JPH03174909A - 高炭素鋼ホットコイルの製造方法 - Google Patents

高炭素鋼ホットコイルの製造方法

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JPH03174909A
JPH03174909A JP1315056A JP31505689A JPH03174909A JP H03174909 A JPH03174909 A JP H03174909A JP 1315056 A JP1315056 A JP 1315056A JP 31505689 A JP31505689 A JP 31505689A JP H03174909 A JPH03174909 A JP H03174909A
Authority
JP
Japan
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hot
cooling
carbon steel
high carbon
coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP1315056A
Other languages
English (en)
Inventor
Nozomi Komatsubara
小松原 望
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication of JPH03174909A publication Critical patent/JPH03174909A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • B21B37/76—Cooling control on the run-out table
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B3/02—Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、コイル長手方向の特性バラツキが抑えられ
た均一材質の高炭素鋼ホントコイルを安定して製造する
方法に関するものである。
〈従来技術とその課題〉 一般に、量産性が重視されるホントコイル(熱延鋼帯)
の製造においては、同時に形状、特性の均一性確保も重
要な要件となっており、このため従来より、仕上温度と
巻取温度とがコイルの部位によらず一定になるようにホ
ットランテーブル上でのコイルの冷却(以降“ホットラ
ン冷却”と称す)を制御・管理することが広く行われて
きた。
ところが、ホットコイルの材質が低炭素鋼の場合には上
記ホットラン冷却の制御・管理による均一特性の確保は
比較的容易であるものの、金属組織の主体がパーライト
であるような高炭素鋼においては、第1図で示したよう
に、仕上温度と巻取温度がほぼ一定に保たれているにも
かかわらずコイル長手方向の特性値(例えば硬さ)が均
一にならないと言う問題があり、その改善が強く望まれ
ていた。特に、上記第1図からは「従来より材質に最も
影響を及ぼすとされてきた“巻取温度”がコイル長手方
向で極めて均一であるにもかかわらず特性の均一性が達
成されていない」ことを明瞭に窺うことができ、高炭素
鋼の場合には低炭素鋼における如き製造管理方法の適用
では均一な特性のホットコイルを得るには不十分である
ことが分かる。
このようなことから、本発明の目的は、高炭素鋼を素材
とした場合でも長手方向特性の極めて均一なホットコイ
ルが安定して量産できるような簡便な手段を確立するこ
とに置かれた。
く課題を解決するための手段〉 本発明者は、上記目的を達成すべく数多くの実験を繰り
返しながら研究を重ねたところ、「高炭素鋼ホットコイ
ルの製造において特性のバラツキが生しる原因は熱延後
の巻取が終わった後でもパライト変態が進行することに
あり、このように巻取後にも変態が進行すると“巻取の
前後でのコイルの冷却速度の大幅な変化”や“コイルの
位置による冷却速度の差”等によって生成するパーライ
トの特性に変化が生してコイル特性の均一性を損なう訳
である。しかるに、高炭素鋼ホットコイルを製造する際
、ホットランテーブルを加速冷却ゾーンと空冷ゾーンに
2分割し、仕上圧延が終了した鋼帯を冷却ゾーンの長さ
、鋼板の通板速度。
化学成分で央まる特定の温度以下にまで加速冷却してや
ると短時間の加速冷却の内にパーライト変態の大部分が
進行してしまい、続く僅かな空冷によって該変態が完全
に完了してしまうので、それから巻取を行えば、極めて
特性の均一なホットコイルが長い処理時間(長いホット
ランテーブル)を要することなく安定して得られるよう
になる」との新しい知見を得ることができた。
即ち、本発明者は一つの試験として、高炭素鋼ホットコ
イル製造用ホットランテーブルを、第2図に示す如く、
上手側(圧延機側)を加速冷却ゾーン、下手側(巻取機
側)を空冷ゾーンの2分割とし、仕上圧延後に種々の加
速冷却停止温度(以降“中間温度(Tm)”と称す)ま
で加速冷却した後に空冷して巻取る設備を設計すると共
に、加速冷却時の冷却速度を変化させた時の“ホットラ
ンテーブル上での鋼板の温度変化”と“変態率の変化”
を材質予測モデルで推定した。その結果を、それぞれ第
3図と第4図に示す。なお、これらの図中の孔付数字は
それぞれ別の試験例を示しており、該数値は第3図と第
4図とで対応している。
まず、第3図からは、鋼板温度は変態が開始した後で変
態潜熱により上昇し、変態が完了した後再び低下する道
筋をたどるが、中間温度が成る一定の範囲にあるときは
巻取温度がほぼ一定になることが分かる。ところが、第
4図から明らかなように、この場合、巻取時における変
態率は50〜90%程度の範囲で変化しており、変態が
完全に終わっていないことが分かる。
このように、巻取時に変態が完全に終わっていないと巻
取後に変態が進行することとなるが、その場合には前述
の如く冷却速度が巻取前後で大幅に変化するために生成
するパーライトの特性も変化し、またコイルの位置によ
る冷却速度の差の影響も受けることとなって同様にパー
ライトの特性が変化するなど、均一特性のホットコイル
を製造する上で極めて悪影響が大きい。
しかしながら、第3図と第4図の検討から明らかなよう
に、前記“中間温度”を低下させると変態の完了は短時
間側に移行する傾向となる。つまり、上記第3図及び第
4図は「任意の高炭素鋼ホットコイルの製造条件に対し
、空冷期間をも考慮した場合に巻取時に変態を完了させ
ることができる成る臨界の中間温度Tm”が存在する」
ことを窺わせるものであり、従って「中間温度が上記“
Tm0II以下になるように加速冷却条件を制御すれば
巻取時に変態を完了させることができ、特性の均一な高
炭素鋼ホットコイルの製造が可能となる」との推定も戒
り立つこととなる。
ところで、前記“Tm1は加速冷却ゾーンの長さ(Ll
)、空冷ゾーンの長さ(tz)、鋼板の通板速度(V)
の影響を受けると考えられるため、これらの影響を調査
したところ、第5図及び第6図に示されるように“Tm
1と加速冷却時間(tl)、空冷時間(t2)との間に
は規則的な関係があり、加速冷却時間(1+)及び空冷
時間(tz)によって“Tm−を推定できることが判明
したのである。そして、これらの結果を整理して次式の
関係が導き出された。
Tm” =4.Otl +5.67tz + 556そ
こで、ホットランテーブルを加速冷却ゾーンと空冷ゾー
ンの2分割とした設備の寸法と通板速度を基に上記式よ
り“T、1を算出し、高炭素鋼素材を仕上圧延した後の
冷却過程における中間温度Tm(加速冷却停止温度)が
上記“T1”値以下となるように冷却条件を制御して加
速冷却及び空冷を施し巻取を行ったところ、パーライト
変態が巻取直前までの短い時間の間に完全に完了し、得
られたホットコイルは非常に均一な特性のものとなるこ
とが確認された。
ところが、この検討の過程で、本発明者は前記“Tm−
が合金元素によっても影響を受けがちであることをも認
識することとなり、“Tm−に及ぼす合金元素の影響に
ついても詳細な調査を実施したところ、第7図乃至第9
図に示すような結果が得られた。
即ち、第7図はrTm’″は素材鋼のC含有量(χC)
が0.8%以下(以降、成分割合を表わす%は重量%と
する)では該C含有量の減少に伴い低下するが、C含有
量が0.8%を超える場合には殆んど変化しない」こと
を、また第8図は「素材鋼のSi含有量(χSi)の増
加に伴いTm”が上昇する」ことを、そして第9図は「
TCはMn濃度(χMn)の増加に伴い低下する」こと
をそれぞれ示しており、更に、該第7図乃至第9図に示
される結果からは上記“合金元素とTm”との関係”に
特定の規則が存在していることが分かる。
従って、これらの結果をも整理して加味すると、“Tm
1は次式によってより的確に算出されることが明らかと
なった。
このように、上記事実からして任意のレイアウトに対し
“T−”を的確に求めることが可能であって、それに従
えば特性の均一な高炭素鋼ホットコイルを安定に製造し
得るようになることを知見した訳である。
本発明は、上記知見事項等に基づいてなされたものであ
り、 「高炭素鋼を熱間圧延しホットランテーブル上で冷却し
た後巻取るに際して、ホットランテーブルを上手の加速
冷却ゾーンと下手の空冷ゾーンとに分割すると共に、仕
上圧延後の鋼帯に加速冷却停止温度が、C: 0.50
〜1.50%を含有し残部がFe及び不可避低不純物か
ら成る素材の場合には式7式% で、またC:0.50〜1.50%、St:1.5%以
下及びMn : 2.0%以下を含むと共に残部がFe
及び不可避的不純物から成る素材の場合には式 でそれぞれ与えられる臨界温度Tm“以下550℃以上
となる加速冷却を施してから空冷し、パーライト変態を
完全に完了させた後巻取ることにより、特性が極めて均
一な高炭素鋼ホットコイルを安定して量産し得るように
した点」 に特徴を有している。
〈作用〉 上述のように、本発明においては、仕上圧延した高炭素
鋼を中間温度Tl11まで加速冷却してから空冷し、コ
イルに巻取る際、前記中間温度Tl1lが冷却ゾーンの
長さ及び通板速度、或いはこれと化学成分で決まる臨界
温度Tm”以下となるにように加速冷却条件を制御して
パーライト変態を短時間に終了させ、該パーライト変態
が完全に完了した後にコイルに巻取るので、コイル内で
の金属組織の変動の小さい極めて均一な特性を有するホ
ットコイルを製造することができる。
なお、本発明ではC含有量が0.50〜1.50%のパ
ライトを主体とする組織である高炭素鋼を適用対象と定
めたが、その理由は、素材鋼のC含有量が0.50%未
満ではフェライトの体積率が増加するため本発明法によ
らずとも従来の製造方法で十分均一な特性のホントコイ
ルが得られ、一方、素材鋼のC含有量が1.50%を超
える高炭素鋼は実用上重要でないことによる。
また、素材網のSi含有量については、その値が1.5
%を超えると前記“ΔT3iの計算式”の適用範囲外と
なることから、Si含有量が1.5%以下の高炭素鋼を
対象にすることとした。
更に、対象とする素材鋼のMn含有量を2.0%以下と
したのは、同様にMn含有量が2.0%を超えると前記
“ΔT、4ゎの計算式”の適用範囲外になるためである
。
一方、中間温度Tm(加速冷却停止温度)を前記式で算
出されるTm”以下 550℃以上と定めたのは、中間
温度がT−を超えると巻取りまでにパーライト変態が完
了せずにホ・ットコイルの特性値変動が増加することと
なり、一方、該中間温度を550℃未満にするとベイナ
イト等の低温変態生成相が加速冷却中に出現して硬質な
ホットコイルとなり、冷間加工性が劣化するためである
。
次いで、本発明の効果を実施例によって更に具体的に説
明する。
〈実施例〉 第10図に示す如き、加速冷却ゾーン(長さ:66m)
と空冷ゾーン(長さ:66m)  とに2分割されたホ
ットラン冷却設備を準備し、仕上圧延機(11で圧延し
た高炭素鋼鋼帯(3)を加速冷却ゾーン(水冷ゾーン)
で冷却した後、空冷ゾーンを通過させ、続いて巻取@(
2)で巻取ってホットコイルとする試験を行った。なお
、この時、ホットランテーブル上の3ケ所に温度計(4
)を設置し、仕上温度、中間温度9巻取部度を実測する
と共に、巻取機直前に変態率針(5)を設置して巻取直
前の変態率を実測した。
試験は、圧延素材としてC含有量: 0.75%で残部
が実質的にFeである高炭素鋼を用い、ホットランテー
ブル上の通板速度を500 m/minとして実施した
。
上記条件では前述の式 %式% で算出されるT〆は640℃となるが、この条件の下で
「中間温度Tm(加速冷却停止温度)が620℃になる
ように冷却した場合(本発明法)」並びに「該中間温度
Tmが660℃になるように冷却した場合(比較法)」
の2つにつき、“熱延仕上温度”。
“巻取温度”、“巻取直前の変態率”及び“得られたホ
ットコイルの幅中央部における硬さ”をコイル長手方向
に調査し、その変化の実測結果を第11表に比較して示
した。
第11図に示される結果から明らかなように、本発明法
によると巻取り直前にパーライト変態を完全に完了させ
ることができ、その結果としてコイル長手方向における
特性値が極めて均一になることが分かる。
なお、この実施例ではC含有量が0.75%で残部が実
質的にFeから戊る高炭素鋼ホットコイルの製造例につ
いてのみ説明したが、Cの他に1.5%以下のSiや2
.0%以下のMnを含むホットコイルを製造する場合で
も、中間温度Tm(加速冷却停止温度)を先に示した弐 で算出されるTlTl*値以下に調整することで同様に
良好な結果を得られることも確認された。
〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、特性値のコイ
ル内変動の小さい均一特性の高炭素鋼ホットコイルを能
率良(安定生産することが可能となるなど、産業上極め
て有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、高炭素鋼ホットコイル長手方向の熱延仕上温
度9巻取温度、ビッカース硬さの変化の例を示したグラ
フである。 第2図は、加速冷却ゾーンと空冷ゾーンとに2分割され
たホットラン冷却装置の模式図である。 第3図は、ホットランテーブル上での鋼板温度変化の測
定結果を示すグラフである。 第4図は、ホットランテーブル上での鋼板温度変化に対
応した変態率の変化を示すグラフである。 第5図は、加速冷却時間(t、)と臨界の中間温度(T
m”) との関係を示したグラフである。 第6図は、空冷時間(t2)と臨界の中間温度(Tm’
″)との関係を示したグラフである。 第7図は、炭素含有量と臨界の中間温度(Tm”)との
関係を示したグラフである。 第8図は、St含有量と臨界の中間温度(Tm”)との
関係を示したグラフである。 第9図は、Mn含有量と臨界の中間温度(Tm’″)と
の関係を示したグラフである。 第10図は、本発明法を適用するためのホ7)ラン冷却
装置の模式図である。 第11図は、熱延仕上温度、中間温度1巻取温度。 巻取直前の変態率及び製品コイルの硬さをコイル長手方
向について調査し、その結果を本発明法と比較歩とで比
較したグラフである。 図面において、 1・・・仕上圧延機、    2・・・巻取機。 3・・・鋼帯、       4・・・温度計。 5・・・変態重訂。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量割合にて C:0.50〜1.50% を含むと共に残部がFe及び不可避的不純物から成る高
    炭素鋼を熱間圧延しホットランテーブル上で冷却した後
    巻取るに際して、ホットランテーブルを上手の加速冷却
    ゾーンと下手の空冷ゾーンとに分割すると共に、仕上圧
    延後の鋼帯に加速冷却停止温度が式 Tm^*=4.0t_1+5.67t_2+556但し
    、t_1=60L_1/V、 t_2=60L_2/V、 L_1:加速冷却ゾーンの長さ(m)、 L_2:空冷ゾーンの長さ(m)、 v:通板速度(m/min) で与えられる臨界温度Tm^*以下550℃以上となる
    加速冷却を施してから空冷し、パーライト変態を完全に
    完了させた後巻取ることを特徴とする、高炭素鋼ホット
    コイルの製造方法。
  2. (2)重量割合にて C:0.50〜1.50% Si:1.5%以下、 Mn:2.0%以下 を含むと共に残部がFe及び不可避的不純物から成る高
    炭素鋼を熱間圧延しホットランテーブル上で冷却した後
    巻取るに際して、ホットランテーブルを上手の加速冷却
    ゾーンと下手の空冷ゾーンとに分割すると共に、仕上圧
    延後の鋼帯に加速冷却停止温度が式 Tm^*=4.0t_1+5.67t_2+556+Δ
    T_c+ΔT_S_i+ΔT_M_n 但し、 t_1=60L_1/v、 t_2=60L_2/v、 ΔT_c=〔6.0(%C)−4.5{(%C)≦0.
    8}〕〔0{(%C)>0.8}〕、 ΔT_S_i=1.6(%Si)−0.32、ΔT_M
    _n=−43.7(%Mn)^2+40(%Mn)−9
    、L_1:加速冷却ゾーンの長さ(m)、 L_2:空冷ゾーンの長さ(m)、 v:通板速度(m/min) で与えられる臨海温度Tm^*以下550℃以上となる
    加速冷却を施してから空冷し、パーライト変態を完全に
    完了させた後巻取ることを特徴とする、高炭素鋼ホット
    コイルの製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007000955A1 (ja) 2005-06-29 2007-01-04 Jfe Steel Corporation 高炭素熱延鋼板およびその製造方法
JP2008018459A (ja) * 2006-07-13 2008-01-31 Nisshin Steel Co Ltd 高炭素鋼熱延鋼板の冷却制御方法
US8052812B2 (en) 2005-06-29 2011-11-08 Jfe Steel Corporation Method of manufacturing high carbon cold-rolled steel sheet
CN102652963A (zh) * 2012-05-09 2012-09-05 东北大学 一种中厚板轧后超快冷过程温度场的耦合控制方法

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