JP4281464B2

JP4281464B2 - 表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法

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Publication number: JP4281464B2
Application number: JP2003292748A
Authority: JP
Inventors: 永晴松澤; 勝三宅; 保博曽谷
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2023-08-13
Also published as: JP2005059060A

Description

本発明は、冷間圧延鋼帯の原板となる熱間圧延鋼帯表層部に存在する製鋼性の介在物や、スリ疵などの熱間圧延鋼帯表面の欠陥に起因して発生する冷間圧延鋼帯、または冷間圧延鋼帯にめっき処理をした表面処理鋼帯に発生する表面欠陥を予め冷間圧延前にて除去し、そして冷間圧延にて無害化する表面欠陥の少ない冷間圧延鋼帯、表面処理鋼帯を製造する方法に関するものである。

通常、冷間圧延鋼帯は鋳造にて成形されたスラブを熱間圧延工程にて所定の板厚の熱間圧延鋼帯に減厚し、バッチ式の酸洗工程、あるいは酸洗工程とその後の冷間圧延工程が連続化された酸洗冷延複合ラインにて、熱間圧延鋼帯表面上の酸化スケール層を塩酸等の強酸で溶解除去し、その後、冷間圧延工程での複数回の圧延パスを経て所定の板厚の冷間圧延鋼帯に減厚される。その後、冷間圧延鋼帯は連続焼鈍ラインで焼鈍され、調質圧延で材質を調整される。また、自動車外板材、食用缶などの用途によっては、耐食性の向上をはかるために焼鈍後に亜鉛めっき、錫めっきなどの表面処理が施される。

しかしながら、冷間圧延鋼帯、あるいは表面処理鋼帯には、鋳造スラブ自体に起因するもの、熱間圧延工程に起因するもの（以後、鋳造スラブ自体に起因するものと熱間圧延工程に起因するものを原板性とよぶ）、あるいは酸洗、冷間圧延工程、表面処理工程内での自ライン性など、さまざまな形態の表面欠陥が発生している。このように発生要因が種々多様である表面欠陥に対し、根本的にはその発生要因を断つことが重要であるが、一方では、原板性のものに関しては一旦発生した欠陥を冷間圧延前のプロセス内にて除去し、無害化する方法なども提案されている。

例えば、冷間圧延機の入側にて、冷間圧延原板に存在する表面欠陥、特にヘゲと呼ばれるラップ状の欠陥を検出し、この検出情報にもとづいてヘゲ部分のみをインラインにて切削除去する方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。この提案では、切削手段として切削バイト、フライス形式の回転式切削装置、超音波切削装置などを用い、冷間圧延機群の直前にて冷間圧延原板の表層を２００μｍ以上の深さにわたって除去することが好ましいとしている。また、該切削装置ではボールネジ等を用いて幅方向送りを行なうことにより、板表面全体に発生している欠陥の除去を可能としている。その際、鋼帯表面上に部分的に生成された切削痕は、その直後の冷間圧延工程での減厚にて完全に消滅するとしている。

また、バッチ式の酸洗ラインの酸洗槽出側にて鋼帯表裏面の欠陥の位置と大きさを検出してその情報を記憶し、その後バッチ式の冷間圧延ラインの圧延機入側にて該検出欠陥情報にもとづいて表面欠陥を除去する方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。

その他、酸洗工程にて生成した色ムラをセンサーにて検出し、この検出情報にもとづき、その後の冷間圧延の直前にて研削ロールを使用して色ムラを除去する方法が開示されている（例えば特許文献３参照）。この提案では、研削ロールに付随してその後のリンス槽、ドライヤー設備などの特別な処理設備を具備し、研削によって生成された研削粉の処理を行なって無害化する提案がなされている。
特開２００１−１９１２０６号公報特開昭６１−２１９４０３号公報特開平６−１５３３８号公報

本発明者らは、熱延鋼帯の表面欠陥を冷間圧延前に検知して部分的に除去し、表面欠陥を無害化する技術を鋭意検討した結果、従来技術では開示されていない重要な技術課題に着目した。その重要な技術課題とは、欠陥除去後の表面粗さ（以下、除去部粗さ）と冷間圧延の圧延条件によっては、冷間圧延後に欠陥除去を実施していない部分（以下、非除去部）と比較して除去部の表面光沢が異なるため、除去部が帯状の模様として残存することである。さらに除去部粗さが過大な場合には、帯状の模様だけではなく、帯状の模様の中に欠陥除去方向に平行な線状の疵が発生する。このような冷間圧延鋼帯を母材とした焼鈍、表面処理を施した表面処理鋼帯にも帯状模様および線状疵が発生する。これらの帯状模様や線状疵は鋼帯表面の外観を損なう。

前述の従来技術のうち、特許文献１では、除去部粗さをＲａ０．５〜５．０μｍとしている。この根拠は欠陥除去部と非除去部を同じ表面粗さとすることにより帯状模様の発生を防止することにあるが、本発明者らの検討によると欠陥除去部と非除去部を同じ表面粗さとしても、冷間圧延条件によっては帯状模様が残存する。

また特許文献２では、除去部粗さおよび冷間圧延方法は一切記述されていない。

さらに特許文献３では、特許文献１と同様に欠陥除去部と非除去部を同じ表面粗さとするために除去部粗さはＲａ０．７〜２．０μｍとしているが、特許文献１と同じく冷間圧延条件に関して言及されていない。

以上、本発明にて解決しようとする課題は、従来技術では一切言及されていなかった表面欠陥を除去することにより発生する冷間圧延後の帯状模様および線状疵を防止し、表面欠陥の少ない冷間圧延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法を提供することである。

本発明者らは本欠陥除去技術を鋭意検討した結果、冷間圧延前の表面欠陥を除去することにより発生する冷間圧延後の帯状模様は、欠陥除去部の微小な凹部が冷間圧延後に残存することが原因であることがわかった。冷間圧延では、微小凹部に圧延油が封入され、オイルピットと呼ばれる微小凹部が残存することが知られている。

図１は帯状模様発生メカニズムを説明する模式図で、（ａ）は表面欠陥除去後の鋼帯（冷間圧延前）の表面状態、（ｂ）は表面欠陥除去後の鋼帯の冷間圧延後の表面状態を示している。非除去部では、酸洗後の表面粗さに起因する微小凹部が鋼帯表面にランダムに存在しオイルピットの起点となるため、冷間圧延後の微小凹部も鋼帯表面にランダムに存在する。これに対して、除去部では微小凹部が加工方向（表面欠陥除去方向）に平行に且つ破線状に存在しオイルピットの起点となるため、冷間圧延後の微小凹部も加工方向に平行に且つ破線状に存在する。このように非除去部と除去部では冷間圧延後の微小凹部の分布形態が異なる。さらに微小凹部の深さおよび大きさも異なる。このような微小凹部の差が集合体として、光の反射状態に影響するため、除去部が帯状模様として見える。

これらの微小凹部の差を無くすためには、微小凹部を消去することが効果的である。微小凹部を消去するためには、圧延油を使用しないドライ圧延が効果的であるが、圧延負荷、ロール磨耗の観点から現実的ではなく、従って、前述の微小凹凸の差を消去することは困難である。

そこで、本発明者らは、微小凹部を消去することによって非除去部と除去部との微小凹凸の差を消去するのではなく、冷間圧延最終スタンドで冷間圧延鋼帯の表面全体に別の微小凹凸を付与することにより、冷間圧延後に非除去部と除去部との微小凹凸差が顕在化するのを防止し、それによって非除去部と除去部との微小凹凸差に起因する帯状模様を隠蔽し、帯状模様発生の問題を解消する手段を着想した。

一般に冷間圧延機の最終スタンドでは、ダルロールと呼ばれるロールによる鋼帯表面への粗さ付けが行われることもある。ここで、ダルロールとは、ショットブラスト、放電加工などにより、円周方向および軸方向にランダムな微小凹凸を形成したロールであり、ダルロールによる圧延を行うと、ロールのランダムな微小凹凸が鋼帯表面に転写されることにより、図２に示すように、冷間圧延後の鋼帯表面に微小凹凸が付与される。

鋼帯への凹凸の転写の程度は、圧延条件および鋼帯の材料特性に依存し、高圧下率になるほど大きくなる。しかしながら、前述の最終スタンドでダルロールによる鋼帯表面への粗さ付けを行う主な目的は、次工程での鋼帯搬送中のスリップ防止であり、一般に、（圧延後の鋼帯表面粗さＲａ）／（ロールの表面粗さＲａ）×１００で定義される粗さ転写率としては２０〜３０％程度のスリップを防止する最低限の軽い粗さ付けしか行われていない。

実験による検討を行った結果、除去部と非除去部の微小凹凸差を隠蔽し、帯状模様の発生を防止するためには、鋼帯全体に付与する凹凸に関して、平面的な要素である最終スタンドのワークロールと鋼帯の接触面積率（以下、接触面積率）と、深さ方向の要素である冷間圧延後鋼帯の表面粗さ（以下、冷間圧延鋼帯表面粗さ）を考慮する必要があり、どちらか一方の条件だけを満たしても前記問題を解消することは不可能であることがわかった。なお、除去部粗さによって除去部での微小凹凸の形態も異なるため、除去部粗さによって、除去部と非除去部との微小凹凸差の隠蔽に必要な最終スタンドでの圧延条件が異なる。

また、線状疵は除去部粗さがＲａ４μｍ程度以上の場合に発生し、欠陥除去部に由来する深い凹部が圧延後にも残存することにより発生することがわかった。これについても帯状模様と同様に冷間圧延の最終スタンドの圧延条件を最適化することにより、圧延後に残存する深い凹部を隠蔽することが原理的に可能である。しかしながら、このような線状疵の冷間圧延後の深さは非常に深いため、これを隠蔽するためには帯状模様を隠蔽するよりもさらに厳しい圧延条件が必要となるため、実際の操業としては困難となる。

そこで本発明者らはさらに鋭意検討した結果、線状疵に関しては冷間圧延の上流スタンドの圧延条件を最適化することにより軽減することがわかった。これは、上流スタンドで粗いロールで圧延することにより、欠陥除去部の深い凹部が分断されることによる軽減効果と、帯状模様の場合と同様に、上流スタンドの粗さの粗いロールで鋼帯表面全体に付与される凹凸によって、欠陥除去部に由来する深い凹部が隠蔽される効果による。

適用スタンドとしては、比較的変形抵抗の小さい最上流スタンドでの実施が最も効果的であるが、除去深さが深い場合には、最上流スタンドではロールと鋼帯との接触面圧が低いため、効果が充分でない可能性がある。このような場合には、最上流スタンドと次のスタンドの両方で実施することにより充分な効果が得られる。

本発明はこれらの知見に基づきなされたもので、以下のような特徴を有するものである。

（１）欠陥検出装置にて熱間圧延鋼帯表裏面の表面欠陥を検出し、この検出信号に基づき前記欠陥検出装置の下流側に設置された欠陥除去装置により鋼帯を搬送しながら表面欠陥部を除去し、前記鋼帯を冷間圧延にて所定の厚さまで減厚し、その後、焼鈍、めっき等の処理を施す冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法において、
前記欠陥除去装置により表面欠陥が除去された表面欠陥除去部の冷間圧延前の表面粗さに応じて、前記鋼帯の冷間圧延におけるダルロール圧延条件を調整することを特徴とする、表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法。

（２）表面欠陥除去部の冷間圧延前の表面粗さに応じて、鋼帯の冷間圧延における最終スタンドのダルロール圧延条件を調整することを特徴とする、（１）に記載の表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法。

（３）表面欠陥除去部の冷間圧延後の表面粗さ及び鋼帯表面と最終スタンドのワークロールとの接触面積率があらかじめ求めた適正範囲となるように、鋼帯の冷間圧延における最終スタンドでのダルロール圧延条件を調整することを特徴とする、（２）に記載の表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法。

（４）前記鋼帯の冷間圧延における最終スタンドでのダルロール圧延条件は、最終スタンドのワークロール粗さ及び最終スタンドの圧下率を調整することを特徴とする、（２）又は（３）に記載の表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法。

（５）表面欠陥除去部の冷間圧延前の表面粗さに応じて、さらに鋼帯の冷間圧延における最上流スタンド、若しくは前記最上流スタンドとその次スタンドのダルロール圧延条件を調整することを特徴とする、（２）乃至（４）のうちの何れかに記載の表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法。

（６）前記鋼帯の冷間圧延における最上流スタンド、若しくは前記最上流スタンドとその次スタンドのダルロール圧延条件は、前記最上流スタンドについては、該最上流スタンドのワークロール粗さ及び圧下率を調整し、前記その次スタンドについては、該その次スタンドのワークロール粗さ及び圧下率を調整することを特徴とする、（２）乃至（５）のうちの何れかに記載の表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法。

以上説明したように、前述の本発明によれば、冷間圧延鋼帯の原板となる熱間圧延鋼帯表層部に存在する製鋼性の介在物や鋼帯表面上の欠陥に起因して発生する冷間圧延鋼帯、または冷間圧延鋼帯にめっき処理をした表面処理鋼帯に発生する表面欠陥は欠陥除去装置で除去することで低減され、また欠陥除去装置での欠陥除去に起因して発生する冷間圧延後の帯状模様、線状疵も防止されるので、表面欠陥の少ない冷間圧延鋼帯、表面処理鋼帯を製造することが可能である。

本発明法では、鋼帯の地鉄表面に露出した欠陥部だけでなく、熱間圧延鋼帯の地鉄表面に露出することなく地鉄表層部中に存在する欠陥部を含めた鋼帯地鉄表面−表層部に存在する欠陥部の検出及び除去を行う。したがって、本発明法において検出及び除去される熱延鋼帯の“表面欠陥部”とは、「鋼帯の地鉄表面に露出した欠陥部」又は「鋼帯の地鉄表面に露出することなく地鉄表層部中に存在する欠陥部」又は「鋼帯の地鉄表面に露出した欠陥部と、鋼帯の地鉄表面に露出することなく地鉄表層部中に存在する欠陥部とを含めた地鉄鋼帯表面−表層部に存在する欠陥部」を意味する。

図３は本発明の実施に使用される鋼帯の製造ラインの一構成例を示す図で、酸洗ラインと酸洗板を所定の厚さに減厚する冷間圧延機群が連続した酸洗冷間圧延複合ラインの要部構成例を示す。図３において、１は欠陥検出装置、２は欠陥除去装置、３は欠陥除去位置制御コンピューター、４は酸洗槽、５は冷間圧延機群、６は鋼帯、７はアンコイラー、８はコイラー、９はトラッキングロール、１０はブライドルロールである。欠陥除去装置２は、鋼帯両面の幅方向に複数設置され、欠陥研削手段には研削砥石が使用されている。

図３の鋼帯の製造ラインにおいて、酸洗槽４の入側の鋼帯両面に対向して配置されている欠陥検出装置１にて鋼帯６表裏面の表面欠陥を検出する。前記欠陥検出装置１の検出方式には特別の制限はなく、光学方式や画像処理方式でもよいが、熱間圧延鋼帯の表層下に存在するヘゲ疵等を確実に検出するという面で、渦流方式、漏洩磁束方式などの磁気方式のセンサーが望ましい。この磁気式センサーを用いた欠陥検出装置は、例えば、鋼帯の交流励磁を行うと同時に、表面欠陥に起因して発生する交流磁束の変化を検出することで表面欠陥部を検出するものを用いることができる。

表面欠陥の検出信号は、欠陥除去位置制御コンピューター３に取り込まれた後に欠陥の大きさ、発生位置などが解析され、板幅方向に複数設置されている欠陥除去装置２のうち、各々の欠陥に対して欠陥除去装置２の板幅方向移動、切り込み、切り離しなどの動作タイミングを算出する。該信号は各欠陥除去装置２に伝達され、トラッキングロール９にて正確に搬送方向位置を測定し、指令された動作タイミングにて板幅方向への移動と上下方向（切り込み方向）の移動を行なって欠陥除去を行なう。

冷間圧延機群５の最終スタンドのワークロール粗さ、圧下率を決定する必要があるため、予め欠陥除去部粗さを調査しておく。欠陥除去の際、発生する除去屑や除去粉は切屑受けや吸引ダクト等により除去する。これらにより除去されずに鋼帯表面に残存した除去屑や除去粉は、酸洗槽４を通過することにより完全に除去される。鋼帯６は、酸洗槽４の後方に連続して設置されている冷間圧延機群５にて所定の厚さに減厚され、コイラー８に巻き取られる。

なお、冷間圧延機群５の最終スタンドでは、予め調査した除去部粗さに対して帯状模様の発生を防止可能な粗さのワークロールを装填しておく。予め調査した除去部粗さがＲａ４μｍ程度以上の場合、線状疵が発生するため、冷間圧延機群５の最上流スタンド、若しくは前記最上流スタンドとその次スタンドに線状疵を消去可能な粗さのワークロールを装填しておく。

冷間圧延機群最終スタンドでのワークロール粗さおよび圧下率の決定方法については以下のとおりである。種々の除去部粗さに対して、圧延実験にて種々の最終スタンドのワークロール粗さと圧下率の組み合わせで圧延した場合の冷間圧延後の帯状模様の発生有無を調査した。図４はその実験結果であり、表１は圧延条件である。

欠陥除去部と非除去部との微小凹凸の差に起因する帯状模様の発生を防止するためには、平面的な要素である接触面積率と、深さ方向の要素である冷間圧延鋼帯表面粗さを考慮する必要があり、これらの組み合わせにより帯状模様の発生防止が可能である。帯状模様の発生防止可能な領域の境界を表す隠蔽臨界曲線を図中に示す。隠蔽臨界曲線の上側領域は、帯状模様が発生しない領域である。ここで、接触面積率とは、最終スタンドでのワークロールと鋼帯表面との接触面積率である。

なお、接触面積率は冷間圧延鋼帯を光学顕微鏡で観察することにより測定した。一般に、最終スタンドにてダルロールによる圧延を行った冷間圧延鋼帯では、ダルロールの微小な凸部が冷間圧延鋼帯に接触した箇所が特徴的な表面形態となり、最終スタンドで接触した箇所か否かを判定するのは容易である。さらに、ダルロールの微小な凸部との接触部は局所的に窪みが発生し、光学顕微鏡にて冷間圧延鋼帯表面を観察すると、光学顕微鏡は被写界深度が浅いため、ダルロールと接触した箇所は暗く見える。したがって、冷間圧延鋼帯の表面を光学顕微鏡で観察および写真撮影を行い、画像処理等にて分析を行えば、最終スタンドでの鋼帯とロールの接触面積率を測定することが可能である。冷間圧延鋼帯表面粗さは２次元触針式粗さ計にて測定した。最終スタンドの直前ですでに除去部と非除去部での表面粗さの差はわずかであり、一般の表面粗さパラメータ上では差はないため、冷間圧延鋼帯表面粗さは除去部、非除去部のどちらの表面粗さでもよい。

この結果は、たとえ鋼帯表面との接触面積率を１００％に近づけても、ダルロールにより付与する凹凸深さが鋼帯表面の微小凹凸深さに達していなければ帯状模様が残存することを示している。逆に、冷間圧延鋼帯表面粗さを極めて大きくしても、接触面積率が小さければ帯状模様が残存することを示している。

また前記結果から、冷間圧延の最終スタンドのワークロール粗さおよび圧下率の条件を、表面欠陥除去部の冷間圧延前の表面粗さに応じて得られる隠蔽臨界曲線の上側領域内に調整することで、冷間圧延後に帯状模様の発生を防止できることがわかる。

なお、冷間圧延鋼帯表面粗さおよび接触面積率は、最終スタンドでのロールと鋼帯の幾何学的接触状態と鋼帯の材質特性に影響される。まず幾何学的接触状態に影響する因子としては、主に最終スタンドのロール粗さ、最終スタンドの圧下率が挙げられる。また、鋼帯の材質特性に影響する因子としては、冷間圧延での総圧下率、鋼種が挙げられる。

したがってこれらの影響を考慮して、冷間圧延の総圧下率、鋼種毎に、欠陥除去部粗さの異なる鋼帯に対して、最終スタンドのワークロール粗さ及び該最終スタンドの圧下率の組み合わせを変えて冷間圧延し、冷間圧延後の帯状模様の発生有無を調査する。そして、欠陥除去部粗さに対して、冷間圧延後に帯状模様を発生させない最終スタンドのワークロール粗さ及び最終スタンドの圧下率を予め求める。そして、鋼帯を冷間圧延する際に、欠陥除去部粗さに応じて最終スタンドの圧延条件を調整、具体的には、最終スタンドのワークロールの粗さと最終スタンドの圧下率を、予め求めた冷間圧延後に帯状模様を発生させない条件に調整する。

また、前記において、さらに表面欠陥除去部について、冷間圧延後の鋼帯表面粗さ及び最終圧延スタンドのワークロールとの接触面積率を調査し、欠陥除去部粗さに対して、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、冷間圧延後に帯状模様の発生を防止できる冷間圧延後の鋼帯表面粗さおよび前記接触面積率の適正範囲の境界（下限）を示す隠蔽臨界曲線、及び前記適正範囲内にある最終スタンドのワークロールの粗さと最終スタンドの圧下率の組み合わせを求める。そして、鋼帯を冷間圧延する際に、欠陥除去部粗さに応じて、表面欠陥除去部の冷間圧延後の表面粗さ及び接触面積率があらかじめ求めた適正範囲となるように、鋼帯の冷間圧延における最終スタンドでの圧延条件を調整、具体的は、最終スタンドのワークロールの粗さと最終スタンドの圧下率の組み合わせを、図４（ａ）〜（ｃ）中に示される隠蔽臨界曲線よりも上側の領域にある条件に調整する。また、幾何学的接触状態に影響する因子としては、最終スタンドのロール径、ロール材質、最終スタンド入側板厚も考えられるため、これらの影響も考慮することがより好ましい。

除去部粗さによって帯状模様の発生防止に必要な最終スタンドでの圧延条件は異なり、ある除去部粗さに対して、帯状模様の発生を防止するための最終スタンドのロール粗さと圧下率の組み合わせは無数に考えられる。これらの決定方法を図５により説明する。

最終スタンドのワークロール粗さと圧下率の組み合わせを決定する要素としては、（ｉ）隠蔽臨界曲線、(ii)圧延機の負荷限界および冷延鋼帯の形状制御限界から決定される限界圧下率曲線の２つの曲線で囲まれる領域の条件で圧延を行う必要がある。

冷延鋼帯および溶融亜鉛めっき鋼帯の大部分は、冷間圧延後、さらに焼鈍あるいはめっきを行った後に、材質の調整、形状の改善、表面仕上げを目的とした調質圧延を行う。調質圧延では、鋼帯の用途、要求性能面等を考慮して、鋼帯に所定の表面粗さを付与する。冷間圧延時に付与された鋼帯表面粗さが大きいと、その影響が調質圧延後も残る恐れがあるので、冷間圧延で鋼帯に付与する表面粗さはあまり大きくしない方が好ましい。

係る点を考慮して、冷間圧延で鋼帯に付与する表面粗さは小さくする方が有利であり、したがって、前述の２つの曲線で囲まれる領域のうちの冷間圧延後鋼帯粗さが小さい領域（２つの曲線で囲まれる領域の下方寄りの領域）で、不可避的な圧下率の変動を考慮して、該圧下率変動があった場合でも、冷間圧延後鋼帯粗さと接触面積率が２つの曲線で囲まれる領域内にあるようなワークロール粗さ、一例を挙げると、図中に示すような粗さのロールで圧延を行うことが好ましい。

また、最上流スタンドおよび次スタンドでの圧延条件の決定方法は以下のとおりである。最上流スタンドおよび次スタンドでの目的は、除去部粗さがＲａ４μｍより大きい場合に発生する線状疵を防止することにある。種々の除去部粗さに対して、圧延実験にて最上流スタンドのワークロール粗さ、圧下率を変更し、最終スタンドでの圧延直前の線状疵を観察し、線状疵の有無を確認した。

その結果、線状疵を消去するためには、最上流スタンドでのワークロール粗さを除去部粗さ以上とし、圧下率を２０％以上にすればよいことがわかった。しかしながら、除去部深さが５０μｍ以上と深い場合には、図６（ｂ）に示すように、最上流スタンドでの圧延時に、板厚が薄い表面欠陥除去部と圧延ロールとの間の接触面圧が低くなるため、欠陥除去部に由来する深い凹部を隠蔽して線状疵の発生を防止するのに充分な効果が得られない可能性がある。この場合、次スタンドでもワークロール粗さを除去部粗さ以上とし、圧下率２０％以上の圧延を行うことにより、図６（ｃ）に示すように、表面欠陥除去部と圧延ロールとの間の接触面圧が高くなることで、欠陥除去部に由来する深い凹部を隠蔽して線状疵の発生を防止するのに充分な効果が得られるようになる。したがって、除去部深さが５０μｍ以上と深い場合には、次スタンドでもワークロール粗さを除去部粗さ以上とし、圧下率２０％以上の圧延を行うことにより、欠陥除去部に由来する深い凹部を確実に隠蔽して線状疵を完全に消去することが可能となる。なお、図６（ｂ）、（ｃ）において、図中の矢印の長さは面圧の大きさを概念的に説明している。

なお、図３に示した鋼帯の製造ラインでは、欠陥検出装置１と欠陥除去装置２を酸洗槽４の入側に配置したが、本発明ではこれらの装置の配置位置を酸洗槽４の入側に限定するものではない。しかしながら、欠陥除去は以下の理由により酸洗槽４の入側にて行うことが好ましい。第１に、酸洗での溶解作用により冷間圧延前の欠陥除去部と非除去部の肌差を小さくし、外観ムラを発生させにくくすることができる。第２には、欠陥除去を酸洗槽４の前で行うことにより、欠陥除去にて発生する除去屑をそのまま酸洗槽４にて除去処理することが可能であり、残存除去屑が冷間圧延にて噛み込まれて鋼帯表面疵、圧延ロール疵等を発生させることもなく、除去屑処理のための特別な処理装置を設置する必要もないため、設備コスト上の問題もない。

図７は、欠陥検出装置、欠陥除去装置の設置場所の一例であり、鋼帯６に適度な張力を負荷しているブライドルロール１０部分に欠陥検出装置１と欠陥除去装置２を設置した例である。ブライドルロール１０上では、鋼帯６に張力が負荷されていることにより、板形状不良などによる板面の変動が小さく、欠陥検出、欠陥除去が安定して行える利点がある。また、除去屑はブライドルロール１０の接線方向に飛散していくため、ブライドルロール１０の接線方向位置に適当な除去屑受けを設置することが容易となる。

なお、上記実施形態では欠陥除去手段として研削砥石を使用しているが、例えば切削や研削ブラシ、その他アブレシブジェットなどの加工手段でもよい。

なお、欠陥除去装置には、欠陥除去に必要な除去深さを確保すること、所定の仕上面粗さを得ること、の２点が要求される。このため、例えば本実施形態のごとく研削砥石を使用する場合には、砥粒粒度、砥粒密度、結合材種、結合度を必要仕様に応じて適宜最適化することが望ましいが、一般に研削加工では研削深さを深くすると仕上面粗さが粗くなることが避けられず、最終製品に求められる仕様に応じ、多段研削、あるいは研削と他加工手段の組合せによる欠陥除去を行ってもよい。また、欠陥除去深さの設定は、別途求めた除去深さと除去荷重の関係を用い、荷重一定制御等により行なえばよい。

また、欠陥除去装置は鋼帯の板幅方向に複数台設置することが好ましい。通常、冷間圧延鋼帯の板幅は最大でも２０００ｍｍ以下であり、例えば４台の欠陥除去装置を板幅方向に設置した場合、１台の欠陥除去装置は鋼帯の板幅方向５００ｍｍ程度の範囲のみ、板幅方向、上下方向に動作させて表面欠陥を除去すればよい。各々の欠陥除去装置は独立して作動させ、これにより全板幅に渡る欠陥除去が可能である。

また、本欠陥除去方法では、表面欠陥が発生している部位のみを部分的に除去するものであり、歩留まりの低下を最小限に抑えることが可能で、かつ欠陥除去装置をコンパクト化することが可能となる。ちなみに、板幅方向に設置する欠陥除去装置の台数は、対象とする欠陥の発生頻度、酸洗槽入側でのライン速度、欠陥除去装置の幅方向送りや上下動機構の動作速度などに応じて決定すればよい。さらに図３では、酸洗工程と冷間圧延工程を連続して実施する鋼帯の製造ラインの例を示したが、操業上の都合により酸洗工程後、一旦コイルを巻き取り、冷間圧延機群入側でコイルを巻きほぐして冷間圧延を実施してもよい。

このように、本発明によると欠陥除去部と非除去部の原板粗さの差に起因する帯状模様を発生させることなく、表面欠陥の少ない冷間圧延鋼帯、表面処理鋼帯を製造することが可能となる。

実施例として、図３に示した冷間圧延鋼帯の製造ラインにおいて、図７のごとく酸洗槽４の直前のブライドルロール１０に欠陥検出装置１と欠陥除去装置２を設置し、インラインでの欠陥除去を行なった。対象とした鋼帯は、原板厚２．８ｍｍ、板幅１５００〜１８００ｍｍの自動車外板用のＩＦ鋼である。この際、欠陥除去装置２では外径φ４００ｍｍ、幅１０ｍｍ、粒度番号３６番の研削砥石を使用し、酸洗槽４前後のライン速度は平均１５０ｍｐｍ程度であった。このような条件にて、欠陥検出装置１からの信号により各々の欠陥に対して目標深さ５０μｍの欠陥除去を実施した。まず、欠陥除去部の表面粗さを調べるため、酸洗後の鋼帯に冷間圧延を行なわずにそのまま巻き取って欠陥除去部の表面粗さを測定したところ、Ｒａ４．９μｍであった。このような鋼帯を５パスの冷間圧延を施して巻き取った。

次いで、前記で巻取った鋼帯を溶融亜鉛めっき処理ラインに装入して焼鈍および溶融亜鉛めっき処理を行い、溶融亜鉛めっき処理ラインの出側にて、１コイル毎に欠陥除去部の帯状模様及び線状疵に由来する外観ムラを含めた表面欠陥の発生個数と長さをカウントし、全コイル長に対する総欠陥長さを不良率と定義して整理を行った。

不良率は１週間分の調査結果を平均して１データとし、合計３０週分のデータを調査した。最初の１０週間は本発明による欠陥除去を全く行わずに不良率を調査し、その期間における１０データの平均不良率を１．０とした。次の１０週間では、欠陥除去を行い、冷間圧延機群では圧延条件Ａにて圧延を行った。次の１０週間では、欠陥除去を行い、冷間圧延機群では圧延条件Ｂにて圧延を行った。圧延条件Ａと圧延条件Ｂの１例を各々表２、表３に示す。また、図８に圧延条件Ａ、Ｂで圧延を行った冷間圧延鋼帯の冷間圧延鋼帯表面粗さおよび接触面積率を図４の様式で比較した結果を示す。図中の隠蔽臨界曲線は、予め実験により調査を行い決定した。

今回の欠陥除去部粗さに対して、圧延条件Ａは、帯状模様の発生を防止できる条件に加えて線状疵の発生を防止できる条件を満たしている圧延条件であるのに対して、圧延条件Ｂでは帯状模様の発生防止できる条件を満たしていない圧延条件である。図９に不良率の時系列的推移を示す。圧延条件Ｂの場合、欠陥除去に由来する帯状模様および線状疵が多く観察されており、製品としては好ましくない。圧延条件Ａの場合、欠陥除去に由来する帯状模様と線状疵は発見されず、不良率も１／５程度にまで低減した。

本発明は、自動車外板、家電製品、建材、食用缶などに使用される表面品質が優れた冷間圧延鋼帯や表面処理鋼帯を製造するために利用することができる。

帯状模様発生メカニズムを説明する模式図で、（ａ）は表面欠陥除去後の鋼帯（冷間圧延前）の表面状態、（ｂ）は表面欠陥除去後の鋼帯の冷間圧延後の表面状態を示す。本発明による帯状模様発生防止メカニズムを説明する模式図である。本発明の実施に使用される鋼帯の製造ラインの一構成例を示す図で、酸洗ラインと酸洗板を所定の厚さに減厚する冷間圧延機群が連続した酸洗冷間圧延複合ラインの要部構成例を示す。種々の除去部粗さに対して、最終スタンドのワークロール粗さと圧下率の組み合わせと冷間圧延後の帯状模様発生有無の関係の調査結果、及び隠蔽臨界曲線を示す図である。本発明において、帯状模様の発生防止のための圧延条件決定方法を説明する図である。線状疵の発生メカニズムを説明する図で、（ａ）は欠陥除去部とその近傍部分の断面模式図、（ｂ）は除去部深さが５０μｍ以上の場合に最上流スタンド圧延時の欠陥除去部とその近傍部分を圧延ロール出側より見たときの断面模式図、（ｃ）は除去部深さが５０μｍ以上で、さらに除去部粗さのばらつきが大きいの場合に次スタンド圧延時の欠陥除去部とその近傍部分を圧延ロール出側より見たときの断面模式図である。本発明の実施に使用される鋼帯の製造ラインにおける欠陥検出装置、欠陥除去装置の設置場所の一例を示す図で、ブライドルロール部分に欠陥検出装置と欠陥除去装置を設置した例である。本発明の実施例における帯状模様の隠蔽臨界曲線及び該隠蔽臨界曲線と、圧延条件Ａ、Ｂの圧延条件との関係を示す図である。本発明の実施例における欠陥低減効果を説明する図である。

符号の説明

１欠陥検出装置
２欠陥除去装置
３欠陥除去位置制御コンピューター
４酸洗槽
５冷間圧延機群
６鋼帯
７アンコイラー
８コイラー
９トラッキングロール
１０ブライドルロール

Claims

欠陥検出装置にて熱間圧延鋼帯表裏面の表面欠陥を検出し、この検出信号に基づき前記欠陥検出装置の下流側に設置された欠陥除去装置により鋼帯を搬送しながら表面欠陥部を除去し、前記鋼帯を冷間圧延にて所定の厚さまで減厚し、その後、焼鈍、めっき等の処理を施す冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法において、
前記欠陥除去装置により表面欠陥が除去された表面欠陥除去部の冷間圧延前の表面粗さに応じて、前記鋼帯の冷間圧延におけるダルロール圧延条件を調整することを特徴とする、表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法。
表面欠陥除去部の冷間圧延前の表面粗さに応じて、鋼帯の冷間圧延における最終スタンドのダルロール圧延条件を調整することを特徴とする、請求項１に記載の表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法。
表面欠陥除去部の冷間圧延後の表面粗さ及び鋼帯表面と最終スタンドのワークロールとの接触面積率があらかじめ求めた適正範囲となるように、鋼帯の冷間圧延における最終スタンドでのダルロール圧延条件を調整することを特徴とする、請求項２に記載の表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法。
前記鋼帯の冷間圧延における最終スタンドでのダルロール圧延条件は、最終スタンドのワークロール粗さ及び最終スタンドの圧下率を調整することを特徴とする、請求項２又は３に記載の表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法。
表面欠陥除去部の冷間圧延前の表面粗さに応じて、さらに鋼帯の冷間圧延における最上流スタンド、若しくは前記最上流スタンドとその次スタンドのダルロール圧延条件を調整することを特徴とする、請求項２乃至４のうちの何れかに記載の表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法。
前記鋼帯の冷間圧延における最上流スタンド、若しくは前記最上流スタンドとその次スタンドのダルロール圧延条件は、前記最上流スタンドについては、該最上流スタンドのワークロール粗さ及び圧下率を調整し、前記その次スタンドについては、該その次スタンドのワークロール粗さ及び圧下率を調整することを特徴とする、請求項２乃至５のうちの何れかに記載の表面欠陥の少ない冷延鋼帯、表面処理鋼帯の製造方法。