JPS5830930B2 - 鍍金用極薄鋼板の連続製造方法およびその設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鍍金用極薄鋼板、とくに錫またはクロム鍍金用
極薄（板厚０．１５〜０．６ｍ通常０．２５胴前後）低
炭素冷延鋼板の連続製造方法および設備に関するもので
ある。

従来鍍金用極薄鋼板（以下鍍金用原板ともいう）は、例
えば下記表１のＪＩＳＧ３３０３のぶりき釦よびぶりき
原板の調質度に規定されている如く、ロックウェルＴ硬
さくＨＲ３０Ｔ）に則応してＴ１からＴ−６迄の７種類
に区分されて製造されている。

表１かられかるように製品の硬さは極めて挾い範囲に納
めなければならず、また製品用途としての食缶等が最近
の高速連続成形に耐えるために、上記硬さと共に、表面
平滑度の均一性、そして良好な平坦度と表面性状、さら
に表面疵の極めて少ないことが要求される。

ところで、近年冷延鋼帯の処理方法として、連続焼鈍方
式が採用されるようになったが、鍍金用原板については
連続焼鈍方式により軟質材（ＴＩ−Ｔ−３）が製造でき
ないところから、箱焼鈍方式によらざるを得す、従って
連続焼鈍方式を採用するとしても、軟質材については箱
焼鈍設備を必要とするため、鍍金用原板の製造のための
工程が複雑化するという難点があり（第１図の工程図参
照）、また箱焼鈍方式による場合は製品の硬度の板肉お
よび鋼帯長方向のバラツキが大きいという欠点がある。

（第１図の工程図参照）。昔た従来の連続焼鈍方式、箱
焼鈍方式のいずれも、調質圧延工程およびコイル準備工
程が、焼鈍工程とは別工程であるため工程が複雑である
という難点があるほかに、焼鈍後メッキする丑での在庫
期間が長く（箱焼鈍２５日、連続焼鈍：２日）、しかも
焼鈍直後は鍍帯温度が約１００’Ｃ近くあるため、５０
°Ｃ近辺寸で長時間かけて冷却される間に酸化膜が生成
してメッキ性を低下せしめるという欠点がある。

本発明の目的とするところは、連続焼鈍工程、調質圧延
工程ならびにコイル準備工程をインラインで実施して工
程を統合すると共に、素材と焼鈍サイクルの選択により
軟質材から硬質材までの全製品を一つのプロセスで製造
することが可能でありしかも硬度分布ならびに表面性状
のすぐれた鍍金用原板を製造しうる方法、！、−工び設
備を提供しようとするものである（第２図参照）。

本発明の要旨とするところは下記のとかりである。

（１）低炭素極薄冷延鋼帯を再結晶温度以上に加熱した
後、該温度にかいて１０〜９０秒間均熱し、次いで４２
０〜６００℃の範囲の温度迄５〜ｂ 温度から２５０〜３８０°Ｃの範囲の温度迄銅帯温度を
漸減しながら３０秒〜５分間保定する傾斜過時効を施し
、しかる後５０ ’Ｃ以下の温度迄二次冷却し、次いで
３分以内に乾燥状態の銅帯を１，５％以下の伸率での二
段調質圧延卦よび検査精整を行なうことを特徴とする鍍
金用極薄鋼板の連続製造方法。

（２）表面清浄部、間接加熱装置を備えた加熱帯、間接
加熱装置を備えた均熱帯、間接冷却装置を備えた一次冷
却帯、傾斜過時効帯および二次冷却帯からなる竪型連続
焼鈍ρに、ルーパーを介して二基連続の調質圧延工程よ
び検査精整部を順次配設したことを特徴とする鍍金用極
薄鋼板の連続製造設備。

以下本発明の構成について第２図卦よび第３図により詳
細に説明する。

まず、焼鈍サイクルを第３図に示すが、均熱保定時間を
再結晶温度以上で１０〜９０秒と規定したのは、１０秒
未満では再結晶が完了せず、一方９０秒を超えると再結
晶粒の過大長を招くと共に、いたずらに設備費を増大す
るからである。

好ましい保定時間は１５〜４０秒である。

−次冷却速蜜を５〜ｂ は、５°Ｃ／秒未満では過時効を短時間で完了させるた
めに必要な固溶Ｃの十分な過飽和度が達成されないから
であり、１００８０７秒を超えると析出炭化物が過度に
微細化して硬化し、他方とくに鍍金用原板のような極薄
材においては銅帯に熱歪による中伸び、耳伸びのような
形状不良が発生するからである。

好オしぐば１０〜ｂである。

過時効処理に分いて傾斜過時効方式を採用したのは、Ｃ
の拡散速度が高温はど速く、他方Ｃの平衝固溶限は低温
であるほど小さいので、初期の高温度においてばＣの拡
散速度が速いことを利用して短時間に固溶Ｃを成るレベ
ルまで低減し、後期の低温にかいては、残留した固溶Ｃ
を徐々に炭化物として析出さぞ平衡固溶限の固溶Ｃ濃度
に近づけながら、平衡固溶限の十分低そ温度域に導いて
固溶Ｃ濃度をできるだけ効率よく短時間に低下せしめる
ためである。

すなわち高温過時効と低温過時効の長所だけを有機的に
結合さぞて、過時効処理を短時間に効果的に行なうため
である。

過時効開始温度を４２０〜６００℃と規定したのは、４
２０℃未満では固溶Ｃ（７）拡散速度がかそくなって、
炭化物の析出が短時間では十分に行なわれ難くなり、他
方６００℃を超えると固溶Ｃの飽和度（平衡固溶限）が
高くて炭化物の析出が行なわれない力）らである。

好筐しい範囲は４５０〜５００℃である。

過時効終了温度を２５０〜３８０℃と規定したのは、２
５０℃未満では固溶Ｃの拡散速度が釦そすぎて短時間で
の過時効の目的が達成されず、他方３８０℃を超えると
、固溶Ｃの飽和度が高過ぎて残存する固溶Ｃ濃度が高く
なるからである。

好ましい範囲は３００〜３５０℃である。

過時効処理の保定時間を３０秒〜５分と規定したのは、
３０秒未満では固溶Ｃの析出が完了ぐず、他方５分を超
えても炭化物の析出はあまり進展しないことのほかに炉
長が徒らに長くなって設備費の低減の目的にそぐわない
からである。

好筐しくＵ１分〜１．５分である。

以上の焼鈍及び過時効条件はいずれにせよ、事後の調質
圧延、メツキリフロ一工程との兼合で所望の調質度が得
られるように素材に応じて選択される。

本発明に適用される鋼種としてはキャップド鋼、リムド
鋼、アルミキルド鋼等があげられうる。

素材の熱延仕上げ温度は高温仕上げ（Ａｒ３点以上）あ
るいは低温仕上げ（７００℃Ａｒ３点）の倒れでもよく
、唸た捲取温度は高温捲取もし←は低温捲取の何れでも
採用されつる。

かくして得られた熱延板の冷延圧下率は４０〜９８係、
好昔しくば７０〜９５係であるのが有利である。

二次冷却後の温度を５０℃以下と規定した理由は、５０
℃以下が調質圧延に好ましい温度であるからである。

好ましくは３０〜４５°Ｃであるが、冷却速度は過時効
がすでに完了しているところからとくに規定する必要は
ない。

但し冷却媒体として水を用いる場合［ｉ、高窒素含有材
にとっては二段冷却方式を採用して、第一段冷却後に釦
いて例えば〜９０℃ＸＩＯ秒の低温過時効を行うのが有
利である。

な１−５０℃以下と規定した理由をさらに詳細に述べる
と、事後の調質圧延において鋼帯温度が５０℃を超えて
いると、ワークロールクラウンの変動（サーマルクラウ
ン）が起り、調質圧延による形状矯正効果が達成されな
いからであり、また捲取後に鋼帯温度が５０℃を超えて
いる時間が長いと、とくにキャップド鋼の場合に歪時効
、すなわち降伏点の上昇、延性（伸び）の低下、降伏点
伸びの回復が生起するからである。

二次冷未後、調質圧延および検査精整（トリミング＋検
査子捲取）までの時間を３分以内としたのは、３分を超
えると銅帯表面に酸化膜が生成してメッキ性が低下する
力）らである。

３分以内に捲取れば銅帯表面がかかわれるので酸化が抑
制されさらに塗油すれば酸化抑制に一層効果がある。

従来、箱焼鈍法では焼鈍炉で１００−１５０℃の温度に
卦いて脱力バーし、その後に２〜５日を要して防錆冷却
しても、５０〜１５０℃の温度範囲にある時間が長いの
で銅帯表面の酸化は避けられなかった。

また連続焼鈍法の場合も、やはり１００’Ｃ前後で捲取
り後、調質圧延前面で放冷しており、同様に５０〜１０
０℃の温度範囲にある時間が長く銅帯表面の酸化は避け
られなかった。

本発明に従えば銅帯表面の酸化が避けられるので、メッ
キに際して酸洗工程を必要としないかまたは従来より酸
濃度が低くて剤む。

従っていずれにしても酸洗コストが低減できるという著
しい利点がある。

調質圧延の目的は、■降伏点伸びの除去、■形状矯正、
そして■表面粗度の調整（通常は光沢（平滑）仕上げ）
であり、この為、１．５係以下の伸率を銅帯に付与しな
がら圧延する。

本発明の調質圧延工程にかいて二段調質圧延を採用した
理由は、極薄手で圧下しにくい鋼帯に二基の圧延機間で
約５〜１５Ｋｑ／ｍｍ２の大張力を与えるためと、第一
段の調質圧延において高粗度のダルロールのノツチ効果
により鋼帯表層部を若干変形さぞ、第二段の調質圧延に
釦いて平滑な表口を持つブライドロールにより表面平滑
化を効果的に行なうためである。

その際乾燥状態でのドライ圧延のほうが表面平滑化のた
めＶＣは好適である。

なお、二段調質圧延の代りにブライドロールによる一段
調質圧延＋レベリングという方法もあるが、これは前記
調質圧延の目的のうと形状矯正は「引張」により達成で
きても、ドライ圧延では「圧下」を加えるることができ
ず、降伏点伸びの除去と表口平滑化は困難である。

次に本発明の実施設備の一例につハて第４図により説明
する。

第４図において１は捲戻機、２は溶接機、３は表面洗浄
部、４は入側ルーパー、５は入側フＩＪ −ループ、６
は加熱帯、７は均熱帯、８は一次冷却帯、９は過時効帯
、１０は二次冷却帯、１１は出側フリーループ、１２は
出側ルーパー １３は二基連続調質圧延機、１４はトリ
マー １５は検査装置、１６は塗油機、１７ぽ切断機、
１８は捲取機である。

上記の設備にかいて、本発明の主構成部は加熱帯６、均
熱帯１、−次冷却帯８、過時効帯９、二次冷却帯１０（
之等はすべて竪型）、出側ルーパー１２、二基連続調質
圧延機１３釦よび検査精整部（トリマー１４、検査装置
１５、塗油機１６、切断機１７）である。

加熱帯６、均熱帯７、−次冷却帯８、過時効帯９、二次
冷却帯１０の構成にあっては、次の事項を前提としなけ
ればならない。

（１）鍍金用原板として焼鈍される関係上、表面性状が
厳しく、特に酸化膜の存在をきらうので、出来るだけ酸
化膜の生成を防止する必要がある。

（２）鍍金製品は通常パ光沢仕上げ”が多く、表面が平
滑であることを要求される。

（３）極薄鋼板であるので熱歪で形状がくずれ易くかつ
調質圧延等で矯正やることが困難である。

以上の如き前提要件にもとづき加熱帯６はラジアントチ
ューブ方式を用いる間接加熱の構成とする。

その理由は直火式では表面酸化し、かつ火炎が接触する
と熱歪を生起するからである。

昔た炉内雰囲気としては全炉内を通して光輝焼鈍用雰囲
気（例えばＮ２＋Ｈ２（２〜６係））を用いるが、間接
加熱の採用によりＨ２濃度は低く抑えることが出来、ま
たこれは爆発防止の観点からも好捷しい。

均熱帯７も加熱帯６の場合と同様な理由から例えば炉壁
ヒーターエレメント方式の如き間接加熱の構成とする。

一次冷却帯は、ガスジェットクーラ一方式等による間接
冷却が行なえる構成とする。

その理由は以下のとかりである。

（１）冷却水による鋼帯の直接冷却では、冷却速度が最
高２０００℃／秒にも達し、析出炭化物が過度に微細化
して延性が劣化し好筐しくない。

（２）直接水冷によるととくに極薄材では熱歪による形
状不良（ヒートバックル）が生ずるかそれがあり、銅帯
の良形状性を維持することが困難である。

（３）また水冷では均熱温度（例えば６００〜７００’
Ｃ）から４００℃附近までの冷却の間に水蒸気酸化（Ｈ
２０→２〔田＋〔Ｏ〕）による酸化膜の生成があり、こ
れを酸（ＨＣｌ等）によって除去する必要があるが、こ
れは鍍金原板としては好筐しくない。

とくにライン停止時には、−次冷却帯、酸洗槽にあった
鋼帯部分は不均一な酸化を受けるためあとで除去する必
要があり、歩留落ちの原因となる。

（４）水冷では鋼帯温度が１００℃以下に低下してしま
うので過時効のために再加熱が必要となり、製造費増大
の原因となる。

次に過時効帯９ば、鋼帯の表面酸化を防止する意味に卦
いて、ヒーターエレノント式等による間接加熱及び／又
はガスジェットクーラー、クーリングチューブ式等の間
接冷却が行なえる構成とする。

間接加熱は立上り時の過時効炉の炉温上昇の除勢よび炉
壁からの放冷が過大と々る際に用いられ、間接冷却は炉
壁からの放熱が過少である場合に用いられる。

二次冷却帯１０はガスジェットクーラー等による間接冷
却及び／または水冷等による直接冷却が行なえる構成と
するが、鋼帯表桶の酸化防止の観点からは間接冷却が望
ましい。

な卦直接冷却する場合には鋼帯温度が３００℃以下から
の冷却に限るように配慮すべきである。

その帰冷却後の鋼帯の乾燥を乾燥機を用いて十分に行な
わないと出側ルーパー以降で錆が発生するかそれがある
ので注意すべきである。

筐た直接冷却あるいは間接冷却のいずれにせよ、最終段
階で調質可能温度（〈５０℃）筐で冷却するには、多く
の場合冷凍機の使用が必要である。

その際例えばガスジェットクーラ一方式にかいては冷媒
との熱交換により冷水を得、之を雰囲気ガスと熱交換し
て、低温の雰囲気ガスを得て、之を鋼帯の冷却に使用す
る。

出側ルーパー１２は、竪型ないしは横型のいずれでもよ
いが調質圧延ロールの組替時間（約２分）を確保する容
量が必要である。

なお竪型の場合にはストランド数が多くなり、鋼帯の形
状にもよるが鋼帯蛇行のかそれがある。

調質圧延機１３は二基連続の構成とされ、調質圧延機と
しては例えば四重圧延機が用いられうる。

ビルトインのための対策としては図に示す如く二基連続
調質圧延機１３の入側及び出側にプライドルロール１３
，１３ を配置する。

本発明に従って調質圧延機を二基連続とした理由は、薄
手で圧下により変形しにくい鋼帯に対する対策として第
一段圧延機と第二段圧延機との間で鋼帯に大張力（５〜
１５ Ｋｇ／ −）を与えるためと、第一段圧延機のワ
ークロールのロール粗度を高粗度として、この高粗度の
ダルロールにより鋼帯表層部を若干変形させて変形抵抗
をさげる効果を与え、その上で第二段の圧延機の平滑な
ブライトロールで鋼帯表層部を平滑に仕上げるためであ
る。

その際表面平滑化のためには乾燥状態でのドライ圧延が
好筐しい。

なか上記しご二基連続調質圧延機を本発明に従って連続
焼鈍設備の後面にビルトインするためには次の如き配慮
が必要である。

（イ）圧延機ワークロールの組替 （１）ブツシュアウト式ロール迅速組替装置を使用する
。

（２）すでに述べた如く出側ルーパー１２は、組替時間
を約２分程度確保しうる構成とする。

（ロ）最終冷却（二次冷却） 既述の如く二次冷却帯１０の出口で調質圧延可能温度（
５０℃以下）筐で冷却する。

次に検査精整部について説明する。

図にかいて検査精整部は二基連続トリマー１４、検査装
置１５、塗油機１６、切断機１１からなる。

トリマー１４をタンデム配置としたのは、例えば事後の
電気錫メツキラインにかいてインライントリマーがない
場合を考えたからである。

検査装置１５は例えば検定台、両面ミラー、ピンホール
検出器、ガンマ−線板厚計、光電式巾計等の全部又は一
部を備える。

塗油機１６は製品が鍍金用原板として製鉄所外に出荷さ
れる場合に使用され、通常静電式の極薄塗布用のものが
用いられうる。

本発明の設備にかいては、前記した主要構成要素のほか
に以下の付帯要素が設けられる。

すなわち入側にかいて捲戻機１、溶接機２、表面洗浄部
３、入側ルーパー４、入側フリーループ５が設けられる
。

とくに表面洗浄部３ば、加熱帯６、均熱帯Ｔが間接加熱
方式を採用している関係で、所謂ガスクリーニング効果
はあまり期待できないので、鋼帯表面に残留している冷
間圧延時の残留圧延油及び鉄粉の除去のために必要であ
る。

表面洗浄部３にかける工程は例えばアルカリ浸漬リアル
カリブラッシング（マクラバー）→醒解脱指→温水ブラ
ッシング（スクラバー）→温水浸漬（リング）→水切り
（リンガ−ロール）→乾燥（熱１虱ドライヤー）からな
る。

筐た炉の入側で、入側ルーパー４に続いて設けられる入
側フリーループ５ば、入側の張力変動、とくに入側ルー
パー４のキャリッジ移動の張力変動が炉内に持込まれて
、鋼帯破断、ヒートバックル、鋼帯蛇行の原因とならな
いようにするためのものである。

この入側フリーループ５の前後にはフリーループの直前
直後の張力調整のためにプライドルロール５，５ が配
設される。

この入側フリーループ５は設置されるのが好ましいが、
電気制御の精密な実施により、張力変動が炉内に持込筐
れないならば必ずしも必要ではない。

炉の出側ＫＳ−いて、既述の出側ルーパー１２の前面に
出側フリーループ１１が設けられる。

この出側フリーループ１１は入側フリーループ５の設置
目的と同一である。

この出側フリーループ１１の直前、直後にはプライドル
ロール１１，１１“が設けられる。

この入側フリーループ５と同様な理由で出側フリールー
プ１１は必要に応じて設けられうるものである。

以上、本発明の構成について詳細に説明したが、本発明
による効果について従来法との比較において説明する。

前提条件は以下のとかりである。

上記した前提条件にもとづき表３に示される各項目につ
いて、本発明の場合を１として従来法と対比した結果を
同じく表３に示す。

なふ・、設備投資額については表４に設備投資項目の例
を、用地面積については第５図に工場レイアウトの例を
示す。

第５図の記号Ａ−１〜Ａ−６及びＢは表４の各々に対応
する。

上記表３から明らかなように、表３に示すすべての項目
について本発明の効果が従来法に対比して顕著に優れて
いることが分る。

次に本発明の方法を具体的実施例にもとづいて説明する
。

転炉によって表５に示す工うな組成のキャップド鋼を溶
製し鋼塊とした後、分塊工程を経て鋼片となし、２．３
ｒｒｒｒｎの板厚に熱間圧延し、コイルに捲取った。

次いで酸洗後、板厚０．３５ｙ＋＋ｍまで冷間圧延（圧
下率８５％）した上で本発明による連続焼鈍設備に通板
した。

通板条件は過時効炉中鋼帯長さ６７５ｍ、出側ルーパー
長１９０ｍ、炉の送行速度４５０ ｍ／ｍｉｎであった
。

その際、輻射管式加熱帯に卦いて７００’Ｃ４で加熱し
、次いでヒーターエレメント式均熱帯に釦いて２０秒間
均熱し、次いでガスジェットクーラ一式１次冷却に釦い
て２０℃／秒の冷却速度で冷却した後、４５０℃から３
００ ’Ｃ寸で９０秒間の傾斜過時効を行ない、しかる
後冷凍機を接続したガスジェットクーラ一式二次冷却帯
にて４０８Ｃ１で冷却した後３０秒以内に、２基連続調
質圧延機により乾燥状態において１ずダルロール次いで
ブライドロールにより調質圧延し１０係の伸率を与え、
次いで検査精整を行ない鍍金用原板として捲取った。

その銅帯の表面酸化膜ば１００Ａ以下であった。

しかる後、電気錫鍍金ラインに通板ぜしめ、両面に５．
６９／ｍ”の錫を付着せしめた後リフロー処理を施して
光沢仕上げ製品として捲取った。

この際、ライン内の酸洗装置は使用しなかった。

この錫鍍金鋼板の硬−１表６の通りであり、コイル全長
が所望の調質度（Ｔ −２−）に納められている。

表 錫鍍金後の製品硬さくＨＲ３０Ｔ） さらに、その表面の光沢度は十分であり、形状も良好で
極めて平坦であり、且つ表面疵もほとんどなかった。

即ち、本発明の方法に【れば均−且つ高品質の鍍金用原
板、そして鍍金製品が得られることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法による鍍金用極薄鋼板の製造プロセスの
説明図、第２図は本発明による鍍金用極薄鋼板の製造プ
ロセスの説明図、第３図は従来の連続焼鈍サイクルと本
発明の焼鈍サイクルを示す図、第４図は本発明の設備の
一実施例を示す図、第５図は従来法と本発明法との工場
レイアウトの例を示す図である。 １・・・捲取機、２・・・溶接機、３・・・表面洗浄部
、４・・・入側ルーパー、５・・・入側フリーループ、
６・・・加熱帯、７・・・均熱帯、８・・・−次冷却帯
、９・・・過時効帯、１０・・・二次冷却帯、１１・・
・出側フリーループ、１２・・・出側ルーパー、１３・
・・調質圧延機、１４トリマー １５・・・検査装置、
１６・・・塗油機、１７・・・切断機、１８・・・捲取
機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低炭素極薄冷延鋼帯を再結晶温度以上に加熱した後
   、該温度にかいて１０〜９０秒間均熱し、次いで４２０
   〜６００℃の範囲の温度迄５〜１００’Ｃ／秒の冷却速
   度で一次冷却した後、該温度から２５０〜３８０’Ｃの
   範囲の温度迄銅帯温度を漸減しながら３０秒〜５分間保
   定する傾斜過時効を施し、しかる後５０℃以下の温度迄
   二次冷却し、次いで３分以内に乾燥状態の鋼帯を、１．
   ５％以下の伸率での二段調質圧延訃よび検査精整を行な
   うことを特徴とする鍍金用極薄鋼板の連続製造方法。 ２ 表面清浄部、間接加熱装置を備えた加熱帯、間接加
   熱装置を備えた均熱帯、間接冷却装置を備えた一次冷却
   帯、傾斜過時効奇警よび二次冷却帯からなる堅型連続焼
   鈍枦に、ルーパーを介して二基連続の調質圧延機および
   検査精整部を順次配設したことを特徴とする鍍金用極薄
   鋼板の連続製造設備。