JP3145419B2

JP3145419B2 - 材質均一性に優れる熱延高張力鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP3145419B2
Application number: JP01609891A
Authority: JP
Inventors: 伸隆黒澤; 真事佐伯; 俊之加藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1991-01-14
Filing date: 1991-01-14
Publication date: 2001-03-12
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JPH04289125A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ホイール等の自動車
の構造部材として用いて好適な低Mn系析出強化型熱延高
張力鋼板の製造方法に関し、とくにコイル長手方向にお
ける材質均一性の改善を図ろうとするものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の構造部材として、たとえばホイ
ールに用いられる熱延鋼板としては、大きく２種類に分
けられる。１つは、例えば特開昭61-170541 号公報に開
示のようなＣ，Si, MnにTi, Nbなどの析出強化を利用し
たものであり、他の一つは組織強化を図るもので、例え
ば特開昭61-79730号公報に開示のようにＣ，Si, Mnを基
本成分とするものである。

【０００３】ここで、ホイールのリムに用いられるもの
と、ホイールのディスクに用いられるものとでは、その
要求特性が異なる。すなわち、ホイールリム材に要求さ
れる特性は、フラッシュバット溶接性（直流バット溶接
性と溶接後の加工性）であり、ホイールディスク材に要
求される特性は成形性である。上記析出強化鋼はホイー
ルリムには用いられるが、降伏点が高く降伏伸びが大き
いため、ごく単純な形状を除いてはホイールディスクに
用いられることはなく、一方、組織強化鋼はフラッシュ
バット溶接性、すなわち溶接後の冷間加工性が悪いた
め、TS 60kgf/mm²以上の高強度材ではホイールリムに用
いられることはなかった。

【０００４】また、これらの両鋼種に共通した問題とし
て、剪断面や打ち抜き面に生じるセパレーションがあ
り、これがホイールの耐久性及びホイールリムの成形性
を劣化させる原因となっていた。

【０００５】このような問題を解決するものとして、出
願人会社は先に、特開平２-47216号公報において、低Mn
系の鋼を用い、制御圧延、制御冷却による、耐セパレー
ション性、加工性及びフラッシュバット溶接性など総合
的に優れる析出強化型の熱延高張力鋼板の製造方法を提
案した。

【０００６】ところで、上記したような熱延高張力鋼板
については、その製造時に厳密な温度管理を必要とする
が、通常の熱間圧延でのコイル先後端では温度降下が必
然的に生じ、それ故熱延板コイル全長にわたって均質な
材質とすることは難しかった。

【０００７】この点に関し、特公昭52-45304号公報にお
いて、粗圧延後の条材を一旦コイルに巻き取り、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
順次コイルに巻き取る圧延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
けるシートバーの先端部すなわち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、少なくともシ
ートバーコイルの巻き戻し後端の材質改善については有
効と考えられる。

【０００８】

【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、前掲特開平2-47216 号公報に
開示したような低Mn系の析出強化型熱延高張力鋼板の製
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。

【０００９】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
端における温度降下については、依然として避け得ない
からである。

【００１０】また、仕上げ圧延後、所定の温度域まで急
冷する必要があるが、コイルの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
上げ圧延機を通過後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。

【００１１】さらに、この発明に係る低Mn系析出強化鋼
は、Mnの低減による強度低下を、Nbなどの成分を添加す
ることで補っているため、これらの析出強化成分の析出
形態が非常に重要となり、厳密な温度管理を必要とす
る。したがって、上記したような冷却が不均一となるコ
イル先後端は析出形態が変化し、所定の強度が得られな
くなる。

【００１２】このようなことから、目標材質とすること
ができなかった部分については、その切り捨てを余儀な
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。

【００１３】この発明は、上記問題を有利に解決するも
ので、厳密な温度管理を必要とする低Mn系の析出強化型
熱延鋼板についても、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熱延高張力鋼板の製
造方法を提案することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、Ｃ：0.03wt％以上、0.10wt％以下、 Si：0.10wt％以下、 Mn：0.5wt ％以下、 Nb：0.03wt％以上、0.5wt ％以下及びＰ：0.02wt％以上、0.10wt％以下を含有し、残部は鉄及び不可避不純物の組成に調整した
鋼スラブを素材として、熱間圧延する際、粗圧延段階を
経たシートバーを一旦コイル状に巻き取り、その後、巻
き終わり端から仕上げ圧延を、圧延終了温度が730 ℃以
上880 ℃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き終わり端を順次接続して、仕上
げ圧延を連続的に行い、この仕上げ圧延に続いて、0.5
秒以内に50℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、300 ℃以
上、700 ℃以下の温度範囲で巻き取ることを特徴とする
材質均一性に優れる熱延高張力鋼板の製造方法であり、

【００１５】さらに上記成分組成に、Ｂ：0.0001wt％以上、0.005wt ％以下及び Mo：0.01wt％以上、1.0wt ％以下のうちから選んだ１種又は２種を添加するものであり、

【００１６】Ca：0.0001wt％以上、0.001wt ％以下及
び REM ：0.001wt ％以上、0.01wt％以下のうちから選んだ１種又は２種を添加するものであり、

【００１７】Ｂ：0.0001wt％以上、0.005wt ％以下及び Mo：0.01wt％以上、1.0wt ％以下のうちから選んだ１種又は２種と、 Ca：0.0001wt％以上、0.001wt ％以下及び REM ：0.001wt ％以上、0.01wt％以下のうちから選んだ１種又は２種とをそれぞれ添加するも
のである。

【００１８】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。

【００１９】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、実際の巻き取り、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。

【００２０】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として巻き取る。ついでコイルC₁
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として巻き取
る。次にコイルC₁の仕上げ圧延終了前に、コイルC₁の後
端とコイルC₂の巻き戻し先端とを接続して、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として巻き取る。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。

【００２１】粗圧延を終えたシートバーをコイルに巻き
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
後コイルに巻き取ることによる、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に
なる。さらに、粗圧延後のシートバーをコイルに巻き取
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。

【００２２】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き取り時に切断し、別コイラー
で巻き取ることにより連続圧延−冷却を実現する。

【００２３】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続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。

【００２４】

【作用】この発明の成分組成範囲の限定理由について以
下に述べる。Ｃ：0.03wt％以上、0.10wt％以下Ｃは強度上昇に有利な成分であり、この発明のようにMn
を低減させた成分系で、強度を確保するためには、その
含有量は0.03wt％以上を必要とする。一方、含有量が0.
10wt％を超えると母材と溶接部の硬度差が大きくなり、
溶接部の加工特性を劣化させ、成形時に割れが発生す
る。したがって、その含有量の上限を0.10wt％とする。

【００２５】Si：0.10wt％以下 Siは固溶強化能の大きな成分であるが、含有量が0.1wt
％を超えると熱延時に赤スケールが発生してスケール跡
が残存し、美観を損ねる。

【００２６】Mn：0.5wt ％以下 Mnは強度を向上させるために有効な成分であるが、その
偏析帯に層状組織を形成しこれがセパレーションの起因
となるため、含有量は0.5wt ％以下とする。

【００２７】Nb：0.03wt％以上、0.5wt ％以下 Nbはこの発明にとって重要な添加成分であり、析出強化
機構により、Mnの低減による強度低下を補うとともに疲
労強度を向上させる。その含有量が、0.03wt％未満では
その効果が不十分であるが、0.5wt ％を超えると溶接部
の冷間加工性を劣化させる。

【００２８】Ｐ：0.02wt％以上、0.10wt％以下Ｐは有効な強化成分であり、Siのように赤スケールを生
じることもなく、Mnのようにセパレーションの起因とな
る層状組織を形成することもない。しかしながら、多量
に添加すると粒界偏析による脆化が生じる。したがっ
て、含有量の下限を0.02wt％、上限を0.10wt％とする。

【００２９】この発明では、上記基本成分組成に加えて
MoおよびＢを伸び特性改善成分として添加することがで
きる。その成分組成範囲の限定理由は次の通りである。

【００３０】Mo：0.01wt％以上、1.0wt ％以下 Moは降伏伸びを減少させ、全伸びを増加させる効果があ
る。その効果を得るためには、含有量は0.01wt％以上を
必要とする。一方Moは高価な成分であり多量に添加する
ことは経済性を損ねるので、その含有量の上限を1.0wt
％とする。

【００３１】Ｂ：0.0001wt％以上、0.005wt ％以下ＢはMoと同様の効果があり、その効果を得るためには、
含有量は0.0001wt％以上を必要とするが、多量に添加す
ると冷間加工性を劣化させるので、その上限を0.005wt
％とする。

【００３２】さらに、この発明は、上記基本成分組成、
及び、これにMo, Ｂを含有する成分組成にCa及びREM を
硫化物の形態制御のために添加することができる。その
成分組成範囲の限定理由は次の通りである。

【００３３】Ca：0.0001wt％以上、0.001wt ％以下 Caは硫化物の形態制御に有効な成分で、セパレーション
の原因となるフィルム状のMnS の析出を抑制する。その
効果を得るためには、含有量は0.0001wt％以上を必要と
する。しかし、多量に添加すると、粗大な硫化物が析出
し成形性を劣化させるので、その含有量は0.001wt ％を
上限とする。

【００３４】REM （Ｙおよびランタノイド系元素）：0.
001wt％以上、0.01wt％以下 REM はCaと同様の効果があり、その効果を得るために
は、含有量は0.001wt ％以上を必要とし、一方製鋼工程
の制約から上限を0.01wtとする。

【００３５】つぎに、この発明の熱延条件について述べ
る。この発明鋼の製造に当たっては、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、仕上げ圧延終了温度及び圧延後の冷却条件などを
以下のように限定することが肝要である。

【００３６】仕上げ圧延終了温度：730 ℃以上、880
℃以下この発明では、仕上げ圧延工程における析出強化と、結
晶粒微細化強を併用して強度の向上を図るが、仕上げ圧
延終了温度が730 ℃に満たなかったり、880 ℃を超える
と所期した効果が得られないので仕上げ圧延終了温度は
上記の範囲に限定した。

【００３７】仕上げ圧延終了後冷却開始までの時間：
0.5 秒以下結晶粒微細化のためには、熱延後直ちに急冷することが
好ましいが、熱延ミルの構造上熱延後不可避に空冷時間
が生じる。しかしながら急冷処理までタイムラグが0.5
秒以内であれば、実際上の問題はない。

【００３８】冷却速度：50℃／ｓ以上冷却速度が遅い場合にはα変態後、α粒が成長粗大化
し、微細化効果による強度向上が望めないため、その冷
却速度は50℃／ｓ以上とする。なお、冷却速度は早い方
がよく、特に上限は設けないが通常の熱延ミルの上限は
200 ℃／ｓ程度である。

【００３９】巻き取り温度：300 ℃以上、700 ℃以下巻き取り温度は高い方が巻き取り後のNbの析出が起こり
やすいため望ましいけれども、700 ℃を超えると析出物
が粗大となり強度向上に寄与しなくなる。一方巻き取り
温度が300 ℃に満たないと鋼板の形状不良を生じる。し
たがって、その巻き取り温度は300 ℃以上、700 ℃以下
とする。

【００４０】

【実施例】

【表１】に示す成分組成に調整した連鋳スラブ４種類（鋼符号Ａ
〜Ｄ）をそれぞれ、この発明に従い前掲図１に示す圧延
設備を用いて、仕上げ圧延終了温度：850 ℃、仕上げ圧
延後冷却開始までの時間：0.5 秒、冷却速度：50℃／
ｓ、巻き取り温度：500 ℃で熱間圧延を行い、板厚３mm
の熱延板とした。

【００４１】かくして得られた熱延板コイルのコイル全
長にわたる長手方向の引張特性を調査した。これらの結
果をそれぞれ図３（鋼符号Ａ）、４（鋼符号Ｂ）、５
（鋼符号Ｃ）、６（鋼符号Ｄ）に示す。なお、図３〜６
には、比較のため、従来法に従い粗圧延後のシートバー
のコイル巻き取りを行わないで圧延した場合（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）の調査結果を併せて示す。

【００４２】図３〜６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。

【００４３】これに対し、従来法に従った場合には、コ
イルの先端部および後端部に多量の不均質部が生じ、上
記４種類の鋼板の平均歩止まりは、この発明の99.8％に
対し95％にすぎなかった。

【００４４】また、特公昭52-45304号公報に開示の方法
に従った場合には、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、十分とは言い難く、４種類の鋼板の平均歩
止まりは97％であった。

【００４５】

【発明の効果】この発明は、Ｃ，Si, Mn, Nb, Ｐ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
上げ圧延を行いながらその後端に、後続するシートバー
コイルの巻き取り端を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、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熱延高張力鋼板を高
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
の模式図である。

【図２】この発明に従う、巻き取り、巻き戻し及び接合
要領図である。

【図３】鋼符号Ａの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】鋼符号Ｂの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５】鋼符号Ｃの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６】鋼符号Ｄの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２−47216（ＪＰ，Ａ) 特開平４−289126（ＪＰ，Ａ) 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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.03wt％以上、0.10wt％以下、 Si：0.10wt％以下、 Mn：0.5wt ％以下、 Nb：0.03wt％以上、0.5wt ％以下及びＰ：0.02wt％以上、0.10wt％以下を含有し、残部は鉄及び不可避不純物の組成に調整した
鋼スラブを素材として、熱間圧延する際、粗圧延段階を
経たシートバーを一旦コイル状に巻き取り、その後、巻
き終わり端から仕上げ圧延を、圧延終了温度が730 ℃以
上880 ℃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き終わり端を順次接続して、仕上
げ圧延を連続的に行い、この仕上げ圧延に続いて、0.5
秒以内に50℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、300 ℃以
上、700 ℃以下の温度範囲で巻き取ることを特徴とする
材質均一性に優れる熱延高張力鋼板の製造方法。
【請求項２】Ｃ：0.03wt％以上、0.10wt％以下、 Si：0.10wt％以下、 Mn：0.5wt ％以下、 Nb：0.03wt％以上、0.5wt ％以下及びＰ：0.02wt％以上、0.10wt％以下を含み、かつ Mo：0.01wt％以上、1.0wt ％以下及びＢ：0.0001wt％以上、0.005wt ％以下のうちから選んだ１種又は２種を含有し、残部は鉄及び
不可避不純物の組成に調整した鋼スラブを素材として、
熱間圧延する際、粗圧延段階を経たシートバーを一旦コ
イル状に巻き取り、その後、巻き終わり端から仕上げ圧
延を、圧延終了温度が730 ℃以上880 ℃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き
終わり端を順次接続して、仕上げ圧延を連続的に行い、
この仕上げ圧延に続いて、0.5 秒以内に50℃／ｓ以上の
冷却速度で冷却し、300 ℃以上、700 ℃以下の温度範囲
で巻き取ることを特徴とする材質均一性に優れる熱延高
張力鋼板の製造方法。
【請求項３】Ｃ：0.03wt％以上、0.10wt％以下、 Si：0.10wt％以下、 Mn：0.5wt ％以下、 Nb：0.03wt％以上、0.5wt ％以下及びＰ：0.02wt％以上、0.10wt％以下を含み、さらに、 Ca：0.0001wt％以上、0.001wt ％以下及び REM ：0.001wt ％以上、0.01wt％以下のうちから選んだ１種又は２種を含有し、残部は鉄及び
不可避不純物の組成に調整した鋼スラブを素材として、
熱間圧延する際、粗圧延段階を経たシートバーを一旦コ
イル状に巻き取り、その後、巻き終わり端から仕上げ圧
延を、圧延終了温度が730 ℃以上880 ℃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き
終わり端を順次接続して、仕上げ圧延を連続的に行い、
この仕上げ圧延に続いて、0.5 秒以内に50℃／ｓ以上の
冷却速度で冷却し、300 ℃以上、700 ℃以下の温度範囲
で巻き取ることを特徴とする材質均一性に優れる熱延高
張力鋼板の製造方法。
【請求項４】Ｃ：0.03wt％以上、0.10wt％以下、 Si：0.10wt％以下、 Mn：0.5wt ％以下、 Nb：0.03wt％以上、0.5wt ％以下及びＰ：0.02wt％以上、0.10wt％以下を含み、さらに、 Mo：0.01wt％以上、1.0wt ％以下及びＢ：0.0001wt％以上、0.005wt ％以下のうちから選んだ１種又は２種と、 Ca：0.001wt ％以上、0.001wt ％以下及び REM ：0.001wt ％以上、0.01wt％以下のうちから選んだ１種又は２種とを含有し、残部は鉄及
び不可避不純物の組成に調整した鋼スラブを素材とし
て、熱間圧延する際、粗圧延段階を経たシートバーを一
旦コイル状に巻き取り、その後、巻き終わり端から仕上
げ圧延を、圧延終了温度が730 ℃以上880 ℃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
巻き終わり端を順次接続して、仕上げ圧延を連続的に行
い、この仕上げ圧延に続いて、0.5 秒以内に50℃／ｓ以
上の冷却速度で冷却し、300 ℃以上、700 ℃以下の温度
範囲で巻き取ることを特徴とする材質均一性に優れる熱
延高張力鋼板の製造方法。