(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量%で、C:0.016〜0.07%、Si:0.1%以下、Mn:0.05〜0.5%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Sol.Al:0.029〜0.1%、N:0.005%以下、Ti:0.005〜0.03%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる化学組成を有し、平均結晶粒径が13μm以下で、かつ時効指数AIが10MPa以下であることを特徴とする冷間圧延の素材用の熱延鋼板。
【請求項２】
さらに、質量%でB:0.0003〜0.0030%を含むことを特徴とする請求項1に記載の冷間圧延の素材用の熱延鋼板。
【請求項３】
請求項1または2に記載の熱延鋼板の製造方法であって、
請求項1または2に記載の化学組成を有する鋼のスラブに、仕上温度:Ar3変態点〜(Ar3変態点+49℃)、最終パスでの圧下率:20%以上とする熱間圧延を施した後、0.4秒以内に10℃/秒以上の冷却速度で700℃以下まで冷却し、450〜650℃の巻取温度でコイル状に巻取ることを特徴とする冷間圧延の素材用の熱延鋼板の製造方法。
【請求項４】
巻取り後のコイル状の鋼板を水冷することを特徴とする請求項3に記載の冷間圧延の素材用の熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根材などの建材分野で用いられる薄物の冷延鋼板または表面処理冷延鋼板、特に、冷間圧延ままの鋼板またはそれに表面処理を施した鋼板の製造において冷間圧延の素材として用いられる、冷間圧延の素材用の熱延鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界的な人口の増加や経済の発展にともない、建材の需要が増加している。特に、建物の外壁や屋根などには、板厚0.3mm以下の薄物の冷延鋼板、あるいはそれにめっきや塗装などを施した表面処理冷延鋼板をベニヤ板などの基板に貼り合わせたものが使用される場合がある。こうした用途では、冷延鋼板はほとんど加工を受けないため、加工性が問われることはなく、冷間圧延ままの鋼板やそれに表面処理を施した鋼板が使用される。
【０００３】
外壁や屋根用の建材の低コスト化のために、こうした冷間圧延ままの鋼板やそれに表面処理を施した鋼板の薄ゲージ゛化が望まれているが、外壁や屋根用の建材は、需要地隣接の圧延能力の小さい冷間圧延ミルによって冷間圧延が施される場合が多く、冷間圧延時の荷重不足で薄ゲージ゛化できないという問題がある。
【０００４】
そこで、素材として冷間圧延荷重の低い軟質な熱延鋼板に対する要求が高まり、例えば、特許文献1には、鋼中のC量を0.010質量%以下に極低炭素化した熱延鋼板に関する技術が、また、特許文献2には、鋼中のN量を0.0020質量%以下に低減した熱延鋼板に関する技術が提案されている。さらに、特許文献3には、鋼中のC量を0.01〜0.10質量%、N量を0.010質量%以下にし、仕上温度700℃以上Ar3変態点以下で熱間圧延[いわゆるα(フェライト)圧延]を行い、粗大な結晶粒を有する熱延鋼板を得る技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平3-79726号公報
【特許文献２】特公昭63-30969号公報
【特許文献３】特開2010-77482号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献1や2に記載されたCやNといったガス成分量の低い熱延鋼板に関する技術では、製鋼時に真空脱ガス処理を施す必要があり、製造コスト増を避けられない。また、圧延能力の小さい冷間圧延ミルを用いて、板厚が0.3mm以下の冷間圧延ままの鋼板やそれに表面処理を施した鋼板を製造するには、素材の熱延鋼板の板厚を3mm以下にする必要があるが、CやN量の低い場合はAr3変態点以上の仕上温度の確保が難しく、板厚方向に不均一なミクロ組織が形成されやすく、冷間圧延性を阻害する。
【０００７】
特許文献3に記載されたα圧延の技術では、熱延鋼板の強度が仕上温度や巻取温度の影響を受けやすく、安定して薄ゲージ化ができない。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、圧延能力の小さい冷間圧延ミルでも薄物の冷間圧延ままの鋼板やそれに表面処理を施した鋼板を安価に製造することができる素材の熱延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述したように、従来の技術では、冷間圧延荷重を低減するために、素材である熱延鋼板を軟質化することに重きを置いて検討されている。しかし、本発明者等は、軟質な熱延鋼板を用いても、冷間圧延荷重が高くなる場合があり、その原因が、熱延鋼板の強度には大きくは影響しない少量の固溶CやNであることを見出した。また、安価な元素であるTiを添加すれば、巻取温度がばらついたり、生産性を高めるために巻取ったコイルを水冷しても、固溶CやNがほとんど存在せず、安定して冷間圧延荷重を低減できる、すなわち、冷間圧延による強度上昇を抑制し、冷間圧延荷重を低減できることを見出した。
【００１０】
次に、本発明の基礎となった実験結果について説明する。
【００１１】
質量%で、C:0.002〜0.05%、Si:0.015%、Mn:0.15%、P:0.012%、S:0.008%、Sol.Al:0.035%、N:0.003%を含有した鋼を用いて、加熱温度:1250℃で加熱後、仕上温度:920℃で熱間圧延し、巻取温度:650℃で巻取った後、放冷し、酸洗後、伸長率:1%の調質圧延を行い、熱延鋼板を得た。そして、この熱延鋼板を、圧下率:78%で冷間圧延し、冷間圧延ままの鋼板を得た。得られた熱延鋼板および冷間圧延ままの鋼板から、圧延方向を長手方向とするJIS 5号引張試験片を採取し、JIS Z 2241に準拠して引張試験を行い、引張強度TSを求めた。熱延鋼板については、固溶C、N量を評価するために、圧延方向を長手方向とするJIS 5号引張試験片を用いて、引張り加工により7.5%予歪みを付与した後、100℃×30分の熱処理を行い、熱処理前後の強度差で定義される時効指数AIを求めた。また、熱延鋼板のミクロ組織を観察し、JIS G 0552(1998)に記載の切断法によって平均結晶粒径を求めた。
【００１２】
図1に、熱延鋼板の平均結晶粒径と熱延鋼板のTSおよび冷間圧延ままの鋼板のTSとの関係を示す。
【００１３】
図2に、熱延鋼板のAIと冷間圧延ままの鋼板のTSとの関係を示す。
【００１４】
図1から明らかなように、熱延鋼板のTSは平均結晶粒径に依存しており、C含有量が0.016%未満と少なく、平均結晶粒径が大きな場合に低くなる。しかし、これら熱延鋼板を冷間圧延した後の鋼板(冷間圧延ままの鋼板)のTSは、上記熱延鋼板のTSとは逆に、熱延鋼板の平均結晶粒径を13μm以下にすることにより低い値が得られる。
【００１５】
また、図2から明らかなように、過飽和度が低いためにセメンタイトの析出しにくいC<0.016%の場合は、C≧0.016％の場合に比べ熱延鋼板のAIが高く、冷間圧延ままの鋼板のTSが高い。
【００１６】
この理由は明確ではないが、熱延鋼板のTSは引張試験で得られる高々0.3程度の歪みでのTSであるのに対し、冷間圧延ままの鋼板のTSは1.8もの高歪みでのTSであるため、固溶C、Nは高歪み域でより大きな加工硬化能を発揮し、冷間圧延ままの鋼板のTSを大きくしてしまうためと推測される。すなわち、冷間圧延ままの鋼板のTSを低下させるには、このような固溶C量、N量を少なくし、熱延鋼板のAIを10MPa以下と小さくことが有利である。
【００１７】
本発明は、以上のような知見に基づきなされたもので、質量%で、C:0.016〜0.07%、Si:0.1%以下、Mn:0.05〜0.5%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Sol.Al:0.02〜0.1%、N:0.005%以下、Ti:0.005〜0.03%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる化学組成を有し、平均結晶粒径が13μm以下で、かつ時効指数AIが10MPa以下であることを特徴とする冷間圧延の素材用の熱延鋼板を提供する。
【００１８】
本発明の熱延鋼板では、さらに、質量%でB:0.0003〜0.0030%を含むことができる。
【００１９】
本発明の熱延鋼板は、上記の化学組成を有する鋼のスラブに、仕上温度:Ar3変態点〜(Ar3変態点+49℃)、最終パスでの圧下率:20%以上とする熱間圧延を施した後、0.4秒以内に10℃/秒以上の冷却速度で700℃以下まで冷却し、450〜650℃の巻取温度でコイル状に巻取ることを特徴とする方法により製造できる。このとき、巻取り後のコイル状の鋼板を水冷することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、圧延能力の小さい冷間圧延ミルでも薄物の冷間圧延ままの鋼板やそれに表面処理を施した鋼板を安価に製造することができるようになった。本発明の熱延鋼板を用いて製造される薄物の冷間圧延ままの鋼板やそれに表面処理を施した鋼板は、壁材や屋根材などの建材の低コスト化に大きく寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】熱延鋼板の平均結晶粒径と熱延鋼板のTSおよび冷間圧延ままの鋼板のTSとの関係を示す図である。
【図２】熱延鋼板のAIと冷間圧延ままの鋼板のTSとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の詳細を説明する。なお、以下の「%」は、特に断らない限り「質量%」を表す。
【００２３】
1)化学組成
C:0.016〜0.07%
C量が0.07%を超えるとセメンタイトが多量に生成し、冷間圧延荷重を高める。一方、C量が0.016％未満では、過飽和度が低いためにセメンタイトが析出しにくく、Cが固溶状態で残存して冷間圧延荷重を高める。したがって、C量は0.016〜0.07%とする。
【００２４】
Si:0.1%以下
Si量が0.1%を超えると強度が上がり、冷間圧延荷重を高める。したがって、Si量は0.1%以下とする。なお、Si量の下限は特に規定する必要はないが、過剰な低減はコスト上昇を招くため、0.001%とすることが望ましい。
【００２５】
Mn:0.05〜0.5%
MnはSをMnSとして固定し、熱間延性を向上させる働きがあることから、その量は0.05%以上にする必要がある。しかし、Mn量が0.5%を超えると鋼の硬質化をもたらし、冷間圧延荷重を高める。したがって、Mn量は0.05〜0.5%とする。
【００２６】
P:0.03%以下
Pは固溶強化元素であり、その量が0.03%を超えると鋼の硬質化をもたらし、冷間圧延荷重を高める。したがって、P量は0.03%以下とする。その下限は特に規定する必要はないが、過剰な低減はコスト上昇を招くため、0.001%とすることが望ましい。
【００２７】
S: 0.03%以下
Sは熱間延性を阻害する元素であり、その量が0.03%を超えるとコイルエッジに耳割れが生じる。したがって、S量は0.03%以下とする。その下限は特に規定する必要はないが、過剰な低減はコスト上昇を招くため、0.001％とすることが望ましい。
【００２８】
Sol.Al:0.02〜0.1%
Alは、Tiで固定されないNをAlNとして固定することで固溶Nを低減し、冷間圧延荷重を低減する効果を有する。こうした効果を得るには、Sol.Al量を0.02%以上にする必要がある。しかし、その量が0.1%を超えると製造コストの上昇を招く。したがって、Sol.Al量は0.02〜0.1%とする。
【００２９】
N:0.005%以下
Nは熱延鋼板中に固溶状態で残留しやすく、冷間圧延荷重を高めることから、その量は0.005%以下にする必要がある。その下限は特に規定する必要はないが、過剰な低減はコスト上昇を招くため、0.001%とすることが望ましく、0.002%とすることがより望ましい。
【００３０】
Ti:0.005〜0.03%
Tiは強力な窒化物形成元素であるため、TiNとしてNを固定し、固溶Nを低減することによって冷間圧延荷重を低減する。こうした効果を得るには、Ti量を0.005%以上にする必要がある。しかし、その量が0.03%を超えると微細なTiCが析出し、冷間圧延荷重を高める。したがって、Ti量は0.005〜0.03%とする。
【００３１】
残部は、Feおよび不可避的不純物である。
【００３２】
なお、本発明の熱延鋼板は、上記成分組成に加え、下記の理由によりB:0.0003〜0.0030%を含むこともできる。
【００３３】
B:0.0003〜0.0030%
Bは、Tiと同様、強力な窒化物形成元素であるため、BNとしてNを固定し、固溶Nを低減することによって冷間圧延荷重を低減する。こうした効果を得るには、B量を0.0003%以上にする必要がある。しかし、その量が0.0030%を超えると鉄の硼化物を生成し、冷間圧延荷重を高める。したがって、B量は0.0003〜0.0030%とする。
【００３４】
2)平均結晶粒径:13μm以下
図1に示したように、冷間圧延ままの鋼板のTSを低下させるには、熱延鋼板の平均結晶粒径を13μm以下にすることが効果的である。これは、平均結晶粒径を小さくすることによって、セメンタイトの析出サイトである結晶粒界が増え、固溶Cが低減するためと考えられる。特に、巻取ったコイル状の鋼板の水冷時にもセメンタイトを析出させるには、平均結晶粒径を13μm以下にすることが効果的である。より好ましくは12μm未満である。
【００３５】
3)AI:10MPa以下
AIは固溶C量、固溶N量の指標であり、図2に示したように、冷間圧延ままの鋼板のTSを低下させるには、熱延鋼板のAIを10MPa以下にすることが効果的であるが、これは、AIを10MPa以下にすることによって、固溶C量や固溶N量が少なくなるためと考えられる。
【００３６】
4)製造方法
本発明の熱延鋼板は、上記の化学組成を有する鋼のスラブを、以下の条件で熱間圧延することによって製造できる。
【００３７】
仕上温度:Ar3変態点〜(Ar3変態点+49℃)の温度範囲、最終パスの圧下率:20%以上
熱間圧延の最終パスの出側温度である仕上温度がAr3変態点未満の場合は、板厚方向に不均質なミクロ組織が生じやすく、冷間圧延後に板厚バラツキが生じやすくなる。なお、ここで最終パスとは、熱間圧延における最終圧延スタンドでの圧延を意味する。一方、仕上温度が(Ar3変態点+49℃)を超えたり、最終パスの圧下率(圧延率ともいう)が20%未満の場合は、最終パス後にγ(オーステナイト)域において再結晶により粗大な結晶粒が生成し、変態後も13μmを超える平均結晶粒径の組織を有する熱延鋼板となり、セメンタイトの析出サイトである結晶粒界が減って冷間圧延加重が高くなる。したがって、仕上温度をAr3変態点〜(Ar3変態点+49℃)の温度範囲とし、最終パスでの圧下率を20%以上とする必要がある。
【００３８】
熱間圧延後の冷却:0.4秒以内に10℃/秒以上の冷却速度で700℃以下まで冷却
熱間圧延後、すなわち上記した熱間圧延における最終パス後にただちに冷却を開始せず放冷された場合は、放冷中に結晶粒成長して13μmを超える平均結晶粒径の組織を有する熱延鋼板となり、セメンタイトの析出サイトである結晶粒界が減って冷間圧延加重が高くなる。また、冷却速度が10℃/秒未満と遅い場合も同様に冷間圧延荷重が高くなる。したがって、熱間圧延後はただちに、すなわち0.4秒以内に10℃/秒以上の速度で冷却する必要がある。冷却は結晶粒成長速度が速い700℃以下まで行う必要がある。
【００３９】
巻取温度:450〜650℃
巻取温度が650℃を超えるとスケール欠陥が発生しやすくなる。また、巻取温度が450℃未満だとコイル形状が乱れやすくなる。そのため、巻取温度は450〜650℃とする。なお、本発明のように、Tiを添加してNを固定し、平均結晶粒径を13μm以下としてセメンタイトの析出サイトを増やした鋼板では、巻取ったコイルを水冷しても、その冷却中にCが十分に析出し、固溶C量を低減できるため、生産性を高める観点から巻取り後のコイルを水冷することが好ましい。
【００４０】
熱間圧延に先立つ加熱における温度は、仕上温度が確保できる程度の温度、一般的には1050℃以上であればよい。
【００４１】
本発明の熱延鋼板は、酸洗材であっても黒皮まま(非酸洗材)であっても、その特性が変わることはない。また、酸洗性の向上や形状矯正などを目的とした調質圧延やレベリングなどを行ってもその特性は変わらない。
【００４２】
また、本発明の熱延鋼板は、冷延鋼板あるいは表面処理鋼板とするため、冷間圧延が施される。本発明の熱延鋼板は、冷間圧延性を良好としているため、冷間圧延の圧下率を95%程度と非常に大きくして、板厚0.5mm以下の薄物の冷延鋼板を製造する場合においても、問題なく圧延することができる。なお、一般に薄物冷延鋼板の冷間圧延の圧下率は60%以上である。上記したように、本発明の熱延鋼板は冷間圧延性が良好であるため、特に薄物の冷間圧延ままの冷延鋼板あるいは冷間圧延ままの冷延鋼板に表面処理を施した表面処理鋼板の冷間圧延の素材用の熱延鋼板として好ましく用いることができる。
【実施例】
【００４３】
表1に示す化学組成の鋼番1〜7の鋼を溶製し、スラブとした後、1200℃に加熱し、表2に示す熱延条件で熱間圧延を行って板厚1.8mmの熱延鋼板A〜Gを作製した。ここで、表1のAr3変態点は、下記の式により求めた。
Ar3変態点(℃)=901-325×[C]+33×[Si]-92×[Mn]+287×[P]
ただし、[M]は元素Mの含有量(質量%)を表す。
【００４４】
次に、得られた熱延鋼板を、酸洗後、伸長率1%の調質圧延を施し、上記の方法で平均結晶粒径とAIの測定を行った。また、酸洗後の熱延鋼板を80%の圧下率で冷間圧延して冷延圧延ままの鋼板(板厚0.36mm)を作製し、上記の方法で冷間圧延ままの鋼板のTSの測定を行った。
【００４５】
結果を表2に示す。
【００４６】
本発明例である熱延鋼板B、Eは、冷間圧延ままのTSが700MPa以下と軟質であり、冷間圧延荷重を低減できることがわかる。
【００４７】
一方、比較例である熱延鋼板Aは、平均結晶粒径が大きく、セメンタイトが十分に析出しないためAIが高くなり、また、熱延鋼板C、D、Fは、固溶Nが存在するためにAIが高くなり、冷間圧延ままのTSが700MPaを超えて硬質であり、冷間圧延荷重を低減できない。Tiの含有量が0.053%と多い熱延鋼板Gは、微細なTiCが析出するため、冷間圧延ままのTSが700MPaを超えて硬質であり、冷間圧延荷重を低減できない。
【００４８】
【表１】
0005862254.tif 000002
【００４９】
【表２】
0005862254.tif 000003
【図１】
0005862254.tif 000004
【図２】
0005862254.tif 000005