JP2013536082A - 不銹鋼から冷間圧延平鋼製品を製造する方法および製造ライン - Google Patents

不銹鋼から冷間圧延平鋼製品を製造する方法および製造ライン Download PDF

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Abstract

【課題】本発明の目的は、改善された表面仕上げを有する冷間圧延平鋼製品を、不銹鋼から、コスト有効性に優れた態様で製造する方法および該方法を実施するのに特に適した製造ラインを提供することにある。
【解決手段】本発明は、防錆鋼で作られかつスケールで覆われた熱間ストリップ(W)から、冷間圧延平鋼製品(E)を製造する方法およびこれに対応して設計された製造ライン(1)に関する。本発明による方法では、スケールで覆われた熱間ストリップ(W)を冷間圧延して平鋼製品を形成し、冷間圧延された平鋼製品(E)を焼きなまし、焼きなまされた平鋼製品(E)を脱スケールする。本発明によれば、熱間ストリップ(W)を冷間圧延した後に得られた、冷間圧延平鋼製品(E)は、焼きなまし前の熱間圧延で脱スケール処理を受け、冷間圧延平鋼製品(E)上に存在するスケールが機械的に除去される。
【選択図】図1

Description

本発明は、不銹鋼(non-corroding steel, nicht rostenden Stahl(英、独訳))からなりかつスケールが付着した熱間ストリップから冷間圧延平鋼製品を製造する方法であって、スケールが付着した熱間ストリップが平鋼製品に冷間圧延され、冷間圧延された平鋼製品が焼きなまされ、冷間圧延された平鋼製品が脱スケールされる構成の冷間圧延平鋼製品の製造方法に関する。
また、本発明は、不銹鋼からなる冷間圧延平鋼製品を製造する製造ラインであって、少なくとも1つの冷間圧延スタンドと、少なくとも1つの焼きなまし炉と、冷間圧延平鋼製品に付着したスケールを機械的に除去する少なくとも1つのユニットとを有する製造ラインに関する。
ここで、「平鋼製品」とは、不銹鋼いわゆる「ステンレス鋼」から作られる鋼ストリップまたは薄板であると理解されたい。
冷間圧延ステンレス平鋼製品の製造過程で、適宜形成された溶融鋼が、スラブ、薄いスラブまたは鋳造ストリップのような半成品に鋳造され、これらから熱間ストリップが熱間圧延されかつコイルに巻き上げられる。得られた熱間ストリップ(必要ならば、更に熱処理を受ける)は、次に、これに付着するスケールと一緒に、単一段階または複数段階で冷間ストリップに冷間圧延される。
冷間圧延の過程で、圧延された鋼ストリップは硬化し、この結果、冷間圧延後に得られる冷間ストリップは、よくても、かなり縮小されて成形される。このいわゆる「冷間加工硬化」を無くすため、冷間ストリップは、通常、充分に高い温度で焼きなまされる熱間処理を受ける。この後依然として存在する、ストリップ表面にしつこく付着した微細スケール粒子はピックリングユニット内で除去され、スケールが機械的に除去された後に、冷間ストリップがピックリングユニットを通って進行される。
上記製造ラインの形式の典型的な例が、下記特許文献1から知られている。焼きなまされたストリップに付着したスケールを除去する有効性を高めるため、この従来技術によれば、ピックリングユニットが機械的に有効なスケール除去ユニットと組合わされている。
実際にこの目的では、スケールブレーカーが使用されており、該スケールブレーカーでは、焼きなまされたストリップに付着した、より粗いスケール片が除去される。また、冷間ストリップがスケールブレーカーを出るときに残留する、より大きいスケール粒子を機械的に分離するショットブラストユニットまたはブラッシングユニットが通常使用される。製造を完全なものとするため、冷間ストリップは、必要ならば、冷間ストリップの降伏強度および寸法安定性を向上させるべく、ピックリングユニットを出た後に更にスキンパス圧延される。
実際の経験によれば、大量の冷間圧延平鋼製品は、上記形式の製造ラインを用いて不銹鋼からコスト有効性に優れた方法で作ることができるが、このような製造ラインを用いて作られた平鋼製品の表面品質は、多くの場合、今日要求される条件を満たすことはできない。
独国特許発明第691 26 699(T2)号明細書(欧州特許第0 509 177(B1)号明細書) 独国特許出願公開第10 2006 005 063(A1)号明細書
このような背景技術から、本発明の基礎を形成する目的は、改善された表面仕上げを有する冷間圧延平鋼製品を、不銹鋼から、コスト有効性に優れた態様で製造する方法および該方法を実施するのに特に適した製造ラインを提供することにある。
方法に関し、上記目的は、不銹鋼から冷間圧延平鋼製品を製造するとき、本発明にしたがって、特許請求の範囲の請求項1に記載の製造工程により達成される。
製造ラインに関し、上記目的は、請求項13に記載の特徴を有する本発明の製造ラインにより達成される。
本発明の有利な実施形態は実施態様項に記載されておりかつ本発明の広い概念とともに以下に詳細に説明する。
冒頭に説明した従来技術のように、本発明による冷間圧延平鋼製品の製造方法は、不銹鋼からなりかつスケールが付着されている、いわゆる「ブラックシート」が、予め脱スケールを行うことなく冷間圧延されるという前提で進められる。本発明による方法は、更に、冷間圧延材料を軟化させる焼きなまし工程を有している。本発明によれば、脱スケール工程はまた、冷間圧延平鋼製品に付着するスケールを除去することを行う。
本発明によれば、熱間ストリップを冷間圧延した後に得られた冷間圧延平鋼製品が、焼きなまし前の硬く圧延された状態で脱スケール処理を受け、冷間圧延平鋼製品上に存在するスケールが機械的に除去される。したがって、本発明の方法によれば、硬い冷間圧延ストリップが、焼きなまされる前に、機械的に脱スケールされる。このため、本発明は、一方では、冷間圧延中にスケールの一部が既に破壊されてしまい、したがって冷間圧延平鋼製品から容易に分離されるという長所を有している。
この手順の長所は、硬い冷間圧延ストリップが、機械的な脱スケーリング中にその自由表面上に作用する力に対して比較的鈍感なことである。したがって、硬い冷間圧延材料が機械的に脱スケールされるときに生じる表面変形は、焼きなまし後に再び軟化される、比較的柔らかい鋼ストリップの慣用的な脱スケーリング中に生じる表面変形より遥かに小さいものである。
本発明により粗いスケールが最大限に除去された平鋼製品は、次に、慣用の焼きなましユニットに通され、ここで、冷間圧延中に生じる硬化をなくしかつ機械的脱スケーリング中に更に高められるようにすべく、慣用的な方法で焼きなましが行われる。
他方では、腐食され易い平鋼製品が焼きなまされる場合とは異なり、不銹鋼からなる鋼ストリップまたはシートの次の焼きなまし処理中に、それぞれの平鋼製品の表面上には、ごく少量の新しいスケールが形成されるに過ぎない。これらは慣用のピックリングユニットで、後で容易に除去できる。したがって、本発明によれば、焼きなまし炉の出口とピックリングユニットの入口との間で更なる機械的脱スケーリングが行われることはない。
任意であるが、焼きなましの後、ステンレス鋼ストリップは、表面均一性を改善する(improving surface evenness, Planheitsverbesserung(英、独訳))ユニットに通すことができる。従来技術では、この目的で、例えば引っ張り−曲げユニット等が使用される。
本発明による方法の上記特徴に対応し、不銹鋼からなる冷間圧延平鋼製品を製造する本発明の製造ラインは、少なくとも1つの冷間圧延スタンドと、少なくとも1つの焼きなまし炉と、冷間圧延平鋼製品に付着したスケールを機械的に除去する少なくとも1つのユニットとを有し、スケールを除去する少なくとも1つのユニットは、冷間圧延平鋼製品の搬送方向で見て、焼きなまし炉への入口の前に配置されている。
不銹鋼からなる、本発明により製造された鋼ストリップおよびシートは、冷間圧延の後でかつ焼きなましの前に、本発明にしたがって行われる脱スケーリング中に生じる小さい損傷による最適表面仕上げを有する。この最適表面仕上げは、焼きなまし前の機械的脱スケーリングを行うことによってのみ達成されるに過ぎない。この目的に必要なユニットは、慣用の製造ラインで既に使用されているが、本発明とは異なった場所で使用されている。したがって、本発明による手順は、付加コストが不要であると同時に、得られる製品の品質を顕著に向上させる。
もちろん、焼きなまし炉の上流側で本発明にしたがって行われる機械的脱スケーリングは、連続的にまたは相互作用する組合せで通される複数の工程により行われる。したがって、機械的脱スケーリングは、サンドブラスト、ショットブラスト等の粒子ブラスチングまたはブラッシングにより行うことができる。この場合、これらの脱スケーリング手段は、対応ユニット内で互いに組合せて行うか、別々のブラスチングユニットまたはブラッシングユニット内で交互に行うのが特に有効である。
特に、脱スケーリングを微細な粒子を用いた優しいブラスチングにより行うべきときは、ブラスチング処理を行う前に、平鋼製品の表面上に存在する液体をできる限り完全に乾燥させるか、除去しておくことが有効である。これにより、硬く圧延された平鋼製品の表面に衝突する粒子は、圧延オイル等の残りの液体と混合することが防止される。これらの液体は、さもなければ、平鋼製品の表面上に存在するか、先行する加工段階で発生し、除去が困難な物質またはスケールの所望の除去を妨げる物質を虞がある。液体残留物は熱処理によっても除去できる。この目的では、清浄にすべき表面が直接炎に曝される例えば火炎乾燥が適しており、これにより、表面上に存在する液体が迅速に蒸発するか、燃焼される。火炎乾燥は、液体を除去すべきストリップを包囲する包囲火炎を発生するいわゆる「ブースタ」を用いて高効率で行うことができる。このようなブースタは、例えば上記特許文献2に開示されている。
ブラスチング処理により、冷間圧延された硬い平鋼製品からスケールを除去すべき場合には、この処理は、液体ジェット、例えば高圧水ジェットのような液体ジェットにより行うことができる。スケール除去の有効性を向上させるため、液体ブラスチング剤には、冷間圧延された硬い平鋼製品に付着したスケールを摩擦力で除去する粒子を含ませることができる。これらの粒子として、冷間圧延平鋼製品から除去されたスケールから得られるスケール粒子を使用することができる。
冷間圧延された硬い平鋼製品から機械的脱スケーリングを行うのに慣用のスケールブレーカーを使用することもでき、該スケールブレーカーでは、冷間圧延された硬い平鋼製品を少なくとも1つのロールに導くことにより、平鋼製品に付着したスケールが破壊される。
本発明にしたがって作られた平鋼製品の寸法的安定性、表面粗さ(surface roughness, Oberflaechenrauhigkeit(英、独訳))および機械的特性を最適なものとするため、平鋼製品は、任意であるが、焼きなまし後にスキンパス圧延するか、焼戻し圧延することができる。
本発明による方法は、実施すべき冷間圧延工程の数および利用できるプラント技術に基づいて、連続的または不連続的に実行することができる。不連続的に実施する場合には、例えば冷間圧延は、焼きなまし炉の作動から独立して作動されるリバーシングスタンド(reversing stand, Reversiergeruest(英、独訳))において多段階で行われる。この長所は、冷間ストリップの変形の高い全体的レベルが、これに対応する高い冷間加工硬化レベル、したがってスケールの機械的除去に感応しない特に硬い表面により得られることである。
例えば、時間を節約することを目的として大量の平鋼製品を製造すべき場合には、連続パスで方法を実施するのが適しており、1つ以上の利用可能な冷間圧延スタンドに通すことにより厚さを充分に減少させることができる。本発明によるこのような連続パス製造ラインの個々の加工ステーション間の搬送速度の変動は、平鋼製品の搬送経路に少なくとも1つのストリップアキュムレータを配置することにより補償できる。
不銹鋼からなる本発明にしたがって製造される平鋼製品は、本発明による手順とは関係なく、かつこの目的で行われる測定を必要とすることなく、一貫して0.1〜1μmの表面粗さRaを有する。ステンレス鋼ストリップが、10%、より詳しくは1〜7%までの変形度合いで、焼きなまし後に焼戻し圧延される場合には、特に小さい表面粗さが得られる。
以下、例示実施形態を示す添付図面を用いて本発明をより詳細に説明する。
搬送方向Fに連続パスで通される冷間圧延ステンレス鋼ストリップEを製造する製造ライン1を示すものである。
製造ライン1は、該ラインにおいて搬送方向Fに連続的に配置された下記手段を有する。すなわち、
・不銹鋼からなるコイルC1、C2に巻回された熱間ストリップを連続的に巻き解く巻き解きユニット2。熱間ストリップの表面には、熱間ストリップが製造されるときに形成されたスケールが依然として付着している。
・第1熱間ストリップが製造ライン1完全に供給されるときに、一方のコイルC1に巻回された熱間ストリップWの一端を、他方のコイルC2に巻回された熱間ストリップWの始端に接合する溶接ユニット3。
・製造ライン1に供給される熱間ストリップWの搬送速度の変動を補償する第1ストリップアキュムレータ4。
・従来技術から知られている種々の形態をなす慣用の冷間圧延スタンドである3つの冷間圧延スタンド5、6、7。ここでは、熱間ストリップWが、3つの連続段階でステンレス鋼ストリップEに冷間圧延される。
・冷間圧延スタンド7を出るステンレス鋼ストリップEの搬送速度の変動を補償する第2ストリップアキュムレータ8。
・第1脱スケールユニット9。ここでは、ステンレス鋼ストリップEに付着しておりかつ冷間圧延スタンド5、6、7を通過するときに生じるステンレス鋼ストリップEの伸びの結果として破壊されたスケールが、ショットブラストにより機械的に除去される。
・第2脱スケールユニット10。ここでは、第1脱スケールユニット9を出た後に、依然としてステンレス鋼ストリップEに付着しているスケールがブラッシングにより機械的に除去される。
・連続焼きなまし炉11。ここでは、機械的に脱スケールされたステンレス鋼ストリップEが、連続パスで第2脱スケールユニット10を出た後、充分に高い焼きなまし温度に加熱される。この焼きなましは、冷間圧延および機械的脱スケールの間に生じたステンレス鋼ストリップEの硬化を充分に消滅させかつ更なる金属成形工程のための充分に柔らかいステンレス鋼ストリップEが得られるようにするのに充分な長さの時間に亘って行われる。
・ステンレス鋼ストリップEの表面均一性を改善する引っ張り−曲げユニット17。ステンレス鋼ストリップEは、連続焼きなまし炉11の後に続き、連続焼きなまし炉11と引っ張り−曲げユニット17との間にはステンレス鋼ストリップEの表面を機械的に加工するためのいかなる段も配置することなく通される。
・ステンレス鋼ストリップE上に依然として存在するスケールを化学的に除去するピックリングユニット12。ステンレス鋼ストリップEは、引っ張り−曲げユニット17の後に続き、引っ張り−曲げユニット17とピックリングユニット12との間にはステンレス鋼ストリップEの表面を機械的に加工するためのいかなる段も配置することなく通される。
・連続焼きなまし炉11から出る焼きなまされたステンレス鋼ストリップEの搬送速度の変動を補償する付加ストリップアキュムレータ13。
・10%までの全変形度合いでステンレス鋼ストリップEを焼戻し圧延するための、ストリップアキュムレータ13の出口に配置されたスキンパス圧延スタンド14。
・スキンパス圧延スタンド14から出る焼きなまされたステンレス鋼ストリップEの搬送速度の変動を補償する最終ストリップアキュムレータ15。および
・ストリップアキュムレータ15から出るステンレス鋼ストリップEをコイルリングするための、2つのコイルが交互に用いられるように構成されたコイルリングユニット16。
使用時にそれぞれコイルC1またはC2から巻き解かれる熱間ストリップWにはスケールが付着されている。熱間ストリップWは不銹鋼から慣用態様で作られており、溶接ユニット3において、以前に加工された熱間ストリップWの端部に適当に接合され、ストリップアキュムレータ4を介して第1冷間圧延スタンド5に供給され、次に、冷間圧延スタンド6、7に連続的に通され、全部で3段階で冷間圧延ステンレス鋼Eに冷間圧延される。冷間圧延スタンド5、6、7によりステンレス鋼ストリップEの厚さが減少される結果として、ステンレス鋼ストリップEが伸ばされる。これにより、ステンレス鋼ストリップEに付着しているスケールが、発生する表面張力によって、熱間ストリップWから粗い小片として剥離するか、緩められる。
最後の冷間圧延スタンド7を出た後、得られたステンレス鋼(該ステンレス鋼は、冷間圧延の結果として、所望の厚さおよび硬度をもつように冷間圧延されている)に依然として付着しているスケールは、第1脱スケールユニット9で、高い運動エネルギを有する粒子ブラストをステンレス鋼ストリップEの硬化された表面に吹付けることにより、機械的に脱スケールされる。粒子ブラストは、例えば従来技術において脱スケールに既に使用されているショットブラストを用いることができるが、他の方法を用いることもできる。
このようにブラスチングにより機械的に脱スケールされたが、依然としてスケールが残留しているステンレス鋼ストリップEは、第2脱スケールユニット10において、ブラシによりブラッシングされる。したがって、ステンレス鋼ストリップEが脱スケールユニット10を出て、連続焼きなまし炉11に入るときには、ステンレス鋼ストリップEの表面には少量の微細スケール残留物が付着しているに過ぎない。
脱スケールユニット9、10の代わりに、またはこれらに加えて、ステンレス鋼ストリップEに付着しているスケールを高圧液体ジェットにより除去する脱スケールユニット(図示せず)を設けることができる。スケール除去の有効性を高めるため、液体ジェットには、高圧下でストリップの表面に衝突して高い運動エネルギで脱スケールを行う粒子を含ませることもできる。これらの粒子は、ジェットを形成する液体(例えば水)と混合される或る粒子サイズの集合スケール粒子で構成できる。
ステンレス鋼ストリップEは、連続焼きなまし炉11を通るとき、ステンレス鋼ストリップEの硬化されたミクロ組織が再び軟化される温度に加熱される。連続焼きなまし炉11の長さ、該炉11を通過するステンレス鋼ストリップEの速度および焼きなまし温度は、連続焼きなまし炉11の端部でミクロ組織が所望通りに軟化されるように調節される。もちろん、この目的で、連続焼きなまし炉11を、最適の焼きなまし結果が達成されるように異なる温度を有する複数のゾーンに分割することもできる。比較的高い焼きなまし温度であっても、ステンレス鋼ストリップE上には、その合金化により、ごく少量の新しいスケール(したがって、殆ど錆とは気付かない)が形成される。
ピックリングユニット12内でステンレス鋼ストリップEに作用するピックリング剤の効果によりスケールがストリップEの表面からできる限り完全に除去されるようにするため、焼きなまし炉11から出るとき、ステンレス鋼ストリップEに付着しているスケールの量を非常に少なくする。しかしながら、ステンレス鋼ストリップEは、ピックリングユニット12に入る前に、焼きなまし炉11の後ろで搬送方向Fに配置された引っ張り−曲げユニット17に通される。この引っ張り−曲げユニット17内では、ステンレス鋼ストリップEは、多数回方向を変化させることにより既知の方法で変形され、これにより、ステンレス鋼ストリップEが後で直接ピックリングユニット12に入ってこれに通されるとき、ステンレス鋼ストリップEは全体として改善された表面均一性を有するものとなる。ピックリングユニット12を出た後に行われるスキンパス圧延は、特に、ステンレス鋼ストリップEの表面粗さを改善する効果があり、また、コイルリングユニット16でコイルに巻回される前に、寸法安定性および機械的特性が最適化される。表面粗さの値は、焼戻し圧延を一般的に5〜7%の変形度合いで行うことにより、ほぼ1/2にすることができ、これにより、焼戻し圧延後には最適に円滑な製品を得ることができる。
1 製造ライン
2 巻き解きユニット
3 溶接ユニット
4 ストリップアキュムレータ
5、6、7 冷間圧延スタンド
8 ストリップアキュムレータ
9 第1脱スケールユニット
10 第2脱スケールユニット
11 連続焼きなまし炉
12 ピックリングユニット
13 ストリップアキュムレータ
14 スキンパス圧延スタンド
15 ストリップアキュムレータ
16 コイルリングユニット
17 表面均一性を改善するユニット(引っ張り−曲げユニット)
C1、C2 熱間ストリップWからのコイル
E ステンレス鋼ストリップ
F 搬送方向
W 熱間ストリップ

Claims (16)

  1. 不銹鋼からなりかつスケールが付着した熱間ストリップ(W)から冷間圧延平鋼製品(E)を製造する方法であって、スケールが付着した熱間ストリップ(W)が平鋼製品(E)に冷間圧延され、冷間圧延された平鋼製品(E)が焼きなまされ、冷間圧延された平鋼製品(E)が脱スケールされる冷間圧延平鋼製品(E)の製造方法において、熱間ストリップ(W)を冷間圧延した後に得られた冷間圧延平鋼製品(E)が、焼きなまし前の硬く圧延された状態で脱スケール処理を受け、冷間圧延平鋼製品(E)上に存在するスケールが機械的に除去されることを特徴とする冷間圧延平鋼製品(E)の製造方法。
  2. 焼きなまし前に行われる、硬く冷間圧延された平鋼製品(E)の脱スケールは、固体粒子のブラスチングにより行われることを特徴とする請求項1記載の製造方法。
  3. 硬く冷間圧延された平鋼製品(E)上に存在する液体残留物は、脱スケール前に熱処理により除去されることを特徴とする請求項1または2記載の製造方法。
  4. 焼きなまし前に行われる、硬く冷間圧延された平鋼製品(E)の脱スケールは、ブラッシングにより行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の製造方法。
  5. 焼きなまし前に行われる、硬く冷間圧延された平鋼製品(E)の脱スケールは、液体ジェットにより行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の製造方法。
  6. 液体ジェットは、硬く冷間圧延された平鋼製品(E)に付着したスケールを摩擦により除去する粒子を含んでいることを特徴とする請求項5記載の製造方法。
  7. 焼きなまし前に行われる、硬く冷間圧延された平鋼製品(E)の脱スケールは、平鋼製品をスケールブレーカーの少なくとも1つのロール上にそらすことにより行われることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の製造方法。
  8. 焼きなまし後の冷間圧延平鋼製品(E)は、任意であるが、その表面均一性を改善するユニットに通されかつピックリング処理されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の製造方法。
  9. 冷間圧延平鋼製品(E)はスキンパス圧延または焼戻し圧延されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の製造方法。
  10. 冷間圧延平鋼製品(E)の製造工程は、不連続に行われることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載の製造方法。
  11. 冷間圧延平鋼製品(E)の製造工程は、連続パスで行われることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載の製造方法。
  12. 不銹鋼からなる、得られる冷間圧延平鋼製品(E)の表面粗さRaは、0.1〜1μm、より詳しくは0.3〜0.7μmであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項記載の製造方法。
  13. 不銹鋼からなる冷間圧延平鋼製品(E)を製造する製造ラインであって、少なくとも1つの冷間圧延スタンド(5、6、7)と、少なくとも1つの焼きなまし炉(11)と、冷間圧延平鋼製品(E)に付着したスケールを機械的に除去する少なくとも1つのユニット(9、10、12)とを有する製造ラインにおいて、スケールを除去する少なくとも1つのユニット(9、10)は、冷間圧延平鋼製品(E)の搬送方向(F)で見て、焼きなまし炉(11)への入口の前に配置されていることを特徴とする不銹鋼からなる冷間圧延平鋼製品(E)の製造ライン。
  14. 冷間圧延スタンド(5、6、7)は、焼きなまし炉(11)の作動とは独立して作動するリバーシングスタンドであることを特徴とする請求項13記載の製造ライン。
  15. 冷間圧延スタンド(5、6、7)、スケールを除去するユニット(9、10)および焼きなまし炉(11)は、これらが連続シーケンスで連続的に通過するように、平鋼製品(E)の搬送方向(F)で見て1つずつ配置されていることを特徴とする請求項13記載の製造ライン。
  16. 少なくとも1つのストリップアクチュエータ(4、8、13、15)が、平鋼製品(E)の搬送経路に配置されていることを特徴とする請求項15記載の製造ライン。
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