JP6584439B2 - 鋼帯を熱処理および溶融めっきするための多目的加工ライン - Google Patents

鋼帯を熱処理および溶融めっきするための多目的加工ライン Download PDF

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Description

本発明は、鋼帯を熱処理および溶融めっきするための多目的加工ラインに関する。
自動車用の様々なタイプの構造用部材および車体パネルを製造するために、ＤＰ（二相）鋼またはＴＲＩＰ（変態誘起塑性）鋼でできた亜鉛めっき鋼板または合金化亜鉛めっき鋼板を使用するのは一般的なことである。より近年では、Ｑ＆Ｐ（焼入れおよび分配）鋼も使用することが提案された。そのような鋼板は被覆用設備と連結された連続焼鈍ラインなどの連続加工ラインにおいて、鋼帯の形態で製造される。しかし、これらの鋼板を製造するのに必要な熱処理のため、またこの処理がＤＰ鋼、ＴＲＩＰ鋼およびＱ＆Ｐ鋼について異なるため、これらの鋼板は専用のラインで製造される。
それにより、様々な品質のそのような鋼板の製造は、非常にコストのかかる複数のラインを必要とする。
投資費用を削減するために、ＤＰ、ＴＲＩＰまたはＱ＆Ｐ鋼を同じ装置で製造することができることが望ましい。
この目的のために、本発明は鋼帯を熱処理および溶融めっきすることが可能な多目的連続加工ラインであって、
− 鋼帯を所定の焼鈍温度まで加熱し鋼帯を前記焼鈍温度において維持する焼鈍区域、
− 第１の輸送区域、
− 鋼帯の温度を３００℃から７００℃の間で維持することが可能な過時効区域、
− 鋼帯の溶融めっきを可能にするために鋼帯の温度を調整することが可能な第２の輸送区域、および
− 溶融めっき区域
を含み、第１の輸送区域は、冷却手段および加熱手段を順に含む、多目的加工ラインに関する。
本発明の他の有利な態様によれば、多目的加工ラインは、単独でまたは技術的に可能な任意の組み合わせにしたがって考えられる、以下の特徴のうち１つ以上を含む：
− 第１の輸送区域の冷却手段は、これらの冷却能力が冷却なしと所定の焼入れ温度までの急速冷却との間で調整可能であるように制御可能であり、第１の輸送区域の加熱手段は、これらの加熱能力が加熱なしと所定の過時効温度までの急速加熱との間で調整可能であるように制御可能である：
− 第１の輸送区域の冷却手段は、冷却スピードを０℃／秒から少なくとも７０℃／秒の間で調整することができ、焼入れ温度を１００℃から５００℃の間で選択することができるような冷却手段である；
− 第１の輸送区域の加熱手段は少なくとも１つの制御可能な誘導加熱器を含む；
− 第２の輸送区域は、冷却によってまたは加熱によって鋼帯の温度を調整するための、制御可能な冷却手段および制御可能な加熱手段を順に含む；
− 第２の輸送区域は、厚さが２ｍｍまでの鋼板を５５０℃から７００℃の間の温度から溶融めっき温度まで好ましくは少なくとも５０℃／秒である冷却スピードにおいて冷却することが可能な、制御可能な冷却手段を含む；
− 過時効区域は、過時効温度付近で鋼帯の温度を維持することまたは鋼帯の温度を入口温度から出口温度の間でゆっくりと低下させることが可能な制御可能な手段を含む。
− 焼鈍区域は、所定の焼鈍温度を７００℃から１０００℃の間で選択できるように、制御可能な手段を含む；
− 溶融めっき区域が少なくとも液体金属浴を含む；
− 溶融めっき区域が被覆のための合金化手段をさらに含む；
− 溶融めっき区域が亜鉛めっき区域または合金化亜鉛めっき区域である。
次に図を参照して本発明を詳細に説明することにするが限定はされない。
本発明による連続加工ラインの概略図である。 本発明によるラインで行うことができる加工における様々な熱経路に対応した温度対時間の図を概略的に示す図である。
図１に示すように、多目的連続加工ラインは焼鈍区域１、第１の輸送区域２、過時効区域３、第２の輸送区域４および溶融めっき区域５を含み、このラインにおいて鋼帯は矢印で示されるように移動する。
焼鈍区域１は予熱ゾーン１０、加熱ゾーン１１および均熱化ゾーン１２を含み、これらは鋼帯を周囲温度から、７００℃から１０００℃の間に含まれる所定の焼鈍温度ＡＴまで加熱することが可能である。
この焼鈍温度は、製造される鋼板のタイプに応じて、すなわちＤＰ鋼については約７５０℃から８４０℃の間、ＴＲＩＰ鋼については約８３０℃から８６０℃の間、Ｑ＆Ｐ鋼については約７９０℃から９５０℃の間で選択されなければならない。
この目的のために、予熱ゾーンおよび加熱ゾーンは当業者に公知の制御可能な加熱手段を含む。
均熱化ゾーンでは、鋼帯は焼鈍温度においてまたはこの温度の付近において、すなわち好ましくは焼鈍温度−１０℃から焼鈍温度＋１０℃の間において、好ましくは少なくとも４５秒の時間で、好ましくは保護雰囲気下で維持される必要がある。この目的のために、均熱化ゾーンはそれ自体が公知の均熱炉からなり、鋼帯の移動スピードを考慮して、均熱炉の長さは少なくとも最小限必要な時間の間温度を維持するように適合されている。
第１の輸送区域２は、少なくとも、最初に冷却手段２１、次いで加熱手段２２を順に含む。
冷却手段２１は、それ自体が公知の複数の冷却箱２１１からなっていてもよく、鋼帯を調整可能な冷却速度において所定の焼入れ温度まで冷却することまたは鋼帯を冷却しないことが可能であるように、冷却なしから最大の冷却効率の間で制御可能である。冷却速度および焼入れ温度は、製造される鋼板のタイプに応じて選択されなければならない。例えば、ＤＰ鋼でできた鋼板については、鋼帯は第１の輸送区域で冷却される必要はなく、過時効区域への入口温度まで自然に冷却することが可能でありさえすればよい。ＴＲＩＰ鋼でできた鋼板については、鋼帯は例えばおよそ２５℃／秒の冷却スピードにおいて、例えば約４５０℃の過時効温度ＯＡＴまで冷却される必要がある。Ｑ＆Ｐ鋼でできた鋼板については、鋼帯は少なくとも４０℃／秒、好ましくは少なくとも５０℃／秒の冷却スピードにおいて、例えば１００℃から３７０℃の間、好ましくは１４０℃から３５５℃の間で調整可能な焼入れ温度ＱＴまで焼入れされる必要がある。焼鈍温度と焼入れ温度の最大の差は好ましくは６５０℃未満である。
この目的のために、冷却手段２１は鋼帯の冷却スピードを０℃／秒から約７０℃／秒の間で調整できるような、また焼入れ温度を１００℃から５００℃の間で調整できるような冷却手段である必要がある。
好ましくは、鋼帯は再加熱される前に焼入れ温度において約１から２秒の間維持されるが、最大で１０秒までは悪影響はない。
冷却手段２１が複数の冷却箱２１１からなる場合、これらの冷却箱は好ましくは独立に制御可能である。
冷却箱２１１は例えば、鋼帯上に空気、ガス、または空気もしくはガスと水の混合物を吹き出すことが可能な、それ自体が公知の吹き出し箱である。
加熱手段２２は、例えば４．０ＭＷの電力を供給されることが可能な１つの誘導コイルからなっていてもよく、またはより生産量の高いラインについては各々が４．０Ｗの電力を供給することが可能な２つの誘導コイルからなっていてもよく、鋼板がＱ＆Ｐ鋼でできている場合は鋼帯を所定の過時効温度まで急速に加熱するために、または鋼板がＤＰ鋼もしくはＴＲＩＰ鋼でできている場合は鋼帯を加熱しないように、制御可能である必要がある。
Ｑ＆Ｐ鋼については、過時効温度は一般に３４０℃から４９０℃の間、好ましくは３５０℃から４８０℃の間である。
過時効区域３は、鋼帯が第１の輸送区域の出口で過時効区域に導入される温度の付近である３００℃から７００℃の間、好ましくは３４０℃から４８０℃の間の所定の過時効温度において鋼帯の温度を維持することが可能な、公知の制御可能な手段を含む均熱炉である。しかし、この区域は、温度を維持するのではなく、好ましくは被覆温度と等しいまたはおよそ等しい出口温度まで、すなわち被覆が行われる必要があると仮定して鋼帯が溶融めっき区域５に導入される温度まで、温度を一定して低下させることも可能である。一般にこの温度は約４６０℃である。
鋼板がＤＰ鋼でできている場合、鋼帯は一般に６５０℃から７００℃の間であるが５５０℃から７００℃の間であってもよい温度で過時効区域に導入され、好ましくは被覆温度に等しい出口温度まで一定して冷却される。厚さが少なくとも２ｍｍまでである鋼板については、鋼帯は中程度の冷却速度で過時効区域への導入の温度まで冷却され、次いで過時効区域の全体でこの温度で維持され、次いで被覆の温度まで好ましくは少なくとも５０℃／秒である冷却スピードにおいて冷却されることも可能である。
鋼板がＴＲＩＰ鋼でできている場合、鋼帯は一般におよそ４５０℃もしくは４６０℃、または４００℃から４６０℃の範囲内の過時効温度において過時効区域に導入され、過時効の出口では好ましくは被覆温度に等しく、この温度またはこの温度の付近において、すなわち過時効温度−１０℃から過時効温度＋１０℃の間において一般に２０秒から６０秒の間の時間で維持される。
鋼板がＱ＆Ｐ鋼ででている場合、鋼帯は第１の輸送区域の加熱手段によって得られる過時効温度において過時効区域に導入され、この温度またはこの温度の付近、すなわち過時効温度−１０℃から過時効温度＋１０℃の間において一般に２０秒から６０秒の間の時間で維持される。
前述のように、過時効温度は一般に３４０℃から４８０℃の間、好ましくは３５０℃から４８０℃の間である。さらに、過時効温度と焼入れ温度の差は３３０℃未満で維持しなければならない。
一般に、次いで鋼帯が亜鉛めっきされる場合、過時効温度での保持時間は少なくとも３０秒である。鋼帯が合金化亜鉛めっきされる場合、保持時間は好ましくは少なくとも４５秒である。
均熱炉の長さは、ライン中の鋼帯の移動速度を考慮して、保持時間が指定の時間となるように適合されている。
第２の輸送区域４は、被覆温度を超える過時効温度から被覆温度まで、すなわち温度４６０℃を超えるが４９０℃未満の間、例えば４５０℃から４６０℃の間の温度まで、鋼帯を冷却することが可能な、例えば吹き出し箱４１１からなる、制御可能な冷却手段４１を含む。ＤＰ鋼などの一部の鋼については、冷却手段４１は、厚さが少なくとも２ｍｍまでである鋼板を、５５０℃から７００℃の間の温度から好ましくは少なくとも５０℃／秒である冷却スピードにおいて冷却することが可能である必要がある。この場合、冷却手段が吹き出し箱４１１である場合、これらの吹き出し箱はそのような冷却を行うことが可能である必要がある。冷却が必要ではない場合、これらの手段は使用できない。
第２の輸送区域４は、被覆温度を下回る過時効温度から被覆温度まで、すなわち例えば４６０℃未満であるが３４０℃を超える温度から、４５０℃から４６０℃の間の温度まで、または４００℃から４６０℃まで、鋼帯を加熱することが可能な、誘導加熱器などの制御可能な急速加熱手段４２も含む。加熱が必要ではない場合はこれらの加熱手段は使用する必要がない。
溶融めっき区域５は、少なくとも液体金属浴５１、合金化手段５２および冷却手段５３を含み、これらは当業者に公知である。溶融めっき区域５は、やはり当業者に公知である、ポット後冷却（またはＡＰＣ）区域５４、５５をさらに含む。
液体金属浴は、例えば亜鉛めっきまたは合金化亜鉛めっきのための液体亜鉛または液体亜鉛合金の浴である。
合金化手段は鋼帯を多くの場合４８０℃から５７０℃の間である合金化温度において維持することが可能な炉であり、鋼帯が合金化亜鉛めっきされる場合に使用される。
このラインによって、ＤＰ、ＴＲＩＰまたはＱ＆Ｐ鋼板を製造するのに必要なものに対応する熱サイクルを実現することが可能である。これらのサイクルの温度対時間の図が図２に示される。
Ｑ＆Ｐ鋼については、鋼帯は焼鈍区域１において、７９５℃から９１０℃の間の焼鈍温度ＡＴまで加熱され、この温度において維持される（１０１）。次いで、第１の輸送区域では、鋼帯は１４０℃から３５５℃の間の焼入れ温度ＱＴまで急速に冷却され（１０２）、次いで３４０℃から４９０℃の間の過時効温度まで再加熱される（１０２ａまたは１０２ｂ）。次いで、過時効区域では、鋼帯は被覆温度を超える、被覆温度を下回る、または被覆温度と等しくてもよい過時効温度において維持される（１０３ａまたは１０３ｂ）。
次いで、過時効温度が被覆温度と等しくない場合、鋼帯は被覆温度まで冷却される（１０４ａ）または加熱される（１０４ｂ）。
鋼帯は亜鉛めっきにより被覆される（５０、５０ａ）、または合金化亜鉛めっきにより被覆される（５０、５０ｂ）。
ＴＲＩＰ鋼については、焼鈍区域１で、鋼帯は８３０から８７０℃の間の焼鈍温度まで加熱され、この温度において維持され（２０１）、次いで鋼帯は第１の輸送区域２で被覆温度の付近である約４５０℃の過時効温度まで冷却される（２０２）。次いで鋼帯はこの温度において過時効区域３で維持され（２０３）、その温度を変えずにまたは必要に応じてその温度を調整することにより、第２の輸送区域４を通過する。次いで鋼帯は例えば亜鉛めっきまたは合金化亜鉛めっきにより被覆される。
ＤＰ鋼については、焼鈍区域１で鋼帯は例えば７７０から８４０℃の間の焼鈍温度まで加熱され、この温度において維持される（３０１）。次いで鋼帯は、６５０℃またはさらには５５０℃から７００℃の間の温度ＴＤＰにおいて過時効区域３に導入されるように、加熱されずおよび強制冷却されずに第１の輸送区域２を通過する（３０２）。一実施形態において、過時効区域では、鋼帯の温度は被覆温度まで一定して低下する（３０３）。第２の輸送区域では、鋼帯の温度は必要に応じて調整される。次いで鋼帯は、例えば亜鉛めっきまたは合金化亜鉛めっきによって被覆される。別の実施形態において、過時効区域では、鋼帯の温度は温度ＴＤＰにおいてまたはこの温度の付近において維持される（３０３’）。第２の輸送区域４では、鋼板は少なくとも２ｍｍまでのあらゆるゲージについて好ましくは少なくとも５０℃／秒である冷却スピードにおいて冷却される（３０４）。次いで鋼帯は、例えば亜鉛めっきまたは合金化亜鉛めっきによって被覆される。
溶融めっきは必ずしも亜鉛めっきではなくあらゆるタイプの溶融金属めっきであってもよいことに注意する。
ラインのすべての区域は独立に制御可能であるので、ＴＲＩＰ鋼、ＤＰ鋼およびＱ＆Ｐ鋼でできた様々な鋼板を同じラインで順次に製造することが可能である。

Claims (10)

  1. 鋼帯を熱処理および溶融めっきするように構成された多目的連続加工ラインであって、当該多目的連続加工ラインは：
    − 鋼帯を所定の焼鈍温度まで加熱し鋼帯を焼鈍温度において維持する焼鈍区域（１）、
    − 第１の輸送区域（２）、
    − 鋼帯を３００℃から７００℃の間での過時効温度で維持することが可能な過時効区域（３）、
    − 鋼帯の溶融めっきを可能にするために鋼帯の温度を調整することが可能な第２の輸送区域（４）、および
    − 被覆温度において鋼帯を溶融めっき被覆するための溶融めっき区域（５）
    を順に含み、
    第１の輸送区域（２）は、冷却手段（２１）および加熱手段（２２）を順に含み、および第２の輸送区域（４）が、冷却によってまたは加熱によって鋼帯の温度を調整するための、制御可能な冷却手段（４１）および制御可能な加熱手段（４２）を順に含み、
    制御可能な冷却手段（４１）が、被覆温度を超える過時効温度から被覆温度まで鋼帯を冷却することができるものであり、制御可能な加熱手段（４２）が、被覆温度を下回る過時効温度から被覆温度まで鋼帯を加熱することができるものである、多目的連続加工ライン。
  2. 第１の輸送区域（２）の冷却手段（２１）は、第１の輸送区域（２）の冷却手段（２１）の冷却能力が冷却なしと所定の焼入れ温度までの急速冷却との間で調整可能であるように制御可能であり、第１の輸送区域（２）の加熱手段（２２）は、第１の輸送区域（２）の加熱手段（２２）の加熱能力が加熱なしと所定の過時効温度までの急速加熱との間で調整可能であるように制御可能である、請求項１に記載の多目的連続加工ライン。
  3. 第１の輸送区域（２）の冷却手段（２１）は、冷却スピードを０℃／秒から７０℃／秒の間で調整することができ、焼入れ温度を１００℃から５００℃の間で選択することができるような冷却手段である、請求項２に記載の多目的連続加工ライン。
  4. 第１の輸送区域（２）の加熱手段（２２）が、少なくとも１つの制御可能な誘導加熱器（２２１）を含む、請求項２または３に記載の多目的連続加工ライン。
  5. 制御可能な冷却手段（４１）が、厚さが２ｍｍまでの鋼板を５５０℃から７００℃の間の温度から溶融めっき温度まで少なくとも５０℃／秒である冷却スピードにおいて冷却することが可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載の多目的連続加工ライン。
  6. 過時効区域（３）が、過時効温度付近で鋼帯の温度を維持することまたは鋼帯の温度を入口温度から出口温度の間でゆっくりと低下させることが可能な制御可能な手段を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の多目的連続加工ライン。
  7. 所定の焼鈍温度を７００℃から１０００℃の間で選択できるように、焼鈍区域（１）が制御可能な手段を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の多目的連続加工ライン。
  8. 溶融めっき区域（５）が少なくとも液体金属浴（５１）を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の多目的連続加工ライン。
  9. 溶融めっき区域（５）が被覆のための合金化手段（５２）をさらに含む、請求項８に記載の多目的連続加工ライン。
  10. 溶融めっき区域（５）が亜鉛めっき区域または合金化亜鉛めっき区域である、請求項８に記載の多目的連続加工ライン。
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