鋼の冷間圧延と熱間圧延とは何ですか

鉄鋼業界では熱間圧延と冷間圧延という概念をよく聞きますが、それは何ですか?

実際、製鉄工場から生産される鋼ビレットは半製品にすぎず、適格な鋼製品になるためには圧延機で圧延する必要があります。熱間圧延と冷間圧延は、2 つの一般的な圧延プロセスです。

鋼の圧延は主に熱間圧延で行われ、冷間圧延は主に小型鋼片や薄板の製造に使用されます。

鋼の一般的な冷間圧延および熱間圧延の状況は次のとおりです。

ワイヤー: 直径 5.5 ～ 40 ミリメートルで、コイル状に巻かれており、すべて熱間圧延材料で作られています。冷間引抜後、冷間引抜材に属します。

丸鋼：精密寸法のブライト材のほか、熱間圧延材が一般的で、鍛造材（表面に鍛造痕のあるもの）もあります。

帯鋼：熱延材と冷間圧延材があり、一般に冷間圧延材の方が薄い。

鋼板: 冷間圧延板は一般に自動車用板などより薄くなります。熱間圧延の中厚板は数多くあり、中には冷間圧延と同等の厚さのものもありますが、外観は大きく異なります。アングル鋼: すべて熱間圧延。

鋼管: 溶接、熱間圧延、冷間引抜の両方。

溝形鋼・H形鋼：熱間圧延

棒鋼：熱間圧延材。

熱間圧延と冷間圧延はどちらも鋼板または異形材を形成するプロセスであり、鋼の微細構造と特性に大きな影響を与えます。

鋼の圧延は熱間圧延が主であり、冷間圧延は通常、小形鋼や薄板などの精密寸法鋼の製造にのみ使用されます。

熱間圧延の終了温度は通常800～900℃で、その後空冷するのが一般的であり、熱間圧延状態は焼きならし処理に相当します。ほとんどの鋼は熱間圧延法を使用して圧延されます。熱間圧延状態で納品された鋼は、高温により表面に酸化鉄の層が形成され、ある程度の耐食性があり、屋外で保管できます。しかし、この酸化鉄の層により、熱間圧延鋼の表面が粗くなり、サイズに大きなばらつきが生じます。したがって、滑らかな表面、正確な寸法、および良好な機械的特性が必要な鋼は、熱間圧延された半製品または完成品を原料として使用して製造され、その後冷間圧延される必要があります。

利点: 成形速度が速く、歩留まりが高く、コーティングに損傷を与えません。使用条件に合わせて様々な断面形状に対応可能です。冷間圧延は鋼に大きな塑性変形を引き起こし、それによって降伏点が上昇する可能性があります。

短所: 1. 成形プロセス中に熱可塑性圧縮はありませんが、残留応力が依然としてセクションに存在し、鋼の全体的および局所的な座屈特性に必然的に影響を与えます。

2. 冷間圧延鋼のスタイルは通常、開いたセクションであり、そのセクションの自由ねじり剛性が低下します。曲げるとねじれが発生しやすく、圧縮すると曲げねじり座屈が発生しやすく、ねじり性能が低下します。

3. 冷間圧延形鋼は肉厚が薄く、板接合部の角部が厚くならないため、局部集中荷重に対する耐力が弱くなります。

冷間圧延とは、室温で圧延ローラーの圧力で鋼材を絞り、形状を変化させる圧延方法を指します。加工プロセスによって鋼板が加熱されることもありますが、それでも冷間圧延と呼ばれます。

具体的には、冷間圧延では、熱間圧延鋼コイルを原料とし、酸洗浄により酸化スケールを除去した後、加圧処理を行って圧延ハードコイルを製造します。一般に亜鉛メッキ鋼板やカラー鋼板などの冷間圧延鋼板は焼鈍が必要なため、塑性や伸びにも優れており、自動車、家電、金物などの業界で広く使用されています。

冷間圧延板の表面はある程度の平滑性を有しており、主に酸洗浄により触感は比較的滑らかである。一般に熱間圧延板の表面平滑性は要件を満たしていないため、熱間圧延鋼帯を冷間圧延する必要があります。熱間圧延鋼帯の最も薄い厚さは一般に 1.0 mm、冷間圧延鋼帯では 0.1 mm に達する場合もあります。

熱間圧延は結晶化温度点より高い温度で圧延し、冷間圧延は結晶化温度点より低い温度で圧延します。冷間圧延によって引き起こされる鋼の形状の変化は連続的な冷間変形に属し、このプロセスによって引き起こされる冷間加工硬化により、圧延されたハードコイルの強度と硬度が増加しますが、靭性と塑性指数は減少します。

最終用途では、冷間圧延によりプレス性能が低下するため、単純な変形部品に適しています。

利点: 鋼インゴットの鋳造組織を破壊し、鋼の粒径を微細化し、微細構造の欠陥を除去することで、鋼の組織が緻密になり、機械的特性が向上します。この改善は主に圧延方向に反映され、鋼はある程度等方性ではなくなります。注湯時に発生した気泡やクラック、ガタつきも高温高圧下での溶着が可能です。

短所： 1. 熱間圧延後、鋼内部の非金属介在物（主に硫化物、酸化物、ケイ酸塩）が薄いシートにプレスされ、層間剥離が発生します。積層すると鋼の板厚方向の引張性能が著しく低下し、溶接収縮時に層間破断が発生する可能性があります。溶接線の収縮によって生じる局所的なひずみは、降伏点ひずみの数倍に達することが多く、これは荷重によって生じるひずみよりもはるかに大きくなります。

2. 不均一な冷却による残留応力。残留応力とは、外力がかからずに内部で自己平衡する応力を指し、さまざまな熱間圧延鋼片に存在します。一般に、鋼の断面サイズが大きくなると、残留応力も大きくなります。残留応力は自己平衡ですが、外力が加わった場合には鋼部品の性能に一定の影響を及ぼします。変形、安定性、耐疲労性等に悪影響を及ぼす可能性があります。