JP2008296268A - 熱間圧延ステンレス鋼帯および連続焼鈍酸洗ライン向け熱間圧延ステンレス鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱間仕上げ圧延後のステンレス鋼帯を、リーダー材接続設備を経由しないで処理することにより、外観品質の良好な連続焼鈍酸洗処理向け熱間圧延ステンレス鋼帯を得ること。
【解決手段】熱間圧延ステンレス鋼ストリップの先・後端部にそれぞれ、リーダー材接続設備を経由させることなく、かつリーダー材に接続することなく、製品部分の板厚よりも５〜３５％薄肉の薄引き圧延部分を設けたことを特徴とする熱間圧延ステンレス鋼帯およびそれの製造方法を提案する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間仕上げ圧延したステンレス鋼帯とその製造方法に関し、とくに連続焼鈍酸洗ラインの前工程においてこの鋼帯の先・後端部にリーダー材を接合することなしに、連続焼鈍酸洗ラインに向けて直送できる形態にまでした熱間圧延ステンレス鋼帯とそれの製造方法を提案することにある。

熱間仕上げ圧延（以下、単に「熱間圧延」と略していう）後のステンレス鋼帯は、一般に、連続焼鈍酸洗ラインに通板され、焼鈍と酸洗の処理が行われる。この連続焼鈍酸洗ライン内では、熱間圧延ステンレス鋼の鋼帯（以下、単に「ストリップ」もしくは「コイル」ともいう）の先行するストリップ（コイル）の後端部がライン内に進入したときに、該連続焼鈍酸洗ライン内のルーパー設備を用い、後行ストリップ（コイル）の先端部と接続することにより、連続的に処理するのが普通である。このストリップどうしの溶接接続処理では、処理すべき熱間圧延鋼帯すなわちストリップの厚みが厚いと、溶接接続作業を限られた時間内に完結させることが困難になり、実質的にこの連続焼鈍酸洗の処理ができなくなる。例えば、一般的な熱間圧延機、例えばタンデムミルやステッケルミルでの圧延では、ロールバイトから尻抜けして無張力となるストリップ後端部分は、製品部分（先・後端部を除く本体部分）よりも、張力がかからない分だけ却って、厚くなるが普通である。このような形状を呈するストリップの場合、その厚みのためにライン内での短時間溶接が困難になるか、または全くできないことさえある。それ故に、熱間圧延ままのストリップは一般に、連続焼鈍酸洗ラインには直送せず、予め別ラインでライン内溶接接続を可能にする前処理を行うのが普通である。

上述した不都合を克服するために、従来は、熱間圧延後のストリップの先・後端部に薄肉のリーダー材（ダミー材）を溶接接続することとしている。即ち、連続焼鈍酸洗ラインとは、別ラインであるコイルビルドアップライン（リーダー材接続設備）を設け、このコイルビルドアップラインにおいて、通板ストリップの先・後端部に、前記連続焼鈍酸洗ライン内スピードに十分に対応して溶接が完了できるような薄肉にしたステンレス薄鋼板等のリーダー材を、予め溶接接続しておくことが一般的である。

このように、従来、熱間圧延後のストリップは、その先・後端部にリーダー材を接続することが慣習となっているが、この工程は、連続焼鈍酸洗ラインとは別のラインで処理されているため、ストリップを通板する距離が長くなり、また、ライン内で多くのロールなどに接触することになるから、外観上の欠陥となりやすい表面庇を発生する危険性が高くなる他、別ラインを通すために時間が余計にかかり、また、溶接箇所が２箇所増えるため、コストの増加になるという問題点があった。

これらの問題に対しては、例えば、特許文献１には、コイルビルドアップラインで後行ストリップ（コイル）の先端部にトップ用リーダー材を溶接接続すると共に、このリーダー材を先行ストリップ（コイル）のボトム用リーダー材に溶接接続した上でトップ用リーダー材付き後行コイルを連続焼鈍酸洗ラインに進入させ、連続焼鈍酸洗後に、トップ用リーダー材とボトム用リーダー材とを切断することにより、トップとボトムにそれぞれリーダー材が取付けられた焼鈍酸洗処理鋼板を製造する技術が開示されている。

しかし、この技術では、コイルビルドアップラインでの通板時に不可避に発生する疵については幾分減るが、コイルの一部を巻きほぐしそして溶接する作業を伴うため、スケールや開先加工くずなどの巻き込みによって発生する疵の危険性は依然として高く、リーダー材の溶接接続工程の影響は小さくないのが実情である。
特開平０６−２７７７０３号公報

以上説明したとおり、熱間圧延後のステンレス鋼のストリップは、従来、焼鈍酸洗のための連続焼鈍酸洗ラインの前工程として、それの先・後端部にリーダー材を溶接接続するための巻き取り、搬送、通板、リーダー材の溶接等の工程からなるコイルビルドアップラインと言われる設備での処理を経なければならない。こうした従来の方法では、通板の距離や工程数が多くなるために、表面疵等によるの外観欠陥が増える可能性がより高くなるという問題があった。

本発明の目的は、熱間圧延後のステンレス鋼帯を、リーダー材接続設備を経由しないで連続焼鈍酸洗処理する方法を提案すること、および外観品質の良好な熱間圧延ステンレス鋼帯とそれの製造方法を提案することにある。

上記目的を実現するために試行錯誤を重ねる実験を行った結果、発明者らは、以下の解決手段に想到した。即ち、本発明は、熱間仕上圧延ステンレス鋼帯の先・後端部にそれぞれ、製品部分の板厚よりも５〜３５％薄肉の薄引き圧延部分を、リーダー材に代えて形成してなることを特徴とする熱間圧延ステンレス鋼帯である。

本発明においては、前記薄引き圧延部分は、圧延方向に各々０．５ｍ〜１０ｍの長さにしたこと、前記熱間圧延ステンレス鋼帯は、その薄引き圧延した前・後端部には、リーダー材が接続されていないものであることが、好ましい解決手段になると考えられる。

また、本発明の上記熱間圧延ステンレス鋼帯は、ステンレス鋼の熱間仕上げ圧延時に、鋼帯の先・後端部を製品部分よりも薄く圧延し、その後、リーダー材接続設備を経由させることなくかつリーダー材を接続することなしに、先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部とを連続焼鈍酸洗ライン内で直接、溶接接続することを特徴とする連続焼鈍酸洗ライン向け熱間圧延ステンレス鋼帯の製造方法を提案する。

なお、本発明の製造方法においては、前記熱間仕上げ圧延時、鋼帯の先端部および後端部の圧延に際し、少なくとも一パス以上で、先・後端部圧下量増分が０．５ｍｍ〜３．５ｍｍとなる圧下を加え、当該先端部および後端部の厚みを製品部分の板厚よりも５〜３５％薄肉にする薄引き圧延を行うことが好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、表面品質の良好な連続焼鈍酸洗処理用熱間圧延ステンレス鋼帯を製造することができる。また、本発明の製造方法では、リーダー材接続設備（ライン）を必要としないので、設備費が安価で、コスト的にも有利になるし、安価な熱間圧延ステンレス鋼帯を製造するのに効果がある。しかも、本発明によると、連続焼鈍酸洗処理の前処理工程が簡素化されるので、製造工程の管理が容易になり、これらの一連の作業の省力化が達成される。

一般に、熱間圧延鋼帯の連続焼鈍酸洗ラインの操業では、ストリップ（コイル）の通板が途切れないように、このライン内で先行・後行コイルの溶接作業をするのが普通である。そのために、該連続焼鈍酸洗ラインには、その入側部分にルーパー設備を設け、この設備を用いて、前記溶接接続作業に要する時間を確保するようにしている。ただし、このルーパー設備によって確保できる時間には自ずから限界があり、できればライン内での溶接作業量（時間）を軽減できるようにすることが好ましいことである。従って、溶接作業に時間のかかる厚板材（リーダー材）については、別ラインであるコイルビルドアップラインにて慎重かつ確実に、溶接することが必要である。なお、リーダー材の板厚が限られる理由は、ルーパー設備と溶接設備の能力によって多少異なる。

ところで、発明者らの研究によると従来技術の実施下で発生する熱間圧延後のストリップの外観疵は、ラインを通板する距離にほぼ比例し、この距離が増えれば増えるほど多く、かつ大きくなることがわかった。また、発明者らの研究によると、スケール(酸化物層)が多く発生する鋼種の熱間圧延ステンレス鋼のストリップの表面には、多くのスケールが付着しており、このスケールが部分的に剥がれたり、剥がれたスケールが別の場所に付着したりして、頻繁に押し疵が発生することを経験した。そこで、発明者らは、その押し疵の発生箇所を調べてみた。その結果、該押し疵の発生は、前記コイルビルドアップ設備のレベラーで発生する可能性が一番高いことがわかった。しかし、このコイルビルドアップライン（リーダー材接続設備）のレベラーは、コイルの巻きつけ張力を制御すために必要な装置であって、このレベラーのロールギャップを開放するわけにはいかない。また、このラインの掃除をしたとしても、スケールですぐに汚れてしまうため、押し疵の問題を完全に解決することはできない。また、かかるコイルビルドアップラインにおいて、製品となる部分であるストリップの本体部分に対してリーダー材を接続する方法は、別ラインでの処理を必要としていることから、単に上述した外観の問題だけでなく、設備コストや作業能率などの面でも、抜本的な解決策が望まれていた。

そこで、発明者らは、熱間圧延ステンレス鋼のストリップを、リーダー材接続設備（コイルビルドアップ設備）を通さずに、連続焼鈍酸洗ラインに直接通板させることができる手段について模索した。特に、発明者らは、ストリップ（コイル）の先・後端部を製品（本体）部分よりも薄くする薄引き圧延する方法について研究した。

この研究は、ステッケル式リバース型熱間圧延設備を用いて、実際に試験圧延するという方法で行った。なお、前記ステッケル式リバース型熱間圧延とは、スラブを一旦、熱間粗圧延機でバー材に圧延し、そのバー材をローラテーブルにて可逆式圧延が行える熱間圧延機に搬送し、その熱間圧延機で１パス圧延毎に、圧延後のストリップを熱間圧延機出側のファーネスコイラで巻き取る形式の圧延である。この圧延では、通板するストリップには、ファーネスコイラとロールバイトとの間で張力が付加されるが、このストリップの後端部がファーネスコイラから外れて尻抜けした後は後方張力が効かなくなるため、ロールバイト出側の弾性回復力が大きくなり、通常は、むしろ板厚が大きくなるのが普通である。

ところで、発明者らは、前記熱間仕上げ圧延機によって、各パスの少なくとも１パス以上において、先・後端部を強めに圧延することにより、通板ストリップの先・後端部の厚みを、製品となる本体部分（以下、単に「製品部分」という）の厚みよりも１０％以上薄くした薄肉部分を形成して、前記リーダー材に代えることにした。このような薄肉圧延部分は、短時間でのライン内溶接を可能にするので、前記リーダー材接続設備を経ることなく、即ち、ストリップの前・後炭部にリーダー材を接続することなく、熱間圧延ステンレス鋼ストリップを直接、連続焼鈍酸洗処理できることを意味している。

本発明は正に、上記知見に基づいて開発されたものであって、熱間仕上げ圧延時に、通板ストリップの先・後端部を製品部分の厚みよりも薄く圧延して薄肉部分を形成することにより、そのストリップ先・後端部にリーダー材を接続することなしに、連続焼鈍酸洗ライン内で、先行コイルの後端部と後行コイルの先端部との直接的なライン内溶接接続作業を可能にしたのである。

上述したように、搬送ストリップの先・後端部に形成される薄肉部分形成のための薄引き圧延は、各パスにおいてストリップの先・後端部分のみに行われる処理である。一般に、圧延材は、目標の板厚に対し、ＡＧＣ（Auto gage control）を使った厚み制御によって、全長にわたって偏差をなくすように圧延されるが、後端部は、厚みの計測が不可能になることから、ロールバイト入側の板厚を元にした細かいピッチの圧下制御ができない。従って、ロールバイト出側の厚み計測による板厚制御のみとなり、その結果として、圧下不足を招いて厚みが目標値をオーバーし、肥厚化してしまうのである。

この点に関し、本発明では、後方張力がかからず、板厚の計測もできないストリップ後端部の圧延に際しては、目標板厚に対するロール間隙を中央部（製品本体部分）よりも狭めることにした。即ち、先・後端部の圧下量が製品部分のロール圧下量よりも１０〜８０％高くなるように、つまり、先・後端部圧下量増分が、少なくとも１パス以上において、０．５〜３．５ｍｍとなるような圧下を加えるという薄引き圧延を行う。このことによって，前・後端部の厚みは製品部品よりも５％以上薄くなる。ここで、前記圧下量増分が０．５ｍｍ未満では、製品部品の板厚よりも５％以上薄くすることができず効果が現れない。一方、該圧下量増分が３．５ｍｍ超では、薄引き圧延部分が製品板厚よりも３５％超も薄くなり、ロール間隙での圧延材料の絞れや判断などのトラブルの原因になる。

かかるストリップ後端部の薄引き圧延は、具体的には、圧延中のストリップの入側ファーネスコイラの巻数が１になった時、本体部分を圧延していた圧下率より、上述したように後端部の圧下率が１０〜８０％高めになるようにロール間隙を狭める（０．５〜３．５ｍｍ）ことによって圧延圧力を増大させることである。このことにより、例えば、第１パス目ではストリップの後端部分の約０．５〜２ｍ程度の範囲が、製品部分の板厚（１７．１ｍｍ）よりも薄い板厚（１５．１ｍｍ）に薄引き圧延されるのである。このような圧下量制御を１パルから仕上げパスまで繰り返し、仕上げパス後のストリップ先・後端部における薄引き部分の長さは、粗バー厚および仕上げ厚みにもよるが、先・後端部各０．５〜１０ｍであり、該薄引き圧延部の板厚は、製品部分の板厚よりも約５〜３５％程度薄くできるのである。

上述したように、熱間圧延ステンレス鋼のストリップの先・後端部の板厚は、製品部分（中央部分）の板厚よりも５〜３５％程度薄くすることが好ましいが、その理由は以下のとおりである。一般に、連続焼鈍酸洗ラインの入り側のＭＩＧ溶接などを利用するアーク溶接接続設備の負荷は、接続する板厚にほぼ比例することが知られている。従って、接続設備にもよるが、先・後端部板厚の減厚率を５％程度よりも小さくしたのでは製品部分と大差ない厚みとなり、溶接接続作業の効率が上がらないため、５％以上とした。一方、減厚率の上限を３５％にした理由は、連続焼鈍酸洗ラインでの溶接接続作業の最適効率を得ることができる板厚に、薄引き圧延部分の板厚を容易に設定できるようにしなければならないからである。即ち、３５％よりも多くすることも可能ではあるが、連続焼鈍酸洗ラインのアーク溶接接続能力の仕様が一般的には６ｍｍ程度と言われているので、通常生産される最大厚みの８．８ｍｍコイルの先・後端部が６ｍｍより薄くできれば十分であることから、上限を３５％としたのである。

また、上記熱間圧延ステンレス鋼ストリップの先・後端部に設けられる薄肉部分の長さについては、この部分が短すぎると、先・後端部の切り落とし時に薄肉部分がなくなるおそれがあり、逆に薄肉部分の長さが長すぎると、製品の歩留まりが悪くなるため、各々０．５ｍ〜１０ｍ程度の長さにすることが好ましい。

なお、本発明に係る上記熱間圧延ステンレス鋼帯の製造方法では、上述した圧下量制御に加え、１パス目から仕上げパスまでの1パスあたりの圧下率が、製品部分の圧下率よりも１０％（１０ポイント）を超えない範囲で高くするようにすることが好ましい。より好ましくは５％〜１０％高くする。その理由は、初期パスほど先・後端部の薄引き圧延する効果が大きくなるので、初期パスで大きな圧下を取ることが有効で、その最大値が１０％（１０ポイント）ということである。当然のことながら、各パスの噛みこみ角には限界があり、各パスの先・後端部の圧下率も限られてくる。ただし、この圧下率は全てのパスにおいて製品部分よりも先・後端部の方を高くする必要はなく、例えば、ストリップの先・後端部の厚みが、仕上げパス（最終パス）の前に十分に薄くなっている場合は、最終パス、その前のパスを逆に低くしてもよい。

（実施例１）
本発明の方法により、１パスから仕上げパスまでを表１に示す圧延スケジュールに従って圧延して先・後端部を薄くした熱間圧延鋼帯の厚み分布を図１に示す。この圧延に用いた粗バーは、鋼種：ＳＵＳ３０４、厚み：２４．５ｍｍ、板幅：１０５８ｍｍの材料を用い、ファーネスコイラの炉温設定値は１０００℃とした。また、図２に圧延したストリップの先・後端部の厚み分布を示す。横軸は先・後端部からの距離を表わし、縦軸は中央厚みに比較した、その部分の厚みの差を示す。

圧延後の状態は、製品部分の仕上げ板厚が６．５ｍｍに対して、ストリップ先・後端部のそれぞれ１ｍの薄肉部の厚みは、平均値で５．８ｍｍ（−１０．８％）であった。この熱間圧延鋼帯は、コイルビルドアップラインを通さずに連続焼鈍酸洗ラインに直接送給して、先・後端部を該ライン内でリーダー材を使用することなく溶接接続することができた。

その結果、冷間圧延工程後の最終製品検査の結果、これまで製品歩留を下げていた疵の発生は従来比で６割減少した。なお、このコイルの先・後端部は焼鈍酸洗ライン後の先端部は７ｍ、後端部は５ｍを切って商品とした。

（実施例２）
次に、８ｍｍｔの製品を用いた例を表１に示す。先・後端部の厚みは中央部の製品部分よりも２．２ｍｍ薄い５．８ｍｍである。この値は実施例１と同じであり、このコイルもコイルビルドアップラインを通さずに、連続焼鈍酸洗ラインに直接投入しても、溶接してリーダー材を使用することなく先・後端部の接続が可能であった。なお、この例のストリップ先・後端部の圧延は、実施例１と同じで中央部の厚みが厚い設定である。

（比較例）
この例は、１パスから仕上げパスまでの圧延において、製品部分と先・後端部の圧下量を変えずに（同じにして）圧延した例であるが、先・後端部（１ｍ）の板厚は、製品部分（６．５ｍｍ）よりも厚く、６．９ｍｍ（＋６．２％）と肥厚化したものになった。

本発明は、ステンレス鋼帯の製造のみならず、一般構造用鋼材、その他の特殊鋼鋼帯、ニッケル基合金鋼帯などの製造技術として応用が可能である。

本発明の方法により製造した先・後端部を薄くした熱間圧延鋼帯の厚み分布を示すグラフである。 実施例１における圧延したストリップの先・後端部の厚み分布を示す図である。

Claims (4)

1. 熱間仕上圧延ステンレス鋼帯の先・後端部にそれぞれ、製品部分の板厚よりも５〜３５％薄肉の薄引き圧延部分を、リーダー材に代えて設けてなることを特徴とする熱間圧延ステンレス鋼帯。
2. 前記薄引き圧延部分は、圧延方向に各々０．５ｍ〜１０ｍの長さにしたことを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延ステンレス鋼帯。
3. ステンレス鋼の熱間仕上げ圧延時に、鋼帯の先・後端部を製品部分よりも薄く圧延し、その後、リーダー材接続設備を経由させることなくかつリーダー材を接続することなしに、先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部とを連続焼鈍酸洗ライン内で直接、溶接接続することを特徴とする連続焼鈍酸洗ライン向け熱間圧延ステンレス鋼帯の製造方法。
4. 前記熱間仕上げ圧延時、鋼帯の先端部および後端部の圧延に際し、少なくとも一パス以上で、先・後端部圧下量増分が０．５ｍｍ〜３．５ｍｍとなる圧下を加え、当該先端部および後端部の厚みを製品部分の板厚よりも５〜３５％薄肉にする薄引き圧延を行うことを特徴とする請求項４に記載の熱間圧延ステンレス鋼帯の製造方法。

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