JP2002534611A - 冷間圧延鋼 - Google Patents
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Abstract
Description
れ、構造鋼製品の製造に特に適した、プレーン炭素鋼(plain carbon steel)スト
リップの製造方法を提供する。本発明により製造されるストリップは、例えば、
亜鉛又はアルミニウム/亜鉛合金で溶融メッキ被覆され、屋根デッキ用材、雨樋
等の構造鋼製品を製造する、供給材料として使うことができる。
意味すると理解すべきである。
リップ鋳造が含まれている。この技術では、溶融金属を、内部を水冷した一対の
相互方向に回転する水平鋳造ロール間に導入して金属殻を移動ロール表面上で凝
固し、それら間のロール間隙で共に合わせて、ロールのロール間隙から下方に送
給される凝固ストリップ品を造る。「ロール間隙」という用語は、ロールが互い
に最接近する領域全般を示すものとして使うことにする。溶融金属は、取鍋から
小容器へと注がれ、そこからロール間隙上方に位置した金属供給ノズルを介して
流れ、ロール間のロール間隙へと向かうことができ、従って、ロール間隙直上の
ロール鋳造表面に支持されロール間隙長さ方向に沿って延びる溶融金属の鋳造溜
めを形成する。この鋳造溜めは、溢流しないよう鋳造溜めの2端を堰き止めるた
めロール端面との摺動係合で保持される側部板又は堰で通常構成されるが、電磁
バリヤ等の代替手段も提案されている。この種の双ロール鋳造装置での鋼ストリ
ップ鋳造は、例えば、アメリカ特許5,184,668、5,277,243及
び5,934,359に記述されている。
に受けやすいストリップを製造することが可能であること、即ち、冷間圧延を加
減することによりストリップの最終引張り強さを劇的に増加させることができる
ことを験知した。又、この工作物硬化効果が、珪素/マンガンキルドプレーン炭
素鋼の場合に特に顕著であり、鋼成分中のマンガン含量及び珪素含量の増加につ
れて増加することも見出した。珪素/マンガンキルド鋼は双ロールストリップ鋳
造に特に適している。何故なら、アルミニウムキルド又は部分キルド鋼であると
、固体異物が形成されて塊化し、鋳造装置の金属供給システムの細い通路を詰ま
らせ、生じるストリップ製品に影響を及ぼして裂け目を生じるため、満足の行く
鋳造ができないからである。珪素/マンガンキルド鋼は一般にマンガン含量が0
.20重量%以上(典型的には、約0.6重量%)、珪素含量が0.10重量%
以上(典型的には、約0.3重量%)である。
ップを冷間圧延することで、屋根デッキ用材や雨樋等多数の構造鋼製品に使うの
に優れた特性バランスである、少なくとも680MPaの最終引張り強さと8%
〜12%の範囲の破断伸びを持つストリップが製造可能であることを験知した。
のこの組合わせを有する溶融メッキ被覆した鋼ストリップを製造することは不可
能であり、従って、強化成分追加を特に含む低合金鋼等の比較的グレードの高い
鋼から鋼ストリップを製造する必要が今まではあった。
タイプのプレーン炭素鋼ストリップの1つが、ビーエイチピー スティール(ジ
ェイエルエイ)プロプライエタリ リミテッド(BHP Steel (JLA) Pty Ltd: 本出
願人の一人) によりコード名G550のもとに製造されている。G550鋼スト
リップは、プレーン炭素鋼スラブを鋳造し、スラブを熱間圧延してストリップを
形成し、続いて、ストリップを巻取り、巻戻し、その後ストリップを冷間圧延し
て0.25〜2mmの最終製品寸法にし、冷間圧延されたストリップを熱処理し
て最終製品を製造することで造られる。G550鋼ストリップは最小最終引張り
強さ550MPaの保証があり、多数の例で最終引張り強さが700MPaを超
えている。例えば、プレーン炭素鋼から造られ屋根デッキ用材に用いられる市販
のG550鋼ストリップ(Zincalume G550被覆鋼)は最終引張り
強さが680〜780MPaである(板厚0.42mm、オリジナルゲージ長さ
80mmの試験サンプルに基づく)。しかし、このG550鋼ストリップは破断
伸びが1〜6%しかない。本発明は、同程度の引張り強さを持ち、しかも破断伸
びがはるかに優れているプレーン炭素鋼ストリップの製造を可能にする 。
、 冷間圧延により、ストリップの引張り強さを少なくとも680MPaに増加さ
せるのに充分な範囲であり、しかも、前記焼きなまし後のストリップの全破断伸
びを8%〜12%の範囲とするような、冷間圧下(cold reduction)を生み出すこ
とからなる、鋼ストリップ製造方法が提供される。
できる。
される。 炭素 0.02〜0.08 珪素 0.5以下 マンガン 1.0以下 残留/付随不純物 1.0以下 鉄 残り
リブデン等のレベルの、これらの成分が特に添加の結果ではなく標準製鋼の結果
として比較的少量存在し得る、成分を包含する。例えば、スクラップ鋼を用いて
プレーン炭素鋼を製造した結果としてそれら成分が存在し得る。
分。
を有してよい。 炭素 0.02 〜0.08% マンガン 0.30 〜0.80% 珪素 0.10 〜0.40% 硫黄 0.005〜0.05% アルミニウム <0.01% 典型的な組成は次の通りである。 炭素 0.06% マンガン 0.66% 珪素 0.32% 硫黄 0.01% 全酸素含量 1600℃で60ppm
下を生み出す。
少なくとも10%の応力軽減微構造を生み出す。
、焼きなまし温度は500℃〜600℃の範囲であるのが好ましい。
取り前のストリップ板厚を減らすことができる。好ましくは、熱間圧延により、
40%以下の板厚減少を生み出す。
ストリップ冷間圧下を生み出すのが好ましい。
の範囲の破断伸びを有するプレーン炭素鋼ストリップを提供する。
。
の、連続する部分を示す。図1及び2は、鋳造鋼ストリップ12を製造する全般
に11で表示した双ロール鋳造装置を示し、ストリップは輸送路10を通りガイ
ドテーブル13を超え、ピンチロール14Aからなるピンチロールスタンド14
へ至る。ピンチロールスタンド14を出た直後、ストリップは、一対の圧下ロー
ル16Aと支持ロール16Bとからなる熱間圧延機16内を通り、それにより熱
間圧延されて板厚を減らす。圧延したストリップをランアウトテーブル17上に
通し、水噴出流18により強制冷却することができ、更に一対のピンチロール2
0Aからなるピンチロールスタンド20を経て、コイラ19へと至る。
鋳造面22Aを有する一対の平行鋳造ロール22を支持する。鋳造作業時に溶融
金属が取鍋(図示せず)からタンディッシュ23へ、耐火シュラウド24を介し
て分配器25へ、更には、金属供給ノズル26を介して鋳造ロール22間のロー
ル間隙27へと供給される。このようにロール間隙27へと送給された溶融金属
はロール間隙上方に溜め30を形成し、この溜めをロール端で区画する一対の側
部閉止堰又は板28を、側部板ホルダに接続された流体圧シリンダユニットから
なる一対のスラスタ(図示せず)によりロール端に当てる。溜め30の上面(一
般に、「メニスカス」レベルと呼ばれる)が供給ノズル下端より上方に上がり、
供給ノズル下端がこの溜め内に浸漬し得る。
ロール間隙27で合わされて凝固したストリップ12を生み出し、ロール間のロ
ール間隙から下方に送給される。
43又はアメリカ特許5,488,988に幾分詳細に示され、記述された種類
のものであってよく、本発明の一部を構成しない適宜の構造的詳細についてこれ
らの特許を参照することができる。
されたストリップ12を、ピンチロールスタンド32を介して、圧下ロール33
Aと支持ロール33Bとからなる冷間圧延機33へと通し、次いで、焼きなまし
エンクロージャ34に通す。
機でのそれとは基本的に異なる。高温ストリップ圧延機の産物は大きな圧下を受
けるので再結晶化動態の増加(enhanced recrystallisation kinetics)により本
来のスラブ微構造が壊れ、オーステナイト粒子(略20ミクロン)が著しく精製
され、変質時に微細な等軸フェライト粒子構造(略10ミクロン、これは完全多
角形の微構造である)が生み出される。ストリップ鋳造でのオーステナイト粒子
サイズ(典型的には幅が150〜250ミクロン、長さが500ミクロン)は専
ら鋳造方法によって左右され、転換時に斯かる粗オーステナイト粒子は、粗多角
形フェライト粒子(標準冷却/巻取り条件で、典型的には10〜50/50〜2
50ミクロン幅/長さ、容積割合が30〜60%)と比較的微細なウィドマンス
テッテン/針状フェライトとからなる混合微構造となる。粒子精製の範囲が限ら
れるのは、第1に、粗オーステナイト粒子が生得的に再結晶化に対し抵抗性があ
るからであり、又、通常のストリップ鋳造プラントレイアウトでは単一の熱間圧
延パスしか得られないからでもある。しかしながら、熱間圧下量が30%を超え
る場合、かなりの量の粒子精製が観測され、10〜50ミクロンの範囲の粒子の
多角形フェライトの含量が80%を超えることになる。
/熱間圧延微構造について、我々は冷間圧延により工作物硬化が高まることを観
測した。例えば、40%冷間圧下することが冷間圧延引張り強さを約420MP
aから750MPa以上へと増加させるのに充分であり、回収焼きなまし引張り
強さが約700MPaとなる。これがために、680MPa以上の引張り強さを
持つ製品を40%から最高80%の範囲の冷間圧下で得ることができるが、高率
の冷間圧下では伸びが悪くなりがちなので40〜60%が一般に好ましい。
た微構造は、冷却速度が10〜20℃/秒、巻取り温度が600〜700℃とい
う典型的操作条件のもとに得られる。これらの条件は、通常、全伸び値が20〜
30%という結果をもたらし、斯かる初期特性が、必要な引張り強さと伸びのバ
ランスがあるストリップを製造するのに理想的である。高速冷却・低巻取り条件
(例えば巻取り温度が500℃)では、初期伸びが15%という低い値になり得
、このため、最終製品で所要の伸び値を生み出す冷間圧延の範囲が減少する。こ
れらの考察が、以下の実験結果で実証される。
しプレーン炭素鋼ストリップのサンプルについて行われた。鋼は珪素/マンガン
キルド鋼で、炭素含量が重量で0.06%、マンガン含量が0.6%、珪素含量
が0.3%、そして硫黄含量が0.01%であった。
び90%の板厚減少を生み出した。ついで、各グループからのサンプルの一組を
流動床炉で、500℃、60秒間熱処理した。各グループからのサンプルの別の
一組をその炉で、550℃、60秒間熱処理した。最後に、各グループからのサ
ンプルの第三の一組をその炉で、600℃、60秒間熱処理した。次いで、それ
らの冷間圧延され焼きなまされた複数の組サンプルと冷間圧延されたサンプルの
第4の一組を引張り試験機で試験し、サンプルの最終引張り強さと破断伸びを測
定した。引張り試験はオーストラリア基準1391(AS1391)に従って行
われた。試験サンプルはゲージ長さが12mm、平行長さが22mmだった。
ある。
た2.17mm厚の鋳放しプレーン炭素鋼ストリップのサンプルについて行った
。次いで熱間圧延コイルからのサンプルを最初の一連の実験と同様に冷間圧延し
、焼きなました。
ある。
aの最終引張り強さがと少なくとも10%の破断伸びを有する最終製品を造るこ
とが可能であると見て取れる。
れた鋳放しプレーン炭素鋼ストリップが最終引張り強さ略720MPa、破断伸
び15%を有することが図4から見て取ることができる。
理された鋳放しプレーン炭素鋼ストリップが最終引張り強さ略740MPa、破
断伸び12%を有することが図4から見て取ることができる。
間圧延されたストリップの60%冷間圧下、で起きる大幅な伸び下落を実証して
いる。これが示しているのは、ストリップを最初に熱間圧延した場合、これによ
り、最小破断伸び8%を維持する最大許容可能な冷間圧下が減少するということ
である。
ジサンプルで得られた追加のデータを加えたものを提供している。これは、少な
くとも680MPAの最終引張り強さ値及び少なくとも10%破断伸びが50m
mゲージサンプルでも測定されることを示している。
の全伸び回復効果の増加を示している。
間圧下についての焼きなまし時の伸び増加率を、焼きなまし温度500℃、55
0℃及び600℃についてプロットしている。
プから得られる相応する値をプロットしている。
たサンプルの場合を除き、観測されなかった。これらの場合でも再結晶化は10
%より小であった。図8及び9にプロットしたデータは、最大伸び回復効果が鋳
放しストリップの80%冷間圧下と、最初に熱間圧延したストリップの約60%
冷間圧下で達成されることを示している。
期微構造及び異なる初期伸び特性となったプレーン炭素鋼ストリップサンプルで
行われた一連の実験から得られたデータをプロットしている。鋼は珪素/マンガ
ンキルド鋼で、図4〜9のデータを生じた前記実験のと本質的に同じ組成のもの
であった。
破断伸びを持ち、ストリップが次いで20%、40%、60%、80%及び90
%の冷間圧下を受け、続いて500℃、550℃及び600℃の温度で焼きなま
しを受けた、2.07mmストリップの50mmゲージサンプルで得られる引張
り強さ値をプロットしている。
状態で20%前後の初期全破断伸びを持つ鋳造ストリップの50mmゲージサン
プルから得られた比較できる結果をプロットしている。図10及び11にプロッ
トしたデータは、高伸びの出発材料では最高80%までの冷間圧下で引張り強さ
700MPa及び破断伸び値8%〜12%を達成できることを示している。しか
しながら、低伸びの出発材料(約20%伸び)では、冷間圧下を最大60%に制
限する必要がある。ストリップを巻取る温度を増加させることにより鋳放し材料
の高伸びを促進することができる。この理由のため、巻取り温度が650℃を超
えるのが好ましい。更に詳しくは、少なくとも700℃の巻取り温度が好ましい
。
的には、0.2Cr、0.2Ni、0.2Mo、0.2Sn及び0.5Cuの最
大残留物を有する鋼からの双ロール鋳造で造られるストリップについて実験から
得られるデータを提供する。ストリップは鋳造速度55m/分で鋳造され、10
50℃で25%圧下にインライン熱間圧延された。熱間圧延コイルの種々のサン
プルが、次いで、20%、40%、60%及び80%圧下に冷間圧延され、50
0℃〜800℃の種々の焼きなまし温度で焼きなまされた。図12は焼きなまし
時のサンプルの測定引っ張り強さの展開を示し、図13は焼きなまし時の全伸び
の展開を示す。このデータは、焼きなまし温度600℃〜660℃での冷間圧延
圧下20%〜60%について引張り強さ値が700〜850MPa、伸び値が8
%〜12%(50mmゲージで)あることを示している。残留物が再結晶化の開
始を激しく遅らせ、それにより、焼きなまし時に再結晶化が観測されることなく
600℃〜660℃の高い焼きなまし温度を用いることができた。これらの結果
は、残留物が著しく有益であって、特性の範囲拡大を生み出すことができること
を示している。更に又、残留物を多く含むことが低マンガン含量・低珪素含量で
の工作物の硬化減少に相殺でき、アルミニウムキルドプレーン炭素鋼に引張り強
さと伸び値の所要のバランスを与えることすらできる。
場合によっては初期インライン熱間圧延を受け、続いて、種々の焼きなまし温度
で焼きなまされる、一連の実験から得られる試験データを提供する。
場合によっては初期インライン熱間圧延を受け、続いて、種々の焼きなまし温度
で焼きなまされる、一連の実験から得られる試験データを提供する。
場合によっては初期インライン熱間圧延を受け、続いて、種々の焼きなまし温度
で焼きなまされる、一連の実験から得られる試験データを提供する。
場合によっては初期インライン熱間圧延を受け、続いて、種々の焼きなまし温度
で焼きなまされる、一連の実験から得られる試験データを提供する。
け、場合によっては初期インライン熱間圧延を受け、続いて、種々の焼きなまし
温度で焼きなまされる一連の実験から得られる試験データを提供する。
場合によっては初期インライン熱間圧延を受け、続いて、種々の焼きなまし温度
で焼きなまされる、一連の実験から得られる試験データを提供する。
場合によっては初期インライン熱間圧延を受け、続いて、種々の焼きなまし温度
で焼きなまされる、一連の実験から得られる試験データを提供する。
場合によっては初期インライン熱間圧延を受け、続いて、種々の焼きなまし温度
で焼きなまされる、一連の実験から得られる試験データを提供する。
場合によっては初期インライン熱間圧延を受け、続いて、種々の焼きなまし温度
で焼きなまされる、一連の実験から得られる試験データを提供する。
場合によっては初期インライン熱間圧延を受け、続いて、種々の焼きなまし温度
で焼きなまされる、一連の実験から得られる試験データを提供する。
Claims (18)
- 【請求項1】 プレーン炭素鋼を5mm厚以下のストリップに連続鋳造し、 ストリップを巻取り、 ストリップを巻戻し、 巻戻されたストリップを冷間圧延し、 冷間圧延されたストリップを焼きなまして、内部に応力軽減微構造を生み出し
、 冷間圧延により、ストリップの引張り強さを少なくとも680MPaに増加さ
せるのに充分な範囲であり、しかも、前記焼きなまし後のストリップの全破断伸
びを8%〜12%の範囲とするような、冷間圧下を生み出すことからなる、鋼ス
トリップ製造方法。 - 【請求項2】 ストリップの引張り強さを少なくとも700MPaに増加し
た、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 冷間圧延により、40%〜80%の範囲のストリップ板厚冷
間圧下を生み出す、請求項1又は請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記焼きなましにより、再結晶化が10%以下、破断伸びが
少なくとも10%の応力軽減微構造を生み出す、請求項1乃至3のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項5】 焼きなまし温度が500℃〜600℃の範囲である、請求項
4に記載の方法。 - 【請求項6】 連続鋳造したストリップを、巻取り前にインライン熱間圧延
する、請求項1乃至5のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 熱間圧延により、40%以下のストリップ板厚減少を生み出
す、請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 冷間圧延により、40%〜60%の範囲のストリップ厚減少
を生み出す、請求項6又は請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 ストリップを、圧延前2mm以下の板厚に連続鋳造する、請
求項1乃至8のいずれかに記載の方法。 - 【請求項10】 ストリップを、圧延前1.5mm以下の板厚に連続鋳造し
、前記冷間圧延及び/又は熱間圧延により0.4mm〜1mmの範囲の板厚に圧
下する、請求項9に記載の方法。 - 【請求項11】 プレーン炭素鋼が以下の重量組成を有する珪素/マンガン
キルド鋼である、 請求項1乃至10のいずれかに記載の方法。 炭素 0.02 〜0.08% マンガン 0.30 〜0.80% 珪素 0.10 〜0.40% 硫黄 0.005〜0.05% アルミニウム <0.01% - 【請求項12】 鋼のマンガン含量が約0.6重量%、珪素含量が約0.3
重量%である、請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 最終引張り強さが少なくとも680MPa、破断伸びが8
%〜12%の範囲である、プレーン炭素鋼ストリップ。 - 【請求項14】 引張り強さが少なくとも700MPaである、請求項13
に記載のプレーン炭素鋼ストリップ。 - 【請求項15】 板厚が0.2mm〜1.0mmの範囲である、請求項13
又は請求項14に記載のプレーン炭素鋼ストリップ 。 - 【請求項16】 破断伸びが少なくとも10%である、請求項13乃至15
のいずれかに記載のプレーン炭素鋼ストリップ。 - 【請求項17】 プレーン炭素鋼が、以下の重量組成を有する珪素/マンガ
ンキルド鋼である、請求項13〜16のいずれかに記載のプレーン炭素鋼ストリ
ップ。 炭素 0.02 〜0.08% マンガン 0.30 〜0.80% 珪素 0.10 〜0.40% 硫黄 0.005〜0.05% アルミニウム <0.01% - 【請求項18】 鋼のマンガン含量が約0.6重量%、珪素含量が約0.3
重量%である、請求項17に記載のプレーン炭素鋼ストリップ。
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