JP2014043631A - 細粒鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)C含有量が0.8質量%以下の鋼材を、1000℃超1350℃以下として熱間圧延に供し、Ar3点以上かつ815℃以上の温度域で熱間圧延を施す熱間圧延工程;(B)前記熱間圧延工程により得られた熱延鋼板を、前記熱間圧延完了後0.15秒間以内に(熱間圧延完了温度−50℃)以下の温度域まで水冷する第1水冷工程;(C)前記第1水冷工程により得られた熱延鋼板について、760℃超の温度域で0.3秒間以上1.0秒間未満連続して水冷を停止する水冷停止工程;および(D)前記水冷停止工程により得られた熱延鋼板について、再度水冷を施して熱間圧延完了後3.0秒間以内に750℃以下の温度域まで冷却する第2水冷工程を含む方法で熱延鋼板を製造する。
【選択図】 なし
Description
(1)下記工程(A)〜(D)を有することを特徴とする熱延鋼板の製造方法:
(A)C含有量が0.8質量%以下である鋼材を、1000℃超1350℃以下としてから熱間圧延に供し、Ar3点以上かつ815℃以上の温度域で熱間圧延を施す熱間圧延工程;
(B)前記熱間圧延工程により得られた熱延鋼板を、前記熱間圧延完了後0.15秒間以内に(熱間圧延完了温度−50℃)以下の温度域まで水冷する第1水冷工程;
(C)前記第1水冷工程により得られた熱延鋼板について、760℃超の温度域で0.3秒間以上1.0秒間未満連続して水冷を停止する水冷停止工程;および
(D)前記水冷停止工程により得られた熱延鋼板について、再度水冷を施して熱間圧延完了後3.0秒間以内に750℃以下の温度域まで冷却する第2水冷工程。
C:0.8%以下
Cは、オーステナイトからフェライトへの変態温度を低下させて、熱間圧延温度を低下させることを可能にするので、フェライト結晶粒の微細化を促進するのに有用な元素である。また、強度を確保するためにも有効な元素である。このため、C含有量は0.001%以上とすることが好ましい。また、フェライト結晶粒の微細化をより促進するためには、Cを0.03%以上含有させるのが好ましい。ただし、Cを過度に含有させると、熱延後のフェライト変態が遅延し、フェライトの体積率が低下するためC含有量は0.8%以下とする。好ましくは0.5%以下であり、さらに好ましくは0.3%以下である。
Siは、強度向上を目的として含有させることが好ましい。ただし、過剰に含有させると、延性の劣化が著しくなるうえに、熱間圧延時の表面酸化の問題が生じるので、含有量を3%以下とすることが好ましい。好ましくは2%以下、より好ましくは1.8%以下である。下限は不純物レベルでもよいが、フェライト組織中に残留オーステナイトを生成させる場合には、Si+Alの総量で1%以上含有させることが好ましい。
Mnは、強度確保のため、含有させることが好ましい。また、オーステナイトからフェライトへの変態温度を低下させて、熱間圧延における仕上温度を低下させることを可能にするので、フェライト結晶粒の微細化を促進する目的でも含有させることが好ましい。ただし、過度に含有させると、熱間圧延後のフェライト変態が遅延し、フェライトの体積率が低下するため、含有量を4%以下とすることが好ましい。より好ましくは3.0%以下である。下限は不純物レベルでもよいが、強度向上を目的として添加する場合には0.2%以上含有させることが好ましい。また、フェライト組織中に残留オーステナイトを生成させる場合には、0.5%以上含有させることが好ましく、1.0%以上含有させることがより好ましい。また、フェライト組織中にマルテンサイトを生成させる場合には、Si+Mnの総量で1%以上含有させることが好ましく、1.5%以上含有させることがより好ましい。
Alは、延性を向上させるために含有させてもよい。しかし、過度に含有させると、高温でのオーステナイトが不安定化し熱間圧延における仕上温度を過度に上昇させる必要が生じること、また、安定した連続鋳造を困難にすることから、含有量を3%以下とすることが好ましい。下限は不純物レベルでもよいが、フェライト組織中に残留オーステナイトを生成させる場合には、Si+Alの総量で1%以上含有させることが好ましい。
Pは、強度を増加させるために含有させても良い。しかし、過度に含有させると、粒界偏析による脆化が生じるので、含有させる場合には、含有量を0.5%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.2%以下、さらに好ましくは、0.1%以下である。下限は不純物レベルでもよい。通常、製鋼段階で0.01%程度のPは混入してくる。
Tiは、炭化物又は窒化物として析出して強度を増加させるために、また、この析出物がオーステナイトやフェライトの粗大化を抑制して、熱延時の結晶粒の微細化を促進し、熱処理の際には粒成長を抑制するので、含有させても良い。ただし、過度に含有させると、熱延以前の加熱時に粗大なTi炭化物又は窒化物が多量に発生して、延性や加工性を阻害するので、炭素含有量が0.01%以上の場合、Ti含有量を0.3%以下とすることが好ましい。フェライトの生成を容易にするため、好ましくはTi+Nbの総量で0.1%以下、より好ましくは0.03%以下、よりより好ましくは0.01%以下である。なお、下限は不純物レベルでもよい。製鋼上、一般に0.001%程度のTiは混入する。
Nbは、炭化物又は窒化物として析出し強度を増加させるために、また、この析出物がオーステナイトやフェライトの粗大化を抑制して、熱延時の結晶粒の微細化を促進し、熱処理の際には粒成長を抑制するので、含有させても良い。ただし、過度に含有させると、熱延以前の加熱時に粗大なNbCが多量に発生して、延性や加工性を阻害するので、炭素含有量が0.01%以上の場合、Nb含有量を0.1%以下とすることが好ましい。フェライトの生成を容易にするため、好ましくはTi+Nbの総量で0.1%以下、より好ましくは0.03%以下、さらに好ましくは0.01%である。なお、下限は不純物レベルでもよい。製鋼上、一般に0.001%程度のNbは混入する。
Vは、炭化物として析出し強度を増加させるために、また、この析出物がフェライトの粗大化を抑制して、結晶粒の微細化を促進するので、含有させても良い。ただし、Ti、Nbと同様な理由で、延性や加工性を阻害するので、含有量を1%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.5%以下であり、さらに好ましくは0.3%以下である。なお、下限は不純物レベルでもよい。製鋼上、一般に0.001%程度のVは混入する。
Crは、焼き入れ性を増加させ、フェライト組織中にマルテンサイトやベイナイトを生成させる作用を有するため、これらの作用を目的として含有させても良い。ただし、多量に含有させるとフェライトの生成が抑制されるため、含有量を1%以下とすることが好ましい。なお、下限は不純物レベルでもよい。製鋼上、一般に0.02%程度のVは混入する。
Cuは、低温で析出して強度を増加させる作用を有するため、これらの作用を目的として含有させても良い。ただし、スラブの粒界割れなどを引き起こすおそれがあるため、含有量を3%以下とすることが好ましい。より好ましくは2%以下である。上記目的で添加する場合は、含有量を0.1%以上とすることが好ましい。なお、下限は不純物レベルでもよい。製鋼上、一般に0.02%程度のCuは混入する。
Niは、高温でのオーステナイトの安定度を増加する目的で含有させても良い。また、Cuを含有させる場合はスラブの粒界脆化を防止するために含有させても良い。ただし、過度に含有させると、フェライトの生成が抑制されるため、含有量を1%以下とすることが好ましい。なお、下限は不純物レベルでもよい。製鋼上、一般に0.02%程度のNiは混入する。
Moは、MoCを析出し強度を増加させるため、また、この析出物がフェライトの粗大化を抑制して、結晶粒の微細化を促進するため、含有させても良い。ただし、Ti、Nbと同様な理由で、延性や加工性を阻害するので、含有量を1%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.5%以下であり、さらに好ましくは0.3%以下である。なお、下限は不純物レベルでもよい。製鋼上、一般に0.001%程度のMoは混入する。
Ca、希土類元素(REM)、およびBは凝固中に析出する酸化物や窒化物を微細化して、鋳片の健全性を保つため、その1種又は2種以上を含有させても良い。ただし、高価であるため、総含有量で0.005%以下とすることが好ましい。下限は不純物レベルでもよい。
Sは、硫化物系介在物を形成して加工性を低下させる不純物元素であるため、その含有量は0.05%以下に抑えるのが望ましい。そして、一段と優れた加工性を確保したい場合には0.008%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.003%以下である。
Nは加工性を低下させる不純物元素であり、その含有量は0.01%以下に抑えることが望ましい。より好ましくは、0.006%以下である。
本発明に係る方法により製造される熱延鋼板の組織は限定しない。しかし、本方法により製造される熱延鋼板は、体積率で30%以上の微細なフェライトまたはベイナイトまたはその双方を主相とし、第2相として、パーライト、マルテンサイト、残留オーステナイト、セメンタイト、その他炭化物を含有する組織を有するようになる。ここで「主相」とは組織を構成する相のうち該組織に占める割合が最大となる相であるという意味である。このような組織を有することによって、加工性が向上する。
1.2≦D≦7 ・・・・・ (1)式
D≦3.0+5000/(5+350・C+40・Mn)2 ・・・ (2)式
(2)式におけるCおよびMnは鋼中のそれぞれの元素の含有量(質量%)である。
本発明に係る方法により製造される冷延鋼板の組織は限定しない。しかし、本方法による冷延鋼板は、体積率で30%以上の微細なフェライトもしくはベイナイトもしくはその双方を主相とし、第2相として、パーライト、マルテンサイト、残留オーステナイト、セメンタイト、その他の炭化物を含有する組織を有するようになる。ここで「主相」とは組織を構成する相のうち該組織に占める割合が最大となる相であるという意味である。このような組織とすることによって、加工性が向上する。
D≦5.0−2.0・Cr+5000/(5+350・C+40・Mn)2・・・(4)式
(4)式におけるCr、C、Mnは鋼中のそれぞれの元素の含有量(質量%)である。
熱間圧延工程における熱間圧延は、レバースミルまたはタンデムミルを用いて、オーステナイト温度域で行う。工業的生産性の観点からは、少なくとも圧延パスの最終数パスはタンデムミルを用いることが好ましい。熱間圧延に供する鋼材は、連続鋳造や鋳造・分塊により得たスラブ、ストリップキャスティングにより得た鋼板、必要によってはそれらに一度、熱間または冷間加工を加えたものを用い、それらが冷片であれば次に述べる温度に加熱して熱間圧延に供する。
熱間圧延に供する鋼材の温度が1000℃以下では、圧延荷重が過大になり、十分な圧下率による圧延が困難になるばかりか、十分な圧下率の圧延をAr3点以上の温度で完了することも困難となり、所望の機械特性や熱的安定性を得ることが困難となる。したがって、熱間圧延に供する鋼材の温度は1000℃超とする。好ましくは1025℃以上、さらに好ましくは1050℃以上である。
熱間圧延温度がAr3点未満では、熱間圧延中にフェライト変態が生じてしまい、熱間圧延後常温迄の冷却過程においてオーステナイトからフェライトへと一気に変態させることで組織の微細化を図ることが困難となる。したがって、熱間圧延温度はAr3点以上とする。
上記熱間圧延工程においてAr3点以上かつ815℃以上の温度域で熱間圧延を完了した後、第1水冷工程として、熱間圧延完了後0.15秒間以内に、(熱間圧延完了温度−50℃)以下の温度域まで水冷する。このように熱間圧延完了後、極めて短時間で水冷を行うのは、熱間圧延によりオーステナイトに導入された加工歪みの解放が抑制されている間に、この歪みを駆動力として熱間圧延後常温迄の冷却過程においてオーステナイトからフェライトへと一気に変態させることで組織の微細化を図るためである。
上記第1水冷工程の後、760℃超の温度域で0.3秒間以上1.0秒間未満連続して水冷を停止する。水冷を停止している間は、大気放冷としてもよく、または空冷としてもよい。このように水冷を停止するにことよって、冷却の温度ばらつきを軽減させることができ、材料の特性の均一性が向上する。また、この水冷停止区間を利用して、板厚、板形状、板温等の計測を行うことにより、加速圧延を行うことが可能になり、生産性が飛躍的に高まる。
上記水冷停止工程の後、再度水冷を施して、熱間圧延完了後3.0秒間以内に750℃以下の温度域まで冷却する。
本発明において、上記の冷却を行う設備は限定されない。工業的には、水量密度の高い水スプレー装置を用いることが好適である。例えば、圧延板搬送ローラーの間に水スプレーヘッダーを配置し、板の上下から十分な水量密度の高圧水を噴射することで冷却することができる。
上記製造方法により得られた熱延鋼板は、微細な組織を有するとともに熱的安定性に優れているので、斯かる熱延鋼板に、酸洗処理、冷間圧延処理および焼鈍処理を施すことにより得られる冷延鋼板もまた、微細な組織を有するとともに熱的安定性に優れている。ここで、酸洗処理は常法で構わないが、冷間圧延処理の圧下率は35%以上とし、焼鈍処理の焼鈍温度は1000℃以下とする。冷間圧延の圧下率が35%未満であったり、焼鈍処理の焼鈍温度が1000℃超であったりすると、粒成長が過度に促進され、組織が粗大化する場合があるからである。
本発明に係る方法で製造された熱延鋼板および冷延鋼板は、めっきを施してめっき鋼板とすることができる。適用されるめっき種に制限はないが、典型的には亜鉛または亜鉛合金めっきであり、電気めっきと溶融めっきのいずれのめっきであってもよい。また、裸の熱延鋼板もしくは冷延鋼板またはめっき鋼板に、化成処理、潤滑処理、塗装処理などを常法に従って施すこともできる。
平均r値=(r0+r90+r45×2)/4
試験結果を表12に併せて示す。表12において、平均r値の欄に記載がない試験番号は、引張試験を実施しなかったことを意味する。
Claims (6)
- 下記工程(A)〜(D)を有することを特徴とする熱延鋼板の製造方法:
(A)C含有量が0.8質量%以下である鋼材を、1000℃超1350℃以下としてから熱間圧延に供し、Ar3点以上かつ815℃以上の温度域で熱間圧延を施す熱間圧延工程;
(B)前記熱間圧延工程により得られた熱延鋼板を、前記熱間圧延完了後0.15秒間以内に(熱間圧延完了温度−50℃)以下の温度域まで水冷する第1水冷工程;
(C)前記第1水冷工程により得られた熱延鋼板について、760℃超の温度域で0.3秒間以上1.0秒間未満連続して水冷を停止する水冷停止工程;および
(D)前記水冷停止工程により得られた熱延鋼板について、再度水冷を施して熱間圧延完了後3.0秒間以内に750℃以下の温度域まで冷却する第2水冷工程。 - 前記第2水冷工程における水冷が、100℃/s以上の冷却速度で720℃以下の温度域まで冷却するものである、請求項1記載の熱延鋼板の製造方法。
- 前記第1水冷工程における水冷が、0.05秒間以上の間隔を隔てた2以上の水冷からなり、前記2以上の各々の水冷が、460℃/s超の冷却速度で20℃以上60℃以下の温度区間を冷却するものである、請求項1または請求項2に記載の熱延鋼板の製造方法。
- 前記熱間圧延を施す最終の圧延機が複数の圧延スタンドを備えるタンデム式圧延機であって、前記タンデム式圧延機の最終圧延スタンドの一つ前の圧延スタンドにおいて前記熱間圧延を完了する、請求項1から請求項3までのいずれかに記載の熱延鋼板の製造方法。
- 前記第2水冷工程の後、600℃以上720℃以下の温度域に1秒間以上滞留させることをさらに含む、請求項1から請求項4までのいずれかに記載の熱延鋼板の製造方法。
- 請求項1から請求項4までのいずれかに記載の製造方法により得られた熱延鋼板に、酸洗処理、総圧下率35%以上の冷間圧延処理および1000℃以下の焼鈍処理を施す、冷延鋼板の製造方法。
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