JP4611114B2 - ステンレス鋼板の圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、エマルション圧延油を使用するステンレス鋼板の冷間圧延において、表面色調均一性に優れる冷間圧延の製造方法に関するものである。

ステンレス鋼板は、耐食性やその表面の意匠性に優れているという利点を持つことから広範囲に使用されている。

そのステンレス鋼板の一般的な製造方法は、製鋼工程で鋳片を製造し、その鋳片を熱延工程で熱延し、その熱間圧延板を焼鈍、酸洗した後に、冷間圧延を施し、焼鈍、酸洗、調質圧延を施す製造方法である。また、冷間圧延と冷間圧延後の焼鈍、酸洗は複数回繰り返される場合もある。

冷間圧延においては、荷重（摩擦係数）低減、ロール冷却、ロール摩擦の低減などを目的として冷間圧延油が用いられている。ステンレス鋼板の冷間圧延油には一般的にニート油が使用されているが、近年の需要増加に伴い冷間圧延機の能力向上のため、冷却能力の高いエマルション圧延油による高速高圧下圧延が実施されている。しかしながらエマルション圧延油による冷間圧延では、エマルション圧延油の濃度等の諸条件、また冷間圧延速度等の操業条件により鋼板表面品位にバラツキが発生し、品質の均一化が困難となっていた。

本発明は、エマルション圧延油によるステンレス鋼板の冷間圧延において生産性を阻害することなく、冷間圧延後に行う焼鈍、酸洗後の表面品位のバラツキを抑え表面色調を均一化させるステンレス鋼板の圧延方法を提供する。

本発明者らは、前記課題を解決する手段を得るため、エマルション圧延油の諸条件、冷間圧延の操業条件を鋭意検討した結果、ステンレス鋼板の表面色調を均一化させる製造方法を確立した。

（１）エマルション圧延油を使用するステンレス鋼板の冷間圧延において、カルボキシル基を有する炭化水素からなる脂肪酸の濃度がエマルション圧延油に対し０vol％とすることを特徴とする焼鈍酸洗処理後の表面色調均一性に優れるステンレス鋼板の圧延方法。

（２）エマルション圧延油を使用するステンレス鋼板の冷間圧延において、エマルション圧延油の濃度を１０Ｖｏｌ％以下、および平均粒径を７μｍφ以下、およびｐＨを７以上、およびエマルション圧延油分の酸価を８以下とすることを特徴とする（１）に記載の焼鈍酸洗処理後の表面色調均一性に優れるステンレス鋼板の圧延方法。

（３）エマルション圧延油を使用するステンレス鋼板の冷間圧延において、最終パスの圧延速度を２００ｍｐｍ以下とすることを特徴とする（１）または（２）に記載の焼鈍酸洗処理後の表面色調均一性に優れるステンレス鋼板の圧延方法。

（４）エマルション圧延油を使用するステンレス鋼板の冷間圧延において、最終パス出側でコイル間に不織布を挿入することを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の焼鈍酸洗処理後の表面色調均一性に優れるステンレス鋼板の圧延方法。

本発明によって、ステンレス鋼板の表面色調を均一化させるステンレス鋼板の製造方法を提供することができる。

以下に本発明の限定理由を説明する。

本発明におけるエマルション圧延油は、例えば動植物油脂、鉱油、及びエステルからなる群から選ばれる少なくとも１種を使用し、水と混合することによりエマルション化したものである。また、基油を活性化するために、エマルション圧延油中へ若干の乳化剤を添加しているが、圧延油の乳化剤は、例えばカチオン性乳化剤、ノニオン性乳化剤およびアニオン性乳化剤からなる群から選ばれる少なくとも1種を使用するものとする。また、本発明のエマルション圧延油の組成物は、上記の他に、従来公知の油性向上剤、極圧添加剤、酸化防止剤、防錆添加剤、アルコール、
脂肪酸等が含まれる。

本発明において脂肪酸とはカルボキシル基をもつ鎖式化合物の全般のことであり、エマルション圧延油の組成物である。そのエマルション圧延油中の脂肪酸のステンレス鋼板表面への影響をラボにて実験した。その結果を図１に示す。図1に示すように、脂肪酸によって冷間圧延板の不動態皮膜が薄膜化していることがわかる。これは脂肪酸のカルボキシル基が冷間圧延板の不動態皮膜を侵食するために起こるものであり、エマルション油を使用した冷間圧延においては、脂肪酸が鋼板表面に付着するために不動態皮膜が侵食されることで耐酸化性が低下し、焼鈍時に部分的に酸化スケールが厚く成長し母地表面の凹凸が激しくなることで酸洗後に鋼板表面色調が著しく不均一になる知見を得た。

また、実機における実験にてエマルション圧延油に対する脂肪酸の濃度を種々変化させ、焼鈍酸洗後の表面色調の調査を行った。

本発明による冷間圧延方法の概要を図２に示すが、図２中のタンク１中のエマルジョン圧延油量に対し、脂肪酸濃度の異なる基油を種々変えることにより、エマルジョン圧延油量に対する脂肪酸の濃度を変え実験を行った。

その結果、エマルション圧延油に対する脂肪酸の濃度が０．４Ｖｏｌ％以下のとき表面色調が均一となり、脂肪酸濃度が０．４Ｖｏｌ％を超えると、冷間圧延後に鋼板表面に存在する脂肪酸量が増えるために鋼板表面の耐酸化性が低下して、焼鈍酸洗処理後に部分的な表面不良が発生する知見を得た。

これらより、本発明におけるエマルション圧延油に対する脂肪酸の濃度を０．４Ｖｏｌ％以下、好ましくは０Ｖｏｌ％とする。

また、本発明者らは、冷間圧延後の鋼板表面の脂肪酸の付着量を低減させるため、エマルション圧延油の濃度、平均粒径、ｐＨ、エマルション圧延油分の酸価を種々変化させて、それらによる焼鈍酸洗後の表面色調への影響について実機にて調査した。それぞれの測定方法については、濃度は酸分解塩析法により、酸価は中和滴定量を酸価に換算することにより求め、平均粒径はコールターカウンターにより粒子の個数と粒径を求めその平均粒径を算出し、ｐＨは温度３５〜４０℃のエマルション圧延油をｐＨメーターにて測定した。

エマルション圧延油の濃度については、濃度が１０Ｖｏｌ％を超えると鋼板のプレートアウト量が増加して鋼板表面に存在する脂肪酸量が増えるために鋼板表面の耐酸化性が低下して、焼鈍酸洗処理後に部分的に表面色調が不均一になる。よって、本発明におけるエマルション濃度を１０Ｖｏｌ％以下とし、好ましくは8vol%以下とする。

エマルション圧延油の平均粒径については、エマルション粒径が７μｍφを超えると、プレートアウト量が増加して鋼板表面に存在する脂肪酸量が増えるために鋼板表面の耐酸化性が低下して、焼鈍酸洗処理後に部分的に表面色調が不均一になる。よって本発明における平均エマルション粒径は７μｍφ以下とし、好ましくは５μｍφ以下とする

エマルション圧延油のｐＨについては、エマルション油のｐHが７未満となると乳化剤の働きが弱まり、エマルション粒子が合一してエマルション粒径が粗大化する。エマルション粒径が粗大化することでプレートアウト量が増加して鋼板表面に存在する脂肪酸量が増えるために鋼板表面の耐酸化性が低下して、焼鈍酸洗処理後に部分的に表面色調が不均一になる。本発明におけるエマルション圧延油のｐHを７以上とし、好ましくは８以上とする。

エマルション圧延油分の酸価については、酸価が８を超えると、エマルション油中の脂肪酸濃度が増加することで、冷間圧延後に鋼板表面に存在する脂肪酸量が増えるために鋼板表面の耐酸化性が低下して、焼鈍酸洗処理後に部分的な表面不良が発生する。よって本発明におけるエマルション圧延油分の酸価は８以下とする。

以上のようにエマルション圧延油の濃度、平均粒径、ｐＨ、エマルション圧延油分の酸価を管理することにより、冷間圧延後の脂肪酸を低減させることができ、焼鈍酸洗後の表面色調を均一化させたステンレス鋼板を得ることができる知見を得た。

また、本発明者らは、冷間圧延の操業条件である圧延速度を変化させて焼鈍酸洗後の表面色調の調査を行った。その結果、圧延速度が２００ｍｐｍを超えるとワイピング装置の油切りが悪化して鋼板表面に残存する脂肪酸量が増えるために鋼板表面の耐酸化性が低下して、焼鈍酸洗処理後に部分的に表面色調が不均一になる知見を得た。よって、本発明においては冷間圧延時の圧延速度は２００ｍｐｍ以下とし、好ましくは圧延速度１００ｍｐｍ以下とする。

また、本発明者らは、冷間圧延の操業条件である冷間圧延後のコイル捲取時のコイル挿入紙を種々取替え、焼鈍酸洗後の表面色調の調査を行った。コイル捲取時のコイル挿入紙は、一般的に紙が使用されているが、これを使用した場合は、圧延後の鋼板表面の付着油を十分に吸収できず、鋼板表面に残存する脂肪酸量が増えるために鋼板表面の耐酸化性が低下し、焼鈍酸洗処理後に部分的に表面色調が不均一になる。一方、コイル捲取時のコイル挿入紙に不織布を用いた場合は、冷延後の鋼板表面の付着油を十分に吸収し、焼鈍酸洗処理後の表面色調は良好であった。よって本発明において最終パスのコイル間に挿入する合紙は不織布とし、好ましくは目付が２５mg／m2以上の不織布である。特に好ましくは目付が２８mg／m2以上の不織布である。

本発明による冷間圧延方法を図２に示す。その冷間圧延方法について本発明に一般的に用いられる装置の例を用いて説明するが、本発明方法はこれらの装置に限定されない。タンク１内には１０Ｖｏｌ％濃度以下の所定の構成をもつ圧延油成分と水の混合物が入れられ、攪拌により平均粒径７μｍφ以下の油滴からなるエマルション圧延油にする。タンク１内のエマルション圧延油はポンプ２によって供給管３を通り、ノズル４から放出される。ノズルから放出された圧延油は、圧延機下部に設けられたピット５で受けられ回収管によりタンク７に戻られ、フィルター９で不純物を除去してから再びタンク１に戻され、圧延油として循環利用される。

また、冷間圧延機の両サイドには圧延油をワイピングする装置が設置されており、圧延油を系外に持ち出さないように工夫されている。また最終パス圧延の巻取りコイルには、コイル間に合紙が挿入されてコイル間が擦れ合うために発生するスリップ疵を防止している。

この冷間圧延機を用いて鋼種がＳＵＳ３０４のステンレス鋼板を圧延した例を表１に示す。圧延は、圧延前の熱延コイル板厚が３．０ｍｍで圧延後の板厚が１．５ｍｍになるよう圧下率５０％で圧延を行った。また、エマルジョン圧延油の脂肪酸は、オレイン酸（９−オクタデセン酸）を用いた。色調評価の方法は、冷間圧延後に焼鈍酸洗したステンレス鋼板を用い、表面積が１平方メートルの範囲内における色調ムラの個数を数え、色調ムラが１０つ以上ある場合は××、色調ムラが５つ以上９つ以下の場合は×、色調ムラが３つ或いは４つの場合は△、色調ムラが１つ或いは２つの場合は×、色調ムラが無い場合を◎とした。ここでいう色調ムラとは、正常部と比較して色差が０．３以上の部分である。色差は次式で求められる。色差ΔＥ^*＝［（ΔＬ^*）²＋（Δａ^*）²＋（Δｂ^*）²］^1/2、ここでΔＬ^*＝Ｌ^*−Ｌ₀ ^*、Δａ^*＝ａ^*−ａ₀ ^*、Δｂ^*＝ｂ^*−ｂ₀ ^*、正常部の色差計の測定値：Ｌ₀ ^*、ａ₀ ^*、ｂ₀ ^*、色調ムラ部の色差計の測定値：Ｌ^*、ａ^*、ｂ^*。であり、ＪＩＳ Ｚ８７２９に従う。

参考例１から１０は、エマルション圧延油の脂肪酸が０．４％以下なので、エマルション圧延油の濃度、平均粒径、ｐＨ、エマルション圧延油分の酸価に関わらず、また、操業条件である圧延速度、合紙の種類に関わらず、酸洗焼鈍後の表面色調の評価は◎、○、△で良好であった。特に参考例1は全条件が最も好ましく、表面色調の評価は◎であった。
また参考例２、４、６、８、１０はいずれも、エマルジョン圧延油の脂肪酸濃度、圧延油の濃度、平均エマルション粒径、ｐＨ、圧延速度、エマルジョン圧延油分の酸価、合紙のいずれかが本発明を満たしているものの、全条件を満たしておらず、表面色調の評価は○であった。比較例１１から１６は、エマルション圧延油の脂肪酸が０．４％超であり、焼
鈍酸洗後の表面色調の評価は×または××であった。特に比較例１６はエマルジョン圧延油の脂肪酸濃度、圧延油の濃度、平均エマルション粒径、ｐＨ、圧延速度、エマルジョン圧延油分の酸価、合紙のいずれも本発明の範囲を満たしておらず、表面色調の評価は××であった。

脂肪酸とステンレス鋼板の不動態皮膜の腐食の関係を示した図である 本発明のステンレス鋼板冷間圧延方法に適用する装置の概要を示す図である

符号の説明

１、７：タンク
２：ポンプ
３、６、８、１０：供給菅
４：ノズル
５：ピット
９：フィルター

Claims (4)

1. エマルション圧延油を使用するステンレス鋼板の冷間圧延において、カルボキシル基を有する炭化水素からなる脂肪酸の濃度がエマルション圧延油に対し０vol％とすることを特徴とする焼鈍酸洗処理後の表面色調均一性に優れるステンレス鋼板の圧延方法。
2. エマルション圧延油を使用するステンレス鋼板の冷間圧延において、エマルション圧延油の濃度を１０Ｖｏｌ％以下、および平均粒径を７μｍφ以下、およびｐＨを７以上、およびエマルション圧延油分の酸価を８以下とすることを特徴とする請求項１に記載の焼鈍酸洗処理後の表面色調均一性に優れるステンレス鋼板の圧延方法。
3. エマルション圧延油を使用するステンレス鋼板の冷間圧延において、最終パスの圧延速度を２００ｍｐｍ以下とすることを特徴とする請求項１または２に記載の焼鈍酸洗処理後の表面色調均一性に優れるステンレス鋼板の圧延方法。
4. エマルション圧延油を使用するステンレス鋼板の冷間圧延において、最終パス出側でコイル間に不織布を挿入することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の焼鈍酸洗処理後の表面色調均一性に優れるステンレス鋼板の圧延方法。

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