JPH0369973B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、連続焼鈍における熱処理制御方法及
び装置に係り、特に、加熱帯、均熱帯、冷却帯等
を有する連続焼鈍装置により鋼板を連続的に熱処
理するに際して、前記鋼板の加熱及び均熱条件、
並びに、冷却条件を制御する際に用いるのに好適
な、連続焼鈍における熱処理制御方法及び装置の
改良に関する。

プレス等の成形加工用途に供せられる薄鋼板、
例えば自動車用加工鋼板は、成形加工に適した軟
質な材質であることが必要であり、このために冷
間圧延後、焼鈍が施される。このような焼鈍は、
従来、箱焼鈍炉を用いて行なう箱焼鈍法が一般的
であつた。しかしながら、箱焼鈍法は、焼鈍に費
す所要時間が非常に長いために、生産性、経済
性、更には製品の納期の面などに大きな不利が生
じていた。

このような背景から、近年、連続焼鈍装置が開
発され、その優位性が明確化するに至り、次第に
連続焼鈍法に移行しつつあるのは周知のとうりで
ある。しかしながら、現時点では、連続焼鈍法が
従来の箱焼鈍法に比べてすべての面で優れている
訳ではなく、まだ多くの改善すべき問題が残され
ている。

その１つとして、製品内における材質のばらつ
きが箱焼鈍材に比べて大きいという問題がある。
これは、焼鈍効果は概略的には焼鈍温度と焼鈍時
間により定まるが、前者の影響が後者よりも格段
に大きく、連続焼鈍法の場合、焼鈍温度を上昇す
ることによつて焼鈍時間の短縮を図るものである
から、箱焼鈍法に比べると同じ焼鈍効果を得るに
際し、温度に依存する度合が大きく、従つて焼鈍
温度の変動に対する感受性が本質的に大きいため
である。

これらの問題を解消するための１つの方法とし
ては、鋼板の温度を正確に計測することが重要で
あるが、通常用いられる放射温度計の測定精度
は、元来それ程高くなく、しかも鋼板の表面状況
等の変化によつて測定誤差が拡大されることはよ
く知られている。従つて、上記したような精密な
温度管理を要する連続焼鈍材の温度計測に対して
は精度的に不十分であつた。

このような背景から、例えば、特公昭53−7124
号のように、連続焼鈍中の鋼板からＸ線回析装置
を用いて結晶粒の集合組織を直接検知し、これに
よる情報をフイードバツクさせて加工性に有利と
なるように操業条件を調整する方法が提案されて
いる。しかしながら、この方法の場合、後で述べ
るような欠点があり、十分に完成された技術とは
言い難い。

又、連続焼鈍装置は、以上の軟質加工用鋼板の
製造の他に、複合組織鋼板の製造にも利用され
る。この複合組織鋼板は、周知のように、高張力
で延性に富み、且つ、低降伏比であるという材質
的特徴を有し、近年の加工用鋼板の高張力化を背
景として、その需要が増大している。連続焼鈍装
置による複合組織鋼板の製造方法は、鋼板をγ＋
α温度領域に加熱後、冷却過程で急冷し、最終組
織をフエライト＋マルテンサイト組織とするもの
である。この際、上記のような材質的特徴を得る
上で重要な点は、フエライトとマルテンサイトの
相分率を最適化すること、及び、第２相中にパー
ライト相或いはベイナイト相を混入させないこと
である。これらの点の制御にあたつては、加熱及
び均熱条件と冷却過程での冷却条件が重要な管理
要素になるが、これらを制御する場合も、やはり
放射温度計による計測に頼るものであるから、前
記軟質加工用鋼板と同様の問題が生じていた。加
うるに複合組織鋼板の製造にあたつては、以上の
ほかなお、次のような本質的な問題が残されてい
た。

即ち、冶金学的にみると、複合組織の形成は、
加熱時のγ相とα相の相対比率、及び、これの冷
却過程での変化、さらには冷却中のパーライト及
びベイナイト変態の有無、並びにマルテンサイト
変態状況等（以下変態挙動と称する）に依存する
ものである。このような変態挙動は、直接的に
は、連続焼鈍時の温度履歴によつて変化するが、
その変化の仕方は、素材の化学成分及び前工程で
履歴等によつて影響を受けるので、例え連続焼鈍
に際する温度履歴を精密に制御し得たとしても、
なお、変態挙動に対しては十分に制御し得たこと
にはならない。

このような問題から、連続焼鈍中の変態挙動を
直接検知し、より精密な制御を行なうことを目的
として、例えば特公昭56−62917号のような提案
がなされている。これは、焼鈍中の鋼板に一定の
入射角でＸ線を照射し、鋼中に存在するオーステ
ナイト粒によつて回析されるＸ線強度から鋼板の
オーステナイト量を測定する装置を連続焼鈍ライ
ンに設置し、これにより、複合組織鋼板の製造方
法の精密化を図らんとするものである。前記した
特公昭53−7124号も、検出因子に違いはあるもの
の、類似の方法とみなすことができる。

ところが、このようなＸ線回析装置を検出器と
して用いる方法には、次のような欠点がある。

(1) Ｘ線回析によつて得られる情報は、鋼板の表
皮下約数μｍ以内の極めて限定された領域につ
いてのものであるが、特に鋼の変態特性及び結
晶粒集合組織は、このような領域において特異
性を持つ場合が多いことが知られており、従つ
て上記等の方法による場合、全体的情報となり
難い。

(2) Ｘ線回析に際しては、強度のＸ線を照射する
ため、Ｘ線障害に対する安全防護措置を講ずる
必要があり、検出器が大掛りになつて、設備費
用の上昇、設置数の制限、或いは保守等に問題
を生ずる。又、同じ理由により、既存の連続焼
鈍ラインに新たに組み込むことが困難であり、
これらの技術を利用する上で普遍性に欠ける。

(3) Ｘ線回析強度は集合組織の影響を受け易いの
で、例えば特開昭56−62917号のようにオース
テナイト量を測定する場合には、集合組織の違
いによる測定誤差を生じ易い。一方、特公昭53
−7124号のように集合組織を検出する場合には
オーステナイト相が含まれると外乱となり測定
誤差を生じる。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、鋼板の加熱及び均熱条件、並びに
冷却条件を、精度よく、且つ、容易に制御するこ
とができる連続焼鈍における熱処理制御方法及び
装置を提供することを目的とする。

本発明は、加熱帯、均熱帯、冷却帯等を有する
連続焼鈍装置により鋼板を連続的に熱処理するに
際して、鋼のγ−α変態に伴つて起こる磁気的特
性の変化を検知することによつて、熱処理過程に
おける鋼板のγ／α相分率の推移を知り、該相分
率に応じて、加熱帯温度、均熱帯温度、冷却帯冷
却速度、鋼板搬送速度を含む制御対象の少くとも
１種以上を制御するようにして、前記目的を達成
したものである。

本発明は、又、連続焼鈍における熱処理制御装
置において、加熱帯、均熱帯、冷却帯等を有する
連続焼鈍装置により連続的に熱処理される鋼板に
近接配置された、５Hz〜20KHzの交流電流によつ
て励磁され、一定の分布を有する交番磁束を発生
する励磁コイル、及び、該励磁コイルからの磁束
の変化量を検出する検出コイルからなる、少なく
とも１個の変態量検出器と、該変態量検出器から
の検出信号により求められた鋼板のγ／α相分率
と目標値との偏差に応じて、加熱帯温度制御装
置、均熱帯温度制御装置、冷却帯冷却速度制御装
置、鋼板搬送速度制御装置を含む各制御装置の少
なくとも１個を作動せしめる制御手段と、を備え
ることにより、同じく前記目的を達成したもので
ある。

更に、前記変態量検出器を、前記加熱帯、均熱
帯及び冷却帯のそれぞれに配置して、より一層高
精度の制御が行なえるようにしたものである。

以下図面を参照して、本発明が採用された連続
焼鈍装置の実施例を詳細に説明する。

本実施例は、第１図及び第２図に示す如く、被
処理鋼板１０を連続的に熱処理するための、加熱
帯１２、均熱帯１４、第１冷却帯１６、第２冷却
帯１８及び第３冷却帯２０と、被処理鋼板１０を
搬送するための駆動ロール２１と、前記加熱帯１
２内の雰囲気温度を検出するための雰囲気温度計
２２と、前記均熱帯１４内の雰囲気温度を検出す
るための雰囲気温度計２４と、前記第１冷却帯１
６の途中で雰囲気温度を検出するための雰囲気温
度計２６，２８と、前記加熱帯１２の入り側で前
記被処理鋼板１０の搬送速度を検出するための鋼
板搬送速度検出器３０と、前記第３冷却帯２０の
出側で前記被処理鋼板１０の搬送速度を検出する
ための鋼板搬送速度検出器３２と、前記加熱帯１
２の出側近傍で、鋼のγ−α変態に伴なつて起こ
る磁気的特性の変化を検知することによつて、被
処理鋼板１０のγ／α相分率を知るための変態量
検出器３４と、該変態量検出器３４の近傍で前記
被処理鋼板１０の表面温度を計測するため鋼板温
度計４８と、前記第１冷却帯１６内の各所定位置
で被処理鋼板１０のγ／α相分率を知るための変
態量検出器３６，３８，４０，４２，４４と、前
記各変態量検出器３６〜４４の近傍で前記被処理
鋼板１０の表面温度を計測するための鋼板温度計
５０，５２，５４，５６，５８と、前記第２冷却
帯１８の出側近傍で、被処理鋼板１０のγ／α相
分率を知るための変態量検出器４６と、前記加熱
帯１２の温度を制御するための加熱帯温度制御装
置６０と、前記均熱帯１４の温度を制御するため
の均熱帯温度制御装置６２と、前記第１冷却帯１
６の冷却速度を制御するための第１冷却帯冷却速
度制御装置６４と、前記第２冷却帯１８の冷却速
度を制御するための第２冷却帯速度制御装置６６
と、前記第３冷却帯２０の冷却速度を制御するた
めの第３冷却帯冷却速度制御装置６８と、前記駆
動ロール２１の回転速度を制御することによつて
被処理鋼板１０の搬送速度を制御するための鋼板
搬送速度制御装置７０と、前記変態量検出器３０
〜４６からの検出信号により求められた被処理鋼
板１０のγ／α相分率と目標値との偏差に応じ
て、前記加熱帯温度制御装置６０、均熱帯温度制
御装置６２、第１冷却帯冷却速度制御装置６４、
第２冷却帯冷却速度制御装置６６、第３冷却帯冷
却速度制御装置６８、鋼板搬送速度制御装置７０
等を作動せしめる演算装置７２と、から構成され
ている。

前記変態量検出器３４〜４６は、例えば第３図
に詳細に示す如く、５Hz〜20KHzの交流電流を発
生する交流励磁装置８０と、被処理鋼板１０に近
接配置された、前記交流励磁装置８０出力の交流
電流によつて励磁され、一定の分布を有する交番
磁束Ａを発生する励磁コイル８２と、前記交番磁
束Ａが鎖交し、鎖交磁束量に応じた誘起電圧を発
生する検出コイル８４と、該検出コイル８４の誘
起電圧を測定して、前記演算装置７２に出力する
電圧測定装置８６とから構成されている。図にお
いて、８８は、鋼板温度計である。

このような変態量検出器において、励磁コイル
８２の磁界範囲内に被処理鋼板１０がある時、被
処理鋼板１０のγ／α相分率に対応した磁界分布
を生じる。そのため、被処理鋼板１０の変態量が
変化すると、検出コイル８４に鎖交する磁束量も
変化するので、検出コイル８４に発生する誘起電
圧の違いとなつて表われる。従つて、変態量と誘
起電圧の関係を予め求めておけば、誘起電圧の値
から変態量を知ることができる。

なお、この変態量検出器を作動するに際して、
前記励磁コイル８２を励磁する交流電流の周波数
は、５Hz〜20kHz、好ましくは10Hz〜1kHzの範囲
にすることが望ましい。周波数の上限を規制する
理由は、良く知られているように、周波数が上昇
するに従つて、被処理鋼板１０中への交番磁磁束
Ａの浸透深さが小さくなり、20kHzを越えると均
等深さが約200μｍ以下と小さくなり過ぎ、前述
したような表皮下の特異性を持つ領域を検出する
恐れが生じるからである。又、周波数の下限を５
Hzとする理由は、変態量検出器の応答性を確保す
るためである。従つて、浸透深さ及び応答性の観
点から、最も好ましい周波数は、10Hz〜1kHzの
範囲となる。

このような変態量検出器により、非接触で変態
量を定量的に測定することが可能であり、しか
も、被処理鋼板１０の表面状態（例えば酸化皮膜
の有無、水及び水蒸気の有無等）によつて影響を
受けない等の利点を有する。又、前記のようなＸ
線回析を利用した検出器に比べると、検出器が小
型で且つ簡便であり、設置コストが格段に少なく
てすむ、安全性の問題を生じない、応答性に優
れ、鋼板の全体的情報を検出できる等多くの優れ
た点を有し、連続焼鈍装置の操業条件をより精密
に制御することが可能となる。

以下作用を説明する。

前記被処理鋼板１０は、前記加熱帯１２、均熱
帯１４、第１冷却帯１６、第２冷却帯１８、第３
冷却帯２０を通過することにより、所定の加熱、
均熱、冷却の熱処理が施される。この熱処理に際
して、前記演算装置７２には、例えば被処理鋼板
１０の最終的な材質の観点から設定された各時点
での望ましい変態量が予め入力されており、前記
変態量検出器３４〜４６から伝送されてくる実際
の変態量を各個に対比させ、その偏差をなくすべ
く最適な条件を算出し、その結果を制御信号にし
て、前記加熱帯温度制御装置６０、均熱帯温度制
御装置６２、第１冷却帯冷却速度制御装置６４、
第２冷却帯冷却速度制御装置６６、第３冷却帯冷
却速度制御装置６８、鋼板搬送速度制御装置７０
等に出力する。各制御装置は、この制御信号に応
じて前記偏差を少なくするように作動し、かくし
て、全工程の連続焼鈍処理条件が、予め定められ
た条件に近づくように調整される。

本実施例においては、変態量検出器を加熱帯、
均熱帯及び冷却帯にそれぞれ設けているので、木
目細かな熱処理制御が可能である。なお、変態量
検出器の配設位置、配設個数は、これに限定され
ず、連続焼鈍装置列中に少なくとも１個設けるこ
とによつて、有効な熱処理制御を行なうことが可
能である。

なお、前記実施例は、本発明を、加熱帯、均熱
帯及び冷却帯からなる連続焼鈍装置に適用したも
のであるが、本発明の適用範囲はこれに限定され
ず、前記加熱帯、均熱帯及び冷却帯に加えて、過
時効処理帯を有する連続焼鈍装置にも同様に適用
できることは明らかである。

以上説明した通り、本発明によれば、鋼板の加
熱及び均熱条件、並びに、冷却条件を、精度よ
く、且つ、容易に制御することができるという優
れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る連続焼鈍における熱処
理制御方法が採用された連続焼鈍装置の実施例の
全体構成を示す断面図、第２図は、前記実施例で
用いられている制御系の構成を示すブロツク線
図、第３図は、同じく変態量検出器の詳細構成を
示す断面図である。 １０……被処理鋼板、１２……加熱帯、１４…
…均熱帯、１６，１８，２０……冷却帯、２１…
…駆動ロール、３４，３６，３８，４０，４２，
４４，４６……変態量検出器、６０……加熱帯温
度制御装置、６２……均熱帯温度制御装置、６
４，６６，６８……冷却帯冷却速度制御装置、７
０……鋼板搬送速度制御装置、７２……演算装
置、８０……交流励磁装置、８２……励磁コイ
ル、８４……検出コイル、８６……電圧測定装
置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱帯、均熱帯、冷却帯等を有する連続焼鈍
   装置により鋼板を連続的に熱処理するに際して、
   鋼のγ−α変態に伴つて起こる磁気的特性の変化
   を検知することによつて、熱処理過程における鋼
   板のγ／α相分率の推移を知り、該相分率に応じ
   て、加熱帯温度、均熱帯温度、冷却帯冷却速度、
   鋼板搬送速度を含む制御対象の少くとも１種以上
   を制御するようにしたことを特徴とする連続焼鈍
   における熱処理制御方法。 ２ 加熱帯、均熱帯、冷却帯等を有する連続焼鈍
   装置により連続的に熱処理される鋼板に近接配置
   された、５Hz〜20KHzの交流電流によつて励磁さ
   れ、一定の分布を有する交番磁束を発生する励磁
   コイル、及び、該励磁コイルからの磁束の変化量
   を検出する検出コイルからなる、少なくとも１個
   の変態量検出器と、該変態量検出器からの検出信
   号により求められた鋼板のγ／α相分率と目標値
   との偏差に応じて、加熱帯温度制御装置、均熱帯
   温度制御装置、冷却帯冷却速度制御装置、鋼板搬
   送速度制御装置を含む各制御装置の少なくとも１
   個を作動せしめる制御手段と、を備えたことを特
   徴とする連続焼鈍における熱処理制御装置。 ３ 前記変態量検出器が、前記加熱帯、均熱帯、
   及び冷却帯のそれぞれに配置されている特許請求
   の範囲第２項に記載の連続焼鈍における熱処理制
   御装置。