JPS63303012A - 連続焼鈍による耐時効性鋼板の製造方法 - Google Patents

連続焼鈍による耐時効性鋼板の製造方法

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JPS63303012A
JPS63303012A JP13927987A JP13927987A JPS63303012A JP S63303012 A JPS63303012 A JP S63303012A JP 13927987 A JP13927987 A JP 13927987A JP 13927987 A JP13927987 A JP 13927987A JP S63303012 A JPS63303012 A JP S63303012A
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は急速加熱、急速冷却を採用した連続焼鈍法にお
いて、急速冷却以後から過時効を行う際に特殊な熱サイ
クルを採用することによって箱焼鈍法並みの耐時効性を
備えた冷延鋼板の製造方法に関するものである。
(従来の技術) 従来の加工用冷延鋼板の焼鈍方法としては箱焼鈍法によ
るのが通常であったが、最近では連続焼鈍法によって加
工用冷延鋼板を製造する場合が増えてきている。しかし
、従来の連vt焼鈍法では十分な耐時効性を確保するこ
とができず、このことが、連続焼鈍法が完全に箱焼鈍法
にとって変わることのできない理由の一つとなっている
。
本出願人らは従来の連続焼鈍設備に比べて更にコンパク
トで建設費が安く、生産される鋼板の材質も優れている
連続焼鈍設備をつくることを考え種々検討した。その結
果、急速加熱−均熱一過時効への急速冷却−過時効処理
のサイクルを採用すれば、100秒前後の短時間の焼鈍
で、従来の連続焼鈍方式以上の材質を持つ鋼板が製造で
きることが分り、更に急冷から過時効にいたる間の熱サ
イクルを工夫することにより、耐時効性も改善できるこ
とを見出した。(例えば、特公昭58−10447号公
報)。
他方、耐時効性を改善する別の方法として、時間ととも
に温度を変化させる傾斜過時効法なども考えられた。(
例えば、特公昭5B−39890号公報、特開昭60−
52527号公報)。
しかし、これらの発明にも関わらず、連続焼鈍法では十
分な耐時効性を確保できていないのが現状である。
(発明が解決しようとする問題点) 以上述べたように、短時間過時効による耐時効性の改善
が可能になりほとんどの冷延鋼板の製造が箱焼鈍法から
連続焼鈍法に変わったとすると、その労働生産性等の飛
躍的な向上により、経済的な効果は極めて大きい。
短時間の過時効処理により耐時効性を改善するには、過
時効中の現象を論理的に明らかにする必要があるが、従
来の技術ではこれらの点が必ずしも明瞭でなく、それら
が最も効率的な過時効処理であるとは言えないのである
。
本発明は過時効処理中で重要な現象である炭化物の核生
成および析出の挙動とMn、  Sなどの含有成分との
関係、析出速度と炭化物密度の関係、などを定量化し最
適な過時効熱サイクルを求めることを試みたもので、本
出願人らの発明である特公昭5B−10447号公報記
載の発明をさらに発展させ連続焼鈍法により箱焼鈍法並
みの耐時効性を得る方法を見出したものである。
(問題点を解決するための手段) 先ず、本発明で用いる熱延鋼帯の成分組成について説明
する。
本発明が対象とする加工用冷延鋼板の出発鋼材は通常の
ものであるが、特に本発明は以下の理由により、C0.
005〜0.03%、 Mn0.03〜0.4%。
S 0.002〜0.025%、P0.03%以下、s
 ol、 IV0.01〜0.10%、 N0.002
5%以下を含有する熱延鋼帯、あるいは、G 0.00
5〜0.03%、 Mn0.03〜0.4%、  S 
 0.002〜0.025  %、P0.04〜0.1
2%、sol、/J  0.01〜0.10%、 N0
.0025%以下を含有する熱延鋼帯を出発材とするも
のである。
Cは従来から含有量が少なくなるに従って、延性および
深絞り性が向上すること、また時効性については含有量
が少なくなりすぎると悪化することなどが知られており
、本発明の場合はC0.005〜0.03%の範囲で加
工性と耐時効性の優れた冷延鋼板が得られる。0.03
%を超えると延性、深絞り性が劣化し、0.005%未
満では炭化物の析出密度が低下し、耐時効性が悪化する
。
Pは鋼板の強度を著しく上げる元素であるので、軟質冷
延鋼板を製造するためには上限を0.03%としなけれ
ばならない。一方、高抗張力鋼板を製造するためにはP
量の含有量を0.04〜0.12%にすることにより抗
張力を35〜45kgf/鶴2まで上げることができ、
この範囲のPfiにより加工用高抗張力冷延鋼板を製造
することができる。Pの上限を0.12%としたのは、
それを超えると二次加工割れが起こるからである。
s ol、 k!は鋼中の酸素、窒素量をコントロール
するのに必要な元素であるが、これが多すぎると鋼は硬
質化するので上限を0.10%とした。一方、これが少
なすぎると窒素の時効をおさえることができな(なるの
で、下限は0.01%とする必要がある。
次に固溶窒素は固溶炭素とともに耐時効性を決定する成
分で、固溶量が高くなるに従って耐時効性は悪化し、熱
延鋼帯中の固溶窒素が25ppmより多くなると固溶窒
素による時効劣化が大きくなり過ぎ、後述する本発明の
方法によって固溶炭素による時効劣化を防止し得ても、
加工性と耐時効性を同時に満足する優れた鋼板は得られ
なくなる。
MnおよびSの規則は本発明の重要な点で、一般的に、
Mnは熱間圧延時に不可避的に存在するSが誘発する脆
化を防止するために必要な元素であるが、本発明ではM
nSを炭化物の優先析出サイトとして利用するため、あ
る程度以上の析出密度が必要である。したがって第8,
9図に示すようにMnを0.03〜0.4%、Sを0.
002〜0.025%に規制し、このことによって10
7個/cd以上のMnSが得られ、かつ加工性も確保す
ることができる。なお、ここで析出物密度と言うのは写
真上の単位面積当りの個数である。
次に鋳造から熱間圧延に到るまでの工程であるが、通常
の熱間圧延工程でかまわないが、連鋳−直送圧延(CC
−OR)法を採用することは、Mns密度、大きさを制
御することができ、本発明にとってむしろ好ましい工程
と言える。また、熱延後の巻き取り温度は時効性にはあ
まり影響を与えず、600℃程度の低温巻き取りの場合
にも本発明の効果は十分得られる。700℃以上の高温
巻き取りをした場合には、冷延・焼鈍後の結晶粒径が増
大し急冷効果が大きくなり、時効性を改善するには好ま
しい工程である。
次に連続焼鈍工程について述べる。
冷間圧延された板を加熱し再結晶・粒成長させることは
特公昭58−10447号公報に記載されている方法を
採用すればよく、本発明の特徴点は、再結晶・粒成長後
の急冷から過時効にいたる間の熱サイクルにあり、以下
にこのことについて説明する。
過時効の意図するところは再結晶・粒成長時に炭化物が
溶解し増加した固溶炭素を再析出させて高い延性及び耐
時効性を確保しようとするところにある。本出願人らは
、終点温度を低下させることで炭化物核生成′におよぼ
すMnSの効果をより拡大することができ、さらに引き
続き再加熱し、その後炭化物析出密度と再加熱温度に合
わせて傾斜過時効を行うことで、耐時効性を顕著に改善
できることを見出したのである。
以下に例を挙げて本発明の限定理由と効果を説明する。
使用した材料は0.02%の炭素を含み、Mn、  S
量を変えたMキルド鋼であり、4.0鶴の熱延鋼板を0
.80まで冷間圧延し焼鈍を行った。
まず、急冷終点温度の限定理由であるが、第1図は、第
2図のような熱サイクルで急冷終点温度を変えて焼鈍し
、同時にMnSの影響を調べた図である。一般的に急冷
終点温度を低下させた方が炭化物密度が大きくなり、第
1図に示すように短時間の内に固溶炭素量を小さくする
ことができるが、その際の炭化物の析出サイトは、日本
金属学会誌49 (1985)928真に述べられてい
るようにMnSであり、はぼ炭化物密度# MnS密度
の関係があることが分かった。従って、第1図からMn
S密度により炭化物密度が制御できることが分かり、本
発明鋼のMn、  Sの範囲では急冷終点温度を300
℃以下にすれば十分な炭化物密度が得られる。この点が
本発明の最大の特徴であり、即ち、炭化物密度は急冷終
点温度とMnSの析出密度で決り、更にMnSの析出密
度(炭化物密度)により再加熱後の傾斜条件が決められ
るのである。また、急冷終点温度における保定時間は1
0秒以下にしても十分に必要な密度の炭化物は得られる
。急冷終点温度の下限温度は、粒内炭化物の増大にとも
なう延性の劣化を考慮し、加工性と耐時効性を両立させ
るため200℃以上としなければならない。
次に再加熱速度、再加熱温度、再加熱温度における保定
の効果について説明する。まず再加熱速度の限定につい
てであるが、再加熱速度は100’C/s程度であれば
炭化物析出密度にそれ程影響しないことが分かった。し
かし、再加熱速度が小さ過ぎればトータルの過時効時間
が長くなり再加熱速度の下限は3℃/Sと定められる。
また、上限は充分な炭化物密度が得られれば定める必要
はないが、第10図から判るように現状の加熱手段、例
えば誘導加熱装置の能力である100℃/Sでも問題は
ない。
更に、再加熱温度とその温度における保定時間の必要性
について説明する。再加熱温度は、それが高すぎると過
冷却によって生じた炭化物が再固溶することが懸念され
るが、325〜450℃の範囲であれば十分な密度の炭
化物が得られることが分かった。再加熱温度の下限は、
得られる耐時効性のレベルから325℃と決められる。
上限は450℃以上でもかまわないが、再加熱に要する
エネルギー等を考慮し450℃を上限とした。
引き続き、再加熱後の等温保定の必要性について説明す
る。炭化物析出速度を最大にする固溶炭素量(過飽和量
)と過時効温度の間には関係があり、言い換えれば、再
加熱温度が決まると適正な固溶炭素量が決まるのである
。再加熱速度が速い場合には、再加熱直後の固溶炭素量
が適正固溶炭素量より多くなる。その場合には再加熱温
度において等温過時効(保定)を行い適正な固溶炭素量
近くまで減少させたほうが効率的に固溶炭素を減少させ
ることができる。その効果を示したものが第3図である
。これは、第4図のようにトータルの過時効時間を15
0秒一定にするような熱サイクルで焼鈍を行い固溶炭素
量を測定したものである。保定を行わない場合にも第4
図の熱サイクルで十分に低い固溶炭素量になるが、保定
時間の延長とともに固溶炭素はさらに減少する。本出願
人らは再加熱温度などを変えて保定時間を詳細に検討し
た結果、再加熱温度Tの時には次に示すような実験式で
計算される時間を秒、 t−IQ(−0−11131174−・4)以下の保定
をすれば良いことが分かった。
次に再加熱温度と保定後の傾斜過時効条件について説明
する。第5図は再加熱温度と過時効終点温度の関係を示
した図で、第2図に示した熱サイクルで再加熱温度と過
時効終点温度を変えて実験した結果である。耐時効性の
良い範囲が再加熱温度325℃以上でかつ過時効終点温
度が275〜240℃であることが分かる。第6図は時
効指数と傾斜過時効の冷却速度の関係を示したもので、
再加熱温度によって最適な冷却速度が存在することが分
かる。最適な傾斜過時効条件は炭化物析出密度によって
異なり、詳細に検討した結果次のような条件で過時効す
ることが効率的であることが分かった。すなわち、再加
熱温度Tにおいて保定を行った後、Tから240℃以上
の範囲を、MnS密度をm(個/cd)とし、 (1,2X 10− ”開音0.005)T−1,57
≦R(℃八) ≦(2,OX 10− ”m+0.00
8)T−2,40という実験式で表される冷却速度Rで
傾斜過時効を行う方法である。さらに固溶炭素を減少さ
せるには、1次傾斜過時効冷却途中温度から引き続き、
240℃以上の範囲を0.5℃/S以下の冷却速度で2
次傾斜過時効する2段傾斜過時効法が有効である。24
0℃以下になると固溶炭素の拡散速度が小さくなり過ぎ
、この温度以下では通常の連続焼鈍時間である10分以
下では過時効処理としての意味を失う。
以上のような過時効を行うことにより短時間の過時効に
より耐時効性を改善することができる。
本発明を実施する場合、Mn、  Sの含有量、および
、鋳造から熱延に到るまでの熱履歴・圧延条件と、Mn
Sの析出密度の関係を明らかにしておけば、この密度に
合わせて最適な過時効熱サイクルが決められる。
次に本発明を実施するために必要な設備であるが、これ
は均熱後の急冷設備を有していることが前提となる。急
冷後には誘導加熱、あるいは雰囲気加熱によって再加熱
を行い、引き続く傾斜過時効は、過時効帯を複数に分割
しそれぞれの分割された過時効帯の温度をコントロール
することによって可能になる。
(実施例) 実施例に用いた材料は第1表に示すような成分を有した
三種のMキルド鋼の熱延鋼板である。この板を0.8m
まで冷間圧延しく圧下率80%)、第7図に示すような
熱処理を行った。本実施例では、急冷終点時の保定およ
び再加熱後の保定は特に行わなかった。その結果を第2
表に示す。実験番号1〜8までは(a)の鋼の場合であ
る。実験番号1は本発明法により過時効時間150秒以
下で耐時効性の良好な鋼板が得られる。実験番号2は一
次傾斜冷却速度が小さすぎた場合、実験番号3は一次傾
斜冷却速度が大きすぎた場合、実験番号4は再加熱温度
が低すぎる場合、実験番号5は急冷終点温度が高すぎる
場合であるが、いずれの場合も本発明法外であり、時効
指数(AI)は3.0kgf/mm2以下にはならず耐
時効性を確保することはできない。実験番号6,7.8
は時効指数2.0kgf/龍2以下を狙ったもので、5
分の過時効時間で時効指数を2、Okgf/m”以下に
、7.5分の過時効時間では時効指数を1.5 kgf
/mm”以下にすることができる。
次にMnSの影響であるが、(′b)鋼はMn、  S
が本発明鋼の範囲内の場合、(C)綱はMn、 Sが範
囲外の場合であるが、(b)鋼では時効指数が2.1 
k+rf/m”と良好な値を示すが、(C)鋼では3.
3 kgf/wm”と十分な耐時効性を示さない。
(発明の効果) 本発明の方法で過時効を行うことによって、180秒以
下の過時効で時効指数3kgf/mm”以下に、300
秒程度の過時効で時効指数2.0 kgf/f12以下
にすることができ、短時間の過時効により掻めて耐時効
性の良い冷延鋼板の製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は固溶炭素量と急冷終点温度の関係を示す図、第
2図は本発明の条件を決定するための基本的な熱サイク
ルを示す図、第3図は再加熱後の保定時間と時効指数の
関係を示す図、第4図は第3図を得るために行った熱サ
イクルを示す図、第5図はある固溶炭素量を得るための
再加熱温度と傾斜終点温度の関係を示す図、第6図は時
効指数と傾斜冷却速度の関係を示す図、第7図は実施例
を行った際の熱サイクルの例を示す図、第8図及び第9
図はMn及びS量とMnS密度との関係を示す図、第1
θ図は再加熱速度と炭化物密度との関係を示す図である
。 も″に終九皿崖(°C) ″r′E:之滲f−ム是皇 第3図 第4図 第5図 第6図 4判々却1度(°≠)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C0.005〜0.03%、Mn0.03〜0.
    4%、S0.002〜0.025%、P0.03%以下
    、sol.Al0.01〜0.10%、N0.0025
    %以下を含有する熱延鋼帯を冷間圧延し、得られた冷延
    鋼帯を再結晶・粒成長後、急冷・過冷却・再加熱・過時
    効を行う連続焼鈍法において、再結晶・粒成長後、30
    0〜200℃の温度まで35〜250℃/sで急冷し、
    その温度で0〜10秒の時間保持後3℃/s以上の加熱
    速度で325〜450℃に再加熱し、その温度T(℃)
    において、 0≦t(sec)≦10^(^−^0^.^0^1^3
    ^0^T^+^6^.^4^)なる式で表される時間t
    秒の等温保定後、再加熱温度Tから300℃以下240
    ℃以上の範囲までの間を、MnS析出密度をm(個/c
    m^2)として、(1.2×10^−^1^1m+0.
    005)T−1.57≦R(℃/s)≦(2.0×10
    ^−^1^1m+0.008)T−2.40で表される
    範囲の冷却速度R℃/sで傾斜過時効を行うことを特徴
    とする耐時効性の優れた冷延鋼板の製造方法。
  2. (2)C0.005〜0.03%、Mn0.03〜0.
    4%、S0.002〜0.025%、P0.04〜0.
    12%、sol.Al0.01〜0.10%、N0.0
    025%以下を含有する熱延鋼帯を冷間圧延し、得られ
    た冷延鋼帯を再結晶・粒成長後、急冷・過冷却・再加熱
    ・過時効を行う連続焼鈍法において、再結晶・粒成長後
    、300〜200℃の温度まで35〜250℃/sで急
    冷し、その温度で0〜10秒の時間保持後3℃/s以上
    の加熱速度で325〜450℃に再加熱し、その温度T
    (℃)において、 0≦t(sec)≦10^(^−^0^.^0^1^3
    ^0^T^+^4^.^4^)なる式で表される時間を
    秒の等温保定後、再加熱温度Tから300℃以下240
    ℃以上の範囲までの間を、MnS析出密度をm(個/c
    m^2)として、(1.2×10^−^1^1M+0.
    005)T−1.57≦R(℃/s)≦(2.0×10
    ^−^1^1m+0.008)T−2.40で表される
    範囲の冷却速度R℃/sで傾斜過時効を行うことを特徴
    とする耐時効性の優れた冷延鋼板の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05171286A (ja) * 1991-12-18 1993-07-09 Kobe Steel Ltd 低温での塗装焼付硬化性に優れた冷延鋼板の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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