(57)【要約】  【解決手段】  冷間圧延の前または最中に準安定な鋼を加温することにより、オーステナイトのマルテンサイトへの変態が抑制され、同様の負荷でより低い圧延負荷およびより大きな減量をもたらす。温間圧延鋼は、冷間圧延によって同量減少された鋼と比較して、向上した機械的特性を有する。その後の焼鈍後の温間圧延は、同量で冷間圧延され、その後焼鈍された材料で達成されたものよりも優れた機械的特性をもたらした。その後の室温圧延（冷間圧延）時に温間圧延された準安定鋼も、強度と延性の両方において向上を示す。  【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
準安定鋼を圧延する方法であって、
ａ．２．９またはそれより大きい不安定係数（ＩＦ）を有する準安定鋼を選択する工程であって、ＩＦは以下の式：
ＩＦ＝３７．１９３−５１．２４８（％Ｃ）−０．４６７７（％Ｃｒ）−１．０１７４（％Ｍｎ）−３４．３９６（％Ｎ）−２．５８８４（％Ｎｉ）
によって計算される、前記選択する工程と、
ｂ．圧延する前に、８０°Ｆより高い加温温度に前記準安定鋼を加温する工程と、
ｃ．前記準安定鋼を圧延する工程と、
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記加温温度は、特定の準安定鋼組成物のＭｄ温度に近い、またはそれ以上である、方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記加温温度は、特定の準安定鋼組成物のＭｄ３０温度に近い、またはそれ以上である、方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記加温温度は、２５０°Ｆまたはそれ未満である、方法。
【請求項５】
請求項３記載の方法において、前記準安定鋼のＭｄ３０温度は、以下の式：
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（％Ｃ＋％Ｎ）−６８＊％Ｃｂ−１３．７＊Ｃｒ−２９（％Ｃｕ＋％Ｎｉ）−８．１＊％Ｍｎ−１８．５＊％Ｍｏ−９．２＊％Ｓｉ
に従って計算される、方法。
【請求項６】
請求項３記載の方法において、前記準安定鋼のＭｄ３０温度は、以下の式：
Ｍｄ３０＝４１３−４６２＊（％Ｃ＋％Ｎ）−１３．７＊％Ｃｒ−８．１＊％Ｍｎ−１８．５＊％Ｍｏ−９．５＊％Ｎｉ−９．２＊％Ｓｉ
に従って計算される、方法：
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５、または６記載の方法であって、さらに、圧延後、前記準安定鋼を室温で圧延する工程を有する、方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、さらに、前記準安定鋼を室温で圧延する前に焼鈍する工程を有する、方法。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、または６記載の方法であって、さらに、圧延後、前記準安定鋼を第二の圧延工程で圧延し、前記第二の圧延工程の前に準安定鋼を８０°Ｆより高い加温温度まで加温する工程を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年１月１４日に圧延可能なオーステナイトを含む温間圧延鋼という発明の名称で出願された米国仮出願第６２／２７８，５６７号、及び２０１６年１０月１２日に圧延可能なオーステナイトを含む温間圧延鋼という発明の名称で出願された米国特許出願第６２／４０７，００１号に対する優先権の利益を主張し、その出願の全内容が本参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
準安定オーステナイトを含む鋼の冷間圧延は、準安定オーステナイトの高強度マルテンサイト相への変形誘起変態してしまうため、困難であり得る。そのような鋼を冷間圧延すると、圧延負荷が大幅に増加する。鋼はまた、さらなる冷間圧下が行われる前に、部分オーステナイトまたは完全オーステナイトに焼鈍処理する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、オーステナイトからマルテンサイトへの変態を抑制するために、冷間圧延の前または最中に材料を加温する工程を含む。これは、同様の負荷での圧延機負荷の低下および高い減少量を生じさせ得る。さらに材料を減少させる能力は、材料が最終的なゲージに到達する前に中間焼鈍を少なくすることにもつながる。驚くべきことに、温間圧延鋼は、冷間圧延によって同じ量減少した鋼と比較して、機械的特性が向上したことを示した。その後の焼鈍後の温間圧延は、同じ量で冷間圧延し、その後焼鈍された材料でできたものより優れた機械的特性をもたらした。温間圧延され、続いて室温圧延（冷間圧延）された鋼は、強度と延性の両方の向上を示す。
【０００４】
従来、潤滑油として使用される油の温暖に関連した目下のリスクばかりでなく、圧延設備に損傷を与える恐れがあるため、温間圧延は生産環境で回避されてきた。本出願は、温間圧延の利点が、適度な温度で、広範囲にわたる方向性を変更せずに達成できることを示す。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、準安定鋼中のマルテンサイト百分率を、温間圧延および冷間圧延から生じる減少率の関数として示す。
【図２】図２は、冷間圧延および温間圧延から生じる減少率の関数としての準安定鋼の伸長率を示す。
【図３（ａ）】図３（ａ）は、温間圧延した後に冷間圧延した準安定鋼の真応力−歪み曲線を示す。
【図３（ｂ）】図３（ｂ）は、二経路で冷間圧延された準安定鋼の真応力−歪み曲線を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明は、「準安定鋼」と称される相当量の準安定オーステナイト（１０％〜１００％オーステナイト）を含む鋼に関する。オーステナイトは、機械的変形によりマルテンサイトに変態すると準安定とみなされる。そのようなマルテンサイトは、変形誘起マルテンサイトと称される。そのような準安定オーステナイトを含む鋼は、炭素鋼またはステンレス鋼であり得る。
【０００７】
オーステナイトの安定性を特徴付けるいくつかの方法がある。１つの方法は、その化学組成に基づいてオーステナイトの不安定係数（ＩＦ）を計算することである。この因子は、ＩＦを以下のように定義することが米国特許第３，５９９，３２０号（この開示は参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている。
【０００８】
ＩＦ＝３７．１９３−５１．２４８（％Ｃ）−０．４６７７（％Ｃｒ）−１．０１７４（％Ｍｎ）−３４．３９６（％Ｎ）−２．５８８４（％Ｎｉ）                    式１
【０００９】
０〜２．９と計算されたＩＦ値を有する鋼は「わずかに準安定」と分類され、２．９より大きいＩＦの鋼は「中程度に準安定」と分類される。本発明の方法は、２．９より大きいＩＦを有する準安定オーステナイト含有鋼に最も顕著にあらわれる。
【００１０】
オーステナイトの安定性を特徴付ける別の技術は、Ｍｄ３０温度として知られているものを計算または測定することである。所与の準安定鋼組成物について、Ｍｄ３０温度で０．３の真歪までの変形で、オーステナイトの５０％がマルテンサイトに変態する。所与の準安定鋼組成物について、Ｍｄ温度は、変形の際にマルテンサイトが形成されない温度である。ＭｄおよびＭｄ３０の温度は当該技術分野において周知である。実験に基づく決定に加えて、特定の鋼組成物のＭｄ３０温度は、以下を含む文献に見られ得るいくつかの式の１つによっても計算され得る。
【００１１】
Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｇｒａｉｎ−Ｓｉｚｅ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｉｅｓ  ｏｆ  Ｓｔｒａｉｎ−Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ  Ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｓｔｅｅｌｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｉｒｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ，６３（５），ｐｐ．２１２−２２２（その開示内容は本明細書の一部を構成する。）
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（％Ｃ＋％Ｎ）−６８＊％Ｃｂ−１３．７＊Ｃｒ−２９（％Ｃｕ＋％Ｎｉ）−８．１＊％Ｍｎ−１８．５＊％Ｍｏ−９．２＊％Ｓｉ                式２
【００１２】
１９５４年、Ａｎｇｅｌ、Ｔ．によって教示されるＦｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ  ｉｎ  Ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｓｔｅｅｌｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｒｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，１７７（５），ｐｐ．１６５−１７４（この開示は参照により本明細書に組み込まれる）。
Ｍｄ３０＝４１３−４６２＊（％Ｃ＋％Ｎ）−１３．７＊％Ｃｒ−８．１＊％Ｍｎ−１８．５＊Ｍｏ−９．５＊％Ｎｉ−９．２＊％Ｓｉ                                      式３
【００１３】
所与の準安定鋼組成物のオーステナイトのＭｄ３０温度が高いほど、オーステナイトが不安定になる。そのような準安定オーステナイトにおけるＭｄ３０温度は、Ｍｓ温度（熱マルテンサイトのマルテンサイト開始温度）より高い。
【００１４】
多量の準安定オーステナイト加工を有する鋼は、オーステナイトがより高強度のマルテンサイトに変態するにつれて急速に硬化する。この加工硬化、及び生じたマルテンサイトは、圧延機の能力を超える可能性がある負荷を必要とし得るため、そのような鋼をさらに冷間圧延する際に課題が生まれる可能性がある。そのような準安定鋼はその後、さらに冷間圧延する前にオーステナイトの一部または全部を形成するために焼鈍される必要がある。圧延中にオーステナイトからマルテンサイトへの変態が抑制されれば、鋼はより低い圧延荷重でより薄いゲージに圧延することができる。そのような変態を抑制する１つの方法は、冷間圧延の前またはその間に材料を温めることである。温間圧延は、より優れた機械的性質をもたらすという付加的な利点を有することを示す。
【００１５】
本出願の方法は、鋼を温める間、そのような準安定鋼を転動させる工程を含む。準安定な鋼の温度が室温（一般的に約８０°Ｆ）を上回ると、それは温かいとみなされる。特定の実施形態では、鋼は特定の準安定鋼組成物のＭｄ温度に近いかまたはそれより高い温度に加温される。他の実施形態では、鋼は特定の準安定な鋼組成物のＭｄ３０温度以上の温度に加温される。他の実施形態では、準安定鋼を２５０°Ｆまたはそれ未満の温度に加温される。
【００１６】
そのような材料のコイルは、以下の方法のうちの１つまたはそれらの組み合わせを含む、当業者に明らかな方法で加温され得る。
【００１７】
Ｉ．コイルを炉／オーブン内で温めてから圧延ライン上に置く。
【００１８】
ＩＩ．冷間圧延する前に、ヒーターを使用してライン上のコイルを温める。
【００１９】
ＩＩＩ．鋼材を圧延する前に、圧延機上の冷却材を温める。これはいくつかの方法で実行可能である。１つの方法は、圧延機上の冷却塔を止め、準安定鋼を圧延する前に冷却剤を温めるためにいくつかの他の材料を使用する。圧延の前に冷却剤を加温する他の方法は、当業者には明らかであろう。
【００２０】
準安定鋼は、特定の組成物のための典型的な金属製造処理に従って、冷間圧延（適用可能な場合）前に、溶融、鋳造、熱間圧延、および焼鈍される。準安定鋼の冷間圧延処理中に、少なくとも一回の「冷間圧延」経路は、鋼を温める間、すなわち鋼が８０°Ｆを超える温度で温める間に行われる「温間圧延」経路である。いくつかの実施形態では、鋼は２５０°Ｆ以下の温度に加温される。他の実施形態では、準安定鋼は、特定の準安定鋼組成物のＭｄ温度に近いか、またはそれより高い温度に加温される。他の実施形態では、準安定鋼は、特定の準安定鋼組成物のＭｄ３０温度に近いかまたはそれより高い温度に加温される。このような温間圧延経路は、第一、第二、またはそれに続く「冷間圧延」工程のうちの１つまたは複数であり得る。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態では、準安定鋼は１またはそれ以上の温間圧延工程の後に焼鈍されても良い。例えば、「冷間圧延」処理の間、準安定鋼は第一経路で温間圧延され、焼鈍され、次に第二経路で冷間圧延（室温で）されても良い。
【００２２】
実施例１
準安定な鋼は、不安定係数が８．５およびＭｄ３０（Ｎｏｈａｒａ）＝４４７．６°Ｆである化学物質で熱を溶融することによって調製された。熱は連続的にスラブに鋳込まれた。スラブを２３００°Ｆに再加熱し、１０００°Ｆのコイル温度で０．１７５"の厚さまで熱間圧延した。熱帯は、その後、酸化膜を取り除くために酸洗した。酸洗した熱帯の断面を冷間圧延し、温間圧延した。温間圧延の目的のために、熱帯部分を炉内で所望の温度に加温し、所望のゲージに圧延した。
【００２３】
図１は、そのような準安定鋼の冷間圧延及び温間圧延からのマルテンサイト変形の量を示す。同じ減少量では、各温間圧延鋼のマルテンサイト量は、室温で圧延された冷間圧延鋼の場合よりもはるかに少ない。温間圧延の利点は、低温（この実施例では１５０°Ｆ）で見られるが、温間圧延（この実施例では２５０°Ｆ）中の温度が高いほど、形成されるマルテンサイトの量が少なくなる。
【００２４】
図２は、温間圧延および冷間圧延後の準安定鋼の異なる伸び量に対する伸長率％を示す。驚くべきことに、温間圧延は、降下を開始する前に一定量の減少まで伸長率％の増加をもたらした。温間圧延の利点は、ある温度で行われる還元の量を変えることによって、または温度を変えることによって調整し得る。一方、室温での冷間圧延は、常に準安定鋼の伸長率％の減少をもたらす。
【００２５】
実施例２
１３．１１及びＭｄ３０（Ｎｏｈａｒａ）＝２２７．６°Ｆの不安定係数を有する化学物質を選択することにより、別の準安定鋼を調製した。熱はインゴットに鋳込まれた。インゴットをトリミングした後、５．７５インチ（Ｗ）×２．７５インチ（Ｔ）×２．７５インチ（Ｌ）の４本の帯を得た。これらのトリミングされたインゴットを２２００°Ｆで浸漬し、１１００°Ｆの仕上げ温度で０．２"まで熱間圧延した。次に熱帯を酸洗して酸化膜を除去した。酸洗した熱帯の断面を冷間圧延し、異なる温度で温間圧延した。温間圧延の目的のために、熱帯部分を炉内の所望の温度に加温し、所望のゲージに圧延した。
【００２６】
そのような準安定鋼では、冷間圧延後の温間圧延では、強度と伸長率の両方が増加した。従来の温間圧延なしでは、予想どおり、同じ鋼は強度の増加を示したが、一方で伸長率％の減少を示した。図３（ａ）は、温間圧延３０％後に室温で冷間圧延を施した準安定鋼の真応力歪みデータを示す。図３（ａ）及び（ｂ）において、「ＷＲ」は温間圧延を示し、「ＲＴ」は室温での冷間圧延を示す。３０％の温間圧延に続いてさらに１０％の冷間圧延では、伸長および強度の両方において増加を示した。図３（ｂ）に示すように、３０％冷間圧延した後に０〜３０％の室温で追加の冷間圧延を施した場合、最大抗引張力（ＵＴＳ）は増加したが、予想どおり、伸長率は減少した。また、温間圧延の利点は、ある温度で行われる減少量を変化させることによって、または温度を変化させることによって調整し得ることである。
【００２７】
実施例３
上記の実施例１の準安定鋼は、以下の表１および２に示す試験データによってさらに示されるように、準安定オーステナイトを含有する鋼上への温間圧延の効果を示し、これは、プラント（コイル２）で２５％温間圧延された準安定オーステナイトを含む鋼と、完全に焼鈍された（コイル１）準安定オーステナイトを含む鋼の特性を比較するものである。
【表１】
2019504213.tif 000002
【表２】
2019504213.tif 000003
【００２８】
実施例４
実施例１の準安定鋼について、異方性に対する温間圧延の効果が研究された。異方性は、その後の成形に著しい影響を及ぼし得る。温間圧延は、準安定鋼の機械的性質における異方性を管理するのに役立つ。
【００２９】
冷間圧延と比較した温間圧延の効果は、以下の表３に示すデータによってさらに実証される。最初の熱帯は両方のローリングセットで同じだった。１セットは、さまざまな減量（１０、１５および２０％）で温間圧延（＠〜２５０°Ｆ）し、その他は同減量で冷間圧延された。冷間圧延されたサンプルの場合、縦方向（Ｌ）および横方向（Ｔ）の伸長率はかなり異なる。減少量が大きいほど、前記差は大きい。しかし、温間圧延の場合、その差ははるかに小さい。
【表３】
2019504213.tif 000004
【図１】
2019504213.tif 000005
【図２】
2019504213.tif 000006
【図３（ａ）】
2019504213.tif 000007
【図３（ｂ）】
2019504213.tif 000008
【国際調査報告】
2019504213.tif 000009
2019504213.tif 000010
2019504213.tif 000011