JP3807628B2 - 冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法及びこの方法を実施する装置に関する。
ヨーロッパ特許出願ＥＰ０５４１５７４Ｂ１号明細書によって公知の冒頭に記載の方法では、冷間圧延特性を有する仕上り帯材は最終寸法に近い鋳型を通って形成された圧延素材から直接的に熱間圧延路で製造される。この公知の方法では、連続鋳造装置でまず初めに最大１００ｍｍの厚さの薄肉スラブ連鋳材が形成され、連続鋳造鋳型（金型、黒鉛型等）の直後に圧延装置が配置され、圧延装置で、液状及び固体の核を有する連鋳材が凝固厚さに圧延される（鋳造圧延）。次いで薄肉スラブ連鋳材はデスケーリングされ、１１００℃より高い温度で例えば３つのロールスタンドを有するロールスタンドで１０〜３０ｍｍの暑さに熱間圧延される。このようにして熱間圧延された中間帯材は帯材シヤーにより部分区間に分割される。好ましくはこれらの部分区間は巻取られてコイルにされ、次の更なる熱間圧延のために再びに巻戻され、必要に応じて再びデスケーリングされる。更なる熱間圧延、好ましくは巻取られてコイルにされる前に、帯材は誘導加熱により再び１１００℃を越える熱間圧延温度に加熱される。第２の熱間圧延はＡｒ₃を越える温度で行われる。その直後にＡｒ₃より低い温度、好ましくは６００〜２５０℃の領域内の温度に冷却される。次いで、このようにして形成された帯材は冷間圧延により１つ又は複数の順次に接続されているロールスタンドで仕上げ圧延され、巻取られてコイルにされる。
この公知の方法は、可及的に小さいエネルギーコストで冷間圧延帯材を製造することを目的とする。これを実現するために一方では、仕上げ寸法に近い鋳造（薄肉スラブ形成）と、鋳造圧延すなわち部分的にまだ液状の核を有する高温連鋳材の厚さ低減とが利用される。他方、熱間圧延は部分的に、連続鋳造プロセスから残った熱で行われる。この場合の欠点は、連続鋳造からの熱を利用するにもかかわらず帯状中間製品の誘導加熱装置を、熱間圧延の第２の部分のために設けなければならないことにある。
本発明の課題は、帯状中間製品の別個の再加熱と、これに伴うエネルギー及び装置コストを不要にする方法及びこの方法を実施する装置を提供することにある。更に、製造された材料の特性を冷却圧延特性にできるだけ近づくように改善することにある。
上記課題は、本発明の請求項１の特徴部分に記載の特徴により解決される。好ましい実施の形態は従属項２〜１４に記載されている。この方法を実施する本発明の装置は請求項１５の特徴部分に記載の特徴を有し、従属項１６〜２５の特徴部分に記載の特徴により、帯状中間製品を有利に形成可能である。
ヨーロッパ特許出願ＥＰ０５４１５７４Ｂ１号明細書によって公知の方法とは異なり、本発明では、ただ１つの一体的な熱間圧延工程が設けられている。すなわち第２の熱間圧延動作と、このために必要な誘導中間加熱とが不要である。その代わりに、本発明では熱間圧延はただ１つの工程で行われ、この工程の終りで８５０〜６００℃の領域内の温度に加速的に冷却される。この到達温度で、等温圧延により少なくとも３つの孔型で仕上り帯鋼が形成される。なおこれらの孔型ではそれぞれ少なくとも３５％の厚さ低減が行われ、この仕上げ圧延に続いて加速的に最大でも１００℃にすぎない温度に冷却される。これに対して公知の方法では仕上げ圧延は、比較的大幅により低い温度（約２５０〜６００℃）で行われる。
本発明では等温圧延の間に帯鋼の温度は厳密には一定ではなく、比較的狭い許容帯域（例えばΔＴ＝０〜２０℃）の範囲内で変動する。しかし等温圧延の間は、温度が臨界値を絶対に下回らず、輻射による熱損失が、帯鋼の中に形成されている変形加工により少なくとも補償されなければならない。好適にはこの方法は、熱収量が、特別に形成された変形加工（「スピードアップ」）により、輻射による熱損失予測値より常に大きく、温度調整が孔型と孔型との間での的確な冷却により保証されるように実施される。すなわち圧延プロセスの間の帯鋼の実際の温度が一旦臨界値を下回ると、圧延パラメータの変更により所望の値へ再び上昇させることを支障無しに実現することはほぼ不可能である。
図面は、本発明の装置の略図を示す。これに基づいて本発明を詳細に説明する。
取鍋１０から鋼、好ましくは深絞り鍋から成る溶鋼が中間容器（タンディッシュ）１１の中に充填される。中間容器１１は、収容した溶鋼を連続して、その下に配置されている連続鋳造永久型（金型、黒鉛型等）１２の中に流入させる。
連続鋳造永久型１２は、図示されていない液体冷却機構を有し、連鋳材シェルと液状核とから成る連鋳材を形成する。この状態で高温の連鋳材は、連続鋳造永久型１２の下方に配置されている鋳造圧延装置１３の中に入り、鋳造圧延装置１３は、部分的に液状核を有する連鋳材の厚さを低減する。その結果、３０〜１００ｍｍ好ましくは４０〜７０ｍｍの薄肉スラブ連鋳材１が鋳造圧延装置１３から搬出される。鋳造圧延による厚さ低減率は少なくとも１０％、好ましくは少なくとも３０％である。次いで連鋳材１はデスケーリング装置１９の中に入る。デスケーリング装置１９は好ましくは液圧機械的デスケーリング装置として形成されている。デスケーリングした後、薄肉スラブ連鋳材１は１１５０〜９００℃の領域内の温度を有する。
次いで、この状態の薄肉連鋳材１は、デスケーリング装置１９に直接的に接続されている熱間圧延装置１５に供給される。熱間圧延装置１５の中で薄肉スラブ連鋳材１の厚さ低減率は少なくとも５０％であり、これにより最大２０ｍｍ好ましくは１０〜２０ｍｍの厚さの中間帯材２が形成される。多くの場合、熱間圧延装置１５の直前に（図示されていない）温度補償炉を設ける。温度補償炉は、薄肉スラブ連鋳材１を所望の熱間圧延温度に保持する。温度保障炉は、好適には２つ又は３つのロールスタンドを有するが、１つの可逆圧延機を有することも可能である。熱間圧延装置１５の後ろに通常は例えば帯材シヤー１７の形の切離装置を接続することが好ましい。これにより、形成された中間帯材を部分区間に分割することが可能となる。熱間圧延された中間帯材は本発明では加速して冷却され、８５０〜６００℃の領域内の温度に到達する。冷却温度は、使用される鋼の化学的組成と、目標とする組織と、仕上り帯材の中の達成すべき機械的・技術的特性とに依存して、その都度、適切に定められる。
冷却は第１の冷却装置１８の中で行われる。冷却装置１８は図面では、直接的に帯材シヤー１７に接続されている。多くの場合にスペース上の理由から、中間帯材の後続の仕上げ圧延のために、希望する温度にある部分区間を巻取り装置２０で巻取り中間帯材コイルを形成する。中間帯材コイルは温度補償炉２１の中で所望の温度に保持することがのぞましい。中間帯状コイルは、温度補償炉２１に直接的に後置接続されている巻戻し装置２２で再び巻戻される。巻戻しは、後続の仕上げ圧延を行うために行われる。仕上げ圧延の前に、デスケーリング装置２３で再度のデスケーリングを行い、これにより、それまでに形成されたスケールによる品質劣化を防ぐ。
仕上げ圧延のために圧延装置２４が設けられ、６００〜８５０℃の温度領域内で等温圧延が行われる。圧延装置２４は少なくとも３つのロールスタンドを有する。多くの場合、４つ又は最大５つのロールスタンドを有する圧延装置が好ましい。更により大きい数の仕上げ圧延ロールスタンドは通常は好適でない。ロールスタンドは、１つの孔型毎に帯材肉厚の低減が少なくとも２５％行われるように作動する。圧延装置２４から出た仕上り帯材３は最大２ｍｍの厚さ、好ましくは０．５〜１．５ｍｍの厚さを有する。（ほぼ）等温の圧延条件を保証するために、圧延装置２４の個々のロールスタンドの間に（図示されていない）冷却装置、例えば噴射冷却装置を設け、仕上り帯材がもつ過剰の熱を制御して排出させることが好ましい。圧延装置２４の中の帯鋼温度の実際値は、（図示されていない）温度センサにより監視される。圧延装置２４から出た帯鋼は、その直後に設けた第２の冷却装置２５で加速的に最大１００℃の温度まで冷却される。この加速的冷却は好適には１０〜２５℃／ｓの領域内の冷却率で行われる。これを実現するために、例えば仕上り帯材を冷却装置２５の液体冷却浴の中を貫通して案内することができる。しかし公知のように、噴射冷却装置を、２５０ｍｍより短い可及的最小のロール間隔を有するローラテーブルの区間で使用してもよい。このようにして形成された仕上げ帯材は、好適には、搬出のためにコイルの形に巻取られる。これを実現するために図示のように巻取り機２６が設けられている。
熱間圧延装置１５と圧延装置２４との間で行われる中間帯材コイルの形成は、一方では材料バッファが形成され、材料バッファにより圧延装置の作動における障害が低減され、他方では、このようなバッファ材料の温度保持に必要な温度補償炉２１の所要スペース面が小さい利点を有する。
方法の実施例を以下に示す。
０．０４％Ｃ
０．０２％Ｓｉ
０．０２％Ｍｎ
０．０１８％Ｐ
０．００６％Ｓ
０．０３５％Ａｌ
０．０５％Ｃｕ
０．０５％Ｃｒ
０．０４％Ｎｉ
０．００３８Ｎ
残りは鉄及び通常の不純物

を有する深絞り鋼の溶鋼を薄肉スラブ連続鋳造装置に鋳込んだ。連続鋳造永久型１２から出る際に、連鋳材は８０ｍｍの厚さ及び１３００ｍｍの幅の寸法においてはまだ液状の核を有していた。この薄肉スラブ連鋳材の平均温度は永久型出口で約１３１０℃であった。この状態で薄肉スラブ連鋳材を鋳造圧延装置１３の中に導入し、厚さを２５％低減し、それによって６０ｍｍの凝固厚さの薄肉連鋳材１が得られた。
次いで、デスケーリング装置１９において、加圧水ビーム、すなわち高圧水のスプレーによりデスケーリンした後、薄肉スラブ連鋳材１を３ロールスタンド形熱間圧延路で約６６％厚さに低減し、それによって２０ｍｍの厚さの中間帯材２が得られた。熱間圧延装置１５への入口での温度は１１３０℃であり、出口では９３８℃であった。その直後にこの中間帯材２を部分区間に分割し、冷却装置１８で加速的に約７００℃の温度に冷却したのち中間帯状コイルを形成した。同様に７００℃で作動される温度補償炉２１を通過させた後、中間帯材コイルを巻もどして仕上げ圧延装置２４に供給した。
仕上げ圧延装置は全部で５つのロールスタンドを有し、ロールスタンドは全部で９５％の肉厚低減率で作動させた。６５０℃で第１のロールスタンドに供給された中間帯材は、このロールスタンドの出口では僅かにより高い６５８℃の温度を有し、この温度は、第２のロールスタンドの前に設けられている噴霧冷却装置により再び約６５０℃に低下させた。第２のロールスタンドの出口で、第３のロールスタンドの前での６６４℃の温度は、別の噴霧冷却装置により第３のロールスタンドの入口で温度６５０℃に低下させた。同様のことが、第４及び第５のロールスタンドにも当てはまる。その直後に、このようにして形成された１．０ｍｍの厚さの仕上り帯材３が水冷却浴の中で２１℃／ｓの冷却率で約９０℃まで冷却され、次いで巻取られて仕上りコイルとなった。形成された仕上り帯材は、冷間帯材に匹敵する優れた機械的・技術的特性を示した。
本発明の製造工程によりとりわけ微細な粒子の組織が形成され、この組織はヨーロッパ特許出願第ＥＰ０５４１５７４Ｂ１号明細書から公知の方法による結果に比して大幅により良好であった。この公知の方法では、第２の熱間圧延の前で再加熱して１１００℃となることにより粒子が大幅に粗大になった。このような粗大化は本発明では、８５０〜６００℃の選択された温度領域にすることによって防止される。また本発明の方法では、再結晶化閾値に近い温度で行われる等温圧延の間に、９０％を大幅に越える厚さ低減率によって別の動的な粒子微細化現象が現れ、強度及び靱性が高まる。この現象は公知の方法では、個々の孔型の中での成形が大幅に僅かであることによって、本発明の場合に比して大幅に僅かしか現れない。冷間硬化による公知の方法で到達可能な強度値は、本発明の方法の圧延サイクルによれば調整可能であり、その上、大幅により良好な靱性が得られる。このように、本発明により製造される帯鋼は、非常に高い強度値と大幅良好な変形特性又は靱性とが組合せて得られる

Claims (26)

1. 時間的に順次に続く次のステップ、すなわち
   ａ） 溶鋼から連続鋳造により３０〜１００ｍｍの厚さ（凝固厚さ）の薄肉スラブ連鋳材を製造し、連続鋳造装置の鋳型から連鋳材が出た後に、液状の核を有する連鋳材の鋳造圧延を少なくとも１０％の連鋳材の厚さ低減率で行なうステップと、
   ｂ） ステップａ）で製造された薄肉スラブ連鋳材をデスケーリングするステップと、
   ｃ） デスケーリングした薄肉スラブ連鋳材を１１５０〜９００℃の領域内の温度で、熱間圧延により少なくとも５０％の厚さ低減率で加工して最大２０ｍｍの厚さの中間帯材を形成するステップとから成る冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法において、
   ｄ） 前記熱間圧延の後に前記中間帯材を加速的に冷却し８５０〜６００℃の温度に到達させるステップと、
   ｅ） 冷却された前記中間帯材を等温圧延により８５０〜６００℃で少なくとも３つのロールスタンドを有する仕上げ圧延路で最大２ｍｍの厚さの帯材に加工し、１つの孔型毎に少なくとも２５％の率で厚さ低減を行なうステップと、
   ｆ） 次いで、等温圧延された帯鋼を加速的に冷却し最大１００℃の温度に到達させ、仕上り帯材とするステップとを設けたことを特徴とする冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
2. ４０〜７０ｍｍの凝固厚さを有する薄肉スラブ連鋳材を形成することを特徴とする請求項１に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
3. 鋳造圧延での薄肉スラブ連鋳材の厚さ低減率を少なくとも２０％にすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
4. 鋳造圧延での薄肉スラブ連鋳材の厚さ低減率を３０％にすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
5. 薄肉スラブ連鋳材を熱間圧延する前に温度補償炉の中で所望の熱間圧延温度に保持することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１つの請求項に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
6. 中間帯材が１０〜２０ｍｍの厚さに形成されることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１つの請求項に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
7. 中間帯材をステップｄ）の後に部分区間に分割して巻取りコイルとすることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１つの請求項に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
8. ステップｄ）で冷却された中間帯材を等温圧延する前に温度補償炉で冷却温度に保持することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１つの請求項に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
9. 等温圧延を４つ又は５つの孔型で行なうことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１つの請求項に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
10. 帯鋼を０．５〜１．５ｍｍの厚さに等温圧延することを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１つの請求項に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
11. 帯鋼の仕上げ冷却を１０〜２５℃／ｓの冷却率で行なうことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１つの請求項に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
12. 中間帯材を等温圧延する直接的前で再びデスケーリングすることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちのいずれか１つの請求項に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
13. デスケーリングをそれぞれ液圧機械的方法で行なうことを特徴とする請求項１から請求項１２のうちのいずれか１つの請求項に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
14. 等温圧延の際に個々の孔型の間の中間帯材の温度を冷却により調整することを特徴とする請求項１から請求項１３のうちのいずれか１つの請求項に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
15. ステップａ）での溶鋼に深絞り用鋼を用いることを特徴とする請求項１から請求項１４のうちのいずれか１つの請求項に記載の冷間圧延特性を有する帯鋼製造方法。
16. 薄肉スラブ（１）を製造する連続鋳造装置と、前記連続鋳造装置の鋳型（１）の直接的後ろに配置されている鋳造圧延装置（１３）と、前記鋳造圧延装置（１３）の後ろに配置されているデスケーリング装置（１９）と、前記デスケーリング装置（１９）に接続されて配置され少なくとも２つのロールスタンド又は１つの可逆圧延ロールスタンドから成る熱間圧延装置（１５）とを具備する請求項１に記載の方法を実施する装置において、
    熱間圧延装置（１５）の後に、前記熱間圧延装置（１５）で形成された中間帯材を加速的に冷却するために第１の冷却装置（１８）を設け、
    第１の冷却装置（１８）の後ろに、少なくとも３つのロールスタンドを有する等温圧延用圧延装置（２４）を設け、
    圧延装置（２４）の直接的後ろに、形成された中間帯材を加速的に冷却する第２の冷却装置（２５）を設けたことを特徴とする装置。
17. デスケーリング装置（１９）を液圧機械的デスケーリング装置として形成したことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 鋳造圧延装置（１３）と熱間圧延装置（１５）との間に温度補償炉を設けたことを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の方法。
19. 熱間圧延装置（１５）の後ろに、熱間圧延された中間帯材を部分区間に分割する帯状シヤー（１７）を設けることを特徴とする請求項１６から請求項１８のうちのいずれか１つの請求項に記載の装置。
20. 第１の冷却装置（１８）の後ろに中間帯材コイルのための巻取り機（２０）及び巻戻し機（２２）を設けることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 第１の冷却装置（１８）と等温圧延装置（２４）との間に、温度補償炉（２１）を、中間帯材の部分長の温度保持のために設けることを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の装置。
22. 等温圧延装置（２４）の直接的前にデスケーリング装置（２３）が設けられている請求項１６から請求項２１のうちのいずれか１つの請求項に記載の装置。
23. 熱間圧延装置（１５）が３つのロールスタンドを有することを特徴とする請求項１６から請求項２２のうちのいずれか１つの請求項に記載の装置。
24. 等温圧延装置（２４）が４つ又は５つのロールスタンドを有することを特徴とする請求項１６から請求項２３のうちのいずれか１つの請求項に記載の装置。
25. 第２の冷却装置（２５）の後ろに、仕上り帯材を巻取る巻取り機（２６）を設けたことを特徴とする請求項１６から請求項２４のうちのいずれか１つの請求項に記載の装置。
26. 等温圧延のための圧延装置（２４）の複数のロールスタンドの間に冷却装置を設けることを特徴とする請求項１６から請求項２５のうちのいずれか１つの請求項に記載の装置。

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