JPH0953123A - 加工性に優れた熱延鋼板の製造方法 - Google Patents
加工性に優れた熱延鋼板の製造方法Info
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Abstract
て、加工性に優れた熱延鋼板、特に板厚の薄い熱延鋼板
およびこれを低コストで安定して製造する技術を提供す
る。 【解決手段】 一定量以上のCとBを添加した鋼を用い
て、仕上げ熱延における中段および後段の圧延条件を限
定することによりAr3 点を低下させる。これにより、
加工性に優れた熱延鋼板を得ることができる。
Description
延鋼板を低コストで製造する方法に関わり、その用途
は、自動車、家電、建材、容器等である。また、これを
冷間圧延用の素材として用いることも可能である。
鋼板の分野においては、素材費削減の観点から、従来よ
り用いられてきた冷延鋼板に代わって、薄手熱延鋼板の
需要が増加しつつする。しかしながら、このような薄手
熱延鋼板においては、圧延時の冷却が著しく速く進行す
るため、仕上げ温度がAr3 変態点(以下、Ar3 点)
を大きく下回ることが多く、伸びの劣化、材質特性の異
方性、操業の不安定性等の問題の原因となっていた。
低下させる目的でBを添加した熱延鋼板が開発されてい
る。特開昭63−76822号公報は、その代表的な技
術で、極低炭素鋼あるいは、低炭素鋼に0.0015〜
0.0045%のBを添加し、仕上げ温度をAr3 点以
上とすることにより、優れた加工性を有する熱延鋼板を
得るものである。
特開昭63−143224号公報、特開昭63−143
225号公報には、Bの効果を助長する技術として、T
iやNbを添加する方法や熱延加熱温度を限定する方法
についての開示がある。さらに、特開平2−10461
4号公報には、B添加鋼における材質の異方性を改善す
るために、仕上げ圧延の最終スタンドでの圧下率を規定
する技術が開示されている。
め、熱延の仕上げ温度をAr3 点以上とすることによ
り、板厚方向に均一な組織を得ることが可能となる。し
かしながら、Bの効果は、熱間圧延の最終仕上げ条件の
みならず、圧延途中の製造条件によって大きく変化する
ことが新たに明らかとなった。
おいては、板厚が薄いために冷却が速く進行し、熱延仕
上げ温度がAr3 点を大きく下回り、加工性の劣化を招
いたり、操業を不安定にする要因となっていた。本発明
の目的は、BによるAr3 点の低下量を従来よりも大き
くさせることにより、加工性に優れた薄手熱延鋼板を安
定して得るための製造方法を提供することにある。
れた熱延鋼板の製造方法は以下の通りである。 (1)重量%で、C=0.01〜0.15%、Mn=
0.03〜2.0%、Si≦0.5%、Al=0.00
3〜0.2%、P≦0.10%、S≦0.02%、N≦
0.007%、B≦0.0015超〜0.01%を満た
す範囲で含有し、残部は鉄および不可避的不純物よりな
るスラブの熱間圧延に際し、X段からなる仕上げ熱延機
の(X−4)段目および(X−3)段目の圧延を、84
0℃以上940℃未満の温度範囲で、かつそこでの圧下
率で合計で60%以上とし、(X−2)と(X−1)段
目の圧下率を合計で45%以下とし、最終仕上げ圧延温
度を(Ar3 点−20℃)以上とすることを特徴とする
加工性に優れた熱延鋼板の製造方法。
〜0.05%、Nb=0.003〜0.05%のうち1
種または2種を含有することを特徴とする上記(1)記
載の加工性に優れた熱延鋼板の製造方法。 (3)粗圧延した粗バーをコイル状に巻取った後、巻戻
し、巻終わり端より連続的に仕上げ熱延を行うことを特
徴とする上記(1)または(2)記載の加工性に優れた
熱延鋼板の製造方法。
った後、巻戻し、その巻終わり端と先行する粗バーの末
端とを接合し、連続的に仕上げ熱延を行うことを特徴と
する上記(1)または(2)記載の加工性に優れた熱延
鋼板の製造方法。
量,B量、さらに仕上げ熱延中の圧下配分を限定するこ
とにより、Ar3 点を効率的に低下させることにより加
工性に優れた熱延鋼板を製造するものである。以下に本
発明における限定理由を述べる。
Cは、本発明において最も重要な元素の1つである。C
は、単独またはBとの複合添加によって、Ar3 点を低
下させる効果を有する。したがって、0.01%以上添
加する。0.01%未満の添加では、Ar3 点を低下さ
せる効果が顕著でなく、また、脱炭コストの上昇を招
く。一方、Cが0.15%を超えると加工性や時効性の
劣化を招くので、これを上限とする。Ar3 点を低下さ
せ、優れた加工性を確保するために好ましいCの範囲
は、0.02超〜0.08%未満である。
度が上昇し、伸びが低下し、Ar3点を上昇させ、表面
スケール起因の疵を誘発し、さらにメッキ性を損なうの
で0.5%以下とする。さらに優れた表面性状を確保
し、Ar3 点を高くせず、優れた延性を得るための好ま
しい範囲は0.05%以下である。
元素であるので、積極的に添加してもよい。ただし、
2.0%を超えると合金コストが著しく上昇し、伸びや
メッキ性の劣化を招くのでこれを上限とする。また、
0.03%未満では、固溶Sに基づく熱間脆化を誘発
し、また製鋼コストを上昇させるので、これを下限とす
る。特にAr3 点を著しく低下させたり、強度を高める
必要がない場合には、0.10超〜0.70%未満が好
ましい範囲である。
10%超では熱間割れの原因となり、2次加工性も著し
く阻害される。さらに、Ar3 点も上昇してしまう。ま
た、溶融亜鉛メッキの合金化速度が著しく遅滞化される
ため0.10%以下とする。したがって、特に強度を上
昇させる必要のない場合には、0.03%以下が適正な
範囲である。
る。S量が0.02%超では、熱間割れが生じ易くな
る。優れた延性を確保し、また、MnがAr3 点を低下
させる効果を助長するためのSの好ましい範囲は0.0
10%以下である。
る。Alが0.003%未満では、NがAlN以外にB
Nを形成してしまい、Bの効果が低下する。しかし、
0.2%を超えるとコストアップとなるばかりか介在物
の増加を招き、加工性を劣化させる。Bの効果をさらに
顕著にするための好ましい範囲は0.01〜0.1%で
ある。
成元素を増量しなければならずコスト高となるし、BN
として析出するB量が増加し、Ar3 点を低下させるの
に有効な固溶B量が減ってしまうので少ないほど望まし
い。したがって、0.007%以下とする。Bの低Ar
3 化効果を助長するためには、Nは0.0025%未満
とするのが好ましい。
つである。Bは、Cとの複合添加によって、Ar3 点を
顕著に低下させる効果を有する。したがって、0.00
15%超添加する。0.0015%以下の添加では、A
r3 点を低下させる効果が顕著でなく、Ar3 点を83
0℃以下とすることが困難となる。一方、Bが0.01
%を超えると加工性の劣化を招くので、これを上限とす
る。Ar3 点を充分に低減させ、優れた加工性を確保す
るために好ましいBの範囲は、0.0020超〜0.0
050%未満である。
が、4×10-5以上となるように添加することが望まし
い。すなわち、BやCは、いずれもAr3 点を低下させ
る元素であるが、両者が複合添加されてより顕著な効果
を発現するからである。B(%)×C(%)>8×10
-4がさらに好ましい範囲である。
範囲で添加してもよい。Ti,Nbはそれ自身がAr3
点を低下させる効果を有する他、Nを化合物として固定
する効果を有し、BNとして析出するB量を減少させる
ことを通じてAr3 点を低下させる。0.003%未満
の添加では、Ar3 点を低下させる効果が充分ではな
く、0.05%超添加しても大きな効果はなく、微細析
出物が増加し、加工性を劣化させたり、コストアップを
招くのでこれを上限とする。Bの低Ar3 化効果を発現
させ、優れた加工性を得るためには0.005超〜0.
025%未満がより好ましい範囲である。さらに、Ar
3 点を低下させる元素である、Cr,Ni,Cu,V,
Mo,Zr,Wを1種類以上合計で1%以下添加しても
よい。
いが、鉄鉱石を原料として、高炉転炉法により成分を調
製する方法以外にスクラップを原料としてもよいし、こ
れを電気炉で溶製してもよい。スクラップを原料の全部
または一部として使用する際には、Cu,Cr,Ni,
Sn,Sb,Zn,Pb,Mo等のトランプエレメント
を含有してもよい。
る。熱間圧延に供するスラブは、特に限定するものでは
ない。すなわち、鋳型鋳造鋳塊、連続鋳造スラブや薄ス
ラブキャスターで製造したものなどであればよい。ま
た、鋳造後に直ちに熱間圧延を行う、連続鋳造−直接圧
延(CC−DR)のようなプロセスにも適合する。
1350℃の範囲で、仕上げ熱延温度をAr3 点以上と
するために必要な温度とすればよい。固溶Bを確保する
観点で、加熱温度は1200℃超とすることが好まし
い。
てもよい。このときの巻取り条件は特に限定するもので
はないが、曲率半径が2.0m以下、1100℃以下9
50℃以上の温度で0.5秒以上保持するのがよい。こ
れによってAlN、さらにはTi,Nbを添加する際に
はTiN,NbN等が析出、粗大化するため、BNの形
成が抑制され、かつ材質も良好になる。
もよいし、ボックス内で加熱を行わずに保温してもよい
し、単に大気中で巻取ってもよい。加熱炉や保温ボック
スを用いる際には雰囲気をアルゴンガス、窒素ガス、水
素ガス等あるいはこれらの混合ガス等の不活性雰囲気と
することも、優れた表面特性や板厚精度を確保する観点
で好ましい。このように粗バーを巻取った場合には、再
度巻戻し、巻戻し端より仕上げ圧延機に装入する。
部と先行する粗バーの後端部とを接合して、連続的に仕
上げ熱延を行ってもよい。これによって、端部材質の劣
化によって生ずる歩留まりの低下を防止することができ
る。さらに、本発明の特徴である仕上げ中段の大圧下、
後段の軽圧下という条件のときには、特に連続熱延を行
うことで板厚精度や操業安定性が向上する。粗バーの接
合方法は特に限定されるものではないが、レーザー溶
接、アーク溶接、フラッシュバット溶接、圧接等で行う
のが好ましい。
発明において特に重要である。まず、X段(通常、Xは
6または7)からなる仕上げ圧延において、(X−4)
および(X−3)段目を840℃以上940℃未満の温
度域にて圧下率を合計で60%以上とし、(X−2)と
(X−1)段目の圧下率を合計で45%以下とすること
が必要である。
4)段手前の板厚t1(mm)、(X−3)段直後の板厚
t2(mm)とすると、R(%)=(t1−t2)/t1
×100または、(X−4)段目の圧下率r1(%)、
(X−3)段目の圧下率r2(%)としたとき、R
(%)={1−(1−r1/100)(1−r2/10
0)}×100と定義される。
を大きくすることによりγの再結晶を促進させ、かつ結
晶粒成長を促すことにより、変態の核生成サイトである
結晶粒界面積が減じ、同時に結晶粒界のB濃度が高くな
ることでAr3 点が顕著に低下すると思われる。圧下率
が合計で60%未満ではこの効果が顕著ではない。
計圧下率が一定の場合には、前段側、すなわち、(X−
4)段での圧下を高くする方がよい。これは前段側すな
わち所定の範囲内でより高温側で大圧下する方が再結
晶、粒成長の促進に有利であるためと思われる。(X−
4)段目の加工は45%以上とすることが望ましい。ま
た、(X−4)と(X−3)段の圧延は840℃以上9
40℃未満の温度域で行う。
晶、粒成長が進行し難く、Ar3 点が充分に低下せず、
仕上げ圧延途中でAr3 点を大きく下回ってしまうた
め、優れた材質が確保できず、また、操業も不安定とな
る。一方、(X−4)と(X−3)段の温度が940℃
以上となると、動的回復により再結晶、粒成長が起こり
難くなる。γの再結晶、粒成長を促進するためには、8
60℃以上930℃未満がさらに好ましい範囲である。
ても再結晶、粒成長が充分に進まなかったり、再結晶し
ても結晶粒径が著しく微細となりむしろAr3 点が高く
なってしまう。したがって、(X−2)段および(X−
1)段の合計の圧下率を45%以下の軽圧下とするのが
よい。このような仕上げ後段の軽圧下は、仕上げ中段で
形成された再結晶組織の粒成長を促す作用を有する他
に、操業の安定性にも効果がある。仕上げ中段で形成さ
れた組織の微細化を抑制するためには35%以下とする
のがより効果的である。
は、30℃/s超とするのが好ましい。30℃/s以下で
は、たとえC量とB量が適当であっても、Ar3 点が充
分に低下せず、圧延中にAr3 点を下回ったり、製品板
の結晶粒径が著しく微細になったりすることがある。A
r3 点をより効果的に低下させるためには、冷却速度を
40℃/s以上とすることが好ましい。冷却速度の上限は
操業の安定性や鋼板の加工性の観点から100℃/s程度
までとするのがよい。
℃)以上とする。(Ar3 点−20℃)未満では、表層
に粗大粒が形成されて材質が劣化したり、加工時に肌荒
れが生じたり、また、操業が不安定になったりする。ま
た、材質(伸び、r値等)の異方性も大きくなる。これ
らの観点で、Ar3 点以上とするのがさらに望ましい。
ものではないが、材質上は、なるべく徐冷するのがよ
い。これは、冷却速度が速すぎると、粒成長が起き難
く、著しく微細な結晶粒になったり、一部だけが粒成長
して混粒組織となったりして、鋼板の加工性が劣悪なも
のとなる。
はない。しかし、時効性を確保するためには250℃以
上で巻取り、また、粒成長を促し、より優れた加工性を
確保するためには550℃以上で巻取るのがよい。さら
に、優れた深絞り性の必要な冷延鋼板用の素材として用
いる場合には、650℃以上で巻取ることが好ましい。
形状矯正や表面粗度の調整、さらには時効性の確保の観
点から圧下率0.5%以上の調質圧延を施すことが好ま
しい。なお、調質圧延は、仕上げ熱延後にインラインで
行ってもよいし、巻取り後や酸洗後にオフラインで行っ
てもよい。巻取り後には酸洗してもよい。
後あるいは調質圧延後にそのまま製品としてもよいし、
これに種々の表面処理を施してもよい。さらに、この熱
延鋼板を冷延素材として用いても構わない。例えば、缶
用の冷延素材として用いれば、異方性の小さい(耳高さ
の低い)冷延板を製造することができる。本発明におけ
る熱延鋼板は、延性、張出し成形性、穴拡げ性等の加工
性に優れ、かつ常温非時効性をも兼ね備えている。
25%Bを主成分とする鋼における7段からなる仕上げ
熱延を行う際に3段目および4段目相当の加工の合計の
圧下率とAr3 点との関係について検討した結果が図2
である。仕上げ相当の加工熱処理は、図1に示す条件で
実験室的に行った。
0〜840℃の温度でパス間時間を5〜0.5sとする
6段の加工を行った。加工を6段としたのは、7段の仕
上げ圧延を行う際に7段目入り側でAr3 点を大きく下
回らないことが重要であるので、6段加工後のAr3 点
を調査するためである。
(R(%)とする)とは、3段目手前の板厚t1(m
m)、4段直後の板厚t2(mm)とすると、R(%)=
(t1−t2)/t1×100または、(X−4)段目
の圧下率r1(%)、(X−3)段目の圧下率r2
(%)としたとき、R(%)={1−(1−r1/10
0)(1−r2/100)}×100で定義される。図
2より明らかなとおり、このRが60%以上となるとA
r3 点の低下に顕著な効果があることが明らかとなっ
た。
極低炭素鋼および低炭素鋼を真空溶解にて溶製し、熱間
圧延を施した。熱間圧延条件は、加熱温度1210℃、
7段からなる仕上げ熱延における3段目と4段目の圧下
率を合計で75%、なお、3段目と4段目の圧延は、8
50〜940℃の間で行った。5段目、6段目の圧下率
を合計で30%とした。
速度は約38℃/s、仕上げ圧延後から巻取りまでの平均
冷却速度は約16℃/s、巻取り相当処理温度は640℃
である。なお、板厚は0.8〜1.4mmとし、仕上げ最
終圧延温度は750〜820℃とした。
圧延を施し、引張試験に供した。ここで、引張試験は、
JIS5号試験片を用いて行った。Ar3 点の測定は1
〜6段目の仕上げ圧延と同等の加工熱処理を施して、変
態による膨張量を測定することにより行った。
有する鋼を適切な条件で熱延した場合には、優れた材質
を得られることが分かる。これに対して、比較例では、
Ar3 点が充分に低下しないため、仕上げ温度がAr3
点を大きく下回り、材質が劣悪なものになった。
鋼し、加熱温度1210℃、巻取り温度600℃とする
実機熱間圧延を施した。7段からなる仕上げ圧延におけ
る各段入り側の温度および圧下率を種々変化させた。
均冷却速度は約35℃/s、仕上げ圧延後、巻取りまでの
平均冷却速度は約15℃/sとした。巻取り後、酸洗し、
圧下率0.8%の調質圧延を施し、引張試験に供した。
ここで、引張試験は、JIS5号試験片を用いて行っ
た。
件、すなわち、中段での大圧下、後段で軽圧下すること
により、優れた材質を得られることが分かる。これに対
して、比較例では、仕上げ温度を確保することができ
ず、したがって材質が著しく劣化した。
を有するスラブを実験室熱間圧延に供した。加熱温度1
260℃とし、粗圧延終了後、1050℃に到達と同時
に曲率1mの曲げ加工を行い、1050℃の保熱炉に装
入し、90秒間保持し、炉より取り出した後曲げ戻し、
6段の仕上げ熱延を行った。2段目は、入り側温度92
0℃、圧延率50%、3段目は温度910℃、圧下率4
0%、4段および5段の合計の圧下率は32%とした。
先行材および後続材に接合して連続的に仕上げる熱延も
行った。また、比較として粗圧延後に曲げ、保熱炉での
保持、巻戻しを行わず、かつ先行材、後続材との接合も
行わない単独での熱延も行った。仕上げ熱延中の880
℃以下での冷却速度は41〜45℃とした。
均冷却速度は、約12℃/s(放冷)とした。調質圧延の
圧下率は、1.2%とし、板厚は1.2mmとした。巻取
り温度は、580℃とした。
最先端および最末端部相当位置(表5)とは、先行材、
後続材との接合を行って仕上げた熱延鋼板の長手方向に
おいて、接合を行わずに圧延したときの最先端、最末端
に相当する位置のことである。すなわち、接合部に近い
位置に相当する。ただし、接合時の熱影響部からは離れ
た場所の材質を評価した。
圧延の間に所定の条件内で曲げ加工と保持を行うこと
で、材質がさらに向上することが分かる。さらに、連続
的に仕上げ熱延を施すとより一層、長手方向に均一でか
つ優れた延性が得られることが分かる。
下させることによって、加工性に優れた熱延鋼板を低コ
ストで安定して得ることができ、冷延鋼板の代替として
使用することも可能である。
す影響を検討するための加工熱処理履歴を表す。
係の図表を表す。
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で、 C =0.01〜0.15%、 Mn=0.03〜2.0%、 Si≦0.5%、 Al=0.003〜0.2%、 P ≦0.10%、 S ≦0.02%、 N ≦0.007%、 B ≦0.0015超〜0.01%を満たす範囲で含有
し、 残部は鉄および不可避的不純物よりなるスラブの熱間圧
延に際し、X段からなる仕上げ熱延機の(X−4)段目
および(X−3)段目の圧延を、840℃以上940℃
未満の温度範囲で、かつそこでの圧下率で合計で60%
以上とし、(X−2)と(X−1)段目の圧下率を合計
で45%以下とし、最終仕上げ圧延温度を(Ar3 点−
20℃)以上とすることを特徴とする加工性に優れた熱
延鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 さらに重量%で、Ti=0.003〜
0.05%、Nb=0.003〜0.05%のうち1種
または2種を含有することを特徴とする請求項1記載の
加工性に優れた熱延鋼板の製造方法。 - 【請求項3】 粗圧延した粗バーをコイル状に巻取った
後、巻戻し、巻終わり端より連続的に仕上げ熱延を行う
ことを特徴とする請求項1または2記載の加工性に優れ
た熱延鋼板の製造方法。 - 【請求項4】 粗圧延した粗バーをコイル状に巻取った
後、巻戻し、その巻終わり端と先行する粗バーの末端と
を接合し、連続的に仕上げ熱延を行うことを特徴とする
請求項1または2記載の加工性に優れた熱延鋼板の製造
方法。
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|---|---|---|---|
| JP20622995A JP3793253B2 (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | 加工性に優れた熱延鋼板の製造方法 |
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