JP6943233B2 - Descaling method of steel strips for cold rolling - Google Patents

Description

本発明は、熱延鋼帯や熱延鋼帯を焼鈍して得られた熱延板焼鈍鋼帯など冷間圧延に供する鋼帯の脱スケール方法に関し、かかる脱スケールに際し従来懸念された板厚を貫通するクラックや鋼帯破断の発生を効果的に回避しようとするものである。 The present invention relates to a method for descaling a steel strip to be subjected to cold rolling, such as a hot-rolled steel strip or a hot-rolled plate annealed steel strip obtained by annealing a hot-rolled steel strip, and has been conventionally concerned about a plate thickness at the time of such descaling. This is an attempt to effectively avoid the occurrence of cracks and breaks in the steel strip that penetrate the steel strip.

冷間圧延に供する鋼帯は、一般に熱間圧延、さらには熱間圧延した鋼帯を焼鈍することで製造される。このようにして製造された冷間圧延用鋼帯は、表層に鉄酸化物を主体とするスケールを有している。従って、このようなスケールが残留したままの鋼帯を冷間圧延に供すると、圧延負荷増大による破断やスケール押し込みによる表面欠陥などの問題が発生する。 Steel strips to be used for cold rolling are generally produced by hot rolling and further annealing of hot rolled steel strips. The steel strip for cold rolling produced in this manner has a scale mainly composed of iron oxide on the surface layer. Therefore, when a steel strip in which such scale remains is subjected to cold rolling, problems such as fracture due to an increase in rolling load and surface defects due to scale pushing occur.

鋼板表層に生成されたスケールを除去する方法として、例えば、特許文献１には、金属帯を焼鈍し、ショットブラストを施し、化学的脱スケール処理を施したのちに、冷間圧延を施すことで冷間圧延の効率を向上する技術が開示されている。 As a method for removing the scale generated on the surface layer of the steel sheet, for example, in Patent Document 1, the metal strip is annealed, shot blasted, chemically descaled, and then cold rolled. Techniques for improving the efficiency of cold rolling are disclosed.

また、特許文献２には、ステンレス熱延鋼帯のスケール除去方法として、ショットブラストで使用するショット球の直径、さらには投射速度や投射密度を制御することで、鋼板表層の粗さを抑制しつつ、効率的にスケールを除去する方法が開示されている。 Further, in Patent Document 2, as a method for removing the scale of the stainless hot-rolled steel strip, the roughness of the surface layer of the steel sheet is suppressed by controlling the diameter of the shot sphere used in shot blasting, as well as the projection speed and the projection density. However, a method for efficiently removing scale is disclosed.

特開平8-24936号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-24936 特開2007-56358号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-56358

しかしながら、近年の鋼材の高強度化および薄肉化に伴い、冷間圧延における高負荷、高圧下が進むにつれて、ショットブラストを適用した鋼帯の冷間圧延中に、鋼帯が破断したり、板厚を貫通するクラックが生じるという問題が多発した。 However, with the recent increase in strength and thinning of steel materials, as the load and high pressure in cold rolling progress, the steel strip breaks or the plate breaks during cold rolling of the steel strip to which shot blasting is applied. The problem of cracks penetrating the thickness occurred frequently.

この点、スケールブレーカーと酸洗を組み合わせた脱スケール方法など、ショットブラストを使用しない方法でスケールを除去した場合には、上記のような欠陥は発生しない。
しかしながら、ショットブラストを使用しない方法は脱スケール性に劣るため、製品に要求される表面品質を確保するためには長時間の酸洗が必要となり、生産性に劣るという問題があった。 In this respect, when the scale is removed by a method that does not use shot blasting, such as a descaling method that combines a scale breaker and pickling, the above-mentioned defects do not occur.
However, since the method without shot blasting is inferior in descalability, there is a problem that long-time pickling is required to ensure the surface quality required for the product, resulting in inferior productivity.

本発明は、上記の現状に鑑み開発されたもので、生産性に優れたショットブラストを脱スケールに利用しつつ、冷間圧延において鋼帯の破断や欠陥の発生などを効果的に抑制した、冷間圧延に供する鋼帯の脱スケール方法を提供することを目的とする。 The present invention has been developed in view of the above-mentioned current situation, and effectively suppresses breakage of steel strips and occurrence of defects in cold rolling while utilizing highly productive shot blasting for descaling. It is an object of the present invention to provide a method for descaling a steel strip to be used for cold rolling.

さて、発明者らは、上記の目的を達成すべく、脱スケール工程でショットブラストを適用した冷間圧延用鋼帯を冷間圧延に供した際に破断が発生する原因について鋭意調査を行った。
その結果、図１に示すように、ショットブラストを適用した際に鋼帯表層にかなりの厚み範囲にわたって変形双晶が導入され、かかる変形双晶を起点として冷間圧延時に破断が発生する場合があることを見出した。
図中、破線で囲った領域が変形双晶の形成領域である。かかる変形双晶は、鋼板表面の全面に均一に形成されるわけではなく、主にショット粒が衝突した位置の周辺に形成され、結晶粒内で直線状に伸びている領域が変形双晶領域である。 By the way, in order to achieve the above object, the inventors have conducted a diligent investigation into the cause of fracture when the steel strip for cold rolling to which shot blasting is applied in the descaling step is subjected to cold rolling. ..
As a result, as shown in FIG. 1, when shot blasting is applied, deformed twins are introduced into the surface layer of the steel strip over a considerable thickness range, and fracture may occur during cold rolling starting from such deformed twins. I found that there is.
In the figure, the region surrounded by the broken line is the region where the deformed twins are formed. Such deformed twins are not uniformly formed on the entire surface of the steel sheet, but are mainly formed around the position where the shot grains collide, and the region extending linearly in the crystal grains is the deformed twin region. Is.

これに対し、図２に示すように、ショットブラストの条件を調整して、導入される変形双晶の平均深さを抑制することにより、冷間圧延中における鋼帯の破断を効果的に防止できることを見出した。
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その要旨は次のとおりである。 On the other hand, as shown in FIG. 2, the shot blasting conditions are adjusted to suppress the average depth of the introduced deformed twins, thereby effectively preventing the fracture of the steel strip during cold rolling. I found out what I could do.
The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.

１．冷間圧延に供する鋼帯のスケールを連続的に除去する方法であって、該鋼帯の表層にショットブラスト処理する工程を有し、該ショットブラスト処理の際、鋼帯中に導入される変形双晶の平均深さを該鋼帯の板厚の10％以下に抑制することを特徴とする、鋼帯の脱スケール方法。 1. 1. It is a method of continuously removing the scale of a steel strip to be subjected to cold rolling, and has a step of shot blasting the surface layer of the steel strip, and deformation introduced into the steel strip during the shot blasting treatment. A method for descaling a steel strip, which comprises suppressing the average depth of twin crystals to 10% or less of the plate thickness of the steel strip.

２．前記冷間圧延に供する鋼帯が、フェライト系ステンレス鋼であることを特徴とする前記１に記載の鋼帯の脱スケール方法。 2. The method for descaling a steel strip according to the above 1, wherein the steel strip to be subjected to the cold rolling is a ferrite-based stainless steel.

３．前記冷間圧延に供する鋼帯が、珪素鋼であることを特徴とする前記１に記載の鋼帯の脱スケール方法。 3. 3. The method for descaling a steel strip according to the above 1, wherein the steel strip to be subjected to the cold rolling is silicon steel.

本発明によれば、ショットブラストを脱スケールに活用しても、その後の冷間圧延における鋼帯の破断や欠陥の発生などを効果的に抑制することができる。 According to the present invention, even if shot blasting is used for descaling, it is possible to effectively suppress breakage of steel strips and occurrence of defects in subsequent cold rolling.

従来のショットブラスト後の鋼帯断面における変形双晶を示す図である。It is a figure which shows the deformed twinning in the cross section of a steel strip after the conventional shot blasting. 本発明に従うショットブラスト後の鋼帯断面における変形双晶を示す図である。It is a figure which shows the deformed twinning in the cross section of a steel strip after shot blasting according to this invention. ショットブラストで導入された変形双晶の平均深さ板厚比率と冷間圧延中の欠陥発生率を示す図である。It is a figure which shows the average depth plate thickness ratio of the deformed twin introduced by shot blasting, and the defect occurrence rate during cold rolling.

以下、本発明を着想するに至った実験について述べる。
質量％で、Ｃ：0.0020％、Si：0.70％、Mn：0.51％、Al：0.50％、Cu：0.10％およびCr：0.05％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる厚さ2.0mmの熱延焼鈍板に対し、ショット径：0.15〜1.00mm、投射速度：10〜50m/s、投射密度：12.5kg/m²（一定）の種々の条件でショットブラストを実施した。ここに、ショット径はショットブラストに用いるブラスト球の平均直径、投射速度はブラスト球の平均投射速度である。
ついで、ショットブラスト後、塩酸による酸洗を施したのち、圧下率85％で板厚0.30mmまで圧延した。 Hereinafter, the experiments that led to the idea of the present invention will be described.
By mass%, it contains C: 0.0020%, Si: 0.70%, Mn: 0.51%, Al: 0.50%, Cu: 0.10% and Cr: 0.05%, and the balance is 2.0 mm thick consisting of Fe and unavoidable impurities. Shot blasting was performed on the hot-spread annealed plate under various conditions such as shot diameter: 0.15 to 1.00 mm, projection speed: 10 to 50 m / s, and projection density: 12.5 kg / m ^{2 (constant).} Here, the shot diameter is the average diameter of the blast sphere used for shot blasting, and the projection speed is the average projection speed of the blast sphere.
Then, after shot blasting, it was pickled with hydrochloric acid and then rolled to a plate thickness of 0.30 mm at a rolling reduction of 85%.

また、酸洗後の鋼板の板幅方向断面を切り出し、光学顕微鏡によるミクロ組織観察により変形双晶の平均深さを算出した。ここで、ミクロ組織観察では異なる10か所の平均双晶の板厚方向の深さを測定し、その平均値を変形双晶の平均深さとした。 In addition, the cross section of the steel sheet after pickling in the width direction was cut out, and the average depth of the deformed twins was calculated by observing the microstructure with an optical microscope. Here, in the microstructure observation, the depths of the average twins at 10 different locations in the plate thickness direction were measured, and the average value was taken as the average depth of the deformed twins.

測定した平均双晶深さの板厚比率と冷間圧延中の欠陥発生率の関係を図３に示す。ここで、冷間圧延中の欠陥は、冷間圧延中に破断するか、板厚を貫通するクラックが発生した割合を示す。
同図に示したとおり、平均双晶深さの板厚比率が小さくなるにしたがって冷間圧延中の欠陥発生率は減少し、特に平均双晶深さの板厚比を10％以下とすることで、欠陥発生率を５％以下まで低減することができた。 FIG. 3 shows the relationship between the measured average twin depth plate thickness ratio and the defect occurrence rate during cold rolling. Here, the defect during cold rolling indicates the rate of breakage during cold rolling or the occurrence of cracks penetrating the plate thickness.
As shown in the figure, the defect occurrence rate during cold rolling decreases as the plate thickness ratio of the average twin depth decreases, and in particular, the plate thickness ratio of the average twin depth should be 10% or less. Therefore, the defect occurrence rate could be reduced to 5% or less.

ショットブラストによる変形双晶深さを小さくすることで冷間圧延中の欠陥が減少する理由について、発明者らは以下のように考えている。
冷間圧延では転位の蓄積に伴う均一変形に加えて、剪断帯や変形帯による不均一変形も生じる。このとき、剪断帯や変形帯がショットブラストによって導入された変形双晶に衝突すると、衝突部分に転移の蓄積が促進され、その結果、変形双晶部分を起点として割れが生じ、破断やクラックにつながるものと考えられる。そのため、変形双晶の深さを抑制することで、剪断帯や変形帯と変形双晶の衝突確率が低減し、冷間圧延中の欠陥が抑制されたものと考えられる。 The inventors consider the reason why defects during cold rolling are reduced by reducing the depth of deformed twins due to shot blasting as follows.
In cold rolling, in addition to uniform deformation due to the accumulation of dislocations, non-uniform deformation due to shear bands and deformation bands also occurs. At this time, when the shear band or the deformed zone collides with the deformed twins introduced by shot blasting, the accumulation of transitions is promoted in the collision part, and as a result, cracks occur starting from the deformed twins part, resulting in fracture or cracking. It is thought that it will be connected. Therefore, it is considered that by suppressing the depth of the deformed twins, the collision probability between the shear band or the deformed zone and the deformed twins is reduced, and the defects during cold rolling are suppressed.

本発明の実施形態について述べる。
本発明で対象とする鋼帯は、熱延鋼帯または熱延鋼帯を焼鈍して得られた熱延板焼鈍鋼帯であり、脱スケール工程の後に冷間圧延工程に供する鋼帯を対象とする。
鋼種については特に限定するものではないが、低温で靱性が低下し、かつ冷間圧延で70％以上の圧下率で高圧下を施すフェライト系ステンレス鋼や珪素鋼への適用が特に有効である。 An embodiment of the present invention will be described.
The target steel strip in the present invention is a hot-rolled steel strip or a hot-rolled plate annealed steel strip obtained by annealing a hot-rolled steel strip, and is a steel strip to be subjected to a cold rolling step after a descaling step. And.
The steel type is not particularly limited, but it is particularly effective for application to ferritic stainless steels and silicon steels whose toughness decreases at low temperatures and which is subjected to high pressure at a reduction rate of 70% or more by cold rolling.

前記鋼帯は脱スケール工程においてショットブラスト処理を施したのち、必要に応じて酸洗処理やブラシ等による研磨工程を施してもよい。ショットブラスト処理の条件は脱スケール工程後の鋼帯表層において、変形双晶深さの板厚比率が10％以下になるようにすることが重要である。変形双晶深さの板厚比率が10％を超えると、冷間圧延中に破断あるいはクラックの欠陥が発生しやすくなる。好ましくは変形双晶深さの板厚比が５％以下である。
但し、変形双晶深さの板厚比率が0.1％を下回ると十分な脱スケールが望めなくなるので、変形双晶深さの板厚比率は0.1％以上とすることが好ましい。 After the steel strip is shot blasted in the descaling step, it may be pickled or polished with a brush or the like, if necessary. As for the conditions of shot blasting, it is important that the plate thickness ratio of the deformed twin depth is 10% or less in the surface layer of the steel strip after the descaling process. If the plate thickness ratio of the deformed twin depth exceeds 10%, fracture or crack defects are likely to occur during cold rolling. Preferably, the thickness ratio of the deformed twin depth is 5% or less.
However, if the plate thickness ratio of the deformed twin depth is less than 0.1%, sufficient descaling cannot be expected. Therefore, the plate thickness ratio of the deformed twin depth is preferably 0.1% or more.

ここで、変形双晶深さの板厚比率は脱スケール工程後の鋼帯断面のミクロ組織を光学顕微鏡観察することにより求められる。
すなわち、ショットブラスト処理後の鋼帯の表面近傍の断面を光学顕微鏡で観察すると、ショット粒が衝突した位置に変形双晶領域が観察されるが、かかる変形双晶領域内における変形双晶の最も深い位置を変形双晶深さとし、異なる位置に生じた変形双晶10個の板厚方向深さの平均値を求めて平均の変形双晶深さとし、これを板厚で除することで算出する。 Here, the plate thickness ratio of the deformed twin depth can be obtained by observing the microstructure of the cross section of the steel strip after the descaling step with an optical microscope.
That is, when the cross section near the surface of the steel strip after the shot blast treatment is observed with an optical microscope, a deformed twin region is observed at the position where the shot grains collide, but the most deformed twin in the deformed twin region. The deep position is defined as the deformed twin depth, and the average value of the depths of 10 deformed twins generated at different positions in the plate thickness direction is calculated as the average deformed twin depth, which is divided by the plate thickness. ..

なお、変形双晶深さの板厚比率を10％以下に抑制する手法としては、ショットブラストに用いるブラスト球の鋼板衝突時の運動エネルギーを低減する、すなわちブラスト球の径を小さくする、あるいは投射速度を低減する方法が有効である。また、ブラスト球の運動エネルギーを低減すると、変形双晶深さが低減する一方で、脱スケール性が低下するため、必要に応じて鋼板表面の単位面積あたりに対するブラスト球の投射密度を大きくするなどの対策が有効である。 As a method of suppressing the plate thickness ratio of the deformed twin depth to 10% or less, the kinetic energy of the blast sphere used for shot blasting at the time of collision with the steel plate is reduced, that is, the diameter of the blast sphere is reduced or projected. A method of reducing the speed is effective. Further, when the kinetic energy of the blast sphere is reduced, the deformation twin depth is reduced, while the descalability is lowered. Therefore, if necessary, the projection density of the blast sphere with respect to the unit area of the steel plate surface is increased. Measures are effective.

ここに、好適なショットブラスト条件は次のとおりである。
・ショット径：0.1〜1.0mm、好ましくは0.2〜0.4mm
・投射速度：10m/s以上45m/s未満、好ましくは20〜40m/s
・ショット球の投射密度：10〜100kg/m²、好ましくは10〜30kg/m²
ショットブラストの具体的な条件は、鋼帯表層に生成したスケールの特性に応じて異なる。従って、上記した好適ショットブラスト条件の範囲内で変形双晶深さが鋼帯の板厚の10％以下となるように適切な条件を選択することが重要である。 Here, suitable shot blasting conditions are as follows.
-Shot diameter: 0.1 to 1.0 mm, preferably 0.2 to 0.4 mm
-Projection speed: 10 m / s or more and less than 45 m / s, preferably 20 to 40 m / s
-Projection density of shot balls: 10 to 100 kg / m ² , preferably 10 to 30 kg / m ²
The specific conditions of shot blasting differ depending on the characteristics of the scale generated on the surface layer of the steel strip. Therefore, it is important to select appropriate conditions so that the deformed twin depth is 10% or less of the plate thickness of the steel strip within the above-mentioned suitable shot blasting conditions.

（実施例１）
質量％で、Ｃ:0.001％、Si:3.0％、Mn:0.1％およびAl:0.5％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる板厚2.0mmの熱延板焼鈍鋼帯に対し、表１に示す条件でショットブラストを施したのち、塩酸による酸洗を施した。その後、圧下率85％で板厚0.30mmまで圧延した。
酸洗後の変形双晶平均深さの板厚比率と冷間圧延中の欠陥発生率との関係について調べた結果を、表１に併記する。 (Example 1)
By mass%, it contains C: 0.001%, Si: 3.0%, Mn: 0.1% and Al: 0.5%, and the balance is made of Fe and unavoidable impurities. After shot blasting under the conditions shown in Table 1, pickling with hydrochloric acid was performed. Then, it was rolled to a plate thickness of 0.30 mm at a rolling reduction of 85%.
Table 1 also shows the results of investigating the relationship between the plate thickness ratio of the average depth of deformed twins after pickling and the defect occurrence rate during cold rolling.

表１に示したとおり、ショット径を大きくする、あるいは投射速度を大きくすると変形双晶平均深さの板厚比率が増大して欠陥発生率が増加するのに対し、板厚比率の値を本発明範囲とすることで、冷間圧延中の欠陥発生率が大幅に低減することがわかる。 As shown in Table 1, when the shot diameter is increased or the projection speed is increased, the plate thickness ratio of the average depth of deformed twins increases and the defect occurrence rate increases, whereas the value of the plate thickness ratio is shown here. It can be seen that the defect generation rate during cold rolling is significantly reduced by setting it within the scope of the invention.

（実施例２）
質量％で、Ｃ:0.10％、Si:0.60％、Mn:0.70％、P:0.01％、S:0.005％およびCr:17.0％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる板厚４mmの熱延板焼鈍鋼帯を、表２に示す条件でショットブラストしたのち、硫酸酸洗を施した。その後、板厚0.8mmまで冷間圧延した。
酸洗後の変形双晶平均深さの板厚比率と冷間圧延中の欠陥発生率との関係について調べた結果を、表２に併記する。 (Example 2)
By mass%, it contains C: 0.10%, Si: 0.60%, Mn: 0.70%, P: 0.01%, S: 0.005% and Cr: 17.0%, and the balance is 4 mm thick consisting of Fe and unavoidable impurities. The hot-rolled sheet annealed steel strip was shot-blasted under the conditions shown in Table 2 and then pickled with sulfuric acid. Then, it was cold-rolled to a plate thickness of 0.8 mm.
Table 2 also shows the results of investigating the relationship between the plate thickness ratio of the average depth of deformed twins after pickling and the defect occurrence rate during cold rolling.

表２に示したとおり、ショット径を大きく、あるいは投射速度を大きくした場合には、変形双晶平均深さの板厚比率が増大し、欠陥発生率が増加するのに対し、板厚比率の値を本発明範囲とした場合には、冷間圧延中の欠陥発生率が著しく低減していることがわかる。 As shown in Table 2, when the shot diameter is increased or the projection speed is increased, the plate thickness ratio of the average depth of the deformed twins increases and the defect occurrence rate increases, whereas the plate thickness ratio increases. When the value is within the range of the present invention, it can be seen that the defect occurrence rate during cold rolling is significantly reduced.

Claims (3)

冷間圧延に供する鋼帯のスケールを連続的に除去する方法であって、該鋼帯の表層にショットブラスト処理する工程を有し、該ショットブラスト処理の際、鋼帯中に導入される変形双晶において、ショット粒が衝突した位置の変形双晶領域内における変形双晶の最も深い位置を変形双晶深さとし、異なる位置に生じたかかる変形双晶深さの10個の平均深さを該鋼帯の板厚の0.1％以上10％以下にすることを特徴とする、鋼帯の脱スケール方法。 A method of continuously removing the scale of a steel strip to be subjected to cold rolling, which comprises a step of shot blasting the surface layer of the steel strip, and deformation introduced into the steel strip during the shot blasting treatment. In the twin crystal, the deepest position of the deformed twin crystal in the deformed twin crystal region at the position where the shot grains collide is defined as the deformed twin crystal depth, and the average depth of ten such deformed twin crystal depths generated at different positions is defined as the deformed twin crystal depth. and wherein to Rukoto to 0.1% to 10% of the thickness of the band steel, descaling method of the steel strip. 前記冷間圧延に供する鋼帯が、フェライト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の脱スケール方法。 The method for descaling a steel strip according to claim 1, wherein the steel strip to be subjected to the cold rolling is a ferrite-based stainless steel. 前記冷間圧延に供する鋼帯が、珪素鋼であることを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の脱スケール方法。 The method for descaling a steel strip according to claim 1, wherein the steel strip to be subjected to the cold rolling is silicon steel.

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