JPH01230712A - 加工用薄鋼板の一貫製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車の外板等に用いられる、加工用薄鋼板
の画期的低シス１へ新製造法に関するものである。

［従来の技術］ 上記加工用薄鋼板は、従来、鋼片を連続熱間圧延して熱
延コイルとし、これを冷間圧延して所定の厚さを有する
鋼板とした後、ハ・ンチ式焼鈍炉或は連続式焼鈍炉によ
って加工歪を回復し再結晶により取り除くとともに、好
ましい集合組織を発達させて成形加工性を向上せしめ、
同時に固溶炭素・窒素原子を析出せしめて時効性を低減
させる製造方法か採られてきたことは、周知の通りであ
る。

しかしながら、前記従来プロセスは、複雑でその過程に
おいて多くの加工や熱処理を行うため、製造コストがか
なり高く、この問題を解決すべくコストの低い製造方法
か研究され、種々の提案がなされつつある。

たとえば、発明者等は、先に、実質的に固溶炭素・窒素
原子を含まない、　ＩＦ鋼と呼ばれる成分の鋼を冷間圧
延を行う代わりに熱間圧延温度を７００℃以下に下げか
っ、潤滑を行って摩擦係数を０．２以下に抑えて圧延を
行うことにより、冷間圧延によるものと同等の集合組織
を得ることかてきることを知見し、特願昭５９−１２４
７５１号（＃開閉６１−：１８４５号）にて提案した。

また、上記温間圧延に先立ち熱間圧延を行ってフェライ
ト粒径な細かくすると、より効果が大きく、確実である
ことを知見し、特願昭６０−：１４９号（特開昭６１−
１５９５２８号）にて提案した。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、上記先行発明を工業的に実施するに際し
ては、低コスト下に良質の加工用薄鋼板を製造するため
に、次のような解決さるべき問題がある。

（イ）予備的な熱間圧延を行なってフェライト粒を細か
くするには、現行のホットストリップミルでは粗圧延ス
タンドで実施する必要かあるか１相圧延スタンドはこの
ような制御圧延による加工熱処理には適していない。特
に、圧延後、鋼板を強制冷却する装置を備えていないか
ら、極低炭素鋼においては冷却中に粒か粗大化して予備
細粒化の目的を十分に達成することかできない。

（Ｕ）温間圧延における潤滑を安定して行なう技術が確
立していない。現行のホットストリップミルては、材料
に張力か作用していないときに潤滑を行なうと、後段で
、圧延ロールが材料を噛み込むことが難しく、全圧延ス
タンドにおいて、材料の最先端から潤滑下に圧延を行な
うことはできない。また、０．２以下の摩擦係数を安定
して得ることは、一般的に困難である。

（ハ）ホットストリップミルで温間圧延を行なうには、
板厚に下限かあり、加工用薄鋼板の主力をなす板厚１ｍ
ｍ以下の鋼板を現行のホットストリップミルで製造する
ことは、難しい。１ｍｍ前後の厚さの鋼板であっても、
生産性か低いため大きなコスト°タウンにはならず、却
ってコストアップになることもある。

（ニ）温間圧延後、ランナウトテーブル（以下ＲＯＴと
略称する）上を圧延材か通過する間゛に、特に強制冷却
を行なわなくても、板厚か薄いことに起因して鋼帯の巻
き取り温度が下がってしまうから。

鋼帯の保有する顕熱を活用する再結晶焼鈍、所謂自己焼
鈍を行なわしめることか困難である。

本発明は、上に述べた従来技術における問題点を解決し
、加工性に優れた薄鋼板を安価に製造てきる方法を提供
することを目的としてなされた。

また、製造設備としても、今後増加するとみられる連続
鋳造薄帯（鋳片）を出発材料とするのに好適であり、極
めて低い設備費で、加工用薄鋼板の一貫製造か可能とな
る。

［課題を解決するための手段コ 本発明の要旨とする処は、 １、重量ｔで Ｃ≦０．０５駕 Ｓｉ　：　０．００５〜１　％ Ｍｎ　：　０．００５〜ｌ　％ Ｎ≦ｏ、ｏｔ　Ｘを含有し さらにＡｌ≦０．１　％　、　Ｔｉ≦０．２　％　、　
Ｎｂ≦０．１　％の何れか１種または２種以上を含有し
、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼帯を、その
鋼のＡｒｔ点以上の温度域から冷却する過程において連
続的に、Ａｒ＝点〜１０００℃の温度域において、１秒
間以内に５０％以上の熱間加工を行い、次いて、２５０
〜７５０℃の温度域に保たれた塩浴槽中に浸漬し、引き
続き２５０　＝７００℃の温度域て鋼帯に溶融塩か付着
した状態で、５０％以上の圧下率を適用する温間圧延を
行うことを特徴とする加工用薄鋼板の一貫製造法。

２、重量２で Ｃ６０，０５Ｘ Ｓｉ　：　０．００５〜１％ Ｍｎ　：　０．００５〜１　％ Ｎ≦０．０１％を含有し さらニＡＱ≦０．１　Ｚ　、　Ｔｉ≦０．２　％　、　
Ｎｂ≦０．１　％の何れか１種または２種以上を含有し
、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼帯を、その
鋼のＡｒ３点以上の温度域から冷却する過程において連
続的に、Ａｒ３点〜１０００℃の温度域において、１秒
間以内に５０％以上の熱間加工を行い、次いて、２５０
〜７５０℃の温度域に保たれた塩浴槽中に浸漬し、引き
続き２５０〜７０口℃の温度域て鋼帯に溶融塩か付着し
た状態で、 ５０％以上の圧下率を適用する温間圧延を行いさらに、
鋼帯の加熱を行って５００℃以上その鋼のＡｃ＋点以下
の温度域に到達せしめることを特徴とする加工用薄鋼板
の一貫製造法。

である。

以下に１本発明の詳細な説明する。

本発明の最大の特徴は、鋼帯の温間圧延による高加工性
鋼板の製造に当っての諸問題を、熱間加工（圧延）後の
鋼帯の冷却に塩浴を用いることにより解決した点にある
。熱間加工（圧延）後に鋼帯を溶融塩中に浸漬すること
により、温間圧延温度域までを十分に速い冷却速度で均
一に冷却できる。このように、熱間加工後の鋼材を塩浴
中で急冷することは、これまで線材の製造において実施
された例（Ｊ、　Ｔｏｍｉｎａｇａ　ｅｔ　ａｌ　：　
Ｗｉｒｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　。

１３　（ＩＩ）、（１９８０）、ｐ、７８〜８５）かあ
る。

処て、この技術を薄鋼板の製造プロセスに適用するに当
っては、鋼帯への塩の付着等の問題があり、表１１′ｉ
′ｉ積の大きな鋼（（？の製造プロセスには適用し難い
と考えられていた。

本発明は、このように鋼帯に付着する溶融塩を逆に利用
して前述の一貫工程の理想的なプロセス条件を実現させ
ようとするものである。即ち、熱間加工後直ちに塩浴に
装入され細粒フェライトとなり、温間圧延に適した７０
０℃以下の温度に均一に保たれた鋼帯な、塩浴中から引
上げ、その表面に溶融塩か付着した状態で温間圧延を実
施す・る。

溶融塩には圧延測置効果かあるから、温度や塩の組成等
を適切に選定することにより、先に述べた。たとえば０
，２以下といった低い摩擦係数の下ての圧延か可能とな
る。

このような、塩か付着した温間圧延後の鋼帯は、塩の表
面保護効果によって圧延時のロールへの熱伝導や鋼帯表
面からの輻射による冷却を最小限とし、鋼帯の温度低下
を防ぐため、上記温間圧延時の加工熱による昇温効果を
利用することができ、直ちに巻き取ってコイルとする等
の処理をすることにより、鋼帯の保有する顕熱を利用す
る自己焼鈍に有利である。温間圧延時の温度が再結晶温
度よりも低い場合であっても、最小の昇熱で再結晶か可
能となり、鋼帯の加熱コストを著しく低減せしめること
かできる。

また、溶融塩の層が鋼帯表面を酸化から防護する効果も
大きい。熱間圧延後、鋼帯を直ちに塩浴中に装入するこ
とによって、鋼帯のスケールの生成を最小にすることか
できるが、さらに、熱間加工が鍛造のような形式でなさ
れれば、塩浴中で熱間加工を行なうことも可能であり、
その場合は。

鋼帯表面におけるスケールの生成は殆ど完全に防出でき
る。熱間圧延およびその後の巻き取り或は保加熱の工程
においても、付着している塩の層によって鋼帯の表面酸
化を防止できるので、最終的に表面を洗浄した後の鋼帯
の表面処理は、極めて軽微でよい。

本発明は、叙上の如き効果によって良加工性の薄鋼板を
低コストで安定して製造し得るものであるが、以下に、
本発明の構成要件とその限定理由について述べる。

本発明において、出発材とする鋼は、現在量も多用され
る転炉或は他の溶解手段の何れによって得られるもので
あってもよい。

鋼成分の限定理由は、以下の通りである。

Ｃは、可及的に少ないほど製品の加工性を良好ならしめ
るけれども、温間圧延によって良好な加工特性を得るた
めには、　０．０５＄以下の範囲での含有か好ましい。

Ｓｉは、一般的に鋼の加工性にとって有害てあり、この
点からは可及的に少ない方が望ましいけれども、高張力
鋼においては、鋼の強度を向上せしめるために意図的に
添加することがある。その含有：ω、を０．００５Ｘ未
満とするには精錬コストが高くなり、一方１ｚを超える
と、鋼の加工性の劣化か大きく１本発明の目的を達する
ことかてきない。

従って、Ｓｉの含有量は、０．００５〜１ｚの範囲に限
定される。

Ｍｎは、鋼中に残存するＳをＭｎＳとして無害化するな
どの作用かあるため、鋼中に多少は必要であり、また、
高張力鋼においては意図的に添加される。その含有量を
、０．００５Ｘ未満とするには却ってコスト高となるの
みならずＳを無害化てきない。

一方、多量に添加すると鋼の加工性を劣化せしめ、特に
、１ｚを超えると加工性の劣化が顕著となる。従って、
Ｍｎの含有量範囲は、０．００５〜１ｚに限定される。

Ｐは、一般的に鋼の加工性にとって有害であり、この点
からは可及的に少ない方が望ましいけれども、Ｓｉと同
様に、鋼の強度を向上せしめるために意図的に添加する
ことかある。その含有量を０．００２Ｘ未満とするには
コスト的に不利でありまた、０．１ｚを超えて添加する
と、鋼の延性の劣化か著しい。

Ｎは、一般的に鋼の加工性にとって有害であり、特に、
その含有量か０．０１Ｘを超えると、鋼の延性を著しく
劣化せしめる。Ｎの含有量の下限は、本質的には規定さ
れないけれども、Ｏ，０Ｏ０５％未満とするには、コス
ト的に不利である。

本発明における出発材は、叙上の基本成分の鋼であり、
その他ＦｅおよびＳ、ｏ等の不可避的不純物からなるか
、鋼の加工性にとって特に有害な、Ｃ，Ｎを、析出物と
して固定し、鋼の加工性を改善するために、０．１Ｘ以
下（１）ＡＱ、０．２Ｘ以下（１）　Ｔｉ。

０．１Ｘ以下のＮｂの１種以上を添加する。これらの元
素のうち、ＡＱは、固溶のＮと結合してこれを無害化し
また。　ＡＱＮの析出が、鋼の再結晶時に集合組織を改
善する。ＴｉおよびＮｂは、Ｃ，Ｎの双方と結合し、特
にＴｉはこの点て極めて有効である。これらの元素は、
上記上限を超えて添加すると、固溶硬化等のため鋼の延
性を損なう。

本発明における鋼は１通常のプロセスでは、鋳造後、５
ＩＩＩ１１以上の厚さまて熱間圧延された鋼帯として、
そのＡｒ＝点以上の温度を保有する状態て供給されるプ
ロセスの他、連続鋳造によって直接的に鋼帯とされて供
給されるプロセス或は連続鋳造によって薄帯とされた後
予備成形、脱スケール等の過程を経て供給されるプロセ
スをとる。

本発明を実施するに際しては、技術的に多少の困難を伴
う通板のスタートの問題かある処から、鋼帯を長時間連
続的に供給できる薄鋳片用連続鋳造プロセスによる方か
望ましい。

本発明の第２の要件である熱間加工は、フェライト粒微
細化の目的でなされるが、これは、好ましい再結晶集合
組織を得るためには、フェライト粒を、冷間圧延或は温
間圧延前に、ＪＩＳ　６番程度以上に細かくする必要が
あるからである。

低炭素鋼において、このような細粒化を行なうためには
、その鋼のＡｒ＝点直上で短時間に大圧下を適用する加
工を加えることか望ましく、この観点から、１秒間以内
に５０％以−ヒの圧下を適用する加工を加える必要があ
る。その際、加工開始震度がＡｒ１点以下になると、粗
大結晶粒が生成する。

このような加工は、１バス或は２バス以上の熱間圧延に
よって行なうこともできるか、鍛造等の手段によること
もできる。鍛造によるときは、工具の水冷を必ずしも要
しないから、塩浴どの組合せに適しており、加工を塩浴
中で行なうことも可能である。

熱間加工後の鋼帯は、塩浴中に浸漬され冷却される。低
炭素鋼は、一般的に高温域で粒成長か速く、−旦細粒化
したフェライトが粗大化しやすいから、急冷が必要てあ
り、８００℃〜・Ａｒ、点の間で少なくとも３０℃／ｓ
以上の冷却速度下での冷却が必要である。

熱間加工後の鋼帯の厚さは、通常、３〜５■程度てあり
、７００℃以下に保たれた塩浴てあれば。

上記冷却速度を得ることは可能である。その際、塩浴の
温度を２５０℃以下とするには、適切な組成の塩がなく
、また経済効果も小さい。塩の組成は、目的とする温度
によって選択するか、一般に、Ｎａ、　Ｋ等のアルカリ
金属の１訂化物および硝酸塩か多く用いられる。

熱間加工後の鋼帯の厚さか大なる場合には、温間圧延前
の鋼帯温度よりも低い温度の予備冷却槽に浸漬するなど
して、３０℃／ｓ以丑の冷却を得ることか可能である。

鋼帯の温間圧延は、加工中或は加工直後の速い再結晶の
起こらない７００℃以下の温度域で行なう必要かある。

若し、再結晶が起こると、鋼の加工性にとって有利な特
定の集合組織形成かなされない。また、高温であるほど
鋼中に残存するＣ、Ｎ原子の働きが活発となり、集合組
織形成に悪影響を与えるので固溶Ｃ，Ｎの量が多いほど
、圧延を低温で行なう必要がある。また、圧延集合組織
が形成されるためには、全圧下率か少なくとも５（Ｈで
なければならず、好ましくは７０％以上である。

さらに、圧延時の摩擦係数が大であると、鋼帯表面部に
剪断歪が付加され、これか鋼の加工性にとって不利な集
合組織生成の原因となるから、圧延時の摩擦係数を０．
２以下とする必要がある。

塩浴槽から引上げられた直後の鋼帯には、約１０μｍ程
度の厚さの溶融塩層が付着しており、これか圧延潤滑効
果を有し、上記摩擦係数の下ての圧延が可能であること
が知見された。この塩の膜厚は、鋼帯の表面酸化を防護
するのにも十分である。

温間圧延を行なうと、鋼は主とし℃塑性加工熱によって
昇温するか、溶融塩層の断熱効果によって、ロールへの
熱伝達や大気への輻射熱か比較的小さく、加工後の鋼帯
は、圧延前に比べ最高１００℃以上も昇温する。従って
、圧延後、鋼帯を直ちに巻き取ってコイルとすれば、場
合によっては特に加熱を行なわなくても、再結晶を行な
わしめることが可能となる。その際、コイルの外側でも
均一な鋼の特性を得るために、コイルを保熱カバーの中
に入れることが望ましい。

温間圧延後の鋼帯の温度がその鋼の再結晶温度（一般に
、５００〜７５０℃）に達しないときには、加熱か必要
となる。鋼帯の加熱には２種類の方法かある。そのうち
の１つは、上述のように、温間圧延後直ちに巻き取った
コイルを、ガス燃焼等の加熱手段を有する油中に装入す
る方法である。この場合、鋼帯表面に溶融塩層が付着し
ているために、板間での接着を防ぐ利点かある。

他の１つは、鋼帯を温間圧延した後、引き続き連続的に
通板する途中で行なう方法である。この方法の場合、加
熱は、鋼帯を連続炉中を通過させるか或は電磁誘導コイ
ルの間を通過させることによりなされる。その際、連続
炉として他の塩浴槽を用いることかできる。加熱が大気
或は酸化性の雰囲気下で行なわれる場合、溶融塩層は、
鋼帯表面の酸化を防ぐ効果を有する。

このような連続熱処理後、鋼帯は、通常、比較的急速に
冷却されるが、その際、水冷を行なえば、鋼帯表面に付
着している塩を同時に洗い落とすことかできる。鋼帯の
急冷は、鋼種によっては２５０〜４５０℃の温度域で中
断され、そん温度で保熱される場合がある。これは、鋼
中に残存している固溶Ｃ，Ｎ元素を析出させるためてあ
り、連続焼鈍炉における過時効処理と同様である。この
場合の冷却過程にも塩浴槽を用いることか可能である。

この場合、理想的な急冷−保定の温度・時間関係パター
ンか容易に得られる。過時効処理後、鋼帯を水成は温水
によって洗浄することにより、完全に連続的に加工用薄
鋼板を得ることができる。

［実施例］ 表１に示す、３種類の鋼を、第１図に示す製造ラインで
、鋼帯として製造した。

第１図Ａにおいて、１は連続鋳造設備、２は連続熱間鍛
造設備、３は塩浴連続冷却設備、４は連続温間圧延機、
５は連続加熱装置てあって、誘導加熱によるものである
。６は剪断機、７は保温カバーを備えた巻取機、８は保
温カバー中の徐冷部である。

第１図Ｂに示すのは、第１図Ａにおける剪断機６以降を
、連続熱処理用に改造したものて、９は連続塩浴熱処理
炉、１０は洗浄兼冷却装置てあって、温水によって鋼帯
表面に付着している塩の洗浄を行なうとともに鋼イｌ）
を冷却する。１１は熱風による乾燥装置、１２は剪ｌ！
ｌｌｉ機、１３は巻取機である。

表２に、第１図に示す装置ての製造条件を、表３に、得
られた材質特性を示す。簡潔な新プロセスて、良好な特
性を有する加工用薄鋼板が製造てきることかわかる。

表　３　　機械的性質 二発明の効果コ 本発明によれば、冷間圧延鋼板製造の繁雑な諸二程が短
かい１つのラインに集約でき、特に、薄ミ連続鋳造機に
接続せしめた場合には、溶鋼から１終製品までが完全に
１つのラインで処理され各工程についてみると、熱間加
工後の鋼帯の冷］工程が、従来の水冷のＲＯＴに比し著
しく短縮てきる。また、最大の工程簡略化は、熱延精整
ラインか不要となることてあり、コイル冷却までの数日
間の時間も不要となり、莫大な費用の節減と時間短縮か
可能となる。

さらに、冷間圧延に相当する温間圧延では、鋼帯の変形
抵抗の低下効果により圧延動力か大きく低減され、圧延
スタンド数を減することも可能となる。また、圧延潤滑
油が不要となり、これによって焼鈍工程の前に必要とさ
れていた電気清浄ラインが不要となる。これにより、莫
大な経済的効果を生じる。

焼鈍工程においても、鋼帯の加熱か不要或は著しく省略
てきるので、莫大なエネルギーと設備費用の低減が可能
となる。箱焼鈍では、在炉時間のほぼ半減か可能となり
、場合により簡単な保熱カバーで代替することも可能で
ある。連続焼鈍においては、従来、設備の主体である加
熱部分を殆ど省略でき、加熱か必要な場合ても電気誘導
加熱等簡単な設備て実施できる。

叙上のように、設備費、エネルギ費の節減効果は莫大な
ものであるか、さらに、溶融塩を冷却媒体として用いる
ことにより、鋼帯の顕然、塑性加工熱のかなりの部分を
熱交換により回収することがてき、経済効果はさらに莫
大なものとなる。

さらに、本発明の効果として、鋼の品質の向上か挙げら
れる。塩浴は、急冷−保定の理想的な温度・時間関係パ
ターンを得るのに適した媒体てあり、また、水冷のよう
な、鋼帯の幅方向、長さ方向における冷却のバラツキか
殆どないのて、極めて均質て良質な鋼板の製造か可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、Ｂは、本発明を実施するときの装置室を示す
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％で Ｃ≦０．０５％ Ｓｉ：０．００５〜１％ Ｍｎ：０．００５〜１％ Ｎ≦０．０１％を含有し さらにＡｌ≦０．１％、Ｔｉ≦０．２％、Ｎｂ≦０．１
   ％の何れか１種または２種以上を含有し、 残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼帯を、その鋼
   のＡｒ＿３点以上の温度域から冷却する過程において連
   続的に、Ａｒ＿３点〜１０００℃の温度域において、１
   秒間以内に５０％以上の熱間加工を行い、次いで、２５
   ０〜７５０℃の温度域に保たれた塩浴槽中に浸漬し、引
   き続き２５０〜７００℃の温度域で鋼帯に溶融塩が付着
   した状態で、５０％以上の圧下率を適用する温間圧延を
   行うことを特徴とする加工用薄鋼板の一貫製造法。 ２、重量％で Ｃ≦０．０５％ Ｓｉ：０．００５〜１％ Ｍｎ：０．００５〜１％ Ｎ≦０．０１％を含有し さらにＡｌ≦０．１％、Ｔｉ≦０．２％、Ｎｂ≦０．１
   ％の何れか１種または２種以上を含有し、 残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼帯を、その鋼
   のＡｒ＿３点以上の温度域から冷却する過程において連
   続的に、Ａｒ＿３点〜１０００℃の温度域において、１
   秒間以内に５０％以上の熱間加工を行い、次いで、２５
   ０〜７５０℃の温度域に保たれた塩浴槽中に浸漬し、引
   き続き２５０〜７００℃の温度域で鋼帯に溶融塩が付着
   した状態で、５０％以上の圧下率を適用する温間圧延を
   行いさらに、鋼帯の加熱を行って５００℃以上その鋼の
   Ａｃ＿１点以下の温度域に到達せしめることを特徴とす
   る加工用薄鋼板の一貫製造法。