JP3612109B2 - 異方性の小さい加工用薄手熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、異方性の小さい薄手軟質熱延鋼板を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板の加工性が顕著に劣化する製造条件として、熱延時にＡｒ_３ 変態点以下で仕上圧延をすることが知られている。しかし、薄手の熱延板を製造しようとすると、圧延中に板温が速く下がるため、平衡変態温度Ａｅ_３ を下げるオーステナイトフォーマー元素であるＣ、Ｍｎなどを加工性の観点から大量に添加できない加工用鋼板では部分的にＡｒ_３ 変態点以下で仕上圧延されることがある。
【０００３】
Ａｅ_３ を下げるが、強度上昇が少なく加工性を確保できる添加元素としてＣｒを利用し、比較的低温でも２相域圧延にならず均一組織の薄手熱延鋼板が製造できる技術が特開平２−１０４６３７号公報に開示されている。しかし、この技術は、Ｃｒ添加が必須のためＣｒ添加に伴う弊害である酸洗性や化成処理性の劣化が避けられないだけでなく、平衡変態温度Ａｅ_３ を下げるため比較的大量にＣｒを添加する必要があり、合金コストが高くなる欠点がある。
【０００４】
Ｃｒは、どちらかと言えば、平衡変態温度Ａｅ_３ 自体を下げ、Ａｒ_３ 変態点も下げる元素である。一方、平衡変態温度Ａｅ_３ 自体は余り変化しないが、速度論的に変態を遅らせてＡｒ_３ 変態点を下げる元素がある。その代表的な元素がＢである。Ｂを添加した加工用熱延鋼板の製造方法については特願平６−４７３０９号、特開昭６３−１４３２２４号公報、特開昭６３−１４３２２５号公報、特開昭６３−２１６９２５号公報などで開示されている。
【０００５】
Ｂの効果は、一般的に、オーステナイト粒界に偏析することによりフェライトの核生成が遅れることによると説明されている。しかし、熱延時に特別な限定をしないと、たとえＢが添加されていても、仕上温度が８５０℃以下になると部分的に混粒組織が生じ、機械的性質の不均一が現われる。
【０００６】
特願平６−４７３０９号では熱延後の冷却速度を限定することにより、仕上温度７８５℃でも軟質の熱延鋼板が製造できることを示しているが、圧延温度が低くなると圧下力が上がり、加工発熱のためにスタンド間冷却などをしないと所定の冷却速度を得られないことが多い。その場合、冷却むらなどのため局所的に材質の不均一部が生じることが避けにくい。
【０００７】
一方、最近、熱延時にＡｒ_３ 変態点以下で仕上圧延しても加工性の劣化を伴わない薄手熱延鋼板の製造技術も数多く開示されている（例えば、特開昭５４−１０９０２２号公報、特公平０１−０３８８５５号公報など）。しかし、フェライト域で製造された熱延鋼板は異方性が大きい欠点がある。
【０００８】
そこで、フェライト域熱延における異方性の低減を達成するための技術開発が行われ、歪み速度を高めることにより異方性を低減できる技術が開発された（特公平２−５７１２９号公報、特公平２−５７１３０号公報、特公平２−５９８４６号公報、特公平３−３３７６７号公報、特開昭６３−６０２３１号公報）。
【０００９】
しかし、通常、ホットストリップを熱延する場合、ストリップの先端が巻取装置に噛み込まれるまではストリップの先端が大きくバウンドしたりして通板性が悪いため、通板速度を制限しなければならない。そのためその間の歪み速度は３００（１／ｓｅｃ）より低くなり異方性が改善できない。特開昭６３−６０２３１号公報では粗圧延後にシートバーをある時間保持し、析出処理をすることが熱延鋼板の深絞り性に有利になることが述べられているが、異方性については何ら言及されておらず、異方性を低減する技術の開示は全くない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、熱延時の歪み速度に限定されることなしに、異方性が小さい薄手軟質熱延鋼板を製造する方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは薄手軟質熱延鋼板の加工性と熱延条件の関係を詳細に検討して以下の結果を得た。
１）Ａｒ_３ 変態点以上で仕上圧延をした材料は加工性に優れ、異方性も比較的小さい。しかしながら、板厚が薄くなると部分的にＡｒ_３ 変態点以下で圧延される部分が生じ、特性のバラツキが著しくなる。
【００１２】
２）Ａｒ_３ 変態点以下で熱間圧延された材料でも、全圧下率が大きくなると加工性が向上する。しかし、全圧下率が大きくなると異方性も若干改良されるが、Ａｒ_３ 変態点以上で仕上圧延された材料よりは大きい。
【００１３】
３）仕上圧延の通板速度を下げた材料が小さい異方性を示した。その原因を考察した結果、パス間で再結晶を起こすことにより集合組織がランダム化し、異方性が小さくなったと推測された。しかし、通板速度を下げることは生産性の低下を意味するため、代替手段を検討した。
【００１４】
４）粗圧延後に、ある曲率以上の曲げ加工を施し、短時間保持することにより、異方性が減少することが明らかになった。仕上圧延前に、このような加工熱処理をすることによって異方性が改善する機構は明確ではないが、曲げ加工によって導入された転位を活用した速い拡散現象が、例えば析出物の粗大化を促進することにより、仕上圧延のパス間で再結晶が容易に起きる事などが推察される。
【００１５】
また、曲げ加工により特定の方位の粒が再結晶・粒成長しやすくなり、結果として異方性を弱める集合組織が形成されることにより、熱延板の異方性が小さくなる可能性も考えられる。特に、後者の推論を支持する現象として、粒成長挙動が低炭素鋼と顕著に異なる極低炭素鋼でこの加工熱処理による異方性の改善が明確に現れなくなることが挙げられる。
【００１６】
以上の実験結果を基に異方性の小さい加工用薄手熱延鋼板の製造技術を確立した。
本発明の要旨とするところは、次の通りである。
１）重量比で
Ｃ ：０．０１％以上、０．０６％以下、 Ｎ ：０．０１％以下、
Ｓｉ：１％以下、 Ｍｎ：１％以下、 Ｐ ：０．１％以下、
Ｓ ：０．０２％以下、 Ａｌ：５Ｎ％以上、１％以下
を含み、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼を粗圧延後、曲率半径が１．５ｍ以下の曲げ加工を行ない１０００℃以下、８５０℃以上の温度Ｔでコイル状に鋼板を巻取り、保持時間ｔ（秒）が前記の温度Ｔ（Ｋ）とｔ≧０．０８exp(６０００／Ｔ) の関係を満足し、かつ上限を３０分以下とした後、巻き戻し、その後、仕上圧延においてＡｒ₃ 変態点以下、７５０℃以上の温度域での合計圧下率が７５％以上、９８％以下になるように熱延し、６５２℃以上、７５０℃以下の温度で巻き取ることを特徴とする異方性の小さい加工用薄手熱延鋼板の製造方法。
【００１７】
２）重量比で
Ｃ ：０．０１％以上、０．０６％以下、 Ｎ ：０．０１％以下、
Ｓｉ：１％以下、 Ｍｎ：１％以下、 Ｐ ：０．１％以下、
Ｓ ：０．０２％以下、 Ａｌ：０．００５％以上、１％以下、
Ｂを１１Ｎ／１４−０．００１≦Ｂ≦１１Ｎ／１４＋０．００２
の条件を満足するように含み、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼を粗圧延後、曲率半径が１．５ｍ以下の曲げ加工を行ない１０００℃以下、８５０℃以上の温度Ｔでコイル状に鋼板を巻取り、保持時間ｔ（秒）が前記の温度Ｔ（Ｋ）とｔ≧０．０８exp(６０００／Ｔ) の関係を満足し、かつ上限を３０分以下とした後、巻き戻し、その後、７５０℃以上で仕上圧延し、その際にＡｒ₃ 変態点以下、７５０℃以上の温度域での合計圧下率が７５％以上、９８％以下になるように熱延することを特徴とする異方性の小さい加工用薄手熱延鋼板の製造方法。
【００１８】
３）重量比で
Ｃ ：０．０１％以上、０．０６％以下、 Ｎ ：０．０１％以下、
Ｓｉ：１％以下、 Ｍｎ：１％以下、 Ｐ ：０．１％以下、
Ｓ ：０．０２％以下、 Ａｌ：０．００５％以上、１％以下、
Ｔｉを４８Ｎ／１４−０．００５≦Ｔｉ≦４８Ｎ／１４＋０．０１
の条件を満足するように含み、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼を粗圧延後、曲率半径が１．５ｍ以下の曲げ加工を行ない１０００℃以下、８５０℃以上の温度Ｔでコイル状に鋼板を巻取り、保持時間ｔ（秒）が前記の温度Ｔ（Ｋ）とｔ≧０．０８exp(６０００／Ｔ) の関係を満足し、かつ上限を３０分以下とした後、巻き戻し、その後、７５０℃以上で仕上圧延し、その際にＡｒ₃ 変態点以下、７５０℃以上の温度域での合計圧下率が７５％以上、９８％以下になるように熱延することを特徴とする異方性の小さい加工用薄手熱延鋼板の製造方法。
【００１９】
【作用】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明において、Ｃ量の下限を０．０１％としたのは、これ以下のＣ量では本発明の範囲のプロセス条件で製造しても異方性の低減が果たせないためである。これは極低炭素鋼が低炭素鋼と異なる再結晶・粒成長挙動をすることを示唆する。また、Ｃ、Ｎの上限をＣ：０．０６％以下、Ｎ：０．０１％以下としたのは、これらの量を超えてＣ，Ｎを添加すると加工性が劣化するためである。
【００２０】
ＳｉとＡｌは変態点を高める元素であるため、これらの元素の添加はフェライト域熱延の温度域を高温にして、圧延時並びに圧延後の再結晶を促進させるのに有効である。しかし、大量の添加は逆に再結晶を抑制する恐れがあるばかりでなく、加工性も劣化するので上限をともに１％とした。また、Ａｌについては脱酸を十分に行なった場合に鋼中に残存する最低量である０．００５％を下限とした。
【００２１】
なお、ＡｌでＮを析出処理して加工性を高める場合はＡｌ添加量の下限を窒素量の５倍とした。ＡｌによるＮの析出処理は巻取時に行なうため、Ａｌが十分に拡散できる温度域で巻き取る必要があるので巻取温度の下限を６５２℃以上とした。また、上限は酸洗性の関係で７５０℃とした。
【００２２】
Ｎの析出処理はＢ、Ｔｉでも可能で、この場合、Ｂ、Ｔｉの添加量の下限は固溶窒素がほとんど残らないようにするために、１１Ｎ／１４−０．００１≦Ｂあるいは４８Ｎ／１４−０．００５≦Ｔｉと限定した。また上限は加工性の劣化をもたらさないようにＢ≦１１Ｎ／１４＋０．００２あるいはＴｉ≦４８Ｎ／１４＋０．０１と限定した。
【００２３】
ＢあるいはＴｉによるＮの析出処理は加熱・熱延時に起こるので、巻取温度の限定は必要ない。
また、本発明において、鋼の他の成分としては、加工用熱延鋼板として通常含まれる成分、即ち、Ｍｎ≦１ｗｔ％、Ｐ≦０．１ｗｔ％、Ｓ≦０．０２ｗｔ％を含有せしめてもよい。
【００２４】
粗圧延後、曲率半径が１．５ｍ以下の曲げ加工を行ない１０００℃以下、８５０℃以上の温度でコイル状に鋼板を巻き取り、少なくともｔ≧０．０８ｅｘｐ（６０００／Ｔ） の関係を満足する時間以上保持することが本発明の最も重要なポイントである。粗圧延後の曲げ加工の曲率半径を１．５ｍ以下と限定したのは、これを超える曲率半径で曲げ加工をしても異方性が改善されないためである。
【００２５】
また、保持温度を１０００℃以下としたのは、粗圧延後の保持温度が１０００℃超だと、Ａｒ_３ 変態点以下で十分な仕上圧延をしようとすると、温度低下までに長時間を要し、生産性が悪くなるためである。同様の理由で保持時間の上限を３０分とした。
【００２６】
また、保持温度を８５０℃以上としたのは、これ未満の温度では異方性の向上が十分に得られないためである。同様の理由で保持時間の下限を保持温度Ｔ（Ｋ）と保持時間ｔ（秒）が０．０８ｅｘｐ（６０００／Ｔ） 以上になるように限定した。ｔ＝０．０８ｅｘｐ（６０００／Ｔ） の関係式は、温度が高くなると短時間でおなじ現象が速く起こることを示唆する式で、係数は、現象が熱的活性化過程で起きるときよく使用されるものである。
【００２７】
上記の粗圧延後の加工熱処理と合わせて、異方性が小さくなる仕上熱延の条件があり、Ａｒ_３ 変態点以下、７５０℃以上の温度域での全圧下率が７５％以上、９８％以下で異方性が小さくなる。また、全圧下率が７５％未満になると加工性も劣化する。巻取温度を限定しない特許請求の範囲２と３では、仕上温度が７５０℃以下になると加工性が劣化し、異方性も大きくなる。
【００２８】
【実施例】
表１に示した成分組成を有する鋼を実施例として用いた。Ａｒ_３ は、Ａｒ_３ （℃）＝９１０−５０９Ｃ（ｗｔ％）−６４Ｍｎ（ｗｔ％）＋２３Ｓｉ（ｗｔ％）＋１９Ａｌ（ｗｔ％）の式で計算した。表２に、製造条件並びに各特性値を示した。基準条件は、スラブ厚：２５０ｍｍ、加熱温度ＨＴ：１２００℃、熱延の仕上板厚：１．０ｍｍとした。
【００２９】
特性の異方性は、圧延方向、圧延方向と４５度の方向、圧延方向と直角の方向のｒ値と伸びを、ｒ値に関してはΔｒ＝（ｒ_０ ＋ｒ_９０−２ｒ_４５）／２の絶対値で、伸びについては各方向の値のΔＥｌ＝最大値−最小値で表した。一般に、異方性は、Δｒの絶対値で０．４以下、ΔＥｌで４％以下なら良好と判断される。
【００３０】
本実施例の曲げ加工は、ロールベンダーを使用する方法と粗バーを走行させ、傾斜の付いた壁にぶつける方法によって行った。後者の場合は、傾斜角を変えることにより曲率半径を変化させることが出来る。本実施例を得る実験では歪み速度の上限を３００（１／ｓｅｃ）未満とした。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
本発明の範囲を満足した実験番号１、２、３、５、９、１０、１２、１４、１５、２０の材料は、Δｒ値の絶対値並びにΔＥｌともに小さく、優れた耐異方性を示す。粗バーの曲げ加工後の巻取温度が本発明の範囲より低い実験番号１９、並びに巻取時間の短い実験番号６の材料は、大きなΔｒ値並びにΔＥｌを示す。曲げ加工時の曲率半径が大きかった実験番号２１の材料は、異方性が大きかった。
【００３４】
粗圧延後、曲げ加工を受けずに仕上圧延に供された実験番号１１、１３、１７の材料は、本発明材に比べ、異方性が大きい。比較鋼を用いた実験番号１６、１８、２２は、延性が悪いだけでなく異方性も大きい。特に、実験番号１６では、圧延中にＴｉＣが微細に析出した可能性があり、熱延板の再結晶が大きく抑制され、加工性の著しい劣化を招いたものと思われる。
【００３５】
アルミキルド鋼の巻取温度が低い実験番号４では、固溶窒素が残存することによる延性の劣化が見られる。この場合、同時に異方性も劣化した。Ａｒ_３ 変態点以下、７５０℃以上の温度域での全圧下率が７０％と低い実験番号７では延性、異方性ともに悪い。また、極低炭素鋼を用いた実験番号８の材料は異方性の改善が得られなかった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、異方性の小さい、加工性に優れた鋼板を熱延ままで製造することができ、工業的に価値の高い発明である。

Claims (3)

1. 重量比で
   Ｃ ：０．０１％以上、０．０６％以下、
   Ｎ ：０．０１％以下、
   Ｓｉ：１％以下、
   Ｍｎ：１％以下、
   Ｐ ：０．１％以下、
   Ｓ ：０．０２％以下、
   Ａｌ：５Ｎ％以上、１％以下
   を含み、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼を粗圧延後、曲率半径が１．５ｍ以下の曲げ加工を行ない１０００℃以下、８５０℃以上の温度Ｔでコイル状に鋼板を巻取り、保持時間ｔ（秒）が前記の温度Ｔ（Ｋ）とｔ≧０．０８exp(６０００／Ｔ) の関係を満足し、かつ上限を３０分以下とした後、巻き戻し、その後、仕上圧延においてＡｒ₃ 変態点以下、７５０℃以上の温度域での合計圧下率が７５％以上、９８％以下になるように熱延し、６５２℃以上、７５０℃以下の温度で巻き取ることを特徴とする異方性の小さい加工用薄手熱延鋼板の製造方法。
2. 重量比で
   Ｃ ：０．０１％以上、０．０６％以下、
   Ｎ ：０．０１％以下、
   Ｓｉ：１％以下、
   Ｍｎ：１％以下、
   Ｐ ：０．１％以下、
   Ｓ ：０．０２％以下、
   Ａｌ：０．００５％以上、１％以下、
   Ｂを１１Ｎ／１４−０．００１≦Ｂ≦１１Ｎ／１４＋０．００２
   の条件を満足するように含み、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼を粗圧延後、曲率半径が１．５ｍ以下の曲げ加工を行ない１０００℃以下、８５０℃以上の温度Ｔでコイル状に鋼板を巻取り、保持時間ｔ（秒）が前記の温度Ｔ（Ｋ）とｔ≧０．０８exp(６０００／Ｔ) の関係を満足し、かつ上限を３０分以下とした後、巻き戻し、その後、７５０℃以上で仕上圧延し、その際にＡｒ₃ 変態点以下、７５０℃以上の温度域での合計圧下率が７５％以上、９８％以下になるように熱延することを特徴とする異方性の小さい加工用薄手熱延鋼板の製造方法。
3. 重量比で
   Ｃ ：０．０１％以上、０．０６％以下、
   Ｎ ：０．０１％以下、
   Ｓｉ：１％以下、
   Ｍｎ：１％以下、
   Ｐ ：０．１％以下、
   Ｓ ：０．０２％以下、
   Ａｌ：０．００５％以上、１％以下、
   Ｔｉを４８Ｎ／１４−０．００５≦Ｔｉ≦４８Ｎ／１４＋０．０１
   の条件を満足するように含み、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼を粗圧延後、曲率半径が１．５ｍ以下の曲げ加工を行ない１０００℃以下、８５０℃以上の温度Ｔでコイル状に鋼板を巻取り、保持時間ｔ（秒）が前記の温度Ｔ（Ｋ）とｔ≧０．０８exp(６０００／Ｔ) の関係を満足し、かつ上限を３０分以下とした後、巻き戻し、その後、７５０℃以上で仕上圧延し、その際にＡｒ₃ 変態点以下、７５０℃以上の温度域での合計圧下率が７５％以上、９８％以下になるように熱延することを特徴とする異方性の小さい加工用薄手熱延鋼板の製造方法。