專利名稱：：高光澤不銹鋼帶的制造方法
技術領域：
：本發明涉及用串列式冷軋機以高效率制造具有優良的表面光澤的不銹鋼帶的方法。以往，在冷軋不銹鋼帶時，使用具有直徑為100mm以下的小直徑工作輥的森吉米爾式極薄鋼板多輥軋機(Sendzimirmill)。正如日本專利特公昭57-13362等所公開的那樣，由于不銹鋼的變形阻力大，加工硬化劇烈，因而必須進行強壓下的高張力軋制。然而，由于使用該森吉米爾式極薄鋼板多輥軋機時，是進行反向軋制，因而需要花費大量的軋制時間。此外，在強壓下軋制，壓下力的作用很大，供給到小直徑工作輥與板之間的軋制油容易發生油膜斷開的現象。再有，由于為了使軋制后的鋼帶表面的光澤良好，而照例供給礦物油，因此軋輥及鋼帶的冷卻能力不足，使油膜斷開現象更容易發生。這種油膜斷開，使鋼帶上產生熱條紋而變成表面缺陷，因而存在著有效利用率顯著降低這樣的問題。為了防止這種熱條紋，軋制速度必須放慢，其結果用森吉米爾式極薄鋼板多輥軋機軋制不銹鋼帶的生產率顯著降低。近年來，為提高不銹鋼帶的生產率，實行了用具有復數機架(Stand)的串列式軋機進行軋制的方法。例如，在日本專利申請特開昭59-38344，特開昭59-107030中，就公開了用直徑為150mm以上的大直徑工作輥的軋制方法。在用串列式軋機軋制不銹鋼帶時，由于在一個方向軋制，因而軋制時間變短。又由于在使用大直徑工作輥的同時，應用了冷卻能力大的軋制油乳劑在工作輥與鋼帶之間引入大量的軋制油的結果，是既不會在鋼帶上產生熱條紋，又能高速軋制。因此，與森吉米爾式極薄鋼板多輥軋機相比，可使生產率顯著提高。但是，由于過量地引入這種軋制油，工作輥與鋼帶之間的接觸變得困難，其結果，與森吉米爾式極薄鋼板多輥軋機相比，存在著軋制后鋼帶表面粗糙，光澤大大降低的問題。另一方面，當不銹鋼帶是以SUS430為代表的鐵素體系時，由于制造后的表面時常被使用，因而要求最終平整冷軋后的鋼帶有優良的表面光澤。再有，在以SUS304為代表的奧氏體系的場合，最終調平整冷軋后往往進行表面拋光研磨，這種表面拋光研磨后呈現出色的表面光澤，這一點是重要的。作為提高不銹鋼帶的表面光澤的方法，例如在日本專利申請特開昭60-261609中，公開了在森吉米爾式極薄鋼板多輥軋機等的小直徑工作輥中，使用包覆了陶瓷的軋輥，同時，采用低粘度的軋制油進行軋制的方法。由于這種方法在防止熱條紋的同時，防止了在冷軋中發生的油坑，因而使鋼帶的表面光澤提高。然而，由于該方法是通過使用森吉米爾式極薄鋼板多輥軋機等的小直徑軋輥而使表面光澤提高的，因而不能適應在串列式軋機上使用，并在生產率方面存在較大的問題。用串列式軋機使不銹鋼帶的表面光澤提高的方法，有例如在日本專利申請特開昭61-23720中公開的在冷軋之后進行退火，酸洗，然后再次冷軋的方法；在特開昭61-49701中，公開的在用大直徑工作輥軋制之后再用小直徑工作輥軋制的方法。然而，這些方法由于在中間要進行退火和酸洗，中途要加入額外的工作。另外，由于使用小直徑工作輥，因而不能產生串列式軋機的效果，生產率低。在日本專利申請特開平5-57304及特開平5-123704中公開了在特定條件下使大直徑工作輥在軋制中交叉的方法。然而，這些方法存在著設備費用顯著增高的問題。本發明為解決以上問題，提供應用串列式軋機制造表面光澤優良的不銹鋼帶的方法。本發明是高光澤不銹鋼帶制造方法，它的特征是，在由復數機架構成的串列式軋機中，在1個以上的機架中使用軋輥楊氏模數為25,000-70,000kg/mm2的工作輥進行冷軋。本發明的高光澤不銹鋼帶制造方法的特征還在于，壓下率超過5％且在30％以下，在無潤滑或者工作輥的表面上涂敷1μm以下的流體潤滑劑，并施行預處理軋制后，在由復數機架構成的串列式軋機中，在1個以上的機架上用軋輥楊氏模數為25,000-70,000kg/mm2的工作輥進行冷軋。本發明其它的手段可以從說明書及權利要求書的范圍中得出。本發明的發明者們深入研究了阻礙不銹鋼冷軋鋼帶的表面光澤提高的原因，查明了以下因素。冷軋后不銹鋼帶的表面粗糙度，是由于在冷軋前進行熱軋鋼帶的退火、酸洗所產生的鋼帶的大的表面粗糙度，通過冷軋不能充分平滑化而殘存下來所致。即，在對熱軋鋼帶進行退火及酰洗或只進行酸洗之后不久，鋼帶的表面粗糙度，由于用硫酸等進行酸洗及酸洗時噴丸等機械的去鱗處理，表面平均粗糙度為Ra2-4μm，非常之大。另一方面，在不銹鋼帶冷軋時，在軋機的入口側，大量的軋制油被供給到軋輥及鋼帶上。這樣，用軋制油同時進行潤滑與冷卻，防止了熱條紋等的燒傷缺陷的發生，可以穩定地制造鋼帶。但是，在冷軋機的入口側的軋輥及鋼帶表面上，要附著若干μm以上厚度的軋制油。在用這種狀態的冷軋機軋制前述表面粗糙度大的鋼帶時，在鋼帶表面的大的凹陷處存有軋制油，并被咬入軋輥咬入區。存留在該凹陷處的軋制油，在軋輥咬入區中，在軋輥與鋼帶接觸期間不能逃逸，而以封在里面的狀態被軋制。一般來說，含有軋制油的液體與空氣等的氣體相比難以被壓縮，因而在軋制中封入油的凹陷處比軋制前很少變小，而大部分在軋制后殘存下來了。冷軋前鋼帶的表面粗糙度就象上面所說的那樣，在冷軋后也殘留下來，成品的表面光澤顯著損壞。因此，為得到表面光澤良好的鋼帶，使冷軋開始時鋼帶表面粗糙的凹部在軋制中變小是很重要的。即，通過使冷軋中軋輥表面粗糙的凸起與鋼帶表面充分接觸，并使冷軋前鋼帶表面粗糙的凹部充分地降低。但是，在使用大直徑工作輥的冷軋串列式軋機中，由于與以往的森吉米爾式極薄鋼板多輥軋機等的小直徑工作輥相比其軋輥直徑大，因而軋制油介于軋輥與鋼帶之間，難以使軋輥表面粗糙的凸起與鋼帶表面充分地接觸。本發明的發明者對種種情況研究的結果，著眼于以下幾點。(a).不要將軋制油引入軋輥與鋼帶之間。(b).使軋輥與鋼帶之間產生足夠大的壓力。首先，對于(a)，我們知道，軋制油進入到軋輥與鋼帶之間的原因是因為在軋制油中起作用的流體力學的力，該力受它們的咬入角度的影響較大，并且，當該角度大時軋制油便不能進入。以往，鑄鋼等的軋輥的楊氏模數為18,000-22,000kg/mm2。由于在該范圍的楊氏模數下咬入角度幾乎不變化，因而，過去看不到以提高表面光澤為目的，著眼于改變楊氏模數的例子。本發明者則著眼于該軋輥的楊氏模數，即，充分領會軋輥的楊氏模數變大時咬入角度能變大，從而軋制油難以進入的事實。再有，當軋輥的楊氏模數變大時，軋制油不能進入，軋輥與鋼帶之間的壓力顯著增加，甚至還可以有前述(b)所述的效果。對于恰當的楊氏模數的種種研究的結果，弄清楚了在25,000-70,000kg/mm2時可得到滿意的結果。在楊氏模數未達到25,000kg/mm2時，軋輥咬入區入口的咬入角度變小，與以往使用串列式冷軋機的鐵合金軋輥一樣，由于大量地引入軋制油，鋼帶的表面光澤差。而當楊氏模數超過70,000kg/mm2時，軋輥硬度過高，研磨變得困難。上述楊氏模數是指在軋制不銹鋼帶時，與鋼帶相接觸部分的軋輥的楊氏模數。例如，對于復合軋輥來說是指外周部分的軋輥的楊氏模數。另外，在不超過70,000kg/mm2的范圍內作為可能限制軋輥楊氏模數變大的方法，以使用鎢·碳化物系超硬合金軋輥(以下稱為WC系超硬合金軋輥)為好。WC系超硬合金可以是例如，在WC50-99Wt％中添加Co0-30Wt％，Ni0-30Wt％等其它成分的合金。WC系超硬合金軋輥也可以用于串列式冷軋機的全部機架，但考慮到提高光澤的效果及費用，最好在第一機架和/或最后一個機架中使用。如果，在第一機架中使用，就能充分降低前述的冷軋表面的粗糙度大的凹部，提高表面光澤。若在最后的機架中使用，就能大大減少在該機架之前所不能減少的冷軋表面的凹部，顯著地提高表面光澤。還有，即使在以往的小直徑工作輥中使用WC系超硬合金，由于是小直徑軋輥，原先軋輥與鋼帶的咬入角度大，通常的鐵系合金軋輥[5％Cr鍛鋼，冷模具鋼(冷ダイス)、高速鋼(ハイス)系等]與WC系超硬合金軋輥之間的軋制油進入量的差別很小。因此使介于軋輥與鋼帶之間的軋制油的膜厚難以進一步變小，在降低冷軋坯料表面的大的粗糙度的效果方面，WC系超硬合金軋輥和通常的鐵系合金軋輥大致相同。然而，在串列式冷軋機這樣的大直徑工作輥的情況下，由于軋輥直徑大，軋輥的楊氏模數對于軋制油引入量的影響顯著增大，容易使介于軋輥與鋼帶之間的軋制油的膜厚變小。還有，本發明的由WC系超硬合金所構成的工作輥也可以使用WC系超硬合金的一體軋輥，但由于費用大，僅軋輥的滾筒部分為WC超硬合金，而軋輥的頸部為以往的鐵系合金，或僅僅軋輥滾筒部分的表層為WC系超硬合金為好。更進一步地說，僅軋輥滾筒部分的表層為WC系超硬合金的方法，可以是將WC系超硬合金嵌合或噴鍍到以往的鐵系合金上。為了使楊氏模數變大，其厚度希望在5mm以上。本發明者更進一步研究了使用前述WC超硬合金工作輥并且同時提高表面光澤的其它方法。就前述(a)的作用而言，軋制油被引入軋輥與鋼帶間的原因是由于作用于軋制油的流體力學的力，該力根據軋制條件而變大。因此，本發明者對軋制條件進行各種研究，并對使軋制油不進入軋輥與鋼帶之間，從而使軋輥與鋼帶能充分接觸的軋制條件進行了種種的探討。結果發現，串列式軋機的最后機架的工作輥的直徑等于或小于前階段機架的軋輥直徑，并且其直徑為150mm以上，400mm以下時為好。從軋輥強度的觀點出發，軋輥直徑在150mm以上是理想的。為使軋輥與鋼帶之間所引入的軋制油的量變小，使表面光澤提高，軋輥直徑最好在400mm以下。另外發現，為使表面光澤提高；在使前述(a)及(b)所述的軋輥表面的相糙的凸起與鋼帶表面完全接觸時，最好增加冷軋時的壓下率。即，由于成品鋼帶的光澤明顯取決于串列式冷軋機的最后機架出口側的鋼帶表面的情況，在前階段機架的軋制中不能減少的坯料表面的粗糙度大的凹部必需在最后的機架中全面地減少。因此，在使用WC系超硬合金軋輥，并多方變更最后機架的壓下率進行軋制后發現，若最后機架的壓下率在25％以上則可進一步提高光澤。最后機架的壓下率超過40％時更好。并且，從軋輥強度考慮，其壓下率的上限希望在60％以下。再有，由于不使軋制油進入軋輥與鋼帶之間，當在第2機架以后在粗糙度大的地方軋制時，該粗糙度會在冷軋后殘留下來，從而使鋼帶的表面光澤差。因此，調查了改變各個機架的每個工作輥的粗糙度并進行冷軋后得到的鋼帶的光澤。結果得知，若使各機架的軋輥粗糙度變成后階段機架的軋輥粗糙度并且順次減小，則光澤提高。在這里，軋輥粗糙度順次減小，也包含粗糙度相同的情況。即，意味著在中間后段機架的軋輥粗糙度不會變大。更進一步說，必須讓最后機架的軋輥粗糙度變小。因此在不斷變更最后機架的軋輥粗糙度后，調查光澤。其結果是，在平均粗糙度Ra為0.15μm以下時，可得到良好的光澤。軋輥粗造度在Ra0.15μm以下，0.05μm以上為好。即，若軋輥粗糙度顯著變小，軋輥與鋼帶會滑移，軋制將不穩定。本發明者更進一步研究了提高光澤的方法。即，由前述可知，冷軋前的鋼帶表面粗糙度在冷軋后殘留了下來，必然會嚴重損害成品的表面光澤。因此，可以理解為得到光澤良好的鋼帶，預先使冷軋前的鋼帶表面的凹凸變小是有利的。所以，對冷軋前的鋼帶，即熱軋鋼帶經退火酸洗后的鋼帶施行不用軋制油等液體潤滑劑的無潤滑預處理軋制是好的。對此時的壓下率進行種種研究的結果是壓下率在5％以下時，冷軋前的鋼帶表面的粗糙度不能充分減少，因而壓下率必須超過5％。再有，在無潤滑預處理軋制中會發生微小的燒傷缺陷而使光澤低下，已經發現防止這種燒傷缺陷并且使冷軋前鋼帶表面粗糙度下降的方法是在工作輥的表面涂覆厚度為1μm以下的液體潤滑劑后，再進行預備處理軋制，對這時的壓下率進行種種研究的結果是壓下率在5％以下時不能充分降低冷軋前鋼帶表面的粗糙度，因而壓下率必需超過5％。另一方面，為了可靠地防止燒傷缺陷，我們認為必需把壓下率保持在某種較低的程度。即，據本發明者的研究，由于壓下率超過30％時必然發生燒附現象，因而壓下率必須在30％以下。再有，預處理軋制是在串列式冷軋機前設置的另外的預處理軋制機中進行的。以下是本發明的實施例。實施例1用SUS430鋼帶作為鐵素體不銹鋼帶的一個例子，在對熱軋鋼帶進行了退火，酸洗之后，作為本發明方法的一個例子，在由5個機架構成的串列式冷軋機的第4和第5機架中，使用本發明方法的一個實例的由含有15％Ni、楊氏模數為50,000kg/mm2的WC系超硬合金構成軋輥滾筒部分，由半高速鋼(セシハイス)鋼構成軋輥頸部的工作輥，而在第1-第3機架中使用5％Cr鍛鋼，將鋼帶從坯料厚度為4.0mm冷軋成中間厚度為1.3mm。同時，作為比較，在有5個機架的串列式冷軋機的全部機架中采用通常的5％Cr鍛鋼的工作輥，并以同樣的方式進行冷軋。將這些鋼帶在最終退火，酸洗之后以1.0％的延伸率進行平整冷軋。這些不銹鋼冷軋鋼帶的表面光澤用JIS28741光澤度測定方法5(GS20°)來測定，良好的光澤度順次為在950以上為特A,800-950為A,600-800為B,400-600為C,400以下為D，以這5個等級進行評價。根據表1所示的結果，用本發明方法制造的不銹鋼冷軋鋼帶，與用以往的方法所制造的鋼帶相比較，具有明顯優良的光澤。表1<p>實施例2用作為奧氏體系不銹鋼帶的一個例子的SUS304鋼帶作為本發明方法的一個例子，在5個機架的串列式冷軋機中，在第1機架中所使用作為以本發明方法一個實例的由冷模具(ダイス)鋼構成軋輥軸芯，在軋輥外周嵌合含有5％Ni的楊氏模數為60,000kg/mm2的WC合金的工作輥，并且使最后機架的工作輥直徑在Φ400mm以下，將該鋼帶從坯料厚度為3.0mm冷軋成最終厚度為0.98mm。同時，作為比較例，在5個機架的串列式冷軋機中，全部機架都采用通常的5％Cr鍛鋼的工作輥，并使最后的機架的工作輥直徑在Φ400mm以下，進行冷軋。作為以往的例子，在5個機架的串列式冷軋機中，在所有機架上都采用通常的5％Cr鍛鋼所構成的工作輥，且最終機架的工作輥采用以往的超過Φ400mm的大直徑工作輥的情況下，以同樣方式進行冷軋。之后，將這些鋼帶進行最后的退火，酸洗，在1.0％的延伸率下進行平整冷軋，實施1道次的#400的拋光研磨，再檢查鋼帶的表面光澤。評價該不銹鋼帶的表面光澤以與實施例1相同的方法進行。根據表2所示的結果，用本發明方法制造的不銹鋼冷軋鋼帶與比較例及以往的例子中所制造的鋼帶相比較，具有良好的光澤。表2</tables>*1外周為WC＋Ni5％，軸芯為冷模具鋼(嵌合軋輥)實施例3以下，用作為鐵素體系不銹鋼帶的一個例子的SUS430鋼帶，在對熱軋鋼帶進行了退火和酸洗之后作為本發明方法的一個例子，在由5個機架構成的串列式冷軋機中，在最后的第5個機架中用本發明方法的一個例子的由含有5％Co的、楊氏模數為63,000kg/mm2的超硬合金構成軋輥外周，并且由冷模具(ダイス)鋼構成軋輥軸芯的嵌合軋輥的工作軋輥，第5機架的壓下率為30％，將鋼帶從坯料厚度3.0mm冷軋成最終厚度為0.7mm。之后，將軋制后的鋼帶進行最后的退火，酸洗，再進行延伸率為0.8％平整冷軋，檢查鋼帶表面的光澤。作為比較例，在第5機架中使用含有5％Ni的WC系超硬合金工作輥，在第5機架的壓下率為21％的情況下進行冷軋。之后，將軋制后的鋼帶進行最后的退火，酸洗，再以0.8％的延伸率進行平整冷軋，檢查鋼帶表面的光澤。作為以往的例子，在由5個機架構成的串列式冷軋機中的全部機架中都使用通常的5％Cr鍛鋼的工作輥的情況下，以同樣的方式進行冷軋。之后，將冷軋后的鋼帶進行最終退火、酸洗，以0.8％的延伸率進行平整冷軋后檢查鋼帶表面的光澤。將這些不銹鋼冷軋鋼帶以與實施例1相同的方法進行評價。根據表3所示的結果，用本發明方法制造的不銹鋼冷軋鋼帶，與比較例及以往的例子中所制造的鋼帶相比，具有明顯優良的光澤。表31外周為WC＋Co5％、軸芯為冷模具鋼(嵌合軋輥)實施例4用作為奧氏體不銹鋼帶的一個例子SUS304鋼帶作為本發明方法的一個例子，在對熱軋鋼帶進行了退火，酰洗之后，以超過5％的壓下率對工作輥表面涂覆厚度為1μm以下的水溶性潤滑劑，并實施預處理軋制，之后，在5個機架構成的串列式冷軋機中，從第3個機架到第5個機架中使用含有30％Co，且楊氏模數為43,000kg/mm2的WC合金一體型工作輥，將該鋼帶從坯料厚度為5.0mm冷軋成最終厚度為2.3mm。作為比較例，在對熱軋鋼帶進行了退火，酸洗之后，以5％以下的壓下率對工作輥的表面涂覆厚度為1μm以下的水溶性潤滑劑，并實施預處理軋制，之后，在5個機架的串列式冷軋機中，從第3個機架到第5個機架使用含有30％Co的WC合金工作輥進行冷軋。作為以往的例子，在對熱軋鋼帶進行了退火，酸洗之后，在5個機架所構成的串列式冷軋機的全部機架中使用通常的5％Cr鍛鋼構成的工作輥的情況下進行同樣的冷軋。之后，在與上述相同的條件下對該鋼帶進行最終退火，酸洗，以0.8％延伸率進行平整冷軋，拋光研磨，再檢查鋼帶的表面光澤。該不銹鋼冷軋鋼帶的表面光澤以與實施例1相同的方式進行評價。通過表4所示的結果可知，與比較例及與以往例子中所制造的不銹鋼帶比較，用本發明方法所制造的不銹鋼冷軋鋼帶具有明顯良好的光澤。表4*在工作輥上涂覆水溶性潤滑劑的厚度權利要求1.一種高光澤不銹鋼帶的制造方法，其特征在于，在由復數機架構成的串列式軋機中，在一個以上的機架中使用軋輥楊氏模數為25,000-70,000kg/mm2的工作輥進行冷軋。2.按照權利要求1所述的高光澤不銹鋼帶的制造方法，其特征在于，所述工作輥是由鎢·碳化物系超硬合金構成的。3.按照權利要求1所述的高光澤不銹鋼帶的制造方法，其特征在于，所述串列式軋機的最后機架的工作輥直徑等于或小于前段機架的工作輥直徑，并且使用直徑為150mm以上，400mm以下的工作輥進行冷軋。4.按照權利要求1所述的高光澤不銹鋼帶的制造方法，其特征在于，在所述串列式軋機的最后機架的壓下率為25％以上，60％以下的情況下進行冷軋。5.按照權利要求1所述的高光澤不銹鋼帶的制造方法，其特征在于，在第2個機架之后的每個機架的工作輥粗糙度小于其前面的工作輥的粗糙度，且最終機架的工作輥粗糙度為Ra0.15μm以下，0.05μm以上的情況下進行冷軋。6.一種高光澤不銹鋼帶的制造方法，其特征在于，以超過5％且在30％以下的壓下率，在無潤滑或在工作輥的表面上涂覆1μm以下的流體潤滑劑進行預處理軋制后，在由復數機架構成的串列式軋機中，在一個以上的機架中使用軋輥楊氏模數為25,000～70,000kg/mm2的工作輥進行冷軋。7.按照權利要求6所述的高光澤不銹鋼帶的制造方法，其特征在于，所述的工作輥是由鎢·碳化物系超硬合金構成的。8.按照權利要求6所述的高光澤不銹鋼帶的制造方法，其特征在于，所述串列式軋機的最后機架的工作輥直徑等于或小于前段機架的工作輥直徑，并且使用直徑為150mm以上，400mm以下的工作輥進行冷軋。9.按照權利要求6所述的高光澤的不銹鋼帶的制造方法，其特征在于，在所述串列式軋機的最后機架的壓下率為25％以上，60％以下的情況下進行冷軋。10.按照權利要求6所述的高光澤不銹鋼帶的制造方法，其特征在于，在第2機架之后的每個機架的工作輥的粗糙度小于其前面的工作輥的粗糙度，并且最后機架的工作輥粗糙度為Ra0.15μm以下，0.5μm以上的情況下進行冷軋。全文摘要一種高光澤不銹鋼帶的制造方法，其特征在于，在由復數機架構成的串列式軋機中，在一個以上的機架中使用軋輥楊氏模數為25,000-70,000kg/mm文檔編號B21B3/02GK1134857SQ9511525公開日1996年11月6日申請日期1995年7月27日優先權日1994年7月27日發明者劍持一仁,園部治,河澄英輔,清野芳一,赤澤高,岡田一仁申請人:川崎制鐵株式會社