JP4617956B2

JP4617956B2 - 熱間圧延時の目標板厚設定方法

Info

Publication number: JP4617956B2
Application number: JP2005092372A
Authority: JP
Inventors: 理飯塚; 貢昌岡田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP2006272370A

Description

本発明は、冷間圧延用素材を製造するための熱間圧延時の目標板厚設定方法に関する。

一般に、冷延鋼板は、熱間圧延によって製造された熱延鋼板を素材として、これを冷間圧延し、さらに焼鈍が施されて製造される。ここで、冷延鋼板に所定材質を付与するためには冷間圧延時の圧下率が重要となる場合がある。
例えば、冷延鋼板のｒ値（ランクフォード値）の面内異方性Δｒが大きいと、深絞り加工などの成形加工をする際にイアリング不良が発生する。ここで、ｒ値の面内異方性Δｒとは、引張方向によるｒ値の不均一性を示す指標であり、Δｒ＝（ｒ₀−２×ｒ₄₅＋ｒ₉₀）／２で定義されるものである（但し、ｒ₀は圧延方向、ｒ₄₅は圧延方向に対して４５°の方向、ｒ₉₀は圧延方向に対して９０°の方向に引張試験をして測定したｒ値を意味する）。このイアリング不良を防止するために、ｒ値の面内異方性Δｒを小さくする技術として、冷間圧延時の圧下率を適正化する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

特許文献１には、低炭素アルミキルド鋼成分に、さらに、Ｔｉを、Ｔｉ−４８×（Ｎ／１４＋Ｓ／３２）≧０．０２、かつ、Ｔｉ≦０．１％なる条件を満たす範囲で含有した鋼を、８００℃以上の温度域で熱間圧延した後、７５０℃以下で巻取り、酸洗して、圧下率７０％以上、９５％以下の冷間圧延を施すようにして、ｒ値の面内異方性Δｒを０．１以下とした冷延鋼板の製造方法が開示されている。
また、特許文献２には、Ｔｉ添加極低炭素鋼を熱間圧延し、５６０℃以下で巻取り、４０％以上、かつ、下式の範囲の圧下率で冷間圧延し、６５０℃以上、Ａ_c3変態点未満で再結晶焼鈍する冷延鋼板の製造方法が開示されている。

ここで、ＣＴは巻取温度（℃）、ＣＲは圧下率（％）、ＢはＢ含有量（質量％）である。
更に、特許文献３には、Ｂ添加低炭素鋼を（１）仕上圧延温度をＡ_r3以上、９３０℃以下で熱間圧延し、（２）熱間圧延後、ｔ≦５．７７−０．００６×ＦＴ＋２５０×Ｂを満足するｔ秒以内に２００℃／ｓ以上で冷却を開始して８００〜７００℃まで冷却し（但し、ＦＴは仕上圧延温度（℃））、（３）冷却後、１ｓ以上放冷した後、４０℃／ｓ以下で緩冷却した後に巻取り、（４）酸洗後、圧下率（９０−｜Ｎ−１４／１１Ｂ｜×１０００）％以下の冷間圧延を施し、（５）８００℃以下で焼鈍する冷延鋼板の製造方法が開示されている。

特開平１０−１３０７８０号公報特開平１１−６１２７３号公報特開２００２−３９５１号公報

しかしながら、冷間圧延において所定の圧下率を確保できるように、素材となる熱延鋼板の仕上板厚、及び冷間圧延による仕上板厚を設定して、熱間圧延及び冷間圧延を行った場合でも、冷延鋼板の長手方向全長にわたって均一な材質特性が得られないという問題があった。特に、冷延鋼板において熱間圧延時の先端部に相当する部位について所期した材質特性が得られないという問題があった。
従って、本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷延鋼板において、熱間圧延時の先端部に相当する部位においても、定常部と同様の材質特性が得られ、コイル長手方向全長にわたって均一な材質特性が得られるような、冷間圧延用の素材を製造可能な熱間圧延時の目標板厚設定方法を提供することにある。

本発明者らは、冷延鋼板のｒ値の面内異方性Δｒについてコイル長手方向について詳細に調査したところ、熱間圧延時の先端部に相当する部位のΔｒが他の定常部のΔｒに比べて大きくなっていることがわかった。そして、その原因について調査した。熱間圧延時の先端部に相当する部位においては、熱延仕上厚が目標板厚よりも厚めに外れており、定常部と比較して板厚が厚くなっている。このため、冷間圧延時に所定の板厚まで圧延を行うと、先端部に相当する部位は定常部よりも圧下率が必要以上に高くなり、これが面内異方性を悪化させる原因であることがわかった。

そして、本発明者らは、この知見に基づいて、熱間圧延時の先端部の仕上板厚を定常部の仕上板厚と同一レベルとすることにより、冷延鋼板においてコイル長手方向全長にわたって均一な材質特性が得られるという発想に基づき、本発明を完成させた。
すなわち、本発明のうち請求項１に係る熱間圧延時の目標板厚設定方法は、冷間圧延用素材を製造するための熱間圧延時の目標板厚設定方法であって、熱間圧延時の先端部の目標板厚を、熱間圧延時の定常部の目標板厚よりも小さく設定することを特徴としている。

また、本発明のうち請求項２に係る熱間圧延時の目標板厚設定方法は、請求項１記載の熱間圧延時の目標板厚設定方法において、前記定常部の目標板厚は、冷間圧延時の必要圧下率が確保できるように設定されてなり、前記先端部の目標板厚は、該先端部を熱間圧延する際の目標板厚からの偏差実績に基づいて、前記先端部が目標板厚から前記偏差分だけ厚くなっても前記冷間圧延時の必要圧下率が確保できるように設定されてなることを特徴としている。

本発明のうち請求項１に係る熱間圧延時の目標板厚設定方法によれば、熱間圧延時の先端部の目標板厚を、熱間圧延時の定常部の目標板厚よりも小さく設定するので、熱間圧延時の先端部の板厚が厚めに外れたとしても定常部の板厚との板厚差が小さくなり、これにより、得られた熱延鋼板を冷間圧延用素材として用いた場合には先端部と定常部とで冷間圧延時の圧下率差が小さくなり、冷延鋼板において、熱間圧延時の先端部に相当する部位においても、定常部と同様の材質特性が得られ、コイル長手方向全長にわたって均一な材質特性が得られる。

また、本発明のうち請求項２に係る熱間圧延時の目標板厚設定方法によれば、請求項１記載の熱間圧延時の目標板厚設定方法において、前記定常部の目標板厚は、冷間圧延時の必要圧下率が確保できるように設定されてなり、前記先端部の目標板厚は、該先端部を熱間圧延する際の目標板厚からの偏差実績に基づいて、前記先端部が目標板厚から前記偏差分だけ厚くなっても前記冷間圧延時の必要圧下率が確保できるように設定されてなるので、得られた熱延鋼板を冷間圧延用素材として用いる場合に、コイル長手方向全長にわたって目標とする圧下率を確保でき、冷延鋼板において、コイル長手方向全長にわたって均一な材質特性が得られる。

先ず、本発明をするに至った知見について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、Ｃ：０．０１〜０．０４質量％、Ｓｉ：０．０５質量％以下、Ｍｎ：０．０５〜０．３０質量％、Ｐ：０．０３質量％以下、Ｓ：０．０３質量％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成の冷延鋼板について、冷間圧延時の圧下率とｒ値の面内異方性Δｒとの関係を示すグラフである。図２は、冷間圧延を行う際の素材となる熱延鋼板の板厚の長手方向変化を示す図である。

図１から理解できるように、冷延鋼板のｒ値の面内異方性Δｒは、冷間圧延時の圧下率によって大きく変動する。そして、面内異方性Δｒを０近傍とするために、冷間圧延時の圧下率を５０％程度とするのが最適であることが図１から理解される。そして、面内異方性Δｒを所定範囲にするには、冷間圧延時の圧下率を特定範囲内に設定することにより調整することができる。例えば、面内異方性Δｒを０．２程度に制御したい場合には、５５％の圧下率を採用すればよい。

一方、図２から理解されるように、冷間圧延を行う際の素材となる熱延鋼板の先端部（熱間圧延時の先端部）については、目標板厚（板厚偏差が０となる板厚）に対して板厚が厚くなり、前記目標板厚からの板厚偏差が大きくなっている。このような熱延鋼板を素材として、所定の仕上板厚にまで冷間圧延を行った場合には、熱間圧延時の先端部は定常部と比較して冷間圧延による圧下率は大きくなってしまう。従って、例えば０．２程度ので面内異方性Δｒを得ようとして冷間圧延にて５５％の圧下率が得られるように素材である熱延鋼板の仕上板厚を設定しても、先端部については、冷間圧延による圧下率が５５％を超えた大きな値となってしまい、面内異方性Δｒの値が大きく外れてしまう。これにより、冷延鋼板においてコイル長手方向全長にわたって均一な材質特性が得られないことになる。

そこで、本実施形態では、熱間圧延時の先端部の目標板厚を、仕上目標板厚よりも薄く設定する。以下、その具体例について図３及び図４を参照して説明する。図３は、本発明に係る熱間圧延時の目標板厚設定方法が適用される熱間圧延の仕上圧延設備を示す模式図である。図４は、板厚制御装置における処理フローのフローチャートである。

図３において、熱間圧延の仕上圧延設備１は、被圧延材（図示せず）を仕上圧延する複数のスタンド３ａ〜３ｆを有する仕上圧延機３を備えている。そして、各スタンド３ａ〜３ｆには、圧下装置４ａ〜４ｆの各々が設けられている。また、圧下装置４ａ〜４ｆには、圧下装置４ａ〜４ｆのそれぞれの操作を制御する板厚制御装置２が接続されている。そして、この板厚制御装置２には、熱間圧延の際の目標板厚値を被圧延材毎に板厚制御装置２に入力する上位コンピュータと、仕上圧延器３の出側に設置された板厚計５とが接続されている。

この仕上圧延設備において、上位コンピュータから板厚制御装置２に熱間圧延の際の目標板厚値が被圧延材毎に入力されると、板厚制御装置２では、目標板厚値に応じて仕上圧延機３の圧下スケジュールを決定し、各スタンド４ａ〜４ｆのそれぞれを操作し、初期セットアップを行い、被圧延材の仕上圧延を開始する。そして、板厚計５により、被圧延材の仕上板厚が測定され、この仕上板厚の測定結果が板厚制御装置２に入力され、板厚制御装置２によりフィードバック制御がなされる。このとき、被圧延材の先端部が通過し、ある程度圧延が進行した後は、フィードバック制御が働くので、定常部の仕上板厚の板厚精度を良好にできる。しかし、被圧延材の先端部については、フィードバック制御が働かず、また、初期セットアップの最適化についても限界があるので、実際の板厚は、目標板厚との偏差が大きくなる。ここで、先端部の板厚は、目標板厚に対して厚い側に外れる場合と、薄い側に外れる場合とがあるが、特にΔｒへの影響は、厚い側に外れた場合が大きくなる。そして、例えば面内異方性Δｒ等の材質要求から冷間圧延時の圧下率が適正範囲から外れると不良品となる鋼種の場合には、先端部の板厚偏差があまりに大きいときには先端部が不良品となる。

そこで、図３に示す板厚制御装置２には、上位コンピュータから、被圧延材毎の情報として、冷間圧延時の圧下率を規制する必要があるもの（以下、冷間圧下率規制材と呼ぶ）であるか否かの情報が入力される。そして、板厚制御装置２では、この入力された情報に基づいて、被圧延材が冷間圧下率規制材である場合には、先端部についても後の冷間圧延時に規制範囲内の冷間圧下率が確保できるように、熱間圧延時の板厚制御を行う。

図４を参照して、板厚制御装置２における処理フローを説明する。上位コンピュータから冷間圧下率規制材であるか否かの情報が板厚制御装置２に入力されると、板厚制御装置２は、先ず、ステップＳ１００において被圧延材が冷間圧下率規制材であるか否かを判定する。そして、冷間圧下率規制材である場合には、ステップＳ１１０で、先端部長さＬと、先端部の目標板厚ｔ０と、定常部の目標板厚ｔ１とをそれぞれ設定する。

ここで、先端部長さＬは、熱間圧延後の仕上板厚が目標板厚から大きく外れる被圧延材の長さであり（図２における「先端部」に相当）、この値は、圧延実績に基づいて、仕上板厚や鋼種毎に予め設定しておく。また、定常部の目標板厚ｔ１は、熱間圧延時の仕上板厚に等しい値であり、冷間圧延後の仕上板厚から冷間圧下率を所定量確保できるように設定される値である。

また、先端部の目標板厚ｔ０は、先端部を熱間圧延する際の目標板厚からの偏差実績に基づいて、この先端部が目標板厚から偏差分だけ厚くなっても冷間圧延時の必要圧下率が確保できる値を設定する。
具体的には、熱間圧延時の目標板厚ｔからの偏差実績がΔｔであり、冷間圧延時の圧下率確保の観点からの板厚上限値がｔｍａｘである場合には、先端部の目標板厚ｔ０は、
ｔ０＝ｔ１−（ｔｍａｘ−Δｔ）
とする。冷間圧延時の圧下率をより確実に確保するために、先端部の目標板厚ｔ０を、
ｔ０＝ｔ１−Δｔ
としてもよい。

そして、先端部の目標板厚をｔ０として仕上圧延を開始し、先端部長さＬだけ被圧延材が進行した時点で、走間板厚変更が行われて定常部の目標板厚をｔ１として仕上圧延が継続されるのである。
なお、ステップＳ１００において、冷間圧下率規制材でない場合には、ステップＳ１２０で仕上板厚に等しい値を被圧延材の長手方向全長にわたって目標板厚をｔ１に設定し、被圧延材の長手方向全長にわたって目標板厚ｔ１で圧延が行われる。

以上説明したように、熱間圧延時の先端部の目標板厚ｔ０を、熱間圧延時の定常部の目標板厚ｔ１よりも小さく設定するので、熱間圧延時の先端部の板厚が厚めに外れたとしても定常部の板厚との板厚差が小さくなり、これにより、得られた熱延鋼板を冷間圧延用素材として用いた場合には先端部と定常部とで冷間圧延時の圧下率差が小さくなり、冷延鋼板において、熱間圧延時の先端部に相当する部位においても、定常部と同様の材質特性が得られ、コイル長手方向全長にわたって均一な材質特性を得ることができる。

また、定常部の目標板厚ｔ１を、冷間圧延時の必要圧下率が確保できるように設定し、先端部の目標板厚ｔ１を、該先端部を熱間圧延する際の目標板厚からの偏差実績Δｔに基づいて、先端部が目標板厚から偏差Δｔ分だけ厚くなっても冷間圧延時の必要圧下率が確保できるように設定しているので、得られた熱延鋼板を冷間圧延用素材として用いる場合に、コイル長手方向全長にわたって目標とする圧下率を確保でき、冷延鋼板において、コイル長手方向全長にわたって均一な材質特性を得ることができる。

Ｃ：０．０３質量％、Ｓｉ：０．０３質量％、Ｍｎ：０．１５質量％、Ｐ：０．００２質量％、Ｓ：０．００５質量％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成の鋼片を、１１５０℃に加熱後、熱間圧延により仕上板厚３．５ｍｍの熱延鋼板とした。ここで、仕上圧延の際に本発明を適用して、先端部については目標板厚を３．４５ｍｍに設定し、定常部については仕上板厚と同一の目標板厚に設定した。また、比較例として、長手方向全長にわたり目標板厚を仕上板厚と同一に設定した熱間圧延も行った。なお、熱延条件としては、仕上圧延温度７７０℃、巻取温度５８０℃とした。

得られた熱延鋼板を、酸洗後、冷間圧延により仕上板厚１．６ｍｍの冷延鋼板とし、さらに７８０℃で焼鈍を行った。
焼鈍後の冷延鋼板について、長手方向の各位置（図５（ａ），（ｂ）においてＸ、Ｙ，Ｚ；Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’に対応する位置）から、引張方向を圧延方向、圧延方向に対して４５°方向、圧延方向に対して９０°方向の３種類の引張試験片（ＪＩＳ号）を採取し、それぞれの試験片について引張試験を行ってｒ値を調査した。そして、ｒ値の面内異方性Δｒ（Δｒ＝（ｒ₀−２×ｒ₄₅＋ｒ₉₀）／２で定義される。但し、ｒ₀は圧延方向、ｒ₄₅は圧延方向に対して４５°の方向、ｒ₉₀は圧延方向に対して９０°の方向に引張試験をして測定したｒ値）を調査した。

図５は、熱延鋼板の板厚実績値を、比較例（ａ）と本発明例（ｂ）とについて示した図である。比較例では、先端部（Ｘ位置）の板厚が定常部（Ｙ位置、Ｚ位置）の板厚よりも大幅に厚くなっている。これに対して、本発明例では、熱間圧延時に先端部の目標板厚を定常部の目標板厚よりも薄く設定しているため、先端部（Ｘ’位置）の板厚は定常部（Ｙ’位置、Ｚ’位置）の板厚よりも若干厚くなっているものの、その板厚差は比較例と比べて小さくなっている。

表１に、冷間圧延、焼鈍後の鋼板について、面内異方性Δｒを調査した結果を示す。Δｒを調査するための引張試験片は、図５（ａ），（ｂ）においてＸ、Ｙ，Ｚ；Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’に対応する位置から採取している。さらに、表１には、素材板厚値（熱間圧延後の実板厚）、製品板厚（冷間圧延後の実板厚）及び冷間圧延時の圧下率を併記した。

本発明例では、先端部に相当するＸ’位置においても面内異方性Δｒが０．１５であり、コイル全長にわたり均一かつ良好なｒ値の面内異方性を有する冷延鋼板が得られている。これに対して、比較例では、先端部に相当するＸ位置において、面内異方性Δｒが０．３３であり、定常部に相当するＹ位置、Ｚ位置に対して大幅に大きくなっている。これは、先端部に相当するＸ位置における冷間圧延時の圧下率が、定常部に相当するＹ位置、Ｚ位置における冷間圧延時の圧下率に比較して大きくなっているためである。

所定組成の冷延鋼板について、冷間圧延時の圧下率とｒ値の面内異方性Δｒとの関係を示すグラフである。冷間圧延を行う際の素材となる熱延鋼板の板厚の長手方向変化を示す図である。本発明に係る熱間圧延時の目標板厚設定方法が適用される熱間圧延の仕上圧延設備を示す模式図である。板厚制御装置における処理フローのフローチャートである。熱延鋼板の板厚実績値を、比較例（ａ）と本発明例（ｂ）とについて示した図である。

符号の説明

１熱間圧延の仕上圧延設備
２板厚制御装置
３仕上圧延機
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆスタンド
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ圧下装置
５板厚計

Claims

冷間圧延用素材を製造するための熱間圧延時の目標板厚設定方法であって、
熱間圧延時の先端部の目標板厚を、熱間圧延時の定常部の目標板厚よりも小さく設定することを特徴とする熱間圧延時の目標板厚設定方法。
前記定常部の目標板厚は、冷間圧延時の必要圧下率が確保できるように設定されてなり、前記先端部の目標板厚は、該先端部を熱間圧延する際の目標板厚からの偏差実績に基づいて、前記先端部が目標板厚から前記偏差分だけ厚くなっても前記冷間圧延時の必要圧下率が確保できるように設定されてなることを特徴とする請求項１記載の熱間圧延時の目標板厚設定方法。