JP2002235112A - 鋼材の熱処理方法および熱処理装置 - Google Patents
鋼材の熱処理方法および熱処理装置Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 厚鋼板等の鋼材の加熱速度を高めるととも
に、熱処理による残留応力を低減する方法および装置を
提供する。 【解決手段】 熱間圧延完了後、誘導加熱、レーザ加
熱、プラズマ加熱の内１種以上の加熱方法により、鋼材
又はその表層部をを2℃/s以上の加熱速度で急速加熱す
る鋼材の熱処理方法。表層部を板厚中央部より0.5℃/s
以上高い加熱速度としてもよい。熱間圧延機の後面のラ
イン上に設置された、誘導加熱手段、レーザ加熱手段、
およびプラズマ加熱手段の内１種以上の加熱手段を備
え、かつ鋼材を2℃/s以上の加熱速度で急速加熱する能
力を有する鋼材の熱処理装置。さらに、ソレノイド型誘
導加熱手段、レーザ加熱手段、プラズマ加熱手段の内１
種以上を備え、又は鋼材表層部を板厚中央部より0.5℃/
s以上高い加熱速度で急速加熱する能力を有する鋼材の
熱処理装置。
に、熱処理による残留応力を低減する方法および装置を
提供する。 【解決手段】 熱間圧延完了後、誘導加熱、レーザ加
熱、プラズマ加熱の内１種以上の加熱方法により、鋼材
又はその表層部をを2℃/s以上の加熱速度で急速加熱す
る鋼材の熱処理方法。表層部を板厚中央部より0.5℃/s
以上高い加熱速度としてもよい。熱間圧延機の後面のラ
イン上に設置された、誘導加熱手段、レーザ加熱手段、
およびプラズマ加熱手段の内１種以上の加熱手段を備
え、かつ鋼材を2℃/s以上の加熱速度で急速加熱する能
力を有する鋼材の熱処理装置。さらに、ソレノイド型誘
導加熱手段、レーザ加熱手段、プラズマ加熱手段の内１
種以上を備え、又は鋼材表層部を板厚中央部より0.5℃/
s以上高い加熱速度で急速加熱する能力を有する鋼材の
熱処理装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、熱間圧延完了後
の鋼材の熱処理方法および熱処理装置に関し、特に圧延
ライン上に熱処理装置を配置したインライン熱処理技術
に関する。
の鋼材の熱処理方法および熱処理装置に関し、特に圧延
ライン上に熱処理装置を配置したインライン熱処理技術
に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼材は、一般に熱処理を行うことによ
り、目的とする材質を確保することが多い。熱処理とし
ては、高温から急冷する焼入れと、焼入後の鋼材を種々
の温度に加熱する焼戻しからなる調質処理が一般的であ
る。また、焼入れ時の急冷等により、鋼材は製造過程で
材質の不均一を生じるため、熱処理によって均一化を図
る必要がある。これまでは、燃焼をエネルギー源とした
炉による熱処理が一般的であり、温度パターンを工夫し
て能率を上げることが行われていた。
り、目的とする材質を確保することが多い。熱処理とし
ては、高温から急冷する焼入れと、焼入後の鋼材を種々
の温度に加熱する焼戻しからなる調質処理が一般的であ
る。また、焼入れ時の急冷等により、鋼材は製造過程で
材質の不均一を生じるため、熱処理によって均一化を図
る必要がある。これまでは、燃焼をエネルギー源とした
炉による熱処理が一般的であり、温度パターンを工夫し
て能率を上げることが行われていた。
【０００３】例えば、特開平9-256053号公報には、炉内
で鋼材を連続的に搬送して熱処理する場合において、鋼
材の進行方向に向かって炉の設定温度を変化させ、炉の
入り側を高温に、出側を低温に設定する技術が提案され
ている。さらにこの技術では、炉の入り側を目的とする
熱処理温度より200℃以上高く設定し、炉の出側に向か
って段階的に設定炉温を低下させ、炉の出口前での炉の
設定温度を目的とする熱処理温度±20℃以内とするとい
うものである。
で鋼材を連続的に搬送して熱処理する場合において、鋼
材の進行方向に向かって炉の設定温度を変化させ、炉の
入り側を高温に、出側を低温に設定する技術が提案され
ている。さらにこの技術では、炉の入り側を目的とする
熱処理温度より200℃以上高く設定し、炉の出側に向か
って段階的に設定炉温を低下させ、炉の出口前での炉の
設定温度を目的とする熱処理温度±20℃以内とするとい
うものである。
【０００４】また、特開平4-358022号公報記載の技術の
ように温度上昇速度を大きくとることで能率を上げる方
法もあった。また、この技術は、焼戻し中の昇温速度を
1℃／秒以上とすることにより、昇温中における転位の
回復、組織・析出物の粗大化、固溶炭素原子の析出を防
止し、強度、靱性を高めることができるというものであ
る。
ように温度上昇速度を大きくとることで能率を上げる方
法もあった。また、この技術は、焼戻し中の昇温速度を
1℃／秒以上とすることにより、昇温中における転位の
回復、組織・析出物の粗大化、固溶炭素原子の析出を防
止し、強度、靱性を高めることができるというものであ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】熱処理炉による鋼材の
熱処理の能率を上げるためには、炉の温度を上昇せしめ
る必要がある。しかし、特開平9-256053号公報記載の技
術のように、熱処理炉による加熱は輻射によるため、加
熱速度には上限があった。例えば、1000℃の炉からの輻
射熱エネルギーは150000W/m2程度でしかなく、板厚40mm
の鋼板に対して2℃/s弱の温度上昇速度しか得られなか
った。
熱処理の能率を上げるためには、炉の温度を上昇せしめ
る必要がある。しかし、特開平9-256053号公報記載の技
術のように、熱処理炉による加熱は輻射によるため、加
熱速度には上限があった。例えば、1000℃の炉からの輻
射熱エネルギーは150000W/m2程度でしかなく、板厚40mm
の鋼板に対して2℃/s弱の温度上昇速度しか得られなか
った。
【０００６】特開平4-358022号公報記載の技術では、焼
戻し中の昇温速度を１℃／秒以上とすると言うものの、
具体的な加熱手段が開示されていない。唯一記載されて
いることは、同公報の段落００１９に、「焼戻し装置の
加熱方式は通電加熱、誘電加熱、赤外線輻射加熱、強制
対流加熱、雰囲気加熱などで所要の昇温速度が達成され
ればそのようなものでもよい」と言うことだけである。
しかし、これらの加熱方法を鋼材に適用するには、次の
ような問題がある。
戻し中の昇温速度を１℃／秒以上とすると言うものの、
具体的な加熱手段が開示されていない。唯一記載されて
いることは、同公報の段落００１９に、「焼戻し装置の
加熱方式は通電加熱、誘電加熱、赤外線輻射加熱、強制
対流加熱、雰囲気加熱などで所要の昇温速度が達成され
ればそのようなものでもよい」と言うことだけである。
しかし、これらの加熱方法を鋼材に適用するには、次の
ような問題がある。
【０００７】通電加熱は、鋼材に低電圧大電流を流すた
め、電極との接触抵抗を極力低くする必要がある。焼入
後の鋼材に電極を接触させても、鋼材表面のスケール層
のため接触抵抗が高く、急速加熱に必要な大電流が得ら
れない。
め、電極との接触抵抗を極力低くする必要がある。焼入
後の鋼材に電極を接触させても、鋼材表面のスケール層
のため接触抵抗が高く、急速加熱に必要な大電流が得ら
れない。
【０００８】誘電加熱は、交番電界内に誘電体を置き、
誘電体内部の電気双極子を振動させて発生する熱を利用
する加熱方法である。従って、一般に木材、布、紙、プ
ラスチック等の絶縁体の加熱に用いられることが多く、
金属等には用いられない。
誘電体内部の電気双極子を振動させて発生する熱を利用
する加熱方法である。従って、一般に木材、布、紙、プ
ラスチック等の絶縁体の加熱に用いられることが多く、
金属等には用いられない。
【０００９】赤外線輻射加熱は、線状の熱源からの輻射
熱を直接および凹面の反射鏡で集光させて、被加熱物に
照射して加熱する方式で、通常規模では試験片の加熱等
に利用する程度が限度である。
熱を直接および凹面の反射鏡で集光させて、被加熱物に
照射して加熱する方式で、通常規模では試験片の加熱等
に利用する程度が限度である。
【００１０】強制対流加熱は、被加熱物に高温ガスを吹
き付けて加熱する方式で、高温ガス用のブロワ等、耐熱
性の高い機器を装備する必要がある。そのため、耐火物
や耐熱金属の使用その他、設備コストが高くなる。
き付けて加熱する方式で、高温ガス用のブロワ等、耐熱
性の高い機器を装備する必要がある。そのため、耐火物
や耐熱金属の使用その他、設備コストが高くなる。
【００１１】雰囲気加熱は、通常の加熱炉がこれに該当
しており、雰囲気ガスを別のガスに換えたところで、加
熱能力が飛躍的に増加するとは考えにくく、急速加熱は
困難と言える。
しており、雰囲気ガスを別のガスに換えたところで、加
熱能力が飛躍的に増加するとは考えにくく、急速加熱は
困難と言える。
【００１２】この発明は、上記のような問題を解決する
ためになされたもので、厚鋼板等の鋼材の加熱速度を高
め、熱処理能率を上げるとともに、熱処理による残留応
力を低減する鋼材の熱処理方法および熱処理装置を提供
することを目的とする。さらに、圧延ライン上で効率的
に熱処理を行う熱処理装置を提供することを目的とす
る。
ためになされたもので、厚鋼板等の鋼材の加熱速度を高
め、熱処理能率を上げるとともに、熱処理による残留応
力を低減する鋼材の熱処理方法および熱処理装置を提供
することを目的とする。さらに、圧延ライン上で効率的
に熱処理を行う熱処理装置を提供することを目的とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前述の課題は次の発明に
より解決される。
より解決される。
【００１４】その発明は、鋼材の熱処理方法において、
誘導加熱、レーザ加熱、およびプラズマ加熱の内１種以
上の加熱方法により、鋼材を2℃/s以上の加熱速度で急
速加熱することを特徴とする鋼材の熱処理方法である。
誘導加熱、レーザ加熱、およびプラズマ加熱の内１種以
上の加熱方法により、鋼材を2℃/s以上の加熱速度で急
速加熱することを特徴とする鋼材の熱処理方法である。
【００１５】この発明は、鋼材を誘導加熱、レーザ加
熱、又はプラズマ加熱により、2℃/s以上の加熱速度で
急速加熱する。このように加熱速度を2℃/s以上とする
ことにより、例えば焼戻し処理の場合、数分間で加熱す
ることが可能となる。このため、圧延ピッチと同程度の
能率で熱処理できるため、圧延ライン上に熱処理装置を
設置して効率的に大量の熱処理を行うことが出来る。た
とえば、圧延後、加速冷却装置により焼入れを行った鋼
材をライン上で焼戻し熱処理することが可能となる。ま
た、2℃/s以上の加熱速度で急速加熱することにより、
後述のように、熱処理後の鋼材を切断した際の曲がりを
減少させることができる。
熱、又はプラズマ加熱により、2℃/s以上の加熱速度で
急速加熱する。このように加熱速度を2℃/s以上とする
ことにより、例えば焼戻し処理の場合、数分間で加熱す
ることが可能となる。このため、圧延ピッチと同程度の
能率で熱処理できるため、圧延ライン上に熱処理装置を
設置して効率的に大量の熱処理を行うことが出来る。た
とえば、圧延後、加速冷却装置により焼入れを行った鋼
材をライン上で焼戻し熱処理することが可能となる。ま
た、2℃/s以上の加熱速度で急速加熱することにより、
後述のように、熱処理後の鋼材を切断した際の曲がりを
減少させることができる。
【００１６】加熱方法には、誘導加熱、レーザ加熱、又
はプラズマ加熱のいずれかの方法を用いればよいが、こ
れらを組合わせて用いることもできる。
はプラズマ加熱のいずれかの方法を用いればよいが、こ
れらを組合わせて用いることもできる。
【００１７】この発明において、誘導加熱、レーザ加
熱、およびプラズマ加熱の内１種以上の方法により、鋼
材の表層部を2℃/s以上の加熱速度で急速加熱する鋼材
の熱処理方法とすることもできる。
熱、およびプラズマ加熱の内１種以上の方法により、鋼
材の表層部を2℃/s以上の加熱速度で急速加熱する鋼材
の熱処理方法とすることもできる。
【００１８】この発明は、鋼材の表層を内部より予め定
めた所定の温度以上の温度に加熱する。これは、レーザ
加熱、およびプラズマ加熱の場合は、表層から加熱する
ので容易に実現できる。誘導加熱の場合は、ソレノイド
型コイルを用いて、鋼材の板厚に応じて誘導加熱の浸透
深さを調整することにより実施することができる。
めた所定の温度以上の温度に加熱する。これは、レーザ
加熱、およびプラズマ加熱の場合は、表層から加熱する
ので容易に実現できる。誘導加熱の場合は、ソレノイド
型コイルを用いて、鋼材の板厚に応じて誘導加熱の浸透
深さを調整することにより実施することができる。
【００１９】この熱処理方法により、鋼材表層部に内部
と異なる熱履歴を付与すること、あるいは鋼材表層部の
到達温度を鋼材内部の到達温度より高く設定することが
できる。例えば、加速冷却により表層が硬化した鋼材の
硬度の均一化や鋼材表層のみの軟化等、鋼材板厚方向の
硬度調整を行うことができる。
と異なる熱履歴を付与すること、あるいは鋼材表層部の
到達温度を鋼材内部の到達温度より高く設定することが
できる。例えば、加速冷却により表層が硬化した鋼材の
硬度の均一化や鋼材表層のみの軟化等、鋼材板厚方向の
硬度調整を行うことができる。
【００２０】この発明においては、更に表層部を板厚中
央部より0.5℃/s以上高い加熱速度で急速加熱すること
もできる。
央部より0.5℃/s以上高い加熱速度で急速加熱すること
もできる。
【００２１】この発明は、熱処理後の鋼材を切断した際
の残留応力による曲がりを減少させる方法を検討する中
で得られた知見に基づいている。それは、鋼材表層部と
板厚中央部の加熱速度の差がある程度大きい場合、上記
の鋼材の曲がりが低下するということである。加熱速度
の差としては、後述のように0.5℃/s以上とすることに
より、急速加熱を行わなかった場合と比べて、曲がりを
大幅に縮小することができる。
の残留応力による曲がりを減少させる方法を検討する中
で得られた知見に基づいている。それは、鋼材表層部と
板厚中央部の加熱速度の差がある程度大きい場合、上記
の鋼材の曲がりが低下するということである。加熱速度
の差としては、後述のように0.5℃/s以上とすることに
より、急速加熱を行わなかった場合と比べて、曲がりを
大幅に縮小することができる。
【００２２】以上の鋼材の熱処理方法を実現するための
熱処理装置の発明は、次のようになる。その発明は、鋼
材の熱処理装置において、誘導加熱手段、レーザ加熱手
段、およびプラズマ加熱手段の内１種以上の加熱手段を
備え、かつこの加熱手段は鋼材を2℃/s以上の加熱速度
で急速加熱する能力を有することを特徴とする鋼材の熱
処理装置である。
熱処理装置の発明は、次のようになる。その発明は、鋼
材の熱処理装置において、誘導加熱手段、レーザ加熱手
段、およびプラズマ加熱手段の内１種以上の加熱手段を
備え、かつこの加熱手段は鋼材を2℃/s以上の加熱速度
で急速加熱する能力を有することを特徴とする鋼材の熱
処理装置である。
【００２３】この発明において、誘導加熱手段として
は、ソレノイド型のコイルを用いることができる。ソレ
ノイド型誘導加熱では、50Hz以上、望ましくは1000Hz以
上の周波数とし、その投入電力がコイル内の加熱される
範囲にある鋼材の質量M[kg]に対して、少なくとも750×
M[W]以上の出力で加熱することで実現できる。たとえ
ば、25mmt×4000mmW×1000mmLでは588kW以上の出力とす
ればよい。
は、ソレノイド型のコイルを用いることができる。ソレ
ノイド型誘導加熱では、50Hz以上、望ましくは1000Hz以
上の周波数とし、その投入電力がコイル内の加熱される
範囲にある鋼材の質量M[kg]に対して、少なくとも750×
M[W]以上の出力で加熱することで実現できる。たとえ
ば、25mmt×4000mmW×1000mmLでは588kW以上の出力とす
ればよい。
【００２４】レーザー加熱、プラズマ加熱の場合は、加
熱設備で熱を加える領域の鋼材の質量M[kg]に対して、
加熱の熱エネルギーが750×M[W]以上になるような加熱
を行うことで実現される。これは、厚さH（m）に比べ幅
W（m）が充分に大きい板状の鋼材であれば、5890000×H
[W/m2]の熱流束に相当し、板厚40mmの場合で235600[W/m
2]と輻射による加熱よりも大きなエネルギーを与えるこ
とに相当する。
熱設備で熱を加える領域の鋼材の質量M[kg]に対して、
加熱の熱エネルギーが750×M[W]以上になるような加熱
を行うことで実現される。これは、厚さH（m）に比べ幅
W（m）が充分に大きい板状の鋼材であれば、5890000×H
[W/m2]の熱流束に相当し、板厚40mmの場合で235600[W/m
2]と輻射による加熱よりも大きなエネルギーを与えるこ
とに相当する。
【００２５】また、鋼材の熱処理装置において、ソレノ
イド型誘導加熱手段、レーザ加熱手段、およびプラズマ
加熱手段の内１種以上の加熱手段を備え、かつこの加熱
手段は鋼材表層部を2℃/s以上の加熱速度で急速加熱す
る能力を有することを特徴とする鋼材の熱処理装置とす
ることもできる。
イド型誘導加熱手段、レーザ加熱手段、およびプラズマ
加熱手段の内１種以上の加熱手段を備え、かつこの加熱
手段は鋼材表層部を2℃/s以上の加熱速度で急速加熱す
る能力を有することを特徴とする鋼材の熱処理装置とす
ることもできる。
【００２６】この発明において、誘導加熱手段を用いる
場合は、ソレノイド型のコイルを用いることにより、鋼
材表層部の加熱速度を高くすることができる。レーザ加
熱手段、およびプラズマ加熱手段を用いる場合は、いず
れも鋼材表層部から加熱するので、鋼材表層部の加熱速
度が高くなる。鋼材表層部の加熱速度を2℃/s以上とす
ることは、誘導加熱手段を用いる場合は浸透深さと投入
電力の調節により設定可能であり、レーザ加熱手段又は
プラズマ加熱手段を用いる場合はそれぞれ必要な投入電
力の確保により設定可能である。
場合は、ソレノイド型のコイルを用いることにより、鋼
材表層部の加熱速度を高くすることができる。レーザ加
熱手段、およびプラズマ加熱手段を用いる場合は、いず
れも鋼材表層部から加熱するので、鋼材表層部の加熱速
度が高くなる。鋼材表層部の加熱速度を2℃/s以上とす
ることは、誘導加熱手段を用いる場合は浸透深さと投入
電力の調節により設定可能であり、レーザ加熱手段又は
プラズマ加熱手段を用いる場合はそれぞれ必要な投入電
力の確保により設定可能である。
【００２７】浸透深さは、板厚に応じて周波数を調節す
ることにより、所望の値に制御できる。例えば、板厚12
mm未満では周波数を1KHzにすることで、表層2mm部分が
急速加熱され、板厚12mm以上では周波数を50KHzとする
ことで、表層4mm部分が急速加熱される。
ることにより、所望の値に制御できる。例えば、板厚12
mm未満では周波数を1KHzにすることで、表層2mm部分が
急速加熱され、板厚12mm以上では周波数を50KHzとする
ことで、表層4mm部分が急速加熱される。
【００２８】更にこの発明においては、加熱手段は鋼材
表層部を板厚中央部より0.5℃/s以上高い加熱速度で急
速加熱する能力を有する鋼材の熱処理装置とすることも
できる。
表層部を板厚中央部より0.5℃/s以上高い加熱速度で急
速加熱する能力を有する鋼材の熱処理装置とすることも
できる。
【００２９】この発明において、鋼材表層部の加熱速度
を板厚中央部より0.5℃/s以上高くすることは、誘導加
熱手段を用いる場合は鋼材の板厚に応じて浸透深さを調
整可能にしておけば実現可能である。レーザ加熱手段又
はプラズマ加熱手段を用いる場合は、それぞれ投入電力
の確保により、鋼材表層部を板厚中央部より0.5℃/s以
上高い加熱速度とすることが可能である。
を板厚中央部より0.5℃/s以上高くすることは、誘導加
熱手段を用いる場合は鋼材の板厚に応じて浸透深さを調
整可能にしておけば実現可能である。レーザ加熱手段又
はプラズマ加熱手段を用いる場合は、それぞれ投入電力
の確保により、鋼材表層部を板厚中央部より0.5℃/s以
上高い加熱速度とすることが可能である。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の手段を図１に従って説明
する。熱間圧延機１によって熱間圧延を施した鋼材２に
対し水冷装置３による焼き入れ処理を施した後、誘導加
熱装置４によって焼戻し等の熱処理を行う。このとき、
鋼材の温度を測定する温度計５の情報を利用して、誘導
加熱装置の出力を調整したり、鋼板の通過速度を調整す
るなどの制御を施すことができる。なお、誘導加熱装置
は、１台ではなく、直列に複数台配置して、所定の温度
まで段階的に加熱することが望ましい。
する。熱間圧延機１によって熱間圧延を施した鋼材２に
対し水冷装置３による焼き入れ処理を施した後、誘導加
熱装置４によって焼戻し等の熱処理を行う。このとき、
鋼材の温度を測定する温度計５の情報を利用して、誘導
加熱装置の出力を調整したり、鋼板の通過速度を調整す
るなどの制御を施すことができる。なお、誘導加熱装置
は、１台ではなく、直列に複数台配置して、所定の温度
まで段階的に加熱することが望ましい。
【００３１】また、誘導加熱装置は図２に示すように、
ソレノイド型の装置を使用することができる。
ソレノイド型の装置を使用することができる。
【００３２】
【実施例】本発明の実施例を小型の実験装置を用いた実
験結果によって示す。厚さ40mmの試験片を10mmまで熱間
圧延した後、意図的に冷却が不均一になるように冷却水
量密度を不均一にした焼き入れを行った。次いで、630
℃の加熱炉に入れることによる熱処理、あるいはソレノ
イド型の誘導加熱装置を用いて630℃まで加熱して保持
する熱処理を行った。なお、ここでは、誘導加熱装置内
に鋼材を往復動させることで、鋼材の連続熱処理のシミ
ュレーションを行った。
験結果によって示す。厚さ40mmの試験片を10mmまで熱間
圧延した後、意図的に冷却が不均一になるように冷却水
量密度を不均一にした焼き入れを行った。次いで、630
℃の加熱炉に入れることによる熱処理、あるいはソレノ
イド型の誘導加熱装置を用いて630℃まで加熱して保持
する熱処理を行った。なお、ここでは、誘導加熱装置内
に鋼材を往復動させることで、鋼材の連続熱処理のシミ
ュレーションを行った。
【００３３】熱処理の効果は、鋼材を切断した後の試験
片の曲がり量を、熱処理しなかった場合の曲がり量で除
した値、即ち曲がり量比で評価した。熱処理の結果を表
１に示す。
片の曲がり量を、熱処理しなかった場合の曲がり量で除
した値、即ち曲がり量比で評価した。熱処理の結果を表
１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１に示すように、加熱炉による温度上昇
速度（加熱速度）は1.1℃/sであった。これに対して、
誘導加熱装置による場合は、1.1〜102℃/sであり、これ
は、鋼材が誘導加熱装置を通過する瞬間に1〜100℃/sの
温度上昇速度となるように調整することにより達成され
た。このように、ソレノイド型誘導加熱装置の場合、電
力の調節により従来の加熱炉に比べて加熱速度が各段に
大きくなり、熱処理能率が向上する。なお、ソレノイド
型誘導加熱では表層部から加熱されるので、表層部と内
部は温度差がある状態で温度が上昇する。
速度（加熱速度）は1.1℃/sであった。これに対して、
誘導加熱装置による場合は、1.1〜102℃/sであり、これ
は、鋼材が誘導加熱装置を通過する瞬間に1〜100℃/sの
温度上昇速度となるように調整することにより達成され
た。このように、ソレノイド型誘導加熱装置の場合、電
力の調節により従来の加熱炉に比べて加熱速度が各段に
大きくなり、熱処理能率が向上する。なお、ソレノイド
型誘導加熱では表層部から加熱されるので、表層部と内
部は温度差がある状態で温度が上昇する。
【００３６】表１に示す結果の内、保持時間が20分の場
合について、温度上昇速度と曲がり量比の関係をまとめ
て、図３に示す。温度上昇速度の増加に伴い、曲がり量
比が低下しており、特に、温度上昇速度が2℃/s以上に
なるとこの傾向が顕著である。この温度上昇速度の効果
は、誘導加熱装置を通過するような短時間の繰り返しに
よる加熱であっても有効であった。なお、この実施例で
は誘導加熱装置を用いたが、レーザ加熱手段やプラズマ
加熱手段を用いて表層を強く加熱してもよい。
合について、温度上昇速度と曲がり量比の関係をまとめ
て、図３に示す。温度上昇速度の増加に伴い、曲がり量
比が低下しており、特に、温度上昇速度が2℃/s以上に
なるとこの傾向が顕著である。この温度上昇速度の効果
は、誘導加熱装置を通過するような短時間の繰り返しに
よる加熱であっても有効であった。なお、この実施例で
は誘導加熱装置を用いたが、レーザ加熱手段やプラズマ
加熱手段を用いて表層を強く加熱してもよい。
【００３７】表層と内部に温度上昇速度差を付けたソレ
ノイド型誘導加熱を行った場合、残留応力が低減するの
は表層と内部の温度差によると推測される。この温度差
により、表層は膨張するため圧縮応力が働く。この圧縮
応力により表層に微弱な降伏作用を生じ、残留応力の低
減の効果が得られると考えられる。
ノイド型誘導加熱を行った場合、残留応力が低減するの
は表層と内部の温度差によると推測される。この温度差
により、表層は膨張するため圧縮応力が働く。この圧縮
応力により表層に微弱な降伏作用を生じ、残留応力の低
減の効果が得られると考えられる。
【００３８】この観点から、表層と内部の温度上昇速度
の差を熱伝導計算により求めた。その結果を図４に示
す。この図より、温度上昇速度差が0.5℃/s以上の領域
で、上記の熱処理の効果（曲がりの低減）が得られるこ
とがわかった。
の差を熱伝導計算により求めた。その結果を図４に示
す。この図より、温度上昇速度差が0.5℃/s以上の領域
で、上記の熱処理の効果（曲がりの低減）が得られるこ
とがわかった。
【００３９】このように、従来より大きな温度上昇速度
を瞬間的にかつ繰り返して与えることにより、特に鋼材
の形状について、従来よりも良好な熱処理結果を得るこ
とができた。また、表層部に大量の熱を与えるソレノイ
ド型誘導加熱などの手段により、表層と内部の温度差を
付けることにより、より高い熱処理結果（残留応力の低
減）を得ることができた。
を瞬間的にかつ繰り返して与えることにより、特に鋼材
の形状について、従来よりも良好な熱処理結果を得るこ
とができた。また、表層部に大量の熱を与えるソレノイ
ド型誘導加熱などの手段により、表層と内部の温度差を
付けることにより、より高い熱処理結果（残留応力の低
減）を得ることができた。
【００４０】
【発明の効果】本発明により、鋼材を急速加熱すること
で、熱処理能率が大幅に向上し、圧延ライン上でのイン
ライン熱処理が可能となる。また、鋼材表面を急速加熱
することで、鋼板の残留応力を除去し、鋼材切断後の曲
がり量を低減することが可能である。
で、熱処理能率が大幅に向上し、圧延ライン上でのイン
ライン熱処理が可能となる。また、鋼材表面を急速加熱
することで、鋼板の残留応力を除去し、鋼材切断後の曲
がり量を低減することが可能である。
【図１】本発明の実施の形態を示す図。
【図２】誘導加熱装置（ソレノイド型）を示す図。
【図３】温度上昇速度と曲がり量比の関係を示す図。
【図４】表層部と内部の温度上昇速度の差が曲がり量比
に及ぼす影響を示す図。
に及ぼす影響を示す図。
【符号の説明】 １ 熱間圧延機 ２ 鋼材 ３ 水冷装置 ４ 誘導加熱装置 ５ 温度計 ６ コイル ７ 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２１Ｄ 1/42 Ｃ２１Ｄ 1/42 Ｍ 8/02 8/02 Ａ (72)発明者 多賀根 章 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 関根 宏 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 渡辺 厚 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K032 BA01 CB02 CF02
Claims (6)
- 【請求項１】 熱間圧延完了後の鋼材の熱処理方法にお
いて、誘導加熱、レーザ加熱、およびプラズマ加熱の内
１種以上の加熱方法により、鋼材を2℃/s以上の加熱速
度で急速加熱することを特徴とする鋼材の熱処理方法。 - 【請求項２】 熱間圧延完了後の鋼材の熱処理方法にお
いて、誘導加熱、レーザ加熱、およびプラズマ加熱の内
１種以上の加熱方法により、鋼材の表層部を2℃/s以上
の加熱速度で急速加熱することを特徴とする鋼材の熱処
理方法。 - 【請求項３】 表層部を板厚中央部より0.5℃/s以上高
い加熱速度で急速加熱することを特徴とする請求項２記
載の鋼材の熱処理方法。 - 【請求項４】 熱間圧延機の後面のライン上に設置され
た鋼材の熱処理装置において、誘導加熱手段、レーザ加
熱手段、およびプラズマ加熱手段の内１種以上の加熱手
段を備え、かつこの加熱手段は鋼材を2℃/s以上の加熱
速度で急速加熱する能力を有することを特徴とする鋼材
の熱処理装置。 - 【請求項５】 熱間圧延機の後面のライン上に設置され
た鋼材の熱処理装置において、ソレノイド型誘導加熱手
段、レーザ加熱手段、およびプラズマ加熱手段の内１種
以上の加熱手段を備え、かつこの加熱手段は鋼材表層部
を2℃/s以上の加熱速度で急速加熱する能力を有するこ
とを特徴とする鋼材の熱処理装置。 - 【請求項６】 加熱手段は鋼材表層部を板厚中央部より
0.5℃/s以上高い加熱速度で急速加熱する能力を有する
ことを特徴とする請求項５記載の鋼材の熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001369723A JP3820974B2 (ja) | 2000-12-04 | 2001-12-04 | 鋼材の熱処理方法および熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-368322 | 2000-12-04 | ||
| JP2000368322 | 2000-12-04 | ||
| JP2001369723A JP3820974B2 (ja) | 2000-12-04 | 2001-12-04 | 鋼材の熱処理方法および熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002235112A true JP2002235112A (ja) | 2002-08-23 |
| JP3820974B2 JP3820974B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=26605171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001369723A Expired - Lifetime JP3820974B2 (ja) | 2000-12-04 | 2001-12-04 | 鋼材の熱処理方法および熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3820974B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008184636A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Jfe Steel Kk | 厚鋼板の切断方法 |
| CN105648156A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-06-08 | 乐山天华机械制造有限公司 | 一种铬钼钒钢的热处理方法 |
| JP2019500492A (ja) * | 2015-11-06 | 2019-01-10 | サフラン | 軸対称部品内に構造的勾配を有する微細構造を生成する装置 |
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-
2001
- 2001-12-04 JP JP2001369723A patent/JP3820974B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP3820974B2 (ja) | 2006-09-13 |
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