JPH10121147A - 熱延連続化プロセスを用いた深絞り性と時効性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱延鋼板の材質を全長に亘って均一にすると
共に、先端部の材質不良を回避し、加熱炉における省エ
ネルギーによるコストメリットを向上させるとともに、
延性と深絞り性と時効性に優れた加工用熱延鋼板を製造
することを解決課題とするものである。 【解決手段】 炭素含有量０．１％以下の鋼スラブを、
加熱炉での抽出温度を１１５０℃以下とし、粗圧延され
た鋼板を曲げ歪０．５％以上、曲げ歪速度０．０５ｓ^-1
以上で巻取り、３秒以上１℃／ｓ以下の冷却速度で保持
し、その後捲戻し、引き続き該鋼板の先端を、その前に
粗圧延され圧延ラインを先行する鋼板の後端に接合して
連続的にα域の温度範囲で５０％以上の圧下率で熱間仕
上圧延を行い、圧延終了後０．５秒以内に２０℃／ｓ以
上の冷却速度で３５０〜４５０℃まで冷却し捲取ること
を特徴とする、深絞り性と時効性に優れた加工用熱延鋼
板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱延連続化による
熱延鋼板の製造方法に係り、特に自動車や産業機械等に
用いられる深絞り性と時効性に優れた加工用熱延鋼板を
連続的に熱間圧延して製造する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等の加工用鋼板の技術分野
では、加工性の良い冷延鋼板が使用されていたが、最近
は冷延鋼板に代わる素材として比較的安価な加工用熱延
鋼板が使用されるようになってきている。

【０００３】自動車や産業機械等に用いられる加工用熱
延鋼板の製造方法は、連続鋳造した鋼スラブを加熱炉で
加熱し、次いで粗圧延、仕上圧延を行い、その後冷却し
てコイルに巻取るのが一般的である。

【０００４】図１は熱延鋼板の先端から後端に亘る仕上
温度の分布を示す図である。熱間圧延される鋼板の先端
部の仕上温度が一番低く、後端部になるに従い温度が高
くなる。後端部の温度が高くなる理由は圧延速度増加に
伴う加工発熱によるものである。

【０００５】このように、鋼板の仕上温度は、鋼板の全
長に亘って均一でないため、鋼板の材質も先端部と中間
部、後端部で異なったものとなり問題があった。

【０００６】特に先端部は、温度低下のためのはなはだ
しい場合は材質劣化となり、出荷前に切り捨てる等歩留
低下をまねくこともあった。

【０００７】これらの材質低下を防止するためには、鋼
板先端部の温度確保が必須であり、そのためには加熱炉
の加熱温度を上げることが必要であった。

【０００８】この温度は省エネルギー上のコストバラン
スから見ると、鋼板の先端部以外では、過剰加熱が行わ
れていることは明白であり、コストバランスが悪いとい
う問題がある。

【０００９】熱消費を極めて少なくして、加熱炉原単位
の低減をはかる加工用熱延鋼板の製造方法が、特公昭６
４−１１６９５号に提案されている。この方法は、連続
鋳造して得られた熱スラブをＡｒ₃変態点以下に降温せ
しめることなくＡｒ₃〜１２００℃の温度で５〜３０％
の圧下を行い、続いて９５０〜１１５０℃に保持された
加熱炉に挿入加熱した後熱間圧延を行うものであるが、
この方法では、熱延鋼板の中間部の温度についての熱延
条件は適切なものであるとしても、前述した先端部の温
度低下の問題を解決することについての考慮がはらわれ
ておらず、加熱炉原単位の低減がはかられたとしても、
鋼板全体に亘って加工性を劣化させることなしに仕上圧
延を行い、均質な鋼板を得ることは技術的に困難であ
る。

【００１０】一方、加工用熱延鋼板には、その用途から
して高いｒ値を持った深絞り加工性が要求されていて、
そして、深絞り性に優れた熱延鋼板の製造方法は、特開
平３−１３５２８号公報に開示されている。この方法
は、低温のα域の温度範囲で熱間仕上圧延を行うことを
開示しているが、鋼板の加工性を担保するために、粗圧
延及び仕上圧延の圧下率を制御する等の工夫が必要であ
ること、或は、高ｒ値を得るためにコストアップを伴う
潤滑圧延を行う方法等が記載されている。ところが、こ
れらの方法は連続熱間圧延でないため、鋼板の全長に亘
って材質を一定にすることができないし、しかも、これ
らの方法をそのまま連続熱間圧延には適用することがで
きない。

【００１１】一方、鋼板先端部の材質劣化を防止するた
め、加熱温度を下げられない従来の製造方法では、Ｍｎ
ＳやＡｌＮ等の析出物の析出が充分でなく、延性や時効
性の観点からも問題があった。ＭｎＳやＡｌＮの析出促
進を図る技術としては、例えば特公平７−７４３７６号
公報に、粗圧延後の鋼板に１１００℃以下Ａｒ₃点以上
で曲げ加工を施し、かつ上記温度域に１０秒以上保持す
る技術が開示されている。

【００１２】これに対し、本発明者は低温加熱と曲げ歪
および曲げ歪速度の条件を付加すると更に析出が促進さ
れ、また、α域の仕上圧延を組み合わせると鋼板の深絞
り性と時効性とが向上することを見い出した。また、こ
こで低温加熱は上述のごとく、粗圧延後の鋼板を接合し
連続的に圧延して初めて達成される条件である。特に鋼
板の板厚が２ｍｍ以下の薄手の場合には、この連続圧延
法が効果的である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、熱
延鋼板の材質を全長に亘って均一にすると共に、先端部
の材質不良を回避し、加熱炉における省エネルギーによ
るコストメリットを向上させるとともに、延性と深絞り
性と時効性に優れた加工用熱延鋼板を製造することを解
決課題とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の解決手段は、以
下の通りである。

【００１５】（１）炭素含有量０．１％以下の鋼スラブ
を、加熱炉での抽出温度を１１５０℃以下とし、粗圧延
された鋼板を曲げ歪０．５％以上、曲げ歪速度０．０５
ｓ^-1以上で巻取り、３秒以上１℃／ｓ以下の冷却速度で
保持し、その後巻戻し、引き続き該鋼板の先端を、その
前に粗圧延され圧延ラインを先行する鋼板の後端に接合
して連続的に熱間仕上圧延をα域の温度範囲で５０％以
上の圧下率で行い、圧延終了後２０℃／ｓ以上の冷却速
度で３５０〜４５０℃まで冷却し巻取ることを特徴とす
る、深絞り性と時効性に優れた加工用熱延鋼板の製造方
法。

【００１６】（２）炭素含有量０．１％以下の鋼スラブ
を、加熱炉での抽出温度を１１５０℃以下とし、粗圧延
された鋼板を曲げ歪０．５％以上、曲げ歪速度０．０５
ｓ^-1以上で巻取り、３秒以上１℃／ｓ以下の冷却速度で
保持し、その後巻戻し、引き続き該鋼板の先端を、その
前に粗圧延され圧延ラインを先行する鋼板の後端に接合
して連続的に熱間仕上圧延をα域の温度範囲で５０％以
上の圧下率で行い、圧延終了後０．５秒以内に２０℃／
ｓ以上の冷却速度で３５０〜４５０℃まで冷却し巻取る
ことを特徴とする、深絞り性と時効性に優れた加工用熱
延鋼板の製造方法。

【００１７】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１８】本発明で製造する深絞り性と時効性に優れ
た加工用熱延鋼板は、自動車や産業機械等に用いられる
２８０〜３８０ＭＰａのクラスの軟質熱延鋼板を対象と
しており、これら鋼板の化学成分の具体的範囲は以下の
ごとくなっている。すなわち、Ｃ：０．１％以下，Ｍ
ｎ：０．１〜１．０％，Ｓｉ：０．１％以下，Ｐ：０．
０２５％以下，Ｓ：０．０２５％以下，Ａｌ：０．１％
以下、残部は不可避的不純物を除きＦｅである。なお、
これらにＴｉ、Ｎｂが単独に或は両方が０．１％以下加
えられる場合もある。

【００１９】加工用熱延鋼板に含有されるＣは、Ｃ含有
量が多くなると硬質となり加工性が悪くなるので０．１
％以下としている。

【００２０】Ｍｎは、靱性を付与するため必要な元素で
あるが、多くなると硬質化するとともに加工性を劣化さ
せる。Ｓｉ、Ａｌは脱酸剤として添加するが、多くなる
と加工性を劣化させる。Ｐ、Ｓは、不可避的に含有され
るが、多くなると加工性に悪影響がでる。Ｔｉ、Ｎｂは
Ｃ、Ｎと結びつき軟質化の効果を生むが、多くなると逆
に加工性を悪化させる。

【００２１】この様な理由で、化学成分は上記範囲に調
整されている。しかし、本発明では目的に応じて他の成
分を含有させることを除外するものでない。

【００２２】図２は、加熱温度と熱延鋼板の仕上温度と
の関係を模式的に示す図である。従来の製造方法では、
加熱炉から仕上圧延終了時までの温度低下が鋼板中間部
と先端部とでは異なり、特に鋼板の先端部の温度低下は
著しいものがある。

【００２３】ところが、本発明では、粗圧延された熱延
鋼板の先端をその前に粗圧延され熱延ラインを先行する
鋼板の後端に接合するので、連続的に熱間圧延をするこ
とが可能となり、しかも、その熱間圧延は高速でかつ等
速圧延とすることができるので、鋼板の全長に亘って圧
延条件が同一となり、従来のバッチ式熱間圧延の加速圧
延とは異なって、仕上温度のバラツキが生じない。ま
た、高速−定速圧延が可能なので仕上圧延中の温度低下
が小さく加熱炉の加熱温度を低くすることができる。す
なわち本発明の方法では図２の●、▲印に示すような温
度パターンとなる。特に、板厚２ｍｍ以下の薄鋼板を製
造する場合には本方法の効果は大変著しい。

【００２４】このような理由により、本発明では加熱温
度を従来より低下でき、いわゆる低温加熱によりＭｎＳ
やＡｌＮ等の析出を促進できるので加工性や時効性の向
上も達成できる。実験によればその効果が大きいのは加
熱温度が１１５０℃以下の領域であった。

【００２５】また加工性、特に延性の向上のためには、
上記低温加熱に加え、粗圧延終了後に０．５％以上の曲
げ歪を０．０５ｓ^-1以上の曲げ歪速度で加え、更に１℃
／ｓ以下の冷却速度で３秒以上保持すれば良いことが知
見された。最初の低温加熱時に析出したＭｎＳやＡｌ等
の析出物がその後の曲げ歪によって析出する析出物の核
として作用し、析出が更に促進するためであると考えら
れる。曲げ歪は大きいほど効果が大であり、０．５％以
上が必要である。また、曲げ歪を高温で付与するため、
熱的消滅によるロスを少なくするため曲げ歪速度は０．
０５ｓ^-1以上必要である。また析出物が更に析出し成長
するために、１℃／ｓ以下の冷却速度で３秒以上保持が
必要である。

【００２６】本発明でＡｒ₃変態点以下のα域の温度範
囲で５０％以上の圧下率で仕上圧延をおこなうのは、再
結晶を通じ深絞りに好ましい方位が集積した集合組織を
得ることができるからである。即ち、再結晶を生じさせ
るためには、再結晶の駆動力が必要であるが、α域の温
度範囲で５０％以上の圧下率であればそれが達成できる
ことが実験により求められた。

【００２７】また、時効性の向上のためには鋼板中の固
溶Ｎと固溶Ｃの低減が必須であるが、固溶Ｎ低減には加
熱炉での低温加熱と歪付与、その後の適当な保持による
ＡｌＮ析出促進の効果が大きい。また、固溶Ｃ低減には
仕上圧延後に２０℃／ｓ以上の冷却速度で３５０〜４５
０℃まで冷却し巻取ることが有効であることを見出し
た。３５０〜４５０℃は時効性向上のためにセメンタイ
トの析出が最も効果的に作用する温度領域であり、冷却
条件を制御してＣの過飽和度を高め、この領域で巻取る
ことにより固溶Ｃも充分な低減がはかられたと考えられ
る。２０℃／ｓ以上で冷却するのはＣの過飽和度を高め
るために必要な条件である。

【００２８】また、時効性の向上のためには仕上圧延後
できるだけ速やかに冷却することもＣの過飽和度の保持
には重要な条件で、０．５秒以内の冷却が特に効果が大
きく、この条件を付加することにより時効性はさらに向
上することが実験で見出された。

【００２９】なお、本製造方法において、加熱炉の省エ
ネルギーのために、加熱炉への温片挿入（所謂ホットチ
ャージ、ウォームチャージと呼ばれるもの）を行う事は
本発明の効果を実現する上で何の障害もない。すなわ
ち、加熱炉への冷片挿入、温片挿入にかかわらず本発明
は成立する。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明を図に基づいて説明する。

【００３１】図３は、熱延連続化法における深絞り性と
時効性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法の概要を示す
図である。

【００３２】図３に示すように、加熱炉１で１１５０℃
以下に加熱された炭素含有量０．１％以下の鋼スラブ
は、粗圧延機２で圧延され、これを曲げ歪０．５％以
上、曲げ歪速度０．０５ｓ^-1以上で巻取って粗圧延コイ
ル３とする。粗圧延後の鋼板の巻取り巻き戻しにはコイ
ルボックス法（Ｓｔａｈｌ／ｕ／Ｅｉｓｅｎ，１９８
３，ｖｏｌ１０３，Ｎｏ．７，ｐ２９５〜３０５及びＩ
ｒｏｎ ａｎｄ ＳｔｅｅｌＥｎｇｉｎｅｅｒ，１９８
１，Ｎｏ．１１，Ｐ．４５２）が使用できる。この方法
は鋼板を曲げると同時にコイル状に巻取るため保温効果
を有する。粗圧延コイル３は、３秒以上１℃／ｓ以下の
冷却速度で保持し、その後巻戻す。巻き戻した粗圧延コ
イル３の先端は、溶接用切断機４でもって切断され溶接
に適する先端開先が形成される。先行する粗圧延鋼板が
仕上圧延機に搬送され仕上圧延されるが、その後端は同
じく溶接用切断機４でもって切断され溶接に適する後端
開先が形成される。先行する粗圧延鋼板の後端と後行の
粗圧延鋼板の先端とは、溶接装置５により溶接して接合
される。

【００３３】溶接装置５は、移動台車と一体になってお
り、先行する粗圧延鋼板の後端の移動速度と同期して移
動することができるように制御されていて、移動台車を
移動させながら先行する粗圧延鋼板の後端と後行の粗圧
延鋼板の先端とを溶接する。溶接法は、レーザービーム
溶接法が適するが、他の公知の溶接法も適用できる。

【００３４】溶接装置５によって一体に接合された粗圧
延鋼板は、仕上圧延機６で連続的に仕上圧延され、次い
で、ランナウトテーブルに設置された冷却装置７により
０．５秒以内に２０℃／ｓ以上の冷却速度でセメンタイ
ト析出温度である３５０〜４５０℃に冷却して巻取機９
で巻取られ、高ｒ値で時効性に優れた熱延鋼板となる。
鋼板は所定の長さを巻取られると、切断機８で切断され
別のコイルとして巻取機９で巻取られる。

【００３５】本発明では、粗圧延鋼板の先端を圧延ライ
ンを先行する粗圧延鋼板の後端と接合して連続的に一定
条件で仕上圧延の鋼板全体に温度バラツキがなく、鋼ス
ラブの加熱温度も、従来よりも低温の１１５０℃以下に
できる。しかも低温加熱と圧延後の適当な曲げ歪付与と
保持により延性の向上をはかることができ、更にα域の
温度範囲の仕上圧延により深絞り性を向上させることが
でき、且つ適当な冷却制御により時効性の向上を達成す
ることができる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例と比較例とについて述
べる。

【００３７】表１に示す成分の鋼を用いて、表２に示す
条件で圧延した。

【００３８】表２に示す本発明例（Ｎｏ．ｌ〜Ｎｏ．
４）はいずれも、鋼板全長に亙って延性、かつ平均ｒ値
が高い（平均ｒ≧１．０）結果を示す。また、本発明例
Ｎｏ．５は、圧延後冷却開始までの時間が０．５秒を越
えるため平均ｒ値が幾分低くなるが、特性は良好であり
総合的に比較例より勝る。

【００３９】これに対し、比較例であるＮｏ．６は、粗
圧延終了後の鋼板（シートバー）の接合を行わないた
め、鋼板フロント部の圧延速度が低く、低温抽出（１０
８０℃）では仕上温度が低下しフロント部の延性が劣化
する。

【００４０】また、Ｎｏ．７は、抽出温度が高温のた
め、同成分の実施例であるＮｏ．１と比較して、延性が
低下している。Ｎｏ．８は、曲げ歪量が小さいため、Ｎ
ｏ．９は、曲げ歪速度が小さいため、Ｎｏ．１０は、保
持時間が短いため、またＮｏ．１１は、保持中の冷却速
度が大きいためいずれも延性が充分向上していない。

【００４１】更に、Ｎｏ．１２は、仕上温度が変態点以
上のため、またＮｏ．１３は、冷却速度が遅いため、Ｎ
ｏ．１４とＮｏ．１５は、冷却停止温度外れのため、Ｎ
ｏ．１６は、保持時間が短いため、Ｎｏ．１７は昇温速
度が遅いため、またＮｏ．１８とＮｏ．１９は巻取温度
外れのため平均ｒ値が劣化している。以上からわかるよ
うにＮｏ．６〜Ｎｏ．１９はいずれも本発明と比較して
発明の特定要件を欠く部分があるので、延性、平均ｒ値
の２つの確保が図れていない。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】

【発明の効果】本発明の、熱延連続化法プロセスを用い
た深絞り性と時効性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法
によれば、熱延鋼板の先端部の材質不良による製品歩留
りを向上させることができ、また、鋼スラブの加熱抽出
温度を低下できるため加熱炉の省エネルギーによるコス
トメリットを享受できるだけでなく、鋼板の深絞り性と
時効性の向上を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱延鋼板の仕上温度分布を示す図である。

【図２】加熱温度と熱延鋼板の仕上温度との関係を模式
的に示す図である。

【図３】本発明の熱延連続化プロセスを用いた深絞り性
と時効性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法の概要を示
す図である。

【符号の説明】

１ 加熱炉 ２ 粗圧延機 ３ 粗圧延コイル ４ 溶接用切断機 ５ 溶接装置 ６ 仕上圧延機 ７ 冷却装置 ８ 切断機 ９ 巻取機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素含有量０．１％以下の鋼スラブを、
   加熱炉での抽出温度を１１５０℃以下とし、粗圧延され
   た鋼板を曲げ歪０．５％以上、曲げ歪速度０．０５ｓ^-1
   以上で巻取り、３秒以上１℃／ｓ以下の冷却速度で保持
   し、その後巻戻し、引き続き該鋼板の先端を、その前に
   粗圧延され圧延ラインを先行する鋼板の後端に接合し
   て、連続的に熱間仕上圧延をα域の温度範囲で５０％以
   上の圧下率で行い、圧延終了後２０℃／ｓ以上の冷却速
   度で３５０〜４５０℃まで冷却し巻取ることを特徴とす
   る、深絞り性と時効性に優れた加工用熱延鋼板の製造方
   法。
2. 【請求項２】 炭素含有量０．１％以下の鋼スラブを、
   加熱炉での抽出温度を１１５０℃以下とし、粗圧延され
   た鋼板を曲げ歪０．５％以上、曲げ歪速度０．０５ｓ^-1
   以上で巻取り、３秒以上１℃／ｓ以下の冷却速度で保持
   し、その後巻戻し、引き続き該鋼板の先端を、その前に
   粗圧延され圧延ラインを先行する鋼板の後端に接合して
   連続的に熱間仕上圧延をα域の温度範囲で５０％以上の
   圧下率で行い、圧延終了後０．５秒以内に２０℃／ｓ以
   上の冷却速度で３５０〜４５０℃まで冷却し巻取ること
   を特徴とする、深絞り性と時効性に優れた加工用熱延鋼
   板の製造方法。