JPS607009B2 - 連続焼鈍による軟質薄鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軟質低炭素鋼薄板、特に鰍質ぶりきおよびぶ
りき原板の製造方法に関するものである。

なかんずく、本発明は、従来のぶりき原板用連続焼鈍炉
によっては製造不可能とされ、もっぱら箱型競鈍炉によ
って製造されて来たところの、調質度Ｔ−３ならびにＴ
−２季の欧質ぶりきおよびぶりき原板を簡易な連続暁鈍
法によって製造するための素材鋼帯成分ならびに連続暁
錨方法に関するものである。

低炭素冷延鋼帯の暁錨方法には、箱型競鎚法と運続焼鈍
法とがあるが、連続暁錨法は、元来、ぶりきおよびぶり
き原板を製造するために開発されたものであり、現在に
おいても、日本ならびに海外各国の低炭素冷延薄鋼板用
の連続暁鈍炉は、その大部分がぶりきおよびぶりき原板
の製造用に専用されている。

ぶりきおよびぶりき原板は種々の加工用途に使用されて
いるが、その用途に応じて板の調質度が選ばれる。ＪＩ
Ｓ Ｇ ３３０３−１９６９「ぶりきおよびぶりき原板
」（以下ＪＩＳという）においては、ぶりきおよびぶり
き原板の調質度は、ロックウェルＴかたさ（ＨＲ３０Ｔ
）の値をもって表わされており、「調質度は本釆単一の
機械的特性のみによって表わすことはできないが、もっ
とも有用な機械的特性の一つとして、ロックウェルＴか
たさを採用する。」と述べられている。またＡＳＴＭ規
格のＡ６２３−１９７１（以下ＡＳＴＭという）におい
ては「論賛という藷は、一回圧延のぶりき工場製品にお
いては、一連の関係づけられた材料的特性の組合せを総
括している。材料の加工特性に寄与する種々の要素のす
べてを標示することは、いかなる単一の機械的テストで
も不可能であるが、ロックウェル３０↑かたさの値は、
板の性状のガイドとして有用な手っとり早いテストとし
てひろく用いられるようになった。」と記述されている
。すなわちぶりきおよびぶりき原板の調質度は、ロック
ゥェル３０Ｔかたさによって代表され、この数値が製造
作業に対して適切な指針を与える。ＪＩＳでは、製造業
者の目標値とするＨＲ３０Ｔの数値範囲により、第１表
に示すごとく調質度を区分している。（ＡＳＴＭは、Ｔ
−２季を欠いているほかは第１表と同一である。）第１
表の調質度区分のうちＴ−１、Ｔ−２は、極軟質で、加
工性が特に要求される用途に使用され「Ｔ−４、Ｔ−５
、Ｔ−６ならびにＴ−４−ＣＡ、Ｔ−５−ＣＡ、Ｔ−６
−ＣＡは、加工度が低く、しかも強度が特に要求される
用途に当てられるｃ第１表 ぶりきＪＩＳの調質度 これらの中間に位する調質度Ｔ−２菱、Ｔ−３の板は、
一般缶用に使用され、その用途はもっとも広範囲にわた
っている。

しかるにＴ−２参ならびにＴ−３の調質度のぶりきおよ
びぶりき原板は、従来の蓮続焼鈍法によっては製造でき
ないため、第１表に記載のごとく、箱型焼鈍法によって
のみ製造されている。

ぶりき原板用の冷延鋼帯は８０％以上の圧延率で加工さ
れており、極めてかたくて延性に乏しく、組織は繊維状
冷延組織であり、これを焼鈍によって再結晶させ、軟か
くて加工性のある粒状組織に変える必要がある。箱型糠
鈍法においては、袷延鋼帯をコイル状に巻いて、このコ
イルを数段に積み重ねて弱還元性の保護ガスを循環させ
たインナーカバーに収容し、このインナーカバーにかぶ
せたベル型加熱炉によって加熱して蛾鈍作業を行なうた
め、加熱→均熱→冷却のサイクルは数日を必要とし、こ
の間に変形や時にはくっつきをも発生するので、製品の
形状、歩留りも悪く、またコイル間およびコイル内に温
度差が生じるのを避け得ないために材質的にも均一なも
のを得にくい。しかしながら箱型焼鈍法は、そのサイク
ルが長時間であるため、再結晶後に充分結晶粒を成長さ
せることができるし、また均熱の際に地鉄中に−旦固漆
したＣとＮは、均熱後の徐冷が充分に緩やかであるため
、再び大部分が地鉄マトリックスから析出してしまうた
めに、軟かくて加工性がよく、かつ固溶Ｃ、Ｎによる時
効現象の少なし、焼鈍鋼帯を得ることができる。一方ぶ
りき用冷延鋼帯の連続蛭錨炉は、第１図に示されるよう
に、加熱帯３、均熱帯４、徐冷帯５および急冷帯６から
成り立っており、各帯はそれぞれ上ロールと下ロールを
数本づつ有しへ冷延鋼帯８は、アンコィラーーから払い
出されて各帯の上下ロール群を図示のごとくストランド
状に張りめぐらされて順行して、数分以内という短時間
で加熱→均熱→徐冷→急冷の全サイクルを終了して常温
となり、リコィラー７に巻きとられる。この嘘鈍過程は
保護ガス中で行なわれ、加熱が均一に行なわれるので材
質も均質であり、張力をかけて焼鈍するため形状もよく
、短時間で製品が得られる。しかしながら加熱と均熱が
短時間であるため、再結晶した結晶粒が成長し難く、ま
た高温で一旦地鉄中に固溶したＣとＮとは、冷却過程が
箱型暁鈍に比して、きわめて短かいために、充分に再析
出することができず、地鉄の中に大部分固落したままで
あり、この二つの原因によって連続蛾鈍ぶりき原板は、
強度は充分であるが加工性はやや乏しく時効現象も起こ
しやすい。ぶりき原板材料の代表として、ＪＩＳには、
ＭＲとＭＣとの２種類があげられており、それらの取鍋
分析による化学成分は、第２表に示すごとくである。

第２表ぶりき用鋼種 ＭＲ鋼は、通常の低炭素鋼であり、ＭＣ鋼は、強度を高
めるため、特にＰを添加した低炭素鋼である。

箱型焼鈍法では、ＭＲ鋼を材料として、Ｔ−・、Ｔ−２
・Ｔ・２季、Ｔ−３のぶりき原板を焼鈍し、ＭＣ鋼とＮ
添加ＭＲ鋼を材料として、Ｔ−４、Ｔ−５、Ｔ−６を製
造するのが常例である。連続暁鈍法は上述のごとく強く
て硬いぶりき原板の製造に通しており、ＭＣ鋼とＮ添加
ＭＲ鋼とによって、Ｔ−６−ＣＡ、Ｔ−５−ＣＡを作り
、Ｍ旧鋼によってＴ−５一ＣＡ、ならびにＴ−４−ＣＡ
を製造しているが、従来の蓮続焼鈍法によっては、Ｔ−
３あるいはＴ−２蔓クラスを製造することはできなかっ
た。ぶりきおよびぶりき原板のような極薄鋼板でなく通
常厚みの冷延薄鋼板製造用の焼鈍工程においても、近来
、連続暁錨を適用する技術が開発されて釆た。

これらの方法は、いずれも再結晶焼鈍温度から冷却後、
ある中間温度城に鋼帯を一定時間以上保持して、高温で
固熔したＣを析出させ、地鉄中の固溶Ｃ量を減少させて
軟化を促進させる処理、すなわち過時効処理（一名シェ
ルフ処理）を行なっているのが特徴である。例えば、椿
関昭４９−３５２１８‘こおいては、原材料の低炭素鋼
の含有成分をＭｎミ０．３０％、Ｎ≦２０脚とし、さら
に鋼中のＭｎ、Ｓ、０につき、０≦（Ｍｎ％）一等ｎの
の原塵子子量量Ｘ（〇％）−篭髪の原隼享子量量Ｘ（Ｓ
％）ＳＯ．１５と規制し、熱間圧延に際しては、６００
ｑｏから８００００で高温捲取りを行ない、冷間圧延後
に蓮続焼鎚炉によって再結晶焼鈍および過時効処理を施
すことによって、降伏点が低く、ｒ値とコニカルカップ
値がすぐれた薄板が得られることが述べられている。

また侍公昭４９−１９６８においては、冷延鋼帯を蓮続
焼鈍するに際して、均熱温度がＡ，点以下のときは２０
００／秒以上の速度で急冷して２００００以下まで冷却
し、また均熱温度がＡ，点以上のときは、Ａ，点直下ま
では、・、２０ｑｏ／秒以下の速度で冷却し、ひきつづ
き２０ｏ○／秒以上の速度で、２００ｑ○以下まで冷却
しｔいずれの場合にもこれを過時効温度に昇温して過時
効処理（実施例では３〜５分間）を行なうことにより降
伏点が低く、伸びのよい薄板が得られることが述べられ
ている。

さらに特開昭４７−２６３１３においては、０．０２％
ミＣＳＯ．１０％の成分を有する鋼をスラブから熱間圧
延して、通常温度で捲取り、もしくは６３０００以上の
高温捲取りを行ない、これを冷間圧延して、蓮続焼錨炉
で再結晶温度以上８５０ｏｏ以下の温度範囲に加熱した
後、Ａ，変態点以下６００００以上の温度範囲まで徐冷
し、ついで常温まで２００ｑ０／秒〜１００００００／
秒の冷却速度で急冷し、再び３００ｑｏ〜５３００Ｃの
温度範囲まで加熱して、この温度範囲で１の砂以上保持
することにより、箱型焼鈍と同等以上の材質、低時効性
を有する絞り用冷延鋼板を効率よく生産できることが述
べられている。しかしながら、これらに例示された蓮続
焼錨法は、軟か〈て加工性の良好な薄板の製造を可能と
しているが、つぎに列記する諸制限を、過時効処理を含
んで二項目以上実施しなければならないので、通常のぶ
りきおよびぶりき原板の蓮続焼錨法に比して複雑でかつ
長大な設備が必要となり、したがって焼鈍コストが高く
なるという欠点がある。｛１ー 原材料の鋼成分に厳密
な制限がある。

■ 熱間圧延後に高温捲取りが必要である。‘３’ 過
時効処理が必要である。■ 過時効時間が長い。

‘５｝ 過時効処理に先立って急速冷却操作が必要であ
る。

さらにぶりきは板厚が極薄であるため、厚み２側の薄い
熱延鋼帯を用いても、冷間圧延では通常８０％以上の冷
間圧延率が必要であり、通常の薄板製造の際の６０〜７
０％の袷間圧延率の場合に比べて焼鈍後の加工性は、や
や劣る傾向がある。

また暁鈍後調質圧延されたぶりき原板は、霧気めつきふ
くりき製造に際しては、すず電着後２３か０以上に加熱
して、めつきされたすず層の溶融処理を行ない、浸債め
つきぶりき製造の際には、３００℃以上の溶融すず中を
通過させるので、いずれにせよ調質圧延→高温時効の過
程を経ることとなり、硬度が上昇し、加工性はやや低下
する。したがって、上記の薄板の蓮続焼鈍技術によって
、きわめて欧かし、Ｔ−１、Ｔ−２級のぶりきを得るこ
とは困難である。日本鉄鍋協会の会誌「鉄と鋼」ＶｏＬ
６０（１９７４）Ｎｏ．４Ｓ３３１においては、圧延率
８０％以上の冷間圧延により製造されたぶりき用冷延鋼
帯（厚み０．３２肋）を特関昭４７一２６３１３におい
て開示された条件で連続蛾鈍して、これに１．５％の調
質圧延を行なった後、電気めつきぶりさのすず溶融処理
と同等の加熱サイクルにより時効させた結果、譲質度Ｔ
−２季に該当の製品を得ることができたと記述されてい
る。したがって、通常のぶりき用運続焼鎚法に対しては
、過時効処理を含めて上記の一般袷延薄板用連続競錨技
術を追加適用しても、せいぜいＴ−２多飢餓剛鮒るこ砂
できるのみである。

これに対して、本発明は、ぶりき用原材料としてひろく
用いられるＪＩＳのＭＲ鋼の成分に、軽少で実施容易な
制限を加えた組成を有する熱延鋼帯に、通常のぶりき用
冷間圧延を施して得た袷延鋼帯を使用して、これに通常
のぶりき用達続焼鈍のみを行なうか、あるいは軽度の過
時効処理を組み入れた蓮続焼鈍を行なうことにより調質
度Ｔ−３またはＴ−２季のぶりきおよびぶりき原板を製
造可能とするものである。この際、熱延鋼帯の高温捲取
りは必要条件でなく、特に過時効処理を組み入れる際も
軽度の処理で充分であるので長大な炉は必要とせず、従
来のぶりき用運続焼鎚炉に改造を加えずにそのまま使用
することも可能である。したがって本発明は、ぶりきお
よびぶりき原板の連続腕鈍用としてきわめて有用なもの
である。以下本発明に関して詳細に説明する。

第２図には、蓮続焼鈍サイクルの１例が示されている。

ぶりき用達続焼鈍炉は、第１図に示したように、加熱、
均熱、徐冷、急冷の４帯によって構成されており、各帯
の中に収められる冷延鋼帯の長さは、上下ロールの径と
パスの長さ（上下ロール間の距離）とパスの数（ストラ
ンドの数）により決められる。特定の連続蛾鈍ラインの
操業時における焼鈍サイクルは、各帯温度と作業速度な
らびに各帯中の冷延鋼帯の長さとにより定められること
になる。したがって、各帯を通過する時間の比はライン
速度にかかわらず一定である。第２図のサイクルＡは、
工業的にぶりき生産に使用されている連続燐鈍ライン（
以下ＮＯ．１連続競錨ラインという）を、均熱温度７３
０３０、ライン速度３６６の／分（１２００ｐｍ）で操
業する際の熱サイクルを示すものである。このラインは
、加熱帯１０パス、灼熱帯８パス、徐冷帯１０パス、急
袷帯１０パスより成り立っており、サイクルＡの操業条
件では、加熱２９砂で７３０℃（第２図ｂ）に達し、こ
の温度で２現砂・均熱され（第２図ｃ）、ついで４８０
午０（第２図ｄ）まで２５秒（すなわち１０ｑｏ／秒）
で徐冷され、ひきつづき常温まで２９砂で急冷される（
第２図ｅ）。このサイクルでは、５５０ｑ０から２５０
００までの冷却に要する時間は約２０秒であり、総所要
時間は、９５秒である。このＮｏ．１連続齢錨ラインは
、通常４５８れ／分（１５０がｐｍ）から３０５肌／分
（１００ぴｐｍ）の範囲の速度で操業されており、５５
０℃から２５０ｑｏまでの冷却時間は約１６秒から約２
４秒を必要とし、総所要時間は７６秒から１１４秒であ
る。これにより明示されるように、特許請求の範囲に記
載した通常のぶりき原板焼錨サイクルは、総所要時間が
約２分以内、５５０午０から２５０ｏｏまでの冷却時間
が３の砂以下という特徴を有しており、第２図はその代
表例である。以下においては、サイクルＡならびにこれ
に類似し、かつ特許請求の範囲に合致する他の連続競鈍
サイクルを用いて、各種冷延鋼帯の連続暁鈍を行なった
。

実験は４・型連続競錨炉およびぶりき工業生産用連続競
鎚炉により行ない、焼錨後の冷延鋼帯は１．５％の調質
圧延を行なった後電気すずめつきならびにリフロー処理
（すず溶融点以上まで加熱）を行なって、鋼板を充分に
時効させた後、ロックウェルＴかたさを測定した。第３
図は、低炭素リムド鋼ならびにキャップド鋼より製造し
た鋼帯成分中の｛（Ｍｎ％）−霊（０％）｝／（Ｓ％）
（以下〔Ｍｎ〕／Ｓという）とぶりき製品硬度（ロック
ウェルＴかたさ：ＨＲ３０Ｔ）との関係を示す。

ゾーンＡは、ＣＳＯ．０５％、Ｍｎミ０．５０％、Ｎ≦
０．００３０％、Ｐ≦０．０１２％の成分範囲の冷延鋼
帯について、サイクルＡの蓮続焼銘を実施した結果であ
り、〔Ｍｎ〕／Ｓ＝｛（Ｍｎ％）−轟く。％）｝／くＳ
％）における（Ｍｎ％）、（０％）、（Ｓ％）は、それ
ぞれ鋼帯に含有されるＭｎ、０、Ｓの重量パーセントで
あり、〔Ｍｎ〕はＳと結合して、硫化物形成に関与する
可能性のあるＭｎ量である。第３図に示すごとく、〔Ｍ
ｎ〕／Ｓとぶりき製品硬度との間には強い相関性が見ら
れ、〔Ｍｎ〕／Ｓの増加とともに硬度は、低下している
。ゾーンＡにおいては、〔Ｍｎ〕／ＳＺ２０の場合、バ
ラッキの上限でも調質度Ｔ−３に入り、調質度Ｔ−３の
軟質ぶりきが製造可能である。第３図中３ａはＶ：０．
００９％を添加した材料についてサイクルＡを実施した
結果であり、また４ａは、Ｃｒ：０．１９％添加した材
料についてサイクルＡを実施した結果である。これによ
ると、サイクルＡに対しては徴量の炭化物形成元素の添
加が非常に有効で、無添加材に比してロックウェルＴか
たさで２〜３ほど軟化している。第４図は、鋼帯中に含
有されるＰ量とぶりき製品硬度の関係を示す。

ゾーンＡは、Ｃ≦０．０５％、ＭｎＳＯ．５０％、〔Ｍ
ｎ〕／Ｓ≧２０、Ｎ≦０．００３０％を含む冷延鋼帯に
ついて、第２図のサイクルＡの運続焼鈍を施した結果で
ある。第４図によると、鋼成分Ｐとの相関があり、何れ
もＰ含有量低下とともに軟化している。

ゾーンＡは特にＰ含有量の低減とともに著しく軟化する
。ただし、ゾーンＡ′はＣ＞０．０５％のものでＰＳＯ
．０１２％でも硬い。かくのごとく、サイクルＡで調質
度Ｔ−３の軟貿なぶりきを安定して製造するためには、
〔Ｍｎ〕／Ｓ≧２０とし、さらにＰＳＯ．０１２％、Ｃ
≦０．０５％とする必要がある。以上のように、〔Ｍｎ
〕／Ｓ、Ｐ含有量と、ぶりき製品硬度との間には強い相
関性がある。またＣ含有量の低減とともに硬度は低下す
る。つぎに本発明鋼帯の他の化学成分の限定理由につい
て述べる。

Ｃ含有量が０．０５％以上含まれると製品硬度を上げる
。またＳは、鋼塊中の偏析が著しく、焼錨時の再結晶を
遅らせる元素で含有量が低い程好ましいが、製銑製鋼時
に経済的に除去できる範囲を考え０．０２５％以下とし
た。Ｎ含有量は、同様に低い程好ましいが、一般冷延鋼
帯を対象としているので、０．００３０％以下とした。
Ｍｎ含有量についても同様に一般冷延鋼帯を対象として
いるので０．５０％以下とした。鋼中の○含有量は、（
Ｍｎ％）−喪×（〇％）を減少させ、〔Ｍｎ〕／Ｓを低
下させるので、なるべく少ない方がよい。なお、本発明
の特許請求の範囲の化学成分をやや外れた成分の鋼帯で
も第３図、第４図に見られるごとく、Ｔ−２季あるいは
Ｔ−３に到達しているものも見られるが、バラッキの危
険度を考え、上記のように限定した。鋼種としては、純
酸素上吹転炉法によるリムド鋼、キヤップド鋼が好まし
い。キャップド鋼塊の製造に際しては、０含有量を低減
させるように留意することが望ましい。平炉鋼は、スク
ラップから混入する不純成分元素に充分除去できず、ま
たＮの含有量も多く硬度が上がる危険性があるため不適
当である。しかし純酸素上吹転炉法に劣らぬ純良成分を
保証できる他の製鋼法による鋼帯は使用できる。実施例
１リムド鋼塊またはキャップド鋼塊を通常の方法で分
塊圧延後、熱間圧延した第３表に示す各成分の板厚２．
仇物の鋼帯を板厚０．３２柳に冷間圧延し（冷間圧延率
８４％）ついで第２図に示すサイクルＡで連続暁鈍し、
さらに１．５％の伸び率で調質圧延を施したものに露気
めつき後、リフロー処理を行なってぶりきとした。

その焼錨後の硬度とぶりき製品硬度を第４表に示す。サ
ンプルＮＯ．１からＮｏ．７までは、特許請求の範囲の
成分範囲を満足させるもので、サイクルＡにおいては、
調質度Ｔ−３相当の軟質ぶりきが得られる。サンプルＮ
ｏ．８とＮｏ．９は、特許請求の範囲をはずれるもので
、サイクルＡでは調質度Ｔ−４１こなる。サンプルＮｏ
．１０はＶ添加材、Ｎｏ．１１はＣｒ添加材であり、サ
イクルＡに対して特に有効で、〔Ｍｎ〕／Ｓが特許請求
の範囲の下限でも調質度Ｔ−２蔓を実現している。以上
詳述したように、Ｃ、Ｍｎ、Ｓ、Ｎ、Ｐ、〔Ｍｎ〕／Ｓ
を適当に規制すると、通常のぶりき原板連続焼鈍条件す
なわち第２図のサイクルＡで調質度Ｔ−３の欧質なぶり
きが得られる。

ＣｒあるいはＶのような炭化物形成元素を徴量添加する
ことも軟化に有効であり特に通常の焼錨サイクルＡでも
Ｔ−２参程度まで欧質化する。このＣｒあるいはＶの添
加量としては、焼鈍後の冷間加工性の劣化及び異万性の
出現を考慮すると、ＣｒＳＯ．２０％、ＶＳＯ．０３％
が好ましく、まずこれらの炭化物核を形成して、鋼中Ｃ
の拡散、析出場所を与え、フェライト中に固港するＣを
充分低減させて軟化を計るためには、Ｃｒ２０．０２％
、ＶＺＯ．００５％が必要である。第３表 鋼帯の化学
成分（※）第４表 鋼種と硬度 以上のように本発明は、造塊、分塊圧延、熱間圧延工程
において特別な処理を施す必要もなく、調質度Ｔ−３の
軟質なぶりきが、簡単な設備により高能率で製造可能な
工業的に優れた方法である。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例に係るものであり、第１図は、
ぶりき用連続焼鈍ラインとして、現在工業的に使用され
ている設備図、第２図は、蓮続焼鈍サイクルの略図、第
３図は、〔Ｍｎ〕／Ｓとぶりき製品硬度の関係図、第４
図は、鋼帯中のＰ含有量とぶりき製品硬度の関係図であ
る。 １……アンコイラー、２……クリーナー、３…・・・加
熱帯、４・・・・・・均熱帯、５・・・・・・徐冷帯、
６・・・・・・急袷帯、７…・・・リコィラー、８・…
・・鋼帯、ａ・・…・加熱開始点、ｂ…・・・サイクル
Ａの均熱開始点、ｃ……サイクルＡの均熱終了点、ｄ・
・・・・・サイクルＡの徐冷終了点、ｅ・・・・・・サ
イクルＡの競鈍終了点、３ａ・・・・・・▲点、４ａ・
・・・・・・点。 第３図舞′図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ リムド鋼塊またはキヤツプド鋼塊を分塊圧延してス
   ラブとし、これをホツトストリツプミルにより熱間圧延
   して製造し、その成分として、Ｃ≦０．０５０％、Ｍｎ
   ≦０．５０％、Ｓ≦０．０２５％、Ｎ≦０．００３０％
   を含み、かつＰ≦０．０１２％ならびに｛（Ｍｎ％）−
   （５５）／（１６）（Ｏ％）｝／（Ｓ％）≧２０の双方
   を満足し、残部は鉄および不可避的残留不純物よりなる
   熱延鋼帯を、冷間圧延して冷延鋼帯とし、通常のぶりき
   原板用連続焼鈍炉によって、再結晶温度以上９００℃以
   下の温度に昇温して短時間保持後、５００℃近傍まで徐
   冷し、ひきつづき常温まで急冷する通常のぶりき原板焼
   鈍サイクルによって焼鈍することを特徴とする連続焼鈍
   による軟質薄鋼板の製造方法。