JPS62240721A - 低温靭性の優れた圧延鋼材の製造方法 - Google Patents

低温靭性の優れた圧延鋼材の製造方法

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JPS62240721A
JPS62240721A JP8418386A JP8418386A JPS62240721A JP S62240721 A JPS62240721 A JP S62240721A JP 8418386 A JP8418386 A JP 8418386A JP 8418386 A JP8418386 A JP 8418386A JP S62240721 A JPS62240721 A JP S62240721A
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    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B45/00Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
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    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
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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) この発明は低温靭性の優れた圧延鋼材の製造方法に関す
る。
(従来の技術) 低温靭性の優れた圧延鋼材の製造手段として、例えば特
開昭57−1146:18のように所定の直径寸法まで
熱間圧延した後、引き続いて水噴射冷却により鋼材の表
層部をAr+変態温度以上からベイナイト変態温度以下
まで急冷し、復熱せしめる方法がある。すなわち、鋼材
表面の熱伝達率を鋼材内部の断面方向熱伝達率より大き
くなるように冷却し、そして、急冷後鋼材に高圧空気を
吹き付けて水切りし1次いでこの冷却された鋼材は水冷
装置と冷却床あるいは巻取機との間を大気中で搬送され
ながら、高温中心部からの熱伝導で表層部を復熱するも
のである。
水冷装置は、特公昭56−48566にて提案されてい
るように、タンデムに配置された複数の冷却ユニット(
冷却箱)からなっている、各冷却箱は環状の順噴射ノズ
ルまたは逆噴射ノズルを備えており、ノズルから冷却水
を鋼材に高圧で噴射する。
また、冷却箱列の途中に上記水切り装置が配置されてい
るや この種の装置においては、圧延鋼材に所要の機械的性質
を与えるために、急冷長さを謳整して水切り直後に鋼材
表面温度を測定すると共に、冷却装置の出側から十分離
れた位置で復熱後の鋼材温度を測定し、それぞれの位置
で目標温度になるように冷却水量を調整していた。
(発明か解決しようとする問題点) 従来の方法は、冷却装置の出側から十分離れた位置て測
定する復熱温度を冷却水量制御情報として使用している
ため、不具合が生じた場合の同−鋼材内および次の圧延
鋼材への改善のためのアクションか遅れる問題かある。
すなわち、急冷後後熱温度の測定点までに到達する時間
は、おおよそ10〜60秒あるので、同−鋼材内のアク
ションは2その時間分だけ遅れることになるし、現在の
圧延鋼材から次の圧延鋼材までの間ピッチか前記の到達
時間より短かくなる場合にもアクションが遅れることに
なる。
また、目的の圧延鋼材を連続して製造する場合ても、前
記の問題から圧延調整材を使って概略の急冷長さおよび
水量を確認する必要があった。従ってその時間は真の生
産時間にならないと同時に、圧延調整材はスクラップと
なる問題かあった。このため本出願人においてより適切
な温度管理を行なうための方法として、先に特願昭60
−2112865および特願昭60−242866を提
案した。しかしながら、圧延にかかる棒線鋼材のサイズ
と圧延速度、すなわち冷却ラインを通過する速度を考慮
する必要かあった。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、必要冷却長さに設定された急冷ラインの最終
端からl〜2maflれた測定点で鋼材の表面温度を、
あらかじめ特定した範囲内に入るように冷却条件を2g
J整し、低温靭性に憬れた鋼材を製造しようとするもの
である。
すなわち、所定の直径寸法まで圧延し、引き続いて急冷
ラインを通過せしめることにより、表層部を下記の(1
)式で示す範囲内で与えられる温度まで急冷し、次いで
復熱ラインにおいて内部保有熱により表層部を復熱せし
めることを特徴とする低温靭性の優れた圧延鋼材の製造
方法である。
〔条件〕
145−t  /  r  2 +  130 ≦T 
≦ 152・t  /  r  ”  + 240・・
・(1) t:急冷終了から測定位g!!@までの経過時間(hr
) r:鋼材の半径(m) T:急冷後冷却ラインから1〜2m離れた場所で測定す
る温度(℃) 第1図は、この発明の実施態様の一例を示す説明図であ
る0図面に示すように、仕上圧延411に続いて冷却装
置3および巻取機21か配置されている。■、■、■は
各要所での温度測定点を示す。
冷却装に3は急冷ライン4と復熱ライン5とに分かれて
いる。急冷ライン4は一列に並ぶ複数の冷却箱7および
冷却水逆噴射装置12よりなっている。各冷却箱7は環
状の順噴射ノズルまたは逆噴射ノズル(いずれも図解省
略)を備えている。
冷却箱7を貫通して走行する鋼材Mはノズルにより周囲
から冷却水か噴射され冷却される。急冷ライン4と復熱
ライン5との間に水切り装置llか配置されている。水
切り装置1.1は冷却水逆噴射装置12とこれの出側に
隣接する空気吹付は装置13とからなっている。急冷ラ
イン4で冷却され水切り装2111に入った鋼材Mは、
まず冷却水逆噴射装置12において、鋼材Mに付着して
同伴された冷却水が逆噴射で吹き払われる。引き続き空
気吹付は装置13において残留付着水が高圧空気て吹き
飛ばされ、鋼材の表面は乾燥される。
仕上圧延機1の出側と水切り装置11の出側に、それぞ
れ仕上温度検出器!4と焼入終了温度検出器15が設置
されている。■は仕上温度測定点であり、仕上温度検出
器14が設はされる。■は急冷後の鋼材の表面温度を測
定するための測定点で、急冷ラインの最終端から1〜2
m@れた位置である。温度検出器14.15は非接触式
温度計、たとえば放射温度計である。測定点(ゆには焼
入終了温度検出器が設置される。
第2図は本発明における低温靭性の優れた圧延鋼材製造
のための急冷ライン直後から1〜2m離れたΔIII定
点(りにおける鋼材温度の最適範囲を示すものである。
急冷ラインの長さは、下記の条件式により求めることが
最良の結果をもたらす。これは、本発明の目的を達成す
るため本発明者等の実験により確められている。
L = 0.9−d 2−V (9,8−0,9HL 
n Q ) + K・・・(2) ここて、 L:急冷長さく++n)   d:鋼材径(■)■=圧
延速度(m/s)  Q:冷却水fit(m3/hr)
K:補正係数 −4000〜+2000mm(2)式の
d2・Vは体積速度(生産量)を表わし、d2・Vが増
加すれば急冷長さしは長くなる。
また、冷却本縫Qが増加すれば、急冷長しは短かくてす
むことになる。また、補正係数には圧延鋼材の機械的性
質が所望のレベルになるための許容範囲を示すもので、
通常−4000〜+2000mmであるか、望ましくは
O〜−1000+ma+である。(3)式は水噴射急冷
ラインで使用する水量の下限を決定するものて、中位伝
熱面積に噴射する水量、すなわち水量密度を200LI
I:176112以上望ましくは250m:l/hm2
以上として、鋼材周方向の冷却ムラを防止し、品質バラ
ツキを目標範囲に入れるための基準を示すものである。
次に、上記のように構成された装置により鋼材を表面焼
入する方法について説明する。
第3図は上記装置による鋼材の冷却曲線(クーリングパ
ターン)の−例を示した線図である。鋼材に冷却水を噴
射した時の鋼材から冷却水への熱伝達率は、鋼材径方向
内部への熱伝達率より大きくなるように冷却される。従
って、第3図に示すように1表面温度は冷却開始から急
激に低下する。
冷却装置の構成は、水切り装2111を急冷ライン4の
最後部に設置し、鋼材の直径によって急冷開始位置を変
えて急冷長さを調整し、急冷開始位置がいつも水切り装
置直前になるようにするとよい。
急冷ライン前の鋼材表面温度は、加熱炉の抽出温度を制
御して通常820±20℃に保持される。急冷後の測定
点■の鋼材温度制御のみて靭性の優れた鋼材を製造する
には前記条件式(1)の範囲内て4えられる温度まで急
冷することで達成される。
(1)式は圧延鋼材の機械的性質を所望の範囲におさめ
るために、急冷ライン最後の冷却端から1〜2m離れた
測定点■での鋼材温度を規定するものである。また、直
線A、Bを表わす式中に急冷終了後経過時間tを取り込
んでいるのは、圧延速度による0点までの到達時間を補
正する考えからである。たとえば同一直径の鋼材て冷却
パターンを同じにしても、圧延速度か遅くなれば、0点
での鋼材は急冷終了後経過時間tか長くなるので、鋼材
温度は高くなることになる。ここて直線Bは鋼材表層の
焼戻しマルテンサイト組織の厚みを許容範囲内で極力厚
くして、抗張力とシャルピー(iffを増加させるため
の限界を示すものであり、この範囲を超えた場合には伸
びが低下し、所要の鋼材特性か得られない。また直mA
はその逆の限界を示すもので、伸びを十分大きくして、
抗張力とシャルピー値か許容下限になるようにした条件
式である。
(作用) 条件式(2)、(3)から与えられる急冷長さで表面焼
入れされた鋼材は急冷ラインの末端から1〜2m#れた
0点で鋼材温度の測定が行われる。0点の鋼材温度が条
件式(1)で与えられる範囲内にあるように冷却水駿を
制御して低温靭性の優れた圧延鋼材を製造する。急冷時
間を決めて0点の鋼材温度を目標範囲に制御することに
より、その後の鋼材温度履歴は内部の熱伝導のみで決ま
ることになり、結果として、従来の復熱温度測定点@の
温度レベルを目標温度にコントロールしていることにな
る。従って鋼材表層の焼戻しマルテンサイト組織の厚み
を目標通りに制御していることになり、安定して靭性の
優れた圧延鋼材を製造できる。また、急冷長さを与える
条件式(2)、(3)と急冷直後の0点の目標温度を与
える条件式(1)て圧延鋼材を制御する場合は、現在の
圧延鋼材から次の圧延鋼材への情報伝達か早くなり、不
具合か生じた場合の改善のためのアクションか早くなり
、同−鋼材内ての冷却水量制御もフィードバック制御で
容易に実施することかできる。
(実施例) 次に本発明による実施例を示す。
第3図に示すクーリングパターンは、鋼種3.5zNi
鋼、仕上温度0点での鋼材温度820℃1鋼材直径d 
: :18mmφ、仕上速度V : 2.2IIl/s
、冷却水量Q: 380mゴ/hrとして、急冷長さL
を(1)式から算出した約10mを使用して表面焼入れ
した場合の例である。
ライン温度計15で鋼材温度を測定した結果、冷却水逆
噴射装置12の後端から約1.6 m離れた0点での温
度は約250℃となり、第2図に示す目標温度範囲21
0〜325℃(t / r 2坤O,SS)を十分満足
しており、低温靭性の優れた圧延鋼材の製造かできた。
(発り1の効果) 急冷ライン直後の(の点て鋼材温度か(3)式の直iA
、Bて求められる範囲内にあるようにすることのみて冷
却水量を制御するのて、圧延中に不具合か生した場合の
同−鋼材内および次の圧延鋼材への4片のためのアクシ
ョンかvくなり、安定して低温靭性の優れた圧延鋼材の
製造が可能になると共に、生産量の増加および歩留り向
上にもつながる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の方法を実施するだめの実施態様を示
す説明図、第2図は所望の鋼材特性を得るための急冷ラ
イン直後1〜2m@れた場所ての目標温度を示す線図、
第3図は鋼材の冷却曲線の一例を示す線図である。 l・・・仕上圧延機、3・・・冷却装δ、4・・・急冷
ライン、5・・・復熱ライン、7・・・冷却箱、11・
・・水切り装置、12・・・冷却水逆噴射装置、13・
・・空気吹付装置、】4・・・仕上温度検出器、 tS
−・・焼入終了温度検出器、21・・・巻取機。 出願人代理人 弁理士 矢葺知之(ほか1名)。、っ 
          漿−羽一一一七叩≦ ε憬

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 所定の直径寸法まで圧延し、引き続いて急冷ラインを通
    過せしめることにより、表層部を下記条件の範囲内で与
    えられる温度まで急冷し、次いで復熱ラインにおいて内
    部保有熱により表層部を復熱せしめることを特徴とする
    低温靭性の優れた圧延鋼材の製造方法。 〔条件〕 145・t/r^2+130≦T≦152・t/r^2
    +240 t:急冷終了から測定位置[b]までの経過時間(hr
    ) r:鋼材の半径(m) T:急冷後冷却ラインから1〜2m離れた場所で測定す
    る温度(℃)
JP8418386A 1985-10-31 1986-04-14 低温靭性の優れた圧延鋼材の製造方法 Granted JPS62240721A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8418386A JPS62240721A (ja) 1986-04-14 1986-04-14 低温靭性の優れた圧延鋼材の製造方法
US06/924,816 US4786338A (en) 1985-10-31 1986-10-30 Method for cooling rolled steels
CA000521775A CA1265421A (en) 1985-10-31 1986-10-30 Method and apparatus for cooling rolled steels
AU64661/86A AU587652B2 (en) 1985-10-31 1986-10-31 Method and apparatus for cooling rolled steels

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