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技術 冷間圧延方法

出願人 株式会社神戸製鋼所
発明者 安武信治小林正宜小泉重人
出願日 2017年2月10日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2017-023598
公開日 2017年8月24日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2017-144483
状態 特許登録済
技術分野 金属圧延一般 巻取り、巻戻し、材料蓄積装置 圧延のマーキング、インディケータなど 金属の引抜加工 薄鋼板の熱処理
主要キーワード 加熱用光 各加熱温度 加熱開始温度 加熱急冷 積層端面 鋼板材料 累積歪み 周方向全域
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月24日)のものです。
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図面 (7)

課題

本発明の課題は、部の割れを容易かつ的確に抑制することができる冷間圧延方法を提供することにある。

解決手段

本発明に係る冷間圧延方法は、コイル状に巻き取られた帯状熱間圧延鋼板冷間圧延する方法であって、上記鋼板の耳部を鋼板材料Ac3点以下の温度に加熱及び保持する焼き戻し工程を備えることを特徴とする。当該冷間圧延方法にあっては、上記鋼板の耳部を冷間圧延前に焼き戻すことで、上記耳部の延性を適度に確保でき、これによって冷間圧延等に際してエッジ割れを生ずることを容易かつ的確に抑制することかできる。上記焼き戻し工程における加熱は、上記鋼板の端面の一部に対して行われることが好ましい。上記加熱は、円筒状の鋼板の端面側に設けられる加熱器を用い、円筒状の鋼板をその軸方向を中心に回転させつつ行われることが好ましい。

概要

背景

熱間圧延した鋼板冷間圧延すると圧延鋼板エッジ(端面)に割れが発生することがある。このエッジ割れは、特にMn(マンガン)等の焼入れ性を向上させる元素γ鉄からα鉄への変態を遅らせる効果をもつ元素)を多く含む鋼板において起こりやすい。このエッジ割れは、この割れを起点として冷間圧延時さらにはその後の工程(例えば焼き鈍し工程、メッキ工程等)において鋼板の破断の原因となるおそれがある。

熱間圧延後の冷却過程において、鋼板の部の冷却速度が鋼板の幅方向中央に比べて速いので、上記焼入れ性を向上させる元素を多く含む鋼板は、鋼板の耳部がマルテンサイトを比較的多く含む延性の低い組織となり、このため上記エッジ割れが発生しやすいと考えられる。

このエッジ割れを減少させる手段としては、(1)鋼板そのものの軟質化を図る手段、(2)冷間圧延時の圧下率を低減する手段、(3)延性の低い耳部を除去する手段等が考えられる。

しかし、(1)鋼板そのものを軟質化する手段を採用すると、熱間圧延時にスケールが増大し、スケール除去のための時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。また、(2)冷間圧延時の圧下率低減のために熱間圧延時の圧下率を増加させると、熱間圧延時に鋼板が薄くなり過ぎるおそれがあり、また熱間圧延のための設備が高額となるおそれがある。さらに、(3)耳部を除去する手段を採用すると、除去部分の存在によって歩留まりが低下し、製造コストの増加を招くおそれがある。

なお、内質の均一な鋼板を得るために、粗圧延後コイル状に巻かれた高温の鋼板の端面の全面を保温又は加熱する方法が提案されているが(特開平7−51726号公報参照)、この公報の方法を採用してもエッジ割れが発生する。

概要

本発明の課題は、耳部の割れを容易かつ的確に抑制することができる冷間圧延方法を提供することにある。本発明に係る冷間圧延方法は、コイル状に巻き取られた帯状熱間圧延鋼板を冷間圧延する方法であって、上記鋼板の耳部を鋼板材料Ac3点以下の温度に加熱及び保持する焼き戻し工程を備えることを特徴とする。当該冷間圧延方法にあっては、上記鋼板の耳部を冷間圧延前に焼き戻すことで、上記耳部の延性を適度に確保でき、これによって冷間圧延等に際してエッジ割れを生ずることを容易かつ的確に抑制することかできる。上記焼き戻し工程における加熱は、上記鋼板の端面の一部に対して行われることが好ましい。上記加熱は、円筒状の鋼板の端面側に設けられる加熱器を用い、円筒状の鋼板をその軸方向を中心に回転させつつ行われることが好ましい。

目的

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、エッジ割れを容易かつ的確に抑制することができる冷間圧延方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

コイル状に巻き取られた帯状熱間圧延鋼板冷間圧延する方法であって、上記鋼板部を鋼板材料Ac3点以下の温度に加熱及び保持する焼き戻し工程を備えることを特徴とする冷間圧延方法

請求項2

上記焼き戻し工程における加熱を、コイル状に巻き取られた円筒状の上記鋼板の端面の一部に対して行う請求項1に記載の冷間圧延方法。

請求項3

上記焼き戻し工程における加熱を、円筒状の上記鋼板の端面側に設けられる加熱器を用い、円筒状の上記鋼板をその軸方向を中心に回転させつつ行う請求項2に記載の冷間圧延方法。

請求項4

上記鋼板の下記式(1)によって示される焼入性倍数Fが20以上である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の冷間圧延方法。F=(1+1.5×(0.9−C))×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+2.83×P)×(1−0.62×S)×(1+2.33×Cr)×(1+0.52×Ni)×(1+3.14×Mo)×(1+0.27×Cu)・・・(1)

請求項5

上記鋼板の端面の凹凸状態計測する工程をさらに備え、上記計測工程で得られた計測結果に基づき、上記焼き戻し工程での加熱条件を決定する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の冷間圧延方法。

請求項6

上記計測工程で得られた計測結果に基づき、上記焼き戻し工程前に、上記鋼板の端面のうち少なくとも凸部をAc1点以上に加熱し、Ms点以下まで急冷する工程をさらに備える請求項5に記載の冷間圧延方法。

技術分野

0001

本発明は、冷間圧延方法に関する。

背景技術

0002

熱間圧延した鋼板冷間圧延すると圧延鋼板エッジ(端面)に割れが発生することがある。このエッジ割れは、特にMn(マンガン)等の焼入れ性を向上させる元素γ鉄からα鉄への変態を遅らせる効果をもつ元素)を多く含む鋼板において起こりやすい。このエッジ割れは、この割れを起点として冷間圧延時さらにはその後の工程(例えば焼き鈍し工程、メッキ工程等)において鋼板の破断の原因となるおそれがある。

0003

熱間圧延後の冷却過程において、鋼板の部の冷却速度が鋼板の幅方向中央に比べて速いので、上記焼入れ性を向上させる元素を多く含む鋼板は、鋼板の耳部がマルテンサイトを比較的多く含む延性の低い組織となり、このため上記エッジ割れが発生しやすいと考えられる。

0004

このエッジ割れを減少させる手段としては、(1)鋼板そのものの軟質化を図る手段、(2)冷間圧延時の圧下率を低減する手段、(3)延性の低い耳部を除去する手段等が考えられる。

0005

しかし、(1)鋼板そのものを軟質化する手段を採用すると、熱間圧延時にスケールが増大し、スケール除去のための時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。また、(2)冷間圧延時の圧下率低減のために熱間圧延時の圧下率を増加させると、熱間圧延時に鋼板が薄くなり過ぎるおそれがあり、また熱間圧延のための設備が高額となるおそれがある。さらに、(3)耳部を除去する手段を採用すると、除去部分の存在によって歩留まりが低下し、製造コストの増加を招くおそれがある。

0006

なお、内質の均一な鋼板を得るために、粗圧延後コイル状に巻かれた高温の鋼板の端面の全面を保温又は加熱する方法が提案されているが(特開平7−51726号公報参照)、この公報の方法を採用してもエッジ割れが発生する。

先行技術

0007

特開平7−51726号公報

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、エッジ割れを容易かつ的確に抑制することができる冷間圧延方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明者らは、冷間圧延前の鋼板の耳部の材質特性硬度)に着目し、冷間圧延前に耳部を焼き戻すことで、鋼板のエッジ割れを抑制できることを見出した。

0010

つまり、上記課題を解決するためになされた本発明に係る冷間圧延方法は、コイル状に巻き取られた帯状熱間圧延鋼板を冷間圧延する方法であって、上記鋼板の耳部を鋼板材料Ac3点以下の温度に加熱及び保持する焼き戻し工程を備えることを特徴とする。

0011

当該冷間圧延方法にあっては、コイル状に巻き取られた熱間圧延鋼板の耳部を冷間圧延前に焼き戻すことで、上記耳部の延性を適度に確保でき、これによって冷間圧延等に際してエッジ割れを生ずることを容易かつ的確に抑制することかできる。特に、耳部の加熱温度が鋼板材料のAc3点以下であるので、上記加熱後に空冷した際に耳部でのマルテンサイト変態の発生を抑制でき、鋼板の耳部の延性を適度に確保できる。なお、耳部とは、帯状の鋼板の端面(側端面)から1mm以内の部分を意味する。

0012

上記焼き戻し工程における加熱は、コイル状に巻き取られた円筒状の上記鋼板の端面の一部に対して行われることが好ましい。これにより、円筒状の鋼板の端面全体に亘って一斉に加熱する場合に比べて、ランニングコストの低減が図られる。

0013

上記焼き戻し工程における加熱は、円筒状の上記鋼板の端面側に設けられる加熱器を用い、円筒状の上記鋼板をその軸方向を中心に回転させつつ行われることが好ましい。つまり、上述のように円筒状の鋼板の端面の一部に対して加熱しつつ、この円筒状の鋼板を回転させることで、円筒状の鋼板の端面の広範囲昇温させることができ、これにより鋼板の耳部の広範囲を容易かつ的確に焼き戻すことができる。

0014

上記鋼板の下記式(1)によって示される焼入性倍数Fが20以上である時に、本発明を適用するとよい。焼入性倍数Fが20以上の鋼板は冷間圧延時にエッジ割れが発生しやすいが、この焼入性倍数Fが20以上の鋼板に対して当該冷間圧延方法を行うことで、かかる鋼板にあってもエッジ割れを的確に抑制することができる。なお、式(1)中、C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo及びCuは、それぞれ鋼板における炭素元素ケイ素元素マンガン元素リン元素硫黄元素クロム元素ニッケル元素モリブデン元素及び銅元素含有率(質量%)を意味する。
F=(1+1.5×(0.9−C))×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+2.83×P)×(1−0.62×S)×(1+2.33×Cr)×(1+0.52×Ni)×(1+3.14×Mo)×(1+0.27×Cu) ・・・(1)

0015

当該冷間圧延方法にあっては、上記鋼板の端面の凹凸状態計測する工程をさらに備え、上記計測工程で得られた計測結果に基づき、上記焼き戻し工程での加熱条件を決定することが好ましい。適切な加熱条件を用いて上記焼き戻し工程での加熱を行うことで、凸部の過加熱や凹部の加熱不足のない加熱操作が可能となる。

0016

また、当該冷間圧延方法にあっては、上記計測工程で得られた計測結果に基づき、上記焼き戻し工程前に、上記鋼板の端面のうち少なくとも凸部をAc1点以上に加熱し、Ms点以下まで急冷する工程をさらに備えることが好ましい。このような工程を経て上記焼き戻し工程での加熱を行うことで、凹部の加熱不足のない加熱操作が可能となる一方、加熱及び冷却時間を短縮することができる。

発明の効果

0017

以上のように、本発明の冷間圧延方法は、鋼板のエッジ割れを容易かつ的確に抑制することができる。

図面の簡単な説明

0018

本発明の冷却圧延方法の一実施形態の焼き戻し工程における鋼板及び加熱器の概略的斜視図である。
実施例の試験片を、端面から加熱することで焼き戻す際の温度変化を示すグラフである。
実施例の試験片を、加熱炉によって加熱することで焼き戻す際の温度変化を示すグラフである。
実施例の試験片について焼き戻し時間(横軸)とビッカース硬度縦軸)との関係を示すグラフである。
焼き戻し工程において、図2と異なり間欠加熱を用いる場合の温度変化を示すグラフである。
焼き戻し工程において、図2と異なり過加熱と急冷を用いる場合の温度変化を示すグラフである。

0019

以下、本発明に係る冷間圧延方法について説明する。

0020

本発明の一実施形態の冷間圧延方法は、コイル状に巻き取られた帯状の熱間圧延鋼板を冷間圧延する方法であって、上記鋼板の耳部を鋼板材料のAc3点以下の温度に加熱及び保持する焼き戻し工程を備える。具体的には、当該冷間圧延方法は、熱間圧延工程、巻取り工程と、上記焼き戻し工程と、冷間圧延工程とを有し、各工程を経ることで冷間圧延鋼板が製造される。また、当該冷間圧延方法は、上記巻取り工程後、かつ上記焼き戻し工程の前に、上記鋼板の端面の凹凸状態を計測する工程をさらに有する。なお、当該冷間圧延方法は、上記計測工程を有しなくてもよい。

0021

(焼入性倍数F)
製造する鋼板の焼入性倍数Fが30以上の場合に本発明を適用するのが好ましく、20以上の場合に適用するとより好ましい。上記焼入性倍数Fが20以上又は30以上であると、冷間圧延工程においてエッジ割れが生じやすいが、当該冷間圧延方法は上記焼き戻し工程を有するので、エッジ割れを容易かつ的確に抑制できる。
F=(1+1.5×(0.9−C))×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+2.83×P)×(1−0.62×S)×(1+2.33×Cr)×(1+0.52×Ni)×(1+3.14×Mo)×(1+0.27×Cu) ・・・(1)

0022

当該冷間圧延方法によって製造される鋼板は、それぞれ所定含有量炭素ケイ素、マンガン、クロムニッケルモリブデン及び銅、並びに残部が鉄及び不可避的不純物である組成を有する。上記式(1)においてCは鋼板における炭素元素の含有率を意味する。炭素元素は、鋼板の強度を適切に確保するために含有される。鋼板の炭素元素の含有率は、特に限定されるものではないが、本発明を適用する対象における上記含有率の下限としては、0.04質量%が好ましく、0.05質量%がより好ましく、0.06質量%がさらに好ましい。上記含有率が上記下限を満たさないと、熱延鋼板の強度が不足するおそれがある。

0023

上記式(1)においてSiは鋼板におけるケイ素元素の含有率を意味する。ケイ素元素は、鋼板の延性と加工性とをバランスよく確保するために含有される。鋼板のケイ素元素の含有率は、特に限定されるものではないが、本発明を適用する対象における上記含有率の下限としては、0.5質量%が好ましく、0.6質量%がより好ましく、0.7質量%がさらに好ましい。上記含有率が上記下限を満たさないと、熱延鋼板の強度が不足するおそれがある。

0024

上記式(1)においてMnは鋼板におけるマンガン元素の含有率を意味する。マンガン元素は、鋼板の強度及び靱性を適切に高めるために含有される。鋼板のマンガン元素の含有率は、特に限定されるものではないが、本発明を適用する対象における上記含有率の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.2質量%がより好ましく、0.3質量%がさらに好ましい。上記含有率が上記下限を満たさないと、鋼板の強度及び靱性が不足するおそれがある。

0025

上記式(1)においてCrは鋼板におけるクロム元素の含有率を意味する。クロム元素は、鋼板の強度を高めるために含有される。鋼板のクロム元素の含有率は、特に限定されるものではないが、本発明を適用する対象における上記含有率の下限としては、0.01質量%が好ましい。上記含有率が上記下限を満たさないと、鋼板の強度が不足するおそれがある。

0026

上記式(1)においてNiは鋼板におけるニッケル元素の含有率を意味する。ニッケル元素は、鋼板の焼入性を向上させるために含有される。鋼板のニッケル元素の含有率は、特に限定されるものではないが、本発明を適用する対象における上記含有率の下限としては、0質量%超が好ましい。上記含有率が上記下限を満たさないと、鋼板の焼入れ性が向上しないおそれがある。

0027

上記式(1)においてMoは鋼板におけるモリブデン元素の含有率を意味する。モリブデン元素は、鋼板の焼入れ性及び強度を高めるために含有される。鋼板のモリブデン元素の含有率は、特に限定されるものではないが、本発明を適用する対象における上記含有率の下限としては、0質量%超が好ましい。

0028

上記式(1)においてCuは鋼板における銅元素の含有率を意味する。銅元素は、鋼板の焼入れ性を高めるために含有される。鋼板の銅元素の含有率は、特に限定されるものではないが、本発明を適用する対象における上記含有率の下限としては、0質量%超が好ましい。

0029

上記式(1)においてPは、鋼板における不可避的不純物としてのリン元素の含有率を意味する。リン元素の含有率の上限としては、0.02質量%が好ましい。この含有率が上記上限を超えると、延性が低下するおそれがある。また、リン元素は微量含まれていてもよく、上記含有率の下限としては、0.0001質量%がより好ましい。

0030

上記式(1)においてSは、鋼板における不可避的不純物としての硫黄元素の含有率を意味する。硫黄元素の含有率の上限としては、0.004質量%が好ましく、0.002質量%がより好ましく、0.001質量%がさらに好ましい。上記含有率が上記上限を超えると、硫化物系介在物MnSが形成され、熱間圧延時に偏析して熱延鋼板の脆性が低下するおそれがある。

0031

(熱間圧延工程)
上記熱間圧延工程は、帯状の鋼板を熱間圧延する工程である。この熱間圧延工程では、スラブを加熱し、圧延することで鋼板を形成する。具体的には、まずスラブを加熱炉で900℃以上1200℃以下で加熱し、このとき発生する1次スケールをデスケーラで除去する。次に、この加熱したスラブを900℃以上1300℃以下のまま粗圧延した後、表面に発生する2次スケールをデスケーラで除去する。さらに、粗圧延したスラブを800℃以上1100℃以下で仕上げ圧延を行って熱間圧延した鋼板を得る。上記各加熱温度が上記下限を満たさないと、鋼板のサイズ、圧延速度圧延設備能力等の製造条件によってはスラブが低温となるまでの間に鋼板の熱間圧延が完了できないおそれがある。また、加熱温度が上記上限を超えると、Fe3O4が急速に成長して割れや剥離が発生し、鋼板の脱炭深さが増加するおそれがある。

0032

上記熱間圧延工程において、熱間圧延工程後の鋼板の厚み(仕上げ厚み)が所望厚みとなるよう圧延される。具体的には、所定厚(例えば230mm)のスラブを仕上げ厚みが1.2mm以上6.0mm以下となるよう圧延することが好ましい。上記仕上げ厚みの上限としては、4.5mmがより好ましい。また、上記仕上げ厚みの下限としては、2.0mmがより好ましい。上記仕上げ厚みが上記上限を超えると、圧延が不十分となり、鋼板が十分な強度が得られないおそれがある。一方、上記仕上げ厚みが上記下限を満たさないと、熱間圧延工程における加工量が多くなり過ぎ、設備費用が過大となるおそれがある。

0033

巻取工程)
上記巻取工程は、上記熱間工程後の帯状の鋼板を巻取機によってコイル状に巻き取る工程である。この巻取工程において鋼板は冷却され、巻取工程後の鋼板の温度はMs点以下である。

0034

Ms点とは、マルテンサイト変態開始温度であり下記式(2)によって算出される。なお、式(2)中、C、Mn、Ni、Cr及びMoは、それぞれ鋼板における炭素元素、マンガン元素、ニッケル元素、クロム元素及びモリブデン元素の含有率(質量%)を意味する。
Ms[℃]=561−471×C−33×Mn−17×Ni−17×Cr−21×Mo ・・・(2)

0035

(計測工程)
上記計測工程は、処理対象の鋼板の端面の凹凸を計測する工程である。具体的には、コイル状の上記鋼板の積層端面に形成される凹凸の状態を計器により計測する。この計測工程では凹凸の計測手段は特に限定されず、接触式のものであっても、非接触式のものであってもよい。接触式では、例えばテレスコピックゲージによる方法が好ましく、非接触式では、光切断測定機を用いる光切断法が好ましい。なお、光切断法は、対象物に対してスリット光照射し、対象物に照射されたスリット光の位置情報に対して三角測量法原理を適用することで、対象物の三次元形状を計測する手法である。

0036

凹凸の計測結果は、後述する焼き戻し工程における最適な加熱条件の選択に用いられる。加熱条件は、計測結果と予め蓄積されたデータとに基づき選択する。この蓄積データは以下の手順により予め蓄積されている。予め凹凸状態が異なる複数のコイル状に巻き取られた鋼板の端面を加熱し、凸部及び凹部の温度を測定し、これにより凸部及び凹部の熱伝達率を求める。この実験により、コイル状に巻き取られた鋼板の端面の凹凸状態と端面の凸部及び凹部の熱伝達率の変化の関係とを求めておく。端面の最大凸部及び最大凹部において、後述する焼き戻し工程における所望の温度範囲を達成する温度変化のデータを蓄積する。

0037

(焼き戻し工程)
上記焼き戻し工程は、上記巻取工程後の鋼板の耳部を、上述のように鋼板材料のAc3点以下の温度に加熱及び保持することで、焼き戻す工程である。具体的には、計測工程で得られた加熱条件を用いて焼き戻しを行う。なお、当該冷間圧延方法が計測工程を有していない場合は、予め定められた加熱条件を用いて焼き戻しを行う。当該冷間圧延方法は、Ms点以下の鋼板の耳部を上述のように焼き戻すことで、鋼板の耳部が適度な延性を有することになり、その後の冷間圧延工程においてエッジ割れを抑制できる。

0038

つまり、上記熱間圧延工程後にMs点以下に冷却された鋼板は、再変態によってマルテンサイト組織が存在することで延性が低下しているが、当該冷間圧延工程では、上記焼き戻し工程において上記マルテンサイト組織を焼き戻しマルテンサイト組織に変態させることで、鋼板の耳部の延性を好適に確保できる。

0039

上記焼き戻し工程後の耳部の金属組織主体は、硬質組織(マルテンサイト及びベイナイト)と軟質組織フェライト及び焼き戻しマルテンサイト)との組み合わせ組織から構成されている。上記主体とする金属組織の面積分率の下限は、95面積%が好ましく、98面積%がより好ましく、100面積%がさらに好ましい。また、面積分率の測定方法としては、ナイターエッチングを施した耳部の断面を光学顕微鏡写真撮影し、その顕微鏡写真目視各組織に分け、それらの面積比を求めることにより行うことができる。

0040

なお、上述のように本発明は耳部を焼き戻すことで耳部を適度な延性とすることができるので、焼き戻し前の耳部の組織に硬質組織が含まれるものに対して、本発明は有効に適用できる。具体的には、この焼き戻し前の耳部の組織の硬質組織の面積分率が5面積%以上のものに対して本発明は有効に適用できる。

0041

また、下記式(3)における数値Aが400以下であることが好ましく、300以下がより好ましい。
A=Ha×Sa+Hb×Sb ・・・(3)
上記式(3)において、Haは、焼き戻し工程後の耳部の金属組織の軟質組織のビッカース硬度であり、Hbは硬質組織のビッカース硬度である。Saは、焼き戻し工程後の耳部の金属組織の軟質組織の面積分率であり、Sbは硬質組織の面積分率である。上記数値Aが上記範囲内にあることで、鋼板の耳部の延性を好適に確保できる。なお、ビッカース硬度は、JIS−Z2244(2009)に準じて測定される。

0042

上記焼き戻し工程の加熱温度の上限である鋼板材料のAc3点とは、加熱した際に鋼板が体心立方格子からオーステナイト面心立方格子への変態が完了する温度を意味し、鋼板材料のAc1点よりも高い温度である。鋼板材料のAc1点とは、加熱した際に鋼板が体心立方格子からオーステナイトの面心立方格子への変態が開始される温度を意味する。この焼き戻し工程の加熱温度が鋼板材料のAc3点を超えると、空冷した際にマルテンサイト変態が起こり、これにより鋼板の耳部の延性が低下するおそれがある。この焼き戻し工程における耳部の加熱温度の上限としては、鋼板材料のAc1点がより好ましく、これによって、マルテンサイト変態を確実に抑制でき、鋼板の耳部の好適な延性をより確実に確保できる。

0043

具体的に、上記加熱温度の上限としては、750℃が好ましく、700℃がより好ましい。加熱温度が上記上限を超えると、耳部の延性が低下するおそれがある。上記加熱温度の下限は、耳部の焼き戻しがなされる限り特に限定されず、例えば500℃である。

0044

上記焼き戻し工程において焼き戻される耳部は、帯状の鋼板の端面(側端面)から少なくとも1mm以内の部分である(端面も含む)。なお、この焼き戻される耳部は、帯状の鋼板の端面から5mm以内の部分であることがより好ましく、10mm以内の部分であることがさらに好ましい。これにより確実にエッジ割れを抑制できる。つまり、上記加熱時において、鋼板の端面から1mm、5mm又は10mmの部分の温度が上記加熱温度となるよう制御されるとよく、これによってエッジ割れを的確に抑制することができる。

0045

上記焼き戻し工程における加熱は、コイル状に巻き取られた円筒状の鋼板1の端面の一部に対して行われ、また、焼き戻し工程における加熱は、円筒状の鋼板1の端面側に設けられる加熱器10を用い、上記円筒状の鋼板1をその軸方向を中心に回転させつつ行われる(図1参照)。

0046

具体的には、上記焼き戻し工程における加熱は、コイル状に巻き取られた円筒状の鋼板の端面から行われる。この加熱は、円筒状の鋼板の端面全体ではなく上述のように一部に対して行われるため、円筒状の鋼板の端面全体に亘って一斉に加熱する場合に比べて、ランニングコストの低減が図られる。より具体的には、上記加熱器10は、円筒状の鋼板の径方向全域(中心から外周まで)に亘って設けられておらず、径方向の一部を加熱するよう設けられている。また、上記加熱器10は、円筒状の鋼板の周方向全域に亘って設けられておらず、周方向の一部を加熱するよう設けられている。なお、加熱器10は、従来公知のものが種々採用でき、加熱用光線の照射によって加熱する非接触式の加熱器が好適に用いられる。

0047

上述のように焼き戻し工程における加熱は、図1に示すように円筒状の鋼板1をその軸方向を中心に回転させつつ行われる。つまり、この焼き戻し工程においては、円筒状の鋼板1の端面の一部に対して加熱しつつ、この円筒状の鋼板1を回転させることで、円筒状の鋼板1の端面の広範囲を昇温させることができる。上記加熱器10は、円筒状の鋼板1に対して移動できるよう設けられ、相対的に移動することで円筒状の鋼板1の端面の全体を昇温できるよう設けられている。具体的には、加熱器10は、円筒状の鋼板1の径方向に移動可能に設けられており、加熱器10は鋼板1の端面を加熱すると共に径方向に移動することで、円筒状の鋼板の端面の全体を昇温できる。さらに、円筒状の鋼板1は、その軸方向を中心に回転できるよう支持装置(図示省略)によって支持されている。具体的には、円筒状の鋼板1は、上記支持装置によって巻取軸(円筒状の鋼板1の中心軸)を中心に回転されつつ、上記加熱装置10によって端面が加熱される。

0048

この焼き戻し工程における加熱は、熱間圧延工程から冷間圧延工程に搬送されるルートにおいて行われる。具体的には、上記支持装置は、主として従来から用いられているコイル状の鋼板の置台(図示省略)によって構成され、この置台は載置された鋼板を回転させる機構をさらに有し、上記加熱装置10が付設されている。

0049

焼き戻し工程の加熱時間(加熱を保持する時間)の上限としては、300秒が好ましく、200秒がより好ましく、150秒がより好ましい。上記加熱時間が上記上限を超えると、不必要に加熱時間が長時間化することで、時間及びコスト面から不利となるおそれがある。

0050

(冷間圧延工程)
上記冷間圧延工程は、上記焼き戻し工程後の鋼板を冷間圧延する工程である。この冷間圧延工程にあっては、コイル状の上記鋼板を繰出し、その鋼板を所定の圧下率で冷間圧延する。この冷間圧延工程における圧下率の下限としては、20%が好ましく、30%がより好ましい。この圧下率が上記下限を満たさないと、鋼板の高強度化及び薄型化が不十分となるおそれがある。一方、この圧下率の上限としては、70%が好ましく、60%がより好ましい。上記圧下率が上記上限を超えると、鋼板の加工限界を超えるおそれがある。また、冷間圧延工程における圧下率が上記範囲内であっても、当該冷間圧延方法は、冷間圧延工程前に上記焼き戻し工程が行われ、鋼板の耳部の延性が十分担保されているため、鋼板のエッジ割れが発生し難い。

0051

また、鋼板の破断限界歪みが分かっている場合には、上記冷間圧延工程における圧下率の上限を下記式(4)によって求めることも可能である。
εt<α×B+β ・・・(4)
上記式(4)においてεtは、鋼板の破断限界歪みである。破断限界歪みは、複数の圧下率で冷間圧延を実施し、耳割れが発生しない最大の歪みである。また、Bは、Hb÷Haの値である。α及びβは係数であり、αは−1.5以上−1以下、βは1.6以上2以下であるとよい。

0052

(利点)
当該冷間圧延方法にあっては、上述のようにコイル状に巻き取られた熱間圧延鋼板の耳部を冷間圧延前に焼き戻すことで、上記耳部の延性を適度に確保でき、これによって冷間圧延工程においてエッジ割れを容易かつ的確に抑制することかできる。

0053

当該冷間圧延方法にあっては、上記鋼板の端面の凹凸状態を計測する工程を備え、得られた計測結果に基づき、上記焼き戻し工程での加熱条件を決定することができる。このような計測工程を経て上記焼き戻し工程での加熱を行うことで、凸部の過加熱や凹部の加熱不足のない加熱操作が可能となる。

0054

(その他の実施形態)
本発明は、下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えることも可能である。つまり、上記焼き戻し工程における加熱は上記支持装置及び加熱装置によって行われるものに限定されない。具体的には、支持装置が鋼板を回転不能に支持するものであっても良く、また加熱装置が鋼板に対して移動できないものであっても良い。但し、支持装置が鋼板を回転可能に支持し、加熱装置が円筒状の鋼板に対して相対的に移動できるものであることが好ましい。これにより、円筒状の鋼板の端面を広範囲に低コストで加熱することができる。

0055

当該冷間圧延方法にあっては、上記計測工程で得られた計測結果に基づき上記焼き戻し工程における所望の温度範囲を間欠加熱で達成することも可能である。例えば上記鋼板の端面の凸部の最先端部がAc1点になる時に加熱を停止し、所望の下限温度の500℃まで降温時に加熱を再開する。この操作を繰り返し、凹部を500℃まで到達させてもよい(図5参照)。

0056

当該冷間圧延方法は、上記計測工程で得られた計測結果に基づき、上記焼き戻し工程前に、上記鋼板の端面の凸部をAc1点以上に加熱される部分が存在するように加熱し、次にAc1点以上に加熱された部分をMs点以下まで急冷する工程をさらに有していてもよい。上記鋼板の端面の凹凸が大きい場合、凸部が過加熱とならない条件で間欠加熱を行うと、Ac1点までの加熱に長時間を必要とする。そこで、凸部が過加熱となるのは無視し、凹部を短時間に十分に焼き戻されるよう加熱し、過加熱となった凸部をマルテンサイト変態させ、その後、マルテンサイトが発生した部分が十分に焼き戻されるように再度加熱を行うことで、処理時間を短縮することができる。

0057

上記加熱急冷工程により、上記鋼板の端面について加熱及び冷却時間を短縮して、上記焼き戻し工程における所望の下限温度である500℃を達成することができる。凹部が所望の下限温度に到達するまで加熱し、凸部を冷却後、再度所望の上限温度である700℃以下まで加熱する。加熱されやすい凸部の最先端部がAc1点を超える一方、加熱されにくい凹部が500℃以上となる。一度過加熱となった部分を冷却し、再度焼戻すことにより、凸部が過加熱とならない条件で間欠加熱を行うよりも処理時間を短縮することができる(図6参照)。

0058

次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

0059

(試験片の作製)
下記の組成を有する溶鋼を、通常の溶製法によって溶製し、熱間圧延機を用いて熱間圧延を施し、板厚2.3mmの熱延コイルとした後、大気中で室温にまで放冷した。その後、コイルを巻きほどき試験片No.1〜No.4を得た。試験片No.1及びNo.2については、短冊状としたものを六枚積層し、上記焼き戻し工程を模擬して積層体の端面からバーナーであぶることで加熱した。この加熱の際の加熱開始温度、加熱を保持する際の温度範囲及び加熱を保持する時間を表1に示す。なお、加熱の際の鋼材の温度は、積層体のうち上から3枚目と4枚目との間かつ端面から5mmの位置の温度を熱電対によって計測した。試験片No.3及びNo.4については上記加熱を行わなかった。その後、試験片No.1〜No.4について、表1に示す狙い厚となるまで冷間圧延を施した。試験片No.1〜No.4の狙い厚及び累積歪みを表1に示す。なお、累積歪みとは、ln(元厚(2.3mm)/狙い厚)の値である。

0060

C:0.22質量%
Si:1.13質量%
Mn:2.23質量%
P:0.0110質量%
S:0.0006質量%
Cr:0.0300質量%
Ni:0.0100質量%
Mo:0.0051質量%
Cu:0.0100質量%
なお、上記組成を有する鋼板の焼入れ特性Fは、39.80である。また、Ms点は、383℃である。

0061

0062

上記試験片No.1〜No.4について端面の割れ(エッジ割れ)の有無を確認したところ、試験片No.1及びNo.2についてはエッジ割れが検出されず、試験片No.3及びNo.4についてはエッジ割れが検出された。このことから、冷間圧延前に耳部を焼き戻すことで、エッジ割れを効果的に抑制できることが判明した。

0063

図2及び図3は、試験片No.1を加熱した際の試験片No.1の温度変化を示し、図2は、上記実施例のように端面から加熱した温度変化を、図3は、加熱炉に試験片No.1を投入し加熱した温度変化を示す。図2及び図3における温度は、上述と同様に6枚の試験片の積層体のうち上から3枚目と4枚目との間かつ端面から5mmの位置の温度を熱電対によって計測した。この図2及び図3から明らかなように、端面からの加熱によって耳部は加熱炉内での加熱と同様の加熱が行われていることが分かる。

0064

図4は、試験片No.1に関して焼き戻し時間(横軸)を20秒、60秒、120秒及び300秒と異ならしめた際のビッカース硬度(縦軸)の変化を示す。四角中実)のポイントは端面から1mmの位置のビッカース硬度、四角(中空)のポイントは端面から5mmのビッカース硬度、円のポイントは端面から10mmのビッカース硬度を示す。この図4からも明らかなように、試験片No.1では焼き戻し時間60秒以上で耳部が十分に焼き戻され、耳部が十分な硬度を奏し、120秒以上経過するとビッカース硬度が一定となる。

0065

図5は、上記鋼板の端面について、上記焼き戻し工程における所望の温度範囲を間欠加熱で達成する温度変化の例を示す。円筒状の鋼板の端面における凹凸は最大10mmで、あらかじめ求められた熱伝達率(kcal/m2・hr/℃)は、凸部2000、凹部1000である。加熱の条件は、加熱温度1000℃、上記端面の所望の上限温度700℃、所望の下限温度500℃である。上記端面の凸部最先端部が所望の上限温度になる前に加熱を停止し、所望の下限温度まで下がった時に加熱を再開する。

0066

図5から明らかなように、加熱されやすい凸部の最先端部が700℃を超えず、かつ加熱されにくい凹部の端部から5mm位置が500℃以上となるように、温度変化を調整することが可能である。

0067

図6は、上記鋼板の端面について加熱及び冷却時間を短縮して、上記焼き戻し工程における所望の下限温度を達成する際の温度変化の例を示す。円筒状の鋼板の端面における凹凸は最大10mmで、あらかじめ求められた熱伝達率(kcal/m2・hr/℃)は、凸部2000、凹部1000である。加熱の条件は、加熱温度1500℃、上記端面の所望の上限温度700℃、所望の下限温度500℃である。上記端面の凹部5mm位置が所望の下限温度に到達するまで加熱し、凸部最先端部を冷却後、再度所望の上限温度以下まで加熱する。

実施例

0068

図6から明らかなように、加熱されやすい凸部の最先端部が700℃を超える一方、加熱されにくい凹部の端部から5mm位置が500℃以上となる。一度過加熱となった部分を冷却し、再度焼き戻すことにより、図5の例よりも短時間での焼き戻しが可能となる。

0069

本発明の冷間圧延方法は、上述のように端面の割れを容易かつ的確に抑制できるので、冷間圧延鋼板を製造する際に好適に用いることができる。

0070

1鋼板
10 加熱器

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