JP2005314752A

JP2005314752A - 熱処理方法

Info

Publication number: JP2005314752A
Application number: JP2004134310A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Takahashi; 伸明高橋
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】ベル型焼鈍炉において、コイルの各部が均一に降温するように構成することで、異形帯鋼の曲がり不良を抑制する。
【解決手段】圧延工程で所要形状に成形された異形帯鋼２０をロール状に巻き取ったコイル２２は、その軸線方向に多段に積み重ねた状態で、外殻をなすアウターカバー１２と内側に位置するインナーカバー１４との二重構造になったベル型焼鈍炉１０に装入されて、焼鈍処理が実施される。このとき、各コイル２２は、その上端面２２ａおよび外周面２２ｂから離間して延在するコイルカバー３０で全体が夫々覆われた状態で、焼鈍処理が実施され、焼鈍室内雰囲気に直接接触しないようになっている。
【選択図】図１

Description

この発明は、圧延工程で所要形状に成形された帯鋼をロール状に巻き取ったコイルを、熱処理炉に装入して熱処理を行なうことで、ひずみの除去および延性を改善させる熱処理方法に関するものである。

図６に示すように、例えばロール圧延工程で幅方向に板厚の厚い部分と薄い部分とが長手方向に連続的に成形された異形帯鋼(帯鋼)２０は、残留応力が存在すると共に延性に乏しくなるため、後工程において加工性が悪くなってしまう難点がある。このため、前記異形帯鋼２０をロール状に巻き取ったコイル２２について、残留応力の影響をできるだけ除去して標準状態に戻すと共に、延性を向上させて優れた加工性を得るために焼鈍処理(熱処理)が実施される。この焼鈍処理の方法としては、複数のコイル２２を段積みした状態で行なうバッチ式焼鈍炉を用いたバッチ焼鈍と、コイル２２から異形帯鋼２０を引き出して連続的に熱処理を施す連続焼鈍炉を用いた連続焼鈍とがあり、製品の用途によって使い分けがされる。このうち、バッチ焼鈍は、複数のコイル２２に対して焼鈍処理を一度に施すことができ、コストが低廉であるので広く採用されている。

バッチ式焼鈍炉としては、図４または図５の如きベル型焼鈍炉(熱処理炉)１０が一般的に用いられている(特許文献１の図３参照)。前記ベル型焼鈍炉１０は、炉の外殻を構成し、炉壁耐火物１２ａが内側に貼付けられたアウターカバー１２と、このアウターカバー１２に設けられた加熱手段である複数のバーナー１６と、該アウターカバー１２の内方に配置されたインナーカバー１４とから基本的に構成され、このインナーカバー１４に内部画成された焼鈍室１８にコイル２２が装入される。前記コイル２２は、前記焼鈍室１８の炉床１８ａに中心軸線を整列させて直接、または薄い鋼板等を介在させた状態で軸線方向に多段に積み重ねられる。そして焼鈍処理は、前記コイル２２をベル型焼鈍炉１０内で再結晶化温度まで加熱し、一定時間保持した後、該焼鈍炉１０内で一定時間かけて徐冷する。前記コイル２２が、所定の温度まで冷却されたらベル型焼鈍炉１０の外に出して常温まで冷ますことで焼鈍処理は完了する。
特開平１１−２６９５６０号公報

前記ベル型焼鈍炉１０において、焼鈍処理されたコイル２２は、徐冷過程で該コイル２２の各部で温度差が生じ、巻掛けられた異形帯鋼２０が部分的に軸方向(幅方向)に屈曲変形してしまう曲がり不良Ｆが発生してしまうことがある(図６参照)。特に、異形帯鋼２０を巻掛けたコイル２２では、幅方向に肉薄部分と肉厚部分とが形成されているため、その厚みの相違により温度差があると収縮速度が不均一になり易く、曲がり不良Ｆが顕著に発生する難点がある。しかも、前記異形帯鋼２０において、曲がってしまった部分は製品として使用できず、歩留りが悪くなってしまう。また、前記異形帯鋼２０の曲がった部分を機械的に力を加えて矯正する方法もあるが、得られた異形帯鋼２０が加工硬化してしまうため、焼鈍処理をした意味がなくなってしまう。

すなわちこの発明は、従来の技術に係る熱処理方法に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、コイルの徐冷過程において、コイルの各部を均一に降温するように構成することで、曲がり不良を抑制し得る熱処理方法を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明に係る熱処理方法は、
圧延工程を経た帯鋼のコイルを、アウターカバーとインナーカバーとからなる熱処理炉の該インナーカバー内に装入して熱処理を行なうに際し、
前記インナーカバーに装入したコイルを、金属製のコイルカバーで全体的に覆うようにしたことを特徴とする。

本発明に係る熱処理方法によれば、圧延工程を経た帯鋼のコイルについて、その全体を金属製のコイルカバーで覆った状態で熱処理を実施することで、徐冷過程において、適度に温度が保持されてコイルの各部位について均一に降温させ得るので、収縮速度の不均一に起因する帯鋼の曲がり不良を抑制することができる。従って、帯鋼について歩留りを向上し得ると共に、曲がり不良部分を矯正する必要がないから、後工程において加工硬化により加工性が阻害される虞れはない。また、コイルカバーでコイルを夫々覆うから、帯鋼の曲がり不良をより抑制し得る。更に、コイルカバーを鉄製とし、その厚みを所定範囲内に設定することで、加熱時に内部に配置されるコイルへの伝熱を妨げず、徐冷時に内部温度を適度に保持し得るから、帯鋼の曲がり不良をより好適に抑制することができる。

次に、本発明に係る熱処理方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。なお、説明の便宜上、図４または図５に示したベル型焼鈍炉１０の構成要素と同一の要素については、同一の符号を使用して詳細な説明は省略する。なお、実施例ではコイルとして、図６に示すように、圧延工程で幅方向に板厚の厚い部分と薄い部分とが長手方向に連続的に成形された異形帯鋼(帯鋼)をロール状に巻き取ったものについて説明するが、板厚が均一な帯鋼のコイルについても本発明に係る熱処理方法は適用できる。

図１に示すように、実施例の熱処理方法は、炉の外殻を構成し、加熱手段である複数のバーナー１６が配設されたアウターカバー１２と、このアウターカバー１２の内側に位置するインナーカバー１４との二重構造になったベル型焼鈍炉(熱処理炉)１０を用いて、該インナーカバー１４に内部画成された焼鈍室１８に装入された複数のコイル２２をコイルカバー３０で夫々覆った状態で焼鈍処理(熱処理)を実施するよう構成される。また、前記コイルカバー３０は金属、好適には鉄製であって、前記コイル２２の直径より大径に設定した円形の載置部３２と、この載置部３２の外周縁から軸方向へ延出し、該コイル２２の軸方向の寸法より長尺に設定した側部３４とからなり、一端が開放した肉厚な円筒状に形成されている(図２参照)。前記コイルカバー３０は、一端面を炉床１８ａに対向させた安定する状態(中心軸線を垂直にした状態)で載置されたコイル２２に対して、その開放端を下方(炉床１８ａに対向する方向)に向けて椀を伏せた如き状態で、該コイル２２の上方から被せて使用される。前記コイルカバー３０に内包されたコイル２２は、その上端面２２ａが載置部３２から所要間隔離間すると共に、該コイル２２の外周面２２ｂが前記側部３４から所要間隔離間した状態で全体的に覆われ、前記焼鈍室１８内の雰囲気(インナーカバー内雰囲気)とコイル２２とは直接接触しないようになっている。

前記コイルカバー３０は、その載置部３２に前記コイル２２および別のコイルカバー３０を載置しても変形しない充分な強度を備え、加熱に際して、該コイルカバー３０自体が歪み等の変形を生じず、その内部に収納したコイル２２に対して熱を充分伝達し得ると共に、徐冷に際して、その内部から熱を逃がさず、ある程度温度を保持し得るよう構成され、その厚みが２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度に設定されている。なお、前記コイルカバー３０の材料としては、鉄に限定されるものではなく、コイル２２およびコイルカバー３０を多段に載置した際の荷重に充分耐え得ると共に、加熱時に内部に配置されるコイル２２の加熱を妨げず、徐冷時に内部温度を適度に保持し得るものであれば、他の金属材料を採用し得る。

〔実施例の作用〕
次に、実施例に係る熱処理方法の作用について、前記ベル型焼鈍炉１０を用いた焼鈍工程の一例に沿って説明する。圧延工程で所要形状に成形された異形帯鋼２０をロール状に巻き取った各コイル２２は、前記コイルカバー３０で夫々が覆われた状態で、その軸線方向に多段に積み重ねられた状態で炉床１８ａに載置される(図２参照)。このとき、アウターカバー１２およびインナーカバー１４は取り払われており、炉床１８ａは開放された状態になっている。具体的には、前記炉床１８ａに載置した第１のコイル２２を覆う第１のコイルカバー３０の載置部３２に、第２のコイル２２が載置され、更に第２のコイル２２を覆うように第２のコイルカバー３０が、その側部３４を第１のコイルカバー３０の載置部３２に載置した状態で設置される。次いで、第２のコイルカバー３０の載置部３２に、第３のコイル２２が載置され、更に第３のコイル２２を覆うように第３のコイルカバー３０が、その側部３４を第２のコイルカバー３０の載置部３２に載置される。そして、同様の手順で、前記コイル２２とコイルカバー３０とを積み重ねることで(実施例では４段)、複数のコイル２２が段積みされる。このように、前記コイルカバー３０を介在させてコイル２２を多段に積み重ねることで、上に位置するコイル２２の荷重が下に位置するコイル２２に直接加わることがなく、下に位置するコイル２２が過大な荷重を受けることに起因する異形帯鋼２０の疵の発生や変形を防止することができる。

多段積みしたコイル２２およびコイルカバー３０にインナーカバー１４が被せられ、このインナーカバー１４を覆ってアウターカバー１２が設置される。なお、前記インナーカバー１４に内部画成される焼鈍室１８にコイル２２を収納することで、アウターカバー１２の内壁部に設けられたバーナー１６の燃焼により発生する燃焼ガスとコイル２２とが直接接触しないよう保護している。また、前記インナーカバー１４に内部画成された焼鈍室１８およびインナーカバー１４とアウターカバー１２との間に、窒素等の不活性ガスが封入され、該焼鈍室１８の雰囲気は非酸化性に保持される。前記アウターカバー１２に設けられたバーナー１６を点火して加熱過程を開始し、所定温度(再結晶化温度)まで焼鈍室１８を昇温させた後、一定時間保持する。このとき、前記焼鈍室１８はバーナー１６に近接している部位(実施例ではインナーカバー１４の側壁部分)から温度が上昇し、該焼鈍室１８内の温度分布は偏在することになる。しかし、前記コイル２２の全体をコイルカバー３０で夫々覆っているから、偏在した温度分布がコイル２２に直接影響することなく、該コイルカバー３０の全体から内部に略均一に伝熱し、コイル２２の内外において温度上昇の不均一は抑制される。

前記焼鈍室１８を所要温度に保持してから一定時間経過した後、前記バーナー１６を調節して焼鈍室１８の温度を徐々に低下させる徐冷過程に移行する。所定温度まで焼鈍室１８の温度が低下すると、バーナー１６を消火して、更に放冷を進行させる。このとき、前記コイル２２の夫々について、前記コイルカバー３０で被覆してあるから、該コイルカバー３０内の温度が適度に保持されて、加熱過程で均一な状態にされた該コイル２２の各部位における温度分布の偏在を抑制することができる。徐冷過程の進行に伴って、前記バーナー１６との位置関係等による焼鈍室１８内の温度分布の偏在状態が生じるが、コイル２２はコイルカバー３０に覆われて外部の影響を受け難くなっているので、これに関わりなく、コイル２２の均一な温度分布が保持されたまま降温するから、板厚の相違等による収縮速度の不均一に起因する異形帯鋼２０の曲がり不良Ｆの発生を抑制することができる。従って、得られる製品の歩留りを向上し得ると共に、曲がり不良部分を矯正する必要がなく、後工程において加工硬化により加工性が阻害される虞れはない。そして、前記コイル２２の搬出作業が可能な温度まで焼鈍室１８の温度が低下すると、インナーカバー１４およびアウターカバー１２を取外して、焼鈍処理が完了したコイル２２を取出して次工程に移行させる。

〔実験例〕
ここで、実施例に係る熱処理方法を用いてコイルを焼鈍処理した場合と、従来の熱処理方法の場合との異形帯鋼の曲がり不良の発生率を測定し、その結果を表１に示す。

実施例および比較例の条件として、炭素鋼(Ｃ：０．６％、ＪＩＳＳＫＳ９５相当品)をロール圧延工程で肉厚部分の厚み２ｍｍ,肉薄部分の厚み１ｍｍに圧延された１０００ｍｍ幅の異形帯鋼を巻き取った重さ０．５ｔの複数のコイルを用いた。また、前述したベル型焼鈍炉１０を用いて焼鈍処理を実施し、７００℃まで加熱して１１時間保持した後、１００℃まで炉内で徐冷して取出すよう設定した。そして、ベル型焼鈍炉１０においての加熱温度、加熱時間、徐冷時間等の諸条件は、実施例および比較例ともに同一に設定した。なお異形帯鋼は、１ｍ当たり１ｍｍ以下の規格を満たすものを良とし、１ｍ当たり１ｍｍより大きな曲がりを示したものは曲がり不良として不可とした。

表１の結果より、実施例に係る熱処理方法によりコイルを焼鈍した場合、該コイルの曲がりが抑制されることが確認できた。

〔変更例〕
実施例の熱処理方法では、各コイル２２毎にコイルカバー３０で夫々覆う構成としたが、図３に示すように、軸線方向に多段に積み重ねられた複数のコイル２２を一つのコイルカバー４０で共通的に覆う構成であってもよい。変更例に係るコイルカバー４０は、直接または薄い鋼板等を介在させた状態で多段積みされた複数のコイル２２ついて、最上段に位置するコイル２２の上端面２２ａから天井面が離間すると共に、各コイル２２の外周面２２ｂから内壁面が離間した状態で全体的に被覆して、該複数のコイル２２が焼鈍室内雰囲気に直接接触しないようになっている。そして、この変更例においても、前記実施例と同様な作用効果を奏する。

本発明の好適な実施例に係る熱処理方法が実施されるベル型焼鈍炉を示す側断面図である。実施例のコイルカバーでコイルを覆った状態を一部切り欠いて示す概略斜視図である。変更例のコイルカバーを用いたベル型焼鈍炉における熱処理状況を示す側断面図である。一般的なベル型焼鈍炉を用いた従来の熱処理状況を示す側断面図である。一般的なベル型焼鈍炉を用いた従来の熱処理状況を示す平断面図である。従来の熱処理方法でコイルを熱処理した際に、帯鋼に生じる曲がり不良の状態を示す概略斜視図である。

符号の説明

１０熱処理炉(ベル型焼鈍炉)，１２アウターカバー，１４インナーカバー，
２０帯鋼(異形帯鋼)，２２コイル，３０コイルカバー，４０コイルカバー

Claims

圧延工程を経た帯鋼(20)のコイル(22)を、アウターカバー(12)とインナーカバー(14)とからなる熱処理炉(10)の該インナーカバー(14)内に装入して熱処理を行なうに際し、
前記インナーカバー(14)に装入したコイル(22)を、金属製のコイルカバー(30,40)で全体的に覆うようにした
ことを特徴とする熱処理方法。
複数のコイル(22)を、その軸線方向に多段に積み重ねた状態で、前記コイルカバー(30)で夫々覆うようにした請求項１記載の熱処理方法。
前記コイルカバー(30,40)は、厚みが２０〜５０ｍｍの鉄製である請求項１記載の熱処理方法。