JP3464521B2 - 細粒熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
細粒熱延鋼板およびその製造方法Info
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Description
などの欠陥や、粗大粒起因による肌荒れを起こさない、
缶用材料の原材料となる細粒熱延鋼板およびその製造方
法に関するものである。
材料は、絞りとしごき加工が同時に行われ缶壁の強度を
高くする事ができる。近年、製造コスト低減を狙った新
しい製缶方法が開発された。これによる製缶は、絞りを
主体にした方法であるため、缶壁の強度保証として材料
強度を高める必要がある。しかし、硬質化したもので
は、製缶時に破胴と呼ばれる欠陥が生じ、また軟質化し
た材料では肌荒れが生じていずれの場合も缶用材料とし
ては適用が難しい。
0.03%C程度の低炭素鋼板で問題なく成形が可能で
あるが、同じ材料を用いて絞り加工主体の新しい製缶法
で製缶すると、肌荒れが生じてしまい、そのままの適用
はできなかった。そのため、新製缶法で問題の生じない
原材料の製造が必要となった。この工程を図1に示す
が、製缶前の鋼板厚が0.2mm以下と薄いために、原
材料となる熱延鋼板の板厚も2.0mm以下の薄鋼板で
ある。材料は、缶の用途に応じて焼鈍材を製缶する場合
と、その後2次冷延を施した後製缶する場合に作り分け
る。
件を変更せずに細粒鋼を製造するためには熱延鋼板の結
晶粒径を細粒にする必要がある。この方法として、たと
えば、特開昭59−229413号公報では連続熱間圧
延終段の大圧下、熱延直後2秒以内に20℃/Sの高冷
速を施す方法が示されている。また、特開昭60−24
3226号公報では圧延直後0.5秒以内に高冷却能力
で冷却し細粒鋼を製造する方法を提示している。しか
し、これらの方法では、熱延鋼板の平均結晶粒径は細粒
化できるが、冷延−焼鈍後の表層部の結晶粒径をさらに
細粒にする事はできない。この極表層の結晶粒径は、肌
荒れに敏感なため圧延直後急冷法によって肌荒れを回避
する事はできなかった。
術の現状にかんがみ、上記したような破胴欠陥や肌荒れ
を防止する細粒熱延鋼板およびその製造法を提供するこ
とを目的とする。
に本発明は、重量%として、C :0.02〜0.10
%、 Mn:0.10〜0.60%、Si:0.03
%以下、 P :0.03%以下、S :0.
03%以下、 Al:0.01〜0.1%、N
:40ppm以下を満たし、かつ、表層から板厚中心
までのフェライトの平均結晶粒径が12μm以下、表層
から表層100μmまでのフェライトの平均結晶粒径が
8μm以下であることを特徴とする板厚2.0mm以下
の細粒熱延鋼板であり、その製造方法は、熱間圧延工程
において、連続仕上げ圧延開始温度が950〜1050
℃とし、最終仕上げ温度をAr3 変態点以上に保ちなが
ら、連続仕上げ圧延の最終前スタンドと最終スタンドの
間、及び最終圧延終了直後から30℃/S以上で冷却を
行い、500℃〜670℃で巻き取ることを特徴とす
る。
明者らは、缶用材料て問題となる破胴欠陥および肌荒れ
の原因を詳細に調査した結果、図2、図3に示すよう
に、破胴についてはC量が、肌荒れについては結晶粒径
が大きな影響を及ぼしている事を突き止めた。しかし、
破胴欠陥を回避して低炭素にすると、粒成長しやすくな
り結晶粒径が粗大化し、この材料を製缶すると肌荒れを
おこし問題を生じさせていたのである。
の平均結晶粒径を調べたところ、図3に示すように6μ
m以下に抑える必要がある事が判明した。次に、この製
缶前の材料の結晶粒径とその原材料になる2mm以下の
熱延鋼板の結晶粒径との間の関係を調べたところ、図4
に示すように直線関係であった。これより、目的とする
製缶材料にするためには、平均結晶粒径を12μm以下
にすれば良い事が判明した。
事はできず、さらに調査を進めた結果、熱延鋼板を冷延
−焼鈍した後に使われる缶用材料では、鋼板の極表層が
加工の歪を受け易く、また肌荒れに対しても感受性が高
いことが判明した。これを回避するためには、極表層で
はさらに細粒化する事が必要で、製缶前の冷延−焼鈍後
の材料で5μm、これに相当する熱延鋼板の、表層から
厚さ方向で100μmまでのフェライトの結晶粒径を8
μm以下にする必要がある事を確認した。
粒化を狙い、詳細な実験を重ねた。必要な結晶粒径を除
いた材質特性は、製缶の特性上、不可避的成分を除いて
C,Si,Mn,P,S,Al,N以外の特殊な添加元
素を含まず、破胴欠陥を起こさない事である。また、製
缶時の強度を確保するため、母材強度は35kgf/m
m2 以上を確保する必要がある。
囲は次のようになる。C量は、破胴欠陥に対して重要な
影響を及ぼしている。図2に示すようにC量が0.1%
を超えると破胴欠陥が増加する。この起因はまだ詳細は
明らかではないが、極薄い材料で硬質化し、さらにパー
ライト相が増加するところへ製缶時の過酷な絞り加工が
加わるため破胴し易くなると考えられる。このため、上
限は0.1%までとした。また、下限を0.02%とし
たのは、これ以下ではフェライト単相となり、結晶粒が
粗大化し易くまた第2相による強化が期待できないため
である。
が0.6%以上では硬質化しすぎるとともに加工性も劣
化させてしまう。また0.1%以下の低Mnでは、35
kgf/mm2 の強度確保が難しくなるばかりでなく、
脱Mnのためのコストも増大するため、範囲を0.1〜
0.6%に規制した。Siは、介在物の起因となる元素
である。介在物は、製缶過程でフランジクラックなどの
欠陥を発生させる根元であり、極力低下させる必要があ
る。このため0.03%を上限とした。
元素であり、少なくとも0.01%以上になる程度まで
添加しないと、十分に脱酸する事はできない。また、
0.1%以上になると、AlN析出量が増加し、硬質化
の起因になるため、これ以上は添加すべきでない。。
S,Pは多すぎると加工性を劣化させるため、上限を
0.03%とした。Nについても多すぎるとAlN析出
を促し、加工性劣化の起因となるとともに、割れや脆化
の原因となるため上限を40ppmに規制した。
から板厚中心までのフェライトの平均結晶粒径が12μ
m以下、表層から表層100μmまでのフェライトの平
均結晶粒径が8μm以下である鋼板の製造方法を詳細に
述べる。熱延鋼板のフェライト結晶粒を細粒にする方法
として、 添加元素や析出物を利用する方法、 加熱温度、圧延温度、圧下率を規制する方法、 冷却速度、圧延後冷却までの開始時間を制御する方法 が考えられる。新製缶法では、絞り成形が主体であるた
めイヤリングの発生は抑える必要がある。このため、異
方性が大きくなるの方法は使えない。また、の方
法では、整備能力上の制約があるが、その範囲内の効率
よい組み合わせで平均結晶粒径の細粒化に加え、表層部
をさらに細粒にする方法を見いだす必要がある。
程の仕上げ圧延において、連続圧延の最終段前後での冷
却法によりこの課題を解決できる事を発見した。本発明
において、仕上げ圧延の開始温度は950〜1050℃
の範囲に規制している。仕上げ温度は低いほど、γ粒径
の成長を抑える事ができるが、板厚が薄くなると仕上げ
終了温度が低下しやすく、Ar3 変態点以下で圧延して
しまうおそれがある。変態点以下で圧延した材料は、異
方性が大きくなるとともに加工劣化の問題が発生するた
め開始温度は950〜1050℃に、仕上げ最終温度は
Ar3 変態点以上に、温度範囲を規制している。
圧延最終前スタンドと最終スタンドの間、及び最終圧延
終了後からの冷却を同時に30℃/S秒以上で行う必要
がある。この方法により、図5に示すように平均結晶粒
径とともに表層から表層100μmまでの結晶粒径をさ
らに細粒化する事ができる。このメカニズムは明らかで
はないが、最終段前の冷却ではγ粒の成長が抑制され、
最終段直後の冷却ではフェライト粒の粒成長の抑制とと
もに、γ/αの変態ゾーンを急冷する事によるフェライ
ト核生成の増加に起因する事が考えられる。とくに極表
層は、最終段圧下の歪の影響と、冷却速度の影響を同時
に受けるために、極細粒になると考えられる。冷却速度
については、30℃/S以下では、細粒効果が薄れるた
め、この冷却速度を下限とした。
00℃以下では、ベーナイト等の硬質第2相が生成する
ため、また670℃以上では、細粒化したフェライトが
粒成長を起こしてしまうため500〜670℃の範囲に
規制した。
る。鋼板の成分の効果を明らかにするために、表1に示
すA〜Jの鋼材を仕上げ開始温度を1000℃、仕上げ
温度を860℃、最終圧延前の冷却速度を40℃/S、
最終圧延直後の冷却速度を60℃/S、巻取り温度を6
00℃に固定し、最終板厚を1.8mmとして熱間圧延
テストを行った。圧延後酸洗し、一部サンプルを採取し
て熱延鋼板のフェライト結晶粒径を測定した。本体コイ
ルは、冷延(85%)−焼鈍(710℃)−2次冷延
(30%)を行って0.18mmの鋼板にした後、製缶
を行い欠陥の発生及び缶表面の肌荒れ状況を調べた。
本発明範囲の鋼材は、熱延鋼板の表層100μmまでの
フェライト結晶粒径が8μm以下、表層100μmから
板厚中心までの結晶粒径が12μm以下であり、製缶時
のトラブルは発生しなかった。また、比較例のE材,F
材は、C量およびMn量が低かったため、結晶粒径が十
分小さくならなかったために肌荒れを起こしてしまっ
た。G,H,I,J材は、結晶粒径は細粒化したため肌
荒れの問題はなかったものの、G材はSi量が多くま
た、脱酸元素のAlが少なかったために介在物が多発
し、H材はAl,N量が多すぎたためにAlNによる硬
化がおこり、またI材はC量が多いために破胴をおこ
し、またJ材はMnを多量添加したために硬化してしま
い、いずれも製缶時に欠陥を生じてしまった。
に、表1で良好であったA材,C材を用いて熱延条件を
変化させた試験を実施した。この結果を表2に示す。こ
の場合も、圧延終了後酸洗し、一部サンプルを採取し
て、熱延鋼板のフェライト結晶粒径を測定した。本体コ
イルは、冷延(85%)−焼鈍(710℃)−2次冷延
(30%)を行って0.18mmの鋼板にした後、製缶
を行い欠陥の発生及び缶表面の肌荒れ状況を調べた。
0,11材はいずれも目標の粒径まで細粒化しており製
缶時の問題は発生しなかった。しかし、5,7,13材
は変態点以下の圧延になったため表層が粗大化し、肌荒
れ発生とともにネッキングなどの欠陥を発生させた。ま
た、6材は、圧延直後急冷のみの使用であり、中心部の
結晶粒径は細粒化したものの表層部がさらに細粒となら
ず、一部肌荒れが発生してしまった。また、8材は熱延
終了時には細粒であったものが巻取り温度が高すぎてフ
ェライトの粒成長を引き起こしてしまった。14材は、
最終圧延前後の冷却を行わなかった例であるが、細粒化
できなかったため、肌荒れを起こしてしまった。
条件、とくに最終段前後の圧延・冷却条件を規制する事
により、表層がとくに細かい細粒熱延鋼板を缶用素材と
して提供するものであり、新製缶ラインへの適用が可能
となるため、経済的効果が非常に高い。
図。
イト結晶粒径を示した図。
板のフェライト結晶粒径を示した図。
粒径を得るためのC量と冷却条件の影響を示した図。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%として、 C :0.02〜0.10%、 Mn:0.10〜0.60%、 Si:0.03%以下、 P :0.03%以下、 S :0.03%以下、 Al:0.01〜0.1%、 N :40ppm以下を満たし、表層から板厚中心まで
のフェライトの平均結晶粒径が12μm以下、表層から
表層100μmまでのフェライトの平均結晶粒径が8μ
m以下であることを特徴とする板厚2.0mm以下の細
粒熱延鋼板。 - 【請求項2】 熱間圧延工程において、連続仕上げ圧延
開始温度が950〜1050℃とし、最終仕上げ温度を
Ar3 変態点以上に保ちながら、連続仕上げ圧延の最終
前スタンドと最終スタンドの間、及び最終圧延終了直後
から30℃/S以上で冷却を行い、500℃〜670℃
で巻き取ることを特徴とする請求項1に記載の細粒熱延
鋼板の製造方法。
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JP05226294A JP3464521B2 (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | 細粒熱延鋼板およびその製造方法 |
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1994
- 1994-03-23 JP JP05226294A patent/JP3464521B2/ja not_active Expired - Fee Related
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