数パス繰り返す熱間リバース圧延において前記デスケーリングを実施した場合、圧延中の空気放冷及びデスケーリング水の噴射によって被圧延鋼板の四周部（先端部、後端部、両側部）が中央部よりも冷却されてしまい、温度差が顕著になる。そのため、四周部（特に、先端部及び後端部）の材質と中央部の材質とが異なってしまう。
【０００３】
先端部及び後端部と中央部との温度差を低減する技術として、特開昭６３−１３２７１５号公報及び特開平５−１０４１０３号公報開示の技術が知られている。前記特開昭６３−１３２７１５号公報には、圧延機の前後にデスケーリングヘッダ（配管）を配置し、このヘッダに形成された高圧水噴射ノズル（デスケーリングノズル）を圧延機側に向けると共に、この噴射ノズル位置を被圧延材先端が通過したときより被圧延材尾端が圧延機を抜けるまでの間のみ前記噴射ノズルから高圧水を噴射する方法が開示されている（請求項１）。しかしこのような方法でデスケーリングすると、圧延機の前のノズルで除去されたスケールがワークロールに噛み込み、被圧延材の表面を損傷する虞がある。そこでこの公報の実施例では、圧延機の後のノズルからのみ高圧水を噴射すれば、デスケーリングによって除去したスケールがワークロールに噛み込む虞はないとしている。しかし圧延機の後のノズルからのみ高圧水を噴射したとしても、被圧延材の鋼種や温度によっては、圧延後、次パスの圧延までのアイドルタイム中にスケールが発生する場合がある。そして圧延前にデスケーリングを行わないため、被圧延材の表面に厚いスケール層が付着したままで圧延を行うこととなり、スケールが圧壊され、鋼板表面は赤色を呈し、粉塵を発生する。また鋼板の表面が粗くなり、その部分の冷却が加速されて鋼板の温度ムラが生じる。
【０００４】
また前記特開平５−１０４１０３号公報には、スラブに対し幅出し圧延を行い、それに引き続いて仕上げ圧延を行う制御圧延鋼板の圧延方法において、前記幅出し圧延時に、幅方向中央部を優先的にデスケーリング水冷却（センタデスケーリング）を行い（当該公報の図（ｃ））、鋼板を９０度回転し（当該公報の図（ｄ））、前記幅方向を圧延方向にして仕上圧延する方法が開示されている。しかしこの方法では、幅出し圧延時に温度制御のためのセンタデスケーリング（幅方向中央部のデスケーリング）を行っており鋼板が厚いため、温度制御（温度の均一化）が困難であり、材質を均一にすることが困難である。さらに幅出圧延工程で温度制御できたとしても、仕上げ圧延工程を経るため、温度差が再び発生する虞もある。
【０００５】
一方、被圧延鋼板には、スキッドマーク（又はスキッド部）と称される部分がある。この部分は、被圧延鋼板を熱間圧延のために加熱する際にスキッドレールと接触していた部分であり周りに比べて温度が低い。このスキッドマーク部分とと他の部分との温度差を低減することも重要である。例えば、材料とプロセス，ｖｏｌ．７（１９９４），４０８〜４１１頁には、スキッドマーク部分と他の部分との温度差を低減するためには、皮下の一次スケールを完全に除去する、又は圧延中のスケール層厚を圧延条件により決定される臨界値以下に薄くし、スケールの圧壊を防止すればよいことを提案している。この提案は、スキッドマーク部分と他の部分とでは、圧延を繰り返した際の温度履歴が異なり、スキッドマーク部分に引っ張り応力が作用し、スキッドマーク部分のスケールが剥離して薄くなること、換言すればスキッドマーク以外の部分はスケール層が厚いこと、スケール層が厚くなると冷却速度が大きくなる（断熱層のパラドックス）こと、またスケール層が厚くなると圧延時の圧壊によって表面粗さが増大して冷却速度はさらに加速されること、従ってスキッドマーク以外の部分の温度が低くなってしまうこと、そのためスケールを完全に除去してスケール厚みを等しくすれば冷却速度も等しくなることを理由としている。しかしこの文献には、スケールを完全に除去しても、加速冷却鋼板の冷却むらを防止し均一冷却を達成するには限界があることも記載されている。
【０００６】
このように従来の技術では、厚板鋼板の先端部及び後端部と中央部との間の温度差を低減するのが困難であり、スキッドマーク部分とそれ以外の部分との間の温度差も低減するのが困難である。そのため材質がばらついたり、残留応力が発生する。材質がばらつくと、材質の異なる部分を切除して出荷する必要があり歩留まりが低下する。また残留応力が発生すると、冷間再矯正工程などの追加作業によって残留応力を除去する必要があり、煩雑である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、熱間リバース圧延によって厚板を製造するに際して、厚板鋼板の平面方向の温度差を低減し、厚板の材質を略均一化する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、リバース圧延において、被圧延鋼板の圧延ロール進入側の端部（先端部）に対しては水の噴射量を抑制すれば他の部分（高温部）との温度差を小さくできること、さらには前記高温部に対してはスケール層の厚みが薄く略均一になるまでデスケーリングすれば冷却速度をも略等しくでき、厚板の材質を略均一化できることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち上記目的を達成し得た本発明の厚板の製造方法とは、被圧延鋼板を熱間圧延するパスを複数回繰り返すと共に、少なくとも１つのパスにおいて被圧延鋼板に水を噴射してデスケーリングしながら熱間圧延する熱間リバース圧延によって厚板を製造する方法であって、前記デスケーリングするパスにおいて、被圧延鋼板の圧延ロール進入側の端部に対しては水の噴射量を抑制すると共に、進入側端部から所定長さ以降の下流側部分に対しては所定強さ以上で水を噴射してスケールを略完全に除去する。前記被処理鋼板の進入側端部から所定長さ以降の下流側部分において表面温度の高い部分と低い部分とがある場合には、高い部分と低い部分とに分けて水の噴射量及び噴射強さを調整するのが望ましい。すなわち表面温度が高い部分に対しては水の噴射量を多くしかつ噴射強さを強くして表面温度の高い部分と低い部分との温度差を低減すると共に、スケール厚さを略均一にするのが望ましい。このことにより、圧延後の冷却過程におけるスケールの剥離量を表面温度の高い部分と低い部分との間で略一致させ、冷却速度を略一致させることができる。また本発明では、水を噴射するための複数個のデスケーリングノズルを圧延ロールの入口側において幅方向に併設し、鋼板の幅方向の表面温度分布に合わせて各デスケーリングノズルからの水の噴射量を調節することにより、圧延方向と略直交する方向の温度差を低減してもよい。
【００１０】
本発明には熱間圧延ロールと、この圧延ロールの入口側に配設されかつ被圧延鋼板のスケールを略完全に除去するためのデスケーリングノズルと、このデスケーリングノズルに供給する噴射水の量及び強さを制御可能な制御手段と、前記圧延ロールにおける被圧延鋼板の噛み込みタイミングを検出するための検出手段とを備え、この検出手段の噛み込みタイミングの検出信号に応答して、被圧延鋼板の圧延ロール進入側の端部に対しては水の噴射量を抑制すると共に、進入側端部から所定長さ以降の下流側部分に対してはスケールを略完全に除去可能な強さの水の供給を指示するためのコントロール手段とを備えている圧延機も含まれる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では、加熱工程で加熱した被圧延鋼板を熱間リバース圧延し、圧延後に冷却（例えば、水冷却などによる加速冷却）する方法［例えば、熱加工制御法（Thermo−Mechanical−Control−Process）］によって厚板を製造している。
【００１２】
前記加熱工程では、汎用の加熱炉（バッチ炉、連続炉など、特に連続炉）を用いて加熱する。本発明は、スキッドレールを使用する連続炉（例えば、プッシャー式加熱炉、ウォーキングビーム式加熱炉など）を用いる場合に有利である。これらの炉を用いれば、スラブの長手方向もしくは幅方向に複数本（例えば、２本）のスキッドマークと称する低温部分が発生するものの、本発明によれば後述の熱間リバース圧延工程でスキッドマーク部分と他の部分（高温部）との温度差を低減できるため、スキッドマークが発生しても鋼材の材質を均質にできると共に、残留応力の発生を防止でき、鋼材の品質を略均一にできる。
【００１３】
なお前記加熱工程でのスラブの加熱温度は鋼板の種類に応じて適宜選択でき、例えば、１０００〜１２００℃程度である。
【００１４】
また前記熱間リバース圧延では、被圧延鋼板を熱間圧延するパスを複数回繰り返す。このようなリバース圧延では、鋼板の圧延方向先端部の温度が低くなり過ぎて、圧延方向の材質が不均一になり易い。またリバース圧延では、加圧ロールとの接触による温度低下と、その後の復熱を繰り返しながら鋼板の温度が低下していくため、鋼板にスキッドマーク部分などの低温部分がある場合、当該部分は圧延終了時にスケールが剥離し易い温度（Ａc1点〜Ａc3点程度）にまで冷却され、スケールが剥離し易くなると共に、周囲との温度差による残留応力が発生してスケールがさらに剥離し易くなる。そしてスケールが剥離すると、その後の冷却工程での冷却速度が遅くなり、周囲の温度の方がむしろ低下してしまい、温度差が発生する虞がある。ところが本発明によれば、圧延において特定のデスケーリング方法を採用しているため（後述）、リバース圧延であっても先端部やスキッドマーク部分とそれら以外の部分との温度差を略均一化できる。
【００１５】
すなわち本発明では、熱間リバース圧延において、前記複数のパスのうち少なくとも１つのパスでは、被圧延鋼板に水を噴射してデスケーリングする。なお前記デスケーリングするパスの数は、全パスの１〜８割程度、好ましくは１．５〜７割程度、さらに好ましくは２〜５割程度である。なおデスケーリングは、奇数パス及び偶数パスのいずれか一方に片寄るのではなく、奇数パス及び偶数パスの両パスにおいて略同じ回数行うのが望ましい。
【００１６】
そして前記デスケーリングパスにおいて、特定のデスケーリング方法を採用している。以下、添付図面を参照しつつさらに詳細に説明する。
【００１７】
図１はリバース圧延（デスケーリングパス）で使用する圧延機及びその圧延機を用いたデスケーリング方法の一例を示す概略図である。図１の圧延機１ａは、鋼板を圧延するための一対のワークロール２と、このワークロールの変形を防止するためのバックアップロール３とで構成された４段圧延機である。前記ワークロール２の入口側には、上下対象に前後に２列（合計４列）のデスケーリングヘッダ（図示せず）が配設されており、各デスケーリングヘッダには、それぞれ複数個のデスケーリングノズルが形成されている。すなわちデスケーリングノズル４ａ、４ｂは上下対象に前後に２列（合計４列）配設されており、各列では、複数のデスケーリングノズルが幅方向に配設されている。これらノズル４ａ、４ｂは被圧延鋼板（圧延材）５の進入方向と逆らう方向に向けられている。このような圧延機１ａを用いれば、以下に説明するような作用によって、デスケーリングできると共に、鋼材の平面方向の温度差を均一化しながら圧延できる。
【００１８】
すなわち被圧延鋼板５がワークロール２に噛み込む前は、デスケーリングノズル４ａ、４ｂからの水の噴射を停止し、被処理鋼板５が前進してワークロール２に噛み込むと、１列目のデスケーリングノズル４ａからの水の噴射を開始する。このようにすれば、被圧延鋼板の先端部から所定長さ以降の下流側部分（例えば、先端部から長さ２０００mm以降、好ましくは１５００mm以降、さらに好ましくは１２００mm以降の部分）に対してのみ高圧水をあてることができ、先端部との温度差を低減できると共に、スケール層の厚みを薄く略均一にできる。スケール層の厚みを薄く略均一にすると、スケール厚みによる冷却速度の違いを低減できるため、冷却工程後（加速冷却工程後など）の温度差をも低減できる。そのため鋼板の先端部から後端部に亘って温度を均一化でき、鋼板（厚板）の材質及び品質を略均一にできる。
【００１９】
なお先端部と、この先端部から所定長さ以降の下流側部分（高温部）との温度差を低減し、かつ前記高温部のスケールを略完全に除去できる限り、先端部においてデスケーリングを行なってもよい。図２は、先端部のデスケーリングも行なう例について説明するための概略図である。図２の例では、被圧延鋼板５がワークロール２に噛み込む前は、１列目のデスケーリングノズル４ａからのみ高圧水を噴射し、２列目のデスケーリングノズル４ｂからの水の噴射を停止する（図２（ａ）参照）。一部のデスケーリングノズルから水を噴射することによって、被圧延鋼板５の進入側の端部（先端部）のスケールを除去できると共に、他の一部のデスケーリングノズルの水の噴射を停止することによって、先端部の温度が低下し過ぎるのを防止できる。
【００２０】
被処理鋼板５が前進してワークロール２に噛み込むと、２列目のデスケーリングノズルからも水を噴射する（図２（ｂ）参照）。すなわち被圧延鋼板の先端部から所定長さ以降の下流側部分に対して、前記先端部よりも水の噴射量を多くする。そのため、略完全にデスケーリングしてスケール層を薄く均一にできると共に、温度の低い先端部との温度差を低減できる。
【００２１】
さらに図２の圧延機１ａを用いれば、被処理鋼板５が先端部以外に表面温度が低い部分（例えば、スキッドマーク）を有していても、当該低温部の水の噴射量を高温部より少なくすることにより（すなわち、高温部の水の噴射量を低温部より多くすることにより）当該部分をデスケーリングしながら、他の部分（高温部）との温度差を低減できる。図２（ｃ）は表面温度が低い部分（スキッドマークなど）を有する被処理鋼板を圧延する方法の一例を示す概略図である。図２（ｃ）の例では、被圧延鋼板の圧延方向と略直交する方向に複数本（例えば、２本）のスキッドマークが形成されている。そして前記複数本のスキッドマークのうち、ある一本のスキッドマーク６がノズル４ａ、４ｂからの水の噴射領域にさしかかると、２列目のノズル４ｂからの水の噴射を停止し、スキッドマーク６が水の噴射領域を通過するとノズル４ｂからの水の噴射を再開する。表面温度が低い部分（スキッドマーク部分など）のみ、ノズル４ｂからの水の噴射を停止することによって、表面温度が低い部分（スキッドマーク部分など）のスケールを除去しながら、当該部分と他の部分（高温部）との温度差をも低減できる。低温部及び高温部の温度差を低減すると、残留応力の発生を抑制できるため冷却工程（加速冷却工程など）でのスケールの剥離量を低温部と高温部とで略等しくすることができ、冷却速度を略一致させることができる。しかも冷却前の温度差も殆どないため、冷却速度を略等しくすることによって、冷却後の温度差を略無くすことができ、鋼板（厚板）の材質及び品質を略均一にできる。
【００２２】
前記図１、２（ａ）〜（ｃ）に示した水の噴射量及び噴射強さの制御、すなわち先端部、低温部（スキッドマーク部分など）、及びそれら以外の部分（高温部）に対する水噴射の制御を整理すると、以下の通りである。
【００２３】
先端部
高温部に比べて水の噴射量を少なくして高温部との温度差を低減する。水の噴射強さは、スケールを薄くできる程度であってもよいが、スケールを薄くできない程度であってもよく、スケールを除去しなくてもよい。
【００２４】
具体的には、水量（鋼板の幅１ｍ、圧延速度１ｍ／s当たりの水量）は、例えば、０×１０-4ｍ3以上、６×１０-4ｍ3以下（好ましくは４．５×１０-4ｍ3以下、さらに好ましくは３×１０-4ｍ3以下）である。水圧は、例えば、０〜２．５ＭＰａ程度である。
【００２５】
低温部（スキッドマーク部分など）
高温部に比べて水の噴射量を少なくして高温部との温度差を低減する。水の噴射強さは、スケールを略完全に除去できる程度であることが多い。
【００２６】
具体的には、水量（鋼板の幅１ｍ、圧延速度１ｍ／s当たりの水量）は、例えば、０×１０-4ｍ3以上（好ましくは３×１０-4ｍ3以上）、１２×１０-4ｍ3以下（好ましくは９×１０-4ｍ3以下）である。水圧は、例えば、０ＭＰａ以上（好ましくは１ＭＰａ以上、さらに好ましくは２．５ＭＰａ以上）、６ＭＰａ以下（好ましくは４ＭＰａ以下）である。
【００２７】
高温部
先端部及び低温部よりも水の噴射量を増大する。さらに水の噴射強さは、スケールを略完全に除去できる程度である。
【００２８】
具体的には、水量（鋼板の幅１ｍ、圧延速度１ｍ／s当たりの水量）は、例えば、０×１０-4ｍ3より大きく（好ましくは１×１０-4ｍ3以上、さらに好ましくは６×１０-4ｍ3以上、特に９×１０-4ｍ3以上）、１２×１０-4ｍ3以下である。水圧は、例えば、４〜８ＭＰａ程度である。
【００２９】
高温部のスケール除去後のスケール層の厚みは、例えば、２０μｍ以下、好ましくは１２μｍ以下（特に、５μｍ以下）である。なおスケール層を真に完全に除去するのは困難であり、通常、５μｍ以上である。
【００３０】
また先端部と高温部との温度差は、圧延後（全パス終了後）の温度差で、例えば、５０℃以下（好ましくは４５℃以下、さらに好ましくは４０℃以下）、０℃以上（通常１０℃以上、より一般的には２０℃以上）である。また低温部（スキッドマーク部）と高温部との温度差は、圧延後（全パス終了後）の温度差で、例えば、３０℃以下（好ましくは２０℃以下、さらに好ましくは１０℃以下）、０℃以上（通常１０℃以上、より一般的には１５℃以上）である。
【００３１】
先端部から高温部（先端部から所定長さ以降の下流側部分）への水噴射の切り替えのタイミングは、被圧延鋼板５のワークロール２への噛み込みに基づいて行なえばよく、例えば、噛み込む前（所定時間前、例えば直前）でもよく、被圧延鋼板５が噛み込んだときでもよく、噛み込んでから所定時間経過した後でもよい。
【００３２】
水噴射の制御は目視によって行ってもよいが、センサなどを備えた制御システムを利用すると簡便である。図３は、図２に示す水噴射の制御に利用する制御システムの一例を説明するための概略図である。
【００３３】
図３の例では、前記圧延機１ａには、ワークロール２への被圧延鋼板５の噛み込みを検出するための検出手段（ロードセル、光センサなど、この例ではロードセル）１１と、圧延時の板厚を検出するための検出手段（この例では、圧下位置検出器）１２とが取り付けられており、これら検出手段からの噛み込みの検出信号と板厚の検出信号とがコントロール手段１５に送られる。このコントロール手段１５は、制御回路１３と入力手段（コンピューター端末など）１４とで構成されており、前記入力手段１４からは、圧延に関する情報（圧延長さ、圧延幅、デスケーリングタイミング、使用ヘッダ本数テーブル、圧延速度など）が必要に応じて入力される。また前記コントロール手段１５には、被処理鋼板の表面温度を読み取って温度信号をこのコントロール手段１５に送信するための温度センサ１７も接続している。このコントロール手段１５は、これら各検出器（又はセンサ）からの情報を利用して、デスケーリングのタイミングを制御している。
【００３４】
より詳細には、１列目のデスケーリングノズル４ａへの水の供給量を制御するための第１の制御バルブ１６ａと、２列目のデスケーリングノズル４ｂへの水の供給量を制御するための第２の制御バルブ１６ｂとで構成された制御手段を用いる。前記第１および第２の制御バルブ１６ａは、前記コントロール手段１５に接続しており、このコントロール手段１５の指示に応じてバルブの開度が調整される。
【００３５】
例えば、前記図２（ａ）に示すように被圧延鋼板５がワークロール２に噛み込む前には、ロードセルからの非噛み込み信号がコントロール手段１３に送られ、このコントロール手段１３からの指示に従って、１列目のデスケーリングノズル４ａに通じるバルブ１６ａは開となり、２列目のデスケーリングノズル４ｂに通じるバルブ１６ｂは閉となる。
【００３６】
また前記図２（ｂ）に示すように被圧延鋼板５がワークロール２に噛み込むと、ロードセルからの噛み込み信号に応じて、２列目のデスケーリングノズル４ｂに通じるバルブ１６ｂが開となる。
【００３７】
前記図２（ｃ）に示すように低温部分（スキッドマーク部分）が水の噴射領域に近づく場合には、その位置及び長さ（圧延方向の長さ）を温度センサ１４で読み取り、圧延速度などの情報に基づいてコントロール手段１３が２列目ノズル４ｂの噴射停止及び再開のタイミングを計算し、計算結果に基づいてバルブ１６ｂに開閉信号を送る。
【００３８】
なお前記制御システムにおいて、圧下位置検出器１２は必ずしも必要ではない。またスキッドマーク部分の温度制御を行わない場合、温度センサ１７も必ずしも必要ではない。
【００３９】
また図２の例とは異なる制御を行なう場合、各制御の目的に応じてコントロールすればよい。例えば、図１のようにデスケーリングノズルの一部しか使用せずかつ先端部に対しては水噴射を行なわない場合、２列目ノズル４ｂに接続するバルブ１６ｂは常時閉にしてもよい。さらには後述するようにノズルを１列だけ配設する場合、第１の制御バルブだけを使用し、その開度を調節すればよい。
【００４０】
本発明では被圧延鋼板の幅方向（圧延方向と略直交する方向）の温度差を低減してもよく、その場合、幅方向に配設されたデスケーリングヘッダからの水の噴射強さを被圧延鋼板の幅方向の表面温度分布に合わせて調節すればよい。例えば、被圧延鋼板の幅方向端部は空冷とデスケーリング水による水冷との２つの抜熱作用によって幅方向中央部よりも温度が低くなり易いため、幅方向端部にいくに従って幅方向中央部よりも水の噴射量及び／又は噴射強さ（特に噴射量）を抑制することが多い。また被圧延鋼板の圧延方向と略平行する方向に複数本のスキッドマークがある場合には、スキッドマーク部の水の噴射量及び／又は噴射強さ（特に噴射量）をスキッドマーク部以外よりも抑制してもよい。前記水量の抑制は、ＯＮ−ＯＦＦ式制御などのように断続的に行なってもよい。
【００４１】
本発明に使用する圧延機は、４段式圧延機に限られず、汎用の圧延機はいずれも使用できる。
【００４２】
またデスケーリングノズルは、圧延機の入口側のみならず、入口側及び出口側の両方に配設してもよい。
【００４３】
さらに入口側のノズルは、必ずしも前後に２列配設する必要はなく、１列だけ配設してもよく（複数列配設して１列だけ使用する場合も含む）、３列以上配設してもよい。ノズルの列数に拘わらず、各列トータルの水噴射を制御することによって、図１、２（ａ）〜（ｃ）と同様にして水の噴射量及び噴射強さ並びに噴射のタイミングを制御できる。
【００４４】
本発明によれば、デスケーリングによってスケールを略完全に除去しているため、スケールが発生し易い鋼種を用いても温度差の発生や残留応力の発生を効果的に防止でき、厚板の材質や品質を略均一にできる。本発明において有利に使用できる鋼種（スケールが発生し易い鋼種）としては、例えば、成分組成が下記の通りである鋼が例示できる。
【００４５】
Ｃ：０．１〜０．２質量％
Ｓｉ：０．１〜０．５質量％
Ｍｎ：０．５〜１．５質量％
Ｐ：０．０３質量％以下（０質量％を含まず）
Ｓ：０．０２質量％以下（０質量％を含まず）
Ａｌ：０．０１〜１．０質量％
なお残部は実質的にＦｅ及び不可避的不純物であってもよく、他の元素（Ｔｉ，Ｎｂなど）を含有していてもよい。Ｔｉ及び／Ｎｂを含有する場合、Ｔｉ量は０．０５質量％以下程度、Ｎｂ量は０．０５質量％以下程度であってもよい。
【００４６】
特にスケールが発生し易い鋼種としては、下記鋼種１及び鋼種２が例示できる。
【００４７】
［鋼種１］
Ｃ：０．１２〜０．１６質量％
Ｓｉ：０．１７〜０．２７質量％
Ｍｎ：１．００〜１．１５質量％
Ｐ：０．０２５質量％以下（０質量％を含まず）
Ｓ：０．０１２質量％以下（０質量％を含まず）
Ａｌ：０．０１８〜０．０５質量％
残部はＦｅ及び不可避的不純物である。
【００４８】
［鋼種２］
Ｃ：０．１３〜０．１５質量％
Ｓｉ：０．３０〜０．４０質量％
Ｍｎ：１．２０〜１．３０質量％
Ｐ：０．０１０質量％以下（０質量％を含まず）
Ｓ：０．００２質量％（０質量％を含まず）
Ａｌ：０．０２〜０．０５質量％
Ｔｉ：０．００９〜０．０１５質量％
Ｎｂ：０．００５〜０．０１質量％
また本発明によれば、厚板の材質や品質を略均一にできる。そのため、厚板を切断した後でも厚板が変形する虞がなく、鋼板の平坦度を高めることもできる。例えば、板厚９〜１００mm程度（好ましくは１５〜７０mm程度）の平坦度の高い厚板を製造できる。また本発明では、幅方向の温度差をも低減できるため、異幅鋼板（圧延方向で幅が変化する鋼板）を有利に製造できる。
【００４９】
本発明によって得られた厚板は、材質や品質が略均一なため、鋼構造物（船舶、橋梁、圧力容器、大径鋼管など、特に船舶）の部材として有利に使用できる。
【００５０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００５１】
実施例１及び比較例１
表面温度１１４０℃（スキッドマーク部分の温度１１２０℃）に加熱したスラブ（厚さ２３５mm、幅１７００mm、長さ２７７０mm）を粗ミル（粗圧延ロール）にて巾出し圧延することによって得られたリバース圧延用鋼板（厚さ６６．０mm、幅３０００mm、長さ５６００mm）を用いて、１０パスの熱間リバース圧延を行った。前記１０パスのうち、第１パス、第３パス、及び第５パスにおいて、図２に示すデスケーリング方法に従ってデスケーリングを行なった（表１参照）。なお、鋼板の圧延方向の両側の端部のうち片側のみしかデスケーリングされないため、奇数パスのみのデスケーリングを行うことは少ないものの、この実施例ではデスケーリング方法の違いによる効果を明確にするため、奇数パスのみのデスケーリングを行った。
【００５２】
ただし図２の例とは異なり、先端部に対する１列目ノズル４ａからの水の噴射は行わなかった。先端部、スキッドマーク部分及びそれら以外の部分（高温部）に対する水噴射の制御は、下記表２に示す通りである。
【００５３】
【表１】
【表２】
得られた鋼板（厚さ２６．０ｍｍ、幅３０００ｍｍ、長さ１４２００ｍｍ）の各部位のスケール厚み及び温度は表３及び図４に示す通りである。この鋼板を水冷によって約５８０℃まで加速冷却した。加速冷却後の厚板の各部位の降伏強度を測定し、図５に示す。
【００５６】
【表３】
表３及び図４〜５から明らかなように、比較例では先端部の温度は高温部よりも約６０℃も低く、かつ高温部の温度が均一になるのは先端部から長さ約１０００ｍｍ以降の部分であるのに対して、実施例では先端部と高温部との温度差を約３０℃程度に半減でき、さらには先端部から長さ約５００ｍｍ以降の部分で温度を均一にできる。そのため比較例の厚板では先端部の降伏強度と高温部の降伏強度との差が約３５ＭＰａもあるのに対して、実施例では先端部の降伏強度と高温部の降伏強度との差を約１８ＭＰａ程度にまで低減できる。また高温部（降伏強度の定常部）から＋１０ＭＰａ程度までを鋼板として使用するとすると、比較例では先端から約７００ｍｍまでの部分を切り捨てる必要があるのに対して、実施例では先端から約４００ｍｍまでの部分だけを切り捨てればよく、切り捨て代を約３００ｍｍ程度低減できる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、被圧延鋼板の先端部に対する水の噴射量を抑制すると共に、先端部から所定長さ以降の下流側部分に対しては水の噴射を強くしてスケーリングを略完全に除去しているため、厚板鋼板の平面方向（特に圧延方向）の温度差を低減でき、厚板の材質を略均一化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のデスケーリング方法の一例を説明するための概略図である。
【図２】図２は本発明のデスケーリング方法の他の例を説明するための概略図である。
【図３】図３は本発明で使用する制御システムの一例を説明するための概略図である。
【図４】図４は実施例及び比較例で得られた鋼板の先端からの距離と表面温度との関係を示すグラフである。
【図５】図５は実施例及び比較例で得られた鋼板の先端からの距離と降伏強度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は従来のデスケーリング方法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１ａ…圧延機
２…圧延ロール
４ａ、４ｂ…デスケーリングヘッダ
１６ａ、１６ｂ…制御手段
１１…検出手段
１５…コントロール手段
Claims (6)
- 被圧延鋼板を熱間圧延するパスを複数回繰り返すと共に、少なくとも１つのパスにおいて被圧延鋼板に水を噴射してデスケーリングしながら熱間圧延する熱間リバース圧延によって厚板を製造する方法であって、前記デスケーリングするパスにおいて、被圧延鋼板の圧延ロール進入側の端部に対しては水の噴射量を抑制すると共に、進入側端部から所定長さ以降の下流側部分に対しては所定強さ以上で水を噴射してスケールを略完全に除去する厚板の製造方法。
- 前記被処理鋼板の進入側端部から所定長さ以降の下流側部分をスキッドマーク部分と他の部分とに分けて水の噴射量及び噴射強さを調整することとし、前記他の部分に対しては水の噴射量を多くしかつ噴射強さを強くして該他の部分とスキッドマーク部分との温度差を低減すると共に、スケール厚さを略均一にすることにより、圧延後の冷却過程におけるスケールの剥離量を該他の部分とスキッドマーク部分との間で略一致させ、冷却速度を略一致させる請求項１記載の製造方法。
- 圧延ロールへの被圧延鋼板の噛み込みのタイミングに基づいて、前記進入側端部から所定長さ以降の下流側部分に対する水の噴射を強くする請求項１又は２記載の製造方法。
- 圧延ロールの入口側に水を噴射するためのデスケーリングノズルを配設し、被圧延鋼板の進入方向と逆らう方向に向けて水を噴射する請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
- 水を噴射するための複数個のデスケーリングノズルを圧延ロールの入口側において幅方向に併設し、鋼板の幅方向の表面温度分布に合わせて各デスケーリングノズルからの水の噴射量を調節することにより、圧延方向と略直交する方向の温度差を低減する請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
- 熱間圧延ロールと、この圧延ロールの入口側に配設されかつ被圧延鋼板のスケールを略完全に除去するためのデスケーリングノズルと、このデスケーリングノズルに供給する噴射水の量及び強さを制御可能な制御手段と、前記圧延ロールにおける被圧延鋼板の噛み込みタイミングを検出するための検出手段とを備え、この検出手段の噛み込みタイミングの検出信号に応答して、被圧延鋼板の圧延ロール進入側の端部に対しては水の噴射量を抑制すると共に、進入側端部から所定長さ以降の下流側部分に対してはスケールを略完全に除去可能な強さの水の供給を指示するためのコントロール手段とを備えている圧延機。
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