JP2020534438A - 高強度ｑ＆ｐ鋼熱延コイルの軟化方法 - Google Patents
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Abstract
Ｑ＆Ｐ鋼ビレットを加熱してから、粗圧延、仕上圧延、層流冷却及び巻取りを経って熱延コイルを得、巻出した後、インラインで保温カバーを被せて、輸送チェインに沿って鋼コイル倉庫へ移動し、保温時間に達したら、保温カバーから取り出して室温まで空冷する、高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法；ただし、巻取り温度は４００〜６００℃であり、前記のインラインで保温カバーを被せるのは、各熱延コイルをそれぞれ巻出した後、６０分間以内に独立で密閉な保温カバー装置を被せると意味する；前記鋼コイルの保温カバー内での保温時間は≧６０分間である。本発明にかかる方法は、冷延Ｑ＆Ｐ鋼生産過程における中間焼鈍工程を置き換えるもので、コストが低く、効率が高く、且つ周辺環境の影響を受けない。
Description
技術分野
本発明は、３代目の自動車用先進高強度鋼の生産技術分野に属し、具体的には、高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法に関する。
本発明は、３代目の自動車用先進高強度鋼の生産技術分野に属し、具体的には、高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法に関する。
背景技術
自動車業界で軽量化と衝突安全性に対する要求が高まるにつれて、ホワイトボディにおける先進高強度鋼の使用割合は増加する傾向にある。自動車用鋼の総合的力学特性である強伸度積ＵＴ（引張強度×伸び）指標によって分けると：
１代目の高強度鋼のＵＴは１５±１０ＧＰａ％で、軽量化と安全性指標は低い；
２代目の高強度鋼のＵＴは６０±１０ＧＰａ％で、強度も可塑性も望ましいが、プロセスが複雑で、合金含有量が高く、生産コストが高止まりしており、市販化は困難である；
３代目の高強度鋼のＵＴは３０±１０ＧＰａ％で、軽量化と安全性指標は１代目の高強度鋼よりも優れたが、生産コストは２代目の高強度鋼よりも顕著に低く、自動車及び冶金業界で広く注目を集める。
自動車業界で軽量化と衝突安全性に対する要求が高まるにつれて、ホワイトボディにおける先進高強度鋼の使用割合は増加する傾向にある。自動車用鋼の総合的力学特性である強伸度積ＵＴ（引張強度×伸び）指標によって分けると：
１代目の高強度鋼のＵＴは１５±１０ＧＰａ％で、軽量化と安全性指標は低い；
２代目の高強度鋼のＵＴは６０±１０ＧＰａ％で、強度も可塑性も望ましいが、プロセスが複雑で、合金含有量が高く、生産コストが高止まりしており、市販化は困難である；
３代目の高強度鋼のＵＴは３０±１０ＧＰａ％で、軽量化と安全性指標は１代目の高強度鋼よりも優れたが、生産コストは２代目の高強度鋼よりも顕著に低く、自動車及び冶金業界で広く注目を集める。
近年、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ等の安価元素を主要な合金元素とする焼入−分配鋼、即ちＱ＆Ｐ（Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）鋼は、既に３代目の自動車用先進高強度鋼の重要な代表として認められ、その工業生産プロセスは２種類に分けられる：
一つの種類は、例えば中国特許公告番号ＣＮ１０５１７７４１５Ａ、ＣＮ１０５４４１８１４Ａ、ＣＮ１０３２１５５１６Ａ、ＣＮ１０３８０５８５１Ａ、ＣＮ１０４５３２１２６Ａ、ＣＮ１０３２３３１６１Ａ、ＣＮ１０３８０５８６９Ａ、ＣＮ１０２２２６２４８Ａ等で開示された、製錬、熱間圧延により生産される熱延Ｑ＆Ｐ鋼であり、それは、プロセスが短く、生産コストが低いことを特徴とするが、熱間圧延層流冷却の制御がとても高く要求され、産業上で実現しにくく、且つ製品の表面品質が保証しにくい。
一つの種類は、例えば中国特許公告番号ＣＮ１０５１７７４１５Ａ、ＣＮ１０５４４１８１４Ａ、ＣＮ１０３２１５５１６Ａ、ＣＮ１０３８０５８５１Ａ、ＣＮ１０４５３２１２６Ａ、ＣＮ１０３２３３１６１Ａ、ＣＮ１０３８０５８６９Ａ、ＣＮ１０２２２６２４８Ａ等で開示された、製錬、熱間圧延により生産される熱延Ｑ＆Ｐ鋼であり、それは、プロセスが短く、生産コストが低いことを特徴とするが、熱間圧延層流冷却の制御がとても高く要求され、産業上で実現しにくく、且つ製品の表面品質が保証しにくい。
もう一つの種類は、例えば中国特許公告番号ＣＮ１０５７３４２１３Ａ、ＣＮ１０４９８８３９１Ａ、ＣＮ１０５６４８３１７Ａ等で開示された、製錬、熱間圧延、中間焼鈍、冷間圧延及び最終Ｑ＆Ｐ熱処理による生産される冷延Ｑ＆Ｐ鋼であり、それは、製品が高強度、高ひずみ硬化率、良好な塑性を有し、表面品質に優れたことを特徴とするが、プロセスが長く、生産コストが比較的に高い。冷延Ｑ＆Ｐ鋼は、普通の冷延製品の生産プロセスに比べて、熱間圧延と冷間圧延の間に中間焼鈍工程（ベル型炉焼鈍或いは連続焼鈍）を加える、即ち熱延コイルをオーステナイト化温度まで加熱し直して十分な時間で保持してから、適切な速度で室温まで冷却する必要があり、これでＱ＆Ｐ鋼熱延コイルを軟化し、冷間圧延機群の圧延力を低下させ、冷間圧延の目的を果たす。
発明の内容
本発明の目的は、新規で、低コストで、効率的な高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法を提供し、且つ自己焼戻軟化によって冷延Ｑ＆Ｐ鋼生産過程における中間焼鈍工程を置き換えることにある。
本発明の目的は、新規で、低コストで、効率的な高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法を提供し、且つ自己焼戻軟化によって冷延Ｑ＆Ｐ鋼生産過程における中間焼鈍工程を置き換えることにある。
上記目的を果たすために、本発明の技術方案は：
本発明にかかるＱ＆Ｐ鋼は、熱間圧延、焼入、巻取りを経ってから、インラインで速やかに独立で密閉な保温カバー装置を被せることで、鋼コイルに制御冷却を行い、巻取り残留熱を利用して効率的な自己焼戻軟化処理を行い、インラインでＱ＆Ｐ鋼熱延コイルの微細組織構造を調整し、マルテンサイトを分解させ、鋼コイル強度を低下させる目的を果たす。
本発明にかかるＱ＆Ｐ鋼は、熱間圧延、焼入、巻取りを経ってから、インラインで速やかに独立で密閉な保温カバー装置を被せることで、鋼コイルに制御冷却を行い、巻取り残留熱を利用して効率的な自己焼戻軟化処理を行い、インラインでＱ＆Ｐ鋼熱延コイルの微細組織構造を調整し、マルテンサイトを分解させ、鋼コイル強度を低下させる目的を果たす。
具体的には、本発明は、Ｑ＆Ｐ鋼ビレットを加熱してから、粗圧延、仕上圧延、層流冷却及び巻取りを経って熱延コイルを得、巻出した後、インラインで保温カバーを被せて、輸送チェインに沿って鋼コイル倉庫へ移動し、保温時間に達したら、保温カバーから取り出して室温まで空冷することを特徴とする、高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法である；ただし、巻取り温度は４００〜６００℃であり、前記のインラインで保温カバーを被せるのは、各熱延コイルをそれぞれ巻出した後、６０分間以内に独立で密閉な保温カバー装置を被せると意味する；前記鋼コイルの保温カバー内での保温時間は≧６０分間である。
さらに、前記ビレットの加熱温度は≧１１５０℃であり、均熱時間は≧６０分間である。
好ましくは、ビレットの加熱温度は１２００〜１３００℃であり、均熱時間は１〜３時間である。
さらに、前記粗圧延及び仕上圧延は、完全オーステナイト化温度領域で行われ、全体的な熱間圧延圧下率は≧９０％であり、仕上圧延温度は８００〜１０００℃である。
好ましくは、各熱延コイルをそれぞれ巻出した後、２０分間以内に独立で保温カバーを被せる。
さらに、前記鋼コイルの保温カバー内での冷却速度は≦１５℃／時間である。
好ましくは、鋼コイルの保温カバー内での保温時間は１〜２４時間である。
好ましくは、鋼コイルの保温カバー内での保温時間は１〜２４時間である。
さらに、例示的な保温カバーは、ＣＮ１０７４７０３７７Ａにおけるいずれかの実施形態で開示された帯鋼製造ラインのインライン保温徐冷装置であり、該特許の内容全体を参照により本文に援用する。
本発明にかかる製造方法において：
ビレットの加熱温度が１２００℃を下回ると、合金元素の均一化に不利である；温度が１３００℃を上回ると、製造コストが上がるだけでなく、加熱品質の低下にも繋がる。よって、ビレットの加熱温度は通常、１２００〜１３００℃に適切に制御される。
ビレットの加熱温度が１２００℃を下回ると、合金元素の均一化に不利である；温度が１３００℃を上回ると、製造コストが上がるだけでなく、加熱品質の低下にも繋がる。よって、ビレットの加熱温度は通常、１２００〜１３００℃に適切に制御される。
類似的に、均熱時間も所定の範囲内に制御する必要がある。均熱時間とは、ビレットを設定された加熱温度まで加熱した後で保温する時間である。均熱時間が短すぎると、Ｓｉ、Ｍｎ等の溶質原子の拡散が十分ではなく、ビレットの加熱品質は保証できない；均熱時間が長すぎると、オーステナイト結晶粒子の粗大化に繋がり、且つ製造コストが上がる。よって、均熱時間は通常、１〜３時間に適切に制御され、加熱温度が上がるにつれて、均熱時間も相応に短縮しても良い。
Ｑ＆Ｐ鋼の成分における合金元素は主にＣ、Ｓｉ、Ｍｎであり、且つＣ含有量は通常０．１５％を上回り、Ｓｉ含有量は通常１．０％を上回り、Ｍｎ含有量は通常１．５％を上回り、ビレットが加熱を経ってから、これらの合金元素はオーステナイト中に固溶し、オーステナイトの安定性を向上させるだけでなく、その高温強度も向上させる。よって、粗圧延及び仕上圧延は、熱間圧延力を低下させ、通板安定性を確保するように、完全オーステナイト化温度領域で行うべきである。
熱間圧延の前に、通常は高圧脱スケールにより加熱過程で形成された酸化スケールをきれいに除去するが、圧延過程及び後段の冷却において、帯鋼表面には依然として酸化スケールが形成される。酸化スケールを低減し、内部酸化の問題を回避若しくは軽減するために、巻取り温度の設計は６００℃を上回ってはいけず、巻取り温度が低いほど、酸化スケールが薄い。しかし、巻取り温度が下がるにつれて、Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルにおけるマルテンサイト−オーステナイト組織及びマルテンサイト含有量は段々増加し、強度の大幅な上昇に繋がり、安定な巻取り及び後段の工程の冷間圧延に不利であるので、巻取り温度の設計は４００℃を下回ってはいけない。
Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルは巻取られると、その微細組織が主にベイナイトとマルテンサイトからなり、且つマルテンサイトの体積百分率が≧２０％であり、引張強度が１０００ＭＰａを超える。後段の工程の冷間圧延の製造性を向上させ、冷間圧延力を低下させるために、Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルに軟化処理を行う必要がある。本発明において、Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルを巻出した後、インラインで（好ましくは２０分間以内に）速やかに独立で密閉な保温カバー装置を被せることで、鋼コイルに制御冷却を行い、巻取り残留熱を利用して自己焼戻処理を行い、マルテンサイトは保温カバー内で徐冷する過程において徐々に分解し、セメンタイト及び少量のフェライトに変態することにより、鋼コイルの強度を低下させる。「インライン」とは、鋼コイルを巻出した直後に保温カバーを被せることが要求されるパターンであり、鋼コイルを倉庫に入れてから保温カバーを被せるという「オフライン」パターンに比べると、（１）カバーに入る時の温度が保証され、巻取り残留熱を十分に利用して自己焼戻処理を行うことができる；（２）「オフライン」パターンで、鋼コイルが保温カバーに入る前の輸送過程において、内／外周と縁部の温度降下が中部よりも遥かに大きく、鋼コイル全体の温度均一性が劣る；（３）「オフライン」パターンで、鋼コイルの変態均一性が劣り、マルテンサイト体積分率が局所で高すぎて、均一な焼戻軟化に不利である。
本発明の有利な効果は、
（１）本発明は合理的な圧延プロセス設計により、革新的な熱延巻取り後の「モノコイル式」保温徐冷プロセスも併せて、インラインで、低コストで、効率的にＱ＆Ｐ鋼熱延コイルに制御冷却を行い、且つその微細組織構造を調整することができる。
（１）本発明は合理的な圧延プロセス設計により、革新的な熱延巻取り後の「モノコイル式」保温徐冷プロセスも併せて、インラインで、低コストで、効率的にＱ＆Ｐ鋼熱延コイルに制御冷却を行い、且つその微細組織構造を調整することができる。
（２）本発明で製造されるＱ＆Ｐ鋼熱延コイルは、通常の段積徐冷プロセスに比べて、降伏強度の降下幅が≧８５ＭＰａで、引張強度の降下幅が≧１５０ＭＰａであると共に、良好な伸び（≧１５％）も有し、軟化効果が顕著であり、従来のプロセスにおける中間焼鈍プロセスに取って代わり、冷延Ｑ＆Ｐ鋼の生産コストを抑えることができる。
図面の簡単な説明
具体的な実施形態
以下、実施例および図面に基づいて本発明をさらに説明する。
以下、実施例および図面に基づいて本発明をさらに説明する。
表１は本発明の実施例の肝心なプロセスパラメータであり、表２は本発明の比較例の肝心なプロセスパラメータであり、表３は本発明の実施例と比較例にかかる鋼コイルの性能である。
本発明の実施例のプロセスは：Ｑ＆Ｐ鋼ビレット加熱→粗圧延→仕上圧延→層流冷却→巻取り→インラインで保温カバーを被せる→保温カバーから取り出す、というものであり、それらの肝心なプロセスパラメータは表１に示す。
本発明の比較例のプロセスは：Ｑ＆Ｐ鋼ビレット加熱→粗圧延→仕上圧延→層流冷却→巻取り→鋼コイルの段積徐冷、というものであり、それらの肝心なプロセスパラメータは表２に示す。
表３における実施例及び比較例のデータからみれば、本発明で提供される方法によって生産されるＱ＆Ｐ鋼熱延コイルは、鋼コイルの段積徐冷方法を採用するものに比べて、その降伏強度の降下幅が≧８５ＭＰａで、引張強度の降下幅が≧１５０ＭＰａで、破断伸度の向上幅が≧２％であることから、本発明で提供される方法は、Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルを効率的に軟化できると共に、材料の可塑性指標を向上でき、後段の工程の冷間圧延力を低下することに寄与できる。
図１、図２では、実施例１と２にかかる試験用鋼の典型的な金属組織写真が示される。写真から明らかなように、保温カバーで処理されない場合、鋼コイルのミクロ組織は主にベイナイト＋マルテンサイトである。
図３、図４では、比較例１と２にかかる試験用鋼の典型的な金属組織写真が示される。写真から明らかなように、保温カバーで処理された場合、鋼コイルのミクロ組織は主にベイナイト＋セメンタイトである。
本発明の実施形態は上記実施例によって制限されるものではなく、本発明の実質的な要旨及び原理から逸脱していない他の変更、修飾、置換、組合せ、簡略化は、いずれも均等な置き換えとみなされ、本発明の保護範囲内に包含されるべきである。
Claims (7)
- Ｑ＆Ｐ鋼ビレットを加熱してから、粗圧延、仕上圧延、層流冷却及び巻取りを経って熱延コイルを得、巻出した後、インラインで保温カバーを被せて、輸送チェインに沿って鋼コイル倉庫へ移動し、保温時間に達したら、保温カバーから取り出して室温まで空冷することを特徴とする、高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法；
ただし、巻取り温度は４００〜６００℃であり、前記のインラインで保温カバーを被せるのは、各熱延コイルをそれぞれ巻出した後、６０分間以内に独立で密閉な保温カバー装置を被せると意味する；前記鋼コイルの保温カバー内での保温時間は≧６０分間である。 - 前記ビレットの加熱温度は≧１１５０℃であり、均熱時間は≧６０分間であることを特徴とする、請求項１に記載の高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法。
- 前記ビレットの加熱温度は１２００〜１３００℃であり、均熱時間は１〜３時間であることを特徴とする、請求項１に記載の高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法。
- 前記粗圧延及び仕上圧延は、完全オーステナイト化温度領域で行われ、全体的な熱間圧延圧下率は≧９０％であり、仕上圧延温度は８００〜１０００℃であることを特徴とする、請求項１に記載の高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法。
- 前記熱延コイルを巻出した後、２０分間以内に独立で保温カバーを被せることを特徴とする、請求項１に記載の高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法。
- 前記鋼コイルの保温カバー内での冷却速度は≦１５℃／時間であることを特徴とする、請求項１に記載の高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法。
- 前記鋼コイルの保温カバー内での保温時間は１〜２４時間であることを特徴とする、請求項１に記載の高強度Ｑ＆Ｐ鋼熱延コイルの軟化方法。
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