JP2020151741A - 高張力鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】調質圧延機を開放せずに、破断しにくく、再利用可能な回数が増加したダミーコイルを得ることができる、高張力鋼帯の製造方法を提供するものである。【解決手段】連続焼鈍炉の入側で、高張力鋼帯に普通鋼帯を溶接する工程；前記連続焼鈍炉で、前記普通鋼帯を溶接した高張力鋼帯を７３０℃以上の温度で焼鈍する工程；前記連続焼鈍炉の出側で、調質圧延機を用いて、前記普通鋼帯を溶接した高張力鋼帯に調質圧延を施す工程；を含み、前記調質圧延工程における、前記普通鋼帯が前記調質圧延機を通過する際の圧延荷重をＰｄ（ｔ／ｍｍ）、前記高張力鋼帯が前記調質圧延機を通過する際の圧延荷重をＰｈ（ｔ／ｍｍ）としたとき、Ｐｄ及びＰｈが式（１）を満たすことを特徴とする、高張力鋼帯の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、普通鋼帯を溶接した高張力鋼帯に調質圧延を施す工程を含む、高張力鋼帯の製造方法に関するものである。

連続焼鈍炉を用いた連続焼鈍では、一般に、先行鋼帯の後端と後行鋼帯の先端を溶接して通板を行うが、板厚、板幅、焼鈍条件、溶接条件等の都合によって、先行鋼帯の後端と後行鋼帯の先端を直接溶接できない場合、それらの間に、それぞれと溶接可能な鋼帯（ダミーコイル）を挟むことがある。ダミーコイルには、通常、軟鋼などの普通鋼が用いられる。ダミーコイルを挟んだ鋼帯は、先行鋼帯及び後行鋼帯の焼鈍条件下で焼鈍され、連続焼鈍炉の出側に設置されている調質圧延機によって、調質圧延が施される。その後、ダミーコイルは回収され、先行鋼帯と後行鋼帯とを溶接して通板を行うために再利用される。

ここで、鋼板に内部エネルギーが蓄積された状態で焼鈍すると、転位の再配列及び再結晶化が進行することが知られている。再利用されるダミーコイルは、調質圧延を経たものであるため、内部エネルギーが蓄積された状態にある。再利用のダミーコイル（普通鋼帯）を、例えば高張力鋼（ハイテン）の鋼帯の間に挟み、高張力鋼帯の焼鈍条件下で焼鈍すると、ダミーコイル（普通鋼帯）に二次再結晶により粗大粒が発生し得る。結晶粒が粗大化した箇所は、急激に軟化するため、破断の危険がある。

上記の問題に対処するため、連続焼鈍炉の出側に調質圧延用の調質圧延機を備える連続焼鈍ラインを用いて、ダミーコイル（普通鋼帯）を溶接した高張力鋼帯の焼鈍を行う場合、ダミーコイル（普通鋼帯）が調質圧延機を通過する際には、調質圧延機を開放して圧延を行わず、転位導入による内部エネルギーの蓄積を回避する方策がとられていた。

しかしながら、上記のように、高張力鋼帯に溶接された普通鋼帯が調質圧延機を通過する際に、都度、調質圧延機を開放するのは煩雑な上、また、通過後再セットアップを行う必要もあり、能率低下の問題が大きい。本発明は、調質圧延機を開放せずに、破断しにくく、再利用可能な回数が増加した普通鋼帯とすることができる、高張力鋼帯の製造方法を提供するものである。

本発明者は、高張力鋼帯に溶接された普通鋼帯が調質圧延機を通過する際の圧延荷重を制御することにより、普通鋼帯の内部エネルギーの蓄積を抑制し、再利用した普通鋼帯の焼鈍時の二次再結晶による粗大粒の発生を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。

本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
[１]連続焼鈍炉の入側で、高張力鋼帯に普通鋼帯を溶接する工程；
前記連続焼鈍炉で、前記普通鋼帯を溶接した高張力鋼帯を７３０℃以上の温度で焼鈍する工程；
前記連続焼鈍炉の出側で、調質圧延機を用いて、前記普通鋼帯を溶接した高張力鋼帯に調質圧延を施す工程；
を含み、
前記調質圧延工程における、前記普通鋼帯が前記調質圧延機を通過する際の圧延荷重をＰ_ｄ（ｔ／ｍｍ）、前記高張力鋼帯が前記調質圧延機を通過する際の圧延荷重をＰ_ｈ（ｔ／ｍｍ）としたとき、Ｐ_ｄ及びＰ_ｈが下記式（１）：
Ｐ_ｄ＜Ｐ_ｈ （１）
を満たすことを特徴とする、高張力鋼帯の製造方法。

[２]前記普通鋼帯を溶接した高張力鋼帯と前記調質圧延機のワークロールとの間にスリップが発生しない圧延荷重の下限値をＬ（ｔ／ｍｍ）としたとき、前記Ｐ_ｄが下記式（２）：
Ｌ≦Ｐ_ｄ＜Ｌ×１．１０ （２）
を満たすことを特徴とする、[１]に記載の高張力鋼帯の製造方法。

[３]前記普通鋼帯が前記調質圧延機を通過する際の通板速度をＶ_ｄ（ｍｍ／ｓ）、前記高張力鋼帯が前記調質圧延機を通過する際の通板速度をＶ_ｈ（ｍｍ／ｓ）としたとき、Ｖ_ｄがＶ_ｈ以上であることを特徴とする、[１]又は[２]に記載の高張力鋼帯の製造方法。

本発明によれば、高張力鋼帯に溶接された普通鋼帯が調質圧延機を通過する際の圧延荷重を制御することにより、普通鋼帯に与えられる調質圧延時のひずみ量が抑制されているため、再利用した普通鋼帯の焼鈍時に、炉内で普通鋼帯に二次再結晶によって粗大粒が発生することを抑制できる。本発明の高張力鋼帯の製造方法によれば、調質圧延機を通過した普通鋼帯は破断しにくく、再利用可能な回数を増加させることができる。そのため、本発明の高張力鋼帯の製造方法は、調質圧延機の開放が不要で、それに伴う再セットアップも不要であり、時間が削減できるなど、能率向上効果を有するものである。

本発明の高張力鋼帯の製造方法が適用される連続焼鈍ラインの一例の概略図である。

以下、本発明の実施形態を、図１の連続焼鈍ラインに基づいて説明する。本発明は、この実施形態に限定されるものではない。

連続焼鈍ラインは、鋼帯Ｓを連続的に通板しながら焼鈍を行うことのできる焼鈍炉６を備える。焼鈍炉６は、入側から出側に向かって、加熱帯６ａ、均熱帯６ｂ、冷却帯６ｃを有する。

焼鈍炉６の入側には、入側ルーパ５を介して、入側セクションが連結されている。入側セクションは、ペイオフリール１、溶接機２、テンションレベラ３、クリーニング設備４を備える。
焼鈍炉６の出側には、出側ルーパ８を介して、出側セクションが連結されている。出側セクションは、スキンパスミル９、トリマー１０、オイラー１１、テンションリール１２を備える。

ペイオフリール１から払い出された先行鋼帯の後端は、溶接機２によって、ダミーコイルの先端と溶接される。また、溶接機２によって、ダミーコイルの後端は、ペイオフリール１から払いだされた後行鋼帯の先端と溶接される。

後行鋼帯及び先行鋼帯の少なくともいずれかは高張力鋼帯であり、好ましくは両方が高張力鋼帯である。ここで、高張力鋼帯は、３４０ＭＰａ以上の引張強度を有する鋼帯である。高張力鋼帯の板厚、板幅は適宜、選択することができ、例えば、板厚は０．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下が挙げられ、板幅は５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下が挙げられる。

ダミーコイルは普通鋼帯である。普通鋼帯は、３４０ＭＰａ未満の引張強度を有する鋼帯である。普通鋼帯の板厚、板幅は、溶接される高張力鋼帯と略同サイズが好ましく、寸法差が２０％以下であることが好ましい。

溶接後、鋼帯Ｓは、クリーニング設備４において、油脂等が取り除かれ、テンションレベラ３によって、歪みが矯正された後、入側ルーパ５に搬入され、焼鈍炉６に送り込まれる。

焼鈍炉６における焼鈍温度は、高張力鋼帯の焼鈍を確実に行う点から、７３０℃以上とする。焼鈍温度は、加熱に要するコストを抑制する点から、９００℃以下が好ましい。焼鈍温度以外の焼鈍条件については、高張力鋼帯の通常の焼鈍条件を適用することができる。

焼鈍後の鋼帯Ｓは、調質圧延機であるスキンパスミル９で調質圧延される。ダミーコイルがスキンパスミル９を通過する際の圧延荷重をＰ_ｄ（ｔ／ｍｍ）、高張力鋼帯がスキンパスミル９を通過する際の圧延荷重をＰ_ｈ（ｔ／ｍｍ）としたとき、本発明においては、Ｐ_ｄをＰ_ｈよりも小さくする。すなわち、Ｐ_ｄ及びＰ_ｈが、下記式（１）：
Ｐ_ｄ＜Ｐ_ｈ （１）
を満足するようにする。

Ｐ_ｄは、Ｐ_ｈ未満であればよいが、鋼板内部へ蓄積されるひずみエネルギーを十分に抑える観点から、好ましくはＰ_ｈの０．７５倍以下であり、より好ましくは０．５０倍以下である。

ここで、Ｐ_ｈは、所望の圧延率に応じて設定することができる。Ｐ_ｄは、荷重計を用いたフィードバック制御などを適用することにより、Ｐ_ｈ未満となるように制御することができる。

鋼帯Ｓとスキンパスミル９のワークロールとの間にスリップが発生しない圧延荷重の下限値をＬ（ｔ／ｍｍ）としたとき、Ｐ_ｄは、Ｌ以上とすることができ、また、Ｌの１．８０倍以下とすることができる。中でも、Ｐ_ｄが、Ｌ以上であり、かつＬの１．１０倍未満であることが好ましい。すなわち、Ｌ及びＰ_ｄが、下記式（２）：
Ｌ≦Ｐ_ｄ＜Ｌ×１．１０ （２）
を満足するようにすることが好ましい。

Ｐ_ｄは、Ｌの１．０３倍以上がより好ましく、また、Ｌの１．０７倍未満がより好ましい。例えば、Ｌ及びＰ_ｄが、下記式（２’）：
Ｌ×１．０３≦Ｐ_ｄ＜Ｌ×１．０７ （２’）
を満足するようにすることができる。

ここで、圧延荷重の下限値Ｌは、スキンパスミル９に通常、備え付けられている伸び率の自動制御システムにおいて、鋼帯Ｓとワークロールの隙間がなくなり、伸び率の自動制御が機能し始める圧延荷重とすることができる。

スキンパスミル９は、上下一対のワークロールを備えた圧延スタンドを有するものであることができる。圧延スタンドは、さらにバックアップロールを備えていてもよく、また、圧延スタンドは一台であっても、複数台であってもよい。複数台の場合、それぞれにおいて、Ｐ_ｄとＰ_ｈが上記の条件を満たすものとし、また、それぞれにおいて、Ｐ_ｄとＬが上記の条件を満たすことが好ましい。

ダミーコイルがスキンパスミル９を通過する際の通板速度をＶ_ｄ（ｍｍ／ｓ）、高張力鋼帯がスキンパスミル９を通過する際の通板速度をＶ_ｈ（ｍｍ／ｓ）としたとき、Ｖ_ｄがＶ_ｈ以上であることが好ましい。操業性の点から、Ｖ_ｄは、Ｖ_ｈと等しいことが好ましい。ダミーコイルがスキンパスミルを通過する際に通板速度を落とさずに操業することにより、本発明の経済効果がより効果的に得られる。

調質圧延後の鋼帯Ｓは、トリマー１０、オイラー１１での精整を経て、テンションリールに巻き取られる。

鋼帯Ｓにおけるダミーコイルは、巻取り時に高張力鋼帯から分割されることにより再利用することができる。

実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、この実施例によって制限されるものではない。

図１に示す連続焼鈍ラインを用いて、引張強さ１１８０ＭＰａ級の高張力鋼帯を製造した。スキンパスミル（４段圧延機、スタンド数１、ワークロール直径：５５０ｍｍ）の自動制御システムにおいて、伸び率の自動制御が機能し始めた圧延荷重は、２．０ｔ／ｍｍであった。すなわち、鋼帯とスキンパスミルのワークロールとの間のスリップが発生しない圧延荷重の下限値Ｌは２．０ｔ／ｍｍである。

高張力冷延鋼板（板厚２．０ｍｍ、板幅１０００ｍｍ）と上記ダミーコイル（板厚２．０ｍｍ、板幅１０００ｍｍ、普通鋼）を溶接機で溶接し、連続焼鈍炉に通板（中央通板速度２０００ｍｍ／ｓ）し、焼鈍した後、スキンパスミルで調質圧延を施した（１回目）。焼鈍及び調質圧延の条件を表１に示す。

その後、回収したダミーコイルを、同様にして、高張力冷延鋼板と溶接し、同じ条件で焼鈍及び調質圧延を行った（２回目）。同様の操作を繰り返した。

ダミーコイルの破断しやすさを、以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
１０回以上破断せずに使用できた・・・◎
５回以上破断せずに使用できた ・・・○
５回未満で破断した。 ・・・×

調質圧延後の高張力鋼帯について、断面観察を行い、以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
再結晶が完了 ・・・◎
未再結晶が残存 ・・・×

ダミーコイルがスキンパスミルを通過する際、圧延荷重を変化させない比較例１に対し、ダミーコイルがスキンパスミルを通過する際の圧延荷重を小さくした実施例１〜３では、ダミーコイルを繰り返し使用できる回数が増加していた。中でも、ダミーコイルがスキンパスミルを通過する際の圧延荷重が、Ｌの１．１０倍未満である実施例１及び３では、ダミーコイルの繰り返し使用できる回数が１０回以上であり、良好な結果が得られた。実施例１〜３では、得られた高張力鋼帯は完全に再結晶しており、十分焼鈍されていた。
一方、比較例２は、ダミーコイルの繰り返し使用できる回数が１０回以上であったが、焼鈍温度が低いため、高張力鋼帯の焼鈍が不十分であった。

本発明の高張力鋼帯の製造方法は、高張力鋼帯に普通鋼帯を溶接して調質圧延を行う工程を含むものであるところ、調質圧延機を通過した普通鋼帯は、破断しにくく、再利用可能な回数を増加させることができる。そのため、本発明の高張力鋼帯の製造方法は、調質圧延機の開放が不要で、それに伴う再セットアップも不要であり、時間が削減できるなど、能率向上効果を有し、産業上の有用性が高い。

１ ペイオフリール
２ 溶接機
３ テンションレベラ
４ クリーニング設備
５ 入側ルーパ
６ 連続焼鈍炉
６ａ 加熱帯
６ｂ 均熱帯
６ｃ 冷却帯
７ ウォータークエンチ設備
８ 出側ルーパ
９ スキンパスミル
１０ トリマー
１１ オイラー
１２ テンションリール
Ｓ 鋼帯

Claims (3)

1. 連続焼鈍炉の入側で、高張力鋼帯に普通鋼帯を溶接する工程；
   前記連続焼鈍炉で、前記普通鋼帯を溶接した高張力鋼帯を７３０℃以上の温度で焼鈍する工程；
   前記連続焼鈍炉の出側で、調質圧延機を用いて、前記普通鋼帯を溶接した高張力鋼帯に調質圧延を施す工程；
   を含み、
   前記調質圧延工程における、前記普通鋼帯が前記調質圧延機を通過する際の圧延荷重をＰ_ｄ（ｔ／ｍｍ）、前記高張力鋼帯が前記調質圧延機を通過する際の圧延荷重をＰ_ｈ（ｔ／ｍｍ）としたとき、Ｐ_ｄ及びＰ_ｈが下記式（１）：
   Ｐ_ｄ＜Ｐ_ｈ （１）
   を満たすことを特徴とする、高張力鋼帯の製造方法。
2. 前記普通鋼帯を溶接した高張力鋼帯と前記調質圧延機のワークロールとの間にスリップが発生しない圧延荷重の下限値をＬ（ｔ／ｍｍ）としたとき、前記Ｐ_ｄが下記式（２）：
   Ｌ≦Ｐ_ｄ＜Ｌ×１．１０ （２）
   を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の高張力鋼帯の製造方法。
3. 前記普通鋼帯が前記調質圧延機を通過する際の通板速度をＶ_ｄ（ｍｍ／ｓ）、前記高張力鋼帯が前記調質圧延機を通過する際の通板速度をＶ_ｈ（ｍｍ／ｓ）としたとき、Ｖ_ｄがＶ_ｈ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の高張力鋼帯の製造方法。

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