(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：0.001〜0.10wt％、Si：0.10wt％以下、Mn：0.50wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.01wt％以下、Al：0.001〜0.10wt％、Ｎ：0.01wt％以下を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物よりなる鋼素材を、Ａc3点以上に加熱後粗圧延し、得られたシートバーを表面温度が(Ａr3点＋50℃)〜(Ａr3点＋200℃)から(Ａr3点−20℃)〜(Ａr3点−300℃)まで0.1秒以内で強制冷却し、引き続き、５秒以内に仕上げ圧延を開始し、圧下率60％以上の圧延を行い、Ａr3点〜(Ａr3点＋100℃)の温度範囲で終了し、その後450〜600℃で巻き取ることを特徴とする鋼板の板厚方向表層部のフェライト結晶粒径を板厚方向内部のそれよりも小さくした、成形性に優れる熱延鋼板の製造方法。
【請求項２】
Ｃ：0.001〜0.10wt％、Si：0.10wt％以下、Mn：0.50wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.01wt％以下、Al：0.001〜0.10wt％、Ｎ：0.01wt％以下、Ｂ：0.0002〜0.005wt％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物よりなる鋼素材を、Ａc3点以上に加熱後粗圧延し、得られたシートバーを表面温度が(Ａr3点＋50℃)〜(Ａr3点＋200℃)から(Ａr3点−20℃)〜(Ａr3点−300℃)まで0.1秒以内で強制冷却し、引き続き、５秒以内に仕上げ圧延を開始し、圧下率60％以上の圧延を行い、Ａr3点〜(Ａr3点＋100℃)の温度範囲で終了し、その後450〜600℃で巻き取ることを特徴とする鋼板の板厚方向表層部のフェライト結晶粒径を板厚方向内部のそれよりも小さくした、成形性に優れる熱延鋼板の製造方法。
【請求項３】
強制冷却を、シートバーの表裏面に水量密度１×10-4〜１×10-2リットル／cm2 の超高圧水を噴射することにより達成する請求項１または請求項２に記載の熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱延のまま又はその後酸洗しての使途に供される熱延鋼板の製造方法に関するものであって、特に鋼板の板厚方向表層部のフェライト結晶粒径を板厚方向内部のそれよりも小さくした、成形性に優れる熱延鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に熱延鋼板は、連続鋳造法あるいは造塊法によって得た鋼片を熱間圧延して製造される。こうして得られた熱延鋼板は、冷延鋼板用の素材として用いられるほかに、直接、加工用の熱延鋼板としても使用される。熱延鋼板が、後者の使途に用いられる場合には、熱延のまま（表面に黒皮スケールを残したまま）又は酸洗してから使用される。
しかし、熱延鋼板をこのように直接加工用として用いる場合に、従来の熱延鋼板では、比較的軽度の加工であっても、加工時の摺動性が十分ではないために、鋼板の破断や鋼板表面のかじりなどの欠陥を引き起こし、プレス成形の障害になっていた。
というのは、この摺動性は鋼板の表面硬さと密接な関係があって、従来の方法で製造した熱延鋼板では、鋼板表層部のフェライト結晶粒径が鋼板内部のそれに比べて粗大（２０μｍ程度）であるために、表面硬さが軟質となり、このことがプレス型との摩擦抵抗を上昇させ、摺動性を低下させていたのである。なお、このように鋼板表層部のフェライト結晶粒が粗大化し軟質となる理由は、製造工程で鋼板表面が脱炭すること、表面ほど加工度が高いことなどによるものである。
【０００３】
そこで、これまでにも熱延鋼板の加工時の摺動性を改善するための努力が幾つか試みられてきた。例えば、鋼板表面に潤滑性に富む薬剤を塗布する方法（特公昭５１−３７０２号公報）などが挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の各従来技術は、いずれも、鋼板の機械的性質の劣化や生産性の低下を招き、実用化に耐えうるものではないという問題があった。そこで、本発明の主たる目的は、熱延工程における強制冷却を効果的に利用して、従来技術が抱えている上述した問題を解決し、鋼板としての機械的性質の低下などを招くことなく、摺動性を向上（摩擦係数を低下）させた、成形性に優れる熱延鋼板を、生産性の低下を招くことなく有利に製造する方法を提案することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記の目的を達成すべく、熱間圧延において、粗圧延工程と仕上げ圧延工程との間で行う、デスケーリング工程における冷却作用に着目して鋭意研究を重ねた結果、デスケーリングに超高圧水を用いて達成される、従来の冷却速度より各段に大きい速度の強制冷却と、復熱および加工発熱による昇温とを適切に制御することによって、逆変態を利用した鋼板表層部のフェライト相の細粒化がはかれば、鋼板全体の機械的性質を劣化させることなく、摺動性を改善できることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の要旨構成は下記のとおりである。
(1) Ｃ：0.001〜0.10wt％、Si：0.10wt％以下、Mn：0.50wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.01wt％以下、Al：0.001〜0.10wt％、Ｎ：0.01wt％以下を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物よりなる鋼素材を、Ａc3点以上に加熱後粗圧延し、得られたシートバーを表面温度が(Ａr3点＋50℃)〜(Ａr3点＋200℃)から(Ａr3点−20℃)〜(Ａr3点−300℃)まで0.1秒以内で強制冷却し、引き続き、５秒以内に仕上げ圧延を開始し、圧下率60％以上の圧延を行い、Ａr3点〜(Ａr3点＋100℃)の温度範囲で終了し、その後450〜600℃で巻き取ることを特徴とする鋼板の板厚方向表層部のフェライト結晶粒径を板厚方向内部のそれよりも小さくした、成形性に優れる熱延鋼板の製造方法。
【０００９】
(2) Ｃ：0.001〜0.10wt％、Si：0.10wt％以下、Mn：0.50wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.01wt％以下、Al：0.001〜0.10wt％、Ｎ：0.01wt％以下、Ｂ：0.0002〜0.005wt％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物よりなる鋼素材を、Ａc3点以上に加熱後粗圧延し、得られたシートバーを表面温度が(Ａr3点＋50℃)〜(Ａr3点＋200℃)から(Ａr3点−20℃)〜(Ａr3点−300℃)まで0.1秒以内で強制冷却し、引き続き、５秒以内に仕上げ圧延を開始し、圧下率60％以上の圧延を行い、Ａr3点〜(Ａr3点＋100℃)の温度範囲で終了し、その後450〜600℃で巻き取ることを特徴とする鋼板の板厚方向表層部のフェライト結晶粒径を板厚方向内部のそれよりも小さくした、成形性に優れる熱延鋼板の製造方法。
【００１０】
(3) 強制冷却を、シートバーの表裏面に水量密度１×10-4〜１×10-2リットル／cm2 の超高圧水を噴射することにより達成する上記(1)または(2)に記載の熱延鋼板の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
（１）  鋼成分について；
Ｃ：０．００１  〜０．１０ｗｔ％
Ｃは、強度確保のために必要な元素である。その量が、０．００１  ｗｔ％未満では耐二次加工脆性を劣化させ、一方、０．１０ｗｔ％を超えて含有すると延性を低下させる。したがてＣ量は、０．００１  〜０．１０ｗｔ％、好ましくは０．００１  〜０．０５    ｗｔ％とする。
【００１２】
Ｓｉ：０．１０ｗｔ％以下
Ｓｉは、脱酸に用いられるほか、強度の向上にも有用な元素であるが、０．１０ｗｔ％を超えて添加する延性を低下させるので、０．１０ｗｔ％以下、好ましくは０．０２ｗｔ％以下とする。
【００１３】
Ｍｎ：０．５０ｗｔ％以下
Ｍｎは、熱間加工脆性の原因となる固溶ＳをＭｎＳ  として無害化するほか、強度の向上にも効果がある元素であるが、０．５０ｗｔ％を超えて添加すると延性を低下させるので、０．５０ｗｔ％以下、好ましくは０．１  〜０．４  ｗｔ％とする。
【００１４】
Ｐ：０．０５ｗｔ％以下
Ｐは、延性に悪影響を及ぼすので、できるかぎり少なくするのが望ましい元素である。その含有量が、０．０５ｗｔ％を超えるとその悪影響が顕著になるので、０．０５ｗｔ％以下、好ましくは０．０２ｗｔ％以下とする。
【００１５】
Ｓ：０．０１ｗｔ％以下
Ｓは、延性および耐食性を劣化させる元素である。その含有量が、０．０１ｗｔ％を超えるとこれらの悪影響が大きくなるので、０．０１ｗｔ％以下、好ましくは０．００５  ｗｔ％以下とする。
【００１６】
Ａｌ：０．００１  〜０．１０ｗｔ％
Ａｌは、脱酸剤として添加される元素である。Ａｌ含有量が、０．００１  ｗｔ％に満たないとその効果がなく、一方、０．１０ｗｔ％を超えて添加すると延性の低下を招くので０．００１  〜０．１０ｗｔ％、好ましくは０．００５  〜０．０６ｗｔ％とする。
【００１７】
Ｎ：０．０１ｗｔ％以下
Ｎは、強化に利用することも可能であるが、０．０１ｗｔ％を超えて過多に含有すると延性を低下させる元素である。したがって、Ｎの含有量は０．０１ｗｔ％以下、好ましくは０．００４  ｗｔ％以下とする。
【００１８】
Ｂ：０．０００２〜０．００５  ｗｔ％
Ｂは、極低Ｃ、Ｎ鋼板で生じる二次加工脆性を抑制する効果があり、必要に応じて添加する元素である。その効果は、０．０００２ｗｔ％未満の添加では得られず、一方、０．００５  ｗｔ％を超えて添加すると鋼の延性を低下させる。したがって、Ｂの添加量は０．０００２〜０．００５  ｗｔ％、好ましくは０．００１  〜０．００４  ｗｔ％とする。
【００１９】
（２）  フェライト相の結晶粒径について；
鋼板表面層、とくに鋼板表面から板厚の１０％までの鋼板表層部におけるフェライト結晶の細粒化は摺動性向上に効果がある。この板厚方向領域での粒径を、１０μｍ未満に調整すれば硬質化による摺動性向上効果が得られる。
一方、板厚の１０％を超える鋼板内部のフェライト結晶粒が、１０μｍ未満では鋼板の機械的性質とくに延性が劣化し、成形加工の用途に適さなくなる。
したがって、表面から板厚の１０％までの鋼板表層部におけるフェライト相の平均結晶粒径は１０μｍ未満、表面から板厚の１０％を超える鋼板内部のフェライト相の平均結晶粒径は１０μｍ以上とする。なお、これらのフェライトは再結晶組織よりなるものである。
【００２０】
（３）  製造条件について；
ａ．熱延前の鋼素材の加熱は完全な溶体化がなされればよく、Ａｃ３点以上に加熱されればよい。具体的には、通常のスラブ加熱温度範囲である１０５０〜１２００℃が適する。
ｂ．上記加熱の後、粗圧延および仕上げ圧延よりなる熱間圧延を行う。その際、前記両圧延の間で、Ａｒ３変態点を超える温度からＡｒ３点を挟む低温側に、一旦急速冷却し、その後、復熱および加工発熱を利用して昇温することによって、仕上げ圧延をＡｒ３点以上で終了する。
以下、これら工程のうち本発明において、特に重要な要件についてその限定理由を含めて説明する。
【００２１】
まず、粗圧延後、シートバーの表面温度が（Ａｒ３点＋５０℃）〜（Ａｒ３点＋２００℃）から（Ａｒ３点−２０℃）〜（Ａｒ３点−３００℃）までの範囲を、０．１  秒以内で強制冷却する必要がある。
すなわち、強制冷却前の温度を（Ａｒ３点＋５０℃）〜（Ａｒ３点＋２００℃）とするのは、強制冷却前の温度が（Ａｒ３点＋５０℃）未満の温度では仕上げ圧延終了温度がＡｒ３変態点より低下して延性が低下するから、一方、（Ａｒ３点＋２００℃）を超える温度では強制冷却による冷却効果が鋼板内部まで及び延性が低下するからである。
また、冷却停止温度を（Ａｒ３点−２０℃）〜（Ａｒ３点−３００℃）とするのは、冷却停止温度が（Ａｒ３点−２０℃）を超える高温ではγ→αの逆変態が不十分なため鋼板表層部の細粒化がはかられないから、一方、（Ａｒ３点−３００℃）未満の低温では鋼板内部までの冷却効果が増大し延性が低下するからである。なお、上記範囲内でも、とくに冷却停止温度が８００℃以下で優れた細粒化効果が得られる。
さらに、上記温度範囲における強制冷却を０．１  秒以内とするのは、０．１  秒を超える時間で行うと鋼板内部までの冷却効果が増大し延性が低下するからである。
【００２２】
上記の強制冷却は、シートバーの表裏面に水量密度：１×１０−４〜１×１０−２リットル／ｃｍ２  の超高圧水を噴射することにより有利に達成することができる。水量密度が１×１０−４  リットル／ｃｍ２  未満の噴射量ではγ→α変態が不十分となり表層部のフェライト結晶粒の細粒化が不足する。一方、水量密度が１×１０−２リットル／ｃｍ２  を超えると鋼板内部への冷却効果が増大し延性が低下するからである。ここで、液量密度は、デスケーリングで鋼板の単位面積当たりに投入される総水量を表す。
なお、これらの水量密度により所望の冷却を実現するためには、ノズルでの吐出圧３００ｋｇ／ｃｍ２  以上、鋼板面での衝突圧１０ｋｇ／ｃｍ２  以上の能力を備えた超高圧の冷却設備があれば極めて効果的である。
【００２３】
以上の条件で強制冷却したのち、５秒以内に仕上げ圧延を開始し、圧下率６０％以上の圧延を行い、Ａｒ３点〜（Ａｒ３点＋１００℃）の温度範囲で終了し、４５０〜６００℃で巻き取る必要がある。
これらの条件を定めたのは、次の理由による。仕上げ圧延の開始が強制冷却終了後５秒を超えると鋼板内部の熱が表層に伝達し、表層の冷却効果が減衰および内部の圧延開始温度が低下するからである。また、圧延終了温度がＡｒ３未満では延性が低下し、一方、Ａｒ３点＋１００℃を超えると表層部のフェライト組織が細粒化せず、摺動性が改善されない。さらに、巻取温度が４５０℃未満の温度では延性が低下し、６００℃を超える温度では表層部のフェライト組織が細粒化せず、摺動性が改善されない。なお、仕上げ圧延の圧下率が６０％未満では加工発熱が減少し、鋼板表層の逆変態による組織微細化が不十分となる。
【００２４】
【実施例】
表１の成分からなる各鋼スラブを１１００℃に加熱後、粗圧延を行って３０ｍｍのシートバーとし、次いで超高圧噴射（鋼板面での衝突圧２５ｋｇ／ｃｍ２  ）により冷却を行い、９０％の圧下を加え最終板厚３ｍｍとする仕上げ圧延を施した。これらの各製造条件をまとめて表２に示す。
得られた熱延鋼板を室温まで冷却した後、酸洗して摩擦係数、伸びを測定した。その結果を併せて表２に示す。
ここで、摩擦係数は、熱延鋼板の表面に１５ＣＴＳの防錆油を１．５ｇ／ｍ２  塗布し、これを用いて曲率半径１０ｍｍの円柱工具間での動摩擦係数を測定することによって求めた。また、伸びは、１５ＪＩＳ５号試験片による引張試験により求めた。
表１および表２から明らかなように、本発明にしたがう熱延鋼板は、いずれも良好な摺動性（摩擦係数が０．１以下）と伸びを具備しており、延性の犠牲を伴うことなく、優れた成形加工性を有することがわかる。
【００２５】
【表１】
0003572756.tif 000002
【００２６】
【表２】
0003572756.tif 000003
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる熱延鋼板は、摺動性に優れたうえ、延性も良好であるので成形加工用の用途、とりわけ、従来よりも加工度の大きい用途にも使用しうる。
また、本発明の製造方法によれば、成形性に優れる上記の熱延鋼板を、熱延工程における強制冷却を効果的に利用して製造するので、生産性、経済性の面で著効が発揮される。