JP6056333B2

JP6056333B2 - 極薄冷延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP6056333B2
Application number: JP2012215554A
Authority: JP
Inventors: 省吾佐藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP2014070235A

Description

本発明は、乾電池の極板などに好適な極薄冷延鋼板の製造方法に関するものであり、特に、冷間圧延後バッチ焼鈍を施しさらに冷間圧延を行う極薄冷延鋼板の製造方法に関する。

乾電池の極板には板厚４０〜８０μｍ（０．０４０〜０．０８０ｍｍ）程度の極薄冷延鋼板が使用される。一般に、冷延鋼板は鋼素材を熱間圧延後、冷間圧延し、焼鈍して製造される。しかしながら、上記した乾電池の極板をはじめ、板厚０．１ｍｍ以下といった極薄冷延鋼板は、通常の冷間圧延設備では１回の冷間圧延で所望の板厚とすることが困難であるため、熱間圧延後、第１回目の冷間圧延を行い、軟質化のための熱処理を施した後、さらに第２回目の冷間圧延を行って製造される。例えば、板厚１．８〜３．０ｍｍ程度の熱延鋼板を、第１回目の冷間圧延により０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍとし、熱処理後、第２回目の冷間圧延により０．０４０ｍｍ〜０．０８０ｍｍの極薄冷延鋼板とする。

上記１回目の冷間圧延においては、冷間圧延機への負荷を軽減するため、圧延用ロールとしてブライトロールが使用されることが多く、また、第１回目の冷間圧延の後の熱処理は、連続焼鈍に比べより軟質化しやすいバッチ焼鈍（箱焼鈍ともいう）により行われることが多い。バッチ焼鈍では、鋼板はコイル状に巻かれた状態で、すなわち鋼板コイルの状態でバッチ焼鈍炉にて焼鈍される。なお、鋼帯コイルは、冷間圧延ラインなどの連続製造ラインにおいて、コイルの軸線が鋼板の長さ方向に対し直角方向となるように、すなわちコイルの厚さ方向が上下方向となるようにコイル形状に巻き取られることが通常である。このような鋼板コイルは、バッチ焼鈍炉内ではコイルの軸線が上下方向となるように、すなわち鋼板の幅方向の端部が上下方向となるように倒されて段積みされ、焼鈍を施される。

ここで、ブライトロールで圧延した鋼板は表面粗さが小さいため、バッチ焼鈍の際、鋼板同士が密着して焼付いてしまい、次に行われる２回目の冷間圧延を施す際等、コイル状に巻かれた鋼板を巻き戻す際、焼付いた鋼板同士が剥がれて焼付疵（密着疵ともいう）と呼ばれる凹凸欠陥が発生する場合がある。

冷間圧延した鋼板をコイル形状に巻き取った鋼板コイルをバッチ焼鈍する際の焼付きを防止する方法については、いくつか検討されており、例えば特許文献１や特許文献２の技術が開示されている。

特許文献１には、焼付疵に加え調質圧延時の巻締り疵を防止するために、焼鈍前工程において、巻き始めに一定の高い張力レベル、例えば４ｋｇ／ｍｍ^２で巻き取り、巻き終わりに一定の低い張力、例えば３ｋｇ／ｍｍ^２で巻き取って途中の張力レベル変更を直線的に漸減させるという従来技術に対し、このような方法では焼付疵や巻締り疵の防止が不十分であったことが記載され、バッチ焼鈍における初期冷却速度を制御することで、焼付疵および巻締り疵の発生を抑制するという技術が開示される。

特許文献２には、冷延コイルをタイト焼鈍する際の焼付き防止、特にローカルヒートによる焼付きを防止するため、８０体積％以上という高いＨ_２濃度の雰囲気ガス中で焼鈍する技術が開示される。

特開昭５３−１４６９１６号公報特開平４−７４８２１号公報

上記特許文献１に記載されたようなバッチ焼鈍前工程の巻取り張力制御やバッチ焼鈍における初期冷却速度の制御によっても、本願発明が対象とするような、ブライトロールで圧延された冷延鋼板の焼付きを十分には防止できない。

また、特許文献２の技術は、高いＨ_２濃度の雰囲気ガス中での焼鈍が必要であるため、雰囲気ガス自体が高価であり、また、防爆対策などの安全性管理を厳重に行う必要があるため鋼板の製造コストが大きくなるという問題がある。

さらに、上記したようにコイル状に巻かれた鋼板（鋼板コイル）をバッチ焼鈍するため、鋼板コイルの軸線方向（板幅方向）と厚み方向で熱履歴に差が生じ、鋼板の軟質化の程度、すなわち鋼板の材質がコイル内の位置により変化する。このような鋼板の材質の差が、２回目の冷間圧延の際の圧延荷重の変動につながり、圧延した鋼板の平坦度を悪化させるという問題もあった。

そこで本発明は、板厚０．１ｍｍ以下といった極薄冷延鋼板を、バッチ焼鈍による中間焼鈍をはさみ、２回の冷間圧延で製造する際に、焼付疵の発生を抑制するとともに、板形状（平坦度）を良好とすることができる極薄冷延鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、適切な張力で巻き取った冷間圧延コイルを、加熱速度および焼鈍温度を適切な範囲に制御してバッチ焼鈍を施し、その後２回目の冷間圧延を施すことで、焼付疵の発生を抑制して平坦度の優れる極薄冷延鋼板を製造できることを見出した。本発明はこの知見に基づくものである。

すなわち本発明は、熱延鋼板を冷間圧延した後バッチ焼鈍を施し、その後さらに冷間圧延を施す極薄冷延鋼板の製造において、バッチ焼鈍に供する鋼板コイルの巻取り張力を３０〜４５ＭＰａとし、バッチ焼鈍における加熱速度を１０〜１７℃／ｈｒ、焼鈍温度を５５０〜６８０℃とすることを特徴とする極薄冷延鋼板の製造方法である。

本発明により、焼付疵の発生を抑制して、平坦度に優れる極薄冷延鋼板を製造できるようになった。本発明の方法で製造された極薄冷延鋼板は、乾電池用の極板はもとより、良好な表面性状と平坦度が要求される用途に好適に使用される。

本発明は、熱延鋼板を冷間圧延後、バッチ焼鈍を施し、さらに冷間圧延（第２回目の冷間圧延）を行う極薄冷延鋼板の製造方法において、バッチ焼鈍に供する鋼板コイルの巻取り張力およびバッチ焼鈍の際の熱処理条件を調整することで、焼付疵の発生を抑制して平坦度に優れた極薄冷延鋼板を得ることを特徴とする。
以下にその詳細を説明する。

本発明で冷間圧延（第１回目の冷間圧延）に供する熱延鋼板は、従来極薄冷延鋼板の素材として用いられていた熱延鋼板を使用する。例えば、このような熱延鋼板は、質量％でＣ：０．０１％〜０．１０％、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．１０％〜１．００％、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．１０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１００％以下程度を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物である成分組成を有する低炭素熱延鋼板であり、また、その他成分としてＴｉ、Ｎｂ、Ｂ等を含有してもよい。このような熱延鋼板は、鋼スラブなどの圧延素材を、常法に従い熱間圧延することにより製造される。

このような熱延鋼板は、常法に従い酸洗などにより表面のスケールが除去された後、冷間圧延（第１回目の冷間圧延）が施される。熱延鋼板から冷延鋼板とする第１回目の冷間圧延の方法は、特に規定する必要は無く、常法に従えばよい。なお、上記したように、第１回目の冷間圧延においては、一般に圧延機への圧延負荷を軽減するため、ワークロールにブライトロールが使用され、複数スタンドを有する冷間圧延ラインでは、少なくとも最終スタンドのワークロールをブライトロールとする。

また、極薄冷延鋼板の製造において、第１回目の冷間圧延に供する熱延鋼板としては、板厚１．８ｍｍ〜３．０ｍｍ程度のものを用いる。また、現状の冷間圧延設備においては、圧延後の板厚を極端に薄くしようとすると、圧延機に対する圧延負荷が大きくなりすぎ、冷間圧延自体が困難となるため、冷間圧延後の板厚は０．１５ｍｍ以上とすることが好ましく、より好ましくは０．２０ｍｍ以上とする。例えば、板厚：２．０ｍｍ〜２．６ｍｍの熱延鋼板を用い、第１回目の冷間圧延により０．１５〜０．２５ｍｍの冷延鋼板とする。

次いで、上記の冷間圧延後の鋼板を、冷間圧延時に付着した圧延油を除去するため電解洗浄ラインにて電解洗浄を施し、コイル形状に巻き取って鋼板コイルとし、バッチ焼鈍に供する。電解洗浄は、常法に従い行えばよい。

ここで、電解洗浄後の鋼板コイル、すなわち、バッチ焼鈍に供する鋼板コイルの巻取り張力は、３０〜４５ＭＰａとする必要がある。巻取り張力が３０ＭＰａ未満では、バッチ焼鈍炉にて鋼板コイルを横に倒して焼鈍を施す際、巻きずれを起こしてコイル形状が不良となり、バッチ焼鈍を行うことが困難となる。一方、巻取り張力が４５ＭＰａを超えると、鋼板同士の密着度が大きくなり、バッチ焼鈍時に鋼板同士が密着して、焼付疵が発生する。

次いで、上記張力で巻き取られた鋼板コイルを、加熱速度：１０〜１７℃／ｈｒ、焼鈍温度（加熱到達温度）：５５０〜６８０℃として、バッチ焼鈍する。

バッチ焼鈍における加熱速度が１７℃／ｈｒを超えると、鋼板コイル内の熱履歴のばらつきが大きくなり、同一鋼板コイル内で軟質化の程度がばらつくため、２回目の冷間圧延において圧延荷重が変動して、第２回目の冷間圧延により得られる冷間圧延後の極薄冷延鋼板の平坦度が悪くなる。一方、加熱速度を１０℃／ｈｒ未満とすると、加熱に要する時間が長くなりすぎ、生産性を阻害して極薄冷延鋼板の製造コストが高くなる。このため、バッチ焼鈍における加熱速度は、１０〜１７℃／ｈｒとする。

また焼鈍温度が６８０℃を超えると、バッチ焼鈍において鋼板同士がより密着しやすくなるためと考えられるが、焼付疵が発生しやすくなり、本発明の巻取り張力の範囲としても焼付疵の発生を抑制することが困難となる。一方、焼鈍温度が５５０℃未満では、鋼板を十分に軟質化することができず、第２回目の冷間圧延の圧延負荷が大きくなり、圧延が困難となる。したがって、バッチ焼鈍における焼鈍温度は、５５０〜６８０℃とする。

上記バッチ焼鈍後の鋼板は、第２回目の冷間圧延が施される。この第２回目の冷間圧延により、目標とする極薄冷間圧延鋼板の板厚とする。第２回目の冷間圧延の条件は、特に限定する必要は無く、常法に従い行えばよい。例えば、バッチ焼鈍後の板厚０．１５〜０．２５ｍｍ程度の冷延鋼板を、０．０４０〜０．０８０ｍｍ程度に圧延する。
なお、第２回目の冷間圧延に先立ち、板幅方向の端を起点とする板破断を防止するため、鋼板の板幅方向の端をトリミングする、いわゆる耳切りを行ってもよい。

質量％で、Ｃ：０．０３４％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．１９％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．０１０％、Ａｌ：０．０２５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる板厚２．０ｍｍの熱延鋼板を、５スタンドを有する冷間圧延ラインにて、第２スタンド〜第５スタンドのワークロールにブライトロール（Ｒａ≦１．２μｍ）を用いて０．１５７ｍｍに圧延して冷延鋼板とした。このような冷延鋼板を複数製造し（鋼板Ｎｏ．Ａ〜Ｇ）、各々電解洗浄ラインにて洗浄後、表１に示す巻取り張力にてコイル形状に巻取り、巻取り張力が異なる鋼板コイルを製造した。次いでこれら巻取り張力の異なる鋼板コイルを、表１に示す加熱速度、焼鈍温度でバッチ焼鈍した。バッチ焼鈍後の鋼板は、ＣＰＬ（Coil Preparation Line）にてトリミング後、冷間圧延（２回目の冷間圧延）を施し、板厚０．０６０ｍｍの極薄冷延鋼板とした。

なお、鋼板Ｎｏ．Ｅは、電解洗浄ラインでの巻取り張力が２８ＭＰａと低く、バッチ焼鈍炉にて焼鈍のためにコイルを横に倒した際、巻きずれを起こして鋼板コイル形状が不良となったため、バッチ焼鈍以降の工程を行わなかった。また、鋼板Ｎｏ．Ｆは、バッチ焼鈍における焼鈍温度が５４０℃と低く、第２回目の冷間圧延において、圧延荷重が大きくなりすぎたため、所定の板厚まで圧延できず（第２回目冷間圧延板厚不良）、極薄冷延鋼板としての評価を行わなかった。

このようにして得た極薄冷延鋼板について、下記の方法にて、焼付疵、平坦度を評価した。結果を表１に示す。また、巻きずれの有無によってコイル形状の良（○と表記）、不良（×と表記）を評価した結果も、合わせて表１に示す。

焼付疵：
目視にて疵の有無を検査し、疵無しの場合○とし、疵ありの場合×とした。

平坦度：
ＪＩＳＧ３１４１「冷間圧延鋼板及び鋼帯」に記載の方法に準拠して、耳のび、中のびおよび波数を調査し、耳のび高さ≦１．５ｍｍ、中のび高さ≦１．５ｍｍ、波数≦１２波／ｍのすべてを満足する場合に平坦度が良好である（○と表記）とし、いずれかひとつでも満足しない場合は、平坦度が不良である（×と表記）とした。

表１に示した結果から、本発明の方法により製造した極薄冷延鋼板は、焼付疵の発生が無く平坦度にも優れることがわかる。一方、比較例の方法により製造した鋼板は、焼付疵の発生、あるいは平坦度に劣ることがわかる。

Claims

熱延鋼板を冷間圧延した後バッチ焼鈍を施し、その後さらに冷間圧延を施す極薄冷延鋼板の製造において、バッチ焼鈍に供する鋼板コイルの巻取り張力を３０〜４５ＭＰａとし、バッチ焼鈍における加熱速度を１０〜１７℃／ｈｒ、焼鈍温度を５５０〜６８０℃とすることを特徴とする板厚０．１ｍｍ以下の極薄冷延鋼板の製造方法。