JP5742507B2 - 熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱延鋼板の製造方法に関するものである。

近年、自動車の軽量化のため、鋼板の高強度化が必要になっている。そして、高強度の熱延鋼板を製造する際には、材質の安定化と加工性向上のために、６００℃以下の低温巻き取りを行うことが多くなっている。

しかし、鋼板の高強度化に伴い、熱間圧延機の負荷が高まると同時に、軽量化のため鋼板板厚は薄くなったことから、鋼板形状を安定させることが難しくなってきた。特に、この問題は、板厚２．３ｍｍ以下において顕著である。

また、低温巻き取りでは、わずかな温度差が大きな材質の差となって現れ、鋼板をプレス加工に供する時に幅方向、長手方向の部位により割れが発生することがあり、従来よりも巻き取り温度を狭い許容範囲で制御する必要が出てきた。

そのため、従来通りのスラブ単位のバッチ式の熱間圧延で高強度の熱延鋼板を製造しようとした場合は、鋼板形状および巻き取り温度が安定するまでに時間がかかり、その間に圧延された鋼板部分は、不適合品として切り捨てられていた。特に薄物製造時には切り捨て量が多かった。

これに対して、エンドレス圧延と呼ばれる熱間圧延方法によって、高強度の熱延鋼板を製造することが考えられる。

エンドレス圧延は、例えば特許文献１、２に記載のように、スラブを粗圧延し、粗圧延したシートバーを巻き取り、巻き戻した後、その先端部を先行シートバーの尾端部に接合し、仕上圧延する熱間圧延方法であり、鋼板の先端部および尾端部における不安定現象を抑制することが可能である。

ただし、通常、高強度の熱延鋼板を製造する際には、高強度を実現するために、Ｓｉ、Ｍｎなどの添加元素を加える方法がとられるので、それによって溶接性を阻害し、エンドレス圧延の際のシートバーの溶接接合が不安定になるという問題がある。

特開２００３−２１１２１４号公報 特開２００６−２３９７７７号公報

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、高強度の熱延鋼板を安定して良好な品質で製造することができる熱延鋼板の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、エンドレス圧延と棒状冷却水による冷却とをコンビネーションした製造方法を着想した。

すなわち、上記の着想に基づいて、本発明は以下の特徴を有している。

［１］鋼素材を、板厚２．３ｍｍ以下に熱間圧延後、巻取り温度≦６００℃で巻取り、熱延鋼板とするに際し、熱間圧延を、スラブを粗圧延し、粗圧延したシートバーを巻き取り、巻き戻した後、その先端部を先行シートバーの尾端部に接合し、仕上圧延するエンドレス圧延にて行い、仕上圧延後巻き取りまでの冷却を、ランナウトテーブル上を搬送される鋼板の上面側に、鋼板の進行方向に向けて傾斜させて棒状冷却水を噴射すると共に、その下流側に設けられた水切り手段により冷却水の水切りを行うことを特徴とする熱延鋼板の製造方法。

［２］巻取り温度を４００℃以下とすることを特徴とする前記［１］に記載の熱延鋼板の製造方法。

本発明においては、高強度の熱延鋼板を安定して良好な品質で製造することができる。

本発明の一実施形態における熱間圧延設備を示す図である。 本発明の一実施形態における強冷却装置の上面冷却装置を示す図である。 本発明の一実施形態における強冷却装置の上面冷却装置本体を示す図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態における熱間圧延設備を示すものである。

図１に示すように、この実施形態における熱間圧延設備１０は、粗圧延機（図示せず）と、エンドレス圧延用設備１１と、仕上圧延機１２と、ランナウトテーブル１３に設置された従来型冷却装置１４および強冷却装置１５と、巻取り装置（コイラ）１６とを備えている。

ここで、エンドレス圧延用設備１１は、先行するシートバーの尾端部と後行するシートバーの先端部を接合するために、接合装置、コイルボックス、接合用クロップシャーを備えている。更に、バリ取り装置、シートバーヒータ、エッジヒータ、接合部冷却装置、高速通板装置などを適宜設置してもよい。

また、従来型冷却装置１４は、ランナウトテーブル１３上を搬送される鋼板１の上面に対して冷却水を自由落下流として供給する複数の円管ラミナーノズルを有する上面冷却装置１４ａと、その鋼板１の下面に対してスプレー状の冷却水を供給する複数のスプレーノズルを有する下面冷却装置１４ｂを備えている。

そして、強冷却装置１５は、ランナウトテーブル１３上を搬送される鋼板１の上面に対して冷却水を供給する上面冷却装置１５ａと、その鋼板１の下面に対して冷却水を供給する下面冷却装置１５ｂを備えている。

まず、強冷却装置１５の上面冷却装置１５ａは、図２に示すように、ランナウトテーブル１３上を搬送される鋼板１の上面側に、鋼板１の進行方向に向けて傾斜させて棒状冷却水を噴射する上面冷却装置本体２１と、その下流側に設けられた水切り手段２５とからなっている。

上面冷却装置本体２１には、図３に示すように、冷却ヘッダ２２に鋼板幅方向に所定のピッチ（例えば、６０ｍｍピッチ）で一列に配置された円管ノズル２３が、鋼板進行方向に所定のピッチ（例えば、１００ｍｍピッチ）で所定の列数（例えば、１００列）設けられている。なお、円管ノズル２３は各列毎に１本の冷却ヘッダ２２を経由して冷却水供給管２４に接続されており、各冷却水供給管２４は独立にオン−オフ制御可能となっている。

円管ノズル２３は、所定の内径（例えば、８ｍｍφ）を備えた内面が滑らかな直管ノズルで、円管ノズル２３から供給される冷却水は棒状冷却水である。そして、この円管ノズル２３は、棒状冷却水を鋼板１の進行方向に向けて所定の噴射角度θ（例えば、θ＝５０°）で噴射するように傾斜して配置されている。

ここで、本発明における棒状冷却水とは、円形状（楕円や多角の形状も含む）のノズル噴出口からある程度加圧された状態で噴射される冷却水であって、ノズル噴出口からの冷却水の噴射速度が７ｍ／ｓ以上であり、ノズル噴出口から鋼板に衝突するまでの水流の断面がほぼ円形に保たれた連続性と直進性のある水流の冷却水のことをいう。すなわち、円管ラミナーノズルからの自由落下流や、スプレーのような液滴状態で噴射されるものとは異なる。

また、水切り手段２５としては、水切り用流体を噴射するノズル（ここでは、棒状冷却水を噴射するノズル）２６が設置されている。この水切り用の棒状冷却水は、冷却を目的とするものではないが、上面冷却装置本体２１の円管ノズル２３からの棒状冷却水と同様に、冷却水を用い、加圧状態で噴射され、ノズル噴出口から鋼板１に衝突するまでの水流の断面がほぼ円形に保たれた連続性と直進性のある水流を用いるので、ここでは棒状冷却水と呼ぶこととする。

この棒状冷却水噴射ノズル２６は、所定のノズル径（例えば、内径５ｍｍ）、ノズルピッチ（例えば、３０ｍｍ）、列数（例えば、３列）で、上面冷却装置本体２１の下流側に配置されており、上面冷却装置本体２１からの棒状冷却水に対向するように、上面冷却装置本体２１側に向けて傾斜した棒状冷却水を噴射する。棒状冷却水噴射ノズル２６から噴射される棒状冷却水と鋼板１との成す角度ηは、上面冷却装置本体２１からの棒状冷却水の噴射角度θと同程度であり、６０°以下が好ましく、５５°以下が一層好ましい。

なお、水切り手段２５としては、上記の棒状冷却水噴射ノズル２６に替えて、ピンチロール方式の水切りロールを用いることでもよい。

一方、強冷却装置１５の下面冷却装置１５ｂは、従来型冷却装置１４の下面冷却装置１４ｂと同様のものであり、鋼板１の下面に対してスプレー状の冷却水を供給する複数のスプレーノズルを有している。

このように、強冷却装置１５が、棒状冷却水を鋼板１の進行方向に向けて噴射角度θで噴射する複数の円管ノズル２３と、上面冷却装置本体２１からの棒状冷却水に対向するように棒状冷却水を噴射する水切り用棒状冷却水噴射ノズル２６を備えていることから、円管ノズル２３から鋼板１上面に供給された後の冷却水（滞留水）が鋼板１の進行方向に向けて流動するとともに、流動した滞留水が水切り用棒状冷却水噴射ノズル２６からの棒状冷却水によって堰き止められるようになるので、冷却水による冷却領域が一定になる。そして、円管ノズル２３から棒状冷却水が噴射されるので、鋼板１上面の滞留水の水膜を破って鋼板１まで新鮮な冷却水を到達させることができる。これによって、均一で冷却速度の速い強冷却を行うことが可能となる。

そして、上記のように構成された熱間圧延設備１０において、板厚２．３ｍｍ以下の高強度熱延鋼板を製造する際には、以下のようにして行う。

すなわち、まず、熱間圧延を、粗圧延機によってスラブ（鋼素材）を粗圧延し、エンドレス圧延用設備１１によって、粗圧延したシートバーを巻き取り、巻き戻した後、その先端部を先行シートバーの尾端部に接合し、仕上圧延機１２によってシートバーを目標板厚（２．３ｍｍ以下）に仕上圧延するエンドレス圧延にて行い、仕上圧延後の巻き取りまでの冷却を、ランナウトテーブル１３に設置された従来型冷却装置１４と強冷却装置１５で行って、６００℃以下（必要により、４００℃以下）の巻取り温度で巻取り装置（コイラ）１６に巻取る。

これによって、この実施形態においては、板厚２．３ｍｍ以下の高強度熱延鋼板を安定して良好な品質で製造することができる。

すなわち、低温巻取りを行うための冷却に、均一で冷却速度の速い強冷却を行うことが可能な強冷却装置１５（棒状冷却水を傾斜して噴射する複数の円管ノズル２３、水切り用棒状冷却水噴射ノズル２６）を用いていることによって、上記したような低温巻取りにおいても鋼板１の冷却を均一化できるとともに、Ｓｉ、Ｍｎなどの添加元素を増すことなく高強度化を実現できるようになり、溶接性を阻害することが回避されて、鋼板１の先端部および尾端部における不安定現象を抑制することが可能であるエンドレス圧延を行うことが容易になることから、鋼板１の先尾端の形状バラツキおよび材質バラツキを改善することができるようになる。

また、強冷却装置１５の使用・不使用あるいは使用ノズル本数の変更により、冷却温度と巻取り温度を変更することができ、同一成分で複数の機械的特性（例えば、同一引張強度で高伸びと高伸びフランジや、引張強度３７０ＭＰａと４４０ＭＰａの造り分け）を実現できるという効果もある。

本発明の実施例として、板厚１．６ｍｍの高強度熱延鋼板を製造した。

その際に、本発明例１として、上記の実施形態に基づいて、熱間圧延をエンドレス圧延にて行った後、仕上圧延機１２の出口での鋼板温度８５０℃から従来型冷却装置１４を使用して７００℃まで冷却し、強冷却装置１５によって４００℃まで冷却した。その結果、このときの鋼板１の全幅全長での温度バラツキは±１０℃以内を実現可能であった。

これに対して、比較例１として、熱間圧延を従来通りのスラブ単位のバッチ式圧延で行った。その結果、このときの鋼板１の全幅全長での温度バラツキは±３０℃であった。

また、比較例２として、熱間圧延を従来通りのスラブ単位のバッチ式圧延で行うとともに、従来型冷却装置１４のみを使用して４００℃まで冷却した。その結果、巻取り温度は３００〜４２０℃であった。

また、本発明例１では、鋼板１の引張強度は４４０ＭＰａ相当であったが、本発明例２として、強冷却装置１５を半分の冷却能力とすることにより巻取り温度を５５０℃とした場合には、鋼板１の引張強度は３７０ＭＰａ相当となった。

さらに、本発明例３として、別の成分系で、強冷却装置１５を使用した場合は、鋼板１の引張強度は５９０ＭＰａ相当であったが、伸び２５％、伸びフランジ性１００％であったのに対して、本発明例４として、従来型冷却装置１４で５５０℃まで冷却し、強冷却装置１４で４００℃まで冷却した場合は、伸び２８％、伸びフランジ性８０％となった。

１ 鋼板
１０ 熱間圧延設備
１１ エンドレス圧延用設備
１２ 仕上圧延機
１３ ランナウトテーブル
１４ 従来型冷却装置
１４ａ 従来型冷却装置の上面冷却装置
１４ｂ 従来型冷却装置の下面冷却装置
１５ 強冷却装置
１５ａ 強冷却装置の上面冷却装置
１５ｂ 強冷却装置の下面冷却装置
１６ 巻取り装置
２１ 上面冷却装置本体
２２ 冷却ヘッダ
２３ 円管ノズル
２４ 冷却水供給管
２５ 水切り手段
２６ 水切り用棒状冷却水噴射ノズル

Claims (2)

1. 鋼素材を、板厚２．３ｍｍ以下に熱間圧延後、巻取り温度≦６００℃で巻取り、熱延鋼板とするに際し、
   熱間圧延を、スラブを粗圧延し、粗圧延したシートバーを巻き取り、巻き戻した後、その先端部を先行シートバーの尾端部に接合し、仕上圧延するエンドレス圧延にて行い、
   仕上圧延後巻き取りまでの冷却を、従来型冷却装置と強冷却装置を用いて行い、
   前記従来型冷却装置は、ランナウトテーブル上を搬送される鋼板の上面に対して冷却水を自由落下流として供給する複数の円管ラミナーノズルを有する上面冷却装置と、鋼板の下面に対してスプレー状の冷却水を供給する複数のスプレーノズルを有する下面冷却装置を備えており、
   前記強冷却装置は、ランナウトテーブル上を搬送される鋼板の上面側に、鋼板の進行方向に向けて傾斜させて棒状冷却水を噴射すると共に、その下流側に設けられた水切り手段により冷却水の水切りを行う上面冷却装置と、鋼板の下面に対してスプレー状の冷却水を供給する複数のスプレーノズルを有する下面冷却装置を備えており、
   前記強冷却装置の使用・不使用あるいは使用ノズル本数の変更により、冷却温度と巻取り温度を変更することによって、同一成分で複数の機械的特性の鋼板を造り分けることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
2. 巻取り温度を４００℃以下とすることを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板の製造方法。

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