JP6893990B2 - 連続生産性に優れた高強度熱延鋼板及び冷延鋼板、ならびに表面品質及びめっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板及びこれらの製造方法 - Google Patents
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Description
Cは、マルテンサイトの強度を確保するために不可欠な元素である。本発明において、かかる効果を得るためには0.14%以上含まれることが好ましい。但し、その含有量が多すぎる場合には、延性、曲げ加工性、及び溶接性が低下し、プレス成形性及びロール加工性が劣化するため、その上限は0.3%に限定することが好ましい。
Siは、鋼の降伏強度を向上させるとともに、室温でフェライト及び残留オーステナイトを安定化させる役割を果たし、特にTRIP(Tranformation Induced Plasticity)鋼の場合、冷却中のオーステナイトからセメンタイトの析出を抑制し、炭化物の成長を阻止することで、残留オーステナイトを安定化させるのに寄与する。したがって、本発明のように、引張強度950MPa級以上でありながら延性に優れた鋼板を製造するのに不可欠な元素である。本発明において、かかる効果を得るためには、1%以上含まれることが好ましく、1.1%以上含まれることがより好ましい。但し、その含有量が多すぎる場合には、熱延鋼板の表層部粒界及び粒内にSiを大量に含む内部酸化物が形成され、かかる内部酸化物により冷間圧延後の焼鈍過程で表層部の結晶が脱落し、ロールに付着して鋼板に打ち込まれた形の欠陥がもたらされる。また、熱間圧延時にAr3変態温度が大きく上昇し、オーステナイトとフェライトの二相域で圧延されるため、熱延鋼板の強度が大幅に増加し、冷間圧延時にクラックを誘発する可能性がある。これを考慮すると、Si含有量の上限は2.0%に限定することが好ましい。
Mnは、フェライトの形成を抑制し、オーステナイトを安定化する硬化能増加元素としてよく知られている。特に、本発明で目標とする強度及び延性を確保するために、Mnが2.6%以上含まれることが好ましい。但し、その含有量が多すぎる場合には、焼鈍過程でMnの表面酸化量の増加によってめっき性の確保が難しくなるため、その上限は5%に限定することが好ましい。
sol.Alは、製鋼工程において脱酸のために添加される元素である。また、sol.Alは、炭質化物の形成にも役立つ。フェライト域を拡大してAc1変態点を下げることで、焼鈍コストを低減するためにも役立つ。本発明において、かかる効果を得るために、0.001%以上含まれることが好ましい。但し、その含有量が多すぎる場合には、焼鈍過程でsol.Alの表面酸化量が増加し、めっき性の確保が難しくなるため、その上限は2%に限定することが好ましい。
Tiは、窒化物形成元素であって、鋼中の固溶Nの含有量を下げ、熱間圧延性クラックの原因となるAlNの形成を抑制する役割を果たす。本発明において、かかる効果を得るために、化学当量的に(48/14)*[N]以上添加する必要がある。但し、その含有量が多すぎる場合には、固溶Nの除去の他に、追加の炭化物析出によるマルテンサイトの炭素濃度及び強度が低下する可能性があるため、その上限は0.1%に限定することが好ましい。
Pは、鋼中不可避に含まれる不純物であって、その含有量が多すぎる場合には、溶接性が低下し、鋼の脆性が発生する可能性が高くなり、デント欠陥がもたらされる可能性が高くなる。これを防止するための観点でP含有量の上限は0.04%に限定することが好ましい。
Sは、Pと同様に鋼中不可避に含まれる不純物であって、その含有量が多すぎる場合には、鋼の延性及び溶接性が劣化する。これを防止するための観点でS含有量の上限は0.015%に限定することが好ましい。
Nは、鋼中不可避に含まれる不純物であって、その含有量が多すぎる場合には、AlNの形成により連続鋳造時にクラックが発生する可能性が大幅に増加する。これを防止するための観点でN含有量の上限は0.02%に限定することが好ましい。
本発明においてSb、Sn、Bi、Znを添加する理由は2つである。
Crは、硬化能増加元素であって、鋼の強度を確保するのに効果的な成分であるが、Crを添加しなくても物性の確保の観点では大きな支障はない。一方、Cr含有量が多すぎる場合には、製造コストが急激に増加するため好ましくない。これを考慮すると、Cr含有量の上限は1.0%に限定することが好ましい。
Moは、溶融亜鉛の濡れ性を劣化させることなく鋼の強度を向上させるのに有効な成分であるが、これを添加しなくても、物性の確保の観点で大きな支障はない。一方、Mo含有量が多すぎる場合には、製造コストが急激に増加するため好ましくない。これを考慮すると、Mo含有量の上限は0.2%に限定することが好ましい。
Nbは、オーステナイト粒界に炭化物の形で偏析し、焼鈍熱処理時のオーステナイトの結晶粒粗大化を抑制し、鋼の強度を向上させる役割を果たすが、Nbを添加しなくても物性の確保の観点で大きな支障はない。一方、Nb含有量が多すぎる場合には、製造コストが急激に増加するため好ましくない。これを考慮すると、Nb含有量の上限は0.1%に限定することが好ましい。
Bは、鋼の強度を確保するのに効果的な成分であるが、Bを添加しなくても物性の確保の観点で大きな支障はない。但し、B含有量が多すぎる場合には、焼鈍表面に濃化し、めっき性が大幅に劣化する可能性があるため、その含有量の上限は0.005%に限定することが好ましい。
下記表1及び表2の組成を有する鋼スラブを1200℃の温度で1時間再加熱し、すべての鋼スラブのAr3よりも高い900℃で仕上げ圧延し、下記表3の巻取り温度まで冷却した後、550℃の温度まで3℃/minの平均冷却速度で強制冷却した後、炉冷を行った。冷却が完了した熱延鋼板は、熱延内部酸化物の観察のために鋼板の断面を走査電子顕微鏡で観察した。このとき、熱延鋼板の内部酸化物の最大深さは5000倍で5ヶ所を測定し、このうち最大深さを選択した。
−表面品質;○:未めっき部位なし、△:直径2mm未満のサイズの未めっき存在、X:直径2mmを超える未めっき存在
−めっき密着性;○:めっき剥離なし、△:部分剥離、X:完全剥離
*表層部の濃化度=0.001μm地点のSb、Bi、Sn、Zn成分総和(wt%)/0.02μm地点のSb、Bi、Sn、Zn成分総和(wt%)
コイル状の製品を連続的に生産し、デント(Dent)欠陥の発生有無を確認するために、実際の生産設備で生産して分析した。下記表6及び7の組成を有する成分を連続鋳造した後、鋼スラブを製造した。これを活用して、1200℃の温度で1時間維持した後、すべての鋼スラブのAr3よりも高い温度の900℃で仕上げ圧延後、下記表8に示した巻取り温度まで冷却し、コイルに巻取り、550℃の温度まで3℃/minの平均冷却速度で強制冷却した後、空冷した。
Claims (25)
- 重量%で、C:0.14〜0.3%、Si:1〜2.0%、Mn:2.6〜5%、sol.Al:0.001〜2%、Ti:(48/14)*[N]〜0.1%、P:0.04%以下(0%を除く)、S:0.015%以下(0%を除く)、N:0.02%以下(0%を除く)、Sb、Bi、Sn、Znのうち1種以上:合計0.08〜0.2%、残部Fe及び不可避不純物を含み、表層部にはSi、Mn、Al、Feのうち1種以上の元素を含有する内部酸化物が存在し、前記内部酸化物の最大深さは0.3μm以下(0μmを除く)であり、
表面から厚さ方向に0.001μm地点におけるSb、Bi、Sn、Znのうち1種以上の含有量合計が、表面から厚さ方向に0.02μm地点におけるSb、Bi、Sn、Znのうち1種以上の含有量合計の3〜15倍であり、
引張強度が950Mpa以上である、高強度冷延鋼板。 - 微細組織として残留オーステナイトを含み、その面積分率は5〜50%である、請求項1に記載の高強度冷延鋼板。
- 重量%で、Cr:1.0%以下、Mo:0.2%以下、Nb:0.1%以下、B:0.005%以下からなる群より選択された1種以上をさらに含む、請求項1又は2に記載の高強度冷延鋼板。
- Cu、Mg、Co、Ca、Na、V、Ga、Ge、As、Se、In、Ag、W、Pb、及びCdからなる群より1種以上をさらに含み、これらの含有量はそれぞれ0.1%未満である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の高強度冷延鋼板。
- 重量%で、C:0.14〜0.3%、Si:1〜2.0%、Mn:2.6〜5%、sol.Al:0.001〜2%、Ti:(48/14)*[N]〜0.1%、P:0.04%以下(0%を除く)、S:0.015%以下(0%を除く)、N:0.02%以下(0%を除く)、Sb、Bi、Sn、Znのうち1種以上:合計0.08〜0.2%、残部Fe及び不可避不純物を含む冷延鋼板と、前記冷延鋼板の表面に形成された溶融亜鉛めっき層と、を含み、
前記冷延鋼板の表層部には、Si、Mn、Al、Feのうち1種以上の元素を含有する内部酸化物が存在し、前記内部酸化物の最大深さは0.3μm以下(0μmを除く)であり、
前記冷延鋼板の表面から厚さ方向に0.001μmの地点におけるSb、Bi、Sn、Znのうち1種以上の含有量合計が、前記冷延鋼板の表面から厚さ方向に0.02μmの地点におけるSb、Bi、Sn、Znのうち1種以上の含有量合計の3〜15倍であり、
引張強度が950Mpa以上であり、引張強度と伸び率の積が16000Mpa・%以上である、高強度溶融亜鉛めっき鋼板。 - 前記冷延鋼板は、その微細組織として残留オーステナイトを含み、その面積分率は5〜50%である、請求項5に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記冷延鋼板と溶融亜鉛めっき層の界面に形成された合金化抑制層をさらに含み、前記合金化抑制層は、Sb、Bi、及びSnのうち1種以上を合計で0.001〜0.05重量%含む、請求項5又は6に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記冷延鋼板は、重量%で、Cr:1.0%以下、Mo:0.2%以下、Nb:0.1%以下、B:0.005%以下からなる群より選択された1種以上をさらに含む、請求項5乃至7のいずれか一項に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記冷延鋼板は、Cu、Mg、Co、Ca、Na、V、Ga、Ge、As、Se、In、Ag、W、Pb、及びCdからなる群より1種以上をさらに含み、これらの含有量はそれぞれ0.1%未満である、請求項5乃至8のいずれか一項に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
- 重量%で、C:0.14〜0.3%、Si:1〜2.0%、Mn:2.6〜5%、sol.Al:0.001〜2%、Ti:(48/14)*[N]〜0.1%、P:0.04%以下(0%を除く)、S:0.015%以下(0%を除く)、N:0.02%以下(0%を除く)、Sb、Bi、Sn、Znのうち1種以上:合計0.08〜0.2%、残部Fe及び不可避不純物を含むスラブを再加熱した後、仕上げ熱間圧延温度Ar3℃以上の条件下で熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、
前記熱延鋼板を600〜800℃の温度で巻取る段階と、
前記巻取られた熱延鋼板を550℃以下の温度まで2℃/min以上の平均冷却速度で冷却する段階と、を含む、高強度熱延鋼板の製造方法。 - 前記スラブの再加熱温度は1100〜1300℃である、請求項10に記載の高強度熱延鋼板の製造方法。
- 前記巻取られた熱延鋼板の冷却速度は2〜10℃/minである、請求項10又は11に記載の高強度熱延鋼板の製造方法。
- 前記スラブは、重量%で、Cr:1.0%以下、Mo:0.2%以下、Nb:0.1%以下、B:0.005%以下からなる群より選択された1種以上をさらに含む、請求項10乃至12のいずれか一項に記載の高強度熱延鋼板の製造方法。
- 前記スラブは、Cu、Mg、Co、Ca、Na、V、Ga、Ge、As、Se、In、Ag、W、Pb、及びCdからなる群より1種以上をさらに含み、これらの含有量はそれぞれ0.1%未満である、請求項10乃至13のいずれか一項に記載の高強度熱延鋼板の製造方法。
- 重量%で、C:0.14〜0.3%、Si:1〜2.0%、Mn:2.6〜5%、sol.Al:0.001〜2%、Ti:(48/14)*[N]〜0.1%、P:0.04%以下(0%を除く)、S:0.015%以下(0%を除く)、N:0.02%以下(0%を除く)、Sb、Bi、Sn、Znのうち1種以上:合計0.08〜0.2%、残部Fe及び不可避不純物を含むスラブを再加熱した後、仕上げ熱間圧延温度Ar3℃以上の条件下で熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、
前記熱延鋼板を600〜800℃の温度で巻取る段階と、
前記巻取られた熱延鋼板を550℃以下の温度まで2℃/min以上の平均冷却速度で冷却する段階と、
前記冷却された熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、を含む、高強度冷延鋼板の製造方法。 - 重量%で、C:0.14〜0.3%、Si:1〜2.0%、Mn:2.6〜5%、sol.Al:0.001〜2%、Ti:(48/14)*[N]〜0.1%、P:0.04%以下(0%を除く)、S:0.015%以下(0%を除く)、N:0.02%以下(0%を除く)、Sb、Bi、Sn、Znのうち1種以上:合計0.08〜0.2%、残部Fe及び不可避不純物を含むスラブを再加熱した後、仕上げ熱間圧延温度Ar3℃以上の条件下で熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、
前記熱延鋼板を600〜800℃の温度で巻取る段階と、
前記巻取られた熱延鋼板を550℃以下の温度まで2℃/min以上の平均冷却速度で冷却する段階と、
前記冷却された熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、
前記冷延鋼板を露点温度−60〜−30℃の条件下で820〜870℃の温度まで加熱した後、5〜120秒間維持して再結晶焼鈍する段階と、
前記再結晶焼鈍された冷延鋼板を20℃/sec以上の速度で250〜350℃の温度まで冷却した後、50〜150秒間維持する段階と、
前記冷却及び維持された冷延鋼板を30℃/sec以上の速度で460〜500℃の温度まで加熱した後、7秒以内に亜鉛めっき浴に浸漬してめっきする段階と、を含む、高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 前記巻取後冷間圧延前に、前記巻取られた熱延鋼板を酸洗してから水洗する段階をさらに含み、
前記巻取られた熱延鋼板を、温度60〜80℃である15〜20体積%の塩酸水溶液で30〜60秒間酸洗する、請求項16に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 前記冷間圧延時の圧下率は30〜60%である、請求項16又は17に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記再結晶焼鈍は3〜70体積%H2−N2ガス雰囲気条件下で行う、請求項16乃至18のいずれか一項に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記亜鉛めっき浴はAlを0.12〜0.3重量%含む、請求項16乃至19のいずれか一項に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記亜鉛めっき浴の温度は450〜500℃である、請求項16乃至20のいずれか一項に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記冷延鋼板の再結晶焼鈍前に、前記冷延鋼板の表面にFe、Ni、Co、Snのうち1種以上の元素からなる先めっき層を形成する段階をさらに含み、
前記先めっき層の付着量は片面当たりに0.01〜2g/m2である、請求項16乃至21のいずれか一項に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 前記めっき後に、480〜600℃の温度で1秒以上合金化熱処理する段階をさらに含む、請求項16乃至22のいずれか一項に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記スラブは、重量%で、Cr:1.0%以下、Mo:0.2%以下、Nb:0.1%以下、B:0.005%以下からなる群より選択された1種以上をさらに含む、請求項16乃至23のいずれか一項に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記スラブは、Cu、Mg、Co、Ca、Na、V、Ga、Ge、As、Se、In、Ag、W、Pb、及びCdからなる群より1種以上をさらに含み、これらの含有量はそれぞれ0.1%未満である、請求項16乃至24のいずれか一項に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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