JP4478036B2

JP4478036B2 - 厚鋼板の圧下矯正方法

Info

Publication number: JP4478036B2
Application number: JP2005021462A
Authority: JP
Inventors: 剛米田; 浩幸白幡; 昌紀皆川; 弘上鍛治
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2025-01-28
Also published as: JP2006205224A

Description

本発明は、圧延機で圧延した後、圧下矯正によって低下した熱間厚鋼板の降伏点を回復する方法に関する。

従来、圧延機で圧延した例えば厚みが４．５ｍｍ以上１００ｍｍ以下の熱間厚鋼板（以下、単に厚鋼板ともいう）のうち、その表面の平坦度が悪いものについては、更に軽圧下（軽圧下矯正ともいう）を行い、厚鋼板の形状の矯正を行っている。なお、厚鋼板に圧下率が例えば０．１％以上１．０％以下の軽圧下圧延を行った際、厚鋼板の降伏点が低下することが一般的に知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−６６６０３号公報

しかしながら、降伏点が低下した状態の鋼板を需要先が使用すると、強度が不足して、例えば、造船又は海構の構造物に使用する鋼板の仕様を満足できない場合が生じるため、低下する降伏点を補う必要がある。このため、例えば、厚鋼板の成分として合金元素を添加したり、また厚鋼板の圧延条件を制御して、予め降伏点を高めておくことが考えられるが、厚鋼板の製造コストの上昇及び生産性の阻害を引き起こしていた。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、熱間厚鋼板の加熱温度により、その降伏点が回復することを見出したことで、圧下矯正により低下する熱間厚鋼板の降伏点を、経済的に生産性よく回復させることが可能な厚鋼板の圧下矯正方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る厚鋼板の圧下矯正方法は、圧延機で圧延した熱間厚鋼板を冷却装置及び冷却床で冷却した後、時効が生じる温度未満で、かつ、その圧下率を０．１％以上１．０％以下として圧下矯正した後、加熱手段により、時効が生じる温度以上でＡｃ１変態点未満の温度範囲内に加熱して降伏点を回復させる。
ここで、加熱手段としては、例えば、誘導加熱又は加熱炉を使用できる。

本発明の厚鋼板の圧下矯正方法は、圧延機で圧延した熱間厚鋼板を、所定の温度のもと所定の圧下率で圧下矯正することで、熱間厚鋼板の形状は矯正できるが、熱間厚鋼板を圧下矯正しない場合よりも降伏点が低下するという問題を解決するために、この降伏点が低下した熱間厚鋼板を、加熱手段により、時効が生じる温度以上でＡｃ１変態点未満の温度範囲内に加熱することで、熱間厚鋼板の降伏点を経済的に生産性よく回復させ、予め設定された規格を満足する鋼板を製造できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る厚鋼板の圧下矯正方法の説明図である。

本発明の一実施の形態に係る厚鋼板の圧下矯正方法は、図１に示すように、圧延機１０で圧延した熱間厚鋼板（以下、単に厚鋼板ともいう）１１を、時効が生じる温度未満で、かつ、その圧下率を０．１％以上１．０％以下として、軽圧下矯正機１２により圧下矯正した後、加熱手段１３により、時効が生じる温度以上でＡｃ１変態点未満の温度範囲内に加熱する方法である。
まず、本発明の一実施の形態に係る熱間厚鋼板の圧下矯正方法を適用する厚鋼板製造設備１４について説明した後、熱間厚鋼板の圧下矯正方法について詳しく説明する。

図１に示すように、厚鋼板製造設備１４は、厚鋼板１１の進行方向の上流側から下流側へかけて、圧延機１０、冷却装置１５、冷却床１６、軽圧下矯正機１２、及び加熱手段１３が順次配置されている。なお、冷却装置１５は水冷式のものであり、冷却床１６は自然放冷式のものである。
加熱手段１３としては、誘導加熱を使用し、厚鋼板１１を搬送しながら加熱しているが、加熱炉などの加熱装置を使用し、厚鋼板を装入して加熱昇温することも可能である。
この厚鋼板製造設備１４を使用して、厚鋼板１１の形状を矯正すると共に、低下した降伏点を回復する方法について説明する。

圧下矯正を行う厚鋼板１１は、従来厚鋼板に使用されている一般的なものであり、その成分は、例えば、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、及びＮを含み、更に、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｂ、Ｃａ、Ｍｇ、及び希土類元素のいずれか１種又は２種以上を含むものである。上記した各元素の含有量の一例を以下に示す。
Ｃ：０．０１質量％以上０．２０質量％以下、Ｓｉ：０．０２質量％以上１．０質量％以下、Ｍｎ：０．２質量％以上２．５質量％以下、Ｐ：０．０２５質量％以下、Ｓ：０．０２０質量％以下、Ａｌ：０．００２質量％以上０．１０質量％以下、Ｎ：０．００１０質量％以上０．００８０質量％以下、Ｃｕ：０．０５質量％以上１．５質量％以下、Ｃｒ：０．０５質量％以上１．０質量％以下、Ｍｏ：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、Ｗ：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、Ｔａ：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、Ｎｉ：０．０５質量％以上３．５質量％以下、Ｎｂ：０．００３質量％以上０．０５質量％以下、Ｔｉ：０．００２質量％以上０．１０質量％以下、Ｖ：０．００５質量％以上０．１０質量％以下、Ｂ：０．０００３質量％以上０．００３０質量％以下、Ｃａ：０．０００３質量％以上０．００５０質量％以下、Ｍｇ：０．０００５質量％以上０．００６０質量％以下、希土類元素：０．０００５質量％以上０．００６０質量％以下である。

まず、圧延する圧延材を、例えば、１０００℃以上１３００℃以下に予め加熱した後、例えば、Ａｒ３点以上１１００℃以下の温度のもと、累積圧下率が５０％以上になるように圧延機１０で圧延し、例えば厚みが４．５ｍｍ以上１００ｍｍ以下の厚鋼板１１を製造する。
次に、この厚鋼板１１を冷却装置１５で冷却し、更に冷却床１６で冷却した後、時効が生じる温度未満で、軽圧下矯正機１２により、その圧下率を０．１％以上１．０％以下として、その形状を矯正する。

ここで、軽圧下矯正機１２による厚鋼板１１の圧下率が０．１％未満の場合、厚鋼板１１の形状を適正な形状に矯正できない恐れがある。一方、厚鋼板１１の圧下率が１．０％を超える場合、厚鋼板１１の転位密度が過剰に多くなるため加工硬化が生じ、その降伏点が上昇に転じることに加えて、伸びの低下が顕著化してくる。
このため、軽圧下矯正機１２による厚鋼板１１の圧下率を０．１％以上１．０％以下とする。

また、厚鋼板の温度を、時効が生じる温度未満とすることで、Ｔｉ又はＡｌに固定されていない固溶Ｎが転位に固着されないため、降伏点が低下する。
なお、時効が生じる温度Ｔは、簡易な下式により求めた値でもよい。
Ｔ＝２５０−２６０００×｛（Ｎ質量％）−（Ｔｉ質量％）／３．４−（Ａｌ質量％）／２９｝
但し、｛（Ｎ質量％）−（Ｔｉ質量％）／３．４−（Ａｌ質量％）／２９｝＜０の場合は０とする。

以上のように、時効が生じる温度未満で、軽圧下矯正機１２により圧下矯正を行うことで、厚鋼板１１の形状は矯正できるが、その降伏点は低下してしまう。
そこで、軽圧下矯正機１２の下流側に配置された加熱手段１３により、降伏点が低下した厚鋼板１１を前記した時効が生じる温度以上でＡｃ１変態点未満の温度範囲内に加熱する。

ここで、圧下矯正後の加熱温度がＡｃ１変態点以上の場合、オーステナイトへの変態が開始するため、熱間圧延で造り込んだ組織及び材質が大きく変化してしまう。一方、加熱温度が、時効が生じる温度未満の場合、Ｔｉ又はＡｌに固定されていない固溶Ｎが転位に固着されないため、厚鋼板の低下した降伏点を回復できない。
従って、厚鋼板１１を前記した温度範囲内に加熱することより、圧下矯正により低下した厚鋼板１１の降伏点を、経済的に生産性よく回復させることができる。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
なお、使用する軽圧下矯正機１２のワークロールの直径は３００ｍｍ、胴長は５５００ｍｍであり、バックアップロールは分割型のものであり、その直径は７５０ｍｍ、胴長は３００ｍｍである。また、加熱手段としては、最高加熱温度が９３０℃の熱処理炉を使用した。
ここで、厚鋼板として、前記実施の形態で示した化学成分を含む４種類の鋼板Ａ〜Ｄを使用した。この各鋼板Ａ〜Ｄの化学成分、及びその各成分量を表１に示し、それぞれのＡｒ１変態点、Ａｃ１変態点、及び板厚を表２に示す。

また、実施例を１〜５、及び比較例を１〜８として、矯正時の鋼板温度、圧下率、及び熱処理炉での加熱温度と時間を表３に示し、各引っ張り試験の結果（矯正前、矯正後、及び熱処理後）を表４に示す。なお、引っ張り試験は、ＪＩＳ１Ａ号Ｃ方向引っ張り試験に基づいて測定した。

表３から明らかなように、実施例１〜５の各鋼板は、鋼板温度が時効を生じる温度未満で、圧下率が０．１％以上１．０％以下の圧下矯正を行った後、熱処理炉を使用して、鋼板温度を時効を生じる温度以上でＡｃ１変態点未満の温度範囲に加熱したものである。
一方、比較例１、５、６、８の各鋼板は、熱処理炉による熱処理温度が、時効を生じる温度未満のものであり、比較例７の鋼板は、熱処理炉による熱処理温度が、Ａｃ１変態点を超えるものである。また、比較例２の鋼板は、熱処理炉による熱処理を行っていないものである。そして、比較例３の鋼板は、圧下矯正時の圧下率が１．０％を超えるものであり、比較例４の鋼板は、圧下矯正時の圧下率が０．１％未満のものである。

表４から明らかなように、実施例１〜５の各鋼板については、軽圧下矯正機１２による圧下矯正の前後で、その降伏強度（降伏点）の差が評価の基準となる２０ＭＰａ（Ｎ／ｍｍ² ）を超えており、降伏点が低下していることが確認された。次に、この降伏点が低下した鋼板に熱処理を行うことにより、変化代、即ち、未矯正の鋼板の降伏強度と、熱処理後の鋼板の降伏強度との差を、２０ＭＰａ以内にでき、低下した降伏点を回復できることを確認できた。また、各鋼板の平坦度についても、前記した圧下率の範囲内で厚鋼板の圧下矯正を行っているため良好であった。

一方、比較例１、２、５、６、８の各鋼板については、軽圧下矯正機１２による圧下矯正の前後で、その降伏強度の差が評価の基準となる２０ＭＰａを超えており、降伏点が低下していることが確認された。次に、比較例２以外の他の鋼板について、熱処理を行ったが、その温度が、時効を生じる温度未満であったため、低下した降伏点を前記した評価の基準値まで回復させることができなかった。なお、比較例２の鋼板は、熱処理を行っていないため、降伏点は回復していない。

また、圧下矯正時の圧下率が１．０％を超える比較例３の鋼板では、鋼板に加工硬化が生じ、その降伏点が上昇に転じることに加えて、伸びの低下が顕著化してくるため、品質が悪い。そして、圧下矯正時の圧下率が０．１％未満の比較例４の厚鋼板では、降伏点の大幅な低下は無かったが、圧下率が小さ過ぎるため、圧下矯正後の平坦度が悪かった。また、比較例７の厚鋼板は、加熱温度がＡｃ１変態点を超えていたため、組織が変わり強度が低下した。
以上のことから、本願発明の圧下矯正方法を適用することにより、圧下矯正により低下する熱間厚鋼板の降伏点を、経済的に生産性よく回復できることを確認できた。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の厚鋼板の圧下矯正方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、加熱手段を厚鋼板製造設備の製造ラインに配置した場合について説明したが、厚鋼板製造設備の製造ラインに配置することなく、加熱手段を別の位置に配置することも可能である。この場合、軽圧下矯正機による厚鋼板の形状の矯正が終了した時点で、厚鋼板を保管しておき、必要に応じて、加熱手段により加熱して低下した降伏点を回復させた後、出荷することも勿論可能である。

本発明の一実施の形態に係る厚鋼板の圧下矯正方法の説明図である。

符号の説明

１０：圧延機、１１：熱間厚鋼板、１２：軽圧下矯正機、１３：加熱手段、１４：厚鋼板製造設備、１５：冷却装置、１６：冷却床

Claims

圧延機で圧延した熱間厚鋼板を冷却装置及び冷却床で冷却した後、時効が生じる温度未満で、かつ、その圧下率を０．１％以上１．０％以下として圧下矯正した後、加熱手段により、時効が生じる温度以上でＡｃ１変態点未満の温度範囲内に加熱して降伏点を回復させることを特徴とする厚鋼板の圧下矯正方法。