JP3872536B2 - 熱延連続化プロセスを用いた深絞り性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法 - Google Patents
熱延連続化プロセスを用いた深絞り性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法 Download PDFInfo
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【発明の属する技術分野】
本発明は、深絞り加工性の評価指標である平均ランクフォード値(平均r値)が良好で、加工性に影響を及ぼす各方向のr値のうちの最小値が良好である深絞り性に優れた加工用熱延鋼板を熱延連続化法により製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
通常、加工用熱延鋼板の平均r値を向上するには、その構成因子である鋼板の圧延方向のr値のrL値と幅方向のr値のrC値及び圧延方向に対して45度方向のr値のrD値のそれぞれを向上させる必要がある。なぜなら、そのうちのある方向のr値が低いと、その方向のr値が加工の際に悪影響を及ぼし耳の発生や加工限界の低下を招くからである。
【0003】
一方、これら加工用熱延鋼板の平均r値の向上については、例えば、特開昭59−226149号公報の提案の如く、Tiを添加した極低炭素鋼を油潤滑圧延で製造する方法、あるいは特開昭62−192539号公報の提案の如く、Nb,Ti等の合金を添加して製造する方法等がある。しかし、これらの方法は経済性が高くなく、その上各方向のr値の最小値が優れているとはいえない。
【0004】
これらの方法に対して、発明者は特開平3−229827号公報の提案を行った。この提案によれば、特別な添加元素のない通常の加工用熱延鋼板の成分において、平均r値とr値の異方性を示す△r値を向上することが可能で、各方向のr値の最小値も優れた値となる。しかしながら、平均r値は高々1.1程度の値しか得られておらず、冷延鋼板に匹敵するようなそれ以上のr値は得られなかった。
【0005】
そこで、本発明者は、平均r値が1.1以上で、各方向のr値の最小値の優れた加工用熱延鋼板を特別な元素を添加せずに経済性よく製造する方法を特開平7−268462号として提案した。この方法は、鋼片をMnS固溶温度以上に加熱し、1200℃以上で合計の圧下率が5%以上となるよう圧延した後、MnSを析出させるために1200〜1000℃の温度範囲に3〜20分保持する工程を備えていて、保持時間が3〜20分と長く、この保持時間は効率よく鋼板を製造する妨げとなり、生産性の点で満足できるものでなかった。
【0006】
次いで、熱延鋼板の仕上げ温度分布について検討すると、加工性を劣化させないで、熱間圧延をするためには、圧延されるシートバーの温度を少なくともAr3変態点以上の温度とする必要がある。図1は熱延鋼板の仕上げ温度分布を示す図である。図1に示すように、熱間圧延されるシートバーの先端部の仕上温度が一番低く、後端部になるに従い仕上温度が高くなる。後端部の仕上温度が高くなる理由は、加工発熱によるものと考えられる。
【0007】
このように、鋼板の仕上温度は、シートバーの全長に亘って均一でないため、鋼板の材質も先端部と中間部とで異なったものとなり問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、特別な元素を添加せずに平均r値が1.1以上で、各方向のr値の最小値が0.7以上の深絞り性に優れた加工用熱延鋼板を、保持温度を短くして、全長に亘って均質の材質の鋼板を生産性よく製造する方法を提供することを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1) 重量%で、
C :0.01〜0.05%,
Mn:0.10〜0.30%,
Si:0.001〜0.05%,
P :0.02%以下,
S :0.004〜0.012%,
Al:0.01〜0.1%,
N :0.001〜0.007%,
その他Fe及び不可避不純物からなる鋼片をMnS固溶温度以上に加熱し、1200℃以上で合計の圧下率が5%以上となるよう粗圧延してシートバーとした後、1200〜1000℃の温度範囲にて捲取り、3〜150秒保持した後に捲戻すことにより、曲げ歪0.5%以上を付与し、そして該シートバーの先端を先行するシートバーの後端に接合して、Ar3変態点以上の温度で連続的に仕上圧延を行い、仕上圧延終了後0.5秒以内に30℃/秒以上で冷却することを特徴とする熱延連続化法による平均r値1.1以上且つ各方向の最小r値0.7以上の深絞り性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法。
【0010】
本発明が対象とする加工用熱延鋼板は、一般的に加工用熱延鋼板としてこの分野で使用されている鋼板であって、重量%で
C:0.01〜0.05%、Mn:0.10〜0.30%、Si:0.001〜0.05%、P:0.02%以下、S:0.004〜0.012%、AL:0.01〜0.1%、N:0.001〜0.007%を含み、その他Fe及び不可避不純物からなる鋼板である。
【0011】
本発者は、深絞り性に優れた加工用熱延鋼板とするためには鋼片をMnS固溶温度以上に加熱し、鋼中にMnSを完全に固溶させておき、仕上圧延前でも固溶Sを維持させて、仕上圧延中に微細なMnSを析出させること(このためには成分としてMn:0.10〜0.30%、S:0.004〜0.012%が必要である)、及びそれと共に鋳造によってできたrの集合組織を高温域圧下により再結晶させて壊すことが重要であることを見い出したが、さらに研究した結果、鋼板を捲取り、捲戻すことにより曲げ歪0.5%以上を付与すれば、短い保持時間で核が形成され、仕上圧延中に微細なMnSの析出を促進することができることを知見して本発明を完成した。即ち、仕上圧延中に微細なMnSの析出を促進することができる核となるMnSを析出させるためには、従来は3〜20分間の保持時間が必要であったものが、本発明によれば3〜180秒の保持時間に短縮することができた。
【0012】
本発明でのシートバーに曲げ歪を付与し、核となるMnSの析出を行う処理には、シートバーの捲取りを行うコイルボックス法(Iron and Steel Engineer,1981,No.11,P.452)が使用できる。この方法は、シートバーを曲げると同時にコイル状に捲取るため、保温効果を有していて、特別の加熱装置なしで上記処理を行うことができる。
【0013】
本発明で、1200℃以上で合計の圧下率が5%以上となるように圧延するのは、鋳造後にできたrの鋳造集合組織を壊して、圧下により再結晶させるためである。
【0014】
1200〜1000℃の温度範囲にて曲げ歪0.5%以上を付与するように捲取るのはシートバーに歪を付与し、その歪の存在により核となるMnSの析出処理を行うためであり、3〜150秒の保持時間でMnSの析出が生じる。3秒未満ではMnSの析出が生じないし、150秒を超えるとMnSの析出が促進しすぎて、仕上圧延前に充分な固溶Sを確保することができないので好ましくない。
【0015】
また、仕上圧延ではオ−ステナイトの圧延集合組織をつくり、そのままフェライトに変態させることが平均r値を向上させるためには重要であるので、仕上圧延をAr3変態点以上の温度で行うものである。そのままフェライトに変態させるためには、仕上圧延をAr3変態点直上で完了し、0.5秒以内に30℃/秒以上の冷却速度で水冷することが必要である。巻取り温度については、伸びを確保するため500〜700℃程度が望ましい。
【0016】
また、本発明では、シートバーの先端を圧延ラインを先行するシートバーの後端に接合して仕上圧延を行うものである。この仕上圧延では、シートバーが連続的に接合されて長尺なものとなるので、圧延は従来の加速圧延と異り等速圧延とすることができる。即ち、従来の圧延方法では、シートバーの先端の温度低下が著しく、中間部と先端部とでは材質にばらつきがあって、先端部は材質不良となり好ましくなかったが、本発明ではシートバーを接合して長尺のものとしたので、圧延条件を一定にすることができ、長尺方向の材質のばらつきをなくすことができるのである。そのため、先端部の材質不良が防止でき、材質不良に基づく製品歩留りが改善できる。
【0017】
更に、曲げ歪を与えることによりMnSの析出を短時間で行う工程とシートバーを接合して連続的に圧延する工程とを組み合わせたものであるため材質的にもシートバー全長に亘って均一で、かつ深絞り性に優れた加工用熱延鋼板が特別な元素を添加せずに生産性よく製造できるのである。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明を図に基づいて説明する。
図は、熱延連続化法における深絞り性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法の概要を示す図である。
【0019】
図3に示すように、加熱炉1でMnS固溶温度以上に加熱されたスラブは、粗圧延機2で熱間圧延され、これを1100〜1200℃で曲げ歪0.5%以上で巻取って粗圧延コイル3とし、次いで3〜150秒保持し、その後捲戻す。捲戻された粗圧延コイル3の先端は、溶接用切断機4でもって切断され溶接に適する先端開先が形成される。先行する粗圧延鋼板が仕上圧延機に搬送され仕上圧延されるが、その後端は同じく溶接用切断機4でもって切断され溶接に適する後端開先が形成される。先行する粗圧延鋼板の後端と後行の粗圧延鋼板の先端とは、溶接装置5により溶接して接合される。
【0020】
溶接装置5は、移動台車からなっており粗圧延鋼板の後端の移動速度と同期して移動することができるように制御されていて、移動台車を移動させながら先行する粗圧延鋼板の後端と後行の粗圧延鋼板の先端とを溶接する。溶接法は、レーザービーム溶接法が適するが、他の公知の溶接法も適用できる。
【0021】
溶接装置5によって一体に接合され長尺となった粗圧延鋼板は、仕上圧延機6で連続的に仕上圧延され、次いで、ホットランテーブルに設置された冷却装置7により捲取温度に水冷却された後に、コイルとして捲取機10で捲取られる。仕上鋼板は所定の長さを捲取られると、切断機9で切断され別のコイルとして捲取機10で捲取られる。なお、切断機9による切断部位は、溶接装置6で接合した部位を切断することが好ましい。
【0022】
本発明では、粗圧延鋼板の先端を圧延ラインを先行する粗圧延鋼板の後端と接合して長尺の鋼板とするので、連続して熱間仕上圧延をすることができる。そのため、熱延鋼板は、最初の先端部以外に先端部が存在しなく、鋼板はピンチロール8で常に支持されることとなるので、熱間仕上鋼板の冷却は、連続的に冷却装置で水冷却することが可能となる。したがって、従来のバッチ型熱延方法のように冷却されずに材質不良となる鋼板先端部分は最初を除いて無くなる。
【0023】
【実施例】
供試鋼の化学成分を表1に示す。また、これらの供試鋼を用いて実施した例の製造条件とr値の測定結果を表2、表3に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
表2、表3に示すように、本発明例の鋼番1〜5は平均r値が1.1以上であり各方向での最小r値が0.7以上と良好な値を示した。
【0027】
本発明に比べMn含有条件の下限を外れた鋼番6、その上限を外れた鋼番7、S含有条件の下限を外れた鋼番8、その上限を外れた鋼番9、再加熱温度がMnS固溶温度以下の鋼番10、高温域での全圧下率を満たさなかった鋼番11、高温圧延終了温度を満たさなかった鋼番12、1100〜1000℃での保持時間を満たさなかった鋼番13、曲げ歪を満たさなかった鋼番14、仕上圧延終了温度がAr3以下となった鋼番15、仕上圧延終了後冷却開始までの時間が0.5秒未満の鋼番16、仕上圧延後の冷却速度が遅い鋼番17は全て平均r値が1.1に達せず、各方向での最小r値も0.7未満となった。
【0028】
【発明の効果】
本発明は、特別な元素を添加せずに平均r値が1.1以上で、各方向のr値の最小値が0.7以上で、鋼板の全長に亘って均質の材質の深絞り性に優れた加工用熱延鋼板を、MnS析出処理を短い保持温度で可能とし、高い生産性をもって製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱延鋼板の仕上げ温度分布を示す図である。
【図2】本発明の熱延連続化法による実施形態の概要を示す図である
【符号の説明】
1 加熱炉
2 粗圧延機
3 粗圧延コイル
4 溶接用切断機
5 溶接装置
6 仕上圧延機
7 冷却装置
8 ピンチロ−ル
9 切断機
10 捲取機
Claims (1)
- 重量%で、
C :0.01〜0.05%,
Mn:0.10〜0.30%,
Si:0.001〜0.05%,
P :0.02%以下,
S :0.004〜0.012%,
Al:0.01〜0.1%,
N :0.001〜0.007%,
その他Fe及び不可避不純物からなる鋼片をMnS固溶温度以上に加熱し、1200℃以上で合計の圧下率が5%以上となるよう粗圧延してシートバーとした後、1200〜1000℃の温度範囲にて捲取り、3〜150秒保持した後に捲戻すことにより、曲げ歪0.5%以上を付与し、そして該シートバーの先端を先行するシートバーの後端に接合して、Ar3変態点以上の温度で連続的に仕上圧延を行い、仕上圧延終了後0.5秒以内に30℃/秒以上で冷却することを特徴とする熱延連続化法による平均r値1.1以上且つ各方向の最小r値0.7以上の深絞り性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法。
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