JP2012148311A

JP2012148311A - 冷延鋼板の製造方法

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Publication number: JP2012148311A
Application number: JP2011008862A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kijima; 秀夫木島
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2031-01-19
Also published as: JP5720260B2

Abstract

【課題】表面光沢度の均一な冷延鋼板を製造することのできる冷延鋼板の製造方法を提供する。
【解決手段】鋼帯Ｓを冷間圧延する圧延機として圧延スタンドＳＴ１〜ＳＴ５を有するタンデム圧延機を用い、圧延スタンドＳＴ１〜ＳＴ５のうち第３圧延スタンドＳＴ３のワークロールＷＲ１，ＷＲ２としてロール周面を円筒研磨加工された研磨ロールを用いると共に、第４圧延スタンドＳＴ３のワークロールＷＲ１，ＷＲ２としてロール周面をダル加工されたダルロールを用い、ダルロールの平均表面粗さを０．８μｍ以下に設定して鋼帯を冷間圧延する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＪＩＳＧ３１４１、ＪＩＳＧ３１３５、ＪＩＳＧ３１２５、ＪＦＳＡ２００１等で規定される冷延鋼板を製造する方法に関するものである。

冷延鋼板は、通常、製鋼工程で生成されたスラブを熱間圧延し、熱間圧延で得られた鋼帯を酸洗した後、冷間圧延、連続焼鈍、調質圧延のプロセスを経て製造される。そして、必要に応じ矯正、精製ラインにて出荷のための最終調整が行なわれる。
鋼帯を冷間圧延する際には、通常、５台程度の圧延スタンドを有するタンデム圧延機が用いられ、タンデム圧延機の圧延スタンドとしては、鋼帯を挟圧する一対のワークロールと、ワークロールに圧延荷重を付与する一対のバックアップロールとからなる４段式のものや、ワークロールとバックアップロールとの間に中間ロールを有する６段式のものが用いられる。

鋼帯をタンデム圧延機で冷間圧延する際には、鋼帯との接触摩擦抵抗を下げて加工負荷を低減したり、鋼帯やワークロールを冷却したりする目的で、水中に１〜数％の濃度で十数ミクロン程度の油滴として混合された圧延油、いわゆるエマルション状態の圧延油が用いられる。しかし、このようなエマルション状態の圧延油を用いると、白っぽく見える部分とやや黒光りした部分とが混在する外観上の縞模様が冷延鋼板の表面に発生しやすくなることが知られている。

このような外観上の縞模様は白っぽい部分と黒光りした部分での光沢度が明らかな相違している場合に多く発生し、単に「ムラ」あるいは「光沢ムラ」などと呼ばれている。このムラの発生条件や発生形態は鋼帯の幅方向や圧延方向と言った方向性、規則性（ピッチ性）の有無、表裏（上下）での発生しやすさ、ロール径の影響など圧延条件によって発生条件が大きく異なる。特に、規則性が顕著で、かつ縞模様が幅方向（圧延方向にピッチ性を有する）である場合にはチャタマークなどと呼ばれている。
しかし、発生条件の相違に関わらず、ほとんどの場合に共通しているのは、縞模様の白っぽい部分は表面粗さが大きく、オイルピットが多く残存する。これに対し、黒光りした部分は表面粗さが小さく、オイルピットの残存が少ないことから、ムラの発生は潤滑剤によるものと考えられている。

また、エマルション潤滑では、１〜数％と非常に低濃度の圧延油が供給されるが、非特許文献１に記載されているように、圧延油がワークロールと鋼帯との接触部分に引き込まれる際に圧延油の相転換が圧力上昇に伴って起こり、高濃度になっていくと考えられている。そして、完全に油分のみが引き込まれるわけではないため、圧延油の濃度がワークロールと鋼帯との接触部分で不均一に分布し、比較的高濃度の部分ではオイルピットが多く残存して白っぽく見え、比較的低濃度の部分ではオイルピットが比較的減少して黒光りすると考えられている。

このようなムラは、導入油膜厚の大きい大径ロールでより発生しやすく、径４００ｍｍ以上で発生しやすく、径５００ｍｍ以上で更に顕著となる。
そこで、ムラの発生を抑える技術として、特許文献１には、断面積が２０ｍｍ２以下の１つ以上の開口部を有するノズルから乳化剤を含む圧延原油を、タンク内の水中型エマルション油中に流速１〜５ｍ／秒で圧入補給しながら鋼帯を冷間圧延する技術が記載されている。
また、特許文献２には、タンデム圧延機に供給される圧延油として、圧延原油に予め１〜１０質量％の水を加えて均一に溶解させたものを用いる技術が記載され、特許文献３には、タンデム圧延機の圧延スタンドとして、ワークロールの表面が１０μｍ以上の表面粗さでダル加工されたものを用いる技術が記載されている。

さらに、特許文献４には、タンデム圧延機の第１圧延スタンドを含む前段スタンドのワークロールとして、ロール表面を砥石により研磨した後、粒径２４０〜４００μｍのグリットを用いてワークロールの表面にショットダル加工を施したものを用いる技術が記載され、特許文献５には、鋼帯を冷間圧延する圧延機として４台以上の圧延スタンドを有するタンデム圧延機を用い、その第１圧延スタンドおよび／又は第２圧延スタンドのワークロールとして平均表面粗さが１．９μｍＲａ以上のダル加工ロールを用いると共に、第３圧延スタンドや第４圧延スタンドのワークロールとして平均表面粗さが１．９μｍＲａ未満のものを用いる技術が記載されている。

特開２０００−１５８０３４号公報特開平１０−２７７６２３号公報特開２００２−１０２９０２号公報特開２００４−１７１０６号公報特開２００７−１９６２５０号公報

日本鉄鋼協会編「板圧延の理論と実際」 P.205〜206

しかしながら、タンデム圧延機に供給される圧延油がエマルション状態の圧延油である場合はワークロールと鋼帯との間で摩擦抵抗が大きくなり、圧延荷重の上昇や焼き付きの発生を招きやすい。このため、特許文献１や特許文献２に記載された技術では、圧延圧下率や圧延速度を小さくする必要があり、冷延鋼板の生産性低下を引き起こしてしまうという問題がある。
また、特許文献１や特許文献２に記載された技術では、ニート潤滑（圧延油のみを直接供給する方式）の場合と異なり、圧延油と水が同時に潤滑に関与するため、潤滑性の改善だけではムラの発生を抑えることは原理的に困難である。

一方、特許文献３〜５に記載された技術のように、圧延スタンドのワークロールとして表面粗さの粗いワークロールを用いると、外観上の摺動痕が鋼帯の表面に発生しやすくなる。このため、最終圧延スタンドのワークロールとして、ブライト材と呼ばれる表面粗さの小さい円筒研磨ロールを用いると、鋼帯の表面に発生した摺動痕の影響を除去しきれず、鋼帯表面の外観上の均一性を阻害するという問題がある。
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、表面光沢度の均一な冷延鋼板を製造することのできる冷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。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明は、鋼帯を冷間圧延して製造される冷延鋼板の製造方法であって、前記鋼帯を冷間圧延する圧延機として３台以上の圧延スタンドを有するタンデム圧延機を用い、前記３台以上の圧延スタンドのうち最終圧延スタンドの２つ前に配置された圧延スタンドのワークロールとしてロール周面を円筒研磨加工された研磨ロールを用いると共に、前記最終圧延スタンドの１つ前に配置された圧延スタンドのワークロールとしてロール周面をダル加工されたダルロールを用い、前記ダルロールの平均表面粗さを０．８μｍ以下に設定して前記鋼帯を冷間圧延することを特徴とする。

請求項２に係る本発明は、請求項１に記載の冷延鋼板の製造方法において、前記最終圧延スタンドのワークロールとしてロール周面を円筒研磨加工された研磨ロールを用い、前記最終圧延スタンドのワークロール平均表面粗さを０．３μｍ以下に設定して前記鋼帯を冷間圧延することを特徴とする。

請求項１に係る本発明によれば、ダルロールの平均表面粗さが０．８μｍより大きい場合と比較して、冷間圧延後の鋼帯表面にムラと呼ばれる外観上の模様が発生することを防止することができる。従って、表面光沢度の均一な冷延鋼板を製造することができる。
請求項２に係る本発明によれば、請求項１において、最終圧延スタンドのワークロール平均表面粗さが０．３μｍより大きい場合と比較して、冷間圧延後の鋼帯表面にムラが発生することをより効果的に防止することができる。従って、表面光沢度のより均一な冷延鋼板を製造することができる。

本発明に係る冷延鋼板の製造方法に用いられるタンデム圧延機の一例を示す図である。本発明に係る冷延鋼板の製造方法に用いられるタンデム圧延機の他の例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る冷延鋼板の製造方法について説明する。
本発明に係る冷延鋼板の製造方法に用いられるタンデム圧延機の一例を図１に示す。図１に示されるタンデム圧延機は５台の圧延スタンドＳＴ１〜ＳＴ５を有し、これらの圧延スタンドＳＴ１〜ＳＴ５は例えば直径６００ｍｍのワークロールＷＲ１，ＷＲ２と、ワークロールＷＲ１，ＷＲ２に圧延荷重を付与するバックアップロールＢＲ１，ＢＲ２と、ワークロールＷＲ１，ワークロールＷＲ２により圧延される鋼帯Ｓの表面に圧延油を吹き付ける圧延油吹付けノズルＮ１，Ｎ２とから構成されている。

圧延スタンドＳＴ１〜ＳＴ５のうち第１圧延スタンドＳＴ１のワークロールＷＲ１，ＷＲ２は、円筒研磨法によりロール周面部が０．５μｍＲａの平均表面粗さに研磨加工されている。また、第２圧延スタンドＳＴ２と第３圧延スタンドＳＴ３のワークロールＷＲ１，ＷＲ２は、円筒研磨法によりロール周面部が０．２μｍＲａの平均表面粗さに研磨加工されている。

一方、第４圧延スタンドＳＴ４のワークロールＷＲ１，ＷＲ２は、液体ホーニング、ショットブラスト、放電加工などの方法によりロール周面部が種々の平均表面粗さＲａにダル加工されている。また、最終圧延スタンドである第５圧延スタンドＳＴ５のワークロールＷＲ１，ＷＲ２は、液体ホーニング、ショットブラスト、放電加工などの方法によりロール周面部２．０μｍＲａの平均表面粗さにダル加工されている。

このようなタンデム圧延機を用いて板厚３．５ｍｍ、板幅１０００ｍｍの低炭素鋼熱延鋼板を０．６ｍｍの厚さになるまで冷間圧延を行い、冷間圧延後の鋼帯表面に「ムラ」が発生しているか否かを調査した。その調査結果を表１に示す。
なお、このときの圧延油として精製植物油系を基油（粘度：４０℃で５０ｃＳｔ）とするものを用い、クーラント値を６５±５℃に調整すると共に攪拌によりエマルション粒径のピークが１０μｍとなるエマルション潤滑条件下で行った。また、圧延油をエマルションとする際には、特許文献２に記載された方法で行った。

また、第４圧延スタンドＳＴ４のワークロールＷＲ１，ＷＲ２として、０．２μｍＲａの平均表面粗さにロール周面部が研磨加工された研磨ロールを用い、上記と同様の圧延条件で冷間圧延を行い、冷間圧延後の鋼帯表面に「ムラ」が発生しているか否かを調査した。その調査結果も表１に示す。

表１の「○」は圧延速度の初期値を３５０ｍ／ｍｉｎに設定して冷間圧延を行い、第４圧延スタンドＳＴ４のワークロールの平均表面粗さを変更した場合の、同圧延スタンドの圧延荷重が第４圧延スタンドＳＴ４のワークロールを円筒研磨法により０．２μｍＲａの平均表面粗さとした場合の同圧延スタンドの圧延荷重に対して１．２倍以内に収まった場合を示し、「×」は第４圧延スタンドＳＴ４のワークロール表面粗さを変更した場合の圧延荷重が第４圧延スタンドＳＴ４のワークロールを円筒研磨法により０．２μｍＲａの平均表面粗さとした場合の圧延荷重に対して１．２倍以内に収まらなかった場合を示している。

また、表１の「Ａ」は冷間圧延後の鋼帯表面に外観上の縞模様が観察されなかった場合を示し、「Ｄ」は冷間圧延後の鋼帯表面に外観上の縞模様が観察された場合を示している。また、表１の「Ｂ」と「Ｃ」は冷間圧延後の鋼帯表面の一部にムラが観察された場合を示している。
表１の比較例１〜４と実施例１〜８とを比較すると、比較例１〜４は冷間圧延後の鋼帯表面に外観上の縞模様が観察されたのに対し、実施例１〜８は冷間圧延後の鋼帯表面に外観上の縞模様が発生しなかった。これは、比較例１〜４では第４圧延スタンドＳＴ４のワークロールＷＲ１，ＷＲ２が研磨ロールであるのに対し、実施例１〜８では第４圧延スタンドＳＴ４のワークロールＷＲ１，ＷＲ２がダルロールであるためと推察される。

また、表１の比較例５〜１１と実施例１〜８とを比較すると、比較例５〜１１は冷間圧延された鋼帯表面の一部にムラが発生したのに対し、実施例１〜８は冷間圧延された鋼帯表面にムラが発生しなかった。また、比較例５は、鋼板表面にムラが発生しなかったものの、焼き付きなく圧延できる最高圧延速度が低下した。これは、比較例５〜１１では第４圧延スタンドＳＴ４のワークロール平均表面粗さが０．８μｍより大きい値に設定されているのに対し、実施例１〜８では第４圧延スタンドＳＴ４のワークロール平均表面粗さが０．８μｍ以下に設定されているためと推察される。

このことから、実施例１〜８のように、最終圧延スタンドの２つ前に配置された圧延スタンド（例えば第３圧延スタンド）のワークロールとしてロール周面部が円筒研磨加工された研磨ロールを用いるとともに、最終圧延スタンドの１つ前に配置された圧延スタンド（例えば第４圧延スタンド）のワークロールとしてロール周面部がダル加工されたダルロールを用い、ダルロールの平均表面粗さを０．８μｍ以下に設定することで、ダルロールの平均表面粗さが０．８μｍより大きい場合と比較して、冷間圧延後の鋼帯表面にムラと呼ばれる外観上の模様が発生することを防止することができる。従って、表面光沢度の均一な冷延鋼板を製造することができる。
なお、最終圧延スタンドの２つ前に配置された圧延スタンドのワークロールとして用いる円筒研磨加工された研磨ロールは、平均表面粗さを０．５μｍＲａ以下にすることが表面光沢度を均一にする点において好ましい。

次に、本発明に係る冷延鋼板の製造方法に用いられるタンデム圧延機の他の例を図２に示す。図２に示されるタンデム圧延機は４台の圧延スタンドＳＴ１〜ＳＴ４を有し、これらの圧延スタンドＳＴ１〜ＳＴ４は例えば直径４００ｍｍのワークロールＷＲ１，ＷＲ２と、ワークロールＷＲ１，ＷＲ２に圧延荷重を付与するバックアップロールＢＲ１，ＢＲ２と、ワークロールＷＲ１，ワークロールＷＲ２により圧延される鋼帯Ｓの表面に圧延油を吹き付ける圧延油吹付けノズルＮ１，Ｎ２とから構成されている。
圧延スタンドＳＴ１〜ＳＴ４のうち第１圧延スタンドＳＴ１のワークロールＷＲ１，ＷＲ２は、円筒研磨法によりロール周面部が０．５μｍＲａの平均表面粗さに研磨加工されている。また、第２圧延スタンドＳＴ２のワークロールＷＲ１，ＷＲ２は、円筒研磨法によりロール周面部が０．３μｍＲａの平均表面粗さに研磨加工されている。

一方、第３圧延スタンドＳＴ３のワークロールＷＲ１，ＷＲ２は、液体ホーニング、ショットブラスト、放電加工などの方法によりロール周面部が種々の平均表面粗さＲａにダル加工されている。また、最終圧延スタンドである第４圧延スタンドＳＴ４のワークロールＷＲ１，ＷＲ２は、円筒研磨法によりロール周面部が０．３μｍＲａの平均表面粗さに研磨加工されている。

このようなタンデム圧延機を用いて板厚２．３ｍｍ、板幅１０００ｍｍの低炭素鋼熱延鋼板を０．３５ｍｍの厚さになるまで冷間圧延を行い、冷間圧延後の鋼帯表面に「ムラ」が発生しているか否かを調査した。その調査結果を表２に示す。
なお、このときの圧延油として合成エステル系を基油（粘度：４０℃で３０ｃＳｔ）とするものを用い、クーラント値を６５±５℃に調整すると共に攪拌によりエマルション粒径のピークが８μｍとなるエマルション潤滑条件下で行った。また、圧延油をエマルションとする際には、特許文献２に記載された方法で行った。

また、第３圧延スタンドＳＴ３のワークロールＷＲ１，ＷＲ２として、ロール周面部が円筒研磨法により０．２μｍＲａの平均表面粗さに研磨加工された研磨ロールを用い、上記と同様の圧延条件で冷間圧延を行い、冷間圧延後の鋼帯表面に「ムラ」が発生しているか否かを調査した。その調査結果も表２に示す。

表２の「光沢度標準偏差」は冷間圧延された鋼帯表面中央部の光沢度（Ｇｓ２０℃）を鋼帯の幅方向に１ｍｍピッチで３００点測定し、その標準偏差を示している。
表２の比較例１２〜１４と実施例９〜１３とを比較すると、比較例１２〜１４は冷間圧延後の鋼帯表面に「ムラ」が発生したのに対し、実施例９〜１３は冷間圧延後の鋼帯表面に「ムラ」が発生しなかった。これは、比較例１２〜１４は第３圧延スタンドＳＴ３と第４圧延スタンドＳＴ３のワークロールＷＲ１，ＷＲ２が共に研磨ロールであるのに対し、実施例９〜１３は第３圧延スタンドＳＴ３のワークロールＷＲ１，ＷＲ２がダルロール、第４圧延スタンドＳＴ３のワークロールＷＲ１，ＷＲ２が研磨ロールであるためと推察される。

また、表２の比較例１５〜２２と実施例９〜１３とを比較すると、比較例１５〜２２は冷間圧延後の鋼帯表面に「ムラ」が発生したのに対し、実施例９〜１３は冷間圧延後の鋼帯表面に「ムラ」が発生しなかった。これは、比較例１５〜２２は第３圧延スタンドＳＴ３の平均表面粗さが０．８μｍより大きい値に設定されているのに対し、実施例９〜２２は第３圧延スタンドＳＴ３の平均表面粗さが０．８μｍ以下に設定されているためと推察される。

このことから、実施例９〜１３のように、最終圧延スタンド（例えば第４圧延スタンド）のワークロールとしてロール周面を円筒研磨法により研磨加工された研磨ロールを用い、最終圧延スタンドの１つ前に配置された圧延スタンドのワークロール平均表面粗さ（ダルロールの平均表面粗さ）を０．８μｍ以下に設定することで、最終圧延スタンドの１つ前に配置された圧延スタンドのワークロール平均表面粗さが０．８μｍより大きい場合と比較して、冷間圧延後の鋼帯表面にムラが発生することをより効果的に防止することができる。従って、表面光沢度のより均一な冷延鋼板を製造することができる。

ここで、最終圧延スタンドのロール表面は要求される鋼板の表面仕上げにより、適宜選択されるが、表面仕上げをブライトとする場合には、最終圧延スタンドは平均表面粗さ０．３μｍＲａ以下の円筒研磨ロールとすることが好ましい。
なお、本発明に用いられるタンデム圧延機として圧延スタンドの台数が４台あるいは５台のものを例示したが、圧延スタンドの台数は３台であってもよく、３台以上５台以下が好ましい。
また、本発明に用いられるタンデム圧延機としてワークロールの直径が４００ｍｍあるいは６００ｍｍのものを例示したが、ワークロールの直径は５００ｍｍであってもよく、好ましくは４００ｍｍ以上、より好ましくは５００ｍｍ以上であることが望ましい。

ＳＴ１〜ＳＴ５…圧延スタンド
ＷＲ１，ＷＲ２…ワークロール
ＢＲ１，ＢＲ２…バックアップロール
Ｎ１，Ｎ２…圧延油吹付けノズル
Ｓ…鋼帯

Claims

鋼帯を冷間圧延して製造される冷延鋼板の製造方法であって、前記鋼帯を冷間圧延する圧延機として３台以上の圧延スタンドを有するタンデム圧延機を用い、前記３台以上の圧延スタンドのうち最終圧延スタンドの２つ前に配置された圧延スタンドのワークロールとしてロール周面を円筒研磨加工された研磨ロールを用いると共に、前記最終圧延スタンドの１つ前に配置された圧延スタンドのワークロールとしてロール周面をダル加工されたダルロールを用い、前記ダルロールの平均表面粗さを０．８μｍ以下に設定して前記鋼帯を冷間圧延することを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
請求項１に記載の冷延鋼板の製造方法において、前記最終圧延スタンドのワークロールとしてロール周面を円筒研磨加工された研磨ロールを用い、前記最終圧延スタンドのワークロール平均表面粗さを０．３μｍ以下に設定して前記鋼帯を冷間圧延することを特徴とする冷延鋼板の製造方法。