JP4747465B2 - ステンレス鋼板の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延されたステンレス鋼板をオンラインで熱処理することにより効率的にステンレス鋼板を製造する方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ステンレス鋼板は、熱間圧延された後、Cr炭化物等の析出物を固溶させて耐食性を向上させるため、オフラインで所定温度以上に再加熱した後水冷する溶体化熱処理が行われている。再加熱温度は、例えばステンレス鋼板の大半を占めるSUS304の場合、JISでは1010℃以上、ASTMでは1040℃以上と規定されている。しかし、オフラインで溶体化熱処理を行うため、製造工期を要する上、再加熱による多大な熱エネルギーを必要とする。
【0003】
このため、オンラインでステンレス鋼板を製造する技術として、特公平3−65408号公報や特公平5−75809号公報に示されているように、所定の温度範囲で制御圧延し、直ちに加速冷却することにより溶体化熱処理を省略するTMCP型ステンレス鋼が提案され実機製造されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記方法では、当該特許公報に記載されているように、圧延仕上温度が850℃以下になるとCr炭化物の歪誘起析出により耐食性が劣化するため、圧延仕上温度の確保が困難な薄物材への適用は不可能であった。実際、当該特許公報には仕上板厚が20mm未満の実施例は記載されていない。
【0005】
そこで、本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、溶体化熱処理材ないしはそれと同等の特性を有するステンレス鋼板をオンラインでの熱処理により効率的で安価に製造することのできるステンレス鋼板の製造方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係るステンレス鋼板の製造方法は、熱間仕上圧延を終了したステンレス鋼板をソレノイド型誘導加熱装置を通過させて直ちに溶体化熱処理に必要な温度に加熱した後、加速冷却することを特徴とするものである。
【0007】
請求項2に係るステンレス鋼板の製造方法は、熱間仕上圧延を終了する前のステンレス鋼板を加熱し、850℃以上の温度で熱間仕上圧延を終了した後、加速冷却することを特徴とするものである。
【0008】
請求項3に係るステンレス鋼板の製造方法は、請求項2の製造方法において、ソレノイド型誘導加熱装置を通過させて加熱することを特徴とするものである。
【0009】
請求項4に係るステンレス鋼板の製造方法は、請求項1または3の製造方法において、ステンレス鋼板の寸法に応じてソレノイド型誘導加熱装置の加熱条件を決定することを特徴とするものである。
【0010】
請求項5に係るステンレス鋼板の製造方法は、請求項1、3、4のいずれかの製造方法において、ソレノイド型誘導加熱装置を往復して通過させて加熱することを特徴とするものである。
【0011】
請求項6に係るステンレス鋼板の製造装置は、熱間仕上圧延機の後面に熱間仕上圧延終了後のステンレス鋼板を溶体化熱処理に必要な温度に加熱する複数個直列に配列されたソレノイド型誘導加熱装置と、加熱されたステンレス鋼板を加速冷却する加速冷却装置とを備えたことを特徴とするものである。
【0012】
請求項7に係るステンレス鋼板の製造装置は、熱間仕上圧延機の前面に熱間仕上圧延終了前のステンレス鋼板を850℃以上の温度で仕上圧延を終了できるように加熱する加熱装置と、熱間仕上圧延機の後面に熱間仕上圧延終了後のステンレス鋼板を加速冷却する加速冷却装置とを備えたことを特徴とするものである。
【0013】
請求項8に係るステンレス鋼板の製造装置は、請求項7の製造装置において、加熱装置が複数個直列に配置されたソレノイド型誘導加熱装置であることを特徴とするものである。
請求項9に係るステンレス鋼板の製造装置は、熱間仕上圧延機の少なくとも後面に、熱間仕上圧延終了前のステンレス鋼板を850℃以上の温度で仕上圧延を終了できるように加熱する、複数個直列に配列されたソレノイド型誘導加熱装置と、熱間仕上圧延機の後面に熱間仕上圧延終了後のステンレス鋼板を加速冷却する加速冷却装置とを備えたことを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の第1の実施の形態を示す説明図である。熱間粗圧延機(図示せず)により熱間圧延されたステンレス鋼板1を熱間仕上圧延機2で仕上圧延し、仕上圧延終了後直ちに熱間仕上圧延機2の後面に配置された加熱装置3を通過させて所定温度まで加熱し、加熱装置3の後面に配置された加速冷却装置6によって加速冷却を行う。
【0015】
ステンレス鋼板1は加熱装置3により溶体化熱処理に必要な温度に加熱されるので、オンラインで良好な溶体化熱処理を施すことができる。例えば、SUS304の場合には、1000℃以上に加熱することで良好な溶体化熱処理を施すことができ、さらに、JIS規格に対応するには1010℃以上に、ASTM規格に対応するには1040℃以上に加熱すればよい。
【0016】
加熱装置としては、ガス燃焼方式の加熱装置、通電加熱方式の加熱装置、トランスバース型誘導加熱装置、ソレノイド型誘導加熱装置等を用いればよいが、構造が簡潔であるので圧延ラインへの設置が容易で、急速加熱ができるので高い圧延能率に対応でき、全体に均一に加熱されるので偏熱の問題が少ないソレノイド型誘導加熱装置を用いることが好ましい。
【0017】
図2にソレノイド型誘導加熱装置の一例を示す。3台のソレノイド型誘導加熱装置4-1〜4−3が間隔をあけて直列に配置されており、その中をステンレス鋼板1が通過するようになっている。各ソレノイド型誘導加熱装置の間にはステンレス鋼板1の通過速度を制御する搬送ローラ5が配置されている。
【0018】
このように複数台直列配置されたソレノイド型誘導加熱装置を通過させることにより、ソレノイド型誘導加熱装置で表層部が加熱される加熱過程とソレノイド型誘導加熱装置間で表層部の熱が板厚中心部に伝わる均熱過程を繰り返しながらステンレス鋼が加熱されるので、表面近傍のみが加熱されて過加熱になってしまうことがなく、板厚中心部まで熱処理に必要な温度に加熱することができる。
【0019】
そして、各種寸法のステンレス鋼板を所望の温度に加熱するには、ソレノイド型誘導加熱装置の周波数や投入電力あるいはソレノイド型誘導加熱装置の通過速度といった加熱条件を制御すればよい。板厚が厚くなる程あるいは板幅が広くなる程、投入電力を大きくしたり、通過速度を遅くしたりすることになる。
【0020】
場合によっては、ソレノイド型誘導加熱装置を往復により複数回通過させて加熱することによって、所望の温度を得ることもできる。
【0021】
なお、加速冷却装置による加速冷却は、例えば、SUS304の場合は、少なくとも800℃から500℃の間を5℃/S以上の冷却速度で冷却することが望ましい。
【0022】
図3は、本発明の第2の実施の形態を示す説明図である。熱間粗圧延機(図示せず)により熱間圧延されたステンレス鋼板1を熱間仕上圧延機2の前面に配置された加熱装置3により加熱し、熱間仕上圧延機2により所定温度で仕上圧延を終了して、直ちに熱間仕上圧延機2の後面に配置された加速冷却装置6によって加速冷却を行う。
【0023】
溶体化熱処理には1000℃以上の温度が必要であるが、カーボン量を低減し(例えば、SUS304では、C<0.03mass%)、850℃以上の温度で仕上圧延を終了し加速冷却を行うことにより、実質的に溶体化熱処理材と同等の耐食性が得ることができる。
【0024】
つまり、加熱装置3によりステンレス鋼板1を加熱することで、850℃以上の温度で仕上圧延が終了できるので、Cr炭化物の歪誘起析出による耐食性の劣化を生じることから従来困難であった板厚20mm未満の薄物材についても、オンラインで溶体化熱処理材と同等の特性を有するステンレス鋼板を得ることができる。
【0025】
なお、仕上圧延をレバース圧延で行う場合、仕上圧延開始前に加熱する方法、仕上圧延途中で加熱する方法、仕上圧延開始前及び仕上圧延途中と複数回加熱する方法、加熱装置と熱間仕上圧延機を一体としてレバースしながら加熱と圧延を繰り返す方法等があり、必要に応じて、所定温度で仕上圧延が終了できる方法を選択すればよい。
【0026】
また、加熱装置の位置は、熱間仕上圧延機の前面に限定されるものではなく、熱間仕上圧延機の後面でもよいし、熱間仕上圧延機の前面と後面の両方でもよい。ただし、仕上圧延終了後から加速冷却開始までの時間は短い方がよいので、熱間仕上圧延機の前面のみに加熱装置を配置して、熱間仕上圧延機と加速冷却装置との距離が近くなるようにする方が好ましい。
【0027】
そして、加熱装置の種類や構造等については、第1の実施の形態で述べたと同様である。
【0028】
加熱装置としては、ガス燃焼方式の加熱装置、通電加熱方式の加熱装置、トランスバース型誘導加熱装置、ソレノイド型誘導加熱装置等を用いればよいが、構造が簡潔であるので圧延ラインへの設置が容易で、急速加熱ができるので高い圧延能率に対応でき、全体に均一に加熱されるので偏熱の問題が少ないソレノイド型誘導加熱装置を用いることが好ましい。
【0029】
図2に示すような複数台直列配置されたソレノイド型誘導加熱装置を通過させることにより、ソレノイド型誘導加熱装置で表層部が加熱される加熱過程とソレノイド型誘導加熱装置間で表層部の熱が板厚中心部に伝わる均熱過程を繰り返しながらステンレス鋼が加熱されるので、表面近傍のみが加熱されて過加熱になってしまうことがなく、板厚中心部まで熱処理に必要な温度に加熱することができる。
【0030】
そして、各種寸法のステンレス鋼板を所望の温度に加熱するには、ソレノイド型誘導加熱装置の周波数や投入電力あるいはソレノイド型誘導加熱装置の通過速度といった加熱条件を制御すればよい。板厚が厚くなる程あるいは板幅が広くなる程、投入電力を大きくしたり、通過速度を遅くしたりすることになる。
【0031】
場合によっては、ソレノイド型誘導加熱装置を往復により複数回通過させて加熱することによって、所望の温度を得ることもできる。
【0032】
なお、加速冷却装置による加速冷却は、例えば、SUS304の場合には、少なくとも800℃から500℃の間を5℃/S以上の冷却速度で冷却することが望ましい。
【0033】
【実施例】
実施例1として、前述の第1の実施の形態によって実施した例を以下に示す。
【0034】
(A)実施条件
ステンレス鋼板
鋼種:SUS304
製品寸法:板厚 25mm、板幅 2800mm、長さ 15m
目標溶体化熱処理温度:1050℃
加熱装置
設置位置:熱間仕上圧延機の後面
方式:ソレノイド型誘導加熱装置
投入電力:7MW
周波数:1350Hz
台数:3台直列
通過速度:20m/min
通過回数:仕上圧延終了後に、往復による3回
(B)実施結果
仕上圧延後の鋼板表面温度: 920℃
加熱後の鋼板表面温度 :1080℃
加熱後の鋼板中心温度 :1050℃
加速冷却速度:10℃/S(800℃〜500℃)
加速冷却停止温度:400℃
これにより、オンラインで良好な溶体化熱処理を施され、JIS規格及びASTM規格を満足する機械的性質と耐食性を有するステンレス鋼板が得られた。
【0035】
実施例2として、前述の第2の実施の形態によって実施した例を以下に示す。
【0036】
(A)実施条件
ステンレス鋼板
鋼種:SUS304
製品寸法:板厚 8mm、板幅 2000mm、長さ 15m
目標加熱温度:920℃
加熱装置
設置位置:熱間仕上圧延機の前面
方式:ソレノイド型誘導加熱装置
投入電力:7MW
周波数:1350Hz
台数:3台直列
通過速度:40m/min
通過回数:仕上圧延開始前に、往復による3回
(B)実施結果
加熱前の鋼板表面温度:830℃
加熱後の鋼板表面温度:950℃
加熱後の鋼板中心温度:920℃
圧延仕上温度 :850℃
加速冷却速度:40℃/S(800℃〜500℃)
加速冷却停止温度:400℃
これにより、オンラインで良好な熱処理を施され、JIS規格の腐食試験で溶体化熱処理材と同等の耐食性を示し、かつ高い降伏強度を有するステンレス鋼板が得られた。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、熱間仕上機の前面あるいは後面に設置した加熱装置により、ステンレス鋼板を所定温度に加熱することによって、オンラインで良好な熱処理を施すのに必要な鋼板温度を確保することができ、溶体化熱処理材ないしはそれと同等の特性を有するステンレス鋼板を効率的で安価に製造することのできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図。
【図2】本発明に用いるソレノイド型誘導加熱装置の例を示す図。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す図。
【符号の説明】
1 ステンレス鋼板
2 熱間仕上圧延機
3 加熱装置
4−1 〜 4−3 ソレノイド型誘導加熱装置
5 搬送ロール
6 加速冷却装置
Claims (9)
- 熱間仕上圧延を終了したステンレス鋼板をソレノイド型誘導加熱装置を通過させて直ちに溶体化熱処理に必要な温度に加熱した後、加速冷却することを特徴とするステンレス鋼板の製造方法。
- 熱間仕上圧延を終了する前のステンレス鋼板を加熱し、850℃以上の温度で熱間仕上圧延を終了した後、加速冷却することを特徴とするステンレス鋼板の製造方法。
- ソレノイド型誘導加熱装置を通過させて加熱することを特徴とする請求項2に記載のステンレス鋼板の製造方法。
- ステンレス鋼板の寸法に応じてソレノイド型誘導加熱装置の加熱条件を決定することを特徴とする請求項1または3に記載のステンレス鋼板の製造方法。
- ソレノイド型誘導加熱装置を往復して通過させて加熱することを特徴とする請求項1、3、4のいずれかに記載のステンレス鋼板の製造方法。
- 熱間仕上圧延機の後面に熱間仕上圧延終了後のステンレス鋼板を溶体化熱処理に必要な温度に加熱する複数個直列に配列されたソレノイド型誘導加熱装置と、加熱されたステンレス鋼板を加速冷却する加速冷却装置とを備えたことを特徴とするステンレス鋼板の製造装置。
- 熱間仕上圧延機の前面に熱間仕上圧延終了前のステンレス鋼板を850℃以上の温度で仕上圧延を終了できるように加熱する加熱装置と、熱間仕上圧延機の後面に熱間仕上圧延終了後のステンレス鋼板を加速冷却する加速冷却装置とを備えたことを特徴とするステンレス鋼板の製造装置。
- 加熱装置が複数個直列に配置されたソレノイド型誘導加熱装置であることを特徴とする請求項7に記載のステンレス鋼板の製造装置。
- 熱間仕上圧延機の少なくとも後面に、熱間仕上圧延終了前のステンレス鋼板を850℃以上の温度で仕上圧延を終了できるように加熱する、複数個直列に配列されたソレノイド型誘導加熱装置と、熱間仕上圧延機の後面に熱間仕上圧延終了後のステンレス鋼板を加速冷却する加速冷却装置とを備えたことを特徴とするステンレス鋼板の製造装置。
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