JP2009524743A

JP2009524743A - 冷間圧延鋼板の特徴を備えた熱延二相鋼板

Info

Publication number: JP2009524743A
Application number: JP2008551964A
Authority: JP
Inventors: アルヴェーディ、ジョヴァンニ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2009-07-02
Also published as: BRPI0621259A2; CA2636652A1; CN101336307A; AU2006336818A1; US20100252149A1; WO2007086088A1

Abstract

本発明による厚さ１．０ｍｍの熱延二相鋼板は、従来採用されてきた冷間圧延二相鋼の代用として同様の機械的性能を備え、特に自動車製造産業においてコールドプレスや切断片を製造するために使用可能である。組成分析をすると前記熱延鋼板は包晶鋼に、炭素を０．０６〜０．１５質量％含んで多量のクロムやリンは追加されておらず、全長に渡って幾何学的断面が一定で特に厚さ公差が冷間圧延鋼板と同様の数値で、平行度は０．０５ｍｍ未満、鋼板中央部と側端部との差であるクラウン値は０．０７ｍｍ未満で、更に全構造の８０％超がＡＳＴＭ１１２規格のグレード１０よりも優れた微結晶粒度である。

Description

本発明は、冷間圧延二相鋼板の特徴と同様の特徴を備えた熱延二相鋼板に関する。

二相型（フェライトとマルテンサイト）の低炭素鋼板は、特に自動車製造産業用に１．０ｍｍより厚く設計される場合に、冷間圧延で製造することで厳格な公差を要求するプレス加工や切断加工片を製造可能な平面性や変形性と同様に独特の幾何学的、金属学的特徴を備えることは公知である。

特許文献１（ＥＰ００１９１９３）、特許文献２（ＥＰ００７２８６７）、特許文献３（ＵＳ４７９０８８９）、特許文献４（ＵＳ４５６１９１０）などに開示される方法のような熱延によって得られる二相鋼板は、特に低温加工性に関して冷間圧延による二相鋼板と同様の品質を備えていないこともまた公知である。

特に自動車産業で構成部材の形成に使用する場合、この製品の基本的特徴は、低温形成の容易さに加えて、近年自動車産業で開発された衝突試験でも衝撃を吸収するような優れた機械抵抗である。このような鋼は主にフェライト及び僅かな量のマルテンサイト又はベーナイトで形成される微細構造、つまり鋼を７００〜８００℃の高温（intercritic temperature）から急速冷却することにより得られる高い硬度の構造でなければならないことがわかった。炭素を含んだ残留オーステナイトがマルテンサイト若しくはベーナイトへと変化することによりとても硬いが脆性のある針状構造の粒子ができる。このような構造によって、より軟質のフェライト基に組み込まれるとマルテンサイトの場合２０％以下、ベーナイトの場合３０％以下のかなり低比率で存在して複雑な形状のものであっても低温成形することが可能となる。

この種の鋼はクロムやリンを多量に含有することもまた公知である。特にクロムは鋼の硬化度を高め炭化物の生成を促進し、リンはフェライトを硬くして降伏点を上げる。両方共引張強度を高めるという効果がある。

上述した通り、このような製品は一般的には冷間圧延した後続いて焼鈍しした鋼板からできるが、所望の二相構造となるのは焼鈍後の冷却工程の間でありその間に上記特徴が得られる。しかし、この種の工程は冷間圧延とその後の焼鈍しによって所要コストや時間の面で大きな負担が増える。よって、このような技術分野において従来の冷間圧延鋼板と同様の機械的特徴を備えた二相の熱延鋼板を得る必要性が着々と高まりつつあるように感じられる。
ＥＰ００１９１９３ＥＰ００７２８６７ＵＳ４７９０８８９ＵＳ４５６１９１０

よって本発明の目的は、現在までに公知となっている冷間圧延二相鋼板ではなく、冷間圧延二相鋼板と同じ特徴を備えて問題なく代用できる、特にコールドプレスや切断片の製造に適した上記種類の鋼板を提供することである。

本発明の他の目的はクロムやリンを多量に含有しなくても、これらが多量に存在する鋼に特有の上記品質を備える鋼板を提供することである。

本発明による鋼板は、好ましくは図１に概略図を示した本出願人名義のＥＰ０４１５９８７に開示されている薄型スラブのインライン設備で製造され、請求項１に記載したように炭素の含有量が０．０６〜０．１５％、マンガンが１．０〜２．０％と化学成分が従来によるこの種の鋼板の化学成分よりも乏しく、多量のクロムやリンの追加が不要であることと、冷間圧延鋼板と同様厚さ公差が少なく全長に渡って一定の幾何学断面形状であることを特徴としている。（本発明は、フェライトとマルテンサイト若しくはフェライトとベーナイトで構成され、成形可能な機械的特徴と弾性による回復力が極めて低いことが要求されるコールドプレスや切断加工に適した厚さ１．０ｍｍ以上の熱延低炭素二相鋼板であって、多量の（important）クロムやリンを含まない包晶鋼からなり、鋼板中央部と側端部との差であるクラウン値が０．０７ｍｍ未満であり、全長に渡って幾何学的断面が一定で８．００ｍｍまでの厚さに対しては公差が±０．０６〜０．１２ｍｍであり、平行度は０．０５ｍｍ未満で、全構造の８０％超の比率でＡＳＴＭＥ１１２規格のグレード１０より優れた粒度を備える均質的な微粒子構造であり、焼鈍しやその下流の冷間圧延工程を経ることなく熱間圧延によって上記の範囲の公差や、幾何学的特徴、金属学的特徴を得られることを特徴とする。
即ち、本発明は、破断歪率は２０％を超えるのがよく、又Ｃ０．０６〜０．１５質量％、Ｍｎ１．０〜２．０質量％、Ｓｉ≦０．８０質量％、Ｐ≦０．０１０質量％、Ｓ≦０．００５質量％、Ｃｒ＜０．３０質量％、Ｎｉ≦０．３０質量％、Ｍｏ≦０．０３質量％、Ａｌ０．０３０〜０．０５０質量％の組成物を備え、更に連続溶湯投入工程の下流に第１の溶湯断面減少工程、粗圧延、誘導加熱炉での加熱とその後に内部マンドレルによる炉内での温度保持、仕上圧延、そしてコンパクトな冷却、最終的なリールへの巻きつけ工程を備えるインライン型薄型スラブ製造設備により形成するのがよい。）

本発明による二相鋼板の更なる目的、利点、特徴を図面を参照にした以下の詳細な説明により明らかにする。

上記した通り、本発明の低合金鋼板は図１に概略的に示した薄型スラブ用の設備で製造することが必ずしも限定されることはないが好ましい。ここでは、ＥＰ０４１５９８７の主題である設備を特に参照することにする。作業工程として、溶湯投入ステップの下流にａ）溶湯断面減少工程、ｂ）連続投入直後の粗圧延、ｃ）誘導加熱炉での加熱、ｄ）内部マンドレルによる炉内での温度保持、ｅ）仕上圧延、ｆ）コンパクトな冷却、ｇ）リールへの巻きつけがある。実際に本設備のような特有の稼動条件によって完成品が特に薄く均質的な構造となり結果としてその化学的‐物理的性質が良好になる。

請求項１に記載するように本製品、つまり（フェライトとマルテンサイト若しくはフェライトとベーナイトで形成される）二相構造の熱延低炭素鋼板は基本的には、１．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下の厚さでその公差は±０．０６ｍｍ〜±０．１２ｍｍであり、平行度０．０５ｍｍ未満、粒子の粒度はＡＳＴＭＥ１１２規格のグレード１０よりも高い構造であることを特徴としている。

以下の表には１．５〜８ｍｍの間の様々な厚さに対応する標準公差を、通常の熱延コイル、冷間圧延鋼板（標準公差と厳格公差を区別した）、本発明の二相鋼板に関する公差それぞれについて示したものである。一番右の欄には中央部で測定した厚さと鋼板の側端部で測定した厚さの差であるクラウン値（凸面差分）も示しておいた。

本発明による熱延鋼板で検知された公差は平均すると従来の熱延鋼板における公差の２分の１未満となるだけでなく、同じ厚さの冷間圧延鋼板の厳格公差よりも更に小さな値となることが容易に分かる。

更に図３を参照すると、統計学的に多量の鋼板を使用し様々な位置で平均的に検査をした結果粒子の８０％超がＡＳＴＭＥ１１２規格のグレード１０よりも小さい面積で優れた粒度であることが、本発明による鋼板構造の微結晶分析によってわかった。

これらの特徴や破断歪が２０％を超えることによって、本発明の熱延鋼板が特に細かいせん断加工やパンチによる孔の形成や複雑な形状の冷間刻印に適したものとなる。特に本発明の鋼板によると鋼板厚さが３．０ｍｍ以下の時は厚さの３倍以下、３．１ｍｍ以上の時は厚さの５倍以下の曲げ半径で直角や１８０°に曲げても最大応力の範囲で不具合が起きることがなく、材質の優れた可塑性を確保できることが証明された。これらの結果となるのは粒子が全方向に均一的に発達する多角形型の微粒子構造によりフェライト粒子から鉄炭化物が完全に分離されるためであることは明らかである。このような構造により成形時に材質が弾性力により元の形状に戻ることがなく、極めて厳格な公差を満たすことができる。

同じ厚さの冷間圧延鋼板と比較して成形能力の実験を行った。図２に結果に見られるようにこれらの実験では２つの異なる鋼板に関する成形限界図の線が重なることもあり、本発明の鋼板は冷間圧延鋼板の代用として使用可能であることが確認できる。図２にグラフ化された成形能力の実験は室温で鋼板の厚さは１．０ｍｍ、型の径は１００ｍｍ、型抜きスピードは１ｍｍ／秒で行った。

よって、微結晶構造の均質性や粒度はこの種の鋼板で示される特有の変形性に寄与するものであると考えられる。

最後に本発明による鋼板の組成分析の標準例は、Ｃ０．０６〜０．１５質量％、Ｍｎ１．０〜２．０質量％、Ｓｉ≦０．８０質量％、Ｐ≦０．０１０質量％、Ｓ≦０．００５質量％、Ｃｒ＜０．３０質量％、Ｎｉ≦０．３０質量％、Ｍｏ≦０．０３質量％、Ａｌ０．０３０〜０．０５０質量％であると報告されている。尚、公知の二相鋼と違ってクロムやリンを多量に含有しておらず、低炭素分とマンガン分を除いては結合組織ではないことに留意する。

本発明において、同じ品質を維持しながら多量のクロムやリン成分を追加する必要性なく上記した比率に抑えることができるのは、スラブ、プレ鋼板、圧延鋼板の温度を炭化クロムが沈殿しリンが固容体から分離する臨界温度よりも決して低くしないからである。

本発明による鋼板の製造に特に適した薄型スラブの鋳造インライン圧延設備を概略的に示した図である。特にコールドプレスに関する本発明による二相鋼板の機械的特徴を、同じ厚さの冷間圧延鋼板と比較して示したグラフである。特定サイズの粒子の存在を多数の鋼板コイルで統計的に検知した度数分布グラフ図である。

Claims

フェライトとマルテンサイト若しくはフェライトとベーナイトで構成され、成形可能な機械的特徴と弾性による回復力が極めて低いことが要求されるコールドプレスや切断加工に適した厚さ１．０ｍｍ以上の熱延低炭素二相鋼板であって、多量の（important）クロムやリンを含まない包晶鋼からなり、鋼板中央部と側端部との差であるクラウン値が０．０７ｍｍ未満であり、
全長に渡って幾何学的断面が一定で８．００ｍｍまでの厚さに対しては公差が±０．０６〜０．１２ｍｍであり、平行度は０．０５ｍｍ未満で、全構造の８０％超の比率でＡＳＴＭＥ１１２規格のグレード１０より優れた粒度を備える均質的な微粒子構造であり、焼鈍しやその下流の冷間圧延工程を経ることなく熱間圧延によって上記の範囲の公差や、幾何学的特徴、金属学的特徴を得られたことを特徴とする熱延低炭素二相鋼板。
破断歪率は２０％を超えることを特徴とする請求項１記載の二相鋼板。
Ｃ０．０６〜０．１５質量％、Ｍｎ１．０〜２．０質量％、Ｓｉ≦０．８０質量％、Ｐ≦０．０１０質量％、Ｓ≦０．００５質量％、Ｃｒ＜０．３０質量％、Ｎｉ≦０．３０質量％、Ｍｏ≦０．０３質量％、Ａｌ０．０３０〜０．０５０質量％の組成物を備えることを特徴とする請求項１記載の二相鋼板。
連続溶湯投入工程の下流に第１の溶湯断面減少工程、粗圧延、誘導加熱炉での加熱とその後に内部マンドレルによる炉内での温度保持、仕上圧延、そしてコンパクトな冷却、最終的なリールへの巻きつけ工程を備えるインライン型薄型スラブ製造設備により形成することを特徴とする請求項１記載の二相鋼板。