JP7334861B2 - 連続焼鈍設備、連続焼鈍方法、冷延鋼板の製造方法及びめっき鋼板の製造方法 - Google Patents

連続焼鈍設備、連続焼鈍方法、冷延鋼板の製造方法及びめっき鋼板の製造方法 Download PDF

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Description

本開示は、連続焼鈍設備、連続焼鈍方法、冷延鋼板の製造方法及びめっき鋼板の製造方法に関する。本開示は、特に、自動車用構造材などに用いられる高強度鋼板を製造する連続焼鈍設備、連続焼鈍方法、冷延鋼板の製造方法及びめっき鋼板の製造方法に関する。
自動車用薄鋼板の製造では、連続鋳造されたスラブは最終板厚に達するまで、熱間圧延、冷間圧延によって大きく加工される。続いて行われる焼鈍処理において、冷間加工組織の回復、再結晶及び粒成長、さらに、変態組織制御が行われ、強度と加工性のバランスが調整される。
近年、焼鈍処理では、帯状に繋がった鋼板を搬送しながら加熱、均熱、冷却を連続的に行う、連続焼鈍炉が用いられるのが一般的である。また、鋼板の用途に応じて、上記冷却の後に、溶融亜鉛めっき処理及び過時効処理などが行われる。
焼鈍炉の加熱手段としては、ガス燃焼で金属管を加熱して、その輻射熱で鋼板を間接加熱するラジアントチューブバーナーが一般的である。また、溶融亜鉛めっき鋼板の製造では、めっき性確保のため、ガス燃焼の火炎を直接鋼板に噴射して加熱する直火炉を加熱炉の前段部分に採用することがある。さらに、一般に、上記のガス燃焼により生じた燃焼ガスの排熱を利用した予熱帯が加熱帯の前に設置される。
ラジアントチューブ炉は、炉壁からの輻射熱で鋼板を加熱するため、熱慣性が大きい。そのため、設定温度の変化に迅速に追随することが難しい。さらに、加熱終盤は鋼板の温度上昇速度が遅く、組織制御のために一定の均熱時間が必要であることから、必要な炉長が伸び、熱慣性がさらに大きくなるため、目標温度への追随がより遅延する。その結果、コイルを連続処理する過程で、鋼板の一部の温度が所定の焼鈍温度範囲を超えて、機械的特性のばらつきによる歩留まり低下、温度制御のためのライン速度変更による生産性の低下などの問題が生じ得る。
上記のような問題に対して、特許文献１は、予熱帯と加熱帯（直火加熱炉）の間に、又は、複数の直火加熱炉で構成される加熱帯の中間に、誘導加熱装置を設置して、加熱能力を補うことで応答性を高める技術を開示する。特許文献２は、６５０℃以上７５０℃以下までは緩速加熱し、そこから７５０℃以上９１０℃以下の焼鈍最高到達温度まで急速加熱する技術を開示する。特許文献３は、再結晶・粒成長モデルによって鋼板長手方向に焼鈍最高到達温度を変化させることで、鋼成分及び熱延条件の変動による機械特性のばらつきを安定化することを開示する。
特開平１１－６１２７７号公報 特開２０００－１４４２６２号公報 特開平１０－１５２７２８号公報
しかし、特許文献１の技術は、鋼板表面の過剰酸化を防ぐため、直下式加熱炉の出口での鋼板温度が低く、ラジアントチューブ炉でも加熱を行う必要がある。そのため、炉長の短縮は困難となり、炉温設定変更の影響が広範囲に及ぶ。さらに、誘導加熱装置の出力を高速に制御することで炉温変動の影響を吸収できるとしているが、誘導加熱装置に続く直下式加熱炉では鋼板の酸化制御に重点が置かれ、鋼板温度制御を柔軟に行うことは難しい。そのため、炉温変動の影響を吸収する効果は十分に発揮できない。
特許文献２の技術は、Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｆｒｅｅ鋼（ＩＦ鋼）を対象とし、均熱前の誘導加熱装置又は通電加熱装置を用いた急速加熱によって焼鈍最高到達温度を制御して、前工程の実績から予測される材質ばらつきを焼鈍後のα再結晶粒の粒径変化で吸収させている。しかし、近年の製品の高強度化が求められる中で、Ｄｕａｌ Ｐｈａｓｅ鋼（ＤＰ鋼）の製造量が増加している。ＤＰ鋼は、焼鈍中にα相からγ相に変態させる必要があり、焼鈍炉内でＡ１変態点以上Ａ３変態点未満の最高到達温度まで加熱し、その到達温度によってα相とγ相の分率を制御する必要がある。そのため、特許文献２の技術のように、緩速加熱後に均熱温度つまり最高到達温度まで急激に昇温させると、結晶粒径が微細なままα相が急激にγ相へと変態してしまうため、狙った相分率に制御することができなくなってしまう。
特許文献３の技術は、再結晶域まで鋼板を加熱した後、いったんその領域で保持することで再結晶を十分進行させてから再度急速加熱で目標焼鈍温度まで加熱する。この手法であれば、急速加熱によるα相からγ相への急激な変態を防ぐことが可能になり、原理的には最高到達温度を制御することで相分率を制御することが可能になる。しかし、実際の製造工程では素材の化学成分の変動によって変態挙動が変動するため単純に鋼板温度のみで相分率を制御することは難しく、製品毎の材質ばらつきを抑制することができない。
本開示は、上記の問題を鑑み、素材特性の変動に対して迅速に応答可能であり、製品の機械特性の変動を極小化できる連続焼鈍設備、連続焼鈍方法、冷延鋼板の製造方法及びめっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
本開示の一実施形態に係る連続焼鈍設備は、
加熱帯及び均熱帯をこの順に備えて構成される鋼板の連続焼鈍設備であって、
前記均熱帯は、第１の均熱帯と、前記第１の均熱帯の後に設けられた第２の均熱帯と、を含み、
前記第１の均熱帯と前記第２の均熱帯との間に設けられた第１の誘導加熱装置と、
前記第２の均熱帯の出口に前記鋼板のオーステナイト分率を測定する測定装置と、を備える。
本開示の一実施形態に係る連続焼鈍方法は、
加熱帯及び均熱帯をこの順に備えて構成される鋼板の連続焼鈍設備で実行される連続焼鈍方法であって、
前記均熱帯は、第１の均熱帯と、前記第１の均熱帯の後に設けられた第２の均熱帯と、を含み、
前記連続焼鈍設備は、前記第１の均熱帯と前記第２の均熱帯との間に設けられた第１の誘導加熱装置と、前記第２の均熱帯の出口に前記鋼板のオーステナイト分率を測定する測定装置と、を備え、
前記測定装置によって測定された前記鋼板のオーステナイト分率に基づいて、前記第１の誘導加熱装置の出力を調整し、前記第２の均熱帯の炉温を調整するステップを含む。
本開示の一実施形態に係る連続焼鈍方法は、
加熱帯及び均熱帯をこの順に備えて構成される鋼板の連続焼鈍設備で実行される連続焼鈍方法であって、
前記均熱帯は、第１の均熱帯と、前記第１の均熱帯の後に設けられた第２の均熱帯と、を含み、
前記連続焼鈍設備は、前記第１の均熱帯と前記第２の均熱帯との間に設けられた第１の誘導加熱装置と、前記第２の均熱帯の出口に前記鋼板のオーステナイト分率を測定する測定装置と、を備え、
前記加熱帯で、Ａ１変態点より低い温度域で前記鋼板の温度が増加するように昇温するステップと、
前記第１の均熱帯で、Ａ１変態点より低い温度域で前記鋼板の温度を保持するステップと、
前記第１の誘導加熱装置で、前記鋼板の温度がＡ１変態点以上かつＡ３変態点より低い温度域に含まれるように、１０℃／ｓ以上かつ２００℃／ｓ以下で昇温するステップと、
前記第２の均熱帯で、Ａ１変態点以上かつＡ３変態点より低い温度域で前記鋼板の温度を保持するステップと、を含む。
本開示の一実施形態に係る冷延鋼板の製造方法は、
上記の連続焼鈍方法によって冷延鋼板である前記鋼板を焼鈍する。
本開示の一実施形態に係るめっき鋼板の製造方法は、
上記の冷延鋼板の製造方法によって焼鈍された前記鋼板の表面にめっき処理を施し、
前記めっき処理は、電気亜鉛めっき処理、溶融亜鉛めっき処理又は合金化溶融亜鉛めっき処理である。
本開示によれば、素材特性の変動に対して迅速に応答可能であり、製品の機械特性の変動を極小化できる連続焼鈍設備、連続焼鈍方法、冷延鋼板の製造方法及びめっき鋼板の製造方法が提供される。そのため、従来の焼鈍炉よりも、安定的に目標の機械特性を備えた薄鋼板などを製造することが可能になる。
図１は、一実施形態に係る連続焼鈍設備を備えた溶融亜鉛めっきプロセスを示す模式図である。 図２は、鋼板温度履歴の一例を示す図である。 図３は、連続焼鈍方法の一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本開示の一実施形態に係る連続焼鈍設備、連続焼鈍方法、冷延鋼板の製造方法及びめっき鋼板の製造方法が説明される。
＜設備構成＞
図１は、本実施形態に係る連続焼鈍設備を備えた溶融亜鉛めっきプロセスの一部を示す。本実施形態において、溶融亜鉛めっきプロセスを用いて製造される鋼材は薄鋼板である。また、製造される鋼材は冷延鋼板である。図１の矢印はライン進行方向を示す。以下において、この進行方向における上流側を「前」と、下流側を「後」と表現することがある。連続焼鈍設備は、ペイオフリール１、溶接機２、電解清浄装置３、入側ルーパー４、予熱帯５、加熱帯６、均熱帯７及び冷却帯８を備える。また、連続焼鈍設備は、第１の誘導加熱装置９（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ、以下「ＩＨ」と称されることがある）及び変態率計１０を備える。図１に示すように、均熱帯７は第１の均熱帯７Ａと、第２の均熱帯７Ｂと、を含む。本実施形態において、冷却帯８は第１の冷却帯８Ａと、第２の冷却帯８Ｂと、を含む。連続焼鈍設備は、後述する第２の誘導加熱装置をさらに備えてよい。また、連続焼鈍設備は、所定の温度まで冷却された薄鋼板を浸漬する亜鉛めっき槽（亜鉛ポット１１）、合金化帯、保熱帯、最終冷却帯、調質圧延設備、出側ルーパー、テンションリールなどをさらに備えてよい。
前工程でコイル状に巻き取られた薄鋼板はペイオフリール１で巻き戻される。巻き戻された薄鋼板は、焼鈍炉の予熱帯５へ進入する。連続焼鈍設備は、予熱帯５に続く、加熱帯６、第１の均熱帯７Ａ、第１の誘導加熱装置９及び第２の均熱帯７Ｂを、この順に備えて構成される。また、連続焼鈍設備は、第２の均熱帯７Ｂの後に、変態率計１０を備える。変態率計１０は、鋼板のオーステナイト分率（γ相分率）を測定する測定装置の一例である。ここで、変態率計１０の前に、第２の誘導加熱装置が設けられてよい。
さらに、連続焼鈍設備は、変態率計１０のγ相分率の測定結果を用いて、第１の誘導加熱装置９の出力及び第２の均熱帯７Ｂの炉温を調整する機構を備える構成である。
＜構成要素の詳細＞
図２は、一般的な従来技術の焼鈍炉で焼鈍した場合と本実施形態における焼鈍炉で焼鈍した場合の鋼板の温度履歴を例示する。縦軸は温度である。横軸は時間である。ライン速度は１００ｍｐｍである。また、鋼板の板厚は１ｍｍである。本実施形態での温度の履歴が実線で示され、対応する工程は下方に記載されている。また、従来技術の温度の履歴が点線で示され、対応する工程は上方に記載されている。図２に示すように、本実施形態における焼鈍炉では、以下に説明する構成によって、従来技術と比較してプロセスにかかる時間も短くて済む。
（予熱帯）
常温～１００℃程度の温度でペイオフリール１から払い出された薄鋼板は、まず、予熱帯５に進入し２００℃程度まで加熱される。薄鋼板の温度は加熱によって単純増加してよい。本実施形態において、予熱帯５は加熱帯６で生じる高温の排気を利用する方式が採用されている。
（加熱帯）
続いて、鋼板は加熱帯６に進入し、鋼板温度が６００～７００℃程度まで加熱される。薄鋼板の温度は加熱によって単純増加してよい。本実施形態において、加熱帯６は、短時間である程度の温度まで昇温し、かつ、表面状態を制御するため、直火加熱炉方式が採用されている。直火式加熱炉は、加熱能力が高く炉の容積を小さくできることに加え、鋼板表面の酸化還元反応について、後のめっきプロセスを考慮した柔軟な制御が可能である。
（第１の均熱帯）
第１の均熱帯７Ａは、α相の再結晶を進行させる役割を担う。本実施形態において、第１の均熱帯７Ａにおいて、炉温は７００～８００℃程度の範囲で制御され、鋼板の温度がＡ１変態点より低い温度域（６００～７３０℃程度）にあるように保持される。ここで、Ａ１変態点は、オーステナイト変態を生じさせる温度であって、一例として設定炉温が７３０℃である。換言すると、Ａ１変態点以上の温度でオーステナイト相が発生し始める。本実施形態において、第１の均熱帯７Ａの加熱方式として、効率と加熱均一性の高さからガス燃焼による輻射加熱（ラジアントチューブ加熱）方式が採用された。
ここで、第１の均熱帯７Ａにおいて鋼板の温度が６００℃未満だと、α相の再結晶が進行せず、十分な加工性が得られない。一方、第１の均熱帯７Ａにおいて鋼板の温度がＡ１変態点（７５０℃）以上だと、α再結晶粒が粗大になり、強度が不足する。Ａ１変態点及び後述するＡ３変態点は、鋼板の成分によって若干変動する場合があるため、あらかじめ測定あるいは計算により求めておくことが好ましい。
第１の均熱帯７Ａにおける鋼板の滞在時間が短すぎればα相の再結晶の進行が不十分になり、長すぎれば結晶粒が粗大になり機械特性が低下してしまう。そこで、事前に最適な滞在時間を実験により検討した結果、２０～６０秒程度必要であることが分かった。２０秒未満だと、α相の再結晶は進行が不十分で加工性に劣り、６０秒を超えると部分的に粗大な結晶粒が発生し、強度が不均一になるためである。
ここで、連続焼鈍設備を備えた溶融亜鉛めっきプロセスにおける鋼板の搬送速度（ライン速度）は、一般的に５０～１５０ｍｐｍ程度である。このことを考慮し、上記の均熱条件を満足するために、第１の均熱帯７Ａのライン長は４０～６０ｍが望ましい。
（第１の誘導加熱装置）
次に、第１の誘導加熱装置９は、鋼板の温度がＡ１変態点以上かつＡ３変態点より低い温度域（７５０～９００℃程度）に含まれるように、出力を調整して、鋼板を急速加熱する。ここで、Ａ３変態点は、γ相分率を抑制できる上限の温度である。このプロセスは、短時間で、鋼板全体を均一にＡ１変態点以上の温度まで昇温することが目的であり、設備全体の小型化にも寄与する。また、γ相変態の進行にばらつきが生じると、最終製品の機械的特性にばらつきが生じるためである。第１の誘導加熱装置９は、１０℃／ｓ以上かつ２００℃／ｓ以下で昇温してよい。１０℃／ｓ未満ではα粒の粗大化を招き、２００℃／ｓより大きいと幅方向で局所的な高温部が生じて均一性が保たれないためである。第１の誘導加熱装置９は、２０℃／ｓ以上かつ１００℃／ｓ以下で昇温することがより好ましい。加熱速度が２０℃／ｓ以上であればライン長の長さをより短くでき、１００℃／ｓ以下であれば、熱応力によって鋼板が座屈変形するリスクをさらに低減できるためである。また、本実施形態において、加熱能力の高さ及び温度制御に対する応答性の速さの観点から、急速加熱の手段として、第１の誘導加熱装置９が用いられた。また、このような温度域で加熱する場合、鋼板の磁性が変化するキュリー点を超えるため、第１の誘導加熱装置９はトランスバース式であることが望ましい。第１の誘導加熱装置９がトランスバース式の場合に、出力とは、磁束による誘導加熱である。
第１の誘導加熱装置９によって昇温された鋼板の温度がＡ１変態点より低い温度（７３０℃未満）だと、α相の再結晶若しくは粒成長を促すのみであり、機械的特性のばらつきを解消できない。また、第１の誘導加熱装置９によって昇温された鋼板の温度がＡ３変態点以上（９００℃以上）だと、γ相分率の制御が困難となり、最終製品の加工性が低下する。
第１の誘導加熱装置９は輻射加熱方式と比較して加熱能力が高く昇温速度が大きいという特徴があるが、急速加熱するためには投入電力を大きくする必要があり、容量の大きな受電設備が必要となる。そのため、加熱能力と設備コストの兼ね合いから実現可能な設備規模として、設備長が５～１０ｍ、加熱時間が２～１０秒及び加熱速度が２０～１００℃／ｓであることが望ましい。
（第２の均熱帯）
急速加熱後の鋼板は、第２の均熱帯７Ｂで目標とするγ相分率に到達するまで均熱保持される。本実施形態において、第２の均熱帯７Ｂの加熱方式として、第１の均熱帯７Ａと同様にラジアントチューブ加熱方式が採用された。第２の均熱帯７Ｂは炉温を目標焼鈍温度付近である８００～９５０℃程度に制御する。８００℃未満だと、γ相への変態が遅く部分的にα相が残るため、強度が不足する。また、９５０℃を超えると、γ相分率の制御が困難となり、最終製品の加工性が劣る。一方、Ａ１変態点以上に加熱することでα相からγ相への変態が生じるが、急速加熱した場合に、昇温直後の金属組織は平衡状態に達していない。そのため、その後の保持中に変態を進行させ、γ相分率を制御する必要がある。十分なγ相分率が得られる滞在時間を検討したころ、２０～５０秒程度の滞在が必要であった。２０秒未満であると、γ相変態が不十分となり、強度が不足する。５０秒を超えると、冷却後にα相とγ相の二相にならず、冷却後にマルテンサイト単相となり、加工性が不足する。ここで、滞在時間は設備長とライン速度によって決まるため制御パラメータとして用いることが難しい。そのため、実際の操業において、誘導加熱の到達温度を制御しつつ、γ相分率が過大な場合には炉温を低下させて変態の進行を遅らせて、過少な場合には炉温を上げて変態の進行を促進すればよい。
この焼鈍条件を達成するために、一般的な通板速度を考慮すると、第２の均熱帯７Ｂのライン長は３０～５０ｍ程度であることが望ましい。
（変態率計）
第２の均熱帯７Ｂの出側には鋼板のγ相分率を測定する変態率計１０が配置されており、冷却帯８及び亜鉛めっき槽などでの後工程に進入する直前の鋼板のα相及びγ相の相分率（変態率）が測定される。この変態率計１０は、測定したγ相分率に基づき、第１の誘導加熱装置９の出力及び第２の均熱帯７Ｂの温度を調整する目的で設けられている。このような調整によって、鋼板の機械的特性を安定して得ることができる。
ここで、変態率の測定方式は特に限定されないが、Ｘ線回折法を応用した手法がオンラインかつ非接触で測定可能なため好適である。γ相とα相は結晶構造の差異により、鋼板にＸ線を照射すると各々固有の角度で回折ピークを生じる。この回折ピーク強度によりγ相分率を定量化する手法である。市販されているものでは例えばＳＭＳ社製のＸ－ＣＡＰなどが挙げられる。また、磁気検出器、すなわち鋼帯の磁気変態率を測定する装置として、磁場を発生する駆動コイルと、鋼帯を通過した磁場を測定する検出コイルとから構成される磁気変態率測定装置を用いて、オーステナイト分率が測定されてよい。具体的には、特開２０１９－７９０７号公報に記載された装置を用いることができる。
（第２の誘導加熱装置）
また、第２の均熱帯７Ｂと変態率計１０の間に、さらに第２の誘導加熱装置が設けられてよい。この位置に第２の誘導加熱装置があることで、変態率計１０の測定結果をさらに遅滞なく反映し、より柔軟に変態率に基づく制御が可能となって、最終製品の機械的特性がさらに安定する。また、第２の誘導加熱装置が設けられることによって、第２の均熱帯７Ｂの炉温によって制御する（温度調整する）負荷を減らすことができる。つまり、変態率計１０の測定結果に基づく温度調整を、第２の均熱帯７Ｂだけでなく、第２の誘導加熱装置で行うことができる。このように、第２の誘導加熱装置が補助的に併用されることにより、コイル継ぎ目での板厚変動、焼鈍条件を変更する際の温度制御の遅延を防ぐことも可能になる。ただし、連続焼鈍設備への第２の誘導加熱装置の設置は必須でなく、少なくとも第１の誘導加熱装置９が設けられればよい。
（冷却帯）
冷却帯８は、鋼板を所定の温度まで冷却する設備であり、冷却手段としてガスジェット冷却、ロール冷却、水冷却（ウォータークエンチ）などが用いられる。本実施形態のように、冷却帯８を第１の冷却帯８Ａと第２の冷却帯８Ｂなど複数に区分して、異なる冷却手段を組み合わせたり、同種の冷却手段の冷却条件を変更したりして、鋼板の冷却時の熱履歴が制御されてよい。
（溶融亜鉛めっき浴）
冷却帯８に溶融亜鉛めっき浴を後続させ、冷却帯８から排出される鋼板に溶融亜鉛めっきを施すことができる。溶融亜鉛めっきは常法に従って行えばよく、必要に応じて、スナウト、浴中ロールなどを設けてよい。
（合金化設備）
溶融亜鉛めっき浴に続いて合金化処理設備が設けられてよい。合金化処理設備では鋼板を加熱し合金化処理を施す。合金化処理は常法に従って行えばよい。
（その他設備）
合金化設備に続いて、最終製品の品質向上と製造安定性・効率化のため、保熱帯、冷却帯、調質圧延設備、矯正機、出側ルーパー、テンションリールなどがさらに備えられてよい。これらの設備は製品に要求される品質に応じて設け、使用されればよく、特に限定するものではない。
＜操業方法（制御方法）＞
本実施形態では、製品毎に最適なγ相分率の範囲を事前に把握して変態率制御モデルを構築し、変態率計１０でのγ相分率の測定結果が、目標の範囲に収まるように第１の誘導加熱装置９の出力と第２の均熱帯７Ｂの炉温を制御する。このことによって、より確実に機械特性が非常に安定した製品を製造することが可能になる。変態率制御モデルは製品毎に構築されるが、本実施形態において製品を区分する要素として強度のグレードが用いられる。製品を区分する要素は、強度のグレードに限定されない。例えば鋼種、強度以外の機械的特性、表面特性など、必要とされる製品特性によって製品の区分が行われて、製品毎の変態率制御モデルが構築されてよい。
図３は、本実施形態において、上記の連続焼鈍設備で実行される連続焼鈍方法の一例を示すフローチャートである。
焼鈍炉内の変態率計１０を用いたγ相分率測定結果（図３の「変態率情報実績」）と、当該材料を鋳造した際に得られた化学成分の情報（図３の「素材情報」）と、連続焼鈍設備の現在の操業条件（特に冷却帯８の操業条件）から、材質予測モデルを用いて、最終的に得られる製品の機械特性（機械的性質）が予測される。このとき、使用される材質予測モデルはオフラインでのラボ実験又は数値解析によって得られる物理モデルだけでなく、製造実績の蓄積から得られる機械学習モデルを用いてよい。
次に、予測された機械特性（図３の「機械的性質の予測結果」）が当該製品に許容される機械的性質の目標範囲内に含まれるかを判断する。機械的性質の目標範囲は、上位コンピュータから与えられる。上位コンピュータは、連続焼鈍設備の操業を統括するプロセスコンピュータに対して、製造情報等を与えるコンピュータである。連続焼鈍設備は、目標範囲内であれば（図３の「機械的性質目標範囲内」がＹｅｓ）、現在の条件のまま操業を継続する。連続焼鈍設備は、目標範囲から外れていた場合に（図３の「機械的性質目標範囲内」がＮｏ）、操業条件の変更を行う。操業条件の変更にあたっては、上記の材質予測モデルから材質を目標範囲内に収めるために必要なγ相分率の調整量を求め、その変態率の調整量を実現するための鋼板温度制御量を求める変態率制御モデルを使用する。変態率制御モデルは、オフラインでのラボ実験又は数値解析によって得られる物理モデルであってよいし、製造実績の蓄積から得られる機械学習モデルであってよい。
連続焼鈍設備は、必要な温度制御範囲が、第１の誘導加熱装置９によって制御可能な範囲に含まれると判断する場合に（図３の「ＩＨ出力制御範囲内」がＹｅｓ）、第１の誘導加熱装置９の出力を変更する。連続焼鈍設備は、必要な温度制御範囲が、第１の誘導加熱装置９によって制御可能な範囲に含まれないと判断する場合に（図３の「ＩＨ出力制御範囲内」がＮｏ）、第２の均熱帯７Ｂの炉温も合わせて変更する。第２の均熱帯７Ｂの炉温が変化している間にも、上記の制御フローに従って第１の誘導加熱装置９の出力と第２の均熱帯７Ｂの炉温を制御していくことで、製品の機械的特性が目標から外れる量を最小限に抑えることができる。つまり、素材特性の変動に対して迅速に応答可能であり、製品の機械特性の変動を極小化することができる。
ここで、従来の連続焼鈍設備でも、変態率計１０を設置し板温の高精度制御によって変態率の制御を試みることは可能である。しかし、従来の輻射加熱式の焼鈍炉のみの設備仕様では加熱に時間がかかるため（例えば１００～２００秒程度）、炉容積が非常に大きくなる（例えばライン長１５０～２５０ｍ）。そのため、制御指令に対する炉温の応答性が非常に悪いだけでなく、炉温変化の影響を受ける鋼板長も長くなるため、鋼板温度を細かく制御することができない。一方、本開示によれば、第１の誘導加熱装置９によって鋼板温度を高速に制御できるだけでなく、均熱帯７の炉長を短縮できるため（例えば７０～１１０ｍ）炉温の応答性が高くなる。その結果、素材起因の変態挙動変動への応答だけでなく、製品継目で焼鈍条件が変化する際にも加熱条件の変更を素早く反映させることが可能になる。そして、狙いの焼鈍条件から外れる範囲を縮小することができ歩留まりが格段に向上する。
鋼板には、連続焼鈍設備での焼鈍処理に続いて、めっき処理、合金化処理、調質圧延、形状矯正処理を実施してよい。めっき処理及び合金化処理は、製品の表面特性に要求される品質を満足するための常法でよく、特に限定するものではない。
また、形状の乱れが生じた場合は、続けて調質圧延及び矯正機を通板させて矯正してよい。調質圧延及び矯正は、鋼板の機械的特性に影響を与えずに形状を矯正するに留まる条件で行えばよく、限定するものではない。
（実施例）
表１及び表２は、従来の連続焼鈍設備、本実施形態に係る連続焼鈍設備（図１参照）を用いて、薄鋼板を製造した条件と結果を示す。ここで比較例２以外では、製品の機械特性のばらつきを調べるために、複数の強度レベルの製品をそれぞれコイルで３０本ずつ製造した。強度レベルが７８０ＭＰａ、９８０ＭＰａ、１１８０ＭＰａ級の３種類を製造し、板厚は各々の強度レベルで１．０、１．５、２．０ｍｍの３種類を１０本ずつ製造した。これら各グレード及び各板厚の１０本のスラブは、連続鋳造機において全て異なるロットで鋳造されたものを使用した。そのため、製造管理範囲内ではあるが各スラブの化学成分はばらついており変態挙動も均一にはなっていない。
Figure 0007334861000001
Figure 0007334861000002
各々のスラブは、一般的な手法で熱間圧延、酸洗を施され、必要に応じて、焼鈍、冷間圧延を施された後、実験室での焼鈍、従来技術の連続焼鈍設備及び本開示の連続焼鈍設備で熱処理されて、その後に、冷却、めっき等の後処理が実施された。最終製品の任意の３か所から引張り試験片が採取されて、機械的特性が測定された。ここで、引張り試験片はＪＩＳ５号とした。引張り試験はＪＩＳＺ２２４１に従って行われた。引張試験によって測定したＴＳ（Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ、引張強さ）のばらつきが±３０ＭＰａ以下であれば機械的特性が安定し、±３０ＭＰａより大きい場合、機械的特性がばらついているとした。つまり、ＴＳばらつきの範囲が±３０ＭＰの幅、すなわち６０ＭＰａ以下であれば機械的特性が安定しているとした。また、７８０ＭＰａ、９８０ＭＰａ、１１８０ＭＰａ級の各グレードにおいて、必要な強度範囲はそれぞれ７８０ＭＰａ以上、９８０ＭＰａ以上、１１８０ＭＰａ以上である。
比較例１は、第１の誘導加熱装置９及び変態率計１０が設置されていない、予熱帯５、加熱帯６、均熱帯７（図１の第１の均熱帯７Ａと第２の均熱帯７Ｂが連続した炉長）から構成される従来の焼鈍炉を用いて、上記の素材から製造された。製造におけるライン速度は６０～１２０ｍｐｍの範囲であり、板厚に応じて鋼板温度の変化が制御された。加熱帯６（直火加熱）の出口の鋼板温度は６００～７００℃の範囲内として、表面の酸化還元反応を制御した。その後ラジアントチューブ方式の均熱帯７に導入して更に加熱を行い、再結晶域での滞在時間は２０～６０秒であった。再結晶域以降の加熱／均熱時間は１００～２００秒であった。均熱帯７の出口（冷却帯８の入口）の鋼板温度は７５０～８５０℃の範囲にあった。均熱帯７の炉温は出口の鋼板温度が目標値となるよう制御された。その後、冷却、溶融亜鉛めっき、合金化処理等を経て最終製品から材料試験片が複数採取されて、機械特性のばらつきが調査された。その結果、各グレードで引っ張り強さは大きくばらつき、グレード毎の下限値を下回るものが存在した。この原因は、素材の化学成分の変動で焼鈍時の相分率が狙った値になっていなかったことと、板厚及びグレードの異なるコイルの継目で焼鈍条件が変化した際に、加熱条件が追随できない部分が生じたことであると推定される。
比較例２は、数値計算と切り板を用いた実験で、均熱帯７の入口において目標焼鈍温度まで急速に加熱した場合を検討した結果である。比較例２では、再結晶域での滞在時間が非常に短く、再結晶が進行しないままα相からγ相への変態が急速に進んだ。そのため、冷却後の組織はマルテンサイト単相のままで組織制御が行えず、割れが発生し、機械特性の測定ができなかった。
比較例３は、従来の焼鈍炉の均熱帯７の中間（図１の第１の均熱帯７Ａと第２の均熱帯７Ｂの間と同じ位置）に誘導加熱設備を設けた。通板速度及び加熱帯６の出口における鋼板温度は、比較例１と同様の範囲で制御した。第１の誘導加熱装置９を設けたものの、変態率計１０の測定値を第１の誘導加熱装置９の出力及び炉温にフィードバックせずに、従来と同様に鋼板温度のみで制御が行われた。その結果、昇温速度は５℃／ｓであった。応答性の高い第１の誘導加熱装置９とサイズの小さな均熱帯７を使用しているため鋼板温度の制御性は向上し、製品の機械特性のばらつきもやや改善されているが、後述する実施例には及ばない。また、素材の化学成分による変動を吸収することができず、γ相への変態が不十分であり、機械特性の下限を下回るものが存在した。
比較例４は、比較例３と同様に、従来の焼鈍炉の均熱帯７の中間に誘導加熱設備を設けた。比較例３と同じく、鋼板温度は比較例１と同様の範囲で制御した。第１の誘導加熱装置９の昇温速度を２５０℃／ｓにしたところ、板エッジ部分の引張強度が過剰に大きくなるものが存在し、機械的特性の許容範囲をオーバーするものが出てきた。
比較例５は、均熱帯７の出口の変態率計１０によって焼鈍時の相分率を測定し、第１の誘導加熱装置９の出力と均熱帯７の炉温を制御した。第１の誘導加熱装置９及び第２の均熱帯７Ｂは好適範囲で操業されていたため、調整は実施しなかった。しかし、通板速度の最適化を実施しておらず、第１の均熱帯７Ａの滞在時間が７０秒となってしまった。これにより、α粒が粗大化し、最終製品の強度が不足する箇所が出てきた。
実施例１は、図１に示す本開示の連続焼鈍設備を用いて、上記の素材から製品を製造した結果である。通板速度及び加熱帯６の出口における鋼板温度は、比較例１と同様の範囲で制御した。ただし、実施例１では均熱帯７の出口の変態率計１０によって焼鈍時の相分率を測定し、第１の誘導加熱装置９の出力と均熱帯７の炉温を制御した。その結果、冷却帯８の入口の鋼板温度の範囲は比較例１に比べて大きくなったものの、相分率に基づいて制御したことによって、製品の機械特性のばらつきが大きく改善した。また、機械特性の下限値を下回る箇所は存在しなかった。
実施例２は、実施例１と同様の制御を実施したが、第１の誘導加熱装置９と第２の均熱帯７Ｂの炉温を制御し、第１の誘導加熱装置９の昇温速度と第２の均熱帯７Ｂの温度を調整した例である。好適範囲に制御した結果、製品の機械的特性は目標範囲内におさまる結果となった。
実施例３は、連続焼鈍設備の均熱帯７の出口から変態率計１０の間に設置された補助的な第２の誘導加熱装置も使用して製造した結果である。第２の誘導加熱装置も用いて、均熱帯７の出口において相分率を制御できるようになったため、機械特性のばらつきが、実施例１より小さくなった。
以上のように、本実施形態に係る連続焼鈍設備、連続焼鈍方法、冷延鋼板の製造方法及びめっき鋼板の製造方法は、上記の構成によって、素材特性の変動に対して迅速に応答可能であり、製品の機械特性の変動を極小化できる。また、本実施形態に係る連続焼鈍設備は、従来よりもライン長を抑えられるため、製造設備の導入コスト低減も期待できる。
本開示の実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行されるプログラム又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
上記の実施形態において、予熱帯５、加熱帯６及び均熱帯７をこの順に備えて構成される鋼板の連続焼鈍設備を説明したが、連続焼鈍設備は予熱帯５を備えなくてよい。予熱帯５を備えない構成の場合に、上記の予熱帯５における処理は加熱帯６によって実行されてよい。
上記の実施形態において亜鉛ポット１１は薄鋼板を浸漬する亜鉛めっき槽であるとして説明されたが、別のめっき処理が実行されてよい。めっき処理は、例えば電気亜鉛めっき処理、溶融亜鉛めっき処理又は合金化溶融亜鉛めっき処理であってよい。
また、例えばプロセスコンピュータの記憶部（例えばメモリ）に記憶されたプログラムを、プロセスコンピュータのプロセッサが読み込んで実行することによって、材質予測モデルから最終的に得られる製品の機械特性を予測する処理、及び、変態率制御モデルを構築し、γ相分率が目標の範囲に収まるように第１の誘導加熱装置９の出力と第２の均熱帯７Ｂの炉温を制御する処理などを実行してよい。また、材質予測モデル及び変態率制御モデルは、プロセスコンピュータの記憶部に記憶されてよい。
１ ペイオフリール
２ 溶接機
３ 電解清浄装置
４ 入側ルーパー
５ 予熱帯
６ 加熱帯
７ 均熱帯
７Ａ 第１の均熱帯
７Ｂ 第２の均熱帯
８ 冷却帯
８Ａ 第１の冷却帯
８Ｂ 第２の冷却帯
９ 第１の誘導加熱装置
１０ 変態率計
１１ 亜鉛ポット

Claims (7)

  1. 加熱帯及び均熱帯をこの順に備えて構成される鋼板の連続焼鈍設備であって、
    前記均熱帯は、第１の均熱帯と、前記第１の均熱帯の後に設けられた第２の均熱帯と、を含み、
    前記第１の均熱帯と前記第２の均熱帯との間に設けられた第１の誘導加熱装置と、
    前記第２の均熱帯の出口に前記鋼板のオーステナイト分率を測定する測定装置と、
    前記第２の均熱帯の出口であって、前記測定装置の前に、第２の誘導加熱装置と、を備え、
    前記鋼板の温度制御範囲が前記第１の誘導加熱装置によって制御可能な範囲を超える場合に、前記第２の均熱帯の炉温が変更されるとともに、前記第２の誘導加熱装置が用いられる、連続焼鈍設備。
  2. 加熱帯及び均熱帯をこの順に備えて構成される鋼板の連続焼鈍設備に続いて、溶融亜鉛めっき浴をさらに備える、請求項１に記載の連続焼鈍設備。
  3. 加熱帯及び均熱帯をこの順に備えて構成される鋼板の連続焼鈍設備で実行される連続焼鈍方法であって、
    前記均熱帯は、第１の均熱帯と、前記第１の均熱帯の後に設けられた第２の均熱帯と、を含み、
    前記連続焼鈍設備は、前記第１の均熱帯と前記第２の均熱帯との間に設けられた第１の誘導加熱装置と、前記第２の均熱帯の出口に前記鋼板のオーステナイト分率を測定する測定装置と、前記第２の均熱帯の出口であって前記測定装置の前に設けられた第２の誘導加熱装置と、を備え、
    前記測定装置によって測定された前記鋼板のオーステナイト分率に基づいて、前記第１の誘導加熱装置の出力を調整し、前記第２の均熱帯の炉温を調整するステップを含み、
    前記鋼板の温度制御範囲が前記第１の誘導加熱装置によって制御可能な範囲を超える場合に、前記第２の均熱帯の炉温が変更されるとともに、前記第２の誘導加熱装置が用いられる、連続焼鈍方法。
  4. 前記第１の誘導加熱装置が出力を調整し、前記第２の均熱帯が炉温を調整するステップは、製品毎に構築された変態率制御モデルを用いる、請求項３に記載の連続焼鈍方法。
  5. 加熱帯及び均熱帯をこの順に備えて構成される鋼板の連続焼鈍設備で実行される連続焼鈍方法であって、
    前記均熱帯は、第１の均熱帯と、前記第１の均熱帯の後に設けられた第２の均熱帯と、を含み、
    前記連続焼鈍設備は、前記第１の均熱帯と前記第２の均熱帯との間に設けられた第１の誘導加熱装置と、前記第２の均熱帯の出口に前記鋼板のオーステナイト分率を測定する測定装置と、前記第２の均熱帯の出口であって前記測定装置の前に設けられた第２の誘導加熱装置と、を備え、
    前記加熱帯で、Ａ１変態点より低い温度域で前記鋼板の温度が増加するように昇温するステップと、
    前記第１の均熱帯で、Ａ１変態点より低い温度域で前記鋼板の温度を保持するステップと、
    前記第１の誘導加熱装置で、前記鋼板の温度がＡ１変態点以上かつＡ３変態点より低い温度域に含まれるように、１０℃／ｓ以上かつ２００℃／ｓ以下で昇温するステップと、
    前記第２の均熱帯で、Ａ１変態点以上かつＡ３変態点より低い温度域で前記鋼板の温度を保持するステップと、を含み、
    前記鋼板の温度制御範囲が前記第１の誘導加熱装置によって制御可能な範囲を超える場合に、前記第２の均熱帯の炉温が変更されるとともに、前記第２の誘導加熱装置が用いられる、連続焼鈍方法。
  6. 請求項３から５のいずれか一項に記載の連続焼鈍方法によって冷延鋼板である前記鋼板を焼鈍する、冷延鋼板の製造方法。
  7. 請求項６に記載の冷延鋼板の製造方法によって焼鈍された前記鋼板の表面にめっき処理を施し、
    前記めっき処理は、電気亜鉛めっき処理、溶融亜鉛めっき処理又は合金化溶融亜鉛めっき処理である、めっき鋼板の製造方法。
JP2022526835A 2021-03-30 2022-02-14 連続焼鈍設備、連続焼鈍方法、冷延鋼板の製造方法及びめっき鋼板の製造方法 Active JP7334861B2 (ja)

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JPS6269160A (ja) * 1985-09-24 1987-03-30 Kawasaki Steel Corp 鋼材の相分率測定方法
WO1997000975A1 (fr) * 1995-06-23 1997-01-09 Nippon Steel Corporation Procede de recuit en continu de toles d'acier laminees a froid et equipement correspondant
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