(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延後の厚鋼板を熱間圧延機出側に設けられた冷却装置により加速冷却した後、該冷却装置の出側に設けられたソレノイド型誘導加熱装置により熱処理する厚鋼板の熱処理方法であって、前記ソレノイド型誘導加熱装置はインダクターとインダクターの間に間隔を有し、前記ソレノイド型誘導加熱装置で間欠的な加熱を行う際、加速冷却後の厚鋼板の温度分布を測定し、該測定結果に基づいて加熱条件を設定して行う前記厚鋼板の熱処理は材料の調質を目的とした焼戻し熱処理であることを特徴とする厚鋼板の熱処理方法。
【請求項２】
ソレノイド型誘導加熱装置により厚鋼板を熱処理した後に、ホットレベラーにて熱間矯正することを特徴とする請求項１に記載の厚鋼板の熱処理方法。
【請求項３】
加速冷却後の厚鋼板の温度分布を測定し、該測定結果に基づいて厚鋼板を幅方向に局部的に熱処理する際、トランスバース型誘導加熱装置を併用することを特徴とする請求項１または２に記載の厚鋼板の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚鋼板を連続的に加熱して熱処理するのに好適な方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
厚鋼板は、加熱炉において所定温度に加熱されたスラブを、熱間圧延機によって圧延し、室温まで冷却した後、所定寸法に切断することにより製造される。近年、厚鋼板の高強度化および高靭性化を図るために、熱間圧延機の出側に冷却装置を設け、熱間圧延機で圧延された厚鋼板を加速冷却している。
【０００３】
加速冷却された厚鋼板の温度は必ずしも均一ではないため、その後、従来加速冷却を前提にしたときに設けられているホットレベラー等で熱間矯正しても、均一な形状は得られにくい。また、形状は改善されたとしても、鋼板内部の不均一な熱応力に起因する残留応力を解消することは難しい。
【０００４】
加速冷却された厚鋼板は、その後焼戻し熱処理される場合が多いが、通常、この熱処理はオフラインに設置された熱処理炉によって処理されているため、搬送工程が複雑になるとともに処理工数に時間を要して大量生産できず、効率的な製造方法ではない。
【０００５】
以下に従来の厚鋼板の熱処理に関する技術について示す。
【０００６】
特開平４−３５８０２２号には、圧延機および加速冷却装置と同一ライン上に設置した加熱装置により、急速加熱による焼戻し処理を行うことが示されている。焼戻しは４５０℃以上Ａc1点以下の所定の焼戻し温度までの昇温速度を１℃／秒以上とし、焼戻し温度での保持を行わず、その後の冷却速度を０．０５℃／秒以上２０℃／秒以下で冷却することが限定されている。この処理は、作業能率の向上と鋼板の強靭化を目的とし、その加熱方式として、通電加熱、誘電加熱または赤外線輻射加熱などを用いている。
【０００７】
特開平６−２５４６１５号には、熱間矯正機、冷却装置および保温装置をこの順で配列し、保温装置で鋼板を一定の温度に保温し、鋼板内面の温度分布を均一にすることで形状の優れた鋼板を製造する構成が示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術には以下に示すような問題があった。
【０００９】
特開平４−３５８０２２号の方法では、実製造における設備レイアウトおよび加熱方法について何ら具体的なものが示されていない。実施例のように同一ライン上に設備を配置したのでは、圧延能率と熱処理能率とのアンバランスが生じる問題がある。また、４０〜５０ｍの全長を有する鋼板の熱処理にはそれに見合った長大な規模の設備が必要であり、このような設備を設置することは実際上困難である。さらに熱処理の後に再び冷却装置が必要になり鋼板の製造はコスト高なものとなる。
【００１０】
特開平６−２５４６１５号の方法では、保温装置の詳細については何ら記載されておらず、オンラインで保温するには処理能率および能力に問題があり、同一ライン上での処理は実際上は実現不可能である。
【００１１】
以上のように、圧延、加速冷却された厚鋼板を効率よく大量に熱処理するには、オンライン上に熱処理炉を設けることが望まれるのであるが、上記従来技術のように設備上の問題があり、問題を解決できる技術はいまだ開発されていない。
【００１２】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、熱間圧延後、加速冷却された厚鋼板の熱処理において、オンラインで効率的に、大量に残留応力の少ない厚鋼板を熱処理することができる、厚鋼板の熱処理方法および装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の厚鋼板の熱処理方法および装置は以下のような特徴を有する。
【００１４】
（１）熱間圧延後の厚鋼板を熱間圧延機出側に設けられた冷却装置により加速冷却した後、該冷却装置の出側に設けられたソレノイド型誘導加熱装置により熱処理する厚鋼板の熱処理方法であって、前記ソレノイド型誘導加熱装置はインダクターとインダクターの間に間隔を有し、前記ソレノイド型誘導加熱装置で間欠的な加熱を行う際、加速冷却後の厚鋼板の温度分布を測定し、該測定結果に基づいて加熱条件を設定して行う前記厚鋼板の熱処理は材料の調質を目的とした焼戻し熱処理であることを特徴とする厚鋼板の熱処理方法。
【００１５】
（２）ソレノイド型誘導加熱装置により厚鋼板を熱処理した後に、ホットレベラーにて熱間矯正することを特徴とする（１）に記載の厚鋼板の熱処理方法。
【００１７】
（３）加速冷却後の厚鋼板の温度分布を測定し、該測定結果に基づいて厚鋼板を幅方向に局部的に熱処理する際、トランスバース型誘導加熱装置を併用することを特徴とする（１）または（２）に記載の厚鋼板の熱処理方法。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の厚鋼板の熱処理方法の実施に供する厚鋼板の製造装置の一実施形態を示す説明図である。
【００２２】
本実施形態の厚鋼板の製造装置は、連続ライン上流から圧延機１と、圧延機１の出側に厚鋼板５を加速冷却するための冷却装置２と、冷却装置２により加速冷却された厚鋼板５を熱処理するための誘導加熱装置３と、誘導加熱装置３により熱処理された厚鋼板５を熱間矯正するためのホットレベラー４とを備えている。
【００２３】
前記冷却装置２は、水スプレーや噴流により厚鋼板を加速冷却する装置であって、通常のローラークエンチやプレッシャークエンチ等の装置を使用することができる。
【００２４】
前記ホットレベラー４は、圧延、加速冷却後の歪を矯正可能であれば特に限定されるものではなく、通常の熱間矯正機を使用することができる。
【００２５】
前記誘導加熱装置３は、冷却装置２による加速冷却の後の焼戻し炉として使用され、材料の調質、残留応力低減等の目的で用いられる。冷却装置により製造された厚鋼板をオンラインで効率よく大量に熱処理するためには、急速加熱が可能な誘導加熱装置を用いる。
【００２６】
誘導加熱装置はソレノイド型誘導加熱装置であることが好ましい。ソレノイド型誘導加熱装置は鋼材表層部に鋼材内部と異なる熱履歴を付与することができるため、鋼材表層のみの軟化等の鋼材板厚方向の硬度調整や表層部を板厚中央部より高い加熱速度で急速加熱することが可能で、鋼材の残留応力の低減に効果があるからである。
【００２７】
次に、上記実施形態の厚鋼板の製造装置の動作および作用を説明する。
【００２８】
圧延機１によって圧延後、冷却装置２によって加速冷却された厚鋼板５は、誘導加熱装置３によって急速加熱し、焼戻し熱処理される。誘導加熱装置３による熱処理の後、厚鋼板５はホットレベラー４によって熱間矯正することにより、オンライン上で効率的に熱処理鋼板を製造することができる。鋼板を通過させて加熱する誘導加熱装置であるので、設備がコンパクト化され、既存の加速冷却設備とホットレベラーの間に設置可能であり、安価に設備化が可能である。さらに、熱処理後せん断ラインでそのまま切断可能となり、製造工期の大幅な短縮が図られる。
【００２９】
また、表１には本発明の材料の調質を目的とした厚鋼板の熱処理方法の実施に供するソレノイド型誘導加熱装置の仕様の一例を示した。表１によれば、インダクターの台数は６台であり、各インダクターの周波数は１０００Ｈｚである。厚鋼板が２番目に通過するインダクター２で投入電力を最大の５１００ＫＷに設定してある。
【００３０】
本ソレノイド型誘導加熱装置の各インダクターのコイル長さは０．８ｍ、インダクター間距離は１．６ｍであり、設備長は１４．４ｍとなる。このように設備長が短いので設備がコンパクトになり、既存の加速冷却設備とホットレベラーの間に設置可能である。加熱能力は、例えば板厚２５ｍｍで板厚中心部を６４５℃まで加熱１０秒、均熱２０秒かけて加熱すると、焼戻しの処理時間は３分となる。
【００３１】
上記のように、インダクターとインダクターの間に間隔を設けて間欠的な加熱を行い、急速且つ均熱を可能としている。鋼板を均熱することで鋼板表層の熱応力が小さく、歪みが少なく、結果として低残留応力の鋼板が製造できる。
【００３２】
【表１】
0005015386.tif 000002
【００３３】
次に、加速冷却後の厚鋼板の温度分布を測定し、この測定結果に基づいて誘導加熱装置の加熱条件を設定することが好ましい厚鋼板の熱処理方法について説明する。
【００３４】
図１の実施形態において、冷却装置出側に例えば放射温度計を設置し、加速冷却後の厚鋼板の温度分布を測定する。この温度分布より残留応力を推定して、誘導加熱装置の加熱条件を設定する。温度分布より残留応力が低いと思われるときは、例えば誘導加熱装置内の搬送速度を上げて能率を上げることも可能であるし、誘導加熱装置により熱処理することなくホットレベラーにて熱間矯正することも可能である。
【００３５】
本発明において、誘導加熱装置としてはソレノイド型を用いるが、加速冷却後の厚鋼板の温度分布を測定し、この測定結果に基づいて厚鋼板の幅方向を局部加熱する際には、トランスバース型の誘導加熱装置を併用してよい。
【００３６】
【実施例】
（実施例１）
本発明例では、図１に示すような装置を用いて、仕上圧延機１によりリバース圧延して仕上圧延の後、冷却装置２により冷却停止温度５５０℃まで加速冷却された厚鋼板５を、ソレノイド型誘導加熱装置３により厚鋼板表面温度が焼戻し温度６５０℃となるよう、残留応力低減を目的とした焼戻し熱処理を実施し、次いでホットレベラー４にて熱間矯正した。ここでホットレベラーは上ロール３本と下ロール２本の計５本のロールを配置した矯正機で、繰り返し曲げによって反り等の圧延時や加速冷却時に生じた厚鋼板の形状不良をなおすことができる。ホットレベラー４にて熱間矯正の後、厚鋼板を条切りして、残留応力に起因する厚鋼板の条切り後のキャンバー量を測定した。その結果を、鋼板寸法、ホットレベラー矯正後の平坦度などとともに表２に示した。
【００３７】
また比較例として、実施例と同じサイズの素材に対して、図１に示すような装置を用いて、仕上圧延機１によりリバース圧延して仕上圧延した後、冷却装置２により冷却停止温度５５０℃まで加速冷却された厚鋼板５を、ソレノイド型誘導加熱装置３により熱処理することなくホットレベラー４にて熱間矯正した。この厚鋼板を条切りし、残留応力に起因する厚鋼板の条切り後のキャンバー量を測定した。その結果を、鋼板寸法、ホットレベラー矯正後の平坦度などとともに表２に併せて示した。
【００３８】
【表２】
0005015386.tif 000003
【００３９】
表２によれば、残留応力低減を目的とした焼戻し熱処理を実施した場合には厚鋼板条切り後のキャンバー量が１．５ｍｍおよびホットレベラー矯正後の平坦度が２ｍｍであるのに対し、残留応力低減を目的とした焼戻し熱処理を実施しなかった比較例の場合には厚鋼板条切り後のキャンバー量は３５ｍｍおよびホットレベラー矯正後の平坦度が１６ｍｍであり、ソレノイド型誘導加熱装置により焼戻し熱処理を行うことにより、残留応力が低減され、条切りキャンバー特性および平坦度に優れた鋼板がオンラインで効率的に製造できることがわかる。
（実施例２）
本発明例では、図１に示すような装置を用いて、仕上圧延機１によりリバース圧延して仕上圧延の後、冷却装置２により冷却停止温度２３０℃まで加速冷却された厚鋼板５を、ソレノイド型誘導加熱装置３を用いて厚鋼板板厚中心温度が焼戻し温度６４５℃となるよう、材料の調質を目的とした焼戻し熱処理を実施し、次いでホットレベラー４にて熱間矯正した。ここでホットレベラーは上ロール３本と下ロール２本の計５本のロールを配置した矯正機で、繰り返し曲げによって反り等の圧延時や加速冷却時に生じた厚鋼板の形状不良をなおすことができる。ホットレベラー４にて熱間矯正の後、厚鋼板を材料検査してその材料特性値を測定した。その結果を表３に示した。
【００４０】
また比較例として、発明例と同じサイズの素材に対して、図１に示すような装置を用いて、仕上圧延機１によりリバース圧延して仕上圧延した後、冷却装置２により冷却停止温度２３０℃まで加速冷却された厚鋼板５を、ソレノイド型誘導加熱装置３ではなく従来法のオフラインでのガス燃焼炉を用いて、厚鋼板板厚中心温度が焼戻し温度６４５℃で材料の調質を目的とした焼戻し熱処理を実施してホットレベラー４にて熱間矯正した。この厚鋼板を材料検査してその材料特性値を測定した。その結果を表３に併せて示した。
【００４１】
【表３】
0005015386.tif 000004
【００４２】
表３によれば、本発明例および比較例のいずれも、材料の調質を目的とした焼戻し熱処理後の材料特性値は降伏強度ＹＳがＹＳ＝５５０ＭＰａ、引張強度ＴＳがＴＳ＝６４０ＭＰａと全く同様であった。しかしながら、本発明例では圧延〜熱処理〜せん断ラインで製品切断完了までの製造時間が数時間であったのに対し、比較例では熱処理炉への搬送、熱処理炉の温度による順番待ち、およびせん断ラインへの搬送等で製造時間が数日もかかった。すなわち、本発明のソレノイド型誘導加熱装置を用いて焼戻し熱処理を実施することにより、短時間で、通常のオフラインでのガス燃焼炉テンパー材と同等の材質が得られたことになる。ここで、本発明例で用いた誘導加熱装置では、加熱温度を各厚鋼板毎に任意の温度に設定可能なので、当然のことながら熱処理の温度による順番待ちは生じない。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、熱間圧延後、加速冷却された厚鋼板の熱処理において、オンラインで効率的に且つ大量に、厚鋼板を残留応力低減を目的とした焼戻し熱処理および材料の調質を目的とした焼戻し熱処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の厚鋼板の熱処理方法の実施に供する厚鋼板の製造装置の一実施形態を示す説明図
【符号の説明】
１  仕上圧延機
２  冷却装置
３  誘導加熱装置
４  ホットレベラー
５  厚鋼板
【図１】
0005015386.tif 000005