JP4586479B2

JP4586479B2 - 連続焼鈍プロセスにおける高張力冷延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP4586479B2
Application number: JP2004288803A
Authority: JP
Inventors: 佳久澤田; 久範榎
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: JP2006104492A

Description

本発明は、水焼入れを行う連続焼鈍プロセスにおける高張力冷延鋼板の製造に好適な冷延鋼板の製造方法に関する。

連続焼鈍プロセスによる冷延鋼板の製造は、連続焼鈍ライン入側で先行コイル後端と後行コイル先端とを溶接し、これを連続的に焼鈍炉へ装入し、連続焼鈍ライン出側で前記溶接部分を切断してコイルに巻き取ることにより行われる。しかし、先行材と後行材との焼鈍条件が大きく異なる場合には、これらをそのままつなげて焼鈍炉へ装入すると、焼鈍炉内温度等の条件変更中に焼鈍炉を通過する部分については所望の材質が得られないという問題がある。そこで、焼鈍条件の大きく異なる製品をつなげる必要がある場合には、焼鈍条件の異なる２つのコイルの間に条件変更材が装入される。すなわち、先行材と後行材との間に挟んだ条件変更材が焼鈍炉内を通過中に、焼鈍炉内温度等の条件変更を行うのである。

この条件変更材は、所詮は製品としての材質を得ることは困難であるため、複数回繰り返して条件変更材として使用された後、最終的には廃棄処分されていた。そのため、前記条件変更材としては、安価な低炭素鋼が用いられていた。

しかし、水焼入れ工程を有する連続焼鈍プロセスにおいて高張力冷延鋼板を製造する際に、前記条件変更材として用いられる安価な低炭素鋼は、水焼入れ後に形状不良を発生させることがあり、水焼入れ後に通過する再加熱帯の炉内ロールに均一に接触せず、蛇行が発生する場合があった。前記蛇行を回避するためには、前記条件変更材の部分を低速で通板させなければならず、結果として条件変更材前後の製品の生産能率を大きく阻害する要因となっていた。

連続焼鈍プロセスにおける再加熱帯での鋼板の蛇行を回避する方法として、例えば、特開平２−２７４８２３号公報（特許文献１）には、鋼板の温度を再加熱帯入口で炉温±２００℃の範囲にする方法が記載されている。
特開平２−２７４８２３号公報

しかし、上述の特許文献１に記載の方法は、サーマルクラウンに起因する蛇行の軽減には効果的であるが、条件変更材の形状不良を直す事は出来ないため、これに起因する蛇行を完全に抑えることはできず、安定して高能率な鋼板の製造は困難であった。

そこで、本発明は、水焼入れ工程を有する連続焼鈍プロセスにおける高張力冷延鋼板の製造において、焼鈍条件の大きく異なる製品をつなげた場合においても、条件変更材の形状不良を防止して、高張力冷延鋼板の高能率な製造が可能な連続焼鈍プロセスにおける高張力冷延鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、水焼入れを行う連続焼鈍プロセスにおける高張力冷延鋼板の製造において、焼鈍条件の大きく異なる２つの製品を連続して焼鈍する場合に、前記２つの製品の間に装入される条件変更材に発生する形状不良（変形）について、それがどのように発生するのかについて検討を行った。

前記条件変更材としては、複数回繰り返し使用された後、最終的には廃棄処分されるため、従来、製鋼での真空脱ガス処理や特殊元素の添加を行わない、鋼板内固溶Ｃ量が０．０３〜０．１０質量％程度の安価な低炭素鋼が用いられてきた。

しかし、このような軟質の鋼板は、鋼板の降伏応力が低く、降伏応力以上の応力が鋼板に作用した場合には鋼板の形状不良（変形）が発生する。

鋼板に作用する応力としては、焼鈍プロセス中における水焼入れの際の急冷に伴う冷却収縮応力と、オーステナイトからマルテンサイトへの変態に伴う変態膨張応力とが考えられる。そこで、焼鈍プロセス中における前記鋼板にかかる応力のシミュレーションを行った。

図１及び図２に、前記鋼板にかかる応力のシミュレーション結果を示す。図１は、前記鋼板長手方向及び鋼板幅方向の応力分布と応力の働く方向を示した図、図２は、水焼入れ時の鋼板にかかる応力による変形の状態をシミュレーションした結果を示した斜視図である。

水焼入れによってマルテンサイトを生成させる場合、水焼入れ時にオーステナイトからマルテンサイトへ変態する変態膨張応力と水により急冷される冷却収縮応力の相反する方向の力が瞬時に段階的に鋼板幅方向にかかることがわかった。そして、水焼入れ時に発生する変態膨張応力と冷却収縮応力による応力が鋼板の降伏応力を上回った場合に、図２に示すように鋼板の幅方向の変形（形状不良）が発生する。

従来条件変更材として用いられてきた軟質の鋼板は、鋼板の降伏応力が低いため、水焼入れ時にオーステナイトからマルテンサイトへ変態する際の変態膨張応力と水により急冷される際の冷却収縮応力の作用により鋼板の形状不良（変形）が発生していたことがわかった。

上述したように、従来条件変更材として用いられてきた軟質の鋼板は、鋼板内固溶Ｃ量が０．０３〜０．１０質量％程度であるが、一般的なＦｅ−Ｃ状態図からこの鋼板内固溶Ｃ量を０．０２％よりも少なくすることによってオーステナイトからマルテンサイトへの変態点の温度を上昇させることができる。前記変態点の温度を上昇させることで、焼鈍プロセス中における水焼入れの際のマルテンサイト変態が回避できれば、鋼板に働く応力を軽減でき、形状不良（変形）を防止できるとの知見を得るに至った。

そこで、鋼板内固溶Ｃ量と変態点の温度との関係を検討した結果、鋼板内固溶Ｃ量０．０２ｗｔ％未満の鋼板を用いると、高張力鋼板の製造を行う場合の一般的な水焼入れ開始温度である５００℃〜７５０℃の範囲では変態点以下となり、オーステナイトが生成されない。つまり、水焼入れ時にマルテンサイト変態が発生しないので、冷却収縮応力のみが生じ、その結果、鋼板の形状不良は発生しなくなることがわかった。

本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものであり、以下のような特徴を有する。
［１］水焼入れを行う連続焼鈍プロセスにおける高張力冷延鋼板の製造方法であって、
焼鈍条件の異なる製品の間に装入される条件変更材として、鋼板内固溶Ｃ量が０．０２質量％未満の鋼板を用いることを特徴とする連続焼鈍プロセスにおける高張力冷延鋼板の製造方法。

本発明によれば、水焼入れを有する連続焼鈍プロセスにおける高張力冷延鋼板の製造において、焼鈍条件の大きく異なる製品をつなげた場合においても、高張力冷延鋼板の高能率な製造が可能な連続焼鈍プロセスにおける高張力冷延鋼板の製造方法が提供される。

以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。

本発明にかかる、水焼入れを行う連続焼鈍プロセスにおける高張力冷延鋼板の製造方法は、焼鈍条件の異なる製品の間に装入される条件変更材として、鋼板内固溶Ｃ量が０．０２質量％未満の鋼板を用いるものである。

連続焼鈍プロセスにおいては、焼鈍条件の異なる製品、特に、焼鈍条件が大きく異なる製品をつなげる必要がある場合には、焼鈍条件の異なる２つのコイルの間に条件変更材が装入される。

図３に、水焼入れを行う連続焼鈍プロセスにおける焼鈍条件の一例を示す。ここで、図３には、焼鈍条件の異なる２つの製品Ａ，Ｂについて例示する。前記焼鈍条件としては、図中に示す焼鈍温度、水焼入れ開始温度、水焼入れ温度、焼戻し温度等の条件をいう。

前記条件変更材は、例えば、図３に示す製品Ａと製品Ｂを連続して焼鈍する場合には、焼鈍設備における焼鈍条件が製品Ａの条件から製品Ｂの条件に変更が完了するまでの間通板される分以上の長さが装入される。そして、前記条件変更材として、その鋼板内固溶Ｃ量が０．０２質量％未満の鋼板を用いることにより、水焼入れを行う連続焼鈍プロセス中における水焼入れ開始温度（例えば、５００℃〜７５０℃）において、条件変更材のマルテンサイト変態が発生しないので、前記条件変更材には冷却収縮応力のみが生じ、その結果、形状不良は発生しなくなる。これにより、連続焼鈍プロセス後に通過する再加熱帯における鋼板の蛇行発生が防止でき、生産能率の高能率化が図られる。

なお、鋼板内固溶Ｃ量が０．０２質量％以上の場合は、水焼入れを行う連続焼鈍プロセス中における前記水焼入れ開始温度において、前記条件変更材がオーステナイトからマルテンサイトへの変態が発生し、その変態に伴う変態膨張による形状不良が発生する場合があり、不適である。

ここで、前記条件変更材の鋼板内固溶Ｃ量の調整は、例えば、鋼板に真空脱ガス処理を行ったり、ＴｉやＮｂなどのＣとの析出物を生成する元素を添加することにより調整可能である。

また、前記条件変更材へのその他の元素の添加については特に限定するものではないが、条件変更材に高価な合金元素を添加することは現実的ではなく、一般的に極低炭素鋼へ添加する常識的な範囲内とすればよい。

水焼入れを行う連続焼鈍プロセスにおいて、焼鈍条件の異なる２つの製品の間に装入される条件変更材として、下記表１に示す成分（単位は質量％）を有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼板を用いて高張力冷延鋼板の製造を行った。製品サイズは、板厚１．２ｍｍ、板幅１１００ｍｍであり、焼入れ温度を６７０℃とした。

その結果、比較例であるＮｏ．３の従来の条件変更材を用いた場合は、水焼入れの際に山高さ５０ｍｍ以上の大きな形状変化が起こり、蛇行を回避するためにライン速度を約５０ｍｐｍにしなければならなかったのに対して、本発明例のＮｏ．１，２に示す条件変更材を用いた場合は、水焼入れの際の形状変化が起こらず、ライン速度を約８０ｍｐｍと約１．６倍向上させることが可能となり、高張力冷延鋼板の製造が高能率化できた。

条件変更材として通常用いられる軟質の鋼板を用いて水焼入れを行った場合の、前記鋼板にかかる応力のシミュレーション結果を示した図であり、前記鋼板長手方向及び鋼板幅方向の応力分布と応力の働く方向を示した図である。条件変更材として通常用いられる軟質の鋼板を用いて水焼入れを行った場合の、前記鋼板にかかる応力のシミュレーション結果を示した図であり、水焼入れ時の鋼板にかかる応力による変形の状態をシミュレーションした結果を示した斜視図である。水焼入れを行う連続焼鈍プロセスにおける焼鈍条件の一例を示す図である。

Claims

水焼入れを行う連続焼鈍プロセスにおける高張力冷延鋼板の製造方法であって、
焼鈍条件の異なる製品の間に装入される条件変更材として、鋼板内固溶Ｃ量が０．０２質量％未満の鋼板を用いることを特徴とする連続焼鈍プロセスにおける高張力冷延鋼板の製造方法。