JP3062260B2 - 材質均一性に優れる高加工性高張力熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コイル長手方向にお
ける材質が均一な、フェライト・マルテンサイトの２相
組織を有する高張力熱延鋼板の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】近年、加工性が良好な高張力鋼板として、
フェライトとマルテンサイトとの２相組織からなる、い
わゆるデュアルフェーズ鋼板が実用化され、加工性を重
視した自動車の構造部材などに用いられている。この２
相組織高張力熱延鋼板の製造方法としては、熱延後、連
続焼鈍する方法と、熱間圧延ままとする方法があるが、
コスト的に有利な後者の製造方法が主流となっている。

【０００３】

【従来の技術】上記したように、熱間圧延ままで２相組
織高張力鋼板を製造する方法としては、これまで種々提
案されており、これらによれば合金成分として、C, Si,
Mn,Cr, を適当に組合せて添加した鋼片を熱間圧延し、
巻取り温度を制御することが知られている。しかしなが
ら、これらの方法では工業的に実施した場合、コイルの
長さ方向及び幅方向における機械的性質の変動が大きい
という問題があった。また、上記合金成分に Mo を添加
すると機械的性質の均質化に効果があるが、Moは極めて
高価であり、そのため製造コストが著しく高くなるとい
う欠点があった。

【０００４】この問題を解決すべく、出願人会社は先
に、特公昭61−10009 号公報において、通常の C, Si,
Mn, Crを基本成分とする鋼片を用いて、鋼片の加熱温
度、仕上げ温度を規制し、制御冷却を行うことによる機
械的変動の少ないデュアルフェーズ鋼板の製造方法を提
案した。

【０００５】ところで，２相組織型高張力熱延鋼板につ
いてはいずれも、製造時に厳密な温度管理を必要とする
ところ、通常の熱間圧延では仕上げ圧延の際、シートバ
ーの先後端部は温度降下を余儀なくされ、また、シート
バーの後端にいくほどホットランテーブル上での待機時
間が長いことから、シートバー中央部と後端部とでは相
当の温度差を生じ、それ故熱延板全長にわたって均質な
材質とすることは難しかった。

【０００６】この点、特公昭52−45304 号公報におい
て、粗圧延後の条材を順次コイルに巻取付り、ついで巻
き戻しながら仕上げ圧延に供する間に、後続の条材を順
次コイルに巻取り、同様に処理することにより、コイル
を圧延する方法が提案開示された。この圧延方法によれ
ば、ホットランテーブルの長さを短縮できるだけでな
く、ホットランテーブル上での待機中におけるシートバ
ーの圧延先端部すなわちシートバーコイルの巻き戻し後
端部の温度降下を効果的に抑制できるので、少なくとも
コイル後端の材質改善については有効と考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の圧
延方法を用いてもなお、前掲特公昭61−10009 号公報に
開示したフェライト・マルテンサイト２相組織型高張力
熱延鋼板の製造に際しては、コイルの先後端における材
質の劣化は免れ得なかった。

【０００８】というのは上記の圧延方法は、所詮はコイ
ル毎に処理する方法であるので、シートバーの先端から
後端にかけて不可避に生じる温度勾配の解消については
ともかく、少なくともシートバーコイルの巻き戻し先端
部における温度降下については、依然として避け得なか
ったからである。

【０００９】また、とくに上記の高張力熱延鋼板の製造
に際しては、仕上げ圧延後、所定の温度域まで急冷する
必要があるが、先端部は仕上げ圧延機を通過してコイラ
ーに巻き付くまでの間、一方後端部は仕上げ圧延機を通
過してコイラーに巻き取られるまでの間いずれも、鋼板
が拘束されていないため、急冷した場合には、形状の乱
れのみならず、冷却の不均一を招いていたからでもあ
る。

【００１０】このため従来は、先後端部については急冷
処理を施さず、その結果目標材質とすることができなか
った部分については、その切捨てを余儀なくされてい
た。従って生産性は著しく阻害され、コスト高を招いて
いた。

【００１１】この発明は、上記問題を有利に解決するも
ので、仕上げ圧延後、厳密な温度管理を必要とするフェ
ライト・マルテンサイト２相組織鋼板についても、コイ
ル全長にわたって所定の温度制御を適切に施すことがで
き、ひいてはコイル全長にわたり均一な材質とすること
ができる高加工性高張力熱延鋼板の製造方法を提案する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、
Ｃ： 0.02 wt％以上 0.20 wt％以下、 Si： 0.5wt％以上 2.0 wt ％以下、 Mn： 0.5wt％以上 2.0 wt ％以下、 Cr： 0.5wt％以上 2.0 wt ％以下及び Al： 0.01 wt％以上 0.10 wt％以下 を含有し、残部は鉄および不可避不純物の組成に調製し
た連続鋳造鋼片に粗圧延を施し、シートバーとした後、
一旦コイル状に巻き取り、その後、巻終り端から仕上げ
圧延を、圧延終了温度が 800℃以上、900 ℃以下の範囲
にて開始し、その後端に、後続するシートバーコイルの
巻終り端を順次接続して仕上げ圧延を行い、この仕上げ
圧延に続いて、15℃/S以上の冷却速度で急冷し、350 ℃
以上、550℃以下の温度範囲で巻取ることを特徴とする
材質均一性に優れる高加工性高張力熱延鋼板の製造方法
であり、

【００１３】さらに、上記成分組成の鋼片を用いた製造
方法において、仕上げ圧延に続いて600 ℃以上、700 ℃
以下の範囲の所定温度まで空冷し、引き続き、15℃/S以
上の冷却速度で急冷し、350 ℃以上、 550℃以下の温度
範囲で巻取ることを特徴とする均一性に優れる高加工性
高張力熱延鋼板の製造方法である。

【００１４】この発明における最大の特徴は、粗圧延後
の熱間仕上げ圧延工程にある。以下、図面に従いこの熱
間仕上げ圧延工程を具体的に説明する。図１に、この発
明の実施に用いて好適な熱間仕上げ圧延ラインを模式で
示し、また図２には、実際の巻取り、巻き戻し及び接合
要領を図解する。なお図示したところにおいて、番号１
は粗圧延機、２はシートバーコイラー、３はアンコイラ
ー、４は接合装置、５は仕上げ圧延機であり、またＣ₁
で最先のコイル、Ｃ₂ で２番目のコイル、Ｃ₃ で３番目
のコイルを示す。

【００１５】さてこの発明ではまず、粗圧延後の最先の
シートバーをコイルＣ₁ として巻取る。ついでコイルＣ
₁ を巻き戻し、巻き戻し先端を仕上げ圧延機５に供給す
る一方で、２本目のシートバーをコイルＣ₂ として巻取
る。次に、コイルＣ₁ の仕上げ圧延終了前に、コイルＣ
₁ の後端とコイルＣ₂ の巻き戻し先端とを接合して、仕
上げ圧延の連続化を図ると共に、一方で３本目のシート
バーをコイルＣ₃ として巻取る。以後、上記の工程を繰
り返すことにより、連続して仕上げ圧延を行うのであ
る。

【００１６】粗圧延を終えたシートバーをコイルに巻取
り、その後巻き戻しながら仕上げ圧延を行うことによ
り、粗圧延における被圧延材の先後端が、仕上げ圧延で
は逆転されて圧延されることになる。このため、粗圧延
先行端側から後尾端側にかけて不可避に生じる温度勾配
の下で、被圧延材が仕上げ圧延では温度の低い粗圧延で
の後尾端側から圧延されることになり、仕上げ圧延では
被圧延材全長にわたって温度が均一化される。また粗圧
延後コイルに巻取ることによる、温度の均一化効果があ
り、とくに粗圧延での圧延先端の局部的温度低下部分
は、粗圧延後コイル内に巻き込まれることによって復熱
し、均一化された温度となり、仕上げ圧延されることと
なる。さらに、粗圧延後のシートバーをコイルに巻取る
ことにより、先行するシートバーとの接続を容易にし、
この接続により最初の圧延材の先端部および最終の圧延
材の後端部を除いて、仕上げ圧延では圧延端のない圧延
を実施でき、それ故仕上げ圧延での圧延端の局部的温度
低下がなくなる。

【００１７】従って後述するように、仕上げ圧延終了
後、所定の低温度域まで急冷したとしても、形状の乱れ
や冷却の不均一が生じることはなく、製品コイル全長に
わたり均一な材質が得られるのである。ここに仕上げ圧
延前に接続した部分は巻取り時に切断し、別コイラーで
巻取ることにより連続圧延−冷却を実現する。

【００１８】なおシートバーの溶接方法はとくに限定す
るものではないが、アップセット溶接や高周波加熱溶接
などがとりわけ有利に適合する。また上記の例では、接
合装置をシートバーの走行と同期させて移動させる間に
接合処理を行う場合について示したが、その他、接合装
置を停止した状態で接合処理を行う場合には、この接合
装置と仕上げ圧延機との間にルーパを配置すれば良い。

【００１９】

【作用】この発明は、優れた加工性を確保するために、
フェライトとマルテンサイトの２相組織を形成させるこ
とをねらいとして開発されたものである。

【００２０】一般に、熱延鋼板の加工性は延性と降伏比
によって支配され、延性は大きいほど、降伏比は小さい
ほど加工性が優れている。このようにするためには、鋼
板を構成する組織において、ベイナイトの比率をできる
だけ少なくして、フェライトとマルテンサイトの比率を
高めること、すなわち、フェライト及びマルテンサイト
のみからなる理想的２相組織に近付けることが望まし
い。

【００２１】したがってこの発明は、このような２相組
織を得るための条件として、化学成分組成をはじめ、熱
延およびこれに続く冷却条件などに関し、適正範囲を設
けたものである。

【００２２】以下にその限定理由について述べる。 (1) 化学成分組成範囲の限定理由 Ｃ：γ相からα相への変態に際して、α相内のＣがγ相
へ拡散移動し、焼入れ性を高めると同時にマルテンサイ
トの強度を高める重要な成分である。0.02wt％未満では
この効果が不十分であり、0.20wt％を超えるとマルテン
サイト分率が過大となり加工性が劣化すると共に溶接性
を悪化させる。したがって、その含有量は0.02wt％以
上、0.20wt％以下とする。

【００２３】Si：固溶強化能が大きく降伏比およず強度
−伸びバランスを損うことなく強度の上昇がはかれるこ
と、及び、γ相からα相への変態を活性化し、γ相への
Ｃの拡散を促進するなど、２相組織化に有利となる性質
を有している。この効果を得るためには0.5 wt％以上を
必要とするが、2.0wt％を超えるとその効果は飽和し、
また、赤スケールと呼ばれるスケールの生成による表面
きずが生じやすくなる。したがっで、その含有量は0.5
wt％以上、2.0 wt％以下とする。

【００２４】Mn：焼入れ性を増大する重要な成分であ
る。0.5 wt％未満ではその効果が不十分であり、2.0 wt
％を超えると溶接性に悪影響を及ぼすとともに、γ相か
らα相への変態速度を遅らせてマルテンサイト分率を過
剰に増大する傾向を示す。したがって、その含有量は0.
5 wt％以上、2.0 wt％以下とする。

【００２５】Cr：焼入れ性向上成分であり、この発明に
とって重要な成分である。γ相からα相への変態をあま
り阻害することなく、その後の残留γ相の安定性を高め
る作用があり、２相組織化を容易にする。この効果を得
るためには0.5 wt％以上必要であり、2.0 wt％を超える
とマルテンサイト分率を過剰に増大すること、コストア
ップ要因となることなどの問題がある。したがって、そ
の含有量は0.5 wt％以上、2.0 wt％以下とする。

【００２６】Al：脱酸剤として、鋼を清浄にし加工性を
改善させる有用な成分である。その効果を発揮するには
0.01wt％以上必要であり、0.10wt％を超えるとその効果
は飽和する。したがって、その含有量は0.01wt％以上、
0.10wt％以下とする。

【００２７】(2) 熱延処理条件の限定理由 この発明鋼板の製造に当っては、通常の方法で溶製され
た鋳片を直接圧延するか、もしくは一旦冷却後加熱炉で
再加熱してから熱間圧延を行うが、この熱間圧延に際
し、仕上げ圧延温度、及び圧延後の冷却条件を以下のよ
うに限定することが必要である。

【００２８】a ．仕上げ圧延温度 900 ℃を超えると最終組織でのベイナイトの生成やマル
テンサイト分率が高過ぎ加工性の劣化を招き、800 ℃未
満では加工組織が残り好ましくない。したがって、その
温度は 800℃以上、900 ℃以下とする。

【００２９】b ．冷却（急冷）速度 15℃/S 未満の冷却速度はパーライト変態が生じて降伏
比を上昇させる。したがって、目的とするフェライト・
マルテンサイト２相組織とするためには15℃/S以上を必
要とする。

【００３０】c ．コイル巻取温度 500 ℃を超えた温度で巻取ると最終組織にパーライトが
生じ、350℃未満ではベイナイトが混在するようにな
る。したがって、その温度は 350℃以上、500 ℃以下と
する。

【００３１】d ．空冷処理 仕上げ圧延後、直ちに急冷処理を行うのではなく、急冷
開始までに短時間の空冷処理を行って上記急冷開始温度
を低下させることは、フェライト変態を促進させ、残留
オーステナイト中のＣを濃化させることから降伏比の低
減がはかれるので、加工性の向上のためには有効な手段
である。しかしながらこの場合の空冷後の冷却開始温度
が 700℃を超えるとその効果はなく、600 ℃未満ではパ
ーライト変態が生じ好ましくない。したがってその温度
は 600℃以上 700℃未満とする。

【００３２】

【実施例】実施例１ 転炉で溶製した Ｃ：0.05wt％、 Si ：1.0 wt％、Ｍn ：1.5 wt％、Cr：
1.0 wt％、Al：0.02wt％の成分組成を有する連鋳鋼片を
素材として、熱間圧延を行い板厚3.5 mmの熱延板コイル
とした。 このときの熱延条件 (鋼帯の長さ方向中心位置) を ・粗圧延後のシートバーの巻取り温度：1050℃ ・圧延終了温度：840 ℃ ・急冷開始温度：800 ℃（圧延終了後直ちに急冷） ・冷却速度：30℃／ｓ ・製品巻取り温度：450 ℃ として、図１に示す圧延設備を用いこの発明方法に従っ
て連続的に圧延した場合（適合例）、従来法に従い粗圧
延後のシートバーでのコイル巻取りを行わずに圧延した
場合（従来例）、前掲特公昭52−45304 号公報に開示の
方法に従って、圧延した場合( 比較例) の熱延板コイル
を製造し、これらのコイル全長にわたる長手方向につい
て、引張特性を調査した。これらの結果を図３に示す。
図３より明らかなように、この発明に従って圧延した熱
延板コイルは、コイル全長にわたって均一な材質が得ら
れている。これに対し、従来法に従った場合には、コイ
ルの先端部及び後端に多量の不均質部が生じ歩止りはこ
の発明の99.8％に対し90.0％にすぎなかった。また特公
昭52−45304 号公報に開示の方法に従った場合には、コ
イルの先後端部とくにシートバーの圧延先端部すなわ
ち、シートバーコイルの巻き戻し後端部の不均質性は改
善されるものの、十分とは云い難く歩留りは95.0％であ
った。

【００３３】実施例２ 転炉で溶製した Ｃ：0.05wt％、 Si ：1.0 wt％、Mn：1.5 wt％、Cr：1.
0 wt％、Al：0.02wt％の成分組成を有する連鋳鋼片を素
材として、熱間圧延を行い板厚3.5mmの熱延板コイルと
した。

【００３４】このときの熱延条件（鋼帯の長さ方向中心
位置）を ・粗圧延後のシートバーの巻取り温度：1050℃ ・圧延終了温度：850 ℃ ・急冷開始温度：650 ℃（圧延終了後空冷処理) ・冷却速度： 50 ℃/s ・製品巻取り温度：450 ℃ として、図１に示す圧延設備を用いこの発明方法に従っ
て連続的に圧延した場合（適合例）、従来法に従い粗圧
延後のシートバーでのコイル巻取りを行わずに圧延した
場合（従来例）、前掲特公昭52−45304 号公報に開示の
方法に従い圧延した場合( 比較例) の熱延コイルを製造
し、これらのコイル全長にわたる長手方向について、引
張特性を調査した。これらの調査結果を図４に示す。

【００３５】図４より明らかなように、この発明に従っ
て圧延した熱延板コイルは、コイル全長にわたって均一
な材質が得られている。

【００３６】これに対し、従来法に従った場合には、コ
イルの先端部及び後端部に多量の不均質部が生じ、歩止
りはこの発明の99.5％に対し92％にすぎなかった。ま
た、特公昭52−45304 号公報に開示の方法に従った場合
には、コイルの先後端部とくにシートバーの圧延先端部
すなわち、シートバーコイルの巻戻し後端部の不均質性
は改善されるものの、十分とは云い難く歩留りは95％で
あった。

【００３７】

【発明の効果】この発明は、C, Si, Mn, Cr を基本成分
とする鋼素材を用い、その熱間圧延において、粗圧延後
のシートバーを一旦コイル状に巻き取り、さらに仕上げ
圧延を行ないながらその後端に、後続するシートバーコ
イルの巻き終り端を順次接続し連続して圧延するととも
に、熱間圧延及びその後の冷却における温度制御を行う
もので、

【００３８】この発明に従えば、実質的に均一な温度で
仕上げ圧延ができ、材質均一性に優れる高加工性高張力
熱延鋼板を高生産性のもとで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施に用いて好適な熱間圧延ライン
模式図である。

【図２】この発明に従う、巻取り、巻き戻しおよび接合
要領の説明図である。

【図３】コイルの長手方向の引張特性の変化を示すグラ
フである。

【図４】コイルの長手方向の引張特性の変化を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ 粗圧延機 ２ シートバーコイラー ３ アンコイラー ４ 接合装置 ５ 仕上げ圧延機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−258802（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−289125（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−10009（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭52−45304（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 9/46,8/02 C22C 38/00 - 38/60

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃ： 0.02 wt％ 以上、 0.20 wt％以下、 Si： 0.5 wt％ 以上、 2.0 wt ％以下、 Mn： 0.5 wt％ 以上、 2.0 wt ％以下、 Cr： 0.5 wt％ 以上、 2.0 wt ％以下及び Al： 0.01 wt％ 以上、 0.10 wt％以下を含有し、残部
   は鉄および不可避不純物の組成に調製した連続鋳造鋼片
   に粗圧延を施し、シートバーとした後、一旦コイル状に
   巻き取り、その後、巻終り端から仕上げ圧延を、圧延終
   了温度が 800℃以上、900 ℃以下の範囲にて開始し、そ
   の後端に、後続するシートバーコイルの巻終り端を順次
   接続して仕上げ圧延を行い、この仕上げ圧延に続いて、
   15℃/S以上の冷却速度で急冷し、350 ℃以上 550℃以下
   の温度範囲で巻取ることを特徴とする材質均一性に優れ
   る高加工性高張力熱延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】Ｃ： 0.02 wt％ 以上、 0.20 wt％以下、 Si： 0.5 wt％ 以上、 2.0 wt ％以下、 Mn： 0.5 wt％ 以上、 2.0 wt ％以下、 Cr： 0.5 wt％ 以上、 2.0 wt ％以下及び Al： 0.01 wt％ 以上、 0.10 wt％以下 を含有し、残部は鉄および不可避不純物の組成に調製し
   た連続鋳造鋼片に粗圧延を施し、シートバーとした後、
   一旦コイル状に巻き取り、その後、巻終り端から仕上げ
   圧延を、圧延終了温度が 800℃以上、900 ℃以下の範囲
   にて開始し、その後端に、後続するシートバーコイルの
   巻終り端を順次接続して仕上げ圧延を行い、この仕上げ
   圧延に続いて、600 ℃以上、700 ℃以下の範囲の所定温
   度まで空冷し、引き続き15℃/S以上の冷却速度で急冷
   し、350 ℃以上、550 ℃以下の温度範囲で巻取ることを
   特徴とする均一性に優れる高加工性高張力熱延鋼板の製
   造方法。