JP6131553B2

JP6131553B2 - 熱延鋼帯の製造方法

Info

Publication number: JP6131553B2
Application number: JP2012210596A
Authority: JP
Inventors: 正浩吉岡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: JP2014065935A

Description

本発明は、高炭素熱延鋼帯の製造方法に関するものであり、特に焼鈍後の表面性状に優れる高炭素熱延鋼帯の製造方法に関するものである。

機械構造用炭素鋼などの高炭素熱延鋼帯（高炭素熱延帯鋼ともいう）は、熱間圧延後、加工性を向上させるため、球状化焼鈍などの焼鈍が施される場合がある。このような焼鈍は、通常、バッチ焼鈍炉にて、高炭素熱延鋼帯コイルを数コイル積み重ねて行われる。また焼鈍中の脱炭を抑制するため、熱間圧延後の高炭素熱延鋼帯表面に形成されているスケールは、焼鈍の前に、酸洗あるいはショットブラストといった手段により、脱スケール工程にて除去される。

ここで、焼鈍を施される脱スケール後の高炭素熱延鋼帯は、通常、脱スケール工程にてコイル形状に巻き取られて高炭素熱延鋼帯コイルとされ、その後、バッチ焼鈍炉に搬送され、コイルの軸線が上下方向となるように、すなわち鋼帯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。このようにコイルを倒したり、積み重ねたりする際に、コイルに巻きずれが生じ、表面のスケールが除去されているため、鋼帯の金属表面どうしが接している部分に横方向のずれにより生じた表面疵、いわゆるトモズレ疵が発生することがある。

このようなトモズレ疵が発生した高炭素熱延鋼帯コイルは、そのまま出荷することができず、疵発生部分の除去などの対応が必要となるため生産性が大きく低下するという問題を有する。

ここで、表面にスケールのない鋼帯コイルに発生する疵を防止する技術として、例えば、特許文献１、特許文献２の技術が知られている。

特許文献１の技術は、冷延コイルの焼鈍方法に関する技術であるが、表面にスケールがなく金属表面が接する冷間圧延後の鋼帯コイルをバッチ式焼鈍炉により焼鈍するに際し、消火直後の初期冷却速度を３６℃／ｈｒ以上とすることで、巻締り疵の増大を抑制するものである。なお、ここで巻締り疵とは、焼鈍工程前の工程において、巻取り張力が小さい場合、冷延コイルがバッチ焼鈍を経て、調質圧延工程において巻き戻される際に、前工程での巻取り張力が巻き戻すときのバックテンションよりも小さい時に巻き締りが起こり発生するものである。

また、特許文献２の技術は、冷延コイルをタイト焼鈍する際の焼付き防止方法に関する技術である。特許文献２の技術は、焼鈍する際の雰囲気ガスのＨ_２濃度を８０％以上とすることで、ローカルヒートを緩和し、鋼帯同士が密着する所謂焼付きを抑制するものである。

特開昭５３−１４６９１６号公報特開平０４−０７４８２１号公報

しかしながら、上記したように、所謂トモズレ疵は、バッチ焼鈍の際の鋼帯コイルの巻きずれに起因すると考えられるものであり、特許文献１や特許文献２の技術では、高炭素熱延鋼帯コイルで発生するトモズレ疵の発生を抑制することはできなかった。

本願発明の目的は、このようなトモズレ疵の発生を抑制して表面疵の発生を抑えた、表面性状に優れる高炭素熱延鋼帯の製造方法を提供することにある。

本発明は、トモズレ疵の発生原因について詳細に検討し、バッチ焼鈍を施される高炭素熱延鋼帯をコイル形状に巻き取った際の表面粗さ、巻取り張力がトモズレ疵の発生に大きく影響し、これらを最適化することで、機械構造用鋼などの高炭素熱延鋼帯コイルのトモズレ疵の発生を抑制して表面疵の発生を大きく低減でき、表面性状に優れる高炭素熱延鋼帯を製造できることを見出した。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、熱間圧延後スケールを除去し、表面粗さＲａ≦３．０μｍとした高炭素熱延帯鋼を、巻取り張力２０〜５０ＭＰａとして巻き取った後、バッチ焼鈍炉にて焼鈍することを特徴とする高炭素熱延帯鋼の製造方法を提供する。

本発明の熱延鋼帯の製造方法によれば、高炭素熱延鋼板の製造に際し、トモズレ疵の発生を抑制して表面疵の発生を低減することができ、高炭素熱延鋼帯の生産性を向上することができる。

以下に、本発明の詳細を説明する。なお、以下の元素の含有量の単位である「％」は、特に断らない限り「質量％」を表す。

本発明は、熱間圧延後スケールを除去し、表面粗さＲａ≦３．０μｍとした高炭素熱延帯鋼を、巻取り張力２０〜５０ＭＰａとして巻き取った後、バッチ焼鈍炉にて焼鈍することを特徴とする高炭素熱延帯鋼の製造方法である。

ここで、高炭素熱延鋼帯とは、例えば、ＪＩＳＧ４０５１で規定される機械構造用炭素鋼鋼材やＪＩＳＧ４０５３で規定される機械構造用合金鋼材などのＣ含有量が０．０８〜０．６１％程度の帯鋼（鋼板ともいう）である。

また、Ｃ以外の成分組成としては、例えば、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．３０〜０．９０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３５％以下程度を含有するものであり、その他成分としてＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉ等を含有する場合もある。

このような高炭素熱延鋼帯は、鋼スラブなどの圧延素材を、熱間圧延することにより製造される。熱間圧延の条件としては、特に規定するものではないが、熱延仕上げ温度：７００〜９５０℃程度、巻き取り温度：５００〜７５０℃程度とすることが好ましい。

熱間圧延後、高炭素熱延鋼帯は脱スケール工程を経て、バッチ焼鈍炉にて焼鈍が施される。

脱スケール工程では、酸洗あるいはショットブラストなど、従来の方法により熱間圧延後の鋼帯表面に生成しているスケールを除去する。本発明では、この脱スケール工程において、鋼帯表面の粗さを調整し、表面粗さＲａ≦３．０μｍとする。なお、ここで表面粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１（１９８２）で規定される中心線平均粗さである。

Ｒａが３．０μｍを超えると、焼鈍に供される高炭素熱延鋼帯コイルの巻き取り張力を所定範囲としても、トモズレ疵の発生を抑制することが困難である。なお、Ｒａをあまりに小さくするとスケール残りが発生しやすいので、下限を０．２μｍ程度とし、鋼帯表面の粗さＲａを０．２μｍ〜３．０μｍとするのが好ましい。

鋼帯表面の粗さの調整は、例えば酸洗の場合、酸濃度、酸洗温度、酸洗時間あるいは酸洗液に添加するインヒビターの濃度などにより調整することができる。具体的には、酸洗温度の場合は温度を高くするとＲａは大きくなり、酸洗時間の場合長くするとＲａは大きくなる。また、酸洗液の種類としては、塩酸、硫酸など、通常酸洗に用いられている酸液により行うことができる。

焼鈍の際のコイルの巻取り張力は、焼鈍に供する熱延鋼帯コイルを形成する際に調整する。例えば、脱スケール工程の後に焼鈍される場合は脱スケール工程での巻取り張力を調整することで、脱スケール工程の後に検査やコイル重量を調整するために巻き戻し工程を経る場合は該巻き戻し工程での巻取り張力を調整することで、焼鈍に供するコイルの巻き取り張力を調整する。

この巻取り張力が２０ＭＰａ未満では、Ｒａを３．０μｍ以下としてもトモズレ疵の発生を抑制することができない。一方、巻き取り張力が５０ＭＰａを超えて大きくなると、焼付きによる疵が発生したり、コイルがつぶれたりしてしまう。このため、巻取り張力は２０〜５０ＭＰａとする。

上記のように、表面粗さＲａおよび巻取り張力が調整された高炭素熱延鋼帯コイルは、バッチ焼鈍炉にて球状化焼鈍などの焼鈍が施される。ここで、焼鈍の条件は特に規定する必要は無く、常法に従い行えばよい。

Ｃ：０．２〜０．６％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．３〜０．９％、Ｐ：０．０１〜０．０３％、Ｓ：０．００１〜０．０１０％を含有する、板厚：３ｍｍ、板幅：９９０ｍｍ、重量：６〜１５ｔｏｎの高炭素熱延鋼帯：試料Ｎｏ．Ａ〜Ｇ各１０コイルについて、酸洗液としてインヒビターを添加した塩酸を用い、酸洗条件を調整して表面粗さを変化させ、また、酸洗後の巻取り張力を調整して、高炭素熱延鋼帯コイルを製造した。

ここで、試料Ｎｏ．Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆについては、酸洗温度を８０〜９０℃、酸洗時間を４０〜６０秒とし、試料Ｎｏ．Ｃ、Ｇは酸洗時間を１２０〜１５０秒として、酸洗を強化した。また、酸洗後の鋼帯は、酸洗ライン内にて、水洗、乾燥を行い、張力を測定しながらコイルに巻取り、高炭素熱延鋼帯コイルとした。また、このコイルに巻き取る際に、鋼帯の先端から５ｍおよび後端から５ｍの位置で切断して表面粗さ測定用のサンプルを採取し、このサンプルの板幅中央部で表裏の表面粗さＲａを測定した。

このようにして求めた表面粗さあるいは巻取り張力の最小値と最大値を、そのコイルの表面粗さあるいは巻取り張力の最小値と最大値とした。さらに各試料Ｎｏの高炭素熱延鋼帯各１０コイルの表面粗さあるいは巻取り張力の最小値、最大値のうち、最も小さい最小値と最も大きい最大値を求めて、その試料Ｎｏの高炭素熱延鋼帯の表面粗さあるいは巻取り張力の最小値、最大値とした。結果を表１に示す。

次いで、これら高炭素熱延鋼帯コイルを、バッチ焼鈍炉にて、焼鈍温度：７００℃、焼鈍時間：２５ｈｒとする球状化焼鈍を施し、焼鈍後の鋼帯コイルを巻き戻して、表面疵の発生状況を目視にて検査し、疵がある部分の長さ（１ｍ未満は１ｍに換算）の鋼帯全長に対する割合を各コイルについて求め、各々の鋼種各１０コイルの平均値を求めて平均表面疵発生率として表１に示す。

巻取り張力が５０ＭＰａ以上の試料Ｎｏ．Ｄ、巻き取り巻取り張力が２０ＭＰａ以下の試料Ｎｏ．Ｅ、Ｆおよび表面粗さＲａが３．０μｍ以上の試料Ｎｏ．Ｇでは表面疵の発生が８％以上となり、表面疵の発生率が高かった。

これに対して、本発明の方法により製造した高炭素熱延鋼帯コイル（試料Ｎｏ．Ａ、Ｂ、Ｃ）では、表面疵の発生率が１％以下であり、表面疵の発生が抑制されていることが確認された。

Claims

熱間圧延後スケールを除去し、表面粗さＲａ≦３．０μｍとした、成分組成が、質量％で、Ｃ：０．０８〜０．６１％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．３０〜０．９０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる熱延鋼帯を、巻取り張力２０〜５０ＭＰａとして巻き取った後、バッチ焼鈍炉にて焼鈍することを特徴とする熱延鋼帯の製造方法。