JPS6130632A - 鋼帯の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 加工性にすぐれかつ形状の良好な低炭素冷延鋼板を得る
ための連続焼鈍方法に関しこの明細書で述べる技術内容
は、上記要求性能の充足に及ぼす冷却条件の影響につい
ての解明に基く開発成果を提案するところにある。

加工性のすぐれた低炭素冷延鋼板を連続焼鈍によって得
るためには、再結晶温度以上に加熱・均熱した後、Ａ１
変態点以下、６５０℃以上の温度範囲まで１０℃／秒以
下の冷却速度で徐冷し、その後、過時効開始温度まで３
０℃／秒から１５０℃／秒の冷却速度で急冷する必要が
冶金学的に要求されている。

この発明は、この均熱後、徐冷し続いて急冷して過時効
処理を行う加工用低炭素冷延鋼板の製造方法に関するも
のである。

（従来の技術） 一般に連続焼鈍ラインで製造される鋼板には、均熱徐冷
を行う硬質ぶりき原板、けい素鋼板の他に、均熱後急冷
する高張力鋼板、また均熱後、徐冷し、続いて急冷して
過時効処理を行う加工用低炭素冷延鋼板などがある。

このような場合の冷却方法としては、ガスジェットによ
る方法や水中浸漬又は、水スプレーによる方法さらにフ
ォグあるいはミスト法、そして内部に冷媒を流通させた
冷却ロールによる方法が何れも既知である。

ガスジェットの場合は、鋼帯処理量が増大すると、ガス
ジェットを形成するための動力が著しく増大してコスト
が甚しく高くなるばかりでなく、高い冷却速度を得るた
めの設備計画自体が非常に困難になる。なお通常のガス
ジェット設備による急冷速度は、５０℃／Ｓ以下の範囲
であり、したがってガスジェットによる方法では、加工
性のすぐれた冷延鋼板の製造は一般に困難である。

また水中浸漬又は水スプレーの場合およびフォグあるい
はミストによる場合は、鋼板の表面に水が接触し、鋼帯
の表面が酸化されるため、酸洗い等による表面清浄を図
る必要があり、設備が複雑化するにとどまらず、鋼板表
面の化成処理性も劣化するなどの難点を伴う。

さらに、水中浸漬による方法では、急冷後、鋼板を過時
効処理温度まで再加熱するコストも必要となる。

次に内部に冷媒を流通させた冷却ロールに鋼帯を巻き付
けて冷却する方法は、コストの点からみても適正な冷却
能力という点からみても他の冷却方法よりもはるかに優
れ有利であるが、冷却ロールへの鋼帯の接触が不十分で
冷却不均一になるのを避は難い。

（発明が解決しようとする問題点） 事実冷却ロールと鋼板との間の伝熱量は、大体１：５な
いし、１：１０程度の差異を生じるため、冷却ロールに
対する鋼帯の巻付角および冷却ロール１本当りの鋼帯の
温度降下量が大になったときには、鋼帯に生じた巾方向
温度差によって鋼帯にしわ、こしおれなど、形状のくず
れが発生して形状不良品となり、商品的価値を損うとい
う難点がある。

すなわち冷却ロールによる鋼帯の冷却の際の前記したよ
うな難点を解消することによって加工性にすぐれ、かつ
形状の良好な冷延鋼板を得ることがこの発明の目的であ
る。

（発明の構成） この発明は、鋼帯を再結晶温度以上に加熱し、均熱を経
た後、Ａ１変態点以下６５０℃以上の温度範囲まで均熱
温度より徐冷し、続いて３５０℃から４５０℃までの任
意の温度範囲まで急冷して、引続き過時効処理を行う連
続焼鈍方法において、該急冷過程を冷却ロールによるも
のとし、その際鋼帯の冷却ロール１本当りの限界温度降
下量Δ”ＳＯＲを、鋼帯のロール接触前温度Ｔｓ□　お
よび同０−ル接触前、後の温度差ΔＴＳとの関連におい
て、Ｓｌ ΔＴ８ｏＲ＝　　１２０−　２０　　（’Ｃ）カラΔＴ
ｓ≦Δ”ＳｏＨの域内で冷却されるように鋼帯を急冷す
ることを特徴とする加工性にすぐれかつ形状の良好な低
炭素冷延鋼板の連続焼鈍方法である。

（作　　用） この発明では、内部に冷媒を流通させた冷却ロールを用
いその外周面に鋼帯を接触させ走行させて冷却する際、
前記鋼帯に形状がくずれることのないロール１本当りの
温度降下量を限界温度降下量ΔＴＳＣＲであられして、
該鋼帯のロール接触前温度ＴＳ□ならびに該温度ＴＳ□
とロール接触後温度”Ｓ２との温度差ΔＴ（ｌとの関連
において、ΔＴｓ≦ΔＴＳＯＲの域内で冷却されるよう
に、前記ロール冷却帯の前段に設置したガスジェット冷
却帯において、鋼帯を冷却するものでありとくに、ロー
ル冷却帯の前段に設置したガスジェット冷却帯を第１冷
却帯と第２冷却帯とに分離し、第１冷却帯では加工性の
すぐれた冷延鋼板を得るために必要な急冷開始温度つま
りＡ！変態点以下６５０℃以上の温度範囲まで均熱温度
より１０℃／秒以下の冷却速度で徐冷し、第２冷却帯の
ガスジェット冷却では、第３冷却帯のロール冷却におい
て形状不良が発生しないように鋼帯を冷却するものであ
る。

この方法によると、冷却ロールの外周面に接触して走行
して冷却される鋼帯の巾方向の温度差が小さくなり、鋼
帯にしわ、こしおれなどを生じることがなくなり連続し
て効率良く冷却することができ製品鋼板の商品価値を著
しく向上させることができるほかに、第２冷却帯および
第３冷却帯における鋼帯の平均冷却速度を、加工性のす
ぐれた冷延鋼板を得るのに必要な３０℃／Ｓから１５０
℃／ｓまでの冷却速度での冷却を可能としたために、材
質的にも商品価値を著しく向上させることができる。

ここで、斜上の理由を詳述すると次の通りである。

第２冷却帯のガスジェット冷却における冷却量が多くな
ると、第３冷却帯のロール冷却における冷却量が少なく
なり、ガスジェット冷却の方がロール冷却よりも冷却能
力が小さいために、冷却時間が長くかかり、結局冷却速
度が小さくなり、材質が劣化する。

したがって、第２冷却帯のガスジェット冷却で冷却され
る冷却量には、限界がある。通常加工性を要求される冷
延鋼板の板厚は、０．６１１１１から１．２ｍ１ｌｌ程
度であり、もっとも冷却されにくい１．２ｍｎ＋の鋼板
を７００℃から４００℃まで冷却する場合に、冷却速度
３０℃／秒以上を得るためには、次のような設備が必要
となる。

まず、ガスジェット冷却における通常最大の片面熱伝達
係数は、Ｔｌ　＝　２００　（ｋｃａ１７ｍ’ｈ　’　
ｃ　）であり、このガスジェット冷却だけでは、板厚１
．２ＩｌｌＩ１１の鋼板を７００℃から４００℃まで冷
却するのに、約１１秒必要であり、冷却速度は、３０℃
／秒以下となる。

次に、ロール冷却における平均熱伝達係数は、ｈ　＝　
７００　（ｋｃａｌ／ＴＩｌ’ｈ　’　ｃ　）程度とな
く得るので、ガスジェット冷却において、７００℃から
５５０℃まで、約４．５秒の冷却時間が必要となっても
、５５０℃から４００℃までロール冷却で約５．０秒で
冷却できるので、冷却時間の合計は、９．５秒程度とな
り、平均冷却速度は、３０℃／秒以上となる。

板厚が、１．２１１１Ｉ１１よりも薄くなると、５５０
℃以下まで、ガスジェット冷却において、冷却を行って
も、冷却速度を確保することは可能であるが、冷却に必
要なコストから考えると、ガスジェット冷却よりも、ロ
ール冷却の方がはる′かに有利であり、ロール冷却で良
好な形状が得られる範囲つまり、ΔＴｓ≦Δ”ＳＯＲ の範囲内で、第３冷却帯の冷却０−ルによる冷却量を多
くし、第２冷却帯のガスジェット冷却による冷却量を少
なくする方が良いことは当然である。

この発明による冷却法の代表的ヒートカーブを第１図に
示し、これに対してガスジェットのみによる、従来の冷
却法とロール冷却のみによるやはり従来の冷却法につき
必要電力量（白地棒グラフ）と冷却水の必要冷却水量（
斜線棒グラフ）を第２図に比較して示す。

ガスジェットのみによる冷却方法は、電力、冷却水とも
に多量に必要となるのみならず、前述したごとく冷却速
度を速くすることも困難である。

この発明による方法は、ロール冷却単独による方法に比
較して、コストは若干高くなるが、鋼板の形状不良が発
生しなくなり、トータルとしては、最も優れた冷却法で
あるといえる。

一方第３図は、鋼帯の板温を７００℃から４００℃まで
冷却する場合の第３冷却帯の入側板温と急冷に必要な１
トン当り電流量の関係を示すグラフ図である。

入側板温７００℃の場合は、第２冷却帯のガスジェット
を吹かさないで、第３冷却帯のロール冷却のみで７００
℃から４００℃まで冷却する場合であり、入側板温４０
０℃の場合は、第２冷却帯のガスジェット冷却のみで７
００℃から４００℃まで冷却し、第３冷却帯のロール冷
却を使用しない場合である。

図により、第３冷却帯の入側板温が５５０℃以下となる
と、必要電力量が急激に増大し、大きな製造コストアッ
プとなる。

したがって、第３冷却帯の入側板温は、５５０℃以上に
なるように、操業することが電力消費量の増大を回避す
る上でも必要である。結局第３図に示す如く、ΔＴＳ≦
ΔＴＳＯＲ’条件を満足する範囲で、第３冷却帯入側板
温をなるべく高くする方が、コスト面からみても、優れ
た操業方法と云える。

さて第１図に示したこの発明に従う鋼帯の代表的なヒー
トカーブを、従来のそれを示す、第４図と対比してこの
発明では第２図における従来の急冷帯について第２冷却
帯と第３冷却帯とに分離し、第２冷却帯と第３冷却帯に
おいて平均冷却速度を目標材質が得られる冷却速度（３
０〜ｂの範囲内に入るようにするものである。

なお第１冷却帯においては、均熱温度から急冷開始温度
までを通常１０℃／Ｓ以下の冷却速度で徐冷する点では
両者はほぼ共通する。

鋼板を第１冷却帯にてＡ１変態点以下６５０℃以上の温
度範囲まで１０℃／Ｓより早く冷却すると、ベーナイト
相などの焼入れ組織が生成して加工性が著しく劣化する
ばかりでなく、過時効帯にて短期間に鋼中の固溶炭素を
低減させるのに必要な過時効初期の十分な過飽和固溶炭
素量を確保できないため、製品の機械的性質が劣化する
。

第５図には、この発明の方法を実施するための設備の一
例を示し、図中１は、均熱帯、２は第１冷却帯、３は第
２冷却帯、４は第３冷却帯そして５は過時効帯であり、
６は鋼板、７，８はガスジェット冷却装置、そして９は
冷却ロールである。

鋼帯６は、均熱帯１を通板後、ガスジェット冷却装置７
を有する第１冷却帯２に入って徐冷されその後ガスジェ
ット冷却袋＠８を有する第２冷却帯３を経て、内部に冷
媒を流通した冷却ロール９を有する第３冷却帯４に通板
され、その後過時効帯５において過時効処理が行われて
いる。

発明者の行った実験によって、鋼帯６の形状に乱れを生
じない冷却ロール９の１本当りの鋼帯６の限界温度降下
量ΔＴＳＯＲについては、次式のような結果が得られた
。

ただしＴ８□は鋼帯６の冷却ロール接触前温度また、鋼
帯６の冷却ロール接触前温度Ｔ８□と冷却ロール接触後
潟度Ｔ　との差を次のようにｙｓ□　−ＴＳ２　　＝Δ
Ｔｓ　　（ロール接触前後濃度差）とすると、ΔＴＳ４
よ ΔＴＳ≦ΔＴＳＯＲ・・・・・・（２）の域内が、鋼帯
６の形状を乱さずに冷却できる冷却ロール９ごとの基本
的な条件となる。

上記の式（１）および（２）の関係は第６図に示すとお
りである。

この式（２）の条件を常に満足し、形状を乱さないよう
に第３冷却帯４において冷却するために、第３冷却帯３
のガスジェット冷却装置で適宜鋼帯６を冷却し、式（１
）のＴＳＯＲを下げることが必要である。

もちろん、第２冷却帯３における冷却については、第１
冷却帯２のガスジェット冷却と第３冷却帯４のロール冷
却にて式（１）（２）の条件が満足される場合は、第２
冷却帯３での冷却を行う必要はない。

また、第３冷却帯４のロール冷却において、冷却ロール
への鋼板の巻き付き角度の変更、あるいは、冷媒温度の
変更などにより、ロール接触前後温度差ΔＴＳを変更す
る手段を有する場合は、その変更を行う過渡期において
、式（１）（２）を満足するように第２冷却帯３のガス
ジェット冷却装置８を稼動させるという方法で形状不良
を防ぐことが可能である。・ （実施例） 以下に従来方法とこの発明に従う実施例を比較して述べ
る。

従来方法（ａ） 鋼帯の化学成分、 Ｃ：　　０．０３２％　　　Ｍｎ　：　　０．２７　　
％ｐ　　：　　０．０１２％　　　３　　：　　０，０
０９　　％Ａぶ：　　０．０２６％　　　Ｎ　　：　　
０．００２９％□製造条件 熱延仕上温度　　　　　８９０℃ 熱延巻取温度　　　　　６８０℃ 板　　　厚　　　　　　　　　　　　３．２１１１Ｉ１
１冷延後板厚　　　　　　０．８１１１１冷延圧下率　
　　　　　　７５％ 連続焼鈍条件 連続焼鈍通板速度　　　１０２園／分 最高加熱温度　　　　　８００℃ 連続焼鈍均熱時間　　　　３０秒 急冷開始温度　　　　　７００℃ 連続焼鈍徐冷時間　　　　３０秒 急　　冷　　速　　度　　　　　　８０℃／秒急冷終了
温度　　　　　４００℃ 過時効時間　　　　　　　１２０秒 急冷方法 冷却ロール９のみによる冷却とし、冷却時間を３．７５
秒とした。

冷却ロール９の外径は、１５００ｍｌｌｌでありロール
内部に冷媒とし、水を通水した。冷却ロールは４本使用
し、１本目の冷却ロールに、よる鋼帯温度降下量ΔＴＳ
は、約９０℃であった。

調質圧延　　　　０．８％ 材　質　　　降伏点　（ｋｇ／ｍ＋ｆ）２０．５引張強
さく　ｋｇ／　ｖｄ　）　３３．２全伸び　　（％）　
　４５．９ 形　　状 冷却ロール出側の板形状が大きくくずれ、板の蛇行が激
しかった。かつ、冷却ロール出鋼において、板幅中央付
近にしわが発生し、品質不良となった。

従来方法（ｂ） 鋼帯の化学成分及び製造条件は従来方法ａと同一として
、下記の連続焼鈍条件で処理した。

連続焼鈍条件 連続焼鈍通板速度　　　　　　１０２ａ＋／分最＾加熱
温度　　　　　　　　８００℃連続焼鈍均熱時間　　　
　　　　３０秒急冷開始温痩　　　　　　　　１００℃
連続焼鈍徐冷時間　　　　　　　３０秒急冷速度　　　
　　　　　　　２５℃／秒急冷終了温度　　　　　　　
　４００℃過時効時間　　　　　　　　　　１２０秒急
冷方法は、ロール冷却を適用せずに、第２冷却帯のガス
ジェットのみによる冷却とし冷却時間は、１２秒とした
。

調質圧延　　　　　０．８％ 材　質　　　　降伏点　（ｋｇ／ｄ）２３，２引張強さ
く　ｋｇ　／　１１　）　３４．０全伸び　　（％）　
　４１．５ 冷却ロールを使用した。本発明の後記実施例と比較する
と、降伏点がかなり上昇し、全伸びが激しく劣化してお
り、加工用の冷延鋼板として満足できる材質レベルとは
言えない。

実施例 この実施例においては、鋼帯の化学成分製造条件ととも
に上記従来例（ａ）及び（ｂ）と同一とし、下記の連続
焼鈍条件で処理した。

連続焼鈍条件 連続通板速度　　　　　　　　　１０２園／分最高加熱
温度　　　　　　　　８００℃１６一 連続焼鈍均熱時間　　　　　　　３０秒急冷開始温度 （第１冷却帯２の出側板温）１００℃ 連続焼鈍徐冷時間 （第１冷却帯２）３０秒 第２冷却帯３の出側板温　　　６２６℃冷却時間　　　
２．９秒 第２冷却帯３の冷却速度　　　２６℃／秒第３冷却帯４
の出側板温　　　４００℃冷却時間　　　　３．１５秒 冷却速度　　　７１℃／秒 過時効時間　　　　１２０秒 冷却方法 第２冷却帯３は、ガスジェット冷却としその出側板温６
２６℃となるように冷却した゛。

第３冷却帯４は、冷却ロールのみによる冷却とし、冷却
時間を３．１５秒とした。

冷却ロールの外径は、１５００１１であり、ロール内部
に冷媒として水を通人した。

冷却ロールは、４本使用し１本目の冷却ロールによる鋼
帯温度降下量ΔＴＳは、約７０℃であった。

調質圧延　　　　　　０．８％ 材　質　　　降伏点　（ｋｇ／　ｖｈイ）　　２０．９
引張強さくｋｇ／ｍ（）　　３３．３ 全伸び　　（％）　　　４５．４ 形　状　冷却ロール出側の板の形状は良好であった。

従来の冷却ロールのみあ急冷方法では、板の形状不良お
よび板のしわを起こし、品質不良となった。

これに対し、実施例では第２冷却帯３を使用し、第２冷
却帯３のガスジェット冷却で６２６℃まで冷却し、その
後第３冷却帯４の冷却ロール９で急冷したものである。

この場合第２冷却帯３と第３冷却帯４の平均冷却速度は
４５℃／秒となり、従来方法での冷却速度８０℃／秒よ
りも遅くなり材質も若干劣るものの加工用冷延鋼板とし
ては、十分な材質である。

この比較をみてもわかるように、従来の冷却ロールのみ
による急冷には、しばしば形状不良、しわの発生という
問題が起こるため、冷却ロール帯の前に鋼帯をある温度
まで冷却するガスジェット冷却帯を設置し冷却ロール１
本あたりの冷却量Δ■Ｓが、形状不良の起きない範囲ま
で小さくなるように鋼帯を冷却し、形状不良およびしわ
の発生を防ぐことができる。

第６図には、上記従来例（ａ　）および実施例２のＴ８
□　ΔＴＳの関係を示すプロットを記載しである形状不
良の発生領域に入っている。

第７図は、第２冷却帯３を設置しない冷却ロール９のみ
での急冷による形状不良の発生率と、第２冷却帯３によ
り、前述式（１）（２）の条件を満すようにしたこの発
明による場合の形状不良の発生率の比較であり、大きな
効果が認められた。

第８図は、さらに第３冷却帯４での冷却設備の要部の変
形例を示し冷却能力を増し、かつ冷却速度も大きくする
ために、冷却０−ル９に巻きつけられた鋼帯６の反対側
にガス噴出装置１０を設置した場合の事例を示している
。

（発明の効果） この発明により、加工性にすぐれるのみならず形状の良
好な低炭素冷延鋼板の安定な製造方法が確立される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるヒートカーブを示すグラフ、 第２図はこの発明と、ガスジェット及びロールによる各
冷却での必要電力量及び冷却水量を表わす比較グラフ、 第３図はロール冷却及びガスジェット冷却した場合の必
要電力量を表わすグラフであり、Ｍ４図は従来方法によ
るヒートカーブを示すグラフ、 そして第５図は、この発明で用いる連続焼鈍設備の具体
例を示す断面図、 第６図は、形状不良発生領域を示すグラフ、第７図は、
従来の冷却ロールによる冷却法とこの発明の冷却法での
形状不良の発生率の比較グラフである。 第８図は、この発明によるロール冷却量の別の実施例を
示す部分図である。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 −〈− 褐　・四　− ネ蔽料−を り贅−ロー会 第５図 第６図 第７図 第８図 Ｓｆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼帯を再結晶温度以上に加熱し、均熱を経た後、Ａ
   ＿１変態点以下６５０℃以上の温度範囲まで均熱温度よ
   り徐冷し、続いて３５０℃から４５０℃までの任意の温
   度範囲まで急冷して、引続き過時効処理を行う連続焼鈍
   方法において、該急冷過程を冷却ロールによるものとし
   その際鋼帯の冷却ロール１本当りの限界温度降下量ΔＴ
   ＿Ｓ＿Ｃ＿Ｒを、鋼帯のロール接触前温度Ｔ＿Ｓ＿１お
   よび同ロール接触前、後の温度差ΔＴｓとの関連におい
   て、 ΔＴ＿Ｓ＿Ｃ＿Ｒ＝１２０−（Ｔ＿Ｓ＿１／２０）（℃
   ）からΔＴｓ≦ΔＴ＿Ｓ＿Ｃ＿Ｒの域内で冷却されるよ
   うに、鋼帯を急冷することを特徴とする加工性にすぐれ
   、かつ形状の良好な低炭素冷延鋼板の連続焼鈍方法。 ２、急冷過程が冷却ロールと接触する鋼帯の反対側にお
   けるガス噴射との併用である１に記載の連続焼鈍方法。