JPS60145327A - 冷延鋼板の連続焼鈍方法および設備 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は冷延鋼帯の連続焼鈍方法とその設備、特に焼鈍
時間及びラインを極力短かく出来る連続焼鈍方法および
連続焼鈍設備に関するものである。

（従来技術） 近年、冷延鋼帯を製造する方法として、今まで非能率な
バッチ式焼鈍法に代り、連続焼鈍方法が実用化されつつ
ある。この連続焼鈍設備の概要を第１図に示すが、ペイ
オフリール１から巻戻された鋼帯Ｓは、溶接機２及び洗
浄袋＃３を経て入側ルーパ４にて調整されてから、炉体
部へと導入される。この炉体部は順次加熱帯６．均熱帯
７．−軟冷却帯８．過時効帯１０および二次冷却帯１１
とから構成され、その出側には水封装置１２が設けられ
ている。炉体部を経て焼鈍された鋼帯Ｓは出側ルーパ１
３．調質圧延機＋４．検査精整部１５を経て捲取機１７
にて巻取られる。１６は剪断機である。

上記の設備において炉体部に入った鋼帯Ｓは、ラジアン
トチューブの如き間接日用加熱手段を設けた加熱帯６に
て加熱された後、均熱帯７（ラジアントチューブもしく
は電気ヒータが設けられている）にて一定温度・一定時
間保持されてから、−軟冷却帯８にて過時効相当温度ま
で急冷され、次いで過時効帯１０および二次冷却帯１１
を経て炉体部から引き出Ｓれる。この連続焼鈍設備にお
いては、−軟冷却帯の冷却方式について従来から種々丁
失されており、現在ではガスジェット冷却、水焼入れ冷
却および気水冷却方式が主として採用されている。

第２図の鎖線すはガスジェット冷却方式の−・軟冷却帯
を有する連続焼鈍設備にて加工用鋼板を焼鈍した場合の
焼鈍サイクルを示し、第３図の鎖線すは同じ冷却方式に
て高張力冷延鋼板の焼鈍サイクルを示している。

［−述した従来の冷却方式には下記のような利点および
問題点が見られる。

■まず、ガスジェット冷却方式では、その低い冷却速度
（１０°Ｃ／５ｅｃ）であることから、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
制御が比較的容易なため、過時効帯の前に再加熱帯を置
く必要がなく、設備費とエネルギーコストが易いという
利点があるが　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板（特に二相組織型）の製造に
際しては、素材の合金量を高くしなければならずコスト
の増大を招く問題がある。又、低い冷却速度のため全体
の焼鈍サイクルが必然的に長くなり、生産性の面での不
利益が大きい。

■次の水焼入れ冷却方式では、その冷却速度が１０００
℃／ｓｅｅ以上のオーダーが期待でき、高張力冷延鋼板
の製造に際し低い合金素材を使用できる利点がある一方
で、その早過ぎる冷却速度のため、終点温度制御が困難
であって、再加熱が不可欠であり設備費およびエネルギ
ーコストがかさむ。しかもこの再加熱は結晶粒内に微細
な炭化物を分布させ、その加工性（特に延性）を劣化さ
せる傾向にある。

■更に、最近用いられだした気水冷却方式では。

その冷却速度は　＋００−２００°Ｃ／ｓｅｃ、程度で
あり、高張力冷延鋼板の製造も低い合金素材で足り、又
終点温度制御も容易で再加熱が必要でない一方、水を冷
奴として用いるため、鋼板表面が酸化し、その酸化膜除
去用として酸洗等の処理が必要となってくる。

■又、いずれの冷却方式の場合も、冷却帯から出てくる
排エネルギーは直接銅帯の加熱には利用できず、わずか
に温水として利用する程度となっている。

（発明の目的） 本発明は上記した従来の連続焼鈍方法及び設備、特に−
軟冷却帯の問題点を解決し、高い冷却速度でありながら
精度の良い終点温度制御が可能であり、しかも全体の焼
鈍サイクルを従来のそれより短縮し得ると共に、大幅な
省エネルギーを計ることが出来る連続焼鈍方法及びこの
方法を効果的に達成するための連続焼鈍設備を提供する
ことを目的とする。

（発明の構成・作用） このような目的を奏するための本発明の焼鈍方法は、冷
延鋼帯を加熱、均熱、−軟冷却、過時効、二次冷却の各
帯域を順次連続的に通過させて焼鈍するに際し、前記加
熱帯域に入る前の銅帯を溶融媒体槽内に浸漬通過して予
熱し、該予熱銅帯を加熱帯として構成された溶融媒体槽
内に浸漬加熱して、均熱温度となし、次いで、該均熱後
の鋼板を徐冷して次の一次冷却帯への入熱を規制する温
度制御を行った後、前記予熱時に使用した溶融媒体と共
通の溶融媒体に浸漬して過時効温度まで一次冷却するこ
とを構成上の特徴としている。

又、Ｉ＝記方法を実施するための本発明の焼鈍設備は、
加熱帯、均熱帯、−次冷却帯、過時効帯。

二次冷却帯よりなる冷延鋼板の連続焼鈍設備において、
前記加熱帯を溶融媒体槽よりなる第１加熱槽と第２加熱
槽にて構成すると共に、前記−次冷却帯を、前記第１加
熱槽との溶融媒体を共通して使用する溶融媒体槽にて構
成し、さらに前記均熱帯の後部に徐冷帯を配置したこと
を特徴とする。

本発明の連続焼鈍方法においては銅帯を７００〜８００
　’Ｏの温度に加熱するにあたり、二つの溶融媒体槽に
銅帯を浸漬通過させて段素的に目標温度に加熱すると共
に、均熱後一定温度まで徐冷してから再度前記と同様の
溶融媒体槽を浸漬通過Ｓせて銅帯を急冷（−次冷却）し
、過時効相当温度にて次の過時効帯へ送ることを特色と
している。

このように銅帯の加熱又は冷却に溶融媒体槽を利用した
のは、該溶融媒体と銅帯との間の熱伝達係数が大きく、
昇温速度又は冷却速度が高位になるにもかかわらず、−
次冷却の際重要な終点温度制御を精度よく行えると同時
に、加熱および冷却の両方に用いるため、両者を関連せ
しめて熱的なバランスをとり易いという理由による。

また、本発明では従来のラジアントチューブ式加熱帯に
代えて溶融媒体槽を採用している。ラジアントチューブ
加熱による炉温は９３０℃近傍になり、ライン停止時バ
ーナを止めてもチューブ側の板温か７００〜８００°Ｃ
に一旧昇し、板が破断するおそれがある。これに対し溶
融媒体槽での加熱であると、ラインがスト２プしても板
は浴温以」二にならないので、ヒートバックルが生じな
い。また、溶融媒体槽の場合は、炉入側・出側に張力調
整上のルーパが若干あればよく、ラジアントチューブ加
熱のようにライン停止時の板を搬送する大きなルーバが
必要なく、設備的に安価である。

本発明において用いる溶融媒体としては、その融点やコ
スト、さらには銅帯と溶融媒体の間でぬれあるいは合金
化が生じないこと、等を考慮して決めればよいが、たと
えばｐｂ（融点３２７°Ｏ）、Ｂｉ（融点２７１°Ｃ）
あるいはＰｂ−Ｂｉ（共融点　１２５℃）等の溶融金属
浴、あるいは各種溶融塩が挙げられる。

以下本発明を図面に示す焼鈍設備の実施例に基いて詳細
に説明する。

第４図は本発明に係る連続焼鈍設備のライン構成の一例
を示すもので、ペイオフリールｌから炉体部前までの入
側設備およびルーバ１３以降の出側設備は、第１図の従
来設備と同様であり、同一の符号を付しその説明は省略
する。第４図における炉体部において、まず加熱帯６の
前半部後半部を、夫々溶融媒体（たとえば溶融ｐｂ浴の
如きもの、以下溶融金属とする）を入れた槽からなる第
１加熱槽５および第２加熱槽６ａにて構成する。第１加
熱槽５は銅帯の予熱用としての機能をもち、その溶融金
属浴内に鋼帯Ｓを浸漬通過させることによって一定温度
、すなわち過時効相当温度（４００°Ｃ程度）まで加熱
する。

次の第２加熱槽８ａは第１加熱槽５にて予熱された鋼帯
Ｓを引き続き目標温度（７００〜　８００°Ｃ）にまで
加熱するもので、数種には溶融金属を加熱するための加
熱器５０が連設されている。加熱器５０は温度管理の容
易なものであれば何でもよい。なお、均熱帯７には通常
のラジアントチューブが配置されている。

第６図にこの第２加熱槽６ｄおよび加熱器５０の・詳細
を示している。加熱槽６ａにはポンプ５１を介設した排
出配管５２と供給配管５３が接続され、これら配管５２
．５３の他方には加熱器のヒータ５４部分が連結されて
いる。ヒータ５４にはバーナ５５が設けられ、管内の溶
融金属を加熱するようになっている。燃焼ガスは熱交換
器５Ｂを経て大気へ排出される。また、加熱槽８ａの浴
温は測温計５７によって計測され、制御部５８へ送られ
るが、制御部５８においては設定浴温と比較し、その差
によってバーナ５５に接続するエアー供給管５８の調節
弁６０および燃料供給管６１の調節弁６２へ指令を出し
、夫々の流量を調整してバーナ燃焼能力を変化させ、常
に適温を維持するようにしている。

また、均熱帯７の出側には徐冷帯８ａが設けられ、該徐
冷帯８ａにより次の一次冷却帯への入熱を規制する温度
制御を行なうが、灼熱温度か高い場合においても一次冷
却開始点を常に一定にする働きをもつ。均熱温度が低い
ときには、この徐冷帯は均熱帯は均熱帯の延長となる。

この徐冷帯８ａの構成は第７図１２示すように、ガスジ
ェット冷却部２１およびラジアントチューブ２２を炉内
に設置し、これら冷却部２１およびラジアントチューブ
２２ノいずれかの選択、あるいは冷却能もしくは加熱能
の調整を、徐冷部８ａ出側の鋼帯Ｓの温度に応じて適Ｗ
に行わせるようにしている。２３１チ板温検出計、２４
は該検出計２３からの温度を設定値と比較し、必要な指
令を冷却動作部２５あるいはラジアントチューブ動作部
２６へ出すための制御部である。

この徐冷帯８ａを設けた理由をさらに説明する。

均熱温度は鋼板の品種によって７００〜８５０°Ｃの間
で変動するが、仮りに高温から急冷（−次冷却）すると
炭化物が微細に析出し製品の延性を損なうこと（加工用
鋼板）、高温部を徐冷すると合金成１ 分がオーステナイト相に濃縮し、冷却時のマルテンサイ
ト生成を助け、素材合金所要量を減らし、又フェライト
相を純化させて製品の延性を向−トさせること（高張力
鋼板）という冶金上の観点、及び高１品時は銅帯が軟か
いので急冷により変形を起し易く、平坦な形状の銅帯を
肖るには高温域を徐冷することか望ましい、という形状
的な観点から、徐冷帯により次の溶融金属槽（−次冷却
）による急冷開始点を約７００°Ｃ又はそれ以下にとど
めるべきである。なお、この徐冷帯おけるｗＩ椴の冷却
速度は約２０°Ｃ／秒以下とすることが望ましい。

一方、−次冷却においては、その終点銅帯温度が過時効
温度（４００°Ｃ）に等しくなるように一定に制御する
。所謂終点制御が原則である。本発明の場合これは溶融
金属浴の温度を４００°Ｃ一定に保つことに他ならない
。そのため銅帯のサイズ、速度によらず、浴温を一定（
４００°Ｃ）に保持するには、溶融金属による冷却開始
板温を一定にする必要がある。この点も徐冷帯を設けた
理由である。

さらに、第４図の例では徐冷帯８ａの出側に一次２ 冷却帯として第３の溶融金属槽９を連通せしめている。

該第３の溶融金属槽９は、前記予熱帯の溶融金属槽５と
全く同一の構造１組成およびほぼ同一の温度であり、ポ
ンプ１８．１９を介設した配管２？、　２８によって連
絡され、溶融金属の循環系を形成している。これら２つ
の溶融金属槽５，９の具体例およびをの循環態様を第８
図に示す。

第８図に示す如く、溶融金属Ｍを収容した槽５又は９は
、鋼帯入側部および出側部に区分され、鋼帯ＳはＵ字状
に送給され溶融金属中を浸漬通過する。各種の底部には
浴温を全体にわたって均一にするため攪拌機３０が備え
られている。予熱帯の槽５は低温の鋼帯Ｓが浸漬するた
め温度が低下し、逆に一次冷却帯の槽９は高温の銅帯か
らの列により昇温することから、配管２７．２８により
検量で相互に溶融金属が送給出来るようにしている。

溶融金属槽５，９の温度を常に一定に維持（特に槽９の
温度）することが重要であるため、図示の如く各種の入
側および出側の浴温を測温し、これらの測温値を制御部
２９で演算比較し、各ポンプ１８、１９の駆動部へ指令
を出して浴温をコンＩ・ロールすることが好ましい。制
御部２９には銅帯の巾。

厚み、速度等の情報が予め入力されている。図示の場合
塔槽における浴の流れが鋼帯Ｓの進行に対し対向流にな
るように、循環用配管を接続すれば、加熱又は冷却の効
率を高めることが出来る（この場合攪拌しない）。

なお、溶融金属としてｐｂを用いる場合、　４００　’
ｃを超えるとｐｂのヒユームが発生し易くなるため、第
７図に示すヒユーム対策を採用することが望まれる。図
示するように溶融金属槽９の浴面上部に、上方するヒユ
ームを冷却して固化し再び浴内へ落下させるためのウォ
ータージャケット３１が設置され該ジャケット３１の上
方にはスロート部３２が設けられ、これにより銅帯の入
側、出側は−・種の閉鎖空間を形成する。この空間には
吸引配管３３が接続され、含ヒユームガスを吸引してク
ーラ３４゜フィルタ３５．ブロワ３６を通し、槽９に隣
接する徐冷帯８ａ、過時効帯１ｏに清浄な状態で戻して
いる。

このためスロート部３２にて浴面側へガスが吹き込むの
でヒユームが漏洩することがない。なお、槽重後の室へ
ガスを戻す場合、槽内および前後室内の炉圧をｉｌ！Ｉ
定し、これをアジャスタ３７へ送って圧力状況を判断し
、適正なガス吹込量指令をダンパ３８に送りガス量を調
節している。勿論、ヒユームシール対策については図示
の例に限ることなく、他の適宜の構造のものを採用する
ことが出来る。

第１０図は最終冷却帯に付加した簡易洗浄装置の一例で
あり、スプレー３９およびブラシスクラバー４０にて銅
帯Ｓ表面に付着した微粒子を落とし、又第２のスプレー
４１にて水封槽４２から引き上げられる微粒子を洗い落
す構成となっている。

上記の構成をもつ連続焼鈍設備により加工用鋼板を焼鈍
した場合の焼鈍サイクルを第２図の実線ａで示す。太い
実線個所が溶融金属槽にて予熱、加熱あるいは冷却した
部分を表わしている。第２図および第４図にて工程を説
明すると、入側設備を経て炉体部に供給して来た鋼帯Ｓ
は、まず第１加熱槽５にて４００　’０程度まで溶融金
属により加熱された後、第２加熱槽６ａにて焼鈍温度（
７００〜８５０’Ｃ）まで加熱され、次いで均熱帯７で
均熱されて徐冷帯８ａに入る。徐冷帯８ａでは７００°
Ｃを超える場合に、該徐冷帯出側の銅帯温度が約７００
°Ｃ程度の温度になるように、温度制御すればよい。従
って、次の一次冷却帯では鋼帯Ｓは常に決められた温度
で導入されることになる。

一次冷却帯の溶融金属槽９内へ浸漬された鋼帯Ｓは、急
冷されて溶融金属浴の温度（過時効温度）になり、引き
続き過時効帯１０に入って保持された後、二次冷却帯１
１において所定温度まで冷却されて炉体部を出る。炉体
部以降は出側設備を経て最終的に捲取機１７に巻取られ
る。

このように本発明においては、加熱および一次冷却にお
いて溶融金属を利用したので、焼鈍温度までの加熱時間
が短かくなると共に、冷却速度も甲〈全体の焼鈍サイク
ルを８２図に示す如〈従来のそれに比較して短かく出来
、しかも溶融金属温度を所定の過時効温度に維持してお
けば、−次冷却帯出側の銅帯終点温度を正確に制御可能
である。また、加熱と冷却に利用しているので、溶融５ 金属循環系を形成すれば温度管理も容易である。

次に、本発明の他の実施例として第５図の設備を示す。

この例においても鋼帯Ｓの加熱および一次ん却に溶融金
属槽を利用することは前記実施例と同様であるが、槽の
数を減らす点で異なっている。

すなわち、第５図に示す如く徐冷帯８ａおよび過時効帯
１０間に溶融金属槽２０を配置し、数種２０によって予
熱帯および一次冷却帯の機能を同時に果すようにしてい
る。即ち、第４図における第１加熱槽と一次冷却用の金
属槽を一体にしたものである。このため全体のレイアウ
トも変えて入側設備および出側設備を同一側に配し、入
側設備そ出た鋼帯Ｓは溶融金属槽２０の過時効帯１０側
から槽内に導入浸漬され、第２加熱槽６ａ、均熱帯７お
よび徐冷帯８ａとは隔離した通路４３へと排出され、第
２加熱槽８ａ、均熱帯７および徐冷帯８ａを経て再び溶
融金属槽２０に前記とは逆方向に導入浸漬され、過時効
帯１０へ排出するライン構成となっている。

（発明の効果） ６ す上説明したように本発明の連続焼鈍方法によれば、銅
帯の加熱および冷却（−次冷却）に溶融金属槽を利用す
るため、浸漬後退速に銅帯が浴温になり、Ａ温速度およ
び冷却速度の向」二となって、これが全体の焼鈍サイク
ルの短縮化に結びつく。また、本発明では同一溶融金属
を銅帯の加熱および冷却という熱的には逆の操作に用い
ているため、両操作問において換熱するように出来、特
別に溶融金属浴を加熱したりあるいは冷却する必要はな
い、更に、本発明においては常に一次冷却帯に入る銅帯
温度を徐冷帯によって一定にするので、品質面でも又過
時効温度に正確に冷却する上でも好都合であり、加えて
一時冷却帯の終点温度制御も容易かつ精度が高い。

一方、本発明の連続焼鈍設備によれば、上記方法を効果
的に実施出来、しかも全体のサイクルの短絡化によって
設備のコンパクト化およびライン速度の向上というメリ
ットも生じる。

なお」−述した説明においては、全て縦型槽を用いたデ
ィップタイプを例にしたが、勿論本発明では横型槽やス
プレータイプを用いても同様の設備を構成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の連続焼鈍ラインの概要図、第２図および
第３図は加工用鋼板および高張力鋼板の夫々の焼鈍サイ
クルを示すグラフである。第４図および第５図は本発明
に係る連続焼鈍設備のライン構成図、第６図は第２加熱
槽および加熱器の具体例を示す詳細図、第７図は徐冷帯
の具体例を示す詳細図、第８図は溶融金属槽とその循環
システムを示す詳細図、第９図は溶融金属槽のヒユーム
シール機構を示す説明図、第１Ｏ図は簡易洗浄装置の説
明図である。 Ｓ・・・鋼帯、１・・・ペイオフリール、２・・・溶接
機、３・・・洗浄装置、４，１３・・・ルーパ、５・・
・第１加熱槽、６ａ・・・第２加熱槽、７・・・均熱帯
、８・・・−次冷却帯、８ａ・・・徐冷帯、９・・・溶
融金属槽、１０・・・過時効帯、１１・・・二次冷却帯
、１２・・・水封装置、１４・・・調質圧延機、１５・
・・検査精整部、１６・・・　断機、１７・・・捲取機
、５０・・・加熱器 ９ １４２− 四察ξ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷延鋼帯を加熱、均熱、−次冷却、過時効。 二次冷却の各帯域を順次連続的に通過させて焼鈍するに
   際し、前記加熱帯域に入る前の銅帯を溶融媒体槽内に浸
   漬通過して予熱し、該予熱鋼帯を加熱帯として構成され
   た溶融媒体槽内に浸漬加熱して、均熱温度となし、次い
   で、該均熱後の鋼板を徐冷して次の一次冷却帯への入熱
   を規制する温度制御を行った後、前記予熱時に使用した
   溶融媒体と共通の溶融媒体に浸漬して過時効温度まで一
   次冷却することを特徴とする冷延鋼板の連続焼鈍方法。
2. （２）加熱帯、均熱帯、−次冷却帯、過時効帯、二次冷
   却帯よりなる冷延鋼板の連続焼鈍設備において、前記加
   熱帯を溶融媒体槽よりなる第１加熱槽と第２加熱槽にて
   構成すると共に、前記−次冷却帯を、前記第１加熱槽と
   の溶融媒体を共通して使用する溶融媒体槽にて構成し、
   さらに前記均熱帯の後部に徐冷帯を配置したことを特徴
   とする冷延鋼板の連続焼鈍設備。
3. （３）第２加熱槽には溶融媒体を加熱するための装置が
   連設されていることよりなる特許請求の範囲第２項記載
   の連続焼鈍設備。
4. （４）第１加熱槽と一次冷却帯の溶融媒体槽を一体の構
   造としてなる特許請求の範囲第２項又は第３項記載の連
   続焼鈍設備。
5. （５）第１加熱槽と一次冷却帯の溶融媒体槽を溶融媒体
   循環系で連結した特許請求の範囲第２項又は第３項記載
   の連続焼鈍設備。