JP5482365B2 - Steel sheet cooling method, manufacturing method and manufacturing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、鋼板の冷却方法、製造方法および製造設備に関するものである。 The present invention relates to a steel plate cooling method, a manufacturing method, and manufacturing equipment.
熱間圧延によって厚板や薄板などの鋼板を製造するプロセスでは、例えば図7に示すような設備において、熱間粗圧延、仕上圧延を行った後、水冷または空冷を行って組織を制御している。水冷によって比較的低い温度、例えば450〜650℃程度に冷却すると、微細なフェライトやベイナイト組織が得られ、鋼板の強度を確保できるので、スプレー冷却水やラミナー冷却水などによって鋼板を冷却する技術が一般的である。 In the process of manufacturing steel plates such as thick plates and thin plates by hot rolling, for example, in equipment as shown in FIG. 7, after hot rough rolling and finish rolling, the structure is controlled by water cooling or air cooling. Yes. When cooling to a relatively low temperature, for example, about 450 to 650 ° C. by water cooling, fine ferrite and bainite structure can be obtained and the strength of the steel sheet can be secured. Therefore, there is a technology for cooling the steel sheet with spray cooling water, laminar cooling water, etc. It is common.
また近年では、鋼板の上下面に多数設置したノズルから冷却水を、高速で噴射して、非常に高い冷却速度を得て組織をより微細化し、鋼板の強度を上げる技術開発が盛んである。 Further, in recent years, technological development has been actively conducted to increase the strength of a steel sheet by injecting cooling water from nozzles installed on the upper and lower surfaces of the steel sheet at a high speed to obtain a very high cooling rate and further refine the structure.
しかし、高い冷却速度によって鋼板の強度を上げると、鋼板の用途によっては、急冷によって鋼板の表層が硬くなりすぎて、伸びが低下したり、溶接性が悪化したりする場合がある。これを防ぐための技術として、特許文献1の技術がある。 However, when the strength of the steel sheet is increased by a high cooling rate, depending on the use of the steel sheet, the surface layer of the steel sheet becomes too hard due to rapid cooling, and the elongation may decrease or the weldability may deteriorate. As a technique for preventing this, there is a technique of Patent Document 1.
特許文献1の技術は、圧延長が長くなるラインパイプ用鋼板の鋼板の先端と尾端との冷却停止温度の偏差を縮小して、鋼板長手方向で均一な材質を得る目的で、鋼板先端部が加速冷却装置に搬入され、鋼板尾端が加速冷却装置を抜けるまで、一定の加速率で加速して、鋼板先端部から尾端部にかけて次第に鋼板の搬送速度が速くなるようにしたものである。 The technique of Patent Document 1 is to reduce the deviation of the cooling stop temperature between the tip and tail ends of the steel plate for line pipes with a long rolling length, and to obtain a uniform material in the longitudinal direction of the steel plate. Is carried into the accelerating cooling device and accelerated at a constant acceleration rate until the tail end of the steel plate exits the accelerating cooling device, so that the conveying speed of the steel plate gradually increases from the steel plate tip to the tail end. .
このようにすることによって、冷却停止温度の鋼板長手方向での偏差を縮小し、更に間欠冷却を行うことで冷却停止温度を上昇させて所望の冷却速度に制御しようとするものである。 By doing in this way, the deviation in the longitudinal direction of the steel sheet of the cooling stop temperature is reduced, and further, intermittent cooling is performed to increase the cooling stop temperature and control it to a desired cooling rate.
特許文献1の技術は、板厚が比較的薄い(20mm以下)鋼板ではある程度効果を得られるが、板厚が50mm以上ある鋼板では、所定の冷却開始温度から冷却終了温度まで冷却するには、冷却時間を長く設定する必要があるため、搬送速度を比較的遅く(例えば0.1〜0.8m/s程度)しなければならない。搬送速度が遅いほど、最初の1ゾーンで冷却される時間が長くなって、鋼板の表層が特に急冷され、マルテンサイト変態開始点(以下、Ms点とよぶ)以下まで一気に冷却されることとなる。したがって、板厚が厚く、搬送速度が遅い鋼板に対しては、特許文献1の技術では鋼板表面の硬度上昇を十分に抑えることができないという問題がある。 The technique of Patent Document 1 can achieve an effect to some extent in a steel sheet having a relatively thin plate thickness (20 mm or less), but in a steel plate having a plate thickness of 50 mm or more, in order to cool from a predetermined cooling start temperature to a cooling end temperature, Since it is necessary to set a long cooling time, the conveyance speed must be relatively slow (for example, about 0.1 to 0.8 m / s). The slower the conveyance speed, the longer the time for cooling in the first zone, and the surface layer of the steel sheet is particularly rapidly cooled to be cooled to the martensitic transformation start point (hereinafter referred to as the Ms point) or less. . Therefore, there is a problem that the steel sheet having a thick plate thickness and a low conveyance speed cannot sufficiently suppress the increase in hardness of the steel plate surface by the technique of Patent Document 1.
また、上面冷却を行った後に、次の冷却ゾーンで空冷を行う場合であっても、鋼板の形状が悪い場合などで水切りロールによって完全に水を切れない場合がある。このような場合、空冷ゾーンの鋼板上面で乗り水による冷却が行われ、十分な復熱ができず、表層の硬度を低減することができなくなる。部分的にであっても硬度が上限を超える場合があると、品質が保証できないという問題がある。 In addition, even when air cooling is performed in the next cooling zone after performing top surface cooling, the water draining roll may not completely drain the water when the shape of the steel sheet is poor. In such a case, cooling by riding water is performed on the upper surface of the steel sheet in the air cooling zone, and sufficient reheating cannot be performed, and the hardness of the surface layer cannot be reduced. Even if it is partially, if the hardness exceeds the upper limit, the quality cannot be guaranteed.
更に、空冷による復熱時間が長すぎるとその後の水冷の時間が足りず、冷却不足となる場合があるし、逆に復熱時間が短すぎると、鋼板表層の焼戻しが十分に行われず、硬度が許容上限を超えるという問題もある。 Furthermore, if the recuperation time by air cooling is too long, the time for subsequent water cooling is insufficient and cooling may be insufficient. Conversely, if the recuperation time is too short, the steel sheet surface layer is not sufficiently tempered and hardness There is also a problem that exceeds the allowable upper limit.
本発明は、上記に鑑み、熱間圧延後の鋼板の上下面に冷却水を供給する場合において、鋼板表面の硬度上昇を抑制し、かつ十分な強度をもつ鋼板を製造する技術を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention provides a technique for suppressing the increase in hardness of the steel sheet surface and producing a steel sheet having sufficient strength when supplying cooling water to the upper and lower surfaces of the steel sheet after hot rolling. With the goal.
上記課題を解決するために、本発明は、以下の特徴を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
第一の発明は、テーブルロール及び該テーブルロールに対向する水切りロールによって区切られた複数の冷却ゾーンを備え、鋼板の上下面に水量密度2.0m3/m2 ・min以上で冷却水を供給する冷却設備を用いた鋼板の冷却方法であって、熱間圧延後の鋼板を、Ar3点以上の温度から、最上流側の冷却ゾーンで鋼板表層部がマルテンサイト変態開始点以下の温度となるまで加速冷却を行った後、続く1または複数の冷却ゾーンを空冷区間として一旦加速冷却を中断し、鋼板表層部温度が640℃以上となるまで復熱した後、その後の冷却ゾーンで鋼板の板厚平均温度が520℃以下となるまで再び加速冷却することを特徴とする鋼板の冷却方法である。 The first invention includes a plurality of cooling zones separated by a table roll and a draining roll facing the table roll, and supplies cooling water to the upper and lower surfaces of the steel sheet at a water density of 2.0 m 3 / m 2 · min or more. A steel sheet cooling method using a cooling facility, wherein the steel sheet after hot rolling is heated at a temperature not lower than the Ar 3 point, and the surface layer portion of the steel sheet in the cooling zone on the most upstream side is below the martensitic transformation start point. After accelerating cooling until the cooling zone, one or more subsequent cooling zones are set as air cooling sections, and the accelerated cooling is temporarily stopped. After reheating until the steel plate surface layer temperature reaches 640 ° C. or higher, the steel plate is cooled in the subsequent cooling zone. The steel sheet cooling method is characterized in that accelerated cooling is performed again until the plate thickness average temperature becomes 520 ° C. or less.
第二の発明は、鋼板の板厚が50mm以上であり、冷却設備を通過する鋼板の搬送速度を1.0m/s以下とすることを特徴とする第一の発明に記載の鋼板の冷却方法である。 The second invention is a method for cooling a steel sheet according to the first invention, wherein the steel sheet has a thickness of 50 mm or more, and the conveying speed of the steel sheet passing through the cooling facility is 1.0 m / s or less. It is.
第三の発明は、第一または第二の発明に記載の鋼板の冷却方法により鋼板を冷却するとともに、前記最上流側の冷却ゾーン入側および前記空冷区間内に設けられた幅方向温度計を用いて鋼板上面の幅方向温度を測定し、これら測定された鋼板上面の幅方向温度から冷却開始温度および前記空冷区間における鋼板表層部の復熱温度とそれぞれの基準温度とを比較することにより、冷却後の鋼板表層部の硬度が許容値内か否かを判定することを特徴とする鋼板の製造方法である。 The third invention cools the steel sheet by the method for cooling a steel sheet described in the first or second invention, and includes a width direction thermometer provided in the cooling zone entrance side and the air cooling section on the most upstream side. By measuring the temperature in the width direction of the upper surface of the steel sheet, by comparing the measured temperature in the width direction of the upper surface of the steel sheet with the cooling start temperature and the reheat temperature of the steel sheet surface layer portion in the air cooling section, and the respective reference temperatures, It is a method for producing a steel sheet, wherein it is determined whether or not the hardness of the steel sheet surface layer after cooling is within an allowable value.
第四の発明は、テーブルロール及び該テーブルロールに対向する水切りロールによって区切られた複数の冷却ゾーンを備え、鋼板の上下面に水量密度2.0m3/m2 ・min以上で冷却水を供給する鋼板の冷却設備と、該冷却設備の入側に設置された幅方向温度計と、前記複数の冷却ゾーンのうち、少なくとも上流側から第3または第4の冷却ゾーンに設置され、該冷却ゾーンが空冷区間である時に鋼板上面の幅方向温度を測定する幅方向温度計と、これら幅方向温度計により測定された鋼板上面の温度から冷却開始温度および前記空冷区間における鋼板表層部の復熱温度とそれぞれの基準温度とを比較することにより、冷却後の鋼板表層部の硬度が許容値内か否かを判定する表層硬度合否判定手段とを備えたことを特徴とする鋼板の製造設備である。 The fourth invention includes a plurality of cooling zones separated by a table roll and a draining roll facing the table roll, and supplies cooling water to the upper and lower surfaces of the steel sheet at a water density of 2.0 m 3 / m 2 · min or more. A steel sheet cooling facility, a width direction thermometer installed on the inlet side of the cooling facility, and the cooling zone installed in the third or fourth cooling zone from at least the upstream side of the plurality of cooling zones. A width direction thermometer that measures the temperature in the width direction of the steel sheet upper surface when the air cooling section is in the air cooling section, the cooling start temperature from the temperature of the steel sheet upper surface measured by these width direction thermometers, and the recuperation temperature of the steel sheet surface layer in the air cooling section And a surface layer hardness pass / fail judgment means for judging whether or not the hardness of the steel sheet surface layer portion after cooling is within an allowable value by comparing each reference temperature with each reference temperature. Equipment.
本発明の厚鋼板の冷却方法、製造方法および製造設備を用いることにより、鋼板表面の硬度上昇を抑制し、かつ十分な強度をもつ鋼板を製造することができる。また、製造された鋼板表層部の硬度が許容値内であることを保証することができる。 By using the thick steel plate cooling method, production method, and production equipment of the present invention, it is possible to produce a steel plate that suppresses the increase in hardness of the steel plate surface and has sufficient strength. Moreover, it can be ensured that the hardness of the manufactured steel sheet surface layer portion is within an allowable value.
以下、厚板圧延プロセスにおける本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention in a plate rolling process will be described with reference to the drawings.
図7は、本発明の実施に供する厚板圧延ラインの一例を示す概略図である。
加熱炉から抽出されたスラブは圧延機によって粗圧延と仕上圧延が施され、所定の仕上温度、仕上板厚とされた後、オンラインにて加速冷却設備に搬送される。冷却前にプリレベラを通して鋼板の形状を整えてから加速冷却を行うのが冷却後の鋼板形状には好適である。加速冷却設備では、鋼板上面側では、搬送方向に沿って膜状の冷却水を流す冷却設備が、鋼板下面側では、棒状冷却水を供給する冷却設備が配列されている。
FIG. 7 is a schematic view showing an example of a thick plate rolling line used for carrying out the present invention.
The slab extracted from the heating furnace is subjected to rough rolling and finish rolling by a rolling mill to a predetermined finishing temperature and finishing plate thickness, and then conveyed to an accelerated cooling facility online. It is suitable for the steel plate shape after cooling to perform accelerated cooling after adjusting the shape of the steel plate through a pre-leveler before cooling. In the accelerated cooling facility, a cooling facility for flowing film-like cooling water along the conveying direction is arranged on the upper surface side of the steel plate, and a cooling facility for supplying rod-shaped cooling water is arranged on the lower surface side of the steel plate.
そして、図1は本発明の一実施の形態における冷却設備全体を示した側面図である。 FIG. 1 is a side view showing the whole cooling equipment in one embodiment of the present invention.
テーブルロール4,4間を1ゾーンとする冷却ゾーンが多数設けられており、それぞれのゾーンの上下に冷却ヘッダ1、2が配置されている。第1冷却ゾーンの入側、第3または第4冷却ゾーン、最終ゾーンの出側の上方に、それぞれ幅方向温度計5a、5b、5cがあり、搬送中の鋼板上面の幅方向温度を測定する。
Many cooling zones with one zone between the
図2は、本発明の一実施の形態における冷却設備の前半部分を示した側面図である。本冷却設備は、少なくともその前半部分に、テーブルロール4及びテーブルロール4に対向する水切りロール3によって区切られた複数の冷却ゾーンを備えている。そして、それぞれのゾーンの上下に配置された冷却ヘッダ1、2から、鋼板の上下面に水量密度2.0m3/m2 ・min以上で冷却水を供給可能となっている。ここで、水量密度2.0m3/m2・min以上としたのは、水量密度が2.0m3/m2 ・min未満では、鋼板面内でマルテンサイト変態する部分とベイナイト変態する部分が混在して、強度や伸びなどの製品材質がばらつく場合があるからである。なお、図2に示す冷却設備の例では、鋼板上面側は搬送方向に沿って膜状の冷却水を流す冷却設備が、鋼板下面側は棒状冷却水を供給する冷却設備が配置されているが、本発明の冷却設備の冷却方式はこれに限定されるものではない。
FIG. 2 is a side view showing the first half portion of the cooling facility according to the embodiment of the present invention. This cooling equipment is provided with a plurality of cooling zones partitioned by a
また、冷却設備の入側すなわち第1冷却ゾーンの入側には冷却開始前の鋼板上面の幅方向温度を測定する幅方向温度計5aが、さらに第3または第4の冷却ゾーンには当該冷却ゾーンが空冷区間である時に鋼板上面の幅方向温度を測定可能な幅方向温度5bが設置されている。これらの幅方向温度計5a、5bは、鋼板幅方向全体を同時に温度測定できるものでもよいし、幅方向に移動しながら幅方向全体の温度測定を行う走査型のものでもよい。そして、詳細は後述するが、これら幅方向温度計5a、5bにより測定された鋼板上面の幅方向温度から、冷却後の鋼板表層部の硬度が許容値内か否かを判定する表層硬度合否判定手段7を備えている。
In addition, a
次に、本発明の鋼板の冷却方法は、図1および図2に示したような複数の冷却ゾーンを備えた冷却設備を用いて、熱間圧延後の鋼板を、Ar3点以上の温度から、最上流側の冷却ゾーンで鋼板表層部がマルテンサイト変態開始点(Ms点)以下の温度となるまで加速冷却し、続く1または複数の冷却ゾーンを空冷区間として冷却水を供給せずに一旦加速冷却を中断して鋼板表層部温度が640℃以上となるまで復熱させ、さらにその後の冷却ゾーンで冷却水を供給して鋼板の板厚平均温度が520℃以下となるまで再び加速冷却する。以下、詳細に説明する。 Then, the steel plate cooling method of the present invention, by using a cooling facility having a plurality of cooling zones, such as shown in FIGS. 1 and 2, the steel sheet after hot rolling, the Ar 3 point or more temperature In the most upstream cooling zone, accelerated cooling is performed until the surface layer of the steel sheet reaches a temperature below the martensitic transformation start point (Ms point), and the subsequent cooling zone is used as an air cooling section without supplying cooling water. Accelerated cooling is interrupted and reheated until the steel plate surface layer temperature reaches 640 ° C. or higher, and cooling water is supplied in the subsequent cooling zone to accelerate cooling again until the steel plate thickness average temperature reaches 520 ° C. or lower. . Details will be described below.
熱間圧延によって所定の寸法となった鋼板は、プリレベラによって形状が矯正された後、冷却設備内に搬送される。ここで、冷却開始温度はAr3点以上の温度とする。冷却開始温度がAr3点未満であると、冷却開始前に粗大なフェライトが一部変態生成して強度低下の原因となるからである。なお、冷却開始温度は、冷却設備入側の幅方向温度計5aにより計測される温度から、全幅でAr3点以上の温度となっているか否かが確認される。
The steel sheet having a predetermined size by hot rolling is transported into the cooling facility after the shape is corrected by the pre-leveler. Here, the cooling start temperature is set to a temperature of Ar 3 points or more. This is because if the cooling start temperature is less than the Ar 3 point, coarse ferrite partially transforms before starting cooling and causes a decrease in strength. Note that the cooling start temperature is confirmed from the temperature measured by the
次に、冷却設備内に搬送された鋼板は、最上流側の冷却ゾーンすなわち第1冷却ゾーンにおいて、水量密度2.0m3/m2 ・min以上で供給される冷却水によって、鋼板表層部がMs点以下となるまで急速冷却される。冷却水を大量に供給するので、鋼板表層1mm深さでの冷却初期の冷却速度は、100℃/s以上となる。 Next, the steel sheet transported into the cooling facility has a steel sheet surface layer portion by cooling water supplied at a water density of 2.0 m 3 / m 2 · min or more in the most upstream cooling zone, that is, the first cooling zone. Rapid cooling is performed until the Ms point is reached. Since a large amount of cooling water is supplied, the cooling rate at the initial stage of cooling at a steel sheet surface layer depth of 1 mm is 100 ° C./s or more.
ここで、鋼板表層部がMs点以下となるまで急速冷却するのは、鋼板全面で一様にマルテンサイト変態をさせるためである。ちなみに、板厚が厚く、搬送速度の遅い鋼板の冷却において、鋼板全面にわたって表層部をベイナイト変態させるのは不可能である。それは、搬送速度が遅いと第1冷却ゾーンでの冷却時間が長くなり表面温度の低下を制御するのが難しいうえ、冷却水のかかり方や鋼板表面のスケール状態などが各部分によって異なるからである。 Here, the reason why the steel sheet surface layer portion is rapidly cooled until the surface layer portion is equal to or lower than the Ms point is to cause martensitic transformation uniformly on the entire surface of the steel plate. Incidentally, in cooling of a steel plate having a large plate thickness and a low conveying speed, it is impossible to transform the surface layer portion over the entire surface of the steel plate. This is because if the conveyance speed is low, the cooling time in the first cooling zone becomes long and it is difficult to control the decrease in the surface temperature, and the method of applying cooling water, the scale state of the steel sheet surface, and the like differ depending on each part. .
ここで、水切りロール3は搬送ラインのテーブルロール4と同じピッチで設置されるので、1ゾーン当りの長さは、テーブルロール間距離と同じく、0.8〜1.2m程度である。鋼板の板厚が50mm以上と厚く、搬送速度が遅い場合、例えば0.2m/sの時は、1ゾーン当り4〜6sの間水冷される。したがって、最初の水冷ゾーンを通過するだけで、鋼板表層の温度はMs点以下になる。
Here, since the draining roll 3 is installed with the same pitch as the
次に、第2〜4冷却ゾーンは空冷区間として冷却水を供給しないで、鋼板表層部が640℃以上となるまで復熱させる。鋼板表層部を640℃以上まで復熱させることにより、表層部が焼戻されて、表層の硬度上昇を抑制することができる。ここで、鋼板表層部が640℃以上まで復熱するのであれば空冷区間は1ゾーンでもよいが、通常は2ゾーン以上が必要である。また、空冷区間は4ゾーン以上であってもよいが、必要以上に長くするとその後の水冷時間が短くなるので、鋼板表層部が640℃以上まで復熱するのに必要十分なゾーン数を空冷区間として適宜選択することが好ましく、通常は2または3ゾーンとすればよい。 Next, in the second to fourth cooling zones, the cooling water is not supplied as an air-cooling section, and is reheated until the surface layer portion of the steel sheet reaches 640 ° C. or higher. By reheating the steel plate surface layer portion to 640 ° C. or higher, the surface layer portion is tempered, and an increase in the hardness of the surface layer can be suppressed. Here, if the steel sheet surface layer is reheated to 640 ° C. or more, the air cooling section may be one zone, but usually two zones or more are required. In addition, the air cooling section may be 4 zones or more. However, if the air cooling section is longer than necessary, the subsequent water cooling time is shortened. Therefore, the air cooling section has a sufficient number of zones necessary for reheating the steel sheet surface layer to 640 ° C. or higher. As appropriate, it is preferable to select two or three zones.
なお、水冷ゾーンと空冷ゾーンの間の水切りロール3での水切りが完全でなく、上流側の水冷ゾーンから冷却水が漏れてくることがまれにあるが、このような場合は、十分に復熱しない。したがって、鋼板上面の温度は、鋼板の上方に設置した幅方向温度計で必ず測定して、目標の温度以上に復熱したことを確認する必要がある。そこで、本発明では、空冷区間内に鋼板上面の幅方向温度を測定可能な幅方向温度計5bを設置して、空冷区間内で復熱した鋼板表面温度を測定する。その設置位置は、第2冷却ゾーンではまだ復熱が十分でない可能性が高いため、少なくとも第3または第4冷却ゾーンとすることが好ましい。水冷を1ゾーン、空冷を3ゾーンとする場合が最も多いことから、その場合には第4冷却ゾーンにつければよい。さらに、2ヶ所以上に設置するのは設備コストがかかるが、品質保証上重要であれば、第5冷却ゾーン以降を含めて2箇所以上に設置してもよい。なお、鋼板下面側では、上流側の水冷ゾーンからの冷却水の漏れの問題はないので、幅方向温度計でわざわざ復熱後の温度を確認する必要はない。
In addition, drainage with the draining roll 3 between the water cooling zone and the air cooling zone is not complete, and in some cases, cooling water leaks from the upstream water cooling zone. do not do. Therefore, it is necessary to confirm that the temperature of the upper surface of the steel plate is reheated to a target temperature or more by always measuring it with a width direction thermometer installed above the steel plate. Therefore, in the present invention, the
そして、空冷区間後の冷却ゾーンで再び冷却水を供給して、鋼板の板厚平均温度が520℃以下となるまで冷却する。目的とする強度および靭性を確保するためである。なお、冷却停止温度の下限は、目標とする強度や靭性により適宜決定すればよい。例えば、高い強度や靭性が要求される場合は、板厚平均で400℃とする場合がある。あるいは要求される強度や靭性が厳しくなければ、冷却停止温度の下限はもう少し高くした方が制御しやすいので、460℃とする場合もある。 And cooling water is again supplied in the cooling zone after an air cooling area, and it cools until the plate | board thickness average temperature of a steel plate becomes 520 degrees C or less. This is to ensure the intended strength and toughness. Note that the lower limit of the cooling stop temperature may be appropriately determined depending on the target strength and toughness. For example, when high strength and toughness are required, the average thickness may be 400 ° C. Alternatively, if the required strength and toughness are not severe, the lower limit of the cooling stop temperature is easier to control if it is set a little higher, so it may be set to 460 ° C.
図3は、図2に示した冷却パターンを適用した時の鋼板の温度履歴の一例であり、表層1mm深さ、板厚平均、板厚中心について示している。表層1mm深さでは、第1冷却ゾーンでの水冷により、Ms点以下(例えば380℃)となるが、その後の復熱によって660℃まで上昇するので、これによって表層部が焼戻されて、鋼板表面の硬度上昇を抑制することができる。 FIG. 3 shows an example of the temperature history of the steel plate when the cooling pattern shown in FIG. 2 is applied, and shows the surface layer depth of 1 mm, the plate thickness average, and the plate thickness center. At a surface layer depth of 1 mm, the water cooling in the first cooling zone is below the Ms point (for example, 380 ° C.), but it rises to 660 ° C. due to the subsequent recuperation. An increase in surface hardness can be suppressed.
これに対して、板厚中心部を含む部分では水冷後の空冷区間で復熱中に熱拡散しても、まだAr3変態点よりは高い。したがって、空冷後に再開する水冷中に初めて変態を開始するので、その水冷の冷却能力が高ければ組織が微細化して、高強度、高靭性が得られる。 On the other hand, even in the portion including the plate thickness center portion, even if heat diffusion is performed during recuperation in the air cooling section after water cooling, it is still higher than the Ar 3 transformation point. Therefore, since the transformation is started for the first time during the water cooling restarted after air cooling, if the cooling capacity of the water cooling is high, the structure becomes finer and high strength and high toughness can be obtained.
図4は、幅方向温度計5bによって測定した温度分布の一例である。最エッジの部分を除いた測定有効幅のうち、データ処理によって最高温度と最低温度を抽出して出力する。
FIG. 4 is an example of a temperature distribution measured by the
図5は、3つの幅方向温度計5a、5b、5cによって測定された温度分布を図4で説明した手法によりデータ処理した温度の鋼板長手方向分布を示したものであり、冷却開始時の最低温度、空冷区間での復熱時の最低温度、冷却終了(停止)時の最高・最低温度を示している。図5に示すように、冷却開始時の最低温度が全長にわたって許容値下限を上回っていれば、鋼板全面がAr3点以上から冷却開始されたことが保証される。空冷区間での復熱時の最低温度が全長にわたって許容値下限を上回っていれば、鋼板全面の表層部分が焼戻しされ、硬度上昇を抑制できたことが保証される。冷却停止時の最高温度が許容上限を下回り、最低温度が許容下限を上回っていれば、目的とする強度、靭性が確保できたことが保証される。
FIG. 5 shows the steel plate longitudinal direction distribution of the temperature processed by the method described in FIG. 4 with respect to the temperature distribution measured by the three
したがって、図2に示す実施の形態では、表層硬度合否判定手段7を設けている。この表層硬度合否判定手段7は、幅方向温度計5a、5bによる鋼板上面の幅方向温度測定値を取り込み、幅方向温度計5aにより測定された冷却開始温度が基準温度(Ar3点)以上の温度であるか否か、また、幅方向温度計5bにより測定された空冷区間における鋼板表層部の復熱後の温度が基準温度(640℃)以上であるか否かを判断し、いずれの条件も満足していれば、冷却後の鋼板表層部の硬度が許容値内であると判定する。
Therefore, in the embodiment shown in FIG. 2, surface layer hardness acceptance / rejection determination means 7 is provided. The surface layer hardness pass / fail judgment means 7 takes in the width direction temperature measurement value of the upper surface of the steel sheet by the
一方、例えば復熱温度が十分でない部分が測定されれば、その部分を鋼板表層の硬度上昇が許容値を超えた不良部であると判定し、その部分を切り捨てて出荷することによって品質を保証できるし、輻射加熱や誘導加熱するなど公知の技術を使うことによって、その部分の表層だけを焼戻しすることも可能である。 On the other hand, for example, if a part where the recuperation temperature is not sufficient is measured, it is judged that the part is a defective part whose hardness increase of the steel sheet surface exceeds the allowable value, and the part is cut off before shipping to guarantee the quality. It is also possible to temper only the surface layer of the portion by using a known technique such as radiant heating or induction heating.
このように、本発明によれば、最初の水冷後の空冷中に、鋼板温度分布を全幅,全長に亘って測定することによって、復熱後の表面温度を鋼板全面にわたって確認することができるので、得られた製品の表層の硬度上昇が抑制されていることを保証することができる。 Thus, according to the present invention, the surface temperature after recuperation can be confirmed over the entire surface of the steel sheet by measuring the steel sheet temperature distribution over the entire width and length during the air cooling after the first water cooling. Thus, it can be ensured that the increase in hardness of the surface layer of the obtained product is suppressed.
なお、本発明で硬度を抑制する鋼板表層部とは、鋼板表面から1mm以上3mm以内の深さの部分をいう。最表層1mm未満の部分を評価しないのは、スケールが付着していたり、脱炭の影響などにより、製品の表層硬さの代表的な値として適切ではないからである。また、表層から3mmを超える深さでは、表面からの熱伝導に時間がかかり、冷却速度がそれほど高くないから、硬度上昇は問題とならない。ちなみに、表層1mm深さの温度は、冷却開始前と冷却終了復熱後の鋼板表面温度の測定値と、水冷時間を把握すれば、一般的な熱伝導温度解析で容易に求めることができる。 In addition, the steel plate surface layer part which suppresses hardness by this invention means the part of the depth within 1 mm or more and 3 mm or less from the steel plate surface. The reason why the portion of the outermost layer less than 1 mm is not evaluated is that it is not appropriate as a representative value of the surface hardness of the product due to the adhesion of scale or the effect of decarburization. Further, when the depth exceeds 3 mm from the surface layer, it takes time for heat conduction from the surface, and the cooling rate is not so high, so the increase in hardness is not a problem. By the way, the temperature of the 1 mm depth of the surface layer can be easily obtained by a general heat conduction temperature analysis if the measured value of the steel sheet surface temperature before cooling start and after recuperation after cooling and the water cooling time are grasped.
以下、本発明の一実施例として、厚板圧延のプロセスにおいて、降伏応力355MPaクラスで表面のビッカース硬さの上限がHv350の造船用鋼板の冷却を行う場合について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a case of cooling a steel plate for shipbuilding having a yield stress of 355 MPa class and an upper limit of surface Vickers hardness of Hv350 in the plate rolling process will be described with reference to the drawings.
図7に概略を示す厚板圧延設備において、加熱炉から抽出されたスラブを圧延機によって、成形、幅出し圧延を行った後、粗圧延を行い、さらに仕上圧延を行って板厚を80mm、板幅を4.5mとした。仕上圧延直後に測定した鋼板表面温度、すなわち仕上温度は800℃であった。この後に、プリレベラを通して、加速冷却設備において加速冷却を行った。冷却開始温度780℃、冷却終了温度420℃とし、その間の冷却条件は下記の通りである。なお、鋼板の搬送速度は、12.5mpmであった。 In the thick plate rolling equipment schematically shown in FIG. 7, the slab extracted from the heating furnace is formed by a rolling mill, subjected to tenter rolling, then rough rolled, and further subjected to finish rolling to obtain a plate thickness of 80 mm, The plate width was 4.5 m. The surface temperature of the steel sheet measured immediately after finish rolling, that is, the finish temperature was 800 ° C. Thereafter, accelerated cooling was performed in an accelerated cooling facility through a pre-leveler. The cooling start temperature is 780 ° C., the cooling end temperature is 420 ° C., and the cooling conditions are as follows. In addition, the conveyance speed of the steel plate was 12.5 mpm.
本発明例として、前記実施形態に示した冷却設備を用いた。 As an example of the present invention, the cooling equipment shown in the above embodiment was used.
本冷却設備は、図2に示すように、テーブルロール間(距離は1m)を1ゾーンとして、最上流の第1冷却ゾーンで水冷を行った。その後、3ゾーンを空冷区間として復熱させ、残り8ゾーンで再び水冷を行った。 As shown in FIG. 2, this cooling facility performed water cooling in the most upstream first cooling zone with one zone between table rolls (distance is 1 m). Thereafter, 3 zones were reheated as an air cooling section, and water cooling was performed again in the remaining 8 zones.
各水冷ゾーンでは、鋼板上面に2.0m3/m2 min、鋼板下面に2.5m3/m2 minの水量密度で冷却水を供給した。 In each water cooling zone, cooling water was supplied at a water density of 2.0 m 3 / m 2 min on the upper surface of the steel plate and 2.5 m 3 / m 2 min on the lower surface of the steel plate.
鋼板の全幅全長について得られた温度実績は、以下の通りであった。冷却開始温度は、許容下限温度(Ar3点温度)780℃に対して785℃以上の温度が得られた。最初の水冷により鋼板表層部を許容上限温度(Ms点温度)380℃に対して350℃以下の温度まで冷却した。復熱後の到達温度は、許容下限温度640℃に対して650℃以上の温度が得られた。冷却停止温度は、許容上限温度430℃、許容下限温度370℃に対して最高温度420℃、最低温度380℃が得られた。 The temperature results obtained for the full width and full length of the steel sheet were as follows. As the cooling start temperature, a temperature of 785 ° C. or higher was obtained with respect to the allowable lower limit temperature (Ar three- point temperature) of 780 ° C. The steel sheet surface layer was cooled to a temperature of 350 ° C. or lower with respect to the allowable upper limit temperature (Ms point temperature) of 380 ° C. by the first water cooling. As the ultimate temperature after reheating, a temperature of 650 ° C. or higher was obtained with respect to the allowable lower limit temperature of 640 ° C. As the cooling stop temperature, an allowable upper limit temperature of 430 ° C. and an allowable lower limit temperature of 370 ° C., a maximum temperature of 420 ° C. and a minimum temperature of 380 ° C. were obtained.
温度の測定値は全て許容範囲内であったから、鋼板全面の品質を保証することができた。鋼板からサンプルを切り取って硬度測定を行った結果は、ビッカース硬さHv(荷重98N)は、図6に示すように最高でHv300であり、硬度の許容上限Hv350を十分満足した。
Since all the measured values of the temperature were within the allowable range, the quality of the entire surface of the steel sheet could be guaranteed. As a result of cutting the sample from the steel plate and measuring the hardness, the Vickers hardness Hv (load 98 N) was Hv 300 at the maximum as shown in FIG. 6 and sufficiently satisfied the allowable
比較例として、特許文献1に記載された方法により、第1、3、5〜11ゾーンで水冷を行い、第2、4ゾーンで空冷を行った場合について調べた。硬度測定結果は、最高でHv400となり、硬度の許容上限Hv350を大きく上回った。これは、復熱による温度回復が十分でなかったためである。硬さを低減するためにC含有率を下げ、強度を維持するために、NbやMnを添加しなければならなかったので、発明例に比較して製造コストが高くなった。 As a comparative example, the case where water cooling was performed in the first, third, and fifth to eleventh zones and the air cooling was performed in the second and fourth zones by the method described in Patent Document 1 was examined. The hardness measurement result was Hv400 at the maximum, greatly exceeding the allowable upper limit of hardness Hv350. This is because temperature recovery due to recuperation was not sufficient. In order to reduce the hardness, the C content was decreased, and in order to maintain the strength, Nb and Mn had to be added, so that the production cost was higher compared to the inventive examples.
1 上面冷却ヘッダ
2 下面冷却ヘッダ
3 水切りロール
4 テーブルロール
5 幅方向温度計
6 鋼板
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