(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間圧延、電解清浄、タイトコイル焼鈍、調質圧延の各工程をこの順序で経由して製造される冷延ブライト鋼帯の製造方法において、
タイトコイル焼鈍時に、仕上げ焼鈍温度よりも低い４５０〜５８０℃で、雰囲気ガスの露点が一旦上昇してから再び低下して０℃以下に達するまで継続して初期焼鈍を行い、引続き６００〜７２０℃、かつピーク露点が＋１０℃未満で仕上げ焼鈍を行うことを特徴とする冷延ブライト鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、冷延ブライト鋼帯の製造方法、特にタイトコイル焼鈍方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面光沢の優れた冷延ブライト鋼帯は、様々な用途、たとえばストーブの反射板、フォグランプの反射板、バインダの背金具、電池ジャケットなどに用いられており、低炭素鋼を素材として冷間圧延、電解清浄、タイトコイル焼鈍、調質圧延の各工程をこの順序に経由して製造される。
【０００３】
電解清浄工程は、冷間圧延工程で鋼帯上に付着した圧延油や鉄粉などを除去して鋼帯表面を清浄化する工程である。タイトコイル焼鈍工程は、冷間圧延によって硬化した鋼帯を軟化させて加工性を付与する工程であり、箱型炉に装入されたタイトコイルが還元性雰囲気ガス中にて再結晶温度以上で熱処理される。タイトコイルは、鋼帯間に隙間のない、いわゆるタイトな状態で巻取られるコイルである。調質圧延工程は、冷延ブライト鋼帯に表面光沢を付与する工程であり、表面粗さの小さいワークロールを有する調質圧延機によって、冷延ブライト鋼帯にドライ調質圧延が施される。ドライ調質圧延は、調質圧延液を用いない調質圧延であり、調質圧延液を用いるウェット調質圧延に比べて、ワークロールの光沢が冷延ブライト鋼帯に確実に転写される。前記製造工程を経て得られる冷延ブライト鋼帯には、従来から以下に示すような問題がある。
【０００４】
図３は、従来技術によるタイトコイル焼鈍における炉頂温度、コイル温度および雰囲気ガスの露点の時間的推移を示す特性図である。箱型炉の炉温を示す炉頂温度Ｔｆは加熱開始とともに上昇し、所定温度たとえば７００℃に到達した後、その温度で一定に保持される。コイル温度Ｔｃは炉頂温度Ｔｆより遅れて昇温し、経過時間とともに所定温度に近接する。雰囲気ガスの露点Ｔｄは、炉頂温度Ｔｆおよびコイル温度Ｔｃの上昇とともに一旦上昇し、ピーク露点を経て再び低下する。ピーク露点は、たとえば＋１０℃以上に達する。この露点の上昇は、タイトコイルや炉材などのもつ水分の蒸発に起因するものである。この露点Ｔｄおよびコイル温度Ｔｃの上昇によってタイトコイルの板幅端部において鋼帯表面に酸化層が形成されることがある。
【０００５】
図４は、タイトコイルの板幅端部における鋼帯の積層状態を示す断面図である。鋼帯の板幅方向板厚分布には、板幅端部において板厚が急激に減少するエッジドロップ領域Ｅが存在するので、鋼帯間に隙間のない状態で巻取られるタイトコイルにおいても、コイル板幅端部では鋼帯間に隙間Ｇが生ずる。隙間Ｇには、雰囲気ガスが自由に出入りすることができるので雰囲気ガスの露点が高い場合にはコイルの板幅端部において鋼帯表面に酸化層が形成されやすい。
【０００６】
前記酸化層の成分分析をＩＭＡ（Ion Micro Analyzer）によって行ったところ、Ｍｎ，Ｓｉが強く検出される。Ｍｎ，Ｓｉは素材である低炭素鋼中に含まれている易酸化元素であり、鋼帯表面で雰囲気ガス中の水分と反応して酸化し、この酸化の進行に伴って表面に濃化し、Ｍｎ，Ｓｉ濃化層として検出されたものである。なおこの酸化に伴う表面濃化層を以後単に酸化層と略称する。酸化層は次工程である調質圧延工程において、調質圧延される際には、ワークロールに付着してワークロールを曇らせ、ワークロールの光沢を低下させる。また曇りの生じたワークロールで調質圧延を継続すると、その部分が鋼帯に転写して、冷延ブライト鋼帯に光沢むらが発生する。このような従来技術の問題を解決するために、従来から次のような先行技術が開示されている。
【０００７】
特開昭５７−７５２１２号公報に開示されている先行技術は、調質圧延における鏡面仕上げ時のワークロール入側に砥粒を付着したブラシロールを配設し、それによってワークロールを研磨して、ワークロール表面の光沢を維持する方法である。
【０００８】
特開平４−３０１０９６号公報に開示されている先行技術は、電解清浄時に鋼帯表面に珪酸ナトリウムのシリカ分を適正量電着させ、調質圧延時に鋼帯の酸化層が直接ワークロールに接触しないようにしてワークロール表面の曇りを防止する方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記先行技術にはそれぞれ次のような問題がある。特開昭５７−７５２１２号公報に開示されている先行技術には、ブラシロールを配設するには設備費が掛かるとともに、鋼帯の板幅方向に均一な研磨を行うには、きめ細かい設備の整備が必要であり、研磨が不均一になると、鋼帯にヘアーライン模様等が生じて、表面外観を損ねるという問題がある。また特開平４−３０１０９６号公報に開示されている先行技術には、コイル接合部近辺などの通板速度が変動する位置では、シリカ付着量が適正範囲を外れるおそれがあり、シリカ付着量が少なすぎると前記酸化層のワークロールへの付着が生じ、一方シリカ付着量が多すぎると乳白色のテンパーカラーが発生して外観を損ねるという問題がある。このため本先行技術では、コイルの頭尾部における表面光沢の低下が生じやすい。
【００１０】
本発明の目的は、前記問題を解決して、全域にわたって優れた表面光沢を有する冷延ブライト鋼帯の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷間圧延、電解清浄、タイトコイル焼鈍、調質圧延の各工程をこの順序で経由して製造される冷延ブライト鋼帯の製造方法において、
タイトコイル焼鈍時に、仕上げ焼鈍温度よりも低い４５０〜５８０℃で、雰囲気ガスの露点が一旦上昇してから再び低下して０℃以下に達するまで継続して初期焼鈍を行い、引続き６００〜７２０℃、かつピーク露点が＋１０℃未満で仕上げ焼鈍を行うことを特徴とする冷延ブライト鋼帯の製造方法である
【００１２】
【作用】
本発明に従えば、冷延ブライト鋼帯はタイトコイル焼鈍時に、仕上げ焼鈍の温度より低い温度で初期焼鈍を行った後、引続き仕上げ焼鈍を行って製造される。これによって、タイトコイルや炉材に付着している過剰な水分が初期焼鈍において除去されるので、仕上げ焼鈍時においてタイトコイル板幅端部の酸化層の発生が防止される。このため、次工程の調質圧延において全域にわたって優れた表面光沢を有する冷延ブライト鋼帯を製造することができる。
【００１３】
また、仕上げ焼鈍は適正な温度範囲で行われるので、鋼帯の再結晶および結晶粒の成長が充分に生じ、冷延ブライト鋼帯は優れた加工性をもつことができる。また仕上げ焼鈍の上限温度と露点とが適正に設定されているので、仕上げ焼鈍時にタイトコイルの鋼帯同士の焼付きの発生が防止されるとともに酸化層の発生が防止される。
【００１４】
また、初期焼鈍は雰囲気ガスの露点が一旦上昇してから再び低下して０℃以下に達するまで継続される。これによって初期焼鈍における水分除去が確実に行われるので、仕上げ焼鈍時におけるタイトコイル板幅端部の酸化層の発生が確実に防止される。このため次工程の調質圧延において、ワークロールの曇りの発生が防止される。
【００１５】
【実施例】
冷延ブライト鋼帯は、前述のように冷間圧延、電解清浄、タイトコイル焼鈍、調質圧延の各工程をこの順序に経由して製造される。図１は、本発明に係るタイトコイル焼鈍を好適に実施することのできるタイトコイル焼なまし設備の簡略化された構成を示す断面図である。
【００１６】
タイトコイル焼なまし設備１は、低炭素鋼帯などのタイトコイル７を加熱する炉体２と、炉内でタイトコイル７を覆って鋼帯の酸化を防ぐための保護雰囲気ガス空間を形成するインナーカバー３と、保護雰囲気ガス（以後、雰囲気ガスと略称することがある）を強制循環させて熱伝達を向上させるベースファン４とを含む。炉体２の下部には、燃焼バーナ５が円周方向に沿って間隔をあけて複数個設けられており、炉体２の上部には炉頂温度測定用熱電対６が設けられている。
【００１７】
タイトコイル焼鈍を実施する際には、タイトコイル７は２〜４段積にして装入される。各タイトコイル７の間には、コンベクタプレート８と呼ばれる雰囲気ガスを循環させ、対流による熱伝達を大きくするための放射状の通路をもった鋼製円板が挿入される。また最下段のタイトコイル７の板幅端部下面には、コイル温度測定用熱電対９が当接される。インナーカバー３をタイトコイル７にかぶせ、インナーカバー３の底部を砂または鉱物繊維１０などでシールした後、保護雰囲気ガスをインナーカバー３内に送り込んで空気のパージを行う。その後、炉体２をインナーカバー３の上からかぶせ、燃焼バーナ５に点火して加熱を開始する。保護雰囲気ガスは、加熱中も継続してインナーカバー３内に送り込まれ、排出管１１から外部に排出される。排出管１１に露点計１２を設けることにより、雰囲気ガスの露点を測定することができる。
【００１８】
露点計１２は、たとえば基材であるアルミニウムと被覆層である酸化アルミニウムおよび金との３層構造から成るインピーダンス素子を検出部とするセンサであり、測定原理は酸化アルミニウム層に形成されている多数の細孔壁に雰囲気ガス中の水分を吸着させ、そのときのインピーダンス変化を検出して露点を測定するものである。保護雰囲気ガスとしては、液体アンモニアを熱分解させた分解生成ガスと空気分離装置からの高純度窒素をブレンドしたいわゆるＨＮガスが好適に用いられる。本実施例で用いるＨＮガスの組成は、たとえば１２％Ｈ2−Ｎ2である。冷延ブライト鋼帯の鋼種としては、低炭素鋼、すなわち低炭素アルミキルド鋼および低炭素リムド鋼などが好適に用いられる。低炭素鋼は、適正な焼鈍を付与することによって軟質化し、優れた加工性を示す。代表的な低炭素アルミキルド鋼の化学成分は、たとえばＣ：０．０４％，Ｓｉ：０．０２％，Ｍｎ：０．３０％，Ｐ：０．０１８％，Ｓ：０．０１５％，Ａｌ：０．０２％である。
【００１９】
図２は、本発明の一実施例であるタイトコイル焼鈍方法を説明するためのタイミングチャートである。図２に示す実施例で用いたタイトコイルの鋼種は、低炭素アルミキルド鋼であり、装入積段数は３段積であり、装入総重量は３７．３トンであった。前述のような方法でタイトコイル焼なまし設備１の加熱を開始し、炉頂温度測定用熱電対６、コイル温度測定用熱電対９および露点計１２によって炉頂温度Ｔｆ、コイル温度Ｔｃおよび雰囲気ガスの露点Ｔｄをそれぞれ測定した。加熱開始後、炉頂温度Ｔｆ、コイル温度Ｔｃおよび露点Ｔｄはいずれも上昇する。炉頂温度Ｔｆの昇温速度は、コイル温度Ｔｃの昇温速度よりも大きい。
【００２０】
時刻ｔ１では、炉頂温度Ｔｆが予め定める初期焼鈍の設定値、たとえば５５０℃に到達し、それ以降その炉頂温度Ｔｆを一定に保持するように燃焼バーナ５の燃焼が制御される。初期焼鈍は、タイトコイル７やインナーカバー３やコンベクタプレート８などに付着している水分を乾燥するために、すなわち過剰な水分を除去するために行われる。露点Ｔｄおよびコイル温度Ｔｃは時刻ｔ１以降も上昇を続ける。時刻ｔ２では、露点Ｔｄが初期焼鈍時のピーク露点たとえば＋６℃に到達する。
【００２１】
初期焼鈍の設定温度は、４５０〜５８０℃の温度範囲に設定することが好ましい。これは、５８０℃を超える温度では初期焼鈍時のピーク露点が高くなりすぎて、タイトコイル７の板幅端部に前記酸化層が生成するおそれがあるからであり、４５０℃未満の温度では、初期焼鈍時に除去される水分量が過小となるので、引続き行われる仕上げ焼鈍における水分蒸発量が過大となり、その結果露点が高くなりすぎて、前記酸化層が生成するおそれがあるからである。一方初期焼鈍の温度範囲が４５０〜５８０℃においては、水分除去が適正に行われるので、仕上げ焼鈍における前記酸化層の生成が確実に防止される。時刻ｔ２以降では、雰囲気ガスの露点Ｔｄが低下を始める。また炉頂温度Ｔｆは初期焼鈍の設定値のまま保持され、コイル温度Ｔｃは炉頂温度Ｔｆに近接するように上昇を続ける。
【００２２】
時刻ｔ３では、初期焼鈍が終了する。初期焼鈍は、雰囲気ガスの露点Ｔｄが一旦上昇し、前記初期焼鈍のピーク露点を経て再び低下して０℃に到達するまで行われる。これは、初期焼鈍終了時点の雰囲気ガスの露点が０℃を超えていると、初期焼鈍における水分除去量が過小であり、引続き行われる仕上げ焼鈍時に露点が高くなり、タイトコイル板幅端部に前記酸化層が生成するおそれがあるからである。なお実際にタイトコイル焼鈍を行う際には、事前にこの条件を満たすように初期焼鈍の保持時間が設定される。本実施例では、初期焼鈍の保持時間は５時間に設定されており、初期焼鈍終了時点の雰囲気ガスの露点Ｔｄの実測値は−２℃であった。時刻ｔ３以降では、炉頂温度Ｔｆが再び昇温を開始する。またそれに伴い水分の蒸発量が増大するので、雰囲気ガスの露点Ｔｄが再度上昇を開始する。コイル温度Ｔｃは引続き昇温を続ける。
【００２３】
時刻ｔ４では、炉頂温度Ｔｆが予め定める仕上げ焼鈍の設定値、たとえば６５０℃に到達し、それ以降その炉頂温度Ｔｆを一定に保持するように燃焼バーナ５の燃焼が制御される。露点Ｔｄおよびコイル温度Ｔｃは時刻ｔ４以降も上昇を続ける。仕上げ焼鈍の設定値は、６００〜７２０℃の温度範囲に設定することが好ましい。これは、６００℃未満の温度では冷延ブライト鋼帯の結晶粒の成長が充分行われないので、冷延ブライト鋼帯の機械的性質が硬質になり、充分な加工性が得られないからであり、７２０℃を超える温度では、段積されたタイトコイル７の鋼帯同士が焼付くおそれがある他、加熱温度がＡc1変態点を超えるため炭化物が粗大化して冷延ブライト鋼帯の加工性が低下するからである。仕上げ焼鈍の温度範囲が６００〜７２０℃においては、再結晶および結晶粒の成長が充分に行われるので、冷延ブライト鋼帯はすぐれた加工性を得ることができる。
【００２４】
時刻ｔ５では、雰囲気ガスの露点Ｔｄが仕上げ焼鈍時のピーク露点、たとえば＋２℃に到達する。仕上げ焼鈍時のピーク露点Ｔｄは、＋１０℃未満に留めることが前記酸化層の生成を防止するために好ましい。前述のように初期焼鈍温度および初期焼鈍終了時の雰囲気ガスの露点Ｔｄを限定したのは、このためである。時刻ｔ５以降では、雰囲気ガスの露点Ｔｄが再度低下を始める。また炉頂温度Ｔｆは仕上げ焼鈍の設定値のまま保持され、コイル温度Ｔｃは炉頂温度Ｔｆに近接するように上昇を続ける。
【００２５】
時刻ｔ６では、コイル温度Ｔｃが予め定める均熱温度たとえば６３０℃に到達し、それ以降そのコイル温度Ｔｃを一定に保持するように燃焼バーナ５の燃焼が制御される。コイル温度Ｔｃは予め定める所定時間、たとえば１５時間その温度に保持され、タイトコイル７の均熱を行う。均熱終了後、燃焼バーナ５が消火され、炉体２が取除かれる。タイトコイル７は、インナーカバー３をかぶせたまま冷却される。インナーカバー３の除去は、タイトコイル７の酸化を防ぐためにコイル温度Ｔｃが予め定める温度、たとえば１４０℃まで冷却した時点で行われる。雰囲気ガスの供給は、インナーカバー３が除去されるまで続けられ、インナーカバー３の除去によってタイトコイル焼鈍が終了する。
【００２６】
次に本実施例によって製造した冷延ブライト鋼帯の優れた表面品質について比較例と対比して具体例で説明する。本実施例および比較例で用いた冷延ブライト鋼帯の素材鋼種は、ともに低炭素アルミキルド鋼であり、冷間圧延、電解清浄、タイトコイル焼鈍、調質圧延工程をこの順序で経由して冷延ブライト鋼帯を製造した。実施例および比較例の製造条件は、タイトコイル焼鈍工程を除いて同一条件で行った。タイトコイル焼鈍工程では、タイトコイル７をタイトコイル焼なまし設備１に２〜４段積にして装入し、ＨＮガス（１２％Ｈ2−Ｎ2）雰囲気ガス中でタイトコイル焼鈍を行った。実施例および比較例のタイトコイル焼鈍条件およびタイトコイル装入重量と、タイトコイル焼鈍中に実測した初期焼鈍終了時の雰囲気ガス露点および仕上げ焼鈍時の雰囲気ガスのピーク露点等を表１にそれぞれ示す。調質圧延工程では、実施例および比較例とも表面粗度（Ｒａ）０．２０μｍ以下のブライトワークロールを用いて、圧下率１〜３％でドライ調質圧延を行った。実施例および比較例のドライ調質圧延後の表面品質を表１にそれぞれ示す。
【００２７】
表１から実施例は、いずれも仕上げ焼鈍時の雰囲気ガスのピーク露点が低く、タイトコイル７の板幅端部における酸化層の発生が防止されるので、ドライ調質圧延後の冷延ブライト鋼帯の表面品質が極めて良好であり、全域において優れた表面光沢を示すことが判る。また表１から比較例は、いずれも仕上げ焼鈍時の雰囲気ガスのピーク露点が高く、タイトコイル７の板幅端部における酸化層が発生するので、ドライ調質圧延中、ブライトワークロールに曇りが発生し、ドライ調質圧延後の冷延ブライト鋼帯の表面には光沢むらが発生することが判る。
【００２８】
以上述べたように本実施例によって製造した冷延ブライト鋼帯は、タイトコイル焼鈍工程において初期焼鈍時の水分除去によって引続き行われる仕上げ焼鈍時における露点の上昇を抑えることができるので、従来技術で問題であったタイトコイル板幅端部における酸化層の発生を防止することができる。このため調質圧延工程のドライ調質圧延によって全域において優れた表面光沢を有する冷延ブライト鋼帯を安定して製造することができる。
【００２９】
【表１】
0003770933.tif 000002
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、雰囲気ガスの水分除去によって全域にわたって優れた光沢を有する冷延ブライト鋼帯を製造することができるので、冷延ブライト鋼帯の表面品質および製品歩留りが大幅に向上する。
【００３１】
また、冷延ブライト鋼帯は優れた加工性を有しているので、冷延ブライト鋼帯の品質競争力が大幅に向上する。また仕上げ焼鈍時にタイトコイルの鋼帯同士の焼付きが生じないので、冷延ブライト鋼帯の不良率が大幅に低下する。
【００３２】
また、タイトコイル板幅端部の酸化層の発生が確実に防止されるので、次工程の調質圧延においてワークロールの曇りが発生しなくなる。これによってワークロールの交換回数が減少するので、調質圧延の能率およびワークロールの原単位が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタイトコイル焼鈍を好適に実施することのできるタイトコイル焼なまし設備の簡略化された構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例であるタイトコイル焼鈍方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】従来技術によるタイトコイル焼鈍における炉頂温度、コイル温度および雰囲気ガスの露点の時間的推移を示す特性図である。
【図４】タイトコイルの板幅端部における鋼帯の積層状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  タイトコイル焼なまし設備
２  炉体
３  インナーカバー
６  炉頂温度測定用熱電対
７  タイトコイル
８  コンベクタプレート
９  コイル温度測定用熱電対
１２  露点計
【図１】
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【図２】
0003770933.tif 000004
【図３】
0003770933.tif 000005
【図４】
0003770933.tif 000006