JP2018016873A - コイル内での強度ばらつきの小さい高強度高加工性冷延鋼板コイル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル内での強度ばらつきの小さい高強度高加工性冷延鋼板コイルを提供する。【解決手段】所定の化学組成と所定の複合組織を有し、コイル長手方向の所定の５箇所における引張強度の最大値と最小値の差が３０ＭＰａ以下であり、引張強度と全伸びの積の最小値が１００００ＭＰａ・％以上であり、引張強度と穴広げ率の積の最小値が３００００ＭＰａ・％以上である冷延鋼板コイル。【選択図】なし

Description

本発明は、コイル内での強度ばらつきの小さい高強度高加工性冷延鋼板コイル及びその製造方法に関する。

自動車の構造部品に用いられる冷延鋼板は、プレス成形が施されるため、高強度であると共に、延性（伸び）と伸びフランジ性（穴広げ率）が共に優れることが求められている。これら機械特性を兼ね備えた冷延鋼板として、フェライトとマルテンサイトを主体とする複合組織からなる冷延鋼板がある（例えば、特許文献１）。

上記複合組織からなる冷延鋼板は、軟質なフェライトと硬質なマルテンサイトを複合させることにより、強度と加工性を両立させている。しかし、フェライトとマルテンサイトの特性が大きく異なるので、これらの分率が変化した場合には冷延鋼板の機械特性が大きく変化する。即ち、フェライトとマルテンサイトの組織分率を所望の値に適正制御できなかった場合には、冷延鋼板の機械特性ばらつきが大きくなりやすい。特に、冷間圧延後の焼鈍をフェライトとオーステナイトの二相域温度で行った場合には、オーステナイト単相域温度で行った場合よりも、機械特性ばらつきが顕著になる。

上記複合組織からなる冷延鋼板のコイル内での機械特性ばらつきを低減する技術として、特許文献１は、鋼板に０．５〜１．５質量％のＡｌを含有させることを開示している。これにより、冷間圧延後に施される焼鈍に際し、Ａｃ_１点とＡｃ_３点の温度幅が拡大し、焼鈍条件変動による組織変化が小さくなり、機械特性ばらつきの低減が実現される。

一方、特許文献２は、熱延材の先端部の巻取り温度及び後端部の巻取り温度が中央部の巻取り温度よりも高くなるように当該熱延材を巻き取り、次いで、巻き取った熱延材を保熱しながら冷却することを開示している。これにより、熱延材焼鈍（例えば、箱焼鈍等）を行うことなく、熱延材の全幅及び全長にわたって軟質なフェライト相を主体とする金属組織が生成する。そして、当該熱延材に冷間圧延及び焼鈍を施して得られた高強度冷延鋼板は、優れた延性を示す。

又、高強度熱延鋼帯が全長にわたって均一な機械特性を呈する技術として、特許文献３は、熱延材の先端部及び／又は後端部の巻取り温度を、中央部の巻取り温度よりも５０〜３００℃高温に制御することを開示している。これにより、巻取り終了後の冷却過程において、熱延材の中央部がＣＣＴ曲線のフェライトノーズを通過すると共に、熱延材の先端部及び後端部も当該フェライトノーズを通過して、熱延材各所に均質な金属組織が生成する。その結果、引張強度の最大値と最小値の差：８０ＭＰａ未満が、鋼帯の全長にわたって実現される。

特開２００７−１３８２６２号公報 特開２０１５−１７５００４号公報 特開２０１５−１１６５９６号公報

特許文献１に開示されたコイル内での機械特性ばらつきを低減する技術は、焼鈍条件変動を起因とする機械特性ばらつきを低減させる。しかし、この技術は、冷間圧延後に施される焼鈍よりも前に生じた材質変動に起因した機械特性ばらつきに対して効果を発揮しない。又、この技術は、Ａｌを多量に添加して成分コストの増加を招く点でも好ましくない。

特許文献２に開示された高強度冷延鋼板が優れた延性を呈する技術は、先端部及び後端部の高温巻取りと保熱しながらの冷却とによって、軟質なフェライト相を主体とする金属組織を熱延材の全幅及び全長にわたって生成させる。しかし、この技術は、熱延材全体を高温で長時間保持するため、金属組織の粗大化が生じる。その結果、この熱延材から得られた冷延鋼板は、延性と伸びフランジ性を共に優れたものにすることはできず、自動車の構造部品に求められる成形性を満たさなくなる。又、熱延材金属組織の粗大化に起因して、冷延鋼板では機械特性ばらつきが増大する。他方、熱延材全体を高温で長時間保持することによって、内部酸化が進行する。その結果、この内部酸化を除去するために酸洗時間を増加させる等の対策が必要となり、酸洗工程での生産性が低下する。更に、この技術は保熱カバー等の保熱手段を別途設置する必要があり、設備コストの増加を招く点でも好ましくない。

特許文献３に開示された高強度熱延鋼帯が均一な機械特性を呈する技術は、フェライト分率のばらつきが全長にわたって１０％未満となるようにフェライト変態を制御して、フェライトとパーライトからなる組織を生成させる。しかし、このフェライトとパーライトからなる組織は粗大化しやすい。又、当該熱延鋼帯が有する強度ばらつき（引張強度の最大値と最小値の差）は、自動車用冷延鋼板の冷延素材として過大である。仮に、この組織を有する熱延鋼帯を冷延素材として用いて冷延鋼板を作製した場合には、強度ばらつきの原因となる粗大化した熱延組織の影響を取り除くべく、冷間圧延後の焼鈍をオーステナイト単相域で行う必要がある。但し、オーステナイト単相域で焼鈍した場合には、フェライトとオーステナイトの二相域で焼鈍した場合と比べて、延性と伸びフランジ性を共に優れたものにすることはできず、自動車の構造部品に求められる成形性を満たさなくなる。そのため、当該熱延鋼帯を冷延素材として用いることは、冷延鋼板の優れた加工性（引張強度×延性及び引張強度×伸びフランジ性の優れた値での両立）を確保する観点から好ましくない。

ところで、自動車用鋼板は鋼板コイルの形態でプレス加工者に供給されることが多い。この場合、鋼板コイルは、プレス成形された部品の寸法精度を安定的に確保する観点から、コイル全長にわたって引張強度が一定であること、即ち、コイル内での強度ばらつきが小さいことが求められる。プレス成形品の品質向上及び生産性向上の観点から、引張強度×延性（ＴＳ×ＥＬ）及び引張強度×伸びフランジ性（ＴＳ×λ）が共に優れた値を示し、且つ、コイル全長に渡って強度ばらつきが小さいことが求められている。しかし、特許文献１〜３に開示された技術は、これらの要求、即ち、引張強度×延性と引張強度×伸びフランジ性の優れた値での両立、及びコイル全長に渡っての強度ばらつきの低減、に応えられていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、コイル内での強度ばらつきが小さく、引張強度×延性及び引張強度×伸びフランジ性が共に優れた高強度高加工性冷延鋼板コイル及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一局面は、Ｃ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｉ：０．０１〜３質量％、Ｍｎ：０．５〜３質量％、Ｐ：０．１質量％以下（０質量％は含まない）、Ｓ：０．１質量％以下（０質量％は含まない）、Ａｌ：０．００５〜０．１質量％、並びに、Ｔｉ、Ｎｂ及びＶよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の元素を合計で０．０１〜０．０５質量％含み、残部が鉄及び不可避的不純物からなる化学組成を有する高強度高加工性冷延鋼板コイルであって、前記冷延鋼板コイルは、フェライトとマルテンサイトの総和が全組織に対する占積率で９７面積％以上であり、前記フェライトが全組織に対する占積率で１０〜５０面積％であり、前記マルテンサイトが全組織に対する占積率で５０〜９０面積％である複合組織を有し、前記冷延鋼板コイルの幅方向中央部において、当該冷延鋼板コイルの先端から長手方向後方に１０ｍの位置をａ、当該冷延鋼板コイルの後端から長手方向前方に１０ｍの位置をｅ、前記ａと前記ｅの長手方向中央の位置をｃ、前記ａと前記ｃの長手方向中央の位置をｂ、前記ｃと前記ｅの長手方向中央の位置をｄとし、前記ａ、前記ｂ、前記ｃ、前記ｄ及び前記ｅにおける引張強度、全伸び及び穴広げ率をそれぞれＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３、ＴＳ４及びＴＳ５、ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４及びＥＬ５、並びに、λ１、λ２、λ３、λ４及びλ５としたとき、前記ＴＳ１、前記ＴＳ２、前記ＴＳ３、前記ＴＳ４及び前記ＴＳ５のうちの最大値と最小値の差が３０ＭＰａ以下であり、前記ＴＳ１と前記ＥＬ１の積、前記ＴＳ２と前記ＥＬ２の積、前記ＴＳ３と前記ＥＬ３の積、前記ＴＳ４と前記ＥＬ４の積及び前記ＴＳ５と前記ＥＬ５の積のうちの最小値が１００００ＭＰａ・％以上であり、前記ＴＳ１と前記λ１の積、前記ＴＳ２と前記λ２の積、前記ＴＳ３と前記λ３の積、前記ＴＳ４と前記λ４の積及び前記ＴＳ５と前記λ５の積のうちの最小値が３００００ＭＰａ・％以上である、コイル内での強度ばらつきの小さい高強度高加工性冷延鋼板コイルである。

本発明の他の一局面は、前記化学組成を有する熱延素材を１１００℃以上に加熱して、Ａｒ_３点以上の温度で熱間圧延を完了させて熱延材を得る熱延工程と、前記熱延材の長手方向先端部分をＴ、当該熱延材の長手方向後端部分をＢ、当該熱延材の長手方向における前記Ｔと前記Ｂの間の部分をＭとし、前記Ｔの長手方向の長さを当該熱延材の先端から０ｍ以上７０ｍ以下とし、前記Ｂの長手方向の長さを当該熱延材の後端から５０ｍ以上１５０ｍ以下としたとき、前記Ｔの巻取り温度と前記Ｍの巻取り温度との差が０℃以上５０℃以下に、且つ、前記Ｂの巻取り温度と前記Ｍの巻取り温度との差が５０℃以上２００℃以下になるように巻取り温度を制御して当該熱延材を巻き取り、熱延コイルを得る巻取り工程と、前記熱延コイルに酸洗を施して冷延素材を得る酸洗工程と、前記冷延素材に冷間圧延を施して冷延材を得る冷延工程と、前記冷延材にＡｃ_１点以上Ａｃ_３点以下の温度で焼鈍を施して高強度高加工性冷延鋼板コイルを得る焼鈍工程とを有する、高強度高加工性冷延鋼板コイルの製造方法である。

本発明によれば、コイル内での強度ばらつきが小さく、引張強度×延性及び引張強度×伸びフランジ性が共に優れた高強度高加工性冷延鋼板コイル及びその製造方法を提供することができる。

熱延材の巻取り温度計測範囲の一例を示すグラフである。

《高強度高加工性冷延鋼板コイル》
まず、本発明の一局面であるコイル内での強度ばらつきの小さい高強度高加工性冷延鋼板コイルについて説明する。 本発明の高強度高加工性冷延鋼板コイルは、下記要件（１）〜（５）を満足する。

（１）化学組成が、Ｃ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｉ：０．０１〜３質量％、Ｍｎ：０．５〜３質量％、Ｐ：０．１質量％以下（０質量％は含まない）、Ｓ：０．１質量％以下（０質量％は含まない）、Ａｌ：０．００５〜０．１質量％、並びに、Ｔｉ、Ｎｂ及びＶよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の元素：合計で０．０１〜０．０５質量％を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなること、
（２）金属組織は、フェライトとマルテンサイトの総和が全組織に対する占積率で９７面積％以上であり、フェライトが全組織に対する占積率で１０〜５０面積％であり、マルテンサイトが全組織に対する占積率で５０〜９０面積％である複合組織であること、
そして、冷延鋼板コイルの幅方向中央部において、当該冷延鋼板コイルの先端から長手方向後方に１０ｍの位置をａ、当該冷延鋼板コイルの後端から長手方向前方に１０ｍの位置をｅ、ａとｅの長手方向中央の位置をｃ、ａとｃの長手方向中央の位置をｂ、ｃとｅの長手方向中央の位置をｄとし、ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅにおける引張強度、全伸び及び穴広げ率をそれぞれＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３、ＴＳ４及びＴＳ５、ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４及びＥＬ５、並びに、λ１、λ２、λ３、λ４及びλ５としたとき、
（３）ＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３、ＴＳ４及びＴＳ５のうちの最大値と最小値の差が３０ＭＰａ以下であること、
（４）ＴＳ１とＥＬ１の積、ＴＳ２とＥＬ２の積、ＴＳ３とＥＬ３の積、ＴＳ４とＥＬ４の積及びＴＳ５とＥＬ５の積のうちの最小値が１００００ＭＰａ・％以上であること、
（５）ＴＳ１とλ１の積、ＴＳ２とλ２の積、ＴＳ３とλ３の積、ＴＳ４とλ４の積及びＴＳ５とλ５の積のうちの最小値が３００００ＭＰａ・％以上であること。

本発明において、「高強度」とは、引張強度（ＴＳ）が９８０ＭＰａ以上であることをいい、「高加工性」とは、引張強度×延性（ＴＳ×ＥＬ）の最小値が１００００ＭＰａ・％以上であると共に、引張強度×伸びフランジ性（ＴＳ×λ）の最小値が３００００ＭＰａ・％以上であることをいう。又、「コイル内での強度ばらつきが小さい」とは、冷延鋼板コイルの長手方向における引張強度の最大値と最小値の差が３０ＭＰａ以下であることをいう。

尚、本明細書では、コイルの内周側一端をコイルの長手方向における先端といい、コイルの外周側一端をコイルの長手方向における後端という。又、コイルの先端側を前方といい、コイルの後端側を後方という。

以下、本発明の高強度高加工性冷延鋼板コイルの要件（１）〜（５）について説明する。

（１）化学組成について
本発明の高強度高加工性冷延鋼板コイルの化学組成は、Ｃ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｉ：０．０１〜３質量％、Ｍｎ：０．５〜３質量％、Ｐ：０．１質量％以下（０質量％は含まない）、Ｓ：０．１質量％以下（０質量％は含まない）、Ａｌ：０．００５〜０．１質量％、並びに、Ｔｉ、Ｎｂ及びＶよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の元素：合計で０．０１〜０．０５質量％を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる。こうした範囲を定めた理由は次の通りである。

［Ｃ：０．０５〜０．３質量％］
Ｃは、焼入れ性を高めて高強度を確保するのに必要な元素である。このような効果を有効に発揮させるために、Ｃ含有量は０．０５％以上、好ましくは０．０７％以上、より好ましくは０．０９％以上、更に好ましくは０．１２％以上とする。しかし、Ｃ含有量が多過ぎると、伸びフランジ性を劣化させる残留オーステナイトが多量に生成する他、溶接性が悪化する。従って、Ｃ含有量は０．３％以下、好ましくは０．２７％以下、より好ましくは０．２５％以下、更に好ましくは０．２％以下とする。

［Ｓｉ：０．０１〜３質量％］
Ｓｉは、鋼板の延性を劣化させることなく強度を高める元素であり、更には伸びフランジ性を劣化させる粗大な炭化物の析出を抑制する元素である。これらの効果を有効に発揮させるために、Ｓｉは０．０１％以上、好ましくは０．３％以上、より好ましくは０．７％以上、更に好ましくは１％以上とする。しかし、Ｓｉ含有量が多過ぎると、焼入れ性が損なわれて高強度の確保が難しくなる。従って、Ｓｉ含有量は３％以下、好ましくは２．５％以下、より好ましくは２％以下、更に好ましくは１．８％以下とする。

［Ｍｎ：０．５〜３質量％］
Ｍｎは、焼入れ性を向上させて強度を高めるのに有効な元素である。こうした効果を発揮させるために、Ｍｎ含有量は０．５％以上、好ましくは１％以上、より好ましくは１．５％以上、更に好ましくは１．８％以上とする。しかし、Ｍｎ含有量が多過ぎると、延性を低下させて加工性が悪化する他、溶接性が悪化する。従って、Ｍｎ含有量は３％以下、好ましくは２．７％以下、より好ましくは２．５％以下とする。

［Ｐ：０．１質量％以下（０質量％は含まない）］
Ｐは鋼中に不可避的に含まれる元素であり、鋼板の旧オーステナイト粒界に偏析しやすい。Ｐ含有量が過剰になると、粒界を脆化させて伸びフランジ性を低下させる。従って、Ｐ含有量は０．１％以下、好ましくは０．０８％以下、より好ましくは０．０５％以下とする。Ｐ含有量はできるだけ少ない方がよい。尚、Ｐ含有量の下限値は特に定めないが、工業的には０．０００５％である。

［Ｓ：０．１質量％以下（０質量％は含まない）］
Ｓは、鋼中に不可避的に含まれる元素であり、ＭｎＳ介在物を形成する。ＭｎＳ介在物は穴拡げ時に亀裂の起点となるため、Ｓ含有量が過剰になると、伸びフランジ性を低下させる。従って、Ｓ含有量は０．１％以下、好ましくは０．０1％以下、より好ましくは０．００５％以下とする。Ｓ含有量はできるだけ少ない方がよい。尚、Ｓ含有量の下限値は特に定めないが、工業的には０．０００５％である。

［Ａｌ：０．００５〜０．１質量％］
Ａｌは、脱酸剤として作用する元素である。このような作用を有効に発揮させるために、Ａｌ含有量は０．００５％以上、より好ましくは０．０１％以上とする。しかし、Ａｌ含有量が過剰になると、Ａｌの脱酸剤としての作用が飽和するだけでなく、焼鈍時にオーステナイトの生成を阻害してマルテンサイトの占積率を確保できなくなる。従って、Ａｌ含有量は０．１％以下、好ましくは０．０８％以下、より好ましくは０．０５％以下とする。

［Ｔｉ、Ｎｂ及びＶよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の元素：合計で０．０１〜０．０５質量％］
Ｔｉ、Ｖ及びＮｂは、いずれも炭化物、窒化物、炭窒化物などの析出物を形成して、強度を高める他、結晶粒を微細化して微細均一組織を得るために必要な元素である。
これら元素は、それぞれ単独で用いてもよいし、いずれか二種を或いは全種を併用してもよい。このような効果を有効に発揮させるために、これら元素の含有量は合計で、０．０１％以上、好ましくは０．０１５％以上、より好ましくは０．０２％以上とする。しかし、これら元素の含有量が多過ぎると、伸びが劣化する。従って、これら元素の含有量は合計で、０．０５％以下、好ましくは０．０４５％以下、より好ましくは０．０４％以下とする。

［その他の成分］
本発明の高強度高加工性冷延鋼板コイルは上記成分を満足するものであり、残部成分は鉄及び不可避的不純物である。当該不可避的不純物として、鋼中に原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素（例えば、Ｎ、Ｏ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｂ（ホウ素）等）が挙げられる。

（２）金属組織について
本発明の高強度高加工性冷延鋼板コイルの金属組織は、フェライトとマルテンサイトを主体とする複合組織である。フェライトとマルテンサイトの総和は、全組織に対する占積率で９７面積％以上である。そして、フェライトは全組織に対する占積率で１０〜５０面積％であり、マルテンサイトは全組織に対する占積率で５０〜９０面積％である。

フェライトとマルテンサイトの総和が全組織に対する占積率で９７面積％未満では、引張強度×延性及び／又は引張強度×伸びフランジ性が低下し、引張強度×延性と引張強度×伸びフランジ性を共に優れた値にすることができなくなる。

フェライトが全組織に対する占積率で１０面積％未満では、延性が低下して、下記（ＴＳ×ＥＬ）ｍｉｎが１００００ＭＰａ・％以上を確保できなくなる。一方、フェライトが全組織に対する占積率で５０面積％超では、引張強度が低下すると共に伸びフランジ性が低下して、下記（ＴＳ×λ）ｍｉｎが３００００ＭＰａ・％以上を確保できなくなる。

尚、占積率（本明細書では、分率ともいう）とは、鋼板コイルの金属組織を構成する各相の全組織に対する比率（面積％）をいう。

本発明の高強度高加工性冷延鋼板コイルの金属組織は、フェライト及びマルテンサイト以外の相として、例えば、ベイナイト、パーライト、残留オーステナイト、セメンタイト等を３％未満の範囲で含んでいてもよい。但し、引張強度×延性と引張強度×伸びフランジ性を共に優れた値にするという観点から、フェライト及びマルテンサイト以外の相はできるだけ少ない方が好ましい。

（３）引張強度の最大値と最小値の差について
本発明の高強度高加工性冷延鋼板コイルは、コイル長手方向の所定の５箇所（ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅ）における引張強度（ＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３、ＴＳ４及びＴＳ５）の最大値（ＴＳｍａｘ）と最小値（ＴＳｍｉｎ）の差（ΔＴＳ＝ＴＳｍａｘ−ＴＳｍｉｎ）が３０ＭＰａ以下である（ΔＴＳ≦３０ＭＰａ）。

プレス成形品の品質及び生産性を向上させる観点から、引張強度の最大値と最小値の差は２５ＭＰａ以下であること（ΔＴＳ≦２５ＭＰａ）が好ましい。

（４）引張強度と全伸びの積の最小値について
本発明の高強度高加工性冷延鋼板コイルは、コイル長手方向の所定の５箇所（ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅ）おける引張強度と全伸びの積（ＴＳ１×ＥＬ１、ＴＳ２×ＥＬ２、ＴＳ３×ＥＬ３、ＴＳ４×ＥＬ４及びＴＳ５×ＥＬ５）の最小値（（ＴＳ×ＥＬ）ｍｉｎ）が１００００ＭＰａ・％以上である（（ＴＳ×ＥＬ）ｍｉｎ≧１００００ＭＰａ・％）。

引張強度と全伸びの積の最小値は１２０００ＭＰａ・％以上であること（（ＴＳ×ＥＬ）ｍｉｎ≧１２０００ＭＰａ・％）が好ましく、１２５００ＭＰａ・％以上であること（（ＴＳ×ＥＬ）ｍｉｎ≧１２５００ＭＰａ・％）がより好ましい。

（５）引張強度と穴広げ率の積の最小値について
本発明の高強度高加工性冷延鋼板コイルは、コイル長手方向の所定の５箇所（ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅ）における引張強度と穴広げ率の積（ＴＳ１×λ１、ＴＳ２×λ２、ＴＳ３×λ３、ＴＳ４×λ４及びＴＳ５×λ５）の最小値（（ＴＳ×λ）ｍｉｎ）が３００００ＭＰａ・％以上である（（ＴＳ×λ）ｍｉｎ≧３００００ＭＰａ・％）。

引張強度と穴広げ率の積の最小値は４００００ＭＰａ・％以上であること（（ＴＳ×λ）ｍｉｎ≧４００００ＭＰａ・％）が好ましく、他方、５００００ＭＰａ・％以下であること（（ＴＳ×λ）ｍｉｎ≦５００００ＭＰａ・％）が好ましい。

尚、要件（３）〜（５）において、コイル長手方向の所定の５箇所（ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅ）として、鋼板コイルの先端から長手方向後方に１０ｍの位置（ａ）、鋼板コイルの後端から長手方向前方に１０ｍの位置（ｅ）、両位置（ａ、ｅ）の長手方向中央の位置（ｃ）、当該両位置（ａ、ｅ）と当該中央の位置（ｃ）との長手方向中央の位置（ｂ、ｄ）が用いられる。

《製造方法》
次に、本発明の他の一局面であるコイル内での強度ばらつきの小さい高強度高加工性冷延鋼板コイルの製造方法について説明する。

本発明者は、引張強度×延性と引張強度×伸びフランジ性を共に優れた値にするという観点から冷間圧延後の焼鈍をフェライトとオーステナイトの二相域温度で行うことを前提に、本発明のコイル内での強度ばらつきの小さい高強度高加工性冷延鋼板コイルを安定して製造する方法を種々検討した。その結果、熱延コイルの組織ばらつきをコイル全長にわたって低減することが、冷延鋼板コイルの強度ばらつきの抑制に有効であった。

この方策として、熱延材の長手方向における所定長さの先端部分及び後端部分の巻取り温度を、中央部分の巻取り温度より所定の温度だけ高くなるように制御することを見出し、本製造方法に至った。

本発明の高強度高加工性冷延鋼板コイルは、前記化学組成を有する熱延素材を１１００℃以上に加熱して、Ａｒ_３点以上の温度で熱間圧延を完了させて熱延材を得る熱延工程と、前記熱延材の長手方向先端部分をＴ、当該熱延材の長手方向後端部分をＢ、当該熱延材の長手方向における前記Ｔと前記Ｂの間の部分をＭとし、前記Ｔの長手方向の長さを当該熱延材の先端から０ｍ以上７０ｍ以下とし、前記Ｂの長手方向の長さを当該熱延材の後端から５０ｍ以上１５０ｍ以下としたとき、前記Ｔの巻取り温度と前記Ｍの巻取り温度との差が０℃以上５０℃以下に、且つ、前記Ｂの巻取り温度と前記Ｍの巻取り温度との差が５０℃以上２００℃以下になるように巻取り温度を制御して当該熱延材を巻き取り、熱延コイルを得る巻取り工程と、前記熱延コイルに酸洗を施して冷延素材を得る酸洗工程と、前記冷延素材に冷間圧延を施して冷延材を得る冷延工程と、前記冷延材にＡｃ_１点以上Ａｃ_３点以下の温度で焼鈍を施して高強度高加工性冷延鋼板コイルを得る焼鈍工程とを経ることによって、製造することができる。

以下、各工程について説明する。
（熱延工程）
まず、上記化学組成からなる溶鋼を鋳造して得た熱延素材（例えば、鋼スラブ）を１１００℃以上に加熱する。鋳造時に生じた組織ばらつきを低下させて、組織の均質化を図るためである。次に、熱延素材に熱間圧延を施して熱延材を得る。仕上げ圧延温度はＡｒ_３点以上とする。仕上げ圧延温度がＡｒ_３点未満では、最終圧延の段階で二相組織となってフェライト粒の著しい粗大化が起こり、冷延や焼鈍を行っても引張強度×延性及び引張強度×伸びフランジ性に優れた鋼板コイルが得られない。

（巻取り工程）
熱延工程で得られた熱延材を次の巻取り条件１、２で巻き取り、熱延コイルを得る。巻取り条件１、２に従って巻き取ることにより、熱延コイルの長手方向における金属組織のばらつきは低減され、熱延板コイルの全長にわたって微細且つ均質な組織が得られる。その結果、当該熱延板コイルに冷間圧延及び焼鈍を施して得られた冷延鋼板コイルの強度ばらつきが小さくなる。

［巻取り条件１（熱延材長手方向先端部分の巻取り条件）］
熱延材の長手方向先端部分（Ｔ）の巻取り温度（ＣＴＴ）と、熱延材の長手方向中央部分（Ｍ）の巻取り温度（ＣＴＭ）との差（ΔＣＴＴ＝ＣＴＴ−ＣＴＭ）を０℃以上５０℃以下とし、熱延材の長手方向先端部分（Ｔ）の長手方向の長さ（ＬＴ）を当該熱延材の先端から０ｍ以上７０ｍ以下とする。即ち、０℃≦ΔＣＴＴ≦５０℃，０ｍ≦ＬＴ≦７０ｍとする。

ＬＴ＞７０ｍ又はΔＣＴＴ＞５０℃では、先端部分（Ｔ）の冷却速度が小さくなり、熱延コイルのコイル内周部の金属組織（熱延組織）が粗大になって最終製品である冷延鋼板コイルの強度ばらつきが大きくなりやすい。そして、ＬＴ＞７０ｍ又はΔＣＴＴ＞５０℃の場合には、熱延コイル全体の熱量が過大であるため、先端部分（Ｔ）の表層では内部酸化が進行し、酸洗工程ではこの内部酸化を除去するために生産性が低下する。又、冷却速度が相対的に小さい中央部分においても表層の内部酸化が進行し、酸洗工程ではこれを除去するために生産性が低下する。

一方、ΔＣＴＴ＜０℃では、先端部分（Ｔ）の巻取り温度（ＣＴＴ）が中央部分（Ｍ）の巻取り温度（ＣＴＭ）よりも低いため、先端部分（Ｔ）の冷却速度が中央部分（Ｍ）の冷却速度よりも大きくなりやすく、先端部分（Ｔ）で硬質組織が生成して、焼鈍後の強度が不均一になる。

ＬＴの下限値を０ｍとしたのは、先端部分（Ｔ）と中央部分（Ｍ）における冷却速度の差が小さく、最終製品である冷延鋼板コイルの強度ばらつきが許容範囲に入るからである。冷延鋼板コイルの強度ばらつきをより小さくする観点から、ＬＴの下限値は２０ｍであることが好ましく、ＬＴの上限値は５０ｍであることが好ましい。

［巻取り条件２（熱延材長手方向後端部分の巻取り条件）］
熱延材の長手方向後端部分（Ｂ）の巻取り温度（ＣＴＢ）と、熱延材の長手方向中央部分（Ｍ）の巻取り温度（ＣＴＭ）との差（ΔＣＴＢ＝ＣＴＢ−ＣＴＭ）を５０℃以上２００℃以下とし、熱延材の長手方向後端部分（Ｂ）の長手方向の長さ（ＬＢ）を当該熱延材の後端から５０ｍ以上１５０ｍ以下とする。即ち、５０℃≦ΔＣＴＢ≦２００℃，５０ｍ≦ＬＢ≦１５０ｍとする。

ＬＢ＜５０ｍ又はΔＣＴＢ＜５０℃では、熱延コイルのコイル外周部の金属組織が硬質組織となり、これに起因して最終製品である冷延鋼板コイルの強度ばらつきが発生する。

一方、ＬＢ＞１５０ｍ又はΔＣＴＢ＞２００℃では、後端部分（Ｂ）の冷却速度が過剰に小さくなり、熱延コイルのコイル外周部の金属組織（熱延組織）が粗大になって最終製品のある冷延鋼板コイルの強度ばらつきが大きくなったり、内部酸化が過剰に進行したりする。内部酸化が過剰に進行した場合には、過剰に生成した酸化物を除去する必要があり、酸洗工程の生産性が悪化する。

冷延鋼板コイルの強度ばらつきをより小さくする観点から、ＬＢの下限値は７０ｍであることが好ましく、ＬＢの上限値は１３０ｍであることが好ましい。

尚、熱延材の長手方向中央部分（Ｍ）は、当該熱延材の長手方向において、長手方向先端部分（Ｔ）と長手方向後端部分（Ｂ）の間の部分である。中央部分（Ｍ）の巻取り温度（ＣＴＭ）は、化学組成によって変動するが、例えば、５００〜６５０℃である。

熱延材の長手方向後端部分（Ｂ）と中央部分（Ｍ）の巻取り温度の差（ΔＣＴＢ）が、先端部分（Ｔ）と中央部分（Ｍ）の巻取り温度の差（ΔＣＴＴ）よりも大きく、且つ、後端部分（Ｂ）の長手方向の長さ（ＬＢ）が先端部分（Ｔ）の長手方向の長さ（ＬＴ）よりも大きいのは、次の理由による。熱延コイルの巻取り方法としては、熱延コイルの全長に渡って一定の巻取り温度に制御する手法が一般的である。しかし、熱延コイルの外周部及び内周部は中央部と比較して冷えやすいため、この手法では中央部と比較して外周部及び内周部の巻取り以降の冷却速度は速くなり、熱延コイル全長に渡って均質な組織を得ることができなくなる。この問題に対し、本発明では、熱延コイルの外周部及び内周部の巻取り温度を中央部と比較して高温にすることにより、冷却速度差を緩和して、熱延コイル全長に渡って均質な組織を得ている。熱延コイル全長に渡って巻き取った場合には、熱延コイルの外周部は内周部と比較して冷却速度が大きく、中央部と比較した場合には冷却速度差はより一層顕著であり、外周部は内周部よりも更に硬質組織となりやすい。そのため本発明では、外周部及び内周部が中央部と同等の組織を得るために、巻取り温度を変化させる長さ（ＬＴ、ＬＢ）及び巻取り温度の変化量（ΔＣＴＴ、ΔＣＴＢ）について、後端部分（Ｂ）は先端部分（Ｔ）よりも大きくしている。

［巻取り温度の計測方法］
巻取り温度の計測方法は、常法に従って行えばよい。巻取り温度の計測範囲は、例えば、熱延材の長手方向先端部分（Ｔ）、長手方向中央部分（Ｍ）及び長手方向後端部分（Ｂ）それぞれに対して、長手方向全長を採ってもよいし、長手方向における所定長さを採ってもよい。そして、先端部分（Ｔ）、中央部分（Ｍ）及び後端部分（Ｂ）それぞれの計測範囲における平均値を、それそれの巻取り温度（ＣＴＴ、ＣＴＭ及びＣＴＢ）とすればよい。その一例を図１に示す。尚、計測に際して、異常値は当然に取り除いてよい。

図１は、熱延材の巻取り温度計測範囲の一例を示すグラフである。グラフの横軸は巻き取られる熱延材の長手方向の長さ（ｍ）を表し、図中左側は熱延材の長手方向先端側（巻き取られたコイルの内周側）を表し、図中右側は熱延材の長手方向後端側（巻き取られたコイルの外周側）を表す。グラフの縦軸は巻取り温度（℃）を表す。図中の折れ線は熱延材の長手方向における巻取り温度の分布を表し、図中の破線は巻き取られる熱延材の長手方向の中央位置を表す。

図１では、熱延材の長手方向先端部分（Ｔ）の計測範囲として、当該先端部分（Ｔ）の全長を採用し、この計測範囲における平均値を巻取り温度（ＣＴＴ）としている。又、熱延材の長手方向後端部分（Ｂ）の計測範囲として、当該後端部分（Ｂ）の全長を採用し、この計測範囲における平均値を巻取り温度（ＣＴＢ）としている。一方、熱延材の長手方向中央部分（Ｍ）の計測範囲として、熱延材の長手方向の中央位置から長手方向先端側及び長手方向後端側にそれぞれ５０ｍまでの領域（即ち、熱延材の長手方向の中央位置を中心とした長手方向１００ｍの領域）を採用している。そして、当該中央部分（Ｍ）の計測範囲における平均値を巻取り温度（ＣＴＭ）としている。

図１は、熱延材の長手方向中央部分（Ｍ）の巻取り温度（ＣＴＭ）が長手方向先端部分（Ｔ）の巻取り温度（ＣＴＴ）よりも低く、且つ、長手方向後端部分（Ｂ）の巻取り温度（ＣＴＢ）よりも低いことを示している。

尚、熱延材の長手方向中央部分（Ｍ）の計測範囲として、図１の上記領域に代えて、当該中央部分（Ｍ）の全長や、当該中央部分（Ｍ）の全長から温度遷移領域を除いた温度安定領域を採用してもよい。

（酸洗工程）
巻取り工程で得られた熱延コイルに、常法に従って酸洗を施して冷延素材を得る。

（冷延工程）
酸洗工程で得られた冷延素材に、常法に従って冷間圧延を施して冷延材を得る。例えば、冷延率はおおむね２０〜７０％とする。

（焼鈍工程）
冷延工程で得られた冷延材に、常法に従ってＡｃ_１点以上Ａｃ_３点以下の温度（二相域温度）で焼鈍を施して冷延鋼板コイルを得る。焼鈍温度（本明細書では、均熱温度ともいう）をＡｃ_１点以上Ａｃ_３点以下とするのは、上記要件（２）で規定する金属組織を得て、冷延鋼板コイルの延性と伸びフランジ性を共に優れた値にするためである。焼鈍条件は、上記要件（２）で規定する金属組織が得られるように適宜すればよい。その一例を次に挙げる。

冷延材を（Ａｃ_３−５０℃）〜（Ａｃ_３−２０℃）の温度域まで加熱し、所定時間だけ均熱保持する。そして、５５０〜７００℃まで、３〜３０℃／秒の冷却速度で徐冷し、更にＭｓ点以下の温度まで、３０℃／秒以上の冷却速度で急冷し、その後２００〜４５０℃の温度域まで再加熱する。尚、焼鈍温度に昇温する際の昇温速度は特に限定されない。例えば０．５〜５０℃／秒程度の平均昇温速度を適宜選択すればよい。

Ａｃ_１点及びＡｃ_３点は、「レスリー鉄鋼材料学」（丸善株式会社、１９８５年５月３１日発行、２７３頁）に記載されている下記（Ｆ１）式及び（Ｆ２）式から算出できる。式中［ ］は各元素の含有量（質量％）を示しており、鋼板に含まれない元素の含有量は０質量％として計算すればよい。
Ａｃ_１（℃）＝７２３−１０．７×［Ｍｎ］−１６．９×［Ｎｉ］＋２９．１×［Ｓｉ］＋１６．９×［Ｃｒ］＋２９０×［Ａｓ］＋６．３８×［Ｗ］・・・（Ｆ１）
Ａｃ_３（℃）＝９１０−２０３×［Ｃ］^１／２−１５．２×［Ｎｉ］＋４４．７×［Ｓｉ］＋１０４×［Ｖ］＋３１．５×［Ｍｏ］＋１３．１×［Ｗ］−（３０×［Ｍｎ］＋１１×［Ｃｒ］＋２０×［Ｃｕ］−７００×［Ｐ］−４００×［Ａｌ］−１２０×［Ａｓ］−４００×［Ｔｉ］）・・・（Ｆ２）

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

まず、表１の鋼種ＳＡ、ＳＢに示す化学組成（残部は鉄及び不可避的不純物、表１において記号―が付された欄は元素を添加していないことを意味する）を有する鋼スラブを得た。次に、鋼スラブを１２００℃に加熱し、Ａｒ_３点以上の温度で仕上げ熱間圧延を完了させて、熱延材を得た。そして、熱延材を表２に示す巻取り条件で巻き取り、幅１０００ｍｍ、板厚２．３ｍｍの熱延コイルを得た。熱延コイルに酸洗及び冷延を施し、その後、表２に示す焼鈍条件で焼鈍を施して、板厚１．４ｍｍの冷延鋼板コイルを得た。

冷延鋼板コイルの上記位置ａ〜ｅに該当する長手方向５箇所からサンプルを採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に基づいた引張試験とＪＩＳ Ｚ２２５６に基づいた穴広げ試験を実施し、引張強度、全伸び及び穴広げ率を測定した。測定結果を表３に示す。尚、引張試験片は、圧延方向に対して垂直な方向が長手方向となるように幅方向中央部から採取し、ＪＩＳ Ｚ２２０１で規定される５号試験片の加工を行って得た。穴広げ試験片は引張試験片の近傍から採取した。

又、上記サンプルから金属組織を構成する各相の占積率を測定するための試験片を採取した。そして、試験片の圧延方向と平行な断面を研磨し、ナイタール腐食を行った後に、板厚の１／４位置にて、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて倍率３０００倍で５視野の観察を行い、画像解析によってフェライト及びマルテンサイトの占積率を測定し、それぞれの平均値を算出した。

表１に鋼種ＳＡ、ＳＢのＡｃ_１点、Ａｃ_３点を示す。又、表２に、ΔＴＳ、（ＴＳ×ＥＬ）ｍｉｎ、（ＴＳ×λ）ｍｉｎ、組織分率（即ち、フェライトの占積率及びマルテンサイトの占積率）を示す。

試験Ｎｏ．１〜４、８、１５は、本発明に係る冷延鋼板コイルで規定する要件（１）〜（５）を満足する例である。製造方法に着目すると、試験Ｎｏ．１〜４、８、１５は、本発明に係る製造方法の熱延工程、巻取り工程、酸洗工程、冷延工程及び焼鈍工程で規定する各条件を満足する例である。これらは、コイル全長において、引張強度×延性と引張強度×伸びフランジ性が共に優れた値を示すと共に、強度ばらつきが小さいことを示した。

一方、試験Ｎｏ．５〜７、９〜１４、１６〜１９は、上記要件（１）〜（５）の少なくとも１つが外れた例である。製造方法に着目すると、試験Ｎｏ．５〜７、９〜１４、１６〜１９は、本発明に係る製造方法の熱延工程、巻取り工程、酸洗工程、冷延工程及び焼鈍工程で規定する各条件の少なくとも１つが外れた例である。これらは、コイルのいずれかの場所において、引張強度×延性と引張強度×伸びフランジ性が共に優れた値を示すことができなかったか、強度ばらつきが大きいことを示した。

具体的には、試験Ｎｏ．５は、フェライト分率が過小でマルテンサイト分率が過大であるため、ΔＴＳが過大になると共に、（ＴＳ×ＥＬ）ｍｉｎが過小になった。

試験Ｎｏ．６は、ＬＴとΔＣＴＴが上限外れであるため、ΔＴＳが過大となった。又、ＬＴとΔＣＴＴの上限外れに起因して、粒界酸化除去のために酸洗工程の生産性が低下した。

試験Ｎｏ．７は、フェライト分率が過大でマルテンサイト分率が過小であるため、（ＴＳ×λ）ｍｉｎが過小になった。

試験Ｎｏ．９は、ＬＢとΔＣＴＢが上限外れであるため、ΔＴＳが過大となった。又、ＬＢとΔＣＴＢの上限外れに起因して、粒界酸化除去のために酸洗工程の生産性が低下した。

試験Ｎｏ．１０は、ＬＢとΔＣＴＢが下限外れであるため、後端部分が硬質化してしまい、冷間圧延を施すことができなかった。

試験Ｎｏ．１１は、ΔＣＴＴが上限外れであるため、ΔＴＳが過大となった。又、ΔＣＴＴの上限外れに起因して、粒界酸化除去のために酸洗工程の生産性が低下した。

試験Ｎｏ．１２は、ＬＴが上限外れであるため、ΔＴＳが過大となった。又、ＬＴの上限外れに起因して、粒界酸化除去のために酸洗工程の生産性が低下した。

試験Ｎｏ．１３は、ΔＣＴＢが上限外れであるため、ΔＴＳが過大となった。又、ΔＣＴＢの上限外れに起因して、粒界酸化除去のために酸洗工程の生産性が低下した。

試験Ｎｏ．１４は、ＬＢが上限外れであるため、ΔＴＳが過大となった。又、ＬＢの上限外れに起因して、粒界酸化除去のために酸洗工程の生産性が低下した。

試験Ｎｏ．１６は、ΔＣＴＴが下限外れであるため、ΔＴＳが過大となった。

試験Ｎｏ．１７は、ＬＢが下限外れであるため、ΔＴＳが過大となった。

試験Ｎｏ．１８は、ΔＣＴＢが下限外れであるため、ΔＴＳが過大となった。

試験Ｎｏ．１９は、オーステナイト単相域で焼鈍したため、穴広げ率が低下して引張強度×延性と引張強度×伸びフランジ性を共に優れた値にすることができなかった。

Claims (2)

1. Ｃ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｉ：０．０１〜３質量％、Ｍｎ：０．５〜３質量％、Ｐ：０．１質量％以下（０質量％は含まない）、Ｓ：０．１質量％以下（０質量％は含まない）、Ａｌ：０．００５〜０．１質量％、並びに、Ｔｉ、Ｎｂ及びＶよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の元素を合計で０．０１〜０．０５質量％含み、残部が鉄及び不可避的不純物からなる化学組成を有する高強度高加工性冷延鋼板コイルであって、
   前記冷延鋼板コイルは、フェライトとマルテンサイトの総和が全組織に対する占積率で９７面積％以上であり、前記フェライトが全組織に対する占積率で１０〜５０面積％であり、前記マルテンサイトが全組織に対する占積率で５０〜９０面積％である複合組織を有し、
   前記冷延鋼板コイルの幅方向中央部において、当該冷延鋼板コイルの先端から長手方向後方に１０ｍの位置をａ、当該冷延鋼板コイルの後端から長手方向前方に１０ｍの位置をｅ、前記ａと前記ｅの長手方向中央の位置をｃ、前記ａと前記ｃの長手方向中央の位置をｂ、前記ｃと前記ｅの長手方向中央の位置をｄとし、前記ａ、前記ｂ、前記ｃ、前記ｄ及び前記ｅにおける引張強度、全伸び及び穴広げ率をそれぞれＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３、ＴＳ４及びＴＳ５、ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４及びＥＬ５、並びに、λ１、λ２、λ３、λ４及びλ５としたとき、
   前記ＴＳ１、前記ＴＳ２、前記ＴＳ３、前記ＴＳ４及び前記ＴＳ５のうちの最大値と最小値の差が３０ＭＰａ以下であり、
   前記ＴＳ１と前記ＥＬ１の積、前記ＴＳ２と前記ＥＬ２の積、前記ＴＳ３と前記ＥＬ３の積、前記ＴＳ４と前記ＥＬ４の積及び前記ＴＳ５と前記ＥＬ５の積のうちの最小値が１００００ＭＰａ・％以上であり、
   前記ＴＳ１と前記λ１の積、前記ＴＳ２と前記λ２の積、前記ＴＳ３と前記λ３の積、前記ＴＳ４と前記λ４の積及び前記ＴＳ５と前記λ５の積のうちの最小値が３００００ＭＰａ・％以上である、コイル内での強度ばらつきの小さい高強度高加工性冷延鋼板コイル。
2. 請求項１に記載のコイル内での強度ばらつきの小さい高強度高加工性冷延鋼板コイルを製造する方法であって、
   請求項１に記載の化学組成を有する熱延素材を１１００℃以上に加熱して、Ａｒ_３点以上の温度で熱間圧延を完了させて熱延材を得る熱延工程と、
   前記熱延材の長手方向先端部分をＴ、当該熱延材の長手方向後端部分をＢ、当該熱延材の長手方向における前記Ｔと前記Ｂの間の部分をＭとし、前記Ｔの長手方向の長さを当該熱延材の先端から０ｍ以上７０ｍ以下とし、前記Ｂの長手方向の長さを当該熱延材の後端から５０ｍ以上１５０ｍ以下としたとき、前記Ｔの巻取り温度と前記Ｍの巻取り温度との差が０℃以上５０℃以下に、且つ、前記Ｂの巻取り温度と前記Ｍの巻取り温度との差が５０℃以上２００℃以下になるように巻取り温度を制御して当該熱延材を巻き取り、熱延コイルを得る巻取り工程と、
   前記熱延コイルに酸洗を施して冷延素材を得る酸洗工程と、
   前記冷延素材に冷間圧延を施して冷延材を得る冷延工程と、
   前記冷延材にＡｃ_１点以上Ａｃ_３点以下の温度で焼鈍を施して高強度高加工性冷延鋼板コイルを得る焼鈍工程と
   を有する、高強度高加工性冷延鋼板コイルの製造方法。

Images