JPH01221A

JPH01221A - 冷間圧延炭素マンガン鋼を連続的に処理する方法

Info

Publication number: JPH01221A
Application number: JP63-87049A
Authority: JP
Inventors: ジョージ　クラウス; フィリップ　エム．ロバーツ
Original assignee: シグノード　コーポレーション
Priority date: 1987-04-10
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1989-01-05
Anticipated expiration: 2012-11-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】今日では、ＩＩＡ造用炭素鋼より降伏点および引張強さ
を含む機械的性質が就中高いことを特徴とする一群の鋼
が存在する。それらは高強度低合金（トｌ５ＬＡ）鋼と
して知られている。各種のＨ８ＬＡ鋼が入手可能であり
、その中にはＣ−Ｍｎ鋼や、Ｎｂ、Ｖ並びにＴｉのごと
き元素を添加することによりマイクロアロイ化して機械
的性質を高めた鋼がある。Ｈ８ＬＡＩＩの需要は本来輸
送装置において強度対重量比を改善して自重を低減する
必要から発生した。今日では、Ｈ８ＬＡ鋼は本来の用途
に加えて車両、建設機械、材料取扱装置、橋梁および建
築物を含む広範囲の用途に用いられている。

市販のＨ８ＬＡ鋼は鈎型的に２７５〜３４５ＭＰａ以上
の降伏点および４１０〜４８０　ＭＰａ以上の引張強さ
を有する。Ｈ８ＬＡ鋼の機械的性質およびその他の特性
は５ＡＥＪＪＩ格（５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ＾ｕｔｏｍｏ
ｔｉｖｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｓｒｓ　）　Ｊ　４１０　ｃ
のごとき標準規格に述べられている。マイクロアロイ化
（ｌｉｃｒｏａｌｌＯｖｉｎＱ　）元素を添加したＨ８
ＬＡ鋼は３４５〜５５０ＭＰａ以上の降伏点および４５
０〜６５５　ＭＰａ以上の引張強さのような更に高い強
度を有する。これらの鋼ではＮｂ、Ｖ、Ｔｉ、７ｒおよ
び稀土類元素のごとき合金元集を一般的にｏ、ｉｏ〜０
．１５％未満の濃度で添加してより＾い強度水準を達成
している。マイクロアロイ化したＨ８ＬＡＳＭの特性は
連続式ホットストリップミルでの１１１１１１された圧
延から得られるので熱処理は含まれていない。

ＳＡＥ規格Ｊ４１０ｃの＾強度低合金鋼の一つのグレー
ドにグレード９５０Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄがあり、それは３４
５　ＭＰａ以上の耐力（０，２％オフセット）、４８０
ＭＰａ以上の引張強ざおよび２２％以上の伸び（５１：
１ｍ試験片）を有することを特徴とする。この材料は熱
間圧延のままの状態でその機械的性質を示し、さらに薄
板の厚さに冷間加工する場合には長時間の低温回復焼鈍
を施し圧延のままの機械的性質を維持する。

ＳＡＥ規格Ｊ４１０ｃの微量の合金を添加した高倫度低
合金鋼のもう一つのグレードにグレード９７０　Ｘがあ
り、それは４８０　ＭＰａ以上の耐力（０，２％オフセ
ット）、５８５ＭＰａ以上の引張強さおよび１４％以上
の伸び（５Ｉ：Ｉｌ試験片）を有することを特徴とする
。上記のごとくこの材料は熱間圧延のままの状態でその
機械的性質を示す。

さらに薄板の厚さに冷間加工する場合には同様に長時間
の低温の回復焼鈍を施し制御された圧延による機械的性
質を維持する。マイクロアロイ化元素添加による原価増
加に加えてこの回復焼鈍は、ボックス焼鈍（ｂｏｘ　ａ
ｎｎｅａｌｉｎｇ　）に要する長時間あるいは連続焼鈍
装置に要する莫大な投資の故に不利ぐある。

かくして今日においては、Ｈ８ＬΔ鋼の用途に必要な望
ましい強度と延性とを兼ねそなえ、尚かつ長時間の回復
焼鈍の必要なく経済的に冷間加工薄板材から製造するこ
とができる鋼の需要がある。

さらに、Ｎｂ、Ｔｉおよび■のごときマイクロアロイ化
元素を意図的に添加することをなくすことによって著し
く鋼の原価を上げることなく機械的性質、特に降伏点お
よび引張強さをより高めた綱の需要がある。

比較的低い炭素含有量でありしかも高価なマイクロアロ
イ化剤を含有しないことを特徴とし、なおもたとえばＳ
ＡＥ規格Ｊ　４１０　ｃのグレード９５０Ａ、Ｂ、Ｃ１
Ｄおよび９７０Ｘのごときマイクロ７０イ化したｌ−Ｉ
　Ｓ　Ｌ　Ａ鋼の規格を満足する降伏点、引張強さおよ
び伸びのごとき機械的性質を処理した状態で示すことを
特徴とする、冷間加工鋼組成物を処理する方法を提供す
ることが本発明の主要な目的である。さらに、連続的な
工程で比較的拘束でかつ非常に経済的に製造することが
できしかもマイクロアロイ化したＨ３ＬΔ鋼の均一なよ
り高い機械的性質を有する冷間加工鋼を製造する方法を
提供することも本発明の主要な目的である。

この目的のために、本発明はマイクアロイ化しない低Ｃ
−Ｍｎ鋼組成物およびそれの熱処理方法に向けられてい
る。本発明に含まれている一つの銅相或は０．０４〜０
．１５重叩％Ｃ１０，２５〜０．７０１ｆｆｉ％Ｍｎで
ある。Ｎｂ１Ｔ　ｉおよび■のごとぎマイクロアロイ化
元素を鋼組成に添加して機械的性質を高めることは行わ
ない。希望する板厚、例えば０．０７８〜０．２３６ｍ
＋の範囲に冷間加工した鋼を連続的に三段階の加熱ステ
ージを通過させる。第一のステージは予熱ステージであ
り冷間圧延した板の温度を約７００°Ｆ〜１０００下の
範囲の温度に上げる。

次に、鋼は１６２５°Ｆ〜１７２５下の範囲の温度に加
熱し、６５０下〜７５０°Ｆの範囲の温度に急冷し、そ
して次にｖｍに冷却する。本発明に含まれるもう一つの
鋼組成は０．１１〜０．１８重量％Ｃおよび１．２０〜
１．４０重重量％ｎである。

鋼は同様に希望する板厚、たとえば０．０７８〜０．２
３６４１１＋の範囲に冷間加工し連続的に三段階の加熱
ステージを通過させる。第一ステージは予熱ステージで
あり約７００°Ｆ〜１０００下の範囲の温度に冷間圧延
した板の温度を上げる。次に、鋼を１５００下〜１５７
５下の範囲の温度に加熱し、８５０°Ｆ〜９５０下の範
囲の温度に急冷し、そして次に室温に冷却する。

いずれの場合も熱処理を５０〜３００フイ一ト／分の範
囲のライン速度で連続的に行うことにより希望する厚さ
および幅の連続薄鋼板を三段階の加熱ステージを連続的
かつ順次に通過させる。

現時点で好ましい鋼組成の一つに０．１０〜０．１５重
量％Ｃ１約０．２５へ−０，７０Φ吊％Ｍｎおよび残部
としてＦｅと脱酸に伴う通常の残留成分とを有する鋼が
ある。上記の第一の熱処理計画に従って処理した際に、
該処理鋼はＳＡＥ規格Ｊ４１０Ｃのグレード９５０Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄに規定されている３　４５　ＭＰａ以上の耐
力、４８０ＭＰａ以上の引張強さおよび２２％以上の伸
びを満足する。約０．０４〜０．０７：ａｆｔ％Ｃおよ
び約０．２５〜０．４０重量％Ｍｎを含有するもう一つ
の低炭素組成物は本発明の方法で処理した時３４５ＭＰ
ａ以上の耐力、４１０ＭＰａ以上の引伽強さおよび２８
％の比較的高い伸び率を示す。

現時点で好ましいらう一つの鋼組成に約０．１１〜０．
１８重量％Ｃ１約１．２０〜１゜４０虫吊％Ｍｎおよび
残部としてＦｅと脱酸に伴う通常の残留成分とを含有す
る鋼がある。上記の第二の熱処理計画に従って処理した
際に、該処理鋼Ｇ；！　Ｓ　Ａ　Ｅ規格Ｊ４１０ｃ（Ｄ
／レード９７０Ｘ１．：規定されている４　８０　ＭＰ
ａ以−Ｌの耐力、５８５ＭＰａ以上の引張強さおよび１
４％以上の伸びを満足する。

比較的低炭素でありかつＭｎが上記の含有量でしかもマ
イクロ７０イ化剤を添加してない鋼を処理するための本
発明の方法によりマイクロアロイ化鋼に関する現存する
Ｈ３ＬＡ鋼規格に相当するあるいはそれを凌毘する機械
的性質を有する冷間加工製品を得る。かくして、本発明
はある種の市販のマイクロ７０イ化した高強度低合金鋼
の有するより高い機械的性質でありながらマイクロアロ
イ化しない冷開加工低炭素鋼においてそれを実現するこ
と、およびマイクロアロイ化剤を添加しないこと並びに
冷間加工製品を連続的に処理することに由来する経済性
とを特徴とする。

本発明の方法により処理するＣ−Ｍｎ鋼組成物は一つの
場合は約０．０４〜０．１５重量％Ｃおよび０．２５〜
０．７０＠ｆｆ１％Ｍｎを含有し、もう一つの場合には
約０．１１〜０．１８中吊％Ｃおよび１．２０〜１．４
０重湯％Ｍｎを含有する。

鋼はギルド鋼、好ましくはへｌキルド鋼としてしかも連
続鋳造して均一な機械的性質を実現する。

結果として該組成物はｆｌ１２酸■稈で残留するＳｉお
よびＡｊ！を含有することができる。鋼は３ｉギルド鋼
あるいはセミキルド鋼であってもよい。

第１図に示すように、酸洗いおよび油塗右してあってよ
い熱間汁延鋼コイルを一連の冷間Ｈ−延ババスより希望
する厚さ、たとえば０．０７８〜０．２３６履のオーダ
ーの厚さをｌｌする根１０に冷間加工する。冷間圧延加
工した根１０は次にローラ１１を通過し７００”〜１０
００°Ｆの範囲の温度に保持しである溶融Ｐｂ浴であっ
てよい予熱塔１２中へと通る。該Ｐｂ浴はたとえば天然
ガスあるいは電気のごときいくつかの方法のいずれによ
って加熱してもよい。７００゜〜１０００下の範囲の温
度を有する液浴を提供できるその他の媒体をＰｂ浴の代
替に用いてもよい。次に材料は浴から上向きに出て上方
に位置するローラ１４を通過する。次に材料は急冷用の
浴である第二溶融Ｐｂ浴中へ落ち込む。

加熱ステージでは組成に従って１６２５〜１７２５下の
範囲の温度に材料を加熱する。急冷ステージでは組成に
従って６５０゜〜９５０下の範囲の温度に材料を急冷す
る。すなわち、低Ｍｎ組成は１６２５゜〜１７２５°Ｆ
の範囲に加熱して６５０゜〜７５０下の範囲に急冷し、
＾Ｍｎ組成は１５００ａ〜１５７５Ｔ−の範囲ニ加熱Ｌ
ｒ８００゜〜９５０下の範囲に急冷する。加熱ステージ
における材料の加熱は抵抗加熱により行う。すなわち、
予熱塔１２および急冷浴１６は約９０Ｖの電圧および８
０００Ａの電流に維持し急冷浴を接地する。

結果として、予熱塔と急冷浴の間を通過する板材料１０
は該電流を示しそれによって抵抗加熱される。加熱ステ
ージを通過する材料の長さ、電流および移動速度を制御
して加熱ステージにある材料を希望する処理温度とする
。発熱性の保護ガスを流しである雰囲気ハウジング１８
中に板材１０を封入することにより加熱ステージにおい
ては保護雰囲気をＩＩＩ持する。板材料が予熱塔１２か
ら急冷浴１６へと通過する際に該ガスが板材料の酸化を
防止する。抵抗加熱に代替して誘導加熱、赤外線加熱お
よびガス加熱のごときその他の加熱方法によって材料１
０を加熱してもよい。

急冷浴１６はＰｂ浴であり、希望する温度に浸漬電熱器
あるいは放射ガス管のごとき方法で加熱することができ
る。急冷の後に材料は急冷浴１６を出て垂直に上に０−
ラ２０を越えて、ｐｂが板材に乗って急冷浴から外へ引
き出されるのを防ぐための火のついた木炭を有する木炭
シュート２２を通る。約５００°Ｆの温度になっている
板材料は次に下流の水槽あるいは水噴’ｊｌ（示してな
い）を通してその温度を約１５０下に下げる。しかし、
鋼のすべての変態は材料が急冷浴１６を出るまでに完了
する。冷却の後に出荷用に巻き取ってもよいし、あるい
は酸洗および／又は研摩、塗装、メツキ、展伸、テンシ
ョンレベリング（ｔｅｎｓｉｏｎｌｅｖｅｌｉｎａ）等
の既知の方法あるいはその組合せにより処理してらよい
。

板材料は予熱、加熱および急冷のステージを連続的に通
過させる。典型的なライン速度は１５〜１００ＴｒＬ／
分のオーダーである。予熱、加熱および急冷のステージ
は約３〜８ｍの良さである。結果として材料は各ステー
ジでたとえばライン速度３０７７１／分ではわずか６〜
１５秒のオーダーで加熱あるいは急冷される。

このような加熱を行うための典型的な装置はウッド等（
Ｗｏｏｄ　ｅｔ　ａｔ）の米国特許第２．２２４゜９８
８号明細１および第２．３０４．２２５号明細書に開示
されている。重ねて、溶＠Ｐｂ以外の加熱および冷Ｕ】
媒体を予熱および急冷浴に用いることができる。

予熱、加熱および急冷ステージが比較的短かいサイクル
タイムであることにより結晶粒が微細化しその結果強度
が向上すると考えられる。すなわら、冷間圧延により材
料中に発生した歪によって予熱および加熱ステージにお
いてフェライトの再結晶が生起して微細な結晶ＩｆｒＩ
造となる。シイクルタイムが短かいと結晶粒成長が制限
されて結品粒度は小さく、典型的に０．０１ａＩＩＩ以
下、しばしば０．００３〜０．００４ｍおよびそれより
微細に報持される。さらに加熱に際して少量のオーステ
ナイトが結晶粒界に形成され結晶粒界が動くのを抑えて
更に結晶粒成長を制限しより高い強度水準が得られる。

同時にパーライト中の炭化物は球状化されしかも欠陥が
除去されて鋼の延性が向上する。急冷の際に炭化物が析
出して延性をもたらしかつ後の歪時効の可能性を除去す
る。

実施例１第１図に示ｔＶｉ同を用いて０．２１の材料から冷間加
工したＳ　ｃｔａ幅で０．１１ｃｓ＋厚さの薄鋼板を熱
ｔＪＸ理した。鋼はＡ１キルに均一な性質とし、組成は
０．１０％Ｃ１０，４０％Ｍｎ、０．０１２％３ｉおよ
び０．０５７％ＡＩでありＳｉおよびＡＩ酸成分鋳造前
の鋼の脱酸からの残留分である。

薄板材料は、３３７１Ｌ／分の速度で移動さヒた。予熱
浴中のＰｂの下の薄板の長さは３ｍであり、急冷浴中は
６７ＦＬ、加熱ステージは７．３ｍであった。

ローラ１４はｐｂ浴の上２．４ｍであった。光高温計を
用いて薄板温度を測定した。処理計画および得られた機
械的性質は第１表に示した。

第１表かられかるであろうように、処理工程から得られ
る機械的性質はグレード９５０Ａ、Ｂ。

Ｃ１Ｄに規定された最小の機械的性質（耐力３４５ＭＰ
ａ、引張強さ４８０ＭＰａ、伸び２２％）ｆ越えた。

同一条件を用いて第２の類似の組成の試験を実施した。

この組成は０．０４１０．０６％Ｃおよび０．２５１０
．３５％Ｍｎであった。処理計画および得られた機械的
性質を第２表に示す。

この材料は前の試料より引張強さは低いが優れた伸びの
水準であることを特徴とし、かくして高度の加工性を有
していると基体されるであろう。

実施例２第１図に示した装置を用いて０．２ＣＩＩの材料から冷
間加工したｓａＡ幅０．１１３の厚さの薄鋼板を熱処理
した、鋼はＡ１キルとして均一な性質とし、組成は０．
１４％Ｃ，１，３３％Ｍｎ、０゜２２％Ｓｉおよび０．
０１９％ＡＩであり、３ｉおよびＡＩ酸成分鋳造前の鋼
の１２酸からの残留物である。薄板材料は３３７ＦＬ／
分の速度で移動させた。予熱浴中のｐｂ下の薄板の良さ
は３ｍであり焼入浴中は６ＴｒＬ、加熱ステージは７．
３ｍであった。０−ラ１４はｐｂ浴上２．４ｍであった
。九Ｂ潟計を用いて薄板温度を測定した。処理計画およ
び得られた機械的性質は第３表に示す。

第３表かられかるであろうように、処理工程から得られ
る機械的性質はグレード９７０×に規定された最小の機
械的性質（耐力４８０ＭＰａ、引張強さ５８５　ＭＰａ
および伸び１４％）を越えた。両試料ともにより高いレ
ベルの強度とともに優れた延性を示した。

本発明の方法は前述の組成の限度内の鋼組成範囲に適用
可能である。既述の具体的な実施例が示すように処理方
法は市販の微量合金の熱間圧延＾強度低合金鋼を特徴ず
ける希望する強度および延性を兼ね備える低Ｃ高Ｍｎ冷
間加工鋼を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の処理工程で使用する装置を示す図であ
る。１１・・・ローラ、１２・・・予熱浴、１４・・・ロー
ラ、１６・・・急冷浴、１８・・・雰囲気ハウジング。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）機械的性質を向上させる目的のマイクロアロイ化
剤を添加してない約０．０４〜０．１８重量％の炭素お
よび０．２５〜１．４０重量％のマンガンの組成を有し
しかも冷間加工された鋼を、連続工程で処理する方法に
おいて、（イ）鋼を７００゜〜１０００°Ｆの範囲の温度に予熱
する工程、（ロ）該鋼を１５００゜〜１７２５°Ｆの範囲の温度に
加熱する工程、および（ハ）該鋼を６５０゜〜９５０°Ｆの範囲の温度に急冷
する工程から成り、処理した鋼が２７５ＭＰａ以上の耐
力、３４５ＭＰａ以上の引張強さおよび１４％以上の伸
びを有することを特徴とする鋼の処理方法。
（２）機械的性質を向上させる目的のマイクロアロイ化
剤を添加してない約０．１１〜０．１８重量％の炭素お
よび１．２０〜１．４０重量％のマンガンの組成を有し
しかも冷間加工された鋼を、連続工程で処理する方法に
おいて、（イ）鋼を７００゜〜１０００°Ｆの範囲の温度に予熱
する工程、（ロ）該鋼を１５００゜〜１５７５°Ｆの範囲の温度に
加熱する工程、および（ハ）該鋼を８００゜〜９５０°Ｆの範囲の温度に急冷
する工程から成り、処理した鋼が４８０ＭＰａ以上の耐力、５８
５ＭＰａ以上の引張強さおよび１４％以上の伸びを有す
ることを特徴とする鋼の処理方法。
（３）機械的性質を向上させる目的のマイクロアロイ化
剤を添加してない約０．１４重量％の炭素および１．３
３重量％のマンガンの組成を有ししかも冷間加工された
鋼を、連続工程で処理する方法において、（イ）鋼を７００゜〜１０００°Ｆの範囲の温度に予熱
する工程、（ロ）該鋼を１５００゜〜１５７５°Ｆの範囲の温度に
加熱する工程、および（ハ）該鋼を８００゜〜９５０°Ｆの範囲の温度に急冷
する工程から成り、処理した鋼が４８０ＭＰａ以上の耐力、５８
５ＭＰａ以上の引張強さおよび１４％以上の伸びを有す
ることを特徴とする鋼の処理方法。
（４）機械的性質を向上させる目的のマイクロアロイ化
剤を添加してない約０．０４〜０．１５重量％の炭素お
よび０．２５〜０．７０重量％のマンガンの組成を有し
しかも冷間加工された鋼を、連続工程で処理する方法に
おいて、（イ）鋼を７００゜〜１０００°Ｆの範囲の温度に予熱
する工程、（ロ）該鋼を１６２５゜〜１７２５°Ｆの範囲の温度に
加熱する工程、および（ハ）該鋼を６５０゜〜７５０°Ｆの範囲の温度に急冷
する工程から成り、処理した鋼が２７５ＭＰａ以上の耐力、３４
５ＭＰａ以上の引張強さおよび２２％以上の伸びを有す
ることを特徴とする鋼の処理方法。
（５）機械的性質を向上させる目的のマイクロアロイ化
剤を添加してない約０．１０〜０．１５重量％の炭素お
よび０．２５〜０．７０重量％のマンガンの組成を有し
しかも冷間加工された鋼を、連続工程で処理する方法に
おいて、（イ）鋼を７００゜〜１０００°Ｆの範囲の温度に予熱
する工程、（ロ）該鋼を１６２５゜〜１７２５°Ｆの範囲の温度に
加熱する工程、および（ハ）該鋼を６５０゜〜７５０°Ｆの範囲の湿度に急冷
する工程から成り、処理した鋼が３４５ＭＰａ以上の耐力、４８
０ＭＰａ以上の引張強さおよび２２％以上の伸びを有す
ることを特徴とする鋼の処理方法。
（６）材料を溶融鉛浴中を通過させて予熱する工程およ
び抵抗により加熱する工程から成り、しかもそれぞれの
加熱工程が約１５秒未満であることを特徴とする、請求
項１〜５に記載の方法。
（７）材料がアルミニウムキルド鋼の板あるいは薄板で
あることを特徴とする、請求項１〜５に記載の方法。