JPS5844133B2 - 冷延鋼帯の連続焼鈍方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷延鋼帯、とくに冷延薄鋼帯の連続焼鈍方法に
関するものである。

従来、冷延鋼帯の連続焼鈍方法においては加熱に際し、
輻射管式バーナーによる間接加熱を行なっている。

この方法を実施する場合、冷延薄鋼帯の表面に付着して
いてそのまま焼鈍すると製品表面性状を劣化させる所の
冷間圧延油及び冷間圧延時に発生する鉄粉等を事前に除
去する必要があるため、アルカリ浸漬槽、ブラシスクラ
バー、電解脱脂槽等より成る洗浄部をライン内炉部入側
に配置しており、その結果この洗浄部の設置に伴なう設
備費の増（ライン全体の約１割）及び操業コストの増（
蒸気・水・アルカリ等）が大きな問題となっている。

かかる問題を解決するために、溶融亜鉛メツキラインあ
るいは電磁鋼板連続焼鈍ラインに採用されている直火式
バーナーによる直接加熱（以後「直火加熱」と呼ぶ）を
導入できれば、（Ｉ）その燃焼火炎及び廃ガス流による
ガスクリーニング効果により上記の洗浄部は省略できて
設備費及び操業コストが節減できさらには（１ｉ）輻射
管の耐熱温度の制約から解放されて高炉温による急速加
熱が可能となり、従って（１ｉ０炉長も短縮できて建屋
費用を含めた設備費が低減でき、また０Ｖ）炉部保全費
用の大部分を占める輻射管の整備費が不要となる等の多
大のメリットを生ずる。

しかしながら、冷延薄鋼帯の連続焼鈍において直火加熱
を採用するにあたっては、得られる製品の外観・表面性
状について配慮せねばならない。

さきにのべた如く溶融亜鉛メツキラインおよび電磁鋼板
連続焼鈍ラインにおいて直火加熱が採用されているけれ
ども、これらの製品は厚メッキあるいは絶縁皮膜をコー
ティングしたものであるから、鋼板自体の外観・表面性
状についてはあまり厳しい要求はされていない。

ところが冷延薄鋼帯の場合には、いわゆる「冷延鋼板」
としてそのまま出荷されることが多いので、表面性状に
ついては厳しい要求がある。

しかも冷延薄鋼帯は冷延鋼板として出荷されて需要家に
おいて塗装して使用されるだけでなく、製鉄所内で電気
亜鉛メッキ鋼板やターン（Ｓｎ−Ｐｂ）メッキ鋼板等メ
ッキ製品にも加工されるので、表面性状としては塗装性
（化或処理性、塗装密着性、塗装耐食性）に加え、メッ
キ性（メッキ密着性、メッキ耐食性）も重要な要素であ
る。

またもちろん冷間圧延油及び鉄粉が付着していないこと
も重要である。

同数ならば、冷間圧延油及び鉄粉の除去が不完全である
と、表面性状劣化の要因となるからである。

また外観上の問題としては、通常の表面疵に加えテンパ
ーカラー（直火加熱で生成した酸化膜が還元不足で残っ
たもの）、煤付き（冷間圧延油のバーンオフ（ｂｕｒｎ
ｏｆｆ ）残り又は直火雰囲気不適による炭素析出
）及びスケールピックアップ疵（冷間圧延時の鉄粉や直
火加熱で生成した酸化膜がハースロールにピックアップ
され、それにより生じた抑流）等がある。

本発明の目的とするところ、は、直火加熱を採用するこ
とにより設備費と操業コストを著しく低下せしめると共
に、優れた外観・表面性状を具備する冷延鋼帯を得るこ
とのできる連続焼鈍方法を提供しようとするものである
。

本発明は冷延鋼帯を直火加熱帯域を通過せしめて直接加
熱を行なう連続焼鈍方法において、直火加熱帯では排ガ
ス段階に至るまでの全燃焼過程における平均燃焼用空気
比を１．０５〜１．４０としかつ冷延鋼帯が該加熱帯を
通過する過程において鋼帯温度の上昇に応じて対応する
該加熱帯域の燃焼用空気比を漸減し、該加熱帯の最終段
階における燃焼用空気比を０．６〜１．０未満とすると
共に銅帯温度が４００〜９００℃となる如く直接加熱を
行ない、次いでこの直接加熱により生成した銅帯表面の
酸化皮膜を還元帯で６００℃以上の温度で１０秒以上に
て還元すると共に均熱し、その後冷却し、過時効処理開
始温度を５００〜４２０℃とし終了温度を３８０〜２５
０℃とする過時効処理を３０秒以上行なうことを特徴と
する冷延鋼帯の連続焼鈍方法を要旨とする。

本発明者らは、直火加熱を冷延鋼帯の連続焼鈍に採用し
た場合に、鋼帯の外観・表面性状への影響因子として直
火加熱帯域（以下直火炉という）の出口におげろ鋼帯温
度と空気比、及び還元帯における還元条件があり、とく
に直火炉出口温度と空気比の鋼板表面性状への影響が大
きいことを確めた。

すなわち直火炉出口鋼帯温度（直火加熱帯域における最
終段階の銅帯温度）が低過ぎると冷間圧延時に生成した
鉄粉の除去が不十分となり、一方高過ぎると直火炉にお
いて生成する鋼帯表面の酸化皮膜が厚くなり、次の還元
帯において還元し切れず銅帯表面に残り、いわゆる「テ
ンパーカラー」という外観不良を生じ、またたとえ完全
に還元されたとしても、一旦生成した酸化皮膜層は、多
孔質の層として残り、塗装時又はメッキ時にピンホール
を生じて第１図に示す如く塗装耐食性、メッキ耐食性を
甚だしく劣化させることが明らかにされた。

直火炉出口鋼帯温度と空気比（後述）の表面性状への影
響を第２図に示す。

第２図がら直火炉出口鋼帯温度の適正範囲は、酸化膜厚
みと残存鉄粉量から判断して４００〜９００℃に保持す
べきことが分る。

さきに述べた酸化膜の生成には空気比も大きく影響する
。

第２図から明らかなように空気比が１．０未満では直火
炉内雰囲気は微酸化雰囲気であって、 なる反応により酸化が緩やかに進行するが、空気比が１
．０を越えると遊離０２ の存在によりなる反応にて鋼
板表面は激しく酸化される。

従って、とくに板温か高くなっていて酸化が進行し易い
直火炉出口部分における空気比は１．０を越えてはいけ
ない。

一方空気比が低過ぎると熱効率が低くなり燃料消費量が
増えるので、炉の後述の傾斜燃焼法を実施するとしても
、直火炉出口空気比は０．６以上を確保すべきである。

なお、平均燃焼用空気比を１．０５ないし１．４０と定
めたのは、第２図すから明らかなように、炉の熱効率を
最適に維持するためである。

さらに、製品品質を確保しつつ、直火・炉の熱効率を上
げるため、第３図に１例を示すように直火炉入口から出
口にかげて鋼帯温度の上昇に応じて空気比を漸減する空
気比傾斜燃焼法を採用する必要がある。

従来法では空気比設定が直火炉内で一定であったので製
品品質と燃焼効率の相克に悩んでいたが、本発明に従っ
て、鋼帯温度が高く酸化反応の進行し易い直火炉出口で
は空気比を低くして酸化膜生成を抑制し、逆に銅帯温度
が低く酸化速度の遅い直火炉入口では空気比を高くして
低空気比の出口側より未燃分を含んで流れてくる燃焼廃
ガスを十分に燃焼させる傾斜燃焼法を採用することによ
って、直火炉全体としての熱効率を高度に維持しうると
共に、直火炉出口における銅帯表面の酸化膜を薄くコン
トロールすることが可能になる。

前記した如く、直火炉での加熱に際して酸化膜生成を抑
制した銅帯は次いで還元炉において還元されるが、この
還元に際して酸化膜の厚みにもよるが、例えば水素を２
〜１５％、好ましくは爆発限界を考慮して３〜６％、残
部窒素より成る還元雰囲気（露点は１０℃以下、望まし
くは０℃以下）にて、６００℃以上の温度で１０秒以上
、望ましくは３０秒以上保持すれば十分である。

前記の如く還元炉内での保持を６００℃以上で１０秒以
上とするのはこれ未満の温度と保持時間では還元が不十
分となるからである。

なお保持時間の上限は設備経済面より９０秒とするのが
好ましい。

この還元により銅帯表面の酸化膜は除去されテンパーカ
ラーのない美麗な表面性状を有する製品が得られる。

直火加熱帯での傾斜燃焼法による酸化膜生成の抑制は還
元帯におけるハースロールのスケールピンクアップを防
止するとともに、還元に要する水素濃度を低くすること
を可能にし、高価な水素原単位を低減すると共に、爆発
の危険を低減する。

とくに６％以下の水素濃度であれば爆発の危険は全くな
い。

第４図は本発明による方法で冷延鋼帯を処理する場合の
焼鈍サイクルの１例である。

直火炉出口温度Ｔ、 は前述のように生成酸化膜、残留
鉄粉の観点から４００℃以上９００℃以下にすべきであ
る。

また還元時間ｔ１ は前述のように鋼帯温度６００℃以
上での保持時間として１０秒以上、望ましくは３０秒以
上９０秒以下とする必要がある。

均熱温度Ｔ２ と均熱時間ｔ２は再結晶・粒成長の冶金
面から決定されるべきものであり、通常６００℃以上９
００℃以下において１０秒以上、望ましくは２０秒以上
６０秒（上限は設備経済面より規定される）以下の保定
か必要である。

前記した加熱、均熱に引続いて常温まで冷却すれば焼鈍
が完了する品種（例えば真空脱ガスした極低炭素材、Ｔ
ｉ等でＣを固定した材料又は複合組織型高張力鋼板等）
もあるが、通常の冷延鋼板（キャンブト鋼、Ａｌギルド
鋼）は炭化物析出のための過時効処理を施す必要がある
。

その際、過時効処理開始温度Ｔ３を５００〜４２０℃、
過時効終了塩度Ｔ４ を３８０〜２５０℃、過時効時間
ｔ３ を３０秒以上、望ましくは１分以上４分以下（上
限は設備経済面から規定される）とする。

過時効処理開始温度が高すぎると過時効処理の効果が得
られず、また過時効処理終了温度が低温となると、炭素
の析出に時間を要するので、本発明では過時効処理開始
温度およびその終了温度を前記の如く規定した。

また過時効時間が短かいと炭素の析出が不十分となるの
で、３０秒以上とする。

過時効処理後に、通常、降伏点伸びの除去、形状矯正、
又は表面粗度調整のために、０，３％以上７％以下、通
常は０．５％映上１．５％以下の伸び率で調質圧延を行
なう。

その際、銅帯温度が高過ぎては降伏点伸びが直ちに回復
し、又ワークロールのサーマルクラウンにより平坦度が
確保できず、一方鋼帯温度が低過ぎては、大気中の水分
が銅帯表面に結露するので、調質圧延温度は３０〜５０
℃とすべきである。

なお第４図においてＴ１ は直火加熱帯域出口温度、Ｔ
２は均熱温度、Ｔ３は過時効温度、Ｔ４ は過時効終了
温度、Ｔ５は調質圧延温度、ｔｌは還元時間、ｔ２は均
熱時間、ｔ３は過時効時間である。

本発明の実施例を以下に示す。

Ｃ０，０５％、ＳｉＯ，０１％、Ｍｎ０．２３％、ＰＯ
，０１４％、Ｓｏ、０１２％残部実質的にＦｅよりなる
キャンブト鋼を熱間圧延後、板厚０．８ｍｍに冷間圧延
し、連続焼鈍設備に通板した。

その際の焼鈍サイタルは第４図に示すとおりで、直火炉
出口温度は６００℃、炉内空気比分布は第３図に示すと
おりで、直火炉出口空気比は０．８、還元帯の雰囲気は
Ｈ２４％、露点−１０℃、還元時間は６００℃以上で６
０秒であった。

過時効処理は、開始温度を４５０℃、終了温度を３００
℃とし、３分間過時効処理した。

得られた製品の機械試験値（ＪＩＳ５号試験片）は下記
表１に示す如くであって、従来の輻射管式加熱炉をもつ
連続焼鈍炉で処理した製品と同水準である。

（以下「比較材」と呼ぶ）く また外観も、テンパーカ
ラー、煤付き、ピックアップ疵はな（て問題なく、表面
性状も下記表２に示す如くであって、０内に示す比較材
のデータに比べまった←遜色ない。

なお、上記各種評点は１０点満点である。

以上の実施例から明らかなように、本発明方法によれば
冷延鋼帯の連続焼鈍にあたり、高品質の製品を安価に大
量生産することができるので、産業界に稗益するところ
が極めて犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは直火炉において一旦生成した酸化膜厚み
が還元後におＬ・て製品の塗装性及びメッキ性に与える
影響を示す図、第２図ａ、ｂは直火炉操業条件の適正範
囲を示す図、第３図は本発明に従った直火炉内空気比の
分布の１例を示す図、第４図は本発明方法の実施に適し
た焼鈍サイクルの１例を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷延鋼帯を直火加熱帯域を通過せしめて直接加熱を
   行なう連続焼鈍方法において、直火加熱帯では排ガス段
   階に至るまでの全燃焼過程における平均燃焼用空気比を
   １．０５〜１．４０としかつ冷延鋼帯が該加熱帯を通過
   する過程において鋼帯温度の上昇に応じて対応する該加
   熱帯域の燃焼用空気比を漸減し、該加熱帯の最終段階に
   おける燃焼用空気比を０．６〜１．０未満とすると共に
   鋼帯温度が４００〜９００℃となる如く直接加熱を行な
   い、次いでこの直接加熱により生成した銅帯表面の酸化
   皮膜を還元帯で６００℃以上の温度で１０秒以上にて還
   元すると共に均熱し、その後冷却し、次いで過時効処理
   開始温度を５００〜４２０℃とし終了温度を３８０〜２
   ５０℃とする過時効処理を３０秒以上行なうことを特徴
   とする冷延鋼帯の連続焼鈍方法。