JPS5944367B2 - 水焼入連続焼鈍法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、鋼帯の送り速度、水焼入終点温度及び焼入
水の水温を制御し、良好な形状の水焼入鋼帯を得ること
により水焼入連続焼鈍法のエネルギー消費量及び設備費
を大巾に低減させることを目的とする水焼入連続焼鈍法
に関するものである。

従来、水焼入連続焼鈍は、冷間圧延された低炭素鋼帯コ
イルを巻戻し、６５０〜９００℃に加熱後、約１分間均
熱し、５５０〜７００℃に雰囲気ガスのガスジェットに
より、冷却速度１０〜３００Ｃ／秒で冷却した後、水温
７０℃以下の噴流水により焼入れを行なうことにより水
温まで冷却し、この後、３５０〜５００℃に再加熱し、
この温度範囲で１〜５分過時効処理を行ない、次いで、
雰囲気ガスのガスジェットにより１００℃以下に冷却す
ることにより行なっていた。

ところが、上記従来の水焼入連続焼鈍法は、水温７０℃
以下の噴流水中で冷却を行なうため鋼帯温度が水温近く
まで冷却される。

従って、過時効処理のための再加熱が必要となるのであ
る。

これは余計なエネルギーを必要とするばかりでなく、当
然再加熱のための再加熱炉が必要となり設備費が高くな
る。

しかも、水焼入れにより鋼帯の形状が悪化する。

また、Ｑ、 ２５ ｔｒａｙ厚のブリキ用原板を製造す
る際、連続焼鈍ラインの炉長の短縮を目的として、気体
冷却の代りに沸騰水中での冷却が提案されており、この
ときの過時効処理の効果も記載されているが、ブリキの
場合には硬度低下を目的としているので過時効処理時間
は２０秒前後である。

本願発明者等は、上記従来の水焼入連続焼鈍法の有する
再加熱の必要性の除去及び鋼帯形状を良好にすべく種々
研究を重ねた結果、以下の如き知見を得た。

すなわち、鋼帯を焼入れする場合、焼入れた瞬間は鋼帯
全表面が蒸気膜で覆われる。

この状態は、銅帯が約２３０℃に冷却されるまで続く。

（この状態を膜沸騰状態と称す）そして、次の瞬間、鋼
帯面を覆っていた蒸気膜が消滅し、冷却が急速に進む。

（この状態を核沸騰状態と称す）水焼入れにより鋼帯の
形状が悪化し、凹凸状になるのは、前記蒸気膜の消滅が
不均一に起るからである。

すなわち、前記膜沸騰状態から核沸騰状態への遷移が不
均一になり、銅帯温度が不均一になるからである。

所謂熱歪が生ずるからである。従って、膜沸騰状態が核
沸騰状態へ遷移する以前に鋼帯を冷却水中から取出せば
、鋼帯内申方向の温度の不均一が１００℃以下になり、
良好な形状の銅帯が得られ、しかも、鋼帯の温度は高い
ので再加熱の必要はなくなる。

ここで注意すべきことは、この発明は製品として満足す
る焼入れ鋼帯形状を得杖た吟には、２３０℃以上で冷却
を停止しなければり計、これにより過時効処理温度が決
まるのに対して、従来のブリキ製造の場合には、焼入れ
鋼帯形状に関しては一切触れていないことである。

この発明は、上記知見に基づきなされたものであって、 水焼入連続焼鈍法において、低炭素冷延鋼帯の走行速度
を６０〜５００ｍ／分とし、前記鋼帯を再結晶温度以上
に加熱し、均熱し、次いで、５５０〜７００°Ｃの温度
まで冷却し、次いで、このようにして冷却した前記鋼帯
を４０〜１００℃の温水中で、前記鋼帯の急冷終点温度
が２３０〜５００℃となるように焼入れ、次いで、この
ようにして焼入れ処理を施した前記鋼帯に、前記２３０
〜５００℃の温度範囲で０．５〜５分間の過時効処理を
施し、つづいて室温近傍まで冷却することに特徴を有す
る。

この発明において、銅帯の走行速度（ライン速度）を６
０〜５００ ｍ７分の範囲としたのは、６０ｍ／分未満
では、焼入れの際、温水中での鋼帯長を短かくしなけれ
ばならないので膜沸騰中に鋼帯を温水中から出すことが
物理的に不可能となる。

一方、５００ｍ／分を越えると膜沸騰状態から核沸騰状
態に遷移する遷移温度が高くなる（約４００°Ｃ以上）
ので膜沸騰中に銅帯を温水中から出すことが原理的に不
可能になる。

従って、この発明においては銅帯の走行速度を６０〜５
００ｍ／分の範囲に限定したのである。

次に、銅帯の冷却開始温度を５５０〜７００°Ｃの範囲
に限定した理由は、冷却開始温度が５５０℃未満では、
製品の全伸びの時効劣化量が増加し、一方、冷却開始温
度が７００℃を越えると、製品の全伸び自体が低下する
からである。

次に、所定の温度に加熱、均熱した後、５５０〜７００
℃の範囲の冷却開始温度まで冷却した銅帯を温水中に入
れて焼入れる際、前記温水の温度を４０〜１００℃にし
た理由は、４０℃未満では前記遷移温度が４００°Ｃ以
上になり膜沸騰中に鋼帯を温水中から出すことが不可能
になるからであり、一方、１００℃を越える温度に維持
するのは、通常の加熱方法では困難であるからである。

この発明は、絞り用鋼板を対象としているが、ブリキ用
原板と異なる点は、ブリキ用原板の軟質化は、硬度の低
下が主目的であるのに対して、絞り用鋼板は、抗時効性
が非常に重要な点であることである。

ここで、過時効処理時間は抗時効性の面から決められて
いる。

９００ｍｍ巾の深絞り用低炭素冷圧鋼帯を７１０℃で再
結晶処理した後、９０℃の温水中で冷却し、４００℃で
急冷を停止した状態で過時効処理を行なった。

このときの鋼帯の材質結果を第６図に示す。

抗時効性のパラメーターとしては、自然時効前後におけ
る全伸びの劣化量によった。

第６図には過時効処理時間に対する全伸びの劣化量を示
す。

自然時効は、３８℃×３０日とした。

これによると過時効処理時間は０．５分以上必要であり
、のぞましくは１分以上必要であることがわかる。

以下、前記５５０〜７００℃の範囲の冷却開始温度から
鋼帯を温水中に入れて所定の急冷終点温度にまで冷却制
御する方法について説明する。

すなわち、この冷却制御本法は、タンク内の温水量と温
水温度によって制御するもので、具体的には新水量（新
たにタンク内に流入する水量）と出水量（タンクから流
出する水量）とを夫々ポンプにより調節し、タンク内水
量と温水温度を調節するものである。

上記制御方法の一例を図面を参照して説明する。

第１図には、鋼帯の急冷終点温度制御装置の概略図が示
されている。

鋼帯１は、図中矢印で示される方向に進行して、タンク
２内の温水中に入り、ここで焼入れされる。

焼入れ後の鋼帯１はタンク出側に設置された温度計３に
よりその温度が測定される。

この測定温度結果は制御装置４にフィードバックされる
。

一方、タンク２内の温水温度は、タンク２内に設置され
た温度計５により測定され、この測定温度結果は前記制
御装置４に入力される。

そして、前記制御装置４で、前記鋼帯１の温度測定結果
とタンク２内の温水温度結果とが比較され、前記鋼帯１
の測定温度が所定の温度、すなわち、所定の急冷終点温
度になるように、タンク２内に冷却水を流入させるポン
プ６及びタンク２外に温水を流出させるポンプ７を適宜
作動制御するよう；こなっている。

更に具体的に説明するならば、ある時刻ｔにおけるタン
ク２内の温水量をＷ（ｔ）、流入側ポンプ６から流入さ
せる単位時間当りの水量をＷｌ、流出側ポンプ７から流
出させる単位時間当りの水量伽１２とすると、Δを時間
後のタンク２内の水量Ｗ（を十Δｔ）は、次式で表わさ
れる。

すなわち、一方、ある時刻ｔにおけるタンク２内の温水
の温度をＴとし、ｔ＋Δを時間における水温をＴ十ΔＴ
とすると、鋼帯１の冷却熱量は次式で表わされる。

すなわち、尚、上記（２）式において、 Ｃ（Ｔ′ｌ ：水温がＴ’Ｃの時の水の比熱、Ｑ
ｓｔｅｅｌ（ｔ） ：時刻ｔにおける鋼帯からの入熱量
、Ｑｏｕｔ（ｔ） ：時刻ｔにおける熱損失量である
。

従って、所定の急冷終点温度を得るための水量Ｗ及び水
温Ｔにすべく、上記（１） 、 （２）式に基づき、ｗ
ｌ及びｗ２を調節すれば、所定の急冷終点温度に鋼帯を
冷却することができることになる。

尚、鋼帯を温水中に焼入れだ場合、温水温度により冷却
速度が異なるが、第１表には、厚さ０．８朋の銅帯でラ
イン速度が１５０ｍ／分の場合の温水温度を変化させた
ときの鋼帯冷却速度が示されている。

第２表には、急冷開始温度を７００℃とし、急冷終点温
度を４００℃とした場合の冷却に必要な時間が示されて
いる。

一方、ライン速度を変えた場合には冷却ゾーンの長さを
変化させなければならない。

例えば、浸漬冷却の場合にはタンク内温水の液面コント
ロールが必要となる。

第３表には、０，６朋の厚さの銅帯においてライン速度
を変えた場合の冷却ゾーンの長さくｍ）が示されている
。

次に、上記鋼帯の急冷終点温度を２３０〜５００℃とし
た理由は、２３０℃未満では膜沸騰は起らないからであ
り、４９０℃を越えると過時効処理の効果がみとめられ
ないからである。

尚、急冷終点温度は、作業形状の安定性の点から云って
４０５℃以上が好ましい。

この発明の焼鈍法において行なう過時効処理は、通常の
条件で行ない、最終冷却は、雰囲気ガスをガスクーラー
で冷却し、鋼帯に吹付けることにより行なう。

これは、途中の温度まで上記ガスジェット冷却を行ない
、次いで水冷する方法をとっても良い。

そして、急冷時に鋼帯表面に発生した酸化膜を酸洗法に
より除去する。

次に、この発明の実施例について説明する。

実症例 １ 板厚Ｑ、 ４ ｍｔｔｔ、板巾２００ｍ１１Ｌの鋼帯を
連続的に７００℃より所定の速度で８０℃の温水中に浸
漬し、４２０℃まで冷却された段階で温水タンクから出
し、鋼帯巾中央部鋼帯長手方向の形状指標を測定し、鋼
帯走行速度との関係を調べた。

尚、形状指標とは次式で定義されるものである。

但し、上式において、ａｎ−ａｏ＝約１０００ｍｍであ
る。

上式において、ａｉは第２図に示されるように鋼帯長手
方向に測った座標、ｂｉは定盤からの変位である。

形状指標の物理的意味は、約１００゜ｎ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、平坦
な場合の板の長さの差である。

製品品質上問題がないためには、形状指標が１００μ以
下の必要がある。

第３図には、上記実施例１における鋼帯速度と形状指標
との関係が示されている。

第３図から明らかなように、鋼帯速度が６０〜５００ｍ
／分の範囲では、形状指標が１００μ以下の良好な形状
の鋼帯が得られることがわかる。

一方、鋼帯速度が６０ｍ／分未満では機械的制約により
タンク出側の銅帯温度が２３０℃以下になり形状が悪化
している。

５００ｍ／分を越えた場合は膜沸騰状態から核沸騰状態
への遷移温度が４４０℃以上になりやはり形状が悪化し
ている。

実施例 ２ 板厚Ｑ、 ３ ｍｍ、板巾２００ ｍｍの鋼帯を連続的
に１５０ｍ／分の速度で、７００℃より所定水温の温水
タンクに浸漬し、４２０℃まで冷却が進行した段階で銅
帯をタンク外に出し、実症例１と同じ方法で水温と形状
指標との関係を調べた。

この結果が第４図に示されている。

第４図から明らかなように、水温が４０℃以上で良好な
形状の銅帯が得られ、特に、水温７０〜１００℃の範囲
で良好な形状の鋼板が得られることがわかる。

一方、水温が４０℃未満では形状が悪化しているが、こ
れは、遷移温度が４００℃以上になるためである。

実施例 ３ 板厚０．６ ＭＡＩＬ、板巾２００ ａｍの鋼帯を連続
的に７０ｍ／分の速度で、７２０℃より８０°Ｃの温水
中に浸漬し、所定の温度まで冷却されたところで温水タ
ンクから出し、実施例１と同じ方法で急冷終点温度と形
状指標との関係を調べた。

この結果が第５図に示されている。

図から明らかなように、急冷終点温度が２３０°Ｃ以上
で良好な形状の銅帯が得られることがわかるが、４０５
℃以上で形状が特に優れている。

以上説明したように、この発明によれば、鋼帯の送り速
度、水焼入終点温度、焼入水の水温を制御することによ
って、水焼入連続焼鈍法のエネルギー消費量及び設備費
を大巾に低減することができ、しかも形状の良好な鋼帯
・を得ることができ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、鋼帯の急冷終点温度制御装置の概略図、第２
図は、形状指標におけるａｉとｂｉを示す図、第３図は
、銅帯速度と形状指標との関係を示す図、第４図は、水
温と形状指標との関係を示す図であり、第５図は、急冷
終点温度と形状指標との関係を示す図、第６図は、過時
効処理時間と全伸びの時効劣化量との関係を示す図であ
る。 図面において、１・・・・・・鋼帯、２・・−・・タン
ク、３・・・・・・温度計、４・・・・・・制御装置、
５・・・・・・温度計、６・・・・・・流入側ポンプ、
７・・・・・・流出側ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水焼入連続焼鈍法において、低炭素冷延鋼帯の走行
   速度を６０〜５００ｍ／分とし、前記鋼帯を再結晶温度
   以上に加熱し、均熱し、次いで、５５０〜７００℃の温
   度まで冷却し、次いで、このようにして冷却した前記鋼
   帯を４０〜１００°Ｃの温水中で、前記鋼帯の急冷終点
   温度が２３０〜５００℃となるように焼入れ、次いで、
   このようにして焼入れ処理を怖じた前記鋼帯に、前記２
   ３０〜５００℃の温度範囲で０．５〜５分間の過時効処
   理を怖し、つづいて室温近傍まで冷却することを特徴と
   する水焼入連続焼鈍法。