JP2017504716A - ストリップの連続焼鈍装置及びその連続焼鈍方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、強度及び延性にともに優れた高強度高延性の冷延鋼板を製造することができるストリップの連続焼鈍装置及びその連続焼鈍方法に関するもので、本発明の連続焼鈍装置は、従来の連続焼鈍装置が加熱を１回だけ行った後、冷却または過時効処理を行うことと異なって、加熱後に冷却し、再び加熱する方法で連続焼鈍を行うことができる。これにより、本発明の連続焼鈍装置は、１次的に組織を均質化するか、または所望する組織に制御し、その後、組織を安定化するか、または形態を所望するように制御するもう１回の再加熱熱処理を行うことができる。また、低合金で加工性及び強度に非常に優れた高強度鋼を製造することができるだけでなく、ストリップ（ｓｔｒｉｐ）の表面に濃化する元素及び酸化物の厚さを制御することができるようにしてめっき表面に優れた亜鉛めっきストリップを製造することができる、ストリップを連続的に焼鈍する装置、及び上記装置を用いて連続焼鈍する方法を提供する。【選択図】図１
Description
本発明は、強度及び延性にともに優れた高強度高延性の冷延鋼板を製造することができるストリップの連続焼鈍装置及びその連続焼鈍方法に関するもので、より詳細には、ストリップを連続的に焼鈍する装置、及び上記装置を用いて連続焼鈍する方法に関するものである。
従来の冷間圧延されたコイルを製造する連続焼鈍装置は、加熱及び均熱帯と冷却帯を含み、常温のストリップ（ｓｔｒｉｐ）を上記加熱及び均熱帯において所定の温度で加熱し、同一の温度で一定の時間維持した後、上記冷却帯において常温まで冷却することで成される。ここで、必要に応じて、上記冷却帯後に過時効帯または恒温維持帯をさらに備えて、上記過時効帯において過時効処理を行ったり、恒温維持帯において６００℃以下の温度で一定の時間維持後に常温まで冷却してオーステンパーリングまたはマルテンパーリングを行う。
上記加熱及び均熱帯では、冷間圧延されたストリップを再結晶させ、所定の相を有する温度まで加熱する。このとき、炭化物の溶解とフェライト組織の再結晶核生成及び成長が行われ、Ａ３以上の温度になるとオーステナイトが出現する。これら組織は、すべて多角形（ｐｏｌｙｇｏｎａｌ）構造を有する。また、温度に応じる平衡相を得る目的で、所定の時間一定の温度を維持して、結晶粒の成長及び均質化処理をする。
上記冷却帯は徐冷及び急冷をする装置で構成される。フェライト単相は炭素を過飽和させるために急冷し、複合組織鋼は急冷を通じてフェライト基地組織にマルテンサイト、ベイナイト、または残留オーステナイトを含有する組織を得るために急速冷却を行う。
上記過時効帯ではフェライト単相鋼の過飽和された炭素を析出させて固溶元素を短時間で大幅に減らすことにより加工性を向上させる。複合組織鋼では、過時効帯においてマルテンサイトをテンパーリングするか、恒温維持ベイナイト熱処理を通じてベイナイト、または残留オーステナイトを含むベイナイトを形成させて強度及び延性を制御する役割をする。過時効帯は目的に応じて除去することができる。
上述のように、従来の連続焼鈍熱処理装置は、加熱段階から再結晶によって得られた多角形構造を有するため、鋼の成分を制御して組織を微細化させる方法では、多量の合金元素を添加しても効果的に制御できなくなるという問題がある（日本特許公開第２００３−３２８０３９号、日本特許公開第１９８４−１３３３２９号）。
本発明は、強度及び延性にともに優れた高強度高延性の冷延鋼板及び亜鉛めっき用鋼板を製造することができるストリップの連続焼鈍装置を提供するものである。
本発明は、強度及び延性にともに優れた高強度高延性の冷延鋼板及び亜鉛めっき用鋼板を製造することができるストリップの連続焼鈍装置を用いて連続焼鈍する方法を提供するものである。
本発明は、ストリップを１次加熱するように構成される第１加熱帯と、第１加熱帯において１次加熱されたストリップを冷却するか恒温維持するように構成される第１冷却または恒温維持帯と、上記第１冷却または恒温維持帯において冷却するか恒温維持されたストリップを２次加熱及び均熱するように構成される第２加熱及び均熱帯と、上記第２加熱及び均熱帯において加熱及び均熱されたストリップを冷却するように構成される第２冷却帯と、を含むストリップの連続焼鈍装置によって達成される。
ここで、上記第２冷却帯の後方に、ストリップを過時効または恒温維持するように構成される過時効及び恒温維持帯と、過時効及び恒温維持帯において過時効または恒温維持されたストリップを冷却する最終冷却帯と、をさらに含むことができる。
また、本発明は、上記ストリップの連続焼鈍装置を用いてストリップを連続焼鈍する方法において、ストリップを第１加熱帯において１次加熱する段階と、上記１次加熱されたストリップを第１冷却または恒温維持帯において１次冷却するか恒温維持する段階と、上記１次冷却または恒温維持されたストリップを第２加熱及び均熱帯において２次加熱及び均熱する段階と、上記２次加熱及び均熱されたストリップを第２冷却帯において２次冷却する段階と、を含むストリップの連続焼鈍方法によって達成される。
ここで、上記２次冷却段階後に、ストリップを過時効または恒温維持する段階と、上記過時効または恒温維持されたストリップを冷却する段階と、をさらに含むことができる。
本発明による連続焼鈍装置で熱処理を行うことにより、極低炭素鋼の場合も絞り性に優れるだけでなく、フェライトと２次相の複合組織が微細であるため強度及び延性にともに優れた高強度高延性の冷延鋼板及び亜鉛めっき用鋼板を製造することができる。
本発明は、強度及び延性にともに優れた高強度高延性の冷延鋼板を製造することができるストリップの連続焼鈍装置及びその連続焼鈍方法に関するものである。
本発明の連続焼鈍装置は、従来の連続焼鈍装置が加熱を１回だけ行った後、冷却または過時効処理を行うのとは異なって、加熱後に冷却し、再び加熱する方法で連続焼鈍を行うことができる。これにより、本発明の連続焼鈍装置は、１次的に組織を均質化するか、または所望する組織に制御し、その後、組織を安定化するか、または形態を所望するように制御するもう１回の再加熱熱処理を行うことができるため、低合金で加工性及び強度に非常に優れた高強度鋼を製造することができるだけでなく、ストリップ（ｓｔｒｉｐ）の表面に濃化する元素及び酸化物の厚さを制御することができるようにしてめっき表面に優れた亜鉛めっきストリップを製造することができる。
換言すると、本発明は、単一の加熱方式ではなく昇温方式を多様化することにより、従来の物性を外れる物性を得ることができることを確認し、これを実現することができる新たな連続焼鈍装置を提供する。
以下、添付の図面を参照し、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように本発明の実施例を説明する。本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に理解することができるように、後述する実施例は本発明の概念及び範囲を外れない限度内で多様な形態で変形されることができる。また、同一であったり類似する部分は図面においてできる限り同一の図面符号を用いて示す。
本発明のストリップの連続焼鈍装置は、図１に示されているように、ストリップを１次加熱するように構成される第１加熱帯１と、この第１加熱帯１において１次加熱されたストリップを冷却するか恒温維持するように構成される第１冷却または恒温維持帯２と、上記第１冷却または恒温維持帯２において冷却するか恒温維持されたストリップを２次加熱及び均熱するように構成される第２加熱及び均熱帯３と、上記第２加熱及び均熱帯３において加熱及び均熱されたストリップを冷却するように構成される第２冷却帯４と、を含む。
好ましくは、上記第１加熱帯、及び第１冷却または恒温維持帯ではストリップの組織が均質化するか、または所望する組織に制御されることができ、上記第２加熱及び均熱帯、及び第２冷却帯ではストリップの組織が安定化するか、または所望する形態に制御されることができる。このように、１次的に組織を均質化するか、または所望する組織に制御し、その後、組織を安定化するか、または形態を所望するように制御するもう１回の再加熱熱処理を行うことができるため、低合金で加工性及び強度に非常に優れた高強度鋼を製造することができるだけでなく、ストリップ（ｓｔｒｉｐ）の表面に濃化する元素及び酸化物の厚さを制御することができるようにしてめっき表面に優れた亜鉛めっきストリップを製造することができる。
また、上記ストリップの連続焼鈍装置は、上記第２冷却帯４の後方に、ストリップを過時効または恒温維持するように構成される過時効及び恒温維持帯５と、過時効及び恒温維持帯において過時効または恒温維持されたストリップを冷却する最終冷却帯６と、をさらに含むことができる。
上記第１加熱帯１及び第１冷却または恒温維持帯２を追加した本発明の連続焼鈍装置を用いて連続焼鈍熱処理を行うことにより、昇温後に冷却してマルテンサイトまたはベイナイトに製造して組織微細化した後、再加熱熱処理を行うことができるため、少ない量の合金元素でも高強度高加工性を得ることができる。また、極低炭素鋼の再結晶集合組織を強化することにより、優れた深絞り性を得ることができる。
上記第１加熱帯１におけるストリップの加熱は、誘導加熱方式、ラジアントチューブ（Ｒａｄｉａｎｔ Ｔｕｂｅ）加熱方式、または直火加熱方式によって行われることが好ましい。
図２を参照して説明すると、上記第１冷却または恒温維持帯２は、ガスによる冷却装置２３、ガス及びミストによる冷却装置２４、及びガス、ミスト及び水による冷却装置２５のうち少なくとも一つの冷却装置を含むことが好ましい。必要に応じて、５〜２００℃／ｓで冷却速度を調節するために、上記のような装置を備えることができる。
また、連続焼鈍装置の後方にめっき装置が備えられる場合は、１〜３個で構成される上記冷却装置２３、２４、２５がすべてガスによる冷却装置２３であることが好ましい。これは、上記めっき装置でめっきを行う場合、水及び／またはミストによる水冷を行うと、表面にミストまたは酸化膜が形成されてめっきすることが難しいためである。
上記第１冷却または恒温維持帯２には、入口部及び出口部にそれぞれ張力制御ロール２１が備えられることが好ましい。図２のように、入口部及び出口部に張力制御ロール２１を備えることにより、急速冷却中に変態に対するストリップの線膨張に対応することができる。
また、上記第１冷却または恒温維持帯２は、内部に陰圧を発生させるガス及び蒸気排出装置２２を少なくとも一つ以上含むことが好ましい。これは、上記第１冷却または恒温維持帯２の内部に蒸気が高くなると、表面に酸化物が発生する可能性があり、前後に備えられた装置にまで蒸気が拡散することを防ぐためである。
図２及び図３を参照して説明すると、上記第１冷却または恒温維持帯２は、ストリップの進行方向に最後方の冷却装置２５の後方に一対の中空型水冷ロール２６を含み、且つ、上記一対の中空型水冷ロール２６は上記冷却装置２３、２４、２５で冷却されたストリップがその間に移動できるように配置され、また、上記中空型水冷ロール２６は、回転可能であり、その内部に冷却水が流れるように構成されることが好ましく、左右方向に移動できるように構成されることがより好ましい。
上記中空型水冷ロール２６は、水冷効率を極大化するために設置される。上記冷却装置２３、２４、２５で発生するガス、ミスト及び水のうち、水は重力によって下部に落下する。これを進行するストリップと同一の速度で回転する上記中空型水冷ロール２６の間に溜めて隙間から排出すると、ストリップの表面に水膜を形成することにより、沸騰現象を防いで均一な冷却を行うことができる。
上記中空型水冷ロール２６は、冷却水が内部に流れるようにするために瞳孔構造であることが好ましい。中空型水冷ロール２６の内部に冷却水が流れるようにすることにより、中空型水冷ロール２６の表面温度が上がることを防止して冷却装置から流れ落ちる冷却水の沸騰現象を防ぐことができる。
上記中空型水冷ロール２６は、左右方向に移動可能で冷却水の流量を調節することができるように構成されることがより好ましい。
上記中空型水冷ロール２６の間に貯蔵される冷却水とは、中空型水冷ロール２６の上部に位置する冷却装置２３、２４、２５から流れ落ちる冷却水を意味する。
上記冷却装置２３、２４、２５がすべてガス冷却装置２３のみで構成されれば、中空型水冷ロール２６を設置する必要がないか、または図４の右側に示された中空型水冷ロール２６の形態で完全に左右外側に離して間を空けておくことが好ましい。
図４には、中空型水冷ロール２６の移動とともに、移動式水冷槽２７の移動前後の形態が示されている。上記移動式水冷槽２７は、上下方向に移動できるように構成されることが好ましい。８０℃以下に冷却する必要がない場合は、図４の右側に示されているように、中空型水冷ロール２６を開放し移動式水冷槽２７を下に移動して、進行するストリップに水が接触しないようにする。
上記第１冷却または恒温維持帯２の下部に位置する循環式固定水冷槽２８は、常温の冷却水が循環し続ける構造を有する。移動式水冷槽２７及び循環式固定水冷槽２８と高温のストリップが接触して発生する蒸気は第２加熱帯３に流入しないように、ガス及び蒸気排出装置２２で完全に排出する。上記循環式固定水冷槽２８の低面に位置する冷却水排出口２９は冷却装置２４、２５から噴射されたミスト及び水がうまく排出されて循環式固定水冷槽２８の冷却水が所望する高さになるように流量を制御する。
上記第１加熱帯１における１次加熱後に、第１冷却または恒温維持帯２において冷却ではなく恒温維持を行う場合は、冷却装置２３、２４、２５を中止し中空型水冷ロール２６を開放し、移動式水冷槽２７及び循環式固定水冷槽２８の冷却水を空にしてから行えばよい。第１冷却または恒温維持帯２に恒温維持のための別途の加熱装置を備えないため、１次加熱された温度より低下する可能性はあるが、極低炭素鋼の集合組織の制御において１００℃内外の温度は大きな問題にならないため恒温維持工程に支障はない。
後の第２加熱及び均熱帯３、第２冷却帯４、過時効及び恒温維持帯５、及び最終冷却帯６における工程は、特に制限されず、従来の連続焼鈍装置７の構成を用いることができる。以下、簡略に説明する。
上記第２加熱及び均熱帯３は、最大９５０℃まで加熱することができ、恒温維持は１０秒以上維持することができるように構成されることができる。上記第２冷却帯４は、ガス冷却による徐冷帯、及び１０℃／ｓ以上に冷却することができる急速冷却帯で構成されることができる。また、選択的に追加可能な構成である上記過時効及び恒温維持帯５は、冷却後のストリップの顕熱を用いて過時効及び恒温維持帯５の内部を恒温で保温するか、加熱設備を備えて能動的に恒温維持することができる。上記過時効及び恒温維持帯５のように選択的に追加構成が可能な最終冷却帯６は常温まで冷却できるように構成される。また、最終冷却帯６の構成を省略してめっき装置を付着することもできる。
以下、上記ストリップの連続焼鈍装置を用いてストリップを連続焼鈍する方法について詳細に説明する。
本発明によるストリップの連続焼鈍方法は、上記本発明のストリップの連続焼鈍装置を用いて、ストリップを第１加熱帯において１次加熱する段階と、上記１次加熱されたストリップを第１冷却または恒温維持帯において１次冷却するか恒温維持する段階と、上記１次冷却または恒温維持されたストリップを第２加熱及び均熱帯において２次加熱及び均熱する段階と、上記２次加熱及び均熱されたストリップを第２冷却帯において２次冷却する段階と、を含む。
また、上記ストリップの連続焼鈍方法は、上記２次冷却段階後に、ストリップを過時効または恒温維持する段階と、上記過時効または恒温維持されたストリップを冷却する段階と、をさらに含むことができる。
上記第１加熱帯において、ストリップの加熱は、誘導加熱方式、ラジアントチューブ（Ｒａｄｉａｎｔ Ｔｕｂｅ）加熱方式、または直火加熱方式によって行われることが好ましい。上述のような加熱方式を選ぶことにより、昇温速度を３〜１５０℃／ｓに調節することができる。また、エネルギー費用の増加、スチールの強度低下、及び通板性の低下を防ぐために最大１０００℃まで加熱することが好ましい。
上記第１加熱帯１は、恒温維持できるように構成されることができ、線（ライン）の長さが長くなるという問題があるため１０秒以内に維持することができるように構成されることが好ましい。
第１冷却または恒温維持帯２における冷却または恒温維持は、ガス冷却方式、水素冷却方式、水とガスを混合噴射するミスト冷却方式、及び水を直接噴射する水冷却方式のうち少なくとも一つの方式によって行われることが好ましく、上述のような冷却方式により、冷却速度は５〜２００℃／ｓで調節することができ、延性を向上させるために最低８０℃まで冷却することが好ましい。
連続焼鈍工程を済ませた後にめっき工程が伴う場合は、第１冷却または恒温維持帯２における冷却または恒温維持はガス冷却方式によって行われることが好ましい。
上記第１冷却または恒温維持段階は、ストリップにその降伏強度の１／５〜３／５の張力を与えた状態で行うことが好ましい。上記第１冷却または恒温維持帯２の張力制御ロール２１は第１冷却または恒温維持帯２の両先端に備えられることが好ましい。これにより、急速冷却中の変態に対するストリップの線膨張に対応することができる。そのため、上記張力制御ロール２１によって上記ストリップにその降伏強度の１／５〜３／５の張力を与えることが好ましい。
冷却段階で変態誘起焼成を活用して板の形状を制御するために、上記ストリップの降伏強度の１／５〜３／５の水準で上記ストリップに張力を与えることができるように調節することにより、変態誘起焼成（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ）によって形状が矯正されることができる。オーステナイトから急速冷却によってベイナイトまたはマルテンサイトに変態する場合に、線膨張が生じ、不均一な冷却によって板が歪む現象が起こって板の傾きが発生することを防止するために、本発明では段階的冷却及び張力を人為的に加えて板の形状を矯正しようとした。本発明者は、ストリップにその降伏強度の１／５〜３／５の水準まで張力を加えると、加えられる張力方向にのみ体積膨張が行われて板が平坦となることを発見した。よって、第１冷却または恒温維持帯２の入口部及び出口部にそれぞれ張力制御ロールを備えて、ストリップの降伏強度の１／５〜３／５の水準で上記ストリップに張力を与えることができるようにした。
上記第１冷却または恒温維持段階は陰圧が形成された状態で行うことが好ましい。
上述のような本発明の連続焼鈍方法で製造した鋼板は、極低炭素鋼の場合、ランクフォード（ｒ）値が通常の熱処理方法より高いため絞り性に優れるだけでなく、フェライトと２次相の複合組織が微細であるため強度及び延性にともに優れた高強度高延性の冷延鋼板及び亜鉛めっき用鋼板を製造することができる。
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。
下記表１のように組成される鋼スラブを真空誘導溶解によって製作し、１２００℃の温度で加熱して抽出した後、９００℃以上の範囲で熱間圧延を仕上げた。熱延板の厚さは３．２ｍｍであり、これを５００〜７００℃の温度で１時間維持してから炉冷して常温で冷却した後、スケールを除去し、厚さ１ｍｍの冷間圧延鋼板を製造した。
熱処理は、赤外線加熱装置で従来の熱処理方法と本発明の熱処理方法を再現して引張試験及び塑性異方性を示す指標であるランクフォード（ｒ）値を１５％の変形率で測定した。極低炭素鋼の場合は、ＥＢＳＤ（電子背面散乱回折、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を分析によって集合組織を分析した。ＥＢＳＤ分析は、熱処理された試片の１／４ｔ地点まで研磨した後、再び電解研磨を通じて表面の残留応力を除去した後、表面方向に集合組織の強度を測定した。引張試験は、ＡＳＴＭのスタンダードサイズ（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｓｉｚｅ）で加工して降伏強度（ＹＳ）、引張強さ（ＴＳ）及び延伸率（Ｅｌ）を評価した。
上記表１の極低炭素鋼の組成を有する鋼で本発明の熱処理を行った発明例１は、５℃／ｓで７００℃まで加熱した後、５℃／ｓの冷却速度で６２０℃まで冷却して恒温維持と類似する熱処理になるように１次加熱恒温維持熱処理を行った。７００℃の温度で１６秒程度維持することもできるが、加熱装置がない冷却帯において温度の低下が予想されるため６２０℃まで低下させた。２次加熱及び熱処理は、通常のように５℃／ｓで８５０℃まで加熱し、８５０℃で６０秒間維持して５℃／ｓで６５０℃まで徐冷却した後、１５℃／ｓで４００℃まで急冷し、４００℃の温度で１２０秒間維持してから常温で空冷した。
上記極低炭素鋼の組成で従来の熱処理方法によって行った比較例１は、２次加熱熱処理から同一に熱処理した。即ち、通常のように１次熱処理を行わずに、５℃／ｓで８５０℃まで加熱し、８５０℃で６０秒間維持してから５℃／ｓで６５０℃まで徐冷却した後、１５℃／ｓで４００℃まで急冷し、４００℃の温度で１２０秒間維持してから常温で空冷した。
上記表２の発明例１に示されているように、本発明の熱処理は、加工性に有利な｛１１１｝集合組織の強度が高いことから、延伸率、及び特に塑性異方性値であるｒ値に優れるため、深加工部品を製造するのに有利である。｛１１１｝＜１１０＞〜｛１１１｝＜１１２＞集合組織をガンマテクスチャと呼ぶが、再結晶の初期には｛１００｝、｛１１０｝方位が発達するが成長が遅い。しかし、６００〜７５０℃の温度区間では｛１１１｝集合組織の成長が活発に行われてより発達するようになる。
発明例１の熱処理装置のように、７００℃付近で恒温維持した後、それより高い温度に昇温し続けると、｛１１１｝集合組織に比べて成長速度が遅い｛１００｝、｛１１０｝集合組織は強度が非常に弱くなる。従来の方法では昇温し続けるため、再結晶の初期には｛１１１｝集合組織の量が減少し、｛１００｝、｛１１０｝集合組織の強度が相対的に高くなる。
次に、上記表１の合金鋼の組成を有する鋼を用いて複合組織鋼を製造した。本発明の装置による熱処理を行った発明例２〜４は、下記表３のように、５℃／ｓで９００℃まで加熱した後、１５℃／ｓの冷却速度でＭｓ以下の温度である８０〜３００℃で冷却したものである。また、発明例２〜４は、上記１次加熱及び冷却を済ませ、２次加熱及び熱処理は通常のように５℃／ｓで８２０℃まで加熱して、８２０℃で６０秒間維持してから５℃／ｓで６５０℃まで徐冷却した後、１５℃／ｓで４００℃まで急冷し、４００℃の温度で１２０秒間維持してから常温で空冷したものである。
上記表１の合金鋼の組成を有する鋼を用いて従来装置により熱処理を行った比較例２は２次加熱熱処理から同一に熱処理した。即ち、通常のように１次熱処理を行わずに、５℃／ｓで８２０℃まで加熱し、８２０℃で６０秒間維持してから５℃／ｓで６５０℃まで徐冷却した後、１５℃／ｓで４００℃まで急冷し、４００℃の温度で１２０秒間維持してから常温で空冷した。
上記表３に示されているように、従来の連続焼鈍熱処理装置を用いた方法より本発明の熱処理装置を用いた方法で合金鋼を熱処理すると、顕著に優れた延性を得ることができる。これは、図５及び図６の比較例２及び発明例３の組織を比較すると確認できる。発明例３を示す図６において、熱処理した組織は、マルテンサイトの量が遥かに少ないのに対し、フェライトとベイナイト及びマルテンサイト組織が４倍以上微細である。その結果、引張強さは類似した水準であるが、降伏強度も高く延伸率が顕著に優れる。このような組織の差異が示される理由は以下の通りである。
従来の熱処理方法で加熱すると、冷間圧延によって形成された多量の電位からフェライトの核生成後に成長が行われる。７００℃以上になると、熱延析出炭化物が溶解してフェライトに固溶炭素が増加するようになる。オーステナイトが出現する温度である７８０℃以上になると、フェライト結晶粒界でオーステナイトが出現し、炭素はオーステナイトに濃化する。温度が高くなるにつれてオーステナイトの量は次第に増加するが、フェライトまたはオーステナイトはすべて多角形の形態を有する。均熱帯では、フェライト及びオーステナイトが特定の温度の平衡分率を有するようになる。その後、徐冷帯において６５０℃まで温度が低くなることによりエピタキシャルフェライトが出現する。これは、フェライト及びオーステナイト粒界からオーステナイト側に成長するフェライトを指す。続いて、４００℃まで急冷すると、オーステナイトにはベイナイトが出現して残留するオーステナイトには炭素が１％水準に濃化して安定化し、マルテンサイト形成温度は常温以下となる。しかし、オーステナイトの中心部または粗大なオーステナイトには炭素が十分に濃化しないためマルテンサイトの形成温度が常温以上になり、最終の冷却過程でマルテンサイトに変態する。したがって、従来の熱処理法による組織は、図５のように、粗大なフェライト及びオーステナイトから出現したベイナイト、及び微細な残留オーステナイト並びにマルテンサイトで構成される。フェライトは、結晶粒が大きく炭素濃度が低いため降伏強度が低い。また、フェライトが主に変形し、第２相との強度の差が大きいため微細空孔が形成され、フェライト／第２相の界面に沿ってクラックが急速に伝播されるため延伸率も低い。
一方、発明例３では１次加熱によって全体が粗大な多角形オーステナイトに変態する。その後、２００℃までの急速冷却によって相当な部分がマルテンサイトに変態してマルテンサイト及び残留オーステナイトの組織を有するようになる。マルテンサイトには多量の電位が含まれ、温度が高くなるほど電位密度及びマルテンサイトの面積分率が低くなる。その後、再び２次加熱すると、マルテンサイトから高い濃度で過飽和された炭素がオーステナイトに移動することにより、マルテンサイトの格子常数がすべて同一の正方形構造を有するようになってフェライトとなり、オーステナイトに濃化した炭素はオーステナイトを安定化させる。これを逆変態（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と呼ぶ。これは、本発明で２次加熱熱処理によって組織が微細化する核心機構である。続いて、６５０℃までの徐冷によってフェライトは準多角形（Ｑｕａｓｉ−ｐｏｌｙｇｏｎａｌ）フェライトに形成される。これにより、本発明の装置による熱処理では微細な準多角形フェライト及び微細なオーステナイトが出現し、従来の熱処理方法より４倍以上微細なフェライト組織を得るようになる。その後、４００℃でベイナイトの恒温変態を行うと、棒形態の微細分散したオーステナイトからベイナイトが出現し、オーステナイト／ベイナイトの面積が従来の熱処理で得られる多角形オーステナイトより非常に微細であるため、オーステナイト／ベイナイトの面積が広くなりオーステナイトの安定化が円滑に行われて残留オーステナイトの量が遥かに増加し延性に優れる。
したがって、本発明の装置を用いた連続焼鈍熱処理を行うと、マルテンサイトの量が減少して引張強さがやや低下するが、フェライト組織の微細化によって降伏強度が増加し、残留オーステナイトはより安定化するため、延性が増加する。また、同一の合金鋼を用いて１次冷却温度を調節することにより降伏強度を調節することができる。１次冷却温度が高いほど降伏強度が増加するのは、熱変態マルテンサイト（Ａｔｈｅｒｍａｌ Ｍａｒｔｅｓｉｔｅ）の量が温度が高くなるほど減少しオーステナイトが増加することから、２次加熱中に炭素拡散とともに電位を解消するために成長するフェライトの量が減少してフェライト組織がより微細になるためである。
表２及び表３並びに図５及び図６から分かるように、本発明の装置で製造した鋼板のうち極低炭素鋼の場合、ｒ値が通常の熱処理法によるものより高いため、絞り性に優れるだけでなく、フェライトと２次相の複合組織が微細であるため強度及び延性にともに優れた高強度高延性の冷延鋼板と亜鉛めっき鋼溶鋼板を製造することができるという長所がある。
以上、本発明の例示的な実施例を図面を参照して説明したが、多様な変形及び他の実施例は本分野の熟練された技術者らによって行われることができる。このような変形及び他の実施例は、特許請求の範囲にすべて考慮され含まれて本発明の真正な趣旨及び範囲を外れないと言える。
１ 第１加熱帯
２ 第１冷却または恒温維持帯
３ 第２加熱及び均熱帯
４ 第２冷却帯
５ 過時効及び恒温維持帯
６ 最終冷却帯
７ 従来の連続焼鈍装置
２１ 張力制御ロール
２２ ガス及び蒸気排出装置
２３ ガス冷却装置
２４ ガス及びミスト（ｍｉｓｔ）冷却装置
２５ ガス、ミスト及び水による噴射冷却装置
２６ 中空型水冷ロール
２７ 移動式水冷槽
２８ 循環式固定水冷槽
２９ 冷却水排出口
２ 第１冷却または恒温維持帯
３ 第２加熱及び均熱帯
４ 第２冷却帯
５ 過時効及び恒温維持帯
６ 最終冷却帯
７ 従来の連続焼鈍装置
２１ 張力制御ロール
２２ ガス及び蒸気排出装置
２３ ガス冷却装置
２４ ガス及びミスト（ｍｉｓｔ）冷却装置
２５ ガス、ミスト及び水による噴射冷却装置
２６ 中空型水冷ロール
２７ 移動式水冷槽
２８ 循環式固定水冷槽
２９ 冷却水排出口
Claims (9)
- ストリップを１次加熱するように構成される第１加熱帯と、
前記第１加熱帯において１次加熱されたストリップを冷却するか恒温維持するように構成される第１冷却または恒温維持帯と、
前記第１冷却または恒温維持帯において冷却するか恒温維持されたストリップを２次加熱及び均熱するように構成される第２加熱及び均熱帯と、
前記第２加熱及び均熱帯において加熱及び均熱されたストリップを冷却するように構成される第２冷却帯と、を含む、ストリップの連続焼鈍装置。 - 前記第１加熱帯、及び第１冷却または恒温維持帯ではストリップの組織が均質化するか、または所望する組織に制御され、また、前記第２加熱及び均熱帯、及び第２冷却帯ではストリップの組織が安定化するか、または所望する形態に制御される、請求項１に記載のストリップの連続焼鈍装置。
- 前記第２冷却帯の後方に、ストリップを過時効または恒温維持するように構成される過時効または恒温維持帯と、
前記過時効または恒温維持帯において過時効または恒温維持されたストリップを冷却する最終冷却帯と、をさらに含む、請求項１に記載のストリップの連続焼鈍装置。 - 前記第１冷却または恒温維持帯は、内部に陰圧を発生させるガス及び蒸気排出装置を少なくとも一つ以上含む、請求項１に記載のストリップの連続焼鈍装置。
- ストリップを連続焼鈍する方法において、
ストリップを第１加熱帯において１次加熱する段階と、
前記１次加熱されたストリップを第１冷却または恒温維持帯において１次冷却するか恒温維持する段階と、
前記１次冷却または恒温維持されたストリップを第２加熱及び均熱帯において２次加熱及び均熱する段階と、
前記２次加熱及び均熱されたストリップを第２冷却帯において２次冷却する段階と、を含む、ストリップの連続焼鈍方法。 - 前記２次冷却段階後に、ストリップを過時効または恒温維持する段階と、前記過時効または恒温維持されたストリップを冷却する段階と、をさらに含む、請求項５に記載のストリップの連続焼鈍方法。
- 前記第１加熱帯におけるストリップの加熱は、誘導加熱方式、ラジアントチューブ（Ｒａｄｉａｎｔ Ｔｕｂｅ）加熱方式、または直火加熱方式によって行われ、昇温速度は３〜１５０℃／ｓであり、加熱温度は最大１０００℃であり、維持時間は１０秒以下である、請求項５に記載のストリップの連続焼鈍方法。
- 第１冷却または恒温維持帯における冷却または恒温維持は、ガス冷却方式、水素冷却方式、水とガスを混合噴射するミスト冷却方式、及び水を直接噴射する水冷却方式のうち少なくとも一つの方式によって行われ、冷却速度は５〜２００℃／ｓであり、冷却温度は最低８０℃である、請求項５に記載のストリップの連続焼鈍方法。
- 前記第１冷却または恒温維持段階は陰圧が形成された状態で行う、請求項５に記載のストリップの連続焼鈍方法。
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