JP6237928B2 - 鋼板の製造方法および鋼板の製造装置 - Google Patents
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Description
前記板幅が所定幅よりも小さい箇所の板幅を選択的に拡大する工程は、前記熱延材の前記板幅が所定幅よりも小さい箇所を、前記熱延材の板厚方向の変位を拘束した状態で、オーステナイト単相となるオーステナイト温度域からマルテンサイト変態開始温度未満まで、マルテンサイト変態が発生する下部臨界冷却速度以上で冷却する冷却工程を含む鋼板の製造方法が提供される。
前記拡大手段は、
前記鉄鋼材料からなる熱延材の板厚方向の変位を拘束する拘束手段と、
前記熱延材を冷却する冷却手段と、
前記拘束手段と前記冷却手段とを制御する制御手段と、を備え
前記制御手段は、前記熱延材の長手方向における板幅に関するデータに基づき、前記熱延材の板幅が所定幅よりも小さい箇所を、前記熱延材の板厚方向の変位を拘束した状態で、オーステナイト単相となるオーステナイト温度域からマルテンサイト変態開始温度未満まで、マルテンサイト変態が発生する下部臨界冷却速度以上で選択的に冷却するように前記拘束手段と前記冷却手段とを制御する鋼板の製造装置が提供される。
(1)熱延材の板幅が所定幅よりも小さい箇所を選択的に拡大することにより、安価に歩留良く鋼板を製造することができる。
(2)高温状態の熱延材に対して、板厚方向の変位を拘束した状態で急冷することにより、熱延材の板幅が拡大する。
オーステナイト温度域やマルテンサイト変態開始温度、マルテンサイト変態が発生する下部臨界冷却速度は、熱延材を構成する鉄鋼材料のCCT図(連続冷却変態図)から特定される。
この構成の鋼板の製造方法によれば、熱延材をオーステナイト温度域まで加熱する必要がなくなり、消費エネルギーの低減を図ることができ、鋼板の製造コストを削減することができる。また、仕上圧延工程と冷却工程とを連続して実施することから、生産効率を向上させることができる。
この構成の鋼板の製造方法によれば、前記熱延材を前記オーステナイト温度域まで加熱する加熱工程を備えているので、冷却前の前記熱延材の温度を比較的自由に設定することができ、冷却工程の条件を最適化して板幅変動、板厚変動、波形状、蛇行等の形状変動を精度良く矯正することが可能となる。
この鋼板の製造方法によれば、冷却工程を複数回行うことにより、板幅方向への塑性ひずみが大きくなり、板幅をさらに拡大することができる。また、板幅の拡大に伴って板厚も減少することから、この板幅の拡大と板厚の減少を利用することで、板幅変動、板厚変動、波形状、蛇行等の形状変動を確実に矯正することが可能となる。
この鋼板の製造装置によれば、熱延材の板幅が所定幅よりも小さい箇所を選択的に拡大するので、最終製品を所定の板幅とするために必要な熱延材の板幅を小さく設定することが可能となる。その結果、製造歩留の向上を図ることが可能となり、安価に鋼板を製造することができる。
鉄鋼材料からなる熱延材の板厚方向の変位を拘束する拘束手段と、
前記熱延材を冷却する冷却手段と、
前記拘束手段と前記冷却手段とを制御する制御手段と、を備え
前記制御手段は、前記熱延材の長手方向における板幅に関するデータに基づき、前記熱延材の板幅が所定幅よりも小さい箇所を、前記熱延材の板厚方向の変位を拘束した状態で、オーステナイト単相となるオーステナイト温度域からマルテンサイト変態開始温度未満まで、マルテンサイト変態が発生する下部臨界冷却速度以上で選択的に冷却するように前記拘束手段と前記冷却手段とを制御するようにしてもよい。
この構成の鋼板の製造装置によれば、板幅測定手段の測定データに基づいて、前記熱延材に対して冷却を実施することにより、局所的に板幅を拡大することができ、鋼板を歩留良く製造することが可能となる。
この構成の鋼板の製造装置によれば、形状測定手段の測定データに基づいて、前記熱延材に対して冷却を実施することにより、板幅を拡大するとともに板厚を減少させ、板幅、板厚、波形状、蛇行量を局所的に矯正することができ、高品質な鋼板を歩留良く製造することが可能となる。
この構成の鋼板の製造装置によれば、加熱手段によって冷却前の前記熱延材の温度を比較的自由に設定することができ、冷却の条件を最適化して板幅変動、板厚変動、波形状、蛇行等の形状変動を精度良く矯正することが可能となる。
本明細書の実施の形態の鋼板の製造装置では、前記突き出し手段は、内部冷却機構を有しているロールであってもよい。この構成の鋼板の製造装置によれば、ロールに接触した箇所においても、前記熱延材を冷却することができ、マルテンサイト変態が発生する冷却速度以上で確実に冷却することが可能となる。
この構成の鋼板の製造装置によれば、前記熱延材の一方の面と他方の面とで通板方向に互い違いに配置されたロールによって、板厚方向の変位を確実に抑制することができ、変態膨張により板幅方向に塑性ひずみを確実に発生させることが可能となる。
この構成の鋼板の製造装置によれば、大径ロールの通板方向両側に位置する押さえロールによって、前記熱延材が大径ロールの外周面に沿うように押し付けられることにより、前記熱延材の板厚方向の変位を抑制することが可能となる。よって、変態膨張により板幅方向に塑性ひずみを確実に発生させることが可能となる。
第1の実施形態では、冷却の過程でオーステナイト相からマルテンサイト相に相変態する炭素鋼からなる鋼板が製造される。具体的には、図1に示す熱延ラインを用いて製造された熱延材5から薄鋼板(板厚:0.4〜6mm)が製造される。
このように第1コイラー15又は第2コイラー16で巻き取られた熱延材5(熱延コイル)は、コイルカー(図示無し)やクレーン(図示無し)等で、図2に示す拘束冷却装置20に搬送される。
アンコイラー21に装着された熱延コイルは、巻き解されて拘束冷却装置20の加熱部22に搬送される。
以上のことから、本実施形態においては、拘束冷却装置20の大径ロール32と熱延材5の接触長さは、(Vm/sec)×(5/14)sec=(5V/14)m以上とするのが望ましい。
また、本実施形態である拘束冷却装置20においては、大径ロール32の外周面に複数の突起が形成されているので、大径ロール32と熱延材5との接触が均一化され、熱延材5の板厚方向の変位を確実に抑制することが可能となる。
次に、第2の実施形態である薄鋼板の製造方法及び拘束冷却装置について説明する。
第2の実施形態である薄鋼板の製造方法は、第1の実施形態と同様に、冷却の過程でオーステナイト相からマルテンサイト相に相変態する炭素鋼からなる鋼板を製造する。具体的には、図5に示す熱延ライン110を用いて製造された熱延材5から薄鋼板(板厚:0.4〜6mm)を製造する。
拘束ロール131は、熱延材5の一方の面と他方の面とで通板方向に互い違いに配置されており、いわゆる千鳥状に配置されている。
冷却手段137は、拘束ロール131間に配置された冷却ノズルであり、熱延材5に対して冷媒(本実施形態では冷却水)を噴射することにより、熱延材5を冷却する。
本実施形態において製造される薄鋼板は、第1の実施形態と同様に、オーステナイト相からマルテンサイト相に相変態する炭素鋼で構成されており、図4に示す連続冷却変態線図(CCT線図)を有する。
このとき、冷却手段137においては、熱延材5の冷却速度が、マルテンサイト変態が発生する下部臨界冷却速度以上とされており、本実施形態では、25℃/sec.以上、好ましくは25℃/sec.以上250℃/sec.未満の範囲内とされている。250℃/sec未満としたのは、水冷を行う場合にこれ以上の冷却速度とするのが困難であったからである。また、冷却手段137における冷却速度は、全体がマルテンサイト組織となる上部限界冷却速度以上とすることが好ましい。
このようにして得られた熱延材5に対して、その後、冷間圧延工程、熱処理工程等が実施されることにより、所定の板厚、板幅を有する薄鋼板が製造される。
さらに、本実施形態では、熱延材5の全長で拘束冷却処理を実施しているので、熱延材5の全長にわたって板幅を拡大することが可能となる。
鋼種としてS45(C:0.45mass%、Mn:0.5mass%、P:0.025mass%、S:0.025mass%)を用いた。なお、このS45のオーステナイト温度域は900℃以上、マルテンサイト変態開始温度(Ms)は420℃、マルテンサイト変態終了温度(Mf)は270℃である。また、マルテンサイト変態が発生する下部臨界冷却速度は、100℃/sec.、全体がマルテンサイト組織となる上部臨界冷却速度は、250℃/sec.である。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (13)
- オーステナイト相からマルテンサイト相に相変態する鉄鋼材料からなる熱延材の板幅が所定幅よりも小さい箇所を選択的に拡大する工程を備える鋼板の製造方法であって、
前記板幅が所定幅よりも小さい箇所の板幅を選択的に拡大する工程は、前記熱延材の前記板幅が所定幅よりも小さい箇所を、前記熱延材の板厚方向の変位を拘束した状態で、オーステナイト単相となるオーステナイト温度域からマルテンサイト変態開始温度未満まで、マルテンサイト変態が発生する下部臨界冷却速度以上で冷却する冷却工程を含む鋼板の製造方法。 - 前記熱延材は、熱延ラインにおけるコイラーで巻き取られたものであり、前記板幅が所定幅よりも小さい箇所は、前記コイラーによって巻き取られる前記熱延材に前記コイラーによって最初に張力が加えられた際に発生する過張力によって板幅が小さくなった熱延鋼板先端部分である請求項1記載の鋼板の製造方法。
- 前記熱延材の長手方向において前記熱延材に張力をかけた状態で、前記熱延材の板幅が所定幅よりも小さい箇所を前記熱延材の板幅にわたって前記熱延材の通板方向に平行な面から前記熱延材の板厚方向のうちの少なくとも一方向側に突き出すことによって前記熱延材の板厚方向の変位を拘束する請求項1または2記載の鋼板の製造方法。
- 前記熱延材の前記板幅が所定幅よりも小さい箇所を、前記オーステナイト温度域まで選択的に加熱する加熱工程をさらに備え、前記加熱工程に続いて前記冷却工程を実施する請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の鋼板の製造方法。
- 前記冷却工程においては、前記熱延材の通板速度をV(m/sec)としたときに、前記熱延材の板厚方向の変位を前記熱延材の長手方向で(5V/14)m以上にわたって拘束した状態で、140℃/sec以上の冷却速度で冷却する請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の鋼板の製造方法。
- 前記冷却工程を複数回繰り返し実施する請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の鋼板の製造方法。
- 前記熱延材の長手方向において板幅を測定する工程をさらに備える請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の鋼板の製造方法。
- オーステナイト相からマルテンサイト相に相変態する鉄鋼材料からなる熱延材の板幅が所定幅よりも小さい箇所を選択的に拡大する拡大手段を備える鋼板の製造装置であって、
前記拡大手段は、
前記鉄鋼材料からなる熱延材の板厚方向の変位を拘束する拘束手段と、
前記熱延材を冷却する冷却手段と、
前記拘束手段と前記冷却手段とを制御する制御手段と、を備え
前記制御手段は、前記熱延材の長手方向における板幅に関するデータに基づき、前記熱延材の板幅が所定幅よりも小さい箇所を、前記熱延材の板厚方向の変位を拘束した状態で、オーステナイト単相となるオーステナイト温度域からマルテンサイト変態開始温度未満まで、マルテンサイト変態が発生する下部臨界冷却速度以上で選択的に冷却するように前記拘束手段と前記冷却手段とを制御する鋼板の製造装置。 - 前記熱延材は、熱延ラインにおけるコイラーで巻き取られたものであり、前記板幅が所定幅よりも小さい箇所は、前記コイラーによって巻き取られる前記熱延材に前記コイラーによって最初に張力が加えられた際に発生する過張力によって板幅が小さくなった熱延鋼板先端部分である請求項8記載の鋼板の製造装置。
- 前記熱延材の長手方向において前記熱延材の板幅を測定する板幅測定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記板幅測定手段からの前記熱延材の長手方向における板幅に関するデータに基づき、前記冷却を行うように前記拘束手段と前記冷却手段とを制御する請求項8または9記載の鋼板の製造装置。
- 前記熱延材を前記オーステナイト温度域まで加熱する加熱手段をさらに備え、前記制御手段は、前記加熱手段も制御する制御手段であり、
前記制御手段は、前記熱延材の長手方向における板幅に関するデータに基づき、前記熱延材の板幅が所定幅よりも小さい箇所を、前記オーステナイト温度域まで選択的に加熱し、前記加熱に続いて前記冷却を実施するように前記拘束手段と前記冷却手段と前記加熱手段とを制御する請求項8から請求項10までのいずれか一項に記載の鋼板の製造装置。 - 前記拘束手段は、
前記熱延材の長手方向において前記熱延材に張力を印加する張力印加手段と、
前記熱延材の板幅にわたって前記熱延材の通板方向に平行な面から前記熱延材の板厚方向のうちの少なくとも一方向側に前記熱延材を突き出す突き出し手段と、を備える請求項8から請求項11までのいずれか一項に記載の鋼板の製造装置。 - 前記突き出し手段は、内部冷却機構を有しているロールである請求項12記載の鋼板の製造装置。
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