(57)【要約】【課題】設備コスト及び製造コストの上昇がなく、低コストでかつ高性能な、高強度鋼板および遅時効型軟質鋼板を製造するための連続焼鈍設備およびその製造方法を提供する。【解決手段】連続焼鈍設備は、水焼入れ装置と再加熱帯を兼備しており、前記水焼入れ装置と前記再加熱帯との間および／または前記再加熱帯内部の入口付近に急速加熱装置を配設し、かつ、該急速加熱装置は、前記再加熱帯炉温をT1（℃）とした時、0.7×T1（℃）以上まで鋼板を急速加熱可能である。本発明の鋼板の製造方法は、鋼板を連続焼鈍するにあたり、水焼入れ後、再加熱帯炉温をT1（℃）とした時、0.7×T1（℃）以上まで鋼板を急速加熱し、次いで鋼板を再加熱帯にて焼戻し熱処理する。【選択図】図１
2005179774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水焼入れ装置と再加熱帯を兼備した鋼板の連続焼鈍設備において、前記水焼入れ装置と前記再加熱帯との間および／または前記再加熱帯内部の入口付近に急速加熱装置を配設し、かつ、該急速加熱装置は、前記再加熱帯炉温をT1（℃）とした時、0.7×T1（℃）以上まで鋼板を急速加熱可能であることを特徴とする鋼板の連続焼鈍設備。
【請求項２】
水焼入れ装置と再加熱帯を兼備した鋼板の連続焼鈍設備において、前記水焼入れ装置と前記再加熱帯との間に急速加熱装置を配設し、かつ、該急速加熱装置は、前記再加熱帯炉温をT1（℃）とした時、0.7×T1（℃）以上まで鋼板を急速加熱可能であることを特徴とする鋼板の連続焼鈍設備。
【請求項３】
鋼板を連続焼鈍するにあたり、水焼入れ後、再加熱帯炉温をT1（℃）とした時、0.7×T1（℃）以上まで鋼板を急速加熱し、次いで鋼板を再加熱帯にて焼戻し熱処理することを特徴とする鋼板の製造方法。
【請求項４】
鋼板を連続焼鈍するにあたり、水焼入れ後、再加熱帯炉温をT1（℃）とした時、0.7×T1（℃）以上、1.2×T1（℃）以下まで鋼板を急速加熱し、次いで鋼板を再加熱帯に導入することを特徴とする鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高強度鋼板および遅時効型軟質鋼板の製造に最適な鋼板の連続焼鈍設備およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の安全性向上および軽量化に対する社会的要請が厳しいことから、自動車構造用材料として従来の軟鋼板に替えて高強度鋼板の需要が急速に増加している。
【０００３】
前記高強度鋼板を製造するに際しては、水焼入れ装置を有する連続焼鈍装置（以下、水焼入れ型連続焼鈍装置と称す）が用いられる。水焼入れ型連続焼鈍装置は、冷却速度が高いため、鋼中の合金添加量を低減できる点や、製品性能においても、高加工性材の作り込みが容易に実施できる点から有効である。
【０００４】
しかしながら、変態強化型の高強度鋼板では金属組織制御のために焼入れ、焼戻し熱処理が必須である。そのため、水焼入れ型連続焼鈍装置で焼入れ、焼戻し熱処理を行う場合、一度焼入れ処理で水温まで冷却された鋼帯を焼戻し温度まで再加熱、保持する必要があり、十分な焼戻し熱処理の効果を得るためには、長時間処理が必要となる。そのため、水焼入れ型連続焼鈍装置の、水焼入れ後の再加熱帯のライン長は長く設置され設備が巨大化する問題がある。また、操業面においても、再加熱帯の炉温を上昇させても板温が追従しないことから、焼戻し熱処理の効果を得るためにはライン速度を低下させる必要があり、生産性が低下していた。
【０００５】
このような中で、例えば、特許文献1では、冷却帯と再加熱帯の間に加熱装置を配設した金属板連続焼鈍設備が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献1の加熱装置による昇温域は約50から150℃までであり、そのため、特許文献1をもってしても上記問題点を解決するには至っていない。
【０００７】
一方、遅時効型軟質鋼板の製造を水焼入れ型連続焼鈍装置を用いて行う場合、水焼入れ後、さらに高い再加熱温度が要求され、生産性を阻害していた。
【特許文献１】特公平7-13271号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、設備コスト及び製造コストの上昇がなく、低コストでかつ高性能な、高強度鋼板および遅時効型軟質鋼板を製造するための連続焼鈍設備およびその製造方法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】
【０００９】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、冶金的な観点から鋭意研究した。その結果、再加熱帯での焼戻し熱処理および過時効処理を行うに際し、鋼板を短時間に再加熱帯炉温付近の温度まで急速加熱してから再加熱帯にて焼戻し熱処理することで、高強度鋼板および遅時効型軟質鋼板に対して、炉内保持時間が短くても、従来の場合と同等もしくは同等以上の焼戻し熱処理の効果が得られることを見出した。
【００１０】
本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００１１】
［1］水焼入れ装置と再加熱帯を兼備した鋼板の連続焼鈍設備において、前記水焼入れ装置と前記再加熱帯との間および／または前記再加熱帯内部の入口付近に急速加熱装置を配設し、かつ、該急速加熱装置は、前記再加熱帯炉温をT1（℃）とした時、0.7×T1（℃）以上まで鋼板を急速加熱可能であることを特徴とする鋼板の連続焼鈍設備。
【００１２】
［2］水焼入れ装置と再加熱帯を兼備した鋼板の連続焼鈍設備において、前記水焼入れ装置と前記再加熱帯との間に急速加熱装置を配設し、かつ、該急速加熱装置は、前記再加熱帯炉温をT1（℃）とした時、0.7×T1（℃）以上まで鋼板を急速加熱可能であることを特徴とする鋼板の連続焼鈍設備。
【００１３】
［3］鋼板を連続焼鈍するにあたり、水焼入れ後、再加熱帯炉温をT1（℃）とした時、0.7×T1（℃）以上まで鋼板を急速加熱し、次いで鋼板を再加熱帯にて焼戻し熱処理することを特徴とする鋼板の製造方法。
【００１４】
［4］鋼板を連続焼鈍するにあたり、水焼入れ後、再加熱帯炉温をT1（℃）とした時、0.7×T1（℃）以上、1.2×T1（℃）以下まで鋼板を急速加熱し、次いで鋼板を再加熱帯に導入することを特徴とする鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、自動車構造部材用などに用いられる高強度鋼板および遅時効型軟質鋼板の製造に最適な鋼板の連続焼鈍設備及び高強度鋼板および遅時効型軟質鋼板の製造方法を提供することができる。また、本発明の鋼板の連続焼鈍設備は、設備が巨大化することなくコンパクトであり、製品材質を損なうことなく生産性を大幅に向上することができ、産業上極めて有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
本発明の特徴は、水焼入れ型連続焼鈍装置を用いて高性能な高強度鋼板および遅時効型軟質鋼板の製造するために、再加熱帯での焼戻し熱処理および過時効処理を行う前に、再加熱帯炉温をT1（℃）とした時、鋼板を0.7×T1（℃）以上まで急速加熱することが可能な急速加熱装置を配設し、鋼板を水焼入れ後、急速加熱してから再加熱帯に導入すること、または、鋼板を水焼入れ後、再加熱帯内部の入口付近までの間に急速加熱し、次いで鋼板を再加熱帯にて焼戻し熱処理することである。このように、鋼板を急速加熱してから再加熱帯で焼戻し熱処理を行うことにより、十分な焼戻し熱処理の効果が得られ、高性能な高強度鋼板および遅時効型軟質鋼板を得ることができる。なお、本発明において対象となる高強度鋼板とは引張り強さ：TS≧440MPa、遅時効型軟質鋼板とはJIS：SPCD級以上である。
【００１８】
すなわち、本発明の鋼板の連続焼鈍設備とは、水焼入れ装置と再加熱帯を兼備し、さらに前記水焼入れ装置と前記再加熱帯との間および／または前記再加熱帯内部の入口付近に急速加熱装置を配設したものである。
【００１９】
前記水焼入れ装置とは、加熱した鋼板を急速に冷却し焼き入れ処理を行う装置であり、鋼板を水中に浸漬する方法または水を鋼板に吹き付ける方法等を用いることができる。鋼板を水中に浸漬する場合は、水蒸気膜による熱伝達不良を防止して冷却速度を向上させるために、水槽内で水を噴流させることが望ましい。また、急速冷却に用いる水としては、温水であっても、また、塩など水溶性物質を含んでいてもよい。また、微細分散した油を含むエマルジョンであってもよい。なお、本発明の水焼入れ装置においては、焼入れの効果の点から、冷却速度は100℃/sec以上、急速冷却の停止温度は70℃以下が好ましい。
【００２０】
前記水焼入れ装置と前記再加熱帯の間および／または前記再加熱帯内部の入口付近に、本発明では急速加熱装置を配設する。前記急速加熱装置は、再加熱帯炉温をT1（℃）とした時、0.7×T1（℃）以上まで鋼板を急速加熱することが可能となっている。急速加熱装置で0.7×T1（℃）以上に鋼板を急速加熱することにより、短時間で高い焼戻し熱処理の効果が得られる。また、急速加熱を停止する温度は1.2×T1（℃）以下が好ましく、さらにはT1（℃）以下がより好ましい。1.2×T1（℃）超えまで急速加熱すると、高強度鋼板の製造においては焼戻しの効果が著しくなり、鋼板の強度が低下し、所望の機械的特性が得られない場合がある。また、近年、高強度鋼板は製品の材質規格範囲内であっても、さらに、強度などの変動の抑制が需要家より求められているが、T1（℃）超えまで急速加熱すると、鋼板の熱履歴の管理が困難となり鋼板の機械的特性が不安定となり、特性ばらつきの原因となる可能性がある。
【００２１】
さらに、急速加熱を行う際の加熱速度は10℃/sec以上とする。設備の小型化のためには、加熱速度は20℃/sec以上であることが望ましい。
【００２２】
前記急速加熱装置における急速加熱の方法は特に規定しない。しかし、誘導加熱で急速加熱を行うことで、板厚、板幅方向の温度の均一性が得られ、鋼板材質が均一となるため、急速加熱の方法としては誘導加熱が好ましい。誘導加熱の場合、出力は1500kW以上が望ましい。また、誘導加熱装置は2機またはそれ以上に分割配置してもよい。さらに、誘導加熱装置の一部または全部を再加熱帯内部の入口付近に設置することも可能である。ここで、再加熱帯内部の入口付近とは、再加熱帯入口から、再加熱帯内ストリップ長の10%までの範囲を指す。また、急速加熱の効果をより高めるためには、再加熱帯内の最初の鋼帯搬送ロールとその直前の鋼帯搬送ロールの間、または再加熱帯内の最初の鋼帯搬送ロールとその直後の鋼帯搬送ロールの間、またはその両方に設置することが望ましい。
【００２３】
前記急速加熱装置の後段に前記再加熱帯が設けられる。前記再加熱帯では鋼板の焼戻し熱処理が施され、焼戻し熱処理の効果を充分に達成するためには再加熱帯の炉温は250℃以上であることが望ましい。さらに、生産能率を向上させるためには300℃以上が望ましい。また、炉温の上限は、500℃以下が好ましい。炉温が500℃を超えると強度の低下が著しくなる可能性がある。
【００２４】
以上、本発明の鋼板の連続焼鈍設備によれば、まず水焼入れ装置により、鋼板を焼入れ処理する。次いで、焼入れ処理後の鋼板に対して、急速加熱装置により、再加熱帯炉温T1（℃）とした時、0.7×T1（℃）以上、好ましくは1.2×T1（℃）以下、より好ましくはT1（℃）以下まで、急速加熱する。次いで、再加熱帯により鋼板を焼戻し熱処理する。これにより、高性能な高強度鋼板および遅時効型軟質鋼板を製造することができる。
【００２５】
なお、高強度鋼板および遅時効型軟質鋼板を製造するにあたり、再加熱後の冷却方法、冷却速度は特に限定しない。
【００２６】
また、本発明の鋼板の連続焼鈍設備を用いて遅時効型の軟質鋼板を製造する場合、再加熱帯では鉄中過飽和固溶炭素の析出処理を行うことが好ましい。鉄中過飽和固溶炭素の析出処理を行う場合は再加熱帯の炉温は350℃以上500℃以下が望ましく、その場合も再加熱帯炉温がT1（℃）の時、急速加熱装置により再加熱帯入り口での板温を0.7×T1（℃）以上とすることにより、再加熱帯での炭化物の析出処理が低温、短時間で可能となる。
【００２７】
また、本発明の係わる連続焼鈍設備は本発明で規定する装置のほかに、一般に連続焼鈍設備が備える入り側設備、焼鈍炉設備、出側設備などを目的に応じて選択し付加してもよい。
【実施例１】
【００２８】
図1は本発明の鋼板の連続焼鈍設備の一実施態様を示す図である。図1において、1は水焼入れ装置、2は再加熱帯、3a、3bは急速加熱装置、4は入り側コイラ−、5は洗浄装置、6は加熱・均熱帯、7はガスジェット冷却帯、8は酸洗装置、9はスキンパス装置、10は出側コイラ−である。また、図1は、急速加熱装置3aとして1500kWの誘導加熱装置を水焼入れ装置1と再加熱帯2の間に、急速加熱装置3bとして1500kWの誘導加熱装置を再加熱帯2の内部、1パス目に設けた場合である。
【００２９】
図1によれば、入り側コイラ−4を出た鋼板は、洗浄装置5を経て加熱・均熱帯6に導入される。加熱・均熱帯6にて加熱・均熱された後、鋼板はガスジェット冷却帯7にて冷却され、水焼入れ装置1にて焼入れ処理される。次いで、焼入れ処理された鋼板は、急速加熱装置3a、3bに導入され、所定の温度まで急速加熱が行われた後、再加熱帯2にて焼戻し熱処理が行われ、酸洗装置8、スキンパス装置9を経て出側コイラ−10へと送られる。
【００３０】
図1に示す本発明の鋼板の連続焼鈍設備を用い、C：0.05〜0.15%、Si：0.3〜1.5%、Mn ：0.7〜2.5%の化学成分を有し、板厚0.6〜2.6mm、板幅600〜1800mmの高強度鋼板を再加熱帯2の炉温300〜450℃として製造した。急速加熱装置3a、3b（誘導加熱）で鋼板を再加熱帯2の炉温T1(℃)に対し、0.9×T1(℃)まで平均加熱速度25℃/secで急速加熱することによって、製品材質を損なわずに、平均通板速度を70mpmから115mpmに増速することができ、それによって連続焼鈍工程の単位時間あたり製造量を従来34ton/hから70ton/hに大幅に向上させることができた。
【実施例２】
【００３１】
図2は本発明の鋼板の連続焼鈍設備の他の実施態様を示す図である。図2において、3cは急速加熱装置である。なお、その他の構造は図1と同様であるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、図2は、急速加熱装置3cとして水焼入れ装置1と再加熱帯2の間に3000kWの誘導加熱装置を設けた場合である。
【００３２】
図2に示す本発明の鋼板の連続焼鈍設備を用い、表1に示す化学成分（mass％比）を有する板厚1.2mmの冷間圧延鋼帯を用いて、種々の熱処理を行い、980MPa級高強度冷延鋼板を製造した。連続焼鈍熱処理では、焼鈍のため830℃で5分保持し、冷却速度約-10℃/secで680℃まで空冷後、水温50℃の水中に焼入れた。次いで、表2に示す種々の条件で、急速加熱後、再加熱帯2炉温（T1）：400℃の炉内に入れ、所定時間保持した。
【００３３】
【表１】
2005179774.tif 000003
【００３４】
得られた鋼板に対して機械的特性を調査した。表2に調査した結果を併せて示す。また、図3に穴拡げ率と炉内保持時間と急速加熱停止温度との関係を示す。ここで、穴拡げ率（λ）は、鋼板の伸びフランジ成形性の指標でJFST1001-1996に準拠して評価した。
【００３５】
【表２】
2005179774.tif 000004
【００３６】
以上、表2及び図3より、穴拡げ率は炉内保持時間と急速加熱停止温度に支配されており、本発明例7、10〜15より、優れた機械的特性を有する高強度鋼板が、300sec以下の短い炉内保持時間、すなわち高い生産性で製造できていることがわかる。
また、本発明例8、9によれば、急速加熱停止温度が0.7×T1（℃）以上であれば、再加熱帯炉内保持時間が300secを超えても鋼板特性は劣化せず、優れた機械的特性を有する高強度鋼板が得られていることがわかる。
【００３７】
一方、急速加熱を行わなかった比較例1〜3および急速加熱停止温度が0.7×T1（℃）未満と本発明範囲外である比較例4〜6では、鋼板特性において60%以上の高λ特性を得るためには、再加熱帯で300secを超える長時間保持が必要で、生産性の低下が免れえないことがわかる。
【００３８】
図4に穴拡げ率60%を達成するために必要な保持時間と急速加熱停止温度と急速加熱停止温度と炉温の比との関係を示す。図4より本発明範囲の0.7×T1（再加熱帯炉温：400℃）の条件を満たす280℃以上まで急速加熱した場合に保持時間が大幅に短時間化できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の鋼板の連続焼鈍設備の一実施態様を示す図である。（実施例1）
【図２】本発明の鋼板の連続焼鈍設備の他の実施態様を示す図である。（実施例2）
【図３】穴拡げ率と炉内保持時間と急速加熱停止温度との関係を示す図である。
【図４】必要保持時間と急速加熱停止温度と急速加熱停止温度と炉温の比との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
1    水焼入れ装置
2    再加熱帯
3a、3b、3c    急速加熱装置
4    入り側コイラ−
5    洗浄装置
6    加熱・均熱帯
7    ガスジェット冷却帯
8    酸洗装置
9    スキンパス装置
10    出側コイラ−
【図１】
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【図２】
2005179774.tif 000006
【図３】
2005179774.tif 000007
【図４】
2005179774.tif 000008