JP3858546B2 - 高炭素熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炭素鋼板の製造方法に関し、特に熱間圧延後の球状化焼鈍を省略し、生産性良く加工性に優れた高炭素熱延鋼板を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炭素鋼板は通常、加工性を向上させるため、熱延コイルを焼鈍し、炭化物を球状化させる。しかし、このような球状化焼鈍は、一旦、常温まで冷却したコイルを再度加熱し、極めて長い時間（全工程約４日）を要する。そこで、熱延後の熱処理で球状化焼鈍を行う技術が提案されている。
【０００３】
特公昭５５−３７５７５号公報は、熱延後５０〜９０％のオーステナイトが層状パーライトに変態する状態にまで冷却して巻取り、コイル状態で徐冷ボックスに装入し、２０℃／ｈｒ以下で冷却する技術である。復熱を利用して球状化処理を行なうため巻取温度が６００℃未満のような場合、徐冷カバー内の温度が低く、球状化が十分なされず硬度低下が十分でない。
【０００４】
特開昭６３−１８３１２９号公報には、熱間圧延後、冷却速度２０℃／Ｓ以上の急冷を行ない、変態点以上６５０℃以下で停止し、オーステナイトからパーライトへの変態が５０％終了する以前に巻取り、保温カバー内に入れて６００℃まで２０℃〜２００℃／ｈｒで冷却する技術が提案されている。
しかし、この技術では、保温カバー内に入れてから６００℃までの冷却速度が２０〜２００℃／ｈｒと速く、フェライトの粒成長が十分なされず、通常の球状化焼鈍（バッチ焼鈍）ほど硬度が低下せず、十分な加工性が得られない。
【０００５】
特公昭５５−１７０８７号公報には、熱間圧延後、５００〜６５０℃の温度となっている巻取り直後の熱間圧延鋼帯を６６０℃以上Ａｃ1変態点以下に再加熱し、６００℃に達するまでを１．０℃／ｍｉｎ以下の冷却速度で徐冷する技術が提案されている。この技術の場合、復熱を利用せず、かつ巻取温度が６００〜６５０℃と低いため、再加熱に大きなエネルギーを必要とし生産コストが上昇する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、特別な加熱設備によらず、熱延鋼板の保有熱を利用し、ミクロ組織を制御することで、低コストで生産性良く、熱延ままでも球状化焼鈍材と同等の低硬度で、加工性に優れる高炭素熱延鋼板の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、高炭素熱延鋼板の軟質化に及ぼす製造条件の影響について詳細に検討した。その結果、圧延条件、徐冷カバーにおける冷却条件を適正に制御した場合、球状化焼鈍を省略しても、同等の低硬度が得られ、加工性に優れた高炭素熱延鋼板が得られることを見出した。本発明はこれら知見を基にさらに検討を加えてなされたものである。
【０００８】
１．質量％で、Ｃを０．２％以上１．０％以下含有する高炭素鋼を熱間圧延後、６５０℃超〜７２０℃で巻取り、巻取り後２０分以内に徐冷カバーに装入し、６００〜７２０℃で少なくとも１５ｈｒ滞留させることを特徴とする高炭素熱延鋼鈑の製造方法。
【０００９】
なお、上記製造方法において、熱間圧延後、ランナウトテーブル上での鋼板温度（中間温度）を６５０℃以上とすることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［化学成分］
Ｃ量：０．２％以上１．０％以下
Ｃ量は強度を確保するため、０．２％以上含有する。一方、１．０％を越えると網目状炭化物が顕著となり、軟質化し難く、またその効果も小さいため、１．０％以下とすることが望ましい。尚、０．２％未満の場合、球状化焼鈍が要求されることはなく、軟質化の効果も小さい。
【００１１】
［製造条件］
１．仕上げ熱延後の中間温度：６５０℃以上
仕上げ熱延後のランナウトテーブル上での鋼板温度（以後、中間温度）は、熱延後のフェライト粒径を変化させ、硬度に大きな影響を及ぼす。板面硬度（ＨＲＢ）を９０以下とし、安定して軟質化する場合、仕上げ熱延後、中間温度を６５０℃以上とする。
【００１２】
図１に熱延板の硬度およびフェライト粒径と中間温度の関係を示す。Ｓ５０Ｃ相当の鋼の鋳造スラブを加熱後、熱間圧延において８２０℃で仕上げ圧延を終了し、冷却速度の調整により中間温度を種々変化させ、６５５℃で巻取り後、直ちに（２０ｍｉｎ以内）徐冷カバーに装入し、冷却した。このとき６００℃までの滞留時間は２０ｈｒで、板厚は３．２ｍｍである。
【００１３】
得られた鋼板は、コイルＭ部からサンプルを切りだし、板面硬度測定（ＨＲＢ）およびフェライト粒径を測定した。その結果、中間温度の上昇とともに、フェライト粒径の粗大化により、硬度が低下し、中間温度が６５０℃以上で板面硬度（ＨＲＢ）：９０以下となり、安定して軟質化する。
【００１４】
２．巻取温度：６５０℃超〜７２０℃
巻取温度は、その後の徐冷カバー内での炭化物の球状化に大きな影響を及ぼし、軟質化の重要な条件である。６５０℃を超えると球状化率が上昇し、硬度が低下する。７２０℃を超えると球状化率が低下し、硬度が上昇するので６５０℃超〜７２０℃とする。
【００１５】
図２に、熱延後の硬度および炭化物の球状化率と巻取温度の関係を示す。
【００１６】
Ｓ５０Ｃ相当の鋼（Ｃ：０．５０％，Ｓｉ：０．２％，Ｍｎ：０．７５％，Ｐ：０．０１８％，Ｓ：０．００４％，Ａｌ：０．０３％）の鋳造スラブを加熱後熱間圧延において、８２０℃で仕上げ圧延を終了し、中間温度７００℃とし、その後の冷却帯で冷却速度を調節し、巻取温度を種々変化させ、巻取り後、直ちに（２０分以内）徐冷カバーに装入し、冷却した。このとき、６００℃までの滞留時間は２０ｈｒである。熱延板の板厚はいずれも３．２ｍｍとした。得られた鋼板のコイルＭ部からサンプルを採取し、板面硬度測定（ＨＲＢ），炭化物球状化率を測定した。
【００１７】
その結果、巻取温度の上昇とともに球状化率が上昇し、特に巻取温度が６５０℃を超えると顕著となり、硬度が低下しているが、７２０℃を超えると球状化率が低下し、硬度が上昇している。Ａｒ1変態点以上で徐冷カバーに装入されたためパーライトが著しく粗大化し、その後の徐冷中においても球状化焼鈍されなかったものと考えられる。
【００１８】
尚、本発明では仕上熱延後、放冷により、中間温度、巻取温度が規定した温度を満足するようにすることが望ましい。
【００１９】
３．徐冷カバーまでのコイル搬送時間：２０分以内
コイルの搬送時間が２０分を超えて長くなると、コイル温度が低下し、徐冷カバー内で６００℃以上１５ｈｒ以上の滞留時間が得られず、軟質化が達成できないため、２０分以内とする。
【００２０】
４．徐冷カバー冷却条件：６００〜７２０℃で少なくとも１５ｈｒ
徐冷カバー装入後の熱延コイル冷却条件は、炭化物の球状化およびフェライトの粒成長に大きな影響を及ぼし、適正に制御すべき重要な要件である。
【００２１】
徐冷カバー内におけるコイルの滞留温度（軟質化温度）が６００℃未満の場合、炭化物の球状化に時間を要し、フェライト粒の成長も得られない。一方、７２０℃を超える場合、粗大パーライトが生成し、球状化の進行が極めて遅くなるため６００〜７２０℃とする。
【００２２】
滞留時間は軟質化の観点から長時間が好ましい。１５ｈｒ未満の場合、炭化物の球状化が得られても、その後の炭化物のオストワルド成長によるフェライト粒の成長が十分でなく、球状化焼鈍材と同水準の軟質化が得られないため、少なくとも１５ｈｒとする。尚、冷却終了は、生産性の観点から短時間が好ましく、滞留温度（軟質化温度）より低く、かつスケール変態終了後とするため４００℃以下とする。
【００２３】
本発明に係る鋼板の製造方法では、スラブ加熱後圧延する方法、連続鋳造後加熱処理を施して、あるいは該加熱工程を省略して、直ちに圧延する方法のいずれでもよい。粗圧延の際に、複数（２本以上）のスラブを接合して熱間圧延してもよい。また、熱間圧延中、バーヒータにより加熱を行なってもよい。鋼板の仕上圧延機出側温度は、材質確保の点からＡｒ3点以上が好ましい。さらに、徐冷カバーの形態は、特に規定されるものでなく、巻取り時にそのまま保熱することが可能なコイルボックスでもよい。また、徐冷カバー内の雰囲気は、大気などの酸化雰囲気、不活性ガス、還元ガスなどの非酸化雰囲気のいずれでもよい。また、本発明による熱延鋼板を、その後、冷間圧延し、冷延鋼板とすることができる。
【００２４】
【実施例】
本発明の効果を実施例を用いて詳細に説明する。
【００２５】
表１に示す化学成分の供試鋼を連続鋳造にて鋳片とし、粗圧延後、Ａ鋼は８６０℃、Ｂ鋼は８２０℃にて仕上圧延を終了した後、ランナウトテーブル上で制御冷却を行ない、中間温度（ＭＴ）および巻取温度を種々変化させた。
【００２６】
巻取り後、徐冷カバーへ装入し、４００℃まで種々の冷却速度で冷却し、その後、徐冷カバーを外し大気中にて放冷した。比較材として７００℃×４０ｈｒの条件による球状化焼鈍材も製造した。熱延板の板厚はいずれも３．２ｍｍとした。
【００２７】
得られた鋼板のコイルのＭ部からサンプルを切り出し、板面硬度（ＨＲＢ）測定および光学顕微鏡による炭化物の球状化率、フェライト粒径を測定した。
【００２８】
表２に製造条件を、表３に測定結果を示す。表２の製造条件において、鋼Ｎｏ．Ａ３、Ｂ３は，コイル搬送条件、徐冷カバー内の滞留条件が本発明の範囲外で請求項１，２記載の発明の比較例であり、鋼Ｎｏ．Ａ４，Ａ６，Ｂ４，Ｂ６は，巻取温度が本発明の範囲外で請求項１，２記載の発明の比較例となっている。
【００２９】
鋼Ｎｏ． Ａ５，Ｂ５はランナウトテーブル上における中間温度が本発明の好ましい温度範囲（６５０℃以上）の範囲外であるが、本発明の範囲である。表３から明らかのように、本発明例では球状化焼鈍材とほぼ同等の軟質化が得られているのに対し、比較例では軟質化が十分でない。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【表２】

【００３２】
【表３】

【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、特別な加熱設備も必要とせず、熱延ままで球状化とともにフェライト粒成長がなされ、球状化焼鈍材と同等の低硬度が得られることから、従来の熱延後、球状化焼鈍材より低コストで、かつ短時間で加工性の優れた高炭素熱延鋼板を製造することが可能となり、又，その後冷延した場合、冷間圧延負荷が低減し、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】高炭素熱延鋼板（Ｓ５０Ｃ）のフェライト粒径および硬度に及ぼす中間温度の影響を示す図
【図２】高炭素熱延鋼板（Ｓ５０Ｃ）の炭化物球状化率および硬度に及ぼす巻取温度の影響を示す図

Claims (1)

1. 質量％で、Ｃを０．２％以上１．０％以下含有する高炭素鋼を熱間圧延後、６５０℃超〜７２０℃で巻取り、巻取り後２０分以内に徐冷カバーに装入し、６００〜７２０℃で少なくとも１５ｈｒ滞留させることを特徴とする高炭素熱延鋼鈑の製造方法。

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