JP4818879B2 - 延性及び耐常温時効性に優れた冷延鋼鈑の製造方法 - Google Patents
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C:0.0010%未満、
Si:1.00%以下、
Mn:3.00%以下、
P:0.100%以下、
S:0.100%以下、
Al:1.000%以下、
N:0.0010%未満を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、
前記CとNの含有量の合計が0.0010%未満であることを特徴とする前記(1)に記載の延性及び耐常温時効性に優れた冷延鋼鈑の製造方法。
C:0.0500%以下、
Si:1.00%以下、
Mn:3.00%以下、
P:0.100%以下、
S:0.100%以下、
Al:1.000%以下、
N:0.0500%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、
更に、質量%で、
Nb:0.001〜0.150%、
Ti:0.001〜0.150%
の一方又は双方を含有し、
前記C、N、Ti及びNbの含有量が、
1/4Ti+1/8Nb≧C+N−0.0010
の関係を満たすことを特徴とする前記(1)に記載の延性及び耐常温時効性に優れた冷延鋼鈑の製造方法。
本発明の圧延機は、上下の少なくとも何れか一方のロールアセンブリーが、軸方向に3以上に分割された分割バックアップロールによってワークロールを支持する支持機構を有し、各分割バックアップロールに負荷される荷重を検出する独立した荷重検出装置と、各分割バックアップロールを個別に昇降させる独立した圧下装置とが配置された構成となっている。
先ず、質量%で、固溶C量及び固溶N量との合計が0.0010%未満になるように、C:0.0005〜0.0500%、Si:1.00%以下、Mn:3.00%以下、P:0.100%以下、S:0.100%以下、Al:1.000%以下、N:0.1000%以下、必要に応じて、Nb:0.001〜0.150%、Ti:0.001〜0.150%の一方又は双方を、1/4Ti+1/8Nb≧C+N−0.0010の関係を満足するように含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼を溶製して鋳造した。
図3及び図4から、本発明に従って製造した鋼板は従来の調質圧延と比較してより高い延性を保ちつつ、優れた耐常温時効性を示すことが分かる。
まず、本発明において最も重要な工程である調質圧延に関する限定理由を述べる。
通常の調質圧延機では、伸び率を低下させて調質圧延を施すと、板幅方向で伸び率が不均一となる。特に、鋼板の端部では調質圧延の伸び率が不十分となり、耐常温時効性が確保できない。そのため、本発明では、板幅方向の部位によって鋼板の伸び率を適宜調整し得る機構を有する、上述した圧延機により、調質圧延を行う。
本発明の圧延機は、バックアップロールを板幅方向に分割させて、各分割バックアップロールを独立に制御するものである。すなわち、所定の伸び率を得るために必要な圧延荷重を計算した後、板幅方向の部位毎の圧延荷重を検出し、独立に設けられた圧下装置によって圧延荷重をコントロールする。これにより、調質圧延における伸び率が低い場合でも、板幅方向での伸び率を均一とすることができる。
本発明の圧延機を用いても、伸び率が0.1%未満になると、形状矯正の目的が達成できなくなる。このため、伸び率の下限は0.1%以上とする。また、伸び率が0.8%以上となると、冷延鋼板の延性が低下し、また、耐力が原板と比べて大きくなるため加工性が低下することから、伸び率の上限は0.8%未満とする。好ましくは0.6%未満、さらに好ましくは0.5%未満とする。
調質圧延のワークロールの直径は特に規定しないが、30mm未満になると、圧延の制御が困難になり長手方向での均一な圧下率の確保が難しくなることがある。そのため、ワークロールの直径の下限は30mmとすることが好ましい。また、調質圧延のワークロールの直径が1000mmを超えると、例えば、軸方向の両端への荷重を大きくしても撓み量が小さくなり、部位による伸び率の制御が難しくなるため、上限は1000mm以下とすることが好ましい。また、板厚方向に対して変形が均一に進行させ、表層への歪みの集中による成形性の低下を防ぐには、ワークロールの直径は300mm超であることが好ましく、低い伸び率での形状の確保には、上限を800mm以下とすることが好ましい。一方、直径が30〜300mmの小径のワークロールを採用すると、冷延鋼板の表層に可動転位が導入されるため、耐時効性の確保が確実になる。
調質圧延のワークロールの表面粗さRaを大きくすることで、ワークロールと冷延鋼板の表面との摩擦係数が大きくなり、負荷される荷重が局所的に低くなった部位においても、滑ることがなくなり、形状が良好になる。また、冷延鋼板の表層への可動転位の導入が促進されることから、表面粗さRaの大きなワークロールを用いて調質圧延を施すことが好ましい。この効果を得るためには、表面粗さRaを0.2μm以上とすることが好ましい。表面粗さRaの上限は特に設けないが、冷延鋼板の表面品位など、実用性の観点から、3.0μm以下とすることが好ましい。
(固溶C及び固溶N:合計0.0010%未満)
耐常温時効性を得るには製品の状態での固溶C、固溶Nの残存量を制御することが重要である。固溶C量と固溶N量の一方又は双方の合計が0.0010%以上になると、本発明の調質圧延を施しても耐常温時効性を確保することができない。したがって、固溶Cと固溶Nの一方又は双方の合計の上限を0.0010%未満とする。また、延性を向上させるために調質圧延の伸び率を低くしても、優れた耐常温非時効性を得るためには、固溶C量と固溶N量の一方又は双方の合計を0.0008%未満とすることが好ましく、更に、直径の大きいワークロールを使用する場合には、0.0005%以下とすることが好ましい。
Cは、鋼中に不可避的に含有される元素であり、Ti、Nbを含有しない場合には、C量が0.0010%以上になると、固溶C量が増加して、耐常温時効性が劣化するため、0.0010%未満を上限とすることが好ましい。
Nは、鋼中に不可避的に含有される元素であり、N量が0.0010%以上になると固溶N量が増加し、耐常温時効性が低下するため、0.0010%未満を上限とすることが好ましい。
(Mn:3.00%以下)
(P:0.100%以下)
Si、Mn、Pは、鋼中に不可避的に含有される元素であり、強度を向上させる効果を有するが、含有量が過剰であると加工性を損なうため、上限をそれぞれ、Si:1.00%以下、Mn:3.00%以下、P:0.100%以下とすることが好ましい。強度を低下させて延性を向上させるには、Si、Mn、Pの上限をそれぞれ、0.500%以下、1.000%以下、0.050%以下とすることが好ましい。
Alは、脱酸剤であり、強度の向上にも寄与するが、1.000%を超えて添加すると加工性が劣化するため、1.000%以下を上限とすることが好ましい。特に延性を向上させるには、Alの上限を0.100%以下とすることが好ましい。
Sは、不純物であり、加工性を劣化させるので低減させることが好ましい。0.100%を超えて添加すると延性が大きく劣化するため、0.100%以下を上限とすることが好ましい。
(Ti:0.001〜0.150%)
Nb及びTiは、炭化物及び窒化物を形成する元素である。そのため、C、Nの含有量を多くする場合には、固溶C量、固溶N量を制御するためにNb、Tiの一方又は双方を添加してもよい。ただし、Nb、Tiの添加量がそれぞれ、0.001%未満では添加による効果が顕著には認められず、0.150%を超えて添加すると再結晶温度が上昇し、材質が劣化することがある。そのため、Nb、Tiの添加量はそれぞれ、0.001〜0.150%とすることが好ましい。
1/4Ti+1/8Nb≧C+N−0.0010 …(1)
ここで、式(1)中、Ti、Nb、C及びNは、各元素の含有量[質量%]であり、Ti、Nbの含有量が0.001%未満である場合は、0として左辺を計算する。
熱間圧延における巻取りは、炭化物及び窒化物の生成により固溶C及び固溶N量を低下させるため、600℃以上で行うことが好ましく、さらに好ましい温度は650℃以上である。
冷間圧延率は、生産性の観点から、50〜90%が好ましい。
焼鈍温度は、延性を確保するために再結晶温度以上で行うことが好ましく、製造設備による制約、生産性の観点から、950℃以下が好ましい。また、焼鈍時に炭化物及び析出物が溶解することにより固溶C及び固溶Nが増加することを避けるため、焼鈍温度は850℃以下とすることが好ましい。
実施例1では、表1に示す化学成分を有する鋼を溶製して鋳造し、鋼片を熱間圧延、冷間圧延して、板厚0.8mmの冷延鋼板とした。表1のNb及びTiの空欄は、分析値が0.001%未満であったことを意味する。そのため、鋼No.A〜Gの(Ti/4+Nb/8)−(C+N−0.001)は、空欄である元素の数値を0として計算した。なお、鋼No.HはTi及びNbの双方の分析値が0.001%未満であるため、(Ti/4+Nb/8)−(C+N−0.001)は「−」を示した。
更に、鋼板の板幅方向で伸びに差異があると、鋼板の形状が悪化するため、形状の良否を目視で評価した。例えば、鋼板の板幅方向の端部での伸びが大きい場合には、端部が繰り返し波打つ耳伸びが見られ、中央部の伸びが大きいと中央部が繰り返し波打つ中伸びが見られる。また、板幅方向の特定の部位が波打つ局部伸びや、これらが複合して見られることもある。このような形状の悪化が目視で判断できないものを「○」、判断できるものを「×」で示した。
一方、従来の軽圧下圧延機を用いて伸び率を0.3%で行った製造No.2は、板幅の端部に向かうほど伸び率が不十分になったため、耐常温時効性は板幅方向の中央部では良好であるが、端部及び1/4部では低下し、形状も悪化している。また、製造No.3は、従来の圧延機で伸び率の大きい調質圧延を行った例であり、板幅方向の伸びのばらつきが大きい。製造No.10は、調質圧延の伸び率が大きいため、延性が低下している。
製造No.6は調質圧延を行わず、製造No.14は固溶C、N量の合計が多い冷延鋼板であるため、耐常温時効性が不十分である。
実施例2では、表1に示した鋼No.A及びDの冷延鋼板について、焼鈍温度を750〜850℃の範囲内、焼鈍時間を40〜100秒の範囲内とし、冷却速度を60〜120℃/秒の範囲内として行い、固溶C量及び固溶N量を調整した。その後、表面粗さRaの異なる直径500mmのワークロールを有する本発明の圧延機により調質圧延を施し、実施例1と同様に板幅の各点にける機械的性質を測定し、その測定結果を表3に示した。表3には、ワークロールの表面粗さRaが0.12であった表2の製造No.1及び7の結果も比較のために示した。
実施例3では、表1に示した鋼No.C及びFの冷延鋼板について、最高到達温度を800℃とし、亜鉛めっき浴に浸漬後、500℃で20秒間の合金化処理を実施する連続溶融亜鉛めっきを施した。その後、本発明の圧延機を用いて、調質圧延を施し、実施例1と同様にして板幅の各点での機械的性質を測定した。その測定結果を表4に示す。
2 主圧下装置
3,4 バックアップロール
3a〜3g 分割バックアップロール
4a〜4h 分割バックアップロール
5 ワークロール
Claims (5)
- 上下のロールアセンブリーの一方又は双方が、軸方向に3以上に分割された分割バックアップロールによってワークロールを支持する支持機構を有し、前記分割バックアップロールのそれぞれに負荷される荷重を検出する荷重検出装置と前記分割バックアップロールを独立して昇降させる圧下装置を設けた圧延機により、固溶C量と固溶N量の一方又は双方の合計が0.0010%未満であり、板厚が0.3〜2.0mm、板幅が600〜2000mmである冷延鋼鈑に対して、板幅方向での伸び率が均一となるように、所定の伸び率を得るために必要な圧延荷重を計算した後、板幅方向の部位毎の圧延荷重を検出し、この部位毎の圧延荷重をコントロールしながら、伸び率が0.1%以上0.8%未満の調質圧延を施すことを特徴とする延性及び耐常温時効性に優れた冷延鋼鈑の製造方法。
- 冷延鋼板の成分組成が、質量%で、
C:0.0010%未満、
Si:1.00%以下、
Mn:3.00%以下、
P:0.100%以下、
S:0.100%以下、
Al:1.000%以下、
N:0.0010%未満
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、
前記CとNの含有量の合計が0.0010%未満であることを特徴とする請求項1に記載の延性及び耐常温時効性に優れた冷延鋼鈑の製造方法。 - 冷延鋼板の成分組成が、質量%で、
C:0.0500%以下、
Si:1.00%以下、
Mn:3.00%以下、
P:0.100%以下、
S:0.100%以下、
Al:1.000%以下、
N:0.0500%以下
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、
更に、質量%で、
Nb:0.001〜0.150%、
Ti:0.001〜0.150%
の一方又は双方を含有し、
前記C、N、Ti及びNbの含有量が、
1/4Ti+1/8Nb≧C+N−0.0010
の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の延性及び耐常温時効性に優れた冷延鋼鈑の製造方法。 - 前記ワークロールの表面粗さRaが0.2μm以上であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の延性及び耐常温時効性に優れた冷延鋼鈑の製造方法。
- 前記調質圧延前の冷延鋼板の表面にめっきを施すことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の延性及び耐常温時効性に優れた冷延鋼鈑の製造方法。
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