JPS5938287B2 - 複合組織鋼板の連続焼鈍方法および装置 - Google Patents

複合組織鋼板の連続焼鈍方法および装置

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JPS5938287B2
JPS5938287B2 JP13967479A JP13967479A JPS5938287B2 JP S5938287 B2 JPS5938287 B2 JP S5938287B2 JP 13967479 A JP13967479 A JP 13967479A JP 13967479 A JP13967479 A JP 13967479A JP S5938287 B2 JPS5938287 B2 JP S5938287B2
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章也 柳島
雄二 下山
豈彦 増野
幸夫 井田
秀夫 角南
宗利 鈴木
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573Continuous furnaces for strip or wire with cooling

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複合組織鋼板の連続焼鈍方法および装置に係
り、特に、優れた材質の複合組織高張力冷延鋼板を得る
に好適な、鋼板をフェライト−オーステナイト2相域に
加熱して一部オーステナイト相を生成させ、このオース
テナイト相がマルテンサイトになるよう急冷して、フェ
ライトとマルテンサイトから成る複合組織鋼板を得る複
合組織鋼板の連続焼鈍方法および装置の改良に関する。
近年、自動車車体強度の向上、燃費節減あるいは排出ガ
ス規制に対処する装置のための車体重量増加を軽減する
などの目的で、高張力薄鋼板が注目されており、なかで
も、組織をフェライトとマルテンサイトの複合組織にす
ることによって、強度および延性を共に向上させた複合
組織鋼板が注目されている。
この複合組織鋼板は、鋼板をフェライト−オー・ステナ
イト2相域に加熱して一部オーステナイト相を生成させ
、このオーステナイト相がマルテンサイトになるように
急冷する連続焼鈍方法によって得られるが、この複合組
織鋼板の特性は、鋼中のマルテンサイト量によって変化
し、マルテンサイトの望ましい範囲が存在する。
このマルテンサイト量は、鋼中成分、特にオーステナイ
ト形成因子である、Mn、Or、Siなどの量、均熱温
度及び均熱温度からマルテンサイトが生成されるマルテ
ンサイト析出開始温度までの冷却速度により主に決定さ
れる。
従来、鋼中成分は、製鋼時の取鍋成分により調整するた
め、単一ロット内における鋼板長手方向のばらつきを調
整することは無視されており、又、均熱温度は、連続焼
鈍炉の均熱帯の炉内雰囲気ガス温度制御のため、その精
度が悪く、いずれにしても、鋼板長手方向或いは幅方向
におけるマルテンサイト量のばらつきによって生じる材
質のばらつきが大きく、これを解消することはできなか
った。
一力本発明に類似するものとして、特開昭49−114
518号に示される如く、熱間加工中又は終了後の被測
定物体表面の特定波長のX線又は透過能を持つ波を入射
させて、その回折波からフェライト又はオーステナイト
量を単独又は同時に測定するようにした熱間加工材変態
量測定方法及び装置、或いは、特開昭49−12085
4号(特公昭53−25309号)に示される如く、熱
間加工中の鋼材のフェライト又はオーステナイト量を単
独又は同時に測定する熱間加工材変態量測定装置を加工
ライン中に配置し、その測定結果に応じて、熱間加工工
程中の鋼材の変態量を任意に制御するようにした熱間加
工鋼材の加工工程中における変態量制御力法、或いは、
特開昭50−62805号に示される如く、連続焼鈍さ
れて連続的に製造される鋼板の表面に一定の入射角度で
X線を入射させ、その回折X線に応じて、鋼板の焼鈍ヒ
ートパターン(均熱時間、均熱温度)を制御し、絞り加
工性に優れた深絞り用冷延鋼板を得るよう(こした連続
焼鈍の焼鈍ヒートパターン制御装置も提案されているが
、これらはいずれも、本発明における如く、複合組織鋼
板を製造する目的で、連続焼鈍の急冷途中でオーステナ
イト量をはかり、これを鋼板冷却温度の制御に結びつけ
たものではなかった。
本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、所望の製品中マルテンサイト量即ち材質を有する複
合組織鋼板を確実に得ることができる複合組織鋼板の連
続焼鈍方法および装置を提供することを目的とする。
本発明は、鋼板をフェライト−オーステナイト2相域に
加熱して一部オーステナイト相を生成させ、このオース
テナイト相がマルテンサイトになるよう急冷して、フェ
ライトとマルテンサイトから成る複合組織鋼板を得る複
合組織鋼板の連続焼鈍方法において、急冷途中のマルテ
ンサイト析出開始温度直上で鋼板中のオーステナイト量
を測定し、該測定値に応じて、製品中のマルテンサイト
量が所定値となるよう、鋼板冷却速度を制御するように
して、前記目的を達成したものである。
又、鋼板を加熱帯及び均熱帯でフェライト−オーステナ
イト2相域に加熱して一部オーステナイト相を生成させ
、このオーステナイト相がマルテンサイトになるよう急
冷帯で急冷して、フェライトとマルテンサイトから成る
複合組織鋼板を得る複合組織鋼板の連続焼鈍装置におい
て、均熱帯に次ぐ急冷帯の途中に板温計及びオーステナ
イト量測定器を配設すると共に、前記板温計で検出され
る板温か、マルテンサイト析出開始温度直上となるよう
上流側の冷却装置を制御する冷却ガス圧力制御手段と、
前記オーステナイト量測定器で検出されるオーステナイ
ト量が、製品中のマルテンサイト量と対応する所定値さ
なるよう、鋼板搬送速度を調節して鋼板冷却速度を制御
する鋼板搬送速度制御手段とを設けて、前記目的を達成
したものである。
以下本発明の詳細な説明する。
前記した通り、複合組織鋼板の連続焼鈍において、複合
組織鋼板中のマルテンサイト量を左右する因子としては
、鋼中成分、均熱温度、均熱温度からマルテンサイト析
出開始温度までの冷却速度があるが、このうち鋼中成分
、均熱温度については、その鋼板内における制御或いは
精度の高い制御が困難である。
そこで、発明者等は、均熱温度からマルテンサイト析出
開始温度までの冷却速度に着目し、0.5%0−1.2
%Mn −0,5%Or鋼につきOCT曲線をシミュレ
ーション計算したところ、第1図に示す如くとなった。
図において、αはフェライト、Pはパーライト、Bはベ
ーナイト、α′はマルテンサイトをそれぞれ示すもので
ある。
図から明らかな如く、冷却速度が約り00℃/秒以上で
は、加熱時のオーステナイト相がそのままマルテンサイ
トになる。
冷却速度が200℃/秒以下になるき、冷却途中でオー
ステナイト相からフェライト、パーライト、ベーナイト
への分解が進行し、最終的に得られるマルテンサイト量
が減少する。
7〜3℃/秒の範囲の冷却速度以下では、オーステナイ
ト相の分解が高温域で終了し、マルテンサイトは得られ
ない。
従って、第2図に示す如く、冷却速度を制御してやれば
、最終的に得られるマルテンサイト量を制御することが
できる。
なお、この冷却速度を適切に制御するために、マルテン
サイト量を直接検出することも考えられるが、マルテン
サイト変態後のマルテンサイト量をX線回折法を用いて
測定することは、フェライト相とマルテンサイト相の格
子定数が近い値のため、非常に困難である。
従って、本発明においては、マルテンサイト変態をおこ
す直上の温度(例えば0.5%C−1,2%Mn −0
,5%Or鋼では300℃付近)における鋼中のオース
テナイト量をX線回折法を用いて測定することにより、
冷却完了後のマルテンサイト量を知るようにしている。
以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
本実施例は第3図に示すような、ペイオフリール10、
溶接機12、鋼帯洗浄装置14、プライドルロール16
、入側ルーパ18、プライドルロール20、テンション
デバイス22、加熱帯24、均熱帯26、ガスジェット
式の急冷帯28、過時効帯30、冷却帯32、プライド
ルロール34、出側ルーパ36、プライドルロール38
、シャー40、テンションリール42、から成る、鋼帯
8の連続焼鈍ラインに本発明を適用したもので、第4図
に示す如く、均熱帯26に次ぐ急速冷却帯28の冷却装
置50,52の途中に板温計54及びオーステナイト量
測定器56を設け、前記板温計54で検出される板温か
、マルテンサイト析出開始温度直上きなるよう上流側の
冷却装置50を制御すると共に、前記オーステナイト量
測定器56で検出されるオーステナイト量が、製品中の
マルテンサイト量と対応する所定値となるよう、鋼板搬
送速度を調節して鋼板冷却速度を制御する計算機58を
設けたものである。
図(こおいて、60は、冷却装置50に供給される冷却
ガスの量を調節するための流量制御弁、62は、同じく
圧力計、64は、同じく圧力調節器、66は、冷却装置
52に供給される冷却ガスの量を調節するための流量制
御弁、68は、同じく圧力計、70は、同じく圧力調節
器、72はハースロール、74は、該ハースロールT2
を回転駆動するモータ、76は、該モータ74の回転速
度を制御する自動速度調節器である。
前記冷却装置50,52としては、例えば、鋼帯8と対
向して設けられたノズル78を多数有するプレナムチャ
ンバが用いられている。
このプレムチャンバのノズル78より噴出されたHNX
ガス等の冷却ガスは、回収され、水冷クーラ等により再
び冷却され、循環ファンによりプレナムチャンバに循環
供給するようにされている。
前記板温計54としては、例えば、放射温度計を用いる
ことができる。
前記オーステナイト量測定器56としては、例えば、第
5図に示す如く、Crターゲットを有するX線管86と
、スリット88を介して該X線管86より射出され、銅
帯8表面で回折されたX線を、スリット90を介して検
出するシンチレーションカウンタ92を有するX線回折
装置を用いることができる。
このオーステナイト量測定器56は、冷却装置50の能
力から算定して、急冷途中のマルテンサイト析出開始温
度直上と考えられる位置に、冷却ケース等に収納された
状態で、測定面のみ銅帯面に対して窓を開けた状態で配
設されている。
このX線回折装置における鋼中のオーステナイト量γと
X線の回折強度工γの関係を第6図に示す。
以下作用を説明する。
X線回折装置からなるオーステナイト量測定量56で、
鋼中オーステナイト量を測定するためには、オーステナ
イト量測定器56配設位置の鋼帯温度がマルテンサイト
析出開始温度直上である必要がある。
従って、計算機58は、板温計54で検出される銅帯温
度が、マルテンサイト変態点(以下M3点と称する)以
上のMS+β℃となるよう、圧力調節器64、流量制御
弁60により、冷却装置50に供給される冷却ガスの量
(圧力)を制御する。
一方、このマルテンサイト析出開始温度直上におけるオ
ーステナイト量が製品中のマルテンサイト量に対応する
所定値となるように制御する必要がある。
従って、オーステナイトニ四定器56で測定されるオー
ステナイト量が、−機58に設定されている設定値、例
えば5%と一致するよう、計算機゛58は自動速度調節
器76を介してモータ74の回転速度を制御し、鋼帯8
の搬送速度を調節する。
即ち、鋼帯8の冷却速度OR(’C/秒)は、冷却装置
50の入口板温をT8□(℃)、オーステナイト量測定
器56配設位置の板温(MS点の直上温度M8+β)を
T8X(℃)、急冷帯28の出口板温をT8o(℃)、
冷却装置50人側から急冷帯出口までの冷却ゾーン長さ
をL (m)、搬送速度V(m7秒)とすると、次式で
示す如くなる。
従って、搬送速度■を変更することにより、冷却速度C
Rが変更される。
この搬送速度Vの制御量△Vは、冷却速度CRの制御量
△CRとの関係で決めることができる。
例えば、0.5%C−12%Mn −0,5%Or鋼で
、T =780℃、Ts。
I =280℃、L=25mの時、0R=20XVとなるた
め、△C!R=20X△■となり、△0R=2℃/秒と
すると、△V−0,1m/秒となる。
このときにおいて、搬送速度Vを変更すると、板温T
が(M8+β)℃からずれるため、冷却装置X 50を制御して(M8+β)℃に戻す。
同様にして冷却装置52も制御し、T8oが、外部搬出
に適した、例えば100℃程度となるようにする。
実際には、△■は0.1m/秒程度で段階的に変化して
、板温計54による冷却制御を行ない、オーステナイト
量測定器56でオーステナイト量を測定するパターンを
繰り返す。
この時の制御状態を第7図に示す。
なお前記実施例においては、専ら、長さ方向のマルテン
サイト量分布を均一にし、長さ方向の材質を均一にする
ようにしていたが、本発明の適用範囲はこれに限定され
ず、オーステナイト量測定器を板幅方向にも複数個設け
、板幅方向の冷却速度を制御することにより板幅方向の
マルテンサイト量分布を均−Qこすることも可能である
この場合には、例えば中央のオーステナイト量測定器を
基準とし、板幅方向に設置した各オーステナイト量測定
器の測定値と基準値との差に応じて、前記と同様に冷却
速度を制御することによって基準値との差を零とするよ
うに板幅方向の冷却制御を行なえばよい。
以上説明した通り、本発明によれば、マルテンサイト変
態点直上の温度域でマルテンサイトに変態するオーステ
ナイトを定量し、その値を応答性の早い冷却速度にフィ
ードバックしてマルテンサイト量を制御するようにして
いるので、複合組織鋼板内におけるマルテンサイト量の
長手方向分布を均一にでき、従って、均一な長手方向材
質を有する複合組織鋼板を確実に得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、複合組織鋼板のCOT曲線の一例を示す線図
、第2図は、同じく複合組織鋼板における冷却速度とマ
ルテンサイト量の関係を示す線図、第3図は、本発明が
適用される連続焼鈍ラインの一例を示す工程図、第4図
は、本発明に係る複合組織鋼板の連続焼鈍装置の実施例
を示す一部ブロック線図を含む断面図、第5図は、前記
実施例におけるオーステナイト量測定器の一例を示す断
面図、第6図は、前記オーステナイト量測定器における
鋼中のオーステナイト量とX線の回折強度の関係を示す
線図、第7図は、前記実施例の制御状態を示す流れ図で
ある。 8・・・・・・鋼帯、24・・・・・・加熱帯、26・
・・・・・均熱帯、28・・・・−・急冷帯、50,5
2・・・・・・冷却装置、54・・・・・・板温計、5
6・・・・・・オーステナイト量測定器、58・・・・
・・計算機、60,66・・・・・・流量制御弁、62
.68・・・・・・圧力計、64,70・・・・・・圧
力調節器、72・・・・・・ハースロール、74・・・
・・・モータ、76・・・・・1動速度調節器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 鋼板をフェライト−オーステナイト2相域に加熱し
    て一部オーステナイト相を生成させ、このオーステナイ
    ト相がマルテンサイトになるよう急79、 l、て、フ
    ェライトとマルテンサイトから成る複合組織鋼板を得る
    複合組織鋼板の連続焼鈍方法において、急冷途中のマル
    テンサイト析出開始温度直上で鋼板中のオーステナイト
    量を測定し、該測定値に応じて、製品中のマルテンサイ
    ト量が所定値となるよう、鋼板冷却速度を制御するよう
    にしたことを特徴とする複合組織鋼板の連続焼鈍方法。 2 鋼板を加熱帯及び均熱帯でフェライト−オーステナ
    イト2相域に加熱して−・部オーステナイト相を生成さ
    せ、このオーステナイト相がマルテンサイトになるよう
    急冷帯で急冷して、フェライトとマルテンサイトから成
    る複合組織鋼板を得る複合組織鋼板の連続焼鈍装置にお
    いて、均熱帯に次ぐ急冷帯の途中に板温計及びオーステ
    ナイト量測定器を配設すると共に、前記板温計で検出さ
    れる板温か、マルテンサイト析出開始温度直上となるよ
    う上流側の冷却装置を制御する冷却ガス圧力制御手段と
    、前記オーステナイト量測定器で検出されるオーステナ
    イト量が、製品中のマルテンサイト量と対応する所定値
    上なるよう、鋼板搬送速度を調節して鋼板冷却速度を制
    御する鋼板搬送速度制御手段とを設けたことを特徴とす
    る複合組織鋼板の連続焼鈍装置。
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