JP7390350B2 - 熱的に処理された鋼板を製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱処理ライン内で、ミクロ組織ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}を有する熱的に処理された鋼板を製造するための方法に関する。本発明は、自動車車両の製造に特に非常に適している。

被覆鋼板又は未被覆鋼板を自動車車両の製造のために使用することが既知である。多数の鋼グレードが、乗り物を製造するために使用される。鋼グレードの選択は、鋼部品の最終用途に依存する。例えば、ＩＦ（極低炭素）鋼は、露出部品のために生産され得、ＴＲＩＰ（変態誘起塑性）鋼は、シート及びフロアクロスメンバ又はＡピラーのために生産され得、ＤＰ（二相）鋼は、リアレール又はルーフクロスメンバのために生産され得る。

これらの鋼の生産中、１つの特定の用途向けに期待される機械的性質を有する所望の部品を得るために、極めて重要な処理が鋼に対して実施される。そのような処理は、例えば、金属被覆を付着させる前の連続焼鈍又は焼入れ及び分配処理であり得る。これらの処理では、冷却ステップが重要であるが、その理由は、鋼のミクロ組織及び機械的性質が、実施される冷却処理に主に依存するからである。通常、実施する冷却ステップを含む処理は、既知の処理のリストの中から選択され、この処理は、鋼グレードに応じて選択される。

特許出願ＷＯ２０１０／０４９６００は、連続的に移動する鋼帯を熱処理するための設備を使用する方法であって、とりわけ、入口での冶金学的特性及び設備の出口で必要な冶金学的特性に応じて鋼帯の冷却率を選択するステップ；バンドの幾何学的特性を入力するステップ；ライン速度に照らして鋼の経路に沿った出力伝達プロファイルを計算するステップ；冷却部の調整パラメータの所望の値を決定し、前記モニタリング値にしたがって冷却部の冷却装置の出力伝達を調整するステップを含む、方法に関する。

しかしながら、この方法は、周知の冷却サイクルの選択及び適用に基づいているだけである。これは、１つの鋼グレード、例えば、ＴＲＩＰ鋼において、各ＴＲＩＰ鋼が、化学組成、ミクロ組織、性質、表面性状などを含むそれ自体の特性を有する場合でも、同じ冷却サイクルが適用されるという非常に大きなリスクがあることを意味する。したがって、この方法は、鋼の実際の特性を考慮していない。この方法は、多数の鋼グレードの個別化されていない冷却を可能にする。

その結果、冷却処理は、１つの特定の鋼に適合されておらず、したがって、処理の最後に所望の特性が得られない。さらに、処理後、鋼は、機械的性質のばらつきが大きくなり得る。最後に、広範囲の鋼グレードを製造できる場合でも、冷却された鋼の品質は不十分である。

国際公開第２０１０／０４９６００号

したがって、本発明の目的は、熱処理ライン内で、特定の化学的鋼組成及び達すべき特定のミクロ組織ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}を有する熱的に処理された鋼板を製造するための方法を提供することにより、上述の欠点を解決することである。特に、この目的は、各鋼板に適合させた冷却処理を実施することであり、そのような処理は、期待される性質を有する熱的に処理された鋼板を提供するために可能な限り最短の計算時間で非常に正確に計算され、そのような性質は、可能な限り最小限のばらつきを有する。

この目的は、請求項１に記載の方法を提供することにより達成される。本方法はまた、請求項２～３５に記載のいずれかの特性を含むことができる。

別の目的は、請求項３６に記載のコイルを提供することにより達成される。コイルはまた、請求項３７又は３９に記載の特性を含むことができる。

別の目的は、請求項４０に記載の熱的処理ラインを提供することにより達成される。

最後に、この目的は、請求項４１に記載のコンピュータプログラム製品を提供することにより達成される。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の発明を実施するための形態から明らかになるであろう。

本発明を例示するために、特に以下の図を参照して、非限定的な例の様々な実施形態及び試行を説明する。

本発明による方法の一例を示す図である。 加熱ステップ、均熱ステップ、冷却ステップ及び過時効ステップを含む鋼板の連続焼鈍が実施される一例を示す図である。 本発明による好ましい実施形態を示す図である。 溶融により被覆を付着させる前に連続焼鈍が鋼板に対して実施される本発明による一例を示す図である。

以下の用語が定義される：
－ ＣＣ：重量パーセント単位の化学組成、
－ ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}：ミクロ組織の目標値、
－ ｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}：選択された製品のミクロ組織、
－ Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}：機械的性質の目標値、
－ ｍ_ｉ：鋼板の初期ミクロ組織、
－ Ｘ：重量パーセント単位の相分率、
－ Ｔ：セルシウス温度（℃）単位の温度、
－ ｔ：時間（ｓ）、
－ ｓ：秒、
－ ＵＴＳ：最大引張強さ（ＭＰａ）、
－ ＹＳ：降伏応力（ＭＰａ）、
－ 亜鉛に基づく金属被覆は、５０％超の亜鉛を含む金属被覆を意味し、
－ アルミニウムに基づく金属被覆は、５０％超のアルミニウムを含む金属被覆を意味し、及び
－ 加熱経路は、時間、温度及び加熱率を含み、
－ 均熱経路は、時間、温度及び均熱率を含み、
－ ＴＰ_ｘ、ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}及びＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}は、時間、熱処理の温度及び冷却率、等温率又は加熱率から選択される少なくとも１つの要素を含み、等温率は一定の温度を有し、
－ ＣＰ_ｘ及びＣＰ_ｘｉｎｔは、時間、温度及び冷却率を含み、及び
－ ナノ流体：ナノ粒子を含む流体。

「鋼」又は「鋼板」という名称は、部品が、最大２５００ＭＰａ、より好ましくは最大２０００ＭＰａの引張強さを実現するのを可能にする組成を有する鋼板、コイル、プレートを意味する。例えば、引張強さは、５００ＭＰａ以上、好ましくは１０００ＭＰａ以上、有利には１５００ＭＰａ以上である。本発明による方法は任意の種類の鋼に適用できるため、広範囲の化学組成が含まれる。

本発明は、加熱部、均熱部及び冷却システムを含む冷却部を含む熱処理ライン内で、熱経路ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}が実施される、フェライト、マルテンサイト、ベイナイト、パーライト、セメンタイト及びオーステナイトの中から選択される０～１００％の少なくとも１つの相を含むミクロ組織ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}を有する熱的に処理された鋼板を製造するための方法であって、
Ａ．
１）
ａ．ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に最も近いミクロ組織ｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}を有する製品並びに少なくとも加熱ステップ、均熱ステップ及び冷却ステップを含むｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}を得るためのＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}を選択するために、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}及び化学組成が、事前に定められた製品のリストと比較され、そのミクロ組織が、事前に定められた複数の相及び事前に定められた割合の複数の相を含み、
ｂ．加熱経路、均熱温度Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}を含む均熱経路、冷却システムの冷却能及び冷却温度Ｔ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}が、ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}に基づいて選択される、選択サブステップ、及び
２）冷却能の変化により、新しい冷却経路（複数）ＣＰ_ｘが、ステップＡ．１．ａ）において前記選択された製品及びＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に達するための鋼板の初期ミクロ組織ｍｉ、加熱経路、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}を含む均熱経路並びにＴ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}に基づいて計算され、ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}の冷却ステップが、新しい熱経路（複数）ＴＰ_ｘを得るために前記ＣＰ_ｘを使用して再計算され、各ＴＰ_ｘが、ある１つのミクロ組織ｍ_ｘに対応する、計算サブステップ、
３）ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に達するための１個のＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}が選択され、ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}は、計算された熱経路（複数）ＴＰ_ｘの中から選択され、及びｍ_ｘがｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に最も近いように選択される、選択ステップ
を含む、準備ステップ、及び
Ｂ．ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}が鋼板に対して実施される、熱処理ステップ
を含む、方法に関する。

いかなる理論によっても制限されることは望まないが、本発明による方法が適用されるとき、処理する各鋼板のための個別化された熱経路、特に冷却経路を短い計算時間で得ることが可能であるようである。実際、本発明による方法は、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}、特に冷却経路中のすべての相の割合及びｍ_ｉ（鋼板に沿ったミクロ組織のばらつきを含む。）を考慮している正確な特定の冷却経路を可能にする。実際、本発明による方法は、計算のために、熱力学的安定相、すなわち、フェライト、オーステナイト、セメンタイト及びパーライト、並びに熱力学的準安定相、すなわち、ベイナイト及びマルテンサイトを考慮している。したがって、可能な限り最小限のばらつきを有する期待される性質を有する鋼板が得られる。好ましくは、ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}は、予熱ステップをさらに含む。

有利には、ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}は、溶融めっきステップ、過時効ステップ、焼戻しステップ又は分配ステップをさらに含む。

好ましくは、達すべきミクロ組織ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}は、
－ １００％のオーステナイト、
－ ５～９５％のマルテンサイト、４～６５％のベイナイト、残部はフェライト、
－ ８～３０％の残留オーステナイト、固溶体中の０．６～１．５％の炭素、残部はフェライト、マルテンサイト、ベイナイト、パーライト及び／又はセメンタイト、
－ １％～３０％のフェライト及び１％～３０％のベイナイト、５～２５％のオーステナイト、残部はマルテンサイト、
－ ５～２０％の残留オーステナイト、残部はマルテンサイト、
－ フェライト及び残留オーステナイト、
－ 残留オーステナイト及び金属間相、
－ ８０～１００％のマルテンサイト及び０～２０％の残留オーステナイト
－ １００％のマルテンサイト、
－ ５～１００％のパーライト及び０～９５％のフェライト並びに
－ 少なくとも７５％の等軸フェライト、５～２０％のマルテンサイト及び１０％以下の量のベイナイト
を含む。

有利には、選択サブステップＡ．１）の間に、化学組成及びｍ_{ｔａｒｇｅｔ}が、事前に定められた製品のリストと比較される。事前に定められた製品は、任意の種類の鋼グレードであり得る。例えば、事前に定められた製品は、二相ＤＰ、変態誘起塑性（ＴＲＩＰ）、焼入れ及び分配された鋼（Ｑ＆Ｐ）、双晶誘起塑性（ＴＷＩＰ）、炭化物を含まないベイナイト（ＣＦＢ）、プレスハードニング鋼（ＰＨＳ）、ＴＲＩＰＬＥＸ、ＤＵＰＬＥＸ及び高延性二相（ＤＰ ＨＤ）を含む。

化学組成は各鋼板に依存する。例えば、ＤＰ鋼の化学組成は以下を含み得る：
０．０５＜Ｃ＜０．３％、
０．５≦Ｍｎ＜３．０％、
Ｓ≦０．００８％、
Ｐ≦０．０８０％、
Ｎ≦０．１％、
Ｓｉ≦１．０％、
鉄及び成長の結果生じる不可避不純物で構成される組成物の残部。

各事前に定められた製品は、事前に定められた複数の相及び事前に定められた割合の複数の相を含むミクロ組織を含む。好ましくは、ステップＡ．１）において事前に定められた相は、サイズ、形状及び化学組成から選択された少なくとも１つの要素により規定される。したがって、ｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}は、事前に定められた割合の相に加えて、事前に定められた相を含む。有利には、ｍｉ、ｍ_ｘ、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}は、サイズ、形状及び化学組成から選択された少なくとも１つの要素により規定された相を含む。

本発明によれば、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に最も近いミクロ組織ｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}を有する事前に定められた製品が、ｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}に達するためのＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}と共に選択される。ｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}は、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}と同じ相を含む。好ましくは、ｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}はまた、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}と同じ相割合を含む。

図１は、処理する鋼板が、重量で以下のＣＣを有する本発明による一例を示す：０．２％のＣ、１．７％のＭｎ、１．２％のＳｉ及び０．０４％のＡｌ。ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}は、１５％の残留オーステナイト、４０％のベイナイト及び４５％のフェライト、オーステナイト相中の固溶体中の１．２％からの炭素を含む。本発明によれば、ＣＣ及びｍ_{ｔａｒｇｅｔ}が、製品１～４の中から選択された事前に定められた製品のリストと比較される。ＣＣ及びｍ_{ｔａｒｇｅｔ}は製品３又は４に対応し、そのような製品はＴＲＩＰ鋼である。

製品３は、重量で以下のＣＣ_３を有する：０．２５％のＣ、２．２％のＭｎ、１．５％のＳｉ及び０．０４％のＡｌ。ＴＰ_３に対応するｍ_３は、１２％の残留オーステナイト、６８％のフェライト及び２０％のベイナイト、オーステナイト相中の固溶体中の１．３％からの炭素を含む。

製品４は、重量で以下のＣＣ_４を有する：０．１９％のＣ、１．８％のＭｎ、１．２％のＳｉ及び０．０４％のＡｌ。ＴＰ_４に対応するｍ_４は、１２％の残留オーステナイト及び４５％のベイナイト及び４３％のフェライト、オーステナイト相中の固溶体中の１．１％からの炭素を含む。

製品４は、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に最も近いミクロ組織ｍ_４を有し、その理由は、製品４が、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}と同じ相を同じ割合で有するからである。図１に示す通り、２つの事前に定められた製品は、同じ化学組成ＣＣ及び異なるミクロ組織を有することができる。実際、製品_１及び製品_１’はいずれもＤＰ６００鋼（６００ＭＰａのＵＴＳを有する二相）である。１つの違いは、製品_１がミクロ組織ｍ_１を有し、製品_１’が異なるミクロ組織ｍ_１’を有することである。他の違いは、製品_１が３６０ＭＰａのＹＳを有し、製品_１’が４２０ＭＰａのＹＳを有することである。したがって、１つの鋼グレードに対して異なる妥協ＵＴＳ／ＹＳを有する鋼板を得ることが可能である。

次いで、冷却システムの冷却能、加熱経路、均熱温度Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}を含む均熱経路及び達すべき冷却温度Ｔ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}が、ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}に基づいて選択される。

計算サブステップＡ．２）の間に、冷却能の変化により、新しい冷却経路ＣＰ_ｘが、ステップＡ．１．ａ）において選択された製品及びＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に達するためのｍ_ｉ、加熱経路、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}を含む均熱経路並びにＴ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}に基づいて計算され、ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}の冷却ステップが、新しい熱経路ＴＰ_ｘを得るために前記ＣＰ_ｘを使用して再計算され、各ＴＰ_ｘがミクロ組織ｍ_ｘに対応する。ＣＰ_ｘの計算は、熱的挙動が考慮されるだけの従来の方法と比較したとき、鋼板の熱的挙動及び冶金学的挙動を考慮している。図１の例では、ｍ_４がｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に最も近いため、製品４が選択され、ｍ_４及びＴＰ_４はそれぞれｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}及びＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}である。

図２は、加熱ステップ、均熱ステップ、冷却ステップ及び過時効ステップを含む鋼板の連続焼鈍を示す。多数のＣＰ_ｘが、新しい熱経路ＴＰ_ｘ、したがって１個のＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}を得るよう計算される。

好ましくは、ステップＡ．２）において、冷却システムの冷却能は、最小値から最大値まで変化する。冷却能は、冷却流体の流量、冷却流体の温度、冷却流体の性質及び熱交換係数により決定することができて、流体は気体又は液体である。

別の好ましい実施形態において、冷却システムの冷却能は、最大値から最小値まで変化する。

例えば、冷却システムは、少なくとも１個の冷却ジェット、少なくとも１つの冷却噴霧器又は少なくとも両方を含む。好ましくは、冷却システムは、少なくとも１個の冷却ジェットを備え、冷却ジェットは、ガス、水性液又はそれらの混合物である流体を噴霧する。例えば、ガスは、空気、ＨＮ_ｘ、Ｈ_２、Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ、水蒸気又はそれらの混合物から選択される。例えば、水性液は、水又はナノ流体から選択される。

好ましくは、冷却ジェットは、０～３５００００Ｎｍ^３／ｈの間の流量を有するガスを噴霧する。冷却部内に存在する冷却ジェットの数は、熱処理ラインに依存し、１から２５個まで、好ましくは１から２０個まで、有利には１から１５個まで変化し得、より好ましくは１～５個の間で変化し得る。流量は、冷却ジェットの数に依存する。例えば、１個の冷却ジェットの流量は、０～５００００Ｎｍ^３／ｈの間、好ましくは０～４００００Ｎｍ^３／ｈの間、より好ましくは０～２００００Ｎｍ^３／ｈの間である。

冷却部が冷却ジェットを備えるとき、冷却能の変化は流量に基づく。例えば、１個の冷却ジェットの場合、０Ｎｍ^３／ｈは、０％の冷却能に対応し、４００００Ｎｍ^３／ｈは、１００％の冷却能に対応する。

したがって、例えば、１個の冷却ジェットの冷却能は、０Ｎｍ^３／ｈ、すなわち０％から４００００Ｎｍ^３／ｈ、すなわち１００％まで変化する。冷却能の最小値及び最大値は、０～１００％の範囲内で選択される任意の値であり得る。例えば、最小値は、０％、１０％、１５％又は２５％のものである。例えば、最大値は、８０％、８５％、９０％又は１００％のものである。

冷却部が、少なくとも２個の冷却ジェットを備えるとき、冷却能は、各冷却ジェットにおいて同じでも、異なっていてもよい。これは、各冷却ジェットが互いに独立して構成され得ることを意味する。例えば、冷却部が１１個の冷却ジェットを備えるとき、最初の３個の冷却ジェットの冷却能は１００％の冷却能であり得、次の４個の冷却能は４５％の冷却能であり得、最後の４個の冷却能は０％の冷却能であり得る。

例えば、冷却能の変化の増加は、５～５０％の間、好ましくは５～４０％の間、より好ましくは５～３０％の間、有利には５～２０％の間である。冷却能の増加は、例えば、１０％、１５％又は２５％の増加である。

冷却部が、少なくとも２個の冷却ジェットを備えるとき、冷却能の増加は、各冷却ジェットにおいて同じでも、異なっていてもよい。例えば、ステップＡ．２）において、冷却能の増加は、すべての冷却ジェットにおいて５％の増加であり得る。別の実施形態において、冷却能の増加は、最初の３個のジェットにおいて５％、次の４個において２０％、最後の４個において１５％の増加であり得る。好ましくは、冷却能の増加は、各冷却ジェットにおいて異なり、例えば、第１のジェットにおいて５％、第２のジェットにおいて２０％、第３のジェットにおいて０％、第４のジェットにおいて１０％、第５のジェットにおいて０％、第６のジェットの３５％などである。

好ましい実施形態において、冷却システムは、相変態に応じて互いに独立して構成される。例えば、冷却システムが１１個の冷却ジェットを備えるとき、最初の３個の冷却ジェットの冷却能は、変態のために構成され得、次の４個の冷却能は、オーステナイトからパーライトへの変態のために構成され得、最後の４個の冷却能は、オーステナイトからベイナイトへの変態のために構成され得る。別の実施形態において、冷却能の増加は、各冷却ジェットにおいて異なり得る。

好ましくは、ステップＡ．１．ｂ）において、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}は、６００～１０００℃の間の範囲から選択される定数である。例えば、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}は、鋼板に応じて７００℃、８００℃又は９００℃であり得る。

別の好ましい実施形態において、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}は、６００℃から１０００℃まで変化する。例えば、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}は、鋼板に応じて６５０から７５０℃まで、又は８００から９００℃まで変化し得る。

有利には、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}が変化するとき、ステップＡ．２）の後に、
ｃ．Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}が、６００～１０００℃から選択された事前に定められた範囲値内で変化し、及び
ｄ．Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}の各変化に対して、新しい冷却経路（複数）ＣＰ_ｘが、ステップＡ．１．ａ）において選択された製品及びＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}、ｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}に達するための鋼板の初期ミクロ組織ｍ_ｉ並びにＴ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}に基づいて計算され、ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}の冷却ステップが、新しい熱経路（複数）ＴＰ_ｘを得るために前記ＣＰ_ｘを使用して再計算され、各ＴＰ_ｘがミクロ組織ｍ_ｘに対応する
さらなる計算サブステップが実施される。

実際、本発明による方法により、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}の変化は、ＣＰ_ｘの計算のために考慮される。したがって、各均熱温度について、多数の新しい冷却経路ＣＰ_ｘが計算される。

好ましくは、少なくとも１０個のＣＰ_Ｘが計算され、より好ましくは少なくとも５０個、有利には少なくとも１００個、より好ましくは少なくとも１０００個のＣＰ_Ｘが計算される。例えば、計算されたＣＰ_ｘの数は、２～１００００個の間、好ましくは１００～１００００個の間、より好ましくは１０００～１００００個の間である。

ステップＡ．３）において、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に達するための１個のＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}が選択され、ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}は、計算されたＴＰ_ｘの中から選択され、及びｍ_ｘがｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に最も近いように選択される。好ましくは、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}及びｍ_ｘ中に存在する相の割合の間の差は±３％である。

好ましくは、少なくとも２個のＴＰ_ｘが、等しいそれらのｍ_ｘを有するとき、選択されたＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}は、必要な最小冷却能を有するものである。

有利には、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}が変化するとき、選択されたＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}は、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に達するためのＴ_{ｓｏａｋｉｎｇ}の値をさらに含み、ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}は、ＴＰ_ｘから選択される。

有利には、ステップＡ．２）において、ｍ_ｉ及びｍ_{ｔａｒｇｅｔ}の間の放出される熱エンタルピーＨが、

（Ｘは相分率である。）
のように計算される。

いかなる理論によっても制限されることは望まないが、Ｈは、相変態が実施されるときにすべての熱経路に沿って放出されるエネルギーを表す。いくつかの相変態は発熱性であり、いくつかの相変態は吸熱性であると考えられる。例えば、加熱経路中のフェライトからオーステナイトへの変態は吸熱性である一方、冷却経路中のオーステナイトからパーライトへの変態は発熱性である。

好ましい実施形態において、ステップＡ．２）において、すべての熱サイクルＣＰ_ｘが、

（式中、Ｃ_ｐｅ：相の比熱（Ｊ・ｋｇ^－１・Ｋ^－１）、ρ：鋼の密度（ｇ．ｍ^－３）、Ｅｐ：鋼の厚さ（ｍ）、φ：熱流束（対流及び放射、Ｗ）、Ｈ_{ｒｅａｌｅａｓｅｄ}（Ｊ．ｋｇ^－１）、Ｔ：温度（℃）及びｔ：時間（ｓ）。）のように計算される。

好ましくは、ステップＡ．２）において、中間熱経路ＣＰ_ｘｉｎｔに対応する少なくとも１つの中間鋼ミクロ組織ｍ_ｘｉｎｔ及び熱エンタルピーＨ_ｘｉｎｔが計算される。この場合、ＣＰ_ｘの計算は、多数のＣＰ_ｘｉｎｔの計算によって得られる。したがって、好ましくは、ＣＰ_ｘは、すべてのＣＰ_ｘｉｎｔの合計であり、Ｈ_{ｒｅｌｅａｓｅｄ}は、すべてのＨ_ｘｉｎｔの合計である。この好ましい実施形態において、ＣＰ_ｘｉｎｔは、定期的に計算される。例えば、ＣＰ_ｘｉｎｔは、０．５秒毎、好ましくは０．１秒以下毎に計算される。

図３は、ステップＡ．２）において、ＣＰ_{ｘｉｎｔ１}及びＣＰ_{ｘｉｎｔ２}にそれぞれ対応するｍ_ｉｎｔ１及びｍ_ｉｎｔ２並びにＨ_{ｘｉｎｔ１}及びＨ_{ｘｉｎｔ２}が計算される好ましい実施形態を示す。すべての熱経路中のＨ_{ｒｅｌｅａｓｅｄ}が、ＣＰ_ｘを計算するために決定される。本実施形態において、多数の、すなわち、２個を超えるＣＰ_ｘｉｎｔ、ｍ_ｘｉｎｔ及びＨ_ｘｉｎｔが、ＣＰ_ｘを得るために計算され得る（図示せず）。

好ましい実施形態において、ステップＡ．１）の前に、降伏応力ＹＳ、最大引張強さＵＴＳ、伸び、穴拡げ性、成形性の中から選択される少なくとも１つの目標機械的性質Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}が選択される。本実施形態において、好ましくは、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}は、Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}に基づいて計算される。

いかなる理論によっても制限されることは望まないが、鋼板の特性は、鋼生産中に適用される工程パラメータにより規定されると考えられる。したがって、有利には、ステップＡ．２）において、熱処理ラインに入る前に鋼板が経る工程パラメータが、ＣＰ_ｘを計算するために考慮される。例えば、工程パラメータは、冷間圧延圧下率、巻取温度、ランアウトテーブル冷却経路、冷却温度及びコイル冷却率の中から選択される少なくとも１つの要素を含む。

別の実施形態において、熱処理ライン内で鋼板が経る処理ラインの工程パラメータが、ＣＰ_ｘを計算するために考慮される。例えば、工程パラメータは、ライン速度、達すべき特定の熱鋼板温度、加熱部の加熱能、加熱温度及び均熱温度、冷却部の冷却能、冷却温度、過時効温度の中から選択される少なくとも１つの要素を含む。

好ましくは、冷却部の後に、溶融浴を含む溶融めっき部が続くとき、Ｔ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}は浴温度である。好ましくは、浴は、アルミニウムに基づいているか、又は亜鉛に基づいている。

好ましい実施形態において、アルミニウムに基づく浴は、１５％未満のＳｉ、５．０％未満のＦｅ、任意選択的に０．１～８．０％のＭｇ、任意選択的に０．１～３０．０％のＺｎを含み、残部はＡｌである。

別の好ましい実施形態において、亜鉛に基づく浴は、０．０１～８．０％のＡｌ、任意選択的に０．２～８．０％のＭｇを含み、残部はＺｎである。

溶融浴はまた、供給鋼塊からの、又は溶融浴内の鋼板の通過による不可避不純物及び残留元素を含み得る。例えば、任意選択的な不純物は、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｚｒ又はＢｉから選択され、余分な各元素の重量含有率は、０．３重量％未満である。供給鋼塊からの、又は溶融浴内の鋼板の通過による残留元素は、含有量が最大５．０重量％、好ましくは３．０重量％の鉄であり得る。

別の好ましい実施形態において、Ｔ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}は焼入れ温度Ｔｑである。実際、Ｑ＆Ｐ鋼板については、焼入れ及び分配処理の重要な点はＴ_ｑである。

好ましくは、Ｔ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}は１５０～８００℃の間である。

有利には、新しい鋼板が熱処理ラインに入るたびに、新しい計算ステップＡ．２）が、事前に実施された選択ステップＡ．１）に基づいて自動的に実施される。実際、各鋼の実際の特性はしばしば異なるため、本発明による方法は、同じ鋼グレードが熱処理ラインに入る場合でも、冷却経路を各鋼板に適合させる。新しい鋼板を検出することができて、鋼板の新しい特性が測定され、事前に予備選択される。

例えば、センサは、２つのコイル間の溶接を検出する。図４は、溶融により被覆を付着させる前に連続焼鈍が鋼板に対して実施される本発明による一例を示す。本発明による方法により、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に近いミクロ組織を有する事前に定められた製品の選択後（図示せず）、ＣＰ_ｘが、ｍ_ｉ、選択された製品及びｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に基づいて計算される。この例において、ｍ_{ｘｉｎｔ１}～ｍ_{ｘｉｎｔ３}にそれぞれ対応する中間熱経路ＣＰ_{ｘｉｎｔ１}～ＣＰ_{ｘｉｎｔ３}及びＨ_{ｘｉｎｔ１}～Ｈ_{ｘｉｎｔ３}が計算される。Ｈ_{ｒｅａｌｅａｓｅｄ}が、ＣＰ_ｘ、したがってＴＰ_ｘを得るために決定される。この図では、ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}が示されている。

本発明による方法により、ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}が鋼板に対して実施される、熱処理ステップ。

したがって、ＤＰ、ＴＲＩＰ、Ｑ＆Ｐ、ＴＷＩＰ、ＣＦＢ、ＰＨＳ、ＴＲＩＰＬＥＸ、ＤＵＰＬＥＸ、ＤＰ ＨＤを含む前記事前に定められた製品タイプを含む鋼板でできたコイルが得られ、そのようなコイルは、コイルに沿った任意の２点間で２５ＭＰａ以下、好ましくは１５ＭＰａ以下、より好ましくは９ＭＰａ以下の機械的性質の標準偏差を有する。実際、いかなる理論によっても制限されることは望まないが、計算ステップＡ．２）を含む方法は、コイルに沿った鋼板のミクロ組織のばらつきを考慮していると考えられる。したがって、ステップにおいて鋼板に対して適用されるＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}は、ミクロ組織並びに機械的性質の均質化を可能にする。好ましくは、機械的性質は、ＹＳ、ＵＴＳ又は伸びから選択される。低い標準偏差の値は、ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}の精度に起因する。

好ましくは、コイルは、亜鉛に基づく、又はアルミニウムに基づく金属被覆によって覆われている。

好ましくは、工業的生産において、同じラインで生産されたＤＰ、ＴＲＩＰ、Ｑ＆Ｐ、ＴＷＩＰ、ＣＦＢ、ＰＨＳ、ＴＲＩＰＬＥＸ、ＤＵＰＬＥＸ、ＤＰ ＨＤを含む前記事前に定められた製品タイプを含む鋼板でできた２つのコイル間の連続的に測定された機械的性質の標準偏差は、２５ＭＰａ以下、好ましくは１５ＭＰａ以下、より好ましくは９ＭＰａ以下である。

本発明による方法の実施のための熱的処理ラインが、ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}を実施するために使用される。例えば、熱的処理ラインは連続焼鈍炉である。

少なくとも冶金学的モジュール、熱的モジュール及び最適化モジュールを含むコンピュータプログラム製品が、ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}を決定するために互いに協働し、そのようなモジュールは、コンピュータにより実施されたとき本発明による方法を実施するソフトウェア命令を含む。

冶金学的モジュールは、ミクロ組織（準安定相：ベイナイト及びマルテンサイト並びに安定相：フェライト、オーステナイト、セメンタイト及びパーライトを含むｍ_ｘ、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}）、より正確には全処理にわたる相の割合を予測し、相変態の速度を予測する。

熱的モジュールは、熱処理に使用される設備、例えば、連続焼鈍炉である設備、バンドの幾何学的特性、冷却能、加熱能又は等温能を含む工程パラメータ、相変態が実施されるときにすべての熱経路に沿って放出又は消費される熱エンタルピーＨに応じて鋼板温度を予測する。

最適化モジュールは、冶金学的モジュール及び熱的モジュールを使用する本発明による方法にしたがって、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に達するための最良の熱経路、すなわちＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}を決定する。

ここで本発明を、情報のためだけに実施された試行において説明する。それらの試行は限定的ではない。

この実施例では、以下の化学組成を有するＤＰ７８０ＧＩを選択した：

１ｍｍの厚さを得るために、冷間圧延の圧下率は５０％であった。

達すべきｍ_{ｔａｒｇｅｔ}は、以下のＰ_{ｔａｒｇｅｔ}：５００ＭＰａのＹＳ及び７８０ＭＰａのＵＴＳに対応する１３％のマルテンサイト、４５％のフェライト及び４２％のベイナイトを含む。亜鉛浴による溶融めっきを実施するために、４６０℃の冷却温度Ｔ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}にも達しなければならない。Ｚｎ浴内の良好な被覆性を保証するために、この温度に＋／－２℃の精度で達しなければならない。

最初に、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に最も近いミクロ組織ｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}を有する選択された製品を得るために、鋼板を、事前に定められた製品のリストと比較した。選択された製品も、以下の化学組成を有するＤＰ７８０ＧＩであった：

ＤＰ７８０ＧＩのミクロ組織、すなわちｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}は、１０％のマルテンサイト、５０％のフェライト及び４０％のベイナイトを含む。対応する熱経路ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}は以下の通りである：
－ 鋼板が、周囲温度から６８０℃まで３５秒間加熱される、予熱ステップ、
－ 鋼板が、６８０℃から７８０℃まで３８秒間加熱される、加熱ステップ、
－ 鋼板が、７８０℃の均熱温度Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}で２２秒間加熱される、均熱ステップ、
－ 鋼板が、以下の通りＨＮ_ｘを噴霧する１１個の冷却ジェットで冷却される、冷却ステップ：

－ ４６０℃の亜鉛浴内での溶融めっき、
－ ３００℃で２４．６ｓ間のトップロールまでの鋼板の冷却及び
－ 周囲温度での鋼板の冷却。次いで、多数の冷却経路ＣＰ_ｘを、選択された製品ＤＰ７８０ＧＩ及びＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に達するためのＤＰ７８０のｍ_ｉ、加熱経路、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}を含む均熱経路並びにＴ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}に基づいて計算した。

新しい熱経路ＴＰ_ｘを得るために、前記ＣＰ_ｘを使用してＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}の冷却ステップを再計算した。ＴＰ_ｘの計算後、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に達するための１個のＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}を選択し、ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}を、ＴＰ_ｘから選択し、及びｍ_ｘがｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に最も近いように選択した。ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}は以下の通りである：
－ 鋼板が、周囲温度から６８０℃まで３５秒間加熱される、予熱ステップ、
－ 鋼板が、６８０℃から７８０℃まで３８ｓ間加熱される、加熱ステップ、
－ 鋼板が、７８０℃の均熱温度Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}で２２秒間加熱される、均熱ステップ、
－ 以下を含む、冷却ステップＣＰ_ｘ：

－ ４６０℃の亜鉛浴内での溶融めっき、
－ ３００℃で２４．６ｓ間のトップロールまでの鋼板の冷却及び
－ 周囲温度までの鋼板の冷却。

表１は、鋼板に対するＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}及びＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}により得られた性質を示す：

本発明による方法により、熱経路ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}が各鋼板に適合されているため、所望の期待される性質を有する鋼板を得ることが可能である。一方、従来の熱経路ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}を適用することにより、期待される性質は得られない。

Claims (25)

1. 加熱部、均熱部及び冷却システムを含む冷却部を含む熱処理ライン内で、熱経路ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}が実施される、フェライト、マルテンサイト、ベイナイト、パーライト、セメンタイト及びオーステナイトの中から選択される０～１００％の少なくとも１つの相を含むミクロ組織ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}を有する熱的に処理された鋼板を製造するための方法であって、
   Ａ．
   １）
   ａ．ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に最も近いミクロ組織ｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}を有する製品並びに少なくとも加熱ステップ、均熱ステップ及び冷却ステップを含むｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}を得るためのＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}を選択するために、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}及び化学組成が、事前に定められた所定の複数の相を所定の割合で含むミクロ組織を有する複数の製品のリストと比較され、
   ｂ．加熱経路、均熱温度Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}を含む均熱経路、前記冷却システムの冷却能及び冷却温度Ｔ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}が、ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}に基づいて選択される、選択サブステップ、及び
   ２）前記冷却能の変化により、新しい冷却経路ＣＰ_ｘが、ステップＡ．１．ａ）において前記選択された製品及びＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に達するための前記鋼板の初期ミクロ組織ｍｉ、前記加熱経路、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}を含む前記均熱経路並びにＴ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}に基づいて計算され、ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}の前記冷却ステップが、新しい熱経路ＴＰ_ｘを得るために前記ＣＰ_ｘを使用して再計算され、各ＴＰ_ｘがミクロ組織ｍ_ｘに対応する、計算サブステップ、
   ３）ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に達するための１個のＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}が選択され、ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}は、前記計算された熱経路ＴＰ_ｘの中から選択され、及びｍ_ｘがｍ_{ｔａｒｇｅｔ}に最も近いように選択される、選択ステップ
   を含む、準備ステップ、並びに
   Ｂ．ＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}が前記鋼板に対して実施される、熱処理ステップ
   を含み、
   前記ミクロ組織ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}には、
   － １００％のオーステナイト、
   － ５～９５％のマルテンサイト、４～６５％のベイナイト、残部はフェライト、
   － ８～３０％の残留オーステナイト、固溶体中の０．６～１．５％の炭素、残部はフェライト、マルテンサイト、ベイナイト、パーライト及び／又はセメンタイト、
   － １％～３０％のフェライト及び１％～３０％のベイナイト、５～２５％のオーステナイト、残部はマルテンサイト、
   － ５～２０％の残留オーステナイト、残部はマルテンサイト、
   － フェライト及び残留オーステナイト、
   － 残留オーステナイト及び金属間相、
   － ８０～１００％のマルテンサイト及び０～２０％の残留オーステナイト、
   － １００％のマルテンサイト、
   － ５～１００％のパーライト及び０～９５％のフェライト並びに
   － 少なくとも７５％の等軸フェライト、５～２０％のマルテンサイト及び１０％以下の量のベイナイト
   が含まれ、
   ステップＡ．２）において、すべての冷却経路ＣＰ_ｘが、
   

   

   （式中、Ｃ_ｐｅ：相の比熱（Ｊ・ｋｇ^－１・Ｋ^－１）、ρ：鋼の密度（ｇ．ｍ^－３）、Ｅｐ：前記鋼の厚さ（ｍ）、φ：熱流束（対流及び放射、Ｗ）、Ｈ_{ｒｅａｌｅａｓｅｄ}（Ｊ．ｋｇ^－１）、Ｔ：温度（℃）及びｔ：時間（ｓ）。）のように計算され、
   ステップＡ．２）において、ｍ _ｉ 及びｍ _{ｔａｒｇｅｔ} の間の放出される熱エンタルピーＨが、
   

   

   
   （Ｘは相分率である。）
   のように計算される、
   方法。
2. ステップＡ．１）において事前に定められた所定の複数の相が、サイズ、形状及び化学組成から選択された少なくとも１つの要素により規定される、請求項１に記載の方法。
3. ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}が、予熱ステップをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}が、溶融めっきステップ、過時効ステップ、焼戻しステップ又は分配ステップをさらに含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記事前に定められた製品タイプが、二相、変態誘起塑性、焼入れ及び分配された鋼、双晶誘起塑性、炭化物を含まないベイナイト、プレスハードニング鋼、ＴＲＩＰＬＥＸ並びに高延性二相ＤＰからなる群から選択される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. ステップＡ．２）において、前記冷却システムの冷却能が、最小値から最大値まで変化する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. ステップＡ．２）において、前記冷却システムの冷却能が、最大値から最小値まで変化する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
8. ステップＡ．１．ｂ）において、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}が、６００～１０００℃の間の範囲から選択される定数である、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. ステップＡ．１．ｂ）において、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}が、６００℃から１０００℃まで変化する、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
10. ステップＡ．２）の後に、
    ｃ．Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}が、６００～１０００℃から選択された事前に定められた範囲値内で変化し、及び
    ｄ．各Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}の変化に対して、新しい冷却経路ＣＰ_ｘが、ステップＡ．１．ａ）において選択された製品及びＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}、ｍ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}に達するための鋼板の初期ミクロ組織ｍ_ｉ並びにＴ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}に基づいて計算され、ＴＰ_{ｓｔａｎｄａｒｄ}の冷却ステップが、新しい熱経路ＴＰ_ｘを得るために前記ＣＰ_ｘを使用して再計算され、各ＴＰ_ｘがミクロ組織ｍ_ｘに対応し、
    ここで、前記ＣＰ_ｘは、時間、温度及び冷却率を含む、
    さらなる計算サブステップが実施される、請求項９に記載の方法。
11. 選択ステップＡ．３）において、選択されたＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}が、Ｔ_{ｓｏａｋｉｎｇ}の値をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. ステップＡ．３）において、少なくとも２個のＣＰ_ｘが、等しいそれらのｍ_ｘを有するとき、選択される選択されたＴＰ_{ｔａｒｇｅｔ}が、必要な最小冷却能を有するものである、請求項１１に記載の方法。
13. ステップＡ．２）において、ｍ_{ｔａｒｇｅｔ}及びｍ_ｘ中に存在する相の割合の間の差が±３％である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. ステップＡ．２）において、中間冷却経路ＣＰ_ｘｉｎｔに対応する少なくとも１つの中間鋼ミクロ組織ｍ_ｘｉｎｔ及び熱エンタルピーＨ_ｘｉｎｔが計算される、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
15. ステップＡ．２）において、ＣＰ_ｘが、すべてのＣＰ_ｘｉｎｔの合計であり、及びＨ_{ｒｅｌｅａｓｅｄ}が、すべてのＨ_ｘｉｎｔの合計である、請求項１４に記載の方法。
16. 前記冷却システムが、少なくとも１個の冷却ジェット、少なくとも１つの冷却噴霧器又は少なくとも両方を含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記冷却システムが、少なくとも１個の冷却ジェットを備え、冷却ジェットが、ガス、水性液又はそれらの混合物を噴霧する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記ガスが、空気、ＨＮ_ｘ、Ｈ_２、Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ、水蒸気又はそれらの混合物から選択される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記水性液が、水又はナノ流体から選択される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記冷却ジェットが、０～３５００００Ｎｍ^３／ｈの間のデビットフローを有する空気を噴霧する、請求項１９に記載の方法。
21. 冷却部の後に、溶融浴を含む溶融めっき部が続き、Ｔ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}が浴温度である、請求項１～２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記溶融浴が、アルミニウム系めっき浴又は亜鉛系めっき浴である、請求項２１に記載の方法。
23. Ｔ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}が焼入れ温度Ｔ_ｑである、請求項１～２２のいずれか一項に記載の方法。
24. Ｔ_{ｃｏｏｌｉｎｇ}が１５０～８００℃の間である、請求項１～２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 新しい鋼板が前記熱処理ラインに入るたびに、新しい計算ステップＡ．２）が、事前に実施された選択ステップＡ．１）に基づいて自動的に実施される、請求項１～２４のいずれか一項に記載の方法。

Images