JP6879429B2 - 焼入れ装置及び焼入れ方法並びに鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属板を連続的に通板しながら焼鈍を行う連続焼鈍設備における焼入れ装置及び焼入れ方法並びに鋼板の製造方法に関する。

鋼板をはじめとする金属板の製造においては、連続焼鈍設備において、金属板を加熱後に冷却し、相変態を起こさせる等して材質の造り込みを行う。近年、自動車業界では車体の軽量化と衝突安全性の両立を目的として、薄肉化した高張力鋼板（ハイテン）の需要が増している。ハイテンの製造時には、鋼板を急速に冷却する技術が重要となる。鋼板の冷却速度が最も速い技術の１つとして、水焼入れ法が知られている。水焼入れ法では、加熱された鋼板を水中に浸漬させると同時に、水中内に設けられたクエンチノズルにより冷却水を鋼板に噴射することで、鋼板の焼入れが行われる。鋼板の焼入れ時には、鋼板に反りや波状変形等の形状不良が発生するという問題がある。このような鋼板の焼入れ時における形状不良を防止するために、従来、様々な手法が提案されている。

例えば、特許文献１では、連続焼鈍炉での焼入れ時に生じる金属板の波状変形を抑制するために、焼入れ工程に付される鋼板の張力変更手段として、ブライドルロールを焼入れ部前後に設ける手法が提案されている。また、特許文献２には、焼入れの際に鋼板の表裏面の少なくとも幅方向の全域に亘って張力を付与することにより、鋼板を平坦状に矯正する手法が提案されている。また、特許文献３には、焼入れ中の金属板を一対の拘束ロールにより拘束することで、鋼板の変形を防止する手法が提案されている。

しかし、特許文献１に記載された方法は、高温の鋼板に大きな張力をかけるため鋼板の破断が起きるおそれがある。また、高温の鋼板に接触する焼入れ部前のブライドルロールには大きなサーマルクラウンが発生し、ブライドルロールと鋼板とが幅方向に不均一に接触してしまう。その結果、鋼板に座屈や疵が発生するので、鋼板形状を改善することができないという問題がある。
また、特許文献２に記載された方法では、張力１５Ｎ／ｍｍ^２とすることで反り量が数ｍｍ程度まで減少しているが、このような高張力では鋼帯に絞りが発生する恐れがある。
また、特許文献３に記載された方法では、焼入れ時の鋼板の変形を防止できるものの、金属板が拘束ロールを通過する際に、一時的に金属板の冷却速度が低下することで、金属板の特性が低下するという課題がある。具体的には、金属板の冷却速度の低下に起因して、所望の引張強度を有する金属板が得られないことがある。
これらの問題を解決するための技術を、本出願人は特許文献４において開示している。特許文献４では、焼入れ中の金属板を一対又は複数の拘束ロールにより拘束しつつ、拘束ロールに最も近いノズルからは、拘束ロールの方へ向かって斜めに液体を噴出する手法が提案されている。

特開２０１１−１８４７７３号公報 特開平１１−１９３４１８号公報 特許第６０９４７２２号公報 特開２０１７−１１９９１２号公報

ただし、特許文献４に記載された方法では、焼入れ時の鋼板の変形を防止しつつ、拘束ロールの近傍での金属板の冷却速度の低下を抑えることができるが、金属板の板幅方向の冷却速度が不均一になるという課題がある。具体的には、金属板の中央部よりもエッジ部の冷却速度が高くなり、冷却速度の不均一性に起因して、金属板の中央部よりもエッジ部の引張強度が高くなるということがある。

本発明者らは、このような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下のような知見を得た。拘束ロールと金属板は金属板の板幅方向全面で接触しているため、拘束ロールに隣接するノズルから噴出された水の逃げ場が、板幅方向にしかないことになり、金属板の中央部に衝突した水は横流れすることになる。そのため、金属板上における冷却速度は、金属板の中央部よりもエッジ部の方が高くなる傾向がある。

本発明は、上記の知見に基づき完成されたものである。すなわち、焼入れ時に金属板に発生する形状不良を抑制しつつ、金属板の冷却速度の低下を抑えながら、金属板の板幅方向の冷却速度の不均一性を防止することのできる焼入れ装置及び焼入れ方法並びに鋼板の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
［１］ 高温の金属板を浸漬させる液体を収容した槽と、
少なくとも一部が前記槽の液体中に設けられ、前記金属板の両面に前記液体を噴射する複数のノズルを備えた噴出装置と、
前記噴出装置の入側端部と出側端部との間に設けられ、前記金属板を両面から挟みつける拘束ロールとを備え、
前記噴出装置は、少なくとも前記拘束ロールに隣接するノズルが、前記金属板に対して垂直方向から前記拘束ロールの方へ傾斜しており、
前記拘束ロールに隣接するノズルの開口部が細隙状であり、
前記開口部の開口幅が、前記開口部の長手方向中央部から長手方向端部にかけて減少していることを特徴とする、焼入れ装置。
［２］ 前記開口部の開口幅が、前記開口部の長手方向中央部から長手方向端部にかけて不連続に減少している、前記［１］に記載の焼入れ装置。
［３］ 前記開口部の開口幅が、前記開口部の長手方向中央部から長手方向端部にかけて連続的に減少している、前記［１］に記載の焼入れ装置。
［４］ 前記開口部の長手方向中央部に、開口幅が均一な領域を有する、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の焼入れ装置。
［５］ 前記［１］〜［４］のいずれかに記載の焼入れ装置を用いて焼入れを行う、焼入れ方法。
［６］ 鋼板を製造する際に、前記［５］に記載の焼入れ方法を用いる、鋼板の製造方法。
［７］ 前記開口部の開口幅が、前記開口部の長手方向中央部では２ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、前記開口部の長手方向端部では０ｍｍ超３ｍｍ以下であり、前記長手方向中央部の開口幅より前記長手方向端部の開口幅が小さいことを特徴とする、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の焼入れ装置。

本発明によって、焼入れ時に金属板に発生する形状不良を抑制しつつ、金属板の冷却速度の低下を抑えながら、金属板の板幅方向の冷却速度の不均一性を防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る焼入れ装置の基本構成を示す説明図である。 図２は、図１の噴出装置の付近を示す拡大図である。 図３は、本発明の一実施形態における隣接ノズルの開口部の一例の拡大図である。 図４は、本発明の一実施形態における隣接ノズルの開口部の他の例の拡大図である。 図５は、従来の隣接ノズルの開口部の拡大図である。 図６は、本発明例１の結果を示すグラフである。 図７は、本発明例２の結果を示すグラフである。 図８は、本発明例３の結果を示すグラフである。 図９は、比較例１の結果を示すグラフである。 図１０は、比較例２の結果を示すグラフである。 図１１は、本発明例１、２、３及び比較例１、２の結果を示すグラフである。 図１２は、鋼板を搬送方向から正対して見た模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について具体的に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る焼入れ装置の基本構成を示す図である。図２は図１に示す焼入れ装置の噴出装置４付近の拡大図である。焼入れ装置は、連続焼鈍炉の均熱帯の出側に設けられた冷却設備に適用されうる。図１では、連続焼鈍炉の均熱帯の出口に設けられた一対のシールロール３が示されている。焼入れ装置は、金属板５を冷却するための冷媒（液体）である水２を収容した水槽１と、金属板５の両面に水２を吹き付けて冷却するための噴出装置４と、金属板５を拘束して変形を防ぐ拘束ロール７とを備えている。噴出装置４は少なくとも一部が槽１の液体中（水２中）に設けられる。また、噴出装置４の出側には、金属板５を水中に浸漬させつつ金属板５の搬送方向（通板方向）を変更するシンクロール６が設けられる。

噴出装置４は、水を噴出する複数のノズル１４、２４と、ノズル１４、２４を保持するノズルユニット３４、４４とからなる。一対のノズルユニット３４と４４との間には、間隙が設けられている。前記間隙中を金属板５が通板される際に、金属板５の表裏面に向かってノズル１４、２４から水が噴出される。図１及び図２の例では、金属板５の左側をおもて面とし、右側を裏面とする。図の左側には、ノズル１４を金属板５のおもて面に向けるようにノズルユニット３４が配置され、図の右側には、ノズル２４を金属板５の裏面に向けるようにノズルユニット４４が配置される。

図１及び図２の例では、ノズルユニット３４及び４４は、それぞれ搬送方向に沿って２つずつに分割される。金属板５のおもて面側には、入側ノズルユニット３４ａと出側ノズルユニット３４ｂとが設けられ、裏面側には、入側ノズルユニット４４ａと出側ノズルユニット４４ｂとが設けられる。拘束ロール７は、入側ノズルユニット３４ａ、４４ａと出側ノズルユニット３４ｂ、４４ｂとの間に設けられる。これにより、拘束ロール７は、噴出装置の入側端部（入側ノズルユニット３４ａ、４４ａの入側端面）と出側端部（出側ノズルユニット３４ｂ、４４ｂの出側端面）との間に設けられることになる。

入側ノズルユニット３４ａ、４４ａは、一部が水中に浸漬し、残部が水上から出るように、設けられる。通板されてきた金属板５は、水上に露出する入側ノズルユニット３４ａ、４４ａの内側の間隙に装入され、次いで水中に浸漬し、ノズル１４及び２４から水が噴出される。入側ノズルユニット３４ａ、４４ａには、複数のノズル１４、２４が設けられている。一部のノズル（例えば図１の入側ノズルユニット３４ａ、４４ａの最も上に設けられたノズル）は、ノズルの開口部が水面よりも上部に位置し、ノズルの開口部の少なくとも一部が水中に浸漬していない状態にある。開口部が水面よりも上部に位置するノズルは、高温の金属板５が水中に導入された際に発生する水の噴き上げを抑えるため、斜め下に向かって水を噴出できるように、下方向に向いて斜めに設けられている。

金属板５は、入側ノズルユニット３４ａ、４４ａを通過した後に、拘束ロール７により拘束される。拘束ロール７は、金属板５の急冷時に生じうる変形を防止するために、水中において金属板５を両面（表裏面）から挟みつける。一対の拘束ロール７は、中心軸を金属板５の搬送方向にずらして配置することが好ましい。中心軸をずらして配置することで、金属板５の拘束力を増大させ、形状矯正力を高めることができる。一例として、それぞれの中心軸を搬送方向に４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下ずらして拘束ロール７を配置することが好ましく、８０ｍｍ以上１００ｍｍ以下ずらして配置することがさらに好ましい。

また、拘束ロール７によって金属板５を押し込み、拘束ロール７に金属板５を巻き付けるように通板することが望ましい。金属板５を押し込むことにより、矯正力を高めることができる。１個の拘束ロール７による押し込み量は、図１及び図２のように金属板５が直線状に通板される場合を基準（０ｍｍ）とした場合に、水平方向に０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることが好ましい。０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることがより好ましい。

金属板５は、拘束ロール７を通過した後に、出側ノズルユニット３４ｂ、４４ｂの間隙を通過する。この際にも、出側ノズルユニット３４ｂ、４４ｂに設けられたノズル１４、２４によって金属板５の表裏面に水が噴出される。
図１の例では、入側ノズルユニット３４ａ、４４ａと出側ノズルユニット３４ｂ、４４ｂが、拘束ロール７を上下から挟むように設けられており、拘束ロール７と重なる高さにはノズルユニット及びノズルが設けられていない。このような例では、入側ノズルユニット３４ａ、４４ａの最も出側に位置するノズル１４ａ、２４ａと、出側ノズルユニット３４ｂ、４４ｂの最も入側に位置するノズル１４ｂ、２４ｂが、拘束ロール７に隣接するノズルとなる。上記の隣接するノズルを以下「隣接ノズル」と称することがある。

前記隣接ノズルは、水平ではなく、ノズルの開口部が水平面から拘束ロール７の方へと向くように、傾斜して設けられる。すなわち、前記隣接ノズルは、金属板５に対して垂直方向から拘束ロール７の方へ傾斜している。より具体的には、図２における隣接ノズル１４ａ、２４ａは、下方向に傾けて取り付けられ、隣接ノズル１４ｂ、２４ｂは、上方向に傾けて取り付けられる。このように隣接ノズルを傾けると、隣接ノズルを水平となるように設けるのに比べて、隣接ノズルから噴出された水を、拘束ロール７と金属板５との接触点により近い位置まで到達させることができる。これにより、拘束ロール７の近傍でノズルから噴出された水が金属板５の表裏面に接触しにくいことに起因する、拘束ロール７近傍での金属板５に対する冷却能力の低下を防止することができる。

図１及び図２の例では、隣接ノズル以外の他のノズルについても、全て隣接ノズルと同じ方向に傾けて設けているが、隣接ノズル以外のノズルは従来通り水平に設けていてもよい。ただし、金属板５における水の接触位置をなるべく均一にするという観点からは、各ノズルユニットにおける全てのノズルを同じ方向に同じ角度だけ傾けることが好ましい。

図２のように、隣接ノズルの傾斜角度としては、隣接ノズルの軸線方向（液体噴出方向（水の噴出方向））と金属板とのなす角度のうち、鋭角となる角度θを設定することができる。尚、水は一定の広がりをもってノズルから吐出されるが、前記水の噴出方向としてはノズルから吐出された水の中心軸線の方向を採用することができる。角度θは、隣接ノズルからの水の噴出量、隣接ノズルの開口部と拘束ロール７との距離、隣接ノズルの開口部と金属板５の表裏面との距離等に応じて設定することができる。角度θの好適例としては、２０°以上６０°以下が挙げられる。角度θが２０°以上６０°以下であれば、隣接ノズルから噴出された水の流れが拘束ロール７と金属板５との接触位置のより近傍まで到達し、拘束ロール７近傍での金属板５に対する冷却速度低下を抑制する効果が十分に得られる。
また、角度θを３０°以上４５°以下とすることがさらに好ましい。尚、ノズルを傾斜させる際には、ノズルから水を斜めに噴射できるように、少なくともノズルの先端を傾斜させていればよい。

また、本発明に係る焼入れ装置は、金属板５の搬送方向に沿って一体として形成された、非分割型のノズルユニットを備えていてもよい。
図示していないが、噴出装置４における各ノズルは、ポンプを途中に設けた配管に接続される。ポンプによって、水槽１内の水２が配管内を汲み上げられて、ノズル１４、２４へと圧送されることにより、ノズル１４、２４の開口部から高圧水が噴出される。

また、水槽１内の水２は、焼入れに適した水温となるように維持される。水槽１内の水２の一部が、外部のクーリングタワー等の冷却設備に送られて冷却された後に、冷却後の水２が水槽１へと戻されることで、水槽１内の水温上昇が防止される。例えば、水槽１内の水温としては、０℃超５０℃以下が好ましく、１０℃以上４０℃以下が特に好ましい。

そして、本発明の一実施形態に係る焼入れ装置では、従来の隣接ノズルの開口部（噴出孔）とは異なる形状の開口部（噴出孔）を有する隣接ノズルを備えている。以下、図３、図４、図５を用いて述べる。なお、開口部の開口幅とは、金属板５の通板方向（各図における上下方向）の開口量であり、開口部の長手方向とは、金属板５の板幅方向（各図における左右方向）を意味する。

まず、図５は、従来の隣接ノズルの開口部１４a（１４ａＸ）、２４a（２４ａＸ）、１４ｂ（１４ｂＸ）、２４ｂ（２４ｂＸ）の拡大図である。隣接ノズルの開口部１４ａＸ、２４ａＸ、１４ｂＸ、２４ｂＸの開口幅が開口部の長手方向で同一であるため、隣接ノズルから噴出される水は金属板５の板幅方向で同一流量となる。また、拘束ロール５の隣接ノズルから噴出された水の逃げ場は、金属板５の板幅方向にしかないため、金属板５の中央部に衝突した水は横流れすることになる。上記２つの効果から、金属板５上における冷却速度は、金属板５の中央部よりもエッジ部の方が高くなる傾向がある。

これに対して、図３は、本発明の一実施形態における隣接ノズルの開口部１４a（１４ａＡ）、２４a（２４ａＡ）、１４ｂ（１４ｂＡ）、２４ｂ（２４ｂＡ）の拡大図である。
また、図４は、本発明の一実施形態における隣接ノズルの他の開口部１４ａＢ、２４ａＢ、１４ｂＢ、２４ｂＢの拡大図である。

図３及び図４の例では、開口部が細隙状（スリット状）であるとともに、開口部の長手方向中央部の開口幅に比べて長手方向端部の開口幅が小さくなっている。詳しくは、図３の開口部１４ａＡ、２４ａＡ、１４ｂＡ、２４ｂＡは、長手方向中央部に開口幅が広くて均一な領域を、長手方向端部に開口幅が狭くて均一な領域を有する。すなわち、長手方向中央部から長手方向端部にかけて開口幅が不連続に（段階的に）減少している。

一方、図４の開口部１４ａＢ、２４ａＢ、１４ｂＢ、２４ｂＢは、長手方向中央部に開口幅が広くて均一な領域を有し、そこから長手方向端部にかけて開口幅が連続的に減少している。このように、いずれの開口部も、隣接ノズルの開口部の開口幅が、開口部の長手方向中央部から長手方向端部にかけて減少している。
そのため、隣接ノズルから噴出される水は金属板５の板幅方向で中央部よりエッジ部の方が小流量となる。また、拘束ロール７の隣接ノズルから噴出された水の逃げ場は、金属板５の板幅方向にしかないため、金属板５の中央部に衝突した水は横流れすることになる。上記２つの効果から、金属板５上における冷却速度は、金属板５の中央部とエッジ部で差が無く、板幅方向で均一になる。

隣接ノズルの開口部の長手方向端部の形状は、図３のように板幅方向に対して平行でも良いし、図４のように板幅方向に対して斜めでも良い。ただし、長手方向中央部の開口幅より長手方向端部の開口幅が小さくなければならない。

なお、隣接ノズルの開口部の開口幅は、具体的な値としては、長手方向中央部の開口幅が２ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以上４ｍｍ以下がより好ましく、２ｍｍ以上３ｍｍ以下が更に好ましい。また、長手方向端部の開口幅は、０ｍｍ超３ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以上３ｍｍ以下がより好ましく、１ｍｍ以上２ｍｍ以下が更に好ましい。

また、隣接ノズルの開口部の長手方向の長さは、具体的な値としては、長手方向中央部の長さが６００ｍｍ以上１２００ｍｍ以下が好ましく、８００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下がより好ましく、８５０ｍｍ以上９５０ｍｍ以下が更に好ましい。また、長手方向全体の長さは、１４００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下が好ましく、１５００ｍｍ以上１９００ｍｍ以下がより好ましく、１６００ｍｍ以上１８００ｍｍ以下が更に好ましい。

そして、金属板とロールのスリップを抑えるために、拘束ロール７を駆動ロールとすることが好ましい。さらに、金属板５の矯正力を調整するために、拘束ロール７は、必要に応じて開閉可能（金属板５に対する押し込み量を制御可能）とすることが好ましい。

拘束ロール７は、熱伝導率に優れるとともに、金属板５の挟圧時における荷重に耐えられる強度を備えた材質で形成されていればよい。拘束ロール７の材質としては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、セラミック等が挙げられる。

上記のような本発明の実施形態に係る焼入れ装置及びそれを用いた焼入れ方法は、鋼板の製造に適用することができ、高強度冷延鋼板（ハイテン）の製造方法に適用することが特に好ましい。より具体的には、引張強度が５８０ＭＰａ以上である鋼板の製造方法に適用することが好ましい。引張強度の上限は特に制限されないが、一例として１６００ＭＰａ以下であればよい。ハイテンの製造時には、鋼板を急速に冷却することで、緻密な組織制御を行うことが重要となる。この実施形態を適用することで、焼入れ時に発生する形状不良を抑制しつつ、拘束ロール７近傍での冷却速度の低下を防ぎながら、板幅方向の冷却速度の不均一性を防止し、確実に所望の強度のハイテンを製造することができる。

高強度冷延鋼板の組成の具体例として、質量％で、Ｃが０．０４％以上０．２５％以下、Ｓｉが０．０１％以上２．５０％以下、Ｍｎが０．８０％以上３．７０％以下、Ｐが０．００１％以上０．０９０％以下、Ｓが０．０００１％以上０．００５０％以下、ｓｏｌ．Ａｌが０．００５％以上０．０６５％以下、必要に応じて、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＴｉの少なくとも１種以上がそれぞれ０．５％以下、さらに必要に応じて、Ｂ、Ｓｂがそれぞれ０．０１％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる例が挙げられる。
尚、本発明の実施形態は、鋼板を急冷する例に限定されるものではなく、鋼板以外の金属板全般の急冷に適用することができ、また、水以外の液体を用いた焼入れにも適用することができる。

以下に、実施例を用いて本発明についてより具体的に説明する。

（本発明例１）
引張強さ１４７０ＭＰａ級の高張力冷延鋼板を製造する際に、図１、２に示した焼入れ装置および図３に示した開口部１４ａＡ、２４ａＡ、１４ｂＡ、２４ｂＡを有する隣接ノズルを用いて焼入れを行った。板厚１．０ｍｍ、板幅１０００ｍｍ、通板速度は１．０ｍ／ｓとした。尚、噴出装置４においてノズル１４、２４を傾斜させる角度θは、全て３０°とした。ここで、拘束ロール７の中心軸は通板方向に８０ｍｍずらして配置し、拘束ロール７の金属板５への押し込み量は全て０．５ｍｍとした。また、隣接ノズルの開口部１４ａＡ、２４ａＡ、１４ｂＡ、２４ｂＡの開口幅は、長手方向中央部が２ｍｍで、長手方向端部が１ｍｍとした。

また、焼入れ装置に通板中の鋼板の温度を測定した。具体的には、熱電対型の温度計を用いて、鋼板の被測定領域の温度を経時的に測定した。尚、鋼板の冷却開始温度（噴出装置４に入る直前の温度）は７４０℃であり、冷却終了温度（水槽１から出た直後の温度）は３０℃であった。冷却開始後の経過時間と鋼板の温度との関係から、鋼板が拘束ロール７Ａに接触している瞬間の、鋼板の板幅方向の冷却速度分布を計算した。結果を図６に示す。

また、通板後に鋼板の反り量を測定した。具体的には、鋼板を搬送方向から正対して見た図１２を用いて説明する。鋼板に反りが発生すると、鋼板の幅方向において高さの高い部分と低い部分とが形成される。通板後の鋼板において、最も高さの高い部分と、最も高さの低い部分との高さの差を反り量として測定した。

（本発明例２）
隣接ノズルの開口部１４ａＡ、２４ａＡ、１４ｂＡ、２４ｂＡの開口幅を、長手方向中央部が５ｍｍで、長手方向端部が３ｍｍとしたこと以外は、本発明例１と同様にして実験を行った。結果を図７に示す。

（本発明例３）
隣接ノズルの開口部１４ａＡ、２４ａＡ、１４ｂＡ、２４ｂＡの開口幅を、長手方向中央部が７ｍｍで、長手方向端部が５ｍｍとしたこと以外は、本発明例１と同様にして実験を行った。結果を図８に示す。

（比較例１）
特許文献４に記載の焼入れ装置と図５に示した開口部１４ａＸ、２４ａＸ、１４ｂＸ、２４ｂＸを有する隣接ノズルを用いたこと以外は、本発明例１と同様にして実験を行った。なお、隣接ノズルの開口部１４ａＸ、２４ａＸ、１４ｂＸ、２４ｂＸの開口幅は、長手方向に一定の２ｍｍとした。結果を図９に示す。

（比較例２）
特許文献３に記載の焼入れ装置と図５に示した開口部１４ａＸ、２４ａＸ、１４ｂＸ、２４ｂＸを有する隣接ノズルを用いたこと以外は、本発明例１と同様にして実験を行った。なお、隣接ノズルの開口部１４ａＸ、２４ａＸ、１４ｂＸ、２４ｂＸの開口幅は、長手方向に一定の２ｍｍとした。隣接ノズルの傾斜角度は９０°であった。結果を図１０に示す。

＜冷却速度の評価＞
図６、７、８（本発明例１、２、３）では、鋼板の板幅方向の冷却速度分布は、板幅位置によらずほぼ一定であり、ほぼ均一に冷却されている。冷却速度は１５００℃／ｓであった。
一方、図９（比較例１）では、中央部よりもエッジ部の方が冷却速度が高くなり、不均一に冷却されている。冷却速度は中央部が１５００℃／ｓでエッジは２０００℃／ｓであった。
同様に、図１０（比較例２）では、中央部よりもエッジ部の方が冷却速度が高くなり、不均一に冷却されている。冷却速度は中央部が９００℃／ｓでエッジは１２００℃／ｓであり、図６と中央部で比較すると冷却速度が約４０％（１５００℃／ｓから９００℃／ｓ）低下している。
鋼板の板幅中央部とエッジ部の冷却速度に、１００℃の差がある場合は、不均一性が生じた。
これにより、本発明を適用することで、拘束ロール近傍における金属板の冷却速度の低下を抑えつつ、板幅方向の冷却速度の不均一性を防止できることが示された。

＜引張強度の評価＞
本発明例１、２、３によって製造された鋼板の引張強度は、板幅方向全域で約１４７０ＭＰａであった。
これに対し、比較例１によって製造された鋼板の引張強度は、板幅中央部は約１４７０ＭＰａであったが、エッジ部は約１５５０ＭＰａであり、引張強度の不均一性が見られた。
また、比較例２によって製造された鋼板の引張強度は、板幅中央部は約１３５０ＭＰａで、エッジ部は約１４００ＭＰａであり、引張強度の低下と不均一性が見られた。
鋼板の板幅中央部とエッジ部の引張強度に３０ＭＰａ以上の差がある場合は、引張強度の不均一性があると判断した。
これにより、本発明を適用することで、拘束ロール近傍での冷却速度の低下や不均一性に伴う、鋼板の特性低下や不均一性を防止することができることが示された。

＜反り量の評価＞
本発明例１、２、３及び比較例１、２において測定した鋼板の反り量の結果を図１１に示す。
本発明例１、２、３及び比較例１、２では、ともに鋼板の反り量は同程度であり、本発明のように隣接ノズルの開口部の開口幅が中央部より端部の方が小さくても、焼入れ時の鋼板の変形を防止できることが確認された。

本発明によって、焼入れ時に金属板に発生する形状不良を抑制しつつ、金属板の冷却速度の低下を抑えながら、金属板の板幅方向の冷却速度の不均一性を防止することができる、焼入れ装置、焼入れ方法及び前記焼入れ方法を用いる鋼板の製造方法を提供することが可能である。

１ 水槽
２ 水
３ シールロール
４ 噴出装置
５ 金属板
６ シンクロール
７ 拘束ロール
１４、２４ ノズル
１４ａ、２４ａ 隣接ノズル
１４ｂ、２４ｂ 隣接ノズル
１４ａＡ、２４ａＡ 隣接ノズルの開口部
１４ｂＡ、２４ｂＡ 隣接ノズルの開口部
１４ａＢ、２４ａＢ 隣接ノズルの開口部
１４ｂＢ、２４ｂＢ 隣接ノズルの開口部
１４ａＸ、２４ａＸ 隣接ノズルの開口部
１４ｂＸ、２４ｂＸ 隣接ノズルの開口部
３４、４４ ノズルユニット
３４ａ、４４ａ 入側ノズルユニット
３４ｂ、４４ｂ 出側ノズルユニット

Claims (6)

1. 高温の金属板を浸漬させる液体を収容した槽と、
   少なくとも一部が前記槽の液体中に設けられ、前記金属板の両面に前記液体を噴射する複数のノズルを備えた噴出装置と、
   前記噴出装置の入側端部と出側端部との間に設けられ、前記金属板を両面から挟みつける拘束ロールとを備え、
   前記噴出装置は、少なくとも前記拘束ロールに隣接するノズルが、前記金属板に対して垂直方向から前記拘束ロールの方へ傾斜しており、
   前記拘束ロールに隣接するノズルの開口部が細隙状であり、
   前記開口部の開口幅が、前記開口部の長手方向中央部から長手方向端部にかけて減少し、
   前記開口部の開口幅が、前記開口部の長手方向中央部では２ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、前記開口部の長手方向端部では０ｍｍ超３ｍｍ以下である、焼入れ装置。
2. 前記開口部の開口幅が、前記開口部の長手方向中央部から長手方向端部にかけて不連続に減少している、請求項１に記載の焼入れ装置。
3. 前記開口部の開口幅が、前記開口部の長手方向中央部から長手方向端部にかけて連続的に減少している、請求項１に記載の焼入れ装置。
4. 前記開口部の長手方向中央部に、開口幅が均一な領域を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の焼入れ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の焼入れ装置を用いて焼入れを行う、焼入れ方法。
6. 鋼板を製造する際に、請求項５に記載の焼入れ方法を用いる、鋼板の製造方法。

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