钢带的表面光轧方法和高强度冷轧钢板的制造方法

专利名称：钢带的表面光轧方法和高强度冷轧钢板的制造方法
技术领域：
本发明涉及钢带的表面光轧(temper rolling)方法和高强度冷轧钢 板(high tensile-strength colled rolled steel sheet)的制造方法。
背景技术：
表面光轧通过利用表面光轧机对钢带(steel strip)实施例如轧制 率(reduction) 1%以下的轻压下(ski叩ass rolling)来进行。通过实施 该表面光轧，钢带均匀(equal)地被拉伸，其形状被矫正(correct)， 可得到规定的平坦度(flatness)。并且通过表面光轧，屈服点延伸率 (yield elongation)、拉伸强度(tensile strength)、延伸率(elongation) 等机械性质(mechanical property)以及钢带的表面粗糙度(surface roughness)等性状也得到改善。
近年来，伴随着钢带的高附加价值化，由所谓的高强度钢、高碳 钢(high-carbon steel)为代表的硬质钢(hard steel)组成的钢带的需求 增加。利用表面光轧机对这种由硬质钢组成的钢带实施表面光轧的情 况下，为了将必要的延伸率(elongationpercentage)赋予钢带，需要较 高的轧制载荷(轧制负荷)。特别是，难以对钢板厚度在1.0mm以下 的薄的(thin)硬质钢赋予延伸率。
并且，即使在高强度钢中，通过伴随淬火(quenching)、回火 (tempering )处理的连续退火(continuous annealing )制造出的钢板， 由于淬火处理时的热应力(thermal stress)、钢板组织(microstructure) 的相变，钢板的表面形状发生变形，容易产生形状不良(shape defect)。 即使在退火前通过冷轧使钢板表面平坦化也难以消除这种钢板的形状 不良。因此，有必要通过表面光轧对退火后的钢板进行形状矫正。但是，在拉伸强度为980MPa以上的高强度钢板的情况下，由于赋予形状 矫正所需的延伸率时变形阻力(flow stress)大，因而需要非常高的轧 制载荷。
有时越是需要形状矫正的高强度钢，轧制载荷增大而越难以用已 有的表面光轧机应对。因此，实际情况是进行表面光轧后，另行通过 追加用于形状矫正的工序来进行应对。但是在这种情况下，产生伴随 工序追加的制造成本的增大和交货期的长期化等问题。
并且，在这种状况下，还出现了超过已有设备规格的硬质钢，用 已有的表面光轧机不能应对的情况增加，迫切需要其对策。
例如，作为针对上述问题的对策的一个提案，有赋予钢带高强度 而进行表面光轧的方法。由此，能以低载荷赋予充分的延伸率，但为 了确保必要的高强度，必须重新设置或增强光洁辊(例如从2辊变成3 辊以上等)，需要大的设置空间，设备成本也高。
作为其他对策，还有制作能赋予高载荷的表面光轧机的的方法， 但需要能耐得住矫正载荷的壳体(housing)，仍然需要大的设置控件， 设备成本也高。
另夕卜，还有使工作棍(work roll)小径化(miniaturization of the diameter)的方法，但由于工作辊的挠曲较大地影响钢带形状，因而需 要考虑该影响的高精度的形状控制系统。不仅如此，因伴随小径化的 辊的耐载荷(withstand load)的降低，辊有可能损坏。
对于如上所述的问题，在日本特开平10-5809号公报(专利文献1) 中公开了下述技术通过在规定温度的温度区域内以规定的应变速度 (strain rate)进行表面光轧，实现轧制载荷的降低，能进行硬质材料 的表面光轧。另一方面，作为伴随钢带的高强度化的另一课题，由于冲压成形 时的载荷增大，冲压金属模具和钢带的面压力非常高，因而容易发生 粘模的情况成为问题。
为了提高耐粘模性，虽然考虑了控制钢板的表面粗槌度，但在现 有的表面光轧中对能赋予硬质钢板的表面粗糙度限制较大，还提出了
其他表面粗糙度赋予方法。例如在日本特开2006-7233号公报(专利文 献2)中，由冷轧的末机架(stand)进行利用毛面辊(dull roll)的轧
制，实施钢带的表面粗糙度的制作。

发明内容
但是，在上述日本特开平10-5809号公报(专利文献1)公开的钢 带的表面光轧方法中，进行表面光轧的全部钢带需要管理温度，该管 理不仅繁杂，而且还需要用于温度管理的设备、系统。并且由于进行 温轧，在钢带的宽度方向上产生温度差的情况下，在宽度方向上变形 阻力不同，有对轧制后的形状产生影响的可能性。并且，在存在温度 差的状态下使平坦度变得平坦时，冷却至常温后，由于温度差引起的 热收縮差而产生形状差。并且，由于对钢带进行温轧，因而随着连续 轧制的轧制长度(rolling length)变长而工作辊热膨胀，存在钢板的形 状控制变得困难的问题。
并且，在上述日本特开2006-7233号公报(专利文献2)中公开的 钢带的制造方法中，在能赋予钢带高强度的冷连轧机(tandem cold rolling mill)的末机架上应用表面平均粗糙度(center-line averaged roughness) Ra在2.0 n m以上的工作辊。但是，利用Ra在2.0y m以 上的工作辊进行冷轧时，摩擦系数增大，轧制载荷变高。并且，相对 于钢带虽然赋予压下量8um以上，但通过这种高粗糙度的工作辊在高 面压力(high stress)下施加轧制时，在工作辊的凸部(protuberance) 剌入钢带的状态下，工作辊和钢带之间产生滑动，因此工作辊表面的磨耗量变大。表面平均粗糙度Ra因磨耗而降低时不能进行充分的粗糙
度转印(surface roughness transcription)，因而需要进行频繁的辊更换。
本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的在于，提供即使对 于例如具有340MPa以上屈服强度(yield strength)的钢带也无需大体 积的设备、繁杂的管理就能以与软质材料(mild sted)相同程度的轧 制负荷赋予钢带规定的延伸率、平坦度及表面平均粗糙度的、钢带的 表面光轧方法。本发明的另一目的在于，提供不对表面光轧施加负担、 也无需追加工序的高强度冷轧钢板、特别是耐粘模性优良的高强度冷 轧钢板的制造方法。
其中，在这里所称的高强度冷轧钢板是指屈服强度在340MPa以 上的硬质钢板，不只是狭隘的高强度冷轧钢板，还包括高碳钢等。
在这里，作为上述轧制负荷，在赋予延伸率0.1%后实施表面光轧 的情况下，将以单位宽度载荷(rolling load per unit width)计4.0kN/mm 左右作为目标，即使对于具有980MPa以上屈服强度的超硬质材料，也 抑制在以单位宽度载荷计8.0kN/mm左右，能实现对已有设备的应用。 以更高的形状矫正效果为目的赋予延伸率0.2%而实施表面光轧的情况 下，将以单位宽度载荷5.0kN/mm左右作为目标，即使对于具有980MPa 以上屈服强度的超硬质材料，也将以单位宽度载荷计10.0kN/mm左右 作为目标。
本发明人着眼于作为表面光轧载荷的降低方法的工作辊的表面平 均粗糙度而进行了研究。在图1中示意性地表示在同一轧制率下进行 轧制时的工作辊表面的平均粗糙度(表面平均粗糙度)Ra (横轴)和 轧制载荷(纵轴)之间的关系。如图1的虚线所示，例如在轧制率5 50%左右的普通轧制(冷连轧机)中，工作辊表面的平均粗糙度越高， 则相对于同一轧制率的轧制载荷越高。这是因为工作辊表面的平均粗 糙度越高，钢带和辊的滑动被抑制而摩擦系数变高，轧制时的钢带的变形被抑制而载荷增大。因此，为了将轧制载荷抑制得较低，使用平 均粗糙度低的光洁辊是本领域技术人员的常识。
但是，本发明人进行深入研究的结果新发现，在轧制率为1%以下 的表面光轧中，如图1的实线所示，使用平均粗糙度高的辊进行轧制 时载荷反而降低。认为这是因为，由于辊的凹凸被转印到钢带表面， 排除的部分(即因辊的凸部被压入的体积的量)显现为延伸的现象(下
面称作"伸长效果"(transcription elongation effect))变得显著。
进一步反复研究的结果表面，直到表面的平均粗糙度Ra为2um 左右为止，辊的凹凸刺入钢板而产生塑性变形时靠近的凹凸发生干涉， 不能得到充分的伸长效果。因此，可知为了发挥伸长效果，工作辊表 面的平均粗糙度Ra需在3.0ym以上。其中在图1中，左侧虚线框是 大致相当于普通光洁辊表面的Ra: 0.2wm以下的区域，中间的虚线框 是相当于实施现有的钝化加工的辊表面的Ra: 1 2um的区域，右侧 虚线框是相当于高粗糙度辊表面的Ra: 3"m以上的区域。并且表示普 通轧制的虚线和表示表面光轧的实线轧制载荷的大小不同，但在图1 中以相同量统一表示低粗糙度区域。
在赋予0.1 0.2%左右的较低的延伸率的表面光轧条件中，通过使 工作辊表面平均粗糙度Ra超过4.0ii m，相邻的凸部的间隔充分变大， 几乎没有塑性变形的干涉。由此，为了有效地发挥伸长效果而降低载 荷，工作辊表面的平均粗糙度Ra优选超过4.0"m。由于即使在延伸率 0.2%以上时，使粗糙度变大也是有效的，因而Ra优选在4.0^m以上。
但是，对于工作辊稳定地实施平均粗糙度高的加工在工业上非常 难，并且从辊寿命的观点出发也不优选。因此，希望工作辊表面的平 均粗糙度Ra在10.0 li m以下。
并且，以如上所述的表面平均粗糙度较高的辊进行表面光轧的钢带，伴随颠簸效果(bumping effect)、即因局部的塑性变形产生的压 痕部(dent)周边的材料移动，以使上下表面相同的方式转移到塑性方 面稳定的新的应力的平衡状态，其结果是因平坦度恢复的现象，表面 形状大幅度地改善。具体而言，以陡坡度等表现的钢板形状成为接近 平面的值。
并且，可知表面光轧前和表面光轧后的钢带表面的平均粗糙度之 差、即平均粗糙度的增加量越大，形状矫正的效果越显著。
本发明是基于上述见解做出的，具有如下的特征-
(1) 一种钢带的表面光轧方法，其特征在于，使用由l个以上的 轧制机架组成的表面光轧设备，对具有340MPa以上屈服强度的钢带， 实施延伸率为0.1%以上的表面光轧，所述轧制机架具有表面平均粗糙 度Ra为3.0 10.0n m范围的工作辊。
(2) —种钢带的表面光轧方法，其特征在于，使用由具有表面平 均粗糙度Ra为3.0 10.0"m范围的工作辊的1个以上的轧制机架(称 作"第一轧制机架")和在该轧制机架的下游侧实施了光洁加工的工 作辊的1个以上的轧制机架(称作"第二轧制机架")组成的表面光 轧设备，对具有340MPa以上屈服强度的钢带，实施延伸率为0.1%以 上的表面光轧。
(3) 上述(1)或(2)的发明的钢带的表面光轧方法，其特征在 于，实施表面光轧，以使表面光轧后的钢带表面的平均粗糙度Ra达到 0.5 3.0p m范围。
(4) 上述(2)的发明的钢带的表面光轧方法，其特征在于，以 具有表面平均粗糙度Ra为3.0 10.0y m范围的工作辊的轧制机架(上 述第一轧制机架)总计赋予延伸率0.1%以上后，使用具有实施了光洁 加工的工作辊的轧制机架(上述第二轧制机架)进行表面光轧，以使钢带表面的平均粗糙度Ra达至U 0.5 3.0um的范围。
(5) 上述(1)至(4)中任一项发明的钢带的表面光轧方法，其 特征在于，上述表面光轧设备设在连续退火设备中退火炉的出口侧之 后并构成上述连续退火设备的一部分，上述具有340MPa以上屈服强度 的钢带为通过伴随淬火处理及回火处理的连续退火而制造出的具有 980MPa以上拉伸强度的高强度冷轧钢带。
(6) 上述(5)的发明的钢带的表面光轧方法，其特征在于，上 述具有980MPa以上拉伸强度的高强度冷轧钢带，为对利用冷轧将钢带 表面的平均粗糙度Ra调整为0.3 n m以下的冷轧钢带，实施上述伴随 淬火处理及回火处理的连续退火而得到的高强度冷轧钢带。
(7) 上述(1)至(6)中任一发明的钢带的表面光轧方法，其特 征在于，使用上述表面光轧设备实施延伸率0.2%以上的表面光轧。
(8) —种高强度冷轧钢板的制造方法，通过上述(1)至(7)中 任一项所述的钢带的表面光轧方法，对具有340MPa以上屈服强度的钢 带实施表面光轧。
在上述说明中，实施了光洁加工的工作辊是指，通过研磨加工等 使辊表面平滑以使至少与钢带接触部分的表面的平均粗糙度Ra成为 0.3Pm以下的工作辊(下面，如没有特别不同的说明，"光洁辊"也 表示相同含义)。


图1是表示普通的轧制(虚线)和表面光轧(实线)在同一轧制 率下进行轧制时的工作辊表面的平均粗糙度Ra(横轴)和轧制载荷(纵 轴)之间关系的图。
图2是表示应用本发明的钢带的表面光轧方法的表面光轧设备的一例的简要结构图。
图3是按板厚分别表示使用应用本发明的表面光轧设备以高粗糙 度辊进行表面光轧时的、延伸率(横轴)和钢带表面的平均粗糙度(纵 轴)之间关系的图。
图4是表示设在连续退火设备上的本发明的表面光轧设备的一例 的简要结构图。
图5是表示在冷连轧设备中，将使钢带表面的平均粗糙度Ra分别 变成0.1、 0.3、 0.5um的冷轧钢带连续退火后，实施表面光轧而进行 形状矫正的钢带，形状矫正后的钢带表面的平均粗糙度Ra (横轴)和 钢带的波高(纵轴)的关系的图。
图6是按工作辊表面的平均粗糙度分别表示进行形状矫正直至所 要求钢板形状时的矫正载荷(表面光轧载荷)(纵轴)和形状矫正前 的钢带表面的平均粗糙度Ra (横轴单位ixm)之间关系的图。
图7是表示本发明的冷连轧设备的一例的简要结构图。
图8是表示将钢板厚度为0.5mm的试验材料以通过喷丸加工方式 实施了加工成各种表面平均粗糙度的钝化加工的工作辊进行表面光轧 时的、延伸率(横轴)和表面光轧载荷(纵轴)之间关系的图。
图9A是表示使用表面平均粗糙度Ra=4.0um的工作辊进行表面 光轧时的、延伸率(横轴单位％)和表面光轧后的钢带表面的平均粗 糙度(纵轴单位um)之间关系的图。
图9B是表示使用表面平均粗糙度Ra=5.0pm的工作辊进行表面 光轧时的、延伸率(横轴单位％)和表面光轧后的钢带表面的平均粗 糙度(纵轴单位Pm)之间关系的图。
图10是表示使用通过放电钝化加工方式将表面平均粗糙度Ra钝 化加工成Ra=10.0 u m的工作辊进行表面光轧时、以及对其一部分进而 施加利用光洁辊的表面光轧时的、延伸率(横轴单位％)和表面光轧 后的钢带表面的平均粗糙度(纵轴单位um)之间关系的图。
图11是按工作辊表面的平均粗糙度分别表示对波高为20mm的试 验材料进行表面光轧时的表面光轧载荷(横轴单位kN/mm)和形状 矫正后的波高(mm)之间关系的图。标号说明1钢带
2高粗糙度辊
3、5轧制机架
4光洁辊
6退火炉
7表面光轧设备
8冷连轧设备
9末机架
10通过方向
11支承辊
12连续退火设备
13巻材
14套口机
15强度赋予设备
具体实施例方式
下面，说明用于实施本发明的最佳方式的一例。
本发明的钢带的表面光轧方法，其特征在于，使用由1个以上的
轧制机架组成的表面光轧设备，对具有340MPa以上屈服强度的钢带 (本发明中所称的高强度钢带、钢板)，实施延伸率为0.1%以上的表 面光轧，上述轧制机架具有表面平均粗糙度Ra为3.0 10.0 w m范围的 工作辊。在要求更高的形状矫正效果的情况下，优选赋予延伸率0.2% 以上。因此，在被称作形状严格钢材的对形状的平坦度要求严格的材 料中，优选应用延伸率0.2%以上。
其中，本发明适用的钢带的屈服强度的上限上没有特别限制。能 确认的是即使对于拉伸强度1470MPa左右(屈服强度1300MPa左右)的钢带也能适用，认为即使是屈服强度1500MPa左右也没有特别的问题。
对上述工作辊表面赋予粗糙度而言，可通过对工作辊表面实施钝化加工来进行。在这里，作为上述钝化加工的方法，可使用喷丸加工方式、放电钝化加工方式、激光钝化加工方式、电子束钝化加工方式等。并且作为磨耗对策，有时对钝化加工后的辊进行镀铬加工。其中，
只要能将上述Ra控制在目标数值内即可，不特别限定加工方法、其后的表面处理的种类和条件。
在这里，依据日本工业标准的JIS B 0601如下地确定上述平均粗糙度Ra。
对表面进行测定，从所得到的粗糙度曲线在其平均线的方向上仅提取基准长度(1)。以所提取部分的平均线的方向为x轴，以纵倍率的方向为y轴，用y二f(x)表示粗糙度曲线。将由下述式(1)求出的值以微米(ym)表示的值作为Ra。
<formula>formula see original document page 14</formula>…(l)'
其中，作为本发明中的上述工作辊的表面平均粗糙度Ra的值，可以是工作辊表面的代表位置的上述式(1)中求出的Ra的值，并且也可以是对工作辊表面的多个位置测定的Ra的值取平均的值。在使用多个位置的平均值的情况下，也可以使用例如在工作辊的至少与钢带接触的部分上的圆周方向上间隔90°的4点、横向中央以及两端部3点的共12点的平均值。并且，通常使用基准长度4mm、截止值0.8mm，本发明也利用该条件，但在上述JIS特别指定的情况下优选该指定值。
在以下说明中，将实施钝化加工以使上述表面平均粗糙度Ra达到3.0 10.0nm范围的工作辊称作"高粗糙度辊"(high roughness roll)。
(伸长效果的控制原理)通过使用上述高粗糙度辊，由于上述的伸长效果，即使对于由高强度钢、高碳钢之类的硬质钢组成的钢带，也能以与软质钢材相同程度的轧制载荷进行表面光轧。其中，为了得到基于更大伸长效果的充分的载荷降低效果，表面平均粗糙度Ra优选超过4.0um。而且，由于钢带的板厚越薄，辊表面的凹凸的转印引起的压入(indentation)影响相对变大，因而基于高粗糙度辊的伸长效果变大，可期待大的轧制载荷降低效果。下面表示通过实验及数值分析进行各种研究后的结果得到的、工作辊表面的平均粗糙度Ra和伸长效果的关系。
基于工作辊表面的凹凸压入的转印深度与接触面压力(contactstress)有紧密的关系，通过基于数值分析的研究了解到最大转印深度与最大接触面压力的2/3次方成比例。另一方面，了解到压入引起的表面上的体积减少量与转印深度的3次方成比例，并且钢带表面的平均粗糙度与体积减少量成比例，并由此表面平均粗糙度与最大面压力的平方成比例。并且还观测到钢带的平均表面粗糙度与屈服强度的平方成反比例。即，钢带表面的平均粗糙度与上述因数存在下述式(2)的关系
<formula>formula see original document page 15</formula>
在这里，在表面光轧中最大接触面压力与工作辊直径及单位宽度载荷存在下述式(3)的关系。认为这是因为，接触长度与工作辊直径的1/2次方成比例，最大接触面压力与接触长度成反比例。
<formula>formula see original document page 15</formula>
并且，通过研究确认了钢带表面的平均粗糙度与辊的表面平均粗糙度成比例，可用下述式(4)表示钢带表面的平均粗糙度:钢带的表面平均粗糙度= ><
/单位宽度载荷/工作辊直径、
屈服强度
x辊表面平均粗糙度......(4)
在这里，a是由表面光轧条件等决定的系数。
根据进一步的研究，伸长效果可以用上述求出的钢带表面的平均粗糙度以下述式(5)表示
伸长效果="><
'钢带表面的平均粗糙度'钢带的厚度
.(5)
在这里，e是由钢带的表面状态等决定的系数。该式(5)表示工作辊表面平均粗糙度对钢带表面的转印和伸长效果有线性关系。并且，由于厚度越大伸长效果变得越小，因而对延伸率的贡献变小。
(钢带表面的平均粗糙度)另一方面，可知的是钢带表面的平均粗糙度对冲压时的粘模性产生较大影响。这是因为钢带表面的平均粗糙度越大，冲压油的保油性越增加，并且模具与钢带的接触阻力变小。
通过使表面光轧后的钢带表面的平均粗糙度Ra达到0.5 3.0"m的范围，能不损坏钢带的外观、涂装性等而形成耐粘模性良好的钢带。其中，为了使耐粘模性变得更良好，优选上述表面光轧后的钢带表面的平均粗糙度Ra在1.5 3.0y m的范围。
在以往的表面光轧中认为难以将这种高粗糙度赋予硬质钢。但是，通过应用上述的研究结果，设定轧制条件以使钢带的延伸率与表面平均粗糙度成为己定的范围而进行表面光轧，能制造出平坦度和耐粘模性都优良的钢带(冷轧钢板)。(光洁辊轧制的施加)即使对于通过轧制减少板厚难以赋予延伸率的难轧制钢材、例如
具有340MPa以上屈服强度的高强度钢、高碳钢之类的硬质钢，只要利用上述伸长效果就能进行表面光轧。在仅通过伸长效果赋予已定的延伸率的情况下，通过上述式(5)决定表面光轧后的钢带表面的平均粗糙度即可。此时，设想钢带表面的平均粗糙度超过目标范围，但在该情况下，在后续的工序特别是表面光轧设备内的下游侧的机架中降低钢带表面的平均粗糙度即可。
图2是表示应用本发明的钢带的表面光轧方法的表面光轧设备的一例的简要结构图。图2所示的表面光轧设备包括相对于钢带1的通过方向10在上游侧具有高粗糙度辊2的轧制机架3和在其下游侧具有实施了光洁加工的工作辊4 (下面称作"光洁辊4")的轧制机架5。在图2中，上述各轧制机架3、 5被表述为4段式的机架(即相对于直接下压钢板的各工作辊4，分别存在1个按压工作辊4的支承辊11)，但本发明不限于4段式的情况。即，2段式、6段式或多辊型的轧制机架也起到相同的表面光轧效果。
并且，应用本发明的表面光轧设备，只要包括具有至少1台高粗糙度辊2的轧制机架即可，不必根据必要性和设置空间允许的范围对应地增加机架的台数。并且，还可以省略具有上述光洁辊4的轧制机架5，不必根据必要性和设置空间允许的范围对应地增加机架的台数。
其中，在表面光轧设备内，需要避免实质性地更换光洁辊和高粗糙度辊的顺序，或实质性地追加其他粗糙度的辊(普通毛面辊等)。
图3表示使用应用本发明的表面光轧设备以高粗糙度辊进行表面光轧时的、延伸率(横轴)和钢带表面的平均粗糙度(纵轴)之间的关系。由于延伸率和钢带表面的平均粗糙度如上述式(5)所示存在线性关系，因而在仅使板厚发生变化的情况下，根据板厚画出如图3的(a) 、 (b) 、 (c)那样的直线。在这里板厚为(a) < (b) < (c)。其中，图3的关系在基于高粗糙度工作辊的轧制次数无论是1次还是多次(在这种情况下延伸率为合计值)都同样成立。
在图中，用虚线包围的区域为延伸率及平均粗糙度的目标区域。延伸率的目标主要由所求出的钢板的形状、机械特性决定。
在板厚不是过厚的情况下(例如图3的(a) 、 (b)的情况)，仅通过基于高粗糙度辊的表面光轧就能满足延伸率和表面的平均粗糙度的目标条件。即，在(a)和(b)的线中，在用令标记(涂黑的菱形)和用粗线表现的区域中实施基于高粗糙度辊的表面光轧即可。
例如，通过将钢带表面的平均粗糙度Ra的目标区域设为0.5 3.0Pm，与工作辊表面的平均粗糙度对应地根据(4)式、(5)式进行延伸率的控制，能制造出平坦度和耐粘模性优良的高强度钢带。
另一方面，在钢带的板厚较厚的情况下(例如图3的(c))，仅赋予必要最低限度的延伸率时钢带表面的平均粗糙度就超过目标范围。在这种情况下，用表面光轧设备内的下游侧的机架降低钢带表面
的平均粗糙度即可。作为降低钢带表面的平均粗糙度的方法，优选的是在具有高粗糙度辊的轧制机架的下游侧，至少配置1台具有光洁辊
的轧制机架。.
例如，要在板厚较厚的情况下制造平坦度和耐粘模性优良的高强度钢带，如下地设定基于光洁辊的表面光轧的条件即可
降低由高粗糙度辊赋予的钢带表面的平均粗糙度，能收敛在规定范围内(平均粗糙度Ra: 0.5 3.0um)，并且
以表面光轧设备整体(即由高粗糙度辊赋予的延伸率和由光洁辊赋予的延伸率的总和)，能确保表面光轧所需的延伸率在0.1%以上(在期待更高的形状矫正效果的情况下，延伸率为0.2%以上)。其中，关于基于高粗糙度辊的表面光轧之后是否需要基于光洁辊的表面光轧，由于因高粗糙度辊的表面平均粗糙度Ra、钢带的板厚以及表面光轧前的钢带表面的平均粗糙度而不同，因而对应每个条件预先求出如图3所示的关系，基于此设定表面光轧的条件即可。例如，
利用表面平均粗糙度Ra为6um的高粗糙度辊，以延伸率0.2%对表面光轧前的钢带表面的平均粗糙度Ra为0.5um的板进行表面光轧的情况下，当钢板厚度不足2mm时仅通过高粗糙度辊不能得到规定范围的平均粗糙度，但当板厚在2mm以上时需要进行基于后续的光洁辊的表面光轧。
为了应对广泛的板厚范围，至少设置1台具有光洁辊的机架，根据需要开放(不压下的条件)具有光洁辊的机架(有多台的情况下至少是其的一部分)即可。
(作为直列(in line)设备的利用)并且，上述表面光轧设备为设在连续退火设备中的退火炉的出口侧之后的设备，也可以是相对于进行连续退火后的钢带以直列方式实施表面光轧的设备。即，优选的是将表面光轧设备作为连续退火设备的一部分组装，将表面光轧工序作为连续退火处理中的连续实施的一个工序而组合。
在图4表示设在连续退火设备12 (连续退火线)上的本发明的表面光轧设备的一例。在设在退火炉6的出口侧之后的表面光轧设备7中，具有高粗糙度辊2，钢板l在结束连续退火后，用该设备实施表面光轧。其中，在图4中表面光轧设备7中的轧制机架表示为l个机架，但也可以设置2个机架以上，后段的机架也可以是光洁辊。
其中，在图4中，标号10是通过方向，标号ll是支承辊，标号13是钢带的巻材，标号14是套口机，标号15是强度赋予设备(光洁辊)。并且，虽然未图示，也可以在退火炉6的内部或退火炉6的下游(其中在表面光轧设备7的上游)设置淬火设备和回火设备。
(表面光轧前的钢带表面粗糙度的控制)在通过伴随淬火处理及回火处理的连续退火制造出的、具有
980MPa以上拉伸强度的高强度冷轧钢板的情况下，因淬火时的热应变钢板形状变差的情况较多。因此，通过具有高粗糙度辊的表面光轧机赋予上述规定的延伸率，控制成上述规定的平均粗糙度，能大幅度地改善形状不良。并且，形状矫正之前的钢板表面平均粗糙度越小、即表面越光滑，该效果越大。
图5是表示在冷连轧设备中，将使钢带表面的平均粗糙度Ra分别变成0.1、 0.3、 0.5 ym的冷轧钢带连续退火后，实施表面光轧而进行形状矫正的钢带，形状矫正后(即表面光轧后)的钢带表面的平均粗糙度Ra (横轴)和钢带的波高(wave height)(纵轴)的关系的图。
在这里，钢带的波高是表示钢带的形状的指标，是将长度1500mm的钢带置于平板(surface plate)上时的最大高度。因此，波高低时良好，在规定钢带形状的平坦度的情况下设定波高的上限值的情况较多。
从图5可知，形状矫正前的钢带表面的平均粗糙度Ra的值越低，形状矫正后的钢带表面的平均粗糙度越小，因而形状矫正所需的转印粗糙度较小也可以。
并且，图6是表示使用使表面的平均粗糙度变成3.0iim、 5.0 um、10.0 u m的高粗糙度工作辊，将具有980MPa以上拉伸强度的高强度冷轧钢板进行形状矫正直至所要求钢板形状时的矫正载荷(表面光轧载荷)(纵轴)和形状矫正前的钢带表面的平均粗糙度Ra (横轴单位pm)之间关系的图。从图6可知，形状矫正前的钢带表面的平均粗糙度Ra越低，矫正
载荷越降低。并且可知，为了得到充分的形状矫正效果，优选的是将
形状矫正前的钢带表面的平均粗糙度Ra设为0.3 ym以下。矫正前的平均粗糙度更优选在0.2um以下。并且从图6可知，将高粗糙度工作辊表面的平均粗糙度设定在5.0 y m以上时载荷降低效果更大。
其中，该效果是以板厚为1.0 2.3mm左右、屈服强度为700 1300MPa左右、波高(形状矫正前)为10 30mm左右的范围的钢板进行研究而得到的，改变钢板厚度、屈服强度等后研究结果也大致相同。并且，图5和图6的关系在高粗糙度辊的轧制次数为多次的情况也与1次的情况相同。
由此，为了将在连续退火时产生的形状不良通过其后的表面光轧有效地进行改善，优选的是将退火前的钢带表面的平均粗糙度Ra设在0.3 y m以下。
在上述说明中，形状矫正前的钢带表面的平均粗糙度的调整，可通过冷轧来实施。冷连轧设备的末轧制机架的辊可根据目标使用各种粗糙度的辊，例如通过在末轧制机架中使用表面平均粗糙度Ra为0.3um以下的工作辊(光洁辊)，能将钢带表面的平均粗糙度Ra控制在0.3 u m以下。
在图7表示本发明的冷连轧设备的一例。在图7所示的冷连轧设备8是轧制机架的末机架9应用光洁辊4的设备。其中，虽然末机架以外的冷轧用工作辊16不特别规定，但一般使用光洁辊。在图7中，标号10是通过方向，标号ll是支承辊，标号13是钢带的巻材，标号15是强度赋予设备(光洁辊)。为了便于说明，强度赋予设备15表示为2辊的光洁辊，但冷连轧设备的强度赋予能力比图4中例示的表面光轧设备前后的强度赋予设备的能力稍大。在这里，冷连轧设备8虽然表示为分批式，但不限于此，也可以
是连续式。并且，在图4及图7中，各轧制机架虽然例示了 4段式，但不限于此，2段式、6段式或多辊型的轧制机架也能得到相同的效果。
根据以上的本发明，即使对于由具有340MPa以上屈服强度的高强度钢、高碳钢等硬质钢组成的钢带，也能够无需大体积的设备、繁杂的管理，以与软质钢材相同程度的轧制载荷赋予钢带规定的延伸率、平坦度以及表面平均粗糙度，因此可得到形状良好且耐粘模性优良的冷轧钢带。
并且，通过载荷降低效果能抑制表面光轧时的面压力，由于只赋予局部且必要最小限度的塑性变形，因而工作辊与钢带之间的滑动也较小，因此能抑制磨耗引起的工作辊表面平均粗糙度Ra的降低。由此，能对钢带稳定地赋予充分的粗糙度，不需要频繁地更换工作辊。
其中，在本发明的各方法中，不需要提高轧制载荷、轧制强度，或使工作辊小径化，或提高钢板温度，分别是普通的载荷5 10kN/mm、强度0 100MPa、辊直径400 1000mm、钢板温度常温 10(TC即可。其中，并不禁止同时使用所述的改善方法。
高强度冷轧钢板的组成不特别限定，但由于是钢，因而一般含有C: 0.20%以下，其他的合金、杂质4%以下，余量为铁。板厚可应用普通的0.2 5.0mm，特别优选2.5mm以下。
(实施例)
下面，根据实施例对本发明进行说明。(实施例1)
作为进行表面光轧的试验材料，使用板厚为0.3 0.5mm、(表面光轧前的)表面的平均粗糙度Ra为0.3 0.5u m、屈服应力为490MPa的高强度钢板。图8表示将板厚为0.5mm的试验材料以通过喷丸加工方式实施了加工成各种表面平均粗糙度的钝化加工的工作辊进行表面光轧时的延伸率(横轴单位％)和载荷(纵轴单位kN/mm)的关系。其中，辊和钢板表面的Ra通过探针式的二维粗糙度计测定，并且延伸率通过设在轧机的入口侧及出口侧的传送辊的速度差测定。
相当于使用实施了普通的钝化加工的工作辊(表面平均粗糙度Ra=1.0um)赋予普通的软质材料延伸率0.1%时的表面光轧载荷的载荷为4.0kN/mm左右。在对本例的试验材料施加4.0kN/mm的载荷的情况下，用实施了普通的钝化加工的工作辊必然不能赋予必要的延伸率0.1%。并且，由于即使应用Ra二0.1"m的光洁辊，降低载荷的效果也不充分，因而不能赋予延伸率0.1%。相对于此，可知的是，在使用作为本发明例的高粗糙度辊(Ra: 3.0um以上)的情况下，能赋予充分的延伸率，显著发挥伸长效果。
并且，为了得到更高的形状矫正效果，施加相当于使用实施了普通的钝化加工的工作辊(表面平均粗糙度Ra-1.0ii m)赋予普通的软质材料延伸率0.2%时的表面光轧载荷的载荷5.0kN/mm，用各表面粗糙度的工作辊实施表面光轧。在这种情况下，同样地，普通的毛面辊和光洁辊都不能赋予必要的延伸率0.2%，但用高粗糙度辊则能够达到。
确认了对任意轧制载荷，使高粗糙度辊的表面平均粗糙度增加为4.0wm、 5.0um时延伸率显著增大(或相对于规定延伸率的轧制载荷的降低)。
并且，图9A表示使用表面平均粗糙度Ra=4,0um的工作辊进行表面光轧的结果，图9B表示使用表面平均粗糙度Ra=5.0y m的工作辊进行表面光轧的结果(横轴延伸率(％)、纵轴表面光轧后的钢带表面的平均粗糙度Ra (ixm))。可知在任意情况下，以相当于普通软质材料的表面光轧载荷的载荷(4.0kN/mm)能赋予整个钢带作为目标的延伸率(0.1%以上)和表面平均粗糙度Ra (0.5"m以上、3.0 um
以下)，可得到平坦度和耐粘模性优良的硬质钢的冷轧钢板。
其中，在图9A、图9B所示的例子中，在任意赋予延伸率0.2%以上的情况下，表面光轧后的钢带表面的平均粗糙度Ra都在1.5um以上、3.0ym以下的范围内，形状和所期待的耐粘模性都更良好。并且，比较图9A和图9B时，在延伸率和低啊刚表面平均粗糙度之间的关系中，两者都表示大致相同的行为，如上所述，特别是用表面平均粗糙度Ra超过4.0wm的工作辊的表面光轧中伸长效果显著，如图8所示使用表面平均粗糙度Ra=5.0um的工作辊，更能降低用于赋予相同延伸率的载荷。
(实施例2)
作为进行表面光轧的试验材料，准备板厚为2.0 3.0mm、(表面光轧前的)表面平均粗糙度Ra为0.6 0.8um、屈服应力为690MPa的高碳钢板。使用通过放电钝化加工方式将表面平均粗糙度Ra钝化加工成Ra=10.0ixm的工作辊对该高碳钢板进行表面光轧的结果如图10所示(横轴延伸率(％)、纵轴表面光轧后的钢带表面的平均粗糙度Ra ( li m))。
在赋予0.1 0.2%的延伸率的情况下(^白色菱形)同时满足3um以下的表面平均粗糙度，但在赋予0.2%以上的延伸率的情况下( 黑色菱形)超出目标粗糙度范围(上限的Ra二3.0um)。由于如上所述地对形状严格材料优选赋予0.2%以上的延伸率，因而优选调整超过的粗糙度。
因此，通过在具有上述进行了钝化加工的(高粗糙度)工作辊的轧制机架的下游侧配置了一台具有光洁辊的轧制机架的表面光轧机进行表面光轧。在这里，直接使用高粗糙度工作辊中的轧制条件，利用光洁辊的轧制条件将载荷设为5.0kK/mm。该结果也同时表示在图10中，但关于用黑色菱形表示的整个钢带，确认的是，用光洁辊轧制后成为用黑色三角A表示的延伸率和表面平均粗糙度，能赋予作为目标的延伸率(0.2%以上高粗糙度工作辊和
光洁辊的合计)和表面平均粗糙度Ra (0.5um以上、3.0ym以下)。(实施例3)
冷连轧机的末机架应用实施光洁加工至表面平均粗糙度Ra=0.05Pm的工作辊，准备冷轧后的板厚为1.5mm、表面平均粗糙度Ra=0.2ym的钢带，作为试验材料。
该试验材料在冷轧后用连续退火设备(在退火炉内)实施退火、水淬火处理及回火处理，最终的拉伸强度为1300MPa，屈服强度为lOOOMPa。并且，在试验材料中因伴随水淬火处理时的激烈的温度变化的热应力及伴随马氏体相变的膨胀产生变形，淬火处理后波高变成20mm，脱离要求的形状。
对于该试验材料，使用设在连续退火炉的退火炉出口侧上的表面光轧机，通过放电钝化加工方式加工成表面平均粗糙度Ra=4.0um及10Pm后，利用实施了硬质镀铬的工作辊，以各种轧制载荷实施表面光轧。
图11是表示对上述试验材料进行表面光轧时的表面光轧载荷(横轴单位kN/mm)和形状矫正后的波高(纵轴mm)之间关系的图。表面光轧载荷增加的同时形状矫正效果提高，用任意辊都能充分地得到要求形状。
在图ll所示的例子中，在满足用"〇"标记(白色的圆)表示的目标形状的条件下，赋予延伸率0.1 0.2%，此时钢板的表面平均粗糙度为Ra^l.5 2.8pm，可得到作为目标的延伸率和表面粗糙度。而且，即使基于高粗糙度辊的轧制次数(机架数量)为多次，也能没有问题地得到与实施例1至3相同的效果。基于光洁辊的轧制为多次的情况下，也能与总延伸率对应地得到与图IO相同的结果。
产业上的利用可能性
由上述实施例l、 2及3可知，通过利用本发明的方法，即使对于
由例如具有340MPa以上屈服强度的高强度钢、高碳钢、以及通过伴随淬火处理及回火处理的连续退火而制造出的具有980MPa以上拉伸强度的高强度钢之类的硬质钢组成的钢带，也能够无需大体积的设备、繁杂的管理，以与软质材料相同程度的轧制负荷赋予钢带规定的延伸率、平坦度和表面平均粗糙度。由此，使用已有的表面光轧设备能赋予钢带规定的平坦度和表面粗糙度。并且，能实现平坦度和耐粘模性优良的硬质钢钢带的制造，在工业上可得到有用的效果。
艮P，通过本发明的应用，在已有的设备上不施加任何改造仅变更工作辊表面的平均粗糙度Ra，就能制造出满足目标形状的高强度冷轧钢带。由此，不必另行实施形状矫正工序，能实现成本的缩减及交货期的縮短。
并且，在以往的表面光轧工序中没有充分进行形状矫正的钢带的情况下，表面光轧后巻绕到巻材时发生各种问题。但是，通过本发明的应用，由于进行形状矫正后能用巻材进行巻绕，因而能消除巻绕时的通过问题，通过曲折移动能消除钢带之间产生的滑动痕。
权利要求
1.一种钢带的表面光轧方法，其特征在于，使用由1个以上的轧制机架组成的表面光轧设备，对具有340MPa以上屈服强度的钢带，实施延伸率为0.1％以上的表面光轧，其中，所述轧制机架具有表面平均粗糙度Ra在3.0～10.0μm范围的工作辊。
2. —种钢带的表面光轧方法，其特征在于，使用由1个以上的第一轧制机架和1个以上的第二轧制机架组成 的表面光轧设备，对具有340MPa以上屈服强度的钢带，实施延伸率为 0.1%以上的表面光轧，其中，所述第一轧制机架具有表面平均粗糙度Ra为3.0 10.0um范围 的工作辊，所述第二轧制机架位于所述第一轧制机架的下游侧，具有实施了 光洁加工的工作辊。
3. 如权利要求l所述的钢带的表面光轧方法，其特征在于，实施 表面光轧，以使表面光轧后的钢带表面的平均粗糙度Ra达到0.5 3.0 y m的范围。
4. 如权利要求2所述的钢带的表面光轧方法，其特征在于，实施 表面光轧，以使表面光轧后的钢带表面的平均粗糙度Ra达到0.5 3.0 um的范围。
5. 如权利要求2所述的钢带的表面光轧方法，其特征在于，在以 所述第一轧制机架总计赋予延伸率0.1%以上后，使用所述第二轧制机 架进行表面光轧，以使钢带表面的平均粗糙度Ra达到0.5 3.0 u m的范围。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的钢带的表面光轧方法，其特 征在于，所述表面光轧设备设在连续退火设备中退火炉的出口侧之后并构 成所述连续退火设备的一部分，所述具有340MPa以上屈服强度的钢带为通过伴随淬火处理及回 火处理的连续退火而制造出的具有980MPa以上拉伸强度的高强度冷 轧钢带。
7. 如权利要求6所述的钢带的表面光轧方法，其特征在于，所述 具有980MPa以上拉伸强度的所述高强度冷轧钢带，为对利用冷轧将钢 带表面的平均粗糙度Ra调整为0.3 Pm以下的冷轧钢带，实施所述伴 随淬火处理及回火处理的连续退火而得到的高强度冷轧钢带。
8. 如权利要求1至5中任一项所述的钢带的表面光轧方法，其特 征在于，使用所述表面光轧设备实施延伸率为0.2%以上的表面光轧。
9. 如权利要求6所述的钢带的表面光轧方法，其特征在于，使用 所述表面光轧设备实施延伸率为0.2%以上的表面光轧。
10. 如权利要求7所述的钢带的表面光轧方法，其特征在于，使 用所述表面光轧设备实施延伸率为0.2%以上的表面光轧。
11. 一种高强度冷轧钢板的制造方法，其特征在于，通过权利要 求1至5中任一项所述的钢带的表面光轧方法，对具有340MPa以上屈 服强度的钢带实施表面光轧。
12. —种高强度冷轧钢板的制造方法，其特征在于，通过权利要 求6所述的钢带的表面光轧方法，对具有340MPa以上屈服强度的钢带 实施表面光轧。
13. —种高强度冷轧钢板的制造方法，其特征在于，通过权利要求7所述的钢带的表面光轧方法，对具有340MPa以上屈服强度的钢带 实施表面光轧。
14. 一种高强度冷轧钢板的制造方法，其特征在于，通过权利要 求8所述的钢带的表面光轧方法，对具有340MPa以上屈服强度的钢带 实施表面光轧。
15. —种高强度冷轧钢板的制造方法，其特征在于，通过权利要 求9所述的钢带的表面光轧方法，对具有340MPa以上屈服强度的钢带 实施表面光轧。
16. —种高强度冷轧钢板的制造方法，其特征在于，通过权利要 求10所述的钢带的表面光轧方法，对具有340MPa以上屈服强度的钢 带实施表面光轧。
全文摘要
通过使用由具有表面平均粗糙度Ra为3.0～10.0μm范围的高粗糙度工作辊的1个以上的轧制机架和在所述轧制机架的下游设置的、具有光洁辊的1个以上的轧制机架组成的表面光轧设备，对钢带实施总延伸率0.1％以上的表面光轧，即使相对于具有340MPa以上屈服强度的钢带，无需大体积的设备和繁杂的管理，就能以与软质材料相同程度的轧制载荷赋予钢带规定的延伸率、平坦度及表面平均粗糙度。并且特别是得到Ra为0.5～3.0μm的耐粘模性优良的高强度冷轧钢板。
文档编号B21B1/22GK101563172SQ20078004687
公开日2009年10月21日 申请日期2007年12月6日 优先权日2006年12月18日
发明者川井孝将, 木村幸雄 申请人:杰富意钢铁株式会社