JP5402847B2 - High-strength hot-rolled steel sheet excellent in burring properties and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、バーリング性に優れる高強度熱延鋼板及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a high-strength hot-rolled steel sheet excellent in burring properties and a method for producing the same.

近年、自動車の燃費向上を目的として各種部材の軽量化のため、鉄合金等の鋼板の高強度化による薄肉化やAl合金等の軽金属の適用が進められている。しかし、鋼等の重金属と比較した場合、Al合金等の軽金属は比強度が高いという利点があるものの著しく高価であるという欠点があるため、その適用は特殊な用途に限られている。従って、各種部材の軽量化をより安価でかつ広い範囲に推進するためには、鋼板の高強度化による薄肉化が必要とされる。   In recent years, for the purpose of improving the fuel efficiency of automobiles, in order to reduce the weight of various members, thinning by increasing the strength of steel plates such as iron alloys and the use of light metals such as Al alloys have been promoted. However, compared with heavy metals such as steel, light metals such as Al alloys have the advantage of high specific strength, but have the disadvantage of being extremely expensive, so their application is limited to special applications. Therefore, in order to promote the weight reduction of various members at a lower cost and in a wider range, it is necessary to reduce the thickness by increasing the strength of the steel sheet.

鋼板の高強度化は、一般的に成形性(加工性)等の材料特性の劣化を伴うため、材料特性を劣化させずに如何に高強度化を図るかが高強度鋼板の開発において重要となる。特に、内板部材、構造部材、足廻り部材等の自動車部材として用いられる鋼板は、その用途に応じて、伸びフランジ加工性、バーリング加工性、延性、疲労耐久性、耐衝撃性及び耐食性等が求められ、これら材料特性と高強度性とを如何に高次元でバランス良く発揮させるかが重要である。   Higher strength of steel sheets generally involves deterioration of material properties such as formability (workability), so how to increase strength without deteriorating material properties is important in the development of high strength steel plates. Become. In particular, steel plates used as automobile members such as inner plate members, structural members, and suspension members have stretch flangeability, burring workability, ductility, fatigue durability, impact resistance, corrosion resistance, etc., depending on their applications. Therefore, it is important to show how these material characteristics and high strength are balanced in a high dimension.

例えば、車体重量の約20%を占める構造部材や足廻り部材等の自動車部材に用いられる鋼板は、せん断や打ち抜き加工によりブランキングや穴開けを行った後、伸びフランジ加工やバーリング加工を主体としたプレス成形が施されるために良好な穴広げ性(λ値)が求められる。   For example, steel plates used for automobile members such as structural members and suspension members that account for approximately 20% of the weight of the vehicle body are mainly subjected to stretch flange processing and burring processing after blanking and punching by shearing and punching processing. Therefore, good hole expansibility (λ value) is required.

また、このような部材に対して用いられる鋼板は、せん断や打ち抜き加工されて形成された端面近傍に疵や微小割れが発生する場合があり、これら発生した疵や微小割れを起点に疲労亀裂が発生し、疲労耐久性が低下することが懸念される。また、成形後に部品として自動車に取り付け後に衝突等による衝撃を受けても部材が破壊しにくい、特に寒冷地での耐衝撃性確保のためには低温靭性をも向上させる必要性があった。この低温靭性は、vTrs(シャルピー破面遷移温度)等で規定されるものである。このため、上記鋼材の端面においては、疲労耐久性や耐衝撃性を向上させるために疵や微小割れを生じさせないとともに、耐衝撃性そのものを考慮することも必要とされている。   In addition, steel sheets used for such members may have flaws and microcracks near the end surfaces formed by shearing and punching, and fatigue cracks may originate from these flaws and microcracks. It is feared that the fatigue endurance is reduced. In addition, there is a need to improve low temperature toughness in order to ensure impact resistance particularly in cold regions, even if the member is not easily destroyed even after being impacted by a collision or the like after being mounted on a vehicle as a part after molding. This low temperature toughness is specified by vTrs (Charpy fracture surface transition temperature) and the like. For this reason, in order to improve fatigue durability and impact resistance on the end face of the steel material, it is necessary not to cause wrinkles or microcracks and to consider the impact resistance itself.

これらの端面に発生した疵や微小割れとしては、例えば特許文献1に示すように、端面の板厚方向に平行に発生する割れが知られている。以後、この割れを「はがれ」と称する。   As wrinkles and minute cracks generated on these end faces, for example, as shown in Patent Document 1, a crack that occurs parallel to the thickness direction of the end faces is known. Hereinafter, this crack is referred to as “peeling”.

さらに、シートレール、シートベルトバックル、ホイールディスク等の自動車部材に対して用いられる鋼板としては、意匠性及び高成形性に優れる高強度鋼板が求められる。   Furthermore, as a steel plate used for automobile members such as a seat rail, a seat belt buckle, and a wheel disk, a high-strength steel plate excellent in design and high formability is required.

このように高強度性と、特に成形性のような各種材料特性とを両立するために鋼組織をフェライトが90%以上とし、残部をベイナイトとすることで高強度と延性、穴広げ性とを両立する鋼板の製造方法が開示されている。(例えば、特許文献2参照。)   Thus, in order to achieve both high strength and various material properties such as formability in particular, the steel structure is 90% or more ferrite, and the remainder is bainite, so that high strength, ductility, and hole expandability are achieved. A method for producing a compatible steel sheet is disclosed. (For example, see Patent Document 2.)

しかしながら、特許文献2に開示される技術を適用して製造される鋼板は、打ち抜き後にはがれが発生することを検証しており、疲労亀裂が進展し疲労耐久性が劣化することが懸念される。   However, the steel sheet manufactured by applying the technique disclosed in Patent Document 2 has verified that peeling occurs after punching, and there is a concern that fatigue cracks progress and fatigue durability deteriorates.

また、Moを添加し析出物を微細化することで高強度でありながら優れた伸びフランジ性を有する高張力熱延鋼板の技術が開示されている。(例えば、特許文献3,4)   Moreover, the technique of the high-tensile-strength hot-rolled steel sheet which is excellent in the stretch flangeability while being high intensity | strength by adding Mo and refine | miniaturizing a precipitate is disclosed. (For example, Patent Documents 3 and 4)

しかしながら、上述した特許文献3、4に開示された技術を適用した鋼板は、高価な合金元素であるMoを0.07%以上添加することを必須としているため製造コストが高いという問題点がある。また、特許文献3、4に開示されている技術においては、せん断や打ち抜き加工されて形成された端面での疵や微小割れを抑制する技術について何ら開示されていない。   However, the steel sheet to which the techniques disclosed in Patent Documents 3 and 4 described above are applied has a problem that the manufacturing cost is high because it is essential to add 0.07% or more of Mo which is an expensive alloy element. . In addition, the techniques disclosed in Patent Documents 3 and 4 do not disclose any technique for suppressing wrinkles and microcracks on end surfaces formed by shearing or punching.

また、鋼板に対してこの低温靭性を向上させる研究は、従来から進展しているものの、あくまで高強度でありながら、はがれを抑制しつつ、穴広げ性を向上させ、しかも低温靭性をも両立させたバーリング性に優れる高強度熱延鋼板は、上述した特許文献1〜4を以ってしても特段開示されていない。   In addition, research to improve low-temperature toughness for steel sheets has been progressing in the past, but while maintaining high strength, it is possible to improve hole expansibility while suppressing peeling, and to achieve both low-temperature toughness. Further, the high-strength hot-rolled steel sheet having excellent burring properties is not particularly disclosed even with Patent Documents 1 to 4 described above.

WO/2008/123366WO / 2008/123366 特開平6−293910号公報JP-A-6-293910 特開2002−322540号公報JP 2002-322540 A 特開2002−322541号公報JP 2002-322541 A

金属材料疲労設計便覧、日本材料学会編、84ページMetal Material Fatigue Design Handbook, Edited by Japan Society for Materials Science, page 84 「大量生産規模における不純物元素の精練限界」(株)日本鉄鋼協会高温精練プロセス部会精練フォーラム 日本学術振興会製鋼第19委員会反応プロセス研究会,平成8年3月,184頁〜187頁“Refining Limit of Impurity Elements in Mass Production Scale” Japan Iron and Steel Institute High Temperature Scouring Process Group Scouring Forum Japan Society for the Promotion of Science, 19th Committee, Reaction Process Study Group, March 1996, pages 184-187

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、高強度でありながら厳しい加工性及び穴広げ性が要求される部材への適用が可能であり、かつ低温靭性も高く、さらに、せん断や打ち抜き加工されて形成された部材端面での疵や微小割れに対する耐性に優れた780MPa級以上の鋼板グレードであるバーリング性に優れる高強度熱延鋼板及びその鋼板を安価に安定して製造できる製造方法を提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to be applied to a member that requires high workability and hole expansibility while having high strength. High strength hot-rolled steel sheet with high burring properties, which is high in low-temperature toughness, and is a steel plate grade of 780 MPa class or higher, which is excellent in resistance to wrinkles and microcracks at the end face of a member formed by shearing or punching. And it aims at providing the manufacturing method which can manufacture the steel plate stably cheaply.

上述の如き問題点を解決するために、本発明者らは、以下に示すバーリング性に優れる高強度熱延鋼板を発明した。   In order to solve the problems as described above, the present inventors have invented a high-strength hot-rolled steel sheet having excellent burring properties shown below.

1)質量%で、
C:0.02〜0.06%、
Si:0.01〜2.0%、
Mn:0.7〜2.3%、
P:0.1%以下、
S:0.03%以下、
N:0.02%以下
Al:0.001〜1%、
Nb:0.005〜0.05%、
Ti:0.03〜0.17%、
B:0.0002〜0.002%を含有し、
Nb含有量を[Nb]、Ti含有量を[Ti]、N含有量を[N]、S含有量を[S]、C含有量を[C]、B含有量を[B]としたとき、以下の式を満たし、
0.004≦[C]+12/11[B]−12/48×([Ti]+48/93[Nb]−48/14[N]−48/32[S])、
[C]−12/48×([Ti]+48/93[Nb]−48/14[N]−48/32[S])≦0.012
残部がFe及び不可避的不純物からなり、
固溶Cと固溶Bの合計の粒界個数密度が4.5個/nm2超12個/nm2以下であり、さらに鋼板中の粒界に析出しているセメンタイト粒径が2μm以下であり、板厚中心での平均結晶粒径が9μm以下であり、且つ板厚中心での{211}ランダム強度比が2以下であり、
結晶粒内におけるTiCを含む析出物の平均粒径が3nm以下であるとともに、その密度が1×1016個/cm3以上であることを特徴とするバーリング性に優れる高強度熱延鋼板。
1)% by mass
C: 0.02 to 0.06%,
Si: 0.01 to 2.0%,
Mn: 0.7 to 2.3%
P: 0.1% or less,
S: 0.03% or less,
N: 0.02% or less Al: 0.001-1%,
Nb: 0.005 to 0.05%,
Ti: 0.03-0.17%,
B: 0.0002 to 0.002% is contained,
When Nb content is [Nb], Ti content is [Ti], N content is [N], S content is [S], C content is [C], and B content is [B]. Satisfies the following formula,
0.004 ≦ [C] +12/11 [B] −12 / 48 × ([Ti] +48/93 [Nb] −48/14 [N] −48/32 [S]),
[C] -12 / 48 × ([Ti] +48/93 [Nb] −48/14 [N] −48/32 [S]) ≦ 0.012
The balance consists of Fe and inevitable impurities,
The total grain boundary number density of solute C and solute B is more than 4.5 / nm 2 and 12 / nm 2 or less, and the cementite grain size precipitated at the grain boundaries in the steel sheet is 2 μm or less. Yes, the average grain size at the center of the plate thickness is 9 μm or less, and the {211} random strength ratio at the center of the plate thickness is 2 or less,
A high-strength hot-rolled steel sheet having excellent burring characteristics, wherein the average grain size of precipitates containing TiC in crystal grains is 3 nm or less and the density is 1 × 10 16 pieces / cm 3 or more.

2)さらに質量%で、
Cu:0.02〜1.2%、
Ni:0.01〜0.6%、
Mo:0.01〜1%、
V:0.01〜0.2%、
Cr:0.01〜1%、
のいずれか一種又は二種以上を含有することを特徴とする1)に記載のバーリング性に優れる高強度熱延鋼板。
2) Furthermore, in mass%,
Cu: 0.02 to 1.2%,
Ni: 0.01 to 0.6%,
Mo: 0.01 to 1%,
V: 0.01-0.2%
Cr: 0.01-1%,
A high-strength hot-rolled steel sheet having excellent burring properties as described in 1), which comprises any one or more of the following.

3)さらに質量%で、
Ca:0.0005〜0.005%、
REM:0.0005〜0.02%、
のいずれか一種又は二種を含有することを特徴とする1)又は2)に記載のバーリング性に優れる高強度熱延鋼板。
3) Furthermore, in mass%,
Ca: 0.0005 to 0.005%,
REM: 0.0005 to 0.02%,
A high-strength hot-rolled steel sheet having excellent burring properties as described in 1) or 2), which comprises any one or two of the following.

4)幅方向を法線に持つ断面上で圧延方向の直線上に並んで互いに50μm以内に存在し、かつ円相当径3μm以上である介在物の集まりからなり、かつ長さが30μm以上の介在物群の長さ、および圧延方向の直線上の50μm以内に他の介在物がない位置に存在し、かつ圧延方向に30μm以上に延伸した円相当径3μm以上の介在物の長さの断面1mm2当たりの長さの総和が0.25mm以下であることを特徴とする1)ないし3)のうち何れか1に記載のバーリング性に優れる高強度熱延鋼板。 4) Interspersed on a straight line in the rolling direction on a cross section having the width direction as a normal line and within 50 μm of each other and consisting of a collection of inclusions having an equivalent circle diameter of 3 μm or more and having a length of 30 μm or more 1 mm in cross section of the length of the object group and the length of the inclusion with a circle equivalent diameter of 3 μm or more, which is present at a position where there is no other inclusion within 50 μm on the straight line in the rolling direction, and is extended to 30 μm or more in the rolling direction The high-strength hot-rolled steel sheet having excellent burring properties according to any one of 1) to 3), wherein the total length per 2 is 0.25 mm or less.

5) 1)ないし3)のいずれか1に記載の成分を有する鋼片を、以下の式を満足する温度SRTmin(℃)以上1260℃以下に加熱し、
SRTmin=6670/{2.26−log([Nb]×[C])}−273
さらに粗圧延を1080℃以上1150℃以下の温度で、且つ粗圧延最終段とその前段の累積圧下率が40%以上65%以下で行い、
その後150秒以内に仕上げ圧延を1050℃以上で開始し、最終パスの圧下率が15%超25%以下となり、仕上げ圧延終了温度FTが
848+2167×[Nb]+40353×[B]≦FT≦955+1389×[Nb]
となる温度域で仕上げ圧延を終了し、15℃/sec以上の冷却速度で冷却し、かつ巻取温度CTが仕上げ圧延終了温度FTに対して、8.12×exp(4863/(FT+273))℃≦CT≦640℃の関係を満たし且つ480℃以上560℃未満で巻き取ることを特徴とするバーリング性に優れる高強度熱延鋼板の製造方法。
5) A steel slab having the component according to any one of 1) to 3) is heated to a temperature SRTmin (° C.) or higher and 1260 ° C. or lower satisfying the following formula:
SRTmin = 6670 / {2.26-log ([Nb] × [C])}-273
Furthermore, rough rolling is performed at a temperature of 1080 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower, and the cumulative rolling reduction of the final stage of the rough rolling and the preceding stage is 40% or more and 65% or less,
Then, finish rolling is started at 1050 ° C. or more within 150 seconds, the final pass rolling reduction is over 15% and 25% or less, and finish rolling finish temperature FT is 848 + 2167 × [Nb] + 40353 × [B] ≦ FT ≦ 955 + 1389 × [Nb]
Finish rolling is finished in the temperature range to be cooled at a cooling rate of 15 ° C./sec or more, and the winding temperature CT is 8.12 × exp (4863 / (FT + 273)) with respect to the finish rolling finish temperature FT. A method for producing a high-strength hot-rolled steel sheet excellent in burring properties, characterized by satisfying the relationship of C ≦ CT ≦ 640 ° C. and winding up at 480 ° C. or more and less than 560 ° C.

本発明はバーリング性に優れる高強度熱延鋼板及びその製造方法に関するものであり、これらの鋼板を用いることにより厳しい加工性及び穴拡げ性が要求される部材への適用が容易である。また、これら鋼板は、せん断や打ち抜き加工されて形成された部材端面での疵や微小割れに対する耐性に優れ、更に優れた低温靭性をも併せ持つ780MPa級以上のグレードの高強度鋼板を安価に安定して製造できる。このため、本発明は工業的価値が高い発明であるといえる。   The present invention relates to a high-strength hot-rolled steel sheet excellent in burring properties and a method for producing the same, and by using these steel sheets, it can be easily applied to members that require strict workability and hole expansibility. In addition, these steel plates are highly resistant to high strength steel plates of 780 MPa class or higher that have excellent resistance to flaws and microcracks on the end faces of members formed by shearing and punching, and also have excellent low temperature toughness. Can be manufactured. For this reason, it can be said that this invention is an invention with high industrial value.

固溶C、固溶Bの粒界偏析密度と巻取り温度との関係におけるはがれの有無を示す図である。It is a figure which shows the presence or absence of the peeling in the relationship between the grain boundary segregation density of the solid solution C and the solid solution B, and coiling temperature. 粒界セメンタイト粒径と穴広げ値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a grain-boundary cementite particle size and a hole expansion value. 巻取り温度と粒界セメンタイト粒径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between coiling temperature and a grain-boundary cementite particle size. 鋼板の圧延面と平行な{211}面のX線ランダム強度比と穴広げ率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the X-ray random intensity ratio of a {211} surface parallel to the rolling surface of a steel plate, and a hole expansion rate. 平均結晶粒径と低温靭性の指標であるvTrsの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between average grain size and vTrs which is a parameter | index of low temperature toughness. TiCを含む析出物のサイズ及び密度と引張強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the size and density of a precipitate containing TiC, and tensile strength. TiCを含む析出物の平均粒径と密度において本発明範囲の仕上げ圧延終了温度および巻取り温度の範囲を示す図である。It is a figure which shows the range of the finish rolling end temperature and coiling temperature of the range of this invention in the average particle diameter and density of the precipitate containing TiC. 仕上げ圧延終了温度FTと{211}面のX線ランダム強度比、平均結晶粒径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between finish rolling completion | finish temperature FT, the X-ray random intensity ratio of {211} surface, and an average crystal grain size.

以下に、本発明を実施するための形態として、バーリング性に優れる高強度熱延鋼板(以下、単に熱延鋼板という。)について、詳細に説明する。なお、以下では、組成における質量%を、単に%と記載する。   Hereinafter, as a form for carrying out the present invention, a high-strength hot-rolled steel sheet (hereinafter simply referred to as a hot-rolled steel sheet) excellent in burring properties will be described in detail. Hereinafter, mass% in the composition is simply referred to as%.

本発明を完成するに至った基礎的研究結果について説明する。   The basic research results that led to the completion of the present invention will be described.

まず表1に示す鋼成分の鋳片を溶製し、熱延鋼板の製造プロセスのうち、熱延鋼板の材質への影響が大きい仕上げ圧延終了温度と巻き取り温度を変化させて熱延鋼板を製造した。具体的には、加熱温度を1260℃、仕上げ圧延終了温度を750〜1000℃とした条件で熱間圧延した後、平均冷却速度40℃/sec前後で冷却し、0〜750℃の温度で巻き取りを行い、板厚2.9mmの熱延鋼板を製造し、各種調査を行った。   First, slabs of steel components shown in Table 1 are melted, and in the manufacturing process of hot-rolled steel sheets, the hot rolling steel sheets are changed by changing the finishing rolling finish temperature and the coiling temperature, which have a great influence on the material of the hot-rolled steel sheets. Manufactured. Specifically, after hot rolling under conditions where the heating temperature is 1260 ° C. and the finish rolling end temperature is 750 to 1000 ° C., the steel is cooled at an average cooling rate of about 40 ° C./sec and wound at a temperature of 0 to 750 ° C. And a hot-rolled steel sheet having a thickness of 2.9 mm was manufactured, and various investigations were performed.

以下の調査には、特に言及しない場合には、鋼板幅の1/4もしくは3/4位置より切り出した試料を用いた。   In the following investigation, samples cut from 1/4 or 3/4 position of the steel plate width were used unless otherwise specified.

なお、本明細書中において、表中の1*は、[C]+12/11[B]−12/48×([Ti]+48/93[Nb]−48/14[N]−48/32[S])で、2*は[C]−12/48×([Ti]+48/93[Nb]−48/14[N]−48/32[S])ある。式中では、Nb含有量を[Nb]、Ti含有量を[Ti]、N含有量を[N]、S含有量を[S]、C含有量を[C]、B含有量を[B]としている。ここで鋼AはTi,Nb,Bを添加していない鋼、鋼Bは、Bを添加していない鋼であり、鋼CはBを添加した鋼である。 In the present specification, 1 * in the table is [C] +12/11 [B] -12 / 48 × ([Ti] +48/93 [Nb] −48/14 [N] −48 / 32 [S]), 2 * is [C] -12 / 48 × ([Ti] +48/93 [Nb] -48/14 [N] -48/32 [S]). In the formula, Nb content is [Nb], Ti content is [Ti], N content is [N], S content is [S], C content is [C], and B content is [B. ]. Here, steel A is steel to which Ti, Nb, and B are not added, steel B is steel to which B is not added, and steel C is steel to which B is added.

Figure 0005402847
Figure 0005402847

本発明者らは、まずはがれを抑制する条件について検討した。本発明者らの研究によって、はがれの発生に対しては、固溶Cおよび固溶Bの粒界個数密度が影響することが明らかになっている。また固溶C、固溶Bの粒界個数密度は巻取り温度が影響することがわかっている。   The present inventors first examined conditions for suppressing peeling. According to the study by the present inventors, it has been clarified that the number of grain boundaries of solute C and solute B influences the occurrence of peeling. It is also known that the grain boundary number density of solute C and solute B is affected by the coiling temperature.

そこで、得られた熱延鋼板について巻き取り温度と固溶Cと固溶Bの粒界偏析密度との関係における破断面割れの有無を調査した。   Accordingly, the obtained hot-rolled steel sheet was examined for the presence or absence of fracture surface cracks in the relationship between the coiling temperature and the grain boundary segregation density of solute C and solute B.

ここで、本調査において、はがれ、固溶C、固溶Bの粒界個数密度は、以下に示す方法に従って評価した。   Here, in this investigation, the number density of the grain boundary of peeling, solute C, and solute B was evaluated according to the following method.

はがれの有無は日本鉄鋼連盟規格JFS T 1001−1996記載の穴広げ試験方法と同様な方法でクリアランスを20%として打ち抜き、その打ち抜き面を目視にて確認した。   The presence or absence of peeling was punched with a clearance of 20% by the same method as the hole expansion test method described in the Japan Iron and Steel Federation Standard JFS T 1001-1996, and the punched surface was visually confirmed.

粒界及び粒内に存在している固溶C、固溶Bを測定には、三次元アトムプローブ法を用いた。1988年にオックスフォード大学のA.Cerezoらにより開発された位置敏感型アトムプローブ(position sensitive atom probe,PoSAP)は、アトムプローブの検出器に位置敏感型検出器(position sensitive detector)を取り入れており、分析に際してアパーチャーを用いずに検出器に到達した原子の飛行時間と位置を同時に測定することができる装置である。この装置を用いれば試料表面に存在する合金中の全構成元素を原子レベルの空間分解能で2次元マップとして表示することが出来るばかりでなく、電界蒸発現象を用いて試料表面を一原子層ずつ蒸発させることにより、2次元マップを深さ方向に拡張していくことにより3次元マップとして表示・分析ができる。粒界観察には、粒界部を含むPoSAP用針状試料を作製するためにFIB(収束イオンビーム)装置/日立製作所製FB2000Aを用い、切出した試料を電解研磨により針形状にするために任意形状走査ビームで粒界部を針先端部になるようにした。その試料を、SIM(走査イオン顕微鏡)のチャネリング現象で方位の異なる結晶粒にコントラストが生じることを生かし、観察しながら粒界を特定しイオンビームで切断した。三次元アトムプローブとして用いた装置はCAMECA社製OTAPで、測定条件は、試料位置温度約70K、プローブ全電圧10〜15kV、パルス比25%である。各試料の粒界、粒内それぞれ三回測定してその平均値を代表値とした。   A three-dimensional atom probe method was used to measure the solid solution C and solid solution B existing in the grain boundaries and grains. The position sensitive atom probe (PoSAP) developed by A. Cerezo et al. At Oxford University in 1988 incorporates a position sensitive detector into the detector of the atom probe. It is a device that can simultaneously measure the flight time and position of atoms that have reached the detector without using an aperture for analysis. Using this device, not only can all the constituent elements in the alloy existing on the sample surface be displayed as a two-dimensional map with spatial resolution at the atomic level, but also the sample surface is evaporated one atomic layer at a time using the field evaporation phenomenon. By doing so, it is possible to display and analyze as a three-dimensional map by expanding the two-dimensional map in the depth direction. For grain boundary observation, an FIB (focused ion beam) apparatus / Hitachi FB2000A is used to produce a PoSAP needle-like sample including the grain boundary part, and the cut sample is arbitrarily formed into a needle shape by electrolytic polishing. The grain boundary portion was made to be the tip of the needle with a shape scanning beam. Taking advantage of the contrast between crystal grains having different orientations due to the channeling phenomenon of SIM (scanning ion microscope), the sample was observed and the grain boundary was identified and cut with an ion beam. The apparatus used as the three-dimensional atom probe is OTAP manufactured by CAMECA, and the measurement conditions are a sample position temperature of about 70 K, a probe total voltage of 10 to 15 kV, and a pulse ratio of 25%. Each sample was measured three times at the grain boundary and within the grain, and the average value was taken as the representative value.

測定値よりバックグラウンドノイズ等を除去して得られた値は、単位粒界面積あたりの原子密度として定義され、これを粒界個数密度(粒界偏析密度)(個/nm2)とした。したがって、粒界に存在する固溶Cとは、まさに粒界に存在するC原子のことであり、粒界に存在する固溶Bとは、まさに粒界に存在するB原子のことである。 The value obtained by removing background noise and the like from the measured value was defined as the atomic density per unit grain interface area, and this was defined as the grain boundary number density (grain boundary segregation density) (pieces / nm 2 ). Therefore, the solid solution C existing at the grain boundary is exactly the C atom existing at the grain boundary, and the solid solution B existing at the grain boundary is the B atom existing exactly at the grain boundary.

本発明における固溶Cと固溶Bの合計の粒界個数密度とは、粒界に存在している固溶C及び固溶Bの合計の粒界単位面積あたりの密度と定義する。この値は、固溶C及び固溶Bの測定値を足し合わせた値である。   The total grain boundary number density of the solid solution C and the solid solution B in the present invention is defined as the density per unit area of the grain boundary of the solid solution C and the solid solution B existing at the grain boundary. This value is a value obtained by adding the measured values of solute C and solute B together.

原子マップで三次元的に原子の分布がわかるので、粒界位置にC原子、B原子の個数が多いことが確認できる。なお、析出物ならば、原子数、他の原子(例えば、Ti等)の位置関係で特定可能である。   Since the atomic map shows the distribution of atoms in three dimensions, it can be confirmed that the number of C atoms and B atoms is large at the grain boundary positions. In addition, if it is a precipitate, it can be specified by the positional relationship between the number of atoms and other atoms (for example, Ti).

調査結果を図1に示す。図1は、固溶Cと固溶Bの合計の粒界個数密度と巻取り温度(CT)との関係におけるはがれの有無を示している。この図1において、塗りつぶされていないプロット(図中では“Open“という。)は、はがれが発生しなかったものであり、塗りつぶされているプロット(図中では“Solid“という。)は、はがれが発生したものである。   The survey results are shown in FIG. FIG. 1 shows the presence or absence of peeling in the relationship between the total grain boundary density of solute C and solute B and the coiling temperature (CT). In FIG. 1, an unfilled plot (referred to as “Open” in the figure) indicates that no peeling occurred, and a filled plot (referred to as “Solid” in the figure) peels off. Has occurred.

図1より、まず固溶C、固溶Bの粒界個数密度が4.5個/nm2超の場合に、はがれを抑制できることがわかった。4.5個/nm2以下ではがれを生じたのは、粒界の強度が粒内に比べて相対的に低下したためと推定される。 From FIG. 1, it was found that when the grain boundary number density of solute C and solute B is more than 4.5 / nm 2 , peeling can be suppressed. The reason why peeling occurred at 4.5 particles / nm 2 or less is presumed to be because the grain boundary strength was relatively lowered as compared with that in the grains.

次に、巻き取り温度との関係では、Ti、Nbを添加してない鋼Aは何れの巻取り温度でも固溶C、固溶Bの粒界個数密度が4.5個/nm2超であり、はがれが発生しないが、Ti,Nbと添加した鋼B,Cでは巻取り温度が高くなると固溶C、固溶Bの粒界個数密度が4.5個/nm2以下となりはがれが発生した。 Next, in relation to the coiling temperature, the steel A to which Ti and Nb are not added has a grain boundary number density of solid solution C and solid solution B exceeding 4.5 / nm 2 at any coiling temperature. Yes, peeling does not occur, but with steels B and C added with Ti and Nb, the grain boundary number density of solute C and solute B becomes 4.5 pieces / nm 2 or less when the coiling temperature increases, and peeling occurs. did.

これは、鋼Aでは、Ti,Nbを添加していないため巻取り温度が高くなってもTiC等の析出が起きず、固溶C、固溶Bの粒界個数密度は高いままであるのに対し、鋼B、Cでは、巻取り温度が高くなると粒界に偏析していた固溶Cが主に巻取り後にTiCとして粒内に析出してしまい、固溶Cの粒界個数密度が減少したと推定される。   This is because, in Steel A, Ti and Nb are not added, so that precipitation of TiC or the like does not occur even when the coiling temperature is high, and the grain boundary number density of solute C and solute B remains high. On the other hand, in steels B and C, when the coiling temperature increases, the solid solution C segregated at the grain boundaries mainly precipitates in the grains as TiC after winding, and the grain boundary number density of the solid solution C is low. Presumed to have decreased.

鋼Cで鋼Bよりも高い巻取り温度まで4.5個/nm2超の粒界個数密度が得られるのは、Bを添加しているため、CがTiCとして粒内に析出しても、固溶Bが粒界に偏析することで、固溶Cの粒界における減少を補填することが可能となるためである。 The grain boundary number density of more than 4.5 / nm 2 is obtained with steel C up to a higher coiling temperature than steel B because B is added even if C precipitates in the grains as TiC. This is because the solid solution B segregates at the grain boundaries, thereby making it possible to compensate for the decrease of the solid solution C at the grain boundaries.

次に本発明者らは、穴広げ性を向上させる条件について検討した。得られた鋼板について各種調査を行った結果、穴広げ性に対しては粒界セメンタイト粒径と集合組織の影響が特に大きいことが判明した。   Next, the present inventors examined conditions for improving hole expansibility. As a result of various investigations on the obtained steel sheet, it was found that the grain boundary cementite particle size and the texture were particularly affected by the hole expandability.

ここで、本調査において、穴広げ値、粒界セメンタイト粒径及び集合組織は、以下に示す方法に従って評価した。   Here, in this investigation, the hole expansion value, grain boundary cementite particle size, and texture were evaluated according to the following methods.

穴広げ値は、供試鋼より圧延方向長さが150mm、板幅方向長さが150mmである試験片を製作し、日本鉄鋼連盟規格JFS T 1001−1996記載の穴広げ試験方法に従い評価した。穴広げ性の評価にあたっては、一の供試鋼から10枚の試験片を製作し、製作した各試験片に穴広げ試験を行なって得られた測定値を算術平均して穴広げ値とした。   A test piece having a length in the rolling direction of 150 mm and a length in the plate width direction of 150 mm was produced from the test steel, and the hole expansion value was evaluated according to the hole expansion test method described in the Japan Iron and Steel Federation Standard JFS T 1001-1996. In evaluating the hole expansion property, ten test pieces were manufactured from one test steel, and the measured values obtained by performing the hole expansion test on each of the manufactured test pieces were arithmetically averaged to obtain the hole expansion value. .

粒界に析出している粒界セメンタイト粒径は、供試鋼の鋼板板幅の1/4W若しくは3/4W位置より切出した試料の1/4厚のところから透過型電子顕微鏡サンプルを採取し、200kVの加速電圧の電界放射型電子銃(Field Emission Gun:FEG)を搭載した透過型電子顕微鏡によって観察した。粒界に観察された析出物は、ディフラクションパターンを解析することによりセメンタイトであることを確認した。なお、本調査において粒界セメンタイト粒径は、一視野において観察された全粒界セメンタイトの画像処理等により円相当粒径として測定し、測定値より算出される平均値と定義する。   The grain boundary cementite grain size precipitated at the grain boundaries was obtained by taking a transmission electron microscope sample from the 1/4 thickness of the sample cut from the 1/4 W or 3/4 W position of the steel plate width of the test steel. The observation was made with a transmission electron microscope equipped with a field emission gun (FEG) having an acceleration voltage of 200 kV. The precipitates observed at the grain boundaries were confirmed to be cementite by analyzing the diffraction pattern. In this study, the grain boundary cementite particle size is defined as an average value calculated from the measured value by measuring the grain boundary cementite as a circle-equivalent particle size by image processing or the like of all grain boundary cementite observed in one field of view.

集合組織は、X線回折により調査した。板幅の1/4Wもしくは3/4W位置より30mmφに切り取った試片に三山仕上の研削を行い、次いで化学研磨または電解研磨によって歪みを除去してX線回折に供する試料を作製した。なお、{hkl}<uvw>で表される結晶方位とは、板面の法線方向が<hkl>に平行で、圧延方向が<uvw>と平行であることを示している。X線による結晶方位の測定は、例えば新版カリティX線回折要論(1986年発行、松村源太郎訳、株式会社アグネ)274〜296頁に記載の方法に従う。   The texture was examined by X-ray diffraction. A specimen cut to 30 mmφ from the 1/4 W or 3/4 W position of the plate width was ground on a three-sided finish, and then the sample was subjected to X-ray diffraction by removing strain by chemical polishing or electrolytic polishing. The crystal orientation represented by {hkl} <uvw> indicates that the normal direction of the plate surface is parallel to <hkl> and the rolling direction is parallel to <uvw>. Measurement of crystal orientation by X-ray follows, for example, the method described in pages 274 to 296 of the new edition of Karity X-ray diffraction (published in 1986, translated by Gentaro Matsumura, Agne Co., Ltd.).

調査結果を以下に示す。まず、図2は、粒界セメンタイト粒径と穴広げ値との関係を示す。   The survey results are shown below. First, FIG. 2 shows the relationship between the grain boundary cementite particle size and the hole expansion value.

また図2より、穴広げ値と粒界セメンタイト粒径とは相関関係があることが認められ、粒界セメンタイト粒径が小さいほど穴広げ値が向上し、粒界セメンタイト粒径が2μm以下になると穴広げ値80%以上が得られることが新たに知見された。   In addition, it is recognized from FIG. 2 that there is a correlation between the hole expansion value and the grain boundary cementite particle size. When the grain boundary cementite particle size is smaller, the hole expansion value is improved, and when the grain boundary cementite particle size is 2 μm or less. It was newly discovered that a hole expansion value of 80% or more can be obtained.

結晶粒界に存在するセメンタイトの粒径が小さいほど穴広げ率が向上するのは、以下の理由によるものと考えられる。   The reason why the hole expansion ratio is improved as the grain size of cementite existing at the grain boundary is smaller is considered to be as follows.

まず、穴広げ値に代表される伸びフランジ加工、バーリング加工性は、打ち抜きもしくはせん断加工時に発生する割れの起点となるボイドの影響を受けると考えられる。   First, it is considered that stretch flange processing and burring workability represented by the hole expansion value are affected by voids that are the starting points of cracks generated during punching or shearing.

このボイドは、母相粒界に析出するセメンタイト相が母相粒に対してある程度大きい場合に、母相粒の界面近傍における母相粒が過剰な応力を受けるため発生すると考えられる。   This void is considered to be generated when the cementite phase precipitated in the mother phase grain boundary is somewhat larger than the mother phase grain, because the mother phase grain near the interface of the mother phase grain receives excessive stress.

しかし粒界セメンタイト粒径が小さい場合は、母相粒に対してセメンタイト粒が相対的に小さく、力学的に応力集中とならず、ボイドが発生しにくくなるため、穴広げ値が向上すると考えられる。   However, when the grain boundary cementite particle size is small, the cementite grains are relatively small relative to the parent phase grains, so that the stress concentration is not mechanically concentrated and voids are less likely to be generated, which is thought to improve the hole expansion value. .

図3は、巻取り温度と粒界セメンタイト粒径との関係を示す。   FIG. 3 shows the relationship between the coiling temperature and the grain boundary cementite particle size.

いずれも巻取り温度が高くなるにつれて粒界セメンタイト粒径は大きくなるが、ある温度以上になると粒界セメンタイト粒径が急激に小さくなる傾向を示す。特にTi,Nbを含有する鋼B,Cでは粒界セメンタイト粒径の減少が顕著であり、巻取り温度が480℃以上であれば2μm以下となる。これは次のように考えられる。   In either case, the grain boundary cementite particle size increases as the coiling temperature increases, but when the temperature exceeds a certain temperature, the grain boundary cementite particle size tends to decrease rapidly. In particular, in steels B and C containing Ti and Nb, the grain boundary cementite particle size is remarkably reduced, and when the coiling temperature is 480 ° C. or higher, it becomes 2 μm or less. This is considered as follows.

α相でのセメンタイトの析出温度にはノーズ域があると考えられている。これは、α相中のCの過飽和度を駆動力とする核生成とCおよびFeの拡散に律速されるFe3Cの粒成長のバランスにより表現されることが知られている。巻取り温度がこのノーズよりも低温であると、Cの過飽和度は大きく核生成の駆動力は大きいが、低温のため殆ど拡散できず、粒界、粒内に限らずセメンタイトの析出は抑制され、析出したとしてもサイズは小さい。一方、巻取り温度がノーズ域温度よりも高温になると、Cの溶解度が上がり、核生成の駆動力は減少するなるものの、拡散距離は大きくなり、密度は少なくなるもののサイズは粗大化する傾向を示す。しかしながら、Ti、Nb等の炭化物を形成する元素を含む場合は、Ti,Nbのα相での析出ノーズがセメンタイトのそれよりも高温側にあるためにその析出のためにCが奪われ、セメンタイトの析出量、サイズともに減少する。 It is considered that there is a nose zone in the precipitation temperature of cementite in the α phase. It is known that this is expressed by a balance between nucleation with the driving force of supersaturation of C in the α phase and Fe 3 C grain growth controlled by diffusion of C and Fe. When the coiling temperature is lower than this nose, the degree of supersaturation of C is large and the driving force for nucleation is large, but because of the low temperature, almost no diffusion is possible, and precipitation of cementite is suppressed not only at grain boundaries and within grains. Even if deposited, the size is small. On the other hand, when the coiling temperature is higher than the nose zone temperature, the solubility of C increases and the driving force for nucleation decreases, but the diffusion distance increases and the density decreases but the size tends to become coarser. Show. However, when elements that form carbides such as Ti and Nb are included, the precipitation nose in the α phase of Ti and Nb is on the higher temperature side than that of cementite. Both the precipitation amount and the size of the decrease.

次に集合組織の影響について調査した結果を示す。各鋼番の供試鋼で各巻取り温度一定で仕上げ圧延終了温度(FT)を変化させたものについて、穴広げ値と集合組織の関係を整理した。その結果、供試鋼から得られた熱延鋼板の穴広げ性に対しては、所定の結晶方位を有する集合組織が影響していることが判明した。即ち、図4に示すように、熱延鋼板中においては、圧延面と平行な{211}面のX線ランダム強度比(α{211}面強度)が大きいほど穴広げ性が劣化することが判明した。   Next, the results of investigation on the influence of texture are shown. The relationship between the hole expansion value and the texture was arranged for the test steels of each steel number in which the finish rolling end temperature (FT) was changed at a constant coiling temperature. As a result, it has been found that the texture having a predetermined crystal orientation has an influence on the hole expandability of the hot rolled steel sheet obtained from the test steel. That is, as shown in FIG. 4, in a hot-rolled steel sheet, as the X-ray random intensity ratio (α {211} plane strength) of the {211} plane parallel to the rolled surface increases, the hole expandability deteriorates. found.

なお、ここでいうX線ランダム強度比とは、X線回折測定において、ランダムな方位分布をもつ粉末試料のX線強度に対する、測定対象である熱延鋼板試料のX線強度の強度比のことを意味し、ランダム強度比が大きいほど、鋼板中に板面と平行な所定方位の結晶面を有する集合組織の量が多いことを意味している。   The X-ray random intensity ratio here is the intensity ratio of the X-ray intensity of the hot-rolled steel sheet sample to be measured to the X-ray intensity of the powder sample having a random orientation distribution in the X-ray diffraction measurement. This means that the larger the random strength ratio, the greater the amount of texture having crystal planes in a predetermined orientation parallel to the plate surface in the steel plate.

図4に示すように、{211}面X線ランダム強度比が小さいほど穴広げ値が向上し、2以下になると穴広げ値80%以上が得られることが分かる。α{211}面強度が高い場合に穴広げ率が劣化する理由は、以下のように説明される。熱延鋼板においてはα{211}面が多いことにより鋼材の異方性が大きくなる。特に、圧延方向、圧延方向に対して45°方向並びに90°方向(板幅方向)の塑性歪比(r値)をそれぞれr0、r45、r90と定義すると、この場合においてはr0とr45及びr90との差が大きくなるうえ、r90が大きく低下することになる。これにより穴広げ成形時に、板幅方向に引張歪を受ける圧延方向端面において板厚減少が大きくなり、端面に高い応力が発生して亀裂が発生、伝播しやすくなるためと考えられる。 なお、A鋼で、{211}面X線ランダム強度比が2以下であるにもかかわらず穴広げ値が低いのは、粒界セメンタイト粒径が大きいためである。 As shown in FIG. 4, it can be seen that the smaller the {211} plane X-ray random intensity ratio, the better the hole expansion value. The reason why the hole expansion rate deteriorates when the α {211} plane strength is high is explained as follows. In a hot-rolled steel sheet, the anisotropy of the steel material increases due to the large number of α {211} surfaces. In particular, if the plastic strain ratios (r values) in the rolling direction and the 45 ° direction and the 90 ° direction (sheet width direction) with respect to the rolling direction are defined as r 0 , r 45 , and r 90 , r 0 in this case. And r 45 and r 90 are increased, and r 90 is greatly decreased. This is thought to be due to the fact that, during hole-opening forming, the reduction in plate thickness increases at the end surface in the rolling direction that receives tensile strain in the plate width direction, and high stress is generated on the end surface, so that cracks are easily generated and propagated. In addition, in Steel A, the hole expansion value is low despite the {211} plane X-ray random intensity ratio being 2 or less because the grain boundary cementite particle size is large.

このα{211}面のX線ランダム強度比は、図8に示すように、熱間圧延工程における仕上げ圧延終了温度(FT)が高温であるほど、低減することが発見された。   As shown in FIG. 8, it was discovered that the α {211} plane X-ray random intensity ratio decreases as the finish rolling finish temperature (FT) in the hot rolling process increases.

これらの理由は、以下のように考えられる。{211}面のX線ランダム強度比は、熱間圧延後において、未再結晶オーステナイトからの変態集合組織の集積度を表していることが知られている。このことから、仕上げ圧延終了温度が高温である場合、仕上げ圧延終了後におけるオーステナイトの再結晶を促進することになり、これによって、{211}面のX線ランダム強度比が低減されると考えられる。   These reasons are considered as follows. It is known that the {211} plane X-ray random intensity ratio represents the degree of accumulation of transformation textures from unrecrystallized austenite after hot rolling. From this, when the finish rolling finish temperature is high, the austenite recrystallization after finish finish finish is promoted, and this is considered to reduce the X-ray random intensity ratio of the {211} plane. .

次に本発明者らは、低温靭性について調査した。低温靭性は、Vノッチシャルピー衝撃試験で得られるvTrs(シャルピー破面遷移温度)にて評価した。ここで、Vノッチシャルピー衝撃試験は、JISZ2202に基づいて試験片を作製し、これについてJISZ2242で規定される内容でシャルピー衝撃試験を行い、vTrsを測定した。   Next, the present inventors investigated low temperature toughness. The low temperature toughness was evaluated by vTrs (Charpy fracture surface transition temperature) obtained by the V-notch Charpy impact test. Here, in the V-notch Charpy impact test, a test piece was prepared based on JISZ2202, a Charpy impact test was performed on the test piece according to JISZ2242, and vTrs was measured.

また、低温靭性には組織の平均結晶粒径の影響が大きいため、板厚中心での平均結晶粒径の測定も行った。切出したミクロサンプルよりまず、結晶粒径とミクロ組織を測定するためにEBSP−OIMTM(Electron Back Scatter Diffraction Pattern−Orientation Image Microscopy)を用いた。サンプルはコロイダルシリカ研磨剤で30〜60分研磨し、倍率400倍、160μm×256μmエリア、測定ステップ0.5μmの測定条件でEBSP測定を実施した。 In addition, since the average crystal grain size of the structure is greatly influenced by the low temperature toughness, the average crystal grain size at the center of the plate thickness was also measured. First, an EBSP-OIM (Electron Back Scatter Diffraction Pattern-Orientation Image Microscope) was used to measure the crystal grain size and microstructure from the cut microsample. The sample was polished with a colloidal silica abrasive for 30 to 60 minutes, and EBSP measurement was performed under the measurement conditions of 400 times magnification, 160 μm × 256 μm area, and measurement step of 0.5 μm.

EBSP−OIMTM法は走査型電子顕微鏡(SEM)内で高傾斜した試料に電子線を照射し、後方散乱して形成された菊池パターンを高感度カメラで撮影し、コンピュータ画像処理する事により照射点の結晶方位を短待間で測定する装置およびソフトウエアで構成されている。EBSP法ではバルク試料表面の微細構造並びに結晶方位の定量的解析ができ、分析エリアはSEMで観察できる領域で、SEMの分解能にもよるが、最小20nmの分解能で分析できる。解析は数時間かけて、分析したい領域を等間隔のグリッド状に数万点マッピングして行う。多結晶材料では試料内の結晶方位分布や結晶粒の大きさを見ることができる。本発明においては、その結晶粒の方位差を一般的に結晶粒界として認識されている大傾角粒界の閾値である15°と定義してマッピングした画像より粒を可視化し、平均結晶粒径を求めた。ここで「平均結晶粒径」とはEBSP−OIMTMにて得られる値である。 The EBSP-OIM TM method irradiates a sample with high sensitivity in a scanning electron microscope (SEM) by irradiating an electron beam, photographing a Kikuchi pattern formed by backscattering with a high-sensitivity camera, and processing the computer image. It consists of a device and software that measure the crystal orientation of a point in a short time. The EBSP method can quantitatively analyze the microstructure and crystal orientation of the surface of the bulk sample, and the analysis area is an area that can be observed with an SEM. Depending on the resolution of the SEM, analysis can be performed with a minimum resolution of 20 nm. The analysis takes several hours and is performed by mapping tens of thousands of points to be analyzed in a grid at equal intervals. With polycrystalline materials, the crystal orientation distribution and crystal grain size in the sample can be seen. In the present invention, the grain is visualized from an image mapped by defining the orientation difference of the crystal grain as 15 ° which is a threshold value of a large tilt grain boundary generally recognized as a crystal grain boundary, and the average crystal grain size Asked. Here, the “average crystal grain size” is a value obtained by EBSP-OIM .

図5は、平均結晶粒径とvTrsの関係を示している。vTrsは、平均結晶粒径が細粒であるほど低温化し靭性が向上する。本発明では平均結晶粒径が9μm以下でvTrsが目標である−20℃以下となり寒冷地での使用に耐えうることが分かる。   FIG. 5 shows the relationship between the average crystal grain size and vTrs. The lower the average crystal grain size, the lower the temperature of vTrs and the better the toughness. In the present invention, it can be seen that the average crystal grain size is 9 μm or less and vTrs is −20 ° C. or less, which is the target, and it can be used in cold regions.

低温靭性に直接係わる平均結晶粒径は仕上げ圧延終了温度が低温ほど細粒になり低温靭性が向上するが、上述した穴広げ値の支配因子の一つである{211}面のX線ランダム強度比は仕上げ圧延温度に対して平均結晶粒径とは逆の相関を示しており、この穴広げ値と低温靭性を両立する技術はこれまで全く示されていなかった。   The average grain size directly related to low temperature toughness becomes finer as the finish rolling finish temperature is lower, and the low temperature toughness is improved. However, the X-ray random strength of the {211} plane, which is one of the dominant factors of the above-mentioned hole expansion value The ratio has an inverse correlation with the average grain size with respect to the finish rolling temperature, and no technology has been shown so far to achieve both the hole expansion value and the low temperature toughness.

本発明者らはさらに詳細な検討で、平均結晶粒径と{211}面X線ランダム強度比をそれぞれ適正な値とし、低温靭性と穴広げ値の双方をバランスよく両立させるためには、後述するようにNb量、粗圧延温度、粗圧延の最終段とその前段の圧下率、仕上げ圧延終了温度、および仕上げ圧延最終パス圧下率を制御すればよいことを新たに知見した。   In order to make the average crystal grain size and the {211} plane X-ray random intensity ratio appropriate values and balance both the low temperature toughness and the hole expansion value in a more detailed study, the present inventors have described below. Thus, it has been newly found that the Nb amount, rough rolling temperature, final rolling step of rough rolling and the rolling reduction of the preceding stage, finish rolling end temperature, and final rolling final pass rolling reduction may be controlled.

次に本発明者らは、高強度を得るための条件について調査した。熱延鋼板の場合、析出強化で高強度化することが一般的であり、Tiを含有した鋼板の場合、TiCを含む析出物の影響が大きい。   Next, the present inventors investigated the conditions for obtaining high strength. In the case of a hot-rolled steel sheet, the strength is generally increased by precipitation strengthening. In the case of a steel sheet containing Ti, the influence of precipitates containing TiC is large.

この調査では、上述した表1に示す鋼成分のうち、供試鋼Cについて、TiCを含む析出物の平均粒径、密度と、引張り強度との関係を調査した。なお、製造条件は前述した通りである。   In this investigation, among the steel components shown in Table 1 described above, for the test steel C, the relationship between the average particle diameter and density of precipitates containing TiC and the tensile strength was investigated. The manufacturing conditions are as described above.

ここで、TiC析出物サイズ及びTiC析出物密度の測定は、三次元アトムプローブ測定法により、以下のようにして行った。   Here, the measurement of the TiC precipitate size and the TiC precipitate density was performed by the three-dimensional atom probe measurement method as follows.

まず、測定対象の試料から、切断および電解研磨法により、必要に応じて電解研磨法とあわせて集束イオンビーム加工法を活用し、針状の試料を作製する。三次元アトムプローブ測定では、積算されたデータを再構築して実空間での実際の原子の分布像として求めることができる。TiC析出物の立体分布像の体積とTiC析出物の数からTiC析出物の個数密度が求まる。   First, a needle-like sample is prepared from a sample to be measured by cutting and electrolytic polishing using a focused ion beam processing method in combination with an electrolytic polishing method as necessary. In the three-dimensional atom probe measurement, the accumulated data can be reconstructed and obtained as an actual distribution image of atoms in real space. The number density of TiC precipitates is determined from the volume of the three-dimensional distribution image of TiC precipitates and the number of TiC precipitates.

また、上記TiC析出物のサイズは、観察されたTiC析出物の構成原子数とTiCの格子定数から、析出物を球状と仮定し算出した直径をサイズとする。任意に30個以上のTiC析出物の直径を測定し、その平均値を求める。   The size of the TiC precipitate is the diameter calculated from the observed number of constituent atoms of the TiC precipitate and the lattice constant of TiC, assuming that the precipitate is spherical. The diameter of 30 or more TiC precipitates is arbitrarily measured, and the average value is obtained.

また、熱延板の引張試験は、供試材を、まず、JIS Z 2201記載の5号試験片に加工し、JIS Z 2241記載の試験方法に従って行った。   Moreover, the tensile test of the hot-rolled sheet was performed according to the test method described in JIS Z 2241 by first processing the specimen into a No. 5 test piece described in JIS Z 2201.

図6にTiCを含む析出物の平均粒径、密度と引張強度の関係を示す。成分が一定であれば、TiCを含む析出物の平均粒径と密度はほぼ逆相関の関係がある。プロットの中の数字が引張強度(MPa)を示すが、引張強度780MPa以上を得るためには、TiCを含む析出物の平均粒径が3nm以下であり且つその密度が1×1016個/cm3以上であることが必要であることがわかる。 FIG. 6 shows the relationship between the average particle diameter, density, and tensile strength of the precipitate containing TiC. If the components are constant, the average particle size and density of the precipitate containing TiC are almost inversely related. The number in the plot indicates the tensile strength (MPa). In order to obtain a tensile strength of 780 MPa or more, the average particle size of the precipitate containing TiC is 3 nm or less and the density is 1 × 10 16 particles / cm 3. It turns out that it is necessary to be 3 or more.

即ち、先行技術と比較して、引張強度を高く維持しつつ、TiCを含む析出物の平均粒径を小さくすることができ、しかも析出物密度を高くすることができる範囲に制御することが可能となる。   In other words, compared to the prior art, the average particle size of the precipitate containing TiC can be reduced while maintaining the tensile strength high, and the precipitate density can be controlled within a range that can be increased. It becomes.

なお、図6の左下のプロットは、仕上げ圧延終了温度、巻取り温度がともに低い場合であり、TiCを含む析出物はほとんど観察されず、強度も低かった。   In the lower left plot of FIG. 6, the finish rolling finish temperature and the coiling temperature are both low, and precipitates containing TiC were hardly observed and the strength was low.

図7は、TiCを含む析出物の平均粒径と密度において本発明範囲の仕上げ圧延終了温度および巻取り温度の範囲を示している。   FIG. 7 shows the range of the finish rolling end temperature and the coiling temperature within the range of the present invention in terms of the average particle diameter and density of the precipitate containing TiC.

この図7では、“○”がTiCを含む析出物の平均粒径が3nm以下であり且つその密度が1×1016個/cm3以上であり、本発明範囲を意味するものである。また“◆”は、3nm超もしくは1×1016個/cm3未満を意味するものである。更に“■”は、TiCを含む析出物が観察されなかった場合を示している。 In FIG. 7, “◯” means that the average particle diameter of the precipitate containing TiC is 3 nm or less and the density is 1 × 10 16 particles / cm 3 or more, which means the scope of the present invention. “♦” means more than 3 nm or less than 1 × 10 16 pieces / cm 3 . Further, “■” indicates a case where a precipitate containing TiC was not observed.

図7から、CT≧8.12×exp(4863/(FT+273))且つCT≦650℃の範囲でTiCを含む析出物の平均粒径が3nm以下且つその密度が1×1016個/cm3以上となることが明らかとなった。また、この範囲であれば後述する本発明の成分で、強度が780MPa以上となり析出強化能が十分発揮されていることを確認した。この強度向上のメカニズムは、TiCの析出強化に基づくものである。 From FIG. 7, the average particle size of the precipitate containing TiC in the range of CT ≧ 8.12 × exp (4863 / (FT + 273)) and CT ≦ 650 ° C. is 3 nm or less and the density is 1 × 10 16 particles / cm 3. It became clear that this was the case. Moreover, if it was in this range, it was confirmed that the strength of the component of the present invention described later was 780 MPa or more and the precipitation strengthening ability was sufficiently exhibited. This mechanism for improving the strength is based on precipitation strengthening of TiC.

本発明者らは、上述のような基礎的研究によって得られた知見に基づき、引張強度並びに穴広げ性をバランスよく備えた熱延鋼板及びその製造方法について鋭意検討を行い、その結果、下記の条件からなる熱延鋼板及びその製造方法を想到するに至った。   Based on the knowledge obtained by the basic research as described above, the present inventors have intensively studied a hot-rolled steel sheet having a well-balanced tensile strength and hole-expandability and a manufacturing method thereof. The present inventors have come up with a hot-rolled steel sheet and a method for producing the same, which satisfy conditions.

まず、本発明における化学成分の限定理由について説明する。   First, the reasons for limiting chemical components in the present invention will be described.

C:0.02〜0.06%
Cは、結晶粒界に偏析し、せん断や打ち抜き加工されて形成された端面でのはがれを抑制する効果を持つとともに、Nb、Ti等と結合して鋼板中で析出物を形成し、析出強化により強度向上に寄与する。また、穴広げ時の割れの起点となるセメンタイト(Fe3C)等の鉄系炭化物を生成させる元素である。Cの含有量は、0.02%未満では、析出強化による強度向上とはがれ抑制の効果を得ることが出来ず、0.06%超含有していると穴広げ時の割れの起点となるセメンタイト(Fe3C)等の鉄系炭化物が増加し、穴広げ値が劣化する。このため、Cの含有量は、0.02%以上0.06%以下の範囲に限定した。また、強度の向上とともに、延性の向上を考慮すると、Cの含有量は、0.03〜0.05%であることが望ましい。
C: 0.02 to 0.06%
C segregates at the grain boundaries and has the effect of suppressing peeling at the end face formed by shearing or punching, and forms precipitates in the steel sheet by combining with Nb, Ti, etc. It contributes to strength improvement. In addition, it is an element that generates iron-based carbides such as cementite (Fe 3 C), which is the starting point of cracks when expanding holes. If the C content is less than 0.02%, the strength cannot be improved by the precipitation strengthening and the effect of suppressing peeling cannot be obtained. If the C content exceeds 0.06%, the cementite becomes the starting point of cracking when the hole is expanded. Iron-based carbides such as (Fe 3 C) increase and the hole expansion value deteriorates. For this reason, the C content is limited to a range of 0.02% to 0.06%. Further, considering the improvement in ductility as well as the improvement in strength, the C content is preferably 0.03 to 0.05%.

Si:0.01〜2.0%
Siは、母材の強度上昇に寄与する元素であり、溶鋼の脱酸材としての役割も有する。Si含有量は、0.01%以上添加した場合に上記効果を発揮するが、2.0%を超えて添加しても強度上昇に寄与する効果が飽和してしまう。このため、Si含有量は、0.01%以上2.0%以下の範囲に限定した。また、Siは、0.1超%添加することでその含有量の増加に伴い、材料組織中におけるセメンタイト等の鉄系炭化物の析出を抑制し、Nb,Tiの炭化微細析出物の析出を促進する効果があり、強度向上と穴広げ性の向上に寄与する。またこのSiが1.0%を超えてしまうと鉄系炭化物の析出抑制の効果は飽和してしまう。従って、Si含有量の望ましい範囲は、0.1超〜1.0%である。
Si: 0.01 to 2.0%
Si is an element that contributes to an increase in the strength of the base metal, and also has a role as a deoxidizer for molten steel. The Si content exhibits the above effect when added in an amount of 0.01% or more, but even if added over 2.0%, the effect contributing to the increase in strength is saturated. For this reason, Si content was limited to the range of 0.01% or more and 2.0% or less. Addition of over 0.1% Si suppresses the precipitation of cementitious carbides such as cementite in the material structure as the content increases, and promotes the precipitation of fine carbide precipitates of Nb and Ti. It contributes to the improvement of strength and the ability to expand holes. Moreover, if this Si exceeds 1.0%, the effect of suppressing precipitation of iron-based carbide will be saturated. Therefore, the desirable range of Si content is more than 0.1 to 1.0%.

Mn:0.7〜2.3%
Mnは、固溶強化及び焼入れ強化により強度向上に寄与する元素である。Mn含有量は、0.7%未満ではこの効果を得ることが出来ず、2.3%超添加してもこの効果が飽和する。このため、Mn含有量は、0.7%以上2.3%以下の範囲に限定した。また、Sによる熱間割れの発生を抑制するためにMn以外の元素が十分に添加されない場合には、Mn含有量([Mn])とS含有量([S])が質量%で[Mn]/[S]≧20となるMn量を添加することが望ましい。さらに、Mnは、その含有量の増加に伴いオーステナイト域温度を低温側に拡大させて焼入れ性を向上させ、バーリング性に優れる連続冷却変態組織の形成を容易にする元素である。この効果は、Mn含有量が、1.0%未満では発揮しにくいので、1.0%以上添加することが望ましい。また、1.6%超添加するとオーステナイト域温度が低温に成りすぎてフェライト変態で微細に析出するNb,Tiの炭化物を得にくくなる。したがって、望ましくは1.0%以上1.6%以下である。
Mn: 0.7 to 2.3%
Mn is an element that contributes to strength improvement by solid solution strengthening and quenching strengthening. If the Mn content is less than 0.7%, this effect cannot be obtained, and even if added over 2.3%, this effect is saturated. For this reason, Mn content was limited to the range of 0.7% or more and 2.3% or less. In addition, when elements other than Mn are not sufficiently added to suppress the occurrence of hot cracking due to S, the Mn content ([Mn]) and the S content ([S]) are in mass% and [Mn It is desirable to add an amount of Mn such that] / [S] ≧ 20. Furthermore, Mn is an element that expands the austenite temperature to the low temperature side with an increase in the content thereof, improves the hardenability, and facilitates the formation of a continuous cooling transformation structure having excellent burring properties. Since this effect is hardly exhibited when the Mn content is less than 1.0%, it is desirable to add 1.0% or more. Further, if added over 1.6%, the austenite region temperature becomes too low, and it becomes difficult to obtain Nb and Ti carbides that are finely precipitated by ferrite transformation. Therefore, it is preferably 1.0% or more and 1.6% or less.

P:0.1%以下
Pは、溶銑に含まれている不純物であり、粒界に偏析し、含有量の増加に伴い靭性を低下させる元素である。このため、P含有量は、低いほど望ましく、0.1%超含有すると加工性や溶接性に悪影響を及ぼすので、0.1%以下とする。特に、穴広げ性や溶接性を考慮すると、P含有量は、0.02%以下であることが望ましい。
P: 0.1% or less P is an impurity contained in the hot metal, and is an element that segregates at the grain boundary and decreases toughness as the content increases. For this reason, the P content is preferably as low as possible. If the P content exceeds 0.1%, the workability and weldability are adversely affected. In particular, in consideration of hole expandability and weldability, the P content is preferably 0.02% or less.

S:0.03%以下
Sは、溶銑に含まれている不純物であり、含有量が多すぎると、熱間圧延時の割れを引き起こすばかりでなく、穴広げ性を劣化させるA系介在物を生成させる元素である。このためSの含有量は、極力低減させるべきであるが、0.03%以下ならば許容できる範囲であるので、0.03%以下とする。ただし、ある程度の穴広げ性を必要とする場合のS含有量は、好ましくは0.01%以下、より好ましくは0.005%以下が望ましい。
S: 0.03% or less S is an impurity contained in the hot metal, and if the content is too large, not only causes cracking during hot rolling, but also an A-based inclusion that degrades hole expandability. It is an element to be generated. For this reason, the S content should be reduced as much as possible, but if it is 0.03% or less, it is an acceptable range, so it is 0.03% or less. However, the S content when a certain degree of hole expansibility is required is preferably 0.01% or less, more preferably 0.005% or less.

Al:0.001〜1%
Alは、鋼の精錬工程における溶鋼脱酸のために0.001%以上添加する必要があるが、コストの上昇を招くため、その上限を1%とする。また、Alをあまり多量に添加すると、非金属介在物を増大させ延性及び靭性を劣化させるので0.06%以下であることが望ましい。更に望ましくは0.04%以下である。また、Siと同様に材料組織中におけるセメンタイト等の鉄系炭化物の析出を抑制する効果を得るためには、0.016%以上含有させることが望ましい。従って、さらに望ましくは0.016%以上0.04%以下である。
Al: 0.001 to 1%
Al needs to be added in an amount of 0.001% or more for molten steel deoxidation in the steel refining process, but the upper limit is set to 1% because of an increase in cost. Moreover, if adding too much Al, nonmetallic inclusions are increased and ductility and toughness are deteriorated, so 0.06% or less is desirable. More desirably, it is 0.04% or less. Moreover, in order to acquire the effect which suppresses precipitation of iron-type carbides, such as cementite, in material structure like Si, it is desirable to make it contain 0.016% or more. Therefore, it is more desirably 0.016% or more and 0.04% or less.

Nb:0.005〜0.05%
Nbは、本発明において最も重要な元素の一つである。Nbは圧延終了後の冷却中もしくは巻取り後に炭化物として微細析出し、析出強化により強度を向上させる。さらに、Nbは、炭化物としてCを固定し、バーリング性にとって有害であるセメンタイトの生成を抑制する。また、Nbは、鋼板の平均結晶粒径を微細化させる機能も発揮し、これにより低温靭性の向上にも寄与する。これらの効果を得るためには、少なくとも0.005%以上のNb添加が必要であり、より望ましい添加量は0.01%超である。また、Nb添加量の下限を0.005%と高く設定することにより、結晶粒径の微細化を実現でき、低温靭性に悪影響を及ぼすことなく圧延温度設定の自由度を向上させることができる。一方、このNbを0.05%超添加した場合には、熱間圧延工程での未再結晶域の温度が拡大されて、{211}面のX線ランダム強度比を増大させる未再結晶状態の圧延集合組織が熱間圧延工程終了後に多く残存してしまう。このため、Nbの含有量は、0.005%以上0.05%以下に限定した。なお、このNbの望ましい含有量は、0.01%以上0.02%以下である。
Nb: 0.005 to 0.05%
Nb is one of the most important elements in the present invention. Nb is finely precipitated as carbide during cooling after rolling or after winding, and improves strength by precipitation strengthening. Furthermore, Nb fixes C as a carbide and suppresses the formation of cementite, which is harmful to burring properties. Nb also exhibits a function of reducing the average crystal grain size of the steel sheet, thereby contributing to improvement of low temperature toughness. In order to obtain these effects, it is necessary to add at least 0.005% or more of Nb, and a more desirable addition amount is more than 0.01%. Further, by setting the lower limit of the Nb addition amount as high as 0.005%, the crystal grain size can be refined, and the degree of freedom in setting the rolling temperature can be improved without adversely affecting the low temperature toughness. On the other hand, when this Nb is added in excess of 0.05%, the temperature of the non-recrystallized region in the hot rolling process is expanded, and the non-recrystallized state that increases the X-ray random intensity ratio of the {211} plane Many rolling textures remain after the hot rolling process. For this reason, the Nb content is limited to 0.005% or more and 0.05% or less. A desirable content of Nb is 0.01% or more and 0.02% or less.

N:0.02%以下
Nは、Cよりも高温にてTi及びNbと析出物を形成し、Cを固定し析出強化に有効なTi及びNbを減少させ、これにより引張強度の低下を招く。従って、Nの含有量は、極力低減させるべきであるが、0.02%以下ならば許容できる範囲である。また、高温で析出するTi、Nbの窒化物は粗大になりやすく、脆性破壊の起点となり低温靭性を低下させるので、0.006%以下とすることが望ましい。また、耐時効性の観点からは0.005%以下とすることが更に望ましい。
N: 0.02% or less N forms precipitates with Ti and Nb at a higher temperature than C, fixes Ti and reduces Ti and Nb effective for precipitation strengthening, thereby causing a decrease in tensile strength . Therefore, the N content should be reduced as much as possible, but is acceptable if it is 0.02% or less. Further, Ti and Nb nitrides precipitated at high temperatures are likely to be coarse and serve as a starting point for brittle fracture, thereby reducing low-temperature toughness. Further, from the viewpoint of aging resistance, 0.005% or less is more desirable.

Ti:0.03〜0.17%、
Tiは、本発明において最も重要な元素の一つである。圧延終了後の冷却中もしくは巻取り後のγ→α変態時に炭化物として微細析出し、析出強化により強度を向上させる。さらに、Tiは、炭化物としてCを固定してTiCとし、バーリング性にとって有害であるセメンタイトの生成を抑制する。これに加えて、Tiは、熱間圧延工程での鋼片の加熱時にTiSとして析出することにより延伸介在物を形成するMnSの析出を抑制し、介在物の圧延方向長さの総和Mを低減させる元素である。これらの効果を得るためには、少なくとも0.03%以上のTi添加が必要であり、より望ましい含有量は0.1%以上である。一方、0.17%超添加してもこれらの効果が飽和する。このため、Tiの含有量は、0.03%以上0.17%以下に限定した。Tiの含有量は、より望ましくは0.1%以上0.15%以下である。
Ti: 0.03-0.17%,
Ti is one of the most important elements in the present invention. During the cooling after rolling or during the γ → α transformation after winding, fine precipitates are formed as carbides, and the strength is improved by precipitation strengthening. Further, Ti fixes C as a carbide to TiC, and suppresses generation of cementite that is harmful to burring properties. In addition to this, Ti suppresses the precipitation of MnS forming stretched inclusions by precipitating as TiS during the heating of the steel slab in the hot rolling process, and reduces the total length M of the inclusions in the rolling direction. It is an element to be made. In order to obtain these effects, at least 0.03% or more of Ti should be added, and a more desirable content is 0.1% or more. On the other hand, even if added over 0.17%, these effects are saturated. For this reason, the Ti content is limited to 0.03% or more and 0.17% or less. The Ti content is more desirably 0.1% or more and 0.15% or less.

B:0.0002〜0.002%
Bは、Cと同様に粒界に偏析し、粒界強度を高めるのに有効な元素である。すなわち、固溶Cとともに固溶Bとして粒界に偏析させることにより、はがれの防止を実現する上で有効に作用する。かかる効果を発揮させるためには、固溶C、固溶Bの粒界個数密度を4.5個/nm2〜12個/nm2の範囲に設定する必要があるが、CがTiCとして粒内に析出しても、Bが粒界に偏析することで、Cの粒界における減少を補填することが可能となる。このCの粒界における減少を補填するためには、Bを少なくとも0.0002%添加しなければ、固溶Cとともにはがれ(破断面割れ)の防止の機能を発揮しえない。またBが0.002%を超えて添加した場合には、Nbと同様に熱間圧延でのオーステナイトの再結晶を抑制する元素であり、未再結晶オーステナイトからのγ→α変態集合組織を強める。この集合組織の指標で{211}面のX線ランダム強度比が増加すると穴広げ性が劣化する。このため、Bの含有量は、0.0002%以上0.002%以下としている。また、Bは焼入れ性を向上させ、バーリング性にとって好ましいミクロ組織である連続冷却変態組織の形成を容易にする効果がある。その効果を得るためには0.001%以上を含有することが望ましい。一方、Bは、連続鋳造後の冷却工程でスラブ割れが懸念される元素であり、この観点からはその含有量は0.0015%以下が望ましい。すなわち、望ましくは0.001%以上0.0015%以下である。
B: 0.0002 to 0.002%
B, like C, segregates at the grain boundary and is an element effective for increasing the grain boundary strength. That is, by causing segregation at the grain boundary as solid solution B together with solid solution C, it effectively works to prevent peeling. In order to exert such an effect, it is necessary to set the grain boundary number density of solute C and solute B in the range of 4.5 / nm 2 to 12 / nm 2. Even if it precipitates inside, the segregation of B at the grain boundary makes it possible to compensate for the decrease in the grain boundary of C. In order to compensate for the decrease in the grain boundary of C, if B is not added at least 0.0002%, the function of preventing peeling (breaking surface cracking) together with solid solution C cannot be exhibited. Further, when B is added in excess of 0.002%, it is an element that suppresses recrystallization of austenite during hot rolling in the same way as Nb, and strengthens the γ → α transformation texture from unrecrystallized austenite. . If the X-ray random intensity ratio of the {211} plane increases with this texture index, the hole expandability deteriorates. For this reason, content of B is made into 0.0002% or more and 0.002% or less. Further, B has an effect of improving the hardenability and facilitating the formation of a continuous cooling transformation structure which is a microstructure preferable for burring properties. In order to acquire the effect, it is desirable to contain 0.001% or more. On the other hand, B is an element in which slab cracking is a concern in the cooling step after continuous casting. From this viewpoint, its content is preferably 0.0015% or less. That is, it is desirably 0.001% or more and 0.0015% or less.

0.004≦[C]+12/11[B]−12/48×([Ti]+48/93[Nb]−48/14[N]−48/32[S])・・・・・・・・・(1)
上記数式(1)の右辺は、はがれの発生に影響する固溶C,固溶Bと成り得るC量とB量の指標であり、[C]+12/11[B]と定義される前段部と、負の値として12/48×([Ti]+48/93[Nb]−48/14[N]−48/32[S])と定義される後段部とに分けることができる。
0.004 ≦ [C] +12/11 [B] −12 / 48 × ([Ti] +48/93 [Nb] −48/14 [N] −48/32 [S]) ... (1)
The right side of the formula (1) is an indicator of the amount of C and the amount of B that can be a solid solution C and a solid solution B affecting the occurrence of peeling, and is a front part defined as [C] +12/11 [B] And the rear part defined as 12/48 × ([Ti] +48/93 [Nb] −48/14 [N] −48/32 [S]) as a negative value.

前段部分は、B含有量をBとCの原子量を考慮してC当量化したものをC含有量に加えたものである。一方後段部分は、TiCとして析出し得るC量を表すものであり、Cと結合してTiCを析出させ得るTi量をCとTiの原子量比である12/48倍したものである。前段部分から後段部分を引いたものが固溶C、固溶Bと成り得るC量、B量となる。   The former part is obtained by adding the C content to the C content in consideration of the B content and the atomic weight of B and C. On the other hand, the latter part represents the amount of C that can be precipitated as TiC, and is the amount of Ti that can be combined with C to precipitate TiC, multiplied by 12/48 times the atomic weight ratio of C and Ti. The amount obtained by subtracting the rear portion from the front portion is the amount of C and B that can be dissolved C and B.

TiはCと結合してTiCとして析出する前にNやSと結合してTiNやTiSとして消費される。また、Nbを含有しているとNbはTiと置換してCやNと結合しTiNb(CN)として析出する。以上の考え方を基に各元素の原子量を考慮して整理したものが後段の式であり、Cと結合してTiCとなり得る固溶Ti量を表す。   Ti is combined with N and S before being combined with C and precipitated as TiC and consumed as TiN and TiS. Further, when Nb is contained, Nb substitutes for Ti, bonds with C and N, and precipitates as TiNb (CN). Based on the above concept, the latter equation is arranged in consideration of the atomic weight of each element, and represents the amount of solid solution Ti that can be combined with C to become TiC.

本発明で規定する巻取り温度範囲においては上記数式(1)の右辺がBの添加を必須とした条件で0.004未満では、Tiと結合しない、残存した固溶Cが少なすぎてしまい、打ち抜き後にはがれが発生するのを防止することができないことが分かったため、数式(1)を規定する。   In the coiling temperature range defined in the present invention, if the right side of the mathematical formula (1) is less than 0.004 under the condition that addition of B is essential, the remaining solid solution C that does not bind to Ti is too small. Since it has been found that peeling cannot be prevented after punching, Formula (1) is defined.

[C]−12/48×([Ti]+48/93[Nb]−48/14[N]−48/32[S])≦0.012・・・・・・・・・(2)
上記数式(2)の左辺はTiC析出後固溶Cとして残り得るC量を示すが、これが0.012以下の場合には、残存するCが適量であることから、セメンタイト粒径を2μm以下とすることが可能となるが、0.012を超えるとセメンタイト粒径が2μm超となってしまい、穴広げ性を低下させてしまうことが分かったため、数式(2)を規定する。
[C] -12 / 48 × ([Ti] +48/93 [Nb] −48/14 [N] −48/32 [S]) ≦ 0.012 (2)
The left side of the above formula (2) indicates the amount of C that can remain as solute C after TiC precipitation. When this is 0.012 or less, the remaining C is an appropriate amount, so that the cementite particle size is 2 μm or less. However, when it exceeds 0.012, it has been found that the cementite particle size exceeds 2 μm and the hole expanding property is deteriorated. Therefore, Formula (2) is defined.

以上が、本発明の基本成分の限定理由であるが、本発明においては、必要に応じて、Cu、Ni、Mo、V、Cr、Ca、REMを含有していてもよい。以下に、各元素の成分限定理由について述べる。   The above is the reason for limiting the basic components of the present invention. In the present invention, Cu, Ni, Mo, V, Cr, Ca, and REM may be contained as necessary. The reasons for limiting the components of each element will be described below.

Cu、Ni、Mo、V、Crは、析出強化もしくは固溶強化により熱延鋼板の強度を向上させる効果がある元素であり、これらのいずれか一種又は二種以上を添加してもよい。しかし、Cu含有量が0.02%未満、Ni含有量が0.01%未満、Mo含有量が0.01%未満、V含有量が0.01%未満、Cr含有量が0.01%未満では上記効果を十分に得ることができない。また、Cu含有量が1.2%超、Ni含有量が0.6%超、Mo含有量が1%超、V含有量が0.2%超、Cr含有量が1%を超えて添加しても上記効果は飽和して経済性が低下する。従って、必要に応じて、Cu、Ni、Mo、V、Crを含有させる場合、Cu含有量は0.02%以上1.2%以下、Ni含有量は0.01%以上0.6%以下、Mo含有量は0.01%以上1%以下、V含有量は0.01%以上0.2%以下、Cr含有量は0.01%以上1%以下であることが望ましい。   Cu, Ni, Mo, V, and Cr are elements that have the effect of improving the strength of the hot-rolled steel sheet by precipitation strengthening or solid solution strengthening, and any one or two or more of these may be added. However, Cu content is less than 0.02%, Ni content is less than 0.01%, Mo content is less than 0.01%, V content is less than 0.01%, and Cr content is 0.01%. If it is less than the above, the above effect cannot be obtained sufficiently. Also, Cu content is over 1.2%, Ni content is over 0.6%, Mo content is over 1%, V content is over 0.2%, Cr content is over 1% Even so, the above effect is saturated and the economy is reduced. Therefore, when Cu, Ni, Mo, V, and Cr are included as necessary, the Cu content is 0.02% or more and 1.2% or less, and the Ni content is 0.01% or more and 0.6% or less. The Mo content is preferably 0.01% to 1%, the V content is 0.01% to 0.2%, and the Cr content is preferably 0.01% to 1%.

Ca及びREM(希土類元素)は、破壊の起点となり、加工性を劣化させる原因となる非金属介在物の形態を制御し、加工性を向上させる元素である。Ca及びREMの含有量は、0.0005%未満添加しても上記効果を発揮しない。また、Caの含有量を0.005%超、REMの含有量を0.02%超添加しても上記効果が飽和して経済性が低下する。従ってCa含有量は0.0005%以上0.005%以下、REM含有量は、0.0005以上0.02%以下の量を添加することが望ましい。
なお、これらを主成分とする熱延鋼板には、Zr、Sn、Co、Zn、W、Mgを合計で1%以下含有しても構わない。しかしながらSnは、熱間圧延時に疵が発生する恐れがあるので0.05%以下が望ましい。
Ca and REM (rare earth elements) are elements that improve the workability by controlling the form of non-metallic inclusions that become the starting point of destruction and cause the workability to deteriorate. Even if the Ca and REM contents are added to less than 0.0005%, the above effects are not exhibited. Further, even if the Ca content exceeds 0.005% and the REM content exceeds 0.02%, the above effects are saturated and the economic efficiency is lowered. Therefore, it is desirable to add an amount of 0.0005% to 0.005% and a REM content of 0.0005% to 0.02%.
The hot-rolled steel sheet containing these as main components may contain Zr, Sn, Co, Zn, W, and Mg in total of 1% or less. However, Sn is preferably 0.05% or less because wrinkles may occur during hot rolling.

次に本発明を適用した熱延鋼板におけるミクロ組織等の冶金的因子について詳細に説明する。
打ち抜き又はせん断加工時に発生するはがれを抑制するためには粒界強度を向上させる必要があるため、上述のように粒界強度の向上に寄与する粒界近傍の固溶C、固溶Bの量を制限する。固溶C、Bの粒界偏析密度は、4.5個/nm2以下である場合に、上述する効果を十分に発揮せず、一方、12個/nm2超では効果が飽和する。従って、固溶C及び/又は固溶Bの粒界偏析密度は、4.5個/nm2超12個/nm2以下とする。なお、粒界強度を向上させ、打ち抜き又はせん断加工時に発生するはがれをより効果的に抑制するためには、この固溶C、固溶Bの粒界個数密度の下限を5個/nm2以上とすることが望ましく、さらに望ましい範囲としては6個/nm2以上である。
Next, metallurgical factors such as the microstructure in the hot rolled steel sheet to which the present invention is applied will be described in detail.
Since it is necessary to improve the grain boundary strength in order to suppress peeling that occurs during punching or shearing, the amount of solid solution C and solid solution B in the vicinity of the grain boundary that contributes to the improvement of the grain boundary strength as described above. Limit. When the grain boundary segregation density of the solute C and B is 4.5 pieces / nm 2 or less, the above-described effect is not sufficiently exhibited, while when it exceeds 12 pieces / nm 2 , the effect is saturated. Therefore, the grain boundary segregation density of the solid solution C and / or the solid solution B is 4.5 / nm 2 and 12 / nm 2 or less. In order to improve the grain boundary strength and more effectively suppress the peeling that occurs during punching or shearing, the lower limit of the grain boundary number density of the solid solution C and solid solution B is 5 pieces / nm 2 or more. Desirably, the range is more preferably 6 / nm 2 or more.

なお、本発明における固溶C、固溶Bの粒界偏析密度とは固溶C、固溶Bのそれぞれの粒界偏析密度の足し合わせたものをいう。
穴広げ値に代表される伸びフランジ加工性及びバーリング加工性は、打ち抜きもしくはせん断加工時に発生する割れの起点となるボイドの影響を受ける。ボイドは、母相粒界に析出するセメンタイト相が母相粒に対してある程度の大きさがある場合に、母相粒の界面近傍における母相粒が過剰な応力集中を受けるため発生する。しかしセメンタイト粒径が2μm以下のサイズの場合は、母相粒に対してセメンタイト粒が相対的に小さく、力学的に応力集中とならず、ボイドが発生しにくいことから穴広げ性が向上する。従って、粒界セメンタイト粒径は、2μm以下に制限する。
In the present invention, the grain boundary segregation density of solid solution C and solid solution B is the sum of the grain boundary segregation densities of solid solution C and solid solution B.
Stretch flange workability and burring workability typified by hole expansion values are affected by voids that are the starting points of cracks that occur during punching or shearing. Voids are generated when the cementite phase precipitated at the parent phase grain boundary has a certain size with respect to the parent phase grain, because the parent phase grain near the interface of the parent phase grain receives excessive stress concentration. However, when the cementite particle size is 2 μm or less, the cementite particles are relatively small with respect to the parent phase particles, the stress concentration is not mechanically concentrated, and voids are less likely to be generated, so that the hole expandability is improved. Therefore, the grain boundary cementite particle size is limited to 2 μm or less.

圧延面と平行な{211}面のX線ランダム強度比の限定については前述のように{211}面のX線ランダム強度比が大きいほど穴広げ性が劣化することが知見され、引張強度780MPa級の鋼板グレードにおいて目標とする80%以上の穴広げ値を得るためには、圧延面と平行な{211}面のX線ランダム強度比(α{211}面強度)が2以下であることが必要であることが判明した。   Regarding the limitation of the X-ray random strength ratio of the {211} plane parallel to the rolling surface, as described above, it is found that the larger the X-ray random strength ratio of the {211} plane, the worse the hole expandability, and the tensile strength is 780 MPa. In order to obtain a target hole expansion value of 80% or more in the grade steel sheet grade, the X-ray random intensity ratio (α {211} plane strength) of the {211} plane parallel to the rolling surface is 2 or less. Turned out to be necessary.

α{211}面強度が高い場合に穴広げ率が劣化するメカニズムは前述したようにα{211}面が多いことにより圧延方向に対して90°方向(板幅方向)の塑性歪比(r値)r90が大きく低下することになり、穴広げ成形時に板幅方向に引張歪を受ける圧延方向端面において板厚減少が大きくなり、端面に高い応力が発生して亀裂が発生、伝播しやすくなるためと考えられる。 The mechanism by which the hole expansion rate deteriorates when the α {211} plane strength is high is that the plastic strain ratio (r) in the 90 ° direction (sheet width direction) with respect to the rolling direction due to the large α {211} plane as described above. will be the value) r 90 is greatly reduced, thickness reduction in the rolling direction end surface for receiving the tensile strain in the plate width direction during hole expansion molding is increased, cracks generated high stress is generated in the end face, easily propagated It is thought to be.

平均結晶粒径の限定については、JISZ2202に基づく試験片を用いてJISZ2242で規定されるVノッチシャルピー衝撃試験法にて評価する低温靭性で少なくとも−20℃の延性−脆性遷移温度(vTrs)を得るためには、その平均結晶粒径が9μm以下であることが必要である。これは、平均結晶粒径が9μm超となるとへき開破壊の障害となる粒界が減少しvTrsが寒冷地での使用で問題となる−20℃超となる恐れがあるので平均結晶粒径は9μm以下とする。   Regarding the limitation of the average crystal grain size, a ductile-brittle transition temperature (vTrs) of at least −20 ° C. is obtained with a low temperature toughness evaluated by a V-notch Charpy impact test method defined by JISZ2242 using a test piece based on JISZ2202. For this purpose, the average crystal grain size must be 9 μm or less. This is because when the average crystal grain size exceeds 9 μm, the grain boundary that hinders cleavage fracture decreases, and vTrs may become a problem when used in cold regions, and may exceed −20 ° C., so the average crystal grain size is 9 μm. The following.

なお、本発明を適用した熱延鋼板の母相のミクロ組織は連続冷却変態組織(Zw)が望ましい。また、本発明を適用した熱延鋼板の母相のミクロ組織は、これら加工性と一様伸びに代表される延性を両立させるために、体積率で20%以下のポリゴナルフェライト(PF)が含まれてもよい。因みに、ミクロ組織の体積率とは、測定視野における面積分率をいう。   The microstructure of the parent phase of the hot rolled steel sheet to which the present invention is applied is preferably a continuous cooling transformation structure (Zw). In addition, the microstructure of the matrix of the hot rolled steel sheet to which the present invention is applied has a volume fraction of polygonal ferrite (PF) of 20% or less in order to achieve both workability and ductility represented by uniform elongation. May be included. Incidentally, the volume fraction of the microstructure refers to the area fraction in the measurement visual field.

ここで、本発明おける連続冷却変態組織(Zw)とは、日本鉄鋼協会基礎研究会ベイナイト調査研究部会/編;低炭素鋼のベイナイト組織と変態挙動に関する最近の研究−ベイナイト調査研究部会最終報告書−(1994年 日本鉄鋼協会)に記載されているように拡散的機構により生成するポリゴナルフェライトやパーライトを含むミクロ組織と無拡散でせん断的機構により生成するマルテンサイトとの中間段階にある変態組織と定義されるミクロ組織をいう。すなわち、連続冷却変態組織(Zw)とは、光学顕微鏡観察組織として上記参考文献125〜127項にあるように、主にBainitic ferrite(α°B)と、Granular bainitic ferrite(αB)と、Quasi−polygonal ferrite(αq)とから構成され、さらに少量の残留オーステナイト(γr)と、Martensite−austenite(MA)とを含むミクロ組織であると定義される。なお、αqとは、ポリゴナルフェライト(PF)と同様にエッチングにより内部構造が現出しないが、形状がアシュキュラーでありPFとは明確に区別される。ここでは、対象とする結晶粒の周囲長さlq、その円相当径をdqとするとそれらの比(lq/dq)がlq/dq≧3.5を満たす粒がαqである。本発明における連続冷却変態組織(Zw)とは、このうちα°B、αB、αq、γr、MAのうちいずれか一種又は二種以上を含むミクロ組織と定義される。なお、少量のγr、MAはその合計量を3%以下とする。 Here, the continuous cooling transformation structure (Zw) in the present invention is the Japan Iron and Steel Institute Basic Research Group, Bainite Research Group / Edition; Recent Research on Bainite Structure and Transformation Behavior of Low Carbon Steels-Final Report of Bainite Research Group -As described in (1994 Japan Iron and Steel Institute), the transformation structure is in the intermediate stage between the microstructure including polygonal ferrite and pearlite formed by the diffusion mechanism and the martensite formed by the non-diffusion and shear mechanism. A microstructure defined as That is, the continuous cooling transformation structure (Z w ) is mainly a basic ferritic (α ° B ), a granular bainitic ferrite (α B ), as described in the above-mentioned references 125 to 127 as an optical microscope observation structure, It is composed of quasi-polygonal ferrite (α q ), and is further defined as a microstructure containing a small amount of retained austenite (γ r ) and martensite-austenite (MA). Note that α q does not reveal an internal structure by etching like polygonal ferrite (PF), but the shape is ash and is clearly distinguished from PF. Here, α q is a grain whose ratio (lq / dq) satisfies lq / dq ≧ 3.5 when the perimeter length lq of the target crystal grain and its equivalent circle diameter is dq. The continuous cooling transformation structure (Zw) in the present invention is defined as a microstructure containing one or more of α ° B , α B , α q , γ r and MA. A small amount of γ r and MA is 3% or less in total.

この連続冷却変態組織(Zw)は、ナイタール試薬を用いたエッチングでの光学顕微鏡観察では判別しにくい場合がある。その場合は、EBSP−OIMTMを用いて判別する。 This continuously cooled transformation structure (Zw) may be difficult to distinguish by optical microscope observation during etching using a Nital reagent. In that case, it is determined by using the EBSP-OIM TM.

EBSP−OIMTM(Electron Back Scatter Diffraction Pattern−Orientation Image Microscopy)法とは、走査型電子顕微鏡(Scaninng Electron Microscope)内で高傾斜した試料に電子線を照射し、後方散乱して形成された菊池パターンを高感度カメラで撮影し、コンピュータ画像処理する事により照射点の結晶方位を短時間で測定する装置及びソフトウエアで構成されている。EBSP法では、バルク試料表面の微細構造並びに結晶方位の定量的解析ができ、分析エリアは、SEMの分解能にもよるが、SEMで観察できる領域内であれば最小20nmの分解能まで分析できる。EBSP−OIMTM法による解析は、数時間かけて、分析したい領域を等間隔のグリッド状に数万点マッピングして行う。多結晶材料では、試料内の結晶方位分布や結晶粒の大きさを見ることができる。本発明おいては、その各パケットの方位差を15°としてマッピングした画像より判別が可能なものを連続冷却変態組織(Zw)と便宜的に定義しても良い。 The EBSP-OIM TM (Electron Back Scatter Diffraction Pattern-Orientation Image Microscopy) method, irradiated with an electron beam at a high slope sample in a scanning electron microscope (Scaninng Electron Microscope), was formed by backscatter Kikuchi pattern Is composed of a device and software that measures the crystal orientation of the irradiation point in a short time by taking a picture with a high-sensitivity camera and processing the computer image. The EBSP method can quantitatively analyze the microstructure and crystal orientation of the bulk sample surface, and the analysis area can be analyzed up to a minimum resolution of 20 nm as long as it is within the region that can be observed with the SEM, depending on the resolution of the SEM. The analysis by the EBSP-OIM TM method is performed by mapping several tens of thousands of points in an area of the grid to be analyzed over several hours. For polycrystalline materials, the crystal orientation distribution and crystal grain size in the sample can be seen. In the present invention, an image that can be discriminated from an image mapped with the azimuth difference of each packet as 15 ° may be conveniently defined as a continuous cooling transformation structure (Zw).

さらに、圧延方向の長さが30μm以上に延伸した介在物(以下、延伸介在物という)や、一つの介在物の圧延方向の長さが30μm以下でも圧延方向の直線上に50μm以下の間隔で30μm以上の長さに並んでいる介在物の集まり(以下、介在物群という)が存在すると穴広げ値が低下する可能性があることがわかった。したがって、延伸介在物と介在物群の単位面積当たりの圧延方向長さの総和Mが0.25mm/mm2であることが好ましい。 Furthermore, inclusions (hereinafter referred to as “stretched inclusions”) having a length in the rolling direction of 30 μm or more, and even if the length of one inclusion in the rolling direction is 30 μm or less, at intervals of 50 μm or less on the straight line in the rolling direction. It has been found that if there is a collection of inclusions arranged in a length of 30 μm or more (hereinafter referred to as inclusion group), the hole expansion value may be lowered. Therefore, it is preferable that the sum M of the lengths in the rolling direction per unit area of the stretched inclusions and the inclusion group is 0.25 mm / mm 2 .

ここで、介在物群の圧延方向長さL1や延伸介在物の圧延方向長さL2は、下記の式(3)に従い、1視野ごとの各介在物群、延伸介在物についてのL1(mm)及びL2(mm)を総和してL(mm)を求め、得られたLに基づき下記の式(4)に従い数値M(mm/mm2)を求め、得られたMを単位面積(1mm2)当たりの介在物の圧延方向長さの総和Mとして定義した。なお、下記の式(3)におけるL1i、L2iは、それぞれ1視野中の各介在物群及び各延伸介在物の圧延方向長さのことであり、Sは、観察した視野の面積(mm2)のことである。 Here, the rolling direction length L1 of the inclusion group and the rolling direction length L2 of the extension inclusion are L1 (mm) for each inclusion group and extension inclusion for each visual field according to the following formula (3). And L2 (mm) are summed to obtain L (mm), and based on the obtained L, a numerical value M (mm / mm 2 ) is obtained according to the following formula (4), and the obtained M is expressed as a unit area (1 mm 2 ) It was defined as the sum M of the rolling inclusion lengths per hit. In the following formula (3), L1 i and L2 i are lengths in the rolling direction of each inclusion group and each stretched inclusion in one visual field, respectively, and S is the area (mm) of the observed visual field. 2 ).

Figure 0005402847
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Figure 0005402847
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なお、上述の介在物の調査は、板幅方向中央部の300mmの部分から試験片を採取し、板幅方向を法線に持つ断面(以下、L断面という。)を鏡面研磨し、光学顕微鏡を用いて、×400の倍率でL断面の観察を行う。   In the above-described investigation of inclusions, a test piece was collected from a 300 mm portion at the center in the plate width direction, a cross section having the normal direction in the plate width direction (hereinafter referred to as L cross section) was mirror-polished, and an optical microscope Is used to observe the L cross section at a magnification of × 400.

次に、本発明を適用した熱延鋼板の製造方法の限定理由について、以下に詳細に説明する。   Next, the reason for limitation of the manufacturing method of the hot rolled steel sheet to which the present invention is applied will be described in detail below.

本発明において、熱間圧延工程に先行して行う、上述した成分を有する鋼片の製造方法は特に限定するものではない。すなわち、上述した成分を有する鋼片の製造方法としては、高炉、転炉や電炉等による溶製工程に引き続き、各種の2次精練工程で目的の成分含有量になるように成分調整を行い、次いで通常の連続鋳造、又はインゴット法による鋳造の他、薄スラブ鋳造などの方法で鋳造工程を行うようにしてもよい。なお、原料にはスクラップを使用しても構わない。また、連続鋳造によってスラブを得た場合には、高温鋳片のまま熱間圧延機に直送してもよいし、室温まで冷却後に加熱炉にて再加熱した後に熱間圧延してもよい。   In this invention, the manufacturing method of the steel slab which has the component mentioned above performed prior to a hot rolling process is not specifically limited. That is, as a method for producing a steel slab having the above-described components, following the smelting process using a blast furnace, converter, electric furnace, etc., the components are adjusted so that the desired component content is obtained in various secondary scouring processes, Next, the casting process may be performed by a method such as thin continuous slab casting, in addition to normal continuous casting or ingot casting. In addition, you may use a scrap for a raw material. When a slab is obtained by continuous casting, it may be sent directly to a hot rolling mill with a high-temperature slab, or may be hot-rolled after being reheated in a heating furnace after being cooled to room temperature.

上述した製造方法により得られたスラブは、熱間圧延工程前にスラブ加熱工程において、下記数式(5)に基づいて算出される最小スラブ再加熱温度(=SRTmin)以上で加熱炉内にて加熱する。   The slab obtained by the manufacturing method described above is heated in the heating furnace at a temperature equal to or higher than the minimum slab reheating temperature (= SRTmin) calculated based on the following formula (5) in the slab heating step before the hot rolling step. To do.

SRTmin=6670/{2.26−log([Nb]×[C])}−273・・・・・・(5)   SRTmin = 6670 / {2.26-log ([Nb] × [C])}-273 (5)

ここで、Nbの含有量(%)を[Nb]、Cの含有量(%)を[C]とし、SRTminは、NbとCとの積よりNb,Tiの炭窒化物の溶体化温度を求めたものである。TiNbCNの複合祈出物を得る為の条件は、Tiの量により決まる。即ち、Tiが少ないと、TiN単独で析出することが無くなる。   Here, the content (%) of Nb is [Nb], the content (%) of C is [C], and SRTmin is the solution temperature of Nb and Ti carbonitrides from the product of Nb and C. It is what I have sought. The conditions for obtaining a TiNbCN composite prayer are determined by the amount of Ti. That is, when Ti is small, TiN alone does not precipitate.

上記数式(5)を満足する温度SRTmin以上の場合に、鋼板の引張強度が著しく向上するのは以下の理由による。   The reason why the tensile strength of the steel sheet is remarkably improved when the temperature is equal to or higher than the temperature SRTmin that satisfies the above formula (5) is as follows.

即ち、目的とする引張強度を得るためにはNb、Tiによる析出強化を有効に活用する必要がある。これらのNb、Tiは、加熱前のスラブ片においてTiN、NbC、TiC、NbTi(CN)等の粗大な炭窒化物として析出している。TiCもNbの溶体化温度でほぼ溶解する。   That is, in order to obtain the target tensile strength, it is necessary to effectively utilize precipitation strengthening by Nb and Ti. These Nb and Ti are precipitated as coarse carbonitrides such as TiN, NbC, TiC, and NbTi (CN) in the slab pieces before heating. TiC is also almost dissolved at the solution temperature of Nb.

これは、TiNbCNの複合析出物としてスラブ内に存在しているためであり、単独のTiであるときよりも溶体化温度が非常に低温になることがわかった。なお、従来知見にあるTi単独であると、溶体化が非常に高温になるが、Nb、Tiによる析出強化を有効に得るためには、これら粗大な炭窒化物をスラブ加熱工程において母材中に十分量固溶させる必要がある。大部分のNb、Tiの炭窒化物は、Nbの溶体化温度で溶解する。従って、スラブ加熱工程において、目的とする引張強度を得るためには、Nbの溶体化温度(=SRTmin)までスラブを加熱する必要があることが判明した。   This is because it is present in the slab as a composite precipitate of TiNbCN, and it has been found that the solution temperature is much lower than that of single Ti. In addition, in the case of Ti alone in the conventional knowledge, the solution formation becomes very high temperature, but in order to effectively obtain precipitation strengthening by Nb and Ti, these coarse carbonitrides are contained in the base material in the slab heating process. It is necessary to make a sufficient amount of solid solution. Most Nb and Ti carbonitrides dissolve at the solution temperature of Nb. Therefore, it was found that in the slab heating step, it is necessary to heat the slab to the solution temperature of Nb (= SRTmin) in order to obtain the target tensile strength.

通常の溶解度積の文献値は、TiN、TiC、NbN−NbCのそれぞれにあり、TiNの析出は高温で起きるので、本願発明のように低温加熱では溶解が難しいとされていた。しかし、上記のようにNbCの溶体化のみで殆どのTiCの溶解も実質的に起こっていることを発明者は見出した。   The literature values for normal solubility products are found in TiN, TiC, and NbN—NbC, respectively. Since TiN precipitation occurs at high temperatures, it has been considered difficult to dissolve by low-temperature heating as in the present invention. However, as described above, the inventors have found that most of TiC is dissolved substantially only by solution of NbC.

透過型電子顕微鏡のレプリカ観察でTiNb(CN)複合析出物と思われる析出物を観察すると、高温で析出した中心部と比較的低温で析出したと思われる殻部では、Ti、Nb、C、Nの濃度割合が変化している。すなわち、中心部ではTi、Nの濃度割合が高いのに対して殻部ではNb、Cが高い。これは、TiNb(CN)は、NaCl構造のMC型析出物であり、NbCであればMsiteにNbが配位し、CsiteにCが配位する
が、温度によってNbがTiに置換されたり、CがNに置換されるためである。TiNについても同様である。Nbは、NbCが完全に溶解する温度であっても、TiNに10〜30%のSite fractionで含まれるために、厳密にはTiNが完全に溶解する温度以上で完全に固溶する。しかし、Tiの添加量が比較的少ない成分系においては、この溶体化温度を実質的なNb析出物の溶解下限温度として差し支えない。
By observing a precipitate that seems to be a TiNb (CN) composite precipitate by observation with a transmission electron microscope replica, it was found that Ti, Nb, C, The concentration ratio of N is changing. That is, the concentration ratio of Ti and N is high in the central portion, whereas Nb and C are high in the shell portion. This is an MC type precipitate of TiNb (CN), and if it is NbC, Nb coordinates to Msite and C coordinates to Csite, but Nb is replaced by Ti depending on the temperature, This is because C is replaced with N. The same applies to TiN. Even if Nb is a temperature at which NbC completely dissolves, Nb is contained in TiN at a site fraction of 10 to 30%. Therefore, strictly speaking, Nb completely dissolves above the temperature at which TiN completely dissolves. However, in a component system in which the amount of Ti added is relatively small, this solution temperature may be used as the substantial lower limit temperature for dissolving Nb precipitates.

また、TiCについても同様でありMsiteにTiが配位しているが、低温ではある
割合でNbに置換されている。従って、TiNbCNの複合析出物の溶体化温度が、実質的なTiCの溶体化温度として差し支えない。
The same applies to TiC, in which Ti is coordinated to Msite, but at a low temperature, it is substituted with Nb at a certain rate. Therefore, the solution temperature of the TiNbCN composite precipitate may be a substantial solution temperature of TiC.

加熱温度がSRTmin未満であるとNb、Tiの炭窒化物が十分に母材中に溶解しない。この場合は、圧延終了後の冷却中もしくは巻取り後にNb、Tiが炭化物として微細析出することにより、析出強化を利用した強度を向上させる効果が得られない。従って、スラブ加熱工程における加熱温度は上記式(5)にて算出されるSRTmin以上とする。
また、スラブ加熱工程における加熱温度が1260℃超であると、スケールオフにより歩留が低下するので、加熱温度は1260℃以下とする。従ってこのスラブ加熱工程における加熱温度は、上記数式(5)に基づいて算出される最小スラブ再加熱温度以上1260℃以下と制限する。なお、1080℃未満の加熱温度では、スケジュール上操業効率を著しく損なうため、加熱温度は1080℃以上が望ましい。
When the heating temperature is lower than SRTmin, the Nb and Ti carbonitrides are not sufficiently dissolved in the base material. In this case, the effect of improving the strength using precipitation strengthening cannot be obtained because Nb and Ti are finely precipitated as carbide during cooling after rolling or after winding. Therefore, the heating temperature in the slab heating process is set to be equal to or higher than SRTmin calculated by the above formula (5).
Further, if the heating temperature in the slab heating process is higher than 1260 ° C., the yield decreases due to the scale-off, so the heating temperature is set to 1260 ° C. or lower. Therefore, the heating temperature in this slab heating step is limited to the minimum slab reheating temperature calculated based on the above formula (5) and not higher than 1260 ° C. In addition, when the heating temperature is lower than 1080 ° C., the operation efficiency is remarkably impaired in the schedule, and therefore, the heating temperature is desirably 1080 ° C. or higher.

また、スラブ加熱工程における加熱時間については特に定めないが、Nb、Tiの炭窒化物の溶解を十分に進行させるためには、上述した加熱温度に達してから30分以上保持することが望ましい。ただし、鋳造後の鋳片を高温のまま直送して圧延する場合はこの限りではない。
スラブ加熱工程の後は、特に待つことなく加熱炉より抽出したスラブに対して粗圧延を行う粗圧延工程を開始し粗バーを得る。この粗圧延工程は、以下に説明する理由により1080℃以上1150℃以下の温度で行う。即ち、粗圧延終了温度が1080℃未満では、X線ランダム強度比が大きくなり、穴広げ性が低下してしまう。また、粗圧延での熱間変形抵抗が増して、粗圧延の操業に障害をきたす恐れがある。一方、この粗圧延終了温度が1150℃超では、平均結晶粒径が大きくなってvTrsを低下させる要因となるばかりでなく、粗圧延中に生成する二次スケールが成長しすぎて、後に実施するデスケーリングや仕上げ圧延でスケールを除去することが困難となる恐れがある。さらにこの粗圧延終了温度が1150℃超では、介在物が延伸し穴広げ性を劣化させる原因となる場合がある。またさらに、粗圧延の最終段とその前段の圧下率が40%未満であると、やはり、平均結晶粒径が大きくなってvTrsを低下させる要因となる。一方、65%超では、X線ランダム強度比が大きくなり、穴広げ性が低下してしまう。さらに65%超では、介在物が延伸し穴広げ性を劣化させる原因となる場合がある。
Further, the heating time in the slab heating step is not particularly defined, but in order to sufficiently dissolve the Nb and Ti carbonitrides, it is desirable to hold for 30 minutes or more after reaching the heating temperature described above. However, this is not the case when the cast slab is directly fed and rolled at a high temperature.
After the slab heating step, a rough bar is obtained by starting a rough rolling step for performing rough rolling on the slab extracted from the heating furnace without waiting. This rough rolling process is performed at a temperature of 1080 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower for the reason described below. That is, when the rough rolling finish temperature is less than 1080 ° C., the X-ray random intensity ratio becomes large, and the hole expandability deteriorates. In addition, hot deformation resistance in rough rolling is increased, and there is a risk that the rough rolling operation may be hindered. On the other hand, when the rough rolling finish temperature is higher than 1150 ° C., not only will the average crystal grain size increase and vTrs decrease, but the secondary scale generated during the rough rolling will grow too much, which will be performed later. It may be difficult to remove the scale by descaling or finish rolling. Furthermore, when the rough rolling finish temperature is higher than 1150 ° C., inclusions may be stretched to cause deterioration of hole expansion property. Furthermore, if the rolling reduction ratio of the final stage of rough rolling and the preceding stage is less than 40%, the average crystal grain size is also increased, which causes a decrease in vTrs. On the other hand, if it exceeds 65%, the X-ray random intensity ratio increases, and the hole expandability deteriorates. Further, if it exceeds 65%, the inclusions may be stretched and cause the hole expandability to deteriorate.

なお、粗圧延工程終了後に得られた粗バーについては、粗圧延工程と仕上げ圧延工程との間で各粗バーを接合し、連続的に仕上げ圧延工程を行うようなエンドレス圧延を行うようにしてもよい。その際に粗バーを一旦コイル状に巻き、必要に応じて保温機能を有するカバーに格納し、再度巻き戻してから接合を行ってもよい。   In addition, about the rough bar obtained after completion | finish of a rough rolling process, it joins each rough bar between a rough rolling process and a finish rolling process, and performs endless rolling which performs a finish rolling process continuously. Also good. At that time, the coarse bar may be wound once in a coil shape, stored in a cover having a heat retaining function as necessary, and rewound again before joining.

また、熱間圧延工程の際に、粗バーの圧延方向、板幅方向、板厚方向における温度のバラツキを小さく制御するように望む場合がある。この場合は、必要に応じて、粗圧延工程の粗圧延機と仕上げ圧延工程の仕上げ圧延機との間、又は仕上げ圧延工程中の各スタンド間において、粗バーの圧延方向、板幅方向、板厚方向における温度のバラツキを制御できる加熱装置で粗バーを加熱してもよい。加熱装置の方式としては、ガス加熱、通電加熱、誘導加熱等の様々な加熱手段が考えられるが、粗バーの圧延方向、板幅方向、板厚方向における温度のバラツキを小さく制御可能であれば、いかなる公知の手段を用いてもよい。なお、加熱装置の方式としては、工業的に温度の制御応答性が良い誘導加熱方式が好ましく、誘導加熱方式でも板幅方向でシフト可能な複数のトランスバース型誘導加熱装置を設置すれば、板幅に応じて板幅方向の温度分布を任意にコントロールできるのでより好ましい。さらに、加熱装置の方式としては、トランスバース型誘導加熱装置と共に板幅全体加熱に優れるソレノイド型誘導加熱装置との組み合わせにより構成される装置が最も好ましい。   In addition, during the hot rolling process, it may be desired to control the variation in temperature in the rolling direction, the plate width direction, and the plate thickness direction of the rough bar to be small. In this case, if necessary, between the rough rolling mill in the rough rolling process and the finish rolling mill in the finish rolling process, or between each stand in the final rolling process, the rolling direction of the rough bar, the plate width direction, the plate The coarse bar may be heated by a heating device capable of controlling temperature variations in the thickness direction. Various heating means such as gas heating, energizing heating, induction heating, etc. can be considered as the heating device method, but if the variation in temperature in the rolling direction, plate width direction and plate thickness direction of the coarse bar can be controlled to be small. Any known means may be used. In addition, as a method of the heating device, an induction heating method with a good temperature control response industrially is preferable. If a plurality of transverse type induction heating devices that can be shifted in the plate width direction are installed even by the induction heating method, It is more preferable because the temperature distribution in the plate width direction can be arbitrarily controlled according to the width. Furthermore, as a heating apparatus, an apparatus constituted by a combination with a transverse induction heating apparatus and a solenoid induction heating apparatus that excels in overall plate width heating is most preferable.

これらの加熱装置を用いて温度制御する場合には、加熱装置による加熱量の制御が必要となる場合がある。この場合は、粗バー内部の温度は実測できないため、装入スラブ温度、スラブ在炉時間、加熱炉雰囲気温度、加熱炉抽出温度、さらにテーブルローラーの搬送時間等の予め測定された実績データを用いて、粗バーが加熱装置に到着時の圧延方向、板幅方向、板厚方向における温度分布を推定してこれらの加熱装置による加熱量を制御することが望ましい。   When temperature control is performed using these heating devices, it may be necessary to control the amount of heating by the heating device. In this case, since the temperature inside the coarse bar cannot be measured, the previously measured data such as the charging slab temperature, the slab in-furnace time, the heating furnace atmosphere temperature, the heating furnace extraction temperature, and the table roller transport time are used. Thus, it is desirable to estimate the temperature distribution in the rolling direction, the plate width direction, and the plate thickness direction when the coarse bar arrives at the heating device, and to control the heating amount by these heating devices.

なお、誘導加熱装置による加熱量の制御は、例えば、以下のようにして制御する。誘導加熱装置(トランスバース型誘導加熱装置)の特性として、コイルに交流電流を通じると、その内側に磁場を生ずる。そして、この中に置かれている導電体には、電磁誘導作用により磁束と直角の円周方向にコイル電流と反対の向きの渦電流が起こり、そのジュール熱によって導電体は加熱される。渦電流は、コイル内側の表面に最も強く発生し、内側に向かって指数関数的に低減する(この現象を表皮効果という)。したがって、周波数が小さいほど電流浸透深さが大きくなり、厚み方向に均一な加熱パターンが得られ、逆に、周波数が大きいほど電流浸透深さが小さくなり、厚み方向に表層をピークとした過加熱の小さな加熱パターンが得られることが知られている。よって、トランスバース型誘導加熱装置によって、粗バーの圧延方向、板幅方向の加熱は従来と同様に行なうことができ、また、板厚方向の加熱は、トランスバース型誘導加熱装置の周波数変更によって浸透深さを可変化して板厚方向の加熱温度パターンを操作することでその温度分布の均一化を行なうことができる。なお、この場合は、周波数変更可変型の誘導加熱装置を用いることが好ましいが、コンデンサーの調整によって周波数変更を行ってもよい。また、誘導加熱装置による加熱量の制御は、周波数の異なるインダクターを複数配置して必要な厚み方向加熱パターンが得られるように夫々の加熱量の配分を変更してもよい。さらに、誘導加熱装置による加熱量の制御は、被加熱材とのエアーギャップを変更すると周波数が変動するため、エアーギャップを変更して所望の周波数及び加熱パターンを得るようにしてもよい。   In addition, control of the heating amount by the induction heating apparatus is controlled as follows, for example. As a characteristic of the induction heating device (transverse induction heating device), when an alternating current is passed through the coil, a magnetic field is generated inside the coil. Then, an eddy current in the direction opposite to the coil current is generated in the circumferential direction perpendicular to the magnetic flux by the electromagnetic induction action in the conductor placed therein, and the conductor is heated by the Joule heat. Eddy currents are generated most strongly on the inner surface of the coil and decrease exponentially toward the inner side (this phenomenon is called the skin effect). Therefore, the smaller the frequency, the greater the current penetration depth, and a uniform heating pattern is obtained in the thickness direction. Conversely, the greater the frequency, the smaller the current penetration depth, and the overheating with the surface layer peaking in the thickness direction. It is known that a small heating pattern can be obtained. Therefore, with the transverse induction heating device, the heating of the rough bars in the rolling direction and the plate width direction can be performed in the same manner as in the past, and the heating in the plate thickness direction can be performed by changing the frequency of the transverse induction heating device. By varying the penetration depth and operating the heating temperature pattern in the thickness direction, the temperature distribution can be made uniform. In this case, it is preferable to use a variable frequency induction heating device, but the frequency may be changed by adjusting a condenser. In addition, in the control of the heating amount by the induction heating device, the distribution of the respective heating amounts may be changed so that a plurality of inductors having different frequencies are arranged to obtain a necessary thickness direction heating pattern. Furthermore, since the frequency varies when the air gap with the material to be heated is changed in the control of the heating amount by the induction heating device, the air gap may be changed to obtain a desired frequency and heating pattern.

また、仕上げ圧延後の鋼板表面の最大高さRyは、15μm(15μmRy,l2.5mm,ln12.5mm)以下であることが望ましい。これは、例えば、非特許文献1に記載されている通り熱延又は酸洗ままの鋼板の疲労強度は、鋼板表面の最大高さRyと相関があることから明らかである。この表面粗度を得るためには、デスケーリングにおいて、鋼板表面での高圧水の衝突圧P×流量L≧0.003の条件を満たすことが望ましい。また、その後の仕上げ圧延は、デスケーリング後に再びスケールが生成してしまうのを防ぐために5秒以内に行うのが望ましい。   Further, the maximum height Ry of the steel sheet surface after finish rolling is desirably 15 μm (15 μm Ry, l2.5 mm, ln12.5 mm) or less. This is apparent from the fact that, as described in Non-Patent Document 1, the fatigue strength of a hot-rolled or pickled steel sheet correlates with the maximum height Ry of the steel sheet surface. In order to obtain this surface roughness, it is desirable to satisfy the condition of high-pressure water collision pressure P × flow rate L ≧ 0.003 on the steel plate surface in descaling. Further, the subsequent finish rolling is desirably performed within 5 seconds in order to prevent the scale from being generated again after descaling.

粗圧延工程が終了した後、仕上げ圧延工程を開始する。ここで、粗圧延工程終了から仕上げ圧延工程開始までの時間は150秒以下とする。   After the rough rolling process is finished, the finish rolling process is started. Here, the time from the end of the rough rolling process to the start of the finish rolling process is 150 seconds or less.

粗圧延工程終了から仕上げ圧延工程開始までの時間が150秒超であると、粗バー内のオーステナイト中においてTi及びNbが粗大なTiC、NbCの炭化物として析出する。Ti及びNbは、後の冷却中もしくは巻取り後にフェライト中で微細に析出し、析出強化により強度に寄与する元素であるため、この段階において炭化物として析出させ、固溶Ti、Nbを減少させると、熱延鋼板の強度向上が望めない。また、粗大なTiC、NbCの析出により、熱延鋼板の最終製品としての一形態であるホットコイルにおいて固溶Cの絶対量が不足するため、固溶C、固溶Bの粒界偏析密度が4.5個/nm2以下となりはがれが発生し易くなる。 When the time from the end of the rough rolling process to the start of the finish rolling process exceeds 150 seconds, Ti and Nb precipitate as coarse TiC and NbC carbides in the austenite in the coarse bar. Ti and Nb are elements that finely precipitate in ferrite during subsequent cooling or winding, and contribute to strength by precipitation strengthening. Therefore, when Ti and Nb are precipitated as carbides at this stage and the solid solution Ti and Nb are reduced, The strength improvement of the hot rolled steel sheet cannot be expected. In addition, due to the precipitation of coarse TiC and NbC, the absolute amount of solute C is insufficient in the hot coil which is one form as the final product of the hot rolled steel sheet, so the grain boundary segregation density of solute C and solute B is low. It becomes 4.5 pieces / nm 2 or less, and peeling easily occurs.

仕上げ圧延工程においては、仕上げ圧延開始温度を1050℃以上とする。仕上げ圧延開始温度が1050℃未満である場合は、各仕上げ圧延パスにおいて圧延対象の粗バーに与えられる圧延温度が低温化する傾向がある。また、仕上げ圧延開始温度が1050℃未満である場合、所定の結晶方位からなる集合組織に影響を及ぼす。即ち、仕上げ圧延開始温度が1050℃未満である場合には、X線ランダム強度比が大きくなり、穴広げ性が低下してしまう。この温度域では、Nb、Tiの固溶限の低下に伴い、仕上げ圧延中にオーステナイト中に粗大なTiC、NbCが析出し易くなる。粗大なTiC、NbCの析出により、熱延鋼板の最終製品としての一形態であるホットコイルにおいて固溶Cの絶対量が不足するため、固溶C、固溶Bの粒界偏析密度が4.5個/nm2以下となりはがれが発生し易くなる。 In the finish rolling step, the finish rolling start temperature is set to 1050 ° C. or higher. When the finish rolling start temperature is less than 1050 ° C., the rolling temperature given to the rough bar to be rolled in each finish rolling pass tends to be lowered. Further, when the finish rolling start temperature is lower than 1050 ° C., the texture composed of a predetermined crystal orientation is affected. That is, when the finish rolling start temperature is less than 1050 ° C., the X-ray random intensity ratio is increased, and the hole expanding property is deteriorated. In this temperature range, with the decrease in the solid solubility limit of Nb and Ti, coarse TiC and NbC are likely to precipitate in austenite during finish rolling. Due to the precipitation of coarse TiC and NbC, the absolute amount of solute C is insufficient in a hot coil which is one form as a final product of a hot-rolled steel sheet, so the grain boundary segregation density of solute C and solute B is 4. Peeling is likely to occur at 5 pieces / nm 2 or less.

このように仕上げ圧延工程において粗大なTiC、NbCが析出した場合は、上述した理由により、鋼板の強度向上が望めず、はがれが発生しやすくなる。従って、仕上げ圧延工程においては、仕上げ圧延開始温度を1050℃以上とする。   Thus, when coarse TiC and NbC are deposited in the finish rolling process, the strength of the steel sheet cannot be improved for the reasons described above, and peeling easily occurs. Therefore, in the finish rolling process, the finish rolling start temperature is set to 1050 ° C. or higher.

なお、仕上げ圧延開始温度の上限は特に規定しないが、1150℃以上であると、仕上げ圧延前及びパス間で鋼板地鉄と表面スケールの間にウロコ状の紡錘スケール欠陥の起点となるブリスターが発生する恐れがあるため、1150℃未満であることが望ましい。   The upper limit of the finish rolling start temperature is not particularly specified, but if it is 1150 ° C. or more, blisters that become the starting point of scale-like spindle scale defects occur between the steel plate and the surface scale before finish rolling and between passes. Therefore, it is desirable that the temperature is lower than 1150 ° C.

また、仕上げ圧延工程においては、最終パスの圧下率が15%以下であるとオーステナイトを再結晶によって細粒化することができず、最終的な製品板での平均結晶粒径が9μm以下とならず目的とする低温靭性が得られない。   Also, in the finish rolling process, if the rolling reduction of the final pass is 15% or less, austenite cannot be refined by recrystallization, and the average crystal grain size in the final product plate is 9 μm or less. Therefore, the desired low temperature toughness cannot be obtained.

一方、最終パスの圧下率が25%超では、過度のひずみの導入により熱延鋼板内部の転位密度が必要以上に増加する。仕上げ圧延工程終了後において、転位密度の高い領域は、ひずみエネルギーが高いため、フェライト組織に変態し易く、フェライト分率が20%超となる。このような変態により形成されたフェライトは、あまり炭素を固溶せずに析出するため、母層中に含まれていた炭素がオーステナイトとフェライトとの界面に集中しやすく、界面において粗大なNbC、TiCが析出し易くなる。   On the other hand, when the rolling reduction of the final pass exceeds 25%, the dislocation density inside the hot-rolled steel sheet increases more than necessary due to the introduction of excessive strain. After the finish rolling process, the region having a high dislocation density has a high strain energy, so it easily transforms into a ferrite structure, and the ferrite fraction exceeds 20%. Since the ferrite formed by such a transformation precipitates without dissolving so much carbon, the carbon contained in the mother layer tends to concentrate on the interface between austenite and ferrite, and coarse NbC, TiC is likely to precipitate.

このように仕上げ圧延工程において粗大なTiC、NbCが析出した場合は、上述した理由により、鋼板の強度向上が望めず、はがれが発生しやすくなる。従って、仕上げ圧延工程における最終パスの圧下率は、15%超25%以下に制限する。   Thus, when coarse TiC and NbC are deposited in the finish rolling process, the strength of the steel sheet cannot be improved for the reasons described above, and peeling easily occurs. Therefore, the rolling reduction of the final pass in the finish rolling process is limited to more than 15% and 25% or less.

さらに、仕上げ圧延終了温度は集合組織や平均結晶粒径に影響を及ぼすが、その影響する温度範囲はNbとBの含有量によって変化し、以下の数式(6)で表わされることを明らかにした。   Furthermore, the finish rolling finish temperature affects the texture and the average crystal grain size, but the affected temperature range varies depending on the contents of Nb and B and is clarified by the following formula (6). .

848+2167×[Nb]+40353×[B]≦FT≦955+1389×[Nb] ・・・(6)   848 + 2167 × [Nb] + 40353 × [B] ≦ FT ≦ 955 + 1389 × [Nb] (6)

仕上げ圧延終了温度がNbとBの含有量の関数であるFTの式(6)の下限値未満の場合は、圧延面と平行な{211}面のX線ランダム強度比(α{211}面強度)が2超となり、穴広げ性が劣化してしまう。その根拠としては、図8に示すように、{211}面のX線ランダム強度比が、熱間圧延工程における仕上げ圧延終了温度(FT)が高温であるほど、低減することからも示唆されている。このFT下限の式(6)がNb、Bに依存する理由は何れもオーステナイトでの再結晶抑制元素であり、その未再結晶圧延温度域がこれら元素の含有量に依存するからである。一方、仕上げ圧延終了温度がNbの含有量の関数であるFTの式(6)の上限値超である場合は、変態後の平均粒径が粗大化し、9μm超となり靭性が劣化する。このFT上限に式がNbに依存する理由は、Nbがオーステナイト再結晶温度域において再結晶粒の粒成長を抑制する元素であるためである。また、同様な理由で仕上げ圧延終了から冷却開始までの時間は10秒以内が望ましい。   When the finish rolling finish temperature is less than the lower limit of the FT equation (6), which is a function of the Nb and B contents, the X-ray random intensity ratio (α {211} plane of the {211} plane parallel to the rolled plane (Strength) becomes more than 2, and the hole expandability deteriorates. As shown in FIG. 8, it is suggested that the X-ray random intensity ratio of the {211} plane decreases as the finish rolling finish temperature (FT) in the hot rolling process increases as shown in FIG. Yes. The reason why the formula (6) of the lower limit of FT depends on Nb and B is that both are recrystallization-suppressing elements in austenite, and the non-recrystallization rolling temperature range depends on the contents of these elements. On the other hand, when the finish rolling finish temperature is higher than the upper limit of the FT equation (6), which is a function of the Nb content, the average grain size after transformation becomes coarser, exceeds 9 μm, and deteriorates toughness. The reason why the formula depends on Nb for the upper limit of FT is that Nb is an element that suppresses the grain growth of recrystallized grains in the austenite recrystallization temperature range. For the same reason, the time from the end of finish rolling to the start of cooling is preferably within 10 seconds.

なお、本発明において圧延速度については特に限定しないが、仕上げ最終スタンド側での圧延速度が400mpm未満であるとやはりγ粒が成長粗大化し、延性を得るためのフェライトの析出可能な領域が減少してしまい延性が劣化する恐れがある。また、上限については特に限定しなくとも本発明の効果を奏するが、設備制約上1800mpm以下が現実的である。従って、仕上げ圧延工程において圧延速度は、必要に応じて400mpm以上1800mpm以下とすることが望ましい。   In the present invention, the rolling speed is not particularly limited. However, if the rolling speed on the final finishing stand side is less than 400 mpm, the γ grains grow and become coarse, and the area where ferrite can be precipitated for obtaining ductility is reduced. The ductility may deteriorate. Moreover, although there is no particular limitation on the upper limit, the effect of the present invention can be obtained, but 1800 mpm or less is realistic due to equipment restrictions. Therefore, it is desirable that the rolling speed in the finish rolling process be 400 mpm or more and 1800 mpm or less as necessary.

仕上げ圧延工程終了後は、仕上げ圧延終了温度から後述する巻き取り工程における巻取り開始温度まで、得られた鋼板を以下に示す理由により冷却速度15℃/sec以上で冷却する冷却工程を行う。即ち、仕上げ圧延工程終了後から巻き取り工程までの冷却中に、セメンタイトとTiC、NbC等の析出核生成の競合が起こりこの冷却速度は、15℃/sec未満であるとセメンタイトの析出核の生成が優先されてしまい、後の巻取り工程において粒界に2μm超のセメンタイトへ成長し、穴広げ性が劣化してしまう。また、セメンタイトの成長によりTiC、NbC等の炭化物の微細析出が抑制され強度が低下する懸念がある。さらに、後述するように例え巻取り温度が650℃以下もしくは550℃以下であっても、冷却速度が15℃/sec未満であるとセメンタイトへの成長が助長され、固溶C及び/又はBの粒界偏析密度が4.5個/nm2未満となりはがれが発生する恐れがある。このため、冷却速度を15℃/secとした。なお、冷却工程における冷却速度の上限は、特に限定しなくとも本発明の効果を得ることができるが、熱ひずみによる板そりを考慮すると、300℃/sec以下とすることが望ましい。 After the finish rolling process is completed, a cooling process is performed in which the obtained steel sheet is cooled at a cooling rate of 15 ° C./sec or higher from the finish rolling finish temperature to the winding start temperature in the winding process described later for the following reason. That is, during the cooling from the end of the finish rolling process to the winding process, there is competition between the formation of cementite and precipitation nuclei such as TiC and NbC, and the formation of cementite precipitation nuclei when the cooling rate is less than 15 ° C./sec. Is prioritized, and in the subsequent winding process, it grows to a cementite of more than 2 μm at the grain boundary, and the hole expandability deteriorates. Moreover, there is a concern that the growth of cementite suppresses fine precipitation of carbides such as TiC and NbC, and the strength decreases. Furthermore, as will be described later, even when the coiling temperature is 650 ° C. or lower or 550 ° C. or lower, if the cooling rate is less than 15 ° C./sec, the growth to cementite is promoted, and solid solution C and / or B The grain boundary segregation density is less than 4.5 / nm 2 , and peeling may occur. For this reason, the cooling rate was set to 15 ° C./sec. Note that the upper limit of the cooling rate in the cooling step is not particularly limited, but the effect of the present invention can be obtained.

また、冷却工程においては、より優れた伸びフランジ加工、バーリング加工性を得るためにミクロ組織を連続冷却変態組織(Zw)とすることが望ましいが、このミクロ組織を得るための冷却速度は15℃/sec以上であれば十分である。
即ち、15℃/sec以上、50℃/sec以下程度が安定した製造ができる領域であり、更に実施例に示すように、30℃/sec以下の領域が更に安定して製造できる領域である。
In the cooling process, it is desirable that the microstructure is a continuous cooling transformation structure (Zw) in order to obtain better stretch flange processing and burring workability. The cooling rate for obtaining this microstructure is 15 ° C. / Sec or more is sufficient.
In other words, the region where the production can be stably performed is about 15 ° C./sec or more and 50 ° C./sec or less, and the region of 30 ° C./sec or less is a region where the production can be performed more stably as shown in the examples.

ミクロ組織を連続冷却変態組織(Zw)とする場合においては、バーリング性をそれほど劣化させずに延性を向上させることを目的として、必要に応じて体積率で20%以下のポリゴナルフェライトを含ませるようにしてもよい。この場合は、仕上げ圧延工程終了後から巻き取り工程を開始するまでの冷却工程において、Ar3変態点温度からAr1変態点温度までの温度域(フェライトとオーステナイトの二相域)で1〜20秒間滞留させてもよい。ここでの滞留は、二相域でフェライト変態を促進させるために行うが、1秒未満では、二相域におけるフェライト変態が不十分なため、十分な延性が得られず、20秒超では、Ti及び/又はNbを含む析出物のサイズが粗大化し析出強化による強度に寄与しなくなる恐れがある。これより、冷却工程において連続冷却変態組織中にポリゴナルフェライトを含ませる事を目的として行う滞留時間は、必要に応じて1秒以上20秒以下とすることが望ましい。また、1〜20秒間の滞留をさせる温度域は、フェライト変態を容易に促進させるためにAr1変態点温度以上860℃以下が望ましい。さらに、1〜20秒間の滞留時間は、生産性を極端に低下させないために1〜10秒間とすることがより望ましい。また、これらの条件を満たすためには、仕上げ圧延終了後20℃/sec以上の冷却速度で当該温度域に迅速に到達させることが必要である。冷却速度の上限は特に定めないが、冷却設備の能力上300℃/sec以下が妥当な冷却速度である。さらに、あまりにもこの冷却速度が早いと冷却終了温度を制御できずオーバーシュートしてAr1変態点温度以下まで過冷却されてしまう可能性があり、延性改善の効果が失われるので、ここでの冷却速度は150℃/sec以下が望ましい。
なお、Ar3変態点温度とは、例えば以下の計算式により鋼成分との関係で簡易的に示される。すなわち、Siの含有量(%)を[Si]、Crの含有量(%)を[Cr]、Cuの含有量(%)を[Cu]、Moの含有量(%)を[Mo]、Niの含有量を[Ni]とすると、下記数式(7)のように記述される。
Ar3=910−310×[C]+25×[Si]−80×[Mneq]・・・(7)
In the case where the microstructure is a continuous cooling transformation structure (Zw), a polygonal ferrite having a volume ratio of 20% or less is included as necessary for the purpose of improving ductility without significantly degrading burring properties. You may do it. In this case, in the cooling process from the end of the finish rolling process to the start of the winding process, the temperature range from the Ar 3 transformation point temperature to the Ar 1 transformation point temperature (two-phase region of ferrite and austenite) is 1 to 20 It may be allowed to stay for 2 seconds. The residence here is carried out in order to promote ferrite transformation in the two-phase region, but if it is less than 1 second, ferrite transformation in the two-phase region is insufficient, so that sufficient ductility cannot be obtained. There is a possibility that the size of the precipitate containing Ti and / or Nb becomes coarse and does not contribute to the strength due to precipitation strengthening. Accordingly, it is desirable that the residence time for the purpose of including polygonal ferrite in the continuous cooling transformation structure in the cooling step is 1 second or more and 20 seconds or less as necessary. In addition, the temperature range in which the residence is performed for 1 to 20 seconds is preferably not less than the Ar 1 transformation point temperature and not more than 860 ° C. in order to facilitate the ferrite transformation. Further, the residence time of 1 to 20 seconds is more preferably 1 to 10 seconds so as not to extremely reduce productivity. Moreover, in order to satisfy these conditions, it is necessary to quickly reach the temperature range at a cooling rate of 20 ° C./sec or more after the finish rolling is finished. Although the upper limit of the cooling rate is not particularly defined, an appropriate cooling rate is 300 ° C./sec or less because of the capacity of the cooling facility. Furthermore, if this cooling rate is too fast, the cooling end temperature cannot be controlled, and overshooting may result in overcooling to below the Ar 1 transformation point temperature, and the effect of improving ductility is lost. The cooling rate is desirably 150 ° C./sec or less.
Note that the Ar 3 transformation point temperature, simply indicated in relation to the steel ingredients, for example, by the following calculation formula. That is, the Si content (%) is [Si], the Cr content (%) is [Cr], the Cu content (%) is [Cu], the Mo content (%) is [Mo], When the Ni content is [Ni], it is described as the following mathematical formula (7).
Ar 3 = 910-310 × [C] + 25 × [Si] −80 × [Mneq] (7)

ただしBが添加されていない場合、[Mneq]は下記数式(8)によって示される。
[Mneq]=[Mn]+[Cr]+[Cu]+[Mo]+[Ni]/2+10([Nb]−0.02)・・・・・(8)
However, when B is not added, [Mneq] is expressed by the following mathematical formula (8).
[Mneq] = [Mn] + [Cr] + [Cu] + [Mo] + [Ni] / 2 + 10 ([Nb] −0.02) (8)

または、Bが添加されている場合、[Mneq]は下記数式(9)によって示される。
[Mneq]=[Mn]+[Cr]+[Cu]+[Mo]+[Ni]/2+10([Nb]−0.02)+1・・・・・(9)
Or, when B is added, [Mneq] is expressed by the following mathematical formula (9).
[Mneq] = [Mn] + [Cr] + [Cu] + [Mo] + [Ni] / 2 + 10 ([Nb] −0.02) +1 (9)

巻き取り工程においては、巻取り温度がFTの関数として式(10)で表わされる下限温度よりも低いと、引張強度780MPa以上を得るために必要な平均粒径が3nm以下であり且つその密度が1×1016個/cm3以上であるTiCを含む析出物を得られない。 In the winding process, when the winding temperature is lower than the lower limit temperature represented by the formula (10) as a function of FT, the average particle size required to obtain a tensile strength of 780 MPa or more is 3 nm or less and the density is A precipitate containing TiC that is 1 × 10 16 pieces / cm 3 or more cannot be obtained.

8.12×exp(4863/(FT+273))℃≦CT ・・・(10)   8.12 × exp (4863 / (FT + 273)) ° C. ≦ CT (10)

また、巻取り温度が480℃未満であると粒界に析出しているセメンタイトの粒径が2μm超となり穴広げ値が劣化する。   On the other hand, when the coiling temperature is lower than 480 ° C., the particle size of cementite precipitated at the grain boundaries exceeds 2 μm, and the hole expansion value deteriorates.

一方、巻き取り温度が560℃超であると固溶C及び固溶Bの粒界偏析密度が4.5個/nm2以下となり破断面割れが発生する。従って、巻き取り工程における巻取り温度CTは、8.12×exp(4863/(FT+273))℃≦CT≦560℃の関係を満たし且つ480℃以上560℃以下と制限する。 On the other hand, if the coiling temperature is higher than 560 ° C., the grain boundary segregation density of the solid solution C and the solid solution B becomes 4.5 pieces / nm 2 or less, and a fracture surface crack occurs. Therefore, the winding temperature CT in the winding process satisfies the relationship of 8.12 × exp (4863 / (FT + 273)) ° C. ≦ CT ≦ 560 ° C. and is limited to 480 ° C. or more and 560 ° C. or less.

なお、本発明では、この巻取り温度を480℃以上560℃以下の温度領域に設定している。これにより、TiCが析出しにくくなり、固溶C、固溶Bが粒界において残存しやすい状態を作り出すことにより、固溶C、固溶Bの粒界個数密度を4.5個/nm2超とすることが可能となる。これに伴って、式(1)の下限を0.004としたものである。 In the present invention, this winding temperature is set to a temperature range of 480 ° C. or more and 560 ° C. or less. As a result, TiC hardly precipitates, and a state in which solute C and solute B are likely to remain at the grain boundary is created, so that the grain boundary number density of solute C and solute B is 4.5 / nm 2. It becomes possible to be super. Accordingly, the lower limit of the formula (1) is set to 0.004.

なお、鋼板形状の矯正や可動転位導入により延性の向上を図ることを目的として、全工程終了後においては、圧下率0.1%以上2%以下のスキンパス圧延を施すことが望ましい。また、全工程終了後は、得られた熱延鋼板の表面に付着しているスケールの除去を目的として、必要に応じて得られた熱延鋼板に対して酸洗してもよい。更に、酸洗した後には、得られた熱延鋼板に対してインライン又はオフラインで圧下率10%以下のスキンパス又は冷間圧延を施しても構わない。   For the purpose of improving ductility by correcting the shape of the steel sheet and introducing movable dislocations, it is desirable to perform skin pass rolling with a rolling reduction of 0.1% or more and 2% or less after the completion of all the steps. Moreover, after completion | finish of all the processes, you may pickle with respect to the hot-rolled steel plate obtained as needed for the purpose of the removal of the scale adhering to the surface of the obtained hot-rolled steel plate. Furthermore, after pickling, the obtained hot-rolled steel sheet may be subjected to skin pass or cold rolling with a reduction rate of 10% or less inline or offline.

更に、本発明を適用した熱延鋼板は、鋳造後、熱間圧延後、冷却後の何れかの場合において、溶融めっきラインにて熱処理を施してもよく、更にこれらの熱延鋼板に対して別途表面処理を施すようにしてもよい。溶融めっきラインにてめっきを施すことにより、熱延鋼板の耐食性が向上する。   Furthermore, the hot-rolled steel sheet to which the present invention is applied may be subjected to a heat treatment in a hot dipping line in any case after casting, after hot rolling, and after cooling. You may make it perform a surface treatment separately. By applying the plating in the hot dipping line, the corrosion resistance of the hot rolled steel sheet is improved.

なお、酸洗後の熱延鋼板に亜鉛めっきを施す場合は、得られた鋼板を亜鉛めっき浴中に浸積し、必要に応じて合金化処理してもよい。合金化処理を施すことにより、熱延鋼板は、耐食性の向上に加えて、スポット溶接等の各種溶接に対する溶接抵抗性が向上する。   In addition, when galvanizing the hot-rolled steel plate after pickling, the obtained steel plate may be immersed in a galvanizing bath and may be alloyed as necessary. By performing the alloying treatment, the hot-rolled steel sheet is improved in resistance to various types of welding such as spot welding in addition to the improvement in corrosion resistance.

以下に、実施例に基づいて本発明をさらに説明する。   The present invention will be further described below based on examples.

表2に示す化学成分を有するa〜xの鋳片を転炉、二次精錬工程にて溶製して、連続鋳造後直送もしくは再加熱し、粗圧延に続く仕上げ圧延で2.0〜3.6mmの板厚に圧下し、ランナウトテーブルで冷却後に巻き取り、熱延鋼板を作製した。より詳細には、表3に示す製造条件に従って、熱延鋼板を作製した。なお、表中の化学組成についての表示は、全て質量%である。   The slabs of a to x having the chemical components shown in Table 2 are melted in a converter and secondary refining process, directly sent or reheated after continuous casting, and finished rolling following rough rolling to 2.0 to 3 The steel sheet was rolled down to a thickness of 6 mm, wound after cooling with a run-out table, and a hot-rolled steel sheet was produced. More specifically, hot-rolled steel sheets were produced according to the manufacturing conditions shown in Table 3. In addition, all the displays about the chemical composition in a table | surface are the mass%.

更に表中の1*は、 [C]+12/11[B]−12/48×([Ti]+48/93[Nb]−48/14[N]−48/32[S])、表中の2*は、 [C]−12/48×([Ti]+48/93[Nb]−48/14[N]−48/32[S])を表す。また、表2における成分の残部は、Fe及び不可避的不純物をいい、更に表2、表3及び表4における下線は、本発明の範囲外であることをいう。 Furthermore, 1 * in the table is [C] +12/11 [B] -12 / 48 × ([Ti] +48/93 [Nb] -48/14 [N] -48/32 [S]), Among them, 2 * represents [C] -12 / 48 × ([Ti] +48/93 [Nb] -48/14 [N] -48/32 [S]). Moreover, the remainder of the component in Table 2 refers to Fe and inevitable impurities, and the underline in Table 2, Table 3, and Table 4 refers to outside the scope of the present invention.

Figure 0005402847
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ここで、「成分」とは表2に示した各記号に対応した成分を有する鋼を、「溶体化温度」とは数式(1)にて算出される最小スラブ再加熱温度を、「FT下限」とは数式(6)にて算出される仕上げ圧延終了温度の下限値を、「FT上限」とは数式(6)にて算出される仕上げ圧延終了温度の上限値を、「Ar3変態点温度」とは数式(7)にて算出される温度を、「CT下限」とは数式(10)にて算出される巻取り温度の下限値をいう。また、「加熱温度」とは加熱工程における加熱温度を、「保持時間」とは加熱工程における所定の加熱温度での保持時間を、「粗圧延終了温度」とは粗圧延が終了する温度を、「粗累積圧下率」とは粗圧延の最終段とその前段の累積圧下率を、「粗/仕上パス間時間」とは粗圧延工程終了から仕上げ圧延工程開始までの時間を、「仕上げ圧延開始温度」とは仕上げ圧延工程を開始する温度をいう。更に、「仕上最終パス圧下率」とは、仕上げ圧延工程における最終パスでの圧下率を、「仕上げ圧延終了温度」とは、仕上げ圧延工程を終了する温度を、「冷却開始までの時間」とは仕上げ圧延工程を終了した後、冷却工程において冷却を開始するまでの時間を、「冷却速度」とは、滞留時間を除いた、ランナウトテーブルにおける冷却工程の開始から巻き取り工程までの平均冷却速度を、「巻取り温度」とは、巻き取り工程においてコイラーにて巻取る温度を示している。 Here, “component” refers to steel having a component corresponding to each symbol shown in Table 2, “solution temperature” refers to the minimum slab reheating temperature calculated by Equation (1), and “FT lower limit”. "and the lower limit of the finish rolling end temperature calculated by the equation (6), the upper limit of the finish rolling end temperature calculated by the formula as" FT limit "(6)," Ar 3 transformation point “Temperature” means the temperature calculated by Equation (7), and “CT lower limit” means the lower limit value of the coiling temperature calculated by Equation (10). Further, the “heating temperature” is the heating temperature in the heating step, the “holding time” is the holding time at the predetermined heating temperature in the heating step, and the “rough rolling end temperature” is the temperature at which the rough rolling ends, “Rough cumulative rolling reduction” refers to the cumulative rolling reduction of the final stage of rough rolling and the preceding stage, and “Rough / finishing pass time” refers to the time from the end of the rough rolling process to the start of the finishing rolling process. “Temperature” refers to the temperature at which the finish rolling process begins. Furthermore, the “final final pass reduction ratio” is the reduction ratio in the final pass in the finish rolling process, and the “finish rolling end temperature” is the temperature at which the finish rolling process ends, “time to start cooling”. Is the time from the end of the finish rolling process to the start of cooling in the cooling process. The “cooling rate” is the average cooling rate from the start of the cooling process in the run-out table to the winding process, excluding the residence time. “Winding temperature” indicates a temperature at which the coiler winds in the winding process.

得られた鋼板の評価方法は、前述の方法と同一である。ここで、「粒界偏析密度」とは、粒界近傍の固溶C、固溶Bの量の粒界面積当たりの原子個数を、「セメンタイト径」とは、粒界に析出しているセメンタイト粒径を、「平均結晶粒径」とは、EBSP-OIMTMで測定した平均結晶粒径を、「{211}面X線ランダム強度比」とは圧延面と平行な{211}面のX線ランダム強度比(α{211}面強度)を、「TiCサイズ」とは3D-APにより測定したTiC(Nbと若干のNを含んでも良い)の平均析出物サイズを、「TiC密度」とは3D-APにより測定したTiCの単位体積当たりの平均個数を、「フェライト分率」とはEBSP-OIMTMで測定したKAM≦1°の分率を、「介在物」とは延伸介在物と介在物群の単位面積当たりの圧延方向長さの総和Mを示している。 The evaluation method of the obtained steel plate is the same as that described above. Here, “grain boundary segregation density” means the number of atoms per grain interface area in the amount of solid solution C and solid solution B in the vicinity of the grain boundary, and “cementite diameter” means cementite precipitated at the grain boundary. The “average crystal grain size” is the average crystal grain size measured by EBSP-OIM , and the “{211} plane X-ray random intensity ratio” is the X of the {211} plane parallel to the rolling plane The line random intensity ratio (α {211} plane strength), “TiC size” means the average precipitate size of TiC (which may contain Nb and some N) measured by 3D-AP, and “TiC density” Is the average number per unit volume of TiC measured by 3D-AP, “Ferrite fraction” is the fraction of KAM ≦ 1 ° measured by EBSP-OIM , and “inclusions” are stretched inclusions The sum M of the rolling direction length per unit area of the inclusion group is shown.

また、「引張試験」結果は、C方向JIS5号試験片の結果を示す。表中、「YP」は降伏点、「TS」は引張強さ、「EI」は伸びをそれぞれ示す。「穴広げ」結果は、JFS T 1001−1996記載の穴広げ試験方法で得られた結果を、「破断面割れ」結果は、その有無を目視にて確認した結果を示し、はがれが無い場合を「無」と示し、はがれがある場合を「有」と示した。「靭性」はサブサイズのVノッチシャルピー試験で得られた遷移温度を示している。   Further, the “tensile test” result shows the result of the C direction JIS No. 5 test piece. In the table, “YP” indicates the yield point, “TS” indicates the tensile strength, and “EI” indicates the elongation. “Hole expansion” results are the results obtained by the hole expansion test method described in JFS T 1001-1996, “Fracture surface cracking” results are the results of visually confirming the presence or absence, and there is no peeling. “None” is indicated, and “existing” is indicated when there is peeling. “Toughness” indicates the transition temperature obtained in the sub-size V-notch Charpy test.

本発明に沿うものは、鋼番9、10、11、13、25、26、27、28、29、30、47の11鋼である。これらの鋼板は、所定の量の鋼成分を含有し、粒界に析出しているセメンタイト粒径が2μm以下であり、固溶C及び固溶Bの粒界偏析密度が4.5個/nm2超12個/nm2以下であり、板厚中心の平均結晶粒径が9μm以下であり、圧延面と平行な{211}面のX線ランダム強度比が2以下であり、さらに結晶粒内におけるTiCを含む析出物の平均粒径が3nm以下であるとともに、その密度が1×1016個/cm3以上であることを特徴した780MPa級以上のグレードの高強度鋼板が得られている。 In accordance with the present invention are 11 steels with steel numbers 9, 10, 11, 13, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 47. These steel sheets contain a predetermined amount of steel components, have a cementite grain size of 2 μm or less precipitated at grain boundaries, and have a grain boundary segregation density of solute C and solute B of 4.5 / nm. 2 over 12 particles / nm 2 or less, the average crystal grain size at the center of the plate thickness is 9 μm or less, the X-ray random intensity ratio of the {211} plane parallel to the rolling surface is 2 or less, and A high-strength steel sheet having a grade of 780 MPa or more is obtained, in which the average particle size of the precipitate containing TiC is 3 nm or less and the density thereof is 1 × 10 16 pieces / cm 3 or more.

上記以外の鋼は、以下の理由によって本発明の範囲外である。すなわち、鋼番3は、加熱温度が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCの密度が本発明の範囲外であり十分な引張強度が得られていない。   Steels other than the above are outside the scope of the present invention for the following reasons. That is, since the heating temperature of Steel No. 3 is outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, the density of TiC is outside the range of the present invention and sufficient tensile strength is not obtained.

鋼番1は、Nbの含有量と式2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCの密度が本発明の範囲外で、また、セメンタイト粒径が本発明の範囲外であり、穴広げ値と引張強度が低い。 In Steel No. 1, the Nb content and the value of the formula 2 * are outside the scope of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the TiC density is outside the scope of the present invention, and the cementite particle size is Out of the scope of the invention, the hole expansion value and the tensile strength are low.

鋼番2は、Nbの含有量と式2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCの密度が本発明の範囲外で、また、セメンタイト粒径が本発明の範囲外であり、穴広げ値と引張強度が低い。 In Steel No. 2, the Nb content and the value of Formula 2 * are outside the scope of the method for producing a hot-rolled steel sheet according to the present invention. Therefore, the TiC density is outside the scope of the present invention, and the cementite particle size is Out of the scope of the invention, the hole expansion value and the tensile strength are low.

鋼番3は、Nbの含有量と式2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCの密度が本発明の範囲外で、また、セメンタイト粒径が本発明の範囲外であり、穴広げ値と引張強度が低い。 In Steel No. 3, since the Nb content and the value of the formula 2 * are outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, the TiC density is outside the range of the present invention, and the cementite particle size is Out of the scope of the invention, the hole expansion value and the tensile strength are low.

鋼番4は、Nbの含有量と式2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCの密度が本発明の範囲外で、また、セメンタイト粒径が本発明の範囲外であり、穴広げ値と引張強度が低い。 In Steel No. 4, since the Nb content and the value of the formula 2 * are outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, the TiC density is outside the range of the present invention, and the cementite particle size is Out of the scope of the invention, the hole expansion value and the tensile strength are low.

鋼番5は、Nbの含有量と式2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCの密度が本発明の範囲外で、また、セメンタイト粒径が本発明の範囲外であり、穴広げ値と引張強度が低い。 In Steel No. 5, since the Nb content and the value of the formula 2 * are outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, the TiC density is outside the range of the present invention, and the cementite particle size is Out of the scope of the invention, the hole expansion value and the tensile strength are low.

鋼番6は、Nbの含有量と式2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCの密度が本発明の範囲外で、また、セメンタイト粒径が本発明の範囲外であり、穴広げ値と引張強度が低い。 In Steel No. 6, the Nb content and the value of Formula 2 * are outside the scope of the method for producing a hot-rolled steel sheet according to the present invention. Therefore, the TiC density is outside the scope of the present invention, and the cementite particle size is Out of the scope of the invention, the hole expansion value and the tensile strength are low.

鋼番7は、Nbの含有量と式2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCの密度が本発明の範囲外で、また、セメンタイト粒径が本発明の範囲外であり、穴広げ値と引張強度が低い。 In Steel No. 7, the Nb content and the value of Formula 2 * are outside the scope of the method for producing a hot-rolled steel sheet according to the present invention. Therefore, the TiC density is outside the scope of the present invention, and the cementite particle size is Out of the scope of the invention, the hole expansion value and the tensile strength are low.

鋼番8は、Nbの含有量と式2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCの密度が本発明の範囲外で、また、セメンタイト粒径が本発明の範囲外であり、穴広げ値と引張強度が低い。 In Steel No. 8, since the Nb content and the value of the formula 2 * are outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, the TiC density is outside the range of the present invention, and the cementite particle size is Out of the scope of the invention, the hole expansion value and the tensile strength are low.

鋼番12は、加熱温度が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であので、TiCのサイズ、密度が本発明の範囲外であり十分な引張強度が得られていない。   Steel No. 12 has a heating temperature outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the TiC size and density are outside the range of the present invention, and sufficient tensile strength is not obtained.

鋼番14は、粗圧延温度が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、{211}Xランダム強度比が本発明の範囲外であり穴広げ値が低い。   Steel No. 14 has a rough rolling temperature outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet according to the present invention, so that the {211} X random strength ratio is outside the range of the present invention and the hole expansion value is low.

鋼番15は、粗圧延の累積圧下率が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、平均結晶粒径が本発明の範囲外であり低温靭性が悪い。   In Steel No. 15, the cumulative rolling reduction of rough rolling is outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the average crystal grain size is outside the range of the present invention and the low temperature toughness is poor.

鋼番16は、粗/仕上げパス間時間が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCのサイズ、密度が本発明の範囲外であり十分な引張強度が得られていない。また、粒界偏析密度がともに本発明の範囲外でありはがれが起きる。   In Steel No. 16, the time between the roughing / finishing passes is outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the size and density of TiC are outside the range of the present invention and sufficient tensile strength is not obtained. . Further, the grain boundary segregation density is outside the range of the present invention, and peeling occurs.

鋼番17は、仕上げ圧延開始温度が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCのサイズ、密度が本発明の範囲外であり十分な引張強度が得られていない。   Steel No. 17 has a finish rolling start temperature outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet according to the present invention. Therefore, the size and density of TiC are outside the range of the present invention, and sufficient tensile strength is not obtained.

鋼番18は、仕上げ最終パス圧下率が本発明の熱延鋼板の製造方法の下限範囲外であるので、平均結晶粒径が本発明の範囲外であり低温靭性が悪い。   Steel No. 18 has a final final pass reduction ratio outside the lower limit range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the average crystal grain size is outside the range of the present invention and the low temperature toughness is poor.

鋼番19は、仕上げ最終パス圧下率が本発明の熱延鋼板の製造方法の上限範囲外であるので、粒界偏析密度、TiCのサイズがともに本発明の範囲外でありはがれが起き、十分な引張強度が得られていない。   Steel No. 19 has a finishing final pass reduction ratio outside the upper limit range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so that the grain boundary segregation density and the size of TiC are both outside the scope of the present invention, and peeling occurs. The tensile strength is not obtained.

鋼番20は、仕上げ圧延終了温度が本発明の熱延鋼板の製造方法の上限範囲外であるので、平均結晶粒径が本発明の範囲外であり低温靭性が悪い。   Steel No. 20 has a finish rolling finish temperature outside the upper limit range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the average crystal grain size is outside the range of the present invention and the low temperature toughness is poor.

鋼番21は、仕上げ圧延終了温度が本発明の熱延鋼板の製造方法の下限範囲外であるので、{211}Xランダム強度比が本発明の範囲外であり穴広げ値が低い。   Steel No. 21 has a finish rolling finish temperature outside the lower limit range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so that the {211} X random strength ratio is outside the range of the present invention and the hole expansion value is low.

鋼番22は、冷却工程における冷却速度が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、粒界偏析密度、セメンタイト粒径およびTiCのサイズ、密度が本発明の範囲外であり、はがれが起き、穴広げ値と引張強度が低い。   Steel No. 22 has a cooling rate outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet according to the present invention, so that the grain boundary segregation density, cementite particle size, and the size and density of TiC are outside the range of the present invention. Peeling occurs and the hole expansion value and tensile strength are low.

鋼番23は、巻取り温度が本発明の熱延鋼板の製造方法の上限範囲外であるので、粒界偏析密度およびTiCのサイズ、密度が本発明の範囲外であり、はがれが起き、引張強度が低い。   Steel No. 23 has a coiling temperature outside the upper limit range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention. Therefore, the grain boundary segregation density and the size and density of TiC are outside the range of the present invention. Low strength.

鋼番24は、巻取り温度が本発明の熱延鋼板の製造方法の下限範囲外であるので、セメンタイト粒径およびTiCのサイズ、密度が本発明の範囲外であり、穴広げ値と引張強度が低い。   Steel No. 24 has a coiling temperature outside the lower limit of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the cementite particle size and the size and density of TiC are outside the scope of the present invention, and the hole expansion value and tensile strength Is low.

鋼番31は、C含有量および式1*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、粒界偏析密度が本発明範囲外でありはがれが起こり、またTiC密度が本発明の範囲外であり、強度も低い。 In Steel No. 31, the C content and the value of the formula 1 * are outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention. Therefore, the grain boundary segregation density is outside the range of the present invention, and peeling occurs. It is outside the scope of the present invention and has low strength.

鋼番32は、Nb、Cの含有量および式1*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、粒界偏析密度が本発明範囲外でありはがれが起こり、またTiC密度が本発明の範囲外であり、強度も低く、平均結晶粒径が本発明の範囲外であり低温靭性が悪い。 In Steel No. 32, the content of Nb and C and the value of Formula 1 * are outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention. Therefore, the grain boundary segregation density is outside the range of the present invention, and peeling occurs. TiC density is outside the range of the present invention, strength is low, average grain size is outside the range of the present invention, and low temperature toughness is poor.

鋼番33は、Cの含有量および2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、セメンタイト粒径が本発明範囲外であり穴広げ値が低い。 In Steel No. 33, the content of C and the value of 2 * are outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the cementite particle size is outside the range of the present invention and the hole expansion value is low.

鋼番34は、Nb、Cの含有量および2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、セメンタイト粒径が本発明範囲外であり穴広げ値が低く、平均結晶粒径が本発明の範囲外であり低温靭性が悪い。 Steel No. 34 has an Nb, C content and a value of 2 * outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the cementite particle size is outside the range of the present invention, the hole expansion value is low, and the average The crystal grain size is out of the range of the present invention and the low temperature toughness is poor.

鋼番35は、Nbの含有量が本発明の熱延鋼板の製造方法の上限範囲外であるので、{211}Xランダム強度比が本発明の範囲外であり、フェライト分率が高く、穴広げ値が低い。   In Steel No. 35, the Nb content is outside the upper limit range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the {211} X random strength ratio is out of the range of the present invention, the ferrite fraction is high, The spread value is low.

鋼番36は、Nbの含有量が本発明の熱延鋼板の製造方法の下限範囲外であるので、平均結晶粒径が本発明の範囲外であり低温靭性が悪い。   In Steel No. 36, the Nb content is outside the lower limit range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the average crystal grain size is outside the range of the present invention and the low temperature toughness is poor.

鋼番37は、Nb、Tiの含有量が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、粒界偏析密度が本発明範囲外でありはがれが起き低く、平均結晶粒径が本発明の範囲外であり低温靭性が悪い。   In Steel No. 37, the content of Nb and Ti is outside the range of the production method of the hot-rolled steel sheet of the present invention. Therefore, the grain boundary segregation density is outside the range of the present invention, and peeling is low. It is out of the scope of the invention and the low temperature toughness is poor.

鋼番38は、Tiの含有量および1*が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、粒界偏析密度が本発明範囲外でありはがれが起き、またフェライト分率も高くなってしまう。 In Steel No. 38, the Ti content and 1 * are outside the scope of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention. Therefore, the grain boundary segregation density is outside the scope of the present invention, and peeling occurs, and the ferrite fraction is high. turn into.

鋼番39は、Nb、Tiの含有量および2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCのサイズ、密度が本発明の範囲外であり、強度が低く、セメンタイト粒径が本発明範囲外であり穴広げ値も低く、平均結晶粒径が本発明の範囲外であり低温靭性が悪い。 In Steel No. 39, the content of Nb and Ti and the value of 2 * are outside the scope of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention. Therefore, the size and density of TiC are outside the scope of the present invention, and the strength is low. The cementite particle size is outside the range of the present invention and the hole expansion value is low, the average crystal particle size is outside the range of the present invention, and the low temperature toughness is poor.

鋼番40は、Tiの含有量および2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCのサイズ、密度が本発明の範囲外であり、強度も低く、セメンタイト粒径が本発明範囲外であり穴広げ値も低い。 In Steel No. 40, since the Ti content and the value of 2 * are outside the scope of the method for producing a hot-rolled steel sheet according to the present invention, the size and density of TiC are outside the scope of the present invention, and the strength is low. The particle size is outside the range of the present invention and the hole expansion value is low.

鋼番41は、Nb、Bの含有量および2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、粒界偏析密度が本発明範囲外でありはがれが起き、平均結晶粒径が本発明の範囲外であり低温靭性が悪く、セメンタイト粒径が本発明範囲外であり穴広げ値も低い。 In Steel No. 41, since the Nb and B contents and the value of 2 * are outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, the grain boundary segregation density is outside the range of the present invention, and peeling occurs. The particle size is outside the range of the present invention and the low temperature toughness is poor, the cementite particle size is outside the range of the present invention, and the hole expansion value is low.

鋼番42は、Bの含有量が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、粒界偏析密度が本発明範囲外でありはがれが起こる。   In Steel No. 42, the content of B is outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so that the grain boundary segregation density is outside the range of the present invention, and peeling occurs.

鋼番43は、Nbの含有量が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、平均結晶粒径が本発明の範囲外であり低温靭性が悪い。   In Steel No. 43, the Nb content is outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the average crystal grain size is outside the range of the present invention and the low temperature toughness is poor.

鋼番44は、1*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、粒界偏析密度が本発明範囲外でありはがれが起こる。 In Steel No. 44, the value of 1 * is outside the range of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, and therefore, the grain boundary segregation density is outside the range of the present invention and peeling occurs.

鋼番45は、Nbの含有量と式2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の範囲外であるので、TiCの密度が本発明の範囲外で、また、セメンタイト粒径が本発明の範囲外であり、穴広げ値と引張強度が低い。 In Steel No. 45, the Nb content and the value of Formula 2 * are outside the scope of the method for producing a hot-rolled steel sheet according to the present invention. Therefore, the TiC density is outside the scope of the present invention, and the cementite particle size is Out of the scope of the invention, the hole expansion value and the tensile strength are low.

鋼番46は、2*の値が本発明の熱延鋼板の製造方法の上限限範囲外であるので、セメンタイト粒径が本発明範囲外であり穴広げ値が低い。 Steel No. 46 has a value of 2 * that is outside the upper limit of the method for producing a hot-rolled steel sheet of the present invention, so the cementite particle size is outside the range of the present invention and the hole expansion value is low.

本発明で製造した鋼板は、高強度性及び穴広げ性が厳しく要求される、内板部材、構造部材、足廻り部材等の自動車部材をはじめとして、造船、建築、橋梁、海洋構造物、圧力容器、ラインパイプ、機械部品などあらゆる用途に用いることができる。




Steel plates manufactured according to the present invention are strictly required for high strength and hole expansibility, including automobile parts such as inner plate members, structural members, and suspension members, shipbuilding, construction, bridges, offshore structures, pressure It can be used for all uses such as containers, line pipes, and machine parts.




Claims (5)

質量%で、
C:0.02〜0.06%、
Si:0.01〜2.0%、
Mn:0.7〜2.3%、
P:0.1%以下、
S:0.03%以下、
N:0.02%以下、
Al:0.001〜1%、
Nb:0.005〜0.05%、
Ti:0.03〜0.17%、
B:0.0002〜0.002%を含有し、
Nb含有量を[Nb]、Ti含有量を[Ti]、N含有量を[N]、S含有量を[S]、C含有量を[C]、B含有量を[B]としたとき、以下の式を満たし、
0.004≦[C]+12/11[B]−12/48×([Ti]+48/93[Nb]−48/14[N]−48/32[S])、
[C]−12/48×([Ti]+48/93[Nb]−48/14[N]−48/32[S])≦0.012
残部がFe及び不可避的不純物からなり、
固溶Cと固溶Bの合計の粒界個数密度が4.5個/nm2超12個/nm2以下であり、さらに鋼板中の粒界に析出しているセメンタイト粒径が2μm以下であり、板厚中心での平均結晶粒径が9μm以下であり、且つ板厚中心での{211}ランダム強度比が2以下であり、
結晶粒内におけるTiCを含む析出物の平均粒径が3nm以下であるとともに、その密度が1×1016個/cm3以上であることを特徴とするバーリング性に優れる高強度熱延鋼板。
% By mass
C: 0.02 to 0.06%,
Si: 0.01 to 2.0%,
Mn: 0.7 to 2.3%
P: 0.1% or less,
S: 0.03% or less,
N: 0.02% or less,
Al: 0.001 to 1%,
Nb: 0.005 to 0.05%,
Ti: 0.03-0.17%,
B: 0.0002 to 0.002% is contained,
When Nb content is [Nb], Ti content is [Ti], N content is [N], S content is [S], C content is [C], and B content is [B]. Satisfies the following formula,
0.004 ≦ [C] +12/11 [B] −12 / 48 × ([Ti] +48/93 [Nb] −48/14 [N] −48/32 [S]),
[C] -12 / 48 × ([Ti] +48/93 [Nb] −48/14 [N] −48/32 [S]) ≦ 0.012
The balance consists of Fe and inevitable impurities,
The total grain boundary number density of solute C and solute B is more than 4.5 / nm 2 and 12 / nm 2 or less, and the cementite grain size precipitated at the grain boundaries in the steel sheet is 2 μm or less. Yes, the average grain size at the center of the plate thickness is 9 μm or less, and the {211} random strength ratio at the center of the plate thickness is 2 or less,
A high-strength hot-rolled steel sheet having excellent burring characteristics, wherein the average grain size of precipitates containing TiC in crystal grains is 3 nm or less and the density is 1 × 10 16 pieces / cm 3 or more.
さらに質量%で、
Cu:0.02〜1.2%、
Ni:0.01〜0.6%、
Mo:0.01〜1%、
V:0.01〜0.2%、
Cr:0.01〜1%、
のいずれか一種又は二種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載のバーリング性に優れる高強度熱延鋼板。
In addition,
Cu: 0.02 to 1.2%,
Ni: 0.01 to 0.6%,
Mo: 0.01 to 1%,
V: 0.01-0.2%
Cr: 0.01-1%,
The high-strength hot-rolled steel sheet having excellent burring properties according to claim 1, comprising one or more of the above.
さらに質量%で、
Ca:0.0005〜0.005%、
REM:0.0005〜0.02%、
のいずれか一種又は二種を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載のバーリング性に優れる高強度熱延鋼板。
In addition,
Ca: 0.0005 to 0.005%,
REM: 0.0005 to 0.02%,
The high-strength hot-rolled steel sheet having excellent burring properties according to claim 1, wherein the high-strength hot-rolled steel sheet has excellent burring properties.
幅方向を法線に持つ断面上で圧延方向の直線上に並んで互いに50μm以内に存在し、かつ円相当径3μm以上である介在物の集まりからなり、かつ長さが30μm以上の介在物群の長さ、および圧延方向の直線上の50μm以内に他の介在物がない位置に存在し、かつ圧延方向に30μm以上に延伸した円相当径3μm以上の介在物の長さの断面1mm2当たりの長さの総和が0.25mm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のうち何れか1項に記載のバーリング性に優れる高強度熱延鋼板。 A group of inclusions consisting of a collection of inclusions that are within 50 μm of each other and arranged within a straight line in the rolling direction on a cross section having the width direction as a normal line, and that have an equivalent circle diameter of 3 μm or more and have a length of 30 μm or more Per 1 mm 2 cross-section of the length of the inclusions and other inclusions within 50 μm on the straight line in the rolling direction, and the length of inclusions with a circle equivalent diameter of 3 μm or more extended to 30 μm or more in the rolling direction The high-strength hot-rolled steel sheet having excellent burring properties according to any one of claims 1 to 3, wherein the total length of the steel sheets is 0.25 mm or less. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の成分を有する鋼片を、以下の式を満足する温度SRTmin(℃)以上1260℃以下に加熱し、
SRTmin=6670/{2.26−log([Nb]×[C])}−273
さらに粗圧延を1080℃以上1150℃以下の温度で、且つ粗圧延最終段とその前段の累積圧下率が40%以上65%以下で行い、
その後150秒以内に仕上げ圧延を1050℃以上で開始し、最終パスの圧下率が15%超25%以下となり、仕上げ圧延終了温度FTが
848+2167×[Nb]+40353×[B]≦FT≦955+1389×[Nb]
となる温度域で仕上げ圧延を終了し、15℃/sec以上の冷却速度で冷却し、かつ巻取温度CTが仕上げ圧延終了温度FTに対して、8.12×exp(4863/(FT+273))℃≦CT≦560℃の関係を満たし且つ480℃以上560℃以下で巻き取ることを特徴とするバーリング性に優れる高強度熱延鋼板の製造方法。
A steel slab having the component according to any one of claims 1 to 3 is heated to a temperature SRTmin (° C) of 1260 ° C or less that satisfies the following formula:
SRTmin = 6670 / {2.26-log ([Nb] × [C])}-273
Furthermore, rough rolling is performed at a temperature of 1080 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower, and the cumulative rolling reduction of the final stage of the rough rolling and the preceding stage is 40% or more and 65% or less,
After that, finish rolling is started at 1050 ° C. or more within 150 seconds, the rolling reduction of the final pass is over 15% and 25% or less, and finish rolling finish temperature FT is 848 + 2167 × [Nb] + 40353 × [B] ≦ FT ≦ 955 + 1389 × [Nb]
Finish rolling is finished in the temperature range to be cooled at a cooling rate of 15 ° C./sec or more, and the winding temperature CT is 8.12 × exp (4863 / (FT + 273)) with respect to the finish rolling finish temperature FT. A method for producing a high-strength hot-rolled steel sheet excellent in burring properties, characterized by satisfying the relationship of C ≦ CT ≦ 560 ° C. and winding at 480 ° C. or more and 560 ° C. or less.
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