JP2000084603A - 残留オーステナイトを含有する厚物高張力熱延鋼帯の製造方法 - Google Patents

残留オーステナイトを含有する厚物高張力熱延鋼帯の製造方法

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JP2000084603A
JP2000084603A JP10257017A JP25701798A JP2000084603A JP 2000084603 A JP2000084603 A JP 2000084603A JP 10257017 A JP10257017 A JP 10257017A JP 25701798 A JP25701798 A JP 25701798A JP 2000084603 A JP2000084603 A JP 2000084603A
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rolled steel
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English (en)
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Katsuhisa Yamauchi
克久 山内
Kunikazu Tomita
邦和 冨田
Masashi Hori
雅司 堀
Akimasa Kido
章雅 木戸
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼帯内で材質変動の小さい残留オーステナイ
トを含有する厚物高張力熱延鋼帯の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 wt%で、C:0.05〜0.3、Si:0.5〜2.5、M
n:0.5〜2.5、P:0.07以下、S:0.01以下、solAl:0.00
5〜2、N:0.008以下を含む鋼の粗バーまたは薄スラブを
製造する工程と、粗バーまたは薄スラブを加熱すること
により、150〜600mpmの圧延速度で、鋼帯内の仕上温度
をAr3変態点〜( Ar3変態点+50℃)の温度範囲に納めて
仕上圧延する工程と、仕上圧延後の鋼帯を15℃/s以上の
冷却速度で600〜780℃の温度範囲に冷却し、この温度範
囲で5.5秒以上中間保持する工程と、中間保持後の鋼帯
を15℃/s以上の冷却速度で冷却し、350〜520℃の温度範
囲に巻取る工程とを有してなる残留オーステナイトを含
有する厚物高張力熱延鋼帯の製造方法など。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加工性に優れた残
留オーステナイトを含有する高張力熱延鋼帯、特に、板
厚が3.2mmを超える残留オーステナイトを含有する
厚物高張力熱延鋼帯の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の構造部材には、燃費向上のため
の軽量化と安全性を同時に満足させるために、加工性に
優れた高張力熱延鋼板が求められている。中でも、厳し
い加工性が要求される部材には、強度と延性のバランス
に優れ、かつ伸びフランジ性が良好であることが必要と
されている。
【0003】従来、このような要求を満足させる手段と
して、フェライト+ベイナイト、フェライト+マルテン
サイト、フェライト+ベイナイト+マルテンサイトなどの
複合組織に残留オーステナイトを含有させ、変形時にお
ける残留オーステナイトのTRIP現象を利用して鋼板
の延性を高める方法が提案されている。例えば、特開昭
63−4017号公報および特開昭64−79345号
公報では、成分組成、熱間圧延の圧下率、仕上圧延温
度、ランナウト冷却条件および巻取温度を規定すること
により、残留オーステナイトを含有し残部がフェライト
とベイナイトからなる高張力熱延鋼板を製造する方法が
開示されている。これらの方法では、成分組成を調整
し、所定の仕上温度を確保した上で、仕上圧延後の冷却
過程においてフェライトやベイナイト生成温度範囲に十
分な時間中間保持し、フェライトまたはベイナイト生成
の進行にともなうオーステナイト中へのC濃化を促進し
てオーステナイトの安定性が図られている。
【0004】しかし、得られる残留オーステナイト量は
鋼帯の温度履歴により大きく変動するため、鋼帯内の材
質変動が大きくなり、歩留りの大きな低下を招く。特
に、板厚が3.2mmを超える残留オーステナイトを含
有する厚物高張力熱延鋼板の場合は、板厚が3.2mm
以下の薄物に比べて成形時の付加応力や変形量が大きい
ため、こうした材質変動が成形精度を著しく悪化させ
る。
【0005】そのため、鋼帯内の仕上温度、冷却過程に
おける中間保持条件(温度と時間)、巻取温度の変動を
極力小さくする必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、中間保
持条件や巻取温度の変動を小さくするために仕上圧延速
度を一定にすると、鋼帯後端部では圧延中に温度が低下
して仕上温度の変動を小さくできず、また仕上温度の変
動を小さくするために加速圧延すると、残留オーステナ
イト量を決定する中間保持条件や巻取温度の変動を小さ
くできないため、鋼帯内で材質変動の小さい残留オース
テナイトを含有する高張力熱延鋼帯が得られないのが実
情である。特に、板厚が3.2mmを超える鋼板の場合
は、鋼板内部まで均一に冷却することが難しいため低圧
延速度で圧延せざるを得ず、これらの条件をコントロー
ルして、鋼帯内の材質変動を小さくすることが難しい。
【0007】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、鋼帯内で材質変動の小さい残留オース
テナイトを含有する厚物高張力熱延鋼帯の製造方法を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題は、wt%で、
C:0.05〜0.3%、Si:0.5〜2.5%、M
n:0.5〜2.5%、P:0.07%以下、S:0.
01%以下、sol.Al:0.005〜2%、N:
0.008%以下を含む鋼の粗バーまたは薄スラブを製
造する工程と、粗バーまたは薄スラブを加熱することに
より、150〜600mpmの圧延速度で、鋼帯内の仕
上温度をAr3変態点〜(Ar3変態点+50℃)の温度
範囲に納めて仕上圧延する工程と、前記仕上圧延後の鋼
帯を15℃/s以上の冷却速度で600〜780℃の温
度範囲に冷却し、この温度範囲で5.5秒以上中間保持
する工程と、前記中間保持後の鋼帯を15℃/s以上の
冷却速度で冷却し、350〜520℃の温度範囲に巻取
る工程と、を有してなる残留オーステナイトを含有する
厚物高張力熱延鋼帯の製造方法により解決される。
【0009】以下に、成分組成および製造条件の限定理
由について説明する。 C:Cは強度を上昇させる元素であるとともに、オース
テナイトの安定性を高める作用を有している。しかし、
0.05wt%未満では加工性を向上させるのに十分な
残留オーステナイトが得られない。一方、0.3wt%
を超えると溶接性が劣化するため実用に供することが困
難になる。従って、Cは0.05〜0.3wt%とす
る。
【0010】Si:Siは強度を上昇させるとともに、
冷却過程においてフェライトの生成を促進してオーステ
ナイト中へのCの濃化を助ける。また、巻取り時にオー
ステナイトからのセメンタイトの析出を遅らせる作用を
有するため、残留オーステナイトを確保する上で有効な
元素である。しかし、0.5wt%未満では加工性を向
上させるのに十分な残留オーステナイトが得られない。
一方、2.5wt%を超えると赤スケール発生による表
面性状の劣化や溶接性の劣化が著しい。従って、Siは
0.5〜2.5wt%とする。
【0011】Mn:Mnはオーステナイトの安定性を高
める作用を有している。しかし、0.5wt%未満では
十分な残留オーステナイトが得られず延性を確保できな
い。一方、2.5wt%を超えると偏析による層状組織
が形成されやすくなり、それにともない伸びフランジ性
が低下する。従って、Mnは0.5〜2.5wt%とす
る。
【0012】P:Pはフェライト中に固溶して鋼板の強
度を高める作用があり、また、Si添加によって生じる
赤スケールを抑制する作用を有する。しかし、0.07
wt%を超えて過剰に添加すると偏析により伸びフラン
ジ性が低下する。従って、Pは0.07wt%以下とす
る。
【0013】S:SはMn等と結合して介在物を形成
し、延性や伸びフランジ性を低下させるため、極力低減
する必要がある。0.01wt%を超えると材質の劣化
が著しいため少なくとも0.01wt%以下にする必要
があるが、0.005wt%以下とすることがより望ま
しい。
【0014】sol.Al:sol.AlはSiと同様
に脱酸元素として使用される他、冷却過程においてフェ
ライトの生成を促進してオーステナイト中へのCの濃化
を助け、また巻取り時にオーステナイトからのセメンタ
イトの析出を遅らせる作用を有するため、残留オーステ
ナイトを確保する上でも有効な元素である。十分な脱酸
効果を得るためには0.005wt%以上が必要であ
る。一方、2wt%を超えるとAr3変態点が上昇する
ため仕上温度を高くする必要があり、これにともないス
ケール損失の増加や表面性状の劣化が生じる。従って、
sol.Alは0.0005〜2wt%とする。
【0015】N:Nが0.008wt%を超えると延性
が著しく低下するため、0.008wt%以下とする。
【0016】前記以外の元素については、本発明を妨げ
ない範囲ないであれば含有されても問題ない。例えば、
伸びフランジ性改善のためにCa:0.1wt%以下、
Mg:0.1wt%以下、REM:0.1wt%以下、
焼入性改善などのためにCr:1.5wt%以下、N
i:1.5wt%以下、W:1wt%以下、Mo:1w
t%以下添加できる。また、析出強化や溶接部のHAZ
軟化防止などを目的としてNb:0.2wt%以下、T
i:0.2wt%以下、B:0.01wt%以下、V:
0.2wt%以下、Zr:0.1wt%以下添加しても
良く、耐食性向上などを目的としてSn:0.1wt%
以下、Cu:0.5wt%以下添加できる。
【0017】なお、前記成分組成を有する鋼を溶製する
方法としては、転炉法、電気炉法、あるいは両者を組み
合わせた方法などがあるが何れの方法を用いてもよい。
【0018】次に熱延条件の限定理由を説明する。Ar
3変態点より低いフェライト+オーステナイト2相混合
領域で仕上圧延すると、層状組織が形成され均一な組織
が得られず伸びフランジ性や延性が低下する。また、
(Ar3変態点+50℃)を超える温度範囲で仕上圧延
すると加工歪みの回復とオーステナイト粒が粗大化によ
りフェライトやベイナイトの核生成サイトが少なくなる
ため均一な組織が得られず伸びフランジ性や延性が低下
する。従って、仕上温度をAr3変態点〜(Ar3変態点
+50℃)の温度範囲に納めれば鋼帯内の材質変動を小
さくできるが、そのためには仕上圧延前の粗バーや薄ス
ラグを加熱し、600mpm以下の圧延速度で仕上圧延
する必要がある。また、このような圧延速度にすると圧
延後の冷却過程における中間保持条件や巻取温度の変動
も小さくできるとともに、鋼板内部まで均一冷却できて
巻取後の復熱による変動も小さくできるので鋼帯内の材
質変動を確実に小さくできる。ただし、生産性を著しく
阻害しないように圧延速度は150mpm以上にする必
要がある。
【0019】仕上圧延後の冷却速度は、15℃/s未満
であるとパーライトが生成したり、オーステナイト粒の
粗大化によりフェライトやベイナイトの核生成サイトが
少なくなって均一な組織が得られず伸びフランジ性や延
性が低下するので、15℃/s以上にする必要がある。
【0020】また、中間保持条件は、600〜780℃
の温度範囲外あるいは5.5秒未満保持で行うと、フェ
ライトの生成を促進しオーステナイト中へのC等のオー
ステナイト安定化元素の濃化を十分に図ることができ
ず、十分な残留オーステナイトが得られないので、60
0〜780℃の温度範囲で5.5秒以上保持する必要が
ある。
【0021】さらに、中間保持後の冷却速度を15℃/
s未満にしたり、巻取温度を520℃を超える温度にす
るとパーライトへの変態が進むため、また巻取温度を3
50℃未満にするとマルテンサイトへの変態が進むた
め、いずれも十分な残留オーステナイトが得られないの
で、中間保持後の冷却速度は15℃/s以上に、巻取温
度は350〜520℃の温度範囲にする必要がある。
【0022】鋼帯内の仕上温度をAr3変態点〜(Ar3
変態点+30℃)の温度範囲に納めて仕上圧延すると、
さらに鋼帯内の材質変動を小さくできる。
【0023】仕上圧延を150〜400mpmの圧延速
度で行えば、生産性を損なうことなく仕上温度、中間保
持条件、巻取温度の変動をさらに小さくできるので、さ
らに鋼帯内の材質変動を小さくできる。
【0024】仕上圧延前の粗バーや薄スラブの加熱は、
粗バーや薄スラブをコイルボックスなどに一旦巻取って
から加熱する方法もあるが、粗バーまたは薄スラブを搬
送しながらその幅方向全体を加熱できる装置を用いた方
が生産性を損なうことなく材質の均一化が達成できる。
なお、コイルボックスに巻かれた粗バーや薄スラブに対
しても本発明は適用可能であるが、その場合は巻き戻し
後に加熱するのが効果的である。
【0025】粗バーや薄スラブの加熱装置として誘導加
熱コイルを用いれば、迅速な加熱が可能になるため生産
性を向上できる。
【0026】本発明の製造方法においては、粗バーまた
は薄スラブの製造方法は特に限定されず、連続鋳造法、
造塊法、分塊圧延方法、あるいはこれらを組み合わせた
方法などを適用できる。また、粗バーを製造するに際し
て粗圧延前に行うスラブの再加熱は、スケール欠陥の発
生防止や仕上圧延前のオーステナイト粒の微細化を図る
ために1250℃以下の温度で行うのが好ましい。
【0027】
【実施例】表1に示す成分を有する鋼a〜dを溶製し、
連続鋳造により厚さ約250mmのスラブを製造し、1
200℃に加熱後、粗圧延機により厚さ約35mmの粗
バーを製造した。そして、この粗バーについて表2、表
3に示す条件で加熱→仕上圧延→中間保持→巻取りを順
次行い、板幅800mm、板厚3.4〜8.0mm、強
度レベル590〜780MPa級の残留オーステナイト
を含有する高張力熱延鋼帯No.1〜16を作製した。
なお、粗バーの加熱には誘導加熱コイルを使用し、この
コイル中に粗バーを通過させながら加熱する方法を用い
たが、鋼帯の巾方向端部での温度低下を防ぐためエッジ
ヒーターも併用した。
【0028】そして、作製した鋼帯No.1〜16の長
手方向の先端部(T)、中央部(M)、後端部(B)の
幅中央部より試験片を採取して引張試験、穴拡げ試験、
残留オーステナイト量測定を行った。引張試験はJIS
5号試験片を用い降伏応力、引張強度、伸びを測定し、
穴拡げ試験は打抜き穴径10mmΦで穴拡がり率を測定
し、そのばらつきを評価した。残留オーステナイト量
は、X線により板厚1/4位置でのオーステナイト体積
率を測定して求めた。
【0029】結果を表2、表3に示す。表2、表3のΔ
TS、ΔELは、T、M、Bにおける引張強度と伸びの
最大値と最小値の差を表しており、材質変動の指標とし
た。
【0030】本発明例である鋼帯No.3、4、7、
8、11、12、15、16では、いずれもΔTSが5
0MPa以下となり、長手方向にわたって材質変動の小
さい鋼帯が得られる。特に、仕上温度をAr3点〜(A
3点+30℃)の範囲または仕上圧延速度を150〜
400mpmの範囲にすると、ΔTSが30MPa以下
かつΔELが5%以下となり、材質変動のより小さい鋼
帯が得られる。
【0031】一方、従来例である鋼帯No.1、5、
9、13では、仕上温度の変動が大きいためΔTS、Δ
ELが大きくなり、長手方向にわたる材質変動が大き
い。また、加速圧延を行った鋼帯No.2、6、10、1
4では、仕上温度の変動をより小さくできたが、中間保
持時間や巻取温度の長手方向における変動が大きく、材
質変動を小さくできない。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
【表3】
【0035】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、鋼帯内で材質変動の小さい残留オーステナイ
トを含有する厚物高張力熱延鋼帯の製造方法を提供でき
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 雅司 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 木戸 章雅 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 4K032 AA01 AA04 AA05 AA16 AA21 AA27 AA29 AA31 AA32 BA01 CB02 CC03 CD03 CE01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 wt%で、C:0.05〜0.3%、S
    i:0.5〜2.5%、Mn:0.5〜2.5%、P:
    0.07%以下、S:0.01%以下、sol.Al:
    0.005〜2%、N:0.008%以下を含む鋼の粗
    バーまたは薄スラブを製造する工程と、前記粗バーまた
    は薄スラブを加熱することにより、150〜600mp
    mの圧延速度で、鋼帯内の仕上温度をAr3変態点〜
    (Ar3変態点+50℃)の温度範囲に納めて仕上圧延
    する工程と、前記仕上圧延後の鋼帯を15℃/s以上の
    冷却速度で600〜780℃の温度範囲に冷却し、この
    温度範囲で5.5秒以上中間保持する工程と、前記中間
    保持後の鋼帯を15℃/s以上の冷却速度で冷却し、3
    50〜520℃の温度範囲に巻取る工程と、を有してな
    る残留オーステナイトを含有する厚物高張力熱延鋼帯の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 鋼帯内の仕上温度をAr3変態点〜(A
    3変態点+30℃)の温度範囲に納めて仕上圧延する
    請求項1に記載の残留オーステナイトを含有する厚物高
    張力熱延鋼帯の製造方法。
  3. 【請求項3】 仕上圧延を150〜400mpmの圧延
    速度で行う請求項1または請求項2に記載の残留オース
    テナイトを含有する厚物高張力熱延鋼帯の製造方法。
  4. 【請求項4】 粗バーまたは薄スラブの加熱を、粗バー
    または薄スラブを搬送しながらその幅方向全体を加熱で
    きる装置により行う請求項1から請求項3のいずれか1
    項に記載の残留オーステナイトを含有する厚物高張力熱
    延鋼帯の製造方法。
  5. 【請求項5】 粗バーまたは薄スラブの加熱を誘導加熱
    コイルを用いて行う請求項1から請求項4のいずれか1
    項に記載の残留オーステナイトを含有する厚物高張力熱
    延鋼帯の製造方法。
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