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技術 鋼帯の圧延方法および高張力冷延鋼帯の製造方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 川井孝将木村幸雄
出願日 2007年6月8日 (13年6ヶ月経過) 出願番号 2007-152357
公開日 2008年12月18日 (12年0ヶ月経過) 公開番号 2008-302393
状態 特許登録済
技術分野 金属圧延一般
主要キーワード 高張力材 材料移動 高張力鋼帯 軟鋼材 要求範囲 矯正荷重 形状矯正後 せん断機
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

980MPa以上の引張強度を有する高張力冷延鋼帯に対して、大掛かりな設備や煩雑な管理を必要とすることなく、調質圧延による形状矯正負荷を増大させることなく、所定の平坦度及び表面平均粗さを鋼帯に付与し得る鋼帯の圧延方法および高張力冷延鋼帯の製造方法、特に、平坦度と耐型かじり性に優れる高張力冷延鋼帯の製造方法を提供する。

解決手段

冷間圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが0.5μm以上2.0μm未満の範囲となるように冷間圧延を施した後、表面平均粗さRaが3.0μm以上10.0μm以下の範囲のワークロールを備えた1以上の圧延スタンドからなる調質圧延設備を用いて、調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが、調質圧延前と比較して1.0μm以上増加するように調質圧延を施す。

概要

背景

近年、鋼帯高付加価値化に伴って、強度に優れる高張力鋼帯需要が増加している。高張力鋼帯は一般軟鋼材よりも変形抵抗が大幅に高いため、冷間圧延での形状制御がより困難となり、次工程での形状矯正を必要とする鋼種が増加している。また、冷間圧延後に連続焼鈍設備において焼入れ焼戻しを施すことにより製造する高張力鋼帯は、冷間圧延時に形状をフラットにしておいても、焼入れ時の熱応力変態に伴う変形により形状不良が発生する場合がある。強度をより高くするためにマルテンサイト体積率を高くするほど変形しやすく形状が悪くなりやすい。

要求範囲外れる形状、つまり形状不良となった場合には、次工程以降で通板不可能となったり、鋼帯から切り出した鋼板プレス成型する際に金型の所定の位置にセットできなくなるといった不具合が発生する場合がある。そこで、形状不良が発生した場合には、形状矯正を施して、要求範囲内の形状とする必要がある。形状矯正は、例えば、調質圧延機により、圧下率1%程度の軽圧下を鋼帯に施すことにより行われる。しかし、引張強度が980MPa以上の高張力冷延鋼帯に対して形状矯正に必要な伸び率を付与するためには、鋼帯の変形抵抗が高いために非常に大きな矯正荷重が必要となる。特に、板厚1.0mm以下の薄物材に対して形状矯正に必要な伸び率を付与しようとした場合、既存の設備では困難な場合がある。

上記のような問題に対して、特許文献1では、所定温度温間域において所定の歪み速度調質圧延を行うことにより、矯正荷重の低減を実現して硬質材の調質圧延を可能とする技術について開示されている。

一方、鋼帯から切り出した鋼板に対して連続的にプレス加工を行うと、プレス金型絞り込まれた部分に加工方向線状疵が発生する場合がある。この線状疵は、素材である鋼板とプレス金型との接触により発生するもので、形状的には加工方向に深みのあるかき疵を呈する。このかき疵を一般的に「型かじり」と称している。

鋼板の高強度化に伴い、プレス成型時の荷重が増大し、鋼板とプレス金型との接触面圧が非常に高くなり、型かじりが発生しやすくなることが問題となっている。

上記のような問題に対して、特許文献2では、耐型かじり性、つまり、「型かじり」が発生しにくい特性を向上させるために、冷間圧延の最終スタンドにてダルロールによる圧延を行い、鋼帯の表面粗度の作り込みを実施している。
特開平10−5809号公報
特開2006−7233号公報

概要

980MPa以上の引張強度を有する高張力冷延鋼帯に対して、大掛かりな設備や煩雑な管理を必要とすることなく、調質圧延による形状矯正の負荷を増大させることなく、所定の平坦度及び表面平均粗さを鋼帯に付与し得る鋼帯の圧延方法および高張力冷延鋼帯の製造方法、特に、平坦度と耐型かじり性に優れる高張力冷延鋼帯の製造方法を提供する。冷間圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが0.5μm以上2.0μm未満の範囲となるように冷間圧延を施した後、表面平均粗さRaが3.0μm以上10.0μm以下の範囲のワークロールを備えた1以上の圧延スタンドからなる調質圧延設備を用いて、調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが、調質圧延前と比較して1.0μm以上増加するように調質圧延を施す。

目的

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、980MPa以上の引張強度を有する高張力冷延鋼帯に対して、大掛かりな設備や煩雑な管理を必要とすることなく、調質圧延による形状矯正の負荷を増大させることなく、所定の平坦度及び表面平均粗さを鋼帯に付与し得る鋼帯の圧延方法および高張力冷延鋼帯の製造方法、特に、平坦度と耐型かじり性に優れる高張力冷延鋼帯の製造方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
2件

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請求項1

980MPa以上の引張強度を有する鋼帯圧延方法であって、冷間圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが0.5μm以上2.0μm未満の範囲となるように冷間圧延を施した後、表面平均粗さRaが3.0μm以上10.0μm以下の範囲のワークロールを備えた1以上の圧延スタンドからなる調質圧延設備を用いて、調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが、調質圧延前と比較して1.0μm以上増加するように調質圧延を施すことを特徴とする鋼帯の圧延方法。

請求項2

調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが3.0μm未満となるように調質圧延を施すことを特徴とする請求項1に記載の鋼帯の圧延方法。

請求項3

冷間圧延を、最終スタンドに表面平均粗さRaが0.5μm以上2.0μm未満の範囲のワークロールを備えたタンデム冷間圧延設備を用いて、粗度転写率0.6以上により行うことを特徴とする請求項1または2に記載の鋼帯の圧延方法。

請求項4

請求項1乃至3のいずれかに記載の鋼帯の圧延方法により、980MPa以上の引張強度を有する鋼帯に圧延を施すことを特徴とする高張力冷延鋼帯の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、980MPa以上の引張強度を有する鋼帯圧延方法および高張力冷延鋼帯の製造方法に関する。

背景技術

0002

近年、鋼帯の高付加価値化に伴って、強度に優れる高張力鋼帯需要が増加している。高張力鋼帯は一般軟鋼材よりも変形抵抗が大幅に高いため、冷間圧延での形状制御がより困難となり、次工程での形状矯正を必要とする鋼種が増加している。また、冷間圧延後に連続焼鈍設備において焼入れ焼戻しを施すことにより製造する高張力鋼帯は、冷間圧延時に形状をフラットにしておいても、焼入れ時の熱応力変態に伴う変形により形状不良が発生する場合がある。強度をより高くするためにマルテンサイト体積率を高くするほど変形しやすく形状が悪くなりやすい。

0003

要求範囲外れる形状、つまり形状不良となった場合には、次工程以降で通板不可能となったり、鋼帯から切り出した鋼板プレス成型する際に金型の所定の位置にセットできなくなるといった不具合が発生する場合がある。そこで、形状不良が発生した場合には、形状矯正を施して、要求範囲内の形状とする必要がある。形状矯正は、例えば、調質圧延機により、圧下率1%程度の軽圧下を鋼帯に施すことにより行われる。しかし、引張強度が980MPa以上の高張力冷延鋼帯に対して形状矯正に必要な伸び率を付与するためには、鋼帯の変形抵抗が高いために非常に大きな矯正荷重が必要となる。特に、板厚1.0mm以下の薄物材に対して形状矯正に必要な伸び率を付与しようとした場合、既存の設備では困難な場合がある。

0004

上記のような問題に対して、特許文献1では、所定温度温間域において所定の歪み速度調質圧延を行うことにより、矯正荷重の低減を実現して硬質材の調質圧延を可能とする技術について開示されている。

0005

一方、鋼帯から切り出した鋼板に対して連続的にプレス加工を行うと、プレス金型絞り込まれた部分に加工方向線状疵が発生する場合がある。この線状疵は、素材である鋼板とプレス金型との接触により発生するもので、形状的には加工方向に深みのあるかき疵を呈する。このかき疵を一般的に「型かじり」と称している。

0006

鋼板の高強度化に伴い、プレス成型時の荷重が増大し、鋼板とプレス金型との接触面圧が非常に高くなり、型かじりが発生しやすくなることが問題となっている。

0007

上記のような問題に対して、特許文献2では、耐型かじり性、つまり、「型かじり」が発生しにくい特性を向上させるために、冷間圧延の最終スタンドにてダルロールによる圧延を行い、鋼帯の表面粗度の作り込みを実施している。
特開平10−5809号公報
特開2006−7233号公報

発明が解決しようとする課題

0008

しかし、上記特許文献1で開示されている鋼帯の調質圧延方法では、調質圧延を行う全ての鋼帯について温度を管理する必要があり、この管理が煩雑となるばかりでなく、温度管理のための設備やシステムが必要となる。さらに、温間で圧延を行うために、鋼帯の幅方向温度分布が生じている場合には、幅方向で変形抵抗が異なり、圧延後の形状に影響を及ぼす可能性がある。さらに、温度分布が存在している状態で平坦度をフラットにしてしまうと、常温まで冷却された後に、温度分布に起因する熱収縮差により形状分布が発生してしまう。また、温間の鋼帯を圧延しているために、圧延長が長くなるにつれてワークロール熱膨張して形状制御が困難となるという問題がある。

0009

一方、上記特許文献2で開示されている鋼帯の製造方法では、タンデム冷間圧延機の最終スタンドに表面平均粗さRaが2.0μm以上のワークロールを適用しているが、Raが2.0μm以上のワークロールにより冷間圧延を行うと摩擦係数が増大し圧延負荷が高くなってしまう。特許文献2では、780MPa以上の引張強度を有する高張力冷延鋼帯が対象材となっているが、本発明ではより条件の厳しい980MPa以上の引張強度を有する高張力冷延鋼帯を対象材としている。この場合、冷間圧延時の圧延負荷の増大が顕著となり、摩耗によるワークロールの表面平均粗さRaの低下が顕著となり、安定的な粗度転写が困難となる。

0010

また、高張力冷延鋼帯の場合、粗度転写率鋼帯表面の平均粗さRa/ワークロール表面の平均粗さRa)は高くないため、粗度が転写されない表面が多く残存することとなる。980MPa以上の引張強度を有する高張力冷延鋼帯には、プレス成型時に非常に大きな面圧が作用するため、粗度が転写されていない部分において型かじりが発生する懸念がある。さらに、特許文献2に記載の冷間圧延後の形状矯正では、保油性は低下こそすれ向上することは期待できないため、形状矯正による耐型かじり性の改善は見込めない。

0011

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、980MPa以上の引張強度を有する高張力冷延鋼帯に対して、大掛かりな設備や煩雑な管理を必要とすることなく、調質圧延による形状矯正の負荷を増大させることなく、所定の平坦度及び表面平均粗さを鋼帯に付与し得る鋼帯の圧延方法および高張力冷延鋼帯の製造方法、特に、平坦度と耐型かじり性に優れる高張力冷延鋼帯の製造方法を提供することを目的とする。

0012

ここで、調質圧延による形状矯正の負荷としては、伸び率0.1%を付与して調質圧延を実施する場合、単位幅荷重で8.0kN/mm程度に抑えて、既存の設備への適用を実現可能とするものである。より高い形状矯正効果を狙って伸び率0.2%を付与する場合でも、単位幅荷重で10.0kN/mm程度を目標とするものである。

課題を解決するための手段

0013

本発明者等は、調質圧延荷重の低減方法としてワークロールの平均粗さに着目して検討を行った。図1に、同一の圧下率で圧延を行った場合のワークロール表面の平均粗さRaと圧延荷重の関係を示す。図1点線で示すように、例えば圧下率5〜50%程度の通常の圧延では、ワークロール表面の平均粗さが高いほど同一圧下率に対する圧延荷重は高くなる。これはワークロール表面の平均粗さが高いほど鋼帯とロールすべりが抑制されて摩擦係数が高くなり、圧延時の鋼帯の変形が抑制されて荷重が増大してしまうためである。したがって、圧延荷重を低く抑えるためには、平均粗さの低いブライトロールを使用するというのが当業者の常識であった。

0014

しかし、本発明者等が鋭意検討を行った結果、圧下率が1%以下である調質圧延では、図1実線に示すように、平均粗さの高いロールを用いて圧延を行うと荷重は逆に低減することを新たに見出した。ワークロール表面の平均粗さRaが2μm程度まではロールの凹凸が鋼帯に突き刺さって塑性変形を生じる際に近接する凹凸が干渉してしまうが、平均粗さRaが3.0μm以上では低荷重にて粗度転写が可能となる。そして、鋼帯表面への凸部の押込みという局所的な塑性変形により排除された圧痕体積分は、幅方向には接触長が大きく拘束が厳しいため流れることができず、長手方向へと流れることとなり鋼帯の伸び率として現れる(以下、「伸長効果」と呼ぶ。)。さらに、局所的な塑性変形により生じた圧痕部周辺材料移動に伴い応力釣合い状態が分断され、上下表面が同じように塑性的に安定した新しい応力の釣合い状態に移って平坦度が回復する(以下、「バンピング効果」と呼ぶ。)。この伸長効果とバンピング効果の相乗効果により、圧延荷重の増大を防止しつつ鋼帯の形状(平坦度)は大幅に改善されることとなる。

0015

なお、0.2%程度の低い伸び率を付与するような調質圧延条件においては、ワークロール表面平均粗さRaを4.0μm超とすることにより、隣接する凸部の間隔が十分大きくなり塑性変形の干渉がほとんどなくなる。よって、効果的に伸長効果を発揮させて荷重低減するためには、ワークロール表面の平均粗さRaは4.0μm超とすることが望ましい。ただし、ワークロールに対して平均粗さの過度に高い加工を安定的に実施するのは工業上困難であり、またロール寿命の観点からも望ましくない。そのため、ワークロール表面の平均粗さRaは10.0μm以下とすべきである。

0016

一方、上記表面平均粗さRaが3.0μm以上のワークロールを用いて調質圧延を行った場合、鋼帯表面に転写される凹部の占有面積は5〜25%であり、形状矯正前の鋼帯表面の大部分が残存することとなる。調質圧延前の鋼帯表面の粗度が非常に小さい場合には、プレス成型時に鋼板の当該部分とプレス金型との接触により型かじりの発生が懸念される。しかし、調質圧延時に転写される凹部の占有面積を高くすることは、荷重低減効果および粗度経時変化の抑制を考慮した場合、好ましい方向ではない。

0017

そこで、本発明者等は、調質圧延前に冷間圧延において鋼帯表面の粗度作り込みを実施することに着目した。細かい凹部が全面にわたって分布している中に大きな凹部を散在させることにより、十分な保油性を確保すると同時に摩擦係数の抑制を狙った表面構造とできることを見出した。ただし、調質圧延前の粗度を高くし過ぎると「伸長効果」および「バンピング効果」が十分に得られなくだけでなく摩擦係数も増大するため、調質圧延前の鋼帯表面の平均粗さRaは2.0μm未満とすることが望ましい。

0018

本発明は、上記知見に基づきなされたもので以下のような特徴を有する。
[1]980MPa以上の引張強度を有する鋼帯の圧延方法であって、
冷間圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが0.5μm以上2.0μm未満の範囲となるように冷間圧延を施した後、
表面平均粗さRaが3.0μm以上10.0μm以下の範囲のワークロールを備えた1以上の圧延スタンドからなる調質圧延設備を用いて、調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが、調質圧延前と比較して1.0μm以上増加するように調質圧延を施すことを特徴とする鋼帯の圧延方法。
[2]上記[1]において、調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが3.0μm未満となるように調質圧延を施すことを特徴とする鋼帯の圧延方法。
[3]上記[1]または[2]において、冷間圧延を、最終スタンドに表面平均粗さRaが0.5μm以上2.0μm未満の範囲のワークロールを備えたタンデム冷間圧延設備を用いて、粗度転写率0.6以上により行うことを特徴とする鋼帯の圧延方法。
[4]上記[1]乃至[3]のいずれかに記載の鋼帯の圧延方法により、980MPa以上の引張強度を有する鋼帯に圧延を施すことを特徴とする高張力冷延鋼帯の製造方法。

発明の効果

0019

本発明によれば、980MPa以上の引張強度を有する高張力冷延鋼帯に対して、大掛かりな設備や煩雑な管理を必要とすることなく、調質圧延による形状矯正の負荷を増大させることなく、所定の平坦度及び表面平均粗さを鋼帯に付与し得る鋼帯の圧延方法および高張力冷延鋼帯の製造方法、特に、平坦度と耐型かじり性に優れる高張力冷延鋼帯の製造方法が提供される。

発明を実施するための最良の形態

0020

以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。

0021

本発明に係る鋼帯の圧延方法は、980MPa以上の引張強度を有する高張力冷延鋼帯の圧延方法であって、冷間圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが0.5μm以上2.0μm未満の範囲となるように冷間圧延を施した後、表面平均粗さRaが3.0μm以上10.0μm以下の範囲のワークロールを備えた1以上の圧延スタンドからなる調質圧延設備を用いて、調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが、調質圧延前と比較して1.0μm以上増加するように調質圧延を施すことを特徴とするものである。なお、本発明が適用される鋼帯の引張強度の上限には特に制限はなく、1470MPaの鋼帯に対しても適用することができる。

0022

前記冷間圧延時及び調質圧延時に用いるワークロール表面への粗さの付与は、ワークロール表面にダル加工を施すことにより行うことができる。ここで、前記ダル加工の方法としては、ショットブラスト加工方式、放電ダル加工方式、レーザーダル加工方式、電子ビームダル加工方式等を用いることができる。さらに摩耗対策として、ダル加工後のロールにクロムメッキ加工をすることもある。

0023

ここで、前記平均粗さRaは、「JIS B 0601」に基づき、表面の粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取りの部分の平均線の方向にx軸を、縦倍率の方向にy軸を取り、粗さ曲線をy=f(x)で表したときに、次式(1)によって求められる値をマイクロメートル(μm)で表したものをいう。

0024

なお、本発明における前記ワークロールの表面平均粗さRaの値としては、ワークロール表面の代表位置における上式(1)で求めたRaの値としてもよく、また、ワークロール表面の複数位置において測定したRaの値を平均した値としてもよい。複数位置の平均値を用いる場合には、例えば、ワークロールの少なくとも鋼帯と接触する部分において、周方向に90°間隔で4点、幅方向に中央及び両端部で3点の計12点の平均値を用いるようにしてもよい。また、通常、基準長さ4mm、カットオフ0.8mmが用いられる。

0025

以下の説明において、前記表面平均粗さRaが0.5μm以上2.0μm未満の範囲となるようにダル加工の施されたワークロールを、「通常ダルロール」と呼ぶ。また、前記表面平均粗さRaが3.0μm以上10.0μm以下の範囲となるようにダル加工の施されたワークロールを、「高粗度ロール」と呼ぶ。

0026

図2に、上記通常ダルロールを用いて鋼帯を圧延した場合の粗度転写の模式図を示す。微小な凹凸を表面に有するワークロールを用いて鋼帯を圧延することにより、鋼帯表面全体に凹凸が転写される。

0027

図3に、上記通常ダルロールを用いて圧延を行った後に、上記高粗度ロールを用いて調質圧延を行った場合の粗度転写の模式図を示す。高粗度ロールを用いて局所的に塑性変形を与えることにより、上記バンピング効果による形状矯正効果により、高張力冷延鋼帯に対しても既存の設備で対処可能な程度の圧延負荷で良好な形状が得られる。上記高粗度ロールにより転写される凹部の占有率は5〜25%程度で大きな凹部が間隔を空けて転写されており、通常ダルロールによって付与された微小な凹凸の大部分は残存する。より大きな圧延負荷低減効果を得るために、より高い粗度のロールで調質圧延した場合には、凹部の占有面積はさらに小さくなり、通常ダルロールによって付与された微小な凹凸がより多く残存することとなる。このように、調質圧延前の冷間圧延での通常ダルロールによる鋼帯表面の粗度の作り込みが重要な意味を持つことがわかる。

0028

図4は、調質圧延前後の鋼帯表面の平均粗さRaと平坦度および耐型かじり性の関係を示した図である。「伸長効果」および「バンピング効果」を十分に発揮させて、鋼帯を目標形状まで矯正可能とするためには、調質圧延前後で鋼帯表面の平均粗さRaを1.0μm以上増加させる必要があることがわかる。

0029

一方、耐型かじり性については、鋼帯表面の平均粗さRaを大きくすることによりプレス油の保油性が増すため、プレス金型との接触抵抗が小さくなる。その結果、型かじりが発生しにくくなり、十分な形状矯正効果が得られる調質圧延の実施により耐型かじり性は操業可能なレベルの性能を有する。

0030

ただし、調質圧延前の鋼帯表面の平均粗さRaが0.5μmより低い場合、高粗度ロールによる調質圧延のみで矯正に必要な鋼帯表面の平均粗さRaを付与した場合には、粗度が転写されていない部分において保油性の確保および摺動抵抗の低減が十分に行われず、耐型かじり性が問題なく保証できるまでにはいかない。980MPa以上の引張強度を有する高張力冷延鋼帯のプレス成型においては、接触面圧が非常に高いため、十分な耐型かじり性を保証するためには鋼帯表面の全面にわたっての保油性の確保および摺動抵抗の低減が必要となる。

0031

鋼帯表面の全面にわたって保油性を確保し、かつ、摺動抵抗を低減させるためには、調質圧延前の冷間圧延において、鋼帯全面の粗度を作りこんでおく必要がある。十分な耐型かじり性を発現させるためには、調質圧延前の鋼帯表面の平均粗さRaは0.5μm以上とする必要がある。

0032

ただし、調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaを3.0μm以上としてしまうと鋼板とプレス金型との間の摩擦係数の増大により摺動抵抗が上昇して耐型かじり性に悪影響を及ぼす場合がある。そのため、調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaは、3.0μm未満となるように調質圧延を施すことが好ましい。

0033

上述のように、調質圧延により十分な形状矯正効果を発揮させるためには、鋼帯表面の平均粗さRaを調質圧延前後で1.0μm以上増加させる必要がある。さらに、良好な耐型かじり性を確保するためには、調質圧延前の鋼帯表面の平均粗さRaを0.5μm以上、調質圧延後の鋼帯表面の表面粗さRaを3.0μm未満(図中斜線部分)とすることが好ましい。

0034

上より、平坦度および耐型かじり性の双方に優れる鋼帯を得るための鋼帯表面の平均粗さRaが満たすべき条件は、図4の斜線部分となる。

0035

図5は、本発明に係る鋼帯の圧延方法が適用される圧延設備概略構成図である。図5に示す圧延設備は、冷間圧延を施す通常ダルロール4を備えた圧延スタンド2、および、調質圧延を施す高粗度ロール5を備えた圧延スタンド3を有するものである。図5において、前記各圧延スタンド2および3は4段式のスタンドとして表記しているが、本発明は4段式の場合に限定するものではなく、2段式、6段式或いはクラスタ型の圧延スタンドでも同様の効果を奏する。また、図5において、前記高粗度ロール5を備えた圧延スタンド3は1スタンドとして表記しているが、2スタンド以上でも同様の効果を奏する。

0036

ここで、前記圧延スタンド2においては、粗度転写率0.6以上により冷間圧延を行うことが好ましい。後述するように、ダルロールの粗度転写率が低いと、粗度が転写されていないフラットな部分の占有率が高くなり、保油性が悪く、十分な耐型かじり性を確保できないからである。

0037

本発明に係る鋼帯の圧延方法において、通常ダルロールによる冷間圧延、および、高粗度ロールによる調質圧延は、図5に示すように連続して処理を行ってもよく、或いは、それぞれを別々の圧延設備により処理を行ってもよい。連続して処理する場合も、別々の圧延設備により処理する場合もそれぞれ同様の効果を奏する。

0038

図6に、本発明に係る鋼帯の圧延方法が適用されるタンデム冷間圧延設備の概略構成を示す。また、図7に、本発明に係る鋼帯の圧延方法が適用される調質圧延設備の概略構成を示す。ここでは、例えば、図6に示すタンデム冷間圧延設備において圧延スタンド6の最終スタンド2に通常ダルロール4を適用して冷間圧延を施す。次に、図7に示す調質圧延設備3にて高粗度ロール5を適用して調質圧延を施す。

0039

冷間圧延にて板厚を十分薄くした後に、さらに前記図5に示した圧延設備の圧延スタンド2での冷間圧延により表面を作りこむためには非常に大きな圧延負荷がかかり、非常に高い張力の付与が困難な図5に示すような圧延設備での実現には限界がある。したがって、図6に示すようなタンデム冷間圧延設備の最終スタンドに通常ダルロール4を適用して目標板厚まで冷間圧延することは、適切な表面粗度を効率的に作り込む上で有用である。

0040

ここで、図6に示すタンデム冷間圧延設備や図7に示す調質圧延設備はバッチ式として表記されているが、本発明はバッチ式の場合に限定するものではなく、連続式であっても同様の効果を奏する。

0041

図8に、連続焼鈍設備の出側に調質圧延設備3を設置した場合の概略構成を示す。ここでは、連続焼鈍設備の出側に設置された調質圧延設備3において高粗度ロール5による調質圧延を施すようにしている。図8に示す連続焼鈍設備の焼鈍炉9にて焼入れ・焼戻しを施して製造した高張力鋼帯は、引張強度が非常に高いため、連続焼鈍設備の出側に図5に示すような圧延設備を備えて冷間圧延により鋼帯表面の粗度を作りこむことは非常に困難となる。そのため、焼入れ前のタンデム冷間圧延設備において、鋼帯表面の粗度作り込みを実施した後に、焼入れ時に生じた変形に起因する形状不良の矯正を、高粗度ロール5を適用した調質圧延により表面粗度の最終作り込みを行うと同時に実施することにより、効率的に平坦度および耐型かじり性に優れる高張力冷延鋼帯の製造が可能となる。

0042

なお、前記タンデム冷間圧延設備においては、最終スタンドに表面平均粗さRaが0.5μm以上2.0μm未満の範囲のワークロール(通常ダルロール)を備え、粗度転写率0.6以上により冷間圧延を行うことが好ましい。後述するように、ダルロールの粗度転写率が低いと、粗度が転写されていないフラットな部分の占有率が高くなり、保油性が悪く、十分な耐型かじり性を確保できないからである。

0043

以上の本発明によれば、980MPa以上の引張強度を有する高張力冷延鋼帯に対して、大掛かりな設備や煩雑な管理を必要とすることなく、調質圧延による形状矯正の負荷を増大させることなく、所定の平坦度及び表面平均粗さを鋼帯に付与することができ、平坦度と耐型かじり性に優れる冷延鋼帯が得られる。また、荷重低減効果により調質圧延時の面圧を抑えることが可能であり、局所的かつ必要最小限の塑性変形しか付与しないことからワークロールと鋼帯の間のすべりも小さいため、摩耗によるワークロールの表面平均粗さRaの低減を抑制できる。よって、鋼帯に対して十分な粗度を安定して付与することが可能であり、頻繁なワークロール交換を必要とすることはない。

0044

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

0045

[実施例1]
種々のワークロール粗度にて冷間圧延を実施した後に、放電ダル加工方式により表面平均粗さRa=5.0μmにダル加工し硬質クロムメッキを施したワークロールにて調質圧延を実施した。冷間圧延のワークロールは円筒研磨加工を施した表面平均粗さRa=0.1μmのブライトロールとショットブラスト加工し硬質クロムメッキを施した表面平均粗さRa=0.6,1.2,1.8,3.0μmのダルロールを準備した。供試材としては冷間圧延の最終スタンド前の板厚が1.0mm、表面平均粗さRa=0.3μmであり980MPaの引張強度を有する鋼帯を準備した。

0046

図9にダルロールの表面平均粗さの鋼帯への粗度転写率を変化させたときの耐型かじり性への影響を検討した結果を示す。図9において、「○」は型かじりの発生がなかった場合、「×」は、型かじりが発生した場合を示している。

0047

図9より、冷間圧延後の鋼帯の表面平均粗さRaの値が同じでも、冷間圧延に用いるロール粗度が高いほど型かじりが発生することがわかる。これは、冷間圧延に粗度の高いロールを適用した場合には転写率は低くなるため、粗度が転写されていないフラットな部分の占有率は高くなってしまい、保油性が確保できないためと考えられる。

0048

したがって、図9より、980MPaの引張強度を有する高張力材のプレス加工時においても十分な耐型かじり性を発揮させるためには、鋼帯表面の平均粗さRaを0.5μm以上とするとともに、粗度転写率を0.6以上確保する必要があることが確認できた。

0049

図10は調質圧延前後の鋼帯表面の平均粗さRaと平坦度および耐型かじり性の関係を示した図である。ブライトロールにより冷間圧延を施した場合(図中細かい点線で囲った部分)には、いずれの調質圧延条件においても保油性が不十分であり耐型かじり性に問題があることがわかった。

0050

一方、ダルロールにより冷間圧延を行った場合(図中幅広の点線で囲った部分)においては、保油性を確保するために粗度転写率が0.6以上となるように圧延を施した。図10に示すように、調質圧延前後での鋼帯表面の平均粗さRaの増加量を1.0μm以上とすることにより、平坦度の目標形状である幅方向反り量5mm以下を満たすと同時に、耐型かじり性もプレス成型可能なレベルに達していることが確認できた。さらに、調質圧延前の鋼帯表面の平均粗さRaを0.5μm以上とすることにより保油性が非常に良好となり、耐型かじり性が大幅に向上することがわかった。

0051

しかし、調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが3.0μm以上となってしまうと摩擦係数が増大してしまい、プレス成型時に型かじりは発生しないまでも生産性の低下が見られた。生産性の低下を防止しつつ、平坦度および耐型かじり性に優れた鋼帯の製造に好適な条件は図中の斜線で表した範囲であることが確認できた。ただし、表面平均粗さRa=3.0μmのダルロールを用いる場合には、冷間圧延荷重が増大してしまい、操業が難しくなる難点が見られた。

0052

[実施例2]
タンデム冷間圧延設備の最終スタンドにショットブラスト加工方式により表面平均粗さRa=1.0μmにダル加工し、硬質クロムメッキを施したワークロールを適用し、冷間圧延後の板厚が1.5mmで、表面平均粗さRa=0.7μmとなる鋼帯を供試材として準備した。供試材は冷間圧延後に連続焼鈍設備において水焼入れが施され、最終的な引張強度は1300MPaに達するものである。

0053

供試材には水焼入れ時の急激な温度変化に伴う熱応力およびマルテンサイト変態に伴う膨張によって変形が生じ、焼入れ後には、平坦度の1つの指標である波高さ(鋼帯の形状を表す指標であり、鋼帯を定盤に置いたときの最大振幅)は20mmとなり、要求形状を外れてしまっていた。上記供試材に対して、連続焼鈍炉の焼鈍炉出側に設置された調質圧延機において、放電ダル加工方式により表面平均粗さRa=4.0μmおよび10.0μmにダル加工し硬質クロムメッキを施したワークロールにて種々の条件により調質圧延を施した。

0054

図11は、供試材を調質圧延したときの鋼帯表面の平均粗さRaと形状矯正後の波高さおよび耐型かじり性の関係を示した図である。各条件における耐型かじり性の評価はプロットの「◎」、「○」、「×」にて表記している。図中「×」は波高さ10mm以下という目標値を達成することができず、次工程の鋼帯のせん断においてせん断機装入できないという問題が発生したもの、「○」は鋼帯表面の平均粗さRaを高くし過ぎた場合であり、平坦度は問題ないものの、せん断後のプレス成型において鋼板の摩擦係数が高くなるため十分な成形性が確保できないという問題が発生したもの、「◎」は板の平坦度が十分確保されており、かつ、プレス時の耐型かじり性も問題なく、目標の特性を確保できていることが確認されたものを表す。

0055

調質圧延後の鋼帯表面の粗度を上げるに従って形状矯正がなされており、いずれのロールでも調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaが1.7μm以上で要求形状を達成している。なお、ロール粗度が高いほど形状矯正効果は大きいことがわかる。

0056

一方、耐型かじり性も調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaを増加させると良好となるが、鋼帯表面の平均粗さRaが3.0μm以上となると摩擦係数の上昇によって耐型かじり性は悪くなってしまうため、良好な耐型かじり性を得るためには鋼帯表面の平均粗さRaは3.0μm未満とすることが望ましい。

0057

以上のことから適正な表面粗さRaを鋼帯に付与することにより、平坦度および耐型かじり性の双方に優れる鋼帯が得られることが明らかとなった。本発明の適用により、既存の設備に一切改造を加えることなくワークロール表面の平均粗さRaを変更するだけで平坦度および耐型かじり性に優れる高張力冷延鋼帯の製造が可能となった。

図面の簡単な説明

0058

同一の圧下率で圧延を行った場合のワークロール表面の平均粗さRaと圧延荷重の関係を示す図である。
通常ダルロールを用いて鋼帯を圧延した場合の粗度転写の模式図である。
通常ダルロールを用いて圧延を行った後に、高粗度ロールを用いて調質圧延を行った場合の粗度転写の模式図である。
本発明に係る調質圧延前後の鋼帯表面の平均粗さRaと平坦度および耐型かじり性の関係を示した図である。
本発明に係る鋼帯の圧延方法が適用される圧延設備の概略構成図である。
本発明に係る鋼帯の圧延方法が適用されるバッチ式の冷間圧延設備の概略構成を示す図である。
本発明に係る鋼帯の圧延方法が適用されるバッチ式の調質圧延設備の概略構成を示す図である。
本発明に係る連続焼鈍設備の出側に調質圧延設備3を設置した場合の概略構成を示す図である。
実施例1において、ダルロールの表面平均粗さの鋼帯への粗度転写率を変化させたときの耐型かじり性への影響を検討した結果を示す図である。
実施例1において、調質圧延前後の鋼帯表面の平均粗さRaと平坦度および耐型かじり性の関係を示した図である。
実施例2において、供試材を調質圧延したときの鋼帯表面の平均粗さRaと形状矯正後の波高さおよび耐型かじり性の関係を示した図である。

符号の説明

0059

1鋼帯
2通常ダルロールを有する圧延スタンド
3高粗度ロールを有する圧延スタンド
4 通常ダルロール
5 高粗度ロール
6タンデム冷間圧延設備の圧延スタンド
7ブライトロールを有する圧延スタンド
8 ブライトロール
9 焼鈍炉

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