JPH05161901A - 表面光沢の良好な冷延金属帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンデムミルの高速圧延を行っても表面光沢
の良好なステンレス冷延鋼帯の製造方法の提供。 【構成】メカニカルデスケーリング工程を少なくとも一
部ショットブラストによって行い、酸洗工程の直後に、
下式の関係を満たすロール径と圧下率での一次冷間圧延
を行うとともに表面層を５〜60μm 研削除去する。 【数３】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷延鋼帯の製造方法、
特に、タンデムミルを用いても良好な表面光沢を付与で
き、生産性に優れた、表面光沢の良好なステンレス冷延
鋼帯の製造方法に関するものである。以下、冷延金属帯
として表面光沢が大きく問題となる冷延鋼帯を例にとっ
て説明する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステンレス冷延鋼板は、熱間圧延
後、箱型焼鈍または連続焼鈍、デスケーリングの各工程
を経てから、小径作業ロールを有する単基のゼンジマー
ミル (以下、Ｚミルという) で冷間圧延されて製造され
てきた。

【０００３】最近、高生産性を狙い、デスケーリングの
高速化と大径作業ロールを有するタンデムミルでの高速
圧延が行われるようになってきたが、新たに製品の光沢
に関し問題が発生した。つまり、タンデムミルで高速圧
延を行うと金属光沢の乏しい表面仕上げとなって製品価
値を下げる結果になることがある。

【０００４】その原因の一つはデスケーリング工程に起
因するものである。デスケーリング工程はメカニカルデ
スケーリング工程と酸洗工程との組合せから構成され、
これを高速化する場合、メカニカルデスケーリング、つ
まり主としてショットブラストの研削能力を強化する
と、ショットブラストによって生じた鋼帯表面の凹凸が
最終製品の表面に残り、表面光沢を劣化させる。とりわ
けタンデムミルのような大径ロールで圧延すると凹凸が
残存しやすい特徴がある。

【０００５】ショットブラストによるメカニカルデスケ
ーリング法はベンディングロールまたはテンションレベ
ラー等とは異なりスケール表面の全方向にクラックを発
生させ、その後に行う酸洗を容易にする作用があるが、
これに代わるメカニカルデスケーリング法が未だ開発さ
れず、これを使用しないと酸洗が異常に長くなるか、低
速操業を余儀なくされる。

【０００６】また、特開昭64−83307 号に見られるよう
にショットブラスト工程を含むデスケーリング工程の後
に無潤滑圧延でショットによる鋼帯表面の凹凸 (以下、
ショット痕) を消去させる方法もあるが、高速圧延する
とロールと鋼帯のメタル接触によるヒートスクラッチ疵
が発生するため、デスケーリング工程を短縮できても、
その後工程である無潤滑冷延工程は低速操業とせざるを
得なかった。

【０００７】もう一つの問題はタンデムミルによる冷間
圧延工程に関するものである。つまり、タンデムミルは
加工熱による温度上昇の少ない大径ロールで、さらに冷
却能の大きなエマルジョン系圧延油を使用することで高
速圧延に適している。しかし、大量の圧延油をロールと
鋼帯間に巻き込み、オイルピットと称する凹凸の肌荒れ
を鋼帯表面に生じさせ、小径ロールのＺミルの場合に比
し、製品の表面光沢が大きく劣化する傾向がある。

【０００８】ここに、オイルピットとは、圧延油塊が鋼
帯最表面の変形しやすい結晶系の結晶粒を選択的に変形
させることによって生ずるものであり、その発生抑制、
および消滅は油膜厚みに影響され、油膜厚が薄くなれば
発生は抑止される。

【０００９】油膜厚は、小径ロール圧延の場合には薄
く、大径ロール圧延の場合には厚くなるため、Ｚミルに
比べ、タンデムミルの場合には油膜厚が厚くなりオイル
ピットが発生し易い。

【００１０】また、タンデムミルにおいても、後段パス
において小径ロールを用い、かつ低速操業を行うとオイ
ルピットは消滅することが知られている(特開昭63−119
908号、特開昭61−49701 号) 。しかし、タンデムミル
に小径ロールを適用する場合、高速圧延になると振動、
スリップ等の問題を発生させ、高速操業は実用上困難で
ある。

【００１１】このように、表面光沢度の問題から、現在
のところ、デスケーリング工程、タンデムミルによる冷
間圧延工程の一方、または双方が原因で低速操業を余儀
なくされており、タンデムミルを用いて高生産性を狙
う、本来の目的を満足できない状況下にある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
の従来技術におけるデスケーリング工程の高速化とタン
デムミルの高速化を阻害する、すなわちショット痕、オ
イルピット問題を解消し、Ｚミルによって圧延した製品
と同等の光沢度を有するステンレス冷延鋼板をタンデム
ミルを用いて製造する生産性の高いステンレス冷延鋼帯
の製造方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らが上
述の目的達成のために種々検討を重ねたところ、次のよ
うな知見を得た。 (1) タンデムミルで冷間圧延を行う前に、小径ロールで
一次冷間圧延を行っておくと、その後工程でのタンデム
ミルによる冷間圧延でオイルピットが発生しにくい。

【００１４】(2) 一次冷間圧延は主に表層を加工硬化す
ることによる。

【００１５】(3) 表層の加工硬化は、ロール径と圧下率
によって異なり、したがって、タンデムミルでオイルピ
ットを発生させないためには、それらを因子として規定
した特定の条件で一次冷間圧延することが必要である。 (4) 上記一次冷間圧延により、その前工程で残存するシ
ョット痕も大幅に軽減できるから、その分、ショットブ
ラスト工程の高速化を図ることができる。

【００１６】(5) 上記一次冷間圧延では、ショット痕を
完全になくすことは不可能であり、また後工程のタンデ
ムミルの冷間圧延時のオイルピット発生に対しては抑制
効果はあるものの、この一次冷間圧延自体でのオイルピ
ットが発生してしまうことが問題として残る。 (6) 残留したこの軽微なショット痕と、一次冷間圧延に
よるオイルピットを消去するためには、鋼帯の長手方向
の適度の研削を行うことが有効である。

【００１７】かくして、本発明は、タンデムミルで高速
で冷間圧延してもＺミル並みの光沢を得るべく、なされ
たものであって、その要旨とするところは、熱間圧延、
焼鈍、メカニカルデスケーリング、酸洗、タンデムミル
での冷間圧延の各工程からなる冷延金属帯の製造方法に
おいて、メカニカルデスケーリング工程が少なくとも一
部のショットブラスト工程によって行われ、酸洗の直後
に、タンデムミルでの冷間圧延に先立って下式の関係を
満たすロール径と圧下率での一次冷間圧延を行うととも
に例えば金属帯長手方向に行う研削で表面層を５〜60μ
m 除去することを特徴とする冷延金属帯の製造方法であ
る。

【００１８】

【数２】

【００１９】前期メカニカルデスケーリング工程に先立
って焼鈍処理を行ってもよい。本発明が適用される冷延
帯としては、代表的にはステンレス鋼帯、低クロム鋼
帯、Tiの薄板等も包含される。

【００２０】

【作用】次に、本発明を添付図面をもとにさらに詳細に
説明する。本例にあっても金属帯としてステンレス鋼帯
を例にとって説明する。図１は、酸洗工程の直後に一次
冷間圧延工程と研削工程を配置した、本発明にかかる方
法を実施するための装置例である。タンデムミルによる
冷間圧延は別のラインで行われる。

【００２１】図１において、金属帯としてのステンレス
熱延鋼帯１はペイオフリール２から巻き出され、シャー
３、溶接機４で先行鋼帯の尻と後行鋼帯の頭を接続し、
焼鈍炉６、冷却部７を経て熱処理され、タイトなスケー
ルを持つ黒皮鋼帯はメカニカルデスケーリング工程を構
成するレベラー工程８およびショットブラスト工程９を
通過する。メカニカルデスケーリング工程のうち、横方
向にクラックを発生させるレベラー８は必ずしも必要と
しない。ショットブラスト工程９で形成される鋼帯の凹
凸は酸洗槽12、リンス乾燥装置13を経て前述の式(1) の
条件で操作される次の一次冷間圧延ミル10で大幅に軽減
される。

【００２２】一次冷間圧延ミル10は高速圧延性の点から
潤滑圧延である。一次冷間圧延により、ショット痕は軽
減されるとともに最表面結晶は加工硬化し、さらに例え
ば、金属帯長手方向における研削工程11における研削に
より、軽微なショット痕と、一次冷間圧延のオイルピッ
トは除去される。

【００２３】研削工程11で用いる研削装置としては、ベ
ルト状砥石研削装置、回転砥石研削装置、砥石含入型回
転ブラシ研削装置などが考えられる。そして出側ルーパ
ー14を経て、溶接部を出側シャーで切断し、出側の巻取
リール16に巻き取られ、別ラインでタンデムミルによる
冷間圧延を行われる。

【００２４】図２は、図１の研削工程の後に冷間タンデ
ムミル20をオンラインで配置した例を示すもので、この
点を除いて実質上図１と同様である。このように、本発
明によれば、一次圧延と研削を経ることによって表面硬
化し、例えば長手方向研削筋の凹凸を持った鋼帯は、タ
ンデムミルでオイルピットが発生することなく冷間圧延
され、最終１〜２パスを直径400 mm以下のロールで冷間
圧延され、研削筋はより効果的に軽減される。

【００２５】その後、仕上焼鈍・酸洗工程および調質圧
延工程を経て仕上げられるが仕上焼鈍の直前に小径ロー
ル (≦150mm)の冷間圧延を１パス追加し平滑化を促進し
てもよい。本発明は図１の場合にあっても十分な所期の
利益は得られるが、図２に示すように、タンデムミルを
連結した設備において本発明の方法を実施した場合、図
１のように分離した設備の場合に比較して、次のような
さらに大きな利益が得られる。

【００２６】要員生産性が大幅に向上する。 先後端の表面疵不良が大幅に減少し、歩留が向上す
る。 冷間圧延時、焼鈍および酸洗、乾燥工程の熱が利用で
き、予熱装置なしで温間圧延が可能であり、SUS430で５
％程度、SUS304で25％程度の圧延エネルギーが節約でき
るメリットがあり、ランニングコストが大幅に低下す
る。 さらにこの連結ラインは、デスケーリング・酸洗部速
度で100mpm以上またはタンデムミル出側速度で400mpm以
上が実現可能であり、従来のデスケーリング・酸洗部２
基、Ｚミル５基の冷間圧延ライン以上の生産能力を有
し、経済投資効率も充分満足できる。

【００２７】なお、図１、図２において、圧延機の種
類、ルーパーの配置は一例を示しているにすぎず、本発
明がこれにのみ限定されるものではない。次に、本発明
におけるロール総圧下率とロール径との関係を式(1) の
ように規定したその限定理由について説明する。

【００２８】本発明によれば、一次冷間圧延は、表面に
加工硬化層を作り、後工程のタンデムミルでの冷間圧延
においてオイルピットの発生を抑制するのに効果的であ
り、そのような作用効果を得るには、その圧下率とロー
ル径は、図３に示すごとく式(1) を満足する必要があ
る。

【００２９】ロール径とオイルピットの発生限界総圧下
率は図３に示す。図３は次の要領で求めたものである。 熱延鋼帯の酸洗時、ショットブラストを用いない鋼帯
を準備する。これはショットブラストの影響を消すため
である。

【００３０】次にニート油を使用した一次冷間圧延を
種々の圧下率で実施した後、表面を５μm 程度、軟質な
研削材で加工硬化が最小になる条件で研摩し、オイルピ
ットを除去した後で、エマルジョン油を使用したタンデ
ムミルによる二次冷間圧延を実施し、新たに発生するオ
イルピットをミクロ写真で観察し、オイルピット発生面
積率で５％以下の場合を“発生なし”、５％超を“発生
有り”として評価した。

【００３１】図３の結果を基に、総圧下率とロール径と
の関係を数式で表現した結果、前述の式(1) が導かれた
ものである。ここで、一次圧延は１パスで行ってよい
が、必ずしも１パスで行わなければならないものではな
い。同一のロールを用いて複数のパスでその圧下率を確
保してもよい。ここに、総圧下率は、圧延開始前板厚と
圧延終了時の板厚との差を圧延開始前板厚で除した値で
ある。

【００３２】パス回数を少なくする観点からは、小径ロ
ールを用いれば総圧下率が小さくてもオイルピット発生
が抑制でき、一般には直径50〜600 mm、特に250 mm以下
の小径ロールが望ましい。ここでの圧延は、高生産性を
図る上からは、潤滑圧延が望ましい。圧延油としては、
ニート油、エマルジョン油のどちらでもよいが、オイル
ピット発生抑制の点からは粘性の低いニート油が望まし
い。

【００３３】上記の一次冷間圧延により、オイルピット
の発生抑制だけでなく、前工程であるメカニカルデスケ
ーリング工程でのショット痕を大幅に軽減することがで
きる。次に、一次冷間圧延後に行う金属帯の長手方向の
研削であるが、これは残存するショット痕と、一次冷間
圧延自身で発生した軽微なオイルピットをなくすために
行うものである。

【００３４】そのような効果を得るためには、表面層を
５μm 以上研削して除去しなければならないが、逆に多
すぎると前工程の一次冷間圧延で得られた表面部の加工
硬化層が除去されてしまい、後工程のタンデムミルでの
オイルピット発生抑止効果が消失してしまう。このこと
より研削量の上限は60μm とする。

【００３５】研削手段としては、砥石、ナイロンブラ
シ、砥粒付きブラシ、ベルト等特に規定するものではな
いが、砥石、砥粒付きブラシ、砥粒付きベルトで研削す
ると、単に前記効果が得られるだけでなく、研削により
最表面がより加工硬化し、後工程のタンデムミル圧延時
のオイルピット抑制に効果的となる。

【００３６】これらの一次冷間圧延工程と研削工程は、
酸洗工程とタンデムミルによる冷間圧延工程の間にあれ
ばよく、酸洗の前工程は熱間圧延、焼鈍、メカニカルデ
スケーリングの３工程でも、焼鈍工程を省略した熱間圧
延、メカニカルデスケーリングの２工程でもかまわな
い。

【００３７】Cr系ステンレスの場合には、粒界腐食の問
題からクロム炭化物の析出が熱延巻取り温度により影響
される。一次冷間圧延前に金属板が軟化しているかまた
は、粒界腐食が重要視される場合にはクロム炭化物の析
出が抑制されておれば焼鈍を省略してもかまわない。

【００３８】メカニカルデスケーリング工程は、一般的
にはベンディングロールやテンションレベラー、ショッ
トブラスト等で行ってもよいが、本発明の対象とするの
はメカニカルデスケーリング工程がショットブラストそ
のものか、あるいは複数種のメカニカルデスケーリング
の組み合わせの一部にショットブラストを含むものであ
り、少なくともショットブラスト工程を含んでいなけれ
ば、デスケーリング工程の高速化が図れない。ここでい
うショットブラストとは、ショットブラスト、グリット
ブラスト、サンドブラスト、高圧水スラリー中の砂鉄粒
ブラスト等の硬質粒衝突型のブラストを含む広義のショ
ットブラストである。

【００３９】また、酸洗工程はメカニカルデスケーリン
グ工程でクラックの発生したスケールを除去するのに必
須であるが、その方法は通常行われている方法でよく、
特に限定するものではない。なお、その他の工程である
焼鈍→タンデムミルによる冷間圧延工程は、通常行われ
ている方法でよく、本発明にあって特に限定するもので
はない。次に、本発明をその実施例によってさらに具体
的に説明する。

【００４０】

【実施例】本例では、図１および図２に示す装置をそれ
ぞれ使用して本発明にかかるステンレス冷延鋼帯の製造
を行った。すなわち、SUS430ステンレス鋼を3.2 mm厚に
まで熱間圧延したものを、厚み0.8 mmにまで冷間圧延し
た。表１にその製造条件と本例によって得られた冷延鋼
帯の表面特性の評価試験結果をまとめて示す。

【００４１】なお、各特性評価試験の要領および評価基
準は次の通りであった。 ＜オイルピットの発生面積率＞冷間圧延後の鋼帯表面を
一定の顕微鏡倍率(本例では400 倍) で拡大した場合、
凹部分が黒く見え、他の部分は白く見える。この黒い部
分の面積を求め、全体の視野の面積で割った値の10視野
平均値をオイルピット発生面積率とした。 ＜光沢度 GS20°＞JIS Z 8741光沢度測定法５ (GS20
°) による。

【００４２】＜目視光沢度＞蛍光灯の下で目視によっ
て、調質圧延後の鋼帯表面を検査し、便宜的にＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄの４段階に分け評価した。Ａが最も良く、Ａ、Ｂ
が合格レベルで、Ｃ、Ｄは不合格レベルである。

【００４３】表１に示す結果から、次のことがわかる。
比較例ＡはＺミルで圧延されたものであり、オイルピッ
ト発生面積率は３％と少なく、目視の光沢度は良好であ
るが、圧延速度は250 mmとかなり低い。比較例Ｂは母鋼
帯を表面研削しタンデム圧延した例であるが、表面研削
のみでは表面硬化は不充分でオイルピットの発生防止は
できず、GS20°光沢度、目視光沢度ともに悪い。

【００４４】比較例Ｃは予備処理として無潤滑圧延を総
圧下率15％で行った後、表面研削を行わずタンデム圧延
した例であるが、一次冷間圧延の総圧下率が低く、オイ
ルピットが相当量発生し、光沢度は不充分である。比較
例Ｄは一次冷間圧延をニート油で圧延し、研削処理をし
たものをタンデム圧延した例であるが、一次冷間圧延の
総圧下率が低く、オイルピットの発生は防止不可能で光
沢度は不充分である。

【００４５】比較例Ｅ−１は、研削量が不足しており一
次冷間圧延時のオイルピットが残存し、光沢が悪い。本
発明例Ｅ−２は、一次冷間圧延時のオイルピットが除去
され、表面加工硬化が充分であり、光沢は要求を満足し
ている。

【００４６】また、本発明例Ｅ、Ｆは従来のタンデム圧
延材に比べると光沢は良好であるが、タンデム圧延油と
して粘性の高い牛脂系エマルジョンを使用するため、ニ
ート油でのＺミル圧延に比べ若干GS20°光沢度が低い。
本発明例Ｇは図２のように焼鈍、メカニカルデスケーリ
ング、一次冷間圧延、研削ラインとタンデムミルライン
を連結した装置による製品であるが、前者のライン速度
と同期しているため、前者のライン速度に制限を受け、
タンデムミルの速度は他に比し遅いが、比較例Ｂのよう
な従来の方法よりは相当速く、一次冷間圧延の強化もあ
り、光沢度は非常に良好である。

【００４７】本発明例Ｈは図１のラインで１次冷延研削
した後タンデムミル圧延後に巻取りし、新たに巻戻した
鋼板を仕上酸洗の直前に120 mmφの小径ロールで１パス
追加冷間圧延した例であるが、研削筋の平滑化が強化さ
れ、光沢度がより高い数字を示している。比較例Ｋは研
削量が過大すぎて表面硬化層の大部分が除去され、オイ
ルピット防止効果が半減した例である。

【００４８】本発明によればいづれの例もタンデムミル
のみでＺミルと同等以上の光沢度が得られることを示し
ている。本例では、SUS430鋼帯の例のみを示したが、そ
の他のステンレス鋼帯、低クロム鋼帯、Tiの薄板につい
ても同様のことが云える。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【発明の効果】本発明により、タンデム圧延によるステ
ンレス薄板の表面光沢度劣化問題と酸洗、タンデムミル
の低速操業問題とを同時に解決し、ゼンジミアミル圧延
製品と同等の光沢度を有するステンレス薄板の高速操業
方法が実現可能となった。また、高速デスケーリングと
高速タンデムミルの連結化が可能となり、従来法に比し
格段の生産性向上の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる方法を実施するための製造装置
の一例を示す説明図である。

【図２】図１の別の例を示す説明図である。

【図３】本発明における総圧下率とロール径との関係を
示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延工程、メカニカルデスケーリン
   グ工程、酸洗工程、そしてタンデムミルでの冷間圧延工
   程からなる冷延金属帯の製造方法において、 メカニカルデスケーリング工程が少なくとも一部ショッ
   トブラストによって行われ、酸洗工程の直後に、タンデ
   ムミルによる冷間圧延工程に先立って、下式の関係を満
   たすロール径と圧下率での一次冷間圧延を行うとともに
   表面層を５〜60μm 研削除去することを特徴とする表面
   光沢の良好な冷延金属帯の製造方法。 【数１】
2. 【請求項２】 前記メカニカルデスケーリング工程に先
   立って、焼鈍処理を行う請求項１記載の冷延金属帯の製
   造方法。