JP4765388B2 - 打抜き後の平坦度に優れる冷間圧延ままの薄鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)冷間圧延ままでのコイルの長手方向及び幅方向の材質を均一にする、とくに硬度差を小さくする。
(2)冷間圧延の母材となる熱延鋼板の長手方向及び幅方向の材質を均一にする、とくに、熱延鋼板の長手方向及び幅方向の硬度差を小さくする。これを適正な冷圧率で圧延し、均一な歪を付与した鋼板にすることにより、優れた打抜き後の平坦度が得られる。
(3)好ましくは冷間圧延前に焼鈍を行い、熱延板の残留応力低減および更なる材質均一化をはかる。
以上により極めて優れた打抜き後の平坦度が得られることになる。
[1]質量%で、C:0.05〜0.6%、Si:2.0%以下、Mn:0.2〜2.0%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Sol.Al:0.1%以下、N:0.01%以下を含有し、残部はFe及び不可避不純物からなる組成を有する鋼を仕上温度 (Ar3変態点−20℃)以上で熱間圧延した後、冷却速度120℃/秒超、冷却停止温度650℃以下、鋼板幅方向センター部と鋼板エッジ部との冷却停止温度差が30℃以下となるように冷却を行い、次いで、巻取温度600℃以下で巻取り、酸洗後、圧下率40%以上で冷間圧延するか、もしくは、焼鈍温度600℃以上Ac1変態点以下で焼鈍後に圧下率40%以上で冷間圧延することにより鋼板板面硬度Hvが170〜300であり、かつ、鋼板長手方向及び幅方向の各位置における板面硬度差の最大値ΔHvが20以下とすることを特徴とする打抜き後の平坦度に優れる冷間圧延ままの薄鋼板の製造方法。
まず、本発明における鋼の化学成分の限定理由について説明する。
Cは、自動車のトランスミッション部品としてのギアやプレート等に必要な強度を付与する。また、C量が低すぎるとAr3点越えでの熱延仕上圧延が困難となり組織を均一化することができない。よって、C量は少なくとも0.05%は必要である。しかし、0.6%を超えて添加すると、急速冷却による硬質化のために巻き取りが困難となる。従って、この発明においては、C含有量を0.05%以上0.6%以下の範囲に限定した。
Siは、焼入れ性を向上させるとともに固溶強化により素材強度を上昇させる元素であるため、0.005%以上含有することが好ましい。しかし、2.0%を超えて含有すると、初析フェライトが生成し易くなり、炭化物を実質的に含まないフェライト粒が多くなって、材質の均一化を阻害する。さらに炭化物を黒鉛化し、焼入れ性を阻害する傾向がある。従って、Si含有量は2.0%以下とする。
Mnは、Siと同様に焼入れ性を向上させるとともに固溶強化により素材強度を上昇させる元素である。また、SをMnSとして固定し、スラブの熱間割れを防止する重要な元素である。しかし、Mn含有量が0.2%未満では、これらの効果が小さくなるとともに、初析フェライトの生成を助長し、フェライト粒を粗大化させ、材質の均一化を阻害する。また、焼入性を大幅に低下させる。一方、2.0%を超える場合は、引張強度は得られるが、偏析帯であるマンガンバンドの生成が顕著となり、延性が劣化する.従って、Mn含有量は0.2%以上2.0%以下とする。好ましくは、マンガンバンド生成による延性劣化の観点から1.0%以下である。
Pは、粒界に偏析し、靭性を低下させるため、低減しなければならない元素である。しかし、Pの含有量が0.03%までは許容できるため、P含有量は0.03%以下とする。
Sは、MnとMnSを形成し伸びフランジ性を劣化させるため、低減しなければならない元素である。しかし、Sの含有量が0.03%までは許容できるため、S含有量は0.03%以下とする。
Alは、脱酸剤として用い、鋼の清浄度を向上させるため、製鋼段階で添加し、鋼中には通常Sol.Alで概ね0.005%以上含有される。一方、Sol.Al含有量が0.1%を超えて添加しても、清浄度を向上させるという効果が飽和しコスト増となる。また、過剰に添加するとAlNが多量に析出し焼入れ性を低下させる.従って、鋼中のSol.Al含有量は0.1%以下とする。好ましくは0.08%以下である。
Nは、過剰に添加すると延性の低下をもたらすため、添加する場合、0.01%以下とする。
なお、上記以外の残部はFeおよび不可避的不純物からなる。
本発明の薄鋼板の硬度の限定理由について説明する。
ギアやプレート等の自動車のトランスミッション部品に適用する場合には鋼板硬度はとくに重要であり、冷間圧延ままの鋼板の板面硬度Hvが170未満の場合には十分な耐磨耗性が得られず、一方、Hvが300を超えるような場合には、逆に相手材の損耗を増大させる。そのため、鋼板板面硬度Hvを、170以上300以下とする。より好ましくは、200以上270以下である。
熱延鋼板の長手方向及び幅方向位置による板面硬度差が大きい場合には、適正な冷圧率で、冷間圧延を実施しても、硬度差が解消できず冷間圧延後の硬度差も大きくなるため、残留応力に差異が生じ、打抜き部品の優れた平坦度が得られない。従って、熱延鋼板長手方向及び幅方向各位置における板面硬度差の最大値ΔHvを20以下とすることが望ましい。また、極めて優れた寸法精度を得るためには、最大硬度差ΔHvは15以下が好ましい。
なお、本発明でいう硬度Hvとは、ビッカース硬さである。
本発明の薄鋼板の製造条件の限定理由について説明する。
本発明鋼板は、本発明に規定する成分組成の鋼スラブを(A)熱間圧延−酸洗−冷間圧延−調質圧延、(B)熱間圧延−酸洗−球状化焼鈍−冷間圧延−調質圧延のいずれかの工程を経て製造される。
熱間圧延の仕上温度が(Ar3変態点-20℃)未満では、一部でフェライト変態が進行するため炭化物を含まないフェライト粒が増加し、組織の均一化を図ることができない。そこで、(Ar3変態点-20℃)以上の仕上温度で仕上圧延する。仕上温度が高すぎると組織の均一化が困難となるため950℃以下とすることが望ましい。
本発明では、変態後のフェライト粒の体積率を低減し、コイル長手方向及び幅方向の組織の均一化を図るため、圧延後に急冷(冷却)を行う。冷却方法が徐冷であると、オーステナイトの過冷度が小さく初析フェライトが生成する。冷却速度が120℃/秒以下の場合、初析フェライトの生成が顕著となり、組織の均一化が困難になる。従って、圧延後の冷却の冷却速度は120℃/秒超とする。
圧延後の冷却の冷却停止温度が高い場合、巻取りまでの冷却中にフェライトが生成するとともに、パーライトのラメラ間隔が粗大化する。そのため、焼鈍後に微細炭化物が得られなくなり、組織の均一化が困難になる。冷却停止温度が650℃より高い場合、炭化物を含まないフェライト粒が10%超となり、最終冷間圧延後の平坦度が劣化する。従って、圧延後の冷却の冷却停止温度を650℃以下とする。一方、450℃未満になると、等軸フェライト粒が得られず、組織の均一化が困難なことがあるので、冷却停止温度の下限は450℃以上とすることが望ましい。
ランナウト冷却中は、鋼板エッジ部の水乗りを防止し、エッジ部の過冷却を抑制することが好ましい。そして、幅方向の材質均一性を確保するために、鋼板幅方向センター部と鋼板エッジ部との冷却停止温度差が30℃以下とする。なお、エッジ部の水乗り防止は、エッジ部の水冷ノズルの調整あるいは遮蔽板により水量を調整する。
冷却後は鋼板を巻き取るが、巻取温度が高いほどパーライトのラメラ間隔が大きくなる。そのため、焼鈍後の炭化物が粗大化し、巻取温度が600℃を超えると最終冷間圧延後の平坦度が劣化する。従って、巻取温度を600℃以下とする。巻取温度が500℃未満の場合には、ランナウト上での冷却が大きく、熱延板の形状が劣化し幅方向で不均一な残留応力が発生し、打抜き後の寸法精度が劣化しやすいため、500℃以上とすることが望ましい。
熱延板を酸洗後、焼鈍を行うことにより冷間圧延後の打抜き部品の平坦度が更に向上する。炭化物を球状化するために焼鈍を行うが、焼鈍温度が600℃未満の場合、炭化物の球状化が不十分となり、組織が不均一になる。一方、焼鈍温度がAc1変態点を超える場合、一部がオーステナイト化し、冷却中に再度パーライトを生成するため、組織の均一化に問題が生じる。680℃を超えると軟質化しすぎるため冷間圧延率を高くせざるを得なくなり、逆に打抜き後の寸法精度は劣化する。また、この効果を得るには20時間以上の焼鈍が必要となる。従って、とくに優れた平坦度が求められる場合には、酸洗後に、600〜680℃の温度で20時間以上の焼鈍を行うことが望ましい。
熱延時の冷却速度、冷却停止温度を制御することにより、長手方向及び幅方向の組織均一性に優れた熱延鋼板の製造が達成できるが、これに40%以上の圧下率で均一な歪を加えることにより、平坦度に優れる冷間圧延ままの鋼板を得ることができる。冷間圧延時の圧延率が、70%を超えるような高い圧延率の場合、圧延負荷が高くなりすぎるため生産性を低下させる。このため、冷間圧延率は70%以下とすることが望ましい。このときの冷間圧延はタンデム圧延、リバース圧延のいずれでも良い。
平坦度は、硬度測定と同じ位置よりサンプルを採取し、図1に示す最大反り高さ(幅方向最大高さ)を測定し、評価した。これらの結果を表3に示す。
一方、比較例では、鋼板長手方向及び幅方向の硬度差ΔHvが20より大きく、そのため、反り高さが大きくなり、平坦度が劣っている。特に、製造条件を同一とした場合でも、Cが低いNo15では最終硬度のばらつきが多きくかつ反り高さが大きくなった。
Claims (1)
- 質量%で、C:0.05〜0.6%、Si:2.0%以下、Mn:0.2〜2.0%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Sol.Al:0.1%以下、N:0.01%以下を含有し、残部はFe及び不可避不純物からなる組成を有する鋼を仕上温度 (Ar3変態点−20℃)以上で熱間圧延した後、冷却速度120℃/秒超、冷却停止温度650℃以下、鋼板幅方向センター部と鋼板エッジ部との冷却停止温度差が30℃以下となるように冷却を行い、次いで、巻取温度600℃以下で巻取り、酸洗後、圧下率40%以上で冷間圧延するか、もしくは、焼鈍温度600℃以上Ac1変態点以下で焼鈍後に圧下率40%以上で冷間圧延することにより鋼板板面硬度Hvが170〜300であり、かつ、鋼板長手方向及び幅方向の各位置における板面硬度差の最大値ΔHvが20以下とすることを特徴とする打抜き後の平坦度に優れる冷間圧延ままの薄鋼板の製造方法。
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