JP2013176802A - 鋼板の調質圧延方法及び超高張力鋼板 - Google Patents

Abstract

【課題】０．２％以上の伸張率及び７０ｍ／ｍｉｎ以上の圧延速度で、引張強度１１８０ＭＰａクラス以上、降伏強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板に対し調質圧延を施すこと。
【解決手段】本発明の発明者らは、ワークロール３の表面平均粗さを１０．０μｍ以上とすることによって、引張強度１１８０ＭＰａクラス以上、降伏強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板に対して、既設の調質圧延機で対応可能な圧延負荷の範囲内で、０．２％以上の伸張率及び７０ｍ／ｍｉｎ以上の圧延速度で調質圧延できることを知見した。これにより、本発明に係る鋼板の調質圧延方法は、表面平均粗さが１０．０μｍを超えるワークロールを用いて、伸張率０．２％以上及び圧延速度７０ｍ／ｍｉｎ以上の条件で、引張強度１１８０ＭＰａ以上、且つ、降伏強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板に対し調質圧延を施すことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板の調質圧延方法及びこの調質圧延方法を利用して製造された超高張力鋼板に関する。

鋼板は、スラグ等の鋼素材に熱間圧延及び冷間圧延を施すことによって製造される。冷間圧延は、ワークロールを用いて鋼板を大きく圧下して圧延する工程であり、冷間圧延後には必要に応じて調質圧延が施される。調質圧延は、調質圧延機によって例えば圧下率１％以下の軽圧下を鋼板に与えることにより行われる。調質圧延を施すことにより、鋼板は一様に伸ばされ、その形状が矯正され、所定の平坦度が得られる。また、降伏点伸び、引張強さ、伸び等の鋼板の機械的特性値及び表面粗度等の鋼板の性状が改善される。

近年、自動車車体の軽量化を目的とした鋼板の高付加価値化に伴い、高張力鋼板の需要が増加しており、特に引張強度が９８０ＭＰａクラス、１１８０ＭＰａクラスを超え１４７０ＭＰａクラス、あるいはそれ以上の超高張力鋼板が求められるようになっている。このような超高張力鋼板に調質圧延を施す場合、鋼板が非常に硬質であることから、形状矯正に必要な伸張率を与えるためには高い圧延荷重が必要になり、既設の調質圧延機では対応が困難になる。

特に焼入れ及び焼戻しを伴う連続焼鈍によって製造された超高張力鋼板では、焼入れの際の熱応力や鋼板組織の相変態によって幅方向に波形状の変形が発生し易いために、調質圧延によって形状を矯正する必要がある。しかしながら、形状矯正に必要な伸張率を与えるためには、非常に高い圧延荷重が必要になり、既設の調質圧延機では対応が困難になる。

このため、超高張力鋼板の形状を矯正する際には、調質圧延が終了した後に鋼板の形状をさらに矯正する必要があり、工程の追加に伴う製造コストの増大や納期の長期化といった問題が発生する。このような背景から、近年、ワークロール表面の凹凸が転写されることに伴う伸張効果を利用して、ワークロールの表面平均粗さＲａを３．０〜１０．０μｍの範囲に調整することによって、既設の調質圧延機を利用して鋼板の形状を矯正可能にする技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００８−１７３６８４号公報

しかしながら、本発明の発明者らの検討によれば、特許文献１記載の技術を利用した場合、引張強度１１８０ＭＰａクラス以上、降伏強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板に対し０．２％以上の伸張率を与えることができない。また、本発明の発明者らの検討によれば、特許文献１記載の技術を利用した場合、引張強度１１８０ＭＰａクラス以上、降伏強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板の圧延速度を７０ｍ／ｍｉｎ以上にすることができず、生産性が低下する。すなわち、特許文献１記載の技術によれば、引張強度１１８０ＭＰａクラス以上、降伏強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板に対しては、既設の調質圧延機で対応可能な圧延負荷の範囲内で、０．２％以上の伸張率及び７０ｍ／ｍｉｎ以上の圧延速度で調質圧延を行うことができない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、０．２％以上の伸張率及び７０ｍ／ｍｉｎ以上の圧延速度で引張強度１１８０ＭＰａクラス以上、降伏強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板に対し調質圧延を施すことが可能な鋼板の調質圧延方法を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼板の調質圧延方法は、表面平均粗さが１０．０μｍを超えるワークロールを用いて、伸張率０．２％以上及び圧延速度７０ｍ／ｍｉｎ以上の条件で、引張強度１１８０ＭＰａ以上、且つ、降伏強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板に対し調質圧延を施すことを特徴とする。

本発明に係る鋼板の調質圧延方法によれば、０．２％以上の伸張率及び７０ｍ／ｍｉｎ以上の圧延速度で引張強度１１８０ＭＰａクラス以上、降伏強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板に対し調質圧延を施すことができる。

図１は、本発明が適用される調質圧延機の一構成例を示す模式図である。 図２は、超高張力鋼板の反り高さと伸張率との関係を示す図である。 図３は、伸張率と線荷重との関係を示す図である。 図４は、圧延速度と伸張率との関係を示す図である。 図５は、反り高さとワークロールの表面平均粗さとの関係を示す図である。 図６は、反り高さの測定方法を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である鋼板の調質圧延方法について説明する。

〔調質圧延機の構成〕
図１は、本発明が適用される調質圧延機の一構成例を示す模式図である。図１に示すように、本発明が適用される調質圧延機は、４段式の圧延スタンド１によって構成され、圧延スタンド１は、鋼板２を圧下する一対のワークロール３と、一対のワークロール３の弾性変形を抑制する一対のバックアップロール４と、を備えている。なお、本構成例では、圧延スタンド１は４段式のスタンドであるとしたが、本発明は、４段式のスタンドに限定されるものではなく、２段式、６段式、又はクラスタ型の圧延スタンドでも同様の調質圧延効果を奏する。

〔反り高さと伸張率との関係〕
図１に示す調質圧延機を利用して、板厚１．４ｍｍ、引張強度１１８０ＭＰａクラス、降伏強度９８０ＭＰａクラスの水焼入れ及び焼戻しを施した超高張力鋼板に対し調質圧延を行い、調質圧延後の反り高さと伸張率との関係を評価した。超高張力鋼板の組成は後述する表１に示す。伸張率は、調質圧延機の前後に配置したブライドルロールの周速差から算出した。反り高さは、図６に示すように、鋼板Ｓ上に形状測定棒Ｂを圧延方向に対し直角方向、すなわち鋼板Ｓの板幅方向に配置し、鋼板Ｓと形状測定棒Ｂとの間の隙間ΔＨをテーパーゲージＧで測定することによって測定した。

図２は、超高張力鋼板の反り高さと伸張率との関係を示す図である。図中、黒丸のプロットは測定値を示し、直線Ｌ１は測定値から求められた超高張力鋼板の反り高さと伸張率との関係を表す直線を示し、直線Ｌ２は反り高さ５ｍｍを表す直線を示している。図２に示すように、直線Ｌ１と直線Ｌ２とは伸張率が約０．１８％である点Ｐ１において交わっている。以上のことから、超高張力鋼板を反り高さ５ｍｍ以内に形状矯正するためには、約０．１８％以上の伸張率が必要であることがわかる。そこで、本発明では、０．２％以上の伸張率を確保することを目標とした。

図１に示す調質圧延機を利用して、上述の評価で用いた超高張力鋼板と同じ超高張力鋼板に対し調質圧延を行い、（１）伸張率と線荷重（調質圧延荷重）との関係、（２）圧延速度と伸張率との関係、及び（３）反り高さとワークロールの表面平均粗さとの関係を評価した。この際、ワークロール３として、直径が５１０ｍｍであり、放電ダル加工によって表面平均粗さＲａを４．０μｍ、８．０μｍ、１１．０μｍ、１２．０μｍ、及び１３．２μｍに加工した後に表面に硬質クロムめっきを施したものを用いた。表面平均粗さＲａは放電ダル加工の加工時間、ワークロールの回転速度、及び放電電流のパルス幅を制御することによって調整した。ワークロールの表面平均粗さＲａは、JIS B 0601（2001年）に準じて基準長さ２．５ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍにて測定した。

〔伸張率と線荷重との関係〕
図３は、伸張率と線荷重との関係を示す図である。図中、直線Ｌ３〜Ｌ５は測定値から求められた超高張力鋼板の伸張率と線荷重との関係を表す直線を示し、直線Ｌ６は伸張率０．２０％を表す直線を示し、直線Ｌ７は一般的な調質圧延機の線荷重の上限値である１．０ｔｏｎ／ｍｍを表す直線を示している。線荷重は、調質圧延機に取り付けられたロードセルによって測定された荷重値を調質圧延を施している鋼板の幅で除算することによって算出した。

図３に直線Ｌ４，Ｌ５で示すように、ワークロール３の表面平均粗さＲａが４．０μｍ及び８．０μｍである従来技術を用いた場合、０．２％以上の伸張率を得るためには、線荷重を約１．１ｔｏｎ／ｍｍ以上にする必要がある。また、線荷重を一般的な調質圧延機の線荷重の上限値である１．０ｔｏｎ／ｍｍとして調質圧延を行った場合、０．１％程度の伸張率しか得られず、反り高さを５ｍｍ以内にすることは困難である。このため、ワークロール３の表面平均粗さＲａが４．０μｍ及び８．０μｍである場合、既設の調質圧延機を利用して超高張力鋼板の形状を矯正することは困難である。

これに対して、図３に直線Ｌ３で示すように、ワークロール３の表面平均粗さＲａを１１．０〜１３．２μｍとした場合には、０．２％以上の伸張率を得るためには、線荷重を一般的な調質圧延機の線荷重の上限値より小さい約０．８ｔｏｎ／ｍｍ以上とすればよい。これは、ワークロール３の表面平均粗さＲａを１１．０〜１３．２μｍとすることによって、形状矯正能力が３０％程度向上したことを意味する。このため、ワークロール３の表面平均粗さＲａを１１．０〜１３．２μｍとすることにより、既設の調質圧延機を利用して超高張力鋼板の形状を矯正することができる。以上のことから、ワークロール３の表面平均粗さＲａを１０．０μｍ超えとすることによって、０．２％以上の伸張率で超高張力鋼板に対し調質圧延を施せることが知見された。

〔圧延速度と伸張率との関係〕
図４は、圧延速度と伸張率との関係を示す図である。図中、直線Ｌ８〜Ｌ１２は測定値から求められた圧延速度と伸張率との関係を表す直線を示し、直線Ｌ１３は伸張率０．２０％を表す直線を示し、直線Ｌ１４は圧延速度７０ｍ／ｍｉｎを表す直線を示している。圧延速度は、調質圧延機の前後に配置したブライドルロールに取り付けられた速度検出器（ＰＬＧ）によって測定した。

図４に直線Ｌ１１，Ｌ１２で示すように、ワークロール３の表面平均粗さＲａが４．０μｍ及び８．０μｍである従来技術を用いた場合、０．２％以上の伸張率を得るためには、圧延速度を約４０ｍ／ｍｉｎ以下にする必要があり、生産性が低下する。これに対して、図４に直線Ｌ８、Ｌ９、及びＬ１０で示すように、ワークロール３の表面平均粗さＲａを１１．０μｍ、１２．０μｍ、及び１３．２μｍとした場合には、圧延速度が７０ｍ／ｍｉｎ以上であれば０．２％以上の伸張率が得られ、圧延速度を９０ｍ／ｍｉｎまで上昇させても０．２％以上の伸張率を確保できた。これは、ワークロール３の表面平均粗さＲａを１１．０〜１３．２μｍとすることによって、従来技術と比較して圧延速度が８０％程度速くなり、生産性が向上することを意味する。以上のことから、ワークロール３の表面平均粗さＲａを１０．０μｍ超えとすることによって、超高張力鋼板に対し７０ｍ／ｍｉｎ以上の圧延速度で調質圧延を施せることが知見された。

〔反り高さとワークロールの表面平均粗さとの関係〕
図５は、反り高さとワークロールの表面平均粗さとの関係を示す図である。

図５に示すように、ワークロール３の表面平均粗さＲａが４．０μｍ及び８．０μｍである従来技術を用いた場合、反り高さ５．０ｍｍ以内に鋼板の形状を矯正することができなかった。これに対して、ワークロール３の表面平均粗さＲａが１１．０μｍである場合には、反り高さ５ｍｍ以内に鋼板の形状を矯正することができた。以上のことから、ワークロール３の表面平均粗さＲａを１０．０μｍ超えとすることにより、反り高さが５ｍｍ以下の範囲内にある超高張力鋼板を製造できることが知見された。

以上の評価の結果をまとめると以下に示す表１になる。表１から明らかなように、ワークロール３の表面平均粗さを１０．０μｍ超えとすることによって、伸張率０．２％以上及び圧延速度７０ｍ／ｍｉｎ以上の条件で、引張強度１１８０ＭＰａ以上、且つ、降伏強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板に対し調質圧延を施すことができる。なお、ワークロール３の表面平均粗さの上限値は１５．０μｍ程度であればよい。また、表１に示す鋼板の機械特性のうち、ＴＳ（引張強度）、ＹＰ（降伏強度）、及びＥＬ（全伸び）は、圧延直角方向を引張方向とするJIS5号試験片に対しJIS Z 2241（1998年）に準じて引張試験を実施することによって測定した。また、鋼板粗さＲａは、JIS B 0601（2001年）に準じて基準長さ２．５ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍにて測定した。

Claims (2)

1. 表面平均粗さが１０．０μｍを超えるワークロールを用いて、伸張率０．２％以上及び圧延速度７０ｍ／ｍｉｎ以上の条件で、引張強度１１８０ＭＰａ以上、且つ、降伏強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼板に対し調質圧延を施すことを特徴とする鋼板の調質圧延方法。
2. 請求項１に記載の鋼板の調質圧延方法によって製造された反り高さが５ｍｍ以下の超高張力鋼板。

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