JP5126848B2 - 冷間圧延鋼板および表面処理鋼板ならびにそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
そこで、フェライト生成元素であるSiやAlとオーステナイト生成元素であるMnとを多量に含有させることにより鋼中にオーステナイトを残留させ、この残留オーステナイトによるTRIP効果を利用した高延性高張力鋼板の開発が行われている。
(1)質量%で、C:0.1〜0.3%、Si:1.5%以下、Mn:1.0〜3.0%、Al:1.5%以下、P:0.1%以下、S:0.1%以下、N:0.02%以下およびNi:0.01%以上1.0%以下を含有し、さらにSi、AlおよびNiの含有量が下記式(1)を満足し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有する鋼板に、下記式(2)を満足する表面温度Ts(℃)としたのちに水スプレーによるデスケーリングを施して仕上熱間圧延に供する熱間圧延を施して熱間圧延鋼板となし、前記熱間圧延鋼板に酸洗および冷間圧延を施して冷間圧延鋼板となし、前記冷間圧延により得られた冷間圧延鋼板に、二相共存温度域で30秒間以上保持し、次いで3℃/秒以上の冷却速度で350〜600℃の温度域まで冷却し、前記温度域に5秒間以上保持する、連続焼鈍処理を施すことにより得られる冷間圧延鋼板。
1.3≦Si+Al+Ni≦2.5 (1)
150×(Si+0.5Al+Ni)+900≦Ts≦1300 (2)
ここで、上記式(1)および(2)におけるSi、Al、Niは各元素の含有量(単位:質量%)を示す。
150×(Si+0.5Al+Ni)+900≦Ts≦1300 (2)
ここで、上記式(2)におけるSi、Al、Niは各元素の含有量(単位:質量%)を示す。
150×(Si+0.5Al+Ni)+900≦Ts≦1300 (2)
ここで、式(2)におけるSi、Al、Niは各元素の含有量(単位:質量%)を示す。
また、「仕上熱間圧延に供する鋼板」とは、熱間圧延工程が粗熱間圧延工程と仕上熱間圧延工程とからなる場合においては粗熱間圧延により得られる粗バーであり、熱間圧延工程が仕上熱間圧延工程のみからなる場合、例えば、薄スラブCCにより得られた薄スラブを用いる場合のように、粗熱間圧延工程を省略して薄スラブを直接仕上熱間圧延に供する場合においては薄スラブである。
まず、本実施形態に係る鋼の化学組成について説明する。
C:本実施形態に係る鋼は、Cを含有させて残留オーステナイトを生成させることにより強度−延性バランスを向上させる。Cの含有量は狙いとする強度に応じて調整すればよいが、本実施形態に係る鋼が狙いとする590MPa以上の引張強度を達成し、さらにTRIP効果により延性を向上させるには、C含有量を少なくとも0.1%以上とする必要がある。一方、上限は、自動車の足回り部品や補強備品を本実施形態に係る鋼の典型的な用途として想定しているため、スポット溶接性の観点からC含有量を0.3%以下とする。
なお、SiとAlとは同様の働きを有し、SiをAlに置換させることも可能であるので、Si含有量の下限は規定されない。
なお、AlとSiとは同様の働きを有し、AlをSiに置換させることも可能であるので、Al含有量の下限は規定されない。
以下に本発明に係る鋼板の好適な製造方法を説明するが、本発明は、焼鈍以降の工程において目的とする鋼組織を造り込むため、冷間圧延以前の工程における、仕上熱間圧延に供する鋼板のデスケーリング前の表面温度以外の諸条件については特に規定されない。
ア)粗熱間圧延まで
上記の化学組成を有する鋼を常法により鋳造し、あるいはさらに分塊圧延し、得られたスラブを粗熱間圧延する。スラブは常法により加熱して粗熱間圧延されたのち、仕上熱間圧延に供されるが、連続鋳造により得られたスラブを直送する場合や分塊圧延後のスラブを速やかに粗熱間圧延に供する場合のように、鋳造または分塊圧延後のスラブ温度が高く、仕上熱間圧延における仕上温度が確保される場合には、スラブ加熱を省略して粗熱間圧延しても構わない。また、薄スラブCCなど公知の方法により薄い鋳片が得られる場合には、粗熱間圧延を省略しても構わない。
上記のようにして得られた仕上熱間圧延に供する鋼板について、下記式(2)を満足する表面温度Ts(℃)としたのちに水スプレーによるデスケーリングを施し、その後仕上熱間圧延を施して熱間圧延鋼板とする。
150×(Si+0.5Al+Ni)+900≦Ts≦1300 (2)
巻取温度で決定される鋼組織は、その後の冷間圧延および連続焼鈍処理を施して得られる冷間圧延鋼板、ならびに冷間圧延および連続溶融めっき処理を施して得られる表面処理鋼板である溶融めっき鋼板の特性に影響する。
上記熱間圧延工程により得られた熱間圧延鋼板は、酸洗により脱スケール処理されたのちに冷間圧延が施されて冷間圧延鋼板(焼鈍後の最終製品としての冷間圧延鋼板と区別するために「未焼鈍冷間圧延鋼板」ともいう。)とされる。酸洗および冷間圧延は常法でかまわない。しかしながら、冷間圧延における圧下率を過度に大きくすると、加工硬化により板破断が生じ、生産能率が低下する。したがって、冷間圧延における圧下率は45%以上85%以下が好ましい。
本実施形態に係る鋼板を実現するためには、未焼鈍冷間圧延鋼板を加熱してフェライト(α)/オーステナイト(γ)の二相共存温度域で30秒間以上保持することが好ましく、具体的には700℃以上900℃以下の温度域に保持することが好ましい。この工程により、フェライトからのCの排出とオーステナイトへのCの濃縮が促進される。具体的には、還元性雰囲気中でAc1点〜Ac3点の二相共存温度域に加熱して、30秒間以上保持する(第一の保持工程)。特に好ましい保持時間は60秒以上である。このときの還元性雰囲気としては、水素が1〜30体積%、残部が窒素および不可避的な微量の水分からなることが好ましく、その水分量は、露点として−60〜0℃の範囲であればよい。特に好ましいのは、水素が2〜15体積%、残部が窒素および不可避的な微量の水分であって、その水分量が、露点として−50〜−0℃の範囲である場合である。第一の保持工程における保持時間の上限は、特に規定する必要はないが、長時間の保持は生産性の低下や連続焼鈍設備の長大化を招くので、600秒間以下とすることが好ましく、300秒間以下とすることがさらに好ましい。また、上述したように二相共存温度域で保持すればよいのであり、二相共存温度域内で昇温や降温などの温度変化があっても構わない。さらにまた、二相共存温度域で保持する前に、一旦Ac3点超の温度域まで加熱しても構わない。
本発明に係る溶融めっき層を備える表面処理鋼板を製造する場合には、上記の未焼鈍冷延鋼板に対して、溶融めっき処理および必要に応じてさらに合金化処理を施す。溶融めっき処理は、工業的には連続溶融めっき処理で行うことが好ましいので、連続溶融めっき処理を例として溶融めっき処理についての説明を行う。
溶融亜鉛めっき処理によって得られた表面処理鋼板に対してさらに合金化処理をする場合には、溶融亜鉛めっき処理後の表面処理鋼板を470℃以上600℃以下の温度域に5秒間以上180秒間以下保持することが好ましい。合金化溶融亜鉛めっき層におけるFeの質量濃度は7%以上15%以下とすることが好ましい。合金化処理を施す温度が470℃未満であったり、合金化処理を施す時間が5秒未満であったりすると、合金化が不十分となってめっき密着性が劣化することが懸念される。一方、上記温度が600℃を超えたり、上記時間が180秒超えたりすると、安定化したγ相がフェライトと炭化物に分解し、鋼板の特性として延性が低下する傾向を示すようになる。
上記化学組成を有する鋼板に上記製造方法を適用することにより得られる鋼板は、残留オーステナイトを8体積%以上含有するので、優れた強度−延性バランスを有する。
表1に示す化学組成を有するスラブ(厚さ:250mm)を加熱炉に装入して加熱し、加熱炉から抽出して粗熱間圧延を施して粗バーとなし、インダクションヒータを用いて上記粗バーの表面温度を種々の温度としたのちに水スプレー(衝突圧:5kPa)によるデスケーリングを施し、仕上温度:880℃で板厚:3.2mmまで圧下する仕上熱間圧延を施してコイル状に巻き取った。デスケーリング処理前の粗バーの表面温度を表1に併せて示す。
昇温速度:10℃/秒
均熱温度:830℃
均熱時間:120秒
均熱雰囲気:露点−30℃、7〜12%H2、残部N2
均熱後冷却速度:15℃/秒
低温保持温度:550℃
低温保持時間:30秒
低温保持雰囲気:露点−40℃、7〜12%H2、残部N2
亜鉛めっき浴温:460℃
合金化処理温度:540℃
合金化処理時間:Fe濃度が10%になるように種々時間を調整
合金化処理後冷却速度:5℃/秒
○:スケール模様が認められず、表面性状良好。
△:1m2あたり100cm2の面積にスケール模様がある
×:多量のスケール模様が認められる(不良)
Claims (14)
- 質量%で、C:0.1〜0.3%、Si:1.5%以下、Mn:1.0〜3.0%、Al:1.5%以下、P:0.1%以下、S:0.1%以下、N:0.02%以下およびNi:0.01%以上1.0%以下を含有し、さらにSi、AlおよびNiの含有量が下記式(1)を満足し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有する鋼板に、下記式(2)を満足する表面温度Ts(℃)としたのちに水スプレーによるデスケーリングを施して仕上熱間圧延に供する熱間圧延を施して熱間圧延鋼板となし、前記熱間圧延鋼板に酸洗および冷間圧延を施して冷間圧延鋼板となし、前記冷間圧延により得られた冷間圧延鋼板に、二相共存温度域で30秒間以上保持し、次いで3℃/秒以上の冷却速度で350〜600℃の温度域まで冷却し、前記温度域に5秒間以上保持する、連続焼鈍処理を施すことにより得られる冷間圧延鋼板。
1.3≦Si+Al+Ni≦2.5 (1)
150×(Si+0.5Al+Ni)+900≦Ts≦1300 (2)
ここで、上記式(1)および(2)におけるSi、Al、Niは各元素の含有量(単位:質量%)を示す。 - 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Cu:0.5%以下を含有する、請求項1に記載の冷間圧延鋼板。
- 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下およびV:0.2%以下からなる群から選ばれる1種または2種以上を含有する、請求項1または2に記載の冷間圧延鋼板。
- 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Co:1.0%以下、Cr:1.0%以下、Mo:1.0%以下およびB:0.01%以下からなる群から選ばれる1種または2種以上を含有する、請求項1から3のいずれかに記載の冷間圧延鋼板。
- 前記化学組成が、Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.01%以下を含有する、請求項1から4のいずれかに記載の冷間圧延鋼板。
- 請求項1から5のいずれかに記載の冷間圧延鋼板の表面にめっき層を備える表面処理鋼板。
- 前記めっき層が、溶融めっき層である請求項6に記載の表面処理鋼板。
- 前記溶融めっき層が、溶融亜鉛めっき層である請求項7に記載の表面処理鋼板。
- 前記溶融亜鉛めっき層が、合金化溶融亜鉛めっき層である請求項8に記載の表面処理鋼板。
- 請求項1から5のいずれかに記載の化学組成を有する鋼板に、下記式(2)を満足する表面温度Ts(℃)としたのちに水スプレーによるデスケーリングを施して仕上熱間圧延に供する熱間圧延を施して熱間圧延鋼板となし、前記熱間圧延鋼板に酸洗および冷間圧延を施して冷間圧延鋼板となし、前記冷間圧延により得られた冷間圧延鋼板に、二相共存温度域で30秒間以上保持し、次いで3℃/秒以上の冷却速度で350〜600℃の温度域まで冷却し、前記温度域に5秒間以上保持する、連続焼鈍処理を施すことを特徴とする冷間圧延鋼板の製造方法。
150×(Si+0.5Al+Ni)+900≦Ts≦1300 (2)
ここで、上記式(2)におけるSi、Al、Niは各元素の含有量(単位:質量%)を示す。 - 請求項10に記載の製造方法により得られた冷間圧延鋼板の表面に電気めっき層を形成する電気めっき処理を施すことを特徴とする表面処理鋼板の製造方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の化学組成を有する鋼板に、下記式(2)に示す条件を満足する表面温度Ts(℃)としたのちに水スプレーによるデスケーリングを施して仕上熱間圧延に供する熱間圧延を施して熱間圧延鋼板となし、前記熱間圧延鋼板に酸洗および冷間圧延を施して冷間圧延鋼板となし、前記冷間圧延により得られた冷間圧延鋼板に、二相共存温度域で30秒間以上保持し、次いで3℃/秒以上の冷却速度で450〜600℃の温度域まで冷却し、該温度域に5秒間以上保持し、さらに溶融めっき層を形成する、連続溶融めっき処理を施すことを特徴とする表面処理鋼板の製造方法。
150×(Si+0.5Al+Ni)+900≦Ts≦1300 (2)
ここで、式(2)におけるSi、Al、Niは各元素の含有量(単位:質量%)を示す。 - 前記溶融めっき層が溶融亜鉛めっき層であることを特徴とする請求項12に記載の表面処理鋼板の製造方法。
- 前記連続溶融めっき処理で得られた鋼板に対して、470℃以上600℃以下温度域に5秒間以上180秒間以下保持する合金化処理を行うことを特徴とする請求項13に記載の表面処理鋼板の製造方法。
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