(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延により熱延鋼板を製造する方法において、最終デスケーリング装置以降の仕上げ圧延における各仕上げ圧延機に、表面の中心平均粗さ（Ra）が１．０μｍ以下のワークロールを用い、かつ前記各仕上げ圧延機による圧延前の鋼板表面スケール厚さを６μｍ以下にして圧延することにより、熱間圧延後、酸洗した熱延鋼板の表面粗さを中心平均粗さ（Ra）で１．０μｍ以下にすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【請求項２】
熱間圧延により熱延鋼板を製造する方法において、最終デスケーリング装置以降の仕上げ圧延における各仕上げ圧延機に、表面の中心平均粗さ（Ra）が１．０μｍ以下のワークロールを用いると共に、潤滑油を用いて各圧延時の摩擦係数を０．３以下とし、かつ前記各仕上げ圧延機による圧延前の鋼板表面スケール厚さを１３μｍ以下にして圧延することにより、熱間圧延後、酸洗した熱延鋼板の表面粗さを中心平均粗さ（Ra）で１．０μｍ以下にすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延により表面性状に優れた熱延鋼板を製造する方法に係わり、更に詳しくは冷延鋼板の表面粗さに匹敵するような表面粗さを有し、塗装またはメッキの原板等に用いることのできる熱延鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の冷延鋼板は、９００〜１１００℃の高温下で、厚さ２００〜２６０ｍｍのスラブに熱間圧延を施し熱延鋼板とし、次いで鋼板表面に生成した酸化被膜（以下スケールと記す）を塩酸もしくは硫酸により酸洗して除去し、更に冷間圧延により製品の板厚に仕上げる方法により製造されている。この冷延後の鋼板は、加工硬化しているので、焼鈍を行った後出荷される。
【０００３】
近年、熱間圧延技術が進歩し、熱間圧延後の冷間圧延を省略して、熱間圧延のみで厚さ１．０ｍｍ程度の鋼板まで製造できるようになってきた。熱間圧延のみで薄い熱延鋼板を製造することができれば、冷間圧延及び焼鈍工程を省略することがきるため、製造コスト面で有利となる。
【０００４】
しかし、酸洗処理後の熱延鋼板の表面は、一般に表面色調が灰白色の無光沢を呈しており、また中心平均粗さ（Ｒａ）で１〜３μｍと粗く、冷延鋼板の表面粗さＲａ０．１〜１．０μｍに比べてかなり劣るものである。従って、熱間圧延で冷延鋼板と同じ程度の厚さの鋼板の製造が可能となっても、表面粗さの問題で冷延鋼板にとって代えることができないのが現状である。
【０００５】
そこで、特開昭５４−１１５６２１号公報に開示されているように、熱延鋼板の表面を研削した後、軽いスキンパス圧延を施すか、液体ホーニング加工する方法により、熱延鋼板に冷延鋼板と同等の表面粗さを与える試みがなされてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開昭５４−１１５６２１号公報に示されている方法では、従来の冷間圧延を省略することができるものの、表面研削または液体ホーニング加工という新たな工程が必要となる。これらの加工に必要な砥石や研磨材等は高価であり、また加工のための労力が必要となるため、冷間圧延及び焼鈍工程が省略できても有利とはならない。
【０００７】
また、熱延鋼板の表面の研削は、鋼板の形状が悪い場合に砥石が鋼板表面に接触しない部分が発生し、コイル全長、全幅を均一に研削するのは難しいという問題もある。
【０００８】
本発明は、熱間圧延工程に新たな工程を付加することなく、冷延鋼板と同等の板厚で表面粗さの良好な熱延鋼板を製造する方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、熱延鋼板が冷延鋼板に比べ、表面粗さが悪化する原因を究明すべく調査を行った。熱延鋼板の表面粗さを決定する因子として、鋼板表面のスケール、熱間圧延機のワークロール表面粗さ、酸洗、スキンパス圧延等があり、これらの因子を個別に調査した結果、下記の知見を得た。
【００１０】
１）熱延鋼板の表面スケールを除去するために行う酸洗に伴って生じるピットは、目標鋼板表面粗さ（Ｒａで１．０μｍ以下）に比べて充分小さく、酸洗の影響は考えなくともよい。
【００１１】
２）酸洗後に行うスキンパス圧延は、圧下率が１〜３％と小さいので、スキンパス圧延により熱延鋼板の表面粗さを改善することはできない。
【００１２】
３）スケールが付着した状態の熱延鋼板の表面粗さは、圧延時のロール表面粗さにほぼ等しいが、スケールを酸洗により除去すると、鋼板自身の表面粗さは、スケールが付着した状態の表面粗さに比較して粗くなっている。
【００１３】
４）圧延前のスケールの厚さが厚くなればなるほど、圧延、酸洗後の鋼板の表面粗さも粗くなる。
【００１４】
５）熱延鋼板の表面粗さを決定する主要因は、ロール表面粗さと仕上げ圧延時のスケール厚さにあり、ロール表面の中心線平均粗さ(Ra)を１．０μｍ以下に、スケール厚さを６μｍ以下にすると、熱間圧延、酸洗後の表面の中心線平均粗さ(Ra)を１．０μｍ以下と小さくできる。なお、以下の記述では「中心線平均粗さ(Ra)」を単に「粗さ」と記すことがある。
【００１５】
６）仕上げ圧延時に潤滑油を用いて圧延時の摩擦係数を０．３以下にすると、各仕上げ圧延時のスケール厚さは１３μｍまで許容できる。
【００１６】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は、「熱間圧延により熱延鋼板を製造する方法において、最終デスケーリング装置以降の仕上げ圧延における各仕上げ圧延機に、表面の中心平均粗さ（Ra）が１．０μｍ以下のワークロールを用い、かつ前記各仕上げ圧延機による圧延前の鋼板表面スケール厚さを６μｍ以下にして圧延することにより、熱間圧延後、酸洗した熱延鋼板の表面粗さを中心平均粗さ（Ra）で１．０μｍ以下にすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法、及びこの方法において、潤滑油を用いて各圧延時の摩擦係数を０．３以下とし、かつ前記各仕上げ圧延機による圧延前の鋼板表面スケール厚さを１３μｍ以下にして圧延することにより、熱間圧延後、酸洗した熱延鋼板の表面粗さを中心平均粗さ（Ra）で１．０μｍ以下にすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法」にある。
【００１７】
ここで、中心平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳＢ０６０１の規定によるものとする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
熱延鋼板は、粗圧延と仕上げ圧延により製造され、通常粗圧延には可逆圧延機を用いた半連続式又はタンデム化した連続式が用いられる。粗圧延機の後には仕上げ圧延機が５〜７スタンド設けられており、粗圧延の後連続的に仕上げ圧延できるように配置されている。本発明者らは、加熱等により鋼板表面に生成したスケールは、粗圧延の段階で鋼表面の表面粗さを粗くするが、それが仕上げ圧延の鋼表面の粗さに影響しないことを確認した。それは、仕上げ圧延での圧下率が大きいためである。また、粗圧延時に存在しているスケールも仕上げ圧延前にデスケーラにより完全に除去されるので仕上げ圧延には影響しない。本発明では粗圧延の後の仕上げ圧延時におけるワークロールの表面粗さ、スケール厚さ、及び摩擦係数を限定するものであり、粗圧延段階は通常の半連続式であっても、連続式であってもよい。以下、本発明の製造方法における限定理由を説明する。
【００１９】
Ａ）最終デスーリング装置以降の各仕上げ圧延機のワークロール表面の中心平均粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下：
通常の熱間圧延装置では、仕上げ圧延機の直前に設置されたデスケーリング装置が最終となる。近年、仕上げ圧延機列の第一スタンドと第２スタンド間、更に第２スタンドと第３スタンド間にデスケーリング装置が設けられるようになった。それは、仕上げ圧延機の第１、第２スタンドを鋼板が通過する場合は鋼板温度が高いため、鋼板表面の酸化が進行し、スケール厚さが厚くなるためである。このような場合は、仕上げ圧延機間のデスケーリング装置が最終のデスケーリング装置となる。
【００２０】
ワークロールの表面中心平均粗さ（Ｒａ）を１．０μｍ以下とするのは、１．０μｍを超えると熱間圧延後酸洗した熱延鋼板の表面粗さが１．０μｍ以下にならないためである。このＲａは、小さければ小さい程よいが、あまり小さくするのはロール表面仕上げに労力を要し、また圧延中にスリップする恐れがあるので０．１μｍ以上とするのが好ましい。
【００２１】
Ｂ）圧延前のスケール厚さ６μｍ以下：
ワークロールの表面粗さを１．０μｍ以下としても、スケールの厚さが６μｍを超えると、熱間圧延後酸洗した熱延鋼板の表面粗さを１．０μｍ以下にすることができない。従って、圧延前のスケール厚さは６μｍ以下とした。
【００２２】
圧延前のスケール厚さが厚くなると、圧延、酸洗後の鋼板表面粗さが大きくなる原因は次のように考えられる。すなわち、スケールの変形抵抗と鋼板の変形抵抗とに差があるため、圧延時に鋼−スケール界面が凹凸化し、スケール厚さが厚くなればなる程凹凸化が顕著になるためである。
【００２３】
圧延前のスケール厚さは薄ければ薄い程よいので、下限はとくに限定しない。
【００２４】
Ｃ）摩擦係数０．３以下、その場合の圧延前のスケール厚さ１３μｍ以下：
圧延時に潤滑油を用いた場合の潤滑油の鋼板表面粗さに及ぼす影響を調べた。
【００２５】
図１は、試験に用いた実機の１／４サイズの試験圧延設備である。重量％でＣが０．０５％の低炭素鋼板から幅７０ｍｍ、長さ３００ｍｍの試験片を切り出し、その表面を切削加工によりスケールを除去し厚さ８ｍｍの試験片を製作した。
【００２６】
この試験片をステンレスの薄鋼板４で梱包し、１０００℃に加熱した後、試験片をステンレス薄鋼板から引き抜きながら第１圧延機１で圧下率３５％で圧延した。この際、圧延材の第２圧延機２までの搬送時間を種々変えることにより、第２圧延機による圧延前のスケール厚さを変化させ、第２圧延機で圧延を行った。
【００２７】
第２圧延機には、直径が２００ｍｍで中心平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍのロールを用いた。
【００２８】
また、上記と同じ条件で、かつ第２圧延機の入り側に設けた圧延油供給ノズル７より、合成エステルを主成分とする熱間潤滑油を供給して圧延を行い、潤滑油の鋼板表面粗さに及ぼす影響も調べた。
【００２９】
圧延後の鋼板を酸洗してスケールを除去した後、鋼板表面粗さを測定した。
【００３０】
圧延前のスケール厚さは、第１圧延機で圧延した後、第２圧延機で圧下せずに直ちに窒素雰囲気中で冷却装置６で冷却した後で測定した厚さとした。
【００３１】
図２は、測定した圧延前の鋼板表面のスケール厚さと酸洗後の鋼板表面粗さとを図にしたものである。同図より圧延時に潤滑油を用いると、圧延前のスケール厚さの鋼板表面粗さに及ぼす影響は小さくなることが分かる。
【００３２】
それは、圧延油を用いると圧延時にスケールが均一に変形し、圧延後のスケール厚さの変化が小さくなるためである。
【００３３】
また同図から分かるように、圧延前のスケールが厚くなるほど酸洗後の表面粗さも大きくなっている。その理由は、圧延によってスケールが均一には伸びず、圧延後のスケール厚さに差が生じるためである。
【００３４】
圧延時に潤滑油により摩擦係数を０．３以下とするのは、０．３を超えると潤滑によるスケールの均一変形効果が得られないためである。
【００３５】
摩擦係数を０．３以下にすれば、圧延前のスケール厚さを１３μｍまで厚くしても、熱間圧延後酸洗した熱延鋼板の表面粗さを１．０μｍ以下にすることができる。従って、潤滑油を用いて圧延する場合の圧延前のスケール厚さの上限を１３μｍとした。
【００３６】
なお、摩擦係数はあまり小さくすると圧延中にスリップするので、０．１以上にするのが好ましい。どの程度の摩擦係数でスリップするかは圧延条件により異なるので下限は限定しない。また、スケール厚さも薄ければ薄いほどよいので下限は限定しない。
【００３７】
圧延前のスケール厚さを抑制する方法としては、圧延前に高圧水によってスケールを除去する方法、あるいは、高圧水によるデスケール後圧延機までの間および圧延機間の雰囲気を制御し、酸化速度を抑制する方法、および、圧延温度を下げ、酸化速度を抑制する方法等がある。また、鋼中にＳｉ、Ｃｒ等の高温下での酸化を抑制する合金元素を含ませ、酸化速度を抑制する方法もある。
【００３８】
潤滑油としては、合成エステル、牛脂等を用いることができる。また、摩擦係数を０．３以下にするには、潤滑油の濃度及び粘度を調整することにより達成できる。
【００３９】
【実施例】
（実施例１）
本実施例では、図５に示す実生産用圧延機の１／４  サイズの試験圧延機を用いて圧延を行った。粗圧延後のスケールが付着した厚さ３０ｍｍの低炭素鋼板（重量％でＣ含有量が０．０５％）から、厚さ８ｍｍ、幅７０ｍｍ、長さ３００ｍｍの鋼板を４０枚切り出し圧延に供した。
【００４０】
これら鋼板を１００℃に加熱した後、２０枚を潤滑油を使用しないで、他の２０枚を潤滑油を用いて、表１に示す条件で一律圧下率３５％で圧延を行った。
【００４１】
【表１】
0003562084.tif 000002
【００４２】
圧延前のスケール厚さは、デスケーリングノズル８から圧延を開始するまでの時間を調整することにより制御した。また、潤滑油を用いた圧延では、潤滑油として合成エステルを用い、濃度により摩擦係数を変えた。
【００４３】
圧延後、７０℃の１０％塩酸水溶液で酸洗して鋼板表面のスケールを除去し、鋼板の圧延方向（Ｌ方向）の表面粗さを測定した。結果は表１に示す通りであった。
【００４４】
なお、表１の圧延番号１５、２０以外のワークロールの中心平均粗さ（Ｒａ）０．５μｍで圧延した鋼板については、酸洗前後の圧延方向の表面粗さ及び圧延方向と直角の方向（Ｃ方向）の表面粗さも測定した（但し、表１には、酸洗後のＬ方向のみ記載）。
【００４５】
図３は、潤滑油を使用しないで、Ｒａ０．５μｍのワークロールで圧延した圧延番号が１〜３、６〜８の結果を図示したものである。
【００４６】
図４は、潤滑油を使用し、Ｒａ０．５μｍのワークロールで圧延した圧延番号が１１〜１４、１８の結果を図示したものである。
【００４７】
図３から明かなように、表面にスケールが付着している状態での中心平均粗さ（Ｒａ）は０．５μｍから０．８μｍとほぼ一定となった。酸洗後の表面粗さは、圧延前のスケール厚さにほぼ比例し、圧延前のスケール厚さが６μｍ以下の場合、酸洗後の表面粗さは１μｍ以下となった。
【００４８】
また、図４から明かなように、潤滑油を使用した場合も表面にスケールが付着している状態での中心平均粗さ（Ｒａ）は０．５μｍから０．８μｍとほぼ一定となった。酸洗後の表面粗さは、圧延前のスケール厚にほぼ比例し、圧延前のスケール厚さが１３μｍ以下の場合、酸洗後の表面粗さＲａは１μｍ以下となった。
【００４９】
（実施例２）
仕上圧延機が７スタンドからなる実生産用連続熱間圧延機を用いての圧延を以下の条件で実施した。
【００５０】
0003562084.tif 000003
各スタンドでの圧延前のスケール厚さは、伝熱計算より求めた表面温度より計算により求めた。
【００５１】
圧延後、各鋼板を７０℃の１０％塩酸水溶液で酸洗し、表面のスケールを除去して表面粗さを測定した。測定結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
0003562084.tif 000004
【００５３】
表２から明らかように、潤滑油を使用しないで圧延した圧延番号１〜３の場合は、各スタンドでの圧延前のスケール厚さは、１０００℃の第７スタンドでの圧延を除き、全て６μｍを超えており、酸洗後の鋼板表面の中心平均粗さ（Ｒａ）は１．２以上と粗くなっている。一方、本発明例の圧延番号４の場合、各スタンドでの圧延前のスケール厚さは６μｍ以下となっており、酸洗後のＲａは０．９μｍと小さくなっている。また、潤滑油を用いた圧延番号５の場合、各スタンドでの圧延前のスケール厚さは１３μｍであり、酸洗後のＲａも０．８μｍと小さい。
【００５４】
なお、本実施例では仕上げ圧延前のデスケーリング条件を一定にし、圧延開始温度を変化させてスケール厚さを変えたが、圧延開始温度を高温にしてもデスケーリングをよく行いスケール厚さを６μｍ以下、潤滑油を用いる場合は１３μｍ以下にすればよいことは言うまでもない。
【００５５】
【発明の効果】
従来表面粗さの小さい鋼板の製造は、冷間圧延に頼らざるを得なかったが、本発明の方法によれば、熱間圧延のみによって製造可能となり、新たな設備を設けることなく冷間圧延、焼鈍工程の省略ができ、製造コストが極めて有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実機の１／４サイズの試験圧延装置の図である。
【図２】圧延前スケール厚さと酸洗後の鋼板表面粗の関係を示す図である。
【図３】無潤滑油圧延における圧延前のスケール厚さと酸洗後の鋼板表面粗さとの関係を示す図である。
【図４】潤滑油圧延における圧延前のスケール厚さと酸洗後の鋼板表面粗さとの関係を示す図である。
【図５】実施例で用いた圧延装置の図である。
【符号の説明】
１第１圧延機
２第２圧延機
３低炭素鋼板（被圧延材）
６冷却装置
７圧延油供給ノズル
８デスケーリングノズル
【図１】
0003562084.tif 000005
【図２】
0003562084.tif 000006
【図３】
0003562084.tif 000007
【図４】
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【図５】
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