(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延に先立って行われるスラブ加熱を、加熱炉の温度を変化させる途中の遷移温度域で行い、かつ、熱間仕上圧延終了直後において、熱延鋼帯温度を測定するか、または、フェライト変態センサーを用いることにより、仕上圧延中にフェライトが生成したかどうかを判定し、仕上圧延中にフェライトが生成した熱延鋼板を製造する熱間圧延工程と、該熱間圧延工程で製造された熱延鋼板を酸洗し、該酸洗後に冷延鋼板としてＺｎ−Ｎｉめっきした表面処理冷延鋼板をオーステナイト域まで加熱する加熱工程と、該加熱工程で加熱された熱延鋼板をオーステナイト域でプレス成形してプレス成形品を得るプレス成形工程と、該プレス成形工程で得たプレス成形品の焼入れを行う焼入れ工程とを、その順に施してなることを特徴とする熱延鋼板の熱間プレス成形方法。
【請求項２】
仕上圧延を圧延荷重や圧延機のミルパワーなどの諸元から決まる最高速度で行うことを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板の熱間プレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱延鋼板をオーステナイト域温度に加熱した後、オーステナイト域でプレス成形して所定の形状とし、プレス成形品に焼入れを施す熱間プレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車などに用いられる構造部材は、所定の強度を有する鋼板をプレス成形して製造されてきた。近年、自動車の軽量化と衝突安全性能を両立させるため、車体の構造部材として、高強度鋼板の適用が増加している。一方、鋼板を高強度化すると加工性が劣化し、所定の部品形状に加工することが困難になる。特に、高強度鋼板は、冷間でプレス成形すると、製品をプレス金型から取り外した際に、弾性変形して形状がくずれるスプリングバックが発生しやすく、製品の寸法精度を向上させることが難しい。
【０００３】
そこで、鋼板の高強度化と加工性、製品精度を同時に満足する手段として、加熱した鋼板をプレス成形する熱間プレス工法（プレスクエンチ工法）が提案されている。熱間プレス工法（熱間プレス成形方法）の従来技術として、例えば特許文献１が知られている。この熱間プレス工法は、鋼板をオーステナイト域まで加熱した後、プレス成形し、同時に成形後の冷却により焼入れを行い、高強度の材質を得るものである。熱間プレス工法では、鋼板が高温で軟質、高延性となっているため、成形時の割れ発生などの加工性が改善され、かつ、良好な製品精度を有する製品の製造が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−９６０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、熱延鋼板は、スラブを加熱炉で１１００〜１３００℃に加熱し、オーステナイト域の温度で熱間圧延を行った後、ホットランテーブル上で冷却して、５００〜７００℃で巻き取って製造される。所定の機械的特性を得るため、スラブ加熱温度や、圧延仕上温度、巻取温度が厳密に管理されている。
【０００６】
従来の熱延鋼板の熱間圧延工程において、熱延鋼板の材質制御の観点から、スラブ加熱温度や、圧延仕上温度、巻取温度などの温度管理が必要であり、熱延工程でのスケジューリングに支障をきたし、生産性の低下やコスト上昇を招いていた。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、熱延鋼板の熱間プレス成形を行うに際して、使用する熱延鋼板を製造する際に温度管理などの制御を必要とせず、熱間圧延工程でのスケジューリングが容易で、熱間圧延の生産性向上やコスト削減を可能にする熱延鋼板の熱間プレス成形方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究の結果、通常の熱間圧延条件の範囲内で、温度条件を変えて熱間圧延を行って製造した熱延鋼板を用いて熱間プレス成形を行ったプレス成形品について、いずれの条件でも同様の材質が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、本発明は以下のような特徴を有している。
【００１０】
［１］形状以外の特性を制御せずに熱間圧延して熱延鋼板を製造する熱間圧延工程と、該熱間圧延工程で製造された熱延鋼板をオーステナイト域まで加熱する加熱工程と、該加熱工程で加熱された熱延鋼板をオーステナイト域でプレス成形してプレス成形品を得るプレス成形工程と、該プレス成形工程で得たプレス成形品の焼入れを行う焼入れ工程とを、その順に施してなることを特徴とする熱延鋼板の熱間プレス成形方法。
【００１１】
［２］熱間圧延に先立って行われるスラブ加熱を、加熱炉の温度を変化させる途中の遷移温度域で行うことを特徴とする前記［１］に記載の熱延鋼板の熱間プレス成形方法。
【００１２】
［３］熱間仕上圧延終了直後において、熱延鋼帯温度を測定するか、または、フェライト変態センサーを用いることにより、仕上圧延中にフェライトが生成したかどうかを判定し、仕上圧延中にフェライトが生成した熱延鋼板を用いることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の熱延鋼板の熱間プレス成形方法。
【００１３】
［４］仕上圧延を圧延荷重や圧延機のミルパワーなどの諸元から決まる最高速度で行うことを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の熱延鋼板の熱間プレス成形方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、熱延鋼板の熱間プレス成形を行うに際して、形状以外の特性を管理せずに製造した熱延鋼板を用いるので、使用する熱延鋼板の製造の際に温度管理などの制御を必要とせず、従来技術と比較して熱間圧延工程でのスケジューリングが容易で、熱間圧延の生産性向上やコスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態における製造工程を示す図である。
【図２】本発明の実施例における熱間プレス成形品の概略図である。
【図３】本発明の実施例における硬度測定位置を示す熱間プレス成形品の断面図である。
【図４】本発明の実施例における硬度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態を図１により説明する。
【００１７】
本発明の一実施形態では、通常の熱間圧延条件の範囲内で形状以外の特性を制御せずに製造した熱延鋼板を酸洗した後、オーステナイト域まで加熱して熱間プレスを実施し、焼入れにより必要な強度のプレス成形品を得る。
【００１８】
すなわち、図１に示すように、本発明の一実施形態においては、形状以外の特性を制御せずに熱間圧延して熱延鋼板を製造する熱間圧延工程と、その熱間圧延工程で製造された熱延鋼板を酸洗する酸洗工程と、その酸洗工程で酸洗された熱延鋼板をオーステナイト域まで加熱する加熱工程と、その加熱工程で加熱された熱延鋼板をオーステナイト域でプレス成形してプレス成形品を得る熱間プレス成形工程と、その熱間プレス成形工程で得たプレス成形品の焼入れを行う焼入れ工程とを、その順に施すようにしている。
【００１９】
通常の熱延鋼板を製造する熱間圧延工程では、スラブを１１００〜１３００℃に加熱してから粗圧延、仕上圧延して熱延鋼板とする。圧延された熱延鋼板はホットランテーブルを通過する際に冷却水を噴射されて所定温度に冷却されてからコイラーで巻き取られる。また、通常は材質制御の観点から、仕上圧延終了直後の圧延仕上温度はフェライト変態開始温度以上に制御される。コイラーに巻き取る直前の熱延鋼板の温度である巻取温度は、相変態や析出物制御の観点から、厳密にコントロールされている。
【００２０】
しかし、加熱炉の温度は、緩やかにしか変更できないため、加熱炉温度は、熱間圧延工程のスケジュール管理で最も難しい部分である。この実施形態において使用される熱延鋼板は、通常の熱間圧延工程の加熱温度範囲では、いかなる加熱温度でも構わないため、この実施形態により、熱間圧延工程での加熱炉のスケジューリングが緩和される。例えば、加熱炉の温度を低温から高温に変化させるとき、遷移温度域に相当する時間帯に、この実施形態に使用される熱延鋼板となるスラブを組み入れることができる。このことから、この実施形態により、加熱炉の操業コスト低減や生産性向上を図ることができる。
【００２１】
熱間圧延中にフェライト変態すると、生成したフェライト粒が粗大化して、熱延鋼板の材質が劣化するため、圧延終了直後の温度である圧延仕上温度はフェライト変態開始温度以上に制御されている。この制約により、熱延鋼板の製造可能最小板厚は１．２ｍｍとなっている。しかも、板厚１．２ｍｍ付近の熱延鋼板のコイル先端と後端は、圧延仕上温度が低いため、フェライト変態しており、歩留まりが低下している。一方、この実施形態で使用される熱延鋼板の場合は、熱間プレス時にオーステナイト域まで加熱されるため、圧延中にフェライトが生成しても問題はなく、この実施形態により熱延鋼板の歩留まりが向上する。また、冷間圧延で製造されている１．２ｍｍ未満の鋼板も、この実施形態で使用する場合には、熱間圧延で製造することができ、冷間圧延工程のコストを削減できる。
【００２２】
通常は相変態制御と析出物制御の観点から、巻取温度も厳密に制御されている。ホットランテーブルの冷却能力は決まっているため、巻取温度を低くするには、圧延速度を下げる場合がある。一方、この実施形態で使用される熱延鋼帯は、熱間プレス時にオーステナイト域まで加熱されるため、巻取温度が何度であっても問題はなく、仕上圧延の圧延速度を圧延荷重や圧延機のミルパワーなどの諸元から決まる最高速度にして、生産性を向上させることができる。
【００２３】
なお、この実施形態においては、熱間仕上圧延終了直後において、熱延鋼帯温度を測定するか、または、フェライト変態センサーを用いることにより、仕上圧延中にフェライトが生成したかどうかを判定し、仕上圧延中にフェライトが生成した熱延鋼板を本発明に用いるようにしてもよい。
【００２４】
そして、この実施形態の熱間プレス工程は、一般的な熱間プレス工程と同じものでよい。すなわち、熱延鋼板のコイルからブランキングしてブランク材を製造し、加熱手段により、ブランク材が完全にオーステナイトになるまで加熱する。加熱されたブランク材をプレス装置に搬送し、プレス加工を行って所定の形状とする。プレス下死点でそのまま保持して、プレス金型間で成形品を焼き入れ、マルテンサイト変態させることにより所定の強度を得る。あるいは、プレス装置の他に冷却装置を設置して、プレス成形後に焼入れを行うこともできる。成形品はショットブラストによる表面酸化物の除去や、ピアシング、レーザーカットなどの仕上げ工程を経て製品とするとよい。
【００２５】
このようにして、この実施形態においては、熱延鋼板の熱間プレス成形を行うに際して、形状以外の特性を管理せずに製造した熱延鋼板を用いるので、使用する熱延鋼板の製造の際に温度管理などの制御を必要とせず、従来技術と比較して熱間圧延工程でのスケジューリングが容易で、熱間圧延の生産性向上やコスト削減を図ることができる。
【００２６】
なお、上述した図１において、酸洗とオーステナイト域への加熱の間に、めっき（Ｚｎ、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ｚｎ−Ｎｉなど）、酸化防止剤塗布などの表面処理工程を含むことは、本発明の範疇に入る。
【００２７】
また、上述した熱延鋼板を冷延鋼板としてから加熱および熱間プレスを実施することや、上述した熱延鋼板を表面処理冷延鋼板としてから加熱および熱間プレスを実施することも、本発明の範囲内とみなして差し支えない。
【実施例１】
【００２８】
本発明の実施例として、図２に示すようなハット形状のプレス成形品を得るために、上記の本発明の一実施形態に基づいて、以下のようにして熱延鋼板の熱間プレス成形を行った（本発明例１〜８）。
【００２９】
実験炉にて、化学成分がＣ：０．２３ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０７ｍａｓｓ％、Ｍｎ：１．５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０２ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００２ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０４ｍａｓｓ％、残部はＦｅと不可避的な不純物からなるインゴットを溶製し、モデル圧延機で熱間圧延して板厚２０ｍｍの素材を製作した。その素材を加熱炉で所定温度にて１時間再加熱して、モデル圧延機で熱間圧延して板厚１．２ｍｍの熱延鋼板とした。圧延仕上温度は圧延パス間の時間を調節し、所定温度となるようにした。さらに、巻取後の温度履歴を模擬するため、所定温度（巻取温度相当）まで冷却した熱延鋼板を、同じ温度（巻取温度相当）に昇温した電気炉に挿入し、３時間保持した後、電気炉のスイッチを切って電気炉内で徐冷し、熱間プレスのブランク材を製作した。再加熱温度、圧延仕上温度、巻取相当温度を表１に示す。通常の熱間圧延の温度条件の範囲が、ほぼ網羅されている。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
本発明例５で作成されたサンプルのミクロ組織は、圧延中に生成したフェライトが伸ばされたフェライトの粗大粒とパーライトからなる組織であった。その他のサンプルは、ほぼ等軸のフェライト粒とパーライトからなる組織であった。
【００３２】
サンプルを加熱炉で９５０℃まで昇温して５分間保持し、完全なオーステナイト組織にしてから、炉から取り出し、オーステナイト域で図２に示すようなハット形状にプレス成形し、下死点で２０秒間保持して焼入れを行った。
【００３３】
ハット成形品の長手方向中央で切断し、図３に示す切断面の１７箇所でビッカース硬度を測定した。測定結果を図４に示す。図４に示すように、いずれの本発明例においても、測定したすべての位置で、ビッカース硬度は下限値である基準値の４３０Ｈｖを超えて良好であった。また、切断面でミクロ組織観察を行ったところ、いずれのサンプルでも全面がマルテンサイトであることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は鋼板のプレス成形に利用することが可能で、熱間圧延工程でのスケジューリングが容易となり、熱間圧延の生産性向上やコスト削減が期待できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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