JPS5855532A - 高炭素冷延鋼帯の製造方法 - 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】 本発明は冷間圧延前のトップ焼鈍を省略した高炭素冷延
鋼帯の製造方法において、トップ焼鈍を施した場合より
高品質の製品を得ることができる高炭素冷延銅帯の製造
方法に関する。

Ｃを０．４０％以上含有する高炭素冷延鋼帯は従来より
刃物、ゼンマイ、バネ等の部材の製造に使用されている
が、その製造は通常打抜き、切削、曲げ等の加工により
部材を製造した後焼入れ焼戻し、ベーナイト処理等の硬
化熱処理することにより行われている。このため高炭素
冷延鋼帯め品質特性としては硬化熱処理前における加工
性および硬化熱処理後における靭性を向上させるため、
銅帯中の炭化物は球状であること、ならびに硬化熱処理
前における加工を容易にするため、軟質であることが要
求される。

しかして、このような高炭素冷延鋼帯は従来母材熱延鋼
帯の製造技術との関係上まずトップ焼鈍により銅帯全体
の硬度を均一化するとともに銅帯の組織を延性に富む球
状炭化物組織にし、その後冷関圧鴬、仕上焼鈍を行うこ
とにより製造していた。

すなわち、従来の熱間圧延技術では、高炭素熱延銅帯の
組織、硬度を銅帯内金体にわたり均一にすることは困難
であったため冷間圧延前に焼鈍を施し、銅帯全体の硬度
を均一化するとともに、銅帯の組織を延性に富む球状炭
化物組織にし、その後冷間圧延を行っていた。この焼鈍
はトップ焼鈍と称され、従来バッチ式のベル型炉で銅帯
をＡＣＩ点以下の温度に長時間均熱することにより行っ
ていた。

そして、冷間圧延後は、フェライトの再結晶と球状炭化
物粒の成長を目的とした仕上焼鈍と称せられる焼鈍を行
っていた。この仕上焼鈍も前記トップ焼鈍と同様鋼帯を
Ａｃ１点以下の温度に長時間均熱することにより行われ
てきた。

このように従来はトップ焼鈍、仕上焼鈍ともＡｃ１点以
下の温度に長時間均熱する方法がとられてきたが、これ
は次の理由によるものである。

まず、トップ焼鈍であるが、これは前述のように一帯全
体の硬度を均一化するとともに銅帯の組織を延性に富む
球状炭化物組織に変化させることを目的とするが、組織
を球状炭化物組織に変化させる代表的焼鈍方法としては
次の３方法が以前より知られている。

（ａ）、Ａｃ１点以下の温度で長時間均熱する。

稔 （ｂ）、Ａｃ１点以上の温度に均熱後瞭冷する。

（Ｃ）、Ａ１点を上下させる。

しかし、（ｂ）や（Ｃ）の方法をトップ焼鈍に採用し、
炭化物を球状に変化させようとする場合、その焼鈍温度
は極めてせまい範囲に管理せねばならぬものであった。

従って温度分布の悪いベル型炉で（ｂ）や（Ｃ）の方法
でトップ焼鈍を行ない高品質の製品を得ようとしても無
理であった。

また、仕上焼鈍は前述のようにフェライトの再結晶と球
状炭化物粒の成長を目的とするが、従来から、低炭素鋼
を含め、冷延鋼帯の製造において、フェライトの再結晶
焼鈍をベル型炉で行なう場合、磁性材料等の特殊材料以
外はＡｃ１点以下の均熱温度で焼鈍するのが常識とされ
てきた。

以上の理由で、従来法ではトップ焼鈍及び仕上焼鈍とも
Ａｃ１点以下の温度で均熱する方法がとられてきたわけ
である。

一方、近年高炭素鋼帯熱間圧延においても制御圧延が採
用され、熱延鋼帯は全体にわたり、著しく均質化される
ようになり、トップ焼鈍を行わなくとも熱間圧電後直接
冷間圧延が可能となってきた。すなわち、特開昭５４−
３２１２２号に示すように熱間圧延の際ランナウトテー
ブル上で急冷して完全に相変態を完了させるとともに、
相変態完了後の銅帯を５００〜６２０Ｃで低温巻取すし
て、銅帯全体を強靭で加工性に富む微細なパーライト組
織に均質化させた高炭素熱延銅帯は、トップ焼鈍を省略
して直接冷間圧延を行うことが可能となってきた。

しかし、この方法で製造した熱延銅帯を母材にしてトッ
プ焼鈍を省略して従来の条件で冷間圧延、仕上焼鈍して
冷延鋼帯を製造すると表１に示すように炭化物はほぼ完
全に球状化されるものの硬度が従来法より高くなり、加
工性が劣化することが判明した・　　　　　表　１ 注１）、調査冷延鋼帯は重量約１０トンのもの１０コイ
ル。

注２）、熱延における巻取温度は５７０〜６００ｔｌ’
。

注３）、焼鈍温度はペース温度。

注４）、炭化物の球状化率は全炭化物に対する球状化し
ている炭化物の面積百分率で ある。

すなわち、従来法ではトップ焼鈍で銅帯の均質化と炭化
物の球状化をはかり、仕上焼鈍でフェライトの再結晶と
球状炭化物粒の成長をはかつていたわけであるが、トッ
プ焼鈍を省略して銅帯を製造する場合、仕上焼鈍だけで
炭化物の球状化、球状炭化物粒の成長、及び、フェライ
トの再結晶を同時に行わなければならず、従来法に比べ
炭化物粒及びフェライト粒とも小さく、硬度が従来法よ
り高くなったわけである。

そこで本発明者らは、前記方法により製造した熱延銅帯
を母材としてトップ焼鈍を施さなくともトップ焼鈍を施
した場合と同等以上の品質の高炭素冷延鋼帯を得る方法
について種々研究した結果、冷間圧延において圧延率２
０％以上の冷間圧延を施し、その後ベル型炉にてＡｃ１
点以上、７７０ｃ以下の温度で焼鈍すればトップ焼鈍を
施した場合より高品質の製品が得られることを見出した
。

以下本発明の詳細な説明する。

先に述べた如くベル型炉にて球状化焼鈍を行う場合、従
来より行われできた前冷延のないトップ焼鈍ではＡｃ１
点以上の温度で焼鈍することは、焼鈍温度範囲がせまい
ため困難であるとされてきたが本発明者らは、この問題
を冷間圧延率との関係において種々調査した結果前記熱
延銅帯を母材とする場合、冷間圧延率を２０％以上にす
れば、Ａｃ１点以上における焼鈍温度範囲は拡大され、
温度分布の悪いベル型炉でもＡｃｉ点以上の温度で仕上
焼鈍可能であることを見出した。

第１図はこの焼鈍温度範囲の拡大を図示したもので、調
査冷延鋼帯は表２に示す、化学成分のＳ　Ｋ　５゜熱延
鋼帯で、前記方法により熱間圧延して組織を均質化させ
たものから小片を切出し、これを３０〜５０％圧延率で
冷間圧延し、その後下記条件で仕上げ焼鈍を行ったもの
である。

表　　２ 注）、　Ａｃｉ点は３　ｃ／ｆｎｉｎ　ｔｎ葬’ｔＡＬ
庵−７”　Ｊｌｌ　ｆした。

焼鈍条件 （１）焼鈍炉、５０■σ×５００■の小型管状炉（２）
昇温速度、５　Ｃ／ｂｒ （３）均熱温度、７００Ｃ，７２０Ｃ，７４０ｔｌ’、
７６０Ｃ１（４）均熱時間、１０ｈｒ （５）降温速度、Ｉ　Ｑ　Ｃ／ｈｒ 注）、昇温速度、降温速度はベル型炉の焼鈍における鋼
帯内質部の昇温、降温速度に準じた。

第１図の（５）〜Ｑはそれぞれ均熱温度が７０　Ｏｒ。

７２０ｔｌ”、７４０Ｃ，７６０ｔ：’の場合を示して
いるが、硬度は均熱温度がＡｃ１点より低い７２０Ｃ１
７００Ｃの場合、冷間圧延率の増加に伴って低下するも
のの、いずれもトップ焼鈍を施した場合の硬度（Ｈｖ１
７４）より高い。しかし均熱温度がＡｃｔ点より高い７
４０Ｃす７６０Ｃの場合、硬度はＨｖ１６０程度まで低
下し、トップ焼鈍を施した場合より低硬度となる。

一方炭化物の球状化に関しては、炭化物粉の大きさには
差があったが図示の如く、いずれの均熱温度においても
高い球状化率を示している。

従って前記方法で製造した熱延鋼帯を母材とした場合、
仕上焼鈍温度はＡｃ１点より約３０Ｃ高（することがで
き、この温度範囲であればベル型炉でも工業的に仕上焼
鈍可能である。

第２図はＡｃ１点以上の温度で仕上焼鈍する場合の冷間
圧延率と硬度および炭化物の球状化率との関係を示した
もので、対象冷延鋼帯は、熱延鋼帯として第１図の場合
と同一のＳＫＳ熱延鋼帯を用い、これにＯ〜６０係の冷
間圧延を施し、そのｉＲ昇昇速速度５Ｃ／ｂｒ、降温速
度１０　Ｃ／ｈｒのもとに、Ｊ・型管状炉で７４０？ｌ
？Ｘ２ｈｒの焼鈍を施したものである。

図から明らかなように、硬度は圧延率が２０％に達する
までは圧延率の上昇とともに急激に低下し、２０％以上
になるとはぼ一定になる。そしてトップ焼鈍を施した場
合より低い硬度にするに（１２０％以上の圧延率を必要
とすることが判る。

また炭化物の球状化率についても同様の傾向カーみられ
、圧延率１０ｑｂでは９０ｑｂと低く、１００％球状化
させるには２０％以上の圧延率を必要とする。第３図は
冷間圧延率に対応する球状化組織の代表的んものを示し
たもので、（８）は圧延率０％。

俣）は圧延率４０％のもので、圧延率Ｏｑｂのものには
層状の炭化物力覧多く認められるのに対して、圧延率４
０％のものは良好な球状化組織を示して℃・る。

第４図はトップ焼鈍を施す従来の製造方法で得られる冷
延鋼帯より高品質の冷延鋼帯、すなわち硬度ＨＶ１７４
以下、炭化物の球状化率９５％以上の冷延鋼帯を得るこ
とができる冷間圧延率と仕上焼鈍における均熱時間との
関係を示すものである。

この調査は第１図の場合に用いた熱延銅帯と同一のもの
を圧延率θ〜６０％で冷間圧延し、それを昇温速度５Ｃ
７ｈｒ、降温速度１０　Ｃ／ｈｒのもとにＡｃ１点以上
の温度で仕上焼鈍して、その硬度および組織を調査する
ことによ゛り行った。

第４図より圧延率１０％代でも従来の方法より高品質の
冷延鋼帯を得ることができるが、均熱温度範囲はせまく
、ベル型炉で焼鈍するには不適当である。しかし圧延率
が２０％以上になるとＡＣ３点（７２８Ｃ）より７７０
Ｃまで均熱温度範囲は拡大され、ベル型炉でも十分焼鈍
可能となる。なお、均熱時間に関しては２０時間以内で
あれば、その長短に関係なく第４図の関係は保たれる。

以上のように熱間圧延の際ランナウトテーブル上で急冷
して相変態を完了せしめ、それを５００〜６２０Ｃで巻
取ることにより全体を均質化させた熱延銅帯を素材とし
て、トップ焼鈍を経ないで直接冷間圧延により高炭素冷
延鋼帯を製造する場合、冷間圧延率を２０％以上にすれ
ば、Ａｃ１点以上での焼鈍温度範囲は拡大されるが、こ
の拡大される理由は次の理由によるものと考えられる。

銅帯をベル型炉で７４０ＣＸ２ｈｒの焼鈍を行つた場合
の銅帯内質が受ける熱サイクルを模式的に示すと、ｔｌ
ｃｓ図のようｋなる。図において、直線（１）は昇温過
程であるが、この昇温過程においては昇温速度がたとえ
ば５Ｃ／ｈｒの如く遅いので、銅帯はＡｃ１点（７２８
Ｃ）になるまで長時間かかり、実質的にはＡｃ１点以下
の温度で焼鈍されたのと同等の効果を受ける。

一方冷延鋼帯がＡＣＩ点以下の温度で焼鈍される場合、
焼鈍後の組織は冷間圧延率により変化し、圧延率が大き
い程その受けた歪により炭化物は均一にかつ大きく球状
化される。例えば圧延率θ％のものと、４０％のｔｏと
をＡｃ１点より急冷した場合、その組織は第６図の（５
）、（ロ）の如くなり、０％のものは炭化物が小さく、
一部層状のものも存在する。しかし４０％のものは炭化
物が大きく、均一化されている。この傾向はとくに本発
明の如く、微細パーライト組織の熱延鋼帯を母材とする
場合顕著に現われる。

しかしてこのようＶＣ，シて析出した炭化物はＡｃｔ点
以上に加熱されるとオーステナイト組織中に固溶化され
るが、Ａｃ１点以上で均熱後徐冷して球状化焼鈍を行う
方法においては直線（２）の均熱過程において、この炭
化物が一部未溶解のまま残存することが必要である。

しかし炭化物はその形状が球状より層状の方が、またそ
の大きさが小さい程オーステナイト組織に固溶化されや
すいものである。従って圧延率の低い場合は容易に固溶
化されるので焼鈍温度範囲はせま（なり、逆に圧延率の
高い場合は固溶化されにくいので焼鈍温度範囲は広くな
るものと考えられる。

実施例 熱間圧延の際ランナウトテーブル上で急冷して相変態を
完了させた表３の高炭素冷延鋼帯（重量各約１０）ン）
より各製造工程に従って冷延鋼帯を製造し、その硬度と
炭化物の球状化率を調査した。

なお焼鈍はベル型炉により行い、その焼鈍（均熱）条件
は／１６１〜１５までは鋼帯のコールドポイン）、４１
６〜２０はペース温度で測定した。また硬度および炭化
物の球状化率の調査は銅帯内９ケ所について行い、硬度
はその測定値を平均した。

表３の右側に調査結果を示すが、本発明法により製造し
た冷鴬鋼帯の品質は従来法よりすぐれている。

以上の如く、本発明によればトップ焼鈍を省略しても従
来法より高品質の高炭素冷延鋼帯を得ることができる。

またトップ焼鈍の省略により工程も合理化できるので、
その分コスト低減をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱間圧延の際ランプウドテーブル上で急冷して
相変態を完了させた後ＳＯＯ〜６２０Ｃで巻取った高炭
素冷延鋼帯を母材にしてトップ焼鈍を施さず直接冷間圧
延し、その後仕上焼鈍を施した冷延鋼帯の仕上焼鈍温度
を変えた場合の冷間圧延率と硬度（Ｈｖ）および炭化物
の球状化率の関係を示すもので、（２）は焼鈍（均熱）
温度７００　Ｃ。 （ロ）は７２ｏＣ，（Ｑは７４０Ｃ，（ＩＮは７６０Ｃ
の場合である。 第２図は上記高炭素熱電鋼帯を冷間圧電、仕上焼鈍した
場合に冷間圧延率が硬度（Ｈｖ　）、炭化物の球状化率
に及ぼす影響を示すグラフである。第３図は第２図にお
いて冷間圧延率θ％、４０％の場合の冷延鋼帯組織の顕
微鏡写真で、（イ）は０％、（Ｂ）は４０％の場合を示
し、倍率はともに２８００倍である。 第４図は前記高炭業熱延銅帯をトップ焼鈍を省略して直
接冷間圧延、仕上焼鈍することにより冷延鋼帯を製造す
る場合に冷延鋼帯の硬度（Ｈｖ）を１７４以下、炭化物
の球状化率を９５〜１００％にすることができる冷間圧
延率と焼鈍（均熱）温度との関係を示す図である。 第５図は高炭素冷延鋼帯をベル型炉で７４０Ｃ１２ｈｒ
の焼鈍を行った場合に銅帯内質部が受ける熱サイクルの
模式図、第６図は第５図のＡｃ１点で急冷した場合の冷
延鋼帯の組織を示す顕微鏡写真で、（Ａ）は圧延率Ｏ％
、（Ｂ）は４０％の場合を示し、倍率はともに４０００
倍である。 特許出願人 日新製鋼株式会社 代理人 進藤　満 い、　　招３図　　３．） Ｖ５２　図 第　５　図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱間圧１１おいてランナウトテーブル上で急冷して相変
   態を完了させ、その相変態を完了した銅帯を５００〜６
   ２０Ｃで巻取った高炭素熱延銅帯を母材として、該母材
   を圧延率２０％以上で冷間圧延し、その後ベル型炉にて
   Ａｃ１点以上、７７０Ｃ以下の温度で焼鈍することを特
   徴とする高炭素冷延鋼帯の製造方法。