CN1262365C - 钢板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢板制造方法，使用在至少1台热轧机的下游侧顺序设置至少1台冷却装置、至少1台矫正装置和至少1台感应加热装置的钢板制造设备，具有利用冷却装置把用热轧机轧制的钢板进行加速冷却的工序、用矫正装置把加速冷却的钢板进行矫正的工序、和用感应加热装置把钢板矫正中把钢板的已形状矫正部分顺序进行热处理的工序。采用本发明的钢板制造方法的话，在不使生产率降低的情况下，可以制造平坦度优良的、具有希望性能的钢板。

Description

钢板的制造方法
技术领域
本发明涉及钢板制造方法，特别是涉及在不使生产率降低的情况下，在线制造平坦度优良的、具有希望性能的钢板的方法。
背景技术
在特开昭61-262428号公报和特开平3-128122号公报等中公开了直接与轧机连结配置冷却装置，进行加速冷却，以使轧后钢板具有希望性能的在线冷却技术。可是在加速冷却后的钢板中产生因轧制畸变和冷却畸变造成的翘曲等变形，严重影响到钢板的平坦度。所以钢板要在线矫正形状，但由于钢板温度降低，难以充分进行矫正，即使能矫正，因随后剪切时因应力释放容易再产生变形。因此在冷却后的钢板中，有必要在线进行再一次矫正，或进行消除应力退火，显著降低了生产率。
此外像管线用高强度钢板这样的要求高强度和高韧性的钢板，要在热轧后利用加速冷却装置进行淬火或加速冷却后离线进行回火处理，同样会显著降低生产率。
为了提高生产率，在日本专利第3015923号公报中提出了用在线上设置的加热装置对淬火或加速冷却后的钢板进行回火处理的方法。
可是并没有发表关于钢板生产率高、在线加热均匀的条件和得到优良的钢板平坦度的条件。
发明内容
本发明的目的是提供在不使生产率降低的情况下，在线制造平坦度优良的、具有希望性能的钢板的方法。
通过具有如下工序的钢板的制造方法，可以达到上述目的。使用在至少1台热轧机的下游侧顺序设置至少1台冷却装置、至少1台矫正装置和至少1台感应加热装置的钢板制造设备，利用冷却装置把用热轧机轧制的钢板进行加速冷却的工序、用矫正装置把加速冷却的钢板进行矫正的工序、和用感应加热装置在钢板的形状矫正中把钢板的已形状矫正部分顺序进行热处理的工序。
附图说明
图1为表示用于实施本发明钢板制造方法的制造设备一个示例的图。
图2为表示用于实施本发明钢板制造方法的制造设备另一个示例的图。
图3为表示用于实施本发明钢板制造方法的制造设备其他示例的图。
图4A-4C为表示钢板的温度在各道次中温升变化的图。
图5A-4C为表示对应于图4A-4C各道次的感应器的投入电力的图。
具体实施方式
图1为表示用于实施本发明钢板制造方法的制造设备一个示例的图。
在此制造设备中在1台精轧机1的下游侧顺序设置1台冷却装置2、作为矫正装置的1台热矫直机3、多台螺线管型感应加热装置4(后面简称为感应器)，矫正和热处理可以在线进行。此外热矫直机3和感应器4靠近配置。
用精轧机1轧制成规定厚度的钢板，为了控制晶粒直径细化和相变组织，在轧后直接用冷却装置2进行加速冷却。
由于在加速冷却后的钢板中产生因残留的轧制畸变和冷却畸变造成的翘曲等变形，用热矫直机3去除畸变，矫正变形。
钢板矫正中，已矫正部分顺序用设置在热矫直机3的出口侧的感应器4加热，进行回火处理和消除残余应力处理。
一般边输送边用感应器加热钢板的情况下，输送速度不固定的话，会产生在钢板长度方向上加热不均匀。此外由于用感应器加热钢板表层被过度加热，为了使表层温度保持在规定温度以下，也需要对输送速度进行严格管理。在本发明中由于是把钢板矫正中把已矫正部分顺序用感应器4加热，通过可以利用控制输送辊道转动速度正确控制输送速度的热矫直机3的输送速度，可以控制加热时的钢板输送速度，所以可以实现用感应器4进行均匀而且精确的加热。此外由于用比较快的输送速度几乎可以同时进行矫正和加热，可以达到高生产率。进而，设置了多台感应器4，所以可以在更短时间内均匀加热，对在线的热处理有利。
用感应器4的加热以在线的回火处理为目的的情况下，要使板厚中心部分达到规定温度(例如650℃)。此外以去除残留应力处理为目的的情况下，要在不影响材质的温度以下(例如Acl相变点以下)。
使钢板进行逆向移动，反复进行矫正和热处理的话，减少感应器4的台数，可以简化设备。此外由于把加热的钢板可以再一次用热矫直机3矫正，可以进一步改善钢板平坦度。此外由于可以在高温下进行矫正，残留的残余应力少，可以防止剪切时的变形，同时具有可以高速矫正，提高生产率等的优点。
下面表示用图1的制造设备时本发明方法的道次程序的一个示例。
1道次：把加速冷却后的钢板用热矫直机3矫正，同时用感应器4加热。由于可以把平坦度高的钢板以一定的输送速度提供给感应器4，热处理上的事故少，可以进行均匀高速的加热。
2道次：使钢板逆向移动，再一次用热矫直机3矫正。由于在1道次被加热到高温，可以用高速矫正得到平坦的钢板。此外也可以去除在1道次快速加热时产生的加热畸变。再有在此2道次中也可以用感应器4加热。
3道次：再一次用热矫直机3矫正，同时用感应器4加热。是进行最终温度调整的道次，以一定速度输送并进行均匀加热。此外可以省略上述2道次的矫正。
这种情况下，用感应器4加热的话，由于钢板的表面比板厚的中心容易过度加热，优选冷却加热后的钢板表面。在本道次程序中，由于可以在加热后用热矫直机3进行矫正，利用矫直辊的吸热可以冷却钢板表面，可以抑制因过度加热使材质劣化。此外此钢板表面的冷却也具有容易用感应器4再次加热时的快速加热的效果。
图2表示用于实施本发明钢板制造方法的制造设备其他示例。
在此制造设备中，在精轧机1的下游侧顺序设置了冷却装置2、第一热矫直机3A、多台感应器4和第二热矫直机3B。
下面表示用图2的制造设备时本发明方法的道次程序的一个示例。
1道次：把加速冷却后的钢板用热矫直机3A矫正，同时用感应器加热。
2道次：使钢板逆向移动，用热矫直机3B矫正，同时用感应器4加热。
3道次：再一次用热矫直机3A矫正，同时用感应器4加热，用热矫直机3B矫正。
这种情况下，由于在感应器4的后面配置有第2热矫直机3B，在2道次也可以以相同输送速度用热矫直机3B矫正，同时用感应器4进行均匀加热。此外用感应器4加热后也可以用热矫直机3A进行去除加热畸变的矫正。特别是3道次在加热后利用第2热矫直机3B进行矫正，可以生产形状更好的钢板。
此外本道次程序并不限定于上述情况，例如省略在2道次的矫正和加热，也可以用高的输送速度实现提高效率。
图3表示用于实施本发明钢板制造方法的制造设备又一个其他示例。
在此制造设备中，在精轧机1的下游侧顺序设置了冷却装置2、多台感应器4A、热矫直机3、多台感应器4B，热矫直机3的前后设置多台感应器4A、4B的情况与图1和图2不同。
下面表示用图3的制造设备时本发明方法的道次程序的一个示例。
1道次：把加速冷却后的钢板用用感应器4A加热。这种情况下，由于在钢板中残留轧制畸变和冷却畸变，不能均匀加热，所以减小投入电力进行加热。把预热的钢板用热矫直机3进行矫正，同时用感应器4B进行加热。由于钢板被预热，所以可以提高矫正能力，可以把更平坦的钢板装入感应器4B。
2道次：使钢板逆向移动，用热矫直机3矫正的同时用感应器4A加热。此时也可以用感应器4B加热。
3道次：再一次用热矫直机3矫正，同时用感应器4B加热。此时也可以用感应器4A加热。
这种情况下，由于感应器4A、4B配置在热矫直机3的前后，加热能力高，在加热目标温度高的情况和板厚比较厚的情况下有效。
此外本道次程序并不限定于上述情况，例如2道次时只进行利用热矫直机的矫正，或不进行矫正和加热也可以。优选在热矫直机3的前后的感应器4A、4B的台数相同。
在上述的任何一个方法中，用感应器加热后在钢板表面温度比钢板平均温度高的状态下，用热矫直机矫正后矫正能力提高，可以使钢板更平坦。只要像下面这样控制感应器和热矫直机之间的钢板输送速度就可以。
由于用感应器加热后的钢板表面温度随时间成指数关系降低，所以从加热终了时t秒后的表面温度T(t)可以近似用下式表示。
T(t)＝Tao+(Tso-Tao)exp(-t/τ)——(1)
其中τ：钢板热扩散的时间常数(s)、Tso：加热终了时的表面温度(℃)、Tao：加热终了时板厚方向的平均温度(℃)。
由式(1)钢板表面温度比平均温度高的部分为t/τ的值大体在2以下的时间。(例如加热后的表面温度比平均温度高100℃的话，以t/τ的值为2的时间，表面温度比平均温度仅高100exp(-2)＝14℃)
时间常数τ可以从对应于钢板板厚的表面温度的模拟结果求出，例如板厚40mm、τ＝3.7s；板厚25mm、τ＝2.1s；板厚12.5mm、τ＝0.8s。
根据以上的结果，设感应器和热矫直机的距离为Lm，利用使钢板的输送速度在[L/(2τ)]m/s以上，可以在表面温度比平均温度高的状态下对钢板进行矫正。
上述本发明的制造方法特别是对制造轧制畸变和冷却畸变大的板厚25mm以下的钢板和强制冷却的钢板有效。这些钢板是难矫正的材料，一般要进行3道次以上的可逆矫正，而采用本发明的话，用相同道次数可以得到形状优良的平坦的钢板。进而由于可以进行相同效率的在线的回火热处理，可以实现大幅度缩短交货期和降低成本的效果。
实施例
用图1所示的钢板制造设备，把板厚25mm、板宽3500mm的热轧后的钢板用冷却装置加速冷却到230℃，用热矫直机和感应器按下面的道次程序进行矫正和热处理。使用的感应器具有1.2m长的线圈，在1m间隔设置5台。热矫直机和感应器的距离为3m。热处理目标温度从回火处理的观点把板厚中心设定为650℃，从材质的观点把钢板表面设定为700℃以下。
1道次：热矫直机速度20mpm(予矫正：修正前后端部的翘曲)、感应器入口的钢板上表面温度为70℃、感应器热处理速度20mpm、感应器出口的钢板温度为545℃。
2道次：热矫直机速度80mpm(矫正畸变道次)、感应器热处理速度80mpm、感应器出口的钢板上表面温度为607℃。
3道次：热矫直机速度40mpm、感应器热处理速度40mpm、感应器出口的钢板上表面温度为650℃。
图4A-4C为分别表示1道次、2道次、3道次钢板的温度的温升特性曲线的图。图的横轴为时间(s)，纵轴表示温度(℃)。此外图中的a为钢板的上表面温度，b为从上表面到厚度1/4位置的温度(1/4上表面温度)，c为板厚中心的温度，d表示板厚方向的平均温度。b-d是从上表面a计算得到的值。
图5A-4C为表示为了达到各道次的温升特性曲线必须向感应器投入电力的图。横轴为感应器No.(编号从靠近热矫直机开始按顺序标号)，纵轴为电力(KW)，表示从投入电力和感应器的热效率计算出的入热量。
从图4的结果可以看出，钢板表面温度不超过700℃，板厚中心升温到650℃，可以高精度地进行作为目标的回火热处理。这是由于在进行从70℃到545℃的的快速加热的1道次中，把经矫正的平坦的钢板装入感应器，而且由于热矫直机的速度控制能均匀加热，再有钢板的上表面温度最高，在决定最终温度的3道次中，由于热矫直机的速度控制，能进行更均匀的加热。
此外由于2道次、3道次中在600℃左右的高温进行矫正，可以得到优良形状的钢板。特别是使2道次的输送速度为80mpm在表面温度比平均温度高的状态下矫正，提高了矫正能力。设板厚：5mm材料的时间常数τ＝2.1s的话，输送速度在0.7m/s(42mpm)以上的话，可以得到优良的矫正效果。此钢板即使在下面的工序被剪切后，也不产生释放应力造成的变形。
一般加速冷却后的钢板的热矫直机需要矫正速度为30mpm、3道次。与本发明的各道次的输送速度相比，1道次为20mpm(1道次因为升温而降低)，2道次为80mpm(由于高温矫正速度提高)，3道次为40mpm(因均热道次速度提高)，与现有加速冷却的钢板直接矫正的情况相比，提高了矫正效率。也就是用本发明的方法对加速冷却的钢板进行热处理的情况下，可以用比现有的矫正效率更高的效率进行在线热处理。

Claims (6)

1.一种钢板制造方法，使用在至少1台热轧机的下游侧顺序设置至少1台冷却装置、至少1台矫正装置和至少1台感应加热装置的钢板制造装置，具有：
利用所述冷却装置把用所述热轧机轧制的钢板进行加速冷却的工序；
用所述矫正装置把所述加速冷却的钢板进行形状矫正的工序；
用所述感应加热装置，在所述钢板的形状矫正中，把所述钢板的已形状矫正的部分顺序进行所述热处理的工序；
使钢板可逆移动，反复进行形状矫正和热处理的工序；和
使热处理后的钢板以L/(2τ)m/s以上的输送速度向矫正装置移动的工序，其中L：感应加热装置和矫正装置间的距离(m)、τ：钢板热扩散的时间常数(s)。
2.如权利要求1所述的钢板制造方法，其中感应加热装置使用螺线管型感应加热装置。
3.一种钢板制造方法，使用在至少1台热轧机的下游侧顺序设置至少1台冷却装置、至少1台矫正装置、至少1台感应加热装置和至少1台矫正装置的钢板制造装置，具有：
利用所述冷却装置把用所述热轧机轧制的钢板进行加速冷却的工序；
用所述矫正装置把所述加速冷却的钢板进行形状矫正的工序；
用所述感应加热装置，在所述钢板的形状矫正中，把所述钢板的已形状矫正的部分顺序进行热处理的工序；
使钢板可逆移动，反复进行形状矫正和热处理的工序；和
使热处理后的钢板以L/(2τ)m/s以上的输送速度向矫正装置移动的工序，其中L：感应加热装置和矫正装置间的距离(m)、τ：钢板热扩散的时间常数(s)。
4.如权利要求3所述的钢板制造方法，其中感应加热装置使用螺线管型感应加热装置。
5.一种钢板制造方法，使用在至少1台热轧机的下游侧顺序设置至少1台冷却装置、至少1台感应加热装置、至少1台矫正装置和至少1台感应加热装置的钢板制造装置，具有：
利用所述冷却装置把用所述热轧机轧制的钢板进行加速冷却的工序；
用所述矫正装置把所述加速冷却的钢板进行形状矫正的工序；
用所述感应加热装置，在所述钢板的形状矫正中，把所述钢板的已形状矫正的部分顺序进行热处理的工序；
使钢板可逆移动，反复进行形状矫正和热处理的工序；和
使热处理后的钢板以L/(2τ)m/s以上的输送速度向矫正装置移动的工序，其中L：感应加热装置和矫正装置间的距离(m)、τ：钢板热扩散的时间常数(s)。
6.如权利要求5所述的钢板制造方法，其中感应加热装置使用螺线管型感应加热装置。
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