CN107002164A - 金属板的制造方法及骤冷淬火装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够有效地抑制骤冷淬火时金属板所发生的形状不良的金属板制造方法及骤冷淬火装置。本发明的金属板的制造方法包括：在将金属板的Ms点的温度设为T_Ms(℃)、将Mf点的温度设为T_Mf(℃)时，在金属板的温度为(T_Ms+150)(℃)至(T_Mf－150)(℃)的范围内，通过一对夹紧辊对骤冷淬火中的金属板进行夹紧。

Description

金属板的制造方法及骤冷淬火装置

技术领域

本发明涉及金属板的制造方法及骤冷淬火装置，该方法包括：使用使金属板连续地通过并同时进行加热、均热、冷却、再加热的连续退火设备，抑制骤冷淬火时金属板产生的形状不良。

背景技术

对于以钢板为代表的金属板制造而言，在连续退火设备中，在加热后对金属板进行冷却，使其发生相变等，进行材质的塑造。近年来，在汽车工业界，为了兼顾车身的轻质化和碰撞安全性，正在推进高张力钢板(ハイテン，Haiten)的应用，为了应对这样的需求趋势，有利于高张力钢板制造的快速冷却技术的重要性正在日益增加。作为冷却速度最快的水淬法，通常是使加热后的钢板浸渍于水中，同时利用设置于水中的淬火喷嘴向钢板喷射冷却水，从而进行快速冷却的方法。此时，金属板发生翘曲、波状变形等面外变形导致的形状不良，成为问题。

在专利文献1中，为了抑制连续退火炉中的骤冷淬火时发生的金属板的波状变形，作为能够改变骤冷淬火工序中施加的钢板张力的张力变更方法，提出了一种在骤冷淬火部前后设置张力辊的方法。

另外，在专利文献2中提出了一种抑制面外变形的方法，该方法着眼于因淬火开始点(冷却开始点)时在金属板宽度方向产生压缩方向的热应力，金属板压曲而产生形状不良的情况，通过在因冷却而产生板宽方向的压缩应力的区域或其附近区域从金属板两面侧进行夹紧，从而抑制面外变形。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－184773号公报

专利文献2：日本特开2003－277833号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，专利文献1中记载的方法对高温的钢板施加很大的张力，存在导致钢板断裂的隐患。另外，对于与高温钢板接触的骤冷淬火部前的张力辊而言，产生很大的热凸起(thermal crown)，张力辊与钢板在张力辊的宽度方向上接触不均匀，其结果是钢板产生压曲、产生缺陷，存在无法改善钢板形状的问题。

另外，对专利文献2中记载的方法进行了验证，结果发现，形状矫正效果很小。

本发明是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于，提供一种能够有效地抑制骤冷淬火时金属板所发生的形状不良的金属板制造方法及骤冷淬火装置。

用于解决课题的方法

发明人等为了解决这样的问题而反复进行了深入研究，结果获得了以下见解。在金属板的制造方法中，有时在快速冷却中采用使金属板发生马氏体相变的组织控制，但由于发生马氏体相变时组织的体积会膨胀，因此有时会形成复杂且不均匀的凹凸状的形状。对于具有马氏体组织的高张力钢板而言，在骤冷淬火时，从热收缩中发生相变膨胀的Ms点至Mf点的附近，对钢板产生最大的应力，形状受到破坏。这里，Ms点是指马氏体相变开始的温度，Mf点是指马氏体相变结束的温度。

发明人等基于这样的见解发明了具有如下特征的金属板的制造方法及骤冷淬火装置。

[1]一种金属板的制造方法，其是使用了具有骤冷淬火装置的连续退火设备的金属板制造方法，所述骤冷淬火装置使金属板浸渍于液体中而进行冷却，该方法包括：在将金属板的马氏体相变开始的Ms点的温度设为T_Ms(℃)、将马氏体相变结束的Mf点的温度设为T_Mf(℃)时，在金属板的温度为(T_Ms+150)(℃)至(T_Mf－150)(℃)的范围内，通过设置在所述液体中的一对夹紧辊对骤冷淬火中的金属板进行夹紧。

[2]根据[1]所述的金属板的制造方法，其中，基于金属板的板通过速度、板厚、淬火开始温度来设定夹紧辊的夹紧位置。

[3]根据[1]或[2]所述的金属板的制造方法，其中，设定金属板的Ms点的温度T_Ms(℃)和Mf点的温度T_Mf(℃)、板通过速度v(m/s)、板厚t(mm)、淬火开始温度T(℃)、从水面至夹紧辊的旋转中心的距离d(mm)时，从水面至夹紧辊的旋转中心的距离d(mm)由下式表示。

[数学式1]

[4]根据[1]～[3]中任一项所述的金属板的制造方法，其中，所述骤冷淬火装置具备向金属板的表面及背面喷射冷却水的喷水装置，所述一对夹紧辊对设置于金属板与喷水装置之间的金属板进行夹紧。

[5]一种骤冷淬火装置，其是使高温的金属板浸渍于液体中而进行冷却的骤冷淬火装置，其中，所述骤冷淬火装置具备一对夹紧辊，将金属板的Ms点的温度设为T_Ms(℃)、将Mf点的温度设为T_Mf(℃)时，在金属板的温度为(T_Ms+150)(℃)至(T_Mf－150)(℃)的范围内对金属板进行夹紧。

[6]根据[5]所述的骤冷淬火装置，其具备向金属板的表面及背面喷射冷却水的喷水装置，所述夹紧辊设置于金属板与喷水装置之间。

发明效果

根据本发明的金属板的制造方法及骤冷淬火装置，能够有效地抑制骤冷淬火时在金属板上产生的形状不良。

附图说明

图1是示出本发明实施方式的骤冷淬火装置的图。

图2是示出实施例中夹紧辊的旋转中心的位置与通过夹紧辊后钢板的翘曲量的关系的图。

图3是示出图2中使用的翘曲量的图。

图4是示出钢板的板通过速度v(m/s)与从水面至夹紧辊的旋转中心的距离d(mm)的关系的图。

符号说明

1 水槽

2 水

3 密封辊

4 喷水装置

4a 喷嘴

5 金属板

6 浸没辊(sink roll)

7 夹紧辊

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是示出本发明实施方式的骤冷淬火装置的图。该骤冷淬火装置适用于设置在连续退火炉的均热带的出口侧的冷却设备。图1中示出了设置在连续退火炉的均热带的出口的一对密封辊3。骤冷淬火装置具备：装满水2(液体)的水槽1、在水槽1内用于向金属板5喷吹冷却水而使其冷却至水温的喷水装置4、使金属板5浸渍于水槽1中并变更金属板5的运送方向的浸没辊6。

喷水装置4的一部分设置在水槽1的水中。喷水装置4隔着给定间隙设置于金属板5的表面及背面。设置于表面及背面的喷水装置4具有在金属板5的宽度方向上延伸的喷嘴4a，沿金属板5的运送方向设置有多个该喷嘴4a。喷水装置4通过从喷嘴4a向金属板5喷射冷却水来进行金属板5的快速冷却。

这里，在水面下方，金属板5因喷水装置4的冷却水而被快速冷却，由此发生热收缩。特别是对于金属板5而言，在金属板5的温度从马氏体相变开始温度的Ms点达到马氏体相变结束温度的Mf点时，同时发生急剧的热收缩和相变膨胀，作用于金属板5内的应力达到最大，形状受到破坏。

因此，在本发明中，夹紧金属板5的夹紧辊7设置在水面下，在将金属板的Ms点的温度设为T_Ms(℃)、将Mf点的温度设为T_Mf(℃)时，在金属板5的温度为(T_Ms+150)(℃)至(T_Mf－150)(℃)的范围内对骤冷淬火中的金属板5进行夹紧。具体而言，在喷水装置4的喷嘴4a与金属板5的间隙设置了从两侧夹紧金属板5的一对夹紧辊7。需要说明的是，将夹紧辊7的位置设为Ms点至Mf点的范围±150℃的理由是因为，在后面叙述的图4所示的实验中，在该范围内翘曲量被充分地减小。

需要说明的是，Ms点、Mf点的温度可以根据金属板5的成分组成进行计算。

对于一对夹紧辊7而言，优选将中心轴与金属板5的运送方向错开来进行设置。通过将中心轴错开来进行设置，能够使金属板5的夹紧力增大，提高形状矫正力。

夹紧辊7的适当位置优选基于板通过速度v(m/s)、板厚t(mm)、淬火开始温度T(℃)而设定。在假设冷却速度为1500/t(℃/s)时，使金属板5的温度达到(T_Ms+150)(℃)的距水面的位置可以由式(1)表示。需要说明的是，冷却速度是根据板厚等而确定的值，在板厚为1mm时，冷却速度为1000～2000/t(℃/s)，因此，在本发明中，取中间值将冷却速度设为1500/t(℃/s)。关于冷却速度，可以根据板厚等而适当设定。

[数学式2]

同样地，使金属板5的温度达到(T_Mf－150)(℃)的距水面的位置可以由式(2)表示。

[数学式3]

因此，从水面至夹紧辊7的旋转中心的距离d(mm)优选为式(3)。

[数学式4]

需要说明的是，夹紧辊7的旋转中心的位置为利用夹紧辊7对金属板5进行夹紧的位置。另外，在图1中，虽然夹紧金属板5的两个夹紧辊7与金属板5的运送方向错开而设置，但优选任一夹紧辊7的位置均满足上述的范围。

由此，在本发明中，通过将能够在金属板5的温度为Ms点至Mf点的范围内夹紧金属板5的夹紧辊7设置在水面下，可以在对金属板5产生最大应力的位置对金属板5进行夹紧，能够有效地矫正金属板5的形状。

如上所述，本发明的目的在于，在钢板快速冷却中发生马氏体相变，使组织发生体积膨胀时所产生的复杂且不均匀的凹凸状的形状减少，本发明优选应用于高强度冷轧钢板(ハイテン，Haiten)的制造方法中。

具体而言，优选应用于拉伸强度为580MPa以上的钢板的制造方法中。拉伸强度的上限值没有特别限制，作为一个例子，为1600MPa以下。作为高强度冷轧钢板的组成的具体例子，以质量％计，C为0.04％以上且0.220％以下、Si为0.01％以上且2.00％以下、Mn为0.80％以上且2.80％以下、P为0.001％以上且0.090％以下、S为0.0001％以上且0.0050％以下、酸溶Al(sol.Al)为0.005％以上且0.065％以下，根据需要，Cr、Mo、Nb、V、Ni、Cu及Ti中的至少一种以上为0.5％以下，根据需要，B、Sb为0.01％以下，余量为Fe及不可避免的杂质。

实施例

使用图1所示的骤冷淬火装置，以板通过速度1.0m/s制造了板厚1.0mm、板宽1000mm且拉伸强度为1470MPa级别的高张力冷轧钢板。钢板的淬火开始温度T为740℃，淬火结束温度为50℃，Ms点的温度T_Ms为350℃，Mf点的温度T_Mf为250℃。

图2示出了从水面至夹紧辊的旋转中心的距离与通过辊后的钢板的翘曲量的关系。另外，将翘曲量的定义示于图3。具体而言，在将钢板放置于水平面时，将最高位置的高度作为翘曲量。

在图2中，横轴是从水槽1的水面至夹紧辊7的距离，纵轴是钢板的翘曲量。在钢板的温度为Ms点至Mf点附近于水面下200～400mm利用夹紧辊7对钢板进行夹紧，由此，翘曲量减少至10mm以下。

为了考察钢板的板通过速度的影响，使用图1所示的骤冷淬火装置，以板通过速度为1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s制造了板厚1.0mm、板宽1000mm且拉伸强度为1470MPa级别的高张力冷轧钢板。淬火开始温度为740℃，淬火结束温度为50℃，Ms点的温度T_Ms为350℃，Mf点的温度T_Mf为250℃。

图4是示出钢板的板通过速度v(m/s)与从水面至辊的旋转中心的距离d(mm)的关系的图。在钢板的板通过速度v(m/s)与从水面至辊的旋转中心的距离d(mm)的组合中，对各自的翘曲量进行测定，将翘曲量小于10mm者评价为“○”，将翘曲量为10mm以上者评价为“×”。

在钢板的Ms点的温度T_Ms、Mf点的温度T_Mf、板通过速度v(m/s)、板厚t(mm)、淬火开始温度T(℃)及从水面至夹紧辊7的旋转中心的距离d(mm)的关系为vt(T－T_Ms－150)/1.5≤d≤vt(T－T_Mf+150)/1.5的范围时，可以获得良好的结果。

另外，在本实施方式中以对钢板进行水冷的装置为例进行了说明，但本发明并不限定于此，本发明的技术思想可广泛地应用于钢板以外的所有金属板的冷却，而且还可以应用于水冷以外的所有骤冷淬火装置。

Claims (6)

1.一种金属板的制造方法，其是使用了具有骤冷淬火装置的连续退火设备的金属板制造方法，所述骤冷淬火装置使金属板浸渍于液体中而进行冷却，该方法包括：

在将金属板的马氏体相变开始的Ms点的温度设为T_Ms(℃)、将马氏体相变结束的Mf点的温度设为T_Mf(℃)时，在金属板的温度为(T_Ms+150)(℃)至(T_Mf－150)(℃)的范围内，通过设置在所述液体中的一对夹紧辊对骤冷淬火中的金属板进行夹紧。

2.根据权利要求1所述的金属板的制造方法，其中，基于金属板的板通过速度、板厚、淬火开始温度来设定夹紧辊的夹紧位置。

3.根据权利要求1或2所述的金属板的制造方法，其中，设定金属板的Ms点的温度T_Ms(℃)和Mf点的温度T_Mf(℃)、板通过速度v(m/s)、板厚t(mm)、淬火开始温度T(℃)、从水面至夹紧辊的旋转中心的距离d(mm)时，从水面至夹紧辊的旋转中心的距离d(mm)由下式表示，

$v\×\frac{t(T-T_{Ms}-150)}{1.5}\≤d\≤v\×\frac{t(T-T_{Mf}+150)}{1.5}.$

4.根据权利要求1～3中任一项所述的金属板的制造方法，其中，所述骤冷淬火装置具备向金属板的表面及背面喷射冷却水的喷水装置，所述一对夹紧辊对设置于金属板与喷水装置之间的金属板进行夹紧。

5.一种骤冷淬火装置，其是使高温的金属板浸渍于液体中而进行冷却的骤冷淬火装置，其中，所述骤冷淬火装置具备一对夹紧辊，将金属板的Ms点的温度设为T_Ms(℃)、将Mf点的温度设为T_Mf(℃)时，在金属板的温度为(T_Ms+150)(℃)至(T_Mf－150)(℃)的范围内对金属板进行夹紧。

6.根据权利要求5所述的骤冷淬火装置，其具备向金属板的表面及背面喷射冷却水的喷水装置，所述夹紧辊设置于金属板与喷水装置之间。