溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置
【課題】 TRIP鋼板とDP鋼板のいずれについても、同一設備により安定した品質の溶融亜鉛めっき高張力鋼板を製造することができる装置を提供する。
【解決手段】 加熱帯１及び均熱帯２からなる加熱・均熱手段と、徐冷帯３と冷却帯４とからなり冷却速度を選択可能な冷却手段と、短時間保持手段５と、めっきに適切な温度への板温調整手段６と、溶融亜鉛めっき手段７とを備えた溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置である。冷却手段は３５０〜４５０℃まで１０℃／秒以上１００℃／秒以下の冷却速度で冷却する中速冷却手段と、４５０℃を下回らない温度まで１０℃/秒以下の冷却速度で冷却する緩速冷却手段とを選択可能な冷却帯４であり、TRIP鋼の場合には中速冷却手段を、DP鋼の場合には緩速冷却手段を選択する。
【解決手段】 加熱帯１及び均熱帯２からなる加熱・均熱手段と、徐冷帯３と冷却帯４とからなり冷却速度を選択可能な冷却手段と、短時間保持手段５と、めっきに適切な温度への板温調整手段６と、溶融亜鉛めっき手段７とを備えた溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置である。冷却手段は３５０〜４５０℃まで１０℃／秒以上１００℃／秒以下の冷却速度で冷却する中速冷却手段と、４５０℃を下回らない温度まで１０℃/秒以下の冷却速度で冷却する緩速冷却手段とを選択可能な冷却帯４であり、TRIP鋼の場合には中速冷却手段を、DP鋼の場合には緩速冷却手段を選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、TRIP鋼やDP鋼などの高張力鋼板に溶融亜鉛めっきを施した溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置に関するものである。ここでTRIP鋼とはTransformation Induced Plasticity鋼を意味し、残留オーステナイトが少しの力を受けるだけで硬いマルテンサイトに変わるという原理を利用して延性を高めた高張力鋼である。またDP鋼はDual Phase鋼を意味し、フェライトとマルテンサイトの２相の析出比を制御することにより加工性を確保しつつ強度を高めた鋼である。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯に加熱、均熱、冷却その他の熱処理を施したうえ、その後段に直結されためっき装置により溶融亜鉛めっきを行う設備は、特許文献１に示されるように従来から知られている。この特許文献１の装置は軟鋼用であり、セメンタイト析出のための過時効帯をめっき装置の前に設けたものである。
【０００３】
ところが強度発現の原理が全く異なるTRIP鋼やDP鋼などの高張力鋼板について特許文献１に示されたような軟鋼用の設備を適用すると、加熱、均熱温度が不足する一方、冷却能力が過剰であるなどの問題があって、安定した品質の溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができない。しかも高張力鋼板のうちTRIP鋼とDP鋼とでは必要な熱処理条件が異なるため、それぞれの鋼板種類について個別の設備を設けねばならず、設備コスト及び生産コストの上昇を招いていた。
【特許文献１】特開２００２−１５５３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、高張力鋼板の種類がTRIP鋼とDP鋼のいずれの場合についても、同一設備により安定した品質の溶融亜鉛めっき高張力鋼板を製造することができる溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を提供するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するためになされた本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置は、加熱・均熱手段と、冷却速度を選択可能な冷却手段と、短時間保持手段と、めっきに適切な温度への板温調整手段と、溶融亜鉛めっき手段とを備えたことを特徴とするものである。なお、冷却手段が、３５０〜４５０℃まで１０℃／秒以上１００℃／秒以下、さらに好ましくは２０℃／秒以上５０℃／秒以下の冷却速度で冷却する中速冷却手段と、４５０℃を下回らない温度まで１０℃／秒以下の冷却速度で冷却する緩速冷却手段とを選択可能な冷却帯であることが好ましい。
【０００６】
また短時間保持手段が、３５０〜６００℃で１００秒以上保持する再均熱帯であり、板温調整手段が、４５０〜５００℃に板温を加熱又は冷却するものであることが好ましい。さらに高張力鋼板がTRIP鋼またはDP鋼であり、TRIP鋼の場合には中速冷却手段を選択し、DP鋼の場合には緩速冷却手段を選択することが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置は、TRIP鋼、DP鋼などの高張力鋼板の特性に適した熱処理が可能であるうえ、めっきに適切な温度への板温調整手段と、溶融亜鉛めっき手段とを備えているため、めっき品質も高めることができる。しかも冷却帯が中速冷却手段と緩速冷却手段とを選択可能なものとしたので、異なる２種類の溶融亜鉛めっき高張力鋼板を１ラインで実施することができ、設備コスト及び生産コストを引き下げることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置の全体図であり、１は加熱帯、２は均熱帯、３は徐冷帯、４は冷却帯、５は再均熱帯、６は板温調整手段、７は溶融亜鉛めっき手段である。TRIP鋼、DP鋼などの高張力鋼板はこれらの各部分を矢印方向に連続的に走行しつつ、熱処理され溶融亜鉛めっきされる。なお冷却帯４の内部には能力の異なる複数の冷却装置８が設置されており、それらを使い分けることによって冷却速度を中速冷却と緩速冷却とに切り替え可能となっている。加熱帯１と均熱帯２とは加熱・均熱手段を構成し、徐冷帯３と冷却帯４は冷却手段を構成し、再均熱帯５は短時間保持手段を構成する。
【０００９】
図２はTRIP鋼が本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を通過する間の板温変化を示すグラフである。この実施形態のTRIP鋼は、０．２％Ｃ−１．３％Mn−１．４％Ａｌ−０．１３％Moを含有し、引張強度５９０MＰａ以上を発現するものである。まずTRIP鋼は均熱帯２において図２中にＡとして示したように、８００〜８５０℃の二相域焼鈍の温度域に保持され、フェライト組織生成を促す。
【００１０】
次に均熱帯２を出たTRIP鋼は徐冷帯３で７００℃付近まで徐冷されたうえ、冷却帯４に入る。TRIP鋼の場合には冷却帯４は中速冷却手段が選択されており、図２中にBとして示したように、鋼帯を３５０〜４５０℃まで１０℃／秒以上１００℃／秒以下、好ましくは2０℃／秒以上５０℃／秒以下の冷却速度で冷却する。これは冷却中のパーライト生成を回避し、残留オーステナイト量を安定確保することによって、目標とする強度と延性を得るためである。冷却速度が１０℃／秒よりも遅いと延性が低下するので好ましくない。また、冷却速度が１００℃／秒よりも速いと冷却制御が困難となって温度精度が低下し、製品品質が悪化するので同様に好ましくない。
【００１１】
次にTRIP鋼は図２中にCとして示されるように、再均熱帯５において３５０〜４５０℃で１００秒以上保持される。この温度域ではベイナイト変態が進行し、オーステナイト中の[Ｃ]濃度を高め、残留オーステナイトの生成を促す。この温度域を外れるとこの効果が減少する。また保持時間が１００秒未満でもこの効果が減少し延性が悪化する。しかし２００秒以上の保持を行うと延性とともに強度も低下するため、１００〜２００秒が適切である。
【００１２】
次にTRIP鋼は図２中にＤとして示されるように板温調整手段６においてめっきに適した４５０℃から５００℃程度まで加熱され、溶融亜鉛めっき手段７に浸漬されて溶融亜鉛めっきされる。なお図２中のＥは亜鉛めっきを合金化処理する際の加熱温度である。このようにして溶融亜鉛めっきされたTRIP鋼は、室温まで冷却されて製品となる。
【００１３】
このように本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を用いれば、フェライト、ベイナイト、残留オーステナイトの各相を含む溶融亜鉛めっきされたTRIP鋼を製造することができる。このTRIP鋼は加工されると歪みを受けた部位の残留オーステナイトが硬いマルテンサイトに変わり、高い延性と引張強度を発揮する。
【００１４】
図３はDP鋼が本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を通過する間の板温変化を示すグラフである。この実施形態のDP鋼は、０．１２％Ｃ−２．０％Mn−０．３％Mo−０．０１％Ｎｂを含有し、引張強度７８０MＰa以上を発現するものである。このDP鋼も図３中にＡとして示したように、均熱帯２において８００〜８５０℃の温度域に保持され組織の均一化を図る。
【００１５】
次に均熱帯２を出たDP鋼は徐冷帯３を通過し、冷却帯４に入る。DP鋼の場合には冷却帯４は緩速冷却手段が選択されており、図２中にＢとして示したように、鋼帯を４５０℃を下回らない温度まで１０℃／秒以下の冷却速度で冷却する。この冷却終点温度は、出来上がり組織の分率を決定する因子であり、冷却温度が１０℃／秒を越えると温度制御精度が低下して製品品質を損うので好ましくない。
【００１６】
次に図２中に図２中にＣとして示したようにDP鋼は再均熱帯５において４５０〜６００℃で１００秒以上保持される。この保持温度はベイナイトの生成を回避してマルテンサイトの生成を確保するために重要であり、４５０℃未満では引張強度が目標とする強度を下回るので好ましくない。また６００℃以上としても引張強度の向上はない。
【００１７】
次にDP鋼は図３中にDとして示されるように板温調整手段６においてめっきに適した４５０℃から５００℃程度まで冷却され、溶融亜鉛めっき手段７に浸漬されて溶融亜鉛めっきされる。なお図３中のＥは亜鉛めっきを合金化処理する際の加熱温度である。このようにして溶融亜鉛めっきされたDP鋼は、室温まで冷却されて製品となる。
【００１８】
このように本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を用いれば、大部分がフェライトとマルテンサイトであり一部にベイナイトを含む溶融亜鉛めっきされたDP鋼を製造することができる。
【００１９】
以上に説明したように、本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を用いれば、鋼板の種類がTRIP鋼とDP鋼のいずれの場合についても、同一設備により安定した品質の溶融亜鉛めっき高張力鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を示す全体図である。
【図２】TRIP鋼についての板温変化を示すグラフである。
【図３】DP鋼についての板温変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１ 加熱帯
２ 均熱帯
３ 徐冷帯
４ 冷却帯
５ 再均熱帯
６ 板温調整手段
７ 溶融亜鉛めっき手段
８ 冷却装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、TRIP鋼やDP鋼などの高張力鋼板に溶融亜鉛めっきを施した溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置に関するものである。ここでTRIP鋼とはTransformation Induced Plasticity鋼を意味し、残留オーステナイトが少しの力を受けるだけで硬いマルテンサイトに変わるという原理を利用して延性を高めた高張力鋼である。またDP鋼はDual Phase鋼を意味し、フェライトとマルテンサイトの２相の析出比を制御することにより加工性を確保しつつ強度を高めた鋼である。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯に加熱、均熱、冷却その他の熱処理を施したうえ、その後段に直結されためっき装置により溶融亜鉛めっきを行う設備は、特許文献１に示されるように従来から知られている。この特許文献１の装置は軟鋼用であり、セメンタイト析出のための過時効帯をめっき装置の前に設けたものである。
【０００３】
ところが強度発現の原理が全く異なるTRIP鋼やDP鋼などの高張力鋼板について特許文献１に示されたような軟鋼用の設備を適用すると、加熱、均熱温度が不足する一方、冷却能力が過剰であるなどの問題があって、安定した品質の溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができない。しかも高張力鋼板のうちTRIP鋼とDP鋼とでは必要な熱処理条件が異なるため、それぞれの鋼板種類について個別の設備を設けねばならず、設備コスト及び生産コストの上昇を招いていた。
【特許文献１】特開２００２−１５５３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、高張力鋼板の種類がTRIP鋼とDP鋼のいずれの場合についても、同一設備により安定した品質の溶融亜鉛めっき高張力鋼板を製造することができる溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を提供するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するためになされた本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置は、加熱・均熱手段と、冷却速度を選択可能な冷却手段と、短時間保持手段と、めっきに適切な温度への板温調整手段と、溶融亜鉛めっき手段とを備えたことを特徴とするものである。なお、冷却手段が、３５０〜４５０℃まで１０℃／秒以上１００℃／秒以下、さらに好ましくは２０℃／秒以上５０℃／秒以下の冷却速度で冷却する中速冷却手段と、４５０℃を下回らない温度まで１０℃／秒以下の冷却速度で冷却する緩速冷却手段とを選択可能な冷却帯であることが好ましい。
【０００６】
また短時間保持手段が、３５０〜６００℃で１００秒以上保持する再均熱帯であり、板温調整手段が、４５０〜５００℃に板温を加熱又は冷却するものであることが好ましい。さらに高張力鋼板がTRIP鋼またはDP鋼であり、TRIP鋼の場合には中速冷却手段を選択し、DP鋼の場合には緩速冷却手段を選択することが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置は、TRIP鋼、DP鋼などの高張力鋼板の特性に適した熱処理が可能であるうえ、めっきに適切な温度への板温調整手段と、溶融亜鉛めっき手段とを備えているため、めっき品質も高めることができる。しかも冷却帯が中速冷却手段と緩速冷却手段とを選択可能なものとしたので、異なる２種類の溶融亜鉛めっき高張力鋼板を１ラインで実施することができ、設備コスト及び生産コストを引き下げることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置の全体図であり、１は加熱帯、２は均熱帯、３は徐冷帯、４は冷却帯、５は再均熱帯、６は板温調整手段、７は溶融亜鉛めっき手段である。TRIP鋼、DP鋼などの高張力鋼板はこれらの各部分を矢印方向に連続的に走行しつつ、熱処理され溶融亜鉛めっきされる。なお冷却帯４の内部には能力の異なる複数の冷却装置８が設置されており、それらを使い分けることによって冷却速度を中速冷却と緩速冷却とに切り替え可能となっている。加熱帯１と均熱帯２とは加熱・均熱手段を構成し、徐冷帯３と冷却帯４は冷却手段を構成し、再均熱帯５は短時間保持手段を構成する。
【０００９】
図２はTRIP鋼が本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を通過する間の板温変化を示すグラフである。この実施形態のTRIP鋼は、０．２％Ｃ−１．３％Mn−１．４％Ａｌ−０．１３％Moを含有し、引張強度５９０MＰａ以上を発現するものである。まずTRIP鋼は均熱帯２において図２中にＡとして示したように、８００〜８５０℃の二相域焼鈍の温度域に保持され、フェライト組織生成を促す。
【００１０】
次に均熱帯２を出たTRIP鋼は徐冷帯３で７００℃付近まで徐冷されたうえ、冷却帯４に入る。TRIP鋼の場合には冷却帯４は中速冷却手段が選択されており、図２中にBとして示したように、鋼帯を３５０〜４５０℃まで１０℃／秒以上１００℃／秒以下、好ましくは2０℃／秒以上５０℃／秒以下の冷却速度で冷却する。これは冷却中のパーライト生成を回避し、残留オーステナイト量を安定確保することによって、目標とする強度と延性を得るためである。冷却速度が１０℃／秒よりも遅いと延性が低下するので好ましくない。また、冷却速度が１００℃／秒よりも速いと冷却制御が困難となって温度精度が低下し、製品品質が悪化するので同様に好ましくない。
【００１１】
次にTRIP鋼は図２中にCとして示されるように、再均熱帯５において３５０〜４５０℃で１００秒以上保持される。この温度域ではベイナイト変態が進行し、オーステナイト中の[Ｃ]濃度を高め、残留オーステナイトの生成を促す。この温度域を外れるとこの効果が減少する。また保持時間が１００秒未満でもこの効果が減少し延性が悪化する。しかし２００秒以上の保持を行うと延性とともに強度も低下するため、１００〜２００秒が適切である。
【００１２】
次にTRIP鋼は図２中にＤとして示されるように板温調整手段６においてめっきに適した４５０℃から５００℃程度まで加熱され、溶融亜鉛めっき手段７に浸漬されて溶融亜鉛めっきされる。なお図２中のＥは亜鉛めっきを合金化処理する際の加熱温度である。このようにして溶融亜鉛めっきされたTRIP鋼は、室温まで冷却されて製品となる。
【００１３】
このように本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を用いれば、フェライト、ベイナイト、残留オーステナイトの各相を含む溶融亜鉛めっきされたTRIP鋼を製造することができる。このTRIP鋼は加工されると歪みを受けた部位の残留オーステナイトが硬いマルテンサイトに変わり、高い延性と引張強度を発揮する。
【００１４】
図３はDP鋼が本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を通過する間の板温変化を示すグラフである。この実施形態のDP鋼は、０．１２％Ｃ−２．０％Mn−０．３％Mo−０．０１％Ｎｂを含有し、引張強度７８０MＰa以上を発現するものである。このDP鋼も図３中にＡとして示したように、均熱帯２において８００〜８５０℃の温度域に保持され組織の均一化を図る。
【００１５】
次に均熱帯２を出たDP鋼は徐冷帯３を通過し、冷却帯４に入る。DP鋼の場合には冷却帯４は緩速冷却手段が選択されており、図２中にＢとして示したように、鋼帯を４５０℃を下回らない温度まで１０℃／秒以下の冷却速度で冷却する。この冷却終点温度は、出来上がり組織の分率を決定する因子であり、冷却温度が１０℃／秒を越えると温度制御精度が低下して製品品質を損うので好ましくない。
【００１６】
次に図２中に図２中にＣとして示したようにDP鋼は再均熱帯５において４５０〜６００℃で１００秒以上保持される。この保持温度はベイナイトの生成を回避してマルテンサイトの生成を確保するために重要であり、４５０℃未満では引張強度が目標とする強度を下回るので好ましくない。また６００℃以上としても引張強度の向上はない。
【００１７】
次にDP鋼は図３中にDとして示されるように板温調整手段６においてめっきに適した４５０℃から５００℃程度まで冷却され、溶融亜鉛めっき手段７に浸漬されて溶融亜鉛めっきされる。なお図３中のＥは亜鉛めっきを合金化処理する際の加熱温度である。このようにして溶融亜鉛めっきされたDP鋼は、室温まで冷却されて製品となる。
【００１８】
このように本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を用いれば、大部分がフェライトとマルテンサイトであり一部にベイナイトを含む溶融亜鉛めっきされたDP鋼を製造することができる。
【００１９】
以上に説明したように、本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を用いれば、鋼板の種類がTRIP鋼とDP鋼のいずれの場合についても、同一設備により安定した品質の溶融亜鉛めっき高張力鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置を示す全体図である。
【図２】TRIP鋼についての板温変化を示すグラフである。
【図３】DP鋼についての板温変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１ 加熱帯
２ 均熱帯
３ 徐冷帯
４ 冷却帯
５ 再均熱帯
６ 板温調整手段
７ 溶融亜鉛めっき手段
８ 冷却装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱・均熱手段と、冷却速度を選択可能な冷却手段と、短時間保持手段と、めっきに適切な温度への板温調整手段と、溶融亜鉛めっき手段とを備えたことを特徴とする溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置。
【請求項２】
冷却手段が、３５０〜４５０℃まで１０℃／秒以上１００℃／秒以下の冷却速度で冷却する中速冷却手段と、４５０℃を下回らない温度まで１０℃／秒以下の冷却速度で冷却する緩速冷却手段とを選択可能な冷却帯であることを特徴とする請求項１記載の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置。
【請求項３】
短時間保持手段が、３５０〜６００℃で１００秒以上保持する再均熱帯であり、板温調整手段が、４５０〜５００℃に板温を加熱又は冷却するものであることを特徴とする請求項２記載の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置。
【請求項４】
高張力鋼板がTRIP鋼またはDP鋼であり、TRIP鋼の場合には中速冷却手段を選択し、DP鋼の場合には緩速冷却手段を選択することを特徴とする請求項２記載の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置。
【請求項１】
加熱・均熱手段と、冷却速度を選択可能な冷却手段と、短時間保持手段と、めっきに適切な温度への板温調整手段と、溶融亜鉛めっき手段とを備えたことを特徴とする溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置。
【請求項２】
冷却手段が、３５０〜４５０℃まで１０℃／秒以上１００℃／秒以下の冷却速度で冷却する中速冷却手段と、４５０℃を下回らない温度まで１０℃／秒以下の冷却速度で冷却する緩速冷却手段とを選択可能な冷却帯であることを特徴とする請求項１記載の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置。
【請求項３】
短時間保持手段が、３５０〜６００℃で１００秒以上保持する再均熱帯であり、板温調整手段が、４５０〜５００℃に板温を加熱又は冷却するものであることを特徴とする請求項２記載の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置。
【請求項４】
高張力鋼板がTRIP鋼またはDP鋼であり、TRIP鋼の場合には中速冷却手段を選択し、DP鋼の場合には緩速冷却手段を選択することを特徴とする請求項２記載の溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−５２４４５（Ｐ２００６−５２４４５Ａ）
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３５１２９（Ｐ２００４−２３５１２９）
【出願日】平成１６年８月１２日（２００４．８．１２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１２日（２００４．８．１２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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