JPH1024317A - 圧延により加熱された形鋼を冷却するための方法 - Google Patents
圧延により加熱された形鋼を冷却するための方法Info
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- JPH1024317A JPH1024317A JP9061279A JP6127997A JPH1024317A JP H1024317 A JPH1024317 A JP H1024317A JP 9061279 A JP9061279 A JP 9061279A JP 6127997 A JP6127997 A JP 6127997A JP H1024317 A JPH1024317 A JP H1024317A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/02—Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
-
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-
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- C21D2211/008—Martensite
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧延により加熱された形鋼を冷却するための
方法を提供すること 【手段】 Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉから成る群および他
の元素から成るその合金元素に基づいて空気の下での不
規則な冷却の際オーステナイト相から直接マルテンサイ
ト相へと変換する鋼材にこの方法を適用する
方法を提供すること 【手段】 Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉから成る群および他
の元素から成るその合金元素に基づいて空気の下での不
規則な冷却の際オーステナイト相から直接マルテンサイ
ト相へと変換する鋼材にこの方法を適用する
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延工程に引続い
てマルテンサイト処理された縁部層の形成下に急激に冷
却し、これに引続いてこの縁部層を核心部熱によりオー
ステナイト処理された残部断面を有する靱性抵抗性のあ
る組織に焼きもどしして行う、圧延により加熱された形
鋼を冷却するための方法に関する。
てマルテンサイト処理された縁部層の形成下に急激に冷
却し、これに引続いてこの縁部層を核心部熱によりオー
ステナイト処理された残部断面を有する靱性抵抗性のあ
る組織に焼きもどしして行う、圧延により加熱された形
鋼を冷却するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】若干の種類の鋼材、特にいわゆる特殊鋼
は、その中に含有されている合金元素、例えばＣｒ，Ｍ
ｎ，Ｍｏ，Ｎｉから成る群および他の独自の元素から成
る合金元素により極めて変態が緩慢である。即ちこのよ
うな鋼材は熱変形後のオーステナイト相からフエライト
もしくはパーライトへの変態がそれぞれ６００から７０
０℃の或る温度領域における長時間にわたる保存時間の
後始めて行なわれる。
は、その中に含有されている合金元素、例えばＣｒ，Ｍ
ｎ，Ｍｏ，Ｎｉから成る群および他の独自の元素から成
る合金元素により極めて変態が緩慢である。即ちこのよ
うな鋼材は熱変形後のオーステナイト相からフエライト
もしくはパーライトへの変態がそれぞれ６００から７０
０℃の或る温度領域における長時間にわたる保存時間の
後始めて行なわれる。
【０００３】この鋼材が的確にゆっくりと、場合によっ
ては数日間も冷却され、適切な変態温度に保存されてい
なかった場合、次に冷却した場合はオーステナイト組織
がそのままとなり、マルテンサイト開始温度に達した際
直に高い硬度のマルテンサイト組織に変態する。これ
は、実質的に＜１００ｍｍφの鋼材にあって、変形後冷
却床上で空気に触れて冷却される際に生じる。従って、
これらの鋼材はいわゆる空気焼入れされた鋼材と称され
る。
ては数日間も冷却され、適切な変態温度に保存されてい
なかった場合、次に冷却した場合はオーステナイト組織
がそのままとなり、マルテンサイト開始温度に達した際
直に高い硬度のマルテンサイト組織に変態する。これ
は、実質的に＜１００ｍｍφの鋼材にあって、変形後冷
却床上で空気に触れて冷却される際に生じる。従って、
これらの鋼材はいわゆる空気焼入れされた鋼材と称され
る。
【０００４】この群に属する鋼材は、例えば１３％〜１
７％のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｉを含有する不錆の熱処理鋼およ
びおよび０，２％〜０，６％の炭素含有量にあって他の
随伴元素の添加剤を含有している不錆の熱処理鋼以外
に、工具鋼（例えば５６ＮｉＣｒＭｏＶ７）および高い
焼入れ可能性を有する建築用特殊鋼のうち特別熱処理鋼
（例えば４５ＣｒＭｏＶ６７）も属する。従って、これ
らの鋼材も同様に空気焼入れされた鋼材と称される。
７％のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｉを含有する不錆の熱処理鋼およ
びおよび０，２％〜０，６％の炭素含有量にあって他の
随伴元素の添加剤を含有している不錆の熱処理鋼以外
に、工具鋼（例えば５６ＮｉＣｒＭｏＶ７）および高い
焼入れ可能性を有する建築用特殊鋼のうち特別熱処理鋼
（例えば４５ＣｒＭｏＶ６７）も属する。従って、これ
らの鋼材も同様に空気焼入れされた鋼材と称される。
【０００５】このような化学的な組成を有する鋼材をあ
まり迅速に冷却し過ぎ、これによりマルテンサイト的に
変態した場合、固いかつ脆い変態組織が生じ、この変態
組織は後の処理の際応力亀裂の形成および脆性割れを生
じさせる。従って、現今の技術にあっては、いわゆる空
気焼入れされる鋼材の群から成る鋼材は、変態工程の後
可能な限り迅速に、著しくゆっくりとした冷却を行う特
別な装置に供給されている。この目的のため、加熱機構
を備えた熱保持フード、熱保持ピット或いは類似の装置
が使用され、これらの中で変形の後得られるルーズな鋼
材を束の形に集積され、ユニットを充填した後数日間以
上ににわたる適切な冷却が行なわれる。これには、例え
ば冷却床上を迅速に搬送するために、或いは冷却床の手
前の別個の横方向の搬送、圧延機領域内の隔離装置およ
び熱保護装置、熱間切断装置、補助ローラガングおよび
特に熱保持装置自体に関して技術的な著しい経費を必要
とする。
まり迅速に冷却し過ぎ、これによりマルテンサイト的に
変態した場合、固いかつ脆い変態組織が生じ、この変態
組織は後の処理の際応力亀裂の形成および脆性割れを生
じさせる。従って、現今の技術にあっては、いわゆる空
気焼入れされる鋼材の群から成る鋼材は、変態工程の後
可能な限り迅速に、著しくゆっくりとした冷却を行う特
別な装置に供給されている。この目的のため、加熱機構
を備えた熱保持フード、熱保持ピット或いは類似の装置
が使用され、これらの中で変形の後得られるルーズな鋼
材を束の形に集積され、ユニットを充填した後数日間以
上ににわたる適切な冷却が行なわれる。これには、例え
ば冷却床上を迅速に搬送するために、或いは冷却床の手
前の別個の横方向の搬送、圧延機領域内の隔離装置およ
び熱保護装置、熱間切断装置、補助ローラガングおよび
特に熱保持装置自体に関して技術的な著しい経費を必要
とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の公知技術を基礎
として、本発明の根底をなす課題は、このように著しく
経費を必要とする技術的な構成をとることなく、空気焼
入れされる鋼材を熱変形と室温への冷却の後、亀裂を発
生することなく、また割れすることのなく、その組織の
次位の処理に適している納品状態で色々な使用目的に供
し得ることを保証することである。
として、本発明の根底をなす課題は、このように著しく
経費を必要とする技術的な構成をとることなく、空気焼
入れされる鋼材を熱変形と室温への冷却の後、亀裂を発
生することなく、また割れすることのなく、その組織の
次位の処理に適している納品状態で色々な使用目的に供
し得ることを保証することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題は本発明によ
り、その合金元素がＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉから成る群
および他の元素から成り、これらの合金要素に基づいて
空気の下での不規則な冷却の際オーステナイト相から直
接マルテンサイト相へと変換する鋼材にこの方法を適用
することによって解決される。
り、その合金元素がＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉから成る群
および他の元素から成り、これらの合金要素に基づいて
空気の下での不規則な冷却の際オーステナイト相から直
接マルテンサイト相へと変換する鋼材にこの方法を適用
することによって解決される。
【０００８】この方法にあって、圧延により加熱された
製品は変形工程の直後に水の作用による冷却区間を経て
搬送され、その際肉薄の縁部帯域が、マルテンサイト相
に変態するように冷却される。この冷却区間を出た後、
このマルテンサイト処理された縁部帯域は圧延ラインの
残余熱により自動的に焼きもどしされ、従って極めて靱
性でかつ高い応力を受容し得る表面層が生成し、この表
面層はこの製品においてなお存在しているオーステナイ
ト相が更にマルテンサイト相に変態された際に亀裂の発
生或いは割れのような損傷が生じるのが阻止される。
製品は変形工程の直後に水の作用による冷却区間を経て
搬送され、その際肉薄の縁部帯域が、マルテンサイト相
に変態するように冷却される。この冷却区間を出た後、
このマルテンサイト処理された縁部帯域は圧延ラインの
残余熱により自動的に焼きもどしされ、従って極めて靱
性でかつ高い応力を受容し得る表面層が生成し、この表
面層はこの製品においてなお存在しているオーステナイ
ト相が更にマルテンサイト相に変態された際に亀裂の発
生或いは割れのような損傷が生じるのが阻止される。
【０００９】急激な冷却を、α＞２０、特に８０ｋｗ／
ｍ2 ／Ｋ以下の表面熱伝導係数で行うのが有利である。
本発明による構成により、マルテンサイト処理された縁
部層の形成の下での急激な冷却は、圧延ラインの後方に
設けられている水冷区間内での定まった冷却温度までの
比較試験により予め決定可能な冷却工程にあって、力学
的な再結晶後の一定した開始温度によって正確に決定さ
れる冷却開始をもっ行なわれる。
ｍ2 ／Ｋ以下の表面熱伝導係数で行うのが有利である。
本発明による構成により、マルテンサイト処理された縁
部層の形成の下での急激な冷却は、圧延ラインの後方に
設けられている水冷区間内での定まった冷却温度までの
比較試験により予め決定可能な冷却工程にあって、力学
的な再結晶後の一定した開始温度によって正確に決定さ
れる冷却開始をもっ行なわれる。
【００１０】この場合、この方法の構成により、差し当
たりマルテンサイト処理された縁部層の自然発生的な焼
きもどし後の形鋼の冷却工程を終了させ、形鋼は次の処
理装置を経て送り、その後貯蔵し、引合いがあって始め
て、適切な熱処理により顧客のニーズに合わせた組織状
態に処理される。このような方法は、種類が同じ鋼材の
場合、使用目的に応じて、例えばばね鋼として、刃物鋼
として、建築材料用鋼として等必要により異なった組織
状態或いは硬度、即ち使用特性が要求されることから有
利である。
たりマルテンサイト処理された縁部層の自然発生的な焼
きもどし後の形鋼の冷却工程を終了させ、形鋼は次の処
理装置を経て送り、その後貯蔵し、引合いがあって始め
て、適切な熱処理により顧客のニーズに合わせた組織状
態に処理される。このような方法は、種類が同じ鋼材の
場合、使用目的に応じて、例えばばね鋼として、刃物鋼
として、建築材料用鋼として等必要により異なった組織
状態或いは硬度、即ち使用特性が要求されることから有
利である。
【００１１】本発明による方法の他の構成は、圧延材か
ら依頼特注に応じて所定の長さに裁断した鋼材を製造
し、この鋼材を炭化物析出相以下の温度で束に集積し、
＜１ｋ／分の冷却速度で更に冷却し、未だ存在している
オーステナイト組織の更に行なわれる変態の際に、張力
を加えることなく自然発生的な焼きもどしされたマルテ
ンサイト組織への変態を行うことにある。
ら依頼特注に応じて所定の長さに裁断した鋼材を製造
し、この鋼材を炭化物析出相以下の温度で束に集積し、
＜１ｋ／分の冷却速度で更に冷却し、未だ存在している
オーステナイト組織の更に行なわれる変態の際に、張力
を加えることなく自然発生的な焼きもどしされたマルテ
ンサイト組織への変態を行うことにある。
【００１２】鋼材は冷却工程に引続いて、冷却工程に引
続いて低級合金化されたおよび／または合金化されてい
ない鋼材のための次位の処理のためのユニットを一定の
納品状態で通過する。この方法の利点は、この方法のた
めに独立した、経費を要する補助的な装置をもはや必要
としないと言う利点が得られる。この場合、室温に冷却
された鋼材は引続いて次の処理工程において通常の処理
が行なわれ、その際応力による亀裂或いは材料の割れが
生じることがない。
続いて低級合金化されたおよび／または合金化されてい
ない鋼材のための次位の処理のためのユニットを一定の
納品状態で通過する。この方法の利点は、この方法のた
めに独立した、経費を要する補助的な装置をもはや必要
としないと言う利点が得られる。この場合、室温に冷却
された鋼材は引続いて次の処理工程において通常の処理
が行なわれ、その際応力による亀裂或いは材料の割れが
生じることがない。
【００１３】“空気焼入れ鋼”と称されているＣｒ，Ｍ
ｎ，Ｍｏ，Ｎｉから成る群および他の元素から成る合金
元素を有する鋼材の種類の圧延により加熱された形鋼を
冷却するための方法において、この方法は特に直径＜１
００ｍｍの丸鋼に適用されるのが有利である。
ｎ，Ｍｏ，Ｎｉから成る群および他の元素から成る合金
元素を有する鋼材の種類の圧延により加熱された形鋼を
冷却するための方法において、この方法は特に直径＜１
００ｍｍの丸鋼に適用されるのが有利である。
【００１４】
【発明の実施の形態】ダイヤグラムは試料として化学的
組成：Ｃ＝０，４０％；Ｍｎ＝１，４５％；Ｃｒ＝２，
０％；Ｍｏ＝０，２％で、径が６２ｍｍφの丸鋼を使用
して行った本発明による熱処理の経過を表すものであ
る。縁部帯域のマルテンサイト変態は水冷却区間を通過
する間にＴｗ＝３０℃の水冷区間とＶ＝１，１３ｍ／秒
の速度の条件下に行なった。
組成：Ｃ＝０，４０％；Ｍｎ＝１，４５％；Ｃｒ＝２，
０％；Ｍｏ＝０，２％で、径が６２ｍｍφの丸鋼を使用
して行った本発明による熱処理の経過を表すものであ
る。縁部帯域のマルテンサイト変態は水冷却区間を通過
する間にＴｗ＝３０℃の水冷区間とＶ＝１，１３ｍ／秒
の速度の条件下に行なった。
【００１５】試料は約９６０℃の圧延温度で最後のロー
ルスタンドを去る。この試料が冷却区間に入るまでに、
再結晶が完全に終わっている。１４秒で、冷却区間内で
試料の急激な冷却が開始され、その際表面温度（１）は
約２秒のうちに９２０℃から約２００℃に冷却され、更
に１５秒から１３秒の間に更に約７０℃に低下する。
ルスタンドを去る。この試料が冷却区間に入るまでに、
再結晶が完全に終わっている。１４秒で、冷却区間内で
試料の急激な冷却が開始され、その際表面温度（１）は
約２秒のうちに９２０℃から約２００℃に冷却され、更
に１５秒から１３秒の間に更に約７０℃に低下する。
【００１６】核心温度（２）は著しくゆっくりと低下
し、３５秒で約８７０℃に、そして８０秒の間には約６
４０℃に低下した。平均温度（３）は１４秒から２３秒
の間に９４０℃から約６４０℃に低下し、この時点から
徐々に約６２０℃に低下して行く。残余帯域（１）の温
度は、冷却区間を去った後、熱供給により核心断面から
指数関数で急峻に上昇し、８０秒で約６１０℃の温度に
達する。その際、縁部帯域内には、焼きもどし工程によ
り極めて靱性なかつ抵抗性の表面層が形成され、この表
面層は差し当たり未だオーステナイト性の残部断面を保
護層のように囲繞しており、かつ後に行なわれる残余オ
ーステナイトのマルテンサイトへの変態の際に、亀裂或
いは割れが生じることを阻止する。
し、３５秒で約８７０℃に、そして８０秒の間には約６
４０℃に低下した。平均温度（３）は１４秒から２３秒
の間に９４０℃から約６４０℃に低下し、この時点から
徐々に約６２０℃に低下して行く。残余帯域（１）の温
度は、冷却区間を去った後、熱供給により核心断面から
指数関数で急峻に上昇し、８０秒で約６１０℃の温度に
達する。その際、縁部帯域内には、焼きもどし工程によ
り極めて靱性なかつ抵抗性の表面層が形成され、この表
面層は差し当たり未だオーステナイト性の残部断面を保
護層のように囲繞しており、かつ後に行なわれる残余オ
ーステナイトのマルテンサイトへの変態の際に、亀裂或
いは割れが生じることを阻止する。
【００１７】この方法は複雑ではなく、従来の公知技術
におけるように、空気焼入れ鋼の際に著しい遅延をもっ
て冷却するのに必要な、経費を要する装置を使用するこ
となく、空気焼入れ合金鋼の正確に再生可能なかつ規則
正しく加速される冷却のみを必要とするに過ぎない。従
って、本発明は最適な方法で冒頭に記載した課題を充足
する。
におけるように、空気焼入れ鋼の際に著しい遅延をもっ
て冷却するのに必要な、経費を要する装置を使用するこ
となく、空気焼入れ合金鋼の正確に再生可能なかつ規則
正しく加速される冷却のみを必要とするに過ぎない。従
って、本発明は最適な方法で冒頭に記載した課題を充足
する。
【００１８】
【発明の効果】本発明により、空気焼入れ鋼材から成る
群の鋼材に関して著しい遅延をもって冷却するのに必要
な、経費を要する従来の技術による装置を使用しなくて
済むと言う利点が得られる。これにより、冷却工程にお
ける著しい経済性の向上並びに冷却時間が短縮されるこ
とによる生産性の向上が達せられる。
群の鋼材に関して著しい遅延をもって冷却するのに必要
な、経費を要する従来の技術による装置を使用しなくて
済むと言う利点が得られる。これにより、冷却工程にお
ける著しい経済性の向上並びに冷却時間が短縮されるこ
とによる生産性の向上が達せられる。
【図１】空気焼入れ鋼材に関する温度と冷却時間の推移
を示すダイヤグラムである。
を示すダイヤグラムである。
１ 残余帯域 ２ 核心領域 ３ 平均温度
Claims (8)
- 【請求項１】 圧延工程に引続いてマルテンサイト処理
された縁部層の形成下に急激に冷却し、これに引続いて
この縁部層を核心部熱によりオーステナイト処理された
残部断面を有する靱性抵抗性のある組織に焼きもどしし
て行う、圧延により加熱された形鋼を冷却するための方
法において、その合金元素がＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉか
ら成る群および他の元素から成り、これらの合金要素に
基づいて空気の下での不規則な冷却の際オーステナイト
相から直接マルテンサイト相へと変態する鋼材にこの方
法を適用することを特徴とする冷却方法。 - 【請求項２】 冷却のために設けられている経費を要す
る装置内における、請求項１に記載の鋼材にあって一般
に著しい遅延により調整される冷却を省略することを特
徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 マルテンサイト処理された縁部層の形成
の下での急激な冷却を、圧延ラインの後方に設けられて
いる水冷区間内での定まった冷却温度にまでの比較試験
により予め決定可能な冷却工程にあって、力学的な再結
晶後の一定した開始温度によって正確に決定される冷却
開始をもって行うことを特徴とする請求項１或いは２に
記載の方法。 - 【請求項４】 急激な冷却を、α＞２０、特に８０ｋｗ
／ｍ2 ／Ｋ以下の表面熱伝導係数で行うことを特徴とす
る請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 差し当たりマルテンサイト処理された縁
部層の自然発生的な焼きもどし後の形鋼の冷却工程を終
了させ、形鋼を次の処理装置を経て送り、その後貯蔵
し、引合いがあって始めて、適切な熱処理により顧客の
ニーズに合わせた組織状態に処理することを特徴とする
請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項６】 圧延材から依頼特注に応じて所定の長さ
に裁断した鋼材を製造し、この鋼材を炭化物析出相以下
の温度で束に集積し、＜１ｋ／分の冷却速度で更に冷却
し、未だ存在しているマルテンサイト組織の更に行なわ
れる変態の際に、張力を加えることなく自然発生的な焼
きもどしされたマルテンサイト組織への変態を行うこと
を特徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 形鋼を冷却工程に引続いて低級合金化さ
れたおよび／または合金化されていない鋼材のための次
位の処理のためのユニットを一定の納品状態に行うこと
を特徴とする請求項５或いは６に記載の方法。 - 【請求項８】 “空気焼入れ鋼”と称されているＣｒ，
Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉから成る群および他の元素から成る合
金要素を有する鋼材の種類の圧延により加熱された形鋼
を冷却するための方法において、この方法を特に直径＜
１００ｍｍの丸鋼に適用することを特徴とする請求項１
から７までのいずれか一つに記載の方法。
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