JP2008285741A - 高強度熱延鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液相線温度から5℃以上高い溶鋼の加熱温度とし、溶鋼鋳込み量を6トン/分以下で溶鋼が完全凝固する前に中心偏析低減処理を施す連続鋳造法によりスラフ゛とし、1200℃以上の温度に加熱し、抽出したスラフ゛にAr3点以上の温度域で圧延を完了して熱間圧延し、熱間圧延の完了後3秒以内に冷却を開始し、20〜100℃/秒で700〜500℃の温度域まで冷却し、抽出から10分以内に冷却を完了する1次冷却を施し、ついで350℃以上の温度で巻き取ることにより、C:0.08〜0.20%、Si:0.2%未満、Mn:1.0%超3.0%以下、N:0.01%以下、V:0.1%超0.5%以下、Ti:0.05%以上0.25%未満、Nb:0.005〜0.10%を含有する鋼組成を有し、フェライト面積率60%以上、マルテンサイト面積率5%以下の鋼組織を有し、フェライト平均粒径5μm以下、清浄度d0.05%以下、平均粒径5μm以上の介在物及び析出物の合計の数密度が300個/mm2以下の、引張強さ980MPa以上の強度を有する高強度熱延鋼板を製造する。
【選択図】なし
Description
本発明の目的は、前述したような従来技術が有する課題を解決し、圧延直角方向の引張強さ980MPa以上を有し、かつ加工性ならびに靭性に優れた鋼板、例えば引張強度980MPa以上、伸び14.1%以上、−50℃でのシャルピー吸収エネルギー88J/cm2以上、−50℃でのシャルピー脆性破面率0%の鋼板を、熱間圧延後の平坦度を確実に維持しながら、製造することである。
組成に関して、Tiの含有量よりもVの含有量を多くすることにより、靭性に優れた超高強度鋼板を得ることができる。
組織に関して、フェライトの面積率を60%以上とすることにより加工性(全伸び)を確保するとともに、フェライトの平均粒径を5μm以下とし、かつ、JIS G 0555による清浄度を0.05%以下、さらに、平均粒径5μm以上の介在物ならびに析出物の合計の数密度を300個/mm2以下とすることにより靭性(低温靭性)を改善することができる。これにより、加工性と靭性を高レベルで両立することができる。
製造方法に関して、靭性を改善するためには、製鋼段階におけるアルミナ系介在物の混入を低減することが有効である。具体的には、アルミナ系介在物の混入を低減するために、溶鋼の液相線温度からの加熱温度を5℃以上高い温度とし、かつ、溶鋼鋳込み量を6トン/分以下とすることが有効である。これにより、鋳造時の溶鋼温度の低下や、溶鋼の流動が大きくなり過ぎることを抑制でき、アルミナ系介在物がスラブ内に補足されることを防止できる。そのため、この製法により、清浄度を0.05%以下に抑えることができる。
すなわち、靭性に優れた高強度鋼板を製造するためには、まず連続鋳造中にスラブ内部へのアルミナ系介在物の混入を防止するとともにスラブ中心部に偏析するTiやVを、中心偏析低減処理を行うことにより抑制する。さらに、スラブ加熱炉抽出から1次冷却終了までの時間を短時間化することにより粗大なTi、V系析出物を発生しないこと、及び最適な金属組織の造り込みが有効である。
製造方法に関して、熱間圧延の巻き取り温度を350℃以上にすることにより鋼板の平坦不芳を防止することができる。これにより、強制的に平坦不芳を修正してから巻き取る必要がなくなり、製造コストの面で有利である。
d=(n/(p×f))×100 ・・・・・・・(1)
(1)式において、pはJIS G 0555における視野内のガラス板上の総格子点数を示し、fはJIS G 0555における視野数を示し、nはJIS G 0555におけるf個の視野における全介在物によって占められる格子点中心の数を示す。ここで、全介在物とは、JIS G 0555におけるA系介在物、B系介在物及びC系介在物の全てを意味する。
C:0.08%以上0.20%以下
Cは高強度化に有効な元素である。C含有量が0.08%未満ではその効果が小さく、一方0.20%を超えて含有すると熱間圧延後の冷却の際に平坦不良や特性バラツキ、さらに例えばパーライト、ベイナイト、マルテンサイト等の金属組織第2相の増加により加工性の低下が生じる。そこで、本発明ではC含有量を0.08%以上0.20%以下と限定する。同様の観点から、好ましい下限は0.10%であり、好ましい上限は0.16%である。
Siは高強度化に有効な元素である。しかしながら、過剰に含有すると化成処理性の低下や島状スケール疵と呼ばれる表面不良が著しくなる。そこで、Si含有量は0.2%未満と限定する。同様の観点から、好ましくは0.1%以下であり、さらに好ましくは0.05%以下である。
Mnは高強度化に有効な元素である。変態点を下げ、V析出物の析出状態を制御するのに寄与するとともに、変態強化によって高強度化にも寄与する。その効果は1.0%以下では得られない。一方、3.0%を超えて含有すると熱間圧延での冷却での平坦不良や特性バラツキを生じさせる。したがって、その含有量を1.0%超3.0%以下と限定する。同様の観点から好ましい下限は1.5%であり、好ましい上限は2.5%である。
Pは靱性を劣化させる好ましくない元素であるので少ないほうが望ましいが、極端に低減するには相応のコストを伴う。したがって、P含有量は0.05%以下と限定する。好ましくは0.02%以下であり、さらに好ましくは0.015%以下である。
SはMnS量を増加させ靭性を低下させる好ましくない元素である。したがってその含有量は0.01%以下と限定する。好ましくは0.008%以下であり、さらに好ましくは0.004%以下である。
Alは、脱酸のため含有する。その効果は0.001%未満では不十分であり、また0.5%を超えて含有すると溶接性が低下する。そこで、本発明ではAl現有量は0.001%以上0.5%以下と限定する。好ましい上限は0.1%である。
Nは、Tiと結合して窒化物を形成する。N含有量が0.01%超であると粗大なTiNが析出して靭性が低下する。したがってN含有量は0.01%以下と限定する。好ましくは0.008%以下であり、さらに好ましくは0.005%以下である。下限は特に定めないが製鋼コストの兼ね合いから0.0005%以上であることが好ましい。
Vは本発明で最も重要な元素である。比較的低い温度で析出し、高強度化に大きく寄与する。その効果は0.1%以下では不十分である。また過剰に含有すると、化成処理性が劣化する、V含有量は0.1%超0.50%以下と限定する。好ましい下限は0.16%であり、好ましい上限は0.35%である。
Tiは本発明では重要な元素である。析出強化により鋼板の高強度化に寄与するとともに、V析出物の析出核として働き、高強度化及び析出による高強度化の達成に大きく寄与する。その効果は0.05%未満では不十分であり、一方含有量が多すぎても効果が飽和するのに加えてTiの析出強化を主体に高強度化を行うと、粗大なTi炭窒化物などが析出し靭性を劣化させる。そこでTi含有量は0.05%以上0.25%未満と限定する。好ましい下限は0.08%であり、好ましい上限は0.20%である。
Nbは、細粒化及び析出強化により鋼板の高強度化に寄与するが、過剰に含有すると効果が飽和するので、その含有量は0.10%以下と定めた。また、Nbの細粒化及び析出強化を得るには0.005%以上添加する必要がある。好ましくは0.01%以上含有させることが望ましい。
Cr:1.0%以下、Mo:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Ni:1.0%以下及びB:0.01%以下のうちの1種又は2種以上
REM:0.1%以下、Mg:0.01%以下及びCa:0.01%以下のうちの1種又は2種以上
(B)金属組織ならびに介在物
引張強度を980MPa以上を有し、かつ加工性及び靭性に優れた鋼板を得るためには、フェライトの面積率が60%以上でフェライトの平均粒径が5μm以下、マルテンサイト面積率が5%以下であって、980MPa以上の強度を有し、JIS G 0555による清浄度dが0.05%以下であり、かつ、平均粒径5μm以上の介在物ならびに析出物の合計の数密度が300個/mm2以下であることが必要である。
d=(n/(p×f))×100 ・・・・・・・(1)
(1)式において、pはJIS G 0555における視野内のガラス板上の総格子点数を示し、fはJIS G 0555における視野数を示し、nはJIS G 0555におけるf個の視野における全介在物によって占められる格子点中心の数を示す。ここで、全介在物とは、JIS G 0555におけるA系介在物、B系介在物及びC系介在物の全てを意味する。
JIS G 0555による清浄度dが0.05%以下であり、かつ、平均粒径5μm以上の介在物ならびに析出物の合計の数密度が300個/mm2以下とするには、溶鋼を連続鋳造する際、溶鋼の液相線温度からの溶鋼加熱温度を5℃以上とし、かつ単位時間当たりの溶鋼鋳込み量を6トン/分以下、かつスラブが完全凝固する前に中心偏析低減処理を施したスラブを用い、その後、熱間圧延前にスラブを1200℃以上で再加熱した後、加熱炉抽出から1次冷却終了までの時間を10分以内とすることが有効である。
測定は、板厚表層部、(1/4)t部、(1/2)t部について、倍率1000倍で実施し、各供試材の各板厚位置について10視野ずつ測定した。得られた画像をもとに各組織の面積率、フェライトの結晶粒径を算術計算にて求めた。フェライトの平均結晶粒径は、JIS G 0552に準拠して測定した。
結果を表3にまとめて示す。
比較例No24は、1次冷却終了温度が720℃と高温であった。そのため、フェライト粒が成長し、フェライトの平均粒径が8.0μmとなった。そのため、−50℃でのシャルピー吸収エネルギーが55J/cm2、−50℃でのシャルピー脆性破面率が25%と靭性が劣化した。
比較例No26は、加熱炉抽出から1次冷却終了までの時間が12分となった。1次冷却終了までの時間が長く析出物が粗大化した。そのため、平均粒径5μm以上の介在物ならびに析出物の合計の数密度が340個/mm2と300個/mm2超になった。そのため、−50℃でのシャルピー吸収エネルギーが52J/cm2、−50℃でのシャルピー脆性破面率が35%と靭性が劣化した。また、微細なTi、V系析出物が減少したため強度が940MPaとなった。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.08%以上0.20%以下、Si:0.2%未満、Mn:1.0%超3.0%以下、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Al:0.001%以上0.5%以下、N:0.01%以下、V:0.1%超0.5%以下、Ti:0.05%以上0.25%未満、Nb:0.005%以上0.10%以下、残部Fe及び不純物からなる鋼組成を有するとともに、フェライトの面積率が60%以上、マルテンサイトの面積率が5%以下の鋼組織を有し、前記フェライトの平均粒径が5μm以下、清浄度dが0.05%以下であり、かつ、平均粒径5μm以上の介在物ならびに析出物の合計の数密度が300個/mm2以下であることを特徴とした引張強さ980MPa以上の強度を有する高強度熱延鋼板。
ここで清浄度dは下記(1)式により算出される。
d=(n/(p×f))×100 ・・・・・・・(1)
(1)式において、pはJIS G 0555における視野内のガラス板上の総格子点数を示し、fはJIS G 0555における視野数を示し、nはJIS G 0555におけるf個の視野における全介在物によって占められる格子点中心の数を示す。ここで、全介在物とは、JIS G 0555におけるA系介在物、B系介在物及びC系介在物の全てを意味する。 - Feの一部に代えて、質量%で、Cr:1.0%以下、Mo:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Ni:1.0%以下及びB:0.01%以下のうちの1種又は2種以上を含有する請求項1に記載された高強度熱延鋼板。
- Feの一部に代えて、質量%で、REM:0.1%以下、Mg:0.01%以下及びCa:0.01%以下のうちの1種又は2種以上を含有する請求項1又は請求項2に記載された高強度熱延鋼板。
- 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された鋼組成を有する溶鋼を、溶鋼の加熱温度を液相線温度から5℃以上高い温度とし、単位時間当たりの溶鋼鋳込み量を6トン/分以下とし、さらに溶鋼が完全凝固する前に中心偏析低減処理を施す連続鋳造法によりスラブとなし、前記スラブを加熱炉に装入して1200℃以上の温度に加熱し、前記加熱炉から抽出した前記スラブにAr3点以上の温度域で圧延を完了する熱間圧延を施して熱延鋼板となし、前記熱延鋼板に、前記熱間圧延の完了後3秒以内に冷却を開始し、20〜100℃/秒の平均冷却速度で700℃〜500℃の温度域まで冷却し、前記抽出から10分以内に冷却を完了する1次冷却を施し、ついで350℃以上の温度で巻き取ることを特徴とする高強度熱延鋼板の製造方法。
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