JP2000273577A - 伸びフランジ加工性と材質安定性に優れた高張力熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
伸びフランジ加工性と材質安定性に優れた高張力熱延鋼板およびその製造方法Info
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Abstract
高張力熱延鋼板およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 重量%で、0.03≦C≦0.08
%、Si≦0.05%、P≦0.02%、S≦0.00
5%、0.01≦Al≦0.05%、N≦0.008
%、0.02≦Ti≦0.12%を含有し、さらにMn
を0.45≦Mn≦1.0かつ1.67[Ti]+0.3
≦Mn≦1.67[Ti]+0.9の範囲で含有する熱延
鋼板のフェライト粒を20μm以下とし、フェライト体
積率を90%以上にすること。
Description
自動車などの構造部材および配電盤などの電気機器への
使用に適した高張力熱延鋼板および製造方法に関し、よ
り詳細には、伸びフランジ性に優れた引張強さ390M
pa〜780Mpa級の高張力熱延鋼板および製造方法
に関する。
材形状の多様化、輸送機材の部品形状の複雑化に伴い、
高張力熱延鋼板の成形性への要求は日増しに強くなって
いる。従来、高張力熱延鋼板加工様式としては、張り出
しや曲げが多かったが、最近の部材形状の複雑化より以
前にもまして伸びフランジ成形性が重要視されるように
なってきた。そのため、伸びフランジ成形の良好な鋼と
して低温変態相により強化した高張力熱延鋼板が開発さ
れたが、溶接などの熱サイクルよって強度の低下が生じ
てしまう。
影響部の強度の低下の少ない析出強化型高張力熱延鋼板
が注目され始めている。通常、析出強化型熱延鋼板は強
度を出すため、Cやその他の成分元素添加量が多く、パ
ーライトのような硬質相が多量に鋼に存在し、それが伸
びフランジ成型時のクラックの起点になり、伸びフラン
ジ性は必ずしも良くはない。
模擬した冷間圧延後のクラックの起点になるA系介在物
の形状を制御し伸びフランジ性を向上させる技術が特開
昭61−23743号公報に提案されている。しかし、
この公報では冷間圧延材のA系介在物の起点を評価して
おり、通常の加工では圧延のような大変形を受けないこ
とから、A系介在物の形態制御のみによる伸びフランジ
性の改良には限界がある。
平6―20035号公報および特開平7−11382号
公報には、ベイナイトを微細分散させることで伸びフラ
ンジ性の良好な高張力熱延鋼板を得る方法が開示されて
いるが、ベイナイトを利用していることから溶接の熱影
響部の軟質化が問題となる。
特開昭50−133920号公報および特開昭50−2
4116号公報には、圧延条件を規定して結晶粒を微細
化し、伸びフランジ性を改良する方法が開示されている
が、これは、6mmtから8mmtの圧延率のとれない
厚物を対象としたものであり、6mmt以下の鋼板には
適用の効果はない。
報には加熱炉の操業条件を短時間均熱に規定してTiC
固溶量を調整し細粒化を通じて加工性を向上させる方法
が開示されているが、200mm以上の厚いスラブの均
熱時間を30分以下とすることはスラブの内部と外周の
析出物固溶量の不均一を招き、コイル内の材質安定は望
めない。
報には、低炭素Ti添加高張力熱延鋼板の直送圧延時の
圧延開始温度と時間を規定することで、析出物の析出形
態を制御し加工性を向上させる技術が開示されている
が、スラブの長手方向前後での保持時間が異なるため、
コイルエンド性が生じるとともに、圧延材先頭温度が1
100℃以上に保持されるように圧延材先頭部を30分
間加熱保持するには膨大なエネルギーが必要になるの
で、直送圧延のメリットが得られず、現実的な技術とは
いえない。
も、材質安定性を保持しつつ、伸びフランジ性の優れた
鋼板を現実的に得ることはできていない。
鑑みてなされたものであって、伸びフランジ性が良好で
材質ばらつきも小さい高張力熱延鋼板およびその製造方
法を提供することを目的とする。
Ti添加高張力熱延鋼板において伸びフランジ性を良好
にすることができる組成範囲と組織との組み合わせにつ
いて鋭意研究を重ねた結果、従来のC、Mnを単に低減
すれば伸びフランジ性が向上するという知見とは異なる
以下の知見を得た。
変化し、Ti量の関数として表した所定範囲のMn量で
伸びフランジ性が急激に良好になること、およびその組
成において、フェライト粒径を制御することで、伸びフ
ランジ性および強度のバランスに優れた高張力熱延鋼板
を得ることができることを見出した。
まず、C=0.07%、Si=0.01%、P=0.0
10%、S=0.003%、Al=0.045%、N=
0.0030%、Ti=0.06%でMn量を変化させ
た鋼を溶製し熱延板を作製した。熱延条件は、仕上温度
840℃、巻取温度600℃とした。得られた熱延板の
フェライト粒径は5〜10μmであった。熱延板の板厚
を両面研削により1.6mmtに統一し、10mmφの
穴を打ち抜き穴拡げ試験を行った。その結果を図1に示
す。図1に示すようにMn量が約0.45%〜1.0%
で伸びフランジ性が良好になる。このように、Mn量が
ある特定の範囲の場合に伸びフランジ性が良好になるこ
とが確認された。なお、この伸びフランジ性が良好にな
るMn量は、後述するようにTi量によって変化する。
に伸びフランジ性が良好になる理由については未だ明確
になってはいないが、以下のように考えられる。Mnは
Ar 3変態点を変化させる元素であり、Mn量の異なる
鋼を同じ条件で熱間圧延しても、γ→α変態の温度が異
なるため、Mn量によって圧延後の固溶Ti量が異な
り、これによって実質的に微細TiC量が変化するため
と考えられる。
量ではMn量の増加とともに熱間圧延中TiCの溶解度
が大きくなり、熱延中から析出するTiCのサイズも大
きくなるため鋼の伸びが改善され、伸びフランジ性が向
上する。一方、点Bを超えて過剰なMnを添加するとT
iCが粗大になりクラックの起点となるため、伸びフラ
ンジ性が低下する。さらに、低炭素鋼をベースとするこ
とで、従来の0.1%鋼のようなパーライトの多量析出
を抑え、材質のばらつきを低減することができる。
%、P=0.010%、S=0.003%、Al=0.
045%、N=0.0030%で、TiとMn量を変化
させた鋼を溶製し熱延板を作製した。熱延条件は、仕上
温度840℃、巻取温度600℃とした。得られた熱延
板のフェライト粒径は5〜10μmであった。熱延板の
板厚を両面研削により1.6mmtに統一し、10mm
φの穴を打ち抜き穴拡げ試験を行った。その結果を図2
に示す。図2はMn、Ti量と伸びフランジ性の関係を
示す。図2に示すように伸びフランジ性を良好にするた
めに必要なMn量の範囲が存在し、伸びフランジの良好
な範囲がTi量の増加に従って高Mn側にシフトしてい
ることがわかる。したがって、MnをTiの関数として
規定する必要がある。
合には、析出物をすべて固溶した状態で圧延できること
から、強度確保には有利である。しかし、この場合、析
出物の析出駆動力が大きくなり、仕上圧延後段における
未再結晶圧延において析出物が多く析出を開始すること
から、従来の仕上温度のみを考慮した圧延では材質は均
一化しない。これは、仕上温度を確保するために、通
常、圧延速度を上昇させる方法が採用されており、その
結果、未再結晶圧延の析出物の析出開始点が仕上圧延機
後段側にずれ、未再結晶圧延時の圧延率が変化してしま
うからである。
圧延に入る前、すなわち仕上圧延入り側または仕上圧延
前段のスタンド間において圧延材を加熱することで圧延
速度の増速を最小限に押さえ、未再結晶時の圧延率を一
定にすることにより、長手方向の材質の変化を低減する
ことができることを見出した。
であり、第1に、重量%で、0.03≦C≦0.08
%、Si≦0.05%、P≦0.02%、S≦0.00
5%、0.01≦Al≦0.05%、N≦0.008
%、0.02≦Ti≦0.12%を含有し、さらにMn
を0.45≦Mn≦1.0かつ1.67[Ti]+0.3
≦Mn≦1.67[Ti]+0.9の範囲で含有し、フェ
ライト粒径が20μm以下で、フェライト体積率が90
%以上であることを特徴とする伸びフランジ加工性と材
質安定性に優れた高張力熱延鋼板を提供するものであ
る。
C≦0.08%、Si≦0.05%、P≦0.02%、
S≦0.005%、0.01≦Al≦0.05%、N≦
0.008%、0.02≦Ti≦0.12%を含有し、
さらにMnを0.45≦Mn≦1.0かつ1.67[T
i]+0.3≦Mn≦1.67[Ti]+0.9の範囲で
含有する鋼を熱間圧延する際に、粗圧延後仕上圧延前、
または6列以上の仕上圧延機列間で圧延材を加熱し、4
段入り側温度の変動を±30℃以下に制御し、仕上温度
をAr3変態点以上、860℃以下とし、巻取温度を6
20℃以下とすることを特徴とする伸びフランジ加工性
と材質安定性に優れた高張力熱延鋼板方法を提供するも
のである。
C≦0.08%、Si≦0.05%、P≦0.02%、
S≦0.005%、0.01≦Al≦0.05%、N≦
0.008%、0.02≦Ti≦0.12%を含有し、
さらにMnを0.45≦Mn≦1.0かつ1.67[T
i]+0.3≦Mn≦1.67[Ti]+0.9の範囲で
含有する鋼を鋳造後冷却することなくそのまま熱間圧延
を行う直送圧延により熱間圧延する際に、粗圧延後仕上
圧延前、または6列以上の仕上圧延機列間で圧延材を加
熱し、仕上圧延機の4段入り側温度の変動を±30℃以
下に制御し、仕上温度をAr3変態点以上、860℃以
下とし、巻取温度を620℃以下とすることを特徴とす
る伸びフランジ加工性と材質安定性に優れた高張力熱延
鋼板方法を提供する。
明する。まず、本発明の下地鋼板について述べる。本発
明の下地鋼板は、重量%で、0.03≦C≦0.08
%、Si≦0.05%、P≦0.02、S≦0.005
%、0.01≦Al≦0.05%、N≦0.008%、
0.02≦Ti≦0.12%、0.45≦Mn≦1.0
かつ1.67[Ti]+0.3≦Mn≦1.67[Ti]+
0.9であり、フェライト粒径は≦20μm、フェライ
ト体積率≧90%であり、その限定理由は以下のとおり
である。
あり、鋼中では微細TiCとして固定される。含有量が
0.3%未満では強度が十分でない。また、0.08%
以上ではパーライトが多量に発生し、伸びフランジ性を
劣化させる。したがって、C量を0.03%以上0.0
8%以下とする。
と赤スケールを生成し表面品質を低下させる。したがっ
て、Si量の上限を0.05%とする。
7[Ti]+0.3≦Mn≦1.67[Ti]+0.9 本発明において、Mnは極めて重要な働きをする。Mn
はTiC固溶量を変化させ、伸びフランジ性が良好にす
るのに必要なTiCの析出を促進させる。伸びフランジ
性が良好になるMn量はTi量で変化するので、上述し
た図2に示す実験結果に基づいて、0.45≦Mn≦
1.0かつ1.67[Ti]+0.3≦Mn≦1.67
[Ti]+0.9とする。
がって、P量の上限を0.02%とする。
量にSが添加されるとMnSが析出するようになり、伸
びフランジ性が低下する。したがって、S量の上限を
0.005%とする。
ければならない。一方、0.05%を越えてAlが添加
されるとAl2O3が微細分散し鋼の過剰な硬質化をも
たらし、伸びフランジ性が低下する。したがって、Al
量を0.01〜0.05%とする。
i添加量が多くなるとともに、粗大なTiNが伸びフラ
ンジ性を低下させる。したがって、N量の上限を0.0
08%とする。
な元素である。Ti量が0.02%未満ではTiC量が
十分析出しないために強度を確保することができないと
ともにパーライトが生成し伸びフランジ性を劣化させ
る。一方、Tiが多すぎると、鋼の過剰な硬質化を招
き、局所的な伸びが劣化し、伸びフランジ性が劣化す
る。したがって、Ti量を0.02〜0.12%とす
る。
a、B、Cu、Mo、Cr、Niなどの元素が合計0.
1%まで不純物として含まれても特性に問題はない。
が大きいと打ち抜き加工時にバリが発生し、そのバリが
伸びフランジ成形時にクラックの起点となりクラックが
生じてしまう。したがって、フェライト粒径の上限を2
0μmとする。
体積率の増加を意味する。フェライト体積率が90%を
下回るとパーライト量が多くなり、伸びフランジ成形時
にクラックの起点となることから伸びフランジ加工性が
低下する。したがって、フェライト体積率の下限を90
%とする。
いては、上記組成の鋼を熱間圧延する際に、粗圧延後仕
上圧延前、または6列以上の仕上圧延機列間で圧延材を
加熱し、仕上圧延機の4段入り側温度の変動を±30℃
以下に制御し、仕上温度をAr3変態点以上、860℃
以下とし、巻取温度を620℃以下とする。以下、これ
らの限定理由について説明する。
上の仕上圧延機列間で圧延材を加熱し、仕上圧延機の4
段入り側温度の変動を±30℃以下に制御 TiCは未再結晶圧延が行われるオーステナイト低温域
で析出を開始する。この場合に、従来の仕上温度のみを
考慮した製造では仕上温度を確保するために圧延中に圧
延速度を増速させるので、未再結晶圧延開始点は仕上圧
延機の後段側にずれ、未再結晶圧延の圧下率が長手方向
で変化してしまう。そこで、本発明では、粗圧延後の粗
バーまたは仕上圧延中の圧延材を加熱し、仕上圧延機4
段入り側温度を±30℃以内に制御することで未再結晶
圧延時の圧延率を一定とし、圧延中のTiC析出量を一
定とすることにより、長手方向の材質安定性を実現す
る。なお、圧延材の加熱方法は特に限定されず、加熱手
段も誘導加熱、ガス加熱、通電加熱などいずれを用いて
もよいが、加熱温度の調整が容易である誘導加熱が望ま
しい。
0℃以下 仕上温度がAr3変態点を下回ると粗大TiCが析出
し、強度、延性ともに大幅に劣化する。したがって、仕
上温度の下限をAr3変態点とする。また、860℃を
超えるとオーステナイトが再結晶し、フェライト粒径が
粗大化してしまい、強度不足となる。したがって、仕上
温度の上限を860℃とする。
化してしまい、強度不足を起こすとともに、スケールは
がれが発生し易くなる。したがって、巻取温度の上限を
620℃とする。
造後冷却することなくそのまま熱間圧延する直送圧延を
採用することができ、直送圧延により熱間圧延する際に
も、上述した熱延条件を適用する。直送圧延は、スラブ
を鋳造後冷却することなくそのまま圧延を開始するもの
であり、析出物をすべて固溶した状態で圧延できること
から、添加成分を有効に使用することができる。そのた
め、従来のスラブ再加熱法よりもさらに優れた材質を得
ることができる。
も電気炉でもよく、原料にスクラップを用いていも何ら
問題はない。本発明の鋼板は黒皮ままでも、酸洗材でも
その特性に差異はない。また、調質圧延についても通常
行われるものであれば特に規定されない。さらに、酸洗
後もしくは黒皮ままで溶融亜鉛メッキをしても問題はな
いし、化成処理についても特に問題はない。さらにま
た、本発明では、上述したように適宜の設備により圧延
材を加熱するが、その加熱設備を、粗圧延後、粗バーを
接合して行う連続圧延において圧延材の温度不足、温度
変動を抑えるのに用いてもよい。
較例と比較しながら以下に説明する。 (実施例1)表1に示す鋼を溶製し、仕上温度を840
℃、巻取温度を600℃で熱間圧延を行った。得られた
熱延板の板厚を両面研削により1.6mmtに調整した
後に、引張試験と穴拡げ試験を行った。その結果を表1
に示す。
〜No.5は従来例のNo.13よりいずれも穴拡げ率
が大きく、伸びフランジ性が良好であった。また、N
o.6〜No.12はMn量を変化させた場合の例であ
るが、Mn量が多くなるにつれてTSが上昇するにもか
かわらず、穴拡げ率が良好となるMn量の範囲が存在し
ており、本発明の範囲内で伸びフランジ性が良好となる
ことがわかる(本発明の範囲内のNo.8〜No.1
1)。
好な伸びフランジ性を有していることが確認された。
温度を850℃、巻取温度を560℃で熱間圧延を行っ
た。この熱間圧延の際に、一部のものは仕上圧延機入り
側に設置した誘導加熱装置を用いて仕上げスタンド入り
側の温度を一定(1000℃±30℃)として圧延を行
い、他の一部のものは従来通りに加熱なしで圧延を行っ
た。この場合の仕上げ温度、巻取温度は両者ほぼ一定で
ある。また、仕上げ圧延機入り側温度を一定としたもの
は4列目のスタンドの温度も入り側温度と同様に一定
(±30℃)となっていた。この際に、両者の長手方向
の最先端20mと最終端20mから各々サンプルを採取
し、引張試験と穴拡げ試験を行った。
側温度を一定とした圧延鋼板(No.14、16、1
8、20および22)と従来の圧延鋼板(No.15、
17、19、21および23)とについて、両最先端部
20mのTS、ELおよび穴拡げ率を測定し、さらに、
先端部と後端部との特性値の差を求めた。その結果を表
2に示す。
16と17、18と19、20と21、22と23とを
各々比較すると、加熱装置を用いて仕上圧延入り側温度
を一定としたもの(No.14、16、18、20およ
び22)は、従来通りのもの(No.15、17、1
9、21および23)より先端部と後端部との特性差は
極めて小さく、材質の均一化が図れていることがわか
る。また、Mn量がほぼ同じ鋼のNo.14およびN
o.20とNo.16およびNo.22とを各々比べる
と、直送圧延時に仕上げ入り側温度を一定とした鋼(N
o.20とNo.22)は、従来通りの炉加熱材(N
o.14とNo.16)より先端部と後端部との材質差
が小さく、材質安定性に優れていることがわる。
ことにより、材質安定性に優れた鋼板が得られることが
確認された。
びフランジ性が良好で材質ばらつきも小さい高張力熱延
鋼板およびその製造方法を提供することができ、工業上
有効な効果がもたらされる。本発明の鋼板は建材、輸送
機器、自動車、電気機器用に限らず、産業機器、ほうろ
う用等の伸びフランジ性が要求される用途に供すること
ができる。
性の関係を示す図。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%で、0.03≦C≦0.08%、
Si≦0.05%、P≦0.02%、S≦0.005
%、0.01≦Al≦0.05%、N≦0.008%、
0.02≦Ti≦0.12%を含有し、さらにMnを
0.45≦Mn≦1.0かつ1.67[Ti]+0.3≦
Mn≦1.67[Ti]+0.9の範囲で含有し、フェラ
イト粒径が20μm以下で、フェライト体積率が90%
以上であることを特徴とする伸びフランジ加工性と材質
安定性に優れた高張力熱延鋼板。 - 【請求項2】 重量%で、0.03≦C≦0.08%、
Si≦0.05%、P≦0.02%、S≦0.005
%、0.01≦Al≦0.05%、N≦0.008%、
0.02≦Ti≦0.12%を含有し、さらにMnを
0.45≦Mn≦1.0かつ1.67[Ti]+0.3≦
Mn≦1.67[Ti]+0.9の範囲で含有する鋼を熱
間圧延する際に、粗圧延後仕上圧延前、または6列以上
の仕上圧延機列間で圧延材を加熱し、仕上圧延機の4段
入り側温度の変動を±30℃以下に制御し、仕上温度を
Ar3変態点以上、860℃以下とし、巻取温度を62
0℃以下とすることを特徴とする伸びフランジ加工性と
材質安定性に優れた高張力熱延鋼板の製造方法。 - 【請求項3】 重量%で、0.03≦C≦0.08%、
Si≦0.05%、P≦0.02%、S≦0.005
%、0.01≦Al≦0.05%、N≦0.008%、
0.02≦Ti≦0.12%を含有し、さらにMnを
0.45≦Mn≦1.0かつ1.67[Ti]+0.3≦
Mn≦1.67[Ti]+0.9の範囲で含有する鋼を鋳
造後冷却することなくそのまま熱間圧延を行う直送圧延
により熱間圧延する際に、粗圧延後仕上圧延前、または
6列以上の仕上圧延機列間で圧延材を加熱し、仕上圧延
機の4段入り側温度の変動を±30℃以下に制御し、仕
上温度をAr3変態点以上、860℃以下とし、巻取温
度を620℃以下とすることを特徴とする伸びフランジ
加工性と材質安定性に優れた高張力熱延鋼板の製造方
法。
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