熱間圧延鋼と冷間圧延鋼の違いは何ですか？

著者 Uwe König, Tuesday, 2nd September 2025

圧延は、鋼がロールペアを通過してその厚さを減らし、シート、プレート、ビームなどの製品に成形する、鋼の処理において重要な段階です。

圧延鋼には主に熱間圧延鋼と冷間圧延鋼があります。それぞれ異なる特性と生産中に発生する運用上の課題があります。

高品位鉄鉱石が不足し、エンドユーザーの機械的仕様が厳しくなるにつれ、圧延中の元素組成と微細構造相の進化の制御が重要になります。これらの制御は、鋼製品の品質を一定に保つだけでなく、全体的な歩留まり、エネルギー効率、最終製品の性能を確保するのに役立ちます。

このブログでは、熱間圧延鋼と冷間圧延鋼の生産の違い、熱間圧延鋼と冷間圧延鋼の強度、スムーズな処理を保証するために必要な分析技術（X線蛍光（XRF）およびX線回折（XRD）技術を含む）、および熱間圧延と冷間圧延の薄鋼板の主要な用途について説明します。

熱間圧延鋼とは何ですか？

熱間圧延鋼は、その再結晶温度よりも高い温度（通常は925°C以上）で圧延プロセスを受けた鋼です。鋼のビレットが加熱され、一連の回転ロールを通過して圧縮されて適切な寸法にフィットし、その後ロールに巻き取られて冷却されるか、ビームなどのユニットに切断されます。

熱間圧延鋼の通常の特性は次のとおりです：

高温での酸化により「ミルスケール」が形成されるため、表面が粗い
構造用途に適した高い引張強度
溶接に適した良好な延性

熱間圧延鋼は何に使われますか？

熱間圧延鋼は非常に高温で圧縮されるため、冷却時に熱収縮を受け、軽度の歪みや寸法の変動が生じる可能性があります。これにより、製造者は最終製品のサイズと形状の正確な制御が難しくなります。

したがって、精密な形状や鋼の許容差が適用されない用途、例えば：

建設における構造柱とビーム
鉄道軌道と関連するインフラストラクチャ
シャーシフレームなどの自動車用途（鋼が酸洗および油塗布されている場合）
工業用チューブとパイプ

熱間圧延鋼と冷間圧延鋼の製造の3つの主要な課題とその解決策

熱間圧延と冷間圧延の鋼を製造する際、プロデューサーは3つの主な課題に直面します：

1. 鋼の化学成分の不一致

鉄鉱の品位が世界的に低下していることにより、鋼の化学成分の予測が難しくなります。プロデューサーにとって、これは以下を意味します：

ベネフィシェーションされた鉱石と代替鉄源への依存度が高まる。圧延前に一貫した組成を確保するためには、アップストリームのプロセス制御がより厳格になる。
ホットロール中の規模の形成を制御するのが難しくなり、ケイ素やマンガンなどの酸化要素のレベルが予測不可能
圧延製品に非金属インクルージョンが増加し、内部欠陥や層間剥離、表面問題のリスクが増大する

これらの問題に対抗するため、プロデューサーはますますXRF技術に頼って、加工前の鋼の化学組成を監視しています。

AxiosFAST波長分散XRF（WDXRF）分析装置などの機器は、数秒以内に濃度範囲で28個もの元素を同時に測定できます。

自動バッチ分析と最小限の試料準備を伴い、スチールミルラボのような高スループット環境でも、データ駆動の最適化時間内での結果をもたらします。

2. 微細構造の問題

処理ミスが原因で、鋼の微細構造に不均一性が生じる可能性があります。以下の場合がその一例です：

高温に長時間さらされると十分な変形が発生せず、過剰な粒成長が生じ、機械的強度と靭性が低下する
圧延中の温度分布の不均一性により、粗粒と細粒の混合が生じ、鋼材の機械的特性に悪影響を与える
不均一な変形と冷却により、歪み、ねじれ、ひび割れが生じる
複雑な鋼または合金では、圧延温度が特定の相（例えばカーバイド）を析出させ、靭性や成形性を低下させる

Malvern PanalyticalのEmpyreanシステムによるXRD分析は、例えば以下によりこれらの微細構造の問題を発見し理解するのに役立ちます：

異常な粒成長の検出
残留応力とテクスチャを定量化し、ひび割れリスクおよび最終製品の性能を予測するのに役立つ
不要な相を検出し、再結晶を確認し、相の偏析をチェックする
ひずみ誘起析出の低ボリューム比を特定する

Empyreanのモジュラー設計により、粉末、薄膜、バルク、およびテクスチャシート試料が受け入れられるため、圧延シートを直接分析できます。大規模な試料準備は不要です。

3. プロセスの非効率性

従来、元素および鉱物相のモニタリングには、専用ランプで運用する高度に訓練されたスペシャリストが必要でしたが、今ではそうではありません。

今では、AxiosFASTやEmpyreanのような機器をオンサイトラボに設置し、最小限のセットアップやトレーニングで利用できます。これにより、経験の浅いスタッフでも高度な実験を実施し、発見をプロセスラインに適用する際のフィードバッグループが短縮されます。

鋼のガルバニアリングプロセスに関するリアルタイムフィードバックを得るには、Hyundai Steelと提携して開発したユニークなオンライ XRD計器を実装することも可能です。

オフライン試料の結果を待つのに8時間かかることはありません。オンライン分析を使用すると、ミスを減らし、稼働時間を最大化するための結晶相組成およびコーティング層厚みをリアルタイムで監視できます。

今日のスピード重視の工業環境では、精密さと速度が重要です。特に鋼種を検証する場合はそれが当てはまります。SciApsのハンドヘルドLIBS（レーザー誘起ブレークダウン分光法）アナライザーは、現場での鋼分析をサポートする画期的なソリューションです。炭素、クロム、ニッケル、マンガンなどの主要合金元素を検出し、秒単位で正確な鋼種の特定を可能にします。スクラップの分類、PMIの実施、遵守の確保を行う際、SciAps LIBSはラボ品質の結果をすぐに提供します。その携帯性と使いやすさから、ワークフローを効率化し、コストのかかるエラーを減少させたい品質管理チームや冶金技術者には必須のツールです。

熱間圧延鋼と冷間圧延鋼の利点は何ですか？

熱間圧延鋼や冷間圧延鋼の製造に関して、製造業者にはいくつかの利点があります：

生産および購入のコストが低い。熱間圧延と冷間圧延の価格は重要な比較の対象です。熱間圧延鋼は、冷間圧延鋼に比べて処理ステップが少なく、精度要求が低く、エネルギー消費が少ないため、生産者や製造業者にとって、より安価である傾向があります。
より良い延性と作業性。高温での成形により、変形中に再結晶が起こるため、熱間圧延鋼はより柔軟で作業しやすいです。
内部応力が少ない。熱間圧延鋼は圧延後、緩やかに冷却されるため、内部構造には比較的内部応力がありません。これにより、熱間圧延鋼は冷間圧延鋼と比較して溶接に有利です。

熱間圧延鋼 vs 冷間圧延鋼の欠点は何ですか？

熱間圧延鋼にはいくつも多くの利点がありますが、製造業者やエンジニアが考慮すべき重要なトレードオフもあります：

粗い表面仕上げ。高温での酸化と冷却により、熱間圧延鋼の表面はしばしば粗くスケールが発生し、さらなる加工ステップなしでは露出した用途には不適当です。
広い寸法公差。熱収縮や冷却中の変形による変動により、熱間圧延品は寸法が予測しにくくなります。これにより、さらなる仕上げステップが必要な正確な用途には不向きです。
低い耐腐食性。熱間圧延鋼の表面粗さは、より滑らかな冷間圧延材に比べて錆や腐食に対してより脆弱です。
低い降伏強度と引張強度。熱間圧延と冷間圧延の引張強度や降伏強度を比較すると、冷間圧延鋼は通常、常温付近の作業時に発生するひずみ硬化のために性能が向上します。

冷間圧延鋼とは何ですか？

冷間圧延鋼は、他の加工ステップを経た熱間圧延鋼です。冷間圧延プロセスには、熱間圧延鋼を常温で冷却し、その後再びロールへ通す工程が含まれます。

高温での成形が金属を可撓性にしているわけではないため、希望の形状に圧接するためにはかなりの圧力が必要です。冷間圧延鋼はまた、熱間圧延鋼と比較して最小限の収縮を経ます。これを組み合わせると、冷間圧延鋼は寸法公差が厳しく、表面品質が向上します。

冷間圧延鋼の主な特性は次の通りです：

より滑らかで光沢のある表面仕上げ
加工硬化による高強度と高硬度
より厳しい寸法公差
精密用途に適した優れた成形性

冷間圧延鋼は何に使われますか？

冷間圧延鋼はスムースな仕上げ、正確な寸法、良好な成形性のため、ガルバニール鋼の出発材料として最も一般的です。より一貫した特性により、熱浸けめっきおよび焼鈍炉での処理に耐えるのに役立ちます。

ガルバニール鋼は以下の用途で頻繁に使用されます：

自動車産業における車外装など、塗料の付着、耐腐食性、精密成形を必要とする箇所
耐腐食性と美的な仕上げを必要とする家電製品や電子機器
溶接性と耐久性のあるコーティングを適用できる建設用途

冷間圧延鋼の製造: 3つの主要な課題とその解決策

冷間圧延鋼製品の精度と性能の要求が厳しいため、製造業者はプロセスの細部を厳密に制御するプレッシャーにさらされています。このプロセスで直面する3つの課題とそれを解決するための分析技術について紹介します。

1. フェーズと微細構造の厳密な制御

冷間圧延鋼の最終的な機械的特性、特に強度、延性、成形性は、素材のフェーズ組成、結晶サイズ、および結晶学的なテクスチャに大きく依存しています。これらのわずかな変動でさえも：

規格外のコイルにより出荷拒否の原因となる
成形性の問題を引き起こす
大規模な製造プラントでの下流のラインストップの原因となる

Malvern PanalyticalのEmpyreanシステムは、正確なリートベルト分析を使用した詳細なフェーズ定量化を可能にします。また、結晶学的テクスチャ、残留応力、格子ひずみ、再結晶挙動の解析も行えます。

2. 塗料とコーティングの付着性

亜鉛メッキされ、ガルバニール処理された製品では、表面品質または最適ではないフェーズ組成が原因で、コーティングの付着が悪くなり、腐食やコーティング剥がれ、仕向先での出荷が拒否される原因となることがあります。

私たちのコンパクトなAeris XRDシステムを使用すれば、コーティングされた鋼の表面フェーズ組成の迅速なチェックを行い、亜鉛メッキとガルバニール製品の均一性、一貫性、塗装性を確認できます。

3. ガルバニール鋼のコーティングフェーズと厚みの制御

最終的に、ガルバニール鋼の特性は、鉄と亜鉛の層間化合物フェーズ形成の精密な制御、およびコーティングの層厚さと均一性の制御に依存します。これらの要素がなければ、コーティングは脆く、粉っぽく、または剥がれやすくなる可能性があります。

https://youtu.be/sm2LGcOVUbg?si=FQKLlcnVPpP7OSqG

オンライ XRDはリアルタイムのモニタリングを提供し、ガルバニール炉を離れた後の鋼製品のフェーズ進化をオンザフライで調整することで、コーティングフェーズと厚みを厳格な仕様範囲内で一貫して制御します。

冷間圧延鋼の利点は何ですか？

製造者がこれらのプロセスパラメータを正しく設定した場合、冷間圧延鋼を使用することには多くの利点があります：

より良い降伏強度と引張強度。冷間圧延鋼は室温で加工されるため、ひずみ硬化しており、その結果、結晶粒の構造がより密に詰まり、引き裂かれにくくなります。
より洗練された表面仕上げ。熱間圧延鋼に一般的なスケール状の仕上げとは異なり、冷間圧延鋼は滑らかな表面を持ち、多くの用途において追加の工程ステップなしで使用に適しています。
より厳格な寸法公差。冷間圧延鋼の寸法はより管理されており、精密製品に適しています。

冷間圧延鋼の欠点は何ですか？

精密用途には多くの利点を持つ冷間圧延鋼ですが、製造者やプロデューサーにはいくつかの欠点があります：

生産および購入がより高価。熱間圧延と冷間圧延の価格を比較すると、冷間圧延鋼は追加の加工ステップが必要なため、製造者にとっては非常に高価になることがあります。
熱間圧延鋼と比較して加工難。冷間圧延鋼が熱間圧延鋼よりも強くて丈夫であることを考えると、それはまた、より脆く、溶接や機械での切断が難しいことを意味します。

熱間圧延鋼と冷間圧延鋼のまとめ表

時間がないですか？熱間圧延と冷間圧延の金属生産および特性のまとめを以下に示します。

	熱間圧延鋼	冷間圧延鋼
特性	– 粗い表面 – 高い引張強度 – 優れた延性	– 滑らかで光沢のある表面仕上げ – 高強度と高硬度 – より厳格な寸法公差 – 優れた成形性
用途	– 建設における構造柱とビーム – 鉄道用軌道 – 自動車用シャーシフレーム – 工業用チューブとパイプ	– 車両のエクステリア – 電子機器と家電 – 塗膜付着を要する建設用途
製造上の課題	– 鋼の化学成分の不一致 – 微細構造の問題 – プロセスの非効率性	– フェーズと微細構造の厳密な制御 – 塗料とコーティングの付着性 – ガルバニール鋼のコーティングフェーズと厚みの制御
主要な分析技術	– AxiosFAST（XRF） – Empyrean（XRD） – Aeris（XRD） – SciAps Z-シリーズ（LIBS）	– AxiosFAST（XRF） – Empyrean（XRD） – Aeris（XRD） – オンライ XRD – SciAps Z-シリーズ（LIBS）
利点	– 生産および購入コストが低い – より良い延性と作業性 – 内部応力が少ない	– より良い降伏強度と引張強度 – より洗練された表面仕上げ – より厳格な寸法公差
欠点	– 粗い表面仕上げ – 広い寸法公差 – 低い耐腐食性 – 低い降伏強度と引張強度	– 生産および購入がより高価 – 熱間圧延鋼と比較して加工難

熱間圧延鋼および冷間圧延鋼の生産におけるプロセス課題の克服

鋼製造業者にとって、熱間圧延と冷間圧延の鋼生産を最適化し、厳しい機械的仕様を満たす高品質の鋼製品を確保するプレッシュャーがあります。

良いニュースは、熱間圧延と冷間圧延の鋼生産を最適化する選択肢を検討する際、多くの場合、どちらのプロセスでも同じ分析技術を導入できることです。

迅速かつ自動化されたXRDおよびXRF分析を使用すれば、鋼の化学組成と相組成を注意深く制御し、常に顧客に高品質な結果を提供できます。

金属産業向けのソリューションの範囲を発見しましょう。

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