JP2015190027A - 熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、鋼中のC量を0.010%以下に低減した熱延鋼板に関する技術が記載されている。また、特許文献2には、鋼中のN量を0.0020%以下にした熱延鋼板に関する技術が記載されている。さらに、特許文献3には、鋼中のC量を0.01−0.10%、N量を0.010%以下にして、仕上げ圧延温度を700℃以上Ar3変態点以下で圧延する、いわゆるフェライト域圧延にて粗大な結晶粒を有する熱延鋼板を製造する技術が提案されている。
また、新興国での製造の要請から、圧延能力の低い冷間圧延ミルで0.3mm以下の材料を製造するには、熱延板を少なくとも3mm以下にしておく必要があり、CやN量の低い鋼ではAr3変態点以上での圧延が難しく、板厚方向及び幅方向に不均一なミクロ組織が形成されやすく、冷間圧延性を阻害する。
1.質量%で
C:0.015〜0.035%、
Si:0.2%以下、
Mn:0.05〜0.35%、
P:0.02%以下、
S:0.02%以下、
sol.Al:0.01〜0.1%および
N:0.005%以下
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物の成分組成を有し、鋼板の幅方向端縁から幅方向へ50mmの位置および幅方向端縁から板幅の1/4の位置の、板表面から板厚の1/4の深さにおける集合組織は、下記式(1)にて定義されるXが0.5〜1.0の範囲を満足することを特徴とする熱延鋼板。
記
X=F1/(F2+F3) …(1)
ただし
F1:{001}<110>のODF強度
F2:{211}<110>のODF強度
F3:{111}<112>のODF強度
B:0.0003〜0.0030%、
Ti:0.002〜0.1%、
Nb:0.002〜0.1%、
V:0.002〜0.1%および
Cr:0.01〜0.5%
のうちから選ばれるいずれか1種または2種以上を含有する前記1に記載の熱延鋼板。
まず、成分組成における各成分の含有量の限定理由について述べる。なお、成分に関する「%」表示は、特に断らない限り「質量%」を意味する。
C:0.015〜0.035%
Cが0.035%を超えると、結晶粒径が細かくなり、炭化物も増加して熱延板の強度が上昇し、冷間圧延性を阻害することになる。一方、Cが0.015%未満の領域ではセメンタイトが析出しにくく、多くの固溶炭素が熱延板に残存し、熱延板の強度が上昇する結果、冷間圧延性を阻害することになるため、0.015%以上とする。よって、C量は、0.015〜0.035%、より好ましくは0.030%以下とする。
Siは、含有量が多すぎると、熱延板の強度が上昇して冷間圧延性を阻害し、また化成処理性や亜鉛めっき等のめっき密有性を劣化させることから、0.2%以下とする。なお、Siは無添加でも材質上の問題はないが、0.005%未満に抑制するには、多くのコストを要することから、0.005%以上の含有は許容される。
Mnは、熱間脆性の防止を主目的として0.05%以上で添加されるが、添加量が多すぎると、熱延板の結晶粒を微細化するとともに、固溶強化作用により熱延板の強度が上昇し、冷間圧延性を阻害するため、上限を0.35%とする。より好ましくは、0.10〜0.20%である。
Pは、添加量が多すぎると、熱延板の強度が上昇し、冷間圧延性を阻害するため、0.02%以下とする。なお、Pは無添加でも材質上の問題はないが、0.0010%未満に抑制するには、多くのコストを要することから、0.0010%以上の含有は許容される。
Sは、鋼中で硫化物系介在物となって存在する。この硫化物系介在物は冷間圧延中に伸張し加工時の割れ起点となるため、極力低減することが望ましく、その上限を0.02%とする。なお、Sは無添加でも材質上の問題はないが、0.0005%未満に抑制するには、多くのコストを要することから、0.0005%以上の含有は許容される。
Alは、溶鋼の脱酸を目的に添加されるが、その添加量がsol.Alで0.01%より少ないと効果に乏しく、一方0.1%を超えると脱酸効果が飽和する上に、Al2O3介在物が増加し、冷間加工性を劣化させる。したがって、添加量の範囲をsol.Alで0.01%以上、0.1%以下とする。
Nは、Ti、Nb、Al等と窒化物を形成する。冷間加工性の観点からは、Nをこれらの窒化物として極力析出させて固溶Nを低減することがより有利であり、Nの含有量は少ないほどよいことから、上限を0.005%とする。なお、Nは無添加でも材質上の問題はないが、0.0003%未満に抑制するには、多くのコストを要することから、0.0003%以上の含有は許容される。
B:0.0003〜0.0030%、Ti:0.002〜0.1%、Nb:0.002〜0.1%、V:0.002〜0.1%およびCr:0.01〜0.5%のうちから選ばれるいずれか1種または2種以上
記
X=F1/(F2+F3) …(1)
ただし
F1:{001}<110>のODF強度
F2:{211}<110>のODF強度
F3:{111}<112>のODF強度
ここで、鋼板の幅方向端部域の集合組織は、鋼板の幅方向端縁から幅方向へ50mmすなわち幅方向中心側に50mmの位置の、板表面から板厚の1/4の深さにおける集合組織で代表するものとし、また幅方向内部域の集合組織は、鋼板の幅方向端縁から幅方向中心側に板幅の1/4の位置(以下、1/4位置という)の、板表面から板厚の1/4の深さにおける集合組織で代表するものとする。
すなわち、{001}<110>は、冷間加工に伴う加工硬化が小さく、冷間圧延性の向上に有利な結晶方位であり、その意味では多く集積することが重要である。ただし、{001}<110>のODF強度が極めて高い場合は、フェライト域圧延などの圧延性を不安定にする条件で圧延したことにより集積度が増大している場合であり、これは冷間圧延性の観点から好ましくない。
このようにF1と、F2およびF3とは、加工硬化の大きさの指標としても、不安定域圧延の指標としても、数値の大小が逆に現れる、性質をもち、その比X=F1/(F2+F3)で冷間圧延性を評価したところ、X:0.5〜1.0である必要性を見出した。すなわち、Xが0.5未満では加工硬化が大きく、圧延後期での圧延荷重が高くなる。一方、1.0を超えると、板厚方向および板幅方向で組織が不均一となり、冷間圧延の制御が難しくなる。
なお、本発明の熱延鋼板の組織は、フェライト単相またはフェライト−パーライト相である。
上記した成分組成を有する鋼素材、例えばスラブを熱間圧延に供して製造するが、その際、熱間圧延の仕上圧延を次の条件にて行う必要がある。
本発明では、冷間圧延を安定して行える冷間圧延用素材としての熱延板を提供することを所期しているために、熱延組織の均一性を高める必要がある。特に、炭素量の低い成分組成の薄鋼板では、変態点割れによって組織がとりわけ上記した端部域で大きく変化してしまう。このような事態を回避するためには、端部域の温度低下を抑制することが有効である。すなわち、この温度低下は仕上圧延の入側温度の幅方向分布に起因しており、端部域の温度低下を抑制するために、バーヒーターなどを適宜使用する必要がある。幅中央部(温度管理および機械的特性における幅方向内部域の代表部)と端部域との温度差が30℃を超えて低くなると、端部域と幅中央部との仕上圧延出側温度(FDT)を適正範囲に維持できなくなる。
仕上圧延出側温度は、熱延板の組織制御に重要な条件である。仕上圧延出側温度が870℃未満では鋼板幅方向の特に端部域で変態点割れを生じて、ミクロ組織や結晶方位が不均一となる。仕上圧延出側温度が870℃以上であれば均一なミクロ組織が得られるが、930℃を超えるとスケール欠陥が出やすくなり、表面品質に悪影響を与えるため930℃以下とする。
さらに、上記式(1)にて定義されるXが0.5〜1.0の範囲を満足する熱延板の集合組織を得るために、鋼板組成(とくにCおよびMnの含有量)に応じて仕上圧延出側温度を上記870℃から930℃の範囲内でさらに適正に調整する。例えば、CおよびMnの含有量が低いとAr3変態温度が高くなるため、仕上圧延出側温度を高くしないとAr3変態点割れを生じ、上記Xが1.0を超える場合がある。
一方、Ar3変態点直上で圧延を行った場合、未再結晶域で圧延されたオーステナイトのフェライト変態に基づく変態集合組織が発達し、上記Xが0.5未満になる場合がある。前記変態集合組織はMn含有量の増加とともに強まる傾向があり、またC含有量が多いほど変態集合組織中の上記F2の集合組織({211}<110>)が強くなる。そのためMnやCの含有量を本願の上限値以下とする必要がある。
熱間圧延後にフェライト変態によって均一な組織を生じさせるためには、フェライト変態を促進する必要があり、圧延後1秒以内に冷却を開始する必要がある。冷却開始までの時間が1秒を超えると、変態前のオーステナイト粒が再結晶、そして粒成長し、フェライト変態が一部で遅れることになる。ここでの冷却速度は特に規定する必要はないが、好ましくは後述する条件に従って行う。
熱間圧延後1秒以内に冷却を開始して高温域での滞留を回避し、さらに、750℃までの温度域を10℃/s以上で冷却させる必要がある。なぜなら、750℃までの平均冷却速度が10℃/s未満では、フェライト変態が一部不均一に生じて材質を不均一にする、おそれがある。
熱間圧延後の巻取り冷却過程において、固溶CおよびNを抑制するには、セメンタイトやAlNの析出を促進させる必要がある。この析出は、巻取り温度が550℃未満では不十分となり、固溶CおよびNによる熱延板の硬質化が生じてしまう。一方、700℃を超えると、粒径が不均一になることや、本発明の炭素量範囲ではセメンタイトの析出の駆動力が小さく固溶Cが残る可能性があることから、700℃以下とする。
Claims (3)
- 質量%で
C:0.015〜0.035%、
Si:0.2%以下、
Mn:0.05〜0.35%、
P:0.02%以下、
S:0.02%以下、
Al:0.01〜0.1%および
N:0.005%以下
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物の成分組成を有し、鋼板の幅方向端縁から幅方向へ50mmまでの領域および幅方向端縁から板幅の1/4の位置の、板表面から板厚の1/4の深さにおける集合組織は、下記式(1)にて定義されるXが0.5〜1.0の範囲を満足することを特徴とする熱延鋼板。
記
X=F1/(F2+F3) …(1)
ただし
F1:{001}<110>のODF強度
F2:{211}<110>のODF強度
F3:{111}<112>のODF強度 - 前記成分組成は、さらに質量%で
B:0.0003〜0.0030%、
Ti:0.002〜0.1%、
Nb:0.002〜0.1%、
V:0.002〜0.1%および
Cr:0.01〜0.5%
のうちから選ばれるいずれか1種または2種以上を含有する請求項1に記載の熱延鋼板。 - 請求項1または2に記載した成分組成を有する鋼素材に熱間圧延を施す際に、仕上圧延の入側における、鋼板の幅方向中央部と幅方向端縁から幅方向へ50mmまでの領域との温度差を30℃以内にするとともに、仕上圧延出側温度を870℃から930℃とし、該熱間圧延後1秒以内に冷却を開始し、前記仕上圧延出側温度から750℃までの平均冷却速度を10℃/s以上とし、その後、550℃から700℃の温度域にて鋼板を巻取ることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
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