高碳素钢的热轧方法与流程

本发明涉及高碳素钢的热轧方法。尤其是涉及将高碳素钢的板料用设置在精轧机的入口侧的加热装置(以下称为板式加热器)加热之后，进行精轧的热轧方法。另外，本说明书中所说的高碳素钢是指JISG4051、JISG4053、JISG4401、JISG4404中规定的高碳素钢，尤其是指含有C为0.2质量％以上且1.0质量％以下的钢。

背景技术：

例如，如图1所示，热轧作业线一般由加热炉1、多个粗轧机2、多个精轧机3、冷却区域4、卷绕装置5等构成。另外，图1所示的热轧作业线是将钢热轧成为板形状的钢(热轧钢板)时所使用的热轧作业线。另外，在图1中，粗轧机的数量为3，精轧机的数量为7。

在热轧钢时，将热轧的原料(钢原料)即钢坯用加热炉1加热到规定的温度，之后，用粗轧机2施行粗轧制成板料后，用精轧机3轧制成为规定的厚度。在此，直到精轧机3咬入被轧制材料即板料的时间，板料末端比前端长。因此，即使在加热炉1中将钢坯均匀地加热，就精轧机3咬入板料时的温度、即用精轧机入口侧温度计11(图1中用箭头表示)测量的温度而言，相比板料的前端，末端这一方通常会低。尤其是在进行板料的末端部的轧制时，由于像这样温度降低而产生的精轧负荷的增加，轧制变得不稳定，在精轧机3内产生被轧制材料断裂、或被轧制材料产生拉深之类的不良情况。另外，在此所谓的板料的前端是指板料的长度方向(轧制方向)前端。另外，所谓板料的末端是指板料的长度方向(轧制方向)后端。

为了补偿这种板料的长度方向的温度降低，以在精轧机咬入末端侧加热之前将板料的末端侧加热(以下，也称为补偿加热。)为目的，如图1所示，在粗轧机2和精轧机3之间设置有板式加热器10。在设置有板式加热器10的热轧作业线上，在用精轧机3精轧板料之前，使用板式加热器10将其加热，提高板料的末端的温度，从而使轧制负荷降低，以便能够稳定地进行轧制。另外，在热轧作业线上，为了实施钢坯的宽度方向的按压，调节钢坯的宽度，有时也在加热炉1和粗轧机2之间设置精整压力机，或为了补偿板料的宽度方向的温度降低，在粗轧机2和精轧机3之间设置边缘部加热器。

板式加热器10或边缘部加热器一般是在轧制负荷特别大的所谓难轧制材料中使用，不仅将作为被轧制材料的板料一样地加热，而且预定在规定的搬送位置的板料的目标温度，进行所述板料的补偿加热，使所述板料达到所述目标温度以上。

在高碳素钢的热轧中，还提出了如专利文献1中公开的热轧方法。在专利文献1中记载有一种高碳素钢的热轧方法，将高碳素钢的板料用设置在精轧机的入口侧的板式加热器加热之后，用所述精轧机进行精轧，其特征在于，预定所述板料在规定的搬送位置的目标温度，进行所述板料的补偿加热，以使其达到所述目标温度以上，这种高碳素钢的热轧方法表现出以下效果，即：可防止轧制温度过低引起的精轧中的钢板裂纹，可制造高质量的高碳素钢。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:(日本)特开2003－275805号公报

发明要解决的课题

但是，用如上所述的现有的热轧方法热轧钢时，在作为轧制原料的钢为高碳素钢的情况下，若通过板式加热器加热板料，有时在设置于精轧机3的轧制方向下游侧的冷却区域4，产生精轧后的被轧制材料即钢板开裂之类的不良情况(以下，也称为钢板裂纹。)。

为了应对这种精轧后的钢板开裂之类的问题，对于高碳素钢进行了研究，即，不使用板式加热器，而是提高加热炉中的加热温度(以下，称为加热炉抽出温度)使末端的轧制负荷减小。但是，当为高碳素钢的情况下，若提高加热温度，容易产生表面缺陷即红色氧化皮(scale)。受其制约，存在不能提高高碳素钢的加热温度之类的问题，难以兼顾质量和通板性这两者。

技术实现要素：

本发明鉴于上述的问题点，其目的在于，提供一种在高碳素钢的热轧中，能够防止精轧后的冷却过程中的钢板裂纹的热轧方法。

用于解决课题的技术方案

发明人等对以如上所述的高碳素钢作为轧制原料的情况下，钢板开裂的原因进行了调查研究，结果发现，在高碳素钢中，由于用板式加热器的加热会促进结晶粒的粗大化，在冷却区域中的冷却时产生钢板裂纹。特别是在利用高频感应加热方式的板式加热器进行加热的情况下，大多会产生这种不良情况，在板料的表面和中心产生温度差，其结果认为，在表层部和中心部，结晶粒径产生较大的差，成为上述不良情况的原因。

于是，为解决这样的问题进行了各种研究，结果发现，利用精轧机入口侧的板式加热器进行加热而使得板料的升温量达到某温度量以上时，冷却区域中就会产生钢板裂纹。而且发现，对高碳素钢进行热轧时，只要对板式加热器加热的升温量设定上限，就可以实现在冷却区域不会产生钢板裂纹，且不需要提高加热炉抽出温度，所以也不会产生红色氧化皮等质量不良情况地制造高碳素钢。

在控制上述板料的升温量时，有效的方法是控制板料末端的升温量。而且，有效的方法是，预先对板料末端的升温量进行各种变更，检查在设于精轧机的下游侧的冷却区域有无钢板裂纹的产生，将没有产生裂纹的板料末端的升温量设为上限。另外，在通常的作业中产生钢板裂纹的情况下，将同时进行热轧的同一钢种的钢坯中没有裂纹的钢坯的板料末端的升温量设为板料末端的升温量的上限也是有效的。

本发明是基于这样的见解而完成的，其要点如下。

[1]一种高碳素钢的热轧方法，将高碳素钢的板料用设置于精轧机的入口侧的板式加热器加热之后，由所述精轧机进行精轧，其中，以板料的末端的升温量为预定的上限值以下的方式利用板式加热器进行加热，在此，所谓板料的末端的升温量是指，精轧机入口侧附近的板料的末端的、用板式加热器进行加热时的温度和没有用板式加热器进行加热时的温度之差。

发明效果

根据本发明，在使用板式加热器热轧高碳素钢时，能够防止精轧后的冷却过程中的钢板裂纹的产生。由此，能够抑制加热炉抽出温度的高温化，不会引起产生红色氧化皮之类的质量方面的不良情况的问题，从而能够稳定地制造高质量的高碳素钢板。

附图说明

图1是表示热轧作业线的示意图；

图2是表示没有用板式加热器加热时的板料的长度方向位置和精轧机入口侧温度的关系的图；

图3是表示板料的长度方向位置和精轧机入口侧温度的关系的图。

具体实施方式

对于本发明的最佳实施方式，以在图1所示的热轧作业线上，进行由粗轧及精轧构成的热轧的情况为例进行说明。通过连续铸造等而获得的高碳素钢的钢坯，在加热炉1中加热后，用粗轧机2进行粗轧，制成高碳素钢的板料。利用粗轧机2所获得的板料，用板式加热器10来加热(补偿加热)，以补偿在精轧机入口侧的温度下降。

图2表示没有进行利用板式加热器10的加热时的精轧机入口侧(最接近粗轧机的一侧的精轧机的入口侧)附近的、板料的长度方向的温度的示意图。如图2所述，板料的末端与前端比较，精轧机入口侧的温度变低。另外，进行温度测量的板料的末端及前端，可考虑制造条件或装置等适当确定。

在使用现有的板式加热器10的热轧中，利用板式加热器10进行板料的长度方向的补偿加热，使板料的温度升温。用板式加热器10进行升温的量，以板料的全长达到所要求的温度范围内的方式适当确定，以稳定地进行精轧。在此，如图2所示，在板料中，板料的末端的温度降低变得最大，因此在板料中，板料的末端的补偿加热量最大。

在本发明中，在利用这种现有的板式加热器10进行补偿加热时，在板料中，使升温量成为最大的位置的、板料的末端的升温量成为预定的上限值以下。

图3表示作为本发明的热轧方法的一例，利用板式加热器10将在板料的长度方向从板料的长度方向位置L_X到板料末端的部分加热，将板料末端的温度设为Ta(℃)时的、精轧机入口侧(最接近粗轧机的一侧的精轧机的入口侧)附近的、板料的长度方向的温度的示意图。在此，作为板式加热器10的板料的加热量，使板料的末端的温度为Ta(℃)，将L_X设为板料长度的1/2的位置，从板料的长度方向的中央部起，进行倾斜分配，从L_X到末端的板料的温度为Ta(℃)且大致一定。另外，在图3中，对没有用板式加热器加热的情况也进行了表示。该情况下，板料的末端的温度为Tn(℃)。

在本发明中，在用板式加热器10加热板料时，以板料的末端的升温量成为预定的上限值以下的方式进行利用板式加热器10的加热(补偿加热)。

如图3中示意性地表示，板料末端的升温量是没有用板式加热器10加热时的板料的末端的温度Tn(℃)和用板式加热器10加热时的板料的末端的温度Ta(℃)之差ΔT(℃)(ΔT＝Ta－Tn)。

另外，基于在板式加热器10的出口侧位置的板料的温度及板料的尺寸或到精轧机的距离、气温等，可以求出板料末端的、没有通过板式加热器10加热时的温度Tn、通过板式加热器10加热时的温度Ta。

通常，Ta(℃)是用精轧机入口侧温度计11测量的温度。

另外，通常，Tn(℃)是在没有将板料加热的情况下，用精轧机入口侧温度计11测量的温度。Tn(℃)也可以设为考虑各种作业条件或气温等对该测量温度进行修正后的值。另外，Tn(℃)也可以为考虑制造条件或设备等通过计算而求得的值。

在本发明中，预先将板料末端的升温量：ΔT进行各种变更，检查设于精轧机的下游侧的冷却区域4有无钢板裂纹的产生，确定不产生裂纹的ΔT的上限值。而且，在用板式加热器加热板料时，以板料的末端的升温量为预定的ΔT的上限值以下的方式进行板料的加热。

除上述的手法以外，在通常的作业中产生了钢板裂纹的情况下，可以将同时热轧的同一钢种的钢坯中没有裂纹的钢坯的板料末端的升温量确定为ΔT的上限值。

另一方面，关于板料的末端的升温量的下限，可以考虑制造条件或装置等适当确定。

通过采用这种本发明的热轧方法，能够利用板式加热器10对板料进行补偿加热，使板料末端部的温度升温，抑制在精轧机内的断裂，并且抑制在冷却区域4的钢板裂纹。

另外，图3中，从板料的长度方向中央部开始用板式加热器10的加热，但板料的加热方法不限定于这种方法。在板料全长需要用板式加热器进行补偿加热的情况，也可以按照板料末端的升温量为ΔT的上限值以下的方式，在板料全长进行加热，或者也可以只将板料的末端部局部地加热。

另外，在本发明的方法中，对板料的升温量设定了上限。因而，还要考虑轧制条件或板料的种类不同，不能升温至可抑制在精轧机内的断裂的程度的情况。这种情况下，例如，预先通过预测所确定的板料的升温量的上限值在精轧机内的断裂、或确保板料的长度方向的材质方面不足的情况，可以通过减短粗轧前的钢坯长度、减短板料本身的长度、减少精轧前的板料末端部的温度降低量来应对。

另外，作为板式加热器10的加热方式，可以应用感应加热的方式、燃烧器的方式等各种加热方式，但如上所述，在抑制升温量方面，优选采用感应加热方式。

在本发明中，加热炉中的钢坯加热温度并无特别限定，可以考虑制造条件或装置等适当确定。加热炉抽出温度例如可以设定为1050～1150℃。

实施例1

使用表1所示的钢记号A的成分组成(质量％)的高碳素钢(JISG4051中规定的S45C)的钢坯，在图1所示的热轧作业线上进行热轧。所使用的钢坯的厚度为260mm、宽度为1150mm，将钢坯在加热炉中加热至表2所示的加热炉抽出温度后，在用未图示的精整压力机将宽度精整为1065mm之后，进行粗轧，制成厚度40mm、宽度1065mm的板料。获得的板料在本发明例(轧制编号1)中，将板料的末端的升温量的上限值设为40℃，用板式加热器加热，进行精轧。另外，作为比较，对于以超出上述的上限值的升温量用板式加热器加热的情况(轧制编号2)、将加热炉抽出温度高温化而不用板式加热器加热的情况(轧制编号3)，也进行了精轧。另外，用板式加热器加热的情况，如图3所示，从板料的长度方向中央部到末端部，将升温量进行倾斜分配，以板料的末端中的升温量达到表2的温度的方式进行加热。另外，板式加热器采用高频感应加热方式的加热器，另外，板料的末端距板料的长度方向(轧制方向)后端为3m(粗轧后的板料全长为60m)。

表2中表示用精轧机出口侧温度计12(图1中用箭头表示)测量的钢板的温度。用精轧机将板料轧制成热轧钢板后，在冷却区域进行冷却，并用卷绕装置卷绕。另外，精轧好的钢板的厚度为3.25mm，精轧后的宽度为1065mm，卷绕温度为670℃。将热轧的结果示于表2。

本发明例(轧制编号1)中，能够不使在冷却区域产生钢板裂纹地进行热轧，且没有红色氧化皮的产生，能够制造高质量的钢板。另一方面，在升温量过高而超出本发明的范围的比较例(轧制编号2)中，在冷却区域产生了钢板裂纹。另外，在不进行用板式加热器的加热而是使加热炉中的加热温度本身高温化的比较例(轧制编号3)中，虽然未引起冷却区域中的钢板裂纹的产生，但是产生了红色氧化皮。

在收卷作业线上通板并进行目视检查来判断有无钢板裂纹产生。将钢板宽度方向的边缘部有长度10mm以上的裂纹的情况判断为有钢板裂纹，将在同边缘部没有长度10mm以上的裂纹的情况判断为无钢板裂纹。在实施例2以后，也根据同样的基准判断有无钢板裂纹。

[表1]

*剩余部分为Fe及JIS中规定的范围内的杂质。

[表2]

实施例2

基于上述实施例1的结果，将板料的末端的升温量的上限值设为40℃。对钢记号A的6个钢坯6，除将板料的末端的升温量的上限值变更为40℃(反复实施)、35℃这一点以外，在和上述实施例1同样的条件下进行热轧(轧制编号4～9)。将结果示于表3。

其结果是，无论是哪个情况，都能够不使冷却区域产生钢板裂纹地进行热轧，也没有红色氧化皮的产生，能够制造高质量的钢板。由以上可知，通过预先规定板料的末端的升温量的上限值，就不会引起红色氧化皮产生这样的质量方面的不良情况的问题，能够稳定地制造高质量的高碳素钢板。

[表3]

实施例3

使用表4所示的钢记号B～E的成分组成(质量％)的高碳素钢(JISG4051中规定的S45C)的钢坯，将板料的末端的升温量的上限值设为50℃、40℃及35℃，除此以外，在和上述实施例1同样的条件下进行热轧。将热轧的结果示于表5。

板料的末端的升温量的上限值设定为40℃及35℃的本发明例(轧制编号10～14)中，能够不使冷却区域产生钢板裂纹地进行热轧，也没有红色氧化皮的产生，能够制造高质量的钢板。另一方面，在升温量过高而超出本发明的范围的比较例(轧制编号15)中，在冷却区域产生了钢板裂纹。

[表4]

*剩余部分为Fe及JIS中规定的范围内的杂质。

[表5]

实施例4

基于上述实施例1的结果，将板料的末端的升温量设为上限值即40℃。另外，以从板料的长度方向1/3部到末端部(轧制编号16)、从板料的长度方向2/3部到末端部(轧制编号17)分别进行倾斜分配并加热的方式，变更板式加热器的加热位置，除这一点以外，在和上述实施例1同样的条件下进行热轧。

其结果是，无论在哪个情况下，都能够不使冷却区域产生钢板裂纹地进行热轧，也没有红色氧化皮的产生，能够制造高质量的钢板。由以上可知，通过预先规定板料的末端的升温量的上限值，就不会引起红色氧化皮产生这样的质量方面的不良情况的问题，能够稳定地制造高质量的高碳素钢板。

[表6]

符号说明

1 加热炉

2 粗轧机

3 精轧机

4 冷却区域

5 卷绕装置

10 板式加热器

11 精轧机入口侧温度计

12 精轧机出口侧温度计