CN101463414B - 厚钢板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及厚钢板的制造方法，包括将钢坯热轧成钢板的工序；使轧制后的钢板淬火或加速冷却的工序；和将淬火或加速冷却的钢板，通过螺线管型感应加热装置进行回火处理的工序，且在回火处理中，将钢板分2次以上间歇式加热至目标温度。通过该方法，可以联机进行不会影响生产率，而且可以进行在厚度方向上的均匀加热，使钢板的表面温度不超过目标温度的回火处理。

Description

厚钢板的制造方法

本申请是申请日为2001年12月18日、申请号为01820844.4(国际申请号为PCT/JP01/11086)、发明名称为“厚钢板的制造方法及其设备”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及厚钢板的制造方法，特别是联机进行回火处理的制造方法及其设备。

背景技术

板厚为8mm以上的厚钢板，通常为了使其达到高强度化、高韧性化，将热轧后的钢板通过淬火或加速冷却使其急速冷却，接着进行回火处理而制造。

近年来，通常联机进行淬火或加速冷却，但，回火处理仍然脱机使用气体燃烧炉进行，因此需要很长时间，显著影响生产率。

为了提高生产率，在日本专利公开平4-358022号公报中，公开了在厚钢板的生产线上设置淬火装置或加速冷却装置及利用通电加热、感应加热、红外线辐射加热、气氛加热等加热方式的急速回火装置，将直接淬火或加速冷却后的钢板，在1℃/秒以上的加热速度加热至规定温度之后，立即以0.05-20℃/秒的冷却速度冷却而进行回火处理的方法。

但，在日本专利公开平4-358022号公报中记载的方法中，由于一次急速加热进行短时间的回火处理，所以钢板的表面温度超过目标温度，或在钢板的厚度方向上产生较大温差，存在对于钢板不能实施均匀回火处理的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供不影响生产率，而且钢板的表面温度不会超过目标温度，在厚度方向上可以进行均匀的回火处理的厚钢板的制造方法及其设备。

该目的可以通过如下厚钢板的制造方法达到：包括将钢坯热轧至钢板的工序；压延后将钢板淬火或加速冷却的工序；和将淬火或加速冷却的钢板，利用螺线管型感应加热装置进行回火处理的工序，且在回火处理中，将钢板分2次以上间歇式加热至目标温度。

上述方法是通过厚钢板的制造设备而实现的，该设备沿着制造工序的上游侧到下游侧的依次具有加热炉、轧制机、淬火装置或加速冷却装置和2台以上螺旋管型感应装置。

附图说明

图1为表示本发明的厚钢板制造设备的实施形态一例的图。

图2A、2B为表示将板厚为8mm的钢板各自分1、2次加热至650℃左右时的表面温度及板厚中心温度的经时变化的图。

图3为表示将板厚为40mm的钢板分6次加热至580℃左右时的表面温度的经时变化的图。

图4为表示用于冷却钢板的宽度方向端部的空气喷射管一例的图。

图5为表示用于冷却钢板的宽度方向端部的水压喷嘴一例的图。

图6为表示用于冷却钢板的宽度方向端部的水冷辊一例的图。

图7为表示将板厚为50mm的钢板1次加热至650℃左右时的表面温度及板厚中心温度的经时变化的图。

图8为表示将板厚为50mm的钢板分4次加热至650℃左右时的表面温度及板厚中心温度的经时变化的图。

图9为表示将板厚为50mm的钢板分6次加热至650℃左右时的表面温度及板厚中心温度的经时变化的图。

图10为表示将在螺线管型感应加热装置内往复移动，且板厚为20mm的钢板，分9次加热至650℃左右时的表面温度及板厚中心温度的经时变化的图。

图11为表示将板厚为40mm的钢板，一边冷却其端部，一边分6次加热至650℃左右时的钢板各部位温度的经时变化的图。

具体实施方式

在图1中，表示本发明的厚钢板制造设备的实施形态的一例。

被热轧机1热轧的钢板2，在淬火装置3中对其实施淬火处理，利用矫直机4使其平坦化，在设置6台螺线管型感应加热装置6-1至6-6的回火处理装置5中对其实施回火处理。

在回火处理中，钢板2，使用6台螺线管型感应加热装置6-1至6-6的一部分或全部，分2次间歇式加热至650℃左右的目标温度，以便使表面温度不超过目标温度，且在厚度方向上均匀加热。

在图2A、2B中，表示将各个板厚为8mm的钢板，分1、2次间歇式加热至650℃左右时的，钢板的宽度方向中心部位的实测表面温度和通过计算求得的板厚中心温度的经时变化。此时，1次加热，使用螺线管型感应加热装置6-1，且以投入电功率7.5MW，频率1500Hz进行，另外，2次加热，使用螺线管型感应加热装置6-1和6-2，且以投入电功率4.5MW(6-1)、3MW(6-2)，频率1500Hz进行。其中，钢板的输送速度都为0.2m/s。

在1次加热中，因表面温度超过目标温度而过热，但分2次加热时，可以在表面温度不过热的前提下，在15秒左右的短时间内，将表面温度和板厚中心温度加热至目标温度。从而，根据本发明方法，可以进行不影响生产率，而且钢板的表面温度不超过目标温度的，在厚度方向上均匀的回火处理。其中，如果钢板的板厚变厚，到板厚中心的热扩散需要长时间，所以需要根据板厚增加加热次数。

作为加热装置，之所以使用螺线管型感应加热装置的理由，是因为可以进行急速加热，从原理上发热集中在钢板表面上，所以用表面温度容易控制加热条件。

各次的加热之后，钢板的表面温度达到厚度方向的平均温度以下之后，进行下一次的加热时，可以在表面温度更加明显不会超过目标温度的条件下间歇式加热。此时，厚度方向的平均温度为，通过对于任一间歇式加热模型预先计算而求得的温度。图3为将板厚为40mm的钢板，分6次加热至目标温度580℃的一例，但，由于在钢板的表面温度达到厚度方向的平均温度以下之前进行下一次加热，所以表面温度过热至600℃以上。

如图1所示，利用矫直机4使钢板平坦化之后进行回火处理，可以进行更加均匀的加热。

分多次间歇式加热时，也可以使投入到螺线管型感应加热装置的电功率或其频率达到一定值，但优选至少在后半阶段减少，以便不超过目标温度而在厚度方向上进行均匀加热。特别是，回火处理效率在压延节距以上时，最好在不超过目标温度的范围内尽量投入较大电功率，所以优选在前半阶段投入最大电功率，在后半阶段减少电功率。

在螺线管型感应加热装置中使用的频率在200Hz以上时，可以在薄钢板至厚钢板的宽板厚范围内均匀加热。特别是，随着次数减少频率时，介质电流的浸透深度依次变深，在板厚方向上可以进行更加均匀的加热。实际上，频率为200Hz时浸透深度为2mm，但，加热板厚为8mm的钢板时，如果浸透深度超过2mm，则不能控制在板厚方向上的温度。从而，需要频率在200Hz以上，现有的商用频率的最大值为2000Hz左右。

将螺线管型感应加热装置的全部电功率P，如果利用下面式(1)确定，则可以以压延节距以上的效率进行回火处理，可以得到更高的生产率。

P≥(1/η)·ρ·H·W·L·Cp·(ΔT/Δt)·[(Lc+Lw)/Lc]·[1/(N·M)]

                                                                (1)

此时，η：加热效率，ρ：钢的密度(kg/m³)，H：钢板的厚度(m)，W：钢板的宽度(m)，L：钢板的长度(m)，Cp：比热(J/kg℃)，ΔT：必要的温度上升(℃)，Δt：钢板的压延节距(秒)，Lc：线圈长度(m)，Lw：螺线管型感应加热装置的间距，N：螺线管型感应加热装置的台数，M：加热次数。

例如，加热板厚为40mm的钢板(重量12000kg)时，如果使η＝0.7、Cp＝600J/kg℃、ΔT＝600℃、Δt＝180秒、Lc＝1m、Lw＝1m，且在2台螺线管型感应加热装置中单方向移动而加热时，每台需要34MW以上的电功率。另外，使用3台螺线管型感应加热装置，使钢板1往复半移动而加热时，需要7.6MW以上的电功率。这样，利用式(1)并根据螺线管型感应加热装置的台数可以设定电功率，以便以压延节距以上的效率进行回火处理。

利用螺线管型感应加热装置加热厚钢板时，不仅钢板的上下表面，宽度方向的截面也被加热，所以钢板宽度方向的端部，与板宽中心部位相比，达到过热。本发明者等对于钢板的宽度方向的表面温度进行了研究，其结果发现，相当于板厚范围的宽度中，与中心部位相比，达到大约1.5倍的过热。因此，在回火处理中，一边冷却钢板宽度方向的端部，一边进行回火处理，可以容易防止钢板宽度方向的端部过热。

在图1所示装置中，为了使回火处理均匀化，设置矫直机4，使钢板在处理前平坦化，但，如果在处理之后设置矫直机，可以制造平坦性优良的钢板。

感应加热，在钢板的表面上投入能量而进行加热，所以在厚度方向上容易导致加热不均匀。从而，在均热加热时，需要尽量延长螺线管型感应加热装置的线圈长度。但，考虑通过输送辊可支撑钢板的辊间隔，将钢板的弯曲，限定为1.5m，所以螺线管型感应加热装置的线圈长度优选在1.5m以下。

从钢板被加热到下一次加热之间，钢板被冷却，其间从钢板的表面产生向板厚中心的热扩散，达到钢板温度的均匀化。钢板温度的均匀化，根据钢板板厚需要一定时间，但，热扩散速度在加热时和冷却时几乎相同，所以各螺线管型感应加热装置的间距至少在线圈长度以上时，可以在薄钢板至厚钢板的宽板厚范围内均匀加热。

在图1所示的装置中，在回火处理装置的进口侧和出口侧中设置温度计8，这样可以控制投入到螺线管型感应加热装置的电功率及其频率。特别是，在厚钢板的热处理中，从提高质量的角度考虑，需要正确把握钢板的表面温度，所以温度计8优选使用可以同时测量长度方向和宽度方向的温度分布的一维或二维扫描型温度计。

在螺线管型感应加热装置的内部或出口侧中，如果设置用于冷却钢板的宽度方向端部的冷却装置，可以防止端部过加热。

作为冷却装置，可以例举图4所示的空气喷射管，图5所示的水压喷嘴，图6所示的水冷辊等。

在图4中，在螺线管型感应加热装置6内和装置之间，设置一对陶瓷质空气喷射管12a、12b，其具有直径为3mmΦ的孔13，且对置于钢板的两端部。在该空气喷射管12a、12b中，由空气供给管14供给空气，冷却用空气从孔13喷吹到钢板的端部。通过流量调节阀控制空气的流量，可以控制冷却能力。

在图5中，在螺线管型感应加热装置6之间，在钢板2的两端部附近设置上、下一对水压喷嘴16。另外，设置空气喷射喷嘴17和除水辊18，除去水分，以防从水压喷嘴16喷射的冷却水流入线圈附近。

在图6中，在螺线管型感应加热装置之间，设置多个内部被水冷的竖辊，即水冷辊19。通过向钢板2端部压紧水冷辊19，可以冷却钢板端部。

利用这些冷却装置的端部的冷却条件为，从利用所处理钢板的板宽、板厚、钢板的输送速度，预先通过数值计算求得的宽度方向中心部位附近的升温曲线，求得端部附近的升温曲线，并通过控制使端部的角部温度在目标温度以下。

在图1所示的回火装置5中，也可以一边使钢板2单方向移动，一边间歇式加热，但，使钢板在回火处理装置5内往复移动，也可以进行同样的加热。特别是，在厚钢板中，需要分多次间歇式加热，此时通过往复移动可以减少螺线管型感应加热装置的台数。而且，在回火处理装置5中，设置了6台螺线管型感应加热装置，但至少2台以上，就可以对应薄钢板至厚钢板的宽板厚范围。尤其薄钢板，在加热之间的温度下降较大，所以需要2台以上。

实施例1

使用图1所示的厚钢板的制造设备，被热轧机1热轧的板厚为50mm的钢板2，在淬火装置3中使其水冷至30℃，利用矫直机4使其平坦化，通过设置6台螺线管型感应加热装置6-1至6-6的回火处理装置5，在表1所示条件下，进行650℃的回火处理。其中，各螺线管型感应加热装置的频率设定为1000Hz。

比较例为，只使用螺线管型感应加热装置6-1，实施1次加热，使钢板的表面温度达到650℃的一例。如图7所示，表面温度在30秒内达到650℃，但此时板厚中心部位的温度为400℃。之后，表面和板厚中心部位同时达到500℃左右，但达不到目标温度650℃。

发明例1为，使用螺线管型感应加热装置6-1至6-4，分4次加热，使钢板的表面温度达到650℃的一例。如图8所示，表面温度在200秒内达到650℃，此时板厚中心部位的温度为630℃，达到了在厚度方向上几乎均匀加热到目标温度。

发明例2为，使用螺线管型感应加热装置6-1至6-6，分6次加热，使钢板的表面温度达到650℃的一例。如图9所示，表面温度在200秒内达到650℃，此时板厚中心部位的温度为640℃，达到了在厚度方向上向目标温度的均匀的加热。

表1

实施例2

与实施例1的发明例2一样，使用螺线管型感应加热装置6-1至6-6，将板厚为50mm的钢板，如表2所示改变各螺线管型感应加热装置的投入电功率和频率，分6次加热，使表面温度达到650℃。其中，钢板的输送速度设定为2.76m/s。

此时，也得到了与图9的结果几乎相同的结果，达到了在厚度方向上的向目标温度的均匀加热。

表2

实施例3

使用如图1所示的厚钢板的制造设备，被热轧机1热轧的板厚为20mm、长度为10m的钢板2，在淬火装置3中使其水冷至30℃，利用矫直机4使其平坦化之后，使往复半移动螺线管型感应加热装置6-1至6-3，即分9次加热，进行650℃的回火处理。各个次数的投入电功率如表2所示。其中，钢板的输送速度，以往复往各自设定为0.17、0.30、0.30m/s，而且，各螺线管型感应加热装置的频率设定为1000Hz。在往复移动中，设定停止3秒钟之后向反方向移动。

在图10中，表示钢板的长度方向前端位置的表面温度及板厚中心温度的经时变化。

钢板的表面温度和板厚中心温度，几乎一并被加热至650℃。

表3

实施例4

使用图1所示的厚钢板的制造设备，被热轧机1热轧的板厚为40mm的钢板2，在淬火装置3中使其水冷至30℃，利用矫直机4使其平坦化之后，通过由6台螺线管型感应加热装置6-1至6-6构成的回火装置5，在表4所示条件下，进行650℃的回火处理。其中，钢板的输送速度设定为0.04m/s，而且，螺线管型感应加热装置的频率设定为1000Hz。在螺线管型感应加热装置6-1至6-6的装置内及6-1至6-6的装置的装置之间，设置如图4所示的空气喷射管，在表4所示条件下，向钢板的端部喷射空气。

在图11中，表示从钢板的长度方向的前端距离10m的宽度方向中心部位的表面①，板厚中心②，宽度方向端部的角部③和板厚中心部位④等4点的温度经时变化。

在宽度方向端部的角部不产生大大超过650℃的过热的前提下，在200秒左右的短时间内将各部位的温度加热至650℃。

表4

^*：感应加热装置之间1-2是表示装置6-1和装置6-2之间。

Claims (4)

1.厚钢板的制造方法，包括：

将钢坯热轧成钢板的工序；

将前述轧制后的钢板淬火或加速冷却的工序；和

将前述淬火或加速冷却后的钢板，通过螺线管型感应加热装置进行回火处理的工序，而且在前述回火处理中，将前述钢板分2次以上间歇式加热至目标温度，

在前述淬火或加速冷却的工序和进行前述回火处理的工序之间，包括使钢板平坦化的工序，

在前述回火处理中，使螺线管型感应加热装置的投入电功率至少在后半阶段减少。

2.根据权利要求1所述的厚钢板的制造方法，在前述回火处理中，使螺线管型感应加热装置的频率至少在后半阶段减少。

3.根据权利要求1所述的厚钢板的制造方法，在前述回火处理中，使螺线管型感应加热装置的频率在200Hz以上。

4.根据权利要求1所述的厚钢板的制造方法，在前述回火处理中，冷却钢板宽度方向的端部。

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