本發(fā)明涉及金屬板的制造方法及驟冷淬火裝置，該方法包括：使用使金屬板連續(xù)地通過并同時進行加熱、均熱、冷卻、再加熱的連續(xù)退火設(shè)備，抑制驟冷淬火時金屬板產(chǎn)生的形狀不良。

背景技術(shù)：

對于以鋼板為代表的金屬板制造而言，在連續(xù)退火設(shè)備中，在加熱后對金屬板進行冷卻，使其發(fā)生相變等，進行材質(zhì)的塑造。近年來，在汽車工業(yè)界，為了兼顧車身的輕質(zhì)化和碰撞安全性，正在推進高張力鋼板(ハイテン，haiten)的應(yīng)用，為了應(yīng)對這樣的需求趨勢，有利于高張力鋼板制造的快速冷卻技術(shù)的重要性正在日益增加。作為冷卻速度最快的水淬法，通常是使加熱后的鋼板浸漬于水中，同時利用設(shè)置于水中的淬火噴嘴向鋼板噴射冷卻水，從而進行快速冷卻的方法。此時，金屬板發(fā)生翹曲、波狀變形等面外變形導致的形狀不良，成為問題。

在專利文獻1中，為了抑制連續(xù)退火爐中的驟冷淬火時發(fā)生的金屬板的波狀變形，作為能夠改變驟冷淬火工序中施加的鋼板張力的張力變更方法，提出了一種在驟冷淬火部前后設(shè)置張力輥的方法。

另外，在專利文獻2中提出了一種抑制面外變形的方法，該方法著眼于因淬火開始點(冷卻開始點)時在金屬板寬度方向產(chǎn)生壓縮方向的熱應(yīng)力，金屬板壓曲而產(chǎn)生形狀不良的情況，通過在因冷卻而產(chǎn)生板寬方向的壓縮應(yīng)力的區(qū)域或其附近區(qū)域從金屬板兩面?zhèn)冗M行夾緊，從而抑制面外變形。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011－184773號公報

專利文獻2：日本特開2003－277833號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

但是，專利文獻1中記載的方法對高溫的鋼板施加很大的張力，存在導致鋼板斷裂的隱患。另外，對于與高溫鋼板接觸的驟冷淬火部前的張力輥而言，產(chǎn)生很大的熱凸起(thermalcrown)，張力輥與鋼板在張力輥的寬度方向上接觸不均勻，其結(jié)果是鋼板產(chǎn)生壓曲、產(chǎn)生缺陷，存在無法改善鋼板形狀的問題。

另外，對專利文獻2中記載的方法進行了驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，形狀矯正效果很小。

本發(fā)明是為了解決這樣的課題而完成的，其目的在于，提供一種能夠有效地抑制驟冷淬火時金屬板所發(fā)生的形狀不良的金屬板制造方法及驟冷淬火裝置。

用于解決課題的方法

發(fā)明人等為了解決這樣的問題而反復(fù)進行了深入研究，結(jié)果獲得了以下見解。在金屬板的制造方法中，有時在快速冷卻中采用使金屬板發(fā)生馬氏體相變的組織控制，但由于發(fā)生馬氏體相變時組織的體積會膨脹，因此有時會形成復(fù)雜且不均勻的凹凸狀的形狀。對于具有馬氏體組織的高張力鋼板而言，在驟冷淬火時，從熱收縮中發(fā)生相變膨脹的ms點至mf點的附近，對鋼板產(chǎn)生最大的應(yīng)力，形狀受到破壞。這里，ms點是指馬氏體相變開始的溫度，mf點是指馬氏體相變結(jié)束的溫度。

發(fā)明人等基于這樣的見解發(fā)明了具有如下特征的金屬板的制造方法及驟冷淬火裝置。

[1]一種金屬板的制造方法，其是使用了具有驟冷淬火裝置的連續(xù)退火設(shè)備的金屬板制造方法，所述驟冷淬火裝置使金屬板浸漬于液體中而進行冷卻，該方法包括：在將金屬板的馬氏體相變開始的ms點的溫度設(shè)為tms(℃)、將馬氏體相變結(jié)束的mf點的溫度設(shè)為tmf(℃)時，在金屬板的溫度為(tms+150)(℃)至(tmf－150)(℃)的范圍內(nèi)，通過設(shè)置在所述液體中的一對夾緊輥對驟冷淬火中的金屬板進行夾緊。

[2]根據(jù)[1]所述的金屬板的制造方法，其中，基于金屬板的板通過速度、板厚、淬火開始溫度來設(shè)定夾緊輥的夾緊位置。

[3]根據(jù)[1]或[2]所述的金屬板的制造方法，其中，設(shè)定金屬板的ms點的溫度tms(℃)和mf點的溫度tmf(℃)、板通過速度v(m/s)、板厚t(mm)、淬火開始溫度t(℃)、從水面至夾緊輥的旋轉(zhuǎn)中心的距離d(mm)時，從水面至夾緊輥的旋轉(zhuǎn)中心的距離d(mm)由下式表示。

[數(shù)學式1]

[4]根據(jù)[1]～[3]中任一項所述的金屬板的制造方法，其中，所述驟冷淬火裝置具備向金屬板的表面及背面噴射冷卻水的噴水裝置，所述一對夾緊輥對設(shè)置于金屬板與噴水裝置之間的金屬板進行夾緊。

[5]一種驟冷淬火裝置，其是使高溫的金屬板浸漬于液體中而進行冷卻的驟冷淬火裝置，其中，所述驟冷淬火裝置具備一對夾緊輥，將金屬板的ms點的溫度設(shè)為tms(℃)、將mf點的溫度設(shè)為tmf(℃)時，在金屬板的溫度為(tms+150)(℃)至(tmf－150)(℃)的范圍內(nèi)對金屬板進行夾緊。

[6]根據(jù)[5]所述的驟冷淬火裝置，其具備向金屬板的表面及背面噴射冷卻水的噴水裝置，所述夾緊輥設(shè)置于金屬板與噴水裝置之間。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的金屬板的制造方法及驟冷淬火裝置，能夠有效地抑制驟冷淬火時在金屬板上產(chǎn)生的形狀不良。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明實施方式的驟冷淬火裝置的圖。

圖2是示出實施例中夾緊輥的旋轉(zhuǎn)中心的位置與通過夾緊輥后鋼板的翹曲量的關(guān)系的圖。

圖3是示出圖2中使用的翹曲量的圖。

圖4是示出鋼板的板通過速度v(m/s)與從水面至夾緊輥的旋轉(zhuǎn)中心的距離d(mm)的關(guān)系的圖。

符號說明

1水槽

2水

3密封輥

4噴水裝置

4a噴嘴

5金屬板

6浸沒輥(sinkroll)

7夾緊輥

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。

圖1是示出本發(fā)明實施方式的驟冷淬火裝置的圖。該驟冷淬火裝置適用于設(shè)置在連續(xù)退火爐的均熱帶的出口側(cè)的冷卻設(shè)備。圖1中示出了設(shè)置在連續(xù)退火爐的均熱帶的出口的一對密封輥3。驟冷淬火裝置具備：裝滿水2(液體)的水槽1、在水槽1內(nèi)用于向金屬板5噴吹冷卻水而使其冷卻至水溫的噴水裝置4、使金屬板5浸漬于水槽1中并變更金屬板5的運送方向的浸沒輥6。

噴水裝置4的一部分設(shè)置在水槽1的水中。噴水裝置4隔著給定間隙設(shè)置于金屬板5的表面及背面。設(shè)置于表面及背面的噴水裝置4具有在金屬板5的寬度方向上延伸的噴嘴4a，沿金屬板5的運送方向設(shè)置有多個該噴嘴4a。噴水裝置4通過從噴嘴4a向金屬板5噴射冷卻水來進行金屬板5的快速冷卻。

這里，在水面下方，金屬板5因噴水裝置4的冷卻水而被快速冷卻，由此發(fā)生熱收縮。特別是對于金屬板5而言，在金屬板5的溫度從馬氏體相變開始溫度的ms點達到馬氏體相變結(jié)束溫度的mf點時，同時發(fā)生急劇的熱收縮和相變膨脹，作用于金屬板5內(nèi)的應(yīng)力達到最大，形狀受到破壞。

因此，在本發(fā)明中，夾緊金屬板5的夾緊輥7設(shè)置在水面下，在將金屬板的ms點的溫度設(shè)為tms(℃)、將mf點的溫度設(shè)為tmf(℃)時，在金屬板5的溫度為(tms+150)(℃)至(tmf－150)(℃)的范圍內(nèi)對驟冷淬火中的金屬板5進行夾緊。具體而言，在噴水裝置4的噴嘴4a與金屬板5的間隙設(shè)置了從兩側(cè)夾緊金屬板5的一對夾緊輥7。需要說明的是，將夾緊輥7的位置設(shè)為ms點至mf點的范圍±150℃的理由是因為，在后面敘述的圖4所示的實驗中，在該范圍內(nèi)翹曲量被充分地減小。

需要說明的是，ms點、mf點的溫度可以根據(jù)金屬板5的成分組成進行計算。

對于一對夾緊輥7而言，優(yōu)選將中心軸與金屬板5的運送方向錯開來進行設(shè)置。通過將中心軸錯開來進行設(shè)置，能夠使金屬板5的夾緊力增大，提高形狀矯正力。

夾緊輥7的適當位置優(yōu)選基于板通過速度v(m/s)、板厚t(mm)、淬火開始溫度t(℃)而設(shè)定。在假設(shè)冷卻速度為1500/t(℃/s)時，使金屬板5的溫度達到(tms+150)(℃)的距水面的位置可以由式(1)表示。需要說明的是，冷卻速度是根據(jù)板厚等而確定的值，在板厚為1mm時，冷卻速度為1000～2000/t(℃/s)，因此，在本發(fā)明中，取中間值將冷卻速度設(shè)為1500/t(℃/s)。關(guān)于冷卻速度，可以根據(jù)板厚等而適當設(shè)定。

[數(shù)學式2]

同樣地，使金屬板5的溫度達到(tmf－150)(℃)的距水面的位置可以由式(2)表示。

[數(shù)學式3]

因此，從水面至夾緊輥7的旋轉(zhuǎn)中心的距離d(mm)優(yōu)選為式(3)。

[數(shù)學式4]

需要說明的是，夾緊輥7的旋轉(zhuǎn)中心的位置為利用夾緊輥7對金屬板5進行夾緊的位置。另外，在圖1中，雖然夾緊金屬板5的兩個夾緊輥7與金屬板5的運送方向錯開而設(shè)置，但優(yōu)選任一夾緊輥7的位置均滿足上述的范圍。

由此，在本發(fā)明中，通過將能夠在金屬板5的溫度為ms點至mf點的范圍內(nèi)夾緊金屬板5的夾緊輥7設(shè)置在水面下，可以在對金屬板5產(chǎn)生最大應(yīng)力的位置對金屬板5進行夾緊，能夠有效地矯正金屬板5的形狀。

如上所述，本發(fā)明的目的在于，在鋼板快速冷卻中發(fā)生馬氏體相變，使組織發(fā)生體積膨脹時所產(chǎn)生的復(fù)雜且不均勻的凹凸狀的形狀減少，本發(fā)明優(yōu)選應(yīng)用于高強度冷軋鋼板(ハイテン，haiten)的制造方法中。

具體而言，優(yōu)選應(yīng)用于拉伸強度為580mpa以上的鋼板的制造方法中。拉伸強度的上限值沒有特別限制，作為一個例子，為1600mpa以下。作為高強度冷軋鋼板的組成的具體例子，以質(zhì)量％計，c為0.04％以上且0.220％以下、si為0.01％以上且2.00％以下、mn為0.80％以上且2.80％以下、p為0.001％以上且0.090％以下、s為0.0001％以上且0.0050％以下、酸溶al(sol.al)為0.005％以上且0.065％以下，根據(jù)需要，cr、mo、nb、v、ni、cu及ti中的至少一種以上為0.5％以下，根據(jù)需要，b、sb為0.01％以下，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)。

實施例

使用圖1所示的驟冷淬火裝置，以板通過速度1.0m/s制造了板厚1.0mm、板寬1000mm且拉伸強度為1470mpa級別的高張力冷軋鋼板。鋼板的淬火開始溫度t為740℃，淬火結(jié)束溫度為50℃，ms點的溫度tms為350℃，mf點的溫度tmf為250℃。

圖2示出了從水面至夾緊輥的旋轉(zhuǎn)中心的距離與通過輥后的鋼板的翹曲量的關(guān)系。另外，將翹曲量的定義示于圖3。具體而言，在將鋼板放置于水平面時，將最高位置的高度作為翹曲量。

在圖2中，橫軸是從水槽1的水面至夾緊輥7的距離，縱軸是鋼板的翹曲量。在鋼板的溫度為ms點至mf點附近于水面下200～400mm利用夾緊輥7對鋼板進行夾緊，由此，翹曲量減少至10mm以下。

為了考察鋼板的板通過速度的影響，使用圖1所示的驟冷淬火裝置，以板通過速度為1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s制造了板厚1.0mm、板寬1000mm且拉伸強度為1470mpa級別的高張力冷軋鋼板。淬火開始溫度為740℃，淬火結(jié)束溫度為50℃，ms點的溫度tms為350℃，mf點的溫度tmf為250℃。

圖4是示出鋼板的板通過速度v(m/s)與從水面至輥的旋轉(zhuǎn)中心的距離d(mm)的關(guān)系的圖。在鋼板的板通過速度v(m/s)與從水面至輥的旋轉(zhuǎn)中心的距離d(mm)的組合中，對各自的翹曲量進行測定，將翹曲量小于10mm者評價為“○”，將翹曲量為10mm以上者評價為“×”。

在鋼板的ms點的溫度tms、mf點的溫度tmf、板通過速度v(m/s)、板厚t(mm)、淬火開始溫度t(℃)及從水面至夾緊輥7的旋轉(zhuǎn)中心的距離d(mm)的關(guān)系為vt(t－tms－150)/1.5≤d≤vt(t－tmf+150)/1.5的范圍時，可以獲得良好的結(jié)果。

另外，在本實施方式中以對鋼板進行水冷的裝置為例進行了說明，但本發(fā)明并不限定于此，本發(fā)明的技術(shù)思想可廣泛地應(yīng)用于鋼板以外的所有金屬板的冷卻，而且還可以應(yīng)用于水冷以外的所有驟冷淬火裝置。