JP5488322B2 - 鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
鋼板の連続焼鈍ラインでは、鋼板を横型若しくは竪型の連続焼鈍設備内を通板させて連続焼鈍した後、ガスジェット冷却若しくはウォータークエンチ冷却などを施し、鋼板に機械的特性を付与している。連続焼鈍ライン内を通板する鋼板は、例えば、予熱帯で約450℃程度に予熱された後、加熱帯で直火バーナーにより約680℃に加熱され、さらに還元帯で約800℃に加熱された後、冷却帯で500℃まで冷却されるという一連の工程を経て巻き取られる。
高強度冷延鋼板の化成処理性を改善する技術として、例えば、特許文献1において、塩酸や硫酸などを用いた酸洗処理により鋼板表面に濃化したSi酸化物を特定の被覆率以下まで除去する技術が開示されている。しかしながら、Si酸化物は塩酸や硫酸などの一般的な酸には溶解しないため、この方法によるSi酸化物の除去は全く現実的ではない。また、特定の被覆率以下であってもSi酸化物の残存は化成処理性に甚大な悪影響を及ぼすため、例えば、厳しい条件下で化成処理を行った場合などにおいては、良好な化成処理性を確保することは極めて困難である。
特許文献2は、Ni、Mn、Co、Mo、Cuの1種以上を冷延鋼板表面に不連続に析出させる技術である。しかしながら、この技術をSiを含有する冷延鋼板に適用したとしても、鋼板表面上にはSi酸化物がそのまま残存した状態であるため、化成処理性は不良である。さらに、MoやCuなどの元素は化成処理性に悪影響を及ぼすため、化成処理時の溶出により却って化成処理性が劣化するという問題がある。
特許文献3は、冷延鋼板の表面に、下層が0価亜鉛主体の極薄皮膜、上層が2価の亜鉛と第2元素群(P、B、Siの1種以上)の酸化物からなる非晶質皮膜で構成される複層皮膜を形成する技術である。しかしながら、この技術をSiを含有する冷延鋼板に適用したとしても、鋼板表面にはSi酸化物がそのまま残存した状態であるため、化成処理性は不良である。
特許文献4は、Ni、Co、Al、Zn、Cr、Ti、Sb、Biの1種以上を含む化合物を冷延鋼板表面に塗布した後、焼鈍を行うことにより、冷延鋼板表面に金属酸化化合物または金属を生成させ、これを化成処理反応時の結晶核とすることにより化成処理性を向上させることを狙いとする技術である。しかしながら、上記化合物を焼鈍前のSi含有冷延鋼板の表面に塗布したとしても、焼鈍時のSiの表面濃化を抑制することはできず、焼鈍後の鋼板表面にはSi酸化物が形成されるため、良好な化成処理性を得ることはできない。
また、特許文献7には、直火加熱炉にて連続加熱を行う際に板幅方向の温度を均一化するために、冷却ガスを噴射して鋼板温度を均一化する技術が開示されている。この方法によれば、板幅が変更された場合でも、板幅方向での冷却量を制御することにより板幅方向で均一な温度分布が得られるが、温度均一化による鋼板への過酸化を防止する技術であり、直火バーナーを用いた酸化量制御についての詳細は明らかにされていない。
したがって本発明の目的は、Si含有量が0.2質量%以上の鋼板であって、全長、全幅にわたり良好な化成処理性が得られる鋼板を低コストに製造することができる鋼板の製造方法を提供することにある。
[1]直火加熱炉を備えた連続焼鈍設備において、Si含有量が0.2質量%以上の鋼板を連続焼鈍するに際し、
直火加熱炉内の通板方向に沿って、各々が直火バーナー群を備えた3つ以上の加熱ゾーンを設け、最上流側の1つ以上の加熱ゾーン(A)では、直火バーナーの空気比0.60〜0.95で鋼板を400〜600℃に加熱し、その下流側の1つ以上の加熱ゾーン(B)では、直火バーナーの空気比1.05〜1.25で鋼板を600〜750℃に加熱し、最下流側の1つ以上の加熱ゾーン(C)では、直火バーナーの空気比0.60〜0.95で鋼板を650〜800℃に加熱することを特徴とする鋼板の製造方法。
[3]上記[1]または[2]の製造方法において、加熱ゾーン(B)では、直火バーナーの空気比1.10〜1.20で鋼板を650〜700℃に加熱することを特徴とする鋼板の製造方法。
[4]上記[1]〜[3]のいずれかの製造方法において、加熱ゾーン(C)では、直火バーナーの空気比0.80〜0.90で鋼板を720〜780℃に加熱することを特徴とする鋼板の製造方法。
[5]上記[1]〜[4]のいずれかの製造方法において、Si含有量が0.5質量%以上の鋼板を連続焼鈍することを特徴とする鋼板の製造方法。
[6]上記[1]〜[4]のいずれかの製造方法において、Si含有量が1.0質量%以上の鋼板を連続焼鈍することを特徴とする鋼板の製造方法。
3SiO2+2Fe3O4=3Fe2SiO4+O2
この実施形態では、直火加熱炉内の通板方向に沿って3つの加熱ゾーン10a〜10cが設けられ、これら加熱ゾーン10a〜10cは、それぞれ複数の直火バーナー9からなる直火バーナー群を備えている。
本発明では、3つの加熱ゾーン10a〜10cのうち、最上流側の加熱ゾーン10aと最下流側の加熱ゾーン10cを還元ゾーンとし、中間の加熱ゾーン10bを酸化ゾーンとして鋼板を加熱することで、鋼板表面に鉄の酸化膜を形成する。したがって、さきに述べた加熱ゾーンAが加熱ゾーン10aに、加熱ゾーンBが加熱ゾーン10bに、加熱ゾーンCが加熱ゾーン10cに、それぞれ相当する。
以下、説明の便宜上、加熱ゾーン10a〜10cを、上流側から第1ゾーン10a、第2ゾーン10b、第3ゾーン10cという。
第1ゾーン10aでの鋼板加熱温度が400℃未満では、第2ゾーン10bにて低温領域から酸化されてしまい、第2ゾーン10bの酸化時にSi酸化物の発生が顕著となり、Si酸化物が表面に濃化してしまうため十分な酸化量が得られない。一方、鋼板加熱温度が600℃を超えると、第2ゾーン10bでの酸化に必要な加熱時間、加熱温度が十分に得られないため酸化量の確保が困難となる。また、以上の観点からより好ましい鋼板加熱温度は450〜550℃である。
第3ゾーン10cでの鋼板加熱温度が650℃未満では、第2ゾーン10bでの加熱温度が低温となるために十分な酸化量が得られない。一方、鋼板加熱温度が800℃を超えると、鋼板が高温となり板破断が生じる恐れがある。また、以上の観点からより好ましい鋼板加熱温度は720〜780℃であり、また、還元量を十分に確保するために、第2ゾーン10bでの鋼板加熱温度からの昇温分ΔTが50℃以上であることが好ましい。
還元ゾーン(第1ゾーン10a,第3ゾーン10c)における直火バーナー9の空気比が0.95超では、炉内に未燃酸素が存在するため鋼板がわずかであるが酸化してしまう。特に、第1ゾーン10aにて酸化雰囲気となった場合、鋼板表面にSi酸化物が濃化するため化成処理性が劣化してしまう。一方、直火バーナー9の空気比が0.60未満では、バーナー燃焼に必要な空気量が不足してしまうため安定したバーナー火炎が得られない。この還元ゾーンでの空気比は、燃焼効率の面からは高めがよいが、あまり高いと制御バラツキなどで弱酸化する可能性があるため、0.80〜0.90が特に好ましい。
◎:化成処理結晶にスケ、ムラが全くない。
○:化成処理結晶にスケはないが、ムラが多少ある。
×:化成処理結晶のスケが著しい。
これによれば、本発明例は、内部酸化量の確保が可能となるため、良好な化成処理性が得られている。
これに対して、比較例1〜3では、第1ゾーンにおいて酸化雰囲気で加熱したため低温領域でのSi酸化物の表面濃化が顕著となり、化成処理性を満たすための内部酸化量が得られず、化成処理性は不良である。
比較例4〜6は、第2ゾーンでの酸化が過酸化条件であるため、酸化物の剥離が発生し、化成処理性が不良である。
比較例7〜9は、第1ゾーンにおける還元時の鋼板温度が高すぎるため、酸化ゾーンでの酸化量が十分確保できず、化成処理性が劣る。
比較例13〜15は、第2ゾーンにおける酸化時の鋼板温度が低すぎるため、酸に不溶なSiO2が多く生成されてしまい、また酸化も不十分となるため化成処理性が劣る。
比較例16〜18は、第2ゾーンにおける酸化時の鋼板温度が低すぎ、且つ第3ゾーンにおける還元時の鋼板温度も低すぎるため、酸化ゾーンである第2ゾーンの昇温量が足らず、結果として酸化不足になるため、化成処理性が劣る。
比較例19〜21は、全ゾーン還元雰囲気での加熱であるために酸化不足となり、化成処理性が劣る。
2 均熱帯
3 ガスジェット冷却帯
4 急速冷却帯
5 浸漬槽
6 誘導加熱装置
7 過時効帯
8 酸洗装置
9 直火バーナー
10a〜10c 加熱ゾーン
11 炉内ロール
S 鋼板
Claims (6)
- 直火加熱炉を備えた連続焼鈍設備において、Si含有量が0.2質量%以上の鋼板を連続焼鈍するに際し、
直火加熱炉内の通板方向に沿って、各々が直火バーナー群を備えた3つ以上の加熱ゾーンを設け、最上流側の1つ以上の加熱ゾーン(A)では、直火バーナーの空気比0.60〜0.95で鋼板を400〜600℃に加熱し、その下流側の1つ以上の加熱ゾーン(B)では、直火バーナーの空気比1.05〜1.25で鋼板を600〜750℃に加熱し、最下流側の1つ以上の加熱ゾーン(C)では、直火バーナーの空気比0.60〜0.95で鋼板を650〜800℃に加熱することを特徴とする鋼板の製造方法。 - 加熱ゾーン(A)では、直火バーナーの空気比0.80〜0.90で鋼板を450〜550℃に加熱することを特徴とする請求項1に記載の鋼板の製造方法。
- 加熱ゾーン(B)では、直火バーナーの空気比1.10〜1.20で鋼板を650〜700℃に加熱することを特徴とする請求項1または2に記載の鋼板の製造方法。
- 加熱ゾーン(C)では、直火バーナーの空気比0.80〜0.90で鋼板を720〜780℃に加熱することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の鋼板の製造方法。
- Si含有量が0.5質量%以上の鋼板を連続焼鈍することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の鋼板の製造方法。
- Si含有量が1.0質量%以上の鋼板を連続焼鈍することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の鋼板の製造方法。
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