JP2013516323A - 高ケイ素の帯状鋼の破損を防ぐための冷間圧延方法 - Google Patents
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Abstract
高ケイ素の帯状鋼の破損を防ぐための冷間圧延方法であって、上記高ケイ素の帯状鋼は２．３重量％以上のケイ素含有量を有しており、冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は４５℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において３５００Ｌ／分であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において１５００〜４０００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに４５℃以上であることを確保されていることを特徴とする、高ケイ素の帯状鋼の破損を防ぐための冷間圧延方法。本発明の冷間圧延方法は、帯状鋼の頭部および尾部の破損を防ぎ得、完成品の割合および生産効率を上昇させ得る。
Description
本発明は、ケイ素鋼のための圧延技術、および特に一つのスタンドの可逆圧延装置もしくはタンデム圧延装置による圧延の間における、高ケイ素鋼（２．３％以上のケイ素含有量）の破損を防ぐための冷間圧延方法に関する。
ケイ素鋼は、優れた磁気特性を備えている柔らかい磁性材料であり、種々の工業製品および家庭用品に広く利用されている。しかし、ケイ素鋼の製造処理はかなり複雑かつ困難である。特に、冷間圧延の処理の間における高ケイ素の帯状鋼の破損は、種々の製鋼所にとって従来からの困難な問題である。ケイ素含有量の増加にともなって、合金の収率の上限、強度の上限、および材料の硬さのすべてが向上する一方、より脆性になり、その延性が低下し、これらすべては、高ケイ素鋼のための圧延処理についての困難さをもたらす。
インシチュ（in-situ）の冷間圧延の処理の前に、方向性のケイ素鋼および無方向性の高品位のケイ素鋼は、予熱処理（水槽、誘導等の様式において）を受けることを求められる。圧延速度、熱放散、冷却等のような理由のために、帯状鋼の頭部および尾部の温度は、多くの場合にその中間部よりいくらか低い。このために圧延の安定性は乏しく、冷間圧延の間に定期的に破損が発生する（特に、帯状鋼の頭部および尾部の破損回数が、破損回数の合計の７０％に達するような、帯状鋼の頭部および尾部について）。したがって、生産効率および設備の安全性は深刻な影響を受ける。
本発明の目的は、高ケイ素の帯状鋼の破損を防ぐための冷間圧延方法を提供することである。２３％以上のケイ素含有量の高ケイ素の帯状鋼にとって、上記方法は、上記帯状鋼の頭部および尾部に対しての破損現象を低減させ、完成品の割合を上昇させ、生産効率を向上させ、このため著しく経済的な利益をもたらし得る。
本発明の解決手段は以下の通りである。
高ケイ素の帯状鋼の破損を防ぐための方法において、高ケイ素の帯状鋼は２．３重量％以上のケイ素含有量を有している。冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は４５℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において３５００Ｌ／分以下であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において１５００〜４０００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに４５℃以上であることを確保されている。
さらに、上記冷間圧延処理において：
圧延の最初の通路にとって、減少率は２０〜４０％であり、後部の張力は８〜３０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は５０〜２００Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の中間の通路にとって、減少率は１８〜３８％であり、後部の張力は４０〜１５０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は６０〜３５０Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の最終の通路にとって、減少率は１５〜３５％であり、後部の張力は６０〜３００Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は９０〜４５０Ｎ／ｍｍ２である。
圧延の最初の通路にとって、減少率は２０〜４０％であり、後部の張力は８〜３０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は５０〜２００Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の中間の通路にとって、減少率は１８〜３８％であり、後部の張力は４０〜１５０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は６０〜３５０Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の最終の通路にとって、減少率は１５〜３５％であり、後部の張力は６０〜３００Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は９０〜４５０Ｎ／ｍｍ２である。
冷間圧延の処理の前に、方向性のケイ素鋼および無方向性の高品位のケイ素鋼が予熱処理（水槽、誘導等の様式において）を受けることを求められる。圧延速度、熱放散、冷却等のような理由のために、帯状鋼の頭部および尾部の温度は、多くの場合にその中間部よりいくらか低い。このために圧延の安定性は乏しく、冷間圧延の間に定期的に破損が発生する。したがって、生産効率および設備の安全性は深刻な影響を受ける。
冷間圧延された帯状材料の製造処理において、処理温度が低い場合、その結果、異なる程度への加工硬化が圧延処理の間に発生する。そのような加工硬化は、圧延の間における金属の変形抵抗を増大させ、転造圧力を上昇させる。ある鋼材の等級にとって、上記加工硬化レベルは圧延によって起こされる変形の程度に関係する。冷間圧延された帯状鋼の完成品は、加工硬化に起因して、金属を軟化させ、完成品の総合的な性能を向上させるか、または所望される特殊な構造および特性を付与するために、完成前に一定の熱処理を受けることを求められる。
本発明の上記冷間圧延の処理は、技術的な冷却および技術的な減摩を利用する。
冷間圧延処理の間に生じる変形熱および摩擦熱は、圧延される部分およびローラーの両方の温度を上昇させ、ローラー表面の過度に高い温度は、作業ローラーの急冷された層の硬さの低下をもたらし、急冷される層における金属組織の構造を分解させ、このため上記ローラーの表面におけるさらなる構造応力の発生を促進させると予想される。その上、圧延された部分の表面およびローラーの表面の、両方の過度に高い温度は、上記二つの表面の間における減摩オイルの膜を損なわせて、圧延されている部分およびローラーの間にある局所的な領域における熱溶接を引き起こし、圧延されている部分およびローラーの表面をさらに損傷させる（“ホットスクラッチ”と呼ばれる）。そのため、上記冷間圧延の処理の間において、効果的に減摩する乳化液を塗布することが求められている。
冷間圧延の間に上記乳化液を使用することによる技術的な減摩の主な目的は、既存の設備の能力においてより高い減少率を得るためだけでなく、圧延設備がより小さな厚さを有している冷間圧延された製品を経済的に製造可能にするために、金属の変形抵抗を低下させることである。さらに、効率的な減摩は、冷間圧延の間における熱の発生およびローラーの温度上昇に対する有利な効果を有している。鋼鉄製品のうちいくつかの特殊な種類が冷間圧延されるとき、効率的かつ技術的な減摩は、金属がローラー上に付着することをさらに防ぎ得る。
好ましい解決手段として、本発明の方法は、冷間圧延処理における張力圧延に対する最適化された制御を提供する。
冷間圧延の既存の処理において、張力圧延は、圧延されている部分の圧延変形がある前部張力およびある後部張力の作用のもとになされることを指す。張力の目的は、圧延処理において帯状片が移動中に脱線することを防ぐこと、真直ぐ平坦に冷間圧延されるべく帯状片を保持すること、金属の変形抵抗を低下させること、より薄い圧延製品に適合させられること、および冷間圧延装置のメインモーターの負荷に適切に調節することである。
高いケイ素含有量を有している材料は脆性破壊を生じ易いという事実、ならびに真直度および移動中の脱線の制御を考慮すると、本発明は、比較的に高い減少率および比較的に小さい張力を冷間圧延処理において利用して、冷間圧延される帯状鋼の破損の発生をさらに排除し、非常に有益である。
本発明の有益な作用：
本発明は、比較的低い温度を用いた帯状鋼の頭部および尾部の領域の適切な処理制御を用いて、先行技術の欠点を克服し、複数の利点（例えば、低い破損率、高い完成品の割合、冷間圧延装置の高い運転効率）を有している。
本発明は、比較的低い温度を用いた帯状鋼の頭部および尾部の領域の適切な処理制御を用いて、先行技術の欠点を克服し、複数の利点（例えば、低い破損率、高い完成品の割合、冷間圧延装置の高い運転効率）を有している。
一例として、本発明の手法は、０．３ｍｍ以下の厚さを有している帯状鋼を冷間圧延するための２０のローラーを有している一つのスタンドのセンヂミア圧延装置に適用される。本発明を適用することによって、破損率は約８０．６％まで低下させられ、完成品の割合および運転効率の両方が非常に向上され、それによって良好な経済的な利益をもたらす。
本発明の手法は、異なる種類の鋼材の、脆化温度の範囲を実験的に決定するために、一つのスタンド、四つのスタンド、五つのスタンド、および六つのスタンドの冷間圧延装置等に適用可能である。
本発明は、これより実施形態の組合せにおいて詳細に説明される。
２．３重量％以上のケイ素含有量を有している高ケイ素の帯状鋼の破損を防ぐための冷間圧延方法。冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は４５℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において３５００Ｌ／分以下であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において１５００〜４０００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに４５℃以上であることを確保されている。
冷間圧延の処理の間において：圧延の最初の通路にとって、減少率は２０〜４０％であり、後部の張力は８〜３０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は５０〜２００Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の中間の通路にとって、減少率は１８〜３８％であり、後部の張力は４０〜１５０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は６０〜３５０Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の最終の通路にとって、減少率は１５〜３５％であり、後部の張力は６０〜３００Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は９０〜４５０Ｎ／ｍｍ２である。
〔実施形態１〕
高ケイ素の帯状鋼は２．７重量％のケイ素含有量を有している。冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は４５℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において３０００Ｌ／分であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において３５００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに４５℃以上であることを確保されている。
高ケイ素の帯状鋼は２．７重量％のケイ素含有量を有している。冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は４５℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において３０００Ｌ／分であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において３５００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに４５℃以上であることを確保されている。
冷間圧延の処理の間において：圧延の最初の通路にとって、減少率は２８％であり、後部の張力は１０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は８０Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の中間の通路にとって、減少率は１８〜３０％であり、後部の張力は４０〜１５０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は６０〜３５０Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の最終の通路にとって、減少率は２３％であり、後部の張力は９０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は１９０Ｎ／ｍｍ２である。
〔実施形態２〕
高ケイ素の帯状鋼は３．０重量％のケイ素含有量を有している。冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は５０℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において２０００Ｌ／分であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において３０００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに５０℃以上であることを確保されている。
高ケイ素の帯状鋼は３．０重量％のケイ素含有量を有している。冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は５０℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において２０００Ｌ／分であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において３０００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに５０℃以上であることを確保されている。
冷間圧延の処理の間において：圧延の最初の通路にとって、減少率は３１％であり、後部の張力は２０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は１６０Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の中間の通路にとって、減少率は２０〜２８％であり、後部の張力は５０〜１４０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は６０〜３５０Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の最終の通路にとって、減少率は３０％であり、後部の張力は１８０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は３１０Ｎ／ｍｍ２である。
〔実施形態３〕
高ケイ素の帯状鋼は３．１重量％のケイ素含有量を有している。冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は５５℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において１０００Ｌ／分であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において２０００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに５５℃以上であることを確保されている。
高ケイ素の帯状鋼は３．１重量％のケイ素含有量を有している。冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は５５℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において１０００Ｌ／分であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において２０００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに５５℃以上であることを確保されている。
冷間圧延の処理の間において：圧延の最初の通路にとって、減少率は３６％であり、後部の張力は３０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は１９０Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の中間の通路にとって、減少率は１８〜２５％であり、後部の張力は４４〜１２０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は７０〜３００Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の最終の通路にとって、減少率は３３％であり、後部の張力は２６０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は４００Ｎ／ｍｍ２である。
〔実施形態４〕
高ケイ素の帯状鋼は２．４重量％のケイ素含有量を有している。冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は５０℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において２８００Ｌ／分であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において１６００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに５０℃以上であることを確保されている。
高ケイ素の帯状鋼は２．４重量％のケイ素含有量を有している。冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は５０℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において２８００Ｌ／分であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において１６００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに５０℃以上であることを確保されている。
冷間圧延の処理の間において：圧延の最初の通路にとって、減少率は２２％であり、後部の張力は９Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は６５Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の中間の通路にとって、減少率は１６〜２８％であり、後部の張力は４０〜１４５Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は６５〜３４０Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の最終の通路にとって、減少率は２４％であり、後部の張力は７０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は１２０Ｎ／ｍｍ２である。
〔実施形態５〕
高ケイ素の帯状鋼は３．２重量％のケイ素含有量を有している。冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は５５℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において１５００Ｌ／分であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において２２００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに５８℃以上であることを確保されている。
高ケイ素の帯状鋼は３．２重量％のケイ素含有量を有している。冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は５５℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において１５００Ｌ／分であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において２２００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに５８℃以上であることを確保されている。
冷間圧延の処理の間において：圧延の最初の通路にとって、減少率は２７％であり、後部の張力は２５Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は１７０Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の中間の通路にとって、減少率は２０〜２５％であり、後部の張力は４０〜１４０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は６０〜３３０Ｎ／ｍｍ２であり；圧延の最終の通路にとって、減少率は２０％であり、後部の張力は２２０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は３３０Ｎ／ｍｍ２である。
Claims (2)
- 高ケイ素の帯状鋼の破損を防ぐための冷間圧延方法であって、上記高ケイ素の帯状鋼は２．３重量％以上のケイ素含有量を有しており、冷間圧延の開始において、挿入する帯状鋼の温度は４５℃以上であり；上記冷間圧延の処理の間において、乳化液は上記帯状鋼に散布され、上記乳化液の流量は挿入口における圧延方向において３５００Ｌ／分であり、上記乳化液の流量は排出口における圧延方向において１５００〜４０００Ｌ／分であり、上記帯状鋼の温度は、技術的な減摩を保証するための前提条件のもとに４５℃以上であることを確保されていることを特徴とする、高ケイ素の帯状鋼の破損を防ぐための冷間圧延方法。
- 上記冷間圧延の処理の間において：
圧延の最初の通路にとって、減少率は２０〜４０％であり、後部の張力は８〜３０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は５０〜２００Ｎ／ｍｍ２であり；
圧延の中間の通路にとって、減少率は１８〜３８％であり、後部の張力は４０〜１５０Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は６０〜３５０Ｎ／ｍｍ２であり；
圧延の最終の通路にとって、減少率は１５〜３５％であり、後部の張力は６０〜３００Ｎ／ｍｍ２であり、前部の張力は９０〜４５０Ｎ／ｍｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の、高ケイ素の帯状鋼の破損を防ぐための冷間圧延方法。
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