JP2003320403A - 熱延鋼帯の製造方法 - Google Patents
熱延鋼帯の製造方法Info
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Abstract
プロフィルと板形状を悪化させることなく、かつコイル
の先端から尾端にかけて均一な超微細フェライト組織を
有する熱延鋼帯を安定して製造することができる熱延鋼
帯の製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】複数の圧延スタンドからなる仕上圧延機を
用いた熱延鋼帯の熱間仕上圧延において、圧延材全長に
亘り、各圧延スタンドにおける圧延材の断面平均温度が
Ar 3変態点直上の温度にて略一定になるように粗バ−
厚および各パスでの圧下率配分および圧延速度を設定
し、仕上圧延機入側での圧延材の断面平均温度をAr3
変態点直上の温度にして、圧延材の仕上圧延を行うこと
を特徴とする熱延鋼帯の製造方法。
Description
以下の微細フェライト組織を有し、強度・靭性に優れた
熱延鋼帯の製造方法に関するものである。
フェライト結晶組織を有する延性に優れた細粒組織鋼材
を製造する方法として、特公昭62−7247号および
特公昭62−39228号には、Ac3変態点以上の温
度域から冷却する過程において熱間加工を加え、その終
段において(Ar1+50℃)〜(Ar3+100℃)の
温度域で実質的に1秒以内の間に1回または2回以上の
合計減面率が50%以上95%以下となる熱間加工を加
え、該熱間加工終了後20℃/秒以上2000℃/秒以
下の冷却速度で600℃以下の温度域まで冷却する方法
が示されている。
仕上圧延を、被圧延材の温度が仕上圧延機列のいずれか
の圧延スタンド通過の際、圧延加工に伴う発熱により逆
変態させ、仕上圧延温度がAr3−50℃以上となるよ
うに終了し、550〜750℃の温度で巻き取った後、
スケール除去、冷間圧延、連続焼鈍、調質圧延を行う加
工性が良好でかつ肌荒れのない製缶用鋼板の製造方法が
示されている。
47号および特公昭62−39228号の方法では、仕
上圧延機内にていずれかのスタンドにて1パス大圧下を
行うものであるが、熱延鋼帯の最終板厚は数mm程度で
あることから、仕上圧延ライン中のいずれかの圧延スタ
ンドにて1パス大圧下を加えた場合、大圧延荷重により
圧延ロ−ルに曲げたわみが発生し、圧延材の板厚プロフ
ィルが板幅方向の中心部で厚く板幅端に向けて板厚が減
少する凸型の断面形状、いわゆる板クラウンが非常に大
きくなるとともに、耳波あるいは中伸びなどの板形状不
良が発生しやすくなる。また、このような大圧下圧延を
行うためには、駆動系を含め、大圧延荷重、大トルクに
耐える強力圧延機が必要であり、また、必要な圧延仕上
温度を確保するため、さらには生産性を落とさないため
には、大容量モ−タによる高速圧延が必要となって、一
般的な仕様の圧延設備での実現は非常に困難である。
では、仕上圧延機内にて加工発熱を利用した逆変態を生
じさせるためには、当該圧延機スタンドでの大加工仕
事、すなわち大圧下、大加工速度の条件が必須であり、
特公昭62−7247号および特公昭62−39228
号の場合と同様に、圧延機の能力とともに板厚プロフィ
ル、板形状の悪化が大きな問題となる。
部が圧延を開始されてから尾端部が圧延されるまでの間
に生じる粗バ−の温度低下を補償するために加速圧延が
行われていることから、コイル各部における熱履歴が異
なってしまうことが不可避であり、これによりコイル先
端から尾端にかけての材質不均一を生じる原因となって
いる。
を解決し、一般的な仕様の圧延設備にて、板厚プロフィ
ルと板形状を悪化させることなく、かつコイルの先端か
ら尾端にかけて均一な超微細フェライト組織を有する熱
延鋼帯を安定して製造することができる熱延鋼帯の製造
方法を提供することを目的とする。
仕様の圧延設備にて板厚プロフィルと板形状を悪化させ
ることなく、微細フェライト組織を有する熱延鋼帯を安
定して製造することができる熱延鋼帯の製造方法につい
て検討を行った。鉄鋼材料の熱間加工では、1パスにて
大きな歪を加えることにより結晶粒の微細化が図られる
ことが知られており、この微細化効果は特にAr3変態
点近傍の温度での大圧下加工で大きいことが知られてい
る。一方で、圧延材温度の低下とともに、圧延により加
えられた歪の回復速度が遅くなるため、圧延パス間にて
歪が完全に回復せず、残留歪として次パス圧延に累積す
る効果があることが知られている。つまり、1パスにて
大圧下加工を加えなくても、歪の累積効果を利用するこ
とにより、1パス大圧下と同等の歪を加えることが可能
である。図1に示すように通常、熱間仕上圧延では、A
r3変態点近傍を仕上目標温度に設定し、その仕上目標
温度となるように前段圧延機から後段圧延機にいくに従
って温度が低下するパタ−ンとなる。この時、圧延材温
度がAr3変態点に近くなる後段の2〜3スタンドでは
歪の累積が発生していると考えられている。
パス大圧下では、板厚プロフィルと板形状が悪化するこ
とことが致命的な問題となるため、本発明者等は圧延材
の結晶粒を微細化させる手段として、歪の累積効果を有
効に活用する方法について検討を行った結果、粗バ−厚
および各パスでの圧下率配分および圧延速度を調整する
ことにより、全スタンドに亘り圧延材温度をAr3変態
点近傍に保つことが可能であり、これにより大きな歪累
積効果が得られることを見出した。
延材の温度変化は、各圧延パスでの加工発熱、摩擦発
熱、圧延ロ−ルへの抜熱、各パス間での空冷やスタンド
間スプレ−による冷却作用により影響されている。加工
発熱は、圧延により加えられた仕事が熱に変換されるも
のであり、加えられた歪量と材料の変形抵抗により左右
される。また、摩擦発熱は、圧延材と圧延ロ−ル間の摩
擦仕事が熱に変換されるものであり、圧延材と圧延ロ−
ル間の接触圧力と摩擦係数、相対滑り速度により影響さ
れる。圧延ロ−ルへの抜熱は、物質間の熱伝導現象であ
り、圧延ロ−ルと圧延材表面間の温度差と両者の接触時
間により決定される。また、圧延パス間での圧延材の温
度降下量は、放射と対流による熱損失によるものであ
り、圧延材温度と雰囲気との温度差、圧延機スタンド間
距離と通過速度から決まるスタンド間時間により決定さ
れる。このように、熱間仕上圧延における圧延材の温度
変化は、おおまかにいうと粗バ−厚と各スタンドでの圧
下率配分と圧延速度に大きく依存するが、連続圧延の場
合、体積一定の関係から各圧延機入出側での板厚と速度
の積であるマスフロ−は一定でなければならず、各々を
単独に制御することはできない。しかしながら、任意の
仕上板厚に対し、粗バ−厚と各スタンドでの圧下率配分
と圧延速度を最適化することにより、第一スタンドから
最終スタンドに亘り圧延材温度をほぼ一定に保つことが
可能となる。このような圧延をAr3変態点近傍の温度
にて行うことにより、大きな歪累積効果が得られる。
延では圧延材先端の圧延が開始されてから尾端部の圧延
が開始されるまでの間、圧延速度をほぼ一定の加速率に
て増速し、仕上圧延機出側での仕上温度を全長に亘りA
r3変態点近傍の温度に制御する加速圧延が行われる。
これは、圧延速度を上げることにより、前記した発熱、
抜熱、冷却作用が圧延材の温度低下を減少させる方向、
すなわち発熱量の増大、抜熱量と冷却量の低下をもたら
す作用があるためであり、先端部の圧延が開始されてか
ら尾端部の圧延が開始されるまでの間の温度低下分を補
償するためである。しかしながら、本発明では熱延鋼帯
全長に亘って歪の累積効果を利用することにより均一な
微細組織を得ることを目的としており、熱延鋼帯全長に
亘って第一スタンドから最終スタンドにて圧延材温度を
ほぼ一定に保つことが重要である。このような目的を実
現するためには、例えば仕上圧延機入側にトンネル炉や
誘導加熱装置などの温度補償設備、あるいはコイルボッ
クス等を設置して、鋼帯全長に亘り一定温度、一定速度
にて圧延を行い、熱履歴を一定とすればよい。
を施すことにより、より微細な組織が得られることが知
られている。これは、急速冷却によりフェライトへの変
態核生成速度が早くなること、粒成長速度を遅くする作
用などによるものである。本発明者らは、冷却速度の影
響を鋭意検討した結果、本発明による仕上圧延の最終圧
延パス終了後に50℃/秒以上の冷却速度で冷却するこ
とにより、熱延ままで平均粒径が3μm以下の微細フェ
ライト組織を有する熱延鋼帯が製造できることを見出し
た。この時、仕上圧延入側での初期オ−ステナイト粒径
が小さいほど、本発明の効果は大きくなるため、仕上圧
延入側でのオ−ステナイト粒径を極力小さくしておくこ
とが望ましい。
もので、その特徴は以下の通りである。
延機を用いた熱延鋼帯の熱間仕上圧延において、圧延材
全長に亘り、各圧延スタンドにおける圧延材の断面平均
温度がAr3変態点直上の温度にて略一定になるように
粗バ−厚および各パスでの圧下率配分および圧延速度を
設定し、仕上圧延機入側での圧延材の断面平均温度をA
r3変態点直上の温度にして、圧延材の仕上圧延を行う
ことを特徴とする熱延鋼帯の製造方法。
急速冷却を、50℃/秒以上の冷却速度で行うことを特
徴とする上記(1)に記載の熱延鋼帯の製造方法。
熱延鋼帯の製造設備列の一実施形態を示す説明図であ
る。
炉1にて再加熱されたスラブ2を所定の厚さの粗バ−に
減厚するための粗圧延機3と、粗圧延機出側直近に設置
された中間冷却装置4と、粗バ−3を巻き取って保温す
るためのコイルボックス5と、粗バ−を所定の厚さの熱
延鋼帯に減厚する仕上圧延機6と、仕上圧延機出側直近
に位置し、熱延鋼帯を急速冷却するための急速冷却装置
7と、巻取り温度を調整するための冷却装置8と、この
熱延鋼帯を巻取るための巻取り機9とを備えている。
を防止するとともに、仕上圧延で目標とする温度付近へ
の温度調整冷却を行う冷却装置である。
の出側直近に設置することが望ましい。粗圧延での圧下
にて生成された再結晶粒オ−ステナイト粒は、通常は粗
圧延と仕上圧延の間の数十秒の間に大きな粒成長挙動を
示す。
径が熱延鋼帯の最終的な細粒化に及ぼす影響も報告され
ており、仕上圧延入側でのオ−ステナイト粒径は極力小
さくすることが好ましい。このことから、中間冷却装置
では、粗圧延最終圧延スタンドの出側直近に設置し、粗
圧延後の粒成長を防止するとともに、仕上圧延で目標と
する温度付近への温度調整冷却を行う。
り、保温して粗バーの仕上圧延入側の温度を一定にする
ために用いられる。本発明の仕上圧延では、通常は実施
される加速圧延を行わないので、特に粗バーの尾端部の
温度降下を補償するためにコイルボックス5を設ける。
この温度降下を補償するためにはコイルボックスの代わ
りにトンネル炉や誘導加熱装置などを配設しても良い。
ス5と仕上圧延機6の間にて、前粗バ−の尾端部と、次
粗バ−の先端部を溶接、あるいは圧接して行う連続熱間
圧延の形態においても本発明は適用可能であり、特に仕
上板厚が薄い場合において連続熱間圧延による高速一定
速度圧延が効果的となる。
イトへの変態核生成速度が早くなること、粒成長速度を
遅くする作用のため、熱間加工終了直後に急速冷却を施
すことにより、より微細な組織を得るための冷却装置で
ある。この仕上圧延の最終圧延パス終了直後の急速冷却
を50℃/秒以上の冷却速度で行うことが好ましい。
め、極力圧延機出側直近に配置することが望ましく、図
2の実施形態では仕上圧延機出側直近に急速冷却装置を
配置している。
に巻取られた後の温度も重要であり、図2の実施形態で
は、巻取り機9の直前に巻取り温度調整用の冷却装置8
を配置している。
実施形態を説明する。
て、スラブ2を加熱炉1にて再加熱し、粗圧延機3によ
り所定の粗さの粗バ−に減厚して圧延する。次に圧延さ
れた粗バーを、粗圧延機出側直近に設置した中間冷却装
置4により仕上圧延で目標とする温度付近への温度調整
冷却を行う。温度調整冷却を行った粗バ−をコイルボッ
クス5で巻き取って保温する。次に粗バーをコイルボッ
クス5から払い出して、仕上圧延機6により所定の厚さ
の熱延鋼帯に減厚して圧延する。
速冷却装置7により仕上圧延の最終圧延パス終了直後に
50℃/秒以上の冷却速度で急速冷却し、巻取り温度を
調整するための冷却装置8で温度調整後、巻取り機9で
鋼帯を巻取る。
本発明法により熱延鋼帯を製造した。すなわち、初期板
厚が250mmの低炭素鋼スラブを加熱炉にて約1100
℃に加熱後、このスラブを粗圧延機での5パス圧延にて
50mmまで減厚し粗バ−とした。この粗バ−を中間冷
却装置により870℃程度にまで冷却してコイルボック
スに巻取り、コイルボックスに巻取られた粗バ−を順次
巻きほぐしながら先端から尾端にかけて一定速度にて7
パスの仕上圧延を行った。
ドでの入側厚、出側厚、圧下率、速度、温度、圧延荷
重、圧延動力)を記したものであり、仕上板厚は4m
m、仕上圧延速度は800mpm、目標仕上温度は85
0℃である。1パス目から7パス目にかけての圧延材の
温度変化は、コイル全長に亘り高々数℃以内であった。
図1に圧延材の各仕上圧延スタンドでの温度の推移を示
す。
法による入側厚が34mmの粗バーを仕上板厚4mm、
目標仕上温度850℃の熱延鋼帯の仕上圧延結果であ
る。ここで、表2は圧延材先端部での仕上圧延結果であ
り、表3は圧延材尾端部での仕上圧延結果である。
圧延スタンドから後段圧延スタンドへと鋼帯が進むに従
って温度が低下するパタ−ンであり、かつ加速圧延の作
用により先端部と尾端部の仕上圧延温度はほぼ目標通り
とはなっているが、コイル内にて圧延温度履歴が異なっ
ており、熱延鋼帯のミクロ組織がコイル先端から尾端に
かけて不均一となっている。図1に圧延材先端部と尾端
部との各仕上圧延スタンドでの温度の推移を本発明の圧
延材の温度の推移と併せて示す。
同一仕上圧延スタンドでの圧延材尾端部の速度とを比較
すると表3の方が上昇しており、加速圧延が行われてい
ることがわかるが、表1に示す本発明法では、各仕上圧
延スタンドで圧延材全長に亘り一定速度で圧延が行われ
ており、加速圧延は行われていない。
延の最終圧延パス終了直後に50℃/秒の冷却速度で6
00℃まで冷却して巻取り、空冷にて室温まで冷却した
後に熱延鋼帯の組織を調べたところ、従来方法では平均
粒径が約5〜8μmのフェライト結晶組織となっていた
のに対し、本発明による方法ではコイル全長に亘り平均
粒径が2μm程度の超微細フェライト結晶組織を有して
いることが判り、本発明法の確認ができた。
合金元素を添加することなく、粒径3μm以下の極微細
なフェライト組織を有する熱延鋼帯が製造でき、高強度
・高靭性を有する鋼帯の製造が可能となる。
の温度の推移の比較を示すグラフ
の一実施形態を示す説明図
Claims (2)
- 【請求項1】 複数の圧延スタンドからなる仕上圧延機
を用いた熱延鋼帯の熱間仕上圧延において、圧延材全長
に亘り、各圧延スタンドにおける圧延材の断面平均温度
がAr3変態点直上の温度にて略一定になるように粗バ
−厚および各パスでの圧下率配分および圧延速度を設定
し、仕上圧延機入側での圧延材の断面平均温度をAr3
変態点直上の温度にして、圧延材の仕上圧延を行うこと
を特徴とする熱延鋼帯の製造方法。 - 【請求項2】 仕上圧延の最終圧延パス終了直後の急速
冷却を、50℃/秒以上の冷却速度で行うことを特徴と
する請求項1に記載の熱延鋼帯の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002127795A JP2003320403A (ja) | 2002-04-30 | 2002-04-30 | 熱延鋼帯の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002127795A JP2003320403A (ja) | 2002-04-30 | 2002-04-30 | 熱延鋼帯の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003320403A true JP2003320403A (ja) | 2003-11-11 |
Family
ID=29541748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002127795A Pending JP2003320403A (ja) | 2002-04-30 | 2002-04-30 | 熱延鋼帯の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003320403A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008229725A (ja) * | 2008-05-23 | 2008-10-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 微細粒熱延鋼板の製造方法 |
-
2002
- 2002-04-30 JP JP2002127795A patent/JP2003320403A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008229725A (ja) * | 2008-05-23 | 2008-10-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 微細粒熱延鋼板の製造方法 |
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