JP3562084B2 - 熱延鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延により表面性状に優れた熱延鋼板を製造する方法に係わり、更に詳しくは冷延鋼板の表面粗さに匹敵するような表面粗さを有し、塗装またはメッキの原板等に用いることのできる熱延鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般の冷延鋼板は、900〜1100℃の高温下で、厚さ200〜260mmのスラブに熱間圧延を施し熱延鋼板とし、次いで鋼板表面に生成した酸化被膜(以下スケールと記す)を塩酸もしくは硫酸により酸洗して除去し、更に冷間圧延により製品の板厚に仕上げる方法により製造されている。この冷延後の鋼板は、加工硬化しているので、焼鈍を行った後出荷される。
【0003】
近年、熱間圧延技術が進歩し、熱間圧延後の冷間圧延を省略して、熱間圧延のみで厚さ1.0mm程度の鋼板まで製造できるようになってきた。熱間圧延のみで薄い熱延鋼板を製造することができれば、冷間圧延及び焼鈍工程を省略することがきるため、製造コスト面で有利となる。
【0004】
しかし、酸洗処理後の熱延鋼板の表面は、一般に表面色調が灰白色の無光沢を呈しており、また中心平均粗さ(Ra)で1〜3μmと粗く、冷延鋼板の表面粗さRa0.1〜1.0μmに比べてかなり劣るものである。従って、熱間圧延で冷延鋼板と同じ程度の厚さの鋼板の製造が可能となっても、表面粗さの問題で冷延鋼板にとって代えることができないのが現状である。
【0005】
そこで、特開昭54−115621号公報に開示されているように、熱延鋼板の表面を研削した後、軽いスキンパス圧延を施すか、液体ホーニング加工する方法により、熱延鋼板に冷延鋼板と同等の表面粗さを与える試みがなされてきた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開昭54−115621号公報に示されている方法では、従来の冷間圧延を省略することができるものの、表面研削または液体ホーニング加工という新たな工程が必要となる。これらの加工に必要な砥石や研磨材等は高価であり、また加工のための労力が必要となるため、冷間圧延及び焼鈍工程が省略できても有利とはならない。
【0007】
また、熱延鋼板の表面の研削は、鋼板の形状が悪い場合に砥石が鋼板表面に接触しない部分が発生し、コイル全長、全幅を均一に研削するのは難しいという問題もある。
【0008】
本発明は、熱間圧延工程に新たな工程を付加することなく、冷延鋼板と同等の板厚で表面粗さの良好な熱延鋼板を製造する方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、熱延鋼板が冷延鋼板に比べ、表面粗さが悪化する原因を究明すべく調査を行った。熱延鋼板の表面粗さを決定する因子として、鋼板表面のスケール、熱間圧延機のワークロール表面粗さ、酸洗、スキンパス圧延等があり、これらの因子を個別に調査した結果、下記の知見を得た。
【0010】
1)熱延鋼板の表面スケールを除去するために行う酸洗に伴って生じるピットは、目標鋼板表面粗さ(Raで1.0μm以下)に比べて充分小さく、酸洗の影響は考えなくともよい。
【0011】
2)酸洗後に行うスキンパス圧延は、圧下率が1〜3%と小さいので、スキンパス圧延により熱延鋼板の表面粗さを改善することはできない。
【0012】
3)スケールが付着した状態の熱延鋼板の表面粗さは、圧延時のロール表面粗さにほぼ等しいが、スケールを酸洗により除去すると、鋼板自身の表面粗さは、スケールが付着した状態の表面粗さに比較して粗くなっている。
【0013】
4)圧延前のスケールの厚さが厚くなればなるほど、圧延、酸洗後の鋼板の表面粗さも粗くなる。
【0014】
5)熱延鋼板の表面粗さを決定する主要因は、ロール表面粗さと仕上げ圧延時のスケール厚さにあり、ロール表面の中心線平均粗さ(Ra)を1.0μm以下に、スケール厚さを6μm以下にすると、熱間圧延、酸洗後の表面の中心線平均粗さ (Ra)を1.0μm以下と小さくできる。なお、以下の記述では「中心線平均粗さ (Ra) 」を単に「粗さ」と記すことがある。
【0015】
6)仕上げ圧延時に潤滑油を用いて圧延時の摩擦係数を0.3以下にすると、各仕上げ圧延時のスケール厚さは13μmまで許容できる。
【0016】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は、「熱間圧延により熱延鋼板を製造する方法において、最終デスケーリング装置以降の仕上げ圧延における各仕上げ圧延機に、表面の中心平均粗さ(Ra)が1.0μm以下のワークロールを用い、かつ前記各仕上げ圧延機による圧延前の鋼板表面スケール厚さを6μm以下にして圧延することにより、熱間圧延後、酸洗した熱延鋼板の表面粗さを中心平均粗さ( Ra )で1.0μm以下にすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法、及びこの方法において、潤滑油を用いて各圧延時の摩擦係数を0.3以下とし、かつ前記各仕上げ圧延機による圧延前の鋼板表面スケール厚さを13μm以下にして圧延することにより、熱間圧延後、酸洗した熱延鋼板の表面粗さを中心平均粗さ( Ra )で1.0μm以下にすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法」にある。
【0017】
ここで、中心平均粗さ(Ra)は、JISB0601の規定によるものとする。
【0018】
【発明の実施の形態】
熱延鋼板は、粗圧延と仕上げ圧延により製造され、通常粗圧延には可逆圧延機を用いた半連続式又はタンデム化した連続式が用いられる。粗圧延機の後には仕上げ圧延機が5〜7スタンド設けられており、粗圧延の後連続的に仕上げ圧延できるように配置されている。本発明者らは、加熱等により鋼板表面に生成したスケールは、粗圧延の段階で鋼表面の表面粗さを粗くするが、それが仕上げ圧延の鋼表面の粗さに影響しないことを確認した。それは、仕上げ圧延での圧下率が大きいためである。また、粗圧延時に存在しているスケールも仕上げ圧延前にデスケーラにより完全に除去されるので仕上げ圧延には影響しない。本発明では粗圧延の後の仕上げ圧延時におけるワークロールの表面粗さ、スケール厚さ、及び摩擦係数を限定するものであり、粗圧延段階は通常の半連続式であっても、連続式であってもよい。以下、本発明の製造方法における限定理由を説明する。
【0019】
A)最終デスーリング装置以降の各仕上げ圧延機のワークロール表面の中心平均粗さ(Ra)が1.0μm以下:
通常の熱間圧延装置では、仕上げ圧延機の直前に設置されたデスケーリング装置が最終となる。近年、仕上げ圧延機列の第一スタンドと第2スタンド間、更に第2スタンドと第3スタンド間にデスケーリング装置が設けられるようになった。それは、仕上げ圧延機の第1、第2スタンドを鋼板が通過する場合は鋼板温度が高いため、鋼板表面の酸化が進行し、スケール厚さが厚くなるためである。このような場合は、仕上げ圧延機間のデスケーリング装置が最終のデスケーリング装置となる。
【0020】
ワークロールの表面中心平均粗さ(Ra)を1.0μm以下とするのは、1.0μmを超えると熱間圧延後酸洗した熱延鋼板の表面粗さが1.0μm以下にならないためである。このRaは、小さければ小さい程よいが、あまり小さくするのはロール表面仕上げに労力を要し、また圧延中にスリップする恐れがあるので0.1μm以上とするのが好ましい。
【0021】
B)圧延前のスケール厚さ6μm以下:
ワークロールの表面粗さを1.0μm以下としても、スケールの厚さが6μmを超えると、熱間圧延後酸洗した熱延鋼板の表面粗さを1.0μm以下にすることができない。従って、圧延前のスケール厚さは6μm以下とした。
【0022】
圧延前のスケール厚さが厚くなると、圧延、酸洗後の鋼板表面粗さが大きくなる原因は次のように考えられる。すなわち、スケールの変形抵抗と鋼板の変形抵抗とに差があるため、圧延時に鋼−スケール界面が凹凸化し、スケール厚さが厚くなればなる程凹凸化が顕著になるためである。
【0023】
圧延前のスケール厚さは薄ければ薄い程よいので、下限はとくに限定しない。
【0024】
C)摩擦係数0.3以下、その場合の圧延前のスケール厚さ13μm以下:
圧延時に潤滑油を用いた場合の潤滑油の鋼板表面粗さに及ぼす影響を調べた。
【0025】
図1は、試験に用いた実機の1/4サイズの試験圧延設備である。重量%でCが0.05%の低炭素鋼板から幅70mm、長さ300mmの試験片を切り出し、その表面を切削加工によりスケールを除去し厚さ8mmの試験片を製作した。
【0026】
この試験片をステンレスの薄鋼板4で梱包し、1000℃に加熱した後、試験片をステンレス薄鋼板から引き抜きながら第1圧延機1で圧下率35%で圧延した。この際、圧延材の第2圧延機2までの搬送時間を種々変えることにより、第2圧延機による圧延前のスケール厚さを変化させ、第2圧延機で圧延を行った。
【0027】
第2圧延機には、直径が200mmで中心平均粗さ(Ra)が0.5μmのロールを用いた。
【0028】
また、上記と同じ条件で、かつ第2圧延機の入り側に設けた圧延油供給ノズル7より、合成エステルを主成分とする熱間潤滑油を供給して圧延を行い、潤滑油の鋼板表面粗さに及ぼす影響も調べた。
【0029】
圧延後の鋼板を酸洗してスケールを除去した後、鋼板表面粗さを測定した。
【0030】
圧延前のスケール厚さは、第1圧延機で圧延した後、第2圧延機で圧下せずに直ちに窒素雰囲気中で冷却装置6で冷却した後で測定した厚さとした。
【0031】
図2は、測定した圧延前の鋼板表面のスケール厚さと酸洗後の鋼板表面粗さとを図にしたものである。同図より圧延時に潤滑油を用いると、圧延前のスケール厚さの鋼板表面粗さに及ぼす影響は小さくなることが分かる。
【0032】
それは、圧延油を用いると圧延時にスケールが均一に変形し、圧延後のスケール厚さの変化が小さくなるためである。
【0033】
また同図から分かるように、圧延前のスケールが厚くなるほど酸洗後の表面粗さも大きくなっている。その理由は、圧延によってスケールが均一には伸びず、圧延後のスケール厚さに差が生じるためである。
【0034】
圧延時に潤滑油により摩擦係数を0.3以下とするのは、0.3を超えると潤滑によるスケールの均一変形効果が得られないためである。
【0035】
摩擦係数を0.3以下にすれば、圧延前のスケール厚さを13μmまで厚くしても、熱間圧延後酸洗した熱延鋼板の表面粗さを1.0μm以下にすることができる。従って、潤滑油を用いて圧延する場合の圧延前のスケール厚さの上限を13μmとした。
【0036】
なお、摩擦係数はあまり小さくすると圧延中にスリップするので、0.1以上にするのが好ましい。どの程度の摩擦係数でスリップするかは圧延条件により異なるので下限は限定しない。また、スケール厚さも薄ければ薄いほどよいので下限は限定しない。
【0037】
圧延前のスケール厚さを抑制する方法としては、圧延前に高圧水によってスケールを除去する方法、あるいは、高圧水によるデスケール後圧延機までの間および圧延機間の雰囲気を制御し、酸化速度を抑制する方法、および、圧延温度を下げ、酸化速度を抑制する方法等がある。また、鋼中にSi、Cr等の高温下での酸化を抑制する合金元素を含ませ、酸化速度を抑制する方法もある。
【0038】
潤滑油としては、合成エステル、牛脂等を用いることができる。また、摩擦係数を0.3以下にするには、潤滑油の濃度及び粘度を調整することにより達成できる。
【0039】
【実施例】
(実施例1)
本実施例では、図5に示す実生産用圧延機の1/4 サイズの試験圧延機を用いて圧延を行った。粗圧延後のスケールが付着した厚さ30mmの低炭素鋼板(重量%でC含有量が0.05%)から、厚さ8mm、幅70mm、長さ300mmの鋼板を40枚切り出し圧延に供した。
【0040】
これら鋼板を100℃に加熱した後、20枚を潤滑油を使用しないで、他の20枚を潤滑油を用いて、表1に示す条件で一律圧下率35%で圧延を行った。
【0041】
【表1】
【0042】
圧延前のスケール厚さは、デスケーリングノズル8から圧延を開始するまでの時間を調整することにより制御した。また、潤滑油を用いた圧延では、潤滑油として合成エステルを用い、濃度により摩擦係数を変えた。
【0043】
圧延後、70℃の10%塩酸水溶液で酸洗して鋼板表面のスケールを除去し、鋼板の圧延方向(L方向)の表面粗さを測定した。結果は表1に示す通りであった。
【0044】
なお、表1の圧延番号15、20以外のワークロールの中心平均粗さ(Ra)0.5μmで圧延した鋼板については、酸洗前後の圧延方向の表面粗さ及び圧延方向と直角の方向(C方向)の表面粗さも測定した(但し、表1には、酸洗後のL方向のみ記載)。
【0045】
図3は、潤滑油を使用しないで、Ra0.5μmのワークロールで圧延した圧延番号が1〜3、6〜8の結果を図示したものである。
【0046】
図4は、潤滑油を使用し、Ra0.5μmのワークロールで圧延した圧延番号が11〜14、18の結果を図示したものである。
【0047】
図3から明かなように、表面にスケールが付着している状態での中心平均粗さ(Ra)は0.5μmから0.8μmとほぼ一定となった。酸洗後の表面粗さは、圧延前のスケール厚さにほぼ比例し、圧延前のスケール厚さが6μm以下の場合、酸洗後の表面粗さは1μm以下となった。
【0048】
また、図4から明かなように、潤滑油を使用した場合も表面にスケールが付着している状態での中心平均粗さ(Ra)は0.5μmから0.8μmとほぼ一定となった。酸洗後の表面粗さは、圧延前のスケール厚にほぼ比例し、圧延前のスケール厚さが13μm以下の場合、酸洗後の表面粗さRaは1μm以下となった。
【0049】
(実施例2)
仕上圧延機が7スタンドからなる実生産用連続熱間圧延機を用いての圧延を以下の条件で実施した。
【0050】
各スタンドでの圧延前のスケール厚さは、伝熱計算より求めた表面温度より計算により求めた。
【0051】
圧延後、各鋼板を70℃の10%塩酸水溶液で酸洗し、表面のスケールを除去して表面粗さを測定した。測定結果を表2に示す。
【0052】
【表2】
【0053】
表2から明らかように、潤滑油を使用しないで圧延した圧延番号1〜3の場合は、各スタンドでの圧延前のスケール厚さは、1000℃の第7スタンドでの圧延を除き、全て6μmを超えており、酸洗後の鋼板表面の中心平均粗さ(Ra)は1.2以上と粗くなっている。一方、本発明例の圧延番号4の場合、各スタンドでの圧延前のスケール厚さは6μm以下となっており、酸洗後のRaは0.9μmと小さくなっている。また、潤滑油を用いた圧延番号5の場合、各スタンドでの圧延前のスケール厚さは13μmであり、酸洗後のRaも0.8μmと小さい。
【0054】
なお、本実施例では仕上げ圧延前のデスケーリング条件を一定にし、圧延開始温度を変化させてスケール厚さを変えたが、圧延開始温度を高温にしてもデスケーリングをよく行いスケール厚さを6μm以下、潤滑油を用いる場合は13μm以下にすればよいことは言うまでもない。
【0055】
【発明の効果】
従来表面粗さの小さい鋼板の製造は、冷間圧延に頼らざるを得なかったが、本発明の方法によれば、熱間圧延のみによって製造可能となり、新たな設備を設けることなく冷間圧延、焼鈍工程の省略ができ、製造コストが極めて有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実機の1/4サイズの試験圧延装置の図である。
【図2】圧延前スケール厚さと酸洗後の鋼板表面粗の関係を示す図である。
【図3】無潤滑油圧延における圧延前のスケール厚さと酸洗後の鋼板表面粗さとの関係を示す図である。
【図4】潤滑油圧延における圧延前のスケール厚さと酸洗後の鋼板表面粗さとの関係を示す図である。
【図5】実施例で用いた圧延装置の図である。
【符号の説明】
1第1圧延機
2第2圧延機
3低炭素鋼板(被圧延材)
6冷却装置
7圧延油供給ノズル
8デスケーリングノズル
Claims (2)
- 熱間圧延により熱延鋼板を製造する方法において、最終デスケーリング装置以降の仕上げ圧延における各仕上げ圧延機に、表面の中心平均粗さ(Ra)が1.0μm以下のワークロールを用い、かつ前記各仕上げ圧延機による圧延前の鋼板表面スケール厚さを6μm以下にして圧延することにより、熱間圧延後、酸洗した熱延鋼板の表面粗さを中心平均粗さ( Ra )で1.0μm以下にすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
- 熱間圧延により熱延鋼板を製造する方法において、最終デスケーリング装置以降の仕上げ圧延における各仕上げ圧延機に、表面の中心平均粗さ(Ra)が1.0μm以下のワークロールを用いると共に、潤滑油を用いて各圧延時の摩擦係数を0.3以下とし、かつ前記各仕上げ圧延機による圧延前の鋼板表面スケール厚さを13μm以下にして圧延することにより、熱間圧延後、酸洗した熱延鋼板の表面粗さを中心平均粗さ( Ra )で1.0μm以下にすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
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JP34025395A JP3562084B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 熱延鋼板の製造方法 |
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