(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｗｔ％で、Ｃ：０．０３〜０．１５％、Ｓｉ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｐ：０．０７％以下、Ｓ：０．０２％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．０８％、Ｎ：０．００８％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼の粗バーまたは薄スラブを製造する工程と、前記粗バーまたは薄スラブを加熱することにより、３００〜８５０ｍｐｍの範囲内の一定圧延速度で、鋼帯内の仕上温度をＡｒ3変態点〜（Ａｒ3変態点＋５０℃）の範囲内に納めて仕上圧延する工程と、前記仕上圧延後の鋼帯を２０℃／ｓ以上の冷却速度で６００〜７８０℃の温度範囲に冷却し、前記温度範囲で３秒以上保持する工程と、前記温度範囲で保持後の鋼帯を２０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、２５０℃以下の温度で巻取る工程と、を有してなる引張強度が５４２ＭＰａ以上であるフェライト相とマルテンサイト相とからなる板厚が３．２ｍｍ以下の薄物２相組織熱延鋼帯の製造方法。
【請求項２】
前記鋼がさらに、Ｃａ：０．００６ｗｔ％以下、ＲＥＭ：０．１ｗｔ％以下、Ｃｒ：０．８ｗｔ％以下、Ｂ：０．０1ｗｔ％以下、Ｎｉ：０．５ｗｔ％以下、Ｗ：０．５ｗｔ％以下、Ｍｏ：０．７ｗｔ％以下、Ｎｂ：０．０６ｗｔ％以下、Ｔｉ：０．１５ｗｔ％以下、Ｖ：０．1ｗｔ％以下、Ｚｒ：０．１ｗｔ％以下、Ｓｎ：０．１ｗｔ％以下、Ｃｕ：０．5ｗｔ％以下のうちから選ばれた少なくとも１種の元素を含有する請求項１に記載の薄物２相組織熱延鋼帯の製造方法。
【請求項３】
鋼帯内の仕上温度をＡｒ3変態点〜（Ａｒ3変態点＋３０℃）の範囲内に納めて仕上圧延する請求項１または請求項２に記載の薄物２相組織熱延鋼帯の製造方法。
【請求項４】
３００〜４５０ｍｐｍの範囲内の一定圧延速度で仕上圧延を行う請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薄物２相組織熱延鋼帯の製造方法。
【請求項５】
粗バーまたは薄スラブの加熱を、粗バーまたは薄スラブを搬送しながらその幅方向全体を加熱できる装置により行う請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄物２相組織熱延鋼帯の製造方法。
【請求項６】
粗バーまたは薄スラブの加熱を誘導加熱コイルを用いて行う請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の薄物２相組織熱延鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェライト＋マルテンサイトからなる板厚が３．２ｍｍ以下の薄物2相組織熱延鋼帯の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用の構造部材には、省エネルギーのための軽量化や安全性向上のための高強度化が要請されて、高張力鋼板の適用される機会が増加している。なかでも、成形性の要求される部材には、低降伏比で強度ー延性バランスに優れたフェライト＋マルテンサイトからなる2相組織熱延鋼板が使用される場合が多い。ところが、コイル間、もしくはコイル内で材質のばらつきが生じると、プレス成形の際、われを発生したり、スプリングバック量が異なったりするため、材質のばらつきの小さい鋼板が求められている。
【０００３】
この2相組織熱延鋼板の製造方法としては、熱延後の鋼帯を連続焼鈍設備などを用いて熱処理する方法もあるが、コスト的に有利な熱延ままで製造する方が望ましく、特開昭６１ー７９７３０号公報、特開平４ー２３５２１９号公報、特開平４ー２８９１２６号公報、特開平９ー６７６４１号公報などには、そのための方法が開示されている。いずれの方法においても、適正なフェライト＋マルテンサイトの２相組織を得るには、仕上温度をＡｒ3変態点直上にするとともに仕上圧延後の冷却条件を厳密にコントロールする必要がある。
【０００４】
熱延鋼帯の仕上温度をAr3点直上にコントロールするために、粗バーを加熱するという技術は、例えば、特開平９−２２５５１７号公報に開示されている。しかし、熱延ままで製造するタイプの２相組織鋼板は、熱延条件で変態組織を制御するため、仕上圧延温度に加えて、冷却条件を一般鋼に比べて厳しく制御する必要がある。すなわち、ランナウト冷却、とりわけ中間保持条件がばらつくとフェライト相とマルテンサイト相との比が変化し、材質上ばらつきが大きくなる。このように、仕上温度の均一化のみでは均一な材質が得られない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
材質上のばらつきについては、前述のように仕上温度と中間保持条件の制御が必要である。このうち、ランナウト冷却、とりわけ中間保持時間を出来るだけ一定にし、適正なフェライト相とマルテンサイト相との比を確保する点からは、一定速度で圧延することが好ましい。
【０００６】
ところが、板厚が薄い、とりわけ３．２ｍｍ以下の薄い熱延鋼帯を一定圧延速度で製造すると、鋼帯端部においては圧延中の温度低下が著しく、鋼帯全体を加工性にとって必要なＡｒ3変態点以上での仕上圧延ができなくなったり、Ａｒ3変態点以上で仕上圧延ができても仕上圧延温度にばらつきが生じたりして、鋼帯全体にわたって均一な特性が得られなくなる。
【０００７】
一方、仕上温度の均一化に重点を置き、加速圧延（ズーミング）により、仕上げ圧延温度を一定にしようという技術はある。該方法は、鋼帯の後端部の温度低下を抑えることを目的として、圧延中の速度を上げる技術である。しかし、該方法でも、板厚が薄い場合仕上温度の制御は難しく、また、仕上温度を均一化しようとすると、板厚が薄い故、圧延速度を例えば５００から８００ｍｐｍというように、大きく変化させることが必要である。そのため、仕上げから巻取にいたる冷却、保持条件がコイル長手方向で異なる、とりわけ中間保持時間は圧延速度に依存し、前記の例では位置により１．６倍異なるように、コイル長手方向で大きく異なることとなり、材質の均一性は得られない。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、鋼帯全体にわたって均一な特性の得られる薄物２相組織熱延鋼帯の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、ｗｔ％で、Ｃ：０．０３〜０．１５％、Ｓｉ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｐ：０．０７％以下、Ｓ：０．０２％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．０８％、Ｎ：０．００８％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼の粗バーまたは薄スラブを製造する工程と、前記粗バーまたは薄スラブを加熱することにより、３００〜８５０ｍｐｍの範囲内の一定圧延速度で、鋼帯内の仕上温度をＡｒ3変態点〜（Ａｒ3変態点＋５０℃）の範囲内に納めて仕上圧延する工程と、前記仕上圧延後の鋼帯を２０℃／ｓ以上の冷却速度で６００〜７８０℃の温度範囲に冷却し、前記温度範囲で３秒以上保持する工程と、前記温度範囲で保持後の鋼帯を２０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、２５０℃以下の温度で巻取る工程と、を有してなる引張強度が５４２ＭＰａ以上であるフェライト相とマルテンサイト相とからなる板厚が３．２ｍｍ以下の薄物２相組織熱延鋼帯の製造方法により解決される。
【００１０】
以下に、成分および製造条件の限定理由について説明する。
Ｃ：０．１５ｗｔ％を超えると硬質・低延性となり、０．０３ｗｔ％未満では所定の強度を得るためには多量の合金元素の添加が必要になりコスト高となる。
【００１１】
Ｓｉ：目標強度レベルに応じて適宜添加する必要があるが、２．５ｗｔ％を超えると溶接性が劣化し、０．３ｗｔ％未満ではフェライト＋マルテンサイトの2相組織が得られない。
【００１２】
Ｍｎ：Ｓｉ同様、目標強度レベルに応じて適量添加する必要があるが、２．５ｗｔ％を超えると溶接性が劣化し、０．５ｗｔ％未満ではフェライト＋マルテンサイトの2相組織が得られない。
【００１３】
Ｐ：Ｐは高強度化、耐食性向上のため、適宜添加するが、０．０7ｗｔ％を超えると低延性・低靭性となるため、０．０７ｗｔ％以下とした。意図的に添加しない場合、偏析防止のため、好ましい範囲は、０．０１５ｗｔ％以下である。
【００１４】
Ｓ：０．０２ｗｔ％を超えると低延性・低靭性となるため、０．０２ｗｔ％以下とした。好ましい範囲は、０．００５ｗｔ％以下である。
【００１５】
ｓｏｌ．Ａｌ：鋼の脱酸を安定して行うために０．００５ｗｔ％以上必要であるが、０．０８ｗｔ％を超えるとその効果は飽和し、コスト高になるため、０．０８ｗｔ％以下とした。好ましい範囲は、０．０１〜０．０５ｗｔ％である。
【００１６】
Ｎ：０．００８ｗｔ％を超えると低延性・低靭性となるため０．００８ｗｔ％以下とした。好ましい範囲は、０．００５ｗｔ％以下である。
【００１７】
その他の元素については、本発明を妨げない範囲で含有することができる。例えば、伸びフランジ性改善のためにＣａを０．００６ｗｔ％以下、ＲＥＭ：０．１ｗｔ％以下、焼入性改善などのためにＣｒを０．８ｗｔ％以下、Ｂ：０．０1ｗｔ％以下、Ｎｉ：０．５ｗｔ％以下、Ｗ：０．５ｗｔ％以下、Ｍｏ：０．７ｗｔ％以下の範囲内で添加できる。また、析出強化、もしくは溶接部のHAZ軟化防止などを目的として、Ｎｂ：０．０６ｗｔ％以下、Ｔｉ：０．１５ｗｔ％以下、Ｖ：０．1ｗｔ％以下、Ｚｒ：０．１ｗｔ％以下添加しても良く、耐食性向上などのため、Ｓｎ：０．１ｗｔ％以下、Ｃｕ：０．5ｗｔ％以下の範囲内で適宜添加しても本発明の効果が妨げられることはない。
【００１８】
こうした成分を含有する鋼を仕上圧延するに際しては、鋼を溶製後粗バーあるいは粗バー相当の厚みの薄スラブを製造する必要がある。その製法は特に限定しないが、通常は、鋼を溶製後、連続鋳造あるいは造塊ー分解圧延によりスラブとなし、そのまま直接あるいは加熱炉で再加熱して粗圧延することにより粗バーを、また、溶製後、連続鋳造により粗  バー相当の厚みを有する薄スラブを製造する。
【００１９】
スラブの再加熱を行う場合は、スケール欠陥の発生防止や仕上圧延前のオーステナイト粒の微細化を図る上で、１２５０℃以下の低温加熱が好ましい。
【００２０】
前述したように、板厚の薄い熱延鋼帯を一定圧延速度で製造すると、鋼帯端部においては圧延中の温度低下が著しくなり、仕上温度が確保できなくなることから、鋼帯全体にわたって均一な特性が得られない。そこで、本発明者等が鋼帯全体にわたって均一な特性の得られる条件を検討したところ、鋼帯全体にわたって均一な特性の得るためには、一定圧延速度で、かつ鋼帯内の仕上温度をＡｒ3変態点〜（Ａｒ3変態点＋５０℃）の範囲内に納めて仕上圧延を行うことが必要であり、その手段として粗バーや薄スラブを仕上圧延前に加熱することが有効であることが明らかになった。
【００２１】
仕上圧延速度を一定にしながら仕上温度を確保する方法としては、例えば、粗バーを仕上圧延に先立ち、巻き取るという方法も考えられる。しかし、薄物の鋼帯のように、端部の温度低下が著しい鋼帯では、一定の圧延速度でしかも上記のような狭い範囲に仕上温度を制御することは難しい。
【００２２】
また、該方法は積極的に温度を上げる技術ではないため、スラブ加熱温度が低すぎるときなどでは所定の仕上温度を確保することが出来ない。また、コイルに巻きとっても加熱を行わないとコイルの先端、後端部では温度低下が起こり、長手方向全般にわたり均一な仕上温度を得ることは難しい。その点、粗バーもしくは薄スラブを加熱する方法では、粗バーもしくは薄スラブの長手方向の温度分布に応じて加熱条件を変化させることが可能であり、鋼帯の仕上温度の均一化が容易である。
【００２３】
なお、本発明において粗バーまたは薄スラブを加熱することが重要であって、粗バーまたは薄スラブをコイルに巻取った後コイルままで加熱することも可能であり、コイルに巻取る前、あるいは一旦コイルに巻いてから巻きほぐした後、加熱することも可能であり、いずれの場合も粗バーまたは薄スラブの加熱による仕上温度の均一化の効果は妨げられない。なお、粗バーもしくは薄スラブを長手方向に加熱することに加えて、必要に応じてエッジヒーターを併用することについては、本発明を妨げることはない。
【００２４】
前述のごとく圧延速度を一定にすることが重要であるが、圧延速度が３0０ｍｐｍ未満では生産性が著しく低下したりするため、３００ｍｐｍ以上が好ましい。一方、圧延速度が速すぎると、圧延中の温度、板厚制御や圧延後の冷却条件、特に中間保持温度の制御が困難になり、長手方向、および幅方向での材質均一性が得にくいため、８５０ｍｐｍ以下が好ましい。
【００２５】
また、圧延速度が４５０ｍｐｍを超えると鋼帯後端部の温度低下量が大きくなり、温度補償のため、粗バーもしくは薄スラブ加熱温度を大きくせねばならず、コストが大きくなるため、４５０ｍｐｍ以下がさらに好ましい。なお、本発明で述べる一定圧延速度に関しては、目標の中間保持時間に応じて変化するが、許容差として１００ｍｐｍ以下程度までは本発明を損なわない。
【００２６】
仕上温度がＡｒ3変態点未満では、加工性が著しく劣化するとともに、鋼帯全体にわたって均一な特性が得られなくなる。また、（Ａｒ3変態点＋５０℃）を超えると、加工ひずみが解放されるとともにオーステナイト粒が大きくなりフェライトの核生成サイトが少なくなることから、鋼帯全体にわたって均一な特性が得られ難くなるとともに、降伏強度が上昇する。このように、鋼帯全体にわたって仕上温度をＡｒ3変態点〜（Ａｒ3変態点+５０℃）に制御し、併せて中間保持条件を一定にすることにより、鋼帯全体にわたって材質を均一化することができる。その値は、引張強度のばらつきで５０ＭＰａ、さらには３０ＭＰａ以下である。
【００２７】
なお、粗バーや薄スラブの加熱温度は、粗バーや薄スラブの加熱前の温度や鋼の変態点、圧延速度などに応じて適宜決められる。粗バーや薄スラブは、通常、位置により温度が異なるため、温度分布に応じて粗バーや薄スラブの加熱条件を変えるのが好ましい。
【００２８】
仕上圧延後は、微細なフェライト粒を強度に応じて適正量析出させるために、２０℃／ｓ以上の冷却速度で６００〜７８０℃の温度範囲に冷却し、この温度範囲で３秒以上保持する必要がある。なぜなら、この範囲をはずれると2相組織鋼として必要な低降伏比（ＹＲで７０％以下程度）、および高延性が得られないからである。なお、この範囲内であれば均一な材質が得られるわけではなく、鋼帯内での冷却条件を所定の材質に応じて前記範囲内で可能な限り均一化させなければならない。特に中間保持時間のばらつきを小さくすることは、フェライト相とマルテンサイト相の比を制御する上で、重要である。
【００２９】
また、６００〜７８０℃の温度範囲で保持したときの未変態のオーステナイト相を安定してマルテンサイト相に変態させるために、保持後は２０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、２５０℃以下の温度で巻取る必要がある。
【００３０】
鋼帯内の仕上温度をＡｒ3変態点〜（Ａｒ3変態点＋３０℃）の範囲内に納めて仕上圧延すれば、鋼帯全体にわたってより均一な特性が得られる。
【００３１】
粗バーまたは薄スラブの加熱を、粗バーまたは薄スラブを搬送しながらその幅方向全体を加熱できる粗バー加熱装置により行えば、生産性を損なうことなく温度の均一化が可能になる。
【００３２】
粗バーまたは薄スラブの加熱を誘導加熱コイルを用いて行えば、加熱を迅速に行えるので、より生産性をアップできる。
【００３３】
【実施例】
表１に示す成分を有する鋼ａ〜ｅを溶製し、連続鋳造により厚さ約２５０ｍｍのスラブを製造し、１２１０℃に加熱後、粗圧延機により厚さ約３０ｍｍの粗バーに圧延した。そして、表２に示す条件で、この粗バーを加熱ー仕上圧延ー冷却を順次行い、室温で巻取って板幅８００ｍｍ、強度レベル５５０〜８００ＭＰａの２相組織熱延鋼帯１〜２０を作製した。なお、粗バー加熱は、誘導コイルタイプの加熱手段を備え、このコイル中に粗バーを通過させながら加熱する粗バー加熱装置を用いて行った。
【００３４】
そして、作製した鋼帯１〜２０の長手方向先端部（Ｔ）、中央部（Ｍ）、後端部（Ｂ）の幅中央部よりＪＩＳ５号試験片（圧延直角方向）を２本採取し引張強度ＴＳの平均値を求め、鋼帯の強度のバラツキΔＴＳを、Ｔ、Ｍ、Ｂにおける強度の最大値と最小値の差で評価した。
【００３５】
結果を表２、表３、表４に示す。
また、各々の鋼板のＢ部での降伏強度、引張強度、伸び値を表５に示す。
【００３６】
本発明例である鋼帯Ｎｏ．３、４、７、８、１１、１２、１５、１６、１９、２０は、いずれもΔＴＳが５０ＭＰａ以下で、長手方向にわたって均一な特性が得られる。特に、仕上温度をＡｒ3変態点〜（Ａｒ3変態点＋３０℃）の範囲内にしたり、圧延速度を３0０〜４５０ｍｐｍの範囲内にすると、ΔＴＳが３０ＭＰａ以下となり、より均一性に優れる。
【００３７】
一方、加速圧延を行わない従来例である鋼帯Ｎｏ．１、５、９、１３、１７は、仕上温度の制御が十分に制御できず、ΔＴＳが大きくなり、長手方向にわたる均一性に劣る。また、加速圧延を行った従来例である鋼帯Ｎｏ．２、６、１０、１４、１８は、従来例に比べて仕上温度の制御性が向上したが、冷却、保持条件、特に保持時間がＴ、Ｍ、Ｂにより異なり、均一性に劣る。
【００３８】
【表１】
0003716629.tif 000002
【００３９】
【表２】
0003716629.tif 000003
【００４０】
【表３】
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【００４１】
【表４】
0003716629.tif 000005
【００４２】
【表５】
0003716629.tif 000006
【００４３】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、鋼帯全体にわたって均一な特性の得られる薄物２相組織熱延鋼帯の製造方法を提供できる。