專利名稱：：厚鋼板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及厚鋼板的制造方法，特別是聯(lián)機(jī)進(jìn)行回火處理的制造方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
：板厚為8mm以上的厚鋼板，通常為了使其達(dá)到高強(qiáng)度化、高韌性化，將熱軋后的鋼板通過(guò)淬火或加速冷卻使其急速冷卻，接著進(jìn)行回火處理而制造。近年來(lái)，通常聯(lián)機(jī)進(jìn)行淬火或加速冷卻，但，回火處理仍然脫機(jī)使用氣體燃燒爐進(jìn)行，因此需要很長(zhǎng)時(shí)間，顯著影響生產(chǎn)率。為了提高生產(chǎn)率，在日本專利公開(kāi)平4-358022號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了在厚鋼板的生產(chǎn)線上設(shè)置淬火裝置或加速冷卻裝置及利用通電加熱、感應(yīng)加熱、紅外線輻射加熱、氣氛加熱等加熱方式的急速回火裝置，將直接淬火或加速冷卻后的鋼板，在rc/秒以上的加熱速度加熱至規(guī)定溫度之后，立即以0.05-20'C/秒的冷卻速度冷卻而進(jìn)行回火處理的方法。但，在日本專利公開(kāi)平4-358022號(hào)公報(bào)中記載的方法中，由于一次急速加熱進(jìn)行短時(shí)間的回火處理，所以鋼板的表面溫度超過(guò)目標(biāo)溫度，或在鋼板的厚度方向上產(chǎn)生較大溫差，存在對(duì)于鋼板不能實(shí)施均勻回火處理的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供不影響生產(chǎn)率，而且鋼板的表面溫度不會(huì)超過(guò)目標(biāo)溫度，在厚度方向上可以進(jìn)行均勻的回火處理的厚鋼板的制造方法及其設(shè)備。該目的可以通過(guò)如下厚鋼板的制造方法達(dá)到包括將鋼坯熱軋至鋼板的工序.，壓延后將鋼板淬火或加速冷卻的工序；和將淬火或加速冷卻的鋼板，利用螺線管型感應(yīng)加熱裝置進(jìn)行回火處理的工序，且在回火處理中，將鋼板分2次以上間歇式加熱至目標(biāo)溫度。上述方法是通過(guò)厚鋼板的制造設(shè)備而實(shí)現(xiàn)的，該設(shè)備沿著制造工序的上游側(cè)到下游側(cè)的依次具有加熱爐、軋制機(jī)、淬火裝置或加速冷卻裝置和2臺(tái)以上螺旋管型感應(yīng)裝置。圖1為表示本發(fā)明的厚鋼板制造設(shè)備的實(shí)施形態(tài)一例的圖。圖2A、2B為表示將板厚為8mm的鋼板各自分1、2次加熱至650'C左右時(shí)的表面溫度及板厚中心溫度的經(jīng)時(shí)變化的圖。圖3為表示將板厚為40mm的鋼板分6次加熱至58(TC左右時(shí)的表面溫度的經(jīng)時(shí)變化的圖。圖4為表示用于冷卻鋼板的寬度方向端部的空氣噴射管一例的圖。圖5為表示用于冷卻鋼板的寬度方向端部的水壓噴嘴一例的圖。圖6為表示用于冷卻鋼板的寬度方向端部的水冷輥一例的圖。圖7為表示將板厚為50mm的鋼板1次加熱至65(TC左右時(shí)的表面溫度及板厚中心溫度的經(jīng)時(shí)變化的圖。圖8為表示將板厚為50mm的鋼板分4次加熱至65(TC左右時(shí)的表面溫度及板厚中心溫度的經(jīng)時(shí)變化的圖。4圖9為表示將板厚為50mm的鋼板分6次加熱至65(TC左右時(shí)的表面溫度及板厚中心溫度的經(jīng)時(shí)變化的圖。圖10為表示將在螺線管型感應(yīng)加熱裝置內(nèi)往復(fù)移動(dòng)，且板厚為20mm的鋼板，分9次加熱至650。C左右時(shí)的表面溫度及板厚中心溫度的經(jīng)時(shí)變化的圖。圖11為表示將板厚為40mm的鋼板，一邊冷卻其端部，一邊分6次加熱至65(TC左右時(shí)的鋼板各部位溫度的經(jīng)時(shí)變化的圖。具體實(shí)施例方式在圖1中，表示本發(fā)明的厚鋼板制造設(shè)備的實(shí)施形態(tài)的一例。被熱軋機(jī)1熱軋的鋼板2,在淬火裝置3中對(duì)其實(shí)施淬火處理，利用矯直機(jī)4使其平坦化，在設(shè)置6臺(tái)螺線管型感應(yīng)加熱裝置6-1至6-6的回火處理裝置5中對(duì)其實(shí)施回火處理。在回火處理中，鋼板2，使用6臺(tái)螺線管型感應(yīng)加熱裝置6-1至6-6的一部分或全部，分2次間歇式加熱至65(TC左右的目標(biāo)溫度，以便使表面溫度不超過(guò)目標(biāo)溫度，且在厚度方向上均勻加熱。在圖2A、2B中，表示將各個(gè)板厚為8mm的鋼板，分1、2次間歇式加熱至65(TC左右時(shí)的，鋼板的寬度方向中心部位的實(shí)測(cè)表面溫度和通過(guò)計(jì)算求得的板厚中心溫度的經(jīng)時(shí)變化。此時(shí)，l次加熱，使用螺線管型感應(yīng)加熱裝置6-l，且以投入電功率7.5MW，頻率1500Hz進(jìn)行，另外，2次加熱，使用螺線管型感應(yīng)加熱裝置6-1和6-2，且以投入電功率4.5MW(6-1)、3MW(6-2)，頻率1500Hz進(jìn)行。其中，鋼板的輸送速度都為0.2m/s。在1次加熱中，因表面溫度超過(guò)目標(biāo)溫度而過(guò)熱，但分2次加熱時(shí)，可以在表面溫度不過(guò)熱的前提下，在15秒左右的短時(shí)間內(nèi)，將表面溫度和板厚中心溫度加熱至目標(biāo)溫度。從而，根據(jù)本發(fā)明方法，可以進(jìn)行不影響生產(chǎn)率，而且鋼板的表面溫度不超過(guò)目標(biāo)溫度的，在厚度方向上均勻的回火處理。其中，如果鋼板的板厚變厚，到板厚中心的熱擴(kuò)散需要長(zhǎng)時(shí)間，所以需要根據(jù)板厚增加加熱次數(shù)。作為加熱裝置，之所以使用螺線管型感應(yīng)加熱裝置的理由，是因?yàn)榭梢赃M(jìn)行急速加熱，從原理上發(fā)熱集中在鋼板表面上，所以用表面溫度容易控制加熱條件。各次的加熱之后，鋼板的表面溫度達(dá)到厚度方向的平均溫度以下之后，進(jìn)行下一次的加熱時(shí)，可以在表面溫度更加明顯不會(huì)超過(guò)目標(biāo)溫度的條件下間歇式加熱。此時(shí)，厚度方向的平均溫度為，通過(guò)對(duì)于任一間歇式加熱模型預(yù)先計(jì)算而求得的溫度。圖3為將板厚為40mm的鋼板，分6次加熱至目標(biāo)溫度58(TC的一例，但，由于在鋼板的表面溫度達(dá)到厚度方向的平均溫度以下之前進(jìn)行下一次加熱，所以表面溫度過(guò)熱至60(TC以上。如圖l所示，利用矯直機(jī)4使鋼板平坦化之后進(jìn)行回火處理，可以進(jìn)行更加均勻的加熱。分多次間歇式加熱時(shí)，也可以使投入到螺線管型感應(yīng)加熱裝置的電功率或其頻率達(dá)到一定值，但優(yōu)選至少在后半階段減少，以便不超過(guò)目標(biāo)溫度而在厚度方向上進(jìn)行均勻加熱。特別是，回火處理效率在壓延節(jié)距以上時(shí)，最好在不超過(guò)目標(biāo)溫度的范圍內(nèi)盡量投入較大電功率，所以優(yōu)選在前半階段投入最大電功率，在后半階段減少電功率。在螺線管型感應(yīng)加熱裝置中使用的頻率在200Hz以上時(shí)，可以在薄鋼板至厚鋼板的寬板厚范圍內(nèi)均勻加熱。特別是，隨著次數(shù)減少頻率時(shí)，介質(zhì)電流的浸透深度依次變深，在板厚方向上可以進(jìn)行更加均勻的加熱。實(shí)際上，頻率為200Hz時(shí)浸透深度為2mm，但，加熱板厚為8mm的鋼板時(shí)，如果浸透深度超過(guò)2mm，則不能控制在板厚方向上6的溫度。從而，需要頻率在200Hz以上，現(xiàn)有的商用頻率的最大值為2000Hz左右。將螺線管型感應(yīng)加熱裝置的全部電功率P，如果利用下面式(1)確定，則可以以壓延節(jié)距以上的效率進(jìn)行回火處理，可以得到更高的生產(chǎn)率。P^(l/n)P'H'WL'Cp,(AT/At)'[(Lc+Lw)/Lc][，'M)](1)此時(shí)，n:加熱效率，P:鋼的密度(kg/m3)，H:鋼板的厚度(m)，W:鋼板的寬度(m)，L:鋼板的長(zhǎng)度(m)，Cp:比熱(J/kg°C)，AT:必要的溫度上升(°C)，At:鋼板的壓延節(jié)距(秒)，LC:線圈長(zhǎng)度(m)，Lw:螺線管型感應(yīng)加熱裝置的間距，N:螺線管型感應(yīng)加熱裝置的臺(tái)數(shù)，M:加熱次數(shù)。例如，加熱板厚為40mm的鋼板(重量12000kg)時(shí)，如果使ij=0.7、Cp=600J/kg°C、AT二600。C、At二180秒、Lc=lm、Lw=lm，且在2臺(tái)螺線管型感應(yīng)加熱裝置中單方向移動(dòng)而加熱時(shí)，每臺(tái)需要34MW以上的電功率。另外，使用3臺(tái)螺線管型感應(yīng)加熱裝置，使鋼板l往復(fù)半移動(dòng)而加熱時(shí)，需要7.6MW以上的電功率。這樣，利用式(1)并根據(jù)螺線管型感應(yīng)加熱裝置的臺(tái)數(shù)可以設(shè)定電功率，以便以壓延節(jié)距以上的效率進(jìn)行回火處理。利用螺線管型感應(yīng)加熱裝置加熱厚鋼板時(shí)，不僅鋼板的上下表面，寬度方向的截面也被加熱，所以鋼板寬度方向的端部，與板寬中心部位相比，達(dá)到過(guò)熱。本發(fā)明者等對(duì)于鋼板的寬度方向的表面溫度進(jìn)行了研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)于板厚范圍的寬度中，與中心部位相比，達(dá)到大約1.5倍的過(guò)熱。因此，在回火處理中，一邊冷卻鋼板寬度方向的端部，一邊進(jìn)行回火處理，可以容易防止鋼板寬度方向的端部過(guò)熱。在圖l所示裝置中，為了使回火處理均勻化，設(shè)置矯直機(jī)4，使鋼板在處理前平坦化，但，如果在處理之后設(shè)置矯直機(jī)，可以制造平坦性優(yōu)良的鋼板。感應(yīng)加熱，在鋼板的表面上投入能量而進(jìn)行加熱，所以在厚度方向上容易導(dǎo)致加熱不均勻。從而，在均熱加熱時(shí)，需要盡量延長(zhǎng)螺線管型感應(yīng)加熱裝置的線圈長(zhǎng)度。但，考慮通過(guò)輸送輥可支撐鋼板的輥間隔，將鋼板的彎曲，限定為1.5m，所以螺線管型感應(yīng)加熱裝置的線圈長(zhǎng)度優(yōu)選在1.5m以下。從鋼板被加熱到下一次加熱之間，鋼板被冷卻，其間從鋼板的表面產(chǎn)生向板厚中心的熱擴(kuò)散，達(dá)到鋼板溫度的均勻化。鋼板溫度的均勻化，根據(jù)鋼板板厚需要一定時(shí)間，但，熱擴(kuò)散速度在加熱時(shí)和冷卻時(shí)幾乎相同，所以各螺線管型感應(yīng)加熱裝置的間距至少在線圈長(zhǎng)度以上時(shí)，可以在薄鋼板至厚鋼板的寬板厚范圍內(nèi)均勻加熱。在圖1所示的裝置中，在回火處理裝置的進(jìn)口側(cè)和出口側(cè)中設(shè)置溫度計(jì)8，這樣可以控制投入到螺線管型感應(yīng)加熱裝置的電功率及其頻率。特別是，在厚鋼板的熱處理中，從提高質(zhì)量的角度考慮，需要正確把握鋼板的表面溫度，所以溫度計(jì)8優(yōu)選使用可以同時(shí)測(cè)量長(zhǎng)度方向和寬度方向的溫度分布的一維或二維掃描型溫度計(jì)。在螺線管型感應(yīng)加熱裝置的內(nèi)部或出口側(cè)中，如果設(shè)置用于冷卻鋼板的寬度方向端部的冷卻裝置，可以防止端部過(guò)加熱。作為冷卻裝置，可以例舉圖4所示的空氣噴射管，圖5所示的水壓噴嘴，圖6所示的水冷輥等。在圖4中，在螺線管型感應(yīng)加熱裝置6內(nèi)和裝置之間，設(shè)置一對(duì)陶瓷質(zhì)空氣噴射管12a、12b，其具有直徑為3mm①的孔13，且對(duì)置于8鋼板的兩端部。在該空氣噴射管12a、12b中，由空氣供給管14供給空氣，冷卻用空氣從孔13噴吹到鋼板的端部。通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥控制空氣的流量，可以控制冷卻能力。在圖5中，在螺線管型感應(yīng)加熱裝置6之間，在鋼板2的兩端部附近設(shè)置上、下一對(duì)水壓噴嘴16。另外，設(shè)置空氣噴射噴嘴17和除水輥18，除去水分，以防從水壓噴嘴16噴射的冷卻水流入線圈附近。在圖6中，在螺線管型感應(yīng)加熱裝置之間，設(shè)置多個(gè)內(nèi)部被水冷的豎輥，即水冷輥19。通過(guò)向鋼板2端部壓緊水冷輥19，可以冷卻鋼板端部。利用這些冷卻裝置的端部的冷卻條件為，從利用所處理鋼板的板寬、板厚、鋼板的輸送速度，預(yù)先通過(guò)數(shù)值計(jì)算求得的寬度方向中心部位附近的升溫曲線，求得端部附近的升溫曲線，并通過(guò)控制使端部的角部溫度在目標(biāo)溫度以下。在圖1所示的回火裝置5中，也可以一邊使鋼板2單方向移動(dòng)，一邊間歇式加熱，但，使鋼板在回火處理裝置5內(nèi)往復(fù)移動(dòng)，也可以進(jìn)行同樣的加熱。特別是，在厚鋼板中，需要分多次間歇式加熱，此時(shí)通過(guò)往復(fù)移動(dòng)可以減少螺線管型感應(yīng)加熱裝置的臺(tái)數(shù)。而且，在回火處理裝置5中，設(shè)置了6臺(tái)螺線管型感應(yīng)加熱裝置，但至少2臺(tái)以上，就可以對(duì)應(yīng)薄鋼板至厚鋼板的寬板厚范圍。尤其薄鋼板，在加熱之間的溫度下降較大，所以需要2臺(tái)以上。實(shí)施例1使用圖1所示的厚鋼板的制造設(shè)備，被熱軋機(jī)1熱軋的板厚為50mm的鋼板2，在淬火裝置3中使其水冷至30°C，利用矯直機(jī)4使其平坦化，通過(guò)設(shè)置6臺(tái)螺線管型感應(yīng)加熱裝置6-1至6-6的回火處理裝置5,在表l所示條件下，進(jìn)行650'C的回火處理。其中，各螺線管型9感應(yīng)加熱裝置的頻率設(shè)定為lOOOHz。比較例為，只使用螺線管型感應(yīng)加熱裝置6-l，實(shí)施1次加熱，使鋼板的表面溫度達(dá)到65(TC的一例。如圖7所示，表面溫度在30秒內(nèi)達(dá)到65(TC，但此時(shí)板厚中心部位的溫度為400°C。之后，表面和板厚中心部位同時(shí)達(dá)到50(TC左右，但達(dá)不到目標(biāo)溫度65(TC。發(fā)明例1為，使用螺線管型感應(yīng)加熱裝置6-l至6-4，分4次加熱，使鋼板的表面溫度達(dá)到65(TC的一例。如圖8所示，表面溫度在200秒內(nèi)達(dá)到65(TC，此時(shí)板厚中心部位的溫度為63(TC，達(dá)到了在厚度方向上幾乎均勻加熱到目標(biāo)溫度。發(fā)明例2為，使用螺線管型感應(yīng)加熱裝置6-1至6-6，分6次加熱，使鋼板的表面溫度達(dá)到65(TC的一例。如圖9所示，表面溫度在200秒內(nèi)達(dá)到65(TC，此時(shí)板厚中心部位的溫度為640°C，達(dá)到了在厚度方向上向目標(biāo)溫度的均勻的加熱。表1輸送速度(m/s)感應(yīng)加熱裝置的投入電功率(MW)6-16-26陽(yáng)36-46-56-6比較例0.5310發(fā)明例11.561063——發(fā)明例22.7610108864實(shí)施例2與實(shí)施例1的發(fā)明例2—樣，使用螺線管型感應(yīng)加熱裝置6-1至6-6，將板厚為50mm的鋼板，如表2所示改變各螺線管型感應(yīng)加熱裝置的投入電功率和頻率，分6次加熱，使表面溫度達(dá)到65(TC。其中，鋼板的輸送速度設(shè)定為2.76m/s。此時(shí)，也得到了與圖9的結(jié)果幾乎相同的結(jié)果，達(dá)到了在厚度方向上的向目標(biāo)溫度的均勻加熱。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實(shí)施例3使用如圖1所示的厚鋼板的制造設(shè)備，被熱軋機(jī)1熱軋的板厚為20mm、長(zhǎng)度為10m的鋼板2，在淬火裝置3中使其水冷至3(TC，利用矯直機(jī)4使其平坦化之后，使往復(fù)半移動(dòng)螺線管型感應(yīng)加熱裝置6-1至6-3，即分9次加熱，進(jìn)行65(TC的回火處理。各個(gè)次數(shù)的投入電功率如表2所示。其中，鋼板的輸送速度，以往復(fù)往各自設(shè)定為0.17、0.30、0.30m/s，而且，各螺線管型感應(yīng)加熱裝置的頻率設(shè)定為1000Hz。在往復(fù)移動(dòng)中，設(shè)定停止3秒鐘之后向反方向移動(dòng)。在圖10中，表示鋼板的長(zhǎng)度方向前端位置的表面溫度及板厚中心溫度的經(jīng)時(shí)變化。鋼板的表面溫度和板厚中心溫度，幾乎一并被加熱至650°C。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實(shí)施例4使用圖1所示的厚鋼板的制造設(shè)備，被熱軋機(jī)1熱軋的板厚為40mm的鋼板2，在淬火裝置3中使其水冷至30°C，利用矯直機(jī)4使其平坦化之后，通過(guò)由6臺(tái)螺線管型感應(yīng)加熱裝置6-1至6-6構(gòu)成的回火裝置5，在表4所示條件下，進(jìn)行65(TC的回火處理。其中，鋼板的輸送速度設(shè)定為0.04m/s，而且，螺線管型感應(yīng)加熱裝置的頻率設(shè)定為1000Hz。在螺線管型感應(yīng)加熱裝置6-1至6-6的裝置內(nèi)及6-1至6-6的裝置的裝置之間，設(shè)置如圖4所示的空氣噴射管，在表4所示條件下，向鋼板的端部噴射空氣。在圖11中，表示從鋼板的長(zhǎng)度方向的前端距離10m的寬度方向中心部位的表面①，板厚中心②，寬度方向端部的角部③和板厚中心部位④等4點(diǎn)的溫度經(jīng)時(shí)變化。在寬度方向端部的角部不產(chǎn)生大大超過(guò)65(TC的過(guò)熱的前提下，在200秒左右的短時(shí)間內(nèi)將各部位的溫度加熱至650°C。表4感應(yīng)加熱裝置感應(yīng)加熱裝置之司6-16-26層36-46-56-61-22-33-44-5投入電功率(KW)800030001400700400250一一—一空氣壓力(kg/cm2G)0.30.150.10,08一_0.30.150.080.05"感應(yīng)加熱裝置之間l-2是表示裝置6-l和裝置6-2之間。1權(quán)利要求1.厚鋼板的制造方法，包括將鋼坯熱軋成鋼板的工序；將前述軋制后的鋼板淬火或加速冷卻的工序；和將前述淬火或加速冷卻后的鋼板，通過(guò)螺線管型感應(yīng)加熱裝置進(jìn)行回火處理的工序，而且在前述回火處理中，將前述鋼板分2次以上間歇式加熱至目標(biāo)溫度，在前述淬火或加速冷卻的工序和進(jìn)行前述回火處理的工序之間，包括使鋼板平坦化的工序。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的厚鋼板的制造方法，在前述回火處理中，使螺線管型感應(yīng)加熱裝置的投入電功率至少在后半階段減少。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚鋼板的制造方法，在前述回火處理中，使螺線管型感應(yīng)加熱裝置的頻率至少在后半階段減少。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚鋼板的制造方法，在前述回火處理中，使螺線管型感應(yīng)加熱裝置的頻率在200Hz以上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚鋼板的制造方法，在前述回火處理中，冷卻鋼板寬度方向的端部。全文摘要本發(fā)明涉及厚鋼板的制造方法，包括將鋼坯熱軋成鋼板的工序；使軋制后的鋼板淬火或加速冷卻的工序；和將淬火或加速冷卻的鋼板，通過(guò)螺線管型感應(yīng)加熱裝置進(jìn)行回火處理的工序，且在回火處理中，將鋼板分2次以上間歇式加熱至目標(biāo)溫度。通過(guò)該方法，可以聯(lián)機(jī)進(jìn)行不會(huì)影響生產(chǎn)率，而且可以進(jìn)行在厚度方向上的均勻加熱，使鋼板的表面溫度不超過(guò)目標(biāo)溫度的回火處理。文檔編號(hào)C21D1/62GK101463414SQ20081018859公開(kāi)日2009年6月24日申請(qǐng)日期2001年12月18日優(yōu)先權(quán)日2000年12月18日發(fā)明者關(guān)根宏,多賀根章,日野善道,杉岡正敏,渡邊厚,藤林晃夫,鈴木宣嗣申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社