CN115210009A - 冷轧钢板的调质轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在湿式的调质轧制中，能够与调质轧制液的浓度变化或负载变更对应，并且能够适用于单机架和多机架的轧机双方的、不使跃变等缺陷发生的冷轧钢板的调质轧制方法。在相对于退火后的冷轧钢板，进行湿式的调质轧制的调质轧制方法中，基于所述冷轧钢板的碳含量C(质量％)来设定调质轧制中的所述钢板的每单位截面积的张力T(kgf/mm2)。

Description

冷轧钢板的调质轧制方法
技术领域
本发明涉及冷轧钢板的调质轧制方法，特别是涉及湿式的调质轧制中的张力的设定方法。
背景技术
冷轧钢板是在常温下将热轧后的钢板轧制成所需要的板厚而制造的。由于在该过程中钢板会出现加工硬化，因此存在需要进行退火而使其软化的工序的情况。之后，以消除屈服伸长、形状矫正、调节钢板表面粗糙度、调节材质等为目的而进行调质轧制。
在该调质轧制的工序中，存在使用调质轧制液的湿式调质轧制和不使用调质轧制液的干式调质轧制。以往，特别是在罐用钢板的领域中，从审美性的观点来看干式调质轧制为主流。但是，随着对钢板材质的各种规格的要求，进行能够通过对调质轧制液的性质进行调节来控制伸长率，从而制作各种材质的湿式调质轧制。
调质轧制的目的之一的钢板表面粗糙度的调节通过使工作辊的粗糙度转移到钢板而进行。为了稳定地调节钢板表面粗糙度，需要相对于所期望的钢板表面粗糙度而单独确定工作辊粗糙度和轧制负载。另一方面，材质的调节通过将调质轧制的伸长率等参数控制为规定的值而实施。如前所述，工作辊的表面粗糙度和轧制负载根据钢板表面粗糙度而单独确定。在这里，伸长率定义为，相对于输出侧的板厚的输入侧板厚与输出侧板厚的差的比。因此，伸长率的调节一般通过对轧机前后的钢板的张力进行控制而对输入侧和输出侧的板厚进行控制来进行。
然而，湿式调质轧制中存在被称作跃变(jumping)的现象。跃变是指特别是在伸长率低至5％以下的情况下，伸长率不稳定地变动的、所谓的异常伸长。如果该跃变发生，则会出现钢板的板厚或材质大幅变动的问题。
作为防止该跃变的方法，专利文献1中公开了根据材质和伸长率而对调质轧制液的浓度进行调节的方法。并且，在专利文献2中，公开了在由多个机架构成的轧机中，并用湿式调质轧制和干式调质轧制的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2016－150353号公报
专利文献2：(日本)特开2018－015801号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，专利文献1记载的通过调节调质轧制液的浓度来防止跃变的方法由于浓度的差异而存在从工作辊向钢板转印粗糙度图案的比例发生变化，钢板的粗糙度和外观变化，因而难以可靠地仅防止跃变发生的问题。并且，专利文献2记载的湿式调质轧制和干式调质轧制并用的方法也存在不能在单机架的轧机中使用的问题。
本发明的目的在于，提供一种在湿式的调质轧制中，能够与调质轧制液的浓度变化或负载变化对应，并且能够适用于单机架和多机架的轧机双方而不使跃变发生的冷轧钢板的调质轧制方法。
用于解决技术问题的技术方案
如前所述，工作辊的表面粗糙度和轧制负载根据所期望的钢板的表面粗糙度而单独确定。除了以规定的伸长率进行调质轧制之外，需要适当地设定张力。在该张力设定过大的情况下，发生异常伸长即跃变。并且，在张力设定过小的情况下，会发生伸长率不足或被称作交叉屈曲的波纹管状的形状不良。
本发明的发明人为了解决上述技术问题，着眼于钢板的机械特性受到钢板的碳含量的强烈影响而认真探讨了碳含量与跃变的关系。结果发现调质轧制中的张力与钢板的碳含量相关，最终得到解决前述技术问题的冷轧钢板的调质轧制方法。
本发明的主旨如下。
[1]一种冷轧钢板的调质轧制方法，在相对于退火后的冷轧钢板进行湿式的调质轧制的调质轧制方法中，基于所述冷轧钢板的碳含量C(质量％)设定所述调质轧制时的张力T(kgf/mm2)。
[2]根据[1]所述的冷轧钢板的调质轧制方法，在所述冷轧钢板的碳含量C的基础上，进一步基于所述冷轧钢板的板厚t(mm)、每单位宽度的负载w(tonf/mm)以及工作辊的表面粗糙度a(μmRa)设定所述张力T。
[3]根据[2]所述的冷轧钢板的调质轧制方法，基于下述式(1)来设定所述张力T，
t×w×(－200×a－90)/(a×(1－logC))+17.1≤T≤t×w×(－200×a+10)/(a×(1－logC))+17.1·····(1)，
其中，t：钢板的板厚(mm)，w：每单位宽度的负载(tonf/mm)，a：工作辊的表面粗糙度(μmRa)，C：钢板的碳含量(质量％)，T：每单位截面积的张力(kgf/mm2)。
发明的效果
本发明是在湿式的调质轧制中，即使在调质轧制液的浓度发生变化或负载发生变化的情况下，也不会使跃变或伸长率不良、被称为交叉屈曲的波纹管状的形状不良发生。并且，本发明能够适用于单机架和多机架的轧机双方。
附图说明
图1是表示本发明的调质轧制方法的一个实施方案的调质轧制设备的示意图。
具体实施方式
以下，进一步对本发明进行详细说明。
使用附图对本发明的实施方式进行说明。图1是对冷轧钢板的调质轧制方法中的本发明的一个实施方式进行说明的示意图，是对退火处理的冷轧钢板进行调质轧制的调质轧制设备的概略图。为了进行调质轧制，具备从上下对钢板3进行加压的工作辊1和对工作辊1进行保持的支撑辊2。从调质轧制液供给喷嘴5供给调质轧制液而进行轧制。
为了测定对钢板3附加的张力T(kgf/mm2：每单位截面积的张力)，在工作辊1的前后设有张力计(未图示)。钢板3被上下的工作辊1以规定的负载加压，在被赋予设定的张力的状态下向行进方向4前进。此时，在张力设定过大的情况下，由于伸长率不稳定地变动而会发生跃变。在张力设定过小的情况下，会发生伸长率不足或交叉屈曲。
在该调质轧制中，基于以下所示的各种要素而设定的张力T通过对工作辊1的旋转速度进行调节而赋予。
本发明的发明人在对调质轧制的轧制条件中的、对缺陷的发生产生影响的各种要素反复多次实验并讨论，发现以下所示的要素会产生影响。
具体的要素为钢板的板厚t(mm)、每单位宽度的负载w(tonf/mm)、工作辊的表面粗糙度a(μmRa)、钢板的碳含量C(质量％)、每单位截面积的张力T(kgf/mm2)。
对这些各要素与跃变发生的关系进行调查，可知对于跃变来说，板厚t和张力T的数值越大则越容易发生。另一方面，发现了工作辊的表面粗糙度a和碳含量C的数值越小则越容易发生。
但是，在这些要素中，张力T以外的要素均取决于产品钢板的规格，因而成为在某一特定的范围内设定的要素。因此，不能够自由地进行设定变更。也就是说，只要能够使张力T以外的要素一定而将张力T设定为最合适的值，则能够有效地抑制跃变的发生。
在这里，对如何将张力T设定为最合适的值进行探讨。
如前所述，张力T在大的情况下容易发生跃变，在小的情况下容易发生被称为交叉屈曲的形状不良。在调质轧制中，出于使形状稳定的理由存在较大地设定张力T的要求，根据与跃变发生的关系，求出张力设定的上限值是重要的。并且，从防止形状不良的侧面来看得出了也需要设定张力设定的下限值的结论并进行了各种实验。其结果是，得到以下所示的张力T的设定方法。
本发明的特征在于，在相对于退火后的冷轧钢板，进行湿式的调质轧制的调质轧制方法中，
基于所述冷轧钢板的碳含量C(质量％)设定所述调质轧制时的张力T(kgf/mm2)，进一步在所述碳含量C(质量％)的基础上，基于所述冷轧钢板的板厚t(mm)、每单位宽度的负载w(tonf/mm)以及工作辊的表面粗糙度a(μmRa)设定，更优选的是，基于下述式(1)设定所述张力T。
t×w×(－200×a－90)/(a×(1－logC))+17.1≤T≤t×w×(－200×a+10)/(a×(1－logC))+17.1·····(1)，
其中，t：钢板的板厚(mm)，w：每单位宽度的负载(tonf/mm)，a：工作辊的表面粗糙度(μmRa)，C：钢板的碳含量(质量％)，T：每单位截面积的张力(kgf/mm2)。并且，式中的log为自然对数。
前述式(1)是由经过对大量的实验例和模拟的计算结果进行整理的数据进行多元回归分析等而得到的结果。以满足该式(1)的方式求出张力T的下限值和上限值，通过在该范围内设定张力T而进行调质轧制，能够得到不发生跃变或其他缺陷的优良的钢板。
顺便一提，在前述式(1)中，观察各要素与张力T的关系，发现板厚t和负载w与张力T存在负相关关系。如果t和w变大，则发生跃变的张力T的值变小。另一方面，工作辊的表面粗糙度a和碳含量C与张力T存在正相关关系。因此，a和C变大，则发生跃变的张力T的值变大。
以下，对本发明的张力T和用于该张力设定的各要素(C、t、w、a)以及与调质轧制的操作条件相关的参数等进行说明。在这里，作为本发明的对象的冷轧钢板，为汽车用钢板、罐用钢板、其他一般的冷轧钢板。
关于张力T
本发明的张力T的范围为5.0kgf/mm2～30.0kgf/mm2。如果在该范围之外，则不能够进行充分的调质轧制，会发生跃变或形状不良等缺陷。优选为2.0kgf/mm2～16.0kgf/mm2。
在调质轧制中基于各种要素而设定的张力T，如前所述通过对工作辊1的旋转速度进行调节来赋予。
关于碳含量C
冷轧钢板的碳含量C(质量％)是成为对张力T产生大的影响的原因的要素。本发明的冷轧钢板的碳含量C优选为0.0005质量％以上，优选为0.1质量％以下。更优选的是0.001质量％以上，更优选的是0.08质量％以下。
碳含量C的分析能够按照JIS G 1211－3来进行。
关于板厚t
本发明对象的冷轧钢板的板厚t(mm)优选为0.1mm以上，优选为1.0mm以下。更优选的是0.1mm以上，更优选的是0.6mm以下。
板厚t的测定能够通过伽马射线板厚计或X光板厚机等进行。
关于负载w
每单位宽度的负载w(tonf/mm)优选为0.1tonf/mm以上，优选为1.5tonf/mm以下。如果在该范围之外，则不能够进行充分的调质轧制，存在发生跃变(jumping)或形状不良等缺陷的情况。更优选的是0.2tonf/mm以上，更优选的是1.0tonf/mm以下。
负载w的测定能够通过称重传感器等进行。
关于表面粗糙度a
工作辊的表面粗糙度a(μmRa)优选为0.20μmRa以上，优选为2.00μmRa以下。更有选的是0.25μmRa以上，更优选的是1.80μmRa以下。
需要说明的是，Ra是表示表面粗糙度的参数之一，也是表示算数平均粗糙度的参数。工作辊的表面粗糙度能够根据JIS B 0601进行测定。
并且，工作辊的表面粗糙度的调节能够通过电火花加工、磨石研磨等进行。
关于退火条件
首先，对本发明的调质轧制工序的前段即退火工序进行说明。
在一般的冷轧钢板的退火工序中，在进行调质轧制的调质轧机之前，使用设有进行退火的退火炉的连续退火线。在该连续退火线中，具有对冷轧钢板的钢卷(钢带)进行拆卷的多个拆卷机、焊接机、清洁装置、退火炉、调质轧制装置、卷绕钢板的多个收卷而构成。
拆卷机从被卷绕为线卷状的钢带拆卷出钢板。钢板从拆卷机被抽出，沿着长度方向被搬送。
在这里，例如在具有两个拆卷机的情况下，一方的拆卷机的拆卷结束后，另一方的拆卷机的拆卷开始，通过焊接机焊接之前钢板的尾端和之后钢板的前端，连续地进行钢板的处理。
需要说明的是，并不限于具有多个拆卷机，也可以从一个拆卷机拆卷出钢板。
焊接机对先被拆卷出的钢板的尾端和后被拆卷出的钢板的前端进行焊接而使它们成为一体。由此，能够连续地处理比装填于一个拆卷机的线卷的长度长的钢板。
清洁装置是对附着于钢板的表面的油或污渍等进行清洗而将其除去的装置。清洁装置的钢板的清洗方法没有限制，能够利用电解脱脂或碱脱脂等、在钢板的处理装置中使用的各种清洗方法。
退火炉是对清洗的钢板进行退火的装置(炉)。退火炉是进行加热、均热、冷却的通常的退火炉。
作为加热处理条件，优选为600℃以上，优选为850℃以下，优选为20秒以上，优选为100秒以下。另外，更优选的是650℃以上，更优选的是800℃以下，更优选的是25秒以上，更优选的是90秒以下。
作为均热处理条件，优选为600℃以上，优选为800℃以下，优选为5秒以上，优选为60秒以下。另外，更优选的是650℃以上，更优选的是750℃以下，更优选的是180秒以上，更优选的是55秒以下。
作为冷却处理条件，优选为冷却速度5℃/秒以上，优选为30℃/秒以下，优选在100℃以上进行冷却，优选为冷却至200℃以下。另外，优选为冷却速度10℃/秒以上，优选为25℃/秒以下，优选为在120℃以上进行冷却，更优选的是冷却至180℃以下。
关于调质轧制的作业条件
调质轧机不仅为图1所示的四段式轧机，也能够适用于六段式等。并且，能够适用于单机架或者湿式与干式的多机架。
工作辊径
Figure BDA0003824255170000071
优选为450mm以上，优选为600mm以下。特别是，更优选的是500mm以上，更优选的是550mm以下。
调质轧制液供给喷嘴5分别设置在钢板3的表面侧和背面侧，从钢板3的行进方向的上游侧(输入侧)向钢板3与工作辊1之间供给调质轧制液。即，调质轧制液供给喷嘴5向钢板3的表面侧和背面侧供给调质轧制液。通过将调质轧制液向钢板3与工作辊1之间供给，从而防止异物混入工作辊1与钢板3之间，防止在钢板3上产生瑕疵。
在图1中，调质轧制液供给喷嘴5设置在输入侧，向钢板3与工作辊1之间供给调质轧制液，但本发明不限于此。可以在工作辊1的表面或在工作辊1与支撑辊2之间设置调质轧制液供给喷嘴5而供给调质轧制液。另外在六段式轧机的情况下，可以在工作辊1与支撑辊2之间设置的中间轧辊与工作辊1之间设置调质轧制液供给喷嘴5而供给调质轧制液。并且，不仅在输入侧，也可以同样地在输出侧设置调质轧制液供给喷嘴。
本发明的调质轧制液的种类不受特别的限定，具体来说能够列举出界面活性剂或脂肪酸等。
调质轧制液的供给温度优选调节为10℃以上、60℃以下。更优选的是20℃以上，更优选的是50℃以下。
实施例
以下，根据实施例对本发明更具体地进行说明，但本发明并不限于这些实施例。
首先，使用图1所示的工作辊径
Figure BDA0003824255170000081
的四段式调质轧机，通过磨石的研磨对工作辊表面的粗糙度进行调节。并且，将由界面活性剂或脂肪酸等构成的调质轧制液调节为20℃～40℃并从轧机输入侧供给。
作为对象钢板，使用碳含量C为0.04质量％的低碳和0.0014质量％或0.0024质量％的极低碳。
准备钢板的板厚t为0.2mm、0.25mm和0.3mm。施加于钢板的单位宽度的负载w为0.3tonf/mm、0.5tonf/mm以及0.6tonf/mm。将工作辊的表面粗糙度a调节为0.28μmRa、0.47μmRa和0.88μmRa。
如上所述地进行将各要素组合的操作，将基于上述要素而从前述张力设定的式(1)求出的计算值与实际设定的张力值进行比较。对实际的跃变发生的有无以及形状不良发生的有无进行调查的结果如表1所示。
对于跃变发生来说，根据从调质轧机的前后轧辊的周速差计算的伸长率，来判断跃变发生的有无。具体地说，如果伸长率为5％以上则判断跃变发生。并且，对于形状不良的发生来说，根据钢板表面的起伏高度，判断形状不良发生的有无。钢板表面的起伏高度通过触针式形状测定机测定，如果高低差为0.1mm以上则判断为形状发生不良。
作为实施例1，使用碳含量C为0.04质量％、0.0024质量％、0.0014质量％的钢板，将其他要素即板厚t固定为0.2mm、负载w固定为0.3tonf/mm、工作辊表面粗糙度a固定为0.28μmRa而实施。将这些值代入式(1)，求出张力T的下限值和上限值。在将实际操作的张力设定在其上下限值的范围内的情况下(实施例1－1、1－5、1－8)，不会发生跃变也不会发生形状不良，在设定为超出上限值的值的情况下(实施例1－2、1－6、1－9)，会发生跃变，并且在设定为超出下限值的值的情况下(实施例1－3、1－4、1－7)，会发生形状不良。
接下来，作为实施例2，使用板厚t为0.2mm、0.25mm、0.3mm的钢板，将其他要素即碳含量C固定为0.04质量％、负载w固定为0.3tonf/mm、工作辊表面粗糙度a固定为0.28μmRa而实施。将这些值代入式(1)，求出张力T的下限值和上限值。在将实际操作的张力设定为该上下限值的范围内的情况下(实施例2－1、2－3、2－6)，不会发生跃变也不会发生形状不良，在设定为超出上限值的值的情况下(实施例2－4、2－7)，会发生跃变，并且在设定为超出下限值的值的情况下(实施例2－2、2－5)，会发生形状不良。
接下来，作为实施例3，将负载w设定为0.3tonf/mm、0.5tonf/mm、0.6tonf/mm，将其他要素即碳含量C固定为0.04质量％、板厚t固定为0.2mm、工作辊表面粗糙度a固定为0.28μmRa而实施。将这些值代入式(1)，求出张力T的下限值和上限值。在将实际操作的张力设定在其上下限值的范围内的情况下(实施例3－1、3－3、3－6)，不会发生跃变也不会发生形状不良，在设定为超出上限值的值的情况下(实施例3－4、3－7)，会发生跃变，并且在设定为超出下限值的值的情况下(实施例3－2、3－5)，会发生形状不良。
最后，作为实施例4，使用表面粗糙度a为0.28μmRa、0.47μm11Ra、0.88μmRa的工作辊，将其他要素即碳含量C固定为0.04质量％、板厚t固定为0.2mm、负载w固定为0.3tonf/mm而实施。将这些值代入式(1)，求出张力T的下限值和上限值。在将实际操作的张力设定在该上下限值的范围内的情况下(实施例4－1、4－3、4－6)，不会发生跃变也不会发生形状不良，在设定为超出上限值的值的情况下(实施例4－4、4－7)，会发生跃变，并且在设定为超出下限值的值的情况下(实施例4－2、4－5)，会发生形状不良。
根据以上结果可知，如果将实际作业中的张力设定为根据本发明的式(1)求出的张力的上下限值内，则不会发生前述跃变等缺陷，能够进行良好的调质轧制。
表1
Figure BDA0003824255170000101
附图标记说明
1工作辊、2支撑辊、3钢板、4表示行进方向的箭头、5调质轧制液供给喷嘴。

Claims (3)

1.一种冷轧钢板的调质轧制方法，其特征在于，
在相对于退火后的冷轧钢板，进行湿式的调质轧制的调质轧制方法中，基于所述冷轧钢板的碳含量C(质量％)设定所述调质轧制时的张力T(kgf/mm2)。
2.根据权利要求1所述的冷轧钢板的调质轧制方法，其中，
在所述冷轧钢板的碳含量C的基础上，进一步基于所述冷轧钢板的板厚t(mm)、每单位宽度的负载w(tonf/mm)以及工作辊的表面粗糙度a(μmRa)设定所述张力T。
3.根据权利要求2所述的冷轧钢板的调质轧制方法，其中，
基于下述式(1)来设定所述张力T，
t×w×(－200×a－90)/(a×(1－logC))+17.1≤T≤t×w×(－200×a+10)/(a×(1－logC))+17.1·····(1)，
其中，t：钢板的板厚(mm)，w：每单位宽度的负载(tonf/mm)，a：工作辊的表面粗糙度(μmRa)，C：钢板的碳含量(质量％)，T：每单位截面积的张力(kgf/mm2)。
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