JP5928167B2 - 冷延鋼帯の製造方法 - Google Patents
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Description
冷延鋼帯は、通常、連続鋳造により製造されたスラブを熱間圧延して熱延鋼帯を製造し、焼鈍(場合により省略)、酸洗した後、冷間圧延し、これを焼鈍、場合によって酸洗を行い、調質圧延をすることにより製造される。そのため、鋼帯表面粗さを制御して優れた表面特性とするためには、調質圧延後の鋼帯表面が凹凸疵を残さず均一であることが重要となる。
冷間圧延工程においてオイルピットを極力抑制する方法について鋭意検討を重ね、以下の要旨構成になる本発明を成した。
(1)熱延鋼帯を酸洗後、冷間圧延を施す際に、潤滑油を供給しながら、ワークロールとして、全パスにダルロールを用い、又は、全パスのうち一部のパスにダルロール、残りのパスにブライトロールを用い、所定の厚さまで圧延する冷延鋼板の製造方法において、前記ダルロールとして、液体ホーニング加工にて、表面粗さが0.01μmRa以上0.5μmRa未満の範囲で、周方向、軸方向の異方性を持たないランダムな表面粗さを持たせ、かつロール表面粗さの中心線を基準とする凹凸の凸間隔が5μm〜70μmの範囲としたダルロールを用いることを特徴とする冷延鋼帯の製造方法。
また、表面性状に優れることはすなわち、鋼帯表面が全幅・全長にわたり均一かつ平滑で、視覚的に特異な欠陥を持たず異方性を持たない状態を示すことである。
以下に、本発明に至った経緯を述べる。以降、「粗さ」は算術平均面粗さRaを示すものとする。また、円周方向に砥石で研磨し、一方向の線状研磨を施すため、円周方向に直線状の研磨筋が付与されているものをブライトロールと称する。一方、直線状ではなく、点状に凹凸が付与され、かつ、ロールの円筒方向、円周方向のいずれにも、必ず点状の凹凸が交互に出現する状態のロールをダルロールと称する。本発明のロール形状は、ダルロールに分類されるものである。
ブライトロールのロール表面は圧延方向に研削目が生じているため、ロールバイト内の入側から出側に至るロール円周方向で積極的な潤滑油の排出、オイルピットの抑制作用がなく、ロールバイトに潤滑油が封入され、厚い油膜厚を形成して、鋼帯表面にオイルピットが生成する。一方、2.0μmRaのダルロールは、ダル目(ロール表面のランダムな点状の凹凸)の転写によりオイルピットが消滅するが、同時に、ダルロール粗さに匹敵する大きな粗さが鋼帯表面に転写するため、ロールの凸部と鋼帯表面との間で潤滑油の欠乏が生じ、潤滑不足に伴う荷重の増大や形状不良が発生した。
(i)ロールバイト内部で過剰な潤滑油をロール粗さの凹部に捕捉し、かつ、チャンネルジャンクション効果(凹みが連なってつながり、その中を潤滑油が移動する効果)により、ロールバイトから潤滑油を積極的に排出する作用(非特許文献2),
(ii)ロールのダル目が、ロールバイト入側鋼帯表面に形成されていたスクラッチ凹部やロールバイトで生成したオイルピット凹部に封入された潤滑油を排出する作用,
(iii)ダル目の転写により鋼帯表面を均す、すなわちロールバイト入側鋼帯表面に形成されていたスクラッチ凸部やオイルピット生成によって相対的高さの関係で生じた凸部を機械的に潰す作用,
のいずれか1つ以上が発現したと推定された。
次に、前述のように潤滑性とオイルピット抑制効果を両立するための最良のロール表面形態について調査した。前述の表面粗さ0.3μmRaの低炭素鋼帯を用いて1パス(圧下率20%)圧延する工程で、ロール表面粗さを変化させた場合の圧延後の鋼帯表面粗さの推移を図4に示す。
しかしながら、ロール表面粗さRaが同じであっても、粗さの凹凸の形態は異なる場合がある。粗さの凹凸の形状を定義する指標はクルトシス(Rku)、スキューネス(Rsk)、PPIなど様々あり、最もマクロ的な指標としてはPPI(SAEJ911,米国規格)による定義を検討した。しかしながらPPIのピークカウントの閾値は粗さ中心線から±0.635μmである。本発明で規定するロール表面の凹凸は、最大でも粗さ中心線から±0.635μm未満の高さあるいは深さであるものが主であるために、PPIは0以上10未満の範囲でしか計測されないようなものである。
ロール表面の凸部間隔は表面粗さRaとある程度相関するものであり、表面粗さRaを小さくしていくにつれ凸間隔は短くなるが、5μmより短い凸間隔に仕上げることは実現可能な加工範囲を超えており、実生産においては非現実的である。
鋼帯全面に亘り本発明の効果を得るためには、ロール粗さの凹凸がロールの周方向、軸方向によらず、同等の凹凸が異方性を持たず均一に付与されていることが必要である。なお、異方性を持たないとは、ロール表面の種々の方向から計測した粗さRaの範囲が±10%以内の誤差であることを示す。周方向、および、軸方向に周期的あるいは規則的に凹凸が配列すると、ロールバイト入側でロールと被圧延材が接触した際に潤滑油に規則的な流れが生じ、その結果、油膜ムラが生じてオイルピットの分布のムラ、ひいては鋼帯の外観ムラを発生させることになる。ロールバイトの油膜厚とオイルピットの生成とが密接に関係することは前述したとおりである。これを防止するためには、液体ホーニング加工のように、均等な粗さの凹凸を、ロール全面にわたり異方性を持たず均一に付与する加工方法によって、ロール表面を仕上げる必要がある。なお、生産性も加味した結果、本発明では液体ホーニング加工が加工方法として最適であると判断した。
前述と同じ低炭素鋼の冷延鋼帯を用い、圧下率を変更してロール軸方向粗さ0.2μmRaのダルロールおよびブライトロールを用いて1パスで圧延した。図6に圧下率に対する圧延後の鋼帯表面粗さの推移を示す。
図6より、圧下率7%まではダルロール圧延時の鋼帯表面粗さはブライトロール圧延時とほぼ同じであるが、圧下率10%以上でダルロールで圧延した後の鋼帯表面粗さは明らかに小さくなっていることがわかった。しかし、圧下率50%に達すると、0.2μmRaのブライトロール、0.2μmRaのダルロールともにヒートスクラッチが発生した。
ところで、冷間圧延ミルには、タンデムミルやクラスタータイプのリバースミルがあるが、本発明はこれらミルのいずれかに限定するものではなく、潤滑油を供給しながら行う冷間圧延ミルである限りにおいて全てのミルに適用できるものである。また、本発明で提示するロールは、規定の範囲内のロールであれば、目的に応じて導入スタンドあるいは導入パスを変更しても良い。なお、ロール径、対象とする冷延前素材、潤滑油の特性と性状、生産性の観点から要求される圧延速度など、特に限定するものではない。
これに対し、本発明で規定する範囲内のダルロールをいずれかのパスあるいは全てのパスに用いたNo.3〜No.14の本発明例では、圧延後の鋼帯表面粗さRaが比較例No.1、No.2よりも小さくなっていた。なお、ロール粗さRaに続く記号Aは粗さの中心線を基準とする凸部間隔が請求項2に対応するものであり、記号Bはそれ以外の場合である。一方で、本発明規定外の粗さのダルロールを用いると、No.15〜No.17に示す比較例のとおり、圧延時に耳伸び・腹伸びなどの形状不良や、ヒートスクラッチが発生し、圧延を途中で中止せざるを得なかった。また、速度を下げて圧延した比較例No.18においても圧延後の鋼帯表面粗さRaはブライトロールで圧延した場合よりも大きくなり白濁した表面であった。
Claims (1)
- 熱延鋼帯を酸洗後、冷間圧延を施す際に、潤滑油を供給しながら、ワークロールとして、全パスにダルロールを用い、又は、全パスのうち一部のパスにダルロール、残りのパスにブライトロールを用い、所定の厚さまで圧延する冷延鋼板の製造方法において、前記ダルロールとして、液体ホーニング加工にて、表面粗さが0.01μmRa以上0.5μmRa未満の範囲で、周方向、軸方向の異方性を持たないランダムな表面粗さを持たせ、かつロール表面の粗さの中心線を基準とする凹凸の凸間隔を5μm〜70μmの範囲としたダルロールを用いることを特徴とする冷延鋼帯の製造方法。
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