JP4538898B2 - 熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、家電製品あるいは産業機器などの部材に使用される、延性およびコイル内の延性の均一性が良好である熱延鋼板及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車や家電製品などに使用される熱延鋼板には高い成形性が要求され、延性を代表とする加工性に優れた熱延鋼板の開発が行われてきた。
【0003】
従来、Alキルド鋼による加工用熱延鋼板の製造方法においては、熱延時に高温巻取りを行うことによる高延性化が図られてきた。
例えば、特開昭58−144417号公報には、Al、Nの添加量を低く抑え、固溶Alの低減とAlNの析出量を低減して高温巻取りを行うことにより高延性の熱延鋼板を製造する方法が開示されている。
【0004】
また、特開平11−181526号公報には、コイル長手方向の材質を均一化させるため、コイル中央部に比して巻取り後の冷却速度の大きいコイル先端部および後端部の巻取温度をコイル中央部よりも高くすることにより、コイル先端部および後端部におけるAlNの析出を促進させる熱延鋼板の製造方法が開示されている。
【0005】
また、特開昭58−207335号公報には、N量に応じた所定量のBを添加してNをBNとして固定することにより、巻取温度を低減できる熱延鋼板の製造方法が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示された方法には以下のような問題がある。
特開昭58−144417号公報に開示された熱延鋼板の製造方法では、高温巻取りを行うため、コイル中央部に比して冷却速度が大きくなるコイルの先端部および後端部では、AlNの析出が不充分となり延性が低下する。このため、コイル内の機械特性の均一性に劣る。
【0007】
また、特開平11−181526号公報に開示された熱延鋼板の製造方法では、コイルの長手方向最先端部は、低温である巻取軸により急冷されるため、AlNの析出が不充分となり加工性が劣化する。また、コイル先端部と後端部では高温巻取りとなるため、コイル中央部に比してスケールの発生量が増加して酸洗性が劣化し、コイル先端と後端においてスケール残りが生じたり、コイル中央部において過酸洗が生じたりという問題が生じ得る。
【0008】
また、特開昭58−207335号公報に開示された熱延鋼板の製造方法について本発明者が検討を行ったところ、上記公報に開示された組成の鋼においては、Nの固定反応としてBNの析出とともにAlNの析出が競合するため、BNの析出挙動はAlNの析出挙動に影響され、さらにAlNの析出挙動はスラブ加熱温度に影響されるため、上記公報に開示されたように単にN量に応じた所定量のBを添加したのでは、固溶Bが残存することによると推定されるフェライトの過度の粒成長が生じ、所期の特性を得ることが困難となる場合があることが判明した。
【0009】
本発明は、上記問題点に鑑み、熱延工程における高温巻取りに依存せずに、延性およびコイル内の延性の均一性に優れた熱延鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、熱延工程において低温巻取りを行ったAlキルド熱延鋼板の延性に及ぼす化学組成および熱延条件の影響について詳細に検討を行った。その結果、以下の知見を得た。
【0011】
(イ)B添加による熱延鋼板の延性向上の作用は、NをBで固定することにより、フェライトの硬質化を招くとともにフェライト粒成長を阻害する微細なAlNの析出を抑制することによって発揮される。しかし、Nの固定反応としては、BNの析出とともにAlNの析出が競合するため、BNの析出挙動はAlNの析出挙動に影響され、さらにAlNの析出挙動はスラブ加熱温度に影響される。このため、Bの添加量の上限は、Al量、N量およびスラブ加熱温度によって定まり、下記(1)式で規定されるBmaxとなり、これを超える場合には固溶Bに起因すると推定されるフェライトの過度な粒成長が生じ、延性の劣化を招く。
【0012】
【数3】
ここで、SRTはスラブ加熱温度(℃)であり、「%」は「質量%」を表す。以下、化学組成について「質量%」を単に「%」として表す。
【0013】
B添加量を上記(1)式で定まるBmax以下とすることにより、固溶Bにより弊害を抑制できる理由は定かではないが、Al量、N量およびスラブ加熱温度によってAlNの析出量が変化し、これによりBと結合するN量が変動し、該N量に対して過剰となったBが固溶Bとなることによると考えられる。
【0014】
(ロ)さらに、スラブ加熱温度を下記(2)式によって定まるST以下とすることによって、コイル内の延性の均一性が向上した。この理由は明らかではないが、スラブ加熱過程においてAlNの一部が再溶解せずに残存することにより、熱延の冷却過程におけるAlNの析出が促進され、これによりコイル内の熱延温度条件の変動に起因するコイル内におけるAlNの析出量の変動が抑制されるためと考えられる。
【0015】
【数4】
(ハ)さらに、粗圧延後の粗バーの長手方向および幅方向の表面温度差が140℃以下となるように加熱を行うことにより、仕上圧延温度のコイル内の温度偏差を小さくすることができ、コイル内の延性の均一性を一層向上させることができる。
【0016】
本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は以下のとおりである。
(A)質量%で、C:0.01〜0.2%、Si:0.1%以下、Mn:0.05〜2%、P:0.05%以下、S:0.015%以下、sol.Al:0.005〜0.1%、N:0.001〜0.007%、およびBを含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有するスラブを加熱して熱間圧延する熱延鋼板の製造方法であって、前記Bの含有量を0.0002%以上かつ下記(1)式で規定されるBmax以下に調整するとともに前記熱間圧延における巻取温度を550℃以下とすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【0017】
【数5】
ここで、SRTはスラブ加熱温度(℃)である。
【0018】
(B)上記スラブ加熱温度(SRT)を下記(2)式で規定されるST以下として上記Bの含有量の調整を行い、上記スラブを加熱した後、粗圧延を行い粗バーとなし、前記粗バーにAr点以上で仕上圧延を行うことを特徴とする上記(A)項に記載の熱延鋼板の製造方法。
【0019】
【数6】
(C)前記粗バーの長手方向および幅方向の表面温度差が140℃以下となるように粗バーを加熱した後に、仕上圧延を行うことを特徴とする上記(B)項に記載の熱延鋼板の製造方法。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱延鋼板の製造方法における化学組成および製造条件について説明する。
【0021】
(a)化学組成
C:0.01〜0.2%
Cは、Ar3点を下げて仕上温度の確保を容易にする。しかしながら、その含有量が0.2%を超えると炭化物の増大により延性が低下し、さらに溶接性が劣化する。一方、0.01%未満とするには製造コストが嵩む。したがって、Cの含有量を0.01%以上0.2%以下とする。望ましくは、0.05%以下である。
【0022】
Si:0.1%以下
Siは、脱酸材として添加される元素であるが、0.1%を超えて含有させてもその効果が飽和するため、その含有量を0.1%以下とする。
【0023】
Mn:0.05〜2%
Mnは、鋼中に不純物として存在するSをMnSとすることにより、熱延中に生じる割れの発生を防止する。その効果を得るためには0.05%以上添加する必要がある。しかし、過剰な添加は鋼の硬質化をもたらし、加工性を低下させるうえに、溶接性の劣化を招く。したがって、Mnの含有量を0.05%以上2%以下とする。望ましくは、0.5%以下とする。
【0024】
P:0.05%以下
Pは、固溶強化元素であり、強度を高め、加工性を劣化させる。このため、Pの含有量の上限を0.05%とする。
【0025】
S:0.015%以下
Sは、Mnと結合して非金属介在物を形成し、加工性を劣化させる。そのため上限を0.015%とする。望ましくは、0.01%以下とする。
【0026】
sol.Al:0.005〜0.1%
Alは、脱酸材として添加されるが、その効果を得るためには0.005%以上の添加が必要である。しかしながら、その含有量が0.1%を超えると、微細なAlNの析出によってフェライトを硬質化するため、延性を劣化させ、またフェライトの粒成長を阻害して軟質化を阻害する。また、多量の添加は介在物を増加させ延性低下を招く。このため上限を0.1%とする。したがって、sol.Al含有量を0.005%以上0.1%以下とする。
【0027】
N:0.001〜0.007%
Nは、固溶状態では時効により延性を劣化させ、またAlNとして微細析出してフェライトの強化やフェライトの細粒化を招いて延性を劣化させる。そのためN量は低い方が好ましく、その上限を0.007%とする。一方、その含有量を0.001%未満とするには製造コストが嵩む。したがって、N含有量を0.001%以上0.007%以下とする。
【0028】
B:0.0002%〜Bmax
Bは、Nと結合してBNを形成し、固溶Nを低減して巻取り後の放冷過程におけるAlNの微細析出を抑制する。また、Ar3点を低下させ仕上温度の確保を容易にする。そのためには0.0002%以上の添加が必要である。しかしながら、下記(1)式で規定されるBmaxを超えて過剰に添加すると、固溶Bによってフェライト粒が過度に粗大化して、延性の劣化が生じる。したがって、その含有量を0.0002%以上Bmax以下とする。
【0029】
【数7】
ここで、SRTはスラブ加熱温度(℃)である。
望ましくは、B含有量を0.0005%以上で、且つ、下記(3)式で規定される max'以下とする。
【0030】
【数8】
ここで、SRTはスラブ加熱温度(℃)である。
【0031】
BNの観点からは、スラブ加熱温度を1240℃以下で、N:0.004%以下、sol.Al:0.01〜0.04%、B:0.0005%〜 max'とすることが好ましい。
【0032】
(b)製造方法
熱間圧延を行う際のスラブ加熱温度は、下記(2)式で規定されるST以下、例えば1240℃以下とすることが好ましい。これは、AlNの再溶解を抑制して、AlN析出物の粗大化を促進するためである。スラブ加熱温度がSTを超えると、AlNの再溶解が生じ、熱間圧延の巻取り後の放冷過程において微細なAlNが多く析出するようになり、フェライトを硬質化して延性が劣化する。
【0033】
【数9】
ここで、加熱炉に装入する鋼片は、鋳造後の高温の状態でも、また室温まで冷却した状態でもかまわない。
【0034】
粗圧延後の粗バーは、粗バーの長手方向および幅方向の表面温度差が140℃以下となるように加熱を行い、その後仕上圧延を行うことが好ましい。上記表面温度差を140℃以下とすることにより、コイル内の仕上温度の偏差をより小さくすることができ、コイル内の延性をより一層均一化することが可能となるからである。さらに好ましくは、上記温度差を70℃以下とする。
【0035】
ここで、加熱手段としては誘導加熱、通電加熱、ガスバーナ加熱などが適用できる。好ましくは、誘導加熱である。
熱間圧延の仕上温度はAr3点以上とする。仕上温度がAr3点を下回ると、加工フェライトにより混粒組織となり延性が劣化する。仕上温度は高い方がフェライト粒径を粗大化して延性を向上させるので好ましい。
【0036】
熱間圧延後には冷却して巻取りを行うが、巻取温度は650℃以下とする。これは、巻取り後の放冷過程における微細なAlNの析出を抑制するためである。巻取温度が650℃を超えると、巻取り後の放冷過程において微細なAlNが多く析出し、フェライトが硬質化して延性が劣化する。さらに、巻取り後の放冷過程におけるスケールの発生量が多くなり酸洗性が劣化する。したがって、巻取温度は650℃以下とする。好ましくは550℃以下である。
【0037】
なお、巻取り後の熱延鋼板には、降伏伸びを抑制する目的から、スキンパス圧延を行ったり、レベラーを通板したりしてもよい。なお、スキンパス圧延は0.5%以上が好ましい。
【0038】
また、本発明の熱延鋼板に、溶融亜鉛メッキ、合金化溶融亜鉛メッキ、電気メッキ等の表面処理を施すことにより、延性に優れた表面処理鋼板が得られる。
【0039】
【実施例】
表1に示す組成の鋼を実験用真空溶解炉にて溶解し、インゴットを製造した。
【0040】
【表1】
これらのインゴットを熱間鍛造して厚さ:25mmの実験用スラブとした。
【0041】
次に、上記実験用スラブを電気炉で1時間加熱した後、表2および表3に示す条件にて、実験用熱間圧延機を用いて熱間圧延を行い厚さ:3.5mmの熱延板を得た。
【0042】
【表2】
このときの巻取りシミュレーションとして、熱間圧延後直ちに水スプレー冷却により鋼板を巻取温度まで冷却して、次にその温度に保持した電気炉に装入し、さらにその温度で30分保持した後、20℃/hrで炉冷した。得られた熱延鋼板を両面研削して厚さ:2mmとし、JIS5号試験片を切り出し、引張試験を行った。表2および3に併せてその結果を示す。
【0043】
【表3】
表2に示すように、B添加量が本発明の規定を充足する試番1〜3は、強度・延性バランス(TS×El)に優れており高い延性が得られた。一方、B添加量が本発明の規定を外れる鋼D〜Eを用いた試番4、5、および仕上温度または巻取温度が本発明の規定を外れる試番6、7は、強度・延性バランスが劣っており延性が低かった。
【0044】
また、表3に示すように、スラブ加熱温度が上記(2)式で定まるST以下である試番8〜10と上記ST超である試番11〜13とは、ともに強度・延性バランスに優れており高い延性が得られた。しかし、試番8〜10は試番11〜13に比べ、熱延条件の変動による延性の変動がより小さくなった。
【0045】
【発明の効果】
本発明の熱延鋼板の製造方法によれば、高温巻取りに依らずに延性を向上させることができるので、コイル内の機械特性の均一性に優れた熱延鋼板を得ることができる。
【0046】
また、このようにして得られた熱延鋼板は、メンバー類などの自動車足廻り部品や家電製品などに好適であり、かかる効果を有する本発明の意義は極めて著しい。

Claims (3)

  1. 質量%で、C:0.01〜0.2%、Si:0.1%以下、Mn:0.05〜2%、P:0.05%以下、S:0.015%以下、sol.Al:0.005〜0.1%、N:0.001〜0.007%、およびBを含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有するスラブを加熱して熱間圧延する熱延鋼板の製造方法であって、前記Bの含有量を0.0002%以上かつ下記(1)式で規定されるBmax以下に調整するとともに前記熱間圧延における巻取温度を550℃以下とすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
    ここで、SRTはスラブ加熱温度(℃)である。
  2. 前記スラブ加熱温度(SRT)を下記(2)式で規定されるST以下として前記Bの含有量の調整を行い、前記スラブを加熱した後、粗圧延を行い粗バーとなし、前記粗バーにAr点以上で仕上圧延を行うことを特徴とする請求項1に記載の熱延鋼板の製造方法。
  3. 前記粗バーの長手方向および幅方向の表面温度差が140℃以下となるように粗バーを加熱した後に、仕上圧延を行うことを特徴とする請求項2に記載の熱延鋼板の製造方法。
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