JP2007245192A

JP2007245192A - 冷間圧延での板面形状制御性に優れた熱延鋼板及び熱間圧延方法

Info

Publication number: JP2007245192A
Application number: JP2006071994A
Authority: JP
Inventors: Akinori Hiraiwa; 亮紀平岩
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】極薄板厚の冷間圧延における板面変形の発生を抑制防止し、板面平坦性の良好な冷延鋼板を得るための熱延鋼板及び熱間圧延方法を提供する。
【解決手段】この熱延鋼板は、熱間圧延仕上温度（Ｔ_Ｆ）をＡｒ_３変態点以上とし、鋼板の左右端縁域とその内側域との板温差(ΔＴ_Ｃ-Ｅ)が４０℃以下に保持される温度条件下に熱間圧延することにより得られる。熱間圧延においては、板温差(ΔＴ_Ｃ-Ｅ)を４０℃以下に保持するための補助手段として、鋼板の左右の端縁域を加熱する加熱装置（エッヂヒーター）を熱間圧延ラインに設置し、端縁域の板温低下を補償する加熱操作が必要に応じて実施される。本発明により得られる熱延鋼板を使用することにより、冷間圧延に特別な条件や制限を付加することなく、極薄厚冷延鋼板(概ね0.25mm以下)の優れた板面平坦性を保証することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、冷間圧延における板面形状の制御性に優れた熱延鋼板に係り、特に極薄板厚の冷間圧延で生じ易い板面の凹凸変形を抑制防止し、平坦性の良好な冷延鋼板を得ることができる熱延鋼板およびその熱間圧延方法に関する。

冷延鋼板の板面の平坦性（板面の凹凸や歪みのない板面性状）は、最終製品鋼板の重要な形状品質の１つである。また冷延鋼板を、後工程、例えば溶融めっきラインに、めっき母材板として供給する場合において、ライン内での良好な通板操作性を確保すると共に、製品鋼板（この場合は溶融めっき鋼板）の均質なめっき品質を確保するためにも、板面平坦性に優れた冷延鋼板が要求される。

しかるに薄板厚の冷間圧延においては、得られる冷延鋼板の板面に凹凸状の変形が生じることがある。この板面変形は、殊に薄厚の熱延鋼板（板厚約２.５ｍｍ以下）を高圧下率で圧延して得られる極薄の冷延鋼板（板厚約０.２５ｍｍ以下）に発生し易い。図２は、接触式形状検出器（シェイプメーター）により測定される板面変形の発生形態の例を示している。図の横軸は板幅方向、縦軸はアイ-ユニット(I-Unit値)である。
この凹凸変形（平坦性不良）は、例えば冷間圧延時の圧延荷重分布やロール軸のたわみ曲線等の精密な制御により、ある程度の改善効果を得ることはできる。しかし、鋼帯コイル単位でみると、同じ冷間圧延条件でも板面平坦性の良好なものと、そうでないものとが混在する等、煩瑣な制御操作を要しながら、平坦性を安定確保することは容易でない。

従来、冷延鋼板に発生する板面の凹凸変形を、事後的に軽減・緩和する方法として、ロールレベラーやテンションレベラー等の加工装置を使用することが知られている（特許文献１,２）。ロールレベラーは、矯正ロールによる曲げ応力の反復作用で鋼板の凹凸変形を矯正し、テンションレベラーは高張力の作用下に矯正ロールによる曲げ応力を反復作用させて凹凸変形を矯正するものである。しかし、このような加工装置を使用して板面の平坦性を矯正することは、それだけ工数の増加・コスト負担の増加となる。
特開平０５−１４６８１４号公報特開平１０−２９１０２０号公報

本発明は、冷間圧延条件の煩瑣な制御操作やロールレベラー等を用いた矯正加工等に付随する難点を回避しながら、良好な板面平坦性を確保しようとするものである。
本発明者等は、上記鋼板の平坦性不良の発生機構について鋭意検討を重ねた結果、冷間圧延で発生する板面変形は、冷間圧延に使用する熱延鋼板の材質のむらに起因し、特に熱間圧延過程における鋼板の温度分布のむらとそれに付随する組織の不均一性に因るものであること、熱間圧延での温度条件の調整によって、冷間圧延における板面変形を効果的に抑制防止し得ること等を見出した。本発明はこの知見に基づいてなされたものである。

本発明の熱延鋼板は、板面の平坦性に優れた冷延極薄鋼板を製造するための熱延鋼板であって、熱間圧延仕上げ温度がＡｒ_３変態点以上であり、鋼板の左右端縁域とその内側域との板温差(ΔＴ_Ｃ-Ｅ) が４０℃以下である温度条件下に熱間圧延されたものであることを特徴としている。

上記熱延鋼板を製造する本発明の熱間圧延方法は、
熱間圧延仕上温度（Ｔ_Ｆ）がＡｒ_３変態点以上であり、熱間圧延仕上げ時の鋼板の左右端縁域とその内側域の板温差(ΔＴ_Ｃ-Ｅ)を４０℃以下に保持した状態で熱間圧延することを特徴としている。その熱間圧延においては、鋼板の端縁域と内側域との板温差(ΔＴ_Ｃ-Ｅ)を４０℃以下に保持するための補助手段として、鋼板の左右の端縁域を加熱する加熱装置（エッヂヒーター）を熱間圧延ラインに設置しておき、該加熱装置による鋼板の端縁域に対する加熱操作が必要に応じて実施される。

冷延極薄鋼板の前記板面変形（平坦性不良）は、冷間圧延における鋼板の端縁域（エッヂ部）とその内側域との伸び変形量のアンバランスにより発現する。冷延鋼板にこのような伸び変形のむらが生じるのは、熱延鋼板の板幅方向に延性のむらがあるからであって、その延性のむらは、熱間圧延時の板幅方向の温度分布と組織の不均一性に起因している。殊に、板厚の薄い熱延鋼板（約2.5ｍｍ以下）の熱間圧延では、図３に示す左右の端縁域(１_Ｅ)の板温が低下し易く、板温がＡｒ_３変態点以下になると、フェライト相を含む「α＋γ混相組織」の状態で圧下されることになる。このため板幅方向の一様な再結晶化が達成されなくなり、結果として端縁域（１_Ｅ）とその内側域（１_Ｃ）との間の硬さ及び延性の差が大きくなる。熱延鋼板のこのような硬度・延性のむらが、冷延鋼板の板面変形となって現れるのである。
本発明によれば、熱間圧延における前記板温の調整効果として、熱延鋼板の板幅方向の部分的な硬質化が回避され、板幅全体の一様な延性が確保されることにより、冷間圧延における伸び変形のむらが緩和解消され、良好な板面平坦性が保証される。

本発明の熱延鋼板は、板面変形（平坦性不良）の生じ易い極薄板厚の冷延鋼板、特に板厚０.２５ｍｍ以下の冷延鋼板を製造するのに効果的である。その冷間圧延に使用される熱延鋼板の板厚は、約２.５ｍｍ以下であり、冷間圧延においては圧延荷重分布のきめ細かな制御等を必要とせず、一般的な冷延条件下に良好な板面平坦性を得ることができる。

本発明の熱延鋼板の鋼組成は特に限定されないが、例えば溶融亜鉛合金めっき（Zn-Al-Mg系合金めっき等）のめっき母材板となる冷延鋼板を製造するための熱延鋼板として、次のような低・中炭素鋼組成が挙げられる。本明細書に記載の成分含有量はすべて質量％(mass%)である。
Ｃ：0.03〜0.09%,Ｓｉ：0.01〜0.05%,Ｍｎ：0.15〜0.50%,Ｐ：0.030%以下,Ｓ：0.020%以下,Ａｌ：0.015〜0.080%,Ｎ：5〜50ppm，残部：Ｆｅ及び不可避不純物。

製鋼・鋳造工程により得られる鋼スラブの熱間圧延においては、熱間圧延仕上げ温度をＡｒ_３変態点以上とし、かつ鋼板の端縁域（１_Ｅ）とその内側域（１_Ｃ）との板温差（ΔＴ_Ｃ-Ｅ）が４０℃を超えないように板温管理を行うことを要する。この板温管理により、オーステナイト単一相組織での仕上げ圧延と鋼板全体にわたる鋼組織の一様な再結晶化が達成されると共に、板幅方向全体にわたる硬さ・延性の分布のむらを所要範囲におさめることができる。なお、上記低・中炭素鋼組成のＡｒ_３変態点は、約８７０〜９００℃（平衡状態）であるが、実操業（変態点降下を伴なう）において管理される板温（下限温度）は、約８５５℃前後が目安とされる。

薄板厚（約2.5ｍｍ以下）の熱間圧延では、鋼板保有熱量の減少と比表面積の増加に伴なう板温の低下が大きく、特に端縁域（縁線から約25〜30ｍｍの幅域）の温度低下は顕著となる。そのため、熱延仕上げ温度（Ａｒ_３変態点以上）および板温差（ΔＴ_Ｃ-Ｅ≦４０℃））の維持が困難な場合には、図１に示すように、鋼板（１）の端縁域（１_Ｅ）に対する加熱手段（エッヂヒーター）（２）を熱間圧延ラインに設置し、端縁域（１_Ｅ）を加熱して端縁域の板温低下を抑えるようにするとよい。エッヂヒーター（２）として、例えば電磁誘導加熱や抵抗加熱装置あるいはガスバーナ等が適宜使用される。
なお、端縁域（１_Ｅ）の板温(T_Ｅ)と内側域（１_Ｃ）の板温(T_Ｃ)は、通常T_Ｃ＞T_Ｅであるが、エッヂヒーター（２）による端縁域（１_Ｅ）の加熱で、板温(T_Ｅ)が板温(T_Ｃ)より高くなっても構わない。その板温差（ΔＴ_Ｃ-Ｅ）が４０℃以下であれば、冷間圧延で良好な板面平坦性を得ることができる。

上記熱延鋼板は、表面の酸化スケールを除去する処理、例えばスキンパスミルによるロールの圧下作用でスケールを機械的に破砕・剥離するメカニカル・デスケーリングや、酸液（塩酸水溶液等）でスケールを溶解除去する化学的酸洗処理等により、鋼板表面を清浄化されたうえ、冷間圧延に付される。

冷間圧延は、熱延鋼板の板厚と目的とする冷延鋼板の板厚とに基づいて設定される圧下率のもとに行われる。本発明の熱延鋼板を極薄厚（約0.25mm以下）に仕上げる冷間圧延の圧下率は高く、例えば、板厚約２.０〜２.３ｍｍの熱延鋼板を、板厚約０.２５ｍｍ以下の冷延鋼板とするための冷延圧下率は約９０％である。本発明の熱延鋼板を被圧延材とする冷間圧延においては、特別の圧延条件、例えば圧延荷重分布等のきめ細かな制御は不要であり、一般的な圧延条件下に良好な板面平坦性を有する極薄厚の冷延鋼板が得られる。

中炭素鋼組成の鋼スラブを熱間圧延に付して薄板厚の熱延鋼板を得、脱スケール処理したうえ、冷間圧延ラインに導入し極薄厚の冷延鋼板（溶融亜鉛合金めっき鋼板用めっき母材板）を得る。

[１]鋼組成
C:0.03-0.09%，Si:0.01-0.05 %，Mn:0.15-0.50%，P:0.03%以下，S:0.02%以下，Al:0.015-0.080%，N:5-50ppm，残部：Fe及び不可避不純物。

[２]熱間圧延
鋼スラブを所定温度に加熱して熱間圧延に付し所定板厚・板幅を有する熱延鋼板を得る。
(1)鋼スラブ加熱温度：1160℃
(2)熱延仕上げ温度は８５５℃以上(オーステナイト単一相) とし、鋼板の端縁域(1_Ｅ)に対しては、板温差(ΔＴ_Ｃ−Ｅ)を４０℃以下に保持するためのエッヂヒーター（２）(図１)による加熱を実施する場合と、加熱を省略する場合の２通りの熱間圧延を行った。なお、使用したエッヂヒーターは電磁誘導加熱式ヒーターである。
(3)熱延鋼板：板厚２．０×板幅１０５０（ｍｍ）

[３]冷間圧延
４タンデム方式の連続冷間圧延装置により、上記熱延鋼板を、板厚０.２０ｍｍの冷延極薄鋼板に仕上げた（冷延圧下率：９０.０％）。

[４]冷延鋼板の板面平坦性の評価
得られた冷延鋼板の板面形状をシェイプメーターで測定し下記の基準により平坦性の良否を判定する。
平坦性評価Ｉ-Unit値
良好 ≦ １２
不良＞１２
表１に、平坦性の評価結果を示す。
表中、「冷間圧延１」は、エッヂヒーター（１）による鋼板端縁域(1_Ｅ)の加熱が施された熱延鋼板を冷間圧延し、「冷間圧延２」はエッヂヒーターによる加熱が省略された熱延鋼板を冷間圧延したものである。

（表１）
[冷延鋼板の平坦性不良発生率（鋼帯コイル本数単位）の比較]
不良発生率(％) 鋼帯コイル本数 (ｎ) （備考）
冷間圧延１０７５ (発明例の熱延鋼板を使用)
冷間圧延２５９１９０ (比較例の熱延鋼板を使用)
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上記のように、発明例の熱延鋼板を使用して得られた冷延鋼板（冷間圧延１）と、従来の熱延鋼板を使用した冷延鋼板（冷間圧延２）とにおける、形状不良発生率の差異は顕著であり、本発明の熱延鋼板を使用して得られる冷延鋼板の平坦性の改善効果は歴然である。

本発明の熱延鋼板は、板幅方向の硬度・延性の分布むらが少ないことにより、極薄板厚の冷間圧延における板面の変形が効果的に抑制防止され、平坦性に優れた冷延鋼板を得ることができ、板面変形による歩留低下が大幅に改善される。その冷間圧延は、特殊な制御操作を必要とせず、また冷間圧延後の板面形状の矯正加工も不要となり、冷延極薄鋼板の製造コスト削減効果は大である。更に冷延鋼板の良好な板面平坦性が保証されることにより、後工程、例えば溶融めっきラインのめっき母材板として使用される場合において、ライン内の通板操作性や、めっき品質の改善・安定化等にも寄与するものである。

熱間圧延工程の鋼板の端縁域の板温低下を防止するための加熱装置（エッヂヒーター）を模式的に示す説明図である。接触式形状検出器による冷延鋼板の板面変形の測定例を示す図である。熱延鋼板の端縁域と内側域の模式的説明図である。

符号の説明

１：熱延鋼板
１_Ｅ：端縁域
１_Ｃ：内側面域
２：加熱装置（エッヂヒーター）

Claims

板面の平坦性に優れた冷延極薄鋼板を製造するための熱延鋼板であって、熱間圧延仕上温度がＡｒ_３変態点以上であり、鋼板の左右端縁域とその内側域との板温差(ΔＴ_Ｃ-Ｅ) が４０℃以下である温度条件下に熱間圧延されてなる、冷間圧延における板面形状制御性に優れた熱延鋼板。
板厚が２.５ｍｍ以下である請求項１に記載の板面形状制御性に優れた熱延鋼板。
熱間圧延仕上温度（Ｔ_Ｆ）がＡｒ_３変態点以上であり、熱間圧延仕上げ時の鋼板の左右端縁域とその内側域の板温差(ΔＴ_Ｃ-Ｅ)を４０℃以下に保持することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷間圧延における板面形状制御性に優れた熱延鋼板を製造する熱間圧延方法。
鋼板の左右の端縁域を加熱する加熱装置を熱間圧延ラインに設置し、鋼板の端縁域を加熱することにより、該端縁域と内側域との板温差(ΔＴ_Ｃ-Ｅ)を４０℃以下に保持する請求項３に記載の熱間圧延方法。