JP4494903B2 - 高張力鋼板製造用の連続焼鈍設備 - Google Patents
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Description
本発明は、ＤＰ鋼からなる高張力鋼板製造用の連続焼鈍設備に関するものである。ここでＤＰ鋼はDual Phase鋼を意味し、フェライトとマルテンサイトの２相の析出比を制御することにより加工性を確保しつつ強度を高めた鋼である。なお本発明は、冷延鋼板製造のための連続焼鈍処理に限らず、溶融亜鉛めっき製造設備およびこれら両者の兼用製造設備の連続焼鈍処理に対しても適用し得るものである。
加熱均熱帯、急冷帯、再均熱帯などを一連に設けて鋼板の連続焼鈍を行う設備は、特許文献１に示すように公知である。この特許文献１に示されるような従来の連続焼鈍設備は軟鋼製造用のものであって、再結晶及びセメンタイト析出による過時効処理のために、例えば７００〜８００℃の加熱・均熱、１０〜１００℃/秒の冷却、３００〜５００℃で６０〜３００秒程度保持の各機能が要求されている。
ところがＤＰ鋼などの高張力鋼板の製造にはＡＣ３点付近における高温加熱を必要とするため、従来の連続焼鈍設備では加熱能力が不足して生産性が低下する一方、冷却帯や再加熱帯については過剰設備となり、初期設備投資と生産コストの上昇や、製造条件のばらつきによる品質の不安定などの問題を生じていた。
特公昭５９−４２７３３号公報
本発明は上記した従来の問題点を解決し、高張力鋼板の製造に最適な設備構成とすることによって初期設備投資と生産コストを削減し、また製造条件のばらつきを小さくして安定した品質の高張力鋼板の製造を可能とした高張力鋼板製造用の連続焼鈍設備を提供するためになされたものである。
上記の課題を解決するためになされた本発明の高張力鋼板製造用の連続焼鈍設備は、高温加熱手段と、中速冷却手段と、短時間保持手段とを具備するＤＰ鋼からなる高張力鋼板製造用の連続焼鈍設備であって、高温加熱手段が板温８５０℃以上で４５秒以上保持する均熱帯であり、中速冷却手段が６００〜７５０℃の肩落とし温度まで２０℃/秒以下の冷却速度で徐冷する徐冷帯と、３０〜５０℃/秒の冷却速度の急冷帯であり、短時間保持手段が２５０〜３００℃で１００〜２００秒保持する再均熱帯であることを特徴とするものである。
本発明の連続焼鈍設備は、板温を８５０℃以上に保持できる高温加熱手段を備えているので、組織の均一化を図ることができる。また、６００〜７５０℃の肩落とし温度まで２０℃/秒以下の冷却速度で徐冷する徐冷帯と、３０〜５０℃/秒の冷却速度を持つ中速冷却手段を備えているので、強度向上と延性確保に寄与するフェライト及びマルテンサイトを安定に析出させることができる。さらに２５０〜６００℃で１００〜２００秒保持する短時間保持手段を備えているので、急冷により生成したマルテンサイトを適度に焼き戻して硬度と伸びのバランスを取ることができる。このように本発明の連続焼鈍設備は高張力鋼板製造用に適したものであり、初期設備投資と生産コストを抑制しつつ、高張力鋼板を最適条件で安定して生産することができる。以下に本発明の更に具体的な内容を、好ましい実施形態とともに説明する。
図１は本発明の連続焼鈍設備の一例を示す概念図であり、１は加熱帯、２は均熱帯、３は徐冷帯、４は急冷帯、５は再均熱帯、６は最終冷却帯である。高張力鋼板の鋼帯はこれらの各帯域を矢印方向に連続的に走行しつつ順次熱処理を施される。また図２は鋼帯（伸び型のＤＰ鋼）がこれらの各帯域を走行する間に受ける温度変化を示すグラフである。鋼帯はＤＰ鋼などの高張力鋼板であるが、以下の説明では０．１３％Ｃ，１．０％Ｓｉ，２．２％Ｍｎの成分を持つＤＰ鋼を例とする。
鋼帯は高温加熱手段である加熱炉１において加熱昇温され、均熱帯２で図２中にＡとして示したＡＣ３点付近の高温に保持される。その温度は８５０℃以上９００℃未満とし、保持時間は４５秒以上とすることが好ましい。高張力鋼板のＡＣ３点は成分によって異なるがこの例では８５０℃程度であり、高温保持温度がＡＣ３点を下回ると出来上り組織が不均一となるので、８５０℃以上とする。しかし高温保持温度が９００℃を越えるとオーステナイト組織の結晶粒粗大化のため出来上がり組織でのフェライト組織生成が抑制されるので好ましくない。更に保持時間が４５秒未満では出来上がり組織が不均一となるため、上記の数値範囲とすることが好ましい。
均熱帯２を出た鋼板は、中速冷却手段の一部である徐冷帯３において図２中にＢとして示した温度まで徐冷される。この温度（肩落とし温度＝急冷開始温度）によりフェライトとマルテンサイトとの比率が決定される。本発明においては肩落とし温度は６００〜７５０℃とすることが好ましい。肩落とし温度をこの範囲内とすることにより、強度や伸び等の特性が向上する。なお、徐冷帯３における冷却速度は２０℃/秒以下好ましくは５℃／秒以下と低速にすることが好ましい。これはフェライトとマルテンサイトとの比率を決定する肩落とし温度を、正確に制御するためである。
徐冷帯３を出た鋼帯は、中速冷却手段の一部である急冷帯４において図２中にCとして示した３０〜５０℃/秒の冷却速度で２５０〜３００℃まで急冷される。冷却速度はパーライトの生成を回避し、マルテンサイトを効率よく生成させるために重要であり、３０℃/秒未満では強度向上に寄与するマルテンサイトの生成が不十分となり、５０℃/秒を越えると冷却終了温度を厳密に管理することがむずかしくなる。図２中にＤとして示した冷却終了温度は、マルテンサイト生成による強度確保のために重要であり、ＤＰ鋼の場合には２５０〜３００℃が好ましい。
続いて鋼板は短時間保持手段である再均熱帯５において、図２中にＥとして示すように２５０〜３００℃で１００〜２００秒保持される。この短時間保持は、マルテンサイトの適度な焼きもどしによる加工性向上を目的として行われる。１００秒未満では局部延性が不足してもろくなるが、２００秒を越えると延性が大きくなる反面、強度が低下してしまうため１００〜２００秒が適当であり、１２０〜１７０秒の範囲が特に好ましい。
なお、従来の軟鋼の連続焼鈍設備においては、図２中に破線で示したように３００秒程度の長時間にわたる再加熱が行われていたが、これは過時効処理によりセメンタイトを析出させる目的であり、結晶組織中のカーボンを拡散移動させるために長時間を要していた。これに対して本発明ではマルテンサイトの焼きなましを目的としているため、カーボンは格子間移動を行うのみでよく、２００秒以下の短時間で十分である。
このようにして得られたＤＰ鋼は、例えばフェライトが約６５％、マルテンサイトと焼き戻しマルテンサイトとが合計で約３０％、残部がベイナイト等である相構成を持ち、９８０ＭＰａ以上の強度と１７％以上の伸びとを備えた高張力鋼板となる。なおフェライトは伸びに寄与し、マルテンサイトと焼き戻しマルテンサイトとは強度に寄与する。中でも焼き戻しマルテンサイトは焼き戻し時にフェライトとマルテンサイト間の粒界強度差を低減し、局部成形性の向上に寄与する。本発明の連続焼鈍設備は高張力鋼板の製造に最適な設備構成であり、初期設備投資と生産コストを削減し、また製造条件のばらつきを小さくして安定した品質の高張力鋼板の製造を可能としたものである。
次に参考のため、ＴＲＩＰ鋼について記載する。
図３は、鋼帯（ＴＲＩＰ鋼）がこれらの各帯域を走行する間に受ける温度変化を示すグラフである。ここでは０．１１％Ｃ、１．３％Ｓｉ、１．６％Ｍｎの成分を持つＴＲＩＰ鋼を例とする。加熱帯１で加熱された鋼帯は均熱帯２で高温に保持されるが、残留オーステナイトの生成を促進するためにその温度はＡＣ３点以下の８５０℃程度とするのが好ましい。
図３は、鋼帯（ＴＲＩＰ鋼）がこれらの各帯域を走行する間に受ける温度変化を示すグラフである。ここでは０．１１％Ｃ、１．３％Ｓｉ、１．６％Ｍｎの成分を持つＴＲＩＰ鋼を例とする。加熱帯１で加熱された鋼帯は均熱帯２で高温に保持されるが、残留オーステナイトの生成を促進するためにその温度はＡＣ３点以下の８５０℃程度とするのが好ましい。
次いで鋼帯は徐冷帯３を経て急冷帯で冷速５０℃／秒以上の冷却速度で４００〜４５０℃まで急冷される。これは冷却中のパーライト生成を回避し、残留オーステナイト量を安定確保することによって、目標とする強度と延性を得るためである。なお、徐冷帯３における冷却速度は、急冷開始温度を正確に制御するために１０℃／秒以下と低速にすることが好ましいのは、前出のＤＰ鋼の例と同じである。次にＴＲＩＰ鋼は再均熱帯５において、４００〜４５０℃で１００〜２００秒保持される。これによってオーステナイト中のカーボン濃度を高め、残留オーステナイトの生成を促す。
この図３に示す温度条件により製造されたＴＲＩＰ鋼は、例えばフェライトを主とする組織中に約１０％の残留オーステナイトを持ち、この残留オーステナイトが加工の際の歪みによって硬いマルテンサイトに変わる現象によって、高い延性と強度を有する高強度鋼板となる。
以上に説明したとおり、本発明の連続焼鈍設備を用いれば初期設備投資と生産コストを削減し、また製造条件のばらつきを小さくして安定した品質の高張力鋼板の製造が可能となる。しかし本発明の連続焼鈍設備は低炭素鋼の製造には不向きであるものの、極低炭素鋼の製造には支障なく用いることができる。
１ 加熱帯
２ 均熱帯
３ 徐冷帯
４ 急冷帯
５ 再均熱帯
６ 最終冷却帯
２ 均熱帯
３ 徐冷帯
４ 急冷帯
５ 再均熱帯
６ 最終冷却帯
Claims (1)
- 高温加熱手段と、中速冷却手段と、短時間保持手段とを具備するＤＰ鋼からなる高張力鋼板製造用の連続焼鈍設備であって、高温加熱手段が板温８５０℃以上で４５秒以上保持する均熱帯であり、中速冷却手段が６００〜７５０℃の肩落とし温度まで２０℃/秒以下の冷却速度で徐冷する徐冷帯と、３０〜５０℃/秒の冷却速度の急冷帯であり、短時間保持手段が２５０〜３００℃で１００〜２００秒保持する再均熱帯であることを特徴とする高張力鋼板製造用の連続焼鈍設備。
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| JP2004235128A JP4494903B2 (ja) | 2004-08-12 | 2004-08-12 | 高張力鋼板製造用の連続焼鈍設備 |
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| JP2006052444A JP2006052444A (ja) | 2006-02-23 |
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