(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼帯を連続焼鈍処理する鋼帯の製造方法において、
前記鋼帯の表裏面に冷却水を噴射する複数の冷却ノズルから構成されている第１冷却装置で平均冷却速度を１０００℃／ｓｅｃ以上で前記鋼帯を冷却停止温度がＭｓ点直上となるように急冷した後、
前記第１冷却装置の出側に配置される加熱装置で、急冷された前記鋼帯を加熱して鋼帯表面温度を前記冷却停止温度に保持し、
次いで前記加熱装置の出側に配置され、浸漬槽と前記鋼帯表裏に配置された水中スプレイノズルを有する浸漬型の第２冷却装置で、加熱された前記鋼帯を水焼入れでＭｆ点まで急冷することを特徴とする鋼帯の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼帯の製造方法において、前記第１冷却装置の入側に鋼帯表面温度を測定する温度計を配置し、前記第１冷却装置の入側で測定される鋼帯表面温度の測定値に基づき前記第１冷却装置の出側の鋼帯表面温度を算出し、該第１冷却装置の出側の鋼帯表面温度と前記加熱装置の出側の鋼帯表面温度の目標値とから、前記加熱装置の加熱量を制御することを特徴とする鋼帯の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の鋼帯の製造方法において、前記第１冷却装置の入側に鋼帯表面温度を測定する温度計を配置し、前記第１冷却装置の入側で測定される鋼帯表面温度の測定値に基づき前記第１冷却装置の出側の鋼帯表面温度を算出し、該第１冷却装置の出側の鋼帯表面温度と前記第１冷却装置の出側の鋼帯表面温度の目標値とから、前記第１冷却装置の冷却量を制御することを特徴とする鋼帯の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の鋼帯の製造方法において、前記加熱装置の出側に鋼帯表面温度を測定する温度計を配置し、前記加熱装置の出側で測定される鋼帯表面温度の測定値と前記加熱装置の出側の鋼帯表面温度の目標値とから、前記加熱装置の加熱量を制御することを特徴とする鋼帯の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の鋼帯の製造方法において、
前記第１冷却装置の入側および出側にそれぞれ一対のロールを配置し、前記鋼帯表面に滞留する冷媒を除去することを特徴とする鋼帯の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の鋼帯の製造方法において、
前記第１冷却装置は鋼帯が下方から上方に移動する縦パス中に設置することを特徴とする鋼帯の製造方法。
【請求項７】
鋼帯の製造設備において、鋼帯を連続焼鈍処理する連続焼鈍装置が、
前記鋼帯の表裏面に冷却水を噴射する複数の冷却ノズルから構成されており、平均冷却速度を１０００℃／ｓｅｃ以上で前記鋼帯を冷却停止温度がＭｓ点直上となるように急冷する第１冷却装置と、
前記第１冷却装置の出側に配置されて、前記鋼帯を加熱して鋼帯表面温度を前記冷却停止温度に保持する加熱装置と、
前記加熱装置の出側に配置されて、前記鋼帯を水焼入れでＭｆ点まで急冷する、浸漬槽と前記鋼帯表裏に配置された水中スプレイノズルを有する浸漬型の第２冷却装置と
を備えることを特徴とする鋼帯の製造設備。
【請求項８】
請求項７に記載の鋼帯の製造設備において、
前記第１冷却装置の入側および前記加熱装置の出側に配置されて、鋼帯表面温度を測定する温度計を備えることを特徴とする鋼帯の製造設備。
【請求項９】
請求項７または８に記載の鋼帯の製造設備において、前記冷却ノズルは前記鋼帯の搬送方向と平行に複数配置されていることを特徴とする鋼帯の製造設備。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかに記載の鋼帯の製造設備において、
前記第１冷却装置の入側および出側に、一対のロールを備えることを特徴とする鋼帯の製造設備。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれかに記載の鋼帯の製造設備において、
前記第１冷却装置は鋼帯が下方から上方に移動する縦パス中に設置することを特徴とする鋼帯の製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼帯の製造方法および製造設備に関する。具体的には、焼鈍した鋼帯を焼入れするために、水冷によって急速冷却する鋼帯の製造方法および製造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯の連続焼鈍において、処理する鋼帯に所期の機械的特性を付与するためには、加熱および冷却という熱処理条件の制御が重要である。特に、近年、高張力鋼板の需要が増大しており、高張力鋼板の製造に有利な急速冷却技術の重要性が増している。急速冷却技術としては、水焼入れ法、ロール冷却法、気水混合（ミスト）冷却法やガスジェット冷却法があり、必要な材質を得るためにそれぞれの方法が適宜選択されている。これらの中で、冷却水に浸漬する水焼入れ法が最も冷却速度が速く、強度を高めるための合金元素の添加も少なくなることから、水焼入れ法は高張力鋼板の製造に適している。
【０００３】
水焼入れ法は、一般的に、加熱された鋼帯を浸漬槽内で冷却水に浸漬させると同時に、浸漬槽内に設けられたクエンチノズルにより冷却水を鋼帯に噴射して、鋼帯を急冷する方法である。しかし、水焼入れ法では、冷却速度が速いために、冷却停止温度を制御することが非常に難しく、鋼帯が浸漬槽内を通過する間に水温まで一気に冷却されてしまう。したがって、鋼帯幅方向に均一な冷却が達成できていたとしても、長手方向・板厚方向の急激な温度変化が生じるとともに、急冷された部分は収縮する。このため、鋼帯に座屈が発生する。
【０００４】
また、水焼入れ法により製造される鋼帯は、急冷中にマルテンサイト変態させるといった組織制御を行う場合がある。しかし、マルテンサイト変態が起こると逆に膨張するため、複雑で不均一な凹凸状の形状になってしまう。通板中に形状が乱れると、下流側に設置される過時効帯内で蛇行が発生するため、生産効率を落として操業せざるを得なくなる。
【０００５】
さらに、製品出荷のためには、鋼帯の平坦度を許容範囲内にしなければならない。水焼入れ法により製造される鋼帯が、７８０ＭＰａ以上の高張力鋼板である場合、オンラインでの鋼帯の形状矯正が困難になる場合が多く、別の矯正ラインで矯正する必要がある。そのため、コストが増加するという問題もある。
【０００６】
水焼入れ法の速い冷却速度を維持しつつ、鋼帯形状を平坦にする方法として、特許文献１や特許文献２の方法が開示されている。特許文献１は、鋼帯を急冷するにあたり、板幅方向での圧縮応力が発生している領域またはその近傍領域で、鋼帯両面側から鋼帯を拘束することにより面外変形を抑制する方法であり、具体的には、冷却水槽の水面付近に拘束ロールを配置する方法である。また、特許文献２は、急冷焼入部にて急冷焼入工程に付される鋼板の張力を変えることができる張力変更手段として、ブライドルロールを急冷焼入部前後に設ける方法であり、急冷焼入工程の張力を上げることで座屈固有モードを変更する方法である。    
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２７７８３３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８４７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の方法では、冷却水槽の水面で鋼帯を拘束しても、初期の圧縮部の形状を低減できるだけであり、急冷中の圧縮やマルテンサイト変態進行時の膨張を回避することは難しく、形状矯正効果は小さい。
【０００９】
また、特許文献２の方法では、急冷焼入部前の高温の鋼帯に大きな張力をかけるため、鋼帯の破断が起きる。また、急冷焼入部前のロールには大きなサーマルクラウンが発生するため、ロールと鋼帯が不均一な接触状態となり、逆に鋼帯に座屈が発生したり疵が発生したりする。このため、通板速度を上げられないうえに、鋼帯形状を改善することもできない。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、生産性や品質を低下させることなく、所望の特性を有する鋼帯を安定的に製造することができる鋼帯の製造方法および製造設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、鋼帯の連続焼鈍において、従来と同等の速い冷却速度で急速冷却して、次いで急冷後の鋼帯を加熱装置で加熱することにより、鋼帯の冷却を所定温度付近で一旦停止して長手方向および板厚方向温度差を小さくしたうえで、再度水焼入れするという方法を見出した。本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］鋼帯を連続焼鈍処理する鋼帯の製造方法において、
第１冷却装置で前記鋼帯を急冷した後、
前記第１冷却装置の出側に配置される加熱装置で、急冷された前記鋼帯を加熱して鋼帯表面温度を一定温度に保持し、
次いで前記加熱装置の出側に配置される第２冷却装置で、加熱された前記鋼帯を急冷することを特徴とする鋼帯の製造方法。
［２］［１］に記載の鋼帯の製造方法において、前記第１冷却装置の入側に鋼帯表面温度を測定する温度計を配置し、前記第１冷却装置の入側で測定される鋼帯表面温度の測定値に基づき前記第１冷却装置の出側の鋼帯表面温度を算出し、該第１冷却装置の出側の鋼帯表面温度と前記急速加熱装置の出側の鋼帯表面温度の目標値とから、前記加熱装置の加熱量を制御することを特徴とする鋼帯の製造方法。
［３］［１］に記載の鋼帯の製造方法において、前記第１冷却装置の入側に鋼帯表面温度を測定する温度計を配置し、前記第１冷却装置の入側で測定される鋼帯表面温度の測定値に基づき前記第１冷却装置の出側の鋼帯表面温度を算出し、該第１冷却装置の出側の鋼帯表面温度と前記第１冷却装置の出側の鋼帯表面温度の目標値とから、前記第１冷却装置の冷却量を制御することを特徴とする鋼帯の製造方法。
［４］［１］に記載の鋼帯の製造方法において、前記加熱装置の出側に鋼帯表面温度を測定する温度計を配置し、前記加熱装置の出側で測定される鋼帯表面温度の測定値と前記加熱装置の出側の鋼帯表面温度の目標値とから、前記加熱装置の加熱量を制御することを特徴とする鋼帯の製造方法。
［５］［１］〜［４］のいずれかに記載の鋼帯の製造方法において、
前記第１冷却装置の入側および出側にそれぞれ一対のロールを配置し、前記鋼帯表面に滞留する冷媒を除去することを特徴とする鋼帯の製造方法。
［６］［１］〜［５］のいずれかに記載の鋼帯の製造方法において、
前記第１冷却装置は鋼帯が下方から上方に移動する縦パス中に設置することを特徴とする鋼帯の製造方法。
［７］鋼帯の製造設備において、鋼帯を連続焼鈍処理する連続焼鈍装置が、
前記鋼帯を急冷する第１冷却装置と、
前記第１冷却装置の出側に配置されて、前記鋼帯を加熱して鋼帯表面温度を一定温度に保持する加熱装置と、
前記加熱装置の出側に配置されて、前記鋼帯を急冷する第２冷却装置と
を備えることを特徴とする鋼帯の製造設備。
［８］［７］に記載の鋼帯の製造設備において、
前記第１冷却装置の入側および前記加熱装置の出側に配置されて、鋼帯表面温度を測定する温度計を備えることを特徴とする鋼帯の製造設備。
［９］［７］または［８］に記載の鋼帯の製造設備において、
前記第１冷却装置は冷媒を供給する冷却ノズルを有し、前記冷却ノズルは前記鋼帯の搬送方向と平行に複数配置されていることを特徴とする鋼帯の製造設備。
［１０］［７］〜［９］のいずれかに記載の鋼帯の製造設備において、
前記第１冷却装置の入側および出側に、一対のロールを備えることを特徴とする鋼帯の製造設備。
［１１］［７］〜［１０］のいずれかに記載の鋼帯の製造設備において、
前記第１冷却装置は鋼帯が下方から上方に移動する縦パス中に設置することを特徴とする鋼帯の製造設備。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、生産性や品質を低下させることなく、所望の特性を有する鋼帯を安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施に供する鋼帯の連続焼鈍設備の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施に供する鋼帯の冷却設備の一例を示す概略図である。
【図３】従来法における鋼帯の連続焼鈍設備の一例を示す概略図である。
【図４】従来法における鋼帯の冷却設備の一例を示す概略図である。
【図５】従来法における鋼帯の温度履歴の一例を示す図である。
【図６】本発明における鋼帯の温度履歴の一例を示す図である。
【図７】一般的な恒温変態曲線（ＴＴＴ線図）に基づいた本発明と従来例の冷却履歴と鋼組織変態を示す図である。
【図８】従来法における鋼帯の収縮・膨張挙動の概略を示す図である。
【図９】本発明における鋼帯の収縮・膨張挙動の概略を示す図である。
【図１０】本発明で用いた冷却ノズルの熱伝達係数と鋼板表面温度との関係を表す図である。
【図１１】本発明を実施した際の鋼帯の温度履歴の一例を示す図である。
【図１２】本発明を実施した際の鋼帯の温度履歴の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１および図２は、本発明の実施に供する鋼帯の連続焼鈍設備および冷却設備の一例を示す概略図である。また、図３および図４は、従来の連続焼鈍設備および冷却設備の一例を示す概略図である。
【００１６】
図１に示すとおり、本発明の鋼帯の連続焼鈍設備は、連続して搬送される鋼帯１を連続加熱する加熱帯２、均熱帯３、ガスジェット冷却帯４、冷却設備５、誘導加熱装置６、過時効帯７とから構成されている。
【００１７】
図２に示すとおり、本発明の鋼帯の冷却設備５は、鋼帯１に冷媒（以下、単に冷却水と称することもある。）を噴射し急速冷却を行う第１冷却装置８と、第１冷却装置８の出側に配置される急速加熱装置９と、急速加熱装置９の出側に配置される第２冷却装置１０とから構成されている。第１冷却装置８および第２冷却装置１０は、鋼帯の表裏面に冷却水を噴射する複数の冷却ノズル（スリットノズル）から構成されている。冷却ノズルは鋼帯の搬送方向と平行に、複数列配置されている。第１冷却装置８の入側および急速加熱装置９の出側には、鋼帯の表面温度を測定する温度計１１が配置されている。第１冷却装置８の入側および出側には、冷媒を除去するための一対のロール１２が配置されている。第１冷却装置８の周囲には、鋼帯冷却後の水が周囲へ飛散するのを防止するために、遮蔽ボックス１３が配置されている。また、第１冷却装置８の出側でロール１２の手前には、水切りエアパージノズル１４が配置されている。なお、第２冷却装置１０は、浸漬槽１５の水面下に配置される。また、浸漬槽１５の出側には、リンガーロールとドライヤーとが配置される（図示しない。）。
【００１８】
従来の連続焼鈍設備では、図３、図４に示すように、冷却設備１６において冷却された鋼帯１は、誘導加熱装置６により再加熱後、過時効帯７において過時効処理が施される。冷却設備１６では、図４に示すとおり、加熱された鋼帯１を浸漬槽１５内に浸漬させると同時に、浸漬槽１５の水面下に配置されたクエンチノズル１７から冷却水を鋼帯に噴射し、急冷を行う。なお、クエンチノズル１７の入側の直上にはピンチロール１８が配置され、クエンチノズル１７の出側にはリンガーロール１９とドライヤー２０とが配置される。
【００１９】
図５は、従来の連続焼鈍設備における鋼帯の温度履歴の一例を示す図である。従来の冷却方法の場合、図５に示すように、鋼帯はクエンチノズル１７および浸漬槽１５内で冷却水温まで一気に冷却される。
【００２０】
一方、本発明は、第１冷却装置８で鋼帯を急冷した後、第１冷却装置８の出側に配置される急速加熱装置９で急冷された鋼帯を加熱し、その後急速加熱装置９の出側に配置される第２冷却装置１０で、加熱された鋼帯を急冷することを特徴とする。図６は、本発明の連続焼鈍設備における鋼帯の温度履歴の一例を示す図である。本発明の場合、図６に示すように、第１冷却装置８での冷却後、第１冷却装置８の出側に配置される急速加熱装置９により、鋼帯を３００〜５００℃程度の一定温度に均熱保持する。そして、引き続き第２冷却装置１０で水焼入れを行い、鋼帯を冷却する。鋼帯を３００〜５００℃程度の一定温度に均熱保持することにより、鋼帯形状を従来より平坦化できる。
【００２１】
図７には、一般的な恒温変態曲線（ＴＴＴ線図）に基づいた本発明と従来例の冷却履歴と鋼組織変態を示す。図７に示すとおり、本発明の冷却設備５を用いて鋼帯を冷却する場合、マルテンサイト変態が始まる温度（Ｍｓ点）付近で均熱保持された後、Ｍｆ点まで一気に冷却されている。一方、従来の水焼入れの場合、Ｍｓ点からＭｆ点まで一気に冷却されている。
【００２２】
図８には、図５の温度履歴を経た場合（従来の水焼入れによる冷却を行った場合）の鋼帯の変形履歴を示す。従来の水焼入れでは、鋼帯長手方向、幅方向あるいは板厚方向に温度差が生じたままマルテンサイト変態する。図８に示すとおり、鋼帯内部と鋼帯表面との間ではδＬ／Ｌで表されるひずみ（Ｌ：鋼帯のある部位の水焼入れ前の鋼帯長さ、δＬ：水焼入れによる鋼板長さ変化量）が異なり、ひずみ偏差が起こる。このため、体積収縮や体積膨張が混在した状態でマルテンサイト変態が起こり、引張応力や圧縮応力が発生して座屈し、酷い鋼帯形状になる。
【００２３】
図９には、図６の温度履歴を経た場合（本発明の冷却を行った場合）の鋼帯の変形履歴を示す。本発明の場合、第１冷却装置８で鋼帯に温度偏差が生じても、急速加熱装置９で加熱し均熱保持する。このため、図９に示すように、鋼帯の応力偏差を解消できる。したがって、その後、第２冷却装置で水焼入れを行っても、形状を大きく崩すことなく次の工程に進むことが可能となる。
【００２４】
本発明では、第１冷却装置８内において、鋼帯表面温度が水温に到達する途中の温度領域である３００〜５００℃で急冷を一旦停止するために、第１冷却装置は鋼帯が下方から上方に移動する縦パス中に設置する。
【００２５】
第１冷却装置８の入側および出側には、水切り用の一対のロール１２を配置することが好ましい。図２のように、鋼帯が鉛直方向の下方から上方に移動する縦パスの場合、第１冷却装置８の入側にロールを配置しない場合、第１冷却装置８からの冷却水が鋼帯上流側へ流出し、冷却開始前の鋼帯が冷却されてしまう。その結果、第１冷却装置８での鋼帯の冷却開始温度が変動し、品質低下を招く。第１冷却装置８の入側にロール１２を配置して冷却水を除去することにより、冷却水を鋼帯上流側へ流出するのを防止することができる。その結果、冷却開始温度を一定に保持することが可能となる。
【００２６】
また、第１冷却装置８の出側にも水切り用の一対のロール１２を配置することにより、冷却後の鋼帯に冷却水が滞留するのを防止することができる。冷却後の冷却水が鋼帯表面に滞留すると、冷却水の蒸発により鋼帯が不均一に冷却され、材質不均一、形状不均一の原因となる。第１冷却装置８の出側にロール１２を設置することにより鋼帯表面の冷却水を分離することが可能となり、鋼帯表面温度を均一に保持することが可能となる。
このように、第１冷却装置８は、鋼帯に付着した冷却水が通板上流側に漏れることや、鋼帯上方から離脱した飛散水が通板下流側（ロール１２の上方側）に漏れることを防止できる。したがって、冷却停止精度が向上し、板幅方向温度分布も均一にすることができる。
【００２７】
さらに、第１冷却装置８の出側で、第１冷却装置８とロール１２との間に、水切り用のエアパージノズル１４を配置してもよい。図２に示すように、エアパージノズル１４により、第１冷却装置８の出側に配置されるロール１２の水切り性がさらに向上する。エアパージノズル１４の先端は、水切り性向上のために鋼帯に対して斜め下方向に配置されればよい。また、第１冷却装置８で使用する冷却ノズルの段数を変更する場合、エアパージノズル１４を用いることによりノズル不使用部の水をパージできるので、冷却停止時の温度の精度も向上する（目標停止温度に対して高精度に冷却停止できる）という効果がある。
【００２８】
また、鋼帯冷却後の水が周囲へ飛散するのを防止するために、第１冷却装置８の入側に遮蔽ボックス１３を配置することが好ましい。図２のように、鋼帯が鉛直方向の下方から上方に移動する縦パスの場合、第１冷却装置８に遮蔽ボックス１３を配置することにより、鋼帯下部へ流出する冷却水を堰き止めることができる。その結果、冷却開始温度を一定に保持することが可能となる。
【００２９】
本発明の第１冷却装置８は、複数の冷却ノズル（以下、単にスリットノズルと称することもある。）から構成されていることが好ましい。図２に示すとおり、冷却ノズルは鋼帯の搬送方向と平行に、鋼帯の表裏面に複数配置されればよい。冷却ノズルの先端は鋼帯に向けられ、冷却ノズルから冷却水が鋼帯に向けて噴射される。複数の冷却ノズルについては、使用する冷却ノズル数（使用ゾーン数）を適宜変更することができる。これにより、第１冷却装置の冷却量を適宜制御することができる。
また、第１冷却装置の平均冷却速度は、１０００℃／ｓｅｃ以上が好ましい。
【００３０】
本発明の急速加熱装置９について、急速加熱する方式としては、誘導加熱方式、近赤外線加熱方式、高温ガスを鋼帯へ吹き付ける方式などが挙げられる。なお、鋼帯が急速加熱装置９を通過する際に所定の温度へ加熱可能であれば、いずれの方式を用いてもよい。急速加熱装置９の加熱量の制御は、例えば、誘導加熱方式の場合は使用段数や印加電力量を、近赤外線加熱方式の場合は使用段数やヒーター温度を、高温ガス方式の場合は使用段数やガス温度やガス風速を、制御すればよい。
【００３１】
本発明では、第１冷却装置８入側、急速加熱装置９出側に温度計１１を設置し、板厚、ライン速度、急速加熱装置出側目標温度、第１冷却装置水冷熱伝達係数、第1冷却装置入側温度実績値、急速加熱装置出側温度実績値を入力値として演算装置２１に入力し、１次元の温度計算を算出することで急速加熱装置出側目標温度となるように急速加熱装置９の加熱量を制御装置２２を用いて制御している。
【００３２】
一般的に、冷媒に水を用いて鋼帯を急速冷却する場合、鋼帯の表面温度が４００〜５００℃で遷移沸騰領域となり、鋼帯からの抜熱量が大きくなる。このため、冷却が不均一となりやすく、鋼帯が過冷却されやすくなる。本発明の第１冷却装置８の場合、鋼板表面温度と熱伝達係数の関係は、図１０のようになっており、５００℃以下にて遷移沸騰領域となる。
【００３３】
そこで、第１冷却装置８の入側の鋼帯表面温度７６０℃、鋼帯の搬送速度１２０ｍ／ｍｉｎとし、図１０に示す冷却時の熱伝達係数を用いて、１次元の温度計算を行った。第１冷却装置８に使用したスリットノズルは１００ｍｍピッチで９段配置されており、スリットノズルを５段使用した。なお、鋼帯の温度履歴は、噴射したノズル段数に応じた冷却長さ分に、図１０の熱伝達係数を与えて一次元温度計算することで算出できる。なお、鋼帯の温度履歴は、例えば『板圧延の理論と実際』（P141-148、日本鉄鋼協会、1984年）に記載されているように、1次元の熱伝導方程式を既知の初期条件（冷却開始温度、板厚、ライン速度、冷却時間）と境界条件（水冷時の熱伝達係数）から差分法を用いて解くことにより算出される。本発明では、1次元の熱伝導方程式を差分法を用いて解くことにより、第１冷却装置入側から第１冷却装置出側までの温度履歴を算出した。
【００３４】
図１１は、板厚１．６ｍｍの鋼帯を冷却した際の温度履歴の図である。急速加熱装置９の出側の鋼帯表面目標温度を４００±２０℃とする場合、図１１に示すような温度履歴となる。一方、板厚１．６ｍｍの鋼帯の冷却処理と同様の条件で、板厚１．４ｍｍの鋼帯を処理した場合、図１２に示すような温度履歴となる。図１２に示すように、ノズル使用段数が５段では第１冷却装置８の出側温度が３２０℃程度まで冷却されてしまい、過冷となってしまう。
【００３５】
そこで本発明では、第１冷却装置８の入側および急速加熱装置９の出側に、鋼帯の表面温度を測定する温度計１１を配置することが好ましい。この温度計１１で鋼帯の表面温度を測定することにより、第１冷却装置８の冷却量または急速加熱装置９の加熱量を適宜制御することができる。なお、温度計１１は、例えば、放射温度計を用いればよい。放射温度計を用いる場合、放射温度計の測定波長は短いほど好ましく、例えばＳｉ素子（０．８〜１．１μｍ）、ＩｎＧａＡｓ素子（１．０〜２．０μｍ）、ＰｂＳｅ素子（４．０μｍ）などを、測定温度レンジを加味して選定すればよい。
【００３６】
本発明では、第１冷却装置８の入側で測定される鋼帯表面温度の測定値に基づき第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度を算出し、該第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度と急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度の目標値とから、急速加熱装置９の加熱量を制御することができる。まず、第１冷却装置８の入側に配置される温度計１１により、第１冷却装置８の入側の鋼帯表面温度を測定する。そして、この測定値（第１冷却装置８の入側の鋼帯表面温度の実測値）、ライン速度、板厚から、第１冷却装置８の出側の温度を演算にて算出する。この算出した第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度と、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度の目標値との差分を算出する。この差分から、急速加熱装置９での必要な加熱量を求めることができる。急速加熱装置９での必要な加熱量の求め方は、例えば、差分ΔＴ：３０℃で、板厚ｔ：１．２ｍｍ、板幅ｗ：１２００ｍｍ、ライン速度ｖ：１３０ｍｐｍとすると、密度ρ＝７８５０ｋｇ／ｍ３、比熱ｃｐ＝６００Ｊ／ｋｇｄｅｇとして、投入すべき熱量（＝ρｔｗｖｃｐΔＴ）＝４４０８５６Ｊ／ｓ＝４４１ｋＷと算出でき、誘導加熱であれば、あらかじめ把握している加熱効率で除して、４４１÷０．７＝６３０ｋＷが必要電力になる。急速加熱装置９での必要な加熱量を求めることにより、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度を一定値に保持することが可能となり、サイズ変更（板幅変更）に伴うライン速度の加減速を行うことなく高能率での操業が可能となる。
【００３７】
また、本発明では、第１冷却装置８の入側で測定される鋼帯表面温度の測定値に基づき第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度を演算装置２１で算出し、該第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度と第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度の目標値とから、第１冷却装置８の冷却量を制御することができる。まず、第１冷却装置８の入側の鋼帯表面温度を、温度計１１により測定する。温度測定値、ライン速度、板厚から、第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度を演算装置２１で算出する。例えば、この算出した第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度が、第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度の目標値以下の場合、目標値以上になるように、第１冷却装置８の使用する冷却ノズル数（使用ゾーン数）を制御装置２２で適宜変更することにより、第１冷却装置８の冷却量を制御することができる。例えば、図１２に示すように、冷却ノズルの使用段数が５段の場合、材質制御上３２０℃までの過冷では引張強度低下などの問題が考えられる。そこで、図１２のように、冷却ノズルの使用段数を４段にすることにより、第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度を一定に保持することができる。材質制御上、第１冷却帯出側温度低下で引張り強度低下などの問題があり、第１冷却帯での下限温度を４００℃にしたい場合、第１冷却装置入側温度と急速加熱帯出側温度実績から、第１冷却装置内での下限温度を算出し、図１２の場合のように１．４ｍｍで過冷却になる場合、ノズル使用段数を４段とすることで、停止温度を上方に変更した後に、第２冷却帯で水焼入れすることも可能である。
【００３８】
なお、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度の目標値と急速加熱装置９の出側の鋼帯表面の実測値との差を算出し、この差分に基づき適宜急速加熱装置９の加熱量を制御してもよい。急速加熱装置９の加熱条件に対する対象鋼種の被加熱量をあらかじめ求めておき（例えば、誘導加熱方式であれば、投入電力に対する加熱量、近赤外線加熱方式であれば使用段数やヒーター温度に対する加熱量）、数式化あるいはテーブル化しておくことで、精度良く制御することができる。その結果、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度を一定値に保持することが可能となり、サイズ変更に伴うライン速度の加減速を行うことなく高能率での操業が可能となる。この場合、第１冷却装置８での冷却条件は一定のままで操業することができる。
【００３９】
鋼帯の強度は急冷時の冷却速度に依存し、冷却速度が遅いと強度不足となる。図３および図４に示すような、浸漬槽中で冷却水を噴射する従来の冷却方法では、単に鋼帯を水中に浸漬させるよりも速い冷却速度を達成させるために、噴流により鋼帯表面と浸漬槽の浸漬水との境界層を打ち破ることを利用していた。しかし、十分な水量をスリットノズルから噴射すれば、水中で噴射するのと同等の冷却能力が得られる。同一の鋼帯サイズの場合、冷却速度はノズルからの噴射流速および冷却水の水温に依存する。ノズルからの噴射流速が速いほど、冷却速度は増加するものの、ある程度以上の噴射流速になるとほぼ同じ冷却速度になる。一方、水温が高いほど冷却速度は低下する。したがって、速い冷却速度を保つためには、冷却水の水温は極力低い方が好ましい。本発明者らが鋭意検討した結果、材質との兼ね合いから水温は６０℃以下が好ましいことがわかった。さらに、焼入れ開始温度、水温のばらつき、ライン速度の変動等を考慮すると、４５℃以下の水温が好ましい。したがって、本発明の第１冷却装置においては、４５℃以下の水温で鋼帯を製造することにより、安定的な操業が可能となる。
【００４０】
本発明の第２冷却装置については、浸漬槽と鋼帯表裏に配置された水中スプレイノズルを有し、４５℃以下の水温で鋼帯を冷却することが望ましい。
【実施例１】
【００４１】
以下、本発明の実施例を従来方法の比較例と比較して説明する。
【００４２】
図１および図２に示した連続焼鈍ラインを用いて、焼入れ温度（ガスジェット冷却帯出口での鋼板温度）を７６０℃として、板厚１．６ｍｍおよび１．２ｍｍ、板幅がともに１０００ｍｍである引張強度が１１８０ＭＰａ級の高張力冷延鋼板を製造した。第１冷却装置８のスリットノズルは表裏面ともに９段とし、必要なスリットノズル本数のみ冷却水を噴射することができる（水温：３５℃）。長手方向表裏１段あたりのスリットノズルからの噴射水量は、１００トン／時間とした。急速加熱装置９については、誘導加熱方式を用い、搬送方向に鋼帯の表裏面に誘導加熱コイルを４段ずつ設置した。また、温度計１１を用いて、鋼帯表面温度を測定した。第２冷却装置については、浸漬槽と鋼帯表裏に配置された長手方向６段の水中スプレイノズルを有する構造とし、冷却水温は３５℃とした。
【００４３】
実施例１および２は、第１冷却装置８の入側の鋼帯表面温度（測定値）、ライン速度、板厚から第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度を演算にて算出し、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面目標温度との差から、急速加熱装置９の必要加熱量を算出した。そして、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度の目標値４４０±２０℃となるように調整した。ここで、第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度（演算値）が、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度の目標値である４４０±２０℃を上回る場合は、急速加熱装置９はＯＦＦとした。
【００４４】
実施例３は、実施例１と同じ板厚の鋼帯を用いて第１冷却装置の冷却量を制御した例である。実施例３は、第１冷却装置８の入側の鋼帯表面温度（測定値）、ライン速度、板厚から第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度を演算にて算出し、第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度が目標値以下の場合、目標値以上になるように、第１冷却装置８の使用ゾーン数を変更した。なお、第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度の目標値は４４０±２０℃である。ここで、実施例１で演算により算出した第１冷却装置８の出側の鋼帯表面温度（演算値）は３７３℃であり、目標値を下回っていたので、使用ゾーン数を６段から５段に変更した。その後、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度を測定し、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度の目標値である４４０±２０℃との差を算出したところ、目標温度内であったので、急速加熱装置９をＯＦＦにした。
【００４５】
実施例４は、第１冷却装置８の使用ゾーン数を５段に固定して連続焼鈍処理を行った例である。板厚１．２ｍｍの鋼帯を通板し、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度の目標値（４４０±２０℃）と、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度の測定値との差分を求め、急速加熱装置９の加熱量を調整した。急速加熱装置９がＯＦＦの状態では、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度は２６５℃だったので、急速加熱装置９の出側の鋼帯表面温度が４３０℃となるように、急速加熱装置９の加熱量を調整した。
【００４６】
比較例１、２として、図３および図４に示す従来法（図４のピンチロール１８は１ｍｍ開放状態）により、本発明と同一の高張力冷延鋼板を製造した。また、比較例３、４として、特許文献１に記載の形状矯正方法（図４のピンチロール１８を押込んだ状態）により、本発明と同一の高張力冷延鋼板を製造した。クエンチノズル１７は水槽内に設置され、クエンチノズル１７から噴射される冷却水および水槽内の水温は３０℃とした。
比較例１〜４では、水槽内で使用したクエンチノズルの段数は９段とした。
【００４７】
得られた鋼帯について、反り量を測定した。鋼帯中央部付近における幅方向反り高さおよび両端部の長手方向反り量（耳波高さ）を実測した。反り高さは３ｍｍ以下を合格とした。耳波高さは３ｍｍ以下を合格とした。
【００４８】
結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
0005991283.tif 000002
【００５０】
いずれの実施例も、反り高さ、耳波高さのいずれも合格レベルであった。なお、得られた鋼板について、機械特性等の品質検査も行ったところ、いずれの実施例でも引張強度が１１８０ＭＰａを確保できており、全く問題なかった。
【００５１】
比較例については、いずれも反り高さおよび耳波高さが不合格であり、また、鋼板形状が悪化しているため、ライン速度を低くせざるを得ず、生産能率は低い。特に、特許文献１のように形状矯正機構がある場合でも、冷却後の形状が非常に乱れるため、過時効帯での蛇行防止のために、ライン速度は８０ｍ／ｍｉｎ以下まで低下せざるを得ず、生産能率が低下した。
【符号の説明】
【００５２】
１    鋼帯
２    加熱帯
３    均熱帯
４    ガスジェット冷却帯
５    冷却設備
６    誘導加熱装置
７    過時効帯
８    第１冷却装置
９    急速加熱装置
１０  第２冷却装置
１１  温度計
１２  ロール
１３  遮蔽ボックス
１４  エアパージノズル
１５  浸漬槽
１６  冷却設備
１７  クエンチノズル
１８  ピンチロール
１９  リンガーロール
２０  ドライヤー
２１  演算装置
２２  制御装置
【図１】
0005991283.tif 000003
【図２】
0005991283.tif 000004
【図３】
0005991283.tif 000005
【図４】
0005991283.tif 000006
【図５】
0005991283.tif 000007
【図６】
0005991283.tif 000008
【図７】
0005991283.tif 000009
【図８】
0005991283.tif 000010
【図９】
0005991283.tif 000011
【図１０】
0005991283.tif 000012
【図１１】
0005991283.tif 000013
【図１２】
0005991283.tif 000014