JP4538898B2

JP4538898B2 - 熱延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP4538898B2
Application number: JP2000158750A
Authority: JP
Inventors: 規雄今井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2020-05-29
Also published as: JP2001335842A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、家電製品あるいは産業機器などの部材に使用される、延性およびコイル内の延性の均一性が良好である熱延鋼板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や家電製品などに使用される熱延鋼板には高い成形性が要求され、延性を代表とする加工性に優れた熱延鋼板の開発が行われてきた。
【０００３】
従来、Ａｌキルド鋼による加工用熱延鋼板の製造方法においては、熱延時に高温巻取りを行うことによる高延性化が図られてきた。
例えば、特開昭５８−１４４４１７号公報には、Ａｌ、Ｎの添加量を低く抑え、固溶Ａｌの低減とＡｌＮの析出量を低減して高温巻取りを行うことにより高延性の熱延鋼板を製造する方法が開示されている。
【０００４】
また、特開平１１−１８１５２６号公報には、コイル長手方向の材質を均一化させるため、コイル中央部に比して巻取り後の冷却速度の大きいコイル先端部および後端部の巻取温度をコイル中央部よりも高くすることにより、コイル先端部および後端部におけるＡｌＮの析出を促進させる熱延鋼板の製造方法が開示されている。
【０００５】
また、特開昭５８−２０７３３５号公報には、Ｎ量に応じた所定量のＢを添加してＮをＢＮとして固定することにより、巻取温度を低減できる熱延鋼板の製造方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示された方法には以下のような問題がある。
特開昭５８−１４４４１７号公報に開示された熱延鋼板の製造方法では、高温巻取りを行うため、コイル中央部に比して冷却速度が大きくなるコイルの先端部および後端部では、ＡｌＮの析出が不充分となり延性が低下する。このため、コイル内の機械特性の均一性に劣る。
【０００７】
また、特開平１１−１８１５２６号公報に開示された熱延鋼板の製造方法では、コイルの長手方向最先端部は、低温である巻取軸により急冷されるため、ＡｌＮの析出が不充分となり加工性が劣化する。また、コイル先端部と後端部では高温巻取りとなるため、コイル中央部に比してスケールの発生量が増加して酸洗性が劣化し、コイル先端と後端においてスケール残りが生じたり、コイル中央部において過酸洗が生じたりという問題が生じ得る。
【０００８】
また、特開昭５８−２０７３３５号公報に開示された熱延鋼板の製造方法について本発明者が検討を行ったところ、上記公報に開示された組成の鋼においては、Ｎの固定反応としてＢＮの析出とともにＡｌＮの析出が競合するため、ＢＮの析出挙動はＡｌＮの析出挙動に影響され、さらにＡｌＮの析出挙動はスラブ加熱温度に影響されるため、上記公報に開示されたように単にＮ量に応じた所定量のＢを添加したのでは、固溶Ｂが残存することによると推定されるフェライトの過度の粒成長が生じ、所期の特性を得ることが困難となる場合があることが判明した。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、熱延工程における高温巻取りに依存せずに、延性およびコイル内の延性の均一性に優れた熱延鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、熱延工程において低温巻取りを行ったＡｌキルド熱延鋼板の延性に及ぼす化学組成および熱延条件の影響について詳細に検討を行った。その結果、以下の知見を得た。
【００１１】
（イ）Ｂ添加による熱延鋼板の延性向上の作用は、ＮをＢで固定することにより、フェライトの硬質化を招くとともにフェライト粒成長を阻害する微細なＡｌＮの析出を抑制することによって発揮される。しかし、Ｎの固定反応としては、ＢＮの析出とともにＡｌＮの析出が競合するため、ＢＮの析出挙動はＡｌＮの析出挙動に影響され、さらにＡｌＮの析出挙動はスラブ加熱温度に影響される。このため、Ｂの添加量の上限は、Ａｌ量、Ｎ量およびスラブ加熱温度によって定まり、下記（１）式で規定されるＢmaxとなり、これを超える場合には固溶Ｂに起因すると推定されるフェライトの過度な粒成長が生じ、延性の劣化を招く。
【００１２】
【数３】

ここで、ＳＲＴはスラブ加熱温度（℃）であり、「％」は「質量％」を表す。以下、化学組成について「質量％」を単に「％」として表す。
【００１３】
Ｂ添加量を上記（１）式で定まるＢmax以下とすることにより、固溶Ｂにより弊害を抑制できる理由は定かではないが、Ａｌ量、Ｎ量およびスラブ加熱温度によってＡｌＮの析出量が変化し、これによりＢと結合するＮ量が変動し、該Ｎ量に対して過剰となったＢが固溶Ｂとなることによると考えられる。
【００１４】
（ロ）さらに、スラブ加熱温度を下記（２）式によって定まるＳＴ以下とすることによって、コイル内の延性の均一性が向上した。この理由は明らかではないが、スラブ加熱過程においてＡｌＮの一部が再溶解せずに残存することにより、熱延の冷却過程におけるＡｌＮの析出が促進され、これによりコイル内の熱延温度条件の変動に起因するコイル内におけるＡｌＮの析出量の変動が抑制されるためと考えられる。
【００１５】
【数４】

（ハ）さらに、粗圧延後の粗バーの長手方向および幅方向の表面温度差が１４０℃以下となるように加熱を行うことにより、仕上圧延温度のコイル内の温度偏差を小さくすることができ、コイル内の延性の均一性を一層向上させることができる。
【００１６】
本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は以下のとおりである。
（Ａ）質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２％、Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：０．０５〜２％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、sol.Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｎ：０．００１〜０．００７％、およびＢを含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成を有するスラブを加熱して熱間圧延する熱延鋼板の製造方法であって、前記Ｂの含有量を０．０００２％以上かつ下記（１）式で規定されるＢmax以下に調整するとともに前記熱間圧延における巻取温度を５５０℃以下とすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【００１７】
【数５】

ここで、ＳＲＴはスラブ加熱温度（℃）である。
【００１８】
（Ｂ）上記スラブ加熱温度（ＳＲＴ）を下記（２）式で規定されるＳＴ以下として上記Ｂの含有量の調整を行い、上記スラブを加熱した後、粗圧延を行い粗バーとなし、前記粗バーにＡｒ_３点以上で仕上圧延を行うことを特徴とする上記（Ａ）項に記載の熱延鋼板の製造方法。
【００１９】
【数６】

（Ｃ）前記粗バーの長手方向および幅方向の表面温度差が１４０℃以下となるように粗バーを加熱した後に、仕上圧延を行うことを特徴とする上記（Ｂ）項に記載の熱延鋼板の製造方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱延鋼板の製造方法における化学組成および製造条件について説明する。
【００２１】
（ａ）化学組成
Ｃ：０．０１〜０．２％
Ｃは、Ａｒ₃点を下げて仕上温度の確保を容易にする。しかしながら、その含有量が０．２％を超えると炭化物の増大により延性が低下し、さらに溶接性が劣化する。一方、０．０１％未満とするには製造コストが嵩む。したがって、Ｃの含有量を０．０１％以上０．２％以下とする。望ましくは、０．０５％以下である。
【００２２】
Ｓｉ：０．１％以下
Ｓｉは、脱酸材として添加される元素であるが、０．１％を超えて含有させてもその効果が飽和するため、その含有量を０．１％以下とする。
【００２３】
Ｍｎ：０．０５〜２％
Ｍｎは、鋼中に不純物として存在するＳをＭｎＳとすることにより、熱延中に生じる割れの発生を防止する。その効果を得るためには０．０５％以上添加する必要がある。しかし、過剰な添加は鋼の硬質化をもたらし、加工性を低下させるうえに、溶接性の劣化を招く。したがって、Ｍｎの含有量を０．０５％以上２％以下とする。望ましくは、０．５％以下とする。
【００２４】
Ｐ：０．０５％以下
Ｐは、固溶強化元素であり、強度を高め、加工性を劣化させる。このため、Ｐの含有量の上限を０．０５％とする。
【００２５】
Ｓ：０．０１５％以下
Ｓは、Ｍｎと結合して非金属介在物を形成し、加工性を劣化させる。そのため上限を０．０１５％とする。望ましくは、０．０１％以下とする。
【００２６】
sol.Ａｌ：０．００５〜０．１％
Ａｌは、脱酸材として添加されるが、その効果を得るためには０．００５％以上の添加が必要である。しかしながら、その含有量が０．１％を超えると、微細なＡｌＮの析出によってフェライトを硬質化するため、延性を劣化させ、またフェライトの粒成長を阻害して軟質化を阻害する。また、多量の添加は介在物を増加させ延性低下を招く。このため上限を０．１％とする。したがって、sol.Ａｌ含有量を０．００５％以上０．１％以下とする。
【００２７】
Ｎ：０．００１〜０．００７％
Ｎは、固溶状態では時効により延性を劣化させ、またＡｌＮとして微細析出してフェライトの強化やフェライトの細粒化を招いて延性を劣化させる。そのためＮ量は低い方が好ましく、その上限を０．００７％とする。一方、その含有量を０．００１％未満とするには製造コストが嵩む。したがって、Ｎ含有量を０．００１％以上０．００７％以下とする。
【００２８】
Ｂ：０．０００２％〜Ｂmax
Ｂは、Ｎと結合してＢＮを形成し、固溶Ｎを低減して巻取り後の放冷過程におけるＡｌＮの微細析出を抑制する。また、Ａｒ₃点を低下させ仕上温度の確保を容易にする。そのためには０．０００２％以上の添加が必要である。しかしながら、下記（１）式で規定されるＢmaxを超えて過剰に添加すると、固溶Ｂによってフェライト粒が過度に粗大化して、延性の劣化が生じる。したがって、その含有量を０．０００２％以上Ｂmax以下とする。
【００２９】
【数７】

ここで、ＳＲＴはスラブ加熱温度（℃）である。
望ましくは、Ｂ含有量を０．０００５％以上で、且つ、下記（３）式で規定されるＢ max'以下とする。
【００３０】
【数８】

ここで、ＳＲＴはスラブ加熱温度（℃）である。
【００３１】
ＢＮの観点からは、スラブ加熱温度を１２４０℃以下で、Ｎ：０．００４％以下、sol.Al：０．０１〜０．０４％、Ｂ：０．０００５％〜Ｂ max'とすることが好ましい。
【００３２】
（ｂ）製造方法
熱間圧延を行う際のスラブ加熱温度は、下記（２）式で規定されるＳＴ以下、例えば１２４０℃以下とすることが好ましい。これは、ＡｌＮの再溶解を抑制して、ＡｌＮ析出物の粗大化を促進するためである。スラブ加熱温度がＳＴを超えると、ＡｌＮの再溶解が生じ、熱間圧延の巻取り後の放冷過程において微細なＡlＮが多く析出するようになり、フェライトを硬質化して延性が劣化する。
【００３３】
【数９】

ここで、加熱炉に装入する鋼片は、鋳造後の高温の状態でも、また室温まで冷却した状態でもかまわない。
【００３４】
粗圧延後の粗バーは、粗バーの長手方向および幅方向の表面温度差が１４０℃以下となるように加熱を行い、その後仕上圧延を行うことが好ましい。上記表面温度差を１４０℃以下とすることにより、コイル内の仕上温度の偏差をより小さくすることができ、コイル内の延性をより一層均一化することが可能となるからである。さらに好ましくは、上記温度差を７０℃以下とする。
【００３５】
ここで、加熱手段としては誘導加熱、通電加熱、ガスバーナ加熱などが適用できる。好ましくは、誘導加熱である。
熱間圧延の仕上温度はＡｒ₃点以上とする。仕上温度がＡｒ₃点を下回ると、加工フェライトにより混粒組織となり延性が劣化する。仕上温度は高い方がフェライト粒径を粗大化して延性を向上させるので好ましい。
【００３６】
熱間圧延後には冷却して巻取りを行うが、巻取温度は６５０℃以下とする。これは、巻取り後の放冷過程における微細なＡｌＮの析出を抑制するためである。巻取温度が６５０℃を超えると、巻取り後の放冷過程において微細なＡｌＮが多く析出し、フェライトが硬質化して延性が劣化する。さらに、巻取り後の放冷過程におけるスケールの発生量が多くなり酸洗性が劣化する。したがって、巻取温度は６５０℃以下とする。好ましくは５５０℃以下である。
【００３７】
なお、巻取り後の熱延鋼板には、降伏伸びを抑制する目的から、スキンパス圧延を行ったり、レベラーを通板したりしてもよい。なお、スキンパス圧延は０．５％以上が好ましい。
【００３８】
また、本発明の熱延鋼板に、溶融亜鉛メッキ、合金化溶融亜鉛メッキ、電気メッキ等の表面処理を施すことにより、延性に優れた表面処理鋼板が得られる。
【００３９】
【実施例】
表１に示す組成の鋼を実験用真空溶解炉にて溶解し、インゴットを製造した。
【００４０】
【表１】

これらのインゴットを熱間鍛造して厚さ：２５ｍｍの実験用スラブとした。
【００４１】
次に、上記実験用スラブを電気炉で１時間加熱した後、表２および表３に示す条件にて、実験用熱間圧延機を用いて熱間圧延を行い厚さ：３．５ｍｍの熱延板を得た。
【００４２】
【表２】

このときの巻取りシミュレーションとして、熱間圧延後直ちに水スプレー冷却により鋼板を巻取温度まで冷却して、次にその温度に保持した電気炉に装入し、さらにその温度で３０分保持した後、２０℃／ｈｒで炉冷した。得られた熱延鋼板を両面研削して厚さ：２ｍｍとし、ＪＩＳ５号試験片を切り出し、引張試験を行った。表２および３に併せてその結果を示す。
【００４３】
【表３】

表２に示すように、Ｂ添加量が本発明の規定を充足する試番１〜３は、強度・延性バランス(ＴＳ×Ｅｌ)に優れており高い延性が得られた。一方、Ｂ添加量が本発明の規定を外れる鋼Ｄ〜Ｅを用いた試番４、５、および仕上温度または巻取温度が本発明の規定を外れる試番６、７は、強度・延性バランスが劣っており延性が低かった。
【００４４】
また、表３に示すように、スラブ加熱温度が上記（２）式で定まるＳＴ以下である試番８〜１０と上記ＳＴ超である試番１１〜１３とは、ともに強度・延性バランスに優れており高い延性が得られた。しかし、試番８〜１０は試番１１〜１３に比べ、熱延条件の変動による延性の変動がより小さくなった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の熱延鋼板の製造方法によれば、高温巻取りに依らずに延性を向上させることができるので、コイル内の機械特性の均一性に優れた熱延鋼板を得ることができる。
【００４６】
また、このようにして得られた熱延鋼板は、メンバー類などの自動車足廻り部品や家電製品などに好適であり、かかる効果を有する本発明の意義は極めて著しい。

Claims

質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２％、Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：０．０５〜２％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、sol.Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｎ：０．００１〜０．００７％、およびＢを含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成を有するスラブを加熱して熱間圧延する熱延鋼板の製造方法であって、前記Ｂの含有量を０．０００２％以上かつ下記（１）式で規定されるＢmax以下に調整するとともに前記熱間圧延における巻取温度を５５０℃以下とすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。

ここで、ＳＲＴはスラブ加熱温度（℃）である。
前記スラブ加熱温度（ＳＲＴ）を下記（２）式で規定されるＳＴ以下として前記Ｂの含有量の調整を行い、前記スラブを加熱した後、粗圧延を行い粗バーとなし、前記粗バーにＡｒ_３点以上で仕上圧延を行うことを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板の製造方法。
前記粗バーの長手方向および幅方向の表面温度差が１４０℃以下となるように粗バーを加熱した後に、仕上圧延を行うことを特徴とする請求項２に記載の熱延鋼板の製造方法。