(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延工程、酸洗工程および冷間圧延工程をこの順に有する高強度鋼板の製造方法であって、さらに、前記酸洗工程と前記冷間圧延工程との間に、
前記酸洗工程で鋼板表面の酸化皮膜を除去した後に、鋼板を連続的に搬送しながら加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で加熱した前記鋼板をコイルとして巻き取る巻取工程と、
巻き取った前記コイルの温度を、１０分以上１０時間以下の間、５００℃〜７００℃に保持する保熱工程とを有することを特徴とする高強度鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程において、前記鋼板を５００℃〜７５０℃の温度に加熱する請求項１に記載の高強度鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記加熱工程における加熱方法が、誘導加熱方式によるものである請求項１または２に記載の高強度鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記保熱工程における保熱方法が、コイル全体を覆う保熱カバーによりコイルの温度低下を軽減するものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の高強度鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記保熱工程の後、前記冷間圧延工程の前に、前記コイルを、前記冷間圧延工程を行う装置に装入して、前記コイルから払い出された前記鋼板を搬送しつつ２００℃以下に冷却する冷却工程を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の高強度鋼板の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の高強度鋼板の製造方法における前記酸洗工程、前記加熱工程、および、前記巻取工程を行う高強度鋼板の処理設備であって、
前記鋼板表面の酸化皮膜を除去する前記酸洗工程を行う酸洗槽と、
前記鋼板の搬送方向における前記酸洗槽の下流側に配置される、前記鋼板を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置の下流側に配置される、加熱された前記鋼板をコイルとして連続的に巻き取る巻取装置とを有する高強度鋼板の処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延から、酸洗工程、冷間圧延を経て高強度鋼板を製造する過程で、冷間圧延に先立って熱延鋼帯を軟質化するための熱処理を施す高強度鋼板の製造方法および処理設備に関するものであり、熱処理に要する時間を適正に確保し、しかも能率良く熱延鋼帯を軟質化することが可能な高強度鋼板の製造方法および処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用鋼板等の様々な分野で、高強度の鋼板（いわゆるハイテン材）が広く用いられるようになり、用途に応じた種々のハイテン材が開発されている。このようなハイテン材は、強度を高めるための合金成分を多く含有しているので、熱間圧延の後の冷却過程で硬質な低温変態相（たとえばベイナイトやマルテンサイト等）が生成される。そのため、冷却後のハイテン材に加工を加える際の変形抵抗が大きくなる。
【０００３】
ハイテン材の中でも特に、高強度の冷延鋼板（以下、高強度鋼板という）を製造する際には、素材となる熱延鋼帯の変形抵抗が大きく、しかも板厚を従来よりも薄くまで圧下するので、冷間圧延の負荷が増大する。そのため、冷間タンデム圧延機を複数回通板させて、冷間圧延のパス数を増やす必要が生じるばかりでなく、圧延中に破断等のトラブルが発生し易くなり、冷間タンデム圧延機の稼動率が低下し、ひいては高強度鋼板の生産性が低下するという問題が生じる。また、熱延鋼帯の変形抵抗が大きいので、冷間圧延によって得られる高強度鋼板の形状が劣化し、歩留りの低下を招くという問題もある。
このような問題を解決するために、冷間圧延を施す前の熱延鋼帯に熱処理を施して軟質化することによって、その熱延鋼帯の変形抵抗を低減する技術が検討されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、冷間圧延に先立って、ＢＡＦ（box annealing furnace）焼鈍炉あるいは連続焼鈍炉を用いて焼戻し処理を施して、熱延鋼帯を均一に軟質化する技術が開示されている。
特許文献１では、この焼戻し処理における焼戻し温度と焼戻し時間は、熱間圧延の終了した熱延鋼帯をコイル（以下、熱延コイルという）に巻取る際の温度に応じて調整されることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４４２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高強度鋼板の製造において、冷間圧延の前に焼戻し処理を行う場合に、ＢＡＦ焼鈍炉や連続焼鈍炉を使用すると、以下のような種々の問題が発生する。
【０００７】
ＢＡＦ焼鈍炉による焼戻し処理は、熱延コイルを個別に収納してバッチ処理で焼戻しを行なうものである。この場合、鋼板はコイル状に巻き回されているため、コイルの内部まで所定の焼戻し温度に昇温するのに時間がかかり、同様に、徐冷する際にも時間がかかる。そのため、熱延コイル全体を加熱−均熱−徐冷する一連の工程に多大な時間を要するので、焼戻しの能率向上は期待できない。多数のＢＡＦ焼鈍炉を設置して、同時に複数の熱延コイルに焼戻しを施すことによって、能率を高めることは可能であるが、大幅な能率向上は困難であり、しかも、立地条件の制約を受ける工場では、ＢＡＦ焼鈍炉の増設は極めて難しい。
【０００８】
また、図６に示すような大型の容器（以下、ベルという）に複数の熱延コイルを収納してＢＡＦ焼鈍炉に装入すれば、焼戻しの能率を高めることは可能である。しかしながら、熱延コイルに巻取られた熱延鋼帯の成分が異なる場合に、それぞれの成分に応じて焼戻し温度や焼戻し時間を調整する必要があるので、同じベルに収納して焼戻しを行うことはできない。そのため、ベルの収納量を常に満たして操業できるとは限らない。つまりベルを使用しても、大幅な能率向上は困難である。
【０００９】
さらに、ＢＡＦ焼鈍炉によるバッチ処理では焼戻しに長時間を要するので、成分によっては熱延鋼帯が脆化するおそれがある。その結果、冷間圧延において破断が発生し、冷間圧延設備の稼動率の低下および高強度鋼板の歩留りの低下を招くという問題も生じる。
【００１０】
一方、連続焼鈍炉を用いると、過時効帯の領域で焼戻しを行なうことが可能であり、能率向上を図ることができる。しかし焼戻し時間は、連続焼鈍炉の大きさや過時効帯の長さ、熱延鋼帯の通板速度等の関係で決定される値であり、通常の通板速度では最大３分程度となる。つまり連続焼鈍炉では、３分程度の短い焼戻し時間しか得られないので、十分な軟質化が図れない。また、Ｍｎ含有量の大きい熱延鋼帯では、Ｍｎがオーステナイト中に濃化するのに要する時間を確保できないので、高強度鋼板の機械的特性が劣化するという問題もある。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、熱間圧延から、酸洗工程、冷間圧延を経て高強度鋼板を製造する高強度鋼板の製造方法において、冷間圧延に先立って熱延鋼帯を軟質化するための熱処理を施す際に、適正な熱処理時間を確保することによって均一かつ十分な軟質化を可能とし、しかも熱処理能率の向上も可能とする高強度鋼板の製造方法および処理施設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】
【００１２】
本発明者らは、鋭意検討した結果、酸洗工程で鋼板表面の酸化皮膜を除去した後に、鋼板を連続的に搬送しながら加熱する加熱工程と、加熱工程で加熱した鋼板をコイルとして巻き取る巻取工程と、巻き取ったコイルの温度を、１０分以上１０時間以下の間、５００℃〜７００℃に保持する保熱工程とを有することにより、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
【００１３】
（１）  熱間圧延工程、酸洗工程および冷間圧延工程をこの順に有する高強度鋼板の製造方法であって、さらに、酸洗工程と冷間圧延工程との間に、
酸洗工程で鋼板表面の酸化皮膜を除去した後に、鋼板を連続的に搬送しながら加熱する加熱工程と、
加熱工程で加熱した鋼板をコイルとして巻き取る巻取工程と、
巻き取ったコイルの温度を、１０分以上１０時間以下の間、５００℃〜７００℃に保持する保熱工程とを有する高強度鋼板の製造方法。
（２）  加熱工程において、鋼板を５００℃〜７５０℃の温度に加熱する（１）に記載の高強度鋼板の製造方法。
（３）  加熱工程における加熱方法が、誘電加熱方式によるものである（１）または（２）に記載の高強度鋼板の製造方法。
（４）  保熱工程における保熱方法が、コイル全体を覆う保熱カバーによりコイルの温度低下を軽減するものである（１）〜（３）のいずれかに記載の高強度鋼板の製造方法。
（５）  保熱工程の後、冷間圧延工程の前に、コイルを、冷間圧延工程を行う装置に装入して、コイルから払い出された鋼板を搬送しつつ２００℃以下に冷却する冷却工程を有する（１）〜（４）のいずれかに記載の高強度鋼板の製造方法。
（６）  （１）〜（５）のいずれかに記載の高強度鋼板の製造方法における酸洗工程、加熱工程、および、巻取工程を行う高強度鋼板の処理設備であって、
鋼板表面の酸化皮膜を除去する酸洗工程を行う酸洗槽と、
鋼板の搬送方向における酸洗槽の下流側に配置される、鋼板を加熱する加熱装置と、
加熱装置の下流側に配置される、加熱された鋼板をコイルとして連続的に巻き取る巻取装置とを有する高強度鋼板の処理設備。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、冷間圧延に先立って熱延鋼帯を軟質化するための熱処理を施す際に、適正な熱処理時間を確保することができるので、均一かつ十分な軟質化が可能であり、しかも、熱処理にかかる時間を削減して熱処理能率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の高強度鋼板の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の製造方法の酸洗工程から巻取工程までを実施する処理設備の一例を概念的に示す図である。
【図３】本発明の製造方法の保熱工程を実施する保熱装置の一例を概念的に示す図である。
【図４】本発明の製造方法の保熱工程を実施する保熱装置の他の一例を概念的に示す図である。
【図５】本発明の製造方法の冷却工程から冷間圧延工程までを実施する冷間圧延設備の一例を概念的に示す図である。
【図６】従来のバッチ焼鈍炉の一例を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１７】
本発明の高強度鋼板の製造方法は、熱間圧延工程、酸洗工程および冷間圧延工程をこの順に有する高強度鋼板の製造方法であって、酸洗工程と冷間圧延工程との間に、酸洗工程で鋼板表面の酸化皮膜を除去した後に、鋼板を連続的に搬送しながら加熱する加熱工程と、加熱工程で加熱した鋼板をコイルとして巻き取る巻取工程と、巻き取ったコイルの温度を、１０分以上１０時間以下の間、５００℃〜７００℃に保持する保熱工程とを有する高強度鋼板の製造方法である。
このような本発明の高強度鋼板の製造方法は、高強度鋼板の素材となる熱延鋼帯を、冷間圧延の前に軟質化する工程を有するものであり、とりわけ、熱間圧延の出側で熱延鋼帯を巻取った熱延コイルの冷却過程で２００℃以下まで温度が低下して、硬質な低温変態相（例えば、ベイナイトやマルテンサイト等）が生成されて、酸洗を施した後の冷間圧延における変形抵抗が著しく大きくなり、所定の板厚に圧下するのが困難になる熱延鋼帯を、軟質化して高強度鋼板を製造する際に有効である。
なお、本発明において、「高強度鋼板」とは、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の規定に準拠した引張強さが７８０ＭＰａ以上の鋼板をいう。
【００１８】
［高強度鋼板の製造方法］
本発明の高強度鋼板の製造方法（以下、本発明の製造方法ともいう）について、図１に示すフローチャートを参照して説明する。
図１は、本発明の製造方法の一例を示すフローチャートである。
図１に示す製造方法は、熱間圧延工程（Ｓ１００）と、酸洗工程（Ｓ１０２）と、加熱工程（Ｓ１０４）と、巻取工程（Ｓ１０６）と、保熱工程（Ｓ１０８）と、冷却工程（Ｓ１１０）と、冷間圧延工程（Ｓ１１２）とをこの順に有する高強度鋼板の製造方法である。
【００１９】
本発明の製造方法においてはこのように、熱間圧延工程後の酸洗工程の後、冷間圧延工程の前に、鋼板を連続的に搬送しながら加熱して、加熱した鋼板を冷却することなくコイルに巻取り、巻き取ったコイルの温度を所定の時間、５００℃〜７００℃に保持することで、冷間圧延に先立って、熱処理を行う際に、熱処理温度に昇温する時間を短縮して、熱処理能率を向上でき、かつ、適正な熱処理時間を確保できるので均一にかつ十分に熱延鋼帯を軟質化することができる。
この点については後に詳述する。
以下、各工程について詳細に説明する。
【００２０】
〔熱間圧延工程〕
熱間圧延工程は、鋼スラブを加熱し、圧延機にて熱延鋼帯を形成する工程である。熱間圧延工程における熱延鋼帯の形成方法および熱間圧延設備は、従来の高強度鋼板の製造方法で利用される熱延鋼帯の形成方法および熱間圧延設備が各種利用可能である。
熱間圧延工程において、形成された熱延鋼帯は、熱延コイルに巻取られる。
熱延コイルは、所定の温度以下、例えば、２００℃以下に冷却された後、酸洗工程に供される。
【００２１】
〔酸洗工程〕
酸洗工程は、熱間圧延工程で形成された熱延コイルから熱延鋼帯を払出して搬送しつつ、熱延鋼帯（鋼板）表面の酸化皮膜を除去する工程である。
【００２２】
ここで、熱間圧延工程後に熱延コイルが供される酸洗工程、加熱工程および巻取工程を実施する処理装置を図２に示し、酸洗工程、加熱工程および巻取工程については、図２を参照して説明する。
図２に示す処理設備１０は、熱延コイルから熱延鋼帯を払出し、熱延鋼帯を長手方向に搬送しつつ、酸洗工程、加熱工程、および、巻取工程を行う設備である。
処理設備１０は、払出し機１２と、溶接機１４と、酸洗槽１６と、加熱装置１８と、切断機２０と、巻取り機２２と、ガイドローラ２４ａおよび２４ｂとを有する。
【００２３】
払出し機１２は、熱延コイル２６ａを装填されて、熱延鋼帯Ｚを払出すものである。図示例においては、払出し機１２を複数備えて、異なる熱延コイル２６ａおよび２６ｂを連続的に通板させる。溶接機１４は、熱延コイル２６ａから払出された熱延鋼帯の終端部と、熱延コイル２６ｂから払出された熱延鋼帯の先端部とを接合するものである。
また、ガイドローラ２４ａおよび２４ｂは、払出された熱延鋼帯Ｚを所定の搬送経路に案内する通常のガイドローラである。
払出された熱延鋼帯Ｚは、所定の経路で酸洗槽１６に搬送される。
【００２４】
酸洗槽１６は、熱間圧延工程により熱延鋼帯Ｚの表面に生じる酸化皮膜（スケール）を除去する酸洗工程を実施するものである。
酸洗工程における酸洗の方法は、従来の高強度鋼板の製造方法で利用される酸洗方法が各種利用可能である。例えば、塩酸や硫酸などにより表面の酸化皮膜を除去する方法が利用可能である。
ここで、本発明においては、酸洗工程後の熱延鋼帯Ｚは、巻き取られることなく連続的に搬送されて加熱工程に供された後に巻き取られる。従って、図２に示すように、処理設備１０は、酸洗槽１６の下流側に加熱装置１８および巻取り機２２を有する。
【００２５】
〔加熱工程〕
加熱装置１８により実施される加熱工程は、酸洗工程で酸化皮膜を除去された熱延鋼帯Ｚを所定の温度に加熱する工程である。
加熱工程における熱延鋼帯Ｚの加熱方法には特に限定はなく、燃料の燃焼熱で加熱する加熱方法（例えば、直火型無酸化方式や輻射管加熱方式等）や、電気加熱方式（すなわち、通電加熱方式または誘導加熱方式）等の、従来の高強度鋼板の製造方法で利用される加熱方法が各種利用可能である。また、加熱装置１８としては、上記の加熱方式を実施可能な従来公知の連続焼鈍炉等の加熱装置が各種利用可能である。
【００２６】
なかでも、加熱装置１８を小型化し、処理設備の関連機器の配置を簡素化する観点から、電気加熱方式の加熱方法を採用することが好ましい。また、電気加熱方式を採用すれば、熱延鋼帯Ｚ表面の酸化を抑制する効果も得られる点でも好ましい。
電気加熱方式のなかでも、通電加熱方式は、熱延鋼帯Ｚに電流を直接流すので、加熱装置の小型化のみならず加熱時間の短縮に有利である。しかしながら、熱延鋼帯Ｚの温度にばらつきが生じるおそれがある。一方、誘導加熱方式は、熱延鋼帯Ｚを短時間で加熱でき、しかも温度を容易に制御することが可能であり、また、均一に加熱することができる。したがって、熱延鋼帯Ｚを短時間で均一に加熱できる点で、誘導加熱方式を用いることがより好ましい。また、誘導加熱方式を採用することで、形状不良（たとえば波うち等）が生じた熱延鋼帯Ｚを加熱する際にも、安定して操業できるという効果も得られる。
【００２７】
加熱工程における熱延鋼帯Ｚの加熱温度は、後述する巻取工程を経て保熱工程に至った際に、加熱後の熱延鋼帯Ｚ（以下、熱処理鋼帯という）、つまり、熱処理鋼帯Ｚを巻き取った熱処理コイル２８の温度が所定の温度範囲となる温度であれば良い。すなわち、加熱終了から巻取りまでの時間、あるいはさらに、保熱工程開始までにかかる時間や、熱延鋼帯Ｚの材質、厚さ等に応じて、保熱工程開始時に、熱処理コイルの温度が所定の温度範囲となるように、加熱温度を決定すればよい。
【００２８】
具体的には、加熱工程では、５００℃〜７５０℃の範囲の温度に加熱するのが好ましく、５５０℃〜６５０℃に加熱するのがより好ましい。
保熱工程において、熱処理コイル２８の温度を５００℃以上に保持する必要があるため、加熱工程では５００℃以上に加熱するのが好ましい。
一方、熱延鋼帯Ｚの温度を７５０℃以上に加熱すると、エネルギー消費量の増加（すなわち操業コストの増加）を招くばかりでなく、熱延鋼帯Ｚの幅方向のネッキングが発生して安定した搬送が困難になり、その結果、形状不良の発生や寸法精度の劣化の原因になるおそれがある。また、加熱温度が高すぎる場合には、保熱工程の後の冷却過程で、マルテンサイトやベイナイト等の硬質な低温変態相が多く生成し、熱延鋼帯Ｚの軟質化が困難になるおそれがある。したがって、加熱工程における熱延鋼帯Ｚの加熱温度は５００℃〜７５０℃の範囲が好ましい。
【００２９】
また、加熱装置１８の前後には、ブライドルロール等を配置して所定の張力を付与しながら、加熱装置１８を通過させる方式としても良い。
また、加熱温度の調整等が容易になる点で、加熱装置を複数有してもよい。
【００３０】
また、加熱装置１８の内部を不活性ガス雰囲気とすることも好ましい。これにより、熱延鋼帯の酸化を抑制することができる。熱延鋼帯表面の酸化を抑制することによって、後述する冷間圧延工程で得られる高強度鋼板に化成処理や溶融亜鉛めっき処理を施す際に、良好な化成皮膜やメッキ皮膜を形成することができる。
加熱工程（加熱装置１８）で加熱された熱処理鋼帯Ｚは、連続的に搬送されて巻取工程（巻取り機２２）に供される。
【００３１】
〔巻取工程〕
巻取り機２２により実施される巻取工程は、加熱工程で加熱された熱処理鋼帯Ｚをコイルとして巻き取る工程である。
図２に示す例では、巻取り機２２の上流側に、鋼帯を切断するための切断機２０を備え、また、巻取り機２２を複数備えて、所定の長さを熱処理コイル２８ｂに巻き取ると、切断されて、さらに搬送される鋼帯を次の熱処理コイル２８ａに巻き取って、連続的にコイルを巻き取る構成を有する。
巻取工程における熱処理鋼帯Ｚの巻取り方法および巻取り機２２は、高温に加熱された熱延鋼帯を巻き取ることができれば、従来の高強度鋼板の製造方法で利用される巻取り方法および巻取り機が各種利用可能である。なお、巻取り機２２としては、コイル内周部に、加熱スリーブや断熱スリーブを装着することが可能なものが好ましい。
巻取工程で巻き取られた熱処理コイル２８は、保熱工程に供され、所定の時間、５００℃〜７００℃の範囲に保持される。
【００３２】
前述のとおり、高強度鋼板を製造する際の冷間圧延の負荷を軽減するために、熱延鋼帯を軟質化するための熱処理を施す技術について検討されている。
しかしながら、冷間圧延の前に焼戻し処理を行う際に、ＢＡＦ焼鈍炉等を用いて熱延コイルを個別に収納してバッチ処理で焼戻しを行なう場合には、コイル状に巻き回されているため、コイルの内部まで所定の焼戻し温度に昇温するのに時間がかかり、熱延コイル全体を加熱−均熱−徐冷する一連の工程に多大な時間を要するため、焼戻しの能率が悪いという問題があった。
一方、熱延鋼帯を酸洗工程の出側において、連続的に搬送しつつ熱処理を施すことで、加熱の時間を短縮することが考えられるが、軟質化に十分な時間を確保することは難しいという問題があった。特に、高強度鋼板の製造においては、材質を向上するために、組織中の元素を拡散させる時間が必要であるため、連続搬送中の熱処理のみでは、十分に元素を拡散することができず、材質を向上できないという問題があった。
【００３３】
これに対して、本発明においては、酸洗工程の後、冷間圧延工程の前に、鋼板を連続的に搬送しながら加熱して、加熱した鋼板を冷却することなくコイルに巻取り、巻き取ったコイルの温度を所定の時間、保熱する。
このように、高強度鋼板の製造方法において、冷間圧延に先立って、熱処理を行う際に、酸洗工程後の熱延鋼帯をコイルとして巻き取る前に、加熱を行い、その後、コイルとして巻き取ることで、コイルの状態で加熱することなく、コイルの温度を熱処理温度に昇温することができるので、昇温時間を短縮することができる。従って、熱処理能率を向上できる。
また、後述のとおり、巻き取ったコイルを所定の時間保熱するので、軟質化に十分な時間を確保することができ、熱延鋼帯の全長および全幅にわたって均一にかつ十分に熱延鋼帯を軟質化することができる。
すなわち、本発明により、熱処理時間の短縮と均一な軟質化とを両立できる。従って、軟質化した熱延鋼帯を冷間圧延することによって、良好な形状の高強度鋼板の形状を得ることができ、ひいては歩留り向上を図ることが可能となる。
しかも、熱延鋼帯の成分に応じて熱処理条件（すなわち、加熱工程における加熱温度、保熱工程の保熱温度と保熱時間等）を変更して操業する場合にも、容易に対応することが可能である。
【００３４】
また、巻取工程において、加熱した熱延鋼帯をコイルに巻き取ることで、熱延鋼帯が冷却されるのを抑制することができるので、加熱工程における加熱温度と保熱工程における保温温度との差を小さくすることができる。すなわち、加熱工程における加熱温度をより低くすることができる。従って、エネルギー消費量を低減でき、また、加熱温度が高すぎることに起因する不具合（ネッキングや、十分に軟質化できないこと等）を好適に抑制することができる。
【００３５】
また、上記観点から、加熱工程における加熱温度と、巻取工程における巻取りの際の温度（以下、巻取温度ともいう）との差は１００℃以内が好ましく、５０℃以内がより好ましい。加熱温度と巻取温度とを１００℃以内にすることで、加熱温度と保熱温度との差をより小さくすることができる。
【００３６】
また、加熱温度と巻取温度との差を小さくするために、加熱工程から巻取工程までの搬送過程において、また、巻取工程において、熱延鋼帯の保温を行ってもよい。保温方法としては、搬送経路の一部または全部を断熱性を有するカバー（以下、緩冷却カバーという）で覆う、巻取り機の周囲を緩冷却カバーで覆う等の方法が利用可能である。
また、巻取工程において、熱延鋼帯の加熱を行ってもよい。巻取工程における加熱方法としては、上記の加熱工程における加熱方法と同様の方法が利用可能である。
このような構成は、熱延鋼帯Ｚの搬送速度が小さい場合、あるいは加熱装置１８と巻取り機２２との距離が遠い場合等に好適である。
また、巻取り機２２への搬送経路や巻取り機２２の周囲を不活性ガス雰囲気とすることも好ましい。これにより、熱延鋼帯の酸化を抑制することができる。
【００３７】
〔保熱工程〕
保熱工程は、加熱されて巻き取られた熱処理コイル２８の温度を、１０分以上１０時間以下の間、５００℃〜７００℃の範囲に保持する工程である。
上述のとおり、熱処理コイル２８の温度を所定の時間、５００℃〜７００℃の範囲に保持することで、熱延鋼帯を均一にかつ十分に軟質化することができる。
【００３８】
保熱工程における熱処理コイル２８の保熱温度は、熱延鋼帯の成分や温度履歴、高強度鋼板の用途等に応じて適宜設定すればよいが、熱延鋼帯を軟質化する効果が得られる点で、５００℃以上とする。また、保熱工程の後の冷却過程で、マルテンサイトやベイナイト等の硬質な低温変態相が多く生成され、熱延鋼帯の軟質化が困難になることを抑制する点で７００℃以下とする。
上記観点から、保熱温度は、５００℃〜７００℃が好ましく、５５０℃〜６５０℃がより好ましい。
なお、保熱工程における熱処理コイル２８の温度とは、熱処理コイル２８の外周面の温度、あるいは、保熱カバー内の雰囲気温度である。
【００３９】
また、保熱工程における熱処理コイル２８の温度を保持する時間（保熱時間）も、熱延鋼帯の成分や温度履歴、高強度鋼板の用途等に応じて適宜設定すればよいが、熱延鋼帯を軟質化する効果が得られる点で、１０分以上１０時間以下とする。
【００４０】
また、保熱時間が１０分未満の短時間で軟質化できる熱延鋼帯を製造する場合には、従来の熱処理炉（たとえば連続焼鈍炉等）を用いても、熱延鋼帯を十分に軟質化できる場合もあるが、１０分以上の保熱時間が必要な熱延鋼帯の場合には、十分に軟質化できない。
一方で、保熱時間が１０時間を超える長時間を要する熱延鋼帯を製造する場合には、熱処理にかかる時間全体に対する加熱に要する時間の比率が小さくなる。そのため、従来のバッチ式の熱処理炉（例えば、ＢＡＦ焼鈍炉等）を用いた場合の熱処理全体の時間と、本発明を適用した場合の熱処理全体の時間との差が小さくなる。
このような点からも、本発明の製造方法は、保熱時間が１０分〜１０時間の範囲内で軟質化を図る熱延鋼帯に適用するのが好ましい。
また、Ｍｎ含有量の大きい熱延鋼帯では、Ｍｎがオーステナイト中に濃化するのに要する時間を確保する観点から、保熱時間は、１時間〜３時間が好ましい。
【００４１】
保熱工程における温度保持の方法には特に限定はなく、例えば、耐熱性および断熱性を有する容器内に収容する、耐熱性および断熱性を有するカバーで覆う等の方法が利用可能である。
例えば、図３に示す保熱装置３０は、熱処理コイル２８を内部に収納可能な一面が開放された鐘状のカバー３２を有する。カバー３２は、耐熱性および断熱性を有する材料、例えば、鋼製のカバー内部を、アルミナやシリカ等を含有する繊維状の断熱素材で覆ったものが利用可能である。すなわち、カバー３２は、本発明における保熱カバーである。
保熱装置３０は、カバー３２内に熱処理コイル２８を収容して、熱処理コイル２８からの熱エネルギーの放散を抑制して、熱処理コイル２８の温度低下を抑制しながら、保熱する。
【００４２】
図３に示す例においては、保熱装置３０は、補助加熱手段３６を有する。補助加熱手段３６は、公知の加熱手段であり、保熱装置３０内を加熱するものである。
補助加熱手段３６を有することで、熱処理コイル２８を５００℃以上に長時間、保熱することができる。なお、保熱装置３０は、熱処理コイル２８を所定の時間、所定の温度範囲に保熱できれば、補助加熱手段３６は有さない構成であってもよい。
【００４３】
また、保熱装置３０は、好ましい態様として、雰囲気制御装置３８を備える。
雰囲気制御装置３８は、カバー３２内に不活性ガスを供給し、また、ガス濃度等を制御するものである。カバー３２内を不活性ガス雰囲気とすることで、熱処理コイル２８（熱延鋼帯）の表面の酸化を抑制することができる。
【００４４】
このように、保熱工程を、加熱工程および巻取工程を行う処理設備１０とは、別の装置（保熱装置３０）で行うことで、生産性の低下を抑制することができる。
【００４５】
なお、巻取工程を行う処理設備１０から、保熱工程を行う保熱装置３０への熱処理コイル２８の搬送方法には特に限定はない。例えば、通常の熱処理設備で使用するコイル搬送台車を使用すれば良い。その際、搬送中の熱処理コイル２８の温度低下を抑制する観点から、熱処理コイル２８を断熱材等で覆いながら搬送するのが好ましい。
また、巻取り機２２から保熱装置３０までの距離が近い場合（すなわち搬送時間が短い場合）は、搬送手段として、コイル搬送台車に替えて、クレーンやフォークリフト等の重量物の搬送が可能な運搬用機材を使用しても良い。それらの運搬用機材を用いて搬送する場合は断熱性を高めることが困難であるが、短時間の搬送であれば、熱処理コイル２８の温度低下を抑えることができる。
【００４６】
また、図３に示す保熱装置３０は、熱処理コイル２８を１つ収容する構成としたが、これに限定はされず、複数の熱処理コイル２８を収容する構成としてもよい。
例えば、図４に示す保熱装置４０のように、一面が開放された箱型のピット４２と、ピットの開口部を覆うカバー４４からなり、複数個の熱処理コイル２８をピット４２に収納し、開口部をカバー４４で覆うような構成であってもよい。
保熱工程を経た熱処理コイル２８（以下、保熱コイル２９という）は、冷却工程に供される。
【００４７】
〔冷却工程〕
冷却工程は、所定の時間、保熱された保熱コイル２９を、冷間圧延工程の前に、冷却する工程である。
冷却工程における保熱コイル２９の冷却方法には特に限定はなく、保熱装置にて所定の時間にわたって保熱した後、カバーを撤去して空冷を促進して、冷却しても良く、あるいは、一旦、コイルヤードに保管して冷却しても良い。
【００４８】
あるいは、積極的に冷却媒体（たとえば液体、気体等）を保熱コイルまたは保熱コイルから払出した鋼帯に吹付けて強制冷却を行なってもよい。
なかでも、保熱コイルから払出した鋼帯を搬送しつつ、冷却するのが好ましく、冷却工程と後述の冷間圧延工程とを連続的に行うことが好ましい。
コイルのままでは、内部まで冷却するのに時間がかかるが、保熱コイルから鋼帯を払出して冷却することで、冷却時間を短縮することができ、高強度鋼板の生産性をより向上できる。
【００４９】
図５に、冷却工程と冷間圧延工程とを連続的に行う冷間圧延設備の一例を示す。
冷間圧延設備５０は、払出し機５２と、溶接機５４と、冷却装置５６と、ルーパー５８と、冷間圧延機６０と、切断機６２と、巻取り機６４と、ガイドローラ６６ａ〜６６ｄとを有する。
【００５０】
冷間圧延設備５０は、払出し機５２により保熱コイル２９ａから鋼帯Ｚを払い出し、冷却装置５６と冷間圧延機６０とを通過させ、冷間圧延された鋼帯Ｚを巻取り機６４でコイルに巻き取るものである。
払出し機５２は、保熱コイル２９ａを装填されて、鋼帯Ｚを払出すものである。図示例においては、払出し機５２を複数備えて、異なる保熱コイル２９ａおよび２９ｂを連続的に通板させる。溶接機５４は、保熱コイル２９ａから払出された鋼帯の終端部と、保熱コイル２９ｂから払出された鋼帯の先端部とを接合するものである。
また、巻取り機６４の上流側に、鋼帯を切断するための切断機６２を備え、また、巻取り機６４は巻取り軸６８を複数備えて、所定の長さを冷間圧延コイル７０に巻き取ると、切断されて、さらに搬送される鋼帯を次の冷間圧延コイルに巻き取って、連続的にコイルに巻き取る構成を有する。
また、ガイドローラ６６ａ〜６６ｄは、払出された鋼帯Ｚを所定の搬送経路に案内する通常のガイドローラである。
払出し機５２により払出された鋼帯Ｚは、所定の経路で冷却装置５６に搬送される。
【００５１】
冷却装置５６は、搬送される鋼帯Ｚを冷却するものである。冷却装置５６としては、水スプレー方式の冷却装置や、気体を噴射する方式の冷却装置等の、従来の高強度鋼板の製造で用いられる公知の冷却装置が各種利用可能である。
【００５２】
なお、払出し機５２に装入する際の保熱コイル２９の温度については特に限定はない。より高温で装入する方が、コイルの温度低下までの待機時間が短縮できるため生産能率の上で有利ではある。しかしながら、装入する際の温度に対応した熱負荷が設備にかかるため、払出し機５２の耐熱仕様もそれに応じたものとする必要があり、高温のコイルを装入する設備ほど設備コストが増大する。従って、生産性や経済性等を考慮して決定すればよい。
【００５３】
また、冷却工程における保熱コイル（鋼帯）の冷却温度には特に限定はないが、冷間圧延工程（冷間圧延機６０）に到達する時点で、２００℃以下となるように冷却するのが好ましい。
冷間圧延工程においては、鋼板温度が高いほど冷間圧延時の変形抵抗が低下して、圧延負荷の軽減を図ることが可能であるが、２００℃を超える鋼板を連続的に圧延していくと、圧延ロールのサーマルクラウンが発達して、鋼板の形状が乱れ、場合によっては鋼板の破断が生じるなど、操業トラブルが発生しやすくなる。
上記観点から、冷却工程における冷却温度は、２００℃以下が好ましく、５０℃以下がより好ましい。
【００５４】
図５に示す冷間圧延設備５０は、好ましい態様としてルーパー５８を有する。
ルーパー５８は、搬送される鋼帯Ｚにかかる張力を調整するためのものであり、従来の高強度鋼板の製造で用いられる公知のルーパーが各種利用可能である。
なお、溶接機５４、冷却装置５６およびルーパー５８の配置は、各装置が所定の機能を発現できれば、図５に示した順に限定はされない。例えば、冷却装置５６、溶接機５４およびルーパー５８の順であってもよい。
冷却工程で冷却された鋼帯（保熱コイル）は、冷間圧延工程（冷間圧延機６０）に供される。
【００５５】
〔冷間圧延工程〕
冷間圧延工程は、冷却工程で所定の温度以下に冷却された鋼帯に冷間圧延を施し、高強度鋼板を形成する工程である。
冷間圧延工程における冷間圧延の方法および冷間圧延機６０は、従来の高強度鋼板の製造方法で利用される冷間圧延の方法および冷間圧延機が各種利用可能である。
【００５６】
ここで、本発明においては、前述のとおり、熱間圧延後、１０分以上１０時間以下の間、５００℃〜７００℃の温度に保熱されるので、熱延鋼帯を軟質化することができ、冷間圧延の際の変形抵抗を低減することができる。
【００５７】
以上、本発明の高強度鋼板の製造方法および処理設備について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【実施例】
【００５８】
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００５９】
［実施例１〜４］
実施例１〜４としてそれぞれ、表１に示す成分を有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を溶製し、連続鋳造で得られた鋼スラブを用いて高強度鋼板を作製した。
なお、表１には、各成分組成からなる熱延鋼帯を軟質化するために必要な熱処理条件も示す。
【００６０】
〔熱間圧延工程〕
鋼スラブを熱間圧延工程に送給して、加熱炉にて１２５０℃に加熱し、引き続き、仕上げ圧延機（仕上げ圧延温度８７０℃）にて熱延鋼帯（板厚２．０ｍｍ）として、熱延コイルに巻取った。そして、熱延コイルをコイルヤードにて１００℃以下まで空冷した。
【００６１】
〔酸洗工程・加熱工程・巻取工程〕
次いで、熱延コイルを、図２に示す処理設備１０に装入した。酸洗槽は通常の塩酸を主体とする酸洗液を使用して、熱延コイル２６の熱延鋼帯Ｚを払出して連続的に搬送しながら、脱スケールを行った。
酸洗された熱延鋼帯Ｚは、その下流側に配置される加熱装置１８によって加熱した。加熱装置としては誘導加熱装置を用いた。なお、加熱温度は、保熱工程における保熱温度＋４０℃とした。
その後、加熱した熱延鋼帯Ｚを巻取り機２２で熱処理コイル２８に巻取った。
【００６２】
〔保熱工程〕
次に、巻き取った熱処理コイル２８を、図３に示す保熱装置３０内に収納して保熱した。保熱装置３０の材質は、厚さ１００ｍｍのイソウール（イソライト工業株式会社）とした。
なお、保熱装置３０としては、補助加熱手段３６および雰囲気制御装置３８を有さないものを使用した。
保熱工程における、保熱温度（カバー３２内の温度）は、表１に示す温度から表１の温度＋４０℃までの範囲に保持した。
【００６３】
〔冷却工程・冷間圧延工程〕
保熱工程終了後、保熱コイル２９を図５に示す冷間圧延設備５０に装入した。
保熱コイル２９の鋼帯Ｚを払出して連続的に搬送しながら、冷却装置５６において、水スプレーを用いて鋼帯Ｚを１００℃以下に冷却し、続いて、冷間圧延機６０で冷間圧延を行い、高強度鋼板を作製した。
冷間圧延機は入側に溶接機を備えた完全連続式圧延機であり、４重式５スタンドミルである。このような冷間圧延機にてトータル圧下率５０％の圧延により板厚１．０ｍｍまで冷間圧延を行った。
【００６４】
［比較例１］
比較例１として、酸洗槽の下流側に加熱装置を有さない処理設備を用いて酸洗工程および巻取工程を行った後に、図６に示すようなバッチ式の焼鈍設備２００を用いて加熱工程、保熱工程および冷却工程を行い、冷間圧延機の上流側に冷却装置を有さない冷間圧延設備を用いて冷間圧延工程を行う以外は、実施例１と同様にして高強度鋼板を作製した。
図６に示すバッチ式焼鈍設備２００は、スペーサ２０４を挟んで４段積みした熱延コイル２０６をベル２０２内に収納して熱処理を行うものである。
【００６５】
［比較例２］
比較例２として、処理設備１０において加熱装置１８が酸洗槽１６の上流側に設置され、加熱工程の後に酸洗工程を行い、保熱工程を行わない構成とした以外は、実施例１と同様にして高強度鋼板を作製した。
【００６６】
＜評価＞
〔処理時間〕
表２に、各実施例、比較例において、加熱工程にかかった時間、加熱工程終了後、保熱装置に収納するまでにかかった時間（巻取工程を含む）（「搬送工程１」）、保熱工程にかかった時間、保熱工程終了後、冷却工程開始までにかかった時間（「搬送工程２」）、および、冷却工程にかかった時間を示す。
【００６７】
〔破断〕
冷間圧延工程において、鋼板が破断することなく冷間圧延が可能であったかどうかを評価した。高強度鋼板として合金成分が多く含まれる鋼板は、熱延鋼板を熱処理することで脆化する場合があり、そのような場合には冷間圧延工程のルーパーや形状矯正のためのレベラー等での曲げ変形により破断して、圧延機まで到達しなかった。
破断が生じなかった場合を「Ａ」、破断が生じた場合を「Ｂ」と評価した。
【００６８】
〔圧延負荷〕
破断が発生することなく、冷間圧延機による圧延が可能であった鋼板については、熱処理による軟化が十分であったかを圧延負荷で評価した。これは、圧延機の単スタンドあたりの最大荷重の上限を２３０００ｋＮと設定し、それ以下の圧延荷重で板厚１．０mmまでの圧延が可能であったか否かを評価した。なお、このような最大荷重を設定したのは、これを超える圧延荷重が生じると、圧延機の形状制御能力が不足して、鋼板の形状不良による破断等の操業トラブルが発生するからである。
板厚１．０ｍｍまでの圧延が可能であった場合を「Ａ」、板厚１．０ｍｍまで圧延できなかった場合を「Ｂ」と評価した。
測定結果を表２に示す。
【００６９】
【表１】
0006350322.tif 000002
【００７０】
【表２】
0006350322.tif 000003
【００７１】
表２に示すように、酸洗工程の後、冷間圧延工程の前に、鋼板を連続的に搬送しながら加熱して、加熱した鋼板を冷却することなくコイルに巻取り、巻き取ったコイルの温度を所定の時間、５００℃〜７００℃に保持する、本発明の高強度鋼板の製造方法である実施例１〜４は、バッチ式の焼鈍設備で熱処理を行う比較例１と比較して、処理時間を大幅に削減でき、熱処理能率を向上できることがわかる。特に、比較例１では、必要な保熱時間の約２０倍の処理時間がかかるのに対して、実施例１〜４では、必要な保熱時間の約１．１倍〜１．４倍の処理時間となり、不要な処理時間を削減できることがわかる。
また、比較例１では、加熱工程の時間が長いため、鋼板が脆化して、冷間圧延工程において破断が生じることがわかる。
これに対して、実施例１〜４では、加熱工程の時間が短いので、鋼板が脆化することなく、冷間圧延工程で破断が生じないことがわかる。
【００７２】
また、比較例１で用いたようなバッチ式の焼鈍設備では、実施例１〜４のような成分が異なる鋼帯、すなわち、熱処理条件が異なる鋼帯を一度に収納することはできない。
従って、成分が異なる鋼帯を連続的に熱処理する場合は、順次、熱処理を行うか、複数の焼鈍設備を用意して熱処理を行う必要がある。この点でも、比較例１は、実施例よりも処理能率が大幅に劣っている。
【００７３】
また、保熱工程を行わない比較例２は、十分な軟質化を行うことができず、そのため、冷間圧延工程における圧延負荷が大きくなり、所望の厚さに圧延できないことがわかる。
これに対して、実施例１〜４の高強度鋼板は、冷間圧延工程における圧延負荷が小さく、十分に軟質化されていることがわかる。
以上より本発明の効果は明らかである。
【符号の説明】
【００７４】
１０  処理設備
１２、５２  払出し機
１４、５４  溶接機
１６  酸洗槽
１８  加熱装置
２０、６２  切断機
２２、６４  巻取り機
２４、６６  ガイドローラ
２６  熱延コイル
２８  熱処理コイル
２９  保熱コイル
３０、４０  保熱装置
３２、４４  カバー
３６  補助加熱装置
３８  雰囲気制御装置
４２  ピット
５０  冷間圧延設備
５６  冷却装置
５８  ルーパー
６０  冷間圧延機
６８  巻取り軸
７０  冷間圧延コイル
２００  パッチ焼鈍設備
２０２  ベル
２０４  スペーサ
２０６  コイル
【図１】
0006350322.tif 000004
【図２】
0006350322.tif 000005
【図３】
0006350322.tif 000006
【図４】
0006350322.tif 000007
【図５】
0006350322.tif 000008
【図６】
0006350322.tif 000009