WO2023074467A1 - 熱延鋼帯の焼鈍方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method of annealing a hot-rolled steel strip (hot-rolled steel strip) used in the manufacture of electrical steel sheets.
  • annealing hot-rolled sheet annealing
  • the hot-rolled sheet annealing is usually performed using continuous annealing equipment having a heating zone, a soaking zone and a cooling zone.
  • the annealing temperature in hot-rolled steel strip annealing greatly affects the magnetic properties of the product steel strip, and it is necessary to control the temperature of the hot-rolled steel strip so that it is constant and uniform over the entire length and width of the hot-rolled steel strip. Therefore, in the continuous annealing equipment described above, the furnace temperature of the soaking zone is kept constant in order to control the heating temperature of the hot-rolled steel strip to be annealed within a suitable range.
  • Patent Literature 1 discloses a technique for reducing the aging index of a steel sheet before final cold rolling in the production of grain-oriented electrical steel sheets by controlling the cooling rate in hot-rolled steel sheet annealing.
  • Patent Document 2 discloses a hot-rolled sheet annealing technique for a Si-containing steel sheet that rapidly heats a steel strip in hot-rolled sheet annealing.
  • Patent Document 1 discloses that hot-rolled sheet annealing is performed to improve the hot-rolled sheet structure of a grain-oriented electrical steel sheet
  • the heating temperature for hot-rolled sheet annealing can be controlled with high precision.
  • rapid heating in hot-rolled sheet annealing is used as means for improving descaling properties after annealing, and no reference is made to increasing the accuracy of the heating temperature after rapid heating.
  • the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and is a hot-rolling apparatus capable of controlling with high accuracy the temperature of the steel strip on the exit side of the heating band in hot-rolled sheet annealing, and by extension, the temperature of the steel strip on the exit side of the soaking furnace.
  • An object of the present invention is to provide a steel strip annealing method.
  • the temperature of the steel strip on the exit side of the heating strip refers to the temperature of the steel strip at the outlet of the heating strip.
  • a continuous annealing furnace having a heating zone, a soaking zone and a cooling zone , A plate thickness gauge and a rapid heating device are installed on the upstream side of the soaking zone. Furthermore, the present inventors have found that it is effective to change the heating temperature of the steel strip in the rapid heating device in accordance with the variation of the LSD (thickness x strip threading speed) of the steel strip, leading to the development of the present invention.
  • the method of annealing a hot-rolled steel strip for electrical steel sheets according to the present invention is configured as follows.
  • a hot-rolled steel strip for electrical steel sheets containing 1.6 to 5.0 mass% of Si is annealed using annealing equipment in which a heating zone, a soaking zone and a cooling zone are arranged in this order from the upstream side.
  • a thickness gauge and a rapid heating device are arranged upstream of the soaking zone, and the following equation (1) is obtained from the thickness of the steel strip measured by the thickness gauge and the threading speed of the steel strip during annealing.
  • the heating temperature of the steel strip by the rapid heating device is determined from the defined LSD value.
  • the heating temperature of the steel strip by the rapid heating device in the above [1] is further added to the width of the steel strip, the furnace temperature of the heating zone after the rapid heating device, and the steel strip on the exit side of the heating strip. It can be determined from information on any one or more of the temperature, the furnace temperature of the soaking zone, and the steel strip temperature on the exit side of the soaking zone.
  • the rapid heating device can be installed upstream of the heating zone or in the front stage or middle stage in the heating zone.
  • the heating temperature of the steel strip by the rapid heating device can be determined by feeding back the furnace temperature of the heating zone after the rapid heating device.
  • the heating temperature of the steel strip by the rapid heating device can be determined so that the temperature of the steel strip on the heating strip exit side is constant.
  • the heating means of the rapid heating device may be any one or more of induction heating, electrical heating and infrared heating.
  • the steel strip heating temperature by the rapid heating device is set so that the larger the LSD value defined by the steel strip thickness ⁇ strip threading speed is, the higher the LSD value is, and the smaller the LSD is, the lower the heating temperature is set. It is possible to control the temperature of the steel strip on the side of the soaking zone and, by extension, the temperature of the steel strip on the exit side of the soaking zone to a predetermined target temperature with high accuracy. As a result, the magnetic properties of the product sheet are improved, which greatly contributes to reducing the occurrence of defects.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the first half of a continuous annealing facility used for annealing hot-rolled steel strips for electrical steel sheets (hot-rolled sheet annealing), in which a heating zone, a soaking zone and a cooling zone are arranged from the upstream side.
  • the hot-rolled sheet annealing is performed by heating the steel strip S in the heating zone 3 so that the temperature of the steel strip on the exit side of the heating strip reaches the target soaking temperature, and then heating the steel strip S to the specified soaking temperature in the soaking zone 4. It is applied by holding for a time and then cooling in a cooling zone (not shown). At this time, the furnace temperatures of the heating zone 3 and the soaking zone 4 and the threading speed of the steel strip S are kept constant from the viewpoint of keeping the steel strip at a prescribed soaking temperature for a prescribed time.
  • the thickness of the steel strip has not a little variation, especially at the leading and trailing ends.
  • the strip threading speed may be changed suddenly during annealing of the steel strip.
  • the heating temperature of the steel strip cannot be heated to the target temperature only by controlling the furnace temperature of the heating zone and the soaking zone to a constant level.
  • a sudden change in the set furnace temperature causes overshoot and hunting not only in the furnace temperature but also in the steel strip temperature.
  • the hot-rolled steel strip is thicker and has a larger heat capacity than the cold-rolled steel strip. Since the furnace temperature of 3 is also affected, it is difficult to heat the steel strip to the target temperature. Therefore, in the heating strip 3, it is desirable to heat the strip so that the temperature of the strip on the exit side of the heating strip always reaches a predetermined target temperature regardless of variations in the thickness of the strip and the strip-threading speed.
  • the final purpose of the hot-rolled steel strip annealing is to perform a heat treatment in which the steel strip S is held at a target soaking temperature for a predetermined period of time in the soaking zone 4.
  • the heat quantity possessed by the steel strip will also differ. It becomes difficult to heat the hot-rolled steel strip to the target soaking temperature. In this sense as well, it is preferable to set the temperature of the steel strip on the delivery side of the rapid heating device 2 so that the temperature of the steel strip on the delivery side of the heating zone 3 is constant.
  • the present invention provides a plate thickness meter 5 and a rapid heating device on the upstream side of the heating zone 3 when hot-rolled steel strips for electrical steel sheets are subjected to hot-rolled sheet annealing using the continuous annealing facility shown in FIG.
  • the device 2 is arranged, and the rapid heating device is adjusted according to the value of LSD defined by the following formula (1) from the thickness of the steel strip measured by the thickness gauge 5 and the threading speed of the steel strip during annealing.
  • LSD is an index proportional to the heat capacity of the steel strip.
  • LSD t ⁇ LS (1)
  • t is the thickness (mm) of the steel strip
  • LS is the threading speed (m/min) of the steel strip.
  • the higher the LSD value of the hot-rolled steel strip the higher the heating temperature of the steel strip by the rapid heating device 2 is set.
  • Set the heating temperature low More specifically, the steel strip temperature at the delivery side of the rapid heating device, that is, the heating temperature by the rapid heating device 2, does not consider the LSD as the steel strip thickness increases, including minute variations in the thickness of the steel strip.
  • the heating temperature is set higher than the conventional heating temperature, and conversely, the thinner the plate thickness, the steel strip temperature at the delivery side of the rapid heating device, that is, the heating temperature by the rapid heating device 2, is set lower than the conventional heating temperature that does not consider LSD. to heat.
  • the steel strip temperature on the delivery side of the rapid heating device that is, the heating temperature by the rapid heating device 2 is set higher than the conventional heating temperature without considering LSD.
  • the steel strip temperature on the exit side of the rapid heating device 2 ie, the heating temperature by the rapid heating device 2 is set lower than the conventional heating temperature not considering LSD.
  • the temperature setting of the heating zone 3 can be changed without changing the furnace temperature setting of the heating zone. It is possible to control the temperature of the hot-rolled steel strip at the target soaking temperature with high accuracy by suppressing the fluctuation of the steel strip temperature in the soaking zone, and by extension, suppressing the fluctuation of the furnace temperature in the soaking zone.
  • the rapid heating device 2 may be of any type as long as it can heat and change the temperature of the steel strip with good responsiveness.
  • any of induction heating (solenoid method or transverse method), electric heating, near-infrared heating, etc., which have many achievements, can be suitably used.
  • the installation position of the rapid heating device 2 is to control the temperature of the steel strip on the exit side of the heating zone and, by extension, the temperature of the steel strip on the exit side of the soaking furnace with high accuracy, so it is set upstream of the soaking zone. As shown in FIG. 1, it may be upstream of the heating zone, and as shown in FIG.
  • an induction heating device particularly a solenoid type device
  • heating at a temperature higher than the Curie point is difficult. It is preferable to avoid the rear stage and use the front stage or the middle stage as the installation position.
  • the heating capacity of the rapid heating device 2 is as large as possible in order to cope with the large thickness of the hot-rolled steel strip and fluctuations in the strip-threading speed. As a guideline, it depends on the temperature range (position) where the rapid heating device is installed and the relationship between the "temperature and specific heat" of the steel strip, but the heating temperature of the steel strip with a thickness of about 2mm on the heating strip side should be about ⁇ 20°C. If a change is desired, if the rapid heating device 2 has a heating capacity (amount of temperature increase) of about 50 to 100° C., it is possible to sufficiently suppress variations.
  • the setting of the heating temperature of the steel strip by the rapid heating device 2 is changed according to the variation of the LSD value, that is, (thickness x strip threading speed), so that the heating temperature of the steel strip can be increased. It can sufficiently contribute to accuracy improvement.
  • the width of the hot-rolled steel strip S in addition to the value of the LSD. Since the heat capacity of the steel strip changes in proportion to the width of the steel strip, the amount of heat required for heating the steel strip and the amount of heat removed from the furnace body also change, and the This is because the furnace temperature in the soaking zone is also affected.
  • the furnace temperature information of the heating zones after the rapid heating device to the setting of the heating temperature of the rapid heating device 2 .
  • the heating capacity of the rapid heating device 2 is small, when the heat capacity of the steel strip changes greatly due to a change in the thickness of the hot rolled steel strip, a change in the strip threading speed, or a change in the LSD, only the rapid heating device Since there is a possibility that it may not be possible to cope with this, it is conceivable to dare to change the furnace temperature setting of the heating zone. Therefore, by feeding back constantly changing furnace temperature information after the rapid heating device 2 and reflecting it in the setting of the heating temperature of the rapid heating device 2, the steel strip temperature on the delivery side of the heating zone 3 can be controlled with higher accuracy. becomes possible.
  • the amount of increase in the steel strip temperature on the heating strip side can be calculated by the following formula (2).
  • ⁇ T amount of temperature rise [°C]
  • ⁇ Stefan-Boltzmann constant (4.88 ⁇ 10 ⁇ 8 [kcal/m 2 ⁇ h ⁇ K 4 ])
  • ⁇ CG Overall heat absorption rate
  • L Heating length [m]
  • C p Specific heat [kcal/kg°C]
  • ⁇ Density 7850 [kg/m 3 ]
  • V line speed [m/min]
  • t plate thickness [mm]
  • T f Furnace temperature [°C]
  • T s Entry-side steel plate temperature [°C]
  • the steel strip temperature on the hot strip side In order to control the steel strip temperature on the hot strip side with even higher accuracy, in addition to the LSD, the steel strip width, and the furnace temperature of the heating zone after the rapid heating device, the steel strip temperature on the hot strip side, Information on the furnace temperature of the soaking zone and the temperature of the steel strip on the exit side of the soaking zone is also preferably used to determine the heating temperature of the steel strip in the rapid heating device 2 .
  • the hot-rolled steel strip for electrical steel sheets targeted by the present invention contains Si in the range of 1.6 to 5.0 mass%. Since Si is an element effective in increasing the specific resistance of steel and reducing iron loss, it is preferably contained in an amount of 1.6 mass % or more. However, when Si exceeds 5.0 mass%, not only does the magnetic flux density decrease, but the steel becomes embrittled and cracks occur during cold rolling, resulting in a significant decrease in manufacturability. It is preferably in the range of 2.0 to 3.8 mass%.
  • the hot-rolled steel strip contains known inhibitor-forming components in order to develop secondary recrystallization, or to improve magnetic properties and mechanical properties. It may contain elements.
  • heat treatment can be performed uniformly and at an appropriate temperature over the entire length of the hot-rolled steel strip in the longitudinal direction (rolling direction). , it is possible to impart excellent magnetic properties over the entire length of the coil in the longitudinal direction without secondary recrystallization defects and crystal orientation defects.
  • a hot-rolled steel strip having a thickness of 1.4 to 2.8 mm and a width of 1200 mm is subjected to a soaking temperature using an annealing furnace 1 having a rapid heating device 2, a heating zone 3, and a soaking zone 4 shown in FIG.
  • Hot-rolled sheet annealing with a target value of 1050° C. was performed under the conditions shown in Table 1.
  • the steel strip threading speed is changed at 1/3 and 2/3 points in the longitudinal direction of the hot rolled steel strip, and the steel strip temperature at the exit side of the heating zone 3 and the The strip temperature was measured.
  • a solenoid type induction heating device is used as the rapid heating device 2, and the amount of change in the heating temperature of the steel strip by the rapid heating device is equal to the set thickness of the hot-rolled steel strip (set rolling thickness) x common.
  • LSDs is the value of the strip speed
  • LSDt is the value of the strip thickness actually measured by the strip thickness gauge 5 installed upstream of the rapid heating device x strip threading speed.
  • K was used.
  • the value of K is not a fixed value, but a value that varies depending on the thickness of the steel strip, heating characteristics such as specific heat, installation position of the rapid heating device, furnace temperature and heating length of the annealing furnace, etc.
  • the K values used in the examples are shown in Table 1.
  • the effect FT of the furnace temperature in the heating zone after the rapid heating device was obtained from the above equation (2), and this was added to the setting of the heating temperature on the delivery side of the rapid heating device.
  • the furnace temperature of annealing furnace 1 was adjusted between 800 and 1100°C.
  • the heating accuracy of each annealing condition is evaluated by dividing the hot-rolled steel strip into 20 sections in the longitudinal direction, obtaining the difference between the average steel strip temperature in each divided section and the target soaking temperature (1050 ° C.), The maximum value among them was evaluated.
  • the weight of the hot-rolled steel strip (coil) used in this example is about 20 tons, and the difference between the set thickness of the hot-rolled steel strip (set rolling thickness) and the measured thickness is The front and rear end portions were 200 ⁇ m at maximum, and the intermediate portion was 50 ⁇ m at maximum.
  • the technology of the present invention minimizes variations in the quality of product sheets by suppressing fluctuations in the temperature of the steel strip on the delivery side and controlling the annealing temperature (soaking temperature) of the steel strip to a predetermined temperature with high accuracy.
  • This technology is intended to be applied to not only hot-rolled steel strips for electrical steel sheets, but also all metal strips that require control of the annealing temperature.

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Abstract

熱延鋼帯の熱延板焼鈍における加熱帯出側の鋼帯温度、ひいては均熱炉出側の鋼帯温度を高い精度で制御することができる熱延鋼帯の焼鈍方法を提供する。Ｓｉを１．６～５．０ｍａｓｓ％含有する電磁鋼板用の熱延鋼帯を、上流側から加熱帯、均熱帯および冷却帯の順に配設してなる焼鈍設備を用いて焼鈍する方法において、前記均熱帯の上流側に板厚計と急速加熱装置を配置し、前記板厚計で測定した鋼帯の厚みと焼鈍中の鋼帯の通板速度とにより下記式（１）で定義されるＬＳＤの値から前記急速加熱装置による鋼帯の加熱温度を決定する熱延鋼帯の焼鈍方法を行う。　記　ＬＳＤ＝ｔ×ＬＳ　・・・（１）　ここで、ｔは鋼帯の厚み（ｍｍ）、ＬＳは鋼帯の通板速度（ｍ／ｍｉｎ）である。

Description

熱延鋼帯の焼鈍方法
　本発明は、電磁鋼板の製造に用いられる熱間圧延後の鋼帯（熱延鋼帯）の焼鈍方法に関するものである。
　Ｓｉを１．６～５．０ｍａｓｓ％含有する電磁鋼板用の熱延鋼帯に対して冷間圧延前に焼鈍（熱延板焼鈍）を施すことで製品板の磁気特性が良好となる、つまりゴス方位を高度に発達させることができることが知られている。上記熱延板焼鈍は、通常、加熱帯、均熱帯および冷却帯を備える連続焼鈍設備を用いて施される。
　熱延板焼鈍における焼鈍温度は、製品板の磁気特性に大きく影響することが知られており、熱延鋼帯の全長全幅において鋼板温度が一定かつ均一となるよう制御する必要がある。そのため、上記した連続焼鈍設備では、焼鈍を施す熱延鋼帯の加熱温度を好適範囲に制御するため、均熱帯の炉温を一定に制御することが行われている。
　しかし、従来の均熱帯の炉温のみを制御する上記焼鈍方法では、鋼帯の長手方向における板厚の変動や通板速度の変動による鋼帯の加熱温度の変動を抑制し、好適範囲に制御することは難しかった。その理由は、熱延鋼帯は冷間圧延前であるため板厚が厚く、単位長さ当たりの熱容量（物体を１℃上昇させるのに必要な熱量）が大きいため、冷延鋼帯よりも加熱に多量の熱量を必要とする。また、熱延鋼帯は、板厚が厚い分、圧延板厚に対する板厚変動が大きい、特に鋼帯の先行端における板厚変動が大きいため、同じ鋼帯内でも熱容量が大きく変動する。そのため、熱延鋼帯は、冷延鋼帯と比較して焼鈍炉の炉温に大きな影響を及ぼし、加熱帯や均熱帯の炉温を所定の温度に保持し、熱延鋼帯を所定の均熱温度に加熱することが難しくなる。
　しかし、熱延板焼鈍における加熱温度を高精度に制御する技術はほとんど開示されていないのが現状である。例えば、特許文献１には、熱延板焼鈍における冷却速度を制御することで、方向性電磁鋼板製造における最終冷間圧延前の鋼板の時効指数を低減する技術が開示されている。
　また、特許文献２には、熱延板焼鈍において鋼帯を急速加熱するＳｉ含有鋼板の熱延板焼鈍技術が開示されている。
特開２０１６－０００８５６号公報 特開２０１８－０６６０４０号公報
　しかしながら、上記特許文献１に開示の技術は、熱延板焼鈍を施すことで方向性電磁鋼板の熱延板組織を改善することを開示しているものの、熱延板焼鈍の加熱温度を高精度で制御する必要性や、そのための手段については何ら言及していない。
　また、上記特許文献２に開示の技術は、熱延板焼鈍における急速加熱は焼鈍後の脱スケール性を向上させるための手段としており、急速加熱後の加熱温度の高精度化については何ら言及していない。
　上述したように、電磁鋼板の製造において、熱延板焼鈍の加熱温度の高精度な制御は、磁気特性の向上の観点からは極めて重要である。しかし、熱延鋼帯は、板厚が厚いことに加えて、板厚精度が悪く、板厚のばらつきが大きいという特徴があり、それに起因して焼鈍炉の炉温変動が発生するため、鋼帯の加熱温度を高精度で制御するには限界があった。
　本発明は、従来技術が抱える上記の問題点を解決し、熱延板焼鈍における加熱帯出側の鋼帯温度、ひいては均熱炉出側の鋼帯温度を高い精度で制御することができる熱延鋼帯の焼鈍方法を提供することを目的とする。
　ここで、加熱帯出側の鋼帯温度とは、加熱帯の出口における鋼帯温度をいう。
　発明者らは、上記の課題を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、熱延板焼鈍において加熱温度を高精度に制御するためには、加熱帯、均熱帯および冷却帯を有する連続焼鈍炉において、均熱帯の上流側に板厚計と急速加熱装置を配設する。さらに、鋼帯のＬＳＤ（板厚×通板速度）の変動に応じて急速加熱装置での鋼帯の加熱温度を変更することが有効であることを見出し、本発明を開発するに至った。
　すなわち、本発明の電磁鋼板用熱延鋼帯の焼鈍方法は以下のように構成される。
［１］Ｓｉを１．６～５．０ｍａｓｓ％含有する電磁鋼板用の熱延鋼帯を、上流側から加熱帯、均熱帯及び冷却帯の順に配設してなる焼鈍設備を用いて焼鈍する方法において、前記均熱帯の上流側に板厚計と急速加熱装置を配置し、前記板厚計で測定した鋼帯の厚みと焼鈍中の鋼帯の通板速度とにより下記式（１）で定義されるＬＳＤの値から前記急速加熱装置による鋼帯の加熱温度を決定するものである。
　　　　　記
　ＬＳＤ＝ｔ×ＬＳ　・・・（１）
　ここで、ｔは鋼帯の厚み（ｍｍ）、ＬＳは鋼帯の通板速度（ｍ／ｍｉｎ）である。
［２］上記の［１］において前記急速加熱装置による鋼帯の加熱温度を、前記ＬＳＤに加えてさらに、鋼帯の幅、急速加熱装置以降の加熱帯の炉温、加熱帯出側の鋼帯温度、均熱帯の炉温及び均熱帯出側の鋼帯温度のいずれか１以上の情報から決定することができる。［３］上記の［１］又は［２］において前記急速加熱装置は、前記加熱帯の上流又は加熱帯内の前段若しくは中段に設置することができる。
［４］上記の［１］から［３］のいずれかにおいて前記急速加熱装置による鋼帯の加熱温度を、前記急速加熱装置以降の加熱帯の炉温をフィードバックして決定することができる。
［５］上記の［１］から［４］のいずれかにおいて前記急速加熱装置による鋼帯の加熱温度を、前記加熱帯出側の鋼帯温度が一定となるように決定することができる。
［６］上記の［１］から［５］のいずれかにおいて前記急速加熱装置の加熱手段は、誘導加熱、通電加熱及び赤外線加熱のいずれか１以上とすることができる。
　本発明によれば、急速加熱装置による鋼帯加熱温度を、鋼帯厚み×通板速度で定義されるＬＳＤの値が大きいほど高く、ＬＳＤが小さいほど低く設定して加熱することで、加熱帯出側の鋼帯温度、ひいては均熱帯出側の鋼帯温度を所定の目標温度に高い精度で制御することが可能となる。その結果、製品板の磁気特性が向上し、不良発生が低減するのに大いに寄与する。
本発明の実施形態に用いる熱延板焼鈍設備の一例を示す模式図である。 本発明の他の実施形態に用いる熱延板焼鈍設備の一例を示す模式図である。
　以下、図を用いて本発明について説明する。
　図１は、電磁鋼板用の熱延鋼帯の焼鈍（熱延板焼鈍）に用いられる、上流側から加熱帯、均熱帯及び冷却帯を配設した連続焼鈍設備の前半部分を示した模式図であり、通常、上記熱延板焼鈍は、鋼帯Ｓを加熱帯３で加熱帯出側の鋼帯温度が目標の均熱温度になるよう加熱した後、均熱帯４において上記均熱温度に所定時間保持し、その後、図示されていない冷却帯で冷却することで施される。この際、加熱帯３や均熱帯４の炉温や、鋼帯Ｓの通板速度は、鋼帯を所定の均熱温度に所定時間保持する観点から、一定の条件に保持される。
　しかし、鋼帯の板厚には少なからず板厚変動が存在し、特に先後端部分には大きな板厚変動が存在する。また、鋼帯を焼鈍している途中で通板速度を急激に変更する場合もある。斯かる大きな板厚変動や通板速度の急激な変更などが生じた場合、加熱帯や均熱帯の炉温を一定に制御するだけでは鋼帯の加熱温度を目標温度に加熱することはできないため、炉温の設定温度を変更する必要がある。しかし、炉温の設定温度の急激な変更は、炉温のみならず鋼帯温度のオーバーシュートやハンチングを引き起こす。また、炉温の変化には時間を要し、瞬時の炉温変化は望めない。そのため焼鈍炉１の炉温はできるだけ一定とするか、もしくは、徐々に変更することが望ましい。
　さらに、熱延鋼帯は、前述したように、冷延鋼帯と比較して板厚が厚く、熱容量が大きいため、加熱帯の炉温の変化に追従するのは難しいばかりでなく、加熱帯３の炉温にも影響するため、鋼帯を目標温度に加熱することが難しい。そのため、加熱帯３においては、加熱帯出側の鋼帯温度が、鋼帯の厚さや通板速度の変動に拘わらず、常に所定の目標温度となるように加熱することが望まれる。
　また、熱延板焼鈍における最終的な目的は、均熱帯４において鋼帯Ｓを目標とする均熱温度に所定時間保持する熱処理を施すことにあるが、冷延鋼帯と比較して厚みが厚い熱延鋼帯の場合、加熱帯出側の鋼帯温度が異なると、鋼帯が有する熱量も異なるため、均熱帯４に持ち込まれる熱量が変化し、ひいては、炉温にも変化が生じるため、熱延鋼帯を目標とする均熱温度に加熱することが難しくなる。この意味でも、加熱帯３の出側の鋼帯温度が、一定になるよう急速加熱装置２出側の鋼帯温度を設定するのが好ましい。
　そこで、本発明は、上記した図１に示した連続焼鈍設備を用いて電磁鋼板用の熱延鋼帯に熱延板焼鈍を施す際、加熱帯３の上流側に板厚計５と急速加熱装置２を配置し、上記板厚計５で測定した鋼帯の厚みと焼鈍中の鋼帯の通板速度とから下記式（１）で定義されるＬＳＤの値に応じて、上記急速加熱装置２による鋼帯Ｓの加熱温度を変化させることで、加熱帯出側の鋼帯温度を所定の目標温度に加熱することとした。なお、上記ＬＳＤは、鋼帯の熱容量に比例する指標である。
　ＬＳＤ＝ｔ×ＬＳ　・・・（１）
　ここで、ｔは鋼帯の厚み（ｍｍ）、ＬＳは鋼帯の通板速度（ｍ／ｍｉｎ）である。
　本発明では、上記熱延鋼帯のＬＳＤの値が大きいほど急速加熱装置２による鋼帯の加熱温度を高く設定し、逆に、熱延鋼帯のＬＳＤの値が小さいほど急速加熱装置２による加熱温度を低く設定する。より具体的には、微小な鋼帯の板厚変動も含めて鋼帯板厚が厚いほど急速加熱装置の出側における鋼帯温度、すなわち、急速加熱装置２による加熱温度を、ＬＳＤを考慮しない従来の加熱温度より高く設定し、逆に板厚が薄いほど急速加熱装置の出側における鋼帯温度、すなわち、急速加熱装置２による加熱温度を、ＬＳＤを考慮しない従来の加熱温度より低く設定して加熱を行う。同様に、ライン速度が上がった場合は、急速加熱装置の出側における鋼帯温度、すなわち、急速加熱装置２による加熱温度を、ＬＳＤを考慮しない従来の加熱温度より高く設定し、逆に、ライン速度が下がった場合は、急速加熱装置２の出側における鋼帯温度、すなわち、急速加熱装置２による加熱温度を、ＬＳＤを考慮しない従来の加熱温度より低く設定して加熱を行う。
　このようにＬＳＤの値を考慮することで、熱延鋼帯Ｓの厚さｔや通板速度ＬＳが急激に変動した場合でも、加熱帯３の炉温設定を変更することなく、加熱帯出側での鋼帯温度の変動を抑制し、ひいては、均熱帯の炉温変動を抑制して、熱延鋼帯の温度を目標の均熱温度に高い精度で制御することが可能となる。
　ここで、上記急速加熱装置２は、応答性良く鋼帯温度を加熱・変更可能なものであれば方式は問わない。また、鋼帯の加熱方法は、多くの実績がある誘導加熱（ソレノイド方式やトランスバース方式）、通電加熱、近赤外線加熱等であればいずれも好適に用いることができる。
　また、急速加熱装置２の設置位置は、加熱帯出側の鋼帯温度、ひいては均熱炉出側の鋼帯温度を高い精度で制御することが目的なので、均熱帯の上流とする。図１に示すように、加熱帯の上流としてもよいし、図２に示すように、加熱帯３の内部（分割した加熱帯３の間に存在する場合も含む）としても構わない。しかし、急速加熱装置２として、誘導加熱装置、特にソレノイド方式の装置を用いる場合、キュリー点より高い温度の加熱は困難であるため、加熱帯を上流から前段、中段及び後段に３分割したときの後段は避けて、前段または中段を設置位置とするのが好ましい。
　また、急速加熱装置２の加熱能力は、熱延鋼帯の大きな厚さや通板速度の変動にも対応するためには大きいほど好ましい。目安としては、急速加熱装置を設置する温度域（位置）や鋼帯の「温度－比熱」の関係にもよるが、加熱帯出側において板厚２ｍｍ程度の鋼帯加熱温度を±２０℃程度の変更をしたい場合、５０～１００℃程度の急速加熱装置２の加熱能力（昇温量）があれば十分にばらつきを抑制することが可能である。
　上記に説明したように、急速加熱装置２による鋼帯の加熱温度の設定を、ＬＳＤ値、すなわち、（板厚×通板速度）の変動に応じて変更することで鋼帯の加熱温度の高精度化に十分に寄与することができる。しかし、加熱帯３の出側の鋼帯温度をさらに高い精度で制御するためには、上記ＬＳＤの値に加えてさらに、熱延鋼帯Ｓの幅も考慮することが好ましい。鋼帯の熱容量は、鋼帯の幅に比例して変化するので、鋼帯の加熱に必要な熱量や炉体からの抜熱量も変化し、ひいては、加熱帯出側の鋼帯温度や加熱帯、均熱帯の炉温にも影響を及ぼすからである。特に、炉体の熱容量が小さく、炉温が変化しやすい加熱帯や均熱帯を有する焼鈍設備を用いる場合は、鋼帯幅を加味して急速加熱装置の加熱温度を設定することが望ましい。
　さらに、加熱帯出側の鋼帯温度をより高い精度で制御するためには、急速加熱装置２の加熱温度の設定に、急速加熱装置以降の加熱帯の炉温情報を加味することが好ましい。例えば、急速加熱装置２の加熱能力が小さい場合、熱延鋼帯の板厚変化や通板速度の変化、又はＬＳＤの変化によって鋼帯の熱容量に大きな変化が生じたときは、急速加熱装置のみでは対応できないおそれがあるので、加熱帯の炉温設定をあえて変更することが考えられる。
　そこで、絶えず変わり続ける急速加熱装置２以降の炉温情報をフィードバックし、急速加熱装置２の加熱温度の設定に反映させることで、加熱帯３出側の鋼帯温度をより高い精度で制御することが可能となる。
　なお、炉温情報をフィードバックする際、加熱帯出側の鋼帯温度の上昇量は、下記の式（２）で計算することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　ここで、ΔＴ：昇温量［℃］
　　　　　σ：　ステファン－ボルツマン定数（４．８８×１０－８［ｋｃａｌ／ｍ２・ｈ・Ｋ４］）
　　　　　φＣＧ：総括熱吸収率
　　　　　Ｌ：加熱長［ｍ］
　　　　　Ｃｐ：比熱［ｋｃａｌ／ｋｇ℃］
　　　　　ρ：密度７８５０［ｋｇ／ｍ３］
　　　　　Ｖ：ライン速度［ｍ／ｍｉｎ］
　　　　　ｔ：板厚［ｍｍ］
　　　　　Ｔｆ：炉温［℃］
　　　　　Ｔｓ：入側鋼板温度［℃］
　上記式（２）を用いることで、炉温Ｔｆの変動を考慮し、入側鋼板温度Ｔｓ、つまり急速加熱装置での鋼板加熱温度を調整することで、昇温量ΔＴを調整し、均熱帯入側における鋼帯温度を制御することが可能となる。ここで、上記総括熱吸収率φＣＧは、炉全体の熱の流れに関する効率を表す指標であり、炉温、板温実績により決定する。
　さらにより高い精度で加熱帯出側の鋼帯温度を制御するためには、上記したＬＳＤや鋼帯幅、急速加熱装置以降の加熱帯の炉温に加えてさらに、加熱帯出側の鋼帯温度、均熱帯の炉温、均熱帯出側の鋼帯温度の情報も急速加熱装置２における鋼帯の加熱温度を決定するのに活用するのが好ましい。
　ここで、本発明が対象としている電磁鋼板用の熱延鋼帯は、Ｓｉを１．６～５．０ｍａｓｓ％の範囲で含有する。Ｓｉは、鋼の比抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素であるため、１．６ｍａｓｓ％以上含有するのが好ましい。しかし、Ｓｉが５．０ｍａｓｓ％を超えると、磁束密度が低下するだけでなく、鋼が脆化し、冷間圧延中に亀裂を生じる等、製造性を大きく低下させるようになる。好ましくは２．０～３．８ｍａｓｓ％の範囲である。
　なお、上記熱延鋼帯は、Ｓｉに加えてさらに、二次再結晶を発現させるために、公知のインヒビター形成成分を含有したり、磁気特性や機械特性を改善したりするため、公知の添加元素を含有してもよい。
　上記に説明した本発明の熱延板焼鈍によれば、熱延鋼帯の長手方向（圧延方向）の全長に亘って均一かつ適正な温度で熱処理を施すことができるので、最終製品板においても、コイルの長手方向全長に亘って二次再結晶不良や結晶方位不良のない、優れた磁気特性を付与することが可能となる。
　板厚１．４～２．８ｍｍ、板幅１２００ｍｍの熱延鋼帯に、図１に示した急速加熱装置２、加熱帯３、均熱帯４を有する焼鈍炉１を用いて、均熱温度の目標値を１０５０℃とする熱延板焼鈍を表１に記載した条件で施した。この際、鋼帯の通板速度を、熱延鋼帯の長手方向の１／３および２／３の地点で変更し、加熱帯３の出側の鋼帯温度、均熱帯４の出側の鋼帯温度を測定した。
　なお、上記急速加熱装置２には、ソレノイド方式の誘導加熱装置を用い、上記急速加熱装置による鋼帯の加熱温度の変更量は、熱延鋼帯の設定板厚（圧延設定板厚）×通板速度の値をＬＳＤｓ、急速加熱装置の上流に設置した板厚計５で実測した鋼帯板厚×通板速度の値をＬＳＤｔと表記したとき、両者の差（ＬＳＤｔ－ＬＳＤｓ）に比例係数Ｋを乗じた値とした。上記Ｋの値は、定まった値ではなく、鋼帯の板厚、比熱等の加熱特性や、急速加熱装置の設置位置、焼鈍炉の炉温や加熱長などによって変化する値であり、本実施例で用いたＫ値は表１中に示した。
　また、一部の熱延鋼帯では、急速加熱装置以降の加熱帯の炉温の影響ＦＴを前述した式（２）から求め、これを急速加熱装置の出側の加熱温度の設定に加味した。
　焼鈍炉１（加熱帯３又は均熱帯４）の炉温は、８００～１１００℃間で調整を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記した各焼鈍条件の加熱精度の評価は、熱延鋼帯を長手方向に２０分割し、分割した各区間内の平均鋼帯温度と目標の均熱温度（１０５０℃）との差を求め、その中の最大値で評価した。なお、本実施例に用いた熱延鋼帯（コイル）の重量は約２０ｔｏｎで、熱延鋼帯の設定板厚（圧延設定板厚）と実測板厚との差は、熱延鋼帯の先後端部が最大で２００μｍ、中間部が最大で５０μｍ程度であった。
　表１に上記の結果を併記した。なお、表１には、熱延鋼帯の長さ方向の最初の１／３のライン速度をライン速度１、ＬＳＤをＬＳＤ１、次の１／３のライン速度をライン速度２、ＬＳＤをＬＳＤ２、最後の１／３のライン速度をライン速度３、ＬＳＤをＬＳＤ３と表記した。
　上記表１から、急速加熱装置を使用しない従来技術の比較例（試験Ｎｏ．１８～２２、２７）では、板厚や通板速度の変動の影響を受けて、加熱帯出側および均熱帯出側の鋼帯温度のばらつきは大きくなっている。また、急速加熱装置を使用する場合でも（試験Ｎｏ．２３～２６、２８）、ＬＳＤｔの影響を加味せずに急速加熱装置の加熱温度一定とした条件では、加熱帯出側および均熱帯出側の鋼帯温度のばらつきは大きい。
　これに対して、実測板厚から求めたＬＳＤｔの変動に応じて急速加熱装置出側の鋼帯加熱温度を変更した本発明例（試験Ｎｏ．１～１６）では、板厚変動や通板速度の変動があっても、加熱帯出側および均熱帯出側の鋼帯温度のばらつきを小さく低減できていることがわかる。
　特に、急速加熱装置出側の鋼帯加熱温度の設定に、加熱帯後段の炉温の影響ＦＴを加味した発明例（試験Ｎｏ．１７）では、加熱帯出側および均熱帯出側の鋼帯温度の目標とする加熱温度との差をさらに小さくすることができていることがわかる。
ＦＴの導出は、以下の通りである。
（目標焼鈍板温）－（焼鈍炉各セクションΔＴ１＋ΔＴ２＋ΔＴ３…ΔＴｎの和）－（Ｋ＊（ＬＳＤｔ－ＬＳＤｓ)＋２５０）＝ＦＴ
時々刻々と変化する上式を解いて、ＦＴ（急速加熱装置出側の温度）を微調整することで、目標板温に近づけることができた。
　なお、上記実施例では、鋼帯の厚さや幅、通板速度、焼鈍温度などが、ある特定条件の場合について実施したが、その他の条件にも本発明は有効で適用することができる。
　本発明の技術は、加熱帯出側の鋼帯温度の変動を抑制し、鋼帯の焼鈍温度（均熱温度）を高い精度で所定の温度に制御することによって、製品板の品質のばらつきを最小化しようとする技術であり、電磁鋼板用の熱延鋼帯だけでなく、焼鈍温度の制御が必要なすべての金属帯に適用することができる。
　Ｓ：鋼帯
　１：焼鈍炉
　２：急速加熱装置
　３：加熱帯
　４：均熱帯
　５：板厚計

 

Claims (6)

  1. Ｓｉを１．６～５．０ｍａｓｓ％含有する電磁鋼板用の熱延鋼帯を、上流側から加熱帯、均熱帯及び冷却帯の順に配設してなる焼鈍設備を用いて焼鈍する方法において、
    前記均熱帯の上流側に板厚計と急速加熱装置を配置し、
    前記板厚計で測定した鋼帯の厚みと焼鈍中の鋼帯の通板速度とにより下記式（１）で定義されるＬＳＤの値から前記急速加熱装置による鋼帯の加熱温度を決定することを特徴とする熱延鋼帯の焼鈍方法。
    　　　　　記
    　ＬＳＤ＝ｔ×ＬＳ　・・・（１）
    　ここで、ｔは鋼帯の厚み（ｍｍ）、ＬＳは鋼帯の通板速度（ｍ／ｍｉｎ）である。
  2. 前記急速加熱装置による鋼帯の加熱温度を、前記ＬＳＤに加えてさらに、鋼帯の幅、急速加熱装置以降の加熱帯の炉温、加熱帯出側の鋼帯温度、均熱帯の炉温及び均熱帯出側の鋼帯温度のいずれか１以上の情報から決定することを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼帯の焼鈍方法。
  3. 前記急速加熱装置は、前記加熱帯の上流又は加熱帯内の前段若しくは中段に設置することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱延鋼帯の焼鈍方法。
  4. 前記急速加熱装置による鋼帯の加熱温度を、前記急速加熱装置以降の加熱帯の炉温をフィードバックして決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱延鋼帯の焼鈍方法。
  5. 前記急速加熱装置による鋼帯の加熱温度を、前記加熱帯出側の鋼帯温度が一定となるように決定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の熱延鋼帯の焼鈍方法。
  6. 前記急速加熱装置の加熱手段は、誘導加熱、通電加熱及び赤外線加熱のいずれか１以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の熱延鋼帯の焼鈍方法。
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