JPS5849625B2 - 冷延鋼板の連続焼鈍処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は冷延鋼板の連続焼鈍処理方法に関するもので
あり、特に、極めて短い時間の連続焼鈍処理によって、
絞り用、深絞り用の冷延鋼板を得る力法に係るものであ
る。

従来、絞り用などの冷延鋼板を製造するために実施され
ているタイト或はルースに巻いた冷延コイルを箱型炉な
どのバッチ式で処理する焼鈍方法が、全工程数日間とい
う長時間処理を要するため、極めて非能率であり、これ
を解消するために、１０数分で処理ができる連続焼鈍方
法か数多く提案され、幾例かは実際に稼動している。

連続焼鈍方法はバッチ式焼鈍に比較して能率面で画期的
といえるか、近時、更に効率化の要請が強く、数分以内
で焼鈍プロセスか完了する技術か要望されている。

現状の連続焼鈍設備において加熱一均熱−一次冷却−（
再加熱）一過時効一二次冷却などの各工程か採られるか
、前述の要請を充たすためには更に以下の如く改良しな
けれはならない。

その１は加熱及ひ均熱時間を短縮すること、その２は一
次冷却を効率よく行ない過時効前に再加熱工程を必要と
しないこと、 その３は、過時効処理時間を短時間にすること、しかも
、これらの処理によっても鋼板表面性状かすぐれている
こと、 γよどか挙げられる。

本発明はこれらの諸点に着目し、前述した数分以内とい
う超短時間での連続焼鈍プロセスによって、表面性状の
すぐれた絞り、深絞り用の冷延鋼板を製造する方法を提
供するもので、その要旨とするところは少なくとも加熱
、均熱、一次冷却、過時効処理、二次冷却およひ調質圧
延の各工程を有する冷延鋼板Ｑ連続焼鈍処理方法にｉａ
’−ｃ，雰囲気を制御しうる噴流直火式加熱炉によって
前記鋼板を再結晶温度以上８６０℃までの間に急速加熱
した後、還元雰囲気に短時間保持せしめ、引続き少なく
とも６００℃の温度範囲から過時効温度近傍まで不活性
ガス又は水、あるいは双方に酸化皮膜形成防止剤を含有
させた気体一液体の混合体で急速に冷却した後、過時効
処理し、更に室温近辺まで冷却することを特徴とする冷
延鋼板の連続焼鈍処理方法にある。

本発明の特徴とするところは、連続焼鈍工程において、
その加熱過程で雰囲気を制御しうる噴流直火式加熱炉を
用い、鋼板の再結晶温度以上に急速加熱することであり
、この際必要に応じて鋼板表面に吸熱黒化皮腹を形成せ
しめ加熱の急速化を助長するのか好ましい。

前記再結晶温度以上での保持は目的とする鋼板の特性に
応じて８６０℃以下の範囲を選択すると共に秒単位の短
時間であり、しかも鋼板表面の酸化皮膜を還元するため
に雰囲気を還元性に維持すること、均熱保持された鋼板
を６００′Ｃ以上の温度から気体一液体の混合冷却媒体
を用いて過時効温度近傍まで冷却すること、この冷却媒
体中には酸化皮膜発生防止剤を混合しておくことか好ま
しい。

かくして冷却された鋼板は再加熱などの工程を必要とせ
ず、引続いて短時間の過時効処理を行い、その際必要あ
ればこの処理雰囲気を還元性に保持する。

過時効処理後の冷却は室温近辺まで冷却する。

かくして冷却された鋼板は更に必要に応じて調質圧延さ
れるが、その際、予め前工程の条件如何によっては湿式
研磨或は酸洗によって鋼板表面を美麗にすることも可能
である。

本発明はこのような一連の工程で処理することによって
前記した本発明の目的を達成することができ、以下にそ
の詳細を記述する。

本発明において、処理の対象とする鋼板は主に自動車ボ
デーなどに一般的に使用される絞り用或は深絞り用冷延
鋼板といわれるものであり、また場合によっては、金属
メッキなどを施す表面処理用鋼板であってもよく、以下
本発明ではこれらを一括して単に鋼板と称する。

この鋼板を処理する冷延以前の工程は通常の力法で処理
され、冷延工程での圧延油などは、洗浄、無洗浄（簡易
洗浄を含む）の倒れの場合も採用できる。

鋼板を連続焼鈍で処理する工程で、直火式の無酸化加熱
炉を用いて加熱することは従来多くの提案があり、例え
ば特開昭５０−９８４１１号公報、同５０−９８４１３
号公報、同５３−１７５１８号公報および同５２−１４
４３３１号公報記載のものなどかある。

無酸化加熱炉といっても、条件設定の仕方によっては、
種々の操業ができる。

本発明においては、燃焼生成ガス噴流を鋼板に積極的に
衝突させる、いわゆる噴流直下式加熱炉によって平均４
０℃／秒以上という短時間（急速）加熱を可能にすると
共に、この加熱炉の雰囲気を調整し、加熱速度の急速化
を促進する点に一つの特徴かある。

一般的に直火式加熱炉の操業においては、空気燃料比（
ｊｉ）の値によって、雰囲気か、酸化性或は還元性にな
る。

従ってμの値は通過する鋼板表面の酸化度に大きく影響
し、また、雰囲気の温度によってその酸化度も異ってく
る。

本発明は、この点に着目し、鋼板を適当に酸化する手段
を採用する。

すなわち、加熱炉の入側（低温側）はμを太きくシ、出
側（高温側）ではμを小さくするという雰囲気調整を行
って、鋼板上に酸化皮膜か１０００λ以下，好ましくは
７００λ以下形成するようにする。

具体的には低温側のμを１．０〜１．４、高温側のμを
Ｑ，６〜１．０に調整することか好ましい。

低温側、高温側の範囲は、それぞれの操業によって異な
るため、一律には定められないが４００〜６００℃近辺
を高Ｓ低の境界とすべきである。

鋼板表面に生成する酸化皮膜は通常黒色を帯び、熱吸収
効果を有するため加熱速度上昇に役立つか、あまり厚く
なるとこれを除去することが困難であり、そのため本発
明においては加熱雰囲気を制御し、鋼板表面に生成する
酸化皮膜の厚さを１０００Ａ以下にしている。

鋼板表面の吸熱効果を更に助長するため本発明において
は、あらかじめ鋼板表面に黒化処理を施しておいてもよ
い。

この黒化処理としては吸熱効果か大きく、しかも次工程
での均熱還元ゾーンに入る前に容易に焼散又は剥離する
ことかできるもの、例えはタンニン、又はタンニン酸等
のタンニン系塗布剤の塗布、熱分解しやすい黒色有機染
料又は黒色有機顔料の塗布などか挙げられるが、中でも
タンニン系の塗布剤か適している。

すなわち、タンニン系塗布剤はこれを塗布した鋼板表面
を黒化し、著しく熱吸収をすると共に、焼鈍工程の高温
側を通過する過程で焼散し、ほぼ完全に消失する。

これを表面清浄な鋼板面に塗布するにあたつては、タン
ニン系塗布剤水溶液をロールコートするか或は、液中に
鋼板を浸漬するか又は鋼板を陽極として直流電圧を印加
することによって達成できる。

冷間圧延後、脱脂工程を経ないで又は簡易洗浄を行って
圧延油などが付着した鋼板に塗布する場合は、前記溶液
の浴中で交流に直流を重畳した電解によって或は静電塗
布によって鋼板面に短時間の均一皮膜を生成させること
かできる。

尚、上記塗布剤は加熱過程での酸化皮膜の生成を抑制す
る効果もあり、更にこれにＣａ．Ｂ，ＡＡなとの化合物
を添加すると一層この抑制効果が助長される。

このような吸熱剤を塗布して処理を行なう場合は炉の低
温側、高温側共雰囲気のμを０．６〜１．０の範囲にす
ることかできる。

また鋼板の加熱に際しては種々の形態かある。

常温から再結晶保持温度までを噴流直火炉で用いる場合
、低温側を比較的速度の遅い予熱工程としてこれに前記
直火炉の廃ガスを利用する場合、再結晶温度近傍までを
噴流直火炉で急速加熱し、その後は比較的遅い速度で加
熱（この場合は必ずしも直火式加熱炉を用いずに、輻射
加熱炉を用い雰囲気を変えうるようにしてもよい）する
などであるか、何れの場合でも保持温度までの平均加熱
速度は、４０℃／秒以上とする必要がある。

上述した急速加熱後の鋼板は７００〜８６０℃の温度範
囲に短時間、好ましくは５秒以上３０秒以下保持する。

保持温度は処理する鋼板の特性（成分及び目的とする性
質）によって異なるか、何れの場合においても均一温度
に保定する必要はなく上記温度範囲において選ひれるヒ
ートサイクルを採用することができる。

またこの均熱雰囲気は加熱工程で生成した酸化皮膜をこ
のゾーンで還元消失させるため還元性に保持し、前記酸
化皮膜の程度に応じて還元雰囲気条件に調整する。

また必要あれば、水素ガスを鋼板に吹きつけて、皮膜の
還元を促進することもできる。

かく処理された鋼板は、過時効温度近傍まで冷却（一次
冷却）されるが、その冷却開始点は６００℃以上保持温
度範囲内の倒れかの温度から行われる。

保持温度から６００℃までの範囲は、比較的遅い速度の
冷却となるが（例えば５０℃／秒以下）これは保持の温
度、時間によってはＣの固溶化がすすむ場合があるので
、前記徐冷によってＣの析出化が起るからである。

しかし徐冷を行う必要がない場合もあり、６００℃まで
は、徐冷する場合の下限を示す意味である。

従来、この一次冷却にあたって、水中或は沸騰水中に浸
漬するなど各種の方法が提案されているが、これらの方
法ではテンパーカラー発生の問題や、過時効温度近傍に
冷却を制御することが困難でありかつ再加熱手段が必要
であるから熱効率上又は設備面からも好ましくない。

本発明は、気体一液体の混合体を使用することによって
過時効温度近傍に冷却制御を可能とするものである。

使用する気体は窒素ガスなどの不活性ガスを、また液体
としては水が用いられるが、鋼板か酸化するおそれかあ
るため酸化皮膜形或防止剤として気体中に還元性ガス、
例えば水素ガスを添加したり或は水中の浴存酸素を減少
させるために水温を上昇させるか還元剤（例えばヒドラ
ジンなど）を添加すると効果的である。

更に必要な場合には焼鈍前の鋼板表面に予め前述した酸
化抑制剤、例えばカルシウム、硼素、アルミニウムなど
の化合物を塗布して酸化を阻止するか、或は混合冷却媒
体に有機酸あるいは無機酸などの酸化皮膜形成防止剤を
添加するとよい。

このような冷却処理において平均１００℃／秒以上の冷
却速度が確保でさると共に再加熱のない制御冷却を可能
にし、しかもテンバーカラーの殆んどない状態で鋼板を
過時効温度に導くことができる。

過時効処理は３００〜５００℃の温度範囲で２０秒ない
し２分以内の条件下で行なえば、鋼板は充分非時効とな
る。

前記冷却工程後の鋼板表面にテンパーカラーか残存する
場合には処理雰囲気の水素濃度を大きくし例えば１０％
以上に調整をすることもよい。

過時効処理後、鋼板は室温まで冷却されるがこの処理は
従来知られている条件を適宜選択する。

好ましい条件としては材質上の観点より（耐時効性）３
５０℃以下を水冷し、更に必要に応じ９０℃以下から４
０℃以下まで徐冷する〇 その後、鋼板は通常の手段で調質圧延されるか、その前
に鋼板表面をフラシなどで湿式研磨或は酸洗処理を施す
ことにより、前述した過時効処理における高濃度水素カ
スを用いる雰囲気調整を省略して、非還元性雰囲気で過
時効処理を行うことができる。

鋼板の塗装性を向上させるために、通常、焼鈍処理され
た鋼板は、別工程で表面処理されるが、本発明において
は、更に調質圧延後の鋼板に燐酸塩などによる化成処理
を工程内に設置し、処理効率の向上を計ることができる
。

以上のように本発明に従って、冷延鋼板は前記各工程に
より連続して処理されるものであり、これによって、従
来実施され或は提案された連続焼鈍工程にみられない短
縮工程でもって、すなわち全処理を１０分以下、好まし
くは５分以下の超短時間で冷延鋼板に所望の材質特性を
与えうるものであり、しかも美麗な表面状態で得られる
という効果がある。

之に加えて、本発明によれは技術の現状か指向している
省エネルギー効果をも達成しうるものである。

以下本発明を実施例にもとづいて説明するが、本発明は
、必ずしもこれに限定されるものではないことは明らか
であろう。

表−１における実施例から急速加熱が可能となり、その
結果として均熱加熱も短時間で終了でき、さらに次の一
次冷却に気水冷却を採用する事によって急速冷却の達成
と同時に過冷却を防ぎ過時効処理のために再加熱を行わ
ずにすむ事などから昇温開始から二次冷却終了までの時
間は９０秒以下になり従来の非直火炉加熱方式（比較例
３）に比べて焼鈍時間を大巾に短縮できた。

次に本発明では、一次冷却時に発生するテンパーカラー
を防止又は除去するために実施例１、実施例２のように
一次冷却時の気水冷却条件（気相にＨ２混合、水相に酸
を添加）を調整する事によりテンパーカラーの発生を防
止する。

等のいずれかを採用する等により表面のきれいな鋼板を
製造する事ができた。

又実施例１と実施例２で製造した鋼板について燐酸塩処
理を行ったところ微細で緻密な被膜を形成しており、塗
装後の塩水噴霧テストの結果も良好で、従来の非直火炉
加熱方式の連続焼鈍で製造した鋼板と比べて遜色なかっ
た。

一方従来から直火炉加熱方式が提案されているか、これ
らの方式については先ず表一ｌの比較例１に示す一次冷
却を水中に浸漬して行う方式ではテンパーカラーが発生
し、短時間の過時効処理では還元除去がむずかしい。

又比較例２に示すように一次冷却を還元性ガスで冷却す
る場合でも直火炉で加熱時に生成した酸化膜を短時間の
均熱処理と過時効処理で還元除去する事は難しい事がわ
かる０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも加熱、均熱、一次冷却、過時効処理、二
   次冷却および調質圧延の各工程を有する冷延鋼板の連続
   焼鈍処理方法において、雰囲気を制御しうる噴流直火式
   加熱炉によって前記鋼板を再結晶温度以上８６０℃まで
   の間に急速加熱した後、還元雰囲気に短時間保持せしめ
   、引続き少なくとも６００℃の温度範囲から過時効温度
   近傍まで急冷するに際して、不活性ガス又は水、あるい
   は双方に酸化皮膜形成防止剤を含有させた気体一液体の
   混合体で急速に冷却した後、過時効処理し、更に室温近
   辺まで冷却することを特徴とする冷延鋼板の連続焼鈍処
   理方法。