TWI624313B - 鋼板的冷軋方法及鋼板的製造方法 - Google Patents

鋼板的冷軋方法及鋼板的製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種用於以高能率來製造板厚精度優異的鋼板的冷軋方法。當利用循環供給軋油的方式的串列式軋機對鋼板進行冷軋時，最終機架上的輥縫導入油膜厚h、最終機架的工作輥粗糙度RN、以及最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度RN-1所表示的下述(2)式的數值成為0.5以上的方式，將軋油供給至串列式軋機。

Description

鋼板的冷軋方法及鋼板的製造方法
本發明是有關於一種鋼板的冷軋方法及鋼板的製造方法。特別是有關於適合於以高能率來製造板厚精度優異的電磁鋼板的鋼板的冷軋方法及鋼板的製造方法。
電磁鋼板用作旋轉機械等電氣設備的鐵心材料。近年來，就電氣設備的節能的觀點而言，要求鐵損更低、磁通密度更高的電磁鋼板，電磁鋼板的磁性的提高逐漸變得重要。另外，電磁鋼板通常衝壓為既定的形狀後將它們積層來用作鐵心。當積層而用作鐵心時，若製品的板厚不均大，則作為鐵心的特性劣化，因此要求與磁性同等高的板厚精度，與罐用鋼板或汽車用鋼板等相比，電磁鋼板對於板厚精度的要求嚴格。
但，先前已知藉由使板厚變薄，則電磁鋼板的磁性提高，近年來，電磁鋼板的薄化逐漸進展。若欲藉由冷軋使板厚變薄，則生產能率相應地下降，因此為了維持生產性，必須加快軋壓速度。另外，若板厚變薄，則積層時的堆積數亦變多，因此板厚不均對鐵心特性所造成的影響亦變得更大。具體而言，若發生超過3μm的板厚變動，則確認鐵心的特性劣化。
如以上所述，對於電磁鋼板的磁性提高，與先前相比，需要以優異的板厚精度來對更薄的物體進行冷軋。此時，就生產 性的觀點而言，必須以更高的速度進行軋壓，冷軋所要求的技術水準逐漸變高。
為了以高速來軋壓鋼板，即以高能率進行冷軋，較佳為使用包含多個機架的軋機的串列式軋機來進行軋壓。然而，串列式冷軋中已知，若以高速對薄物‧硬質材進行軋壓，則產生稱為顫動(chattering)的軋機振動(mill vibrating)，容易產生板厚週期性地變動的現象。經報告，顫動的發生原因大多是由潤滑不良所引起，例如於罐用鋼板等中，為了不產生如上所述的顫動現象，如專利文獻1或專利文獻2所述，揭示有將摩擦係數控制於適當的範圍內的方法。
但，為了應對越來越嚴格的製品要求，而於串列式冷軋機的軋機外殼等上設置檢測顫動的軋機振動計的情況增多。藉由設置如上所述的振動計，不僅可檢測出微小的板厚振動，能夠防止板厚精度低的製品的流出，而且亦可偵檢顫動，於成為鋼帶斷裂等大的故障之前，採取減慢軋壓速度等的對應措施，來避免斷裂。
然而，電磁鋼板中，如上所述，要求高的板厚精度，以振動計等無法檢測的微小的板厚變動的情況亦會使鐵心的特性劣化。因此，如專利文獻1或專利文獻2中記載的方法所述，於檢測摩擦係數來控制顫動的方法中，難以完全抑制電磁鋼板所要求的嚴格的板厚精度。
專利文獻3中揭示有藉由在軋機外殼上設置振動計，對 其振動進行頻率分析來檢測顫動的方法。然而，專利文獻3中記載的方法中，雖可抑制由顫動所引起的板厚精度低的製品流出至下一步驟，但難以製造板厚精度優異的製品。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特公平6-13126號公報
專利文獻2：日本專利第3368841號公報
專利文獻3：日本專利特開2015-9261號公報
本發明是鑒於所述情況而形成，目的在於提供一種以高能率來對板厚精度優異的鋼板進行冷軋的方法及所述鋼板的製造方法。
本發明者們著眼於利用串列式軋機對鋼板進行冷軋時的板厚變動與工作輥粗糙度的關係。其結果為獲知，藉由將最終機架的工作輥粗糙度、及/或最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度設為既定的粗糙度範圍，可將板厚變動抑制為3μm以下。另外亦獲知，藉由將高濃度的軋油供給至串列式軋機，能夠抑制板厚變動。即，當利用串列式軋機對鋼板進行冷軋時，藉由控制最終機架的工作輥粗糙度、最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度、以及軋油(導入油)，來抑制板厚變動，能夠以高能率來製造板厚 精度優異的鋼板，從而完成本發明。
本發明基於所述見解，特徵如以下所述。
[1]一種鋼板的冷軋方法，其特徵在於：當利用循環供給軋油的方式的串列式軋機對鋼板進行冷軋時，以由下述(1)式來計算的最終機架上的輥縫(roll bite)導入油膜厚h、最終機架的工作輥粗糙度RN以及最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度RN-1所表示的下述(2)式的數值成為0.5以上的方式，將軋油供給至所述串列式軋機。
(1)式中，A：析出(plate out)效率(-)
Q：每單位面積的軋油供給量(kg/m2)
ρ：油密度(kg/m3)
σ：材料的降服應力(Pa)
Ld：接觸弧長(mm)
R'：扁平輥半徑(mm)
V1：最終機架的輥速度(m/sec.)
V2：最終機架出側的板速度(m/sec.)
η：軋油的40℃‧常壓下的黏度(Pa‧s)
α：壓力黏度係數(1/Pa)
β：溫度黏度係數(1/℃)
T：輥縫入側的油溫度(℃)。
(2)式中，RN：最終機架的工作輥粗糙度(μmRa)
RN-1：最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度(μmRa)。
[2]如所述[1]中記載的鋼板的冷軋方法，其中將所述最終機架的工作輥粗糙度RN設為0.03μmRa以上、0.15μmRa以下，及/或將所述最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度RN-1設為0.03μmRa以上、0.25μmRa以下。
[3]如所述[1]或[2]中記載的鋼板的冷軋方法，其中於所述串列式軋機最終機架的入側設置與循環供給軋油的軋油循環系統不同的其他軋油供給系統，由該其他軋油供給系統將較所述軋油循環系統更高濃度的軋油供給至所述串列式軋機。
[4]一種鋼板的製造方法，其特徵在於：使用如所述[1]~[3]中任一項所記載的鋼板的冷軋方法來製造鋼板。
依據本發明，能夠以高能率進行冷軋來製造板厚精度優異的鋼板。
如上所述，本發明的重要條件之一為藉由將高濃度的軋油供給至串列式軋機來抑制板厚變動。例如，藉由將來自其他軋油供給系統的高濃度的軋油供給至串列式軋機(最終機架)，來降低最終機架、以及最終機架的前1個機架的軋壓負重，抑制鋼板上發生的微小的板厚變動。進而，將最終機架的工作輥粗糙度、及/或最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度規定為既定的範圍內。這亦為本發明中的重要條件。
首先，本發明中，對於達成將最終機架的工作輥粗糙度、以及最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度進行限定的條件的實驗結果進行說明。
利用包括5個機架的串列式軋機，以軋壓速度(最終機架出側的板速度)700mpm將板厚為2.0mm的電磁鋼板冷軋至整飾厚度0.25mm為止，調查板厚變動的發生狀況。軋油中，將以酯作為基油的20cSt的軋油以濃度3%來使用。此時，將工作輥的目標粗糙度設定為如表1所示。將#4std.(第4個機架，即最終機架的前1個機架)以0.10μmRa、0.20μmRa的2個水準加以組合，且 將#5std.(第5個機架，即最終機架)以0.05μmRa、0.10μmRa的2個水準加以組合，於各個條件下軋壓10圈~20圈，調查板厚變動。對於鋼板長邊方向中央且板寬中央的部位，以度盤規(dial gauge)來測定長邊方向500mm的板厚變動，將存在3μm以上的變動的情況設為板厚不良。將所獲得的結果示於表1中。
如表1所示，可知#4std.、#5std.均於工作輥粗糙度小的條件下不發生板厚變動。最終機架的工作輥粗糙度越小，認為軋壓負重越下降，對於抑制板厚變動而言有效。另外認為，最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度轉印於鋼板表面，減小最終機架入側的鋼板表面粗糙度，因此藉由減小最終機架的軋壓負重的效果，來抑制板厚變動。
繼而，所述中，對於發生板厚變動的#4std.、#5std.的工作輥粗糙度的組合的情況，由其他軋油供給系統(表1中為第二軋油系統)將濃度為8%(循環供給軋油的軋油循環系統的軋油濃度為3%)的軋油供給(導入)至#5std.的工作輥，進行同樣的軋壓，進行板厚變動的調査。此處，當進行板厚變動的調査時，使用輥縫導入油膜厚來作為表示軋油的供給程度的指標。輥縫導入油膜厚越大，於輥縫內鋼板與工作輥直接接觸的邊界潤滑部的比例變得越小，鋼板與工作輥經由軋油而接觸的流體潤滑部的比例變得越大，因此認為有助於軋壓負重的下降，對板厚變動造成影響。
輥縫導入油膜厚(h)的求出方式如以下所述。輥縫導 入油膜厚(h)是考慮到鋼板的析出膜厚(h1)，使用式(1)來計算。認為鋼板的析出膜厚(h1)是由軋油供給量(Q)與析出效率(A)來決定。另外，輥縫導入油膜厚(h)如式(1)中所示，根據軋油的黏度(η)或壓力黏度係數(α)等軋油性狀、扁平輥半徑(R')或最終機架的輥速度(V1)等軋壓條件而變化。因此，將該些加以整理，本發明中，利用式(1)來求出輥縫導入油膜厚(h)。此外，析出效率是以各個軋油供給條件來預先測定的數值。
(1)式中，A：析出效率(-)
Q：每單位面積的軋油供給量(kg/m2)
ρ：油密度(kg/m3)
σ：材料的降服應力(Pa)
Ld：接觸弧長(mm)
R'：扁平輥半徑(mm)
V1：最終機架的輥速度(m/sec.)
V2：最終機架出側的板速度(m/sec.)
η：軋油的40℃‧常壓下的黏度(Pa‧s)
α：壓力黏度係數(1/Pa)
β：溫度黏度係數(1/℃)
T：輥縫入側的油溫度(℃)。
表1中，示出各條件下的最終機架的工作輥粗糙度、最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度、計算油膜厚(輥縫導入油膜厚(h))。
關於板厚變動與最終機架的工作輥粗糙度、最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度、計算油膜厚(輥縫導入油膜厚(h))的關係進行研究，結果獲知可由式(2)來整理。於表1中一併示出式(2)的值、板厚變動發生數的結果。式(2)的數值越大，是指相對於最終機架的工作輥粗糙度以及最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度，輥縫導入油膜厚(h)即油膜變得越厚。研究結果可知，當式(2)的數值為0.5以上時，可降低板厚變動的發生率。
(2)式中，RN：最終機架的工作輥粗糙度(μmRa)
RN-1：最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度(μmRa)。
根據以上的實驗結果可知，藉由將式(2)所定義的輥縫導入油膜厚與工作輥的粗糙度(最終機架的工作輥粗糙度以及最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度)的比設為0.5以上，可抑制板厚變動。另外可知，藉由將最終機架的工作輥粗糙度設為0.03μmRa以上、0.15μmRa以下，及/或將最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度設為0.03μmRa以上、0.25μmRa以下，可進一步抑制板厚變動。此外，工作輥粗糙度的下限不需要特別限定。但是，若將最終機架的工作輥粗糙度設為小於0.03μmRa，或者將最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度設為小於0.03μmRa，則會導致工作輥的研磨負荷的增大，因此欠佳。較佳為將最終機架的工作輥粗糙度設為0.03μmRa以上、0.07μmRa以下，且將最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度設為0.03μmRa以上、0.16μmRa以下。
根據以上，藉由使用本發明的鋼板的冷軋方法，能夠以高能率來製造板厚精度優異的鋼板。
實施例1
以下，基於實施例對本發明進行具體說明。
利用包括5個機架的四重式軋機的串列式軋機對電磁鋼板進行冷軋，對板厚變動的不良發生率進行評價。於各條件下，準備100圈的Si含量：3.1質量%以上3.7質量%以下、板厚為1.8mm的電磁鋼板，以軋壓速度(最終機架出側的板速度)700mpm整飾為板厚0.25mm。
將條件示於表2中。於各條件下均每隔20圈~30圈而交換工作輥，於工作輥交換前後測定輥粗糙度，於表2中記載粗糙度(Ra)的最大值與最小值。本發明例中，根據工作輥的粗糙度，使用第二軋油系統(與循環供給軋油的軋油循環系統不同的其他軋油供給系統)，控制所計算的油膜(輥縫導入油膜厚(h))，以由式(2)定義的輥縫導入油膜厚(h)與工作輥粗糙度的比成為0.5以上的方式來設定。利用與所述相同的方法來測定板厚變動，將存在3μm以上的變動的情況設為板厚不良，將相對於整體(100圈)的比例作為不良率。
將所獲得的結果一併示於表2中。
可知，於比較例中板厚變動的不良率為4.30%~9.40%，與此相對，於本發明例中不良率降低至2.10%以下。
根據以上，除了藉由應用本發明的冷軋方法，適當地設定最終機架的工作輥粗糙度、及/或最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度以外，藉由使用第二軋油系統來適當地控制油膜厚(最終機架上的輥縫導入油膜厚)，能夠以高能率來製造板厚精度特別優異的鋼板。
[產業上之可利用性]
本發明的冷軋方法適合於要求嚴格的板厚精度的電磁鋼板。

Claims (4)

  1. 一種鋼板的冷軋方法，其特徵在於：當利用循環供給軋油的方式的串列式軋機對鋼板進行冷軋時， 以由下述（1）式來計算的最終機架上的輥縫導入油膜厚h、最終機架的工作輥粗糙度R N以及最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度R N-1所表示的下述（2）式的數值成為0.5以上的方式，將軋油供給至所述串列式軋機； [數式1]
    Figure TWI624313B_C0001
    （1）式中， A：析出效率（-） Q：每單位面積的軋油供給量（kg/m 2） ρ：油密度（kg/m 3） σ：材料的降服應力（Pa） Ld：接觸弧長（mm） R'：扁平輥半徑（mm） V 1：最終機架的輥速度（m/sec.） V 2：最終機架出側的板速度（m/sec.） η：軋油的40℃・常壓下的黏度（Pa・s） α：壓力黏度係數（1/Pa） β：溫度黏度係數（1/℃） T：輥縫入側的油溫度（℃）； [數式2]
    Figure TWI624313B_C0002
    （2）式中， R N：最終機架的工作輥粗糙度（μmRa） R N-1：最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度（μmRa）。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的鋼板的冷軋方法，其中將所述最終機架的工作輥粗糙度R N設為0.03 μmRa以上、0.15 μmRa以下，及/或將所述最終機架的前1個機架的工作輥粗糙度R N-1設為0.03 μmRa以上、0.25 μmRa以下。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的鋼板的冷軋方法，其中於所述串列式軋機最終機架的入側設置與循環供給軋油的軋油循環系統不同的其他軋油供給系統，由該其他軋油供給系統將較所述軋油循環系統更高濃度的軋油供給至所述串列式軋機。
  4. 一種鋼板的製造方法，其特徵在於：使用如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的鋼板的冷軋方法來製造鋼板。
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