JP6693498B2 - Equipment and method for manufacturing thick steel plate - Google Patents
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Description
本発明は、厚鋼板の製造設備及び製造方法に関する。 The present invention relates to a thick steel plate manufacturing facility and manufacturing method.
近年、日本国内では大規模な震災が発生しており、高層建築物を中心に安全性の観点から、大地震が発生しても建物の崩壊を招かないように、鋼板の高強度化(引張強度が490MPa以上)に加えて、降伏強度と引張強度の比である降伏比が80%以下の低降伏比鋼のニーズが高まっている。このような高強度かつ低降伏比を有する鋼板の製造方法として、従来、例えば、特許文献1に示すものが知られている。高強度を保ったうえで、低降伏比を達成するためには、鋼板の組織として軟らかいフェライト相(α)と硬いベイナイト(β)若しくはマルテンサイト(M)等とを強度に応じた適当な割合で分散させる方法が広く利用されている。 In recent years, a large-scale earthquake has occurred in Japan, and from the viewpoint of safety, especially in high-rise buildings, the strength of steel plates has been increased to prevent collapse of the building even if a large earthquake occurs. In addition to the tensile strength of 490 MPa), there is an increasing need for a low yield ratio steel having a yield ratio, which is the ratio of the yield strength to the tensile strength, of 80% or less. As a method for manufacturing a steel sheet having such a high strength and a low yield ratio, a method disclosed in Patent Document 1, for example, is conventionally known. In order to achieve a low yield ratio while maintaining high strength, the steel sheet structure has a suitable proportion of a soft ferrite phase (α) and a hard bainite (β) or martensite (M) according to the strength. Is widely used.
ここで、特許文献1に示す低降伏比低炭素低合金高張力鋼の製造方法では、所定成分を有する鋼片を熱間圧延に際し950℃以下での累積圧下率25%以上の圧延を行い、その後、熱間圧延ラインとは別の場所にある加熱炉及び冷却装置を用いたいわゆるオフラインでの熱処理を行う。このオフラインでの熱処理では、鋼片をAc1変態点とAc3変態点の中間の適当な温度に加熱し、変態オーステナイト相がマルテンサイト若しくは低温変態生成物あるいは両者の混合組織を得るのに十分な空冷以上の冷却速度で冷却し、その後、Ac1変態点温度以下で焼戻すものである。オフラインで熱処理された鋼板を一般的には調質鋼と呼ぶ。 Here, in the method for producing a low yield ratio low carbon low alloy high strength steel shown in Patent Document 1, a billet having a predetermined component is hot-rolled at a cumulative rolling reduction of 25% or more at 950 ° C. or less, After that, a so-called off-line heat treatment is performed using a heating furnace and a cooling device located in a place different from the hot rolling line. In this off-line heat treatment, the steel slab is heated to an appropriate temperature between the Ac1 transformation point and the Ac3 transformation point, and the transformed austenite phase is sufficiently air-cooled to obtain a martensite or a low temperature transformation product or a mixed structure of both. It is cooled at the above cooling rate and then tempered at an Ac1 transformation point temperature or lower. Steel sheets that have been heat treated off-line are commonly referred to as tempered steels.
一方、オフラインでの熱処理を伴わずに低降伏比の鋼板を得るものとして、例えば、特許文献2及び3に示すものが知られている。この特許文献2及び3に示す方法では、熱間圧延直後の高温の鋼板を直接冷却する工程を有しており、これをオンラインの熱処理と称する。
特許文献2に示す高靱性高張力鋼の製造法は、所定成分の鋼を1000℃〜1300℃に加熱し、少なくとも980℃以下Ar3の温度範囲で断面率80%以上に熱間圧延する。そして、その直後に鋼板をフェライトが生成するAr3変態温度以下まで空冷若しくはそれに準じた冷却を行うことにより先にフェライトを生成させ、その後、鋼板を急冷してフェライト・マルテンサイトの2相層状組織となすものである。
On the other hand, as a method for obtaining a steel sheet having a low yield ratio without performing an off-line heat treatment, for example, those shown in
In the method for producing a high-toughness high-strength steel disclosed in Patent Document 2, a steel having a predetermined component is heated to 1000 ° C to 1300 ° C and hot-rolled to a cross-section rate of 80% or more in a temperature range of at least 980 ° C and Ar3. Immediately after that, the steel sheet is air-cooled or cooled to an Ar3 transformation temperature or lower at which ferrite is formed to generate ferrite first, and then the steel sheet is rapidly cooled to form a ferrite-martensite two-phase layered structure. It is an eggplant.
また、特許文献3に示す低降伏比高張力鋼の製造方法は、所定成分範囲の鋼を熱間圧延後、板厚中心部のオーステナイト分率が90%以下になるまで5℃/s以上の冷却速度で冷却した後、Ac1変態点+20℃〜Ac3変態点−20℃まで、昇温、加熱保持後、5〜30℃/sの冷却速度で強制冷却し、600〜400℃で強制冷却を停止するものである。
なお、特許文献2、3に示す方法のように、オフラインの熱処理工程なしで製造された鋼板は、一般的には非調質鋼と呼ばれている。
Further, in the method for producing a high tensile strength steel having a low yield ratio shown in
It should be noted that the steel sheet manufactured without the off-line heat treatment step as in the methods shown in
また、低降伏比厚鋼板の効率的大量生産を可能にする厚鋼板の制御冷却装置として、例えば、特許文献4に示すものが知られている。
特許文献4に示す厚鋼板の制御冷却装置は、圧延機の出側に、圧延された厚鋼板を緩冷却し、厚鋼板の表面層を部分的にフェライト変態させる緩冷却帯と、緩冷却帯で表面層がフェライト変態した厚鋼板を急冷却し、フェライト変態しなかった残りのオーステナイト相をパーライト、ベイナイト、マルテンサイトなどに変態制御する急冷却帯とを備え、緩冷却帯と急冷却帯との間に空冷部を設け、この空冷部に緩冷却帯通過鋼板の表面温度測定用の温度計を設置し、この温度計からの温度に基づいて、急冷却帯の冷却停止温度が所定の値になるように、通板速度や冷却水量などの冷却条件を制御するようにしている。
Further, as a control cooling device for thick steel plates that enables efficient mass production of low yield ratio thick steel plates, for example, one disclosed in
The control cooling device for a thick steel sheet disclosed in
ところで、一般的に高温の鋼板を水冷すると、図12に示すように、高温域では熱流束が小さい膜沸騰が発生し、鋼板の表面温度が低下するにつれて、冷却が不安定な遷移沸騰状態を経て核沸騰状態となる。
ここで、遷移沸騰領域では、鋼板の表面温度が低温であるほど熱流束が増加するため、冷却開始時に鋼板内に温度偏差を有している場合、冷却が進行するにつれて温度偏差が拡大する。冷却が遷移沸騰領域で行われる限り、局所的な温度むらは積算されて拡大し、冷却後の鋼板の材質にばらつきが生じる。
By the way, generally, when a high temperature steel plate is water-cooled, film boiling with a small heat flux occurs in a high temperature region as shown in FIG. 12, and as the surface temperature of the steel plate decreases, a transition boiling state in which cooling is unstable is caused. After that, it becomes a nucleate boiling state.
Here, in the transition boiling region, the heat flux increases as the surface temperature of the steel sheet is lower, so if the steel sheet has a temperature deviation at the start of cooling, the temperature deviation increases as the cooling progresses. As long as the cooling is performed in the transition boiling region, the local temperature unevenness is integrated and expanded, and the material of the steel sheet after cooling varies.
これに対して、膜沸騰領域や核沸騰領域での冷却は、高温部は熱流束が大きいため冷却が促進されるのに対し、低温部は熱流束が小さいため冷却が遅れ、結果として両者の温度差が縮小して温度むらは減少する。従って、高温の鋼板を水冷する場合、遷移沸騰領域を避け、膜沸騰領域または核沸騰領域で冷却することで均一の冷却が可能となる。一般的に、鋼板に噴射される冷却水の水量密度が低いと膜沸騰、高いと核沸騰が発生しやすいため、均一の冷却を実現するには遷移沸騰領域を避けて、低水量密度あるいは高水量密度で水冷する。 On the other hand, in the film boiling region and the nucleate boiling region, cooling is accelerated because the heat flux is high in the high temperature part because the heat flux is large in the high temperature part, whereas the cooling is delayed because the heat flux is small in the low temperature part, and as a result, both The temperature difference is reduced and the temperature unevenness is reduced. Therefore, when water-cooling a high temperature steel plate, uniform cooling is possible by avoiding the transition boiling region and cooling in the film boiling region or the nucleate boiling region. In general, film boiling tends to occur when the water density of the cooling water injected to the steel plate is low, and nucleate boiling tends to occur when the water density is high.Therefore, in order to achieve uniform cooling, avoid the transition boiling region and use low water density or high water density. Cool with water density.
更に、膜沸騰から遷移沸騰に移行する温度(以下、遷移沸騰温度と呼ぶ)は、鋼板の表面に生成するスケールの影響を受け、一般的にはスケールが厚いほど遷移沸騰温度が高温化する。本願発明者らが検討したところ、冷却時におけるスケール厚と鋼板の温度履歴の関係は、図13に示すようになり、特に低水量密度の緩冷却の場合にスケール厚の影響を受けやすい。スケールの影響を考慮すると、高水量密度の急冷却を実施することで、より安定して均一に鋼板を冷却することが可能となる。
また、オンラインの熱処理において冷却を実施する際に、近年広く使われている通過型冷却装置を用いた場合、鋼板の先端と尾端とで冷却装置に進入するタイミングにずれが生じる。つまり、鋼板の搬送速度をV(m/s)、鋼板の長さをL(m)とした時、鋼板の尾端は先端と比較してL/V(s)だけ長く放冷されるので、冷却開始温度が鋼板の先端と尾端とで異なる。図14には、冷却時の鋼板の先端及び尾端の温度履歴を示す。冷却開始温度が鋼板の先端と尾端とで異なることにより、フェライト分率が板内で変化し、降伏比が同一の鋼板内でばらついてしまう問題がある。
Furthermore, the temperature at which the film boiling transitions to the transition boiling (hereinafter referred to as the transition boiling temperature) is affected by the scale generated on the surface of the steel sheet, and generally, the thicker the scale, the higher the transition boiling temperature. As a result of studies by the inventors of the present application, the relationship between the scale thickness and the temperature history of the steel sheet during cooling is as shown in FIG. 13, and the scale thickness is particularly susceptible to slow cooling with low water density. Considering the effect of scale, it is possible to more stably and uniformly cool the steel sheet by performing rapid cooling with high water density.
In addition, when a through-type cooling device widely used in recent years is used when performing cooling in online heat treatment, there is a deviation in the timing of entering the cooling device between the tip end and the tail end of the steel sheet. That is, when the transport speed of the steel sheet is V (m / s) and the length of the steel sheet is L (m), the tail end of the steel sheet is cooled by L / V (s) longer than the tip end. The cooling start temperature differs between the tip and tail of the steel sheet. FIG. 14 shows the temperature history of the tip and tail ends of the steel sheet during cooling. Since the cooling start temperature is different between the tip and the tail of the steel sheet, there is a problem that the ferrite fraction changes within the sheet and the yield ratio varies within the same steel sheet.
ここで、特許文献1に示す低降伏比低炭素低合金高張力鋼の製造方法にあっては、オフラインの熱処理における中間熱処理温度(Ac1変態点とAc3変態点の中間温度)を適切に選ぶことで低降伏比の鋼板が再現良く得られるものの、熱間圧延後に複数回の加熱及び冷却を熱処理工程が必要となり、エネルギーコストが高くなると共に鋼板の生産性の低下を回避することができない。
また、特許文献2に示す高靱性高張力鋼の製造法にあっては、オンラインの熱処理であり、熱間圧延後に再加熱を行わないため、エネルギーコストの観点からは非常に有利である。しかしながら、特許文献2に示す方法においては、熱間圧延直後に鋼板をフェライトが生成するAr3変態温度以下まで空冷若しくはそれに準じた冷却を行うが、この待機期間中は、その他の素材を圧延することができず熱間圧延ラインの生産性の阻害要因となる。
Here, in the method for manufacturing a low yield ratio low carbon low alloy high strength steel shown in Patent Document 1, the intermediate heat treatment temperature (intermediate temperature between the Ac1 transformation point and the Ac3 transformation point) in the off-line heat treatment should be appropriately selected. Although a steel sheet having a low yield ratio can be obtained with good reproducibility, a heat treatment step of heating and cooling a plurality of times is required after hot rolling, which increases energy cost and cannot prevent reduction in productivity of steel sheet.
Further, in the method of manufacturing a high toughness and high strength steel shown in Patent Document 2, since it is an online heat treatment and reheating is not performed after hot rolling, it is very advantageous from the viewpoint of energy cost. However, in the method shown in Patent Document 2, immediately after hot rolling, a steel sheet is air-cooled to a temperature not higher than the Ar3 transformation temperature at which ferrite is formed or cooled in accordance with it, but other materials are rolled during this waiting period. Cannot be achieved, which becomes an impediment to the productivity of the hot rolling line.
また、特許文献3に示す低降伏比高張力鋼の製造方法にあっては、オンラインの熱処理であるが、板厚中心部のオーステナイト分率が90%以下になるまで5℃/s以上の冷却速度で冷却した後に昇温過程が必要であることから、熱間圧延ラインに加熱装置を設置する必要がある。特許文献3においては、この加熱装置についての記載はなく、そもそも熱間圧延ラインにこのような加熱装置を設置すること自体が技術的な難易度が高い。
また、特許文献2及び3に示すような方法におけるオンラインの熱処理の問題として、前述したように、冷却開始温度が鋼板の先端と尾端とで異なることにより、フェライト分率が板内で変化し、降伏比が同一の鋼板内でばらついてしまう問題がある。
Further, in the method for producing a high-strength steel having a low yield ratio shown in
Further, as a problem of online heat treatment in the methods as disclosed in
また、特許文献4に示す厚鋼板の制御冷却装置にあっては、緩冷却帯で圧延された厚鋼板を緩冷却し、厚鋼板の表面層を部分的にフェライトを生成させ、次に急冷却帯で緩冷却帯で表面層がフェライト変態した厚鋼板を急冷却し、フェライト変態しなかった残りのオーステナイト相をパーライト、ベイナイト、マルテンサイトなどに変態制御する。しかし、水量密度が低い緩冷却だと、前述したように、スケール厚の影響を受けやすく、遷移沸騰温度が高温化して膜沸騰領域が小さくなり均一に鋼板を冷却することができずに鋼板の材質にばらつきが生じる問題がある。また、特許文献4に示す厚鋼板の制御冷却装置の場合、緩冷却帯と急冷却帯との間の空冷部に設置された温度計によって緩冷却帯通過鋼板の表面温度を測定し、その測定結果に基づいて、急冷却帯の冷却停止温度が所定の値になるように、通板速度や冷却水量などの冷却条件を制御し、第二相の組織をコントロールできるが、フェライトの生成量を制御することができない。
Further, in the control cooling device for a thick steel sheet disclosed in
従って、本発明はこれら従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、エネルギーコストを安価にするともに鋼板の生産性の低下を招くことなく、降伏比の同一の鋼板内におけるばらつきが少ない高強度かつ低降伏比の厚鋼板を製造することができる、厚鋼板の製造設備及び製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve these conventional problems, and an object thereof is to reduce the energy cost and to reduce the productivity of the steel sheet, and It is an object of the present invention to provide a thick steel plate manufacturing facility and a manufacturing method capable of manufacturing a thick steel plate having high strength and a low yield ratio with little variation in temperature.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る厚鋼板の製造設備は、100℃以下の厚鋼板をオーステナイト温度域まで加熱する加熱炉と、該加熱炉で加熱された厚鋼板を冷却する冷却装置とを備えた厚鋼板の製造設備であって、前記冷却装置は、前記加熱炉から抽出された厚鋼板を急冷却する第1急冷却装置と、該第1急冷却装置の搬送方向下流側に設置され、前記厚鋼板を急冷却する第2急冷却装置とを備え、前記第1急冷却装置及び前記第2急冷却装置のそれぞれは、上下複数対の急冷却ノズルを厚鋼板の搬送方向に沿って並べて配置するとともに、少なくとも前記第1急冷却装置及び前記第2急冷却装置のそれぞれにおける最上流にある上側の急冷却ノズルの上流側及び最下流にある上側の急冷却ノズルの下流側とに水切り装置を配置し、前記第1急冷却装置と前記第2急冷却装置との間の距離を5m以上とすることを要旨とする。 In order to achieve the above object, the equipment for manufacturing a steel plate according to an aspect of the present invention includes a heating furnace that heats a steel plate at 100 ° C. or lower to an austenite temperature range, and a steel plate heated by the heating furnace. And a cooling device for cooling the thick steel plate, wherein the cooling device quenches the thick steel plate extracted from the heating furnace, and a transport direction of the first rapid cooling device. A second rapid cooling device that is installed on the downstream side and that rapidly cools the thick steel plate, each of the first rapid cooling device and the second rapid cooling device includes a plurality of pairs of upper and lower rapid cooling nozzles of the thick steel plate. While being arranged side by side along the transport direction, at least the upper side rapid cooling nozzles on the uppermost stream in the uppermost stream and the lowermost upstream side rapid cooling nozzles in each of the first rapid cooling device and the second rapid cooling device Draining device on the downstream side Arrangement, and the distance between the first rapid cooling device and the second quenching device is summarized in that to more than 5 m.
また、本発明の別の態様に係る厚鋼板の製造方法は、100℃以下の厚鋼板を加熱炉でオーステナイト温度域まで加熱する加熱工程と、該加熱工程で加熱された厚鋼板を冷却装置で冷却する冷却工程とを備えた厚鋼板の製造方法であって、前記冷却工程は、前記加熱炉から抽出された厚鋼板を、前記冷却装置の第1急冷却装置により急冷却する第1急冷却工程と、該第1急冷却工程で急冷却された厚鋼板を、前記冷却装置の前記第1急冷却装置との間の距離が5m以上離れた位置に設置された前記冷却装置の第2急冷却装置により冷却する前に空冷待機する空冷待機工程と、該空冷待機工程で空冷待機した厚鋼板を、前記第2急冷却装置により急冷却する第2急冷却工程とを備え、前記第1急冷却工程及び前記第2急冷却工程のそれぞれでは、上下複数対の急冷却ノズルを厚鋼板の搬送方向に沿って並べて配置した前記第1急冷却装置及び前記第2急冷却装置のそれぞれの前記急冷却ノズルから冷却水を前記厚鋼板に噴射して急冷却を行い、少なくとも前記第1急冷却装置及び前記第2急冷却装置のそれぞれにおける最上流にある上側の急冷却ノズルの上流側及び最下流にある上側の急冷却ノズルの下流側とに水切り装置を配置し、前記第1急冷却装置及び前記第2急冷却装置のそれぞれの前記上側の急冷却ノズルから冷却水を前記水切り装置で拘束して冷却区間外への冷却水の漏洩を防止することを要旨とする。 Moreover, the manufacturing method of the thick steel plate which concerns on another aspect of this invention WHEREIN: The heating process which heats a thick steel plate of 100 degreeC or less to an austenite temperature range with a heating furnace, and the thick steel plate heated by this heating process with a cooling device. A method of manufacturing a thick steel sheet, comprising: a cooling step of cooling; the first cooling step of rapidly cooling the thick steel sheet extracted from the heating furnace by a first rapid cooling device of the cooling device. And the second quench of the cooling device installed at a position where the distance between the step and the steel plate rapidly cooled in the first quenching process is 5 m or more away from the first quenching device of the cooling device. An air cooling standby step of waiting for air cooling before cooling by a cooling device, and a second rapid cooling step of rapidly cooling the thick steel sheet standby in the air cooling standby step by the second rapid cooling device are provided. In each of the cooling step and the second rapid cooling step A plurality of pairs of upper and lower rapid cooling nozzles are arranged side by side along the transport direction of the thick steel plate to inject cooling water from the respective rapid cooling nozzles of the first and second rapid cooling devices into the thick steel plate. Rapid cooling is performed, and water is drained to at least the upstream side of the uppermost rapid cooling nozzle in the uppermost stream and the downstream side of the uppermost rapid cooling nozzle in the most downstream side of each of the first rapid cooling apparatus and the second rapid cooling apparatus. A device is arranged to prevent the cooling water from leaking to the outside of the cooling section by restraining the cooling water from the upper rapid cooling nozzle of each of the first rapid cooling device and the second rapid cooling device by the draining device. That is the summary.
本発明に係る厚鋼板の製造設備及び製造方法によれば、エネルギーコストを安価にするともに鋼板の生産性の低下を招くことなく、降伏比の同一の鋼板内におけるばらつきが少ない高強度かつ低降伏比の厚鋼板を製造することができる、厚鋼板の製造設備及び製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing equipment and manufacturing method of the thick steel plate which concern on this invention, it is high strength and low yield with few variations in a steel plate with the same yield ratio, without making energy cost low and reducing productivity of a steel plate. It is possible to provide a thick steel plate manufacturing facility and a manufacturing method capable of manufacturing a thick steel plate having a specific ratio.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is that the material, shape, structure, arrangement, etc. of components are It is not limited to the following embodiments. Further, the drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationship between the thickness and the plane size, the ratio, and the like are different from the actual ones, and the drawings include portions in which the dimensional relationship and ratio are different from each other.
(第1実施形態)
図1には、本発明の第1実施形態に係る厚鋼板の製造設備を表すオフラインの熱処理設備の概略構成が示されており、熱処理設備1は、オフライン型の熱処理設備であり、100℃以下の厚鋼板Sをオーステナイト温度域まで加熱する加熱炉2と、加熱炉2で加熱された厚鋼板Sを冷却する冷却装置3とを備えている。なお、熱処理設備1は、板厚12mmから100mm、引張強度490MPa以上の高強度厚鋼板を、低降伏比(80%以下)とするための熱処理に用いられる。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of an off-line heat treatment equipment representing a steel sheet manufacturing equipment according to a first embodiment of the present invention. The heat treatment equipment 1 is an off-line heat treatment equipment and has a temperature of 100 ° C. or less. The heating furnace 2 that heats the thick steel plate S up to the austenite temperature range, and the
加熱炉2には、熱処理設備1とは別の熱間圧延ライン(図示せず)で所定の厚み(例えば15mm)、幅(例えば3000mm)及び長さ(例えば15m)に予め熱間圧延され、室温になった後にスケール除去機構(図示せず)により鋼板表面のスケールを除去した厚鋼板Sが装入される。そして、加熱炉2では、厚鋼板Sをオーステナイト温度域(例えば、910℃程度)まで加熱する。
加熱炉2から抽出された厚鋼板Sは、加熱炉2の出側に設置されている複数のテーブルロール8により搬送されながら冷却装置3で冷却される。
The heating furnace 2 is hot-rolled in advance to a predetermined thickness (for example, 15 mm), width (for example, 3000 mm) and length (for example, 15 m) in a hot rolling line (not shown) different from the heat treatment facility 1, After the temperature reaches room temperature, the thick steel plate S from which the scale on the steel plate surface has been removed by a scale removing mechanism (not shown) is charged. Then, in the heating furnace 2, the thick steel plate S is heated to the austenite temperature range (for example, about 910 ° C.).
The thick steel plate S extracted from the heating furnace 2 is cooled by the
ここで、冷却装置3は、加熱炉2から抽出された厚鋼板Sを急冷却する第1急冷却装置4と、第1急冷却装置4の搬送方向下流側に設置され、厚鋼板Sを急冷却する第2急冷却装置5とを備えている。
第1急冷却装置4は、搬送ラインに対して上下で対をなす上側の急冷却ノズル6a及び下側の急冷却ノズル6bを複数対(本実施形態にあっては、5対)、厚鋼板Sの搬送方向に沿って所定ピッチで並べて配置している。各上側の急冷却ノズル6a及び下側の急冷却ノズル6bから厚鋼板Sに向けて冷却水12が噴射される。
Here, the
The
また、第2急冷却装置5は、搬送ラインに対して上下で対をなす上側の急冷却ノズル7a及び下側の急冷却ノズル7bを複数対(本実施形態にあっては、4対)、厚鋼板Sの搬送方向に沿って所定ピッチで並べて配置している。各上側の急冷却ノズル7a及び下側の急冷却ノズル7bから厚鋼板Sに向けて冷却水12が噴射される。
ここで、図1に示す熱処理設備1は、厚鋼板S内における降伏比のばらつきを少なくするために、オンライン型ではなくオフライン型の熱処理設備とし、また、可能な限り少ないエネルギーで製造してエネルギーコストを安価にするために、1回の熱処理工程(加熱が1回)で低降伏比(降伏強度と引張強度の比である降伏比が80%以下)の厚鋼板を製造するものである。
The second rapid cooling device 5 includes a plurality of pairs of upper and
Here, the heat treatment equipment 1 shown in FIG. 1 is an off-line type heat treatment equipment rather than an online type heat treatment equipment in order to reduce the variation of the yield ratio in the thick steel plate S, and is manufactured by using as little energy as possible. In order to reduce the cost, a thick steel sheet having a low yield ratio (yield ratio, which is a ratio of yield strength to tensile strength, of 80% or less) is manufactured in one heat treatment step (one heating).
先ず、オンライン型の熱処理設備ではなく、オフライン型の熱処理設備とする理由について述べる。オンライン型の熱処理設備とした場合の最大の課題は、冷却前の厚鋼板Sの先端と尾端の温度偏差によって機械的特性が同一の鋼板内でばらついてしまうことである。そこで、厚鋼板Sの全長にわたって冷却開始温度を一定とするために、オンライン型ではなくオフライン型の熱処理設備とし、加熱炉2と冷却装置3とを近接配置し、加熱炉2から厚鋼板Sを抽出するとほぼ同時に冷却装置3で冷却を実施するようにしている。これにより、厚鋼板Sの先端と尾端の冷却開始温度のばらつきを小さくすることができる。
First, the reason why the offline heat treatment equipment is used instead of the online heat treatment equipment will be described. The biggest problem in the case of an online type heat treatment facility is that the mechanical characteristics vary within the same steel plate due to the temperature deviation between the tip and the tail end of the thick steel plate S before cooling. Therefore, in order to keep the cooling start temperature constant over the entire length of the thick steel plate S, an offline type heat treatment facility is used instead of the online type, the heating furnace 2 and the
ここで、厚鋼板Sの先端及び尾端が加熱炉2から抽出されてから冷却装置3の第1急冷却装置4に進入するまでの温度低下を説明する。
図1に示す熱処理設備1おいて、加熱炉2では、厚鋼板Sが一定の温度になるように均熱加熱する。一般的に、加熱炉2内での厚鋼板Sの板内温度偏差を±5〜10℃程度で加熱することができ、且つ加熱炉2の炉温まで厚鋼板Sが昇温されることから、加熱炉2の炉内温度はほぼ狙いの温度に対して均一にすることができる。また、加熱炉2から冷却装置3までの距離がL0(m)の場合において、例えば、加熱炉2から厚鋼板Sの先端が抽出され、厚鋼板Sが搬送速度V(m/s)で搬送され、厚鋼板Sの先端が冷却装置3に進入したとする。この場合、厚鋼板Sが加熱炉2を出てから外気により厚鋼板Sの温度低下が開始するため、厚鋼板Sの先端は加熱炉2と冷却装置3との間の距離L0(m)だけ移動する時間L0/V(s)だけ冷却されることになる。加熱炉2から冷却装置3までの距離L0とは、図1に示すように、加熱炉2の抽出口から第1急冷却装置4の最上流にあるテーブルロール8迄の距離で定義される。
Here, the temperature decrease from the extraction of the tip and the tail of the thick steel plate S from the heating furnace 2 to the entry into the first
In the heat treatment facility 1 shown in FIG. 1, in the heating furnace 2, the thick steel plate S is soaked and heated so as to have a constant temperature. Generally, since the plate temperature deviation of the thick steel plate S in the heating furnace 2 can be heated to about ± 5 to 10 ° C., and the thick steel plate S is heated to the furnace temperature of the heating furnace 2. The temperature inside the heating furnace 2 can be made substantially uniform with respect to the target temperature. Further, when the distance from the heating furnace 2 to the
一方、厚鋼板Sの尾端についても、加熱炉2から厚鋼板Sの尾端が抽出され、厚鋼板Sが搬送速度V(m/s)で搬送され、厚鋼板Sの尾端が冷却装置3に進入したとする。この場合、厚鋼板Sが加熱炉2を出てから外気により厚鋼板Sの温度低下が開始するため、厚鋼板Sの尾端は加熱炉2と冷却装置3との間の距離L0(m)だけ移動する時間L0/V(s)だけ冷却されることになる。ここで、厚鋼板Sの搬送速度V(m/s)が一定とすると、加熱炉2内で厚鋼板Sの先尾端に温度偏差がなく、また、同一時間放冷されて、冷却装置3に進入するため、冷却装置3の進入時において厚鋼板Sの先尾端に温度偏差はない。このため、板材ごとの厚鋼板Sの先尾端の温度にばらつきは少なく、厚鋼板Sの先尾端について同一温度で冷却を開始することができる。なお、厚鋼板Sの先尾端について同一温度で冷却を開始するためには、厚鋼板Sの先端が加熱炉2を出てから、厚鋼板Sの尾端が冷却装置3に進入するまで一定の速度で通板することが好ましい。
On the other hand, as for the tail end of the thick steel plate S, the tail end of the thick steel plate S is extracted from the heating furnace 2, the thick steel plate S is transported at a transport speed V (m / s), and the tail end of the thick steel plate S is a cooling device. Suppose you entered 3. In this case, since the temperature of the thick steel plate S starts to decrease due to the outside air after the thick steel plate S exits the heating furnace 2, the tail end of the thick steel plate S has a distance L 0 (m between the heating furnace 2 and the
また、冷却装置3を、第1急冷却装置4と第2急冷却装置5とで構成し、緩冷却装置を用いていないので、次の問題点を回避できる。即ち、水量密度が低い緩冷却だと、前述したように、スケール厚の影響を受けやすく、遷移沸騰温度が高温化して膜沸騰領域が小さくなり均一に鋼板を冷却することができずに鋼板の材質にばらつきが生じる問題がある。緩冷却装置を用いないで急冷却装置を用いることによって、核沸騰状態で冷却することができ、遷移沸騰が発生せず、スケールの影響も受けずに均一に冷却することができる。
Further, since the
また、冷却装置3において、第1急冷却装置4と第2急冷却装置5との間の距離を5m以上としている。ここで、第1急冷却装置と前記第2急冷却装置との間の距離とは、図1に示すように、第1急冷却装置4における最下流のテーブルロール8と第2急冷却装置5における最上流のテーブルロール8との間の距離L1で定義される。当該距離を5m以上としたのは、第1急冷却装置4で厚鋼板Sを急冷却した後、所定の時間だけ、第2急冷却装置5の搬送方向上流側で厚鋼板Sを空冷待機させることができ、厚鋼板Sに対して先ずフェライトを所定の分率だけ生成させ、その後に第2急冷却装置5で急冷却を実施して、残りのオーステナイト相をベイナイト相若しくはマルテンサイト相とする。これにより、厚鋼板の組織として軟らかいフェライト相と硬質相のベイナイト相若しくはマルテンサイト相とを強度に応じた適当な割合で分散させることができ、引張強度を保った上で低降伏比を達成することができるからである。
Further, in the
例えば、板厚30mmの厚鋼板Sにおいて、このような第1急冷却装置4と第2急冷却装置5との間の距離を5m以上とした厚鋼板の製造設備で実現する厚鋼板Sの表層及び板厚方向中心の温度履歴及び厚鋼板の組織変化についてCCT線図を用いた図2に示す。
加熱炉2から抽出された厚鋼板Sに対し、空冷(放冷)の後、第1急冷却装置4により厚鋼板Sの板厚断面平均温度が550〜800℃となるように急冷却した後、空冷待機させて先ずフェライトを所定の分率だけ生成させ。その後、第2急冷却装置5により急冷却を実施して残りのオーステナイト相をベイナイト相若しくはマルテンサイト相とする。これにより、1回の熱処理工程で第一相のフェライト分率のコントロールをするとともに、第二相のベイナイト相若しくはマルテンサイト相を作り込む。これにより、厚鋼板の組織として軟らかいフェライト相と硬質相のベイナイト相若しくはマルテンサイト相とを強度に応じた適当な割合で分散させることができ、引張強度を保った上で低降伏比を達成することができる。そして、オフラインの熱処理設備1としてあるから、フェライト分率が板内で変化することなく、降伏比が同一の鋼板内でばらつくことのない厚鋼板を得ることができる。
For example, in a thick steel plate S having a plate thickness of 30 mm, the surface layer of the thick steel plate S realized by a thick steel plate manufacturing facility in which the distance between the first
After the thick steel plate S extracted from the heating furnace 2 is air-cooled (cooled), it is rapidly cooled by the first
ここで、図2においては、第2急冷却装置5により急冷却を実施して板厚断面平均温度が室温に至るまで厚鋼板Sを冷却しているが、厚鋼板Sの強度に応じて図3に示すように、第2急冷却装置5による急冷却を、厚鋼板Sの板厚断面平均温度が400〜550℃(ベイナイト生成温度)となったところで停止する場合もある。この場合、第一相としてフェライトを第二相としてベイナイトを主体とした組織を作り込むことができる。
一方、図4は、参考例に係る厚鋼板の製造設備を適用して冷却した時の厚鋼板の表層及び板厚方向中心の温度履歴及び厚鋼板の組織変化についてCCT線図を用いて説明した図である。厚鋼板の板厚は、30mm程度である。
Here, in FIG. 2, the thick steel plate S is cooled by the second rapid cooling device 5 until the plate thickness cross-section average temperature reaches room temperature. As shown in FIG. 3, the rapid cooling by the second rapid cooling device 5 may be stopped when the plate thickness cross-section average temperature of the thick steel plate S reaches 400 to 550 ° C. (bainite formation temperature). In this case, it is possible to create a structure in which ferrite is used as the first phase and bainite is used as the second phase.
On the other hand, FIG. 4 was explained using the CCT diagram for the temperature history of the surface layer of the thick steel sheet and the center of the thickness direction and the structural change of the thick steel sheet when the thick steel sheet manufacturing equipment according to the reference example was applied and cooled. It is a figure. The plate thickness of the thick steel plate is about 30 mm.
参考例に係る厚鋼板の製造設備では、加熱炉2から抽出された厚鋼板Sに対し、空冷(放冷)の後、急冷却を実施し、ほぼ水温に至るまで厚鋼板を冷却している。この冷却方法では、急冷却の後、厚鋼板Sの板厚断面平均温度が550〜800℃となった時点で空冷待機させるものではないため、厚鋼板Sの表層はフェライト変態をせず、マルテンサイト変態をしている。このため、参考例に係る厚鋼板の製造設備では、1回の熱処理工程で複相組織を作り込むことができない。 In the thick steel plate manufacturing equipment according to the reference example, the thick steel plate S extracted from the heating furnace 2 is air-cooled (cooled) and then rapidly cooled to cool the thick steel plate to almost the water temperature. .. In this cooling method, after the rapid cooling, air cooling standby is not performed when the plate thickness cross-section average temperature of the thick steel plate S reaches 550 to 800 ° C., so that the surface layer of the thick steel plate S does not undergo ferrite transformation and martensite The site is undergoing a transformation. For this reason, in the thick steel plate manufacturing facility according to the reference example, it is not possible to form a multiphase structure in one heat treatment step.
これに対して、本実施形態に係る厚鋼板の製造設備では、前述したように、冷却装置3を、加熱炉2から抽出された厚鋼板Sを急冷却する第1急冷却装置4と、第1急冷却装置4の搬送方向下流側に設置され、厚鋼板Sを急冷却する第2急冷却装置5とを備え、第1急冷却装置4と第2急冷却装置5との間の距離を5m以上としているので、第1急冷却装置4で厚鋼板Sを急冷却した後、所定の時間だけ、第2急冷却装置5の搬送方向上流側で厚鋼板Sを空冷待機させることができ、厚鋼板Sに対して先ずフェライトを所定の分率だけ生成させ、その後に第2急冷却装置5で急冷却を実施して、残りのオーステナイト相をベイナイト相若しくはマルテンサイト相とする。このため、1回の熱処理工程で第一相のフェライト分率のコントロールをするとともに、第二相のベイナイト相若しくはマルテンサイト相を作り込むことができる。
On the other hand, in the thick steel plate manufacturing facility according to the present embodiment, as described above, the
なお、一般的なオフライン型の熱処理設備で処理する厚鋼板Sの長さは、4〜15m程度である。従って、第1急冷却装置4と第2急冷却装置5との間の距離が5m以上あれば、板長が5m以下の厚鋼板Sは第1急冷却装置4と第2急冷却装置5との間で空冷待機させることができる。一方、第1急冷却装置4と第2急冷却装置5との間の距離L1よりも厚鋼板Sの長さが長い場合には、図5(a)に示すように、厚鋼板Sが第1急冷却装置4を通過後、図5(b)に示すように、第1急冷却装置4の急冷却ノズル6a,6bからの冷却水を停止させるとともに、厚鋼板Sを上流側に逆搬送させて空冷待機させ、空冷待機後、図5(c)に示すように、厚鋼板Sを下流側に搬送させて第2急冷却装置5により冷却させればよい。
The length of the thick steel plate S processed by a general off-line type heat treatment equipment is about 4 to 15 m. Therefore, if the distance between the first
第1急冷却装置4と第2急冷却装置5との間の距離を5m未満とすると、板長の長い厚鋼板Sの場合、厚鋼板Sの尾端が加熱炉2と干渉する問題が生じて第2急冷却装置5の前で空冷待機させることができない。
なお、長尺材でも逆搬送や冷却水の注水停止タイミングなどの制御を必要とせず、第1急冷却装置4で冷却した後に第1急冷却装置4と第2急冷却装置5との間で空冷待機できるようにするのは、第1急冷却装置4と第2急冷却装置5との間の距離は好ましくは10m以上、さらに好ましくは15m以上であるとよい。一方、第1急冷却装置4と第2急冷却装置5との間の距離が長すぎると、設備長が長くなりすぎて設備スペースの問題があるため、好ましくは25m以下がよい。
If the distance between the first
Even for a long material, it is not necessary to control the reverse conveyance or the timing of stopping the injection of cooling water, and after cooling by the first
また、冷却装置3において、第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5のそれぞれにおける冷却水の水量密度を、1.0m3/(min・m2)以上4.0m3/(min・m2)以下としてある。これにより、急冷却を実現し、冷却速度を厚鋼板Sの板厚方向中心で4℃/s以上に制御でき、厚鋼板S内で均一な材質、特に降伏比のばらつきが小さい高強度の低降伏比調質鋼板を製造することができる。当該水量密度を1.0m3/(min・m2)以上とすることにより、核沸騰状態で冷却することができ、遷移沸騰が発生せず、スケールの影響も受けずに均一に冷却することができる。当該水量密度が1.0m3/(min・m2)未満だと、緩冷却となり、遷移沸騰が発生して温度むらが生じ、冷却後の厚鋼板Sの材質、特に降伏比のばらつきが大きくなる。厚鋼板Sをより均一に冷却するには、当該水量密度を好ましくは1.2m3/(min・m2)以上、さらに好ましくは当該水量密度を1.5m3/(min・m2)以上とするのがよい。一方、当該水量密度が大きくなりすぎると、設備コストが膨大となるため、水量密度の上限としては4.0m3/(min・m2)とするのがよい。
Further, in the
また、第1急冷却装置4においては、図1に示すように、第1急冷却装置4における搬送方向に隣接する上側の急冷却ノズル6a間及び最上流にある上側の急冷却ノズル6aの上流側及び最下流にある上側の急冷却ノズル6aの下流側とに水切り装置9を配置している。同様に、第2急冷却装置5においても、第2急冷却装置5における搬送方向に隣接する上側の急冷却ノズル7a間及び最上流にある上側の急冷却ノズル7aの上流側及び最下流にある上側の急冷却ノズル7aの下流側とに水切り装置9を配置している。第1急冷却装置4における水切り装置9及び第2急冷却装置5における水切り装置9のぞれぞれは水切りロールで構成されている。
Further, in the first
このように、第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5のそれぞれにおいて水切り装置9を設置した理由について述べると、図6(a)に示すように、水切り装置9がないと、上側の急冷却ノズル6a,7aから噴射された冷却水12が冷却区間外へ漏洩水13として漏洩して、厚鋼板S上に滞留した冷却水によって厚鋼板Sの温度が狙いの温度よりも低下してしまう問題がある。これに対して、図6(b)に示すように、第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5のそれぞれにおいて水切り装置9を設置すると、第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5のそれぞれの上側の急冷却ノズル6a,7aからの冷却水12を水切り装置9で拘束して冷却区間外への冷却水12の漏洩を防止することができる。これにより、厚鋼板Sの安定した冷却を実現することができる。特に、第2急冷却装置5において水切り装置9を設置すると、第2急冷却装置5で厚鋼板Sの板厚断面平均温度が400〜550℃となるように急冷却を停止させる際に、冷却区間外へ冷却水12の漏洩を防止することができ、精度よく冷却停止温度を制御することができる。
As described above, the reason why the
ここで、各水切り装置9は、搬送ラインに対して上方に位置しており、昇降機能を有することで、様々な板厚の厚鋼板Sを一定の押圧力で拘束することができる。良好な水切り性を得るには冷却中の厚鋼板Sの表面形状を平坦とするのがよく、各水切り装置9の押付け力は好ましくは4ton以上、より好ましくは6ton以上、さらに好ましくは8ton以上がよい。一方、各水切り装置9の押付け力が大きすぎると、水切り装置(水切りロール)9がたわんで厚鋼板Sと水切り装置9との間に隙間が生じて水切り性が悪化する可能性があるため、押付け力は20ton以下が好ましい。
Here, each draining
また、第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5のそれぞれにおける上側の急冷却ノズル6a,7a及び下側の急冷却ノズル6b,7bは、衝突形状が円形、楕円あるいは矩形のスプレー冷却としてある。
なお、第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5のそれぞれにおける上側の急冷却ノズル6a,7aは、図7及び図9に示すように、冷却ヘッダ60aに設けられた円管ノズルで構成し、この円管ノズルから円管噴流を噴射するようにしてもよい。また、第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5のそれぞれにおける下側の急冷却ノズル6b,7bも、図7及び図9に示すように、冷却ヘッダ60bに設けられた円管ノズルで構成し、この円管ノズルから円管噴流14を噴射するようにしてもよい。
The
The
また、各水切り装置9は、水切りロールではなく、図8及び図9に示すように、パージ水15を噴射して冷却水を拘束するパージノズルで構成してもよい。但し、水冷適用区間外に冷却水を漏洩させずに、より安定した冷却を実施するためには、水切り装置9として水切りロールを用いることが好ましい。
なお、図7には、上側の急冷却ノズル6a,7a及び下側の急冷却ノズル6b,7bとして円管ノズルを採用し、水切り装置9として水切りロールを採用した例が示され、図8には、上側の急冷却ノズル6a,7a及び下側の急冷却ノズル6b,7bとして冷却スプレーを採用し、水切り装置9としてパージノズルを採用した例が示され、図9には、上側の急冷却ノズル6a,7a及び下側の急冷却ノズル6b,7bとして円管ノズルを採用し、水切り装置9としてパージノズルを採用した例が示されている。
Further, each draining
7 shows an example in which circular pipe nozzles are adopted as the
次に、熱処理設備1においては、厚鋼板Sの、第1急冷却装置4の終点時における板厚断面平均温度が550℃〜800℃の範囲内の目標温度となるように、冷却水を噴射する急冷却ノズル6a,6bの数(急冷却ノズル6a,6bの対数)、第1急冷却装置4における冷却水の水量密度、及び第1急冷却装置4内の厚鋼板Sの搬送速度を制御する制御装置10が設けられている。
この制御装置10は、第1急冷却制御装置として機能するものであり、第1急冷却装置4における上側の急冷却ノズル6a及び下側の急冷却ノズル6bに接続されるとともに、上位コンピュータ11に接続されている。
Next, in the heat treatment equipment 1, the cooling water is jetted so that the average thickness of the thick steel plate S at the end point of the first
The
そして、制御装置10は、上位コンピュータ11から、加熱温度、板厚などの情報に加えて、厚鋼板Sの、第1急冷却装置4の終点時における板厚断面平均温度である550℃〜800℃の範囲内の目標温度の情報を取得する。そして、制御装置10は、厚鋼板Sの、第1急冷却装置4の終点時における板厚断面平均温度が目標温度となるような冷却水を噴射する急冷却ノズル6a,6bの数(急冷却ノズル6a,6bの対数)、第1急冷却装置4における冷却水の水量密度、及び第1急冷却装置4内の厚鋼板Sの搬送速度を算出する。第1急冷却装置4における冷却水の水量密度については、前述したように、1.0m3/(min・m2)以上4.0m3/(min・m2)以下とする。そして、制御装置10は、第1急冷却装置4において、この算出された搬送速度で厚鋼板Sを搬送しつつ、算出された急冷却ノズル6a,6bの数(急冷却ノズル6a,6bの対数)及び第1急冷却装置4における冷却水の水量密度で急冷却ノズル6a,6bから厚鋼板Sに向けて冷却水を噴射する。これにより、厚鋼板Sの、第1急冷却装置4の終点時における板厚断面平均温度は、550℃〜800℃の範囲内の目標温度とされる。
Then, the
また、熱処理設備1において、この制御装置10は、第2急冷却制御装置としても機能し、厚鋼板Sの、第2急冷却装置5の終点時における板厚断面平均温度が室温〜550℃の範囲内の目標温度で停止するように、冷却水を噴射する第2急冷却装置5における急冷却ノズル7a,7bの数(急冷却ノズル7a,7bの対数)、第2急冷却装置5における冷却水の水量密度、及び第2急冷却装置5内の厚鋼板Sの搬送速度を制御する。
具体的に述べると、制御装置10は、第2急冷却装置5における上側の急冷却ノズル7a及び下側の急冷却ノズル7bに接続されるとともに、上位コンピュータ11に接続されている。
In the heat treatment equipment 1, the
Specifically, the
そして、制御装置10は、上位コンピュータ11から、加熱温度、板厚などの情報に加えて、厚鋼板Sの、第2急冷却装置5の終点時における板厚断面平均温度である室温〜550℃の範囲内の目標温度の情報を取得する。そして、制御装置10は、厚鋼板Sの、第2急冷却装置5の終点時における板厚断面平均温度が目標温度となるような冷却水を噴射する急冷却ノズル7a,7bの数(急冷却ノズル7a,7bの対数)、第2急冷却装置5における冷却水の水量密度、及び第2急冷却装置5内の厚鋼板Sの搬送速度を算出する。第2急冷却装置5における冷却水の水量密度については、前述したように、1.0m3/(min・m2)以上4.0m3/(min・m2)以下とする。そして、制御装置10は、第2急冷却装置5において、この算出された搬送速度で厚鋼板Sを搬送しつつ、算出された急冷却ノズル7a,7bの数(急冷却ノズル7a,7bの対数)及び第2急冷却装置5における冷却水の水量密度で急冷却ノズル7a,7bから厚鋼板Sに向けて冷却水を噴射する。これにより、厚鋼板Sの、第2急冷却装置5の終点時における板厚断面平均温度は、室温〜550℃の範囲内の目標温度とされる。
Then, the
また、熱処理設備1において、加熱炉2で加熱される厚鋼板Sは、加熱炉2で加熱する前に予めスケール除去機構(図示せず)により鋼板表面のスケールを除去したものであり、加熱炉2から第1急冷却装置4までの距離を4m以下としている。これにより、スケールの影響をほとんど受けずにより均一に厚鋼板Sを冷却することができる。
加熱炉2に装入される前の厚鋼板Sの表面には、熱間圧延時に生成したスケールが形成されている。このスケールは、一般的に10〜50μm程度の厚みであるが、予めスケール除去機構、例えばショットブラストや酸洗などの工程でスケールを除去することで、加熱炉2に挿入される前のスケールの厚みを1μm未満とすることができる。また、加熱炉2内は窒素雰囲気などの無酸化雰囲気で加熱することで、炉内でのスケール生成を抑えるのがよく、炉内の酸素濃度を1%未満とするのが好ましい。
Further, in the heat treatment facility 1, the thick steel plate S heated in the heating furnace 2 is one in which the scale on the surface of the steel plate has been removed by a scale removing mechanism (not shown) in advance before heating in the heating furnace 2. The distance from 2 to the first
A scale produced during hot rolling is formed on the surface of the thick steel plate S before being charged into the heating furnace 2. This scale generally has a thickness of about 10 to 50 μm, but by removing the scale in advance with a scale removing mechanism, for example, a step such as shot blasting or pickling, the scale of the scale before being inserted into the heating furnace 2 is reduced. The thickness can be less than 1 μm. In addition, it is preferable to suppress the generation of scale in the furnace by heating the inside of the heating furnace 2 in a non-oxidizing atmosphere such as a nitrogen atmosphere, and it is preferable that the oxygen concentration in the furnace is less than 1%.
加熱炉2で加熱する前に予めスケール除去機構により鋼板表面のスケールを除去し、かつ加熱炉2内を無酸化雰囲気で加熱することにより、加熱炉2から抽出するまでの厚鋼板Sの表面におけるスケールの生成を防止することができるが、加熱炉2抽出後に高温の厚鋼板Sは大気雰囲気に暴露されてやはりスケールが生成する。そこで、スケールの抑制の観点から、加熱炉2抽出から冷却装置3に侵入までの時間は少なくとも120sec以下、好ましくは100sec以下とするのがよい。一般的なオフライン型の熱処理設備における搬送速度は2〜20mpm程度であり、スケールを可能な限り防止する観点から、最低の搬送速度を2mpmとした場合、加熱炉2から第1急冷却装置4までの距離は、4m以下が好ましく、3.3m以下となると更に好適である。
また、加熱炉2から第1急冷却装置4までの距離が短すぎると、第1急冷却装置4から飛散した冷却水が加熱炉2内に入って、加熱炉2が劣化する問題がある。このため、加熱炉2から第1急冷却装置4までの距離は0.5m以上であることが好ましい。
Before heating in the heating furnace 2, the scale on the surface of the steel sheet is removed by a scale removing mechanism in advance, and the inside of the heating furnace 2 is heated in a non-oxidizing atmosphere, so that the surface of the thick steel sheet S until extraction from the heating furnace 2 Although it is possible to prevent the generation of scale, after the heating furnace 2 is extracted, the thick steel plate S at high temperature is exposed to the atmospheric atmosphere and scale is also generated. Therefore, from the viewpoint of suppressing the scale, the time from the extraction of the heating furnace 2 to the infiltration into the
Further, if the distance from the heating furnace 2 to the first
次に、図1に示す熱処理設備1を用いた厚鋼板の製造方法について説明する。
先ず、熱処理設備1とは別の熱間圧延ライン(図示せず)で所定の厚み(例えば15mm)、幅(例えば3000mm)及び長さ(例えば15m)に予め熱間圧延され、室温になった後にスケール除去機構(図示せず)でスケールを除去した厚鋼板Sを加熱炉2に装入する。そして、加熱炉2において、厚鋼板Sをオーステナイト温度域(例えば、910℃程度)まで加熱する(加熱工程)。
Next, a method for manufacturing a thick steel plate using the heat treatment equipment 1 shown in FIG. 1 will be described.
First, a hot rolling line (not shown) different from the heat treatment facility 1 was hot rolled in advance to a predetermined thickness (for example, 15 mm), width (for example, 3000 mm) and length (for example, 15 m) to reach room temperature. After that, the thick steel plate S from which the scale has been removed by a scale removing mechanism (not shown) is charged into the heating furnace 2. Then, in the heating furnace 2, the thick steel plate S is heated to an austenite temperature range (for example, about 910 ° C.) (heating step).
次いで、厚鋼板Sは加熱炉2から抽出され、加熱炉2の出側に設置されている複数のテーブルロール8により搬送され、冷却装置3で冷却される(冷却工程)。
この冷却工程では、先ず、加熱炉2から4m以内に配置された、冷却装置3の第1急冷却装置4により、加熱炉2から抽出された厚鋼板Sを急冷却する(第1急冷却工程)。
この第1急冷却工程では、上下複数対の急冷却ノズル6a,6bを厚鋼板Sの搬送方向に沿って並べて配置した第1急冷却装置4の急冷却ノズル6a,6bから冷却水を厚鋼板Sに噴射して急冷却を行う。
Next, the thick steel plate S is extracted from the heating furnace 2, conveyed by the plurality of table rolls 8 installed on the outlet side of the heating furnace 2, and cooled by the cooling device 3 (cooling step).
In this cooling process, first, the thick steel plate S extracted from the heating furnace 2 is rapidly cooled by the first
In this first rapid cooling step, cooling water is supplied from the
ここで、第1急冷却工程では、第1急冷却装置4における冷却水の水量密度を、1.0m3/(min・m2)以上4.0m3/(min・m2)以下として急冷却ノズル6a,6bから冷却水を厚鋼板Sに噴射して急冷却を行う。
また、第1急冷却工程において、第1急冷却装置4の上側の急冷却ノズル6aからの冷却水12を水切り装置9で拘束して冷却区間外への冷却水の漏洩を防止する。
また、第1急冷却工程において、厚鋼板Sの、第1急冷却装置4の終点時における板厚断面平均温度が550℃〜800℃の範囲内の目標温度となるように、制御装置10で冷却水を噴射する急冷却ノズル6a,6bの数、第1急冷却装置4における冷却水の水量密度、及び第1急冷却装置4内の厚鋼板Sの搬送速度を制御して急冷却を行う。
Here, in the first rapid cooling step, the water amount density of the cooling water in the first
Further, in the first rapid cooling step, the cooling
Further, in the first rapid cooling step, the
次に、冷却工程では、第1急冷却工程で急冷却された厚鋼板Sを、冷却装置3の第1急冷却装置4との間の距離が5m以上離れた位置に設置された冷却装置3の第2急冷却装置5により冷却する前に空冷待機する(空冷待機工程)。
その後、冷却工程では、空冷待機工程で空冷待機した厚鋼板Sを、第2急冷却装置5により急冷却する(第2急冷却工程)。
この第2急冷却工程では、上下複数対の急冷却ノズル7a,7bを厚鋼板Sの搬送方向に沿って並べて配置した第2急冷却装置5の急冷却ノズル7a,7bから冷却水を厚鋼板Sに噴射して急冷却を行う。
Next, in the cooling process, the thick steel plate S rapidly cooled in the first quenching process is placed in a position where the distance between the thick steel plate S and the
Then, in the cooling step, the thick steel plate S that has been air-cooled in the air-cooling standby step is rapidly cooled by the second rapid cooling device 5 (second rapid cooling step).
In the second rapid cooling step, cooling water is supplied from the
ここで、第2急冷却工程では、第2急冷却装置5における冷却水の水量密度を、1.0m3/(min・m2)以上4.0m3/(min・m2)以下として急冷却ノズル7a,7bから冷却水を厚鋼板Sに噴射して急冷却を行う。
また、第2急冷却工程において、第2急冷却装置5の上側の急冷却ノズル7aからの冷却水12を水切り装置9で拘束して冷却区間外への冷却水の漏洩を防止する。
また、第2急冷却工程において、厚鋼板Sの、第2急冷却装置5の終点時における板厚断面平均温度が室温〜550℃の範囲内の目標温度で停止するように、制御装置10で冷却水を噴射する急冷却ノズル7a,7bの数、第2急冷却装置5における冷却水の水量密度、及び第2急冷却装置5内の厚鋼板Sの搬送速度を制御して急冷却を行う。
そして、冷却工程を経た厚鋼板Sは、後工程に供される。
Here, in the second rapid cooling step, the water amount density of the cooling water in the second rapid cooling device 5 is set to 1.0 m 3 / (min · m 2 ) or more and 4.0 m 3 / (min · m 2 ) or less to achieve the rapid cooling. Cooling water is jetted from the cooling
In the second rapid cooling step, the cooling
Further, in the second rapid cooling step, the
Then, the thick steel plate S that has undergone the cooling step is subjected to a post step.
このように、第1実施形態に係る厚鋼板Sの製造方法によれば、加熱炉2から抽出された厚鋼板Sに対し、第1急冷却工程により厚鋼板Sの板厚断面平均温度が550〜800℃となるように急冷却した後、空冷待機工程で空冷待機させて先ずフェライトを所定の分率だけ生成させ。その後、第2急冷却工程により急冷却を実施して厚鋼板Sの、第2急冷却装置5の終点時における板厚断面平均温度が室温〜550℃の範囲内の目標温度で停止ささせ、残りのオーステナイト相をベイナイト相若しくはマルテンサイト相とする。これにより、1回の熱処理工程で第一相のフェライト分率のコントロールをするとともに、第二相のベイナイト相若しくはマルテンサイト相を作り込む。これにより、厚鋼板の組織として軟らかいフェライト相と硬質相のベイナイト相若しくはマルテンサイト相とを強度に応じた適当な割合で分散させることができ、引張強度を保った上で低降伏比を達成することができる。そして、1回の熱処理工程で低降伏比の厚鋼板Sを得ることができるので、可能な限り少ないエネルギーで製造してエネルギーコストを安価にすることができる。 As described above, according to the method for manufacturing the thick steel plate S according to the first embodiment, the thick steel plate S extracted from the heating furnace 2 has a plate thickness cross-section average temperature of 550 in the first rapid cooling step. After rapid cooling to ˜800 ° C., air cooling standby is performed in the air cooling standby process to first generate ferrite in a predetermined fraction. After that, rapid cooling is performed in the second rapid cooling step to stop the thick steel sheet S at a target temperature in the range of room temperature to 550 ° C. at the end point of the second rapid cooling device 5, where the average sheet thickness cross-section temperature is The remaining austenite phase is the bainite phase or martensite phase. As a result, the ferrite fraction of the first phase is controlled and the bainite phase or martensite phase of the second phase is formed in one heat treatment step. As a result, it is possible to disperse the soft ferrite phase and the hard phase bainite phase or martensite phase as a structure of the thick steel plate in an appropriate ratio according to the strength, and achieve a low yield ratio while maintaining the tensile strength. be able to. Since the thick steel sheet S having a low yield ratio can be obtained in one heat treatment step, the energy cost can be reduced by manufacturing the steel sheet S with the least possible energy.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る厚鋼板の製造設備及び製造方法について、図10及び図11を参照して説明する。
図10には、本発明の第2実施形態に係る厚鋼板の製造設備を表すオフラインの熱処理設備の概略構成が示されており、図10に示す熱処理設備1は、図1に示す熱処理設備1と基本構成は同様であるが、温度計20を備えて制御装置10が空冷待機時間を制御する機能を備えている点と、制御装置(第1急冷却制御装置及び第2急冷却制御装置)10が第1急冷却装置4内の厚鋼板Sの搬送速度と第2急冷却装置5内の厚鋼板Sの搬送速度とを同じに制御する搬送速度制御機能を備えている点とが相違している。
(Second embodiment)
Next, the manufacturing equipment and the manufacturing method of the thick steel plate according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
FIG. 10 shows a schematic configuration of an off-line heat treatment equipment representing a steel sheet manufacturing equipment according to the second embodiment of the present invention. The heat treatment equipment 1 shown in FIG. 10 is the heat treatment equipment 1 shown in FIG. And the basic configuration is the same, but the
具体的に述べると、熱処理設備1において、第1急冷却装置4と第2急冷却装置5との間には、第1急冷却装置4による冷却終了時の厚鋼板Sの表層温度を測定する温度計20が設置されている。
また、制御装置10は、空冷待機時間制御装置として機能し、温度計20による測定値に基づいて、厚鋼板Sの組織が狙いのフェライト分率となるための第2急冷却装置5の前での空冷待機時間を算出するとともに、第1急冷却装置4を出た厚鋼板Sが、算出された空冷待機時間の経過後に第2急冷却装置5により冷却されるように、厚鋼板Sの搬送速度を制御する制御装置10を備えている。
More specifically, in the heat treatment facility 1, between the first and second
Further, the
制御装置10は、テーブルロール8及び温度計20に接続されるとともに、上位コンピュータ11に接続されている。そして、制御装置10は、上位コンピュータ11で算出された第1急冷却装置4による冷却終了後の狙いの厚鋼板Sの表層温度を取得するとともに、図10に示す熱処理設備1を用いて冷却した時の厚鋼板Sの表層及び板厚方向中心の温度履歴及び厚鋼板の組織変化を表す情報を取得し、その一方で、温度計20からの測定値(第1急冷却装置4による冷却終了時の厚鋼板Sの表面温度)を取得する。そして、制御装置10は、上位コンピュータ11で算出された第1急冷却装置4による冷却終了後の狙いの厚鋼板Sの表層温度を、温度計20から取得した測定値に修正する。次いで、制御装置10は、図11に示す温度測定点(温度計20から取得)からフェライト変態が開始するPs線に入るまでの時間t1と厚鋼板Sが狙いのフェライト分率となるための保持時間t2を算出し、空冷待機時間(t1+t2)を算出する。ここで、保持時間t2の算出に際しては、例えばジョンソン・メール・アブラミの式(Johnson-Mehl-Avrami Equation)により変態率を計算することで、狙いの変態率となる保持時間t2を求める。そして、制御装置10は、第1急冷却装置4を出た厚鋼板Sが、算出された空冷待機時間(t1+t2)の経過後に第2急冷却装置5により冷却されるように、厚鋼板Sの搬送速度を制御する。これにより、温度計20から取得した測定値が、上位コンピュータ11で算出された第1急冷却装置4による冷却終了後の狙いの厚鋼板Sの表層温度から外れていた場合でも、空冷待機時間を制御することで、精度よくフェライト分率を制御することができ、降伏比のばらつきが小さい高強度の低降伏比調質鋼板を製造することができる。
The
また、熱処理設備1において、厚鋼板Sが第1急冷却装置4内及び第2急冷却装置5内を同じ速度で通板することで、第2急冷却装置5前での空冷待機時間を厚鋼板Sの先端部と尾端部とで同じにすることができ、厚鋼板Sの長手方向で降伏比のばらつきが小さい、高強度の低降伏比調質鋼板を製造することが可能となる。
ここで、厚鋼板Sの先端部の空冷待機時間をtTopとし、厚鋼板Sの尾端部の空冷待機時間をtBotとした場合、tTop及びtBotはそれぞれ次の(1)式及び(2)式で表される。
tTop=t0+L÷V1 ……(1)
tBot=t0+L÷V2 ……(2)
Further, in the heat treatment equipment 1, the thick steel plate S passes through the inside of the first
Here, when the air-cooling standby time at the tip of the thick steel plate S is t Top and the air-cooling standby time at the tail end of the thick steel plate S is t Bot , t Top and t Bot are respectively the following equation (1) and It is expressed by equation (2).
t Top = t 0 + L ÷ V 1 (1)
t Bot = t 0 + L ÷ V 2 (2)
ここで、Lは厚鋼板Sの板長、V1は第1急冷却装置4内の通板速度、V2は第2急冷却装置5内の通板速度、t0は厚鋼板Sの尾端部が第1急冷却装置4で冷却終了してから厚鋼板Sの先端部が第2急冷却装置5で冷却を開始するまでの時間である。
第1急冷却装置4内の通板速度と第2急冷却装置5内の通板速度が異なる場合(V1≠V2)、(1)式と(2)式とからわかるように、厚鋼板Sの先端部の空冷待機時間と厚鋼板Sの尾端部の空冷待機時間とが異なってしまう。一方、第1急冷却装置4内の通板速度と第2急冷却装置5内の通板速度とが同じ場合(V1=V2)、厚鋼板Sの全長にわたって同じ空冷待機時間とすることができる。
Here, L is the plate length of the thick steel plate S, V 1 is the plate passing speed in the first
When the strip running speed in the first
ここで、熱処理設備1においては、制御装置(第1急冷却制御装置及び第2急冷却制御装置)10が、第1急冷却装置4内の厚鋼板Sの搬送速度と第2急冷却装置5内の厚鋼板Sの搬送速度とを同じに制御する搬送速度制御装置としての機能も兼ね備えている。
制御装置10は、上位コンピュータ11から、加熱温度、板厚などの情報に加えて、厚鋼板Sの、第1急冷却装置4の終点時における板厚断面平均温度である550℃〜800℃の範囲内の目標温度の情報を取得するとともに、厚鋼板Sの、第2急冷却装置5の終点時における板厚断面平均温度である室温〜550℃の範囲内の目標温度の情報を取得する。
Here, in the heat treatment equipment 1, the control device (the first rapid cooling control device and the second rapid cooling control device) 10 controls the transport speed of the thick steel plate S in the first
In addition to the information such as the heating temperature and the plate thickness from the
そして、制御装置10は、厚鋼板Sの、第1急冷却装置4の終点時における板厚断面平均温度が550℃〜800℃の範囲内の目標温度となり、かつ厚鋼板Sの、第2急冷却装置5の終点時における板厚断面平均温度が室温〜550℃の範囲内の目標温度で冷却停止することを前提とした上で、第1急冷却装置4内の厚鋼板Sの搬送速度及び第2急冷却装置5内の厚鋼板Sの搬送速度とが同じになるような、冷却水を噴射する第1急冷却装置4における急冷却ノズル6a,6bの数(急冷却ノズル6a,6bの対数)、第1急冷却装置4における冷却水の水量密度、冷却水を噴射する第2急冷却装置5における急冷却ノズル7a,7bの数(急冷却ノズル7a,7bの対数)、第2急冷却装置5における冷却水の水量密度、及び第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5内の厚鋼板Sの搬送速度を算出する。但し、第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5のそれぞれにおける冷却水の水量密度については、前述したように、1.0m3/(min・m2)以上4.0m3/(min・m2)以下とする。
Then, the
そして、制御装置10は、算出された厚鋼板Sの搬送速度で厚鋼板Sを第1急冷却装置4内及び第2急冷却装置5内を同一速度で搬送しつつ、算出された第1急冷却装置4における急冷却ノズル6a,6bの数(急冷却ノズル6a,6bの対数)、第1急冷却装置4における冷却水の水量密度、冷却水を噴射する第2急冷却装置5における急冷却ノズル7a,7bの数(急冷却ノズル7a,7bの対数)及び第2急冷却装置5における冷却水の水量密度で冷却水を噴射する。これにより、第1急冷却装置4内の通板速度と第2急冷却装置5内の通板速度とを同じにし、厚鋼板Sの全長にわたって空冷待機時間を同じにし、加熱炉2を抽出してから冷却終了までの温度履歴を厚鋼板Sの全長にわたって揃えることができ、厚鋼板Sの長手方向での降伏比のばらつきが小さい、高強度の低降伏比調質鋼板を製造することができる。
Then, the
次に、図10に示す熱処理設備1を用いた厚鋼板の製造方法について説明する。
先ず、熱処理設備1とは別の熱間圧延ライン(図示せず)で所定の厚み(例えば15mm)、幅(例えば3000mm)及び長さ(例えば15m)に予め熱間圧延され、室温になった後にスケール除去機構(図示せず)でスケールを除去した厚鋼板Sを加熱炉2に装入する。そして、加熱炉2において、厚鋼板Sをオーステナイト温度域(例えば、910℃程度)まで加熱する(加熱工程)。
次いで、厚鋼板Sは加熱炉2から抽出され、加熱炉2の出側に設置されている複数のテーブルロール8により搬送され、冷却装置3で冷却される(冷却工程)。
Next, a method of manufacturing a thick steel plate using the heat treatment equipment 1 shown in FIG. 10 will be described.
First, a hot rolling line (not shown) different from the heat treatment facility 1 was hot rolled in advance to a predetermined thickness (for example, 15 mm), width (for example, 3000 mm) and length (for example, 15 m) to reach room temperature. After that, the thick steel plate S from which the scale has been removed by a scale removing mechanism (not shown) is charged into the heating furnace 2. Then, in the heating furnace 2, the thick steel plate S is heated to an austenite temperature range (for example, about 910 ° C.) (heating step).
Next, the thick steel plate S is extracted from the heating furnace 2, conveyed by the plurality of table rolls 8 installed on the outlet side of the heating furnace 2, and cooled by the cooling device 3 (cooling step).
この冷却工程では、先ず、加熱炉2から4m以内に配置された、冷却装置3の第1急冷却装置4により、加熱炉2から抽出された厚鋼板Sを急冷却する(第1急冷却工程)。
この第1急冷却工程では、上下複数対の急冷却ノズル6a,6bを厚鋼板Sの搬送方向に沿って並べて配置した第1急冷却装置4の急冷却ノズル6a,6bから冷却水を厚鋼板Sに噴射して急冷却を行う。
ここで、第1急冷却工程では、第1急冷却装置4における冷却水の水量密度を、1.0m3/(min・m2)以上4.0m3/(min・m2)以下として急冷却ノズル6a,6bから冷却水を厚鋼板Sに噴射して急冷却を行う。
また、第1急冷却工程において、第1急冷却装置4の上側の急冷却ノズル6aからの冷却水12を水切り装置9で拘束して冷却区間外への冷却水の漏洩を防止する。
In this cooling process, first, the thick steel plate S extracted from the heating furnace 2 is rapidly cooled by the first
In this first rapid cooling step, cooling water is supplied from the
Here, in the first rapid cooling step, the water amount density of the cooling water in the first
Further, in the first rapid cooling step, the cooling
また、第1急冷却工程において、制御装置10は、厚鋼板Sの、第1急冷却装置4の終点時における板厚断面平均温度が550℃〜800℃の範囲内の目標温度となり、かつ後述の第2急冷却工程において、厚鋼板Sの、第2急冷却装置5の終点時における板厚断面平均温度が室温〜550℃の範囲内の目標温度で冷却停止することを前提とした上で、第1急冷却装置4内の厚鋼板Sの搬送速度及び第2急冷却装置5内の厚鋼板Sの搬送速度とが同じになるような、冷却水を噴射する第1急冷却装置4における急冷却ノズル6a,6bの数(急冷却ノズル6a,6bの対数)、第1急冷却装置4における冷却水の水量密度、冷却水を噴射する第2急冷却装置5における急冷却ノズル7a,7bの数(急冷却ノズル7a,7bの対数)、第2急冷却装置5における冷却水の水量密度、及び第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5内の厚鋼板Sの搬送速度を算出する。但し、第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5のそれぞれにおける冷却水の水量密度については、前述したように、1.0m3/(min・m2)以上4.0m3/(min・m2)以下とする。
そして、制御装置10は、第1急冷却工程において、算出された第1急冷却装置4における急冷却ノズルの数6a,6bの数、及び第1急冷却装置4における冷却水の水量密度で厚鋼板Sを冷却しつつ、算出された搬送速度で厚鋼板Sを搬送する。
Further, in the first rapid cooling step, the
Then, in the first rapid cooling step, the
次に、冷却工程では、第1急冷却工程で急冷却された厚鋼板Sを、冷却装置3の第1急冷却装置4との間の距離が5m以上離れた位置に設置された冷却装置3の第2急冷却装置5により冷却する前に空冷待機する(空冷待機工程)。
ここで、制御装置10は、第1急冷却装置4による冷却終了後の厚鋼板Sの表層温度を測定する温度計20による測定値に基づいて、厚鋼板Sの組織が狙いのフェライト分率となるための第2急冷却装置5の前での空冷待機時間を算出するとともに、第1急冷却装置4を出た厚鋼板Sが、算出された空冷待機時間の経過後に第2急冷却装置5により冷却されるように、厚鋼板Sの搬送速度を制御する。
Next, in the cooling process, the thick steel plate S rapidly cooled in the first quenching process is placed in a position where the distance between the thick steel plate S and the
Here, the
その後、冷却工程では、空冷待機工程で空冷待機した厚鋼板Sを、第2急冷却装置5により急冷却する(第2急冷却工程)。
この第2急冷却工程では、上下複数対の急冷却ノズル7a,7bを厚鋼板Sの搬送方向に沿って並べて配置した第2急冷却装置5の急冷却ノズル7a,7bから冷却水を厚鋼板Sに噴射して急冷却を行う。
ここで、第2急冷却工程では、第2急冷却装置5における冷却水の水量密度を、1.0m3/(min・m2)以上4.0m3/(min・m2)以下として急冷却ノズル7a,7bから冷却水を厚鋼板Sに噴射して急冷却を行う。
Then, in the cooling step, the thick steel plate S that has been air-cooled in the air-cooling standby step is rapidly cooled by the second rapid cooling device 5 (second rapid cooling step).
In the second rapid cooling step, cooling water is supplied from the
Here, in the second rapid cooling step, the water amount density of the cooling water in the second rapid cooling device 5 is set to 1.0 m 3 / (min · m 2 ) or more and 4.0 m 3 / (min · m 2 ) or less to achieve the rapid cooling. Cooling water is jetted from the cooling
また、第2急冷却工程において、第2急冷却装置5の上側の急冷却ノズル7aからの冷却水12を水切り装置9で拘束して冷却区間外への冷却水の漏洩を防止する。
また、第2急冷却工程において、制御装置10は、前述で算出された第2急冷却装置5における急冷却ノズルの数7a,7bの数、及び第2急冷却装置5における冷却水の水量密度で厚鋼板Sを冷却しつつ、算出された搬送速度で厚鋼板Sを搬送する。
そして、冷却工程を経た厚鋼板Sは、後工程に供される。
In the second rapid cooling step, the cooling
Further, in the second rapid cooling step, the
Then, the thick steel plate S that has undergone the cooling step is subjected to a post step.
このように、第2実施形態に係る厚鋼板Sの製造方法によれば、加熱炉2から抽出された厚鋼板Sに対し、第1急冷却工程により厚鋼板Sの板厚断面平均温度が550〜800℃となるように急冷却した後、空冷待機工程で空冷待機させて先ずフェライトを所定の分率だけ生成させ。その後、第2急冷却工程により急冷却を実施して厚鋼板Sの、第2急冷却装置5の終点時における板厚断面平均温度が室温〜550℃の範囲内の目標温度で停止ささせ、残りのオーステナイト相をベイナイト相若しくはマルテンサイト相とする。これにより、1回の熱処理工程で第一相のフェライト分率のコントロールをするとともに、第二相のベイナイト相若しくはマルテンサイト相を作り込む。これにより、厚鋼板の組織として軟らかいフェライト相と硬質相のベイナイト相若しくはマルテンサイト相とを強度に応じた適当な割合で分散させることができ、引張強度を保った上で低降伏比を達成することができる。そして、1回の熱処理工程で低降伏比の厚鋼板Sを得ることができるので、可能な限り少ないエネルギーで製造してエネルギーコストを安価にすることができる。 As described above, according to the method for manufacturing the thick steel plate S according to the second embodiment, the thick steel plate S extracted from the heating furnace 2 has a plate thickness cross-section average temperature of 550 in the first rapid cooling step. After rapid cooling to ˜800 ° C., air cooling standby is performed in the air cooling standby process to first generate ferrite in a predetermined fraction. After that, rapid cooling is performed in the second rapid cooling step to stop the thick steel sheet S at a target temperature in the range of room temperature to 550 ° C. at the end point of the second rapid cooling device 5, where the average sheet thickness cross-section temperature is The remaining austenite phase is the bainite phase or martensite phase. As a result, the ferrite fraction of the first phase is controlled and the bainite phase or martensite phase of the second phase is formed in one heat treatment step. As a result, it is possible to disperse the soft ferrite phase and the hard phase bainite phase or martensite phase as a structure of the thick steel plate in an appropriate ratio according to the strength, and achieve a low yield ratio while maintaining the tensile strength. be able to. Since the thick steel sheet S having a low yield ratio can be obtained in one heat treatment step, the energy cost can be reduced by manufacturing the steel sheet S with the least possible energy.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、水切り装置9は、第1急冷却装置4における搬送方向に隣接する上側の急冷却ノズル6a間及び最上流にある上側の急冷却ノズル6aの上流側及び最下流にある上側の急冷却ノズル6aの下流側とに水切り装置9を配置している。同様に、第2急冷却装置5においても、第2急冷却装置5における搬送方向に隣接する上側の急冷却ノズル7a間及び最上流にある上側の急冷却ノズル7aの上流側及び最下流にある上側の急冷却ノズル7aの下流側とに水切り装置9を配置している。しかし、水切り装置9は、少なくとも第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5のそれぞれにおける最上流にある上側の急冷却ノズル6a,7aの上流側及び最下流にある上側の急冷却ノズル6a,7aの下流側とに配置されていればよく、上側の急冷却ノズル6a間及び上側の急冷却ノズル7a間に配置する必要は必ずしもない。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications and improvements can be made.
For example, the
本発明の効果を検証すべく、図10に示す熱処理設備1において、室温状態の厚鋼板(板厚15mm×板幅3000mm×板長15m)を、加熱炉2で910℃まで加熱した後に、本発明例1〜8及び比較例1〜3の冷却条件で冷却して、引張強度490MPa以上600MPa以下、降伏比は80%以下を目標とした低降伏比厚鋼板を製造した。降伏比は80%以下で合格(○)、80%より大きければ不合格(×)だが、狙いの降伏比として75%となるように製造した。また、材質のばらつきが小さい厚鋼板を製造するためには、第2急冷却装置5の出側の鋼板面内の温度偏差を30%以下に抑える必要があり、当該温度偏差が30%以下のものを合格(○)とし、30%より大きいものを不合格(×)とした。鋼板面内の温度偏差は、走査型放射温度計を用いて、厚鋼板の表面全面に対して測定された鋼板表面温度のうち、最大値から最小値を引いた値として評価した。なお、材料試験は厚鋼板の先端部及び尾端部の一部からサンプルを採取して実施した。
In order to verify the effect of the present invention, in a heat treatment facility 1 shown in FIG. 10, after heating a thick steel plate (
なお、図10に示す熱処理設備1において、第1急冷却装置4と第2急冷却装置5との間の距離は5mとし、急冷却ノズル6a,6b、7a,7bとしてスプレー冷却を用い、水切り装置9として水切りロールを設置した。また、第1急冷却装置4と第2急冷却装置5の入側、出側の上方に鋼板面内の温度分布を測定可能な走査型の放射温度計を設置した。また、目標とする材質を確保するために、制御装置10は、厚鋼板の、第1急冷却装置4の終点時における板厚断面平均温度が700℃となるように、冷却水を噴射する急冷却ノズル6a,6bの数、第1急冷却装置4における冷却水の水量密度、及び第1急冷却装置4内の厚鋼板の搬送速度を制御した。また、制御装置10は、厚鋼板の、第2急冷却装置5の終点時における板厚断面平均温度が400℃となるように、冷却水を噴射する急冷却ノズル7a,7bの数、第2急冷却装置5における冷却水の水量密度、及び第2急冷却装置5内の厚鋼板の搬送速度を制御した。また、加熱炉2から第1急冷却装置4までの距離は4mであった。
結果を表1に示す。
In the heat treatment equipment 1 shown in FIG. 10, the distance between the
The results are shown in Table 1.
本発明例1では、厚鋼板を第1急冷却装置4による急冷却の後に空冷待機させてフェライトを生成させた後、第2急冷却装置5でベイナイトを生成し、80%以下(厚鋼板の先端で74%、尾端で73%)の降伏比の厚鋼板を得ることができた。また、本発明例1で得られた厚鋼板の鋼板面内の温度偏差は25℃で合格であった。
一方、比較例1では、厚鋼板を第1急冷却装置4による急冷却で終了し、その後は第2急冷却装置5による急冷却なしに室温まで空冷した。その結果、厚鋼板の組織にフェライトが生成せずにベイナイト+マルテンサイト組織となったため、厚鋼板の先端及び尾端で85%の降伏比の厚鋼板となってしまった。一方、比較例1で得られた厚鋼板の鋼板面内の温度偏差は21℃で合格であった。
In Example 1 of the present invention, after the thick steel plate is rapidly cooled by the first
On the other hand, in Comparative Example 1, the thick steel plate was finished by the rapid cooling by the first
本発明例2では、第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5における冷却水の水量密度がそれぞれ1.2m3/(min・m2)、1.2m3/(min・m2)と大きいため、本発明例1よりも均一に冷却することができ、降伏比を80%以下(厚鋼板の先端で74%、尾端で73%)を達成しつつ、鋼板面内の温度偏差が22℃となって材質のばらつきの少ない高品質の低降伏比調質鋼板が得られた。
また、本発明例3でも同様に、第1急冷却装置4及び第2急冷却装置5における冷却水の水量密度がそれぞれ1.5m3/(min・m2)、1.5m3/(min・m2)と大きいため、本発明例1よりも均一に冷却することができ、降伏比を80%以下(厚鋼板の先端で74%、尾端で73%)を達成しつつ、鋼板面内の温度偏差が19℃となって材質のばらつきの少ない高品質の低降伏比調質鋼板が得られた。
In Example 2 of the present invention, the water amount densities of the cooling water in the first
Similarly, in the third example of the present invention, the water amount densities of the cooling water in the first
一方、比較例2では、第1急冷却装置4における冷却水の水量密度が0.9m3/(min・m2)と小さく、また、比較例3では、第2急冷却装置5における冷却水の水量密度が0.9m3/(min・m2)と小さく、緩冷却となっているため、それぞれ冷却途中で遷移沸騰が発生して、それぞれ鋼板面内の温度偏差が34℃、33℃と大きく不合格となった。
また、本発明例4では、第1急冷却装置4による急冷却終了時の鋼板表面温度の測定値に基づき、厚鋼板先端の空冷待機時間の制御をしたので、フェライト分率を精度よく制御することができ、厚鋼板先端の降伏比は狙いの75%とすることができた。
On the other hand, in Comparative Example 2, the water amount density of the cooling water in the first
Further, in the invention example 4, the air cooling standby time at the tip of the thick steel plate is controlled based on the measured value of the steel plate surface temperature at the end of the rapid cooling by the first
また、本発明例5では、第1急冷却装置4内の厚鋼板の搬送速度及び第2急冷却装置5内の厚鋼板の搬送速度とを同じにする搬送速度制御を行ったので、加熱炉2抽出から冷却終了までの温度履歴を厚鋼板の全長にわたって揃えることができ、厚鋼板の先端及び尾端で降伏比が74%と同じになって、厚鋼板の全面、特に長手方向の降伏比のばらつきが小さい、低降伏比調質鋼板を製造することができた。
また、本発明例6では、空冷待機時間制御及び搬送速度制御の双方を実施したので、フェライト分率を精度よく制御し、かつ加熱炉2抽出から冷却終了までの温度履歴を厚鋼板の全長にわたって揃えることができたので、厚鋼板の先端及び尾端で降伏比が狙いの75%と同じになって、厚鋼板の全面、特に長手方向の降伏比のばらつきが小さい、低降伏比調質鋼板を製造することができた。
更に、本発明例7及び8では、それぞれ水切りロールの押付け力が6ton、8tonであったため、水切り性が非常によく、本発明例1と比較して鋼板面内の温度偏差がそれぞれ23℃、21℃と小さくなった。
Further, in Example 5 of the present invention, since the transport speed control was performed so that the transport speed of the thick steel plate in the first
Further, in Inventive Example 6, since both the air cooling standby time control and the conveyance speed control were performed, the ferrite fraction was accurately controlled, and the temperature history from the extraction of the heating furnace 2 to the end of cooling was measured over the entire length of the thick steel plate. Since it was possible to align, the yield ratio at the tip and tail end of the thick steel plate was the same as the target 75%, and the low yield ratio tempered steel plate with little variation in the yield ratio over the entire surface of the thick steel plate, especially in the longitudinal direction. Could be manufactured.
Furthermore, in Inventive Examples 7 and 8, since the pressing force of the draining roll was 6 ton and 8 ton, respectively, the draining property was very good, and the temperature deviation in the steel sheet plane was 23 ° C. as compared with Inventive Example 1, respectively. It became as small as 21 ° C.
1 オフラインの熱処理設備(厚鋼板の製造設備)
2 加熱炉
3 冷却装置
4 第1急冷却装置
5 第2急冷却装置
6a 上側の急冷却ノズル
6b 下側の急冷却ノズル
7a 上側の急冷却ノズル
7b 下側の急冷却ノズル
8 テーブルロール
9 水切り装置
10 制御装置(第1急冷却制御装置、第2急冷却制御装置、空冷待機時間制御装置)
11 上位コンピュータ
12 冷却水
13 漏洩水
14 円管噴流
15 パージ水
60a 冷却ヘッダ
60b 冷却ヘッダ
S 厚鋼板
1 Off-line heat treatment equipment (production equipment for thick steel plates)
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Claims (14)
前記冷却装置は、前記加熱炉から抽出された厚鋼板を急冷却する第1急冷却装置と、該第1急冷却装置の搬送方向下流側に設置され、前記厚鋼板を急冷却する第2急冷却装置とを備え、
前記第1急冷却装置及び前記第2急冷却装置のそれぞれは、上下複数対の急冷却ノズルを厚鋼板の搬送方向に沿って並べて配置するとともに、少なくとも前記第1急冷却装置及び前記第2急冷却装置のそれぞれにおける最上流にある上側の急冷却ノズルの上流側及び最下流にある上側の急冷却ノズルの下流側とに水切り装置を配置し、
前記第1急冷却装置と前記第2急冷却装置との間の距離を5m以上とすることを特徴とする厚鋼板の製造設備。 What is claimed is: 1. A steel plate manufacturing facility comprising a heating furnace for heating a steel plate of 100 ° C. or lower to an austenite temperature range, and a cooling device for cooling the steel plate heated by the heating furnace,
The cooling device includes a first rapid cooling device that rapidly cools the thick steel plate extracted from the heating furnace, and a second rapid cooling device that is installed downstream of the first rapid cooling device in the transport direction and that rapidly cools the thick steel plate. Equipped with a cooling device,
In each of the first rapid cooling device and the second rapid cooling device, upper and lower pairs of rapid cooling nozzles are arranged side by side along the transport direction of the thick steel plate, and at least the first rapid cooling device and the second rapid cooling device are arranged. Arranging a water draining device on the upstream side of the uppermost quenching nozzle in the uppermost stream and the downstream side of the uppermost quenching nozzle in the most downstream in each of the cooling devices,
A facility for manufacturing a thick steel plate, characterized in that a distance between the first rapid cooling device and the second rapid cooling device is 5 m or more.
前記冷却工程は、前記加熱炉から抽出された厚鋼板を、前記冷却装置の第1急冷却装置により急冷却する第1急冷却工程と、該第1急冷却工程で急冷却された厚鋼板を、前記冷却装置の前記第1急冷却装置との間の距離が5m以上離れた位置に設置された前記冷却装置の第2急冷却装置により冷却する前に空冷待機する空冷待機工程と、該空冷待機工程で空冷待機した厚鋼板を、前記第2急冷却装置により急冷却する第2急冷却工程とを備え、
前記第1急冷却工程及び前記第2急冷却工程のそれぞれでは、上下複数対の急冷却ノズルを厚鋼板の搬送方向に沿って並べて配置した前記第1急冷却装置及び前記第2急冷却装置のそれぞれの前記急冷却ノズルから冷却水を前記厚鋼板に噴射して急冷却を行い、
少なくとも前記第1急冷却装置及び前記第2急冷却装置のそれぞれにおける最上流にある上側の急冷却ノズルの上流側及び最下流にある上側の急冷却ノズルの下流側とに水切り装置を配置し、前記第1急冷却装置及び前記第2急冷却装置のそれぞれの前記上側の急冷却ノズルから冷却水を前記水切り装置で拘束して冷却区間外への冷却水の漏洩を防止することを特徴とする厚鋼板の製造方法。 A method for producing a thick steel sheet comprising: a heating step of heating a thick steel sheet at 100 ° C. or lower in a heating furnace to an austenite temperature range; and a cooling step of cooling the thick steel sheet heated in the heating step with a cooling device,
The cooling step includes a first rapid cooling step of rapidly cooling the thick steel sheet extracted from the heating furnace by a first rapid cooling device of the cooling device, and a thick steel sheet rapidly cooled in the first rapid cooling step. An air-cooling standby step of waiting for air-cooling before cooling by the second rapid-cooling device of the cooling device, which is installed at a position where the distance between the cooling device and the first rapid cooling device is 5 m or more, A second rapid cooling step of rapidly cooling the thick steel sheet that has been air-cooled in the standby step by the second rapid cooling device;
In each of the first rapid cooling step and the second rapid cooling step, a plurality of pairs of upper and lower rapid cooling nozzles of the first rapid cooling device and the second rapid cooling device in which they are arranged side by side along the conveyance direction of the thick steel plate are arranged. Performs rapid cooling by spraying cooling water from the respective rapid cooling nozzles onto the thick steel plate,
At least a water draining device is arranged on the upstream side of the uppermost rapid cooling nozzle on the uppermost stream and on the downstream side of the uppermost rapid cooling nozzle on the most downstream side in each of the first rapid cooling device and the second rapid cooling device. The cooling water is prevented from leaking to the outside of the cooling section by restraining the cooling water from the upper quenching nozzle of each of the first and second quenching devices by the draining device. Manufacturing method of thick steel plate.
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