JPS5839210B2

JPS5839210B2 - 連続焼鈍における鋼帯の冷却方法

Info

Publication number: JPS5839210B2
Application number: JP1723279A
Authority: JP
Inventors: 昭彦西本; 雅紀大村; 一秀中岡
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1979-02-19
Filing date: 1979-02-19
Publication date: 1983-08-29
Also published as: JPS55110739A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、連続焼鈍における銅帯の冷却方法に関する
ものである。

従来、連続焼鈍において鋼帯を水焼入れする方法として
は、例えば、特公昭４３−２０８８６号公報に記載され
る方法がある。

この冷却方法は、超硬質鋼板を製造する目的でオーステ
ナイトのマルテンサイト化を図るために、鋼帯を２１０
０〜８５００°Ｃ／ｓｅｃという極めて速い速度で冷却
するもので、このために、銅帯を細長い溝部に通し、こ
の溝部に３０〜３００ｍ／ｓｅｃの流速で対向流の冷
却水を流し、更に、銅帯面に垂直方向から水を噴射して
乱流を起させ冷却するものである。

また、特公昭４９−１７１３１号公報には、軟質材の製
造を含めた銅帯の冷却方法が記載されている。

この冷却方法は、炉室とシールロールとで遮断された冷
却水槽とこの冷却水槽内に、その水面上または水面下Ｏ
〜６０７ＩＬ７Ｉｔの高さに、且つ上方から縦方向に進
入する銅帯の両面対象位置に、その間隔を調節自在に配
置された１対の冷却水噴射装置を備えた装置で銅帯を均
一に冷却するものである。

ところが、上記冷却方法の問題点としては、冷却速度が
前者の冷却方法で２１００〜ｂ〜ｂめ、安定した均一性のある材質は得られるが、多様性の
ある材質が得られない。

一方、加熱した銅帯を水冷した場合、形状不良が生じる
が、これは、鋼帯の不均一冷却によるものである。

すなわち、銅帯の冷却過程を観察した場合、鋼帯が冷却
水に浸されると、全板面が瞬時に蒸気膜でおおわれ、激
しい膜沸騰の状態となるが、鋼帯の冷却に伴って板巾方
向の端部は速やかに蒸気膜が消滅し、核沸騰の状態とな
り急速に冷却される。

この場合、鋼帯中央部は端部より、より低温まで膜沸騰
の状態が持続する。

このため、銅帯中央部の冷却速度は極めて遅くなり、そ
の結果、鋼帯端部と中央部とでは２００〜３００℃以上
の温度差を生じ、この温度差による熱応力が極度の耳波
を伴う形状不良となる。

そこで、上記鋼帯表面の蒸気膜をある条件下で水噴射す
ることにより除去し、銅帯を均一に冷却する方法が前記
特公昭４９−１７１３１号公報に記載されているが、こ
の方法は前述の如く冷却速度が極めて速く材質的に多様
性が得られないことがあった。

そこで、本願発明者等は、銅帯の冷却速度を調整可能と
し、しかも鋼帯形状を正常に維持したまま冷却できる冷
却方法を得べく種々検討を重ねた。

すなわち、０．８ｍｍ（厚さ）Ｘ４００ｍｍ（巾）
の銅帯を７００〜８５０℃に加熱し、ライン速度２０〜
１８０ｍ／ｍｉｎで水冷し、この鋼帯の急冷終了温度
及び水冷後の鋼帯形状を測定した。

水冷却の温度は４０℃〜１００℃まで変化させた。

この結果が第１図に示されているが、水温を７５℃に上
昇させ、しかもライン速度を増して行くに従って出側の
銅帯温度は水温以上になり、出側温度が高い程鋼帯形状
が良好になることが判った。

尚、第１図は、銅帯急冷終了温度と温水温度とをパラメ
ーターとした時の鋼帯形状を示したもので、鋼帯形状の
評価として、後述する形状指数（５ｈａｐｅＩｎｄｅ
ｘ：ＳＩ）を用いた。

尚、図中○、△、×印の評価は第１表の値に基くもので
ある。

上記形状指数とは以下の如く定義されるものである。

すなわち、工場検査では通常、（耳波の高さ）／（耳波
のピッチ）で耳波量を数値化しているが、焼入板の場合
には、耳波が複雑なうねり方を示し、ピッチが一定でな
いので、上記の定義は適切でない。

そこで、耳波量を表示する方法として次式で与えられる
形状指数（ＳＩ）を用いた。

上式でａｉ、ｂｉは第２図に示されるように、それぞれ
板の長手方向に測った座標、および定盤からの変位であ
る。

ＳＩの物理的意味は、約１０００ｍπの間における、凹
凸があり、断面が蛇行している場合の板の長さと、平担
な場合の板の長さの差である。

第１図から以下のことを見い出した。

■、銅帯急冷終了温度が高くなる程銅帯形状は良好にな
る。

すなわち、銅帯の冷却曲線は第３図に示されるように、
最初は膜沸騰冷却で、次に核沸騰領域に遷移し、鋼帯形
状不良の起る原因は前述したように、鋼帯の中央部と端
部との温度差によるものである。

従って、銅帯の形状が劣化していない領域、すなわち膜
沸騰領域あるいは核沸騰領域の初期で水冷を停止すれば
、銅帯の形状は良好になる。

したがって、鋼帯急冷終了温度が高くなる程鋼帯形状が
良好になるのである。

尚、第３図の冷却曲線は、温水温度８５℃でライン速度
５０ｍ／ｍｉｎの条件の場合である。

■、温水温度が高い程銅帯形状は良好となる。

すなわち、温水温度が高い程、鋼帯の中央部、端部とも
に膜沸騰領域から核沸騰領域に遷移する温度が低温側に
移行し、板肉方向の温度差も少なくなるため鋼帯形状も
良好になる。

一方、温水温度が低いと銅帯端部は直ちに核沸騰領域に
なるばかりでなく、銅帯中央部の冷却速度も速くなるた
め急冷を水温以上の温度域で停止することも出来ず、過
冷却となり、このため鋼帯の形状が不良となる。

これが、温水温度が高い程、鋼帯形状が良好になる理由
である。

尚、前記温水温度は沸騰膜の安定のため７５℃以上が好
ましい。

■、銅帯急冷終了温度は２００℃以上であることが必要
である。

すなわち、これは、膜沸騰領域から核沸騰領域への遷移
温度が２００℃以上であるからである。

本願発明者等は、上記■〜■の事項から、冷却速度が遅
く、シかも鋼帯形状が良好のまま冷却できるようにする
には、膜沸騰領域から核沸騰領域への遷移温度までは、
所定温度の温水中で膜沸騰冷却し、その後、核沸騰領域
に入る直前または直後に水噴流により沸騰膜を除去すれ
ば良いという知見を得た。

この発明は、上記知見に基づきなされたものであって、水焼入れ連続焼鈍法において、鋼帯を再結晶処理後、水
焼入れを行なうに際し、２００℃〜５５０℃の温度まで
７５℃以上の殆んど静水状態の温水中で冷却し、その後
、鋼帯の両面に水中で水を噴射衝突せしめ、かくして、
前記鋼帯面から沸騰膜を除去して、前記鋼帯を水温近く
まで冷却することにより、鋼帯形状が良好でしかも多様
性のある、すなわち、絞り用鋼板および高張力鋼板での
材質の向上、特に加工性の向上が図れる連続焼鈍におけ
る鋼帯の冷却方法を提供するものである。

次に、この発明の方法を実施する装置について図面を参
照しながら説明する。

第４図には、上記装置の一例が示されている。

この装置は、タンク３内の底部にジンクロール２を有し
、このジンクロール２の入側の水面下には鋼帯１両面に
水を噴射させるためのスプレー装置５が設けられ、この
スプレー装置５の上方には邪魔板４が取付けられたもの
で構成されている。

尚、前記タンク３の底部には水抜きロアが、そして上部
にはタンク３内の水蒸気が炉内に流入するのを防止する
ための装置６が設けられている。

前記邪魔板４は、膜沸騰冷却部、すなわちスプレー装置
５の上部は水温が高い程、そして静止浴に近い程安定す
るから、このようにするために設けたものである。

上記構造の冷却装置によって、鋼帯の板厚、ライン速度
、焼入れ温度、水温等により水面の位置、すなわち、水
面とスプレー装置５間の距離を変え、鋼帯の膜沸騰冷却
の温度区間を制御する。

前記タンク３内の水温は、鋼帯１が連続的に投入される
ことにより上昇していくので、水温を一定に保つために
新水を補給しなければならないが、との新水補給源とし
ては外部から供給する他、スプレー装置５を用いても良
い。

第５図には、他の冷却装置の例が示されている。

この冷却装置は、ジンクロール２の出側にスプレー装置
５及び邪魔板４を設けたもので構成されている。

また、第６図には更に別の冷却装置の例が示されている
。

第４図及び第５図に示した冷却装置はタンク３が倒れも
単一の場合であるが、第６図に示される冷却装置は、複
数のタンクを用いて所定の冷却を行なうものである。

すなわち、この冷却装置は、鋼帯表面着色防止用のタク
ト１０により連結された第１タンク８と第２タンク９と
を有し、この第２タンク９内にジンクロール２及びスプ
レー装置５とを設けたもので構成されており、前記第１
タンク８で鋼帯１を形状良好な温度域まで冷却した後、
前記第２タンク９により前記鋼帯１を水温まで冷却する
ものである。

尚、前記第１タンク８には、鋼帯急冷終了温度が変えら
れるように水面コントロール装置（図示せず）が設けで
ある。

次に、この発明の実施例について説明する。

実施例ｌ第２表に示される如き化学成分を有する鋼を通常の工程
に従って処理し、０．８ｍｍ（厚）Ｘ８００ｍｍ（巾）
の鋼帯にしｔうこのときの熱延条件は普通仕上げ、高温
巻取（６９０℃）である。

この冷延鋼帯に連続焼鈍ラインで７００℃で１分間の再
結晶処理を施こした後、前記第４図に示した冷却装置に
入れて焼入れし、軟質材を得た。

このとき、前記冷却装置の邪魔板４から上の部分の水温
は８３度であり、過時効処理温度は４００℃で１分間行
ない、過時効処理後に１．３優の調圧を行なった。

ここで、タンク３内の水面とスプレー装置５間の距離を
次の１〜■の条件で変化させた。

尚、邪魔板４とスプレー装置５上部の間隔は１００１ｍ
とした。

■、水面を邪魔板４の直下にして、スプレー装置５の上
部６０ｗｔｔの位置に来るようにした。

■、スプレー装置５の上部１．５ｍの位置に水面が来る
ようにした。

■、スプレー装置５の上部３ｍの位置に水面が来るよう
にした。

また、ライン速度は３０〜１８０ｍ／ｍｉｎの範囲で
変化させた。

第７図には、この発明による方法（ｎ）及び（１０が前
述の特公昭４９−１７１３１号公報に記載された方法（
Ｉ）による結果と合わせて示されている。

材質調査は引張り試験及び時効試験により行なったが、
第７図には、変化の認められた降伏点（ＹＰ）、全伸
び（Ｅｌ）、時効指数（ＡＩ）の結果が、また、鋼帯形
状は形状指数（ＳＩ）で評価したものが示されている。

第７図から明らかなように、従来方法（Ｉ）では降伏点
（ｙｐ）が高く、全伸び（１）も悪い。

これは、銅帯の冷却速度が早すぎることによる硬化現象
と考えられる。

一方、この発明の方法（ｎ）及び価）による冷却速度の
遅い場合は、膜沸騰冷却になっているため材質的には低
ＹＰでＥＡ’値も良好である。

鋼帯形状に関しては、（■）及び（Ｉ）ともに不良の領
域が存在する。

これは前述したように、銅帯が膜沸騰領域から核沸騰領
域に遷移した後にスプレーを受けたためと考えられる。

以上のことを総合すると、材質及び鋼帯形状が良好な領
域が存在し、この範囲に合うように水面をコントロール
する必要がある。

上記（ｆｆ）及び（ＩＩ）の場合の材質及び鋼帯形状が
良好な領域が図中上部に矢印で示されている。

実施例２第３表に示される化学成分からなる鋼を通常の工程に従
って処理し、０．８朋（厚）Ｘ９００ｍｍ（巾）の冷延
鋼帯にした。

熱延条件は普通仕上げ、普通巻取りである。

この冷延鋼帯を通常の連続焼鈍ラインで８００℃で１分
間再結晶処理した後、前記第６図に示される冷却装置で
焼入れし、硬質材を得た。

ライン速度は３０〜２００ｍ／ｍｉｎまで変化させ、焼
戻し条件は２３０℃で１分間の場合と焼戻しがない場合
であり、調圧はオフラインで最適調圧率で行なった。

また、冷却装置における第１タンク８の水温は８７°Ｃ
で、第２タンク９の水温は４０℃であり、前記第２クン
ク９による冷却で銅帯温度が水温４０℃になるようにし
た。

そして、第１タンク８の出側の鋼帯出側温度を変化させ
た場合の鋼帯形状と材質について調べた。

この場合、鋼帯出側温度の制御は、水中の浸漬距離を一
定にしてライン速度を変化させるか、ライン速度を一定
にして水面の位置をコントロールするか、あるいはこれ
らの組合わせによった。

第８図には、ライン速度を９０ｍ／ｍｉｎにして、第１
タンク８の水面レベルを変化させた場合の材質結果及び
鋼帯形状の結果が示されている。

材質結果はＪＩ３５号の引張り試験結果であり、降伏点
（ＹＰ）、降伏点伸び（ＹＰＥＣ）、引張り強さくＴＳ
）、全伸び（Ｅ７）、ｎ値（加工硬化係数）及び降伏比
（ＹＲ）で表示されており、鋼帯形状は形状指数（ＳＩ
）で示されている。

第８図から、鋼帯形状に関しては、第１タンク８での鋼
帯冷却終了温度が２００℃以上ならば鋼帯形状が良好で
あり、一方、材質に関しては、銅帯冷却終了温度が５５
０℃以下ならば、ＥＡ’、ｎ値も良好で、低降伏比の高
張力鋼板が得られることが明らかである。

以上の結果から、第１タンクでは２００℃から５５０℃
の範囲で冷却するのが最適である。

従って、この発明では温水中で２００℃〜５５０℃まで
鋼帯を冷却するようにしたのである。

また、鋼帯形状は焼戻し処理に影響されないが焼戻し処
理を行なった方が延性が良好になる。

尚、第７図中○印が２３０℃で１分間焼戻したもので×
印が焼戻ししないものである。

以上説明したように、この発明によれば、水焼入れ連続
焼鈍法において、鋼帯を再結晶処理後、水焼入れを行な
うに際し、膜沸騰領域から核沸騰領域への遷移温度まで
、すなわち、２０００ｃ〜５５０℃の温度までは、所定
温度、すなわち、７５℃以上の殆んど静水状態の温水中
で冷却し、その後、核沸騰領域に入る直前または直後に
水噴流により沸騰膜を除去して銅帯を水温近くまで冷却
することにより、鋼板形状が良好でしかも材質的にも多
様性のある種々の鋼板の製造が可能となるという極めて
有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋼帯急冷終了温度と温水温度との関係を示す
図、第２図は、ＳＩの説明図、第３図は、時間と銅帯温
度との関係を示す図、第４図〜第６図は、冷却装置の断
面図、第７図及び第８図は、この発明の方法により得た
鋼板の材質結果と鋼帯形状の結果を示す図である。図面において、１・・・・・・鋼帯、２・・・・・・ジ
ンクロール、３・・・・・・タンク、４・・・・・・邪
魔板、５・・・・・・スプレー装置、６・・・・・・水
蒸気流入防止装置、７・・・・・・水抜き口、８・・・
・・・第１タンク、９・・・・・・第２タンク、１０・
・・・・・ダクト。

Claims

【特許請求の範囲】

１水焼入れ連続焼鈍法において、銅帯を再結晶処理後
、水焼入れを行なうに際し、２００℃〜５５０℃の温度
まで７５℃以上の殆んど静水状態の温水中で冷却し、そ
の後、銅帯の両面に水中で水を噴射衝突せしめ、かくし
て、前記鋼帯面から沸騰膜を除去して、前記鋼帯を水温
近くまで冷却することを特徴とする連続焼鈍における鋼
帯の冷却方法。