JP3331944B2 - 加工性に優れた直送圧延による軟質熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

加工性に優れた直送圧延による軟質熱延鋼板およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に自動車、家電
製品等に適する、加工性に優れた軟質熱延鋼板、及びそ
の鋼板を直送圧延で安価に製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、Alキルド鋼による加工用軟質熱
延鋼板の製造では、軟質化のために熱延時に高温巻取を
行いAlNの析出と炭化物の凝集粗大化を促進してい
る。ただし、高温巻取をおこなうと、酸素の供給が容易
なコイルの両端部においてスケール厚の増大をもたらし
酸洗性が劣化するという問題がある。さらに、冷却速度
の大きいコイル長手方向端部ではAlN、炭化物の凝集
が十分ではなく、長手方向の材質変動が生じる。
【0003】そこで、特開昭58−207335号公報
にはB添加でNをBNとして固定し、微細AlNの析出
を防止するとともに巻取温度を低減する方法が開示され
ている。
【0004】しかしながら、この技術は加熱炉材に対し
ては有効であるが、直送圧延材については加熱炉材ほど
の軟質化効果が得られないため、低温巻取化はできない
のが現状である。
【0005】また、特開昭56−146822号公報に
は直送圧延材端部で仕上温度(FT)がAr3 を下回り
やすいために材質の確保が困難であるという問題に対し
て、B添加とC、Mn量を式で規定することでAr3
低下させ、FTを確保し、圧延荷重の低減や軟質化を促
進する方法が開示されている。
【0006】しかし、この発明においても同一成分にお
ける直送圧延材と加熱炉材を比較して両者の差異を低減
する試みはなされておらず、直送圧延材では加工性が良
好でも、同一成分の加熱炉材よりは常に加工性が劣って
いるのが現状である。このように常に直送圧延材が加熱
炉材よりも加工性が劣っているのは、加熱炉材ではスラ
ブ中に析出した粗大MnSの一部が再固溶せず残留する
のに対し、直送圧延ではすべてのMnSが固溶状態で圧
延され、圧延時にMnSが微細析出して粒成長性を抑制
するためである。
【0007】一方、特開昭56−146822号公報の
改良として、特開昭63−143225号公報には、ス
ラブを高温のまま加熱炉に挿入し、加工性の優れた熱延
鋼板を得る方法が開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
63−143225号公報の方法は、MnSの粗大化に
ついては直接には言及していないが、副次的にMnSを
粗大化させる効果が期待できるものの、通常よりも加熱
温度を低く限定しており、専用加熱炉を用意しなければ
ならず、生産性が低下するという問題がある。
【0009】以上のように、軟質熱延鋼板を製造する場
合に、直送圧延でも低温巻取で加熱炉材と同等の材質を
得る方法はないのが現状である。本発明の目的は、加工
性に優れた軟質熱延鋼板と、この軟質熱延鋼板を直送圧
延で製造する場合でも加熱炉材と同等の材質で、低温巻
取を可能とする方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 (1)本発明の鋼板は、重量%で、C≦0.03%と、
Si≦0.1%と、Mn≦0.5%と、P≦0.03%
と、S≦0.02%と、Sol.Al≦0.1%と、
N:0.001〜0.006%とを含有し、かつN%≧
S%/5を満たし、さらに、下記(1)式で定義される
範囲のBを含有し、残部がFeおよび不可避不純物であ
ることを特徴とする、加工性に優れた直送圧延による軟
質熱延鋼板である。 11/14×N%−0.0004≦B≦11/14×N%+0.002 …(1) (2)本発明の製造方法は、上記(1)に記載の組成を
有する鋼を鋳造後直ちに圧延を行う直送圧延する際に、
Ar3 点以上で仕上げ圧延を終了する工程と、仕上圧延
された熱延鋼板を650℃以下で巻取る工程と、を備え
たことを特徴とする、加工性に優れた直送圧延による軟
質熱延鋼板の製造方法である。 (3)本発明の製造方法は、上記(1)に記載の組成を
有する鋼を鋳造後直ちに圧延を行う直送圧延する際に、
1000℃以下で粗圧延を終了後、1050℃以上に加
熱して仕上圧延を行い、Ar3 点以上で仕上げ圧延を終
了する工程と、仕上圧延された熱延鋼板を650℃以下
で巻取る工程と、を備えたことを特徴とする、加工性に
優れた直送圧延による軟質熱延鋼板の製造方法である。
【0011】
【発明の実施の形態】従来では、微細MnS量を低減す
るためにSを0.004%以下まで低減する方法が一般
的であった。それに対し、本発明者らはSを0.005
%以上含むB添加鋼を直送圧延しても軟質化させる方法
を鋭意研究した結果、直送圧延で微細MnSをすべてB
Nと複合析出させることによりすべての析出物を粗大化
させる条件を見出した。それは、添加S量に対してNを
S/5≦Nとなるように添加し、さらにそのNに対して
Bを添加するものである。理由は未だ明らかとなっては
いないが、直送圧延で析出したMnSは加熱炉材を圧延
してできたMnSよりもBNの析出核になりやすく、S
量に対して最適にNを添加すれば、微細MnSはもれな
くBNと複合析出物を形成し、直送圧延でも加熱炉材と
同レベルまで軟質化させることができるからと推定され
る。さらに、粗圧延と仕上げ圧延を分けて行う場合、粗
圧延を1000℃以下で終了し、MnSを過冷却状態に
した後に、1050℃以上に加熱することで仕上げ圧延
前にMnSを完全に析出させ、BNの核とすることでこ
の効果は著しいものとなる。
【0012】以上の知見に基づき、本発明者らは、B添
加鋼の添加S量に対するN量を規定し、さらにそのN量
に応じてB量を一定範囲内に制御して、直送圧延をする
際の、仕上温度と、粗圧延を行う場合はさらに粗圧延終
了温度と粗バー加熱温度を規定するようにして、直送圧
延で軟質熱延鋼板を製造する場合でも加熱炉材と同等の
材質で、低温巻取を可能とする方法を見出し、本発明を
完成させた。
【0013】すなわち、本発明は、鋼組成及び製造条件
を下記範囲に限定することにより、加工性に優れた軟質
熱延鋼板と、この軟質熱延鋼板を直送圧延で製造する場
合でも加熱炉材と同等の材質で、低温巻取を可能とする
方法を提供することができる。
【0014】以下に、本発明の成分添加理由、成分限定
理由、及び製造条件の限定理由について説明する。 (1)成分組成範囲 C≦0.03% Cが0.03%を越えて添加されると炭化物が多量に析
出し、ELを低下させ、成形性を阻害することから0.
03%以下である。
【0015】Si≦0.1% Siは過剰に添加すると強度が上がり成形性を劣化させ
ることから、0.1%以下である。
【0016】Mn≦0.5% MnはSをMnSの形で固定し、熱間延性を向上させる
働きがあることから0.05%以上は添加することが望
ましいが、過剰な添加は鋼の硬質化をもたらし、成形性
を劣化させるため、上限は0.5%である。 P≦0.03% Pは固溶強化元素であり、0.03%を越える添加は鋼
の硬質化をもたらすことから上限は0.03%である。 S≦0.02% Sは熱間延性や成形性を阻害する元素であることからM
nSとして固定される。0.02%を越える添加はMn
量の増加につながり加工性を低下させることから、上限
は0.02%である。また、Sを0.004%以下に低
減するには多大な製鋼コストがかかることから、0.0
05%を下限とすることが好ましい。
【0017】Sol.Al≦0.1% Sol.Alは脱酸剤として使用されることから、ある
程度は含まれるが、本発明においては、AlはAlNの
析出を通じて、BNの析出を抑制し微細MnSの粗大化
を阻害することから、添加量は0.1%以下である。 N:0.001〜0.006%、かつN%≧S%/5。
【0018】本発明においてはNはBNとして固定され
るが、BN量が少ないと,即ちN量が0.001%未満
では微細MnSをすべて粗大にできず、本発明の軟質化
の効果が得られないため下限は0.001%である。一
方、多すぎると多量のBNにより加工性が劣化すること
から、上限は0.006%としたが、0.004%以下
が望ましい。NをSに対してN≧S/5で添加する理由
を実験結果より説明する。
【0019】C=約0.02%、Si=約0.01%、
Mn=約0.2%、P=約0.015%、S=約0.0
1%、Al=約0.02%を含み、N量を変化させ、さ
らにBをNに対してB/N=約1となるように添加した
鋼を鋳造し、仕上温度を880℃、巻取温度を620℃
で直送圧延を行った。その後、調圧率0.8%で調質圧
延し、板厚2.8mmの熱延板を製造した。得られた熱
延板よりJIS5号引張試験片を切り出し、引張試験を
行った。図1にYP(降伏点)をNに対してプロットし
た。YPはN量が多くなるにつれて低下し、N%≧S%
/5で飽和した。従ってN量は本発明の軟質化の効果を
得るため、N%≧S%/5である。 B:11/14×N%−0.0004≦B≦11/14
×N%+0.002 BはNと結合し粗大なBNを形成するため軟質化に有効
な元素であり、Sに対して添加されたNに対し、11/
14×N%−0.0004≦B≦11/14×N%+
0.002を満たすように添加されれば、MnSをすべ
てBNと複合させることができる。一方、Bを11/1
4×N%+0.002を越えて添加すると、固溶Bによ
る硬質化が起こることから、上限は11/14×N%+
0.002である。B添加量を以上のように決めた理由
を実験結果で説明する。
【0020】C=約0.020%、Si=約0.01
%、Mn=約0.20%、P=約0.015%、S=約
0.010%、Al=約0.020%を含み、N=約
0.0025%含み、B量を変化させた鋼を鋳造し、仕
上温度を880℃、巻取温度を600℃で直送圧延を行
った。比較として1250℃加熱の炉材も同様に圧延し
た。その後、調圧率1.0%で調質圧延を行い、板厚
1.5mmの熱延板を製造した。得られた熱延板よりJ
IS5号引張試験片を切り出し、引張試験を行った。図
2はB量の変化に伴う直送圧延材と加熱炉材のYP(降
伏点)の変化を示したものである。直送圧延材のYPは
B添加が増加するに従い加熱炉材に近づき、Bを0.0
016%添加(N=0.0025%に対してB=11/
14×N−0.0004となる点)したところで直送圧
延と加熱炉材の差はほぼ無くなり、さらにBを添加して
もその差は維持される。
【0021】一方、Bを0.004%(N=0.002
5%に対してB=11/14×N%+0.002となる
点)を超えて添加すると、直送圧延材と加熱炉材のYP
が急上昇して(即ち、固溶Bによる硬質化が起こり)、
本発明の軟質化の効果が得られない。従って、B添加量
は、11/14×N%−0.0004≦B≦11/14
×N%+0.002である。なお、粗圧延を1000℃
以下で終了し1050℃以上まで粗バー加熱を行った場
合は、BN析出前にMnSが完全に析出して、B添加効
果が促進され、Bを11/14×N%−0.001で計
算される値以上添加すれば直送圧延材と加熱炉材の材質
差は無くなることから、Bの下限は11/14×N%−
0.001以上である。
【0022】また、Cu、Ni、Cr、Sn、Ca、O
などを添加しても、本発明において意図している軟質化
を妨げないことから、通常の鋼と同じ思想で適量添加す
ることができる。Cu、Ni、Cr、Snの添加は耐食
性を向上させ、Caの添加は炭化物凝集を促進し、耐時
効性を向上させる。
【0023】Oは鋼中では酸化物の形で存在し、Mn
S、BNの析出核としてはたらき、これらの析出を促進
する。さらにスクラップを溶解原料として用いた場合に
混入するSb、Asについても本発明の効果に影響を与
えるものではない。
【0024】上記の成分組成範囲に調整することによ
り、加工性に優れた軟質熱延鋼板と、この軟質熱延鋼板
を直送圧延で製造する場合でも加熱炉材と同等の材質
で、低温巻取を可能とする方法を得ることが可能とな
る。このような特性を有する鋼板は、以下の製造方法に
より製造することができる。
【0025】(2)軟質熱延鋼板製造工程 本発明において、以下に示す各工程の温度は重要な意味
を持っており、このどれが一つでもかけた場合、本発明
の効果は低下する。
【0026】(2−1)態様1の製造条件 (製造方法)上記(1)の組成を有する鋼を鋳造後直ち
に圧延を行う直送圧延する際に、Ar3 点以上で仕上げ
圧延を終了し、650℃以下で巻取る。 a.仕上温度 本発明においては、仕上温度はAr3 点以上である。仕
上温度がAr3 点未満となると、r値を低下させる集合
組織が発達してしまうため、下限はAr3 点である。 b.巻取温度 酸洗性の観点から巻取温度の上限は650℃以下であ
る。ただし、450℃未満では炭化物が微細に析出し、
r値の著しい低下が起こることから、450℃以上が好
ましく、できれば550℃以上が望ましい。
【0027】(2−2)態様2の製造条件 上記(1)に記載の組成を有する鋼を鋳造後直ちに圧延
を行う直送圧延をする際に、1000℃以下で粗圧延を
終了後、1050℃以上に加熱して仕上圧延を行い、A
3 点以上で仕上げ圧延を終了し、650℃以下で巻取
る。
【0028】a.粗圧延終了温度、粗バー加熱温度 粗圧延を1000℃以下で終了すると、MnSの過飽和
度が増し、1050℃以上に粗バーを加熱することでM
nSを短時間に析出させ、BN析出前にMnSの析出を
完了させることができるため、本発明の効果が促進され
る。粗バー加熱温度が1050℃未満ではMnSの析出
が不十分であることから、粗バー加熱温度の下限は10
50℃である。粗バー加熱方法は特に限定するものでは
ないが、誘導加熱、ガス加熱、トンネル炉等を用いても
良い。
【0029】本発明の鋼は直送圧延を対象としている
が、炉加熱を行ってもなんら問題はない。また、粗圧延
後、粗バーを接合して仕上げ圧延を連続で行ってもなん
ら問題は生じない。さらに、薄スラブを用いて粗圧延を
省略しても本発明の効果は変わらない。この場合、粗バ
ー加熱はスラブ加熱に相当する。
【0030】b.仕上温度 態様1の製造条件と同様。 c.巻取温度 態様1の製造条件と同様。
【0031】なお、本発明の熱延板は熱延ままの黒皮材
のまま使用しても、酸洗して用いても効果は変わらな
い。調質圧延の条件についての制限はないが、2%を越
えるとELの低下が激しいことから、2%以下が望まし
い。また、本発明鋼の成分調整には、転炉と電気炉のど
ちらも使用可能である。さらに、本発明の鋼板に亜鉛め
っきやすずめっき、クロメート、リン酸亜鉛などの化成
処理を行っても効果にはなんら影響を及ぼさない。以下
に本発明の実施例を挙げ、本発明の効果を立証する。
【0032】
【実施例】(実施例1)表1に示す成分の鋼(No.3
〜8,11〜16,19〜21,23〜26:本発明
例、No.1,2,9,10,17,18,22,2
7:比較例)を鋳造後直ちに熱間圧延を開始し、熱間圧
延を行った。熱間圧延に際しては、Ar3 点以上の温度
で仕上げ圧延を行い、表2に示す巻取温度(CT)で巻
きとった(直送圧延材)。得られた熱延板を酸洗後、調
圧率0.8%で調質圧延を行い、板厚2.8mmの板を
製造した。また、同じチャージのスラブを室温まで冷却
後、1220℃加熱を行い、同条件で圧延した(加熱炉
材)。得られた熱延板の特性をJIS5号引張試験片に
よる引張試験で評価した。直送圧延材のTS(引張強
さ)、EL(伸び)および、直送圧延材と加熱炉材のE
Lの差を表2に示す。表1中の11/14N−0.00
04、11/14N+0.002の欄は、それぞれ本発
明のB量の下限と上限を示す。No.1〜No.9(本
発明例No.3〜8、比較例:No.1,2,9)はB
添加量を変化させたものであるが、比較例No.1,2
はB量が少なく、加熱炉材とのEL差が大きい。また、
比較例No.9はB量が多く、加熱炉材とのEL差はな
いが固溶Bによる硬質化が著しい。
【0033】比較例No.10も同様にB量が少なく加
熱炉材とのEL差が大きく、比較例No.17はB量が
多く、固溶Bによる硬質化が著しい。No.18〜22
(本発明例No.19〜21、比較例No.18,2
2)はN量を変化させたものであるが、比較例No.1
8はS量に対してN量が少なく、BNと複合しない微細
MnSが多量に残留するため、加熱炉材とのEL差が大
きい。比較例No.22はN量が多く、BNが多量に析
出しているため、ELが低い。
【0034】No.23〜27(本発明例No.23〜
26、比較例No.27)はS量を変化させた場合であ
るが、比較例No.27はS量が多くやはりELの低下
が著しい。
【0035】一方、本発明の成分範囲を満たす本発明例
No.3〜8,11〜16,19〜21,23〜26
は、いずれも加工性の良好な材質(直送圧延材のTS,
EL,炉材とのEL差)が得られている。このように、
本発明により直送圧延でも通常の加熱炉材と同等の材質
を得ることができ、低温巻取が可能となる。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】(実施例2)表3に示す成分の鋼(本発明
例No.1〜12)を鋳造後直ちに熱間圧延を開始し、
表4の条件で熱間圧延を行った。一部のもの(本発明例
No.5,9,12)を除き、熱間圧延に関しては、粗
圧延後、誘導加熱で粗バー加熱を行い、仕上温度をAr
3 点以上とした。引き続き調圧率0.8%で調質圧延を
行い、板厚1.2mmの板を製造した。また、同じチャ
ージのスラブを室温まで冷却後、1220℃加熱を行
い、同条件で圧延した(加熱炉材)。得られた熱延板の
特性をJIS5号引張試験片による引張試験で評価し
た。直送圧延材のTS(引張強さ)、EL(伸び)およ
び、直送圧延材と加熱炉材のELの差を表4に示す。表
3中の11/14N−0.0004、11/14N+
0.002の欄は、それぞれ本発明のB量の下限と上限
を示す。本発明例No.1〜No.5はB添加量を変化
させたものであるが、本発明例No.1〜4と本発明例
No.5を比較して、粗バー加熱で本発明の効果が促進
されることがわかる。本発明例No.6〜9はN量を変
化させたものであるが、本発明例No.6〜8と本発明
例No.9を比べることで、粗バー加熱で本発明の効果
が促進されることがわかる。本発明例No.10〜12
はS量を変化させたものであるが、ここでも粗バー加熱
の効果が確認できる。このように、本発明により直送圧
延でも通常の加熱炉材と同等の材質を得ることができ、
粗バー加熱で効果が増大することがわかる。
【0039】
【表3】
【0040】
【表4】
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
鋼組成及び直送圧延を含む製造条件を特定することによ
り、直送圧延で軟質熱延鋼板を製造する場合でも加熱炉
材と同等の材質で、低温巻取を可能とする方法、及びそ
の方法による加工性に優れた直送圧延による軟質熱延鋼
板を提供することができる。従って、本発明の製造方法
を用いることにより、家電製品等に適する熱延鋼板を直
送圧延で安価に製造することができるなど、産業上の利
用価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る熱延板のN含有量と
YP(降伏点)の関係を示す図。
【図2】本発明の実施の形態に係る直送圧延材と加熱炉
材のB含有量変化に伴うYP(降伏点)の変化を示す
図。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−217125(JP,A) 特開 平9−41041(JP,A) 特開 平7−242996(JP,A) 特開 平5−228505(JP,A) 特開 平4−56732(JP,A) 特開 平8−193244(JP,A) 特開 平10−195543(JP,A) 特許2840459(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C≦0.03%と、Si≦
    0.1%と、Mn≦0.5%と、P≦0.03%と、S
    ≦0.02%と、Sol.Al≦0.1%と、N:0.
    001〜0.006%とを含有し、かつN%≧S%/5
    を満たし、さらに、下記(1)式で定義される範囲のB
    を含有し、残部がFeおよび不可避不純物であることを
    特徴とする、加工性に優れた直送圧延による軟質熱延鋼
    板。 11/14×N%−0.0004≦B≦11/14×N%+0.002 …(1)
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の組成を有する鋼を鋳造
    後直ちに圧延を行う直送圧延する際に、Ar3 点以上で
    仕上げ圧延を終了する工程と、 仕上圧延された熱延鋼板を650℃以下で巻取る工程
    と、 を備えたことを特徴とする、加工性に優れた直送圧延に
    よる軟質熱延鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の組成を有する鋼を鋳造
    後直ちに圧延を行う直送圧延する際に、1000℃以下
    で粗圧延を終了後、1050℃以上に加熱して仕上圧延
    を行い、Ar3 点以上で仕上げ圧延を終了する工程と、 仕上圧延された熱延鋼板を650℃以下で巻取る工程
    と、 を備えたことを特徴とする、加工性に優れた直送圧延に
    よる軟質熱延鋼板の製造方法。
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