JPH10204581A - 加工性に優れた熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 延性とｒ値の面内異方性の小さい良加工性熱
延鋼板を製造する方法を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．０５％以上、０．４
％以下、ＳｉとＡｌの合計：０．５％以上、３％以下、
Ｍｎ：０．５％以上、２．５％以下を含み、必要に応じ
てさらに、Ｎｂを０．００５％以上、０．０５％以下を
含む鋼のスラブを熱演する際に、必要に応じて、粗圧延
後、先行の熱延材の後端に後行の熱延材の先端を接合し
て、その後、Ａｒ₃変態点＋１００℃以下、Ａｒ₃変態点
以上の温度で合計圧下率が５０％以上の圧延を準勝を施
して摩擦係数が０．２以下の条件で行った後、７００℃
までの平均冷却速度を１０℃／ｓｅｃ以上、５０℃／ｓ
ｅｃ以下とし、７００℃から巻き取りまでの平均冷却速
度を４０℃／ｓｅｃ以上として、５００℃以下、３００
℃以上の温度で巻き取りことを特徴とする加工性に優れ
た熱延鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工性に優れた熱
延鋼板の製造方法に関し、特に、残留オーステナイトを
含む熱延鋼板の特性の面内異方性を低減できる、加工性
に優れた熱延鋼板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加工性に優れた熱延鋼板として、残留オ
ーステナイトの体積率を数％から十数％含み、残部がフ
ェライト・ベーナイト組織を呈する熱延鋼板が知られて
いる。この鋼板は同強度の鋼板に比べ、極めて優れた成
形性を示す。その原因は、不安定な残留オーステナイト
が成形加工中にマルテンサイトに加工誘起変態すること
により、変形によって肉痩せする部位で顕著な加工硬化
が起こり、その部位での変形が抑制され、隣接する部位
に変形が移ることによりくびれ難くなり成形限界が広が
るためと考えられている。

【０００３】この鋼板の従来の製造方法は、例えば、特
開平１−７９３４５号公報などで開示されている。その
技術的思想は、要するに、Ｃ、Ｍｎなどのオーステナイ
ト安定元素とセメンタイト生成を抑制するＳｉ、Ａｌな
どの元素を含む鋼のスラブを数回の粗圧延を行った後、
５〜７スタンドの連続熱間圧延機でＡｒ３変態点以上の
仕上温度で圧延し、その後の冷却工程でＣの固溶量が少
ないフェライトを多く析出させ、未変態のオーステナイ
トにＣを濃化させ、オーステナイトを安定化させる目的
で、圧延後から７００℃程度までは急冷はせずに、その
後、セメンタイトを大量に含むパーライトの生成を抑制
するために急冷して、ベイナイト変態が起こる温度域で
巻き取るものである。この鋼板のように、ベイナイト変
態時にＳｉ、Ａｌなどが多量に入った鋼では、ベイナイ
ト中に過飽和に存在した固溶Ｃがセメンタイトとして析
出し難く、隣接する未変態のオーステナイト中に流れ込
むため、未変態オーステナイト中のＣ濃度は高くなり、
常温になっても変態しないで残存するものと考えられ
る。

【０００４】ところで、熱間圧延を行う際には、油潤滑
が行われることはあるが、この油潤滑は基本的にはロー
ルの磨耗を低減する目的で行われるもので、その際、選
択される潤滑油の条件は、ロールの磨耗は抑制するがロ
ールと圧延片間の摩擦係数はあまり下げないことが重要
とされているものである。その理由は、圧延片がロール
バイトに噛み込まれる際に、摩擦係数が小さいとロール
と圧延片がスリップを起こし、噛み込み不良により圧延
ができなくなる可能性があるためである。それゆえ、従
来から、摩擦係数を積極的に下げた熱間圧延は行われて
いなかった。ただし、実験的に、最初の噛み込み時には
潤滑を施さず、噛み込み後から潤滑を行い圧延荷重の低
減を確認した結果が、学会誌『塑性と加工』ｖｏｌ．１
７（１９７６）、ｐ２０２〜２０８で報告されている。
この報告では、潤滑を施すことにより仕上圧延の前段で
は顕著な圧延荷重の低下が確認されたが、後段では潤滑
による荷重の低下は少ないと報告されている。その際の
摩擦係数の大きさや材質の変化については全く報告され
ていない。しかし、上記の残留オーステナイトを含む加
工性の優れた熱延鋼板の熱間圧延において、材質に及ぼ
す潤滑の影響については報告されていない。

【０００５】一方、新技術として、Ａｒ３変態点以下の
温度での熱間圧延において、摩擦係数を積極的に下げた
圧延を行うことにより深絞り性を向上させることができ
る技術が、特開昭５９−１０７０２３号公報で開示され
ている。この技術の思想は、鋼をＡｒ３変態点以下にす
ることにより結晶構造を冷延時と同様の体心立方格子構
造にして、圧延による変形で冷延時と類似の集合組織を
形成して、冷延鋼板並の深絞り性を得ようとするもので
ある。しかし、この考え方は、結晶構造が異なるＡｒ３
変態点以上の温度の圧延では適用することができず、Ａ
ｒ３変態点以上の温度の圧延では潤滑の効果について全
く言及されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の残留
オーステナイトを含む熱延鋼板の材料特性は、比較的大
きな面内異方性を示す。例えば、ｒ値の面内異方性につ
いて見れば、圧延方向およびホットストリップの幅方向
のｒ値が、圧延方向に４５度傾いた方向のものよりかな
り低い。同様な傾向が延性にも認められる。鋼板の成形
において、特性の面内異方性が大きいことはしわの発生
や破断限界の低下につながるので、特性の面内異方性を
小さくすることは重要な技術課題である。特に、上記の
残留オーステナイトを含む鋼板のように厳しい成形加工
に供せられる場合は、特性の面内での平均値を高めるだ
けでなく、異方性を低減することが要望される。

【０００７】また、上記の残留オーステナイトを含む鋼
板は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎなどの固溶体強化元素が大量に
添加されているために熱間変形抵抗が高く、薄手材の熱
延は容易でない欠点もある。

【０００８】そこで、本発明は、残留オーステナイトを
含む熱延鋼板の特性の面内異方性を低減できる、加工性
に優れた熱延鋼板の製造方法を提供することを目的とす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、残留オース
テナイトを含む熱延鋼板の特性に及ぼす熱延条件の影響
を系統的に検討した結果、仕上圧延において、圧下率、
圧延温度、ロールと鋼板の摩擦係数を最適化することに
より、残留オーステナイトを含む熱延鋼板の特性の面内
異方性を顕著に低減できることを明らかにすることがで
きた。

【００１０】本発明はその知見に基づくもので、その要
旨とする処は、以下の通りである。

【００１１】すなわち、重量％で、Ｃ：０．０５％以
上、０．４％以下、ＳｉとＡｌの合計：０．５％以上、
３％以下、Ｍｎ：０．５％以上、２．５％以下を含み、
必要に応じて、さらに、Ｎｂを０．００５％以上、０．
０５％以下を含む鋼のスラブを熱延する際に、必要に応
じて、粗圧延後、先行の熱延材の後端に後行の熱延材の
先端を接合して、その後、Ａｒ３変態点＋１００℃以
下、Ａｒ３変態点以上の温度で合計圧下率が５０％以上
の圧延を潤滑を施して摩擦係数が０．２以下の条件で行
った後、７００℃までの平均冷却速度を１０℃／ｓｅｃ
以上、５０℃／ｓｅｃ以下とし、７００℃から巻き取り
までの平均冷却速度を４０℃／ｓｅｃ以上として、５０
０℃以下、３００℃以上の温度で巻き取ることを特徴と
する加工性に優れた熱延鋼板の製造方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１３】まず、成分の限定条件について説明する。

【００１４】Ｃ：下限を０．０５％としたのは、これ未
満のＣ量では残留オーステナイト量が十分に確保でき
ず、高延性が得られないためである。また、上限を０．
４％としたのは、これを越えるＣ量では遅れ破壊や靭性
の劣化などが懸念されるためである。

【００１５】Ｓｉ、Ａｌ：ＳｉとＡｌは、セメンタイト
の生成を抑え、未変態のオーステナイトへのＣの濃化を
助ける役割を果たす。ＳｉとＡｌの合計添加量の下限を
０．５％としたのは、これ未満の量では未変態のオース
テナイトのＣ量が低く、常温での残留オーステナイト量
が十分に確保できないためである。また、合金コストが
高くなるので上限は３％とした。

【００１６】Ｍｎ：下限を０．５％としたのは、これ未
満のＭｎ量では残留オーステナイト量が十分に確保でき
ず、高延性が得られないためである。また、合金コスト
が高くなるので上限は２．５％とした。

【００１７】Ｎｂ：Ｎｂの添加は、フェライトの微細化
に効果があり、靭性や疲労強度の向上などに寄与するた
め、そのような特性が要求される用途にはＮｂの添加は
好ましい。フェライトの微細化に効果を示す添加量の下
限は０．００５％である。但し、Ｎｂを多量に添加する
とＮｂと結合するＣが増え、加工性が劣化するのでＮｂ
添加の上限を０．０５％とした。

【００１８】次にプロセス条件の限定について述べる。

【００１９】熱延条件において、Ａｒ３変態点＋１００
℃以下、Ａｒ３変態点以上の温度で１パスあるいは２パ
ス以上の圧延の合計圧下率が５０％以上の圧延を潤滑を
施して摩擦係数が０．２以下の条件で行うとしたのは、
本発明の最も重要な技術ポイントで、この条件を満足す
ることにより従来にない熱延板の集合組織制御が可能に
なったものである。

【００２０】従来技術において、Ａｒ３変態点以下の温
度域の熱延で潤滑圧延を行うのは、表層部に働くせん断
ひずみ成分を極力低減して中心層と類似の｛１１１｝方
位の強度が高い集合組織を形成させるためであったが、
γ域熱延ではこのような観点での集合組織制御は行われ
ていなかった。その原因はγ域で形成された集合組織は
変態によりランダム化され、有効な集合組織制御が困難
であると考えられていたためである。

【００２１】本発明者は、γ域熱延での集合組織制御の
研究を精力的に行い、この既成概念を打ち破る知見を得
た。すなわち、γ域熱延においても表層近傍ではせん断
ひずみの影響で中心層とは異質の集合組織が形成され、
変態後もその相違は残存することを明らかにした。そし
て、３ｍｍ厚のγ域で圧延された現場の熱延板の表層部
１５％の板厚の試験片と中心層で同様の板厚の試験片を
切り出し、ｒ値と延性を測定した結果、表層部では非常
に大きいｒ値と延性の面内異方性が見られたのに対し
て、中心部でのｒ値と延性の面内異方性は小さいことを
確認した。そこで、表層部の集合組織形成を中心部のそ
れに近づけるために潤滑圧延を行ったところ、ｒ値と延
性の面内異方性の低減が可能なことが明らかになった。

【００２２】しかしながら、ｒ値と延性の面内異方性の
低減するには、表層部に適正な集合組織が形成されるこ
とが前提であり、以下の条件が整わなければならないこ
とが明らかになった。すなわち、その１つはロールと圧
延板の間の摩擦係数が０．２以下になることである。こ
れは表面のせん断ひずみを低減することを意味し、潤滑
圧延により達成できる。次に、潤滑圧延での全圧下率が
小さいと集合組織の形成が不十分でｒ値と延性の面内異
方性は小さくならない。５０％以上の圧下を１パスある
いは多パスにより加えることにより、ｒ値と延性の面内
異方性の低減が明確に現われる。また、その圧延の温度
が高すぎると再結晶、粒成長が顕著に起きて集合組織の
尖鋭化が阻まれ、ｒ値と延性の面内異方性を小さくする
集合組織が得られ難いのでＡｒ３＋１００℃を上限とし
た。また、本発明での集合組織形成はメカニズムが同じ
γ域での圧延を利用することを前提にしているので、熱
延温度の下限はＡｒ３とした。Ａｒ３変態点未満の温度
の圧延は、潤滑の有無にかかわらずｒ値と延性の面内異
方性を大きくするので、仕上圧延はＡｒ３変態点以上で
終了する必要がある。

【００２３】潤滑圧延をする際に、ロールバイトへの噛
み込みの際、潤滑状態で圧延すると噛み込み不良やスリ
ップなどが起る可能性が高い。そのため、１スラブ毎に
圧延する場合、ホットストリップの先端が巻き取られる
まで、潤滑を施さないのが一般的な操業である。しか
し、この場合、無潤滑部と潤滑部で長手方向で特性が異
なり、品質管理上支障を来たすことがあるので、粗圧延
後、先行の粗圧延材に後行の粗圧延材を接合し、連続的
に熱延を行うことが好ましい。この対策により品質の安
定性が確保できる。

【００２４】次に、冷却条件の限定理由について述べ
る。

【００２５】仕上圧延後、７００℃までの平均冷却速度
を１０℃／ｓｅｃ以上、５０℃／ｓｅｃ以下としたの
は、冷却速度が１０℃／ｓｅｃ未満になるとフェライト
粒径が大きくなり、靭性、耐疲労特性に悪影響を及ぼす
ためである。また、冷却速度が５０℃／ｓｅｃ超になる
とフェライトの生成量が少なく、未変態のオーステナイ
ト中へのＣの濃化が不十分になり、成品板中の残留オー
ステナイト量が少なくなって優れた延性が得られなくな
るためである。

【００２６】一方、７００℃から巻き取りまでの平均冷
却速度を４０℃／ｓｅｃ以上と限定したのは、平均冷却
速度がこれより小さくなると冷却途中でパーライトが生
成し、成品板中の残留オーステナイト量が少なくなって
優れた延性が得られなくなるためである。

【００２７】また、巻取温度を５００℃以下、３００℃
以上と限定したのは、巻取温度が５００℃超になるとベ
ーナイト中にセメンタイトが生成し、未変態のオーステ
ナイト中へのＣの濃化が不十分になり、成品板中の残留
オーステナイト量が少なくなり優れた延性が得られなく
なるためである。また、巻取温度が３００℃未満になる
とマルテンサイトが生成し易くなり成品板中の残留オー
ステナイト量が少なくなり優れた延性が得られなくなる
ためである。

【００２８】なお、本熱延鋼板に電気めっきなどの表面
処理を施すことは本発明の趣旨を損するものではない。

【００２９】

【実施例】本発明の実施例を、比較例と共に説明する。

【００３０】実施例には表１に示した成分組成を有する
鋼を用いた。Ａｒ３変態点は、１０００℃に加熱した試
料を１℃／ｓｅｃで冷却したときの試料の収縮挙動の変
化より求めた。プロセス条件と成品板の圧延方向（Ｌ方
向）、圧延方向より４５°傾いた方向（Ｄ方向）、圧延
方向に垂直な方向（Ｃ方向）の全伸びとそれらの伸びの
最大値と最小値の差およびＬ，Ｄ，Ｃ方向のｒ値の最大
値と最小値の差を表２に示す。

【００３１】本発明の範囲を満足した実験番号２、３、
５、７、８、１３、１５、１７、１９、２１、２３、２
５、２７の材料は、全伸びならびにｒ値の面内異方性は
小さく、全伸び自体も高い値を示す。一方、Ａｒ３変態
点＋１００℃とＡｒ３変態点の間の温度域で圧延された
パスの摩擦係数が０．２超であった実験番号１、１４、
１６、１８、２０、２２、２４、２６、の材料は全伸び
ならびにｒ値の面内異方性が大きい。Ａｒ３変態点＋１
００℃以下、Ａｒ３変態点以上の温度での摩擦係数が
０．２以下の圧延の全圧下率が４０％と低かった実験番
号４の材料も全伸びならびにｒ値の面内異方性の顕著な
低減は見られなかった。仕上温度がＡｒ３変態点未満に
なった実験番号６の材料は全伸びならびにｒ値の面内異
方性が大きいだけでなく、全伸びの絶対値も小さくなっ
た。仕上圧延後、７００℃までの冷却速度が６０℃／ｓ
ｅｃと大きかった実験番号９の材料も全伸びならびにｒ
値の面内異方性が大きいだけでなく、全伸びの絶対値も
小さくなった。巻取温度が５５０℃と高かった実験番号
１０の材料ならびに巻取温度が逆に２６３℃と低かった
実験番号１１の材料は共に十分な残留オーステナイトを
確保することができず、高い延性を得ることができなか
った。７００℃から巻取までの平均冷却速度が３５℃／
ｓｅｃと小さかった実験番号１２の材料も本発明鋼に比
べると低い延性を示す。また、比較鋼を用いた実験番号
２８、２９、３０の材料では全伸びならびにｒ値の面内
異方性は小さいものの、いずれも高い全伸びを得ること
ができなかった。

【００３２】本実施例で実験番号５、１４、１５、１
８、１９のものは、熱延する際に、粗圧延後、先行の粗
圧延材に後行の粗圧延材を接合して、連続的に熱延した
ものである。

【００３３】本実験で摩擦係数を０．２以下にする方法
は、潤滑を施すことにより達成した。その際の摩擦係数
は、０．１１から０．１８の間で、無潤滑圧延材と比較
すると１０％から３５％の圧延荷重の低下が見られた。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、熱
間圧延時の圧延荷重ならびにトルクを潤滑圧延により低
減できるだけでなく、材質面においても、残留オーステ
ナイトを含む熱延鋼板の延性とｒ値の面内異方性を小さ
くすることができ、工業的に価値の高い発明である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．０５％以上、０．４
   ％以下、ＳｉとＡｌの合計：０．５％以上、３％以下、
   Ｍｎ：０．５％以上、２．５％以下を含む鋼のスラブを
   熱延する際、Ａｒ３変態点＋１００℃以下、Ａｒ３変態
   点以上の温度で合計圧下率が５０％以上の圧延を潤滑を
   施して摩擦係数が０．２以下の条件で行った後、７００
   ℃までの平均冷却速度を１０℃／ｓｅｃ以上、５０℃／
   ｓｅｃ以下とし、７００℃から巻き取りまでの平均冷却
   速度を４０℃／ｓｅｃ以上として、５００℃以下、３０
   ０℃以上の温度で巻き取ることを特徴とする加工性に優
   れた熱延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記鋼が、重量％で、さらに、Ｎｂを
   ０．００５％以上、０．０５％以下含むことを特徴とす
   る請求項１記載の加工性に優れた熱延鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記熱延の際に、粗圧延後、先行の熱延
   材の後端に後行の熱延材の先端を接合することを特徴と
   する請求項１または請求項２記載の加工性に優れた熱延
   鋼板の製造方法。