JPS58120743A - 高張力冷延鋼帯の連続熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高張力冷延鋼帯の連続熱処理に関するものであ
る。

近年、冷延鋼帯を製造する方法として、非能率な・々ブ
チ焼鈍法に代り、連続焼鈍法が実用化されつつある。そ
してその連続焼鈍法は加熱−均熱後の一次冷却の方式に
よりて分類される。

現在寮用化されている一次冷却方式祉、ガスジェット冷
却（以下ＧＪＣと略記する）と、水焼入れ冷却（以下Ｗ
Ｑと略記する）の二つである。

ＧＪＣ法における代表的な焼鈍サイクルノ々ターンを、
加工用冷延鋼帯について第１図のｂｌに、高張力冷延鋼
帯について第２図のｂｉに示す。

ｔ　ｆｔ　、Ｗ　Ｑ法における代表的な焼鈍サイクル・
童ターンを、加工用冷延鋼帯について第１図のｂｉに、
高張力鋼帯について１ｓ２図のｂ意に示す。

これらの実施態様は、それぞれ特公昭５１−５３３５号
公報にＧＪＣ法が、特開昭５２−１８４１５号公報にＷ
Ｑ法が示されている。

しかしながらこれら三方式には各々問題を含んでいる。

即ち、（１）　　ＧＪＣ法においては、その冷却速度が
１０℃／戴のオーダーであｐ１冷却を任意の温度（例え
ば過時効温度）で停止するいわゆる終点温度制御が可能
なため、過時効帯の前に再加熱帯を置く必要もなく、設
備費とエネルギーコストが安いという利点がある一方で
、その低い冷却速度ゆえに、近年需要が高まっている高
張力冷延鋼帯（％に二相組織型）の製造に際して素材の
合金量を高くしなければならず製品製造コストが割高に
なるという問題がある。

（２）ＷＱ法においては、その冷却速度が１，０００Ｖ
厩のオーダーであシ、高張力冷延鋼帯の製造に際して低
い合金の素材を使用できるという利点がある一方で、そ
の早過ぎる冷却速度ゆえに、加工用冷延鋼帯の製造にお
いて終点温度制御できないのみならず、高張力冷延鋼帯
（特に二相組織型）の製造においても冶金学的な必要か
ら焼戻しをする必要があシ１．結局いずれの品徨の製造
においても再加熱（第１図と第２図の８部）が不可欠と
なシ設備費とエネルギーコストを押上げる結果となって
いる。そればかシでなくＷＱ法におけるこの再加熱は結
晶粒内に微細な炭化物を分布させ、加工用冷延鋼帯と高
張力冷延鋼帯を問わず、その加工性（と〈Ｋ延性）を劣
化させる傾向にある。

以上のような既存方式の問題を解決する別の冷却方式と
して、最近温水浸漬冷却法が考えられている。

この冷却法は、特開昭５２−９３６１９号公報に見られ
るように静止した沸点に近い温水に銅帯を浸漬冷却する
ものである。これによシ高温域では銅帯表面に均一な１
膜沸騰”を起させて、４０℃／ｍｅ　ｓ度の少しばかシ
急速な冷却を行ない、低温域では銅帯表面の１核沸騰”
によ、９．１５０℃／ｓｌ！ｃ程度の急速冷却を行なう
所の「２段冷却」が自然に行われる。

この静止温水浸漬冷却法の狙いは、加工用冷延鋼帯製造
の際には過時効温度（約４００℃）での冷却終点温度制
御を行ない、また高張力冷延鋼帯製造の際には穏やかな
急速冷却で以って、再加熱なしに素材合金を節減しよう
とするものであるが、実は後者ＬｖＩＩ！いに若干の問
題がある。即ち、上記二段冷却の変曲点が自然の状態で
は約３００℃であるため、その温度まで４０℃／ｌｅａ
＠度のめまシ早くない冷却が続くことになる。

すると、高張力冷延銅帯（とくに二相組織型）製造時の
冷却において、素材によっては冷却曲線が連続冷却変態
曲線（以下ＯＣＴカーブと略記する）のノーズを切って
しまい（第３図の曲ＩＩｄ参照）、合金節減の効果が思
うように得られないことになる。

また、静止温水浸漬冷却においては、形状確保上の必要
性から浴温は沸点に極〈近い温度に限られる結果、冷却
曲線は銅帯板厚によって一義的に定マシ、従って冷却速
度も、二段冷却の変一点もまた非可変である。これは、
今後の流動的な高張力冷延鋼帯への特性要求を考えると
き、フレキシビリティに欠け、好ましいとは言えない。

さらに、静止温水への自然浸漬冷却で起きる二段冷却の
変曲点は、その前後の冷却速度の差が大きいために銅帯
の形状をこわす恐れがある（鉄と鋼、６２（１９７６）
６．ｒ冷延ストリッグの水焼入技術の開発ＪＰ６３６参
照）。

以上をまとめれば、単純な静止温水浸漬冷却法は、高張
力冷延鋼帯を製造する際に１従来のＧＪＣ法、ＷＱ法に
比べて利点が少ないのみならず満足な形状の製品も得ら
れない可能性があるということＫなる。

本発明の目的は、前述の静止温水浸漬冷却法における問
題点を解決しうる高張力冷延鋼帯の連続熱処理方法を提
供するととＫある。

上記目的に鑑み、本発明者らは次の点に着目した。即ち
、高張力冷延鋼帯の連続熱処理における均熱後の一次冷
却法において、静止温水浸漬冷却性以外の冷却法を用い
ることくより、静止温水浸漬冷却法の難点を回避しよう
とするものである。

本発明者らは糧々検討した結果、「浸漬冷却法」を採用
するが、前述のような静止温水浸漬冷却法の轍を踏まず
く形状良く銅帯を冷却するには、銅帯表面の蒸気膜を均
一に除去してやらねばならないので、温水中で同温度の
温水噴流を鋼帯に吹付ける方法をとった。その際水温が
低過ぎると、銅帯の冷却は過度の急冷となシ前記したよ
うに焼戻しのための再加熱が必要となるので、冷却速度
を５００℃／ｓ　＠　ｅ以下に抑えるため、水は６０℃
以上の温度の温水が望ましく、一方水温が高過ぎても冷
却効果が落ち、設備費が高くなるのみならず、焼入組織
が得られる１００℃／ｓｅｅ以上の冷却速度が得られな
いので、７５℃以下の温度の温水が望ましい。

以上をまとめると、−次冷却法としては、６０℃以上７
５℃以下の温水を用いた水中噴流冷却法（以下温水噴流
冷却法と略記する）が最適であるということになる。

この冷却法を用いれば、その冷却速度は、噴流速度にも
よるが１００〜ｂ り、ＣＣＴカーブのノーズを切ることなく冷却でき（第
３図の曲ａＣ参照）、ひいては素材合金の節減ができる
。

なおこの温水噴流冷却法を適用するにあたって、その前
段において７１０℃以下４５０℃以上の温ｌｆマで徐冷
するのが合目的的である。かくして温水噴流冷却の開始
温度が可変となるので、冷却曲線がフレキシブルなもの
となる３、この温水噴流冷却法を前述の温水浸漬冷却法
とを合わせて温水冷却法と呼ぶ。

この前段冷却法としては、本発明においてはｆスジェ、
ト冷却（ＧＪＣ）を用いる。このＧＪＣは５〜３０℃Ｉ
ｓ　ｅ　ｃ程度の緩やかな冷却であシ、高張力鋼製造に
おいてはオーステナイト相への炭素や合金元素の拡散濃
縮を促し、後段での温水噴流冷却の適用による急冷でマ
ルテンサイト化を容易にするので好ましい。

この二段冷却において、変曲点は４５０℃以上、好まし
くは５５０℃以上の方が、合金節減効果は大きい。しか
し高温度にすると固溶限の関係から上記拡散濃縮の効果
がうすれてしまうので７１０℃以下が必要である。

本発明の方法に基く大まかな焼鈍サイクルノ４ターンを
第：２図のａに示す。

この焼鈍サイクルによシ、Ｍｓ点以下の温度までの穏や
かな急速冷却により再加熱なしに素材合金を節減するこ
とができる。

高張力冷延鋼帯（とくに二相組織型）の製造に際して温
水噴流冷却においては、第３図における曲線Ｃが示すよ
うに１鋼帯源度がＭｓ点を完全に切るように冷却されな
ければならない。

素材成分にも依るが、通常Ｍｓ点は３００℃前後にあり
、これを完全に下まわるためＫは、温水噴流冷却の終点
温度は２００℃以下であるべきである。

とくに、この温水を用いる噴流冷却では、冷水を用いる
場合とことなシ冷却速度が過度に高くない穏やかな急速
冷却が行われるため、製品の加工性を確保するための冷
却後の焼戻しも不要であり、それに要する再加熱エネル
イーも節約され、また、この温度域（〜２００℃）での
困難な終点制御も不要であるという利点がある。

本発明を実施するＫあたっての冷却設備としては、静止
温水浸漬冷却では膜沸騰から核沸騰への変曲点が約３０
０℃となｆｉ　ＣＣＴ曲線のノーズを切り、マルテンサ
イトとならない。そのため４５０℃以上好ましくは５５
０℃以上、７１０℃以下の温度で１００〜ｂ う、かつ蒸気膜を銅帯両面から均一に除去して形状を確
保するため、はぼ垂直に搬送される銅帯表面に温水を噴
流として吹付けるノズルを設けられるよう竪型槽を採用
する。横型ではライン長がのびて設備費が高くなるばか
）でなく銅帯上下面の冷却状況（気泡の発生と除去）Ｋ
差異を生じ銅帯の形状がこわれやすい。

本発明の第２の特徴に従って一次冷却の前段において徐
冷を行なう理由を説明する。

温水浸漬開始時の銅帯温度を冶金的な理由及び銅帯の形
状の確保に必要な温度まで低くするため、均熱後の銅帯
を、温水冷却槽以前でがスジエツト冷却装置を用いて冷
却するが、５℃／ｓ＠ｅ以下では設備が過大となり、３
０℃ｌ／ｓ　ｅ　ｃ以上では冶金的なまたは形状確保上
の徐冷効果が出ないのでガスゾエ、セ冷却装置を用いて
５℃／ｓｅｅ以上、３０℃／■ｅ以下の冷却速度で冷却
を行い、４５０℃以上、好ましくは５５０℃以上、７１
０℃以下の温度で温水冷却槽に浸漬し、温水噴流冷却法
を適用する。。

その際、温水冷却槽中の鋼帯温度制御には浴温制御装置
を使用する。

以下本発明についての実施例を図面を用いて詳述する。

第４図は、本発明を実施するための連続焼鈍設備の全体
を示すもので、１は捲戻機、２・は溶接機、３は洗浄装
置、４は入側ルーツ４−１５は加熱帯、６は均熱帯、７
は本発明の主体を成す一次冷却装置であり、均熱帯６と
一次冷却装置７０間に必要に応じてガスジェットクーラ
ーなどをもつ一次徐冷帯６１が設置される１、１０は後
処理装置である。

また、１１は出側ルーパー、１２は調質圧延機、１３は
検査精整部、１４は剪断機、１５は捲取機である。

第４図において炉全体がすべて竪型／４スよシ構成され
る竪型炉であることは、スペース・セーヴイングの点か
らこのラインが大能力高速ラインに適していることを示
している。

次に第４図における一次冷却装置７の実施態様を第５図
に示す。−次冷却装置は一槽の温水浸漬槽２１から成る
。２２は鋼帯Ｓを転回する装置（例、ｔｔｆ、−／ンク
ロール）、２３は下Ｆ）　ノ＋スに設置した水中噴流へ
、ダー、Ｗは７０℃程度（詳しくは６０℃以上、７５℃
以下）の温度の水性浴である。この装置の使用法は次の
通りである。高張力冷延鋼帯の製造にあたり、水中ヘッ
ダー２３を働かせて温水噴流冷却によＪ）　Ｍｍ点以下
の温度まで一気に冷却を行なう。

冶金学的な必要性から、または、形状確保上の必要性か
ら成る温度（通常４５０〜７１０℃の範囲にある）まで
の徐冷が必要な場合は、本発明の第二の特徴に従って温
水噴流冷却を施す前に均熱後の鋼板を徐冷するために入
側に付属している一次徐冷帯６ａのガスジェットクーラ
ーを作動させる。このことは、温水噴流冷却を用いる本
発明においてその急冷ゆえに、とくに好ましい。

なお水中噴流ヘッダーについて説明すると、水中噴流へ
、ダー２３への温水供給は、噴流水供給ポン７’２５に
より、例えば、温水浸漬槽２１内の温水を引出して供給
する。即ち、内部循環型の噴流システムとなっているの
で、噴流系が作動するだけで、浴面水位や浴温が変化す
ることはなく、安定した操業を続けることができる。

なお温水噴流冷却槽においては、高張力冷延鋼帯の冷却
に際し、前述のように例えば６０℃以上７５℃以下の一
定温度に浴温を調節す不必要がある。この浴温調節の具
体的な方法としては、例えば、第６図のような間接冷却
法がある。

２１＃′ｉ温水浸漬槽、４１は循環Ｉング、４２は熱交
換器、４３は外部冷却水系統、４４は三方弁、４５は浴
温検出器である。温水浸漬槽２１内の水はポン７’４１
に吸い出されて熱交換器４２で外部冷却水４３によシ冷
却された後、再び温水浸漬槽２１へ戻る。その際、浴温
検出器４５によシ浴温を検出して三方弁４４を調節し、
熱交換器４２へ行く外部冷却水量を制御する。これ（よ
り、浴Ｗは鋼帯Ｓが持込む熱量を外部へ排出し、自身は
一定の浴温を保つことができる。

第７図は、本発明の第二の特徴に従って一次冷却に初期
徐冷が必要な場合の設備配列を示す。

２１は温水浸漬槽、５１はガスジェットクーラ一である
。鋼帯Ｓは、ｇｘジェ、トクーツーｓ１によシ徐冷され
た後、温水浸漬槽２１で所要の冷却速度で冷却される。

その際、鋼帯Ｓが温水浸漬槽２１内の浴Ｗ中で冷却され
るまでは外気を速断しておく必要があるので、その先端
が浴Ｗ内に没しているフード５２を設置し、また温水浸
漬槽２１内で発生した水蒸気がガスジェットクーラー５
１の方へ逆流しないよう、スロート５３を設置する。

以上の説明から明らかなように本発明は温水噴流吹付浸
漬冷却を連続焼鈍の一次冷却工程で適用するととくより
、過度に過ぎない急速冷却を実現し、且つその冷却過ｓ
において、変曲点温度の可変な二段冷却を行なうもので
ある。かくして本発明によれば優れた特性をもつ高張力
冷延鋼帯を安価な製造コストで生産する設備として安価
な投資で実現される。さらＫそのフレキシゾルな焼鈍ナ
イクルは将来に向けての新製品開発の高い４テンシアル
を提供する。

以下に本発明の方法による効果について従来法との比較
〈おいて詳述する。従来法としてはＧＪＣ法とＷＱ法を
採りあげる。。

まず製品品質の比較評価を具体的実施例に基いて行う。

実施例 本実施例では引張強さが６０　ｋｆｌ／ｖｍ２クラスで
、二相組織を有する良加工性高張力冷延鋼帯の製造を目
標に行なった。素材の基本成分は、 Ｃ：０．０７９％、Ｓｉ：０．５８１Ｐ：０．０１８ｑ
６゜Ｓ：０．００９％、　ｈｌ　：　０１０６１１Ｎ：
０．００５２％であり、所定の引張強さ６０　ｋＱ／ｙ
ｍ２をもたせるため、連続焼鈍方法に応じて、Ｍｎ含有
量を第１表に示す如く変えている。

これらの鋼を仕上温度８９０　ｔ：、捲取温度６１０℃
で板厚２．３　ｍ　ｊｃ熱間圧延し、酸洗後０．７　ｓ
ｍ厚みに冷間圧延し、次いで本発明の連続焼鈍方法と従
来の連続焼鈍方法にて連続焼鈍して製品とした。

その際の焼鈍サイクルパターンは第２図に示すようなも
のであり、ａが本発明に、ｂｌがＧＪＣ法に１ｂ鵞がＷ
Ｑ法に相当する。

その結果を、連続焼鈍条件とともに第１表に示す。

なお、−次冷却における浸漬槽の浴温は６８℃である。

ま九、従来法−２（ＷＱ法）では約４０℃である。

この第１表から明らかなように１本発明の連続焼鈍方法
によれば従来法−２（ＷＱ法）Ｋ比較して、過度に過ぎ
ない急速冷却が得られるので、所要会合Ｍｎ量はやや高
いながらも、再加熱焼戻しをする必要がなく、且つ、材
質的にも加工性が格段に優れた良加工性高張力冷延鋼帯
が製造できることがわかる。

また従来法−１（ＧＪＣ法）と比較すると、とくに後段
冷却速度が急速表ものになっていることから、素材合金
成分が大幅に節減されることがわかる。

次に上述の実施例を踏まえ、本発明による方法と従来法
（ＧＪＣ法及びＷＱ法）の間の総合的な比較評価を試み
る。

第２表に、製品材質、製造コスト、設備費についての上
記方法間の比較評価を示す。第２表の内容を詳述すれば
次の通りである。即ち、ｌ）製品材質二本発明の方法で
は従来法−２（ＷＱ法）と異なり一気急冷後の再加熱−
焼戻しがない（実施例参照）ので、従来法−１（ＧＪＣ
法）同様の優れた加工性をもつ製品が得られる。

２）製品製造コスト：実施例に見るように、本発明では
従来法−１（ＧＪＣ法）に比べ素材合金成分量が節減さ
れるので素材コスト、ひいては製品製造コストが低減さ
れる。従来法−２（ＷＱ法）に比べると本発明では再加
熱がないので燃料コストは節減されるが、製品グレード
によっては、第２表に示すようＫやや多口の素材合金成
分量を要するので素材コストが嵩むことがある。

３）ｅ、備投資額：本発明方法を実施するための連続焼
鈍設備の所要投資額は、従来法−２（ＷＱ法）に比べ、
割高な再加熱帯がないためにかなり安価である。

以上の説明かられかるように、本発明は、高張力冷延鋼
帯の製品特性、製品製造コスト、所要設備投資額のいず
れの面ても従来法（ＧＪＣ法、ＷＱ法）Ｋ優る有用なプ
ロセスを提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は加工用冷延鋼帯の焼鈍サイクルの概略図、！２
図は高張力冷延鋼帯の熱処理サイクルの概略図、第３図
は高張力冷延鋼帯を連続熱処理する場合の連続冷却曲線
図、第４図は本発明の連続熱処理設備を含む冷延鋼帯連
続処理設備の全体図、第５図は第４図又は第５図におけ
る一次冷却装置７の詳細図、第６図は一次冷却槽の温度
制御装置の概略図、第７図はガスジェットクーラーを設
置した一次冷却装置の概略図である。 第１図 稟２図 算５図 Ｓ 第６図 第７図 Ｓ　　　め　　〃

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱、均熱、−次冷却、後処理工程からなる高張
   力冷延鋼帯の連続熱処理方法においてｓ　Ａｃ　１変態
   点以上、Ａｃ３変態点以下の温度に均熱後の銅帯を６０
   ℃以上、７５℃以下の静止温水に浸漬し、かつ該温水中
   で温水を鋼帯両面に噴流として吹付け、銅帯を１００℃
   ／紫以上５００　℃／Ｓｅｃ以下の冷却速度で２００℃
   以下の温度まで一次冷却を行うことを特徴とする高張力
   冷延鋼帯の連続熱処理方法。
2. （２）加熱、均熱、−次冷却、後処理工程からなる高張
   力冷延鋼帯の連続熱処理方法において、Ａｅ　を変態点
   以上、Ａｃ３変態点以下の温度に均熱後の鋼帯を一次冷
   却帯において、７１０℃以下４５０℃以上の温度まで５
   ℃／禦以上、３０℃／戴以下の冷却速度でガスジェット
   冷却によシ徐冷し、次いで６０℃以上、７５℃以下の静
   止温水に″′浸漬し、かつ該温水中で温水を銅帯両面に
   噴流として吹付け、銅帯を１００℃／１ｌＩｌｅ以上５
   ００℃／ｓｅｅ以下の冷却速度で２００℃以下の温度ま
   で一次冷却することを特徴とする高張力冷延鋼帯の連続
   熱処理方法。