JP6368785B2 - 溶接性及びバーリング性に優れた熱延鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
但し、上記数式1においてC、Si、Mn、Cr、Al、Mo、Ti、Nb、及びVはそれぞれ該当元素の含量(質量%)を示す。
但し、上記数式1においてC、Si、Mn、Cr、Al、Mo、Ti、Nb、及びVはそれぞれ該当元素の含量(質量%)を示す。
但し、上記数式1においてC、Si、Mn、Cr、Al、Mo、Ti、Nb、及びVはそれぞれ該当元素の含量(質量%)を示す。
Cは、鋼を強化させるのに最も経済的且つ効果的な元素である。上記炭素の添加量が増加すると、フェライト−マルテンサイト複合組織鋼のマルテンサイト分率が増加して引張強さが増加するようになる。上記炭素の含量が0.03質量%未満である場合は、熱延後の冷却中におけるマルテンサイト相の形成が容易ではない。これに対し、上記炭素の含量が0.1質量%を超過すると、強度が上昇しすぎるようになり、溶接性、成形性及び靭性が低下するという問題点がある。したがって、上記Cの含量は0.03〜0.1質量%含まれることが好ましい。
Siは、溶鋼を脱酸させ、固溶強化の効果があり、フェライト安定化元素として熱延後の冷却中におけるフェライト変態を促進するという効果があるため、フェライトマルテンサイト複合組織鋼の基地を構成するフェライト分率の増大に効果的な元素である。上記シリコンの含量が0.01質量%未満である場合は、フェライト安定化の効果が少ないため基地組織をフェライト組織に製造することが難しい。これに対し、上記シリコンの含量が1.2質量%を超過すると、熱間圧延時の鋼板表面にSiによる赤スケールが形成されて鋼板表面品質が非常に悪くなるだけでなく、延性及び溶接性も低下するという問題がある。したがって、上記シリコンの含量は0.01〜1.2質量%含まれることが好ましい。
Mnは、Siと同様に鋼を固溶強化させるのに効果的な元素であり、鋼の硬化能を増加させて熱延後の冷却中におけるベイナイト相の形成を容易にするという効果がある。本発明では、このような効果を示すために1.2質量%以上含まれることが好ましい。しかし、上記マンガンの含量が1.9質量%を超過すると、フェライト変態を大きく遅らせて基地組織であるフェライトの適正分率を確保することが難しい。また、連鋳工程におけるスラブの鋳造時に厚さ中心部で偏析部が大きく発達して最終製品の溶接性を損なうという問題点がある。したがって、上記Mnの含量は1.2〜1.9質量%含まれることが好ましい。
Alは、主に脱酸のために添加する成分であり、フェライト安定化元素として熱間圧延後の冷却中に鋼にフェライト相を形成するのに役立つ効果がある。上記アルミニウムの含量が0.01質量%未満である場合は、本発明で意図しようとする効果を十分に確保することができない。これに対し、上記アルミニウムの含量が0.08質量%を超過すると、連続鋳造時のスラブにコーナークラックのような欠陥が発生しやすくなり、熱延後に表面欠陥が発生して表面品質が低下するという問題がある。したがって、上記アルミニウムの含量は0.01〜0.08質量%含まれることが好ましい。
Crは、鋼を固溶強化させ、冷却時におけるフェライト相の変態を遅らせてベイナイトの形成に役立てる役割をする。本発明で意図しようとする効果を確保するためには0.005質量%以上含まれることが好ましい。これに対し、上記クロムの含量が0.8質量%を超過すると、フェライト変態を大きく遅らせて必要以上のマルテンサイト分率の増加により延伸率が減少するようになる。したがって、上記Crの含量は0.005〜0.8質量%含まれることが好ましい。
Moは、鋼の硬化能を増加させてベイナイト組織の形成を容易にするという効果がある。本発明のこのような効果を示すためには0.01質量%以上含まれることが好ましい。これに対し、上記モリブデンの含量が0.12質量%を超過すると、焼入性が増加しすぎて溶接性を悪化させ、経済的にも不利である。したがって、上記Moの含量は0.01〜0.12質量%含まれることが好ましい。
Pは、Siと同様に固溶強化及びフェライト変態の促進効果がある。上記リンの含量が0.01質量%未満である場合は、本発明が確保しようとする強度を得るのに十分ではない。これに対し、上記リンの含量が0.05質量%を超過すると、ミクロ偏析によるバンド組織化によって延性が低下することがある。したがって、上記Pは0.01〜0.05質量%含まれることが好ましい。
Nは、Cとともに代表的な固溶強化元素であり、Ti、Al等とともに粗大な析出物を形成する。一般的に、Nの固溶強化効果は炭素より優れるが、鋼中にNの量が増加するほど靭性が大きく低下するという問題点がある。上記窒素の含量が0.001質量%未満である場合は、製鋼操業時に時間が多くかかり生産性が低下するようになる。これに対し、上記窒素の含量が0.01質量%を超過すると、脆性が発生するおそれが大きく増加する。したがって、上記窒素は0.001〜0.01質量%含まれることが好ましい。
上記硫黄は、不可避に含有される不純物として、Mn等と結合して非金属介在物を形成し、その結果、鋼の穴広げ率を大きく低下させるためその含量を最大限に抑制することが好ましい。理論上硫黄の含量は0質量%に制限することが有利であるが、製造工程上必然的に含有されるしかない。したがって、上限を管理することが重要であり、本発明において上記硫黄の含量の上限は0.01質量%に限定することが好ましい。
但し、上記数式1においてC、Si、Mn、Cr、Al、Mo、Ti、Nb、及びVはそれぞれ該当元素の含量(質量%)を示す。
但し、上記数式1においてC、Si、Mn、Cr、Al、Mo、Ti、Nb、及びVはそれぞれ該当元素の含量(質量%)を示す。
上述の成分系を満たすスラブを1200〜1300℃で再加熱することが好ましい。上記再加熱温度が1200℃未満である場合は、析出物が十分に再固溶されないため熱間圧延後の工程でNbC、TiC等の析出物が減少することがある。これに対し、1300℃を超過すると、オーステナイト結晶粒の異常粒成長によって強度が低下することがある。したがって、スラブの再加熱温度は1200〜1300℃に限定することが好ましい。
上記のように再加熱されたスラブに熱間圧延を行うことができる。このとき、仕上げ圧延は850〜1000℃で行うことが好ましい。上記熱間仕上げ圧延温度が850℃未満である場合は圧延荷重が大きく増加することがある。これに対し、上記熱間仕上げ圧延温度が1000℃を超過すると、鋼板の組織が粗大化して鋼材が脆弱となり、スケールが厚くなり、高温圧延性スケール欠陥等の表面品質が低下することがある。したがって、上記熱間仕上げ圧延は850〜1000℃に限定することが好ましい。
上記のように熱間圧延された鋼板を1次冷却することが好ましい。また、上記熱間圧延された鋼板の上記仕上げ熱間圧延温度から500〜750℃に達するまで1次冷却することが好ましい。1次冷却が終了する温度が500℃未満である場合は、鋼中の微細組織が大部分ベイナイトを有することにより、本発明が確保しようとする微細組織を十分に確保することができない。これに対し、750℃を超過すると、粗大なフェライト及びパーライト組織が形成されて鋼の強度が減少することがある。また、10〜100℃/秒の冷却速度で1次冷却することが好ましい。10℃/秒未満である場合は、フェライト結晶粒の粗大化が行われ、析出も粗大化して本発明が得ようとする強度を確保するのに問題がある。また、100℃/秒を超過すると熱延板の形状が不良となることがある。
上記のように冷却された鋼板を空冷することが好ましい。上記冷却された鋼板を4〜10秒間空冷することが好ましい。4秒未満で空冷を行う場合は、フェライト組織を十分に形成させることができないため延性が大きく低下するという問題がある。これに対し、10秒超過して空冷を行う場合は、フェライト分率が増加してマルテンサイト分率が減少するため、本発明が確保しようとする強度及び延伸率を十分に確保することができない。
上記のように空冷された鋼板を2次冷却することが好ましい。また、上記空冷された鋼板の温度から300〜500℃に達するまで10〜100℃/秒の冷却速度で2次冷却することが好ましい。2次冷却が終了する温度が300℃未満である場合は、マルテンサイト相が形成されて穴広げ率が劣ることがある。これに対し、500℃を超過すると、粗大な炭化物が形成されるため穴広げ率が劣ることがある。また、10〜100℃/秒の冷却速度で1次冷却することが好ましい。10℃/秒未満である場合は、粗大な炭化物が形成されて本発明が確保しようとする穴広げ率を確保するのに問題がある。また、100℃/秒を超過すると、熱延板の形成が不良となるという問題がある。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.03〜0.1%、Si:0.01〜1.2%、Mn:1.2〜1.9%、Al:0.01〜0.08%、Cr:0.005〜0.8%、Mo:0.01〜0.12%、P:0.01〜0.05%、S:0.001〜0.005%、N:0.001〜0.01%、Nb、Ti、及びVのうち選択された1種以上の和:0.001〜0.15%、残部Fe及びその他の不可避不純物からなり、
前記各成分は下記数式1を満たし、引張強さ(MPa)と穴広げ率(%)の積が48000以上であり、
5〜20%のベイナイトと残部フェライトからなる微細組織を有する、溶接性及びバーリング性に優れた熱延鋼板。
10.646+0.2[C]+0.25[Si]+0.3[Mn]−0.1[Cr]+0.55[Al]+0.2[Mo]−4.23[Ti]−2.5[Nb]−2.9[V]≦11.1 [数式(1)]
(但し、前記数式1においてC、Si、Mn、Cr、Al、Mo、Ti、Nb、及びVはそれぞれ該当元素の含量(質量%)である) - 質量%で、C:0.03〜0.1%、Si:0.01〜1.2%、Mn:1.2〜1.9%、Al:0.01〜0.08%、Cr:0.005〜0.8%、Mo:0.01〜0.12%、P:0.01〜0.05%、S:0.001〜0.005%、N:0.001〜0.01%、Nb、Ti、及びVのうち選択された1種以上の和:0.001〜0.15%、残部Fe及びその他の不可避不純物からなり、前記各成分が下記数式1を満たす鋼スラブを設ける段階と、
前記鋼スラブを1200〜1300℃で再加熱する段階と、
前記再加熱された鋼スラブを850〜1000℃の仕上げ圧延温度で熱間圧延して鋼板を得る段階と、
前記熱間圧延された鋼板を500〜750℃の温度まで10〜100℃/秒の冷却速度で1次冷却する段階と、
前記冷却された鋼板を4〜10秒間空冷する段階と、
前記空冷された鋼板を300〜500℃の温度まで10〜100℃/秒の冷却速度で2次冷却して熱延鋼板を得る段階と、を含み、
前記熱延鋼板は、引張強さ(MPa)と穴広げ率(%)の積が48000以上であり、5〜20%のベイナイトと残部フェライトからなる微細組織を有する、溶接性及びバーリング性に優れた熱延鋼板の製造方法。
10.646+0.2[C]+0.25[Si]+0.3[Mn]−0.1[Cr]+0.55[Al]+0.2[Mo]−4.23[Ti]−2.5[Nb]−2.9[V]≦11.1 [数式(1)]
(但し、前記数式1においてC、Si、Mn、Cr、Al、Mo、Ti、Nb、及びVはそれぞれ該当元素の含量(質量%)である) - 前記鋼板を自然冷却した後、酸洗する段階をさらに含む、請求項2に記載の溶接性及びバーリング性に優れた熱延鋼板の製造方法。
- 前記酸洗する段階後に、450〜480℃で再加熱し、溶融亜鉛めっきを行う段階をさらに含む、請求項3に記載の溶接性及びバーリング性に優れた熱延鋼板の製造方法。
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