JP6180345B2 - Si添加冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
そのため、従来の一連の製造工程においては、Siの粒界酸化を低減するために、熱延工程でのコイルの巻取を低温で行うことや、次工程での酸洗速度を低下させて酸洗量アップさせるなどの対策がとられている。さらに、冷間圧延後の連続焼鈍・めっき工程での直火帯を用いた酸化還元法や、焼鈍後の酸洗といった種々の対策がとられているが、各工程での生産性、歩留及び原単位などの悪化が避けられない状況にある。
特許文献1に開示の化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法は、Cを0.05〜0.3質量%、Siを0.6〜3.0質量%、Mnを1.0〜3.0質量%、Pを0.1質量%以下、Sを0.02質量%以下、Alを0.01〜1質量%、Nを0.01質量%以下含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する冷延鋼板を連続焼鈍する際に、酸化性バーナを用いた炉で加熱して鋼板温度が700℃以上に到達するまで昇温したのち、還元性雰囲気炉で750〜900℃で均熱焼鈍し、その後の冷却を500℃から100℃までの間の平均冷却速度が50℃/s以上となるように行うことを特徴とする。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、熱延後のコイル巻取りから連続焼鈍・めっき工程に至るまでの各工程における生産性や歩留、原単位を大幅に改善することができるSi添加冷延鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係るSi添加冷延鋼板の製造方法は、Siを0.5重量%以上含有する高Si鋼を熱間圧延して熱延鋼板を製造する熱延工程と、前記熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を製造する冷延工程とを経て製造されるSi添加冷延鋼板の製造方法であって、前記熱延工程が、圧延クラッド法によって、前記熱延鋼板の両面にSiを0.5重量%未満含有する低Si層を付与することを特徴とする。
また、前記熱延工程における圧延クラッド法として、前記熱延工程前の高Si鋼の両面に前記低Si鋼を肉盛溶接し、前記低Si鋼が肉盛溶接された高Si鋼を前記低Si鋼と共に熱間圧延することで、前記熱延鋼板の両面に前記低Si層を付与するとよい。
また、本発明にかかるSi添加冷延鋼板の製造方法の最も好ましい形態は、Siを0.5重量%以上含有する高Si鋼を熱間圧延して熱延鋼板を製造する熱延工程と、前記熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を製造する冷延工程とを経て製造されるSi添加冷延鋼板の製造方法であって、前記熱延工程が、圧延クラッド法によって、前記熱延鋼板の両面にSiを0.5重量%未満含有する低Si層を付与し、前記冷延鋼板の両面の各表層に存在する前記低Si層の厚みを、少なくとも1μm以上とし、且つ、当該冷延鋼板の厚みに対する前記低Si層の厚みの比率を、10分の1以下とすることを特徴とする。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した例示であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。従って、本発明の技術的範囲は、以下の実施形態に開示内容だけに限定されるものではない。
図1を参照しつつ、本実施形態によるSi(ケイ素)添加冷延鋼板の製造方法について説明する。図1は、Si添加冷延鋼板の製造方法における各工程を示すブロック図である。
尚、本実施形態において冷延鋼板のSi含有量を0.5重量%以上として説明しているが、これは、本実施形態によるSi添加冷延鋼板の製造方法が、Si添加量の多い冷延鋼板を対象としているからである。冷延鋼板におけるSi含有量が0.5重量%以上であれば、上述の焼鈍工程4,6において、冷延鋼板の表層に上述のSi濃化層が形成されやすい。この表層に形成されたSi濃化層は、冷延鋼板に対する化成処理やメッキなどの表面処理の品質を低下させるので、化成処理やメッキなどの表面処理の品質を確保するには、表面処理の前に冷延鋼板を酸洗してSi濃化層を除去することが必要となる。ここで、Si含有量の上限は特に定めないが、3.0重量%を超えて過剰に添加すると加工性の劣化を招く。
高SiスラブWは、Siを0.5重量%以上含有する略直方体形状の高Si鋼Hの表裏面(両面)に、厚み1〜15mmで帯状の低Si鋼である低Si鋼帯Lを重ね合わせて、高Si鋼Hと低Si鋼帯Lの接合面の周囲を溶接によって固定(溶接止め)することで構成される。溶接の形態としては、接合面の周囲を線状に溶接(ビード溶接)してもよいし、スポット状に溶接してもよい。又は、高Si鋼Hの表裏面に低Si鋼帯Lを重ねあわせて、その側面を、例えば低Si鋼Lと同様の組成の枠材で囲み溶接で固定することでも、高SiスラブWを構成することができる。ここで、低Si鋼帯Lを構成する低Si鋼は、Siを0.5重量%未満含有する鋼材であり、好ましくは、Siを0.2重量%以下含有する鋼材である。
肉盛溶接法は、Siを0.5重量%以上含有する略直方体形状の高Si鋼Hの表裏面に、Siを0.5重量%未満含有する(好ましくは、Siを0.2重量%以下含有する)低Si鋼を1〜15mmの厚みとなるように肉盛り溶接して高SiスラブWを構成し、この高SiスラブWを熱延する(つまり、高Si鋼Hを低Si鋼と共に熱間圧延する)。この肉盛溶接法を用いた圧延クラッド法によって、高Si鋼Hと低Si鋼を高温高圧下で拡散接合により一体化させつつ低Si鋼の厚みを薄くし、高Si鋼Hからなる熱延鋼板の両面にSiが0.5重量%未満含有する低Si層が付与された高Si圧延材であるクラッド材を得ることができる。
例えば、連続焼鈍後の製品強度として1000〜1200MPa級の引張強度を有する高強度鋼板を製造する場合を考える。従来では熱延工程において500℃以下の低温で熱延コイルを巻取るため、熱延コイルの引張強度はその時点で800〜1000MPaに達していたが、本実施形態では650℃以上の高温で熱延コイルを巻取ることができるので、熱延コイルの引張強度を600MPa程度に抑えることができる。
冷延工程3に続く連続焼鈍工程(冷延材の場合)あるいは連続焼鈍・めっき工程(めっき材の場合)においては、直火炉を利用した従来の酸化・還元法を用いずとも焼鈍前のコイルを構成する鋼板の表層に予め低Si層が形成された状態である。従って、従来では焼鈍中に生じる鋼板表層へのSiの濃化(Si酸化物の精製)を防ぐことができ、一般軟鋼とほぼ同様の焼鈍条件を採用することが可能であり、複雑な焼鈍処理を施さなくとも、めっき品質や化成処理性に優れた良好な表面性状の冷延鋼板(Si添加冷延鋼板)を容易に得ることができる。
以下に、本実施形態によるSi添加冷延鋼板の製造方法の実施例について説明する。
まず、下の表1に示す鋼Aを溶製し、厚さ230mmの熱間圧延用の高Si鋼Hを製造した。
この比較例に対して、実験No.2は、肉盛溶接法により低Si鋼を溶接した実施例であって、熱延コイルの鋼板表層に生成したSi粒界酸化層の深さはほぼ0μmであり、当該鋼板の引張強度は913MPaであった。このように、低Si層が形成された熱延コイルでは、Si粒界酸化はほとんど発生せず、鋼板が軟らかい(強度が低い)。実験No.3は、高Si鋼Hに低Si鋼帯Lを溶接止めする組立て圧延法による実施例であって、熱延コイルの鋼板表層に生成したSi粒界酸化層の深さはほぼ0μmであり、当該鋼板の引張強度は904MPaであった。実験No.2と同じく、低Si層が形成された熱延コイルでは、Si粒界酸化はほとんど発生せず、鋼板が軟らかい(強度が低い)。
このように実験No.1〜3として得られた熱延鋼板(熱延コイル)について、酸洗工程2及び冷延工程3(冷間圧延)を実施し、冷延工程3の後に焼鈍、あるいは焼鈍・めっきを以下の条件で実施した。酸洗は、温度85℃で濃度10%の塩酸を用いた。冷間圧延は、計5スタンドのタンデムミルを用い、酸洗後の熱延鋼板である被圧延材の強度に応じて圧延可能な仕上げ厚を設定し冷延鋼板を製造した。
実験No.2として示す実施例では、酸洗工程2での通板速度を1.8倍に高めることができ、酸洗における負荷が低減され生産性が向上した。熱延コイルの組織が軟らかいため冷延工程3での圧下率の上限である限界圧下率を1.4倍に高めることができ、冷延工程3における負荷が低減され冷延鋼板の生産性も向上した。表2に示すように、冷延鋼板の表面にはSi粒界酸化がほとんどないため、冷延鋼板を冷延材として焼鈍する焼鈍工程6に酸洗は不要であり、酸洗の工程を一つ省略することができた。また、冷延鋼板をめっき材として焼鈍及びめっきする焼鈍・めっき工程4,5に酸化還元法による表面処理は不要であり、めっき材の表面を酸化還元処理する工程を省略することができた。加えて、めっき材の場合、焼鈍・めっき工程4,5における歩留まりのロス(損失)は、12%程度となり約8分の1に低減した。
ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、動作条件や測定条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
また、Si以外の鋼成分については本発明において特に限定するものではないが、高強度冷延鋼板を製造するにあたり次に示す範囲内で適宜添加しても構わない。
マンガンMnを1.0〜3.0重量%添加してもよい。Mnは冷延鋼板の強度を確保する上で重要な元素であり、1.0〜3.0重量%の範囲とする。1.0重量%未満では十分な強度が得られず、一方で3.0重量%を超えて過剰になると加工性や溶接性の低下を招く。
硫黄Sを0.03重量%以下に抑制するのが好ましい。Sは熱間圧延時の割れの原因となったり、加工性や溶接性を損なったりする元素であるため、上限値を0.03重量%に止める必要がある。好ましくは0.01重量%以下にするのが良い。
クロムCrを1.0重量%以下添加してもよい。Crは冷延鋼板の焼入れ性を高め、強度を得る上で有効な元素であるが、含有量が1.0重量%を超えても効果が飽和するばかりでなく、コスト面でも不利となるため、上限値を1.0重量%とする。
銅Cu及びニッケルNiを、それぞれ0.5重量%以下添加してもよい。CuおよびNiは冷延鋼板の強度を高める上で有効な元素であるが、過剰な添加は加工性を劣化させ、経済性にも見合わなくなるため上限値を0.5重量%とする。
ホウ素Bを0.005重量%以下添加してもよい。Bは冷延鋼板の焼入れ性を高める上で有効な元素であるが、含有量が0.005重量%を超えると効果が飽和するだけでなく、加工性を劣化させるため上限値を0.005重量%とする。
2 酸洗工程
3 冷延工程
4,6 焼鈍工程(連続焼鈍工程)
5 めっき工程
H 高Si鋼
L 低Si鋼帯
W 高Siスラブ
Claims (4)
- Siを0.5重量%以上含有する高Si鋼を熱間圧延して熱延鋼板を製造する熱延工程と、前記熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を製造する冷延工程とを経て製造されるSi添加冷延鋼板の製造方法であって、
前記熱延工程が、圧延クラッド法によって、前記熱延鋼板の両面にSiを0.5重量%未満含有する低Si層を付与し、
前記冷延鋼板の両面の各表層に存在する前記低Si層の厚みを、少なくとも1μm以上とし、且つ、当該冷延鋼板の厚みに対する前記低Si層の厚みの比率を、10分の1以下とする
ことを特徴とするSi添加冷延鋼板の製造方法。 - 前記熱延工程における圧延クラッド法として、前記熱延工程前の高Si鋼の両面に前記低Si鋼の鋼帯を溶接し、前記低Si鋼の鋼帯が溶接された高Si鋼を前記鋼帯と共に熱間圧延することで、前記熱延鋼板の両面に前記低Si層を付与することを特徴とする請求項1に記載のSi添加冷延鋼板の製造方法。
- 前記熱延工程における圧延クラッド法として、前記熱延工程前の高Si鋼の両面に前記低Si鋼を肉盛溶接し、前記低Si鋼が肉盛溶接された高Si鋼を前記低Si鋼と共に熱間圧延することで、前記熱延鋼板の両面に前記低Si層を付与することを特徴とする請求項1に記載のSi添加冷延鋼板の製造方法。
- 前記低Si鋼が、Siを0.2重量%以下含有する鋼材であることを特徴とする請求項2又は3に記載のSi添加冷延鋼板の製造方法。
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