JP2005240077A - 高強度冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】形状安定性に優れ、機械的強度のバラツキの少ない高強度冷延鋼板を製造する。
【解決手段】焼入れ手段を有する連続焼鈍設備で冷延鋼板の焼入れを行なうに際して、予め鋼板の板厚、炭素含有量、リン含有量、焼入れ開始温度、焼入れ停止温度および焼入れ後の焼戻し温度を考慮して、目標引張強度に応じて焼入れ開始温度を算出し、求めた焼入れ開始温度で焼入れする高強度冷延鋼板を製造する方法において、前記焼入れ手段を構成する焼入れ媒体の温度が所望の焼入れ停止温度以下の略一定値となるように制御しながら焼入れを行うことを特徴とする高強度冷延鋼板の製造方法。
【選択図】図１

Description

この発明は、高強度冷延鋼板の製造方法、特に焼入れ後の形状が安定し、かつ機械的強度のバラツキも少ない高強度冷延鋼板の製造方法に関する。

連続焼鈍により高強度冷延鋼板を製造するに際して、強度のバラツキが少ない高強度冷延鋼板を製造する従来の製造方法としては、次のような製造方法がある。焼入れ手段を有する連続焼鈍設備を用いて高強度冷延鋼板を製造する方法において、予め鋼板の板厚、炭素含有量、リン含有量、焼入れ開始温度、焼入れ停止温度および焼入れ後の焼戻し温度を考慮して、目標引張強度に応じて焼入れ開始温度を算出し、求めた焼入れ開始温度で焼入れする（特許文献１参照。）。

上述した高強度冷延鋼板の製造方法を実施する場合には、一例として、図２に示すような連続焼鈍設備が使用される。図は連続焼鈍設備の炉内全体図を示すものであるが、この炉の内部は鋼板２１の進入する方向から順に、直火帯２２、均熱帯２３、水焼入れセクション２４、冷却帯２５、焼戻しセクション２６および急冷帯２７に分かれている。

そして、水焼入れセクション２４には、鋼板２１の焼入れ開始温度を調整する調整用ブロア−２８、鋼板２１の焼入れ開始温度を測定する温度計２９および水を充填した水焼入れ水槽３０が配置され、焼戻しセクション２６には、鋼板２１の温度を所定の焼戻し温度まで上昇させるための誘導加熱装置３１、ラジアントチュ−ブ３２およびク−ラ−３３が設置されている。

前記水焼入れセクション２４においては、水を充填した水焼入れ水槽３０の中に、直火帯２２および均熱帯２３で加熱された鋼板２１を浸漬させることで、鋼板２１の焼入れ（水焼入れという）を行う。水焼入れ前の鋼板２１の温度は、前記調整用ブロア−２８のガスジェット風量を調整することにより、短時間で所定の温度となるように制御される。

また、前記焼戻しセクション２６においては、前記水焼入れセクション２４および冷却帯２５を通過した水焼入れ後の鋼板２１の温度を、通過する誘導加熱装置３１の通電量を変化させたり、ラジアントチュ−ブ３２内のガス量を増減させたり、ク−ラ−３３の風量を調節したりすることにより、所定の焼戻し温度とした上で焼戻しする。

なお、前記水焼入れ水槽３０への水の供給は、図３に示すような水焼入れ設備により行われる。この水焼入れ設備は、前記水焼入れ水槽３０と、水焼入れ水槽３０で使用され温度が上昇した水を戻す循環タンク４１と、温度が上昇した水を所定の温度まで冷却する冷却塔４２とから構成され、冷却塔４２で冷却された水は再び水焼入れ水槽３０に送られ、循環使用されるようになっている。
特開２００３−２７７８３２号公報。

しかしながら、上述した従来の高強度冷延鋼板の製造方法には、次のような問題点があった。
（１）水焼入れを行う水は、水温にかかわらず、ある一定量を単純に循環使用するので、鋼板の通過量の変動により、冷却能力が足りなくなると水温が上昇し、冷却能力が余ると水温が下がる。また、季節によっても水温が変動する。
（２）水焼入れでは、焼入れ時の熱収縮歪とオーステナイトからマルテンサイトへの変態の膨張歪が複雑に干渉しあうことにより、鋼板幅方向に反りが発生する。その際、上記のように水温が変動すると、冷却速度が変化することから、これらの歪の影響が変化し、反り量が一定とはならない。その結果、炉内において蛇行が発生し、操業を安定して行うことが困難になる。
（３）蛇行の発生を防止するため、反りを前提としたロ−ルクラウンにしておくと、逆に幅方向の形状の平坦な鋼板が来たときに絞りが発生する。
（４）調質圧延により形状を矯正しようとしても、反りが長手方向で一定ではないので、一定した形状の最終製品を得ることが難しい。
（５）焼入れ開始温度を算出するための温度算出式を作成する際に、温度算出にかかわる各因子の影響を調べるためには、大量のデ−タが必要となる。そして、季節によっても変動する水温のデ−タ採取には半年から１年程度の期間が必要になる。したがって、新鋼種の製品を製造する場合にも、新鋼種についての製造デ−タを大量に採取する必要があり、その期間は機械的強度のバラツキを抑制することは不可能である。

この発明は、従来技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、焼入れ後の形状が安定し、かつ機械的強度のバラツキも少ない高強度冷延鋼板の製造方法を提供することを目的としている。

この発明に係る高強度冷延鋼板の製造方法は、焼入れ手段を有する連続焼鈍設備を用いて高強度冷延鋼板を製造する方法において、前記焼入れ手段を構成する焼入れ媒体の温度が所望の焼入れ停止温度以下の略一定値となるように制御しながら焼入れを行うものである。

また、前記焼入れ媒体は水であり、該水の水温を６０℃以下となるように制御しながら焼入れを行うものである。

また、焼入れ手段を有する連続焼鈍設備で高強度冷延鋼板の焼入れを行なうに際して、予め鋼板の板厚、炭素含有量、リン含有量、焼入れ開始温度、焼入れ停止温度および焼入れ後の焼戻し温度を考慮して、目標引張強度に応じて焼入れ開始温度を算出し、求めた焼入れ開始温度で焼入れする高強度冷延鋼板を製造する方法において、前記焼入れ手段を構成する焼入れ媒体の温度が所望の焼入れ停止温度以下の略一定値となるように制御しながら焼入れを行うものである。

発明者等は、焼入れ手段を有する連続焼鈍設備を用いて高強度冷延鋼板を製造するときに、水焼入れを行う水の水温が、製造される高強度冷延鋼板の形状安定性や強度のバラツキに対して、どのような影響を及ぼすかを種々の調査結果を基に鋭意検討した。その結果、以下のような知見を得ることができた。
（１）水焼入れを行う場合、図４に示すように、６０キロハイテン、１２０キロハイテンとも、水温が６０℃を超えると鋼板表面の冷却が不十分で焼入れ不足となり、目的の材料強度が得られない。このため、水焼入れにおける水の温度は６０℃以下に制御することが望ましい。
（２）水焼入れを行う場合、例えば１２０キロハイテンの場合、図５に示すように、鋼板の反りに及ぼす水温の依存度は約０．３ｍｍ／℃もあり、水温が５０℃変動すると鋼板の反りは１５ｍｍも変動してしまう。このような傾向は、１２０キロハイテン程ではないにしても、６０キロハイテンにも認められる。

したがって、鋼板の反り量の変動を小さく抑えるためには、水温の変動を小さく抑える必要がある。
（３）水温が４０℃未満であると、高強度冷延鋼板のうちでも、図５に示す１２０キロハイテンのように、特に超高強度冷延鋼板といわれる１００キロ以上のハイテンは、熱収縮歪、変態膨張歪が大きいために反りの大きい形状となる。よって、調質圧延後により良い形状の鋼板（例えば反り２０ｍｍ以下）を得るためには４０℃以上で水焼入れを行うことが望ましい。

したがって、本発明に係る高強度冷延鋼板の製造方法においては、水焼入れ時の水温を６０℃以下となるように制御しながら焼入れを行い目的の材料強度を得るとともに、その温度範囲内において略一定値とすることにより反り量のバラツキを抑え、形状安定性の向上を図るようにした。特に、１００キロハイテン以上の超高強度冷延鋼板の製造においては、反り量を小さく抑えるために、水温を４０〜６０℃の範囲となるように制御しながら焼入れを行うことが望ましい。

この発明により、目的の材料強度を確保しつつ焼入れ後の鋼板の形状安定性を高めることができるので、鋼板の炉内での蛇行を抑制することができるとともに、調質圧延後の最終製品の形状を安定して向上させることができる。

また、従来の最適焼入れ温度算出による鋼板の引張強度の変動の抑制を合わせて行なうことにより、より強度のバラツキを抑えることができる。

本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態に係る高強度冷延鋼板の製造方法において使用する連続焼鈍設備は、水焼入れ設備を除いて図２で示した連続焼鈍設備と構成が同一であり、本実施形態の高強度冷延鋼板の製造方法も、水焼入れ方法を除いて従来の製造方法と同一であるので、これらの説明は省略して、水焼入れ設備および水焼入れ設備による水焼入れ方法について説明する。

図１は、本発明の高強度冷延鋼板の製造方法に適用する水焼入れ設備の構成の一例を示す図である。この水焼入れ設備は、水焼入れ水槽１０で使用され温度が上昇した水を戻すための循環タンク１と、循環タンク１に戻された水を冷却するための冷却塔２と、水焼入れ水槽１０に供給される水の温度を測定する温度計３と、前記循環タンク１から前記冷却塔２に送る水の流量を調節するための流量調節弁４および制御装置５とから構成されている。

この水焼入れ設備において、水焼入れ水槽１０に供給される水の水温を略一定値とする方法について説明すると、次のとおりである。なお、本発明で言う「水温を略一定値とする」とは、±５℃の許容範囲を有することを意味する。水温が±５℃変動しても、反り量の変動としては±１．５ｍｍ程度であり、調質圧延前の反り量としてはほぼ一定とみなせるからである。

水焼入れ水槽１０で鋼板の水焼入れに使用された水は、配管６を通って循環タンク１に戻される。そして、循環タンク１から配管７を通って冷却塔２に送られ所定の水温まで冷却される。冷却塔２で冷却された水は、配管８を通って再び循環タンク１に戻され、配管９を通って水焼入れ水槽１０に循環供給される。

配管９の途中には、水の温度を測定する温度計３が設けられており、常時水の温度が測定されている。測定された水の温度信号は制御装置５に送られ、制御装置５に予め設定されている許容温度と比較される。

測定した水の温度が許容温度を外れている場合には、制御装置５の信号により配管７の途中に設けられた流量調節弁４の開度が調整される。すなわち、水の温度が許容温度の上限を外れている場合には、流量調節弁４の開度が大きくなるように調整され、水の温度が許容温度の下限を外れている場合には、流量調節弁４の開度が小さくなるように調整される。

上述のようにして、流量調節弁４の開度が調整されることにより、温度計３で測定される水の温度は許容温度に近づいていくので、水焼入れ水槽１０には常時一定温度範囲の水が供給される。

このように、本発明の高強度冷延鋼板の製造方法においては、常時一定温度範囲の水が供給される水焼入れ水槽１０で水焼入れを行なうので、形状安定性に優れた高強度冷延鋼板を製造することができる。

また、特許文献１に記載されている方法のように予め鋼板の板厚、炭素含有量、リン含有量、焼入れ開始温度、焼入れ停止温度および焼入れ後の焼戻し温度を考慮して、目標引張強度に応じて焼入れ開始温度を算出し、求めた焼入れ開始温度で焼入れする高強度冷延鋼板を製造する場合においては、焼入れ開始温度を算出するための温度算出式を作成する際に、温度算出にかかわる各因子の影響を調べる必要がある。本実施形態では、季節にかかわらず水焼入れ水槽１０の水温を一定温度範囲に維持し、これらのデ−タを短期間で採取する。これにより、より品質の安定した高強度冷延鋼板を製造することができる。

本発明の高強度冷延鋼板の製造方法の効果を確認するため、焼入れに給される水の水温を、前記図１に示す水焼入れ設備により５０℃±５℃に制御しながら、板厚１．２ｍｍ、幅９１４ｍｍの１２０キロハイテンについての焼入れ試験を行ない、焼入れ後および調質圧延後のそれぞれの反り量を調査し、従来の焼入れに給される水の水温を制御しない場合（水温の変動範囲は１５℃〜５０℃）と比較した。その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、従来は焼入れ後の反りのバラツキが大きいために調質圧延条件が安定せず、調質圧延後の反りも大きかったが、本発明の高強度冷延鋼板の製造方法により、焼入れ後の反りのバラツキが小さくなり、したがって調質圧延条件の設定が容易となって調質圧延後の反りは大幅に小さくなっており、本発明により大きな効果が得られることが分かる。

本発明の高強度冷延鋼板の製造方法に適用する水焼入れ設備の構成の一例を示す図である。 高強度冷延鋼板の製造に使用される連続焼鈍設備の炉内全体図である。 従来の高強度冷延鋼板の製造に使用される水焼入れ設備を示す図である。 水焼入れ設備の水温と高強度冷延鋼板のＴＳ（引張強度）との関係を示すグラフである。 水焼入れ設備の水温と高強度冷延鋼板の反りとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 循環タンク
２ 冷却塔
３ 温度計
４ 流量調節弁
５ 制御装置
・ 配管
１０ 水焼入れ水槽

Claims (3)

1. 焼入れ手段を有する連続焼鈍設備を用いて高強度冷延鋼板を製造する方法において、前記焼入れ手段を構成する焼入れ媒体の温度が所望の焼入れ停止温度以下の略一定値となるように制御しながら焼入れを行うことを特徴とする高強度冷延鋼板の製造方法。
2. 前記焼入れ媒体は水であり、該水の水温を６０℃以下となるように制御しながら焼入れを行うことを特徴とする請求項１に記載の高強度冷延鋼板の製造方法。
3. 焼入れ手段を有する連続焼鈍設備で冷延鋼板の焼入れを行なうに際して、予め鋼板の板厚、炭素含有量、リン含有量、焼入れ開始温度、焼入れ停止温度および焼入れ後の焼戻し温度を考慮して、目標引張強度に応じて焼入れ開始温度を算出し、求めた焼入れ開始温度で焼入れする高強度冷延鋼板を製造する方法において、前記焼入れ手段を構成する焼入れ媒体の温度が所望の焼入れ停止温度以下の略一定値となるように制御しながら焼入れを行うことを特徴とする高強度冷延鋼板の製造方法。

Images