(57)【要約】【課題】熱延鋼板をテンションレベラに通板した後、酸洗および冷間圧延を施す際に、必要な伸び率を確保しながらチャタリングを発生させずにテンションレベラを安定的に通板することができる鋼板の製造方法を提供すること。【解決手段】熱延鋼板１をテンションレベラ３に通板した後、酸洗および冷間圧延を施して鋼板を製造するにあたり、超音波および／またはキャビテーションを熱延鋼板の表面に付与する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱延鋼板をテンションレベラに通板した後、酸洗および冷間圧延を施して鋼板を製造するにあたり、超音波および／またはキャビテーションを前記熱延鋼板の表面に付与することを特徴とする表面性状に優れた鋼板の製造方法。
【請求項２】
熱延鋼板の表面に超音波を付与する超音波付与手段および／または熱延鋼板の表面にキャビテーションを付与するキャビテーション付与手段と、これらの下流側に設けられたテンションレベラ装置と、このテンションレベラ装置の下流側に設けられた酸洗装置および冷間圧延装置とを備えたことを特徴とする表面性状に優れた鋼板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱延鋼板をテンションレベラに通板した後、酸洗および冷間圧延を施す際に、テンションレベラを安定的に通板することができる表面性状に優れた鋼板の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱延鋼板（鋼帯）は、表面に厚さ１０μｍ程度の酸化鉄膜（酸化膜）が形成されているため、冷間圧延以降の次工程に送られる前に、酸洗工程において酸化膜を除去することが必要である。通常は、塩酸、硝酸、硫酸などの酸を用いて溶解するのが一般的である。
【０００３】
この酸洗工程において、酸化膜が少しでも表面に残存していると、最終製品である表面処理鋼板の表面品質に影響を及ぼすため、酸洗工程では完全に酸化膜を除去しなければならない。このような酸洗による酸化膜の除去効率を上げ生産性を向上するため、酸洗前にテンションレベラにより熱延鋼板の表面に塑性ひずみを付与する方法が一般的に用いられている（例えば特許文献１）。
【０００４】
テンションレベラを用いるのは、これによる伸びひずみの付与により酸化膜に効率的に亀裂を発生させることができ、酸洗効率が向上する上、通板張力やロール押し込み量による操業管理が単純で、操業上の安定性が高いという利点もあり、さらに、鋼板（鋼帯）の形状も良くなるため、次工程である冷間圧延・焼鈍・表面処理工程の操業安定性や高速通板にも寄与するからである。
【０００５】
また、このような機械的な負荷は、酸洗槽の前で行われることが一般的である。これは、酸洗槽の中では、負荷装置が酸に長時間暴露される環境であるため、安定使用が難しいからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２８６０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、近年、テンションレベラにおいて、チャタリングと称する振動現象の発生する頻度が高まってきている。これは、近年の少量多品種生産の傾向から、例えば板厚が大きかったり、酸化膜が強固あるいは逆に非常に剥離しやすいといった変動が大きかったり、形状矯正のための伸び率を大きくしなければならなかったりといった鋼種が増えてきたことに起因する。
【０００８】
チャタリングが発生すると、鋼板表面に疵が発生して冷間圧延工程以降でも消去しきれずに問題となるばかりでなく、テンションレベラの機械的な破損による操業停止につながる場合もある。また、操業停止には至らなくても、通常であればチャタリングの発生しない鋼種にまでチャタリングが発生するようになってしまうこともある。
【０００９】
以上のように、チャタリングが発生してしまうと製品や機械にダメージを与えてしまうため、チャタリングの発生が懸念される鋼種については、テンションレベラを開放して通板するといった対策を強いられる。しかし、この場合には、鋼板に機械的な負荷がかけられていないため、十分に酸化膜を除去するために、酸洗槽内を極めて低速で通板しなければならず、効率が悪いという問題が生じる。また、形状を矯正することもできないので、冷間圧延・焼鈍・表面処理工程の通板速度も低速にしなければならず、一層効率が悪くなってしまう。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、熱延鋼板をテンションレベラに通板した後、酸洗および冷間圧延を施す際に、必要な伸び率を確保しながらチャタリングを発生させずにテンションレベラを安定的に通板することができる表面性状に優れた鋼板の製造方法および製造装置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】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の（１）〜（２）を提供する。
（１）熱延鋼板をテンションレベラに通板した後、酸洗および冷間圧延を施して鋼板を製造するにあたり、超音波および／またはキャビテーションを前記熱延鋼板の表面に付与することを特徴とする表面性状に優れた鋼板の製造方法。
（２）熱延鋼板の表面に超音波を付与する超音波付与手段および／または熱延鋼板の表面にキャビテーションを付与するキャビテーション付与手段と、これらの下流側に設けられたテンションレベラ装置と、このテンションレベラ装置の下流側に設けられた酸洗装置および冷間圧延装置とを備えたことを特徴とする表面性状に優れた鋼板の製造装置。
【００１２】
本発明者らは、テンションレベラにおいてチャタリングのような振動現象の発生するメカニズムについて検討した結果、以下の知見を得た。
【００１３】
すなわち、上述したように、テンションレベラは、次工程である冷間圧延工程での通板性を改善するために鋼板の形状を矯正する目的と、酸洗効率を向上させるために酸化膜に亀裂を生じさせる目的のために用いられており、いわゆる引っ張り曲げの効果により、鋼板（鋼帯）に伸び率が発生する。つまり、テンションレベラのワークロールと鋼板（鋼帯）の表面は、伸び率の分、常に相対的に摺動していることになる。安定的に摺動している場合にはチャタリングは発生しないが、鋼種によっては摺動と固着とを交互に繰り返す不安定状態となってしまい、これがチャタリング発生の原因となる。
【００１４】
この摺動と固着の程度が激しくなると、一般に鋼板（鋼帯）表面の酸化膜は非常に硬度が高いことから、ワークロール表面に摺動により研削される部分と、固着して研削がなされない部分が生じ、いわばワークロールが多角形状態になってしまい、この多角形に変形したロールが回転することになるから、振動が継続的に発生することになる。このような変形の程度が悪化すると、バックアップロールにまで変形が及ぶこともある。これが一旦大きなチャタリングが発生すると、通常であればチャタリングの発生しない鋼種にまでチャタリングが発生するようになってしまう原因である。この場合には、変形したロールを交換しなければチャタリングは解消されない。
【００１５】
このような検討結果に基づいて、本発明者らは、まず、テンションレベラのワークロールに潤滑油を供給することによりチャタリングを防止することを試みた。その結果、チャタリングを防止することはできるものの、酸洗槽における酸液の劣化が激しく、上記課題の解決には至らなかった。また、潤滑油に変えて水を供給する方法も試みたが、チャタリング防止効果がほとんど見られなかった。
【００１６】
本発明者らは、次に、テンションレベラ前においてキャビテーションおよび／または超音波を鋼板（鋼帯）に付与することを試みたところ、チャタリングを防止することができるだけでなく、酸洗の効率も全く変化しないという好ましい効果が得られることを確認した。
【００１７】
キャビテーションや超音波の付与は通常水槽内で行われるが、上記の単純に水を供給する方法と相違する点は以下のように推定される。
【００１８】
テンションレベラ前にキャビテーションや超音波を付与することによって、酸化膜の空隙部や亀裂に水が入り込む現象が観察された。すなわち、鋼板表面の酸化膜内に水分がトラップされた状態となるということである。テンションレベラでは、ワークロールにおける伸び率の付与において、接触面圧により水分が染み出すとともに新たに生じる亀裂からも水分が供給されることによって、ワークロールと鋼板（鋼帯）との間に潤滑効果を生むのである。単純に水を供給しただけでは酸化膜の表面に水が乗っているだけの状態であるため、このような潤滑効果はない。この潤滑効果によりテンションレベラでのワークロールと鋼板（鋼帯）との固着が防止されるので、通板が安定的なものとなり、チャタリングが防止される。また、ワークロールの多角形摩耗も防止できるので、チャタリング防止効果が持続する。
【００１９】
このように、チャタリング防止に寄与する水分は酸化膜内にトラップされた分のみであるから、酸洗槽内の酸液に影響を与えることはない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、熱延鋼板をテンションレベラに通板した後、酸洗および冷間圧延を施す際に、必要な伸び率を確保しながらチャタリングを発生させずにテンションレベラを安定的に通板することができる。このため、チャタリングに起因する機械の故障や、ロール交換を防止することができ、生産能率も向上する。また、テンションレベラで必要な伸び率を安定して確保することができるので、酸洗速度、次工程である冷間圧延・焼鈍の速度も上昇させることができる。さらに、酸洗槽内の酸洗液への影響もない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の鋼板の製造方法を実施するための鋼板の製造装置を示す概略図。
【図２】図１の装置に用いられる超音波および／またはキャビテーションを付与する装置としてキャビテーション発生装置を用いた例を示す概略図。
【図３】図１の装置に用いられる超音波および／またはキャビテーションを付与する装置として超音波付与装置を用いた例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の鋼板の製造方法を実施するための鋼板の製造装置を示す概略図である。この鋼板の製造装置は、図中矢印方向に鋼帯１を通板し、上流側から熱間圧延後の鋼帯の表面に対し超音波および／またはキャビテーションを付与する装置２と、テンションレベラ３と、酸洗槽４と、冷間圧延装置５とを有している。なお、コイル状の鋼帯を払い出し・巻取りするペイオフリール・テンションリール、張力を付加するためのブライドルロール等は図示を省略している。
【００２３】
酸洗槽４と冷間圧延装置５は、テンションレベラ３と直結されていてもよいし、直結されていなくてもよい。また、図示はしていないが、冷間圧延後に必要に応じて焼鈍や表面処理を行う装置が設けられていてもよい。
【００２４】
テンションレベラ３は、鋼帯１の表面に塑性ひずみを与えて酸化膜に効率的に亀裂を与えたり、鋼帯１の形状を矯正する作用を有するものである。このテンションレベラ３としては通常用いているものを用いればよく、図１では代表的な構成を示したが、これに限るものではない。
【００２５】
超音波および／またはキャビテーションを付与する装置２としては、図２に示すように、キャビテーション発生装置１１を鋼帯の上下に設けたものを挙げることができる。このキャビテーション発生装置１１は、中心から高圧水を噴射し、周囲から低圧水を噴射する二重構造の単独ノズル型であり、鋼帯１を水中に通板させる必要がない。このキャビテーション発生装置１１では、中心の高圧水と周囲の低圧水の間でキャビテーションが発生する。ノズルの圧力、本数、配置を調整して、鋼帯１の幅方向全体でキャビテーションを作用させることが重要である。
【００２６】
また、図３に示すように、超音波および／またはキャビテーションを付与する装置２として、鋼帯１の上下に超音波振動子１２を配置した超音波付与装置１３を有するものを用いることもできる。この超音波付与装置１３は水槽内に設置され、ロールの軸受けに超音波振動子１２を取り付け、これにより超音波振動が鋼帯１に付与される。なお、図中１４は通板ロールである。
【００２７】
なお、キャビテーション付与および超音波付与の方法は、図２、図３に示したものに限らず、種々の方法を採ることができる。また、キャビテーション付与する装置と超音波を付与する装置を併用してもよい。
【００２８】
このような鋼板の製造装置において、被処理体である熱間圧延後の鋼帯１は、矢印方向に沿って連続的に通板され、超音波および／またはキャビテーションを付与する装置２を通過する間に、微小気泡の破裂や超音波振動により、鋼帯１の表面に機械的なエネルギーが与えられ、鋼帯１の表面の酸化膜の空隙部や亀裂に水が入り込み、酸化膜内に水分がトラップされた状態となる。この状態の鋼帯１がテンションレベラ３においてワークロールにて伸び率が付与されると、酸化膜から水が染み出し、新たに生じた亀裂からも水分が供給されて、鋼帯１とワークロールとの間に潤滑効果が生じる。この潤滑効果により、テンションレベラ３でのワークロールと鋼帯１との固着が防止されるので、通板が安定的なものとなりチャタリングが防止される。
【００２９】
鋼帯１はテンションレベラ３を通板後、酸洗槽４に至り酸洗されるが、付与された水分は酸化膜内にトラップされた分のみであるから、酸洗槽の酸液に影響を与えることはない。酸洗後の鋼帯１は冷間圧延装置５に送られ、冷間圧延される。そして、冷間圧延後の鋼帯１は、必要に応じて焼鈍や表面処理が施され、切断等の後処理が行われて所望の鋼板とされる。
【実施例】
【００３０】
板厚４．０ｍｍ、板幅１２００ｍｍの熱間圧延した低炭素鋼板を用い、このような低炭素鋼板からなる鋼帯を図１の超音波および／またはキャビテーションを付与する装置２に通板させた後、テンションレベラ３に通板させた。超音波および／またはキャビテーションを付与する装置２としては、図２に示すようなキャビテーション発生装置、または、図３に示すような超音波付与装置を用いた。キャビテーション発生装置では、水圧条件を、高圧水：１５ＭＰａ、低圧水：０．０３ＭＰａとした。ノズルは、第１列として１００ｍｍ間隔で１２本のノズルを配置し、第２列として５０ｍｍ後方に第１列のノズルの間（いわゆる千鳥配置）になるように１１本のノズルを配置した。超音波付与装置では、周波数１８．５ｋＨｚ、振幅１０μｍの振動を付与した。その後、酸洗、冷間圧延、焼鈍、亜鉛めっき処理を順次行った。
【００３１】
従来例では、鋼帯（鋼板）に超音波およびキャビテーションを付与せずにテンションレベラに鋼帯（鋼板）を通板させた。また、比較例では、テンションレベラを開放して鋼帯（鋼板）を通板した。
【００３２】
表１に、各条件でのテンションレベラでの鋼帯（鋼板）の伸び率、チャタリングの発生の有無、酸洗槽における酸洗性を考慮した酸洗槽通過速度（最大酸洗速度）を示す。なお、酸洗セクションの設備上の最大速度は３００ｍｐｍである。
【００３３】
表１に示すように、従来例では、酸洗速度を上げるためにテンションレベラを使用すると、チャタリングが発生した。チャタリングを防止するためにテンションレベラを開放すると、酸洗速度が著しく低下した。
【００３４】
これに対し、本発明では、テンションレベラを使用してもチャタリングの発生を完全に防止することができ、テンションレベラを活用して酸洗速度を上げることができ、酸洗効率が著しく向上することが確認された。
【００３５】
【表１】
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【符号の説明】
【００３６】
１；鋼帯（鋼板）
２；超音波および／またはキャビテーションを付与する装置
３；テンションレベラ
４；酸洗槽
５；冷間圧延装置
１１；キャビテーション発生装置
１２；超音波振動子
１３；超音波付与装置
１４；通板ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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