JPS6410563B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ この発明は、打抜き加工等によつて形成された
穴を、裂断等の不都合を生ずることなく円滑に拡
げ加工し得る、穴拡げ性の優れた熱延鋼板に関す
るものである。 ＜従来の技術＞ 近年、自動車のホイール等に代表されるよう
に、所定形状・寸法の透孔を穴拡げ加工によつて
形成した構造部材の需要が増加傾向を見せ始めて
いる。 そして、一般にこのような穴拡げ加工品の製造
にあたつては、穴拡げ性と冷間加工性とが同一視
されていたこともあつて、単に冷間加工性にのみ
注目した素材選択が行われるのが普通であつた。 従来、この種の用途に供される冷間加工用熱延
鋼板の製造には、例えば特開昭54−65118号或い
は特開昭58−6936号として提案された方法等が知
られており、需要者の要望は一応満たされてき
た。 なお、前者の方法は、鋼中のSi含有量を高める
とともに、２段階急冷、低温巻取りを実施し、得
られる熱延鋼板の延性向上を図つたものであり、
後者の方法は、鋼中のＣ含有量を高くするととも
に、同じく２段階急冷、低温巻取りを行つて、優
れた強度特性と加工性とを有する熱延板を経済上
有利に製造しようと言うものである。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、穴拡げ加工品の需要増大に対応
して続けられていた本発明者等の研究を通じて、
穴拡げ性に及ぼされる次のような冶金的背景が順
次明らかとなり、新たな性能を有する鋼板開発の
必要性が強く認識されるようになつてきた。 即ち、前記特開昭54−65118号として提案され
た方法ではSi含有鋼特有の島状スケールが発生
し、得られる鋼板の表面性状が劣化してその商品
価値の低下を招くばかりか、穴拡げ性能にも少な
からぬ悪影響が及ぼされることとなり、一方、特
開昭58−6936号として提案された方法には、Ｃ含
有量の高い鋼を素材とするので得られる鋼板のパ
ーライト分率も高くなつて、これが穴拡げ性能に
悪影響を及ぼすとの問題点があるなど、いずれ
も、今後に予想される苛酷な穴拡げ加工の要望に
十分対処できる鋼板を得るに満足な手段とは言え
なかつたのである。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明者等は、上述のような観点から、従来材
にみられる前記問題点を解決し、特に穴拡げ性の
見地から従来材を凌駕する性能を具備した熱延鋼
板をコスト安く、安定して製造すべく更に研究を
続けた結果、 (a) 鋼板における“穴拡げ性”は、単に“伸び”
等で代表される“冷間加工性”のみに左右され
るものではなく、伸びや強度、鋼材全体におけ
るこれらの均一性、更には表面性状等の要素が
微妙に絡み合つたバランス度によつて主として
支配されていること、 (b) ところが、従来の加工用熱延鋼板において、
Ｃ量を減少して硬質第２相の低減を図るととも
にSi量をも抑制することで表面性状を改善し、
更に適量のＮの添加、熱延後の冷却パターンの
工夫、低温巻取りを実施すると、上記各要素の
最適バランスが安定して確保されることとな
り、十分な強度と優れた穴拡げ性を有する熱延
鋼板が作業性良く得られること、 以上(a)及び(b)に示す如き知見が得られたのであ
る。 この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であり、 Ｃ：0.010〜0.120％未満（以下、成分割合は重量
基準とする）、 Mn：0.10〜1.50％、 Ｐ：0.050％以下、 sol.Al：0.005〜0.10％、 Ｎ：0.0020〜0.0300％、 Si：0.15％未満、 Ｓ：0.015％以下、 を含有し、必要により更に、 Ti：0.005〜0.025％、 Ca：0.0005〜0.0100％ のうちの１種以上をも含み、 残部：Fe及び他の不可避的不純物 より成る成分組成の鋼を熱間圧延し、該熱間圧延
をAr₃点〜（Ar₃点＋80℃）の温度で終了した後、
直ちに20℃／sec以上の冷却速度でオーステナイ
トとフエライトの２相共存温度域まで急冷し、続
いて、この状態で１〜30秒間保持するか、或いは
１〜30秒間の放冷を行つてから、再び20℃／sec
以上の冷却速度で500℃未満〜200℃の温度域まで
急冷し、巻取ることにより、穴拡げ性の優れた熱
延鋼板を安定して製造する点、 に特徴を有するものである。 次に、この発明の熱延鋼板の製造方法におい
て、素材鋼の化学成分組成、並びに熱間圧延・冷
却条件を前記の如くに限定した理由を説明する。 (A) 素材鋼の化学成分組成 Ｃ Ｃ成分には、鋼板の強度上昇作用があり、
この点では好ましい元素であるが、0.120％
以上を含有させると穴拡げ性が劣化するよう
になり、一方、その含有量が0.010％未満で
は所望の強度が確保できない上、フエライト
粒界の脆化を招いて穴拡げ性に悪影響が出て
来ることから、Ｃ含有量を0.010〜0.120％と
定めた。 Mn Mn成分には、固溶硬化、細粒硬化を通じ
て鋼板の強度並びに穴拡げ性を向上する作用
があるが、その含有量が0.10％未満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方、1.50％
を越えて含有させると変態硬化を生じて穴拡
げ性の大幅な劣化を来たすことから、Mn含
有量は0.10〜1.50％と定めた。 Ｐ Ｐ成分は、本発明方法の如き低温巻取りを
実施する場合に、鋼板の穴拡げ性を劣化する
ことなく強度を上昇させる作用を発揮するの
で、好ましくは0.020％以上を含有させるこ
とが推奨されるが、0.050％を越えて含有さ
せると溶接部の延性劣化を来たすことから、
Ｐ含有量は0.050％以下と定めた。 なお、特に優れた溶接部特性が必要なとき
には、Ｐ含有量を0.010％以下に抑えること
が好ましい。 sol.Al sol.Al成分は、脱酸剤として有効なもので
あるが、その含有量が0.005％未満では脱酸
の効果が期待できなくなり、一方、0.10％を
越えて含有させても脱酸の効果が飽和してし
まうことから、sol.Al含有量を0.005〜0.10％
と定めた。 Ｎ 本発明方法の如き低温巻取りを実施する場
合にはAlNの析出が抑制されるが、Ｎ成分
は、固溶硬化作用を通じて鋼板の強度を大き
く上昇する効果を発揮する。この場合、鋼板
の穴拡げ性が劣化することなく大きい強度上
昇を生じるので、非常に好ましい元素である
と言える。 しかしながら、Ｎ含有量が0.0020％未満で
は所望の強度向上効果を期待できず、一方、
0.0300％を越えて含有させると鋳込時にブロ
ーホールを発生するなど、実作業上の不都合
がもたらされることから、Ｎ含有量は0.0020
〜0.0300％と定めた。 Si Siは、延性の点からは有利な元素であるこ
とが確認されたが、その含有によつて鋼中に
Fayalite（2FeO・SiO₂）が生成し、熱延鋼板
の表面性状を著しく劣化して穴拡げ性や疲労
特性を害することから、穴拡げ加工用鋼板と
してはその含有量を極力抑える方が好まし
い。特に、Si含有量が0.15％以上になると
Fayaliteの生成が目立つようになることか
ら、その含有量を0.15％未満と定めた。 Ｓ Ｓは、鋼中のMnと結合してＡ系介在物
（MnS系介在物）を生じ、穴拡げ性に害を及
ぼす不純物元素であるので極力低減すること
が望ましいが、その含有量が0.015％以下で
あれば穴拡げ性劣化の度合が許容し得る範囲
にあり、また製鋼上の経済性をも考慮して、
Ｓ含有量は0.015％以下と定めた。なお、好
ましくはＳ含有量を0.005％以下に制限する
のが良い。 Ti Ti成分には、連続鋳造スラブのひび割れ
を抑制する作用があるので、該ひび割れ対策
として必要により添加されるものであるが、
その含有量が0.005％未満では前記作用に所
望の効果を得ることができず、一方、0.025
％を越えて含有させても、かかるTiの効果
は飽和してしまつてそれ以上の向上が認めら
れないことから、Ti含有量は0.005〜0.025％
と定めた。 特に、製鋼−熱延直結プロセスの場合に
は、割れ対策の意味で微量のTi添加が好ま
しい。 Ca Ca成分には、Ａ系介在物（MnS系介在物）
やＢ系介在物（Al₂O₃系介在物の形状制御
（球状化）により穴拡げ性を向上する作用が
あるので、穴拡げ性を一層向上する必要があ
る場合に添加される元素であるが、その含有
量が0.0005％未満では前記作用に所望の効果
が得られず、一方、Ca含有量が0.0100％を越
えると介在物量が増加し、却つて延性低下か
らの穴拡げ性劣化を招くようになる。従つ
て、Ca含有量は0.0005〜0.0100％と定めた。 (B) 熱間圧延・冷却条件 熱間圧延終了温度 熱間圧延終了条件が（Ar₃点＋80℃）より
も高温であると、オーステナイトの細粒化が
十分に行われず、最終成品のフエライト粒や
パーライト粒が大きくなつて良好な穴拡げ性
能が得られず、一方、Ar₃点より低い温度で
仕上げるとフエライト変態後加工を受けるこ
ととなつて温間加工フエライト粒が残存し、
やはり穴拡げ性能を劣化することから、熱間
圧延終了温度はAr₃点〜（Ar₃点＋80℃）と
定めた。 熱間圧延終了後から２相共存温度域までの
冷却速度 熱間圧延終了後、その終了温度であるAr₃
点〜（Ar₃点＋80℃）の温度域からオーステ
ナイトとフエライトの２相共存温度域までを
20℃／sec以上の冷却速度で急冷する理由は、
該冷却速度が20／sec未満であると徐冷とな
つて初析フエライトの結晶粒成長を抑制する
ことができず、またパーライト・バンド組織
となりやすいからである。即ち、穴拡げ特性
上好ましい微細ポリゴナルフエライトとこれ
に分散した微細パーライトとの組織を得るた
めには、前記区域を20℃／sec以上の冷却速
度で冷却する必要がある。 なお、冷却速度の高い側には格別な臨界値
はなく、実用上可能な限り高い値とすること
ができる。 ２相共存域での保持又は空冷 熱間圧延終了後、20℃／sec以上の冷却速
度でそのまま所定の巻取り温度まで単調冷却
すると、ポリゴナルフエライトの生成が抑制
され、所謂ベイナイト組織となつて穴拡げ性
向上効果を十分に確保できなくなることか
ら、一旦、オーステナイトとフエライトの２
相共存温度域、好ましくはフエライト変態ノ
ーズ域にて１〜30秒間保持するか、放冷する
かの処理を行つて所期の微細なポリゴナルフ
エライトを十分に生成せしめる過程が必要な
のである。 オーステナイトとフエライトの２相共存温
度域に保持するか、この温度域で放冷する時
間は１〜30秒であるが、その時間が１秒未満
の場合にはフエライトの析出が不十分であ
り、一方、30秒を越えてもフエライト変態が
それ以上進行しない上、圧延後、巻取り間で
の通板時間が長くなることから、前記時間を
１〜30秒間と限定した。 ２相共存温度域から巻取り温度までの冷却
速度 オーステナイトとフエライトの２相共存温
度域から巻取温度たる500℃未満〜200℃まで
の冷却速度を20℃／sec以上としたのは、パ
ーライトを微細に分散させるためであり、パ
ーライトの微細分散化により所望とする穴拡
げ性能が向上するからであるが、その冷却速
度が20℃／sec未満では所望の効果を得るこ
とができない。 なお、この場合の冷却速度も、実用上可能
な限り高い値とすることができる。 巻取り温度 巻取り温度が500℃以上であるとAlNが析
出してしまい、固溶Ｎによる強化が期待でき
なくなる。一方、200℃未満の温度で巻取る
と、所謂“Dual Phase鋼”となつてしまつ
て穴拡げ性能が劣化するばかりか、降伏比も
著しく低くなり、降伏点強度が重視される構
造物への適用が制約されるようになる。従つ
て、巻取り温度は500℃未満〜200℃と定め
た。 添付図面は、熱延鋼板の引張強さと降伏比
に及ぼす巻取り温度の影響を示すグラフであ
つて、0.08％Ｃ−0.08％Si−0.81％Mn−
0.005％Ｐ−0.001％Ｓ−0.03％sol.Al−0.0047
％Ｎ鋼（Ar₃点：815℃）を1200℃に加熱後
熱間圧延し、該熱間圧延を830℃で終了して
から（仕上板厚：３mm）直ちに５秒間水冷
（平均冷却速度：40℃／sec）後、10秒間放冷
し（放冷開始温度：610℃）、続いて各種巻取
り温度まで再度水冷（平均冷却速度：60℃／
sec）して巻取つた熱延板について調査した
ものである。 該図面からも、巻取り温度：500℃未満〜
200℃の範囲で良好な降伏比の得られること
が、そして200℃未満の巻取り温度ではDual
Phase組織となつて低降伏比となることが明
らかである。なお、該図面中の△印は、鋼の
Ｎ含有量を0.0182％としたものの値を示して
いるが、その値からは、低温巻取りの時のみ
Ｎ添加によつて強度が大きく上昇することが
わかる。 次いで、この発明を実施例により比較例と対比
しながら説明する。 ＜実施例＞ まず、第１表に示される成分組成を有する鋼を
それぞれ転炉で溶製した後、連続鋳造にてスラブ
とし、次いでこれを第２表に示した圧延条件、冷
却・巻取り条件にて処理し、3.2mm厚の熱延コイ

【表】

【表】 (注) ＊印は、本発明の条件から外れていることを
示す。

【表】 (注) ＊印は、本発明の条件から外れていることを示
す。
ルを製造した。 このようにして得られたそれぞれの熱延鋼板に
対して、その機械的性質を測定した結果も、併せ
て第２表に示した。なお、「穴拡げ率」は、前記
熱延鋼板に直径：14mmの円形打抜き穴を形成した
後、該穴に円筒工具を押し当て・加圧して穴拡げ
加工を行い、穴内周に亀裂を生じた時点の穴の拡
大率で示した。 第２表に示される結果からも、本発明の方法に
よれば、降伏比が比較的高く、極めて優れた穴拡
げ性能を有する熱延鋼板が安定して得られること
は明白である。また、その際、Ca添加鋼を用い
たところの本発明方法12、15及び17によつて得ら
れた熱延鋼板は、特に穴拡げ性に優れていること
も明らかである。 これに対して、鋼の成分組成、或いは熱延板製
造条件が本発明の条件から外れている比較法で得
られた熱延鋼板は、良好な穴拡げ性能を示さない
ことがわかる。 なお、かかる著しく低い温度で巻取る熱延板の
製造においては、ホツトランテーブル上の冷却手
段として、従来のラミナーフロー式水冷装置より
もコイル幅方向の冷却ムラの少ない、しかも冷却
効率の良いスリツト状ノズルを備えたCurtain−
Wall Cooling装置を使用した水冷方式を採用す
るのが好ましい。 ＜総括的な効果＞ 以上説明したように、この発明によれば、現行
の熱間圧延工程に格別な変更を加えることなく、
しかも格別に高価な素材を使用せずに、穴拡げ性
に優れた高張力熱延鋼板をコスト安く、安定して
製造することができるなど、工業上有用な効果が
もたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、引張強さと降伏比に及ぼす巻取り
温度の影響を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量割合で、 Ｃ：0.010〜0.120％未満、 Mn：0.10〜1.50％、 Ｐ：0.050％以下、 sol.Al：0.005〜0.10％、 Ｎ：0.0020〜0.0300％、 Si：0.15％未満、 Ｓ：0.015％以下、 を含有し、 残部：Fe及び他の不可避的不純物、 より成る成分組成の鋼を熱間圧延し、該熱間圧延
   をAr₃点〜（Ar₃点＋80℃）の温度で終了した後、
   直ちに20℃／sec以上の冷却速度でオーステナイ
   トとフエライトの２相共存温度域まで急冷し、続
   いてこの状態で１〜30秒間保持してから、再び20
   ℃／sec以上の冷却速度で500℃未満〜200℃の温
   度域まで急冷し、巻取ることを特徴とする、穴拡
   げ性の優れた熱延鋼板の製造方法。 ２ 重量割合で、 Ｃ：0.010〜0.120％未満、 Mn：0.10〜1.50％、 Ｐ：0.050％以下、 sol.Al：0.005〜0.10％、 Ｎ：0.0020〜0.0300％、 Si：0.15％未満、 Ｓ：0.015％以下、 を含有し、更に、 Ti：0.005〜0.025％、 Ca：0.0005〜0.0100％、 のうちの１種以上をも含み、 残部：Fe及び他の不可避的不純物、 より成る成分組成の鋼を熱間圧延し、該熱間圧延
   をAr₃点〜（Ar₃点＋80℃）の温度で終了した後、
   直ちに20℃／sec以上の冷却速度でオーステナイ
   トとフエライトの２相共存温度域まで急冷し、続
   いてこの状態で１〜30秒間保持してから、再び20
   ℃／sec以上の冷却速度で500℃未満〜200℃の温
   度域まで急冷し、巻取ることを特徴とする、穴拡
   げ性の優れた熱延鋼板の製造方法。 ３ 重量割合で、 Ｃ：0.010〜0.120％未満、 Mn：0.10〜1.50％、 Ｐ：0.050％以下、 sol Al：0.005〜0.10％、 Ｎ：0.0020〜0.0300％、 Si：0.15％未満、 Ｓ：0.015％以下、 を含有し、 残部：Fe及び他の不可避的不純物、 より成る成分組成の鋼を熱間圧延するとともに、
   該熱間圧延をAr₃点〜（Ar₃点＋80℃）の温度で
   終了した後、直ちに20℃／sec以上の冷却速度で
   オーステナイトとフエライトの２相共存温度域ま
   で急冷し、続いて１〜30秒間放冷してから、再び
   20℃／sec以上の冷却速度で500℃未満〜200℃の
   温度域まで急冷し、巻取ることを特徴とする、穴
   拡げ性の優れた熱延鋼板の製造方法。 ４ 重量割合で、 Ｃ：0.010〜0.120％未満、 Mn：0.10〜1.50％、 Ｐ：0.050％以下、 sol Al：0.005〜0.10％、 Ｎ：0.0020〜0.0300％、 Si：0.15％未満、 Ｓ：0.015％以下、 を含有し、更に、 Ti：0.005〜0.025％、 Ca：0.0005〜0.0100％、 のうちの１種以上をも含み、 残部：Fe及び他の不可避的不純物、 より成る成分組成の鋼を熱間圧延するとともに、
   該熱間圧延をAr₃点〜（Ar₃点＋80℃）の温度で
   終了した後、直ちに20℃／sec以上の冷却速度で
   オーステナイトとフエライトの２相共存温度域ま
   で急冷し、続いて１〜30秒間放冷してから、再び
   20℃／sec以上の冷却速度で500℃未満〜200℃の
   温度域まで急冷し、巻取ることを特徴とする、穴
   拡げ性の優れた熱延鋼板の製造方法。