(57)【要約】      （修正有）【課題】厚鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】鋼板先端が冷却装置に進入してから鋼板尾端が冷却装置を抜けるまでに、鋼板を加速搬送し、好ましくは、一定の加速率で、また必要に応じて鋼板先端部の所定長さまで一定の搬送速度で通板させた後、一定の加速率で鋼板を加速搬送する。前記冷却装置は、冷却装置が独立して制御可能な複数の冷却ゾーンから構成され、前記冷却ゾーンは鋼板上面側にスリットノズルを有し、鋼板下面側に円管ノズルをする構造で、間欠的に冷却を行い、前記厚鋼板は０．３％以下のＭｏを含有する低合金鋼であることが好ましい。【選択図】図４
2005154842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を冷却装置内に通過させて加速冷却を行う厚鋼板の製造方法であって、鋼板先端が冷却装置に進入してから鋼板尾端が冷却装置を抜けるまでに、鋼板を加速搬送することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
【請求項２】
鋼板を冷却装置内に通過させて加速冷却を行う厚鋼板の製造方法であって、鋼板先端が冷却装置に進入してから鋼板尾端が冷却装置を抜けるまでに、一定の加速率で鋼板を加速搬送することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
【請求項３】
鋼板を冷却装置内に通過させて加速冷却を行う厚鋼板の製造方法であって、鋼板先端部の所定長さまで一定の搬送速度で通板させた後、一定の加速率で鋼板を加速搬送することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
【請求項４】
冷却装置が独立して制御可能な複数の冷却ゾーンから構成され、間欠的に冷却を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の厚鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記厚鋼板が０．３％以下のＭｏを含有する低合金鋼であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の厚鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚鋼板の製造方法に関し、更に詳しくは鋼板長手方向での材質均一性に優れた厚鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、造船材、パイプライン材および建築用鋼などの厚鋼板には、圧延後の加速冷却が広く適用され、高強度化や高靭性化などの諸特性の向上と、合金元素の低減による安価な製品の大量供給が図られている。
従来、厚鋼板を加速冷却した場合の問題点として、冷却速度を早くした場合に板厚中心部の冷却速度に対し、表面近傍の冷却速度が上昇して生じる板厚方向の材質不均一性や、鋼板長手方向の冷却のバラツキに起因する鋼板長手方向の材質不均一性が指摘されていた。
特に近年、施工コスト低減のために鋼板の薄肉化、高強度化が進みつつあり、これら薄肉、高強度材の製造には加速冷却の低温停止が必須であり、また連続炉などの制約と歩留まり向上のため必然的に圧延長が長くなることにも起因して、鋼板長手方向での冷却停止温度のバラツキによる材質不均一が懸念されている。
一方、ユーザー側からは、同一鋼板内において強度偏差を所定値以内とする狭レンジ管理の要望が強く、鋼板長手方向の材質均一化は製造上の重要な課題となっている。
鋼板長手方向の材質を均一化する方法として、先行特許文献１は、厚鋼板の冷却方法に関し、熱間圧延終了後に所定の温度を有する厚鋼板を冷却水を噴射するノズルを有する上下冷却ゾーンからなる加速冷却設備を用いて加速冷却する際、前記厚鋼板の搬送速度を加速しながら冷却することが記載されている。
【特許文献１】特開平１−２０５８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、加速冷却を施した場合、加速冷却後の鋼板のミクロ組織は冷却開始温度や冷却速度の影響も受けるので、特許文献１記載の方法のように冷却停止温度のみを制御した場合、必ずしも板長さ方向の材質を均一にすることはできない。
また、特許文献１には該製造方法を用いた場合に所望する特性を得るために必要な鋼材の成分組成などの開示はなく、実機における操業条件は示唆されない。
【０００４】
そこで、本発明は加速冷却中に加速搬送を行う厚鋼板の製造方法であって、鋼板長手方向の材質均一性に優れた鋼板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】
【０００５】
本発明者等は、板長さ方向の材質不均一の原因について種々の観点から調査を行った。
図１に、板厚１２．８ｍｍの鋼板を加速冷却した場合の加速冷却停止温度と引張強度の
関係を示す。冷却停止温度が低くなるほど、鋼板間の強度のバラツキが大きいことがわ
かる。
図２に、冷却停止温度を５００℃以下の低温停止とし、加速冷却中に一定速で鋼板を搬送した場合の鋼板長手方向の冷却停止温度の分布を示す。冷却が最初に開始される鋼板先端部で温度の高い非定常部が観察された。これは、冷却開始時には冷却装置特有の冷却現象が定常状態となるまで、先端部に非定常部が発生するためと考えられる。
図３には、0.04％C-1.5％Mn-0.1％Mo -微量Cu、Ni、Cr、Nb、V添加の成分組成からなる板厚１２．８ｍｍ材において、冷却停止温度が５１７℃であった鋼板先端部（ａ）と、冷却停止温度が４８２℃であった鋼板尾端部（ｂ）のミクロ組織を示す。冷却停止温度の違いによって、両者のミクロ組織は異なり、先端部（ａ）は上部ベイナイト、尾端部（ｂ）は下部ベイナイト組織となった。
このようなミクロ組織の違いは、図４に示すＣＣＴ線図により説明される。すなわち、鋼板先端部の冷却停止温度は上部ベイナイト領域であり、鋼板尾端部の冷却停止温度は下部ベイナイト領域に位置することがわかる。良好な強度靭性バランスを得るためには上部ベイナイト組織とすることが必要なため、鋼板尾端部の冷却停止温度を上部ベイナイト領域となるよう制御する必要がある。すなわち、鋼板の先端と尾端の冷却停止温度を等しくするとともに、所望のミクロ組織が得られるように加速冷却条件を制御することが重要であることがわかる。
また、図５は加速冷却停止後の鋼板の硬度に及ぼす加速冷却停止温度と成分組成（Ｍｏ）の影響を示すもので、Ｍｏ添加量が増大すると鋼板の硬度の加速冷却停止温度依存性が高くなることが観察された。
これらの結果より、冷却開始端で十分な冷却が得られない鋼板先端部において材質不均一が生じないように加速冷却条件の調整が必要なこと、冷却停止温度による強度のバラツキはミクロ組織の違いに起因すること、強度向上のために成分組成にＭｏを含有する鋼板の製造においては、強度の冷却停止温度依存性が大きいため特に冷却条件の制御が必要なことが見出された。本発明は以上の知見を基に更に検討を加えてなされたものであり、以下の構成からなる。
１  鋼板を冷却装置内に通過させて加速冷却を行う厚鋼板の製造方法であって、鋼板先端が冷却装置に進入してから鋼板尾端が冷却装置を抜けるまでに、鋼板を加速搬送することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
２  鋼板を冷却装置内に通過させて加速冷却を行う厚鋼板の製造方法であって、鋼板先端が冷却装置に進入してから鋼板尾端が冷却装置を抜けるまでに、一定の加速率で鋼板を加速搬送することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
３  鋼板を冷却装置内に通過させて加速冷却を行う厚鋼板の製造方法であって、鋼板先端部の所定長さまで一定の搬送速度で通板させた後、一定の加速率で鋼板を加速搬送することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
４  冷却装置が独立して制御可能な複数の冷却ゾーンから構成され、間欠的に冷却を行うことを特徴とする１乃至３の何れか一つに記載の厚鋼板の製造方法。
５  前記厚鋼板が０．３％以下のＭｏを含有する低合金鋼であることを特徴とする１乃至４の何れか一つに記載の厚鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による厚鋼板の製造条件を用いると、鋼板長手方向の材質均一性に優れた厚鋼板が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明では加速冷却時の搬送速度条件、冷却速度を規定する。
１．搬送速度
本発明では、鋼板の先端と尾端の冷却停止温度の差を減少させるために、加速冷却時に鋼板を加速搬送する。加速搬送の加速率は指数関数的に変化するものでも一定の加速率であってもよく、また搬送時間中のある範囲であっても良い。以下の説明は一定の加速率の場合について行う。
図６は本発明に係る一の加速搬送方法を説明する図で、図において（ａ）は加速冷却装置の概要を示し、１は鋼板、２はレベラ、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは鋼板１の温度を測定する温度計、４は加速冷却装置本体を示す。
（ｂ）は鋼板の搬送速度を模式的に示すもので、鋼板１は先端部が加速冷却装置４に搬入され鋼板尾端が加速冷却装置を抜けるまで一定の加速率で加速され、鋼板先端部から後端部にかけて次第に鋼板の搬送速度は速くなる。
図７は加速率を６％とした場合における鋼板長手方向の各位置における加速冷却停止温度を示すもので、加速搬送することで先端と尾端の温度差が約５０℃縮小している。ここで、加速率は搬出速度と搬入速度の比で定義される。
図８は本発明に係る他の加速搬送方法を説明する図で、図中の記号は図６と同じである。ここでは、冷却停止温度が高くなる鋼板先端部を減速させて搬送することにより、鋼板長手方向の温度偏差を少なくすることを目的としている。
すなわち、先端部をある一定距離まで定速で搬送させた後、一定の加速率で鋼板を加速搬送させる。搬入速度や加速タイミング、加速率等は、鋼板寸法や要求特性から冷却部温度などの実績データをもとに事前に決定しておく必要がある。
加速率６％で上述した方法を用いて加速した場合、鋼板長手方向の冷却停止温度は、鋼板の先端部、尾端部の温度差が約５０℃縮小した。
２．冷却速度
図４に示したように、高強度、高靭性が要求されるラインパイプ材のような成分系においては、冷却停止温度の違いによってミクロ組織に差異が生じ、その結果材質の不均一を招く場合がある。特に、本発明で対象とする薄物、高強度材の場合、強度確保のために冷却停止温度の低下が必要であり、また薄物材のため冷却速度が大きくなることから、下部ベイナイト生成が避けられない。
そこで、図４において、冷却停止温度の影響を少なくし、安定して上部べイナイト組織を得るためには、冷却履歴が図中の矢印の方向になるように冷却を制御する必要がある。この問題は、独立して制御可能な複数の冷却ゾーンから構成された冷却装置を用い、間欠的に冷却を行う冷却速度の制御で解決される。
図９は、この発明を実施するための冷却装置の一例を示すもので、複数個のテーブルローラ１２上を連続的に移動する鋼板１１の上面に向けて、冷却水が冷却水ヘッダ１３のスリットノズル１４から供給される。
鋼板１１の下面には冷却水ヘッダ１３の円管ノズル１５から冷却水が供給される。冷却ゾーンは各テーブルローラ単位で区画されている。テーブルローラの各々の上方には、鋼板を間に挟んで水切りロール１６が設けられている。各冷却ゾーンを構成する冷却ノズルの各々には、流量調整装置として流量調整弁１０が設けられている。流量調整装置としては、流量を細かに調整できる流量調整弁が望ましいが、オンオフ機能だけを有するオンオフ弁でもよい。
この冷却装置において、冷却を行わなかったり、流量を調整する冷却ゾーンを選択することで、冷却速度を任意に調整することが可能となる。図１０は、３番目の冷却ゾーンを使用しなかった場合の冷却停止温度を、全ゾーン使用した場合と対比したもので、間欠冷却により冷却停止温度が上昇していることがわかる。
このように、間欠冷却を用いて冷却速度を制御し、所望のミクロ組織を得ることができる。
以上のことから、加速搬送を用いることで鋼板長手方向の冷却停止温度の偏差を縮小し、かつ間欠冷却を行うことで所望の冷却速度に制御可能となり、鋼板長手方向で均一な材質を得ることが可能となる。
本発明は、薄物、高強度材に限定されることなく、全ての厚鋼板の加速冷却に適用することができる。なかでも、０．３％以下のＭｏを含有する鋼では、強度に対する冷却停止温度の感受性が大きいため、本発明は特に効果的である。
【実施例】
【０００８】
本発明に従い、板厚１７．５ｍｍ，長さ３６ｍのＡＰＩＸ７０鋼板を製造した。表１に母材の成分組成を示す。鋼板は熱間圧延後、加速冷却により冷却を施した。加速冷却は、通常の一定速度での搬送、加速搬送および加速搬送と間欠冷却の組合せの３種類とした。冷却後、鋼板先端部と鋼板長手方向中央部および尾端部から引張試験片を採取し、各位置での引張り強さをＪＩＳに準拠して求めた。表２に試験結果を示す。試験結果は６種類の鋼板の平均値を示す。
表２から明らかなように、加速搬送を行うことにより尾端部と鋼板長手方向中央部の強度差は小さくなり、板内での強度のバラツキが低減された。また、間欠冷却を用いることにより、板間での強度のバラツキも大幅に低減された。
【０００９】
【表１】
2005154842.tif 000003
【００１０】
【表２】
2005154842.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】冷却停止温度と引張強度の関係を示す図
【図２】定速搬送の場合の鋼板長手方向の各位置における冷却停止温度を示す図。
【図３】鋼板のミクロ組織を示す図で（ａ）は先端部と（ｂ）は尾端部のミクロ組織を示す図。
【図４】加速冷却時のＣＣＴ線図を示す図
【図５】加速冷却鋼の特性（硬度）に及ぼすＭｏ量の影響を示す図。
【図６】本発明に係る一の加速冷却法を説明する模式図で（ａ）は加速冷却装置、  （ｂ）は加速搬送を説明する図。
【図７】加速搬送の効果を示す図
【図８】本発明に係る他の加速冷却法を説明する模式図で（ａ）は加速冷却装置、  （ｂ）は加速搬送を説明する図。
【図９】間欠冷却を行うための冷却装置の一例を示す図
【図１０】間欠冷却を行った場合の冷却履歴を示す図
【符号の説明】
【００１２】
１  鋼板
２  レベラ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  温度計
４  加速冷却装置本体
１０  流量調整弁
１１  被冷却鋼板
１２  テーブルローラ
１３  冷却水ヘッダ
１４  スリットノズル
１５  円管ノズル
１６  水切りロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005154842.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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