JP3997659B2 - 機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工性に優れ、かつ機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱延鋼板および冷延鋼板は、自動車、産業機械等に広く使用されている。そして、それらの用途にはプレス加工で成形される部材が多いため、その部材の形状に応じて様々な加工性が要求される。
【０００３】
しかしながら、近年の自動車、産業機械等のメーカーからの合理化の要求が厳しく、特に同メーカーでの製品の製造時での歩留まりのさらなる向上が求められている。このような背景から、材質面では特に均一性の高いことが重要となっている。
【０００４】
このような観点から、熱延連続化のプロセスを用いて、圧延鋼板の先端部および後端部での材質の向上を図るとともに、コイル内の材質のばらつきの解消を図る技術が提案されている（特開平９−２４１７４２号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この技術において得られている材質特性（コイル幅中央での測定値）は、３０Ｋ級〜７０Ｋ級の鋼板での引張強度（ＴＳ）の変動幅でみて４．５〜６．３％と必ずしもユーザー側で満足のいくものではなかった。さらに、この技術ではコイルの幅方向については考慮されておらず、実際にこの技術を用いた場合にはコイルの幅方向の均一性に劣るといった問題が生じる。
【０００６】
このように、コイルの幅方向で組織がばらつくと、特に寸法精度の厳しいプレス加工品においては、プレス加工時にコイル内の製品採取位置により、スプリングバックの違いに起因してプレス加工後における加工部品の寸法精度に問題が生じるため、製品の歩留まりが低くなるといった問題が生じる。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、寸法精度の厳しいプレス加工用途にも適合し得る、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した課題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、自動車、産業機械等のメーカーでの使用条件からみて、コイルからの製品採取を高歩留まりで行なうことができる、機械的性質が均一な薄鋼板を得るためには、組成を適正なものとした鋼の連続鋳造スラブを再加熱後または直接熱間圧延するに際して、
（１）コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とし、かつ、該仕上げ圧延温度範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％ではＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内に制御すること
（２）続いて、ランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、その後の巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とすること
が必要であることを見出した。
【０００９】
また、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とするためには、仕上げ圧延において、コイル内の圧延速度差を４００ｍｐｍ以下とし、かつ前記鋼帯の全体の再加熱温度を加熱装置の前後に設置された温度計により検出することにより調整することが有効であること、および、再加熱の前工程、または後工程、または前後工程で鋼帯の幅方向エッジを鋼帯の温度を基準として１００℃以下で加熱することが、機械的性質の均一性をより高める観点から好ましいことを見出した。
【００１０】
一方、機械的性質が均一な冷延鋼板を得るためには、上記のようにして得られた熱延鋼板を素材として用いて、冷間圧延と再結晶焼鈍を施すことが必要であることを見出した。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、以下の（１）〜（６）を提供するものである。
（１） 重量％にて、Ｃ：１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下を含有する鋼を連続鋳造した後、得られた鋼スラブを再加熱後または直接熱間圧延するに際して、粗圧延を施し、その後に該鋼帯の全体を再加熱し、仕上げ圧延を行う際に、コイル内の圧延速度差を４００ｍＰｍ以下とし、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とし、さらに該仕上げ圧延温度範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％ではＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内に制御し、引き続きランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、その後の巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とすることを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
【００１２】
（２） 重量％にて、Ｃ：１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下を含有する鋼を連続鋳造した後、得られた鋼スラブを再加熱後または直接熱間圧延するに際して、粗圧延を施し、その後に該鋼帯の全体を再加熱し、仕上げ圧延を行う際に、コイル内の圧延速度差を４００ｍＰｍ以下とし、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とし、さらに該仕上げ圧延温度範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％ではＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内に制御し、引き続きランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、引き続き行われる巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とし、その後、冷間圧延および再結晶焼鈍することを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
【００１３】
（３） 上記（１）、（２）において、仕上げ圧延の際におけるコイル内の圧延速度差を４００ｍｐｍ以下とし、かつ前記再加熱に用いられる加熱装置の前後に設置された温度計により前記再加熱温度を検出してその加熱温度を調整することにより、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とすることを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
【００１４】
（４） 上記（１）〜（３）において、前記再加熱の前工程、または後工程、または前後工程で鋼帯の幅方向エッジを鋼帯の温度を基準として１００℃以下で加熱することを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
【００１５】
（５） 上記（１）〜（４）において、さらにＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒのうち１種または２種以上を０．０１〜０．２％含有することを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
【００１６】
（６） 上記（１）〜（５）において、さらにＢ：０．０００１〜０．０１０％を含有することを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】
上述したように、コイルからの製品採取を高歩留まりで行なうためには、まず、鋼中の成分を最適化することが必要である。
【００１８】
このために本発明では、鋼の基本組成を、重量％にて、Ｃ：１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下としている。
以下、これらの限定理由について説明する。
【００１９】
Ｃ：１％以下
Ｃは鋼板の加工性に悪影響を及ぼす元素であるため、その含有量は少ない方が好ましい。Ｃ量が１％を超えると、加工性の劣化が著しくなることから、その含有量を１％以下とした。加工性の向上のためのより好ましい範囲は０．２％であり、加工性をさらに高いレベルとする観点からは０．０５％以下であることが一層好ましい。
【００２０】
Ｓｉ：２．５％以下
Ｓｉは鋼板を固溶強化する作用を有するが、加工性に悪影響を及ぼす元素であるため少ないほうが好ましい。Ｓｉ量が２．５％を超えると、加工性の劣化が著しくなることから、その含有量を２．５％以下とした。加工性の向上のためのより好ましい範囲は０．５％以下である。加工性をさらに高いレベルとする観点からは０．１％以下であることが一層好ましい。
【００２１】
Ｍｎ：３．０％以下
Ｍｎは鋼板の靭性を改善し、鋼板を固溶強化する作用を有するが、加工性に悪影響を及ぼす元素である。Ｍｎ量が３．０％を超えると、強度が上昇し、加工性の劣化が著しくなることから、その含有量を３．０％以下とした。加工性の向上のためのより好ましい範囲は２．０％以下である。加工性をさらに高いレベルとする観点からは０．５％以下であることが一層好ましい。
【００２２】
上記成分に加えて、Ｐ、Ｓ、Ｎを以下のように規定することが好ましい。
Ｐ：０．２％以下
Ｐは鋼板を固溶強化する作用を有するが、その含有量が０．２％を超えると粒界偏析による粒界脆化が生じやすくなる。したがって、Ｐの含有量は０．２％以下が好ましい。加工性の向上のためのより好ましい範囲は０．１％である。加工性をさらに高いレベルとする観点からは０．０２％以下であることが一層好ましい。
【００２３】
Ｓ：０．０５％以下
Ｓは０．０５％を超えると硫化物の析出量が多くなり、加工性が劣化する。したがって、Ｓの含有量は０．０５％以下が好ましい。加工性の向上のためのより好ましい範囲は０．０２％以下である。加工性をさらに高いレベルとする観点からは０．００５％以下であることが一層好ましい。
【００２４】
Ｎ：０．０２％以下
Ｎはその含有量が少ないほど後述する炭窒化物形成元素の添加量が少なくなり経済的である。Ｎ量が０．０２％を超えると炭窒化物形成元素を添加してＮを固定しても鋼板の加工性の低下が避けられない。よって、Ｎ含有量は０．０２％以下が好ましい。加工性の向上のためのより好ましい範囲は０．００５％以下である。
【００２５】
なお、素材鋼としては、上記した成分に加えて、さらにＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒのうち１種または２種以上を０．０１〜０．４％含有してもよい。これらの成分は炭窒化物や硫化物を形成し、鋼中のＣ、Ｎ、Ｓを減少させ、Ｃ量が０．０１％未満の鋼において、加工性をより優れたものとすることができるので、必要に応じて単独または複合で添加することが好ましい。また、Ｃ量が０．０１％超の鋼では、上記した炭窒化物により効率的に強度を上昇させることができ、結果として、性能の優れた高張力材を製造し得る。しかし、これらの合計含有量が０．０１％未満では所望の効果が得られず、一方、０．４％を超えると強度が上昇しすぎて加工性が劣化するため、０．０１〜０．４％の範囲とした。
【００２６】
さらには、本発明においては、ＩＦ鋼の耐縦割れ性やほうろう材における耐爪とび性の向上を目的として、Ｂを０．０００１〜０．０１％の範囲で添加してもよい。Ｂ量が０．０００１％未満では耐縦割れ性や耐爪とび性向上の効果が得られず、一方、０．０１％を超えると、その効果が飽和する。よって、Ｂ量の範囲を０．０００１〜０．０１％とした。
【００２７】
次に、本発明の製造条件について説明する。
自動車および産業機械等のメーカーでの使用条件からみて、コイルからの製品採取を高歩留まりで行うためには、上述のように鋼組成を適切に制御した上で、その鋼を連続鋳造した後、得られた鋼スラブを再加熱後または直接熱間圧延するに際して、（１）コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とし、かつ、該仕上げ圧延温度範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％ではＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内に制御すること、（２）続いて、ランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、その後の巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とすることが必要であり、そのために本発明では、鋼スラブを再加熱後または直接熱間圧延するに際して、粗圧延を施し、その後に該鋼帯の全体を再加熱し、仕上げ圧延を行う際に、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とし、さらに該仕上げ圧延温度範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％の場合にはＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内にし、引き続きランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、その後の巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とする。
以下、製造条件の限定理由について説明する。
【００２８】
(a)コイル内の仕上げ圧延温度差：５０℃以下
(b)仕上げ圧延温度範囲：
Ｃ≦０．８０％の場合 Ａｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃
Ｃ＞０．８０％の場合 Ａｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃
コイル内の仕上げ圧延温度差（仕上げ圧延の最終スタンドでの温度差）を５０℃以下とし、かつ仕上げ圧延温度を範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％の場合にはＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内にすることにより、コイル内の組織を均一にすることができ、本発明で意図する均一な機械的性質を得ることができる。
【００２９】
上記仕上げ圧延温度差および仕上げ圧延温度範囲は、仕上げ圧延の際におけるコイル内の圧延速度差を４００ｍｐｍ以下とし、かつ再加熱に用いられる加熱装置の前後に設置された温度計により再加熱温度を検出してその加熱温度を調整することにより達成することができる。また、このように仕上げ圧延の際におけるコイル内の圧延速度差を４００ｍｐｍ以下とすることにより、ランナウト冷却における冷却速度、巻き取り温度のコイル内の温度差を本発明で規定する範囲とすることができる。
【００３０】
(c)ランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動：３０℃／sec以下
(d)巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差：５０℃以内
このように、粗圧延後の鋼帯全体の再加熱を最適に行う前提で、ランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とすることにより、コイル内での変態を一様にすることができ、本発明で意図する均一な機械的性質を得ることができる。
【００３１】
本発明においては、粗圧延後の鋼帯の全体加熱の前工程、または後工程、または前後工程で、鋼帯の幅方向エッジを、鋼帯の温度を基準として１００℃以下で加熱することが好ましい。これにより、より好ましい、より均一な機械的性質を得ることができる。具体的には、このように鋼帯の幅方向エッジを加熱することにより、鋼帯の幅方向の機械的性質をより均一にすることができる。
【００３２】
なお、本発明で特徴とする粗圧延バーの加熱はコイルＢＯＸ等を用いた連続熱延プロセスに対しても効果的に使用することができる。この際、粗圧延バーの加熱は、上記以外に、コイルＢＯＸの前後や、粗圧延機の間または後に行ってもよい。また、コイルＢＯＸの後で、溶接機の前後で粗圧延バーの加熱を行っても、本発明の効果は十分に発揮される。
【００３３】
本発明における冷延鋼板を得る方法としては、上記方法によって得られた熱延鋼板を素材として、冷間圧延と再結晶焼鈍を施すことにより得られる。
冷間圧延は鋼板を所定の板厚にするとともに、圧延集合組織を発達させて、その後の再結晶焼鈍工程において加工性の向上に好ましい集合組織を発達させるために施される。冷間圧延の条件は特に限定されるものではないが、上記目的のためには、５０％以上の圧下率で最終板厚に加工することが好ましい。
【００３４】
再結晶焼鈍は通常採用される条件で行えばよい。具体的には５５０〜９００℃の温度範囲で焼鈍を行なってフェライトを再結晶させる。５５０℃未満の温度では、長時間の箱焼鈍でも再結晶が十分に生じない。一方、９００℃を超える温度ではオーステナイト化が進行して加工性が劣化する。
再結晶焼鈍を行なう方法としては、連続焼鈍、箱焼鈍、または溶融亜鉛めっき処理に先行する連続熱処理のいずれでもよい。
【００３５】
以上のような鋼組成および製造条件を採用することにより、連続鋳造スラブを再加熱後または直接熱間圧延して熱延鋼板を得る場合でも、このような熱延鋼板を素材として冷延鋼板を得る場合でも、機械的性質が均一な薄鋼板を得ることができる。
【００３６】
上述した組成の素材鋼は、例えば転炉、電気炉等により溶製される。鋼片の製造は造塊-分塊圧延法または連続鋳造法、薄スラブ鋳造法、ストリップ鋳造法のいずれでも構わない。なお、本発明においては、連続鋳造または造塊、分塊圧延により得られたスラブ加熱する製造方法においては、スラブを室温以上の温度まで冷却した後、熱延加熱炉に装入する。その場合、熱延加熱炉への装入温度はＡｒ３点以下であることが組織を制御する上で好ましい。
【００３７】
なお、本発明においては、粗圧延鋼帯を加熱する前工程、もしくは後工程でレベラー等の矯正装置によって形状矯正を行うことが好ましい。矯正を粗圧延鋼帯を加熱する前工程で行なう場合、粗圧延鋼帯の形状が良くなることにより粗圧延鋼帯の加熱時の均一性が良くなり、粗圧延鋼帯内の組織の均一性が高くなり、さらには仕上げ圧延機に挿入される粗圧延鋼帯の形状が良いため、仕上げ圧延における塑性変形時の均一性が高くなり、結果として得られる鋼板の組織も均一になる。また、矯正を粗圧延鋼帯を加熱する後工程で行う場合、少なくとも仕上げ圧延機に挿入される粗圧延鋼帯の形状が良いため、仕上げ圧延における塑性変形時の均一性が高くなり、結果として組織が均一となる。
【００３８】
なお、本発明は、連続鋳造されたスラブを直送または再加熱する方法も含まれる。特に、スラブを室温まで冷却せずに再加熱する方法は、省エネルギーの観点からより好ましい。
【００３９】
本発明方法によって得られた冷延鋼板は、適宣、表面処理（溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、電気めっき、有機被覆コーテングなど）やプレス加工を施した後、例えば、自動車、家電製品、鋼構造物などに使用されるが、特にこれらの用途において要求される高加工性と強度を有するものである。
【００４０】
【実施例】
次に、本発明による具体的な実施例について、比較例と比較しながら以下に説明する。
表１に示す化学組成を有する鋼（材料Ｎｏ．１〜７）を、表２に示す条件で熱間圧延し、冷却して巻取り処理を行なった。材料Ｎｏ．１〜７の各材は、粗バー鋼帯の全体の再加熱の際の温度を加熱装置の前後に設置された温度計により検出することにより調整した材料である。また、材料Ｎｏ．４〜６の材料は、熱延板を酸洗後、冷間圧延と焼鈍とを行った。
【００４１】
機械的性質の評価としては、上記熱延板および冷延板のコイル長手方向のうち５箇所（非定常部に対応する先後端および定常部に該当する中央部分から均等に距離をおいた３箇所）、および前記５箇所より採取したサンプルより幅方向の中央部および端部から等間隔で５箇所より試験片を採取し、引張試験を行い、コイル長手方向およびコイル幅方向の破断強さ（ＴＳ）を求めた。結果を表３に示した。なお、コイル幅方向については、変動が最も大きいデータを表３に記載した。
【００４２】
表３から明らかなように、本発明に従って製造した鋼板においては、ＴＳの変動（表２中のΔ）が比較例に比べて小さく、明らかに機械的性質の均一性に優れていることが確認された。
【００４３】
なお、本発明例のＮｏ．５、６の各材は、エッジヒーターを使用した場合であり、コイル幅方向でのＴＳの変動がさらに小さくなっていることが確認された。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
【表３】
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工性に優れ、かつ機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらされる。本発明による鋼板は自動車用、産業機器用、家電用（テレビ用のフレーム材、シャドウマスク材およびインナーシールド材、各種容器材など）、ほうろう用等に供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工性に優れ、かつ機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱延鋼板および冷延鋼板は、自動車、産業機械等に広く使用されている。そして、それらの用途にはプレス加工で成形される部材が多いため、その部材の形状に応じて様々な加工性が要求される。
【０００３】
しかしながら、近年の自動車、産業機械等のメーカーからの合理化の要求が厳しく、特に同メーカーでの製品の製造時での歩留まりのさらなる向上が求められている。このような背景から、材質面では特に均一性の高いことが重要となっている。
【０００４】
このような観点から、熱延連続化のプロセスを用いて、圧延鋼板の先端部および後端部での材質の向上を図るとともに、コイル内の材質のばらつきの解消を図る技術が提案されている（特開平９−２４１７４２号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この技術において得られている材質特性（コイル幅中央での測定値）は、３０Ｋ級〜７０Ｋ級の鋼板での引張強度（ＴＳ）の変動幅でみて４．５〜６．３％と必ずしもユーザー側で満足のいくものではなかった。さらに、この技術ではコイルの幅方向については考慮されておらず、実際にこの技術を用いた場合にはコイルの幅方向の均一性に劣るといった問題が生じる。
【０００６】
このように、コイルの幅方向で組織がばらつくと、特に寸法精度の厳しいプレス加工品においては、プレス加工時にコイル内の製品採取位置により、スプリングバックの違いに起因してプレス加工後における加工部品の寸法精度に問題が生じるため、製品の歩留まりが低くなるといった問題が生じる。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、寸法精度の厳しいプレス加工用途にも適合し得る、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した課題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、自動車、産業機械等のメーカーでの使用条件からみて、コイルからの製品採取を高歩留まりで行なうことができる、機械的性質が均一な薄鋼板を得るためには、組成を適正なものとした鋼の連続鋳造スラブを再加熱後または直接熱間圧延するに際して、
（１）コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とし、かつ、該仕上げ圧延温度範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％ではＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内に制御すること
（２）続いて、ランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、その後の巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とすること
が必要であることを見出した。
【０００９】
また、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とするためには、仕上げ圧延において、コイル内の圧延速度差を４００ｍｐｍ以下とし、かつ前記鋼帯の全体の再加熱温度を加熱装置の前後に設置された温度計により検出することにより調整することが有効であること、および、再加熱の前工程、または後工程、または前後工程で鋼帯の幅方向エッジを鋼帯の温度を基準として１００℃以下で加熱することが、機械的性質の均一性をより高める観点から好ましいことを見出した。
【００１０】
一方、機械的性質が均一な冷延鋼板を得るためには、上記のようにして得られた熱延鋼板を素材として用いて、冷間圧延と再結晶焼鈍を施すことが必要であることを見出した。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、以下の（１）〜（６）を提供するものである。
（１） 重量％にて、Ｃ：１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下を含有する鋼を連続鋳造した後、得られた鋼スラブを再加熱後または直接熱間圧延するに際して、粗圧延を施し、その後に該鋼帯の全体を再加熱し、仕上げ圧延を行う際に、コイル内の圧延速度差を４００ｍＰｍ以下とし、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とし、さらに該仕上げ圧延温度範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％ではＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内に制御し、引き続きランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、その後の巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とすることを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
【００１２】
（２） 重量％にて、Ｃ：１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下を含有する鋼を連続鋳造した後、得られた鋼スラブを再加熱後または直接熱間圧延するに際して、粗圧延を施し、その後に該鋼帯の全体を再加熱し、仕上げ圧延を行う際に、コイル内の圧延速度差を４００ｍＰｍ以下とし、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とし、さらに該仕上げ圧延温度範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％ではＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内に制御し、引き続きランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、引き続き行われる巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とし、その後、冷間圧延および再結晶焼鈍することを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
【００１３】
（３） 上記（１）、（２）において、仕上げ圧延の際におけるコイル内の圧延速度差を４００ｍｐｍ以下とし、かつ前記再加熱に用いられる加熱装置の前後に設置された温度計により前記再加熱温度を検出してその加熱温度を調整することにより、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とすることを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
【００１４】
（４） 上記（１）〜（３）において、前記再加熱の前工程、または後工程、または前後工程で鋼帯の幅方向エッジを鋼帯の温度を基準として１００℃以下で加熱することを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
【００１５】
（５） 上記（１）〜（４）において、さらにＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒのうち１種または２種以上を０．０１〜０．２％含有することを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
【００１６】
（６） 上記（１）〜（５）において、さらにＢ：０．０００１〜０．０１０％を含有することを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】
上述したように、コイルからの製品採取を高歩留まりで行なうためには、まず、鋼中の成分を最適化することが必要である。
【００１８】
このために本発明では、鋼の基本組成を、重量％にて、Ｃ：１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下としている。
以下、これらの限定理由について説明する。
【００１９】
Ｃ：１％以下
Ｃは鋼板の加工性に悪影響を及ぼす元素であるため、その含有量は少ない方が好ましい。Ｃ量が１％を超えると、加工性の劣化が著しくなることから、その含有量を１％以下とした。加工性の向上のためのより好ましい範囲は０．２％であり、加工性をさらに高いレベルとする観点からは０．０５％以下であることが一層好ましい。
【００２０】
Ｓｉ：２．５％以下
Ｓｉは鋼板を固溶強化する作用を有するが、加工性に悪影響を及ぼす元素であるため少ないほうが好ましい。Ｓｉ量が２．５％を超えると、加工性の劣化が著しくなることから、その含有量を２．５％以下とした。加工性の向上のためのより好ましい範囲は０．５％以下である。加工性をさらに高いレベルとする観点からは０．１％以下であることが一層好ましい。
【００２１】
Ｍｎ：３．０％以下
Ｍｎは鋼板の靭性を改善し、鋼板を固溶強化する作用を有するが、加工性に悪影響を及ぼす元素である。Ｍｎ量が３．０％を超えると、強度が上昇し、加工性の劣化が著しくなることから、その含有量を３．０％以下とした。加工性の向上のためのより好ましい範囲は２．０％以下である。加工性をさらに高いレベルとする観点からは０．５％以下であることが一層好ましい。
【００２２】
上記成分に加えて、Ｐ、Ｓ、Ｎを以下のように規定することが好ましい。
Ｐ：０．２％以下
Ｐは鋼板を固溶強化する作用を有するが、その含有量が０．２％を超えると粒界偏析による粒界脆化が生じやすくなる。したがって、Ｐの含有量は０．２％以下が好ましい。加工性の向上のためのより好ましい範囲は０．１％である。加工性をさらに高いレベルとする観点からは０．０２％以下であることが一層好ましい。
【００２３】
Ｓ：０．０５％以下
Ｓは０．０５％を超えると硫化物の析出量が多くなり、加工性が劣化する。したがって、Ｓの含有量は０．０５％以下が好ましい。加工性の向上のためのより好ましい範囲は０．０２％以下である。加工性をさらに高いレベルとする観点からは０．００５％以下であることが一層好ましい。
【００２４】
Ｎ：０．０２％以下
Ｎはその含有量が少ないほど後述する炭窒化物形成元素の添加量が少なくなり経済的である。Ｎ量が０．０２％を超えると炭窒化物形成元素を添加してＮを固定しても鋼板の加工性の低下が避けられない。よって、Ｎ含有量は０．０２％以下が好ましい。加工性の向上のためのより好ましい範囲は０．００５％以下である。
【００２５】
なお、素材鋼としては、上記した成分に加えて、さらにＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒのうち１種または２種以上を０．０１〜０．４％含有してもよい。これらの成分は炭窒化物や硫化物を形成し、鋼中のＣ、Ｎ、Ｓを減少させ、Ｃ量が０．０１％未満の鋼において、加工性をより優れたものとすることができるので、必要に応じて単独または複合で添加することが好ましい。また、Ｃ量が０．０１％超の鋼では、上記した炭窒化物により効率的に強度を上昇させることができ、結果として、性能の優れた高張力材を製造し得る。しかし、これらの合計含有量が０．０１％未満では所望の効果が得られず、一方、０．４％を超えると強度が上昇しすぎて加工性が劣化するため、０．０１〜０．４％の範囲とした。
【００２６】
さらには、本発明においては、ＩＦ鋼の耐縦割れ性やほうろう材における耐爪とび性の向上を目的として、Ｂを０．０００１〜０．０１％の範囲で添加してもよい。Ｂ量が０．０００１％未満では耐縦割れ性や耐爪とび性向上の効果が得られず、一方、０．０１％を超えると、その効果が飽和する。よって、Ｂ量の範囲を０．０００１〜０．０１％とした。
【００２７】
次に、本発明の製造条件について説明する。
自動車および産業機械等のメーカーでの使用条件からみて、コイルからの製品採取を高歩留まりで行うためには、上述のように鋼組成を適切に制御した上で、その鋼を連続鋳造した後、得られた鋼スラブを再加熱後または直接熱間圧延するに際して、（１）コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とし、かつ、該仕上げ圧延温度範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％ではＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内に制御すること、（２）続いて、ランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、その後の巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とすることが必要であり、そのために本発明では、鋼スラブを再加熱後または直接熱間圧延するに際して、粗圧延を施し、その後に該鋼帯の全体を再加熱し、仕上げ圧延を行う際に、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とし、さらに該仕上げ圧延温度範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％の場合にはＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内にし、引き続きランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、その後の巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とする。
以下、製造条件の限定理由について説明する。
【００２８】
(a)コイル内の仕上げ圧延温度差：５０℃以下
(b)仕上げ圧延温度範囲：
Ｃ≦０．８０％の場合 Ａｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃
Ｃ＞０．８０％の場合 Ａｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃
コイル内の仕上げ圧延温度差（仕上げ圧延の最終スタンドでの温度差）を５０℃以下とし、かつ仕上げ圧延温度を範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％の場合にはＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内にすることにより、コイル内の組織を均一にすることができ、本発明で意図する均一な機械的性質を得ることができる。
【００２９】
上記仕上げ圧延温度差および仕上げ圧延温度範囲は、仕上げ圧延の際におけるコイル内の圧延速度差を４００ｍｐｍ以下とし、かつ再加熱に用いられる加熱装置の前後に設置された温度計により再加熱温度を検出してその加熱温度を調整することにより達成することができる。また、このように仕上げ圧延の際におけるコイル内の圧延速度差を４００ｍｐｍ以下とすることにより、ランナウト冷却における冷却速度、巻き取り温度のコイル内の温度差を本発明で規定する範囲とすることができる。
【００３０】
(c)ランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動：３０℃／sec以下
(d)巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差：５０℃以内
このように、粗圧延後の鋼帯全体の再加熱を最適に行う前提で、ランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とすることにより、コイル内での変態を一様にすることができ、本発明で意図する均一な機械的性質を得ることができる。
【００３１】
本発明においては、粗圧延後の鋼帯の全体加熱の前工程、または後工程、または前後工程で、鋼帯の幅方向エッジを、鋼帯の温度を基準として１００℃以下で加熱することが好ましい。これにより、より好ましい、より均一な機械的性質を得ることができる。具体的には、このように鋼帯の幅方向エッジを加熱することにより、鋼帯の幅方向の機械的性質をより均一にすることができる。
【００３２】
なお、本発明で特徴とする粗圧延バーの加熱はコイルＢＯＸ等を用いた連続熱延プロセスに対しても効果的に使用することができる。この際、粗圧延バーの加熱は、上記以外に、コイルＢＯＸの前後や、粗圧延機の間または後に行ってもよい。また、コイルＢＯＸの後で、溶接機の前後で粗圧延バーの加熱を行っても、本発明の効果は十分に発揮される。
【００３３】
本発明における冷延鋼板を得る方法としては、上記方法によって得られた熱延鋼板を素材として、冷間圧延と再結晶焼鈍を施すことにより得られる。
冷間圧延は鋼板を所定の板厚にするとともに、圧延集合組織を発達させて、その後の再結晶焼鈍工程において加工性の向上に好ましい集合組織を発達させるために施される。冷間圧延の条件は特に限定されるものではないが、上記目的のためには、５０％以上の圧下率で最終板厚に加工することが好ましい。
【００３４】
再結晶焼鈍は通常採用される条件で行えばよい。具体的には５５０〜９００℃の温度範囲で焼鈍を行なってフェライトを再結晶させる。５５０℃未満の温度では、長時間の箱焼鈍でも再結晶が十分に生じない。一方、９００℃を超える温度ではオーステナイト化が進行して加工性が劣化する。
再結晶焼鈍を行なう方法としては、連続焼鈍、箱焼鈍、または溶融亜鉛めっき処理に先行する連続熱処理のいずれでもよい。
【００３５】
以上のような鋼組成および製造条件を採用することにより、連続鋳造スラブを再加熱後または直接熱間圧延して熱延鋼板を得る場合でも、このような熱延鋼板を素材として冷延鋼板を得る場合でも、機械的性質が均一な薄鋼板を得ることができる。
【００３６】
上述した組成の素材鋼は、例えば転炉、電気炉等により溶製される。鋼片の製造は造塊-分塊圧延法または連続鋳造法、薄スラブ鋳造法、ストリップ鋳造法のいずれでも構わない。なお、本発明においては、連続鋳造または造塊、分塊圧延により得られたスラブ加熱する製造方法においては、スラブを室温以上の温度まで冷却した後、熱延加熱炉に装入する。その場合、熱延加熱炉への装入温度はＡｒ３点以下であることが組織を制御する上で好ましい。
【００３７】
なお、本発明においては、粗圧延鋼帯を加熱する前工程、もしくは後工程でレベラー等の矯正装置によって形状矯正を行うことが好ましい。矯正を粗圧延鋼帯を加熱する前工程で行なう場合、粗圧延鋼帯の形状が良くなることにより粗圧延鋼帯の加熱時の均一性が良くなり、粗圧延鋼帯内の組織の均一性が高くなり、さらには仕上げ圧延機に挿入される粗圧延鋼帯の形状が良いため、仕上げ圧延における塑性変形時の均一性が高くなり、結果として得られる鋼板の組織も均一になる。また、矯正を粗圧延鋼帯を加熱する後工程で行う場合、少なくとも仕上げ圧延機に挿入される粗圧延鋼帯の形状が良いため、仕上げ圧延における塑性変形時の均一性が高くなり、結果として組織が均一となる。
【００３８】
なお、本発明は、連続鋳造されたスラブを直送または再加熱する方法も含まれる。特に、スラブを室温まで冷却せずに再加熱する方法は、省エネルギーの観点からより好ましい。
【００３９】
本発明方法によって得られた冷延鋼板は、適宣、表面処理（溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、電気めっき、有機被覆コーテングなど）やプレス加工を施した後、例えば、自動車、家電製品、鋼構造物などに使用されるが、特にこれらの用途において要求される高加工性と強度を有するものである。
【００４０】
【実施例】
次に、本発明による具体的な実施例について、比較例と比較しながら以下に説明する。
表１に示す化学組成を有する鋼（材料Ｎｏ．１〜７）を、表２に示す条件で熱間圧延し、冷却して巻取り処理を行なった。材料Ｎｏ．１〜７の各材は、粗バー鋼帯の全体の再加熱の際の温度を加熱装置の前後に設置された温度計により検出することにより調整した材料である。また、材料Ｎｏ．４〜６の材料は、熱延板を酸洗後、冷間圧延と焼鈍とを行った。
【００４１】
機械的性質の評価としては、上記熱延板および冷延板のコイル長手方向のうち５箇所（非定常部に対応する先後端および定常部に該当する中央部分から均等に距離をおいた３箇所）、および前記５箇所より採取したサンプルより幅方向の中央部および端部から等間隔で５箇所より試験片を採取し、引張試験を行い、コイル長手方向およびコイル幅方向の破断強さ（ＴＳ）を求めた。結果を表３に示した。なお、コイル幅方向については、変動が最も大きいデータを表３に記載した。
【００４２】
表３から明らかなように、本発明に従って製造した鋼板においては、ＴＳの変動（表２中のΔ）が比較例に比べて小さく、明らかに機械的性質の均一性に優れていることが確認された。
【００４３】
なお、本発明例のＮｏ．５、６の各材は、エッジヒーターを使用した場合であり、コイル幅方向でのＴＳの変動がさらに小さくなっていることが確認された。
【００４４】
【表１】
【表２】
【表３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工性に優れ、かつ機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらされる。本発明による鋼板は自動車用、産業機器用、家電用（テレビ用のフレーム材、シャドウマスク材およびインナーシールド材、各種容器材など）、ほうろう用等に供することができる。
Claims (6)
- 重量％にて、Ｃ：１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下を含有する鋼を連続鋳造した後、得られた鋼スラブを再加熱後または直接熱間圧延するに際して、粗圧延を施し、その後に該鋼帯の全体を再加熱し、仕上げ圧延を行う際に、コイル内の圧延速度差を４００ｍＰｍ以下とし、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とし、さらに該仕上げ圧延温度範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％ではＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内に制御し、引き続きランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、その後の巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とすることを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
- 重量％にて、Ｃ：１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下を含有する鋼を連続鋳造した後、得られた鋼スラブを再加熱後または直接熱間圧延するに際して、粗圧延を施し、その後に該鋼帯の全体を再加熱し、仕上げ圧延を行う際に、コイル内の圧延速度差を４００ｍＰｍ以下とし、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とし、さらに該仕上げ圧延温度範囲を圧延対象材の変態点に応じて、Ｃ≦０．８０％の場合にはＡｒ３−２０〜Ａｒ３＋５０℃、Ｃ＞０．８０％ではＡｒｃｍ−２０〜Ａｒｃｍ＋１００℃の範囲内に制御し、引き続きランナウト冷却における冷却速度のコイル内での変動を３０℃／sec以下とし、引き続き行われる巻き取りにおけるコイル内の巻き取り温度差を５０℃以内とし、その後、冷間圧延および再結晶焼鈍することを特徴とする、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
- 仕上げ圧延の際におけるコイル内の圧延速度差を４００ｍｐｍ以下とし、かつ前記再加熱に用いられる加熱装置の前後に設置された温度計により前記再加熱温度を検出してその加熱温度を調整することにより、コイル内の仕上げ圧延温度差を５０℃以下とすることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
- 前記再加熱の前工程、または後工程、または前後工程で鋼帯の幅方向エッジを鋼帯の温度を基準として１００℃以下で加熱することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
- さらにＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒのうち１種または２種以上を０．０１〜０．２％含有することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
- さらにＢ：０．０００１〜０．０１０％を含有することを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の、機械的性質が均一な薄鋼板の製造方法。
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