專(zhuān)利名稱(chēng)：鋼板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼板制造方法，特別是涉及在不使生產(chǎn)率降低的情況下，在線(xiàn)制造平坦度優(yōu)良的、具有希望性能的鋼板的方法。
背景技術(shù)：
在特開(kāi)昭61-262428號(hào)公報(bào)和特開(kāi)平3-128122號(hào)公報(bào)等中公開(kāi)了直接與軋機(jī)連結(jié)配置冷卻裝置，進(jìn)行加速冷卻，以使軋后鋼板具有希望性能的在線(xiàn)冷卻技術(shù)?？墒窃诩铀倮鋮s后的鋼板中產(chǎn)生因軋制畸變和冷卻畸變?cè)斐傻穆N曲等變形，嚴(yán)重影響到鋼板的平坦度。所以鋼板要在線(xiàn)矯正形狀，但由于鋼板溫度降低，難以充分進(jìn)行矯正，即使能矯正，因隨后剪切時(shí)因應(yīng)力釋放容易再產(chǎn)生變形。因此在冷卻后的鋼板中，有必要在線(xiàn)進(jìn)行再一次矯正，或進(jìn)行消除應(yīng)力退火，顯著降低了生產(chǎn)率。
此外像管線(xiàn)用高強(qiáng)度鋼板這樣的要求高強(qiáng)度和高韌性的鋼板，要在熱軋后利用加速冷卻裝置進(jìn)行淬火或加速冷卻后離線(xiàn)進(jìn)行回火處理，同樣會(huì)顯著降低生產(chǎn)率。
為了提高生產(chǎn)率，在日本專(zhuān)利第3015923號(hào)公報(bào)中提出了用在線(xiàn)上設(shè)置的加熱裝置對(duì)淬火或加速冷卻后的鋼板進(jìn)行回火處理的方法。
可是并沒(méi)有發(fā)表關(guān)于鋼板生產(chǎn)率高、在線(xiàn)加熱均勻的條件和得到優(yōu)良的鋼板平坦度的條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供在不使生產(chǎn)率降低的情況下，在線(xiàn)制造平坦度優(yōu)良的、具有希望性能的鋼板的方法。
通過(guò)具有如下工序的鋼板的制造方法，可以達(dá)到上述目的。使用在至少1臺(tái)熱軋機(jī)的下游側(cè)順序設(shè)置至少1臺(tái)冷卻裝置、至少1臺(tái)矯正裝置和至少1臺(tái)感應(yīng)加熱裝置的鋼板制造設(shè)備，利用冷卻裝置把用熱軋機(jī)軋制的鋼板進(jìn)行加速冷卻的工序、用矯正裝置把加速冷卻的鋼板進(jìn)行矯正的工序、和用感應(yīng)加熱裝置在鋼板的形狀矯正中把鋼板的已形狀矯正部分順序進(jìn)行熱處理的工序。


圖1為表示用于實(shí)施本發(fā)明鋼板制造方法的制造設(shè)備一個(gè)示例的圖。
圖2為表示用于實(shí)施本發(fā)明鋼板制造方法的制造設(shè)備另一個(gè)示例的圖。
圖3為表示用于實(shí)施本發(fā)明鋼板制造方法的制造設(shè)備其他示例的圖。
圖4A-4C為表示鋼板的溫度在各道次中溫升變化的圖。
圖5A-4C為表示對(duì)應(yīng)于圖4A-4C各道次的感應(yīng)器的投入電力的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為表示用于實(shí)施本發(fā)明鋼板制造方法的制造設(shè)備一個(gè)示例的圖。
在此制造設(shè)備中在1臺(tái)精軋機(jī)1的下游側(cè)順序設(shè)置1臺(tái)冷卻裝置2、作為矯正裝置的1臺(tái)熱矯直機(jī)3、多臺(tái)螺線(xiàn)管型感應(yīng)加熱裝置4(后面簡(jiǎn)稱(chēng)為感應(yīng)器)，矯正和熱處理可以在線(xiàn)進(jìn)行。此外熱矯直機(jī)3和感應(yīng)器4靠近配置。
用精軋機(jī)1軋制成規(guī)定厚度的鋼板，為了控制晶粒直徑細(xì)化和相變組織，在軋后直接用冷卻裝置2進(jìn)行加速冷卻。
由于在加速冷卻后的鋼板中產(chǎn)生因殘留的軋制畸變和冷卻畸變?cè)斐傻穆N曲等變形，用熱矯直機(jī)3去除畸變，矯正變形。
鋼板矯正中，已矯正部分順序用設(shè)置在熱矯直機(jī)3的出口側(cè)的感應(yīng)器4加熱，進(jìn)行回火處理和消除殘余應(yīng)力處理。
一般邊輸送邊用感應(yīng)器加熱鋼板的情況下，輸送速度不固定的話(huà)，會(huì)產(chǎn)生在鋼板長(zhǎng)度方向上加熱不均勻。此外由于用感應(yīng)器加熱鋼板表層被過(guò)度加熱，為了使表層溫度保持在規(guī)定溫度以下，也需要對(duì)輸送速度進(jìn)行嚴(yán)格管理。在本發(fā)明中由于是把鋼板矯正中把已矯正部分順序用感應(yīng)器4加熱，通過(guò)可以利用控制輸送輥道轉(zhuǎn)動(dòng)速度正確控制輸送速度的熱矯直機(jī)3的輸送速度，可以控制加熱時(shí)的鋼板輸送速度，所以可以實(shí)現(xiàn)用感應(yīng)器4進(jìn)行均勻而且精確的加熱。此外由于用比較快的輸送速度幾乎可以同時(shí)進(jìn)行矯正和加熱，可以達(dá)到高生產(chǎn)率。進(jìn)而，設(shè)置了多臺(tái)感應(yīng)器4，所以可以在更短時(shí)間內(nèi)均勻加熱，對(duì)在線(xiàn)的熱處理有利。
用感應(yīng)器4的加熱以在線(xiàn)的回火處理為目的的情況下，要使板厚中心部分達(dá)到規(guī)定溫度(例如650℃)。此外以去除殘留應(yīng)力處理為目的的情況下，要在不影響材質(zhì)的溫度以下(例如Ac1相變點(diǎn)以下)。
使鋼板進(jìn)行逆向移動(dòng)，反復(fù)進(jìn)行矯正和熱處理的話(huà)，減少感應(yīng)器4的臺(tái)數(shù)，可以簡(jiǎn)化設(shè)備。此外由于把加熱的鋼板可以再一次用熱矯直機(jī)3矯正，可以進(jìn)一步改善鋼板平坦度。此外由于可以在高溫下進(jìn)行矯正，殘留的殘余應(yīng)力少，可以防止剪切時(shí)的變形，同時(shí)具有可以高速矯正，提高生產(chǎn)率等的優(yōu)點(diǎn)。
下面表示用圖1的制造設(shè)備時(shí)本發(fā)明方法的道次程序的一個(gè)示例。
1道次把加速冷卻后的鋼板用熱矯直機(jī)3矯正，同時(shí)用感應(yīng)器4加熱。由于可以把平坦度高的鋼板以一定的輸送速度提供給感應(yīng)器4，熱處理上的事故少，可以進(jìn)行均勻高速的加熱。
2道次使鋼板逆向移動(dòng)，再一次用熱矯直機(jī)3矯正。由于在1道次被加熱到高溫，可以用高速矯正得到平坦的鋼板。此外也可以去除在1道次快速加熱時(shí)產(chǎn)生的加熱畸變。再有在此2道次中也可以用感應(yīng)器4加熱。
3道次再一次用熱矯直機(jī)3矯正，同時(shí)用感應(yīng)器4加熱。是進(jìn)行最終溫度調(diào)整的道次，以一定速度輸送并進(jìn)行均勻加熱。此外可以省略上述2道次的矯正。
這種情況下，用感應(yīng)器4加熱的話(huà)，由于鋼板的表面比板厚的中心容易過(guò)度加熱，優(yōu)選冷卻加熱后的鋼板表面。在本道次程序中，由于可以在加熱后用熱矯直機(jī)3進(jìn)行矯正，利用矯直輥的吸熱可以冷卻鋼板表面，可以抑制因過(guò)度加熱使材質(zhì)劣化。此外此鋼板表面的冷卻也具有容易用感應(yīng)器4再次加熱時(shí)的快速加熱的效果。
圖2表示用于實(shí)施本發(fā)明鋼板制造方法的制造設(shè)備其他示例。
在此制造設(shè)備中，在精軋機(jī)1的下游側(cè)順序設(shè)置了冷卻裝置2、第一熱矯直機(jī)3A、多臺(tái)感應(yīng)器4和第二熱矯直機(jī)3B。
下面表示用圖2的制造設(shè)備時(shí)本發(fā)明方法的道次程序的一個(gè)示例。
1道次把加速冷卻后的鋼板用熱矯直機(jī)3A矯正，同時(shí)用感應(yīng)器加熱。
2道次使鋼板逆向移動(dòng)，用熱矯直機(jī)3B矯正，同時(shí)用感應(yīng)器4加熱。
3道次再一次用熱矯直機(jī)3A矯正，同時(shí)用感應(yīng)器4加熱，用熱矯直機(jī)3B矯正。
這種情況下，由于在感應(yīng)器4的后面配置有第2熱矯直機(jī)3B，在2道次也可以以相同輸送速度用熱矯直機(jī)3B矯正，同時(shí)用感應(yīng)器4進(jìn)行均勻加熱。此外用感應(yīng)器4加熱后也可以用熱矯直機(jī)3A進(jìn)行去除加熱畸變的矯正。特別是3道次在加熱后利用第2熱矯直機(jī)3B進(jìn)行矯正，可以生產(chǎn)形狀更好的鋼板。
此外本道次程序并不限定于上述情況，例如省略在2道次的矯正和加熱，也可以用高的輸送速度實(shí)現(xiàn)提高效率。
圖3表示用于實(shí)施本發(fā)明鋼板制造方法的制造設(shè)備又一個(gè)其他示例。
在此制造設(shè)備中，在精軋機(jī)1的下游側(cè)順序設(shè)置了冷卻裝置2、多臺(tái)感應(yīng)器4A、熱矯直機(jī)3、多臺(tái)感應(yīng)器4B，熱矯直機(jī)3的前后設(shè)置多臺(tái)感應(yīng)器4A、4B的情況與圖1和圖2不同。
下面表示用圖3的制造設(shè)備時(shí)本發(fā)明方法的道次程序的一個(gè)示例。
1道次把加速冷卻后的鋼板用用感應(yīng)器4A加熱。這種情況下，由于在鋼板中殘留軋制畸變和冷卻畸變，不能均勻加熱，所以減小投入電力進(jìn)行加熱。把預(yù)熱的鋼板用熱矯直機(jī)3進(jìn)行矯正，同時(shí)用感應(yīng)器4B進(jìn)行加熱。由于鋼板被預(yù)熱，所以可以提高矯正能力，可以把更平坦的鋼板裝入感應(yīng)器4B。
2道次使鋼板逆向移動(dòng)，用熱矯直機(jī)3矯正的同時(shí)用感應(yīng)器4A加熱。此時(shí)也可以用感應(yīng)器4B加熱。
3道次再一次用熱矯直機(jī)3矯正，同時(shí)用感應(yīng)器4B加熱。此時(shí)也可以用感應(yīng)器4A加熱。
這種情況下，由于感應(yīng)器4A、4B配置在熱矯直機(jī)3的前后，加熱能力高，在加熱目標(biāo)溫度高的情況和板厚比較厚的情況下有效。
此外本道次程序并不限定于上述情況，例如2道次時(shí)只進(jìn)行利用熱矯直機(jī)的矯正，或不進(jìn)行矯正和加熱也可以。優(yōu)選在熱矯直機(jī)3的前后的感應(yīng)器4A、4B的臺(tái)數(shù)相同。
在上述的任何一個(gè)方法中，用感應(yīng)器加熱后在鋼板表面溫度比鋼板平均溫度高的狀態(tài)下，用熱矯直機(jī)矯正后矯正能力提高，可以使鋼板更平坦。只要像下面這樣控制感應(yīng)器和熱矯直機(jī)之間的鋼板輸送速度就可以。
由于用感應(yīng)器加熱后的鋼板表面溫度隨時(shí)間成指數(shù)關(guān)系降低，所以從加熱終了時(shí)t秒后的表面溫度T(t)可以近似用下式表示。
T(t)＝Tao+(Tso-Tao)exp(-t/τ)————(1)其中τ鋼板熱擴(kuò)散的時(shí)間常數(shù)(s)、Tso加熱終了時(shí)的表面溫度(℃)、Tao加熱終了時(shí)板厚方向的平均溫度(℃)。
由式(1)鋼板表面溫度比平均溫度高的部分為t/τ的值大體在2以下的時(shí)間。(例如加熱后的表面溫度比平均溫度高100℃的話(huà)，以t/τ的值為2的時(shí)間，表面溫度比平均溫度僅高100exp(-2)＝14℃)時(shí)間常數(shù)τ可以從對(duì)應(yīng)于鋼板板厚的表面溫度的模擬結(jié)果求出，例如板厚40mm、τ＝3.7s；板厚25mm、τ＝2.1s；板厚12.5mm、τ＝0.8s。
根據(jù)以上的結(jié)果，設(shè)感應(yīng)器和熱矯直機(jī)的距離為L(zhǎng)m，利用使鋼板的輸送速度在[L/(2τ)]m/s以上，可以在表面溫度比平均溫度高的狀態(tài)下對(duì)鋼板進(jìn)行矯正。
上述本發(fā)明的制造方法特別是對(duì)制造軋制畸變和冷卻畸變大的板厚25mm以下的鋼板和強(qiáng)制冷卻的鋼板有效。這些鋼板是難矯正的材料，一般要進(jìn)行3道次以上的可逆矯正，而采用本發(fā)明的話(huà)，用相同道次數(shù)可以得到形狀優(yōu)良的平坦的鋼板。進(jìn)而由于可以進(jìn)行相同效率的在線(xiàn)的回火熱處理，可以實(shí)現(xiàn)大幅度縮短交貨期和降低成本的效果。
實(shí)施例用圖1所示的鋼板制造設(shè)備，把板厚25mm、板寬3500mm的熱軋后的鋼板用冷卻裝置加速冷卻到230℃，用熱矯直機(jī)和感應(yīng)器按下面的道次程序進(jìn)行矯正和熱處理。使用的感應(yīng)器具有1.2m長(zhǎng)的線(xiàn)圈，在1m間隔設(shè)置5臺(tái)。熱矯直機(jī)和感應(yīng)器的距離為3m。熱處理目標(biāo)溫度從回火處理的觀點(diǎn)把板厚中心設(shè)定為650℃，從材質(zhì)的觀點(diǎn)把鋼板表面設(shè)定為700℃以下。
1道次熱矯直機(jī)速度20mpm(予矯正修正前后端部的翹曲)、感應(yīng)器入口的鋼板上表面溫度為70℃、感應(yīng)器熱處理速度20mpm、感應(yīng)器出口的鋼板溫度為545℃。
2道次熱矯直機(jī)速度80mpm(矯正畸變道次)、感應(yīng)器熱處理速度80mpm、感應(yīng)器出口的鋼板上表面溫度為607℃。
3道次熱矯直機(jī)速度40mpm、感應(yīng)器熱處理速度40mpm、感應(yīng)器出口的鋼板上表面溫度為650℃。
圖4A-4C為分別表示1道次、2道次、3道次鋼板的溫度的溫升特性曲線(xiàn)的圖。圖的橫軸為時(shí)間(s)，縱軸表示溫度(℃)。此外圖中的a為鋼板的上表面溫度，b為從上表面到厚度1/4位置的溫度(1/4上表面溫度)，c為板厚中心的溫度，d表示板厚方向的平均溫度。b-d是從上表面a計(jì)算得到的值。
圖5A-4C為表示為了達(dá)到各道次的溫升特性曲線(xiàn)必須向感應(yīng)器投入電力的圖。橫軸為感應(yīng)器No.(編號(hào)從靠近熱矯直機(jī)開(kāi)始按順序標(biāo)號(hào))，縱軸為電力(KW)，表示從投入電力和感應(yīng)器的熱效率計(jì)算出的入熱量。
從圖4的結(jié)果可以看出，鋼板表面溫度不超過(guò)700℃，板厚中心升溫到650℃，可以高精度地進(jìn)行作為目標(biāo)的回火熱處理。這是由于在進(jìn)行從70℃到545℃的的快速加熱的1道次中，把經(jīng)矯正的平坦的鋼板裝入感應(yīng)器，而且由于熱矯直機(jī)的速度控制能均勻加熱，再有鋼板的上表面溫度最高，在決定最終溫度的3道次中，由于熱矯直機(jī)的速度控制，能進(jìn)行更均勻的加熱。
此外由于2道次、3道次中在600℃左右的高溫進(jìn)行矯正，可以得到優(yōu)良形狀的鋼板。特別是使2道次的輸送速度為80mpm，在表面溫度比平均溫度高的狀態(tài)下矯正，提高了矯正能力。設(shè)板厚25mm材料的時(shí)間常數(shù)τ＝2.1s的話(huà)，輸送速度在0.7m/s(42mpm)以上的話(huà)，可以得到優(yōu)良的矯正效果。此鋼板即使在下面的工序被剪切后，也不產(chǎn)生釋放應(yīng)力造成的變形。
一般加速冷卻后的鋼板的熱矯直機(jī)需要矯正速度為30mpm、3道次。與本發(fā)明的各道次的輸送速度相比，1道次為20mpm(1道次因?yàn)樯郎囟档?，2道次為80mpm(由于高溫矯正速度提高)，3道次為40mpm(因均熱道次速度提高)，與現(xiàn)有加速冷卻的鋼板直接矯正的情況相比，提高了矯正效率。也就是用本發(fā)明的方法對(duì)加速冷卻的鋼板進(jìn)行熱處理的情況下，可以用比現(xiàn)有的矯正效率更高的效率進(jìn)行在線(xiàn)熱處理。
權(quán)利要求
1.一種鋼板制造方法，使用在至少1臺(tái)熱軋機(jī)的下游側(cè)順序設(shè)置至少1臺(tái)冷卻裝置、至少1臺(tái)矯正裝置和至少1臺(tái)感應(yīng)加熱裝置的鋼板制造設(shè)備，具有利用所述冷卻裝置把用所述熱軋機(jī)軋制的鋼板進(jìn)行加速冷卻的工序；用所述矯正裝置把所述加速冷卻的鋼板進(jìn)行形狀矯正的工序；和用所述感應(yīng)加熱裝置，在所述鋼板的形狀矯正中，把所述鋼板的已形狀矯正的部分順序進(jìn)行所述熱處理的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼板制造方法，其中使鋼板可逆移動(dòng)，反復(fù)進(jìn)行形狀矯正和熱處理。
3.如權(quán)利要求1所述的鋼板制造方法，其中感應(yīng)加熱裝置使用螺線(xiàn)管型感應(yīng)加熱裝置。
4.如權(quán)利要求2所述的鋼板制造方法，其中感應(yīng)加熱裝置使用螺線(xiàn)管型感應(yīng)加熱裝置。
5.一種鋼板制造方法，使用在至少1臺(tái)熱軋機(jī)的下游側(cè)順序設(shè)置至少1臺(tái)冷卻裝置、至少1臺(tái)矯正裝置、至少1臺(tái)感應(yīng)加熱裝置和至少1臺(tái)矯正裝置的鋼板制造設(shè)備，具有利用所述冷卻裝置把用所述熱軋機(jī)軋制的鋼板進(jìn)行加速冷卻的工序；用所述矯正裝置把所述加速冷卻的鋼板進(jìn)行形狀矯正的工序；和用所述感應(yīng)加熱裝置，在所述鋼板的形狀矯正中，把所述鋼板的已形狀矯正的部分順序進(jìn)行熱處理的工序。
6.如權(quán)利要求5所述的鋼板制造方法，其中使鋼板可逆移動(dòng)，反復(fù)進(jìn)行形狀矯正和熱處理。
7.如權(quán)利要求5所述的鋼板制造方法，其中感應(yīng)加熱裝置使用螺線(xiàn)管型感應(yīng)加熱裝置。
8.如權(quán)利要求6所述的鋼板制造方法，其中感應(yīng)加熱裝置使用螺線(xiàn)管型感應(yīng)加熱裝置。
9.一種鋼板制造方法，使用在至少1臺(tái)熱軋機(jī)的下游側(cè)順序設(shè)置至少1臺(tái)冷卻裝置、至少1臺(tái)感應(yīng)加熱裝置、至少1臺(tái)矯正裝置和至少1臺(tái)感應(yīng)加熱裝置的鋼板制造設(shè)備，具有利用所述冷卻裝置把用所述熱軋機(jī)軋制的鋼板進(jìn)行加速冷卻的工序；用所述矯正裝置把所述加速冷卻的鋼板進(jìn)行形狀矯正的工序；和用所述感應(yīng)加熱裝置，在所述鋼板的形狀矯正中，把所述鋼板的已形狀矯正的部分順序進(jìn)行熱處理的工序。
10.如權(quán)利要求9所述的鋼板制造方法，其中使鋼板可逆移動(dòng)，反復(fù)進(jìn)行矯正和熱處理。
11.如權(quán)利要求9所述的鋼板制造方法，其中感應(yīng)加熱裝置使用螺線(xiàn)管型感應(yīng)加熱裝置。
12.如權(quán)利要求10所述的鋼板制造方法，其中感應(yīng)加熱裝置使用螺線(xiàn)管型感應(yīng)加熱裝置。
13.如權(quán)利要求2所述的鋼板制造方法，其中使熱處理后的鋼板以[L/(2τ)]m/s以上的輸送速度在矯正裝置中移動(dòng)，其中L感應(yīng)器和矯正裝置間的距離(m)、τ鋼板熱擴(kuò)散的時(shí)間常數(shù)(s)。
14.如權(quán)利要求6所述的鋼板制造方法，其中使熱處理后的鋼板以[L/(2τ)]m/s以上的輸送速度在矯正裝置中移動(dòng)，其中L感應(yīng)器和矯正裝置間的距離(m)、τ鋼板熱擴(kuò)散的時(shí)間常數(shù)(s)。
15.如權(quán)利要求10所述的鋼板制造方法，其中使熱處理后的鋼板以[L/(2τ)]m/s以上的輸送速度在矯正裝置中移動(dòng)，其中L感應(yīng)器和矯正裝置間的距離(m)、τ鋼板熱擴(kuò)散的時(shí)間常數(shù)(s)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼板制造方法，使用在至少1臺(tái)熱軋機(jī)的下游側(cè)順序設(shè)置至少1臺(tái)冷卻裝置、至少1臺(tái)矯正裝置和至少1臺(tái)感應(yīng)加熱裝置的鋼板制造設(shè)備，具有利用冷卻裝置把用熱軋機(jī)軋制的鋼板進(jìn)行加速冷卻的工序、用矯正裝置把加速冷卻的鋼板進(jìn)行矯正的工序、和用感應(yīng)加熱裝置把鋼板矯正中把鋼板的已形狀矯正部分順序進(jìn)行熱處理的工序。采用本發(fā)明的鋼板制造方法的話(huà)，在不使生產(chǎn)率降低的情況下，可以制造平坦度優(yōu)良的、具有希望性能的鋼板。
文檔編號(hào)C21D1/42GK1568234SQ0281997
公開(kāi)日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2002年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月10日
發(fā)明者關(guān)根宏, 藤林晃夫, 日野善道, 多賀根章, 杉岡正敏 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社