(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｗｔ％で、Ｃ：０．０３〜０．２％、Ｓｉ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：１〜３％、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、１００〜６００ｍｐｍの範囲内の圧延速度で、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１５℃／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１５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、巻取温度が１５０℃以下になるように制御する工程と、を有してなる強度レベルが５４０〜７８０ＭＰａ級の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を超える厚物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に記載の厚物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に記載の厚物２相組織熱延鋼帯の製造方法。
【請求項４】
１００〜４００ｍｐｍの範囲内の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項に記載の厚物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項に記載の厚物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項に記載の厚物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を超える厚物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。特に、板厚の厚い鋼板は、強度部材に使われることが多く、安定的に所定の強度を得ることが重要であり、かつ厚物材は成型時の付加応力、スプリングバックが大きいことから低い降伏強度を保持することがより重要となる。
【０００３】
この2相組織熱延鋼帯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の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、巻取温度などの熱延条件を厳密にコントロールする必要がある。
【０００４】
熱延鋼帯の仕上げ温度をＡｒ3変態点直上に制御するため、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、および巻取温度が適正でないと、適正なフェライト相とマルテンサイト相が得られず、所定の材質が得られない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
板厚の厚い、とりわけ３．２ｍｍを超える板厚の厚い熱延鋼帯は、その厚み故、制御冷却過程で冷却されにくく、所定の熱履歴をとれない場合がある。特に、巻き取りに関しては、巻き取り後復熱により鋼帯の温度が高くなることがあり、その場合、ベイナイト組織が多くなったり、マルテンサイトが焼き戻されたりするため、所定の強度が得られない。その対策としては、圧延速度を遅くし、巻取るまでに板厚中央まで十分に冷却できるようにすることで、表面から板厚中央部間の温度分布を減らし、復熱を抑えることが考えられる。しかし、圧延速度を遅くすると、仕上圧延時に鋼帯後端部の温度が低下しＡｒ3変態点以下での圧延となり、所定の強度が得られないことが多い。一方、仕上温度の制御がうまくいかず、高すぎた場合は、2相組織鋼に必要とされる低い降伏強度が得られない。
【０００６】
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低降伏強度を保持すると伴に、所定の引張強度が安定的に得られる厚物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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
ｗｔ％で、Ｃ：０．０３〜０．２％、Ｓｉ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：１〜３％、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、１００〜６００ｍｐｍの範囲内の圧延速度で、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１５℃／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１５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、巻取温度が１５０℃以下になるように制御する工程と、を有してなる強度レベルが５４０〜７８０ＭＰａ級の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を超える厚物２相組織熱延鋼帯の製造方法により解決される。
【０００８】
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：０．2ｗｔ％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。本発明のような厚物材の場合、マルテンサイト相を得るためにはC量の制御が重要であり、０．０４％以上が好ましいが、多すぎると成形性が劣化するので０．１５％以下が好ましい。
【０００９】
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。
【００１０】
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、３ｗｔ％を超えると溶接性が劣化し、１ｗｔ％未満では本発明のように厚物材の場合、フェライト＋マルテンサイトの2相組織が得られない。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
前述したように、板厚の厚い熱延鋼帯は、板厚全厚にわたって均一には冷却されにくいため、巻取後の復熱で鋼帯の温度が上昇しやすく、その対策のため、圧延速度を遅くすると、仕上温度が確保しにくい。そこで、本発明者等が鋼帯全体にわたって低降伏比を確保しつつ、所定の強度を安定的に得る条件を検討したところ、後述するごとく１００〜６００ｍｐｍの範囲内の圧延速度で圧延し、粗バーや薄スラブを仕上圧延前に加熱することによって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い、かつ巻取温度を１５０℃以下に制限することが必要であることが明らかになった。１００〜６００ｍｐｍの範囲内の圧延速度でも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。
【００１９】
しかし、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コイルに巻くことなく加熱する方法では、短時間に粗バーもしくは薄スラブを昇温することが出来る。
【００２０】
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。
【００２１】
圧延速度は１００ｍｐｍ未満では生産性が著しく低下する。また、６００ｍｐｍを超えると、圧延中の温度、板厚制御や圧延後の冷却条件の制御が困難になったりする。特に、厚物材では巻取後、復熱により温度が上昇しがちであることから、板厚方向の均一化が困難となり、巻取温度を１５０℃以下に制御しても所定の材質を得られないことがある。なお、本発明においては生産性を考慮して加速圧延を行うことも可能である。
【００２２】
仕上温度がＡｒ3変態点未満では、（α+γ）仕上げとなり、所定の強度が得られない。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、降伏強度が上昇する。
【００２３】
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。
【００２４】
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、１５℃／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。
【００２５】
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１５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、１５０℃以下の温度で巻取る必要がある。厚物材は冷却時に板厚中央部まで冷却されにくく、所定の冷却パターンをとりにくい。とりわけ、巻取については、ランナウトで十分時間をかけて冷却し、板厚方向の温度分布を低減しても安定的に復熱をなくすことは出来ず、この復熱により、巻きとった後の鋼帯の温度が上昇し、所定の強度が得られない部位が生じる。そのため、巻取温度（巻取る前の鋼帯の表面温度）を十分に下げる必要があり、復熱が生じてもマルテンサイトの焼戻がおこらず、また、ベイナイトが生成しない条件として、巻取温度を１５０℃以下に限定した。
【００２６】
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。
【００２７】
１００〜４００ｍｐｍの範囲内の圧延速度で仕上圧延を行えば、ランナウトの冷却時間が長くとれるため、板厚方向の温度分布をより低減でき、復熱が小さくなり、より安定して所定の強度が得られる。
【００２８】
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加熱が可能になる。
【００２９】
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。
【００３０】
【実施例】
表１に示す成分を有する鋼ａ〜ｄを溶製し、連続鋳造により厚さ約２５０ｍｍのスラブを製造し、１１９０℃に加熱後、粗圧延機により厚さ約３５ｍｍの粗バーに圧延した。そして、表２に示す条件で、この粗バーを加熱し、２０〜１４０℃／ｓの冷却速度で６２０〜７４５℃まで冷却後、４．９〜１５．８秒間保持し、１８〜１２６℃／ｓの冷却速度で冷却し、巻取って、板幅８００ｍｍ、強度レベル５4０〜７８０ＭＰａの２相組織熱延鋼帯１〜２０を作製した。鋼ａが５４０ＭＰａ級、鋼ｂが５９０ＭＰａ級、鋼ｃが６９０ＭＰａ級、鋼ｄが７４０ＭＰａ級、鋼ｅが７８０ＭＰａ級の鋼帯である。
【００３１】
表中の巻取温度とは、巻取る直前の鋼帯の温度を鋼帯の長手方向で平均化した値である。また、巻取後、１０分経過した後の温度を接触式温度計により測定した結果を表2に併せて示す。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。
【００３２】
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、降伏強度ＹＳ、伸び値Ｅｌの平均値を求めた。表中のＹＲはＹＳをＴＳでわった値を示す。
【００３３】
結果を表２、表３、表４に示す。
本発明例である鋼帯Ｎｏ．４、７、８、１２、１５、１６、１９、２０は、Ｔ、Ｍ、Ｂのいずれの位置でも引張強度が目標を上回っており、かつ降伏比も低い。特に、仕上温度をＡｒ3変態点〜（Ａｒ3変態点＋３０℃）の範囲内にした場合、圧延速度を１００〜４００ｍｐｍの範囲に制御した場合は、降伏比が低い値で安定している。
【００３４】
一方、圧延速度がはやすぎる鋼帯Ｎｏ．１、９、１３は、巻き取り直後の鋼帯の温度が高くなる位置があり、該部で所定の強度、および低降伏比が得られていない。低速圧延の従来例である鋼帯Ｎｏ．２、６、１０、１４、１８は、特に鋼帯後端部で仕上温度の低下が認められ、該部で降伏比が高くなっている。巻取温度の高すぎた位置のある鋼帯Ｎｏ．３、５、９、１７では、所定の強度が得られていない。加速圧延により圧延速度が後端ではずれた鋼帯Ｎｏ．１１は、後端部で低降伏比が得られていない。しかし、本発明範囲内で加速圧延を行った鋼帯Ｎｏ．７、１９では本発明効果は損なわれていない。
【００３５】
【表１】
0003719007.tif 000002
【００３６】
【表２】
0003719007.tif 000003
【００３７】
【表３】
0003719007.tif 000004
【００３８】
【表４】
0003719007.tif 000005
【００３９】
【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所定の強度が得られるとともに、優れた成形性、特に低降伏比を有する厚物２相組織熱延鋼帯の製造方法を提供できる。