JPS637330A

JPS637330A - 細粒フエライトを有する熱延鋼材の製造方法

Info

Publication number: JPS637330A
Application number: JP15211586A
Authority: JP
Inventors: Manabu Takahashi; 学高橋; Osamu Kono; 治河野; Junichi Wakita; 淳一脇田; Kazuaki Ezaka; 江坂　一彬
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-06-28
Filing date: 1986-06-28
Publication date: 1988-01-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は熱間加工により、再結晶細粒フェライトを有す
る厚板、ホットストリップ等の鋼材を製造する際の製造
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来ホットストリップ等の熱間圧延工程においては、最
終段を含む後段での加工はミル能力、製品形状確保等の
ために小さな加工歪を与えるのみであった、このために
、最終スタンド以前にフェライト変態が開始した場合に
は、フェライトは加工を受は動的に回復し、さらにその
後の空冷、水冷等の冷却過程で静的に一部回復した残留
歪を含む回復組織となる。この様に残留歪を含む回復フ
ェライトを一部含む鋼材は、例えばホットストリップの
場合に延性の劣化を招いたり、冷延、焼鈍した鋼板のラ
ンクフォード値（Ｆ値）を低下させることがよく知られ
ている。

この対策として、特願昭６０−２１３２４においては再
結晶細粒フェライトを得るために熱間加工の後段でフェ
ライト変態開始温度以下の強圧下を行なうことにより、
それまでに現われていたフェライトを動的に再結晶させ
ることができることを示し、それにより延性、加工性に
優れた面内異方性の少ない熱延鋼板の製造方法を提示し
ている。この時後段で必要な圧下率は、温度、歪速度の
関数であるＺ　＝　Ａ−ｅｘｐ（３３８４０／Ｔ）に対
して、真否で、０．０４１ｎＺ−０，９５以上であるこ
とを条件としている。（但しここでる：歪速度、Ｔ：加
工温度（絶対温度））〔発明が解決しようとする問題点〕そこで本発明者らが実験室実験を中心にくり返し行なっ
た検討調査結果によると、フェライト／オーステナイト
２相領域加工時のフェライトの再結晶挙動に及ぼす加工
条件の影響としては、特願昭６０−２１３２４で取り上
げている■加工温度（Ｔ）。

■加工歪温度（ｋ）のみならず、■初期フェライト粒径
（ｄαｏ　）　ｒ■加工時のα変態率（Ｘα０）が非常
に大きな影響を及ぼすことが判明した。特に、初期フェ
ライト粒径ｄＬｘ□は、鋼の化学成分、フェライト変態
開始以前の加熱・加工条件・温度履歴、変態の進行度合
い等の影響を受は広範囲に変化し、再結晶の難易にも大
きな影響を与える。

従って熱間加工によるフェライトの再結晶を達成するた
めには、特願昭６０−２１３２４の技術に加えて再結晶
条件への初期フェライト粒径ｄα０．フェライト変態率
Ｘα０の取り込みが必要となってくる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記した知見をもとに従来の欠点をことごと（
解消し、フェライト変態開始温度以下での加工に対して
フェライトの再結晶条件を満足する加工条件を設定し細
粒フェライトを有する熱延鋼材の製造方法を提供するも
のである。このために本発明者らが先に特願昭６０−１
４３９４９で提案した加工履歴の影響を受けたＡｒ３の
予測を行ないその温度以下でのフェライト変態の進行を
考慮して、フェライト変態率、フェライト粒径を正確に
求め、これら初期状態を考慮した条件を満足する様に加
工条件を設定し、製造するもので、その要旨とするとこ
ろは下記のとおりである。

（１）通常の炭素鋼を熱間で加工し、その後に冷却して
製品とする際に、最終段もしくはそれを含む複数段の熱
間加工をフェライト変態開始温度以下で行ない、その加
工時の付加歪を、加工直前のフェライト変態率、フェラ
イト粒径及び加工温度、歪速度で決まる一定歪以上にな
る様に設定し製造することを特徴とする変態及び再結晶
細粒フェライトを有する熱延鋼材の製造方法。

（２）　　通常の炭素鋼を熱間で加工し、その後に冷却
して製品とする際に、最終段もしくはそれを含む複数段
の熱間加工をフェライト変態開始温度以下で行ない、そ
の加工時の付加歪を０式に従って設定し、製造すること
を特徴とする前項１記載の変態及び再結晶細粒フェライ
トを有する熱延鋼材の製造方法。

ε≧Ａ・ε。＋ε、　　　■ 〔作　用〕フェライトを熱間で加工した際には、動的回復が主に起
り、動的もしくは非常に短時間での再結晶は起らないと
言われていた。しかし、特願昭６０−２１３２４にも示
されている様に、加工条件を適当に選択することにより
、フェライトがほとんど動的に再結晶することが最近明
らかになってきた。本発明者らもＡｒ３以下の比較的高
温域で加工した組織を光学顕微鏡、電子顕微鏡等で観察
した結果加工後極めて短時間の間にフェライトが再結晶
している現象を認めた。さらに、加工条件（温度、歪。

歪速度）、初期条件（Ａｒ３＋初期フェライト変態率。

初期フェライト粒径）を変化させて、これらが再結晶挙
動に及ぼす影響を調査した。種々の成分（（Ｃ％〕≦０
．２０ｗｔ％）のサンプルを種々の温度に加熱した後、
等速冷却もしくは加工後等速冷却し、オーステナイト＋
フェライト２相状態、フェライト＋セメンタイト２相状
態、フェライト単相状態を達成し、その後１０％〜９０
％の加工を行ない加工直後に水焼入れした。このサンプ
ルの再結晶状態を観察することにより以下の知見が得ら
れ゛た。

オーステナイト士フェライト２相、フェライト＋セメン
タイト２相、フェライト単相状態で加工した際のフェラ
イトの再結晶占積率Ｘは０式で表わせる。

εＯ（但しここでε、は再結晶が開始する歪であり、ｍ、ｅｏとと
もに、実験的にもしくは理論的に正確に推定されなけれ
ばならない。例えば本発明者らの行なった実験によりこ
れらの因子は以下の式で表わせた。

ｍ＝１．１３　　　　　　　　　　　　　　−■上記■
、■式よりフェライトの再結晶は、特願昭６０−２１３
２４で述べられている様に高温、低歪速度はど起こりや
すいが、その他に初期α粒径が小さいほど、またフェラ
イト率が少ないほど再結晶しやすいことがわかる。また
加工を受けるフェライトの再結晶条件はＸ≧０．９とす
れば材質上問題がないので、０式を変形して０式を満足
する条件の歪を加えることにより、整細粒フェライトを
有する鋼板を製造することができる。

ε≧２．１・ε。十ε、　　　−■ （但し、ε１．ε。は■、■式に示した。）この様にフ
ェライを含む組織を熱間で加工した際のフェライトの再
結晶には加工前のフェライト粒径、フェライト変態率が
極めて重要である。さらに、再結晶に有効な歪を考える
際には、連続的に行なわれる熱間加工のどの時点でフェ
ライト変態が開始するかを知ることも重要となる。本発
明者らはすでに特願昭６０−１４３９４９にて加工によ
るオーステナイト粒径変化、歪の回復を考慮してフェラ
イト変態の潜伏期消費を計算してＡｒｚを推定する方法
を示している。

これによると、熱間でＣ−Ｍｎ系鋼材を加工し材質を調
整する際に、動的再結晶限界歪ε。については（１）式
、動的再結晶占積率ｆ、については（２）式、及び粒径
ｄｌｌについては（３）式、静的再結晶占積率ｆ、につ
いては（４）式、及び粒径ｄ、については（５）式、ま
た未再結晶占積率ｆＮについては（６）式、及び粒径ｄ
、４については（７）式、また動的再結晶粒、静的再結
晶粒の粒生長については（８１（９１式、及びこれらの
平均についてはαω式、残留歪の回復についてはａυ弐
を用い、パス間及び熱間加工終了後冷却開始までの時間
を細分化した時間Δｔの潜伏期の消費については（２）
式を用いて、Ａｒ３を推定することができる。

εｃ　＝／’ｚ　・ｄｏ”　　・ｅｘｐ（Ｑ＋／　ＲＴ
）　　−（１）Ｔは圧延温度（Ｋ）Ｒは気体定数Ａ、、Ｑ、、ａは実験により決定する ε３−　ε ｍ＝Ａ２　−ｅｘｐ　（Ｑｚ　／Ｔ） εｓ　＝Ａ３・（１ｅｘｐ　（−ｄｏ　／Ｋ）　）Ｋ＝
Ａａ　　・Ａ”ｅｘｐ　（−Ｑ３　／Ｔ）Ａｚ　、　Ａ
ｓ　、　Ａ４．　Ｑ２　、　Ｑ２　、　ｂは実験により
決定する。

ｄｏ＝Ａｓ　　・Ｚｃ、Ｚ＝ｉｅｘｐ　（Ｑ／ＲＴ）　
　−（３１Ａｓ　、Ｃ，Ｑは実験により決定する。

ｆｓ＝（１ｆｏ）・（１−ｅｘｐ（（ｔ／ｒｓ）’ｌ）
−・（４＋ｔはパス間時間あるいは圧延後冷却開始まで
の時間（ｓｅｃ　）　、　　Ｓ＋　　τ、は実験により
決定する。

ｄｓ　＝Ａｂ　・ｄ６’　　・ｔ”　　　　　　−ｆ５
１ｄ０は圧延前校径Ａ６＋　　ｄ＋　　ｅは実験により決定する。

ｆＮ＝１　　ｆｎ　　　ｆｓ　　　　　　　　　−（６
）ｄＮ＝ｄｏ　−ｅｘｐ　（−８／　４　）　　　　・
（７１ｄ、Ｇ”　＝ｄＤ”　＋Ａ７・ｅｘｐ　（−Ｃ４
／Ｔ）　　・Ｌ’　　−（８）ｄ３６”　＝　ｄ３ｚ＋
　Ａｓ　・ｅｘｐ　（Ｑｓ　／Ｔ）　　・ｔ’　　−（
９）Ａ？　、Ａｓ　、　　Ｑａ　、Ｑｓ　、ｆ、ｇは実
験により決定する。

Δε＝（ｆｏ・ε。＋ｒＮ・ε）・ｅｘｐ（−（ｔ／τ、）リ　　　・・・αＤτえとｈ
は実験により決定する。

ＩＰ＝ｅｘｐ　（−Ｂ、　Ａ’ｎＫＦ＋ＢｔＪｎＴ＋８
＋／Ｔ−Ｂｔ）　　−（１３ＫＦ＝Ｋｆ／ＪＫｆ　＝ｅｘｐ　（ａｓ　　Ｂｂ　・（Ｃ）　　Ｂｔ　
・（Ｍｎ）＋Ｂｅ（Ｔ　　２７３）　　Ｂｔ（Ｔ　　２
７３）”　　ｅ　ｎ（ＫＤ）＋／ｎ（ＫＸ））ＫＤ＝Ｂ、、バー３ｔｏ・Δｑ　／　Ｈ＋　Ｂｕ　ｔ　
”）ＫＫ＝　１　＋Ｂ＋ｚ　　・ε ΔＱ　＝　　（Ｃ３”＋Ｃ２Ｃ５”　（Ｃ１”　　Ｃｚ
”）　−””　Ｆ＋Ｃ，（Ｃ，２Ｃ，！　）　Ｉ／Ｚ　
　・Ｅ〕ｒ　＝　（ＣＩ”（ＣＺ”　　　Ｃ３”）／Ｃ
２”（ＣＩ　”　　Ｃ３”Ｎ　””μ　＝ａｒｃ　　Ｃ
ｏｇ（Ｃ３／ＣＩ）ＣＩ　＝１／　（１−Ｐ）Ｃ２＝１Ｃｚ＝ＩＰＰ　＝　１−　ｅ−” Ｂ１−１３＋ｚは実験によって決定する。

この時の各定数は以下のものを用いる。

ＡＩ　＝１．４３　Ｘ　１０−’ Ｑｌ＝１８８００−− ａ＝０．２２Ａｚ　＝０．０２６Ａ！＝２．２５Ａ４＝４７２Ｑｚ＝４６００にｈ＝２９６０ｂ＝−０，０７２３Ｑ　＝７２６００−５２２００Ｘ　Ｃｅｑ　（Ｃｅｑ＝
　Ｃ＋Ｍｎ／６）Ａｓ　＝０．１２０４ＸＱ−５２５４ｃ＝−０，１５５Ｓ＝１／３Ｔ　ｓ　＝　９．１１ｘｌＯ−”　・ｔ　−”　３６・
ｅｘｐ（６７６７０／ＴＩＴ）Ａ６＝９．７１ｄ　＝　０．２５ｅ　＝　−０，５Ａ？　　＝３９００　ＸＣｅｑ−’°４３Ａｓ　　”３
．６８　Ｘ　１　０”　　ＸＣｅｑ−’°４３Ｑ、＝５
３８０Ｑ、−２００００ｆ　＝　０．３ｇ　＝　０．２４Ｔ　ｋ　＝　８．４６　Ｘ　１　０−９・ｅｘｐ（４３
８００／ＲＴ）ｈ＝２／３Ｂ、＝−１，６４５４ＢＺ＝２０Ｂｊ＝３．２６５Ｘ１０’ Ｂ４＝１７３．８９Ｂｓ””４．７７６６Ｂ、＝１３．３３９Ｂｙ”１．１９２２Ｂｓ”０．０２５０５Ｂｔ　　−３，５０６７Ｘ　１　０−’Ｂ、。ミ２．２
４また本発明者らが特願昭６０−２９３６５７号で提示し
たように、上記Δｒ、以下の温度変化を階段状にきざん
で、各温度ステップで０１式を用いてフェライト変態率
を計算し、加算することにより、初期フェライト変態率
Ｘαを計算することができ、０４１弐を用いてその時の
平均フェライト粒径を計算することができる。

・（１＋Ｃ，・　（Δε）２）・　（１＋Ｃｚ　Δ　ε　）　　・　Ｋ４　・　（ｔ−
τ　　）ｎ　区〕＝１　　ｅｘｐ（Ｋ’ａ　（ｔ　　ｒ
＋）”）　−θりｑ＝−（γ２−β・γ２・（α２　．
２）−１／！に、＋β　（αｔ　　　、りＩ／！　　、
に６）６＝ｅ４ε　、β＝１．γ＝ｅ−Δε に、＝（α２・（β２−γす／β２・（αＺ　　、り）　ｌ／Ｚ μ＝ａｒｃ　ｃｏｓ（γ／α）Ｋ４．＝ｅｘｐ　（ｃ３＋ｃｔ　＋　　（Ｅ）　　＋Ｃ
ｓ　・（ＸＭｎ）十Ｃ，・（Ｔ−２７３）　　＋Ｃ？（
Ｔ−２７３）２）ｒ、　　＝ｅｘｐ　　（Ｃ８°　１ｎ
Ｋ’ａ＋Ｃｑ・ｌｎ　Ｔ＋Ｃ＋ｏ／Ｔ　　＋Ｃ１１）Ｘ
０□＝１−　〔χＣ）　／　　（Ｃ＋ｚ＋Ｃ＋：＋（Ｔ
−２７３）＋ＣＩ＃（Ｔ−２７３）”　　）　　　　　
　　　　（Ｔ　　≧９９３Ｋ）＝１−　〔χｃ）／　　
（ＣＩ□＋ＣＩ＋・９９３十０１４・９９３”）　　　
　　　　　　　（Ｔ　　＜９９３Ｋ）ｎｒ　＋　　Ｃ１
〜ＣＩ４は実験的に決定する。

・ｑ＋ｆｚ（Δε）”）　＋　ｈ　・Ａｒ３＋ｆａ・１
ｎ（１＋ｆ、・６ｇ）　　＋ｆｈ　・１ｎＸｔ　”　ｆ
　７　）　　αａｆ１〜ｆ、は実験的に決定する。

ここで各定数は以下のものを用いる。

ｎｒ　＝１．　　　　　　　ＣＩ＝０．１１４’ｚ　”
”、’４　　　　　　　Ｃ＝　＝４．７７７ｃ４＝　　
１３．３３９　　Ｃｓ　＝　　１．１９２ｃｈ　＝０．
０２５Ｉ　　　Ｃ？　＝−３，５０７Ｘ１０−’ｃ、＝
−１．６４５　　　ｃ、＝２０ｃｔｏ”３．２６５　Ｘ　１０’ ｃ、、＝　　　１７３．８９　　　ｃ、ｚ＝　１４．０
９ＣＩ３＝　　０．０２９　　　　Ｃｌ４＝１．５６６
Ｘ１０−’ｆ＋　　＝　　　０．４６９　　　　ｆｚ　
　＝０．１１４ｆｚ　　＝５．７２４ｘ　１０−’ ［４＝　　　０．５３３　　　　ｆｓ　　＝４．０ｆ６
　＝ｏ、１３１　　　　　　ｆｔ＝−３，１０７なお０
式の歪εには、フェライト変態が開始した以降の累積効
果をも考慮した歪である。この様にして得られた変態お
よび再結晶細粒フェライトを有する熱延鋼板は、高強度
鋼板として利用する際には強度延性バランスに優れた＝
４板となり、疲労強度も良好であることが知られている
。また加工用軟質鋼板として利用する際には熱延ままで
も延性、加工性に優れた面内異方性の少ない鋼板が得ら
れるとともに、冷延素材としても粒界密度の貰い熱延鋼
板の提供により、より加工性の優れた冷延鋼板を製造す
ることができる。

〔実施例〕

以下本発明の効果を実施例により説明する。第１表に示
すように、炭素量で０．００２〜０．１９６　ｗｔ％の
範囲の鋼を種々の条件で多段熱間加工した。熱間加工の
前段はＡｒ３以上で行ない、Ａｒ３以下の加工前の状態
を種々に変化させた。Ａｒ３およびフェライト変態率、
フェライト粒径については前記した特願昭６０−１４３
９４９、特願昭６０−２９３６５７の方法に従って計算
した。

熱間加工が完了した鋼はその後冷却し、得られた組織の
観察、熱延ままでの引張り試験特性の調査を行なった。

実施例１〜７においては、前段の加工条件を変化させて
得られた組織に対し、本発明法に従って、フェライトを
再結晶させる条件になる様にＡｒｌ以下の付加歪を設定
し熱間加工した。また本発明法に従がわない従来通りの
加工方法の例を比較として比較例１〜８に示した。フェ
ライトが完全に再結晶したか否かの組織上の判定は以下
の様に行なった。

まず、第１表の組織判定＋１１では、熱間加工最終段の
温度Ｔ　（ｋ）と歪速度ゐ（３−’）から特願昭６０−
２１３２４に従って、計算される値０．０４６ｎＺ　　
０．９５（但し、Ｚ　＝　Ａ　−ｅｘｐ（３３８４０／
Ｔ））より付加歪が大きければ完全にフェライトが再結
晶する（表中Ｏ印）とした。

次に第１表の組織判定（２）では、上記方法により求め
たフェライト変態率、フェライト粒径と熱間加工最終段
の温度と歪速度から本発明法中■式で示される歪より付
加歪が大きければ９０％以上のフェライトが再結晶する
（表中Ｏ印）とした。従って、組織判定（２）は、実施
例は全て○（実際にはこの条件を満足する様に付加歪を
設定した）、比較例では全て×となる。次に実績組織の
判定は熱間加工時のフェライト変態率の１０％以上の加
工フェライトがある（×）か無い（○）かで行なった。

第１表かられかる様に、本発明の方法に従いＡｒ３以下
の付加歪を設定し、熱間加工すれば、高強度用鋼板とし
ては、強度−延性バランスに優れた（ＴＳＸＥＮ値の大
きい）鋼板が製造でき、加工用軟質鋼板としては、熱延
ままでもｆ値の比較的大きい鋼板を製造することができ
、その判定法も本発明で正確に行なえることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明は熱間加工時にフェライトを再結晶させることに
より、整細粒フェライトを有する鋼材を製造することを
通じて、強度、延性、加工性のすぐれた熱延鋼材の製造
方法を提示したものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）通常の炭素鋼を熱間で加工し、その後に冷却して
製品とする際に、最終段もしくはそれを含む複数段の熱
間加工をフェライト変態開始温度以下で行ない、その加
工時の付加歪を、加工直前のフェライト変態率、フェラ
イト粒径及び加工温度、歪速度で決まる一定歪以上にな
る様に設定し製造することを特徴とする変態及び再結晶
細粒フェライトを有する熱延鋼材の製造方法。
（２）通常の炭素鋼を熱間で加工し、その後に冷却して
製品とする際に、最終段もしくはそれを含む複数段の熱
間加工をフェライト変態開始温度以下で行ない、その加
工時の付加歪を［１］式に従って設定し、製造すること
を特徴とする前項１記載の変態及び再結晶細粒フェライ
トを有する熱延鋼材の製造方法。 ε≧Ａ・ε＿ｏ＋ε＿ｍ　［１］但し［ε＿ｏ＝Ｂ・Ｘα＾ａ・ｅｘｐ（Ｃ／ＲＴ）ε＿
ｍ＝Ｄ・■＾ｂ・、Ｘα＾ｃ・ｄα＿ｏ＾ｄ・ｅｘｐ（
Ｅ／ＲＴ）］（ｄα＿ｏ：加工前フェライト粒径Ｘα：加工前フェライト変態率 ε：付加歪 ■：歪速度Ｔ：加工温度Ｒ：ガス定数Ａ〜Ｅ、ａ〜ｄは定数）