JPH05295453A - タイトコイルのバッチ焼鈍方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タイトコイルをダブルインナーカバー型のバ
ッチ焼鈍炉に装入して焼鈍を行う際に、焼付き疵および
巻締り疵の発生を解消する。 【構成】 タイトコイルをダブルインナーカバー型のバ
ッチ焼鈍炉に装入してバッチ焼鈍を行うタイトコイルの
バッチ焼鈍方法において、焼鈍における均熱終了後の冷
却速度を 5.0〜15.0℃/Hr として、タイトコイルの温度
が再結晶温度になるまで徐冷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タイトコイルをダブル
インナーカバー型のバッチ焼鈍炉に装入して焼鈍を行う
タイトコイルのバッチ焼鈍方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、自動車用または家電製品用等とし
て多用されている冷延鋼板は、通常は、熱間圧延を行わ
れてホットコイルとされ、さらに酸洗、冷間圧延、洗
浄、巻取り、バッチ焼鈍および調質圧延を行われて最終
製品である冷延鋼板とされる。従来、この冷延鋼板のバ
ッチ焼鈍後に行う調質圧延のためのタイトコイルの巻戻
し時には、いわゆる焼付き疵がしばしば発生していた。
焼付き疵とは、例えば母材プロフィル、表面粗度、焼鈍
前工程での巻取り張力等に起因して、バッチ焼鈍の際に
冷延タイトコイルの表面、特に外周表面に発生する表面
欠陥の一つである。

【０００３】また、焼付き疵以外の表面欠陥として巻締
り疵がある。巻締り疵は、焼鈍工程前の例えば清浄工程
において巻き戻される際に、前工程での巻取張力が巻き
戻すときのバックテンションより小さいときに巻締りが
起こり、このときに発生するものであり、主としてタイ
トコイルの内周付近に発生する表面欠陥の一つである。
これらの表面欠陥の発生は、冷延鋼板の不良率の上昇お
よび歩留りの低下の原因となるものであり、従来より様
々な防止技術が提案されている。

【０００４】まず、タイトコイル焼鈍時の焼付き疵の防
止技術は、大別すると、(i) タイトコイルの表面改質を
図る技術、(ii)タイトコイルの内部温度および応力分布
の低減を図る技術、および(iii) 圧延プロフィルを制御
する技術の３種となる。以下、これら３種の焼付き疵の
防止技術を幾つかの具体例を例にとって説明する。

【０００５】(i) タイトコイルの表面改質を図る技術 特開昭51−75607 号公報には、冷間圧延を行われて製造
されたタイトコイルに焼鈍を行う前に、清浄工程におけ
るスクラバーとリンスタンクとの間で電解酸化処理を施
すことによりタイトコイル表面を不活性化しておき焼付
き疵の発生防止を図る技術が、特公昭59−22768 号公報
には、リン酸エステル塩および亜リン酸エステル塩から
なる化合物を冷間圧延油に添加して熱延鋼板上に塗布、
スプレーあるいはロールコートにより塗布しておき冷間
圧延および焼鈍を行うことにより焼付き疵の発生防止を
図る技術が、さらに特開昭60−262998号公報には、 ECL
スクラバーにスプレー電解システムを仕立て、酸性アル
ミニウム塩を含有する焼付防止液を冷延鋼板表面に電解
付着させておいてから焼鈍を行うことにより焼付き疵の
発生防止を図る技術がそれぞれ提案されている。

【０００６】(ii)タイトコイルの内部温度および応力分
布の低減を図る技術 特公昭51−24965 号公報には、タイトコイルのバッチ焼
鈍に際し、タイトコイルラップ間の一部に紙、布、木材
または石綿等を緩衝材として介在せしめ、焼鈍時のタイ
トコイル面が互いに接触し合う他のタイトコイル面に対
して及ぼす圧力を緩衝材に吸収せしめることにより焼付
き疵の発生防止を図る技術が、また特開昭58−123834号
公報には、冷却過程でアウターカバーの取外し時期を遅
らせることにより、タイトコイルの最熱点が再結晶温度
に到達するまで、最熱点と最冷点との温度差を50℃以下
に抑制することにより、タイトコイルに作用する面圧を
40g/mm² 以下として焼付き疵の発生防止を図る技術がそ
れぞれ提案されている。

【０００７】(iii) 圧延プロフィルを制御する技術 特開昭59−220202号公報には、冷延鋼板タイトコイルの
最内巻き部の肉厚ほぼ100 mmと、最外巻き部の肉厚ほぼ
100 mmとに対応する被圧延鋼板の長さのみを急峻度0.7
〜1.0 ％程度の耳伸び形状に冷間圧延することにより焼
付き疵の発生防止を図る技術が提案されている。

【０００８】しかし、特開昭51−75607 号公報、特公昭
59−22768 号公報または特開昭60−262998号公報により
提案された技術では、例えばタイトコイルの表面への薬
品塗布装置や絞り装置等を既設のラインに新設する必要
があるため、イニシャルコストが上昇し、特に全ての冷
延鋼板に処理を行う場合には薬品費等のランニングコス
トも上昇してしまう。また、冷延鋼板の表面に薬品等を
均一に塗布することが難しく、さらには電着塗装の前処
理として行う化成処理の適否を検討する必要等もあり、
冷延鋼板の製造工程として、簡単に導入することはでき
ない。

【０００９】特公昭51−24965 号公報により提案された
技術では、応力緩衝材を冷間圧延後に挿入する工数また
は装置が必要となり、焼鈍後に応力緩衝材またはその燃
えカスを除去する必要も生じる。特開昭58−123834号公
報により提案された技術では、加熱時のオーバーヒート
を考慮しておらず、また冷却速度とタイトコイル内部応
力との相関の解析も明瞭でないため、この提案にしたが
ってタイトコイルの温度制御を行っても焼付き疵が発生
してしまうことがある。

【００１０】特開昭59−220202号公報により提案された
技術では、冷間圧延能率の低下、採取工程での平坦矯正
の必要性が生じ、耳のび形状の場合、圧延終了後の各工
程で通板性が悪化してしまう。

【００１１】本出願人は、先に特開昭53−146916号公報
により、ダブルインナーカバー型の焼鈍炉による均熱終
了および消化直後の脱炉後２時間の冷却速度を36〜70℃
／Hr以下とすることにより焼付き疵および巻締り疵の抑
制を図る技術を提案した。すなわち、この技術では、焼
付き疵の発生防止の観点から冷却速度を70℃／Hr以下と
し、焼締り疵の発生防止の観点から冷却速度を36℃／Hr
以上とそれぞれ限定した。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者の検
討によれば、特開昭53−146916号公報により提案した技
術では、冷却速度が36〜70℃／Hrの範囲内であっても
(例えば36℃／Hr) 焼付き疵の発生を完全に抑制でき
ず、焼付き疵が発生してしまうことを知見した。ここ
に、本発明の目的は、タイトコイルをダブルインナーカ
バー型のバッチ焼鈍炉に装入してバッチ焼鈍を行う際
に、焼付き疵および巻締り疵の発生を確実に解消するこ
とができるタイトコイルのバッチ焼鈍方法を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため種々検討を重ねた。その結果、特開昭53−
146916号公報では巻締り疵の発生防止の観点からは冷却
速度を36℃／Hr未満に低減することはできないとされて
いたが、本発明者は意外にも冷却速度を36℃／Hr未満に
低減しても巻締り疵の発生は問題になるほど増加しない
ことを知見した。この理由は定かではないものの、幾多
の実験結果により、冷却速度を36℃／Hrに低減しても巻
締り疵の発生は問題ないことを確認した。

【００１４】そこで、本発明者らはさらに検討を重ねた
結果、タイトコイルの焼鈍時の焼付き疵の発生原因は、
加熱時のタイトコイル外周部のオーバーヒートと冷却時
の温度不均一による熱応力の発生とにあると考え、焼付
き疵が多発する再結晶温度以上におけるタイトコイルの
冷却速度を 5.0〜15.0℃／Hrと限定することにより、焼
付き疵および巻締り疵の発生を抑制することができるこ
とを知見して、本発明を完成した。

【００１５】ここに、本発明の要旨とするところは、タ
イトコイルをダブルインナーカバー型のバッチ焼鈍炉に
装入してバッチ焼鈍を行うタイトコイルのバッチ焼鈍方
法において、焼鈍における均熱終了後の冷却速度を 5.0
〜15.0℃/Hr として、タイトコイルの温度が再結晶温度
になるまで徐冷することを特徴とするタイトコイルのバ
ッチ焼鈍方法である。

【００１６】

【作用】以下、本発明を構成毎に分説して作用効果とと
もに詳述する。 (1) 本発明では、バッチ焼鈍炉としてタブルインナーカ
バー型のバッチ焼鈍炉を用いる。本発明者は、冷延鋼板
タイトコイルの図２に示す位置に熱電対を埋め込んでお
きタイトコイルへの巻取り、およびバッチ焼鈍炉を用い
た焼鈍を行った後、冷却速度を適宜変更して冷却を行
い、このときのタイトコイル内部の温度測定を行うこと
により、タイトコイルの冷却速度と焼付き疵の抑制効果
との関係を定量的に調査した。

【００１７】図３は、ノーマルインナカバー型 (アウタ
ーカバーを有さない型) のバッチ焼鈍炉の通常操業時の
ヒートパターンである。同図から明らかなように、タイ
トコイルの最外周はインナーカバーからの輻射熱により
オーバーヒート状態になっており、タイトコイルの最外
周の一部には、最高温度点が存在する。そこで、ダブル
インナーカバー型、ノーマルインナーカバー型の両方の
焼鈍炉について、タイトコイル最外周最高温度：Tmax
(℃) を測定した結果を図４にグラフで示す。図４にお
いて、テストNo.1〜３はノーマルインナーカバー型の焼
鈍炉の場合のTmaxを、テストNo.4〜９はダブルインナー
カバー型の焼鈍炉の場合のTmaxをそれぞれ示す。同図か
ら明らかなように、ダブルインナーカバー型の焼鈍炉を
用いることにより、オーバーヒートを20℃程度低減でき
ることがわかる。

【００１８】ところで、タイトコイルに同一の大きさの
圧縮応力が作用している場合を考えると、タイトコイル
の温度が低い程、すなわちオーバーヒート量が低いほど
タイトコイルの融着力は低下することが知られている。
例えば、１kgf/mm² 以下の非常に小さい圧縮応力がタイ
トコイルに作用している場合にも、700 ℃以上の場合に
は、650 ℃以上の場合の２倍以上、600 ℃以上の場合の
５倍以上の融着力が作用する。したがって、オーバーヒ
ート量を低減することにより、焼付き疵の発生を低減で
きる。このように、本発明でダブルインナーカバー型の
バッチ焼鈍炉を用いることの一つの理由は、焼付き疵の
発生防止にある。

【００１９】図５(a) および図５(b) は、ノーマルイン
ナーカバー型のバッチ焼鈍炉のそれぞれ側面図および水
平断面図であり、図６(a) および図６(b) は、ダブルイ
ンナーカバー型のバッチ焼鈍炉のそれぞれ側面図および
水平断面図である。公知のように、ダブルインナーカバ
ー型のバッチ焼鈍炉は、輻射熱を直接的にタイトコイル
表面に伝達しないため、前述のオーバーヒート低減効果
と熱容量が大きいことによる冷却時の温度不均一低減効
果とを有する。また、ダブルインナーカバー型のバッチ
焼鈍炉の場合、バーナーで局部的なオーバーヒートを受
けても、インナーカバーの内部の内筒で熱が円周方向に
分散されるため、オーバーヒートが低減されるという特
性を有するため、本発明で用いるのに好適である。

【００２０】(2) 図３に示す温度分布データから温度分
布をタイトコイルの径方向ｒについて式により近似し
て算出し、さらに、タイトコイルの内部の熱応力 (圧縮
応力)を式により算出した。

【００２１】

【数１】

【００２２】

【数２】

【００２３】ただし、 Ｅ ：ヤング率 α ：熱膨張係数 a₀,a₁,a₂,a₃ : 係数 ｒ ：タイトコイル径 Ｎ ：ポアソン比 ｒ₀ ：タイトコイル内半径 ｒ_a ：タイトコイル外半径 θ ：温度分布 σ ：熱応力 (圧縮応力) 分布 図１に、図３のヒートパターンにおける最大圧縮応力の
推移をグラフで示す。図１は、タイトコイル板厚：1.0
mm、タイトコイル板幅：1200mm、タイトコイル外径：19
00mmのタイトコイルの図２に示す測温点１〜９のそれぞ
れにつき、式を用いて熱応力を計算し、最大応力値
(圧縮応力値) をプロットして得たグラフである。

【００２４】図１から明らかなように、通常操業を行う
と、加熱・均熱時には応力が開放されて熱応力が低下し
ていく。均熱終了直後の冷却過程で脱炉により圧縮応力
が急増するが、その後復熱のため応力が緩和される。冷
却時のタイトコイルの温度がおよそ700 ℃程度のとき３
kgf/mm² 程度の圧縮応力が発生していることがわかる。
したがって、前述のように、ダブルインナーカバー型の
焼鈍炉を用いることによりオーバーヒートを低減できる
ため、タイトコイルに作用する熱応力を低減できる。具
体的には、図１から明らかなように、ダブルインナーカ
バー型の焼鈍炉を用いることにより加熱時・冷却時とも
に20％程度の熱応力の低減が可能となる。

【００２５】さらに、本発明による熱応力低減効果を明
確にするため、図７に、冷却速度の制御による熱応力の
低減効果を示す。図７(a) は従来例の、図７(b) は本発
明例のそれぞれヒートパターンおよび熱応力グラフであ
る。同図に示す確認実験は、タイトコイル板厚：1.0 m
m、タイトコイル板幅：1200mm、タイトコイル外径：190
0mm、均熱温度：730 ℃、均熱時間：840 分の条件によ
り行った。

【００２６】この確認では、冷却時の冷却速度を制御す
るために、均熱終了後のアウターカバーの脱却を遅らせ
た。したがって、通常操業では初期冷却速度が35℃/Hr
以上であるのに対し、本発明では、アウターカバーの脱
却を遅らせて徐冷を行い、ダブルインナカバー型の焼鈍
炉を用い、さらに焼鈍炉のブロアーの送風量を制御する
ことにより、初期冷却速度を 5.0〜15.0℃/Hr に設定し
た。本発明では、初期冷却速度を5.0 ℃/Hr に設定する
ことにより脱炉までの間の熱応力を１kgf/mm²以下に抑
制でき、また初期冷却速度を15.0℃/hr に設定すること
により脱炉までの間の熱応力を２kgf/mm² 以下に抑制で
きる。したがって、この範囲の冷却速度であれば、焼付
き疵の発生を抑制することができる。したがって、本発
明では、均熱終了後の冷却速度を5.0 〜15.0℃/Hr に設
定した。

【００２７】なお、冷却速度のこの範囲への制御は、焼
付きが発生し易い温度域のみで行えば充分であり、具体
的には、例えばコイル中央部 [1/4(外径−内径) の位置
をさし、コイル冷却時にコイル内部で最高温度となる位
置) のタイトコイル温度が再結晶温度 (通常の場合は65
0 〜700 ℃程度) に低下するまでとすればよい。つま
り、本発明では、均熱終了後の冷却時に、タイトコイル
温度が再結晶温度以下となるまで冷却速度を 5.0〜15.0
℃/Hr に設定することにより、再結晶温度以上での熱応
力を降伏応力(YP)以下にして、タイトコイルの融着を防
止する。

【００２８】換言すれば、タイトコイルの焼鈍時に発生
する焼付き疵の発生を防止するために、加熱時のオーバ
ーヒートと冷却初期の熱応力とに着目し、ダブルインナ
カバー型の焼鈍炉と炉冷による冷却速度コントロールと
を併用したものが本発明である。冷却速度を 5.0〜15℃
／hrの範囲に制御することにより圧縮応力を１〜２kgf/
mm² に制御することが可能であり、鋼種に応じて再結晶
温度以上における圧縮応力をその時の鋼板温度でのYP以
下に制御することにより、焼付き疵の発生率を低減する
ことができる。さらに、本発明を実施例とともに詳述す
るが、これは本発明の例示であり、これにより本発明が
限定されるものではない。

【００２９】

【実施例】本実施例では、表１に示す組成および再結晶
温度の鋼種からなる２種の冷延鋼板タイトコイル鋼種Ａ
(板厚：0.82mm) 、鋼種Ｂ (板厚：0.78mm) について、
前述の図６(a) および図６(b) に示すダブルインナーカ
バー型のバッチ焼鈍炉を用いて、焼鈍を行い、さらに、
再結晶温度以上での熱応力を降伏応力(YP)以下としてタ
イトコイルの焼付きを回避するため、冷却速度および炉
冷終了温度を適宜制御して、タイトコイルを炉冷した。
例えば鋼種Ａは、再結晶温度が700 ℃以上と高く、730
℃を目標として焼鈍した。

【００３０】

【表１】

【００３１】各試料について、冷却時のYP、TS(kgf/m
m²) を測定した。結果を図８にグラフで示す。図８から
明らかなように、鋼種ＡのYPは、700 〜750 ℃の領域で
３kgf/mm² まで低下する。したがって、タイトコイルの
焼付きを防止するには、本発明で規定するようにダブル
インナカバー型のバッチ焼鈍炉を用いるとともに冷却時
の冷却速度を 5.0〜15.0℃/Hr に制御することにより、
700 ℃までは熱応力を３kgf/mm² 以下に制御する必要が
ある。鋼種Ａの場合、前述のように冷却速度：15℃／hr
で２kgf/mm² 以下の圧縮応力状態が達成できるため、本
実施例においても、冷却速度を15℃/hr として700 ℃ま
での炉冷により、焼付き疵の発生を充分に回避すること
ができた。

【００３２】また、鋼種Ｂについても、同様に冷却速度
を適宜手段により15℃／Hrとしたことにより、焼付き疵
の発生を回避できた。さらに、この本発明にかかる方法
を用いてタイトコイルの焼鈍を行った結果 (総数Ｎ＝40
0 個) 、焼付き疵発生率を従来法による 5.2％から0.92
％に低減することが可能となった。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、タ
イトコイルをダブルインナーカバー型のバッチ焼鈍炉に
装入して焼鈍を行う際に、焼付き疵および巻締り疵の発
生を解消することが可能となった。また、本発明によれ
ば、ダブルインナーカバー以外の何の周辺設備も必要と
せず、さらにタイトコイルの表面改質も必要でない。

【００３４】すなわち、本発明では、ダブルインナーカ
バー型のバッチ焼鈍炉を用いたことにより、 加熱時におけるオーバーヒート低減 加熱時における圧縮応力20％低減 冷却時の圧縮応力20％低減 という効果が得られた。特に、の効果は、冷却速度を
5.0〜15.0℃／Hrに限定することとの重畳効果により、
さらに向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】タイトコイル板厚：1.0 mm、タイトコイル板
幅：1200mm、タイトコイル外径：1900mmのタイトコイル
の図２に示す測温点１〜９のそれぞれにつき、式を用
いて熱応力を計算し、最大応力値 (圧縮応力値) をプロ
ットして得たグラフである。

【図２】本発明者が行った確認実験における熱電対の埋
め込み位置を示す説明図である。

【図３】ノーマルタイプのインナカバー (アウターカバ
ーを有さない) のバッチ焼鈍炉を用いた通常操業時のヒ
ートパターンである。

【図４】ダブルインナーカバー型、ノーマルインナーカ
バー型の両方の焼鈍炉について、タイトコイル最外周最
高温度：Tmax (℃) を測定した結果を示すグラフであ
る。

【図５】図５(a) および図５(b) は、ノーマルタイプの
インナーカバーを用いたバッチ焼鈍炉のそれぞれ側面図
および水平断面図である。

【図６】図６(a) および図６(b) は、ダブルインナーカ
バーを用いたバッチ焼鈍炉のそれぞれ側面図および水平
断面図である。

【図７】冷却速度のコントロールによる熱応力の低減効
果を示すグラフであり、図７(a) は従来例の、図７(b)
は本発明例のそれぞれヒートパターンおよび熱応力グラ
フである。

【図８】実施例の結果を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイトコイルをダブルインナーカバー型
   のバッチ焼鈍炉に装入して焼鈍を行うタイトコイルのバ
   ッチ焼鈍方法において、焼鈍における均熱終了後の冷却
   速度を 5.0〜15.0℃/Hr としてタイトコイルの温度が再
   結晶温度になるまで徐冷することを特徴とするタイトコ
   イルのバッチ焼鈍方法。