JP4635456B2

JP4635456B2 - 鋼板の連続焼鈍方法

Info

Publication number: JP4635456B2
Application number: JP2004054751A
Authority: JP
Inventors: 久範榎; 弘澤田; 健三高垣
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005240154A

Description

本発明は、鋼板の冷却帯と過時効帯とを有する連続焼鈍設備を用いて鋼板を連続焼鈍する方法に関するものである。

連続焼鈍設備のような長大なラインで鋼板を安定して通板させるために、焼鈍炉内の炉内搬送ロール（ハースロール）にはテーパ形状等（クラウン）が付与されている。クラウンの付いたロールはテーパ部で鋼板をセンタリングする力が働く。そのため蛇行により鋼板がロールの中心から外れた場合、蛇行した側ではセンタリング力が大きく働いて鋼板がロール中心に戻る。このような鋼板のセンタリング力は板幅が大きいほど、またロールクラウンのテーパ角度が大きいほど強くなる。

しかしながら、センタリング力が鋼板の剛性に対し強すぎる場合は鋼板のバックリング（坐屈）が発生し、製品品質上問題となるばかりか坐屈部から破断する場合もあり、著しくラインの能率および稼動率を低下させることになる。このため炉内ロールのクラウンは、鋼板の焼鈍温度、鋼板の材質、鋼板のサイズを考慮して鋼板の蛇行防止とバックリングの発生限界とから決められている。

ところが、加熱帯では炉内ロールが鋼板と接触していない部分の温度は炉からの輻射を受けて上昇するが、加熱帯入側付近の鋼板温度がまだ上昇していない領域では、炉内ロールが鋼板と接触している部分の温度は鋼板により冷却され鋼板の温度に近くなるため、炉内ロールに温度分布ができ、熱膨張差によるロールクラウンの変化（サーマルクラウン）が発生する。サーマルクラウンが発生すると当初のクラウンが維持されず、幅狭材の蛇行が発生しやすくなる。また、冷却帯においては炉温は低いが鋼板の温度が高いため、加熱帯とは反対のサーマルクラウンが発生し、当初よりクラウンが大きくなるため幅広材のバックリングの問題も生じている。

また、鋼板の温度も一定ではない。例えば高張力鋼を製造するために液体冷却帯を使用した場合、冷却帯を出た鋼板の温度は約５０℃であり、一方軟質材を製造するために水冷ロール冷却帯を使用した場合、冷却帯を出た鋼板の温度は約４００℃であって、鋼板の冷却帯においてこのような複数の冷却手段を有する場合には、結果的に鋼板の冷却終点温度に差が生じて、その差は３００℃以上にも及ぶことになる。そして、この温度差が、そのまま冷却帯に後続する再加熱炉（過時効炉または焼戻炉）に入る鋼板の温度差となって、炉内ロールに形成されるサーマルクラウンに大差を生じる。このような例として液体冷却帯と内部冷却式ロールによる冷却帯を兼備した金属板連続焼鈍設備において、冷却帯と再加熱帯の間に急速加熱装置を配設し、この急速加熱装置によって加熱する板の板温を、再加熱帯入口の炉温±２００℃の範囲内にする金属板連続焼鈍方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、±２００℃とするのは、鋼板のバックリングと蛇行防止のためであり、それにより再加熱帯における鋼板の通板安定性を、炉内ロール組替なしに維持することが可能となるとされている。
特開平２−２７４８２３号公報

しかしながら、上記した従来技術には次のような問題がある。

特許文献１の方法では、急速加熱装置によって加熱する板の板温を、再加熱帯入口の炉温±２００℃の範囲内にする金属板連続焼鈍方法が記載されているが、実際に、所要の操業速度において、例えば再加熱帯入口の炉温−１００℃程度とすると鋼板に蛇行を生じる恐れがあった。つまり、これは再加熱帯入口の炉温が２５０℃とすると、冷却帯と再加熱帯の間に配設された急速加熱装置によって鋼板を１５０℃程度まで加熱する場合で、鋼板の温度を過時効帯炉内温度の６０％とする加熱では鋼板に蛇行を生じる場合があることを示している。

さらに、最近では、従来には無かった高張力鋼板で加工性の良好な鋼板のニーズが高まってきている。このような鋼板を製造するためには、液体冷却等で急速に冷却した鋼板の焼戻温度を２５０℃より高くする必要がある場合があるが、従来は、鋼板の焼戻温度を２５０℃超えとするまで上昇させることはなく、特許文献１もそのような高温域までを想定したものではなかった。

したがって本発明の目的は、鋼板の焼戻温度を２５０℃超えとする場合においても、誘導加熱装置を設置し、この設置された誘導加熱装置により鋼板の温度を適切に加熱して高能率操業が可能となる鋼板の連続焼鈍方法を提供することにある。

このような目的を達成するための本発明の特徴は以下の通りである。

（１）鋼板を水焼入れする冷却帯と過時効帯とを有する連続焼鈍設備を用いて鋼板を連続焼鈍する方法であって、冷却帯と過時効帯との間および／または過時効帯の１パス目に鋼板を急速加熱するための誘導加熱装置を設置し、鋼板の過時効帯での加熱温度を２５０℃超えとし、前記誘導加熱装置により鋼板の温度を過時効帯炉内温度の８０％以上に加熱することを特徴とする鋼板の連続焼鈍方法。

本発明によれば、鋼板の焼戻温度を２５０℃超えとする場合においても、冷却帯と過時効帯との間または過時効帯の１パス目に鋼板を急速加熱するための誘導加熱装置を設置して、鋼板の温度を適切に加熱することができるので、６０ｍｐｍ以上の速度での高速度操業においても鋼板の蛇行が発生しなくなり能率が向上した。

図１は、鋼板の連続焼鈍設備の一例を示す説明図である。

図１に示す鋼板の連続焼鈍設備は、鋼板の冷却帯１と過時効帯２とを有している。また、鋼板の冷却帯１と過時効帯２との間および過時効帯の１パス目に鋼板を急速加熱するための誘導加熱装置３ａおよび３ｂが設置されている。

図１に示す実施形態では、誘導加熱装置３が鋼板の冷却帯１と過時効帯２との間および過時効帯の１パス目の両方に設置されているが、設置の形態はこれに限らずに鋼板の冷却帯１と過時効帯２との間および過時効帯の１パス目のいずれか一方に設置されていてもよい。すなわち、冷却帯１にて冷却後の鋼板を、過時効帯の１パス目下流側の炉内ロールに達する前に所望の温度まで急速加熱できるように、誘導加熱装置３を設置すればよい。

図１に示す鋼板の連続焼鈍設備を用いて鋼板の連続焼鈍を行う際、鋼板の焼戻温度を２５０℃超えとする場合には、冷却帯１を出た鋼板を、誘導加熱装置３ａおよび３ｂのいずれかまたは両方を用いて、鋼板の温度を過時効帯炉内温度の８０％以上に加熱する。ここで、過時効帯炉内温度とは、例えば通常炉内ロール４ａと４ｂのほぼ中間高さ位置に設置されている炉内温度計での温度を用いる。

前記冷却帯１は、鋼板を冷却するための帯域で、冷却帯１での鋼板の冷却終点温度の差が３００℃以上となる複数の冷却手段を有している。ここで、複数の冷却手段としては、例えば液体冷却（水焼入れ）、内部冷却式ロール（ロール冷却）、ガスジェット冷却および気水冷却等の組み合わせがあげられるが、本発明ではこれに限定されるものではなく、冷却手段は何でもよい。例えば、前述したように、一般軟質材の製造時に用いる内部冷却式ロール（ロール冷却）と、高張力鋼の製造時に用いる液体冷却（水焼入れ）の２つの冷却手段により構成することができる。

前記過時効帯２は、焼戻帯ともいい、前記冷却帯１を通過した鋼板を、所定の温度で焼戻しするものである。本発明では、高張力鋼板で加工性の良好な鋼板を得るために鋼板の焼戻温度を２５０℃超えとする場合もある。また、過時効帯２には、その上方及び下方に複数の炉内ロール４ａ、４ｂが設けられている。

前記誘導加熱装置３は、その通電量を変化させることにより前記冷却帯１を通過した鋼板を、所定の温度まで上昇させるものである。その後に過時効帯２において、所定の焼戻温度まで加熱およびその温度で保持するものである。

次に図２は、本発明の、水焼入れにより約５０℃まで冷却した鋼板を誘導加熱装置３により加熱するとともに鋼板の焼戻温度を２５０℃超えとする場合において、鋼板速度（ｍｐｍ）と鋼板温度／過時効帯炉内温度（％）との関係の一例を示すグラフである。図２中実線で示したように、誘導加熱装置により鋼板を加熱して、加熱後の鋼板温度と過時効帯炉内温度との比が８０％以上となると鋼板速度が６０ｍｐｍ以上にでき、加熱後の鋼板温度と過時効帯炉内温度との比が８０％未満では鋼板速度が６０ｍｐｍ未満となるというようにはっきり操業データが分かれた。つまり、誘導加熱装置により鋼板を加熱して、加熱後の鋼板温度と過時効帯炉内温度との比が８０％以上となると鋼板に蛇行が生じないので、誘導加熱装置により鋼板の温度を過時効帯炉内温度の８０％以上に加熱することが必要である。鋼板に蛇行が発生しないと、鋼板速度は約６０ｍｐｍ以上の高能率操業を実現できることになる。一方、誘導加熱装置により鋼板を加熱して、加熱後の鋼板温度と過時効帯炉内温度との比が８０％未満であると、特に過時効帯１パス目下流側の炉内ロールにおいて鋼板に蛇行が生じる場合があり、鋼板に蛇行が生じる場合があると、鋼板速度は約６０ｍｐｍ未満に抑えた低能率操業となる。

なお、図２において、鋼板温度／過時効帯炉内温度（％）の上限値は特に限定されるものではないが、鋼板温度／過時効帯炉内温度（％）が高過ぎると誘導加熱装置に投入する電力が多く必要となるため、エネルギーコストの観点で好ましくない。したがって、鋼板温度／過時効帯炉内温度（％）は１２０％以下とすることが好ましい。

次に図３は、本発明の、水焼入れにより約５０℃まで冷却した鋼板を誘導加熱装置３により加熱するとともに鋼板の焼戻温度を２５０℃超えとする場合において、鋼板速度（ｍｐｍ）と誘導加熱装置の使用電力（ｋＷ）との関係の一例を示すグラフである。前述したように鋼板に蛇行が発生しないと、鋼板速度は約６０ｍｐｍ以上の高能率操業を実現できることなる。ここで、図２に示したように鋼板速度６０ｍｐｍ以上を達成するには、過時効帯炉内温度の８０％以上に加熱することが必要である。よって、図３より鋼板を過時効帯炉内温度８０％以上に加熱して鋼板速度６０ｍｐｍ以上を達成するには、誘導加熱装置の加熱能力が１５００ｋＷ以上必要となる。

本発明例としては、図１に示す本発明の鋼板の連続焼鈍設備を用い、鋼板の焼戻温度を３００℃として高張力鋼板を連続焼鈍する際、水焼入れにより約５０℃まで冷却した鋼板を、加熱能力１５００ｋＷ以上を有する誘導加熱装置３により鋼板温度／過時効帯炉内温度（％）を８０〜１２０％の範囲内に調整して加熱した。このような誘導加熱装置３による加熱を行う高張力鋼板の製造を３製造チャンス行い、それぞれの製造チャンスをＤ、Ｅ、Ｆとした。なお、１製造チャンス当たりの焼鈍量は２０００トン程度であった。

比較例としては、図１に示す本発明の鋼板の連続焼鈍設備を用い、鋼板の焼戻温度を３００℃として高張力鋼板を連続焼鈍する際、水焼入れにより約５０℃まで冷却した鋼板を誘導加熱装置３により鋼板温度／過時効帯炉内温度（％）を５０〜８０％の範囲内に調整して加熱した。このような誘導加熱装置３による加熱を行う高張力鋼板の製造を３製造チャンス行い、それぞれの製造チャンスをＡ、Ｂ、Ｃとした。

図４は，上述した高張力鋼板の本発明例の製造チャンスＤ、Ｅ、Ｆと、比較例の製造チャンスＡ、Ｂ、Ｃにおける各チャンス毎の平均鋼板速度（ｍｐｍ）を示している。鋼板温度／過時効帯炉内温度（％）を８０％以上とした高張力鋼板の本発明例の製造チャンスＤ、Ｅ、Ｆでは、鋼板の蛇行の発生がなく、平均鋼板速度（ｍｐｍ）が６０ｍｐｍ以上の高速度操業ができて、能率が向上した。一方、鋼板温度／過時効帯炉内温度（％）を８０％未満とした高張力鋼板の比較例の製造チャンスＡ、Ｂ、Ｃでは、過時効帯の炉内ロールにおいて鋼板に蛇行が生じる場合があり、平均鋼板速度（ｍｐｍ）が６０ｍｐｍ未満に抑えた低能率操業となった。

本発明の鋼板の連続焼鈍設備の一例を示す説明図本発明の、鋼板の焼戻温度を２５０℃超えとする場合において、鋼板速度（ｍｐｍ）と鋼板温度／過時効帯炉内温度（％）との関係の一例を示すグラフ本発明の、鋼板の焼戻温度を２５０℃超えとする場合において、鋼板速度（ｍｐｍ）と誘導加熱装置の使用電力（ｋＷ）との関係の一例を示すグラフ高張力鋼板の本発明例の製造チャンスＤ、Ｅ、Ｆと、比較例の製造チャンスＡ、Ｂ、Ｃにおける各チャンス毎の平均鋼板速度（ｍｐｍ）を示すグラフ

符号の説明

１冷却帯
２過時効帯
３、３ａ、３ｂ誘導加熱装置
４、４ａ、４ｂ炉内ロール

Claims

鋼板を水焼入れする冷却帯と過時効帯とを有する連続焼鈍設備を用いて鋼板を連続焼鈍する方法であって、冷却帯と過時効帯との間および／または過時効帯の１パス目に鋼板を急速加熱するための誘導加熱装置を設置し、鋼板の過時効帯での加熱温度を２５０℃超えとし、前記誘導加熱装置により鋼板の温度を過時効帯炉内温度の８０％以上に加熱することを特徴とする鋼板の連続焼鈍方法。