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特許7390350熱的に処理された鋼板を製造するための方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-22
(45)【発行日】2023-12-01
(54)【発明の名称】熱的に処理された鋼板を製造するための方法
(51)【国際特許分類】
   C21D 9/46 20060101AFI20231124BHJP
   C22C 38/00 20060101ALI20231124BHJP
   C21D 9/56 20060101ALI20231124BHJP
   C22C 38/38 20060101ALN20231124BHJP
【FI】
C21D9/46 G
C22C38/00 301S
C22C38/00 301T
C21D9/46 J
C21D9/56 101C
C22C38/38
【請求項の数】 25
(21)【出願番号】P 2021209039
(22)【出願日】2021-12-23
(62)【分割の表示】P 2019554051の分割
【原出願日】2017-12-20
(65)【公開番号】P2022046622
(43)【公開日】2022-03-23
【審査請求日】2022-01-21
(31)【優先権主張番号】PCT/IB2016/001787
(32)【優先日】2016-12-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IB
(73)【特許権者】
【識別番号】515214729
【氏名又は名称】アルセロールミタル
(74)【代理人】
【識別番号】110001173
【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】フレデリック・ボネ
(72)【発明者】
【氏名】ヤニック・ドー
【審査官】河野 一夫
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2010/049600(WO,A1)
【文献】特開平10-158747(JP,A)
【文献】特開平10-036923(JP,A)
【文献】中国特許出願公開第102851474(CN,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C21D 9/46
C22C 38/00
C21D 9/56
C22C 38/38
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
加熱部、均熱部及び冷却システムを含む冷却部を含む熱処理ライン内で、熱経路TPtargetが実施される、フェライト、マルテンサイト、ベイナイト、パーライト、セメンタイト及びオーステナイトの中から選択される0~100%の少なくとも1つの相を含むミクロ組織mtargetを有する熱的に処理された鋼板を製造するための方法であって、
A.
1)
a.mtargetに最も近いミクロ組織mstandardを有する製品並びに少なくとも加熱ステップ、均熱ステップ及び冷却ステップを含むmstandardを得るためのTPstandardを選択するために、mtarget及び化学組成が、事前に定められた所定の複数の相を所定の割合で含むミクロ組織を有する複数の製品のリストと比較され、
b.加熱経路、均熱温度Tsoakingを含む均熱経路、前記冷却システムの冷却能及び冷却温度Tcoolingが、TPstandardに基づいて選択される、選択サブステップ、及び
2)前記冷却能の変化により、新しい冷却経路CPが、ステップA.1.a)において前記選択された製品及びTPstandard、mtargetに達するための前記鋼板の初期ミクロ組織mi、前記加熱経路、Tsoakingを含む前記均熱経路並びにTcoolingに基づいて計算され、TPstandardの前記冷却ステップが、新しい熱経路TPを得るために前記CPを使用して再計算され、各TPがミクロ組織mに対応する、計算サブステップ、
3)mtargetに達するための1個のTPtargetが選択され、TPtargetは、前記計算された熱経路TPの中から選択され、及びmがmtargetに最も近いように選択される、選択ステップ
を含む、準備ステップ、並びに
B.TPtargetが前記鋼板に対して実施される、熱処理ステップ
を含み、
前記ミクロ組織mtargetには、
- 100%のオーステナイト、
- 5~95%のマルテンサイト、4~65%のベイナイト、残部はフェライト、
- 8~30%の残留オーステナイト、固溶体中の0.6~1.5%の炭素、残部はフェライト、マルテンサイト、ベイナイト、パーライト及び/又はセメンタイト、
- 1%~30%のフェライト及び1%~30%のベイナイト、5~25%のオーステナイト、残部はマルテンサイト、
- 5~20%の残留オーステナイト、残部はマルテンサイト、
- フェライト及び残留オーステナイト、
- 残留オーステナイト及び金属間相、
- 80~100%のマルテンサイト及び0~20%の残留オーステナイト
- 100%のマルテンサイト、
- 5~100%のパーライト及び0~95%のフェライト並びに
- 少なくとも75%の等軸フェライト、5~20%のマルテンサイト及び10%以下の量のベイナイト
が含まれ、
テップA.2)において、すべての冷却経路CPが、
【数1】
(式中、Cpe:相の比熱(J・kg-1・K-1)、ρ:鋼の密度(g.m-3)、Ep:前記鋼の厚さ(m)、φ:熱流束(対流及び放射、W)、Hrealeased(J.kg-1)、T:温度(℃)及びt:時間(s)。)のように計算され、
ステップA.2)において、m 及びm target の間の放出される熱エンタルピーHが、
【数2】

(Xは相分率である。)
のように計算される、
方法。
【請求項2】
ステップA.1)において事前に定められた所定の複数の相が、サイズ、形状及び化学組成から選択された少なくとも1つの要素により規定される、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
TPstandardが、予熱ステップをさらに含む、請求項1又は2に記載の方法。
【請求項4】
TPstandardが、溶融めっきステップ、過時効ステップ、焼戻しステップ又は分配ステップをさらに含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記事前に定められた製品タイプが、二相、変態誘起塑性、焼入れ及び分配された鋼、双晶誘起塑性、炭化物を含まないベイナイト、プレスハードニング鋼、TRIPLEX並びに高延性二相DPからなる群から選択される、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
ステップA.2)において、前記冷却システムの冷却能が、最小値から最大値まで変化する、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
ステップA.2)において、前記冷却システムの冷却能が、最大値から最小値まで変化する、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
ステップA.1.b)において、Tsoakingが、600~1000℃の間の範囲から選択される定数である、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
ステップA.1.b)において、Tsoakingが、600℃から1000℃まで変化する、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
ステップA.2)の後に、
c.Tsoakingが、600~1000℃から選択された事前に定められた範囲値内で変化し、及び
d.各Tsoakingの変化に対して、新しい冷却経路CPが、ステップA.1.a)において選択された製品及びTPstandard、mstandardに達するための鋼板の初期ミクロ組織m並びにTcoolingに基づいて計算され、TPstandardの冷却ステップが、新しい熱経路TPを得るために前記CPを使用して再計算され、各TPがミクロ組織mに対応し、
ここで、前記CPは、時間、温度及び冷却率を含む、
さらなる計算サブステップが実施される、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
選択ステップA.3)において、選択されたTPtargetが、Tsoakingの値をさらに含む、請求項10に記載の方法。
【請求項12】
ステップA.3)において、少なくとも2個のCPが、等しいそれらのmを有するとき、選択される選択されたTPtargetが、必要な最小冷却能を有するものである、請求項11に記載の方法。
【請求項13】
ステップA.2)において、mtarget及びm中に存在する相の割合の間の差が±3%である、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
ステップA.2)において、中間冷却経路CPxintに対応する少なくとも1つの中間鋼ミクロ組織mxint及び熱エンタルピーHxintが計算される、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
ステップA.2)において、CPが、すべてのCPxintの合計であり、及びHreleasedが、すべてのHxintの合計である、請求項14に記載の方法。
【請求項16】
前記冷却システムが、少なくとも1個の冷却ジェット、少なくとも1つの冷却噴霧器又は少なくとも両方を含む、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記冷却システムが、少なくとも1個の冷却ジェットを備え、冷却ジェットが、ガス、水性液又はそれらの混合物を噴霧する、請求項16に記載の方法。
【請求項18】
前記ガスが、空気、HN、H、N、Ar、He、水蒸気又はそれらの混合物から選択される、請求項17に記載の方法。
【請求項19】
前記水性液が、水又はナノ流体から選択される、請求項18に記載の方法。
【請求項20】
前記冷却ジェットが、0~350000Nm/hの間のデビットフローを有する空気を噴霧する、請求項19に記載の方法。
【請求項21】
冷却部の後に、溶融浴を含む溶融めっき部が続き、Tcoolingが浴温度である、請求項1~20のいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
前記溶融浴が、アルミニウム系めっき浴又は亜鉛系めっきである、請求項21に記載の方法。
【請求項23】
coolingが焼入れ温度Tである、請求項1~22のいずれか一項に記載の方法。
【請求項24】
coolingが150~800℃の間である、請求項1~23のいずれか一項に記載の方法。
【請求項25】
新しい鋼板が前記熱処理ラインに入るたびに、新しい計算ステップA.2)が、事前に実施された選択ステップA.1)に基づいて自動的に実施される、請求項1~24のいずれか一項に記載の方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱処理ライン内で、ミクロ組織mtargetを有する熱的に処理された鋼板を製造するための方法に関する。本発明は、自動車車両の製造に特に非常に適している。
【背景技術】
【0002】
被覆鋼板又は未被覆鋼板を自動車車両の製造のために使用することが既知である。多数の鋼グレードが、乗り物を製造するために使用される。鋼グレードの選択は、鋼部品の最終用途に依存する。例えば、IF(極低炭素)鋼は、露出部品のために生産され得、TRIP(変態誘起塑性)鋼は、シート及びフロアクロスメンバ又はAピラーのために生産され得、DP(二相)鋼は、リアレール又はルーフクロスメンバのために生産され得る。
【0003】
これらの鋼の生産中、1つの特定の用途向けに期待される機械的性質を有する所望の部品を得るために、極めて重要な処理が鋼に対して実施される。そのような処理は、例えば、金属被覆を付着させる前の連続焼鈍又は焼入れ及び分配処理であり得る。これらの処理では、冷却ステップが重要であるが、その理由は、鋼のミクロ組織及び機械的性質が、実施される冷却処理に主に依存するからである。通常、実施する冷却ステップを含む処理は、既知の処理のリストの中から選択され、この処理は、鋼グレードに応じて選択される。
【0004】
特許出願WO2010/049600は、連続的に移動する鋼帯を熱処理するための設備を使用する方法であって、とりわけ、入口での冶金学的特性及び設備の出口で必要な冶金学的特性に応じて鋼帯の冷却率を選択するステップ;バンドの幾何学的特性を入力するステップ;ライン速度に照らして鋼の経路に沿った出力伝達プロファイルを計算するステップ;冷却部の調整パラメータの所望の値を決定し、前記モニタリング値にしたがって冷却部の冷却装置の出力伝達を調整するステップを含む、方法に関する。
【0005】
しかしながら、この方法は、周知の冷却サイクルの選択及び適用に基づいているだけである。これは、1つの鋼グレード、例えば、TRIP鋼において、各TRIP鋼が、化学組成、ミクロ組織、性質、表面性状などを含むそれ自体の特性を有する場合でも、同じ冷却サイクルが適用されるという非常に大きなリスクがあることを意味する。したがって、この方法は、鋼の実際の特性を考慮していない。この方法は、多数の鋼グレードの個別化されていない冷却を可能にする。
【0006】
その結果、冷却処理は、1つの特定の鋼に適合されておらず、したがって、処理の最後に所望の特性が得られない。さらに、処理後、鋼は、機械的性質のばらつきが大きくなり得る。最後に、広範囲の鋼グレードを製造できる場合でも、冷却された鋼の品質は不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】国際公開第2010/049600号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
したがって、本発明の目的は、熱処理ライン内で、特定の化学的鋼組成及び達すべき特定のミクロ組織mtargetを有する熱的に処理された鋼板を製造するための方法を提供することにより、上述の欠点を解決することである。特に、この目的は、各鋼板に適合させた冷却処理を実施することであり、そのような処理は、期待される性質を有する熱的に処理された鋼板を提供するために可能な限り最短の計算時間で非常に正確に計算され、そのような性質は、可能な限り最小限のばらつきを有する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この目的は、請求項1に記載の方法を提供することにより達成される。本方法はまた、請求項2~35に記載のいずれかの特性を含むことができる。
【0010】
別の目的は、請求項36に記載のコイルを提供することにより達成される。コイルはまた、請求項37又は39に記載の特性を含むことができる。
【0011】
別の目的は、請求項40に記載の熱的処理ラインを提供することにより達成される。
【0012】
最後に、この目的は、請求項41に記載のコンピュータプログラム製品を提供することにより達成される。
【0013】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の発明を実施するための形態から明らかになるであろう。
【0014】
本発明を例示するために、特に以下の図を参照して、非限定的な例の様々な実施形態及び試行を説明する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】本発明による方法の一例を示す図である。
図2】加熱ステップ、均熱ステップ、冷却ステップ及び過時効ステップを含む鋼板の連続焼鈍が実施される一例を示す図である。
図3】本発明による好ましい実施形態を示す図である。
図4】溶融により被覆を付着させる前に連続焼鈍が鋼板に対して実施される本発明による一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下の用語が定義される:
- CC:重量パーセント単位の化学組成、
- mtarget:ミクロ組織の目標値、
- mstandard:選択された製品のミクロ組織、
- Ptarget:機械的性質の目標値、
- m:鋼板の初期ミクロ組織、
- X:重量パーセント単位の相分率、
- T:セルシウス温度(℃)単位の温度、
- t:時間(s)、
- s:秒、
- UTS:最大引張強さ(MPa)、
- YS:降伏応力(MPa)、
- 亜鉛に基づく金属被覆は、50%超の亜鉛を含む金属被覆を意味し、
- アルミニウムに基づく金属被覆は、50%超のアルミニウムを含む金属被覆を意味し、及び
- 加熱経路は、時間、温度及び加熱率を含み、
- 均熱経路は、時間、温度及び均熱率を含み、
- TP、TPstandard及びTPtargetは、時間、熱処理の温度及び冷却率、等温率又は加熱率から選択される少なくとも1つの要素を含み、等温率は一定の温度を有し、
- CP及びCPxintは、時間、温度及び冷却率を含み、及び
- ナノ流体:ナノ粒子を含む流体。
【0017】
「鋼」又は「鋼板」という名称は、部品が、最大2500MPa、より好ましくは最大2000MPaの引張強さを実現するのを可能にする組成を有する鋼板、コイル、プレートを意味する。例えば、引張強さは、500MPa以上、好ましくは1000MPa以上、有利には1500MPa以上である。本発明による方法は任意の種類の鋼に適用できるため、広範囲の化学組成が含まれる。
【0018】
本発明は、加熱部、均熱部及び冷却システムを含む冷却部を含む熱処理ライン内で、熱経路TPtargetが実施される、フェライト、マルテンサイト、ベイナイト、パーライト、セメンタイト及びオーステナイトの中から選択される0~100%の少なくとも1つの相を含むミクロ組織mtargetを有する熱的に処理された鋼板を製造するための方法であって、
A.
1)
a.mtargetに最も近いミクロ組織mstandardを有する製品並びに少なくとも加熱ステップ、均熱ステップ及び冷却ステップを含むmstandardを得るためのTPstandardを選択するために、mtarget及び化学組成が、事前に定められた製品のリストと比較され、そのミクロ組織が、事前に定められた複数の相及び事前に定められた割合の複数の相を含み、
b.加熱経路、均熱温度Tsoakingを含む均熱経路、冷却システムの冷却能及び冷却温度Tcoolingが、TPstandardに基づいて選択される、選択サブステップ、及び
2)冷却能の変化により、新しい冷却経路(複数)CPが、ステップA.1.a)において前記選択された製品及びTPstandard、mtargetに達するための鋼板の初期ミクロ組織mi、加熱経路、Tsoakingを含む均熱経路並びにTcoolingに基づいて計算され、TPstandardの冷却ステップが、新しい熱経路(複数)TPを得るために前記CPを使用して再計算され、各TPが、ある1つのミクロ組織mに対応する、計算サブステップ、
3)mtargetに達するための1個のTPtargetが選択され、TPtargetは、計算された熱経路(複数)TPの中から選択され、及びmがmtargetに最も近いように選択される、選択ステップ
を含む、準備ステップ、及び
B.TPtargetが鋼板に対して実施される、熱処理ステップ
を含む、方法に関する。
【0019】
いかなる理論によっても制限されることは望まないが、本発明による方法が適用されるとき、処理する各鋼板のための個別化された熱経路、特に冷却経路を短い計算時間で得ることが可能であるようである。実際、本発明による方法は、mtarget、特に冷却経路中のすべての相の割合及びm(鋼板に沿ったミクロ組織のばらつきを含む。)を考慮している正確な特定の冷却経路を可能にする。実際、本発明による方法は、計算のために、熱力学的安定相、すなわち、フェライト、オーステナイト、セメンタイト及びパーライト、並びに熱力学的準安定相、すなわち、ベイナイト及びマルテンサイトを考慮している。したがって、可能な限り最小限のばらつきを有する期待される性質を有する鋼板が得られる。好ましくは、TPstandardは、予熱ステップをさらに含む。
【0020】
有利には、TPstandardは、溶融めっきステップ、過時効ステップ、焼戻しステップ又は分配ステップをさらに含む。
【0021】
好ましくは、達すべきミクロ組織mtargetは、
- 100%のオーステナイト、
- 5~95%のマルテンサイト、4~65%のベイナイト、残部はフェライト、
- 8~30%の残留オーステナイト、固溶体中の0.6~1.5%の炭素、残部はフェライト、マルテンサイト、ベイナイト、パーライト及び/又はセメンタイト、
- 1%~30%のフェライト及び1%~30%のベイナイト、5~25%のオーステナイト、残部はマルテンサイト、
- 5~20%の残留オーステナイト、残部はマルテンサイト、
- フェライト及び残留オーステナイト、
- 残留オーステナイト及び金属間相、
- 80~100%のマルテンサイト及び0~20%の残留オーステナイト
- 100%のマルテンサイト、
- 5~100%のパーライト及び0~95%のフェライト並びに
- 少なくとも75%の等軸フェライト、5~20%のマルテンサイト及び10%以下の量のベイナイト
を含む。
【0022】
有利には、選択サブステップA.1)の間に、化学組成及びmtargetが、事前に定められた製品のリストと比較される。事前に定められた製品は、任意の種類の鋼グレードであり得る。例えば、事前に定められた製品は、二相DP、変態誘起塑性(TRIP)、焼入れ及び分配された鋼(Q&P)、双晶誘起塑性(TWIP)、炭化物を含まないベイナイト(CFB)、プレスハードニング鋼(PHS)、TRIPLEX、DUPLEX及び高延性二相(DP HD)を含む。
【0023】
化学組成は各鋼板に依存する。例えば、DP鋼の化学組成は以下を含み得る:
0.05<C<0.3%、
0.5≦Mn<3.0%、
S≦0.008%、
P≦0.080%、
N≦0.1%、
Si≦1.0%、
鉄及び成長の結果生じる不可避不純物で構成される組成物の残部。
【0024】
各事前に定められた製品は、事前に定められた複数の相及び事前に定められた割合の複数の相を含むミクロ組織を含む。好ましくは、ステップA.1)において事前に定められた相は、サイズ、形状及び化学組成から選択された少なくとも1つの要素により規定される。したがって、mstandardは、事前に定められた割合の相に加えて、事前に定められた相を含む。有利には、mi、m、mtargetは、サイズ、形状及び化学組成から選択された少なくとも1つの要素により規定された相を含む。
【0025】
本発明によれば、mtargetに最も近いミクロ組織mstandardを有する事前に定められた製品が、mstandardに達するためのTPstandardと共に選択される。mstandardは、mtargetと同じ相を含む。好ましくは、mstandardはまた、mtargetと同じ相割合を含む。
【0026】
図1は、処理する鋼板が、重量で以下のCCを有する本発明による一例を示す:0.2%のC、1.7%のMn、1.2%のSi及び0.04%のAl。mtargetは、15%の残留オーステナイト、40%のベイナイト及び45%のフェライト、オーステナイト相中の固溶体中の1.2%からの炭素を含む。本発明によれば、CC及びmtargetが、製品1~4の中から選択された事前に定められた製品のリストと比較される。CC及びmtargetは製品3又は4に対応し、そのような製品はTRIP鋼である。
【0027】
製品3は、重量で以下のCCを有する:0.25%のC、2.2%のMn、1.5%のSi及び0.04%のAl。TPに対応するmは、12%の残留オーステナイト、68%のフェライト及び20%のベイナイト、オーステナイト相中の固溶体中の1.3%からの炭素を含む。
【0028】
製品4は、重量で以下のCCを有する:0.19%のC、1.8%のMn、1.2%のSi及び0.04%のAl。TPに対応するmは、12%の残留オーステナイト及び45%のベイナイト及び43%のフェライト、オーステナイト相中の固溶体中の1.1%からの炭素を含む。
【0029】
製品4は、mtargetに最も近いミクロ組織mを有し、その理由は、製品4が、mtargetと同じ相を同じ割合で有するからである。図1に示す通り、2つの事前に定められた製品は、同じ化学組成CC及び異なるミクロ組織を有することができる。実際、製品及び製品1’はいずれもDP600鋼(600MPaのUTSを有する二相)である。1つの違いは、製品がミクロ組織mを有し、製品1’が異なるミクロ組織m1’を有することである。他の違いは、製品が360MPaのYSを有し、製品1’が420MPaのYSを有することである。したがって、1つの鋼グレードに対して異なる妥協UTS/YSを有する鋼板を得ることが可能である。
【0030】
次いで、冷却システムの冷却能、加熱経路、均熱温度Tsoakingを含む均熱経路及び達すべき冷却温度Tcoolingが、TPstandardに基づいて選択される。
【0031】
計算サブステップA.2)の間に、冷却能の変化により、新しい冷却経路CPが、ステップA.1.a)において選択された製品及びTPstandard、mtargetに達するためのm、加熱経路、Tsoakingを含む均熱経路並びにTcoolingに基づいて計算され、TPstandardの冷却ステップが、新しい熱経路TPを得るために前記CPを使用して再計算され、各TPがミクロ組織mに対応する。CPの計算は、熱的挙動が考慮されるだけの従来の方法と比較したとき、鋼板の熱的挙動及び冶金学的挙動を考慮している。図1の例では、mがmtargetに最も近いため、製品4が選択され、m及びTPはそれぞれmstandard及びTPstandardである。
【0032】
図2は、加熱ステップ、均熱ステップ、冷却ステップ及び過時効ステップを含む鋼板の連続焼鈍を示す。多数のCPが、新しい熱経路TP、したがって1個のTPtargetを得るよう計算される。
【0033】
好ましくは、ステップA.2)において、冷却システムの冷却能は、最小値から最大値まで変化する。冷却能は、冷却流体の流量、冷却流体の温度、冷却流体の性質及び熱交換係数により決定することができて、流体は気体又は液体である。
【0034】
別の好ましい実施形態において、冷却システムの冷却能は、最大値から最小値まで変化する。
【0035】
例えば、冷却システムは、少なくとも1個の冷却ジェット、少なくとも1つの冷却噴霧器又は少なくとも両方を含む。好ましくは、冷却システムは、少なくとも1個の冷却ジェットを備え、冷却ジェットは、ガス、水性液又はそれらの混合物である流体を噴霧する。例えば、ガスは、空気、HN、H、N、Ar、He、水蒸気又はそれらの混合物から選択される。例えば、水性液は、水又はナノ流体から選択される。
【0036】
好ましくは、冷却ジェットは、0~350000Nm/hの間の流量を有するガスを噴霧する。冷却部内に存在する冷却ジェットの数は、熱処理ラインに依存し、1から25個まで、好ましくは1から20個まで、有利には1から15個まで変化し得、より好ましくは1~5個の間で変化し得る。流量は、冷却ジェットの数に依存する。例えば、1個の冷却ジェットの流量は、0~50000Nm/hの間、好ましくは0~40000Nm/hの間、より好ましくは0~20000Nm/hの間である。
【0037】
冷却部が冷却ジェットを備えるとき、冷却能の変化は流量に基づく。例えば、1個の冷却ジェットの場合、0Nm/hは、0%の冷却能に対応し、40000Nm/hは、100%の冷却能に対応する。
【0038】
したがって、例えば、1個の冷却ジェットの冷却能は、0Nm/h、すなわち0%から40000Nm/h、すなわち100%まで変化する。冷却能の最小値及び最大値は、0~100%の範囲内で選択される任意の値であり得る。例えば、最小値は、0%、10%、15%又は25%のものである。例えば、最大値は、80%、85%、90%又は100%のものである。
【0039】
冷却部が、少なくとも2個の冷却ジェットを備えるとき、冷却能は、各冷却ジェットにおいて同じでも、異なっていてもよい。これは、各冷却ジェットが互いに独立して構成され得ることを意味する。例えば、冷却部が11個の冷却ジェットを備えるとき、最初の3個の冷却ジェットの冷却能は100%の冷却能であり得、次の4個の冷却能は45%の冷却能であり得、最後の4個の冷却能は0%の冷却能であり得る。
【0040】
例えば、冷却能の変化の増加は、5~50%の間、好ましくは5~40%の間、より好ましくは5~30%の間、有利には5~20%の間である。冷却能の増加は、例えば、10%、15%又は25%の増加である。
【0041】
冷却部が、少なくとも2個の冷却ジェットを備えるとき、冷却能の増加は、各冷却ジェットにおいて同じでも、異なっていてもよい。例えば、ステップA.2)において、冷却能の増加は、すべての冷却ジェットにおいて5%の増加であり得る。別の実施形態において、冷却能の増加は、最初の3個のジェットにおいて5%、次の4個において20%、最後の4個において15%の増加であり得る。好ましくは、冷却能の増加は、各冷却ジェットにおいて異なり、例えば、第1のジェットにおいて5%、第2のジェットにおいて20%、第3のジェットにおいて0%、第4のジェットにおいて10%、第5のジェットにおいて0%、第6のジェットの35%などである。
【0042】
好ましい実施形態において、冷却システムは、相変態に応じて互いに独立して構成される。例えば、冷却システムが11個の冷却ジェットを備えるとき、最初の3個の冷却ジェットの冷却能は、変態のために構成され得、次の4個の冷却能は、オーステナイトからパーライトへの変態のために構成され得、最後の4個の冷却能は、オーステナイトからベイナイトへの変態のために構成され得る。別の実施形態において、冷却能の増加は、各冷却ジェットにおいて異なり得る。
【0043】
好ましくは、ステップA.1.b)において、Tsoakingは、600~1000℃の間の範囲から選択される定数である。例えば、Tsoakingは、鋼板に応じて700℃、800℃又は900℃であり得る。
【0044】
別の好ましい実施形態において、Tsoakingは、600℃から1000℃まで変化する。例えば、Tsoakingは、鋼板に応じて650から750℃まで、又は800から900℃まで変化し得る。
【0045】
有利には、Tsoakingが変化するとき、ステップA.2)の後に、
c.Tsoakingが、600~1000℃から選択された事前に定められた範囲値内で変化し、及び
d.Tsoakingの各変化に対して、新しい冷却経路(複数)CPが、ステップA.1.a)において選択された製品及びTPstandard、mstandardに達するための鋼板の初期ミクロ組織m並びにTcoolingに基づいて計算され、TPstandardの冷却ステップが、新しい熱経路(複数)TPを得るために前記CPを使用して再計算され、各TPがミクロ組織mに対応する
さらなる計算サブステップが実施される。
【0046】
実際、本発明による方法により、Tsoakingの変化は、CPの計算のために考慮される。したがって、各均熱温度について、多数の新しい冷却経路CPが計算される。
【0047】
好ましくは、少なくとも10個のCPが計算され、より好ましくは少なくとも50個、有利には少なくとも100個、より好ましくは少なくとも1000個のCPが計算される。例えば、計算されたCPの数は、2~10000個の間、好ましくは100~10000個の間、より好ましくは1000~10000個の間である。
【0048】
ステップA.3)において、mtargetに達するための1個のTPtargetが選択され、TPtargetは、計算されたTPの中から選択され、及びmがmtargetに最も近いように選択される。好ましくは、mtarget及びm中に存在する相の割合の間の差は±3%である。
【0049】
好ましくは、少なくとも2個のTPが、等しいそれらのmを有するとき、選択されたTPtargetは、必要な最小冷却能を有するものである。
【0050】
有利には、Tsoakingが変化するとき、選択されたTPtargetは、mtargetに達するためのTsoakingの値をさらに含み、TPtargetは、TPから選択される。
【0051】
有利には、ステップA.2)において、m及びmtargetの間の放出される熱エンタルピーHが、
【0052】
【数1】
(Xは相分率である。)
のように計算される。
【0053】
いかなる理論によっても制限されることは望まないが、Hは、相変態が実施されるときにすべての熱経路に沿って放出されるエネルギーを表す。いくつかの相変態は発熱性であり、いくつかの相変態は吸熱性であると考えられる。例えば、加熱経路中のフェライトからオーステナイトへの変態は吸熱性である一方、冷却経路中のオーステナイトからパーライトへの変態は発熱性である。
【0054】
好ましい実施形態において、ステップA.2)において、すべての熱サイクルCPが、
【0055】
【数2】
(式中、Cpe:相の比熱(J・kg-1・K-1)、ρ:鋼の密度(g.m-3)、Ep:鋼の厚さ(m)、φ:熱流束(対流及び放射、W)、Hrealeased(J.kg-1)、T:温度(℃)及びt:時間(s)。)のように計算される。
【0056】
好ましくは、ステップA.2)において、中間熱経路CPxintに対応する少なくとも1つの中間鋼ミクロ組織mxint及び熱エンタルピーHxintが計算される。この場合、CPの計算は、多数のCPxintの計算によって得られる。したがって、好ましくは、CPは、すべてのCPxintの合計であり、Hreleasedは、すべてのHxintの合計である。この好ましい実施形態において、CPxintは、定期的に計算される。例えば、CPxintは、0.5秒毎、好ましくは0.1秒以下毎に計算される。
【0057】
図3は、ステップA.2)において、CPxint1及びCPxint2にそれぞれ対応するmint1及びmint2並びにHxint1及びHxint2が計算される好ましい実施形態を示す。すべての熱経路中のHreleasedが、CPを計算するために決定される。本実施形態において、多数の、すなわち、2個を超えるCPxint、mxint及びHxintが、CPを得るために計算され得る(図示せず)。
【0058】
好ましい実施形態において、ステップA.1)の前に、降伏応力YS、最大引張強さUTS、伸び、穴拡げ性、成形性の中から選択される少なくとも1つの目標機械的性質Ptargetが選択される。本実施形態において、好ましくは、mtargetは、Ptargetに基づいて計算される。
【0059】
いかなる理論によっても制限されることは望まないが、鋼板の特性は、鋼生産中に適用される工程パラメータにより規定されると考えられる。したがって、有利には、ステップA.2)において、熱処理ラインに入る前に鋼板が経る工程パラメータが、CPを計算するために考慮される。例えば、工程パラメータは、冷間圧延圧下率、巻取温度、ランアウトテーブル冷却経路、冷却温度及びコイル冷却率の中から選択される少なくとも1つの要素を含む。
【0060】
別の実施形態において、熱処理ライン内で鋼板が経る処理ラインの工程パラメータが、CPを計算するために考慮される。例えば、工程パラメータは、ライン速度、達すべき特定の熱鋼板温度、加熱部の加熱能、加熱温度及び均熱温度、冷却部の冷却能、冷却温度、過時効温度の中から選択される少なくとも1つの要素を含む。
【0061】
好ましくは、冷却部の後に、溶融浴を含む溶融めっき部が続くとき、Tcoolingは浴温度である。好ましくは、浴は、アルミニウムに基づいているか、又は亜鉛に基づいている。
【0062】
好ましい実施形態において、アルミニウムに基づく浴は、15%未満のSi、5.0%未満のFe、任意選択的に0.1~8.0%のMg、任意選択的に0.1~30.0%のZnを含み、残部はAlである。
【0063】
別の好ましい実施形態において、亜鉛に基づく浴は、0.01~8.0%のAl、任意選択的に0.2~8.0%のMgを含み、残部はZnである。
【0064】
溶融浴はまた、供給鋼塊からの、又は溶融浴内の鋼板の通過による不可避不純物及び残留元素を含み得る。例えば、任意選択的な不純物は、Sr、Sb、Pb、Ti、Ca、Mn、Sn、La、Ce、Cr、Zr又はBiから選択され、余分な各元素の重量含有率は、0.3重量%未満である。供給鋼塊からの、又は溶融浴内の鋼板の通過による残留元素は、含有量が最大5.0重量%、好ましくは3.0重量%の鉄であり得る。
【0065】
別の好ましい実施形態において、Tcoolingは焼入れ温度Tqである。実際、Q&P鋼板については、焼入れ及び分配処理の重要な点はTである。
【0066】
好ましくは、Tcoolingは150~800℃の間である。
【0067】
有利には、新しい鋼板が熱処理ラインに入るたびに、新しい計算ステップA.2)が、事前に実施された選択ステップA.1)に基づいて自動的に実施される。実際、各鋼の実際の特性はしばしば異なるため、本発明による方法は、同じ鋼グレードが熱処理ラインに入る場合でも、冷却経路を各鋼板に適合させる。新しい鋼板を検出することができて、鋼板の新しい特性が測定され、事前に予備選択される。
【0068】
例えば、センサは、2つのコイル間の溶接を検出する。図4は、溶融により被覆を付着させる前に連続焼鈍が鋼板に対して実施される本発明による一例を示す。本発明による方法により、mtargetに近いミクロ組織を有する事前に定められた製品の選択後(図示せず)、CPが、m、選択された製品及びmtargetに基づいて計算される。この例において、mxint1~mxint3にそれぞれ対応する中間熱経路CPxint1~CPxint3及びHxint1~Hxint3が計算される。Hrealeasedが、CP、したがってTPを得るために決定される。この図では、TPtargetが示されている。
【0069】
本発明による方法により、TPtargetが鋼板に対して実施される、熱処理ステップ。
【0070】
したがって、DP、TRIP、Q&P、TWIP、CFB、PHS、TRIPLEX、DUPLEX、DP HDを含む前記事前に定められた製品タイプを含む鋼板でできたコイルが得られ、そのようなコイルは、コイルに沿った任意の2点間で25MPa以下、好ましくは15MPa以下、より好ましくは9MPa以下の機械的性質の標準偏差を有する。実際、いかなる理論によっても制限されることは望まないが、計算ステップA.2)を含む方法は、コイルに沿った鋼板のミクロ組織のばらつきを考慮していると考えられる。したがって、ステップにおいて鋼板に対して適用されるTPtargetは、ミクロ組織並びに機械的性質の均質化を可能にする。好ましくは、機械的性質は、YS、UTS又は伸びから選択される。低い標準偏差の値は、TPtargetの精度に起因する。
【0071】
好ましくは、コイルは、亜鉛に基づく、又はアルミニウムに基づく金属被覆によって覆われている。
【0072】
好ましくは、工業的生産において、同じラインで生産されたDP、TRIP、Q&P、TWIP、CFB、PHS、TRIPLEX、DUPLEX、DP HDを含む前記事前に定められた製品タイプを含む鋼板でできた2つのコイル間の連続的に測定された機械的性質の標準偏差は、25MPa以下、好ましくは15MPa以下、より好ましくは9MPa以下である。
【0073】
本発明による方法の実施のための熱的処理ラインが、TPtargetを実施するために使用される。例えば、熱的処理ラインは連続焼鈍炉である。
【0074】
少なくとも冶金学的モジュール、熱的モジュール及び最適化モジュールを含むコンピュータプログラム製品が、TPtargetを決定するために互いに協働し、そのようなモジュールは、コンピュータにより実施されたとき本発明による方法を実施するソフトウェア命令を含む。
【0075】
冶金学的モジュールは、ミクロ組織(準安定相:ベイナイト及びマルテンサイト並びに安定相:フェライト、オーステナイト、セメンタイト及びパーライトを含むm、mtarget)、より正確には全処理にわたる相の割合を予測し、相変態の速度を予測する。
【0076】
熱的モジュールは、熱処理に使用される設備、例えば、連続焼鈍炉である設備、バンドの幾何学的特性、冷却能、加熱能又は等温能を含む工程パラメータ、相変態が実施されるときにすべての熱経路に沿って放出又は消費される熱エンタルピーHに応じて鋼板温度を予測する。
【0077】
最適化モジュールは、冶金学的モジュール及び熱的モジュールを使用する本発明による方法にしたがって、mtargetに達するための最良の熱経路、すなわちTPtargetを決定する。
【0078】
ここで本発明を、情報のためだけに実施された試行において説明する。それらの試行は限定的ではない。
【実施例
【0079】
この実施例では、以下の化学組成を有するDP780GIを選択した:
【0080】
【表1】
【0081】
1mmの厚さを得るために、冷間圧延の圧下率は50%であった。
【0082】
達すべきmtargetは、以下のPtarget:500MPaのYS及び780MPaのUTSに対応する13%のマルテンサイト、45%のフェライト及び42%のベイナイトを含む。亜鉛浴による溶融めっきを実施するために、460℃の冷却温度Tcoolingにも達しなければならない。Zn浴内の良好な被覆性を保証するために、この温度に+/-2℃の精度で達しなければならない。
【0083】
最初に、mtargetに最も近いミクロ組織mstandardを有する選択された製品を得るために、鋼板を、事前に定められた製品のリストと比較した。選択された製品も、以下の化学組成を有するDP780GIであった:
【0084】
【表2】
【0085】
DP780GIのミクロ組織、すなわちmstandardは、10%のマルテンサイト、50%のフェライト及び40%のベイナイトを含む。対応する熱経路TPstandardは以下の通りである:
- 鋼板が、周囲温度から680℃まで35秒間加熱される、予熱ステップ、
- 鋼板が、680℃から780℃まで38秒間加熱される、加熱ステップ、
- 鋼板が、780℃の均熱温度Tsoakingで22秒間加熱される、均熱ステップ、
- 鋼板が、以下の通りHNを噴霧する11個の冷却ジェットで冷却される、冷却ステップ:
【0086】
【表3】
- 460℃の亜鉛浴内での溶融めっき、
- 300℃で24.6s間のトップロールまでの鋼板の冷却及び
- 周囲温度での鋼板の冷却。次いで、多数の冷却経路CPを、選択された製品DP780GI及びTPstandard、mtargetに達するためのDP780のm、加熱経路、Tsoakingを含む均熱経路並びにTcoolingに基づいて計算した。
【0087】
新しい熱経路TPを得るために、前記CPを使用してTPstandardの冷却ステップを再計算した。TPの計算後、mtargetに達するための1個のTPtargetを選択し、TPtargetを、TPから選択し、及びmがmtargetに最も近いように選択した。TPtargetは以下の通りである:
- 鋼板が、周囲温度から680℃まで35秒間加熱される、予熱ステップ、
- 鋼板が、680℃から780℃まで38s間加熱される、加熱ステップ、
- 鋼板が、780℃の均熱温度Tsoakingで22秒間加熱される、均熱ステップ、
- 以下を含む、冷却ステップCP
【0088】
【表4】
- 460℃の亜鉛浴内での溶融めっき、
- 300℃で24.6s間のトップロールまでの鋼板の冷却及び
- 周囲温度までの鋼板の冷却。
【0089】
表1は、鋼板に対するTPstandard及びTPtargetにより得られた性質を示す:
【0090】
【表5】
【0091】
本発明による方法により、熱経路TPtargetが各鋼板に適合されているため、所望の期待される性質を有する鋼板を得ることが可能である。一方、従来の熱経路TPstandardを適用することにより、期待される性質は得られない。
図1
図2
図3
図4