(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続熱延工程で、質量％で、Ｃ：０．０７〜０．５０％、Ｓｉ：０．１０〜１．００％、Ｍｎ：０．７０〜３．００％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．１００％、Ｎ：０．０１０％以下、Ｏ：０．０１０％以下を含み、さらに、質量％で、Ｔｉ：０〜０．０１１％、Ｂ：０〜０．００１１％、Ｃｒ：０〜０．１５％、及びＭｏ：０〜０．１２％の１種又は２種以上を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物であり、体積分率で２０％以上のフェライトを含むミクロ組織を有し、ビッカース硬度が３５０Ｈｖ以下である冷間圧延性に優れた熱延鋼板を製造する方法であって、Ａr3点以下６００℃以上の温度域で熱間圧延を終了した熱延鋼板を３００℃以下に冷却し、巻き取る直前に、４００℃以上７００℃以下に加熱し、そのまま巻き取ることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【請求項２】
連続熱延工程で、質量％で、Ｃ：０．０７〜０．５０％、Ｓｉ：０．１０〜１．００％、Ｍｎ：０．７０〜３．００％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．１００％、Ｎ：０．０１０％以下、Ｏ：０．０１０％以下を含み、さらに、質量％で、Ｔｉ：０〜０．０１１％、Ｂ：０〜０．００１１％、及びＣｒ：０〜０．１５％の１種又は２種以上を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物であり、体積分率で２０％以上のフェライトを含むミクロ組織を有し、ビッカース硬度が３５０Ｈｖ以下である冷間圧延性に優れた熱延鋼板を製造する方法であって、Ａr3点以下６００℃以上の温度域で熱間圧延を終了した熱延鋼板を３００℃以下に冷却して巻き取り、その後、巻き戻して４００℃以上７００℃以下に加熱して巻き取ることを特徴とする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、ホットスタンプ用鋼板を製造するための熱延鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等に使用する１０００〜２０００ＭＰａの高強度部品を寸法精度良く製造する技術として、ホットスタンプが普及しつつある。ホットスタンプは、鋼板をオーステナイト域に加熱した状態でプレス成形して、成形と焼入れを同時に行い、成形品の寸法精度の向上と高強度化を図る技術である。
【０００３】
一般に、ホットスタンプ用の鋼板は、成形品強度の確保のためにＣを比較的多く含有し、かつ、金型冷却時の焼入れ性の確保のためにＭｎ及びＢ（オーステナイト安定化元素）を所要量含有するが、この点が、該鋼板の製造に際し不利に作用する。
【０００４】
例えば、焼入れ性を確保するためＭｎ及びＢを所要量含有する熱延鋼板を巻き取ったコイルにおいては、コイルの部位で冷却速度が異なって、ミクロ組織が不均一になり、このことに起因して、材質が硬質となり易い。即ち、熱延鋼板におけるミクロ組織の不均一は、冷間加工性の劣化につながると考えられる。
【０００５】
また、成形品強度の確保のためにＣを多量に含有すると、熱延鋼板の硬度が上昇しすぎて、次の冷間圧延が困難になる。
【０００６】
ミクロ組織の不均一を解消し、冷間加工性を確保する手段として、バッチ焼鈍による焼戻しが考えられるが、通常、３〜４日を要するので生産性の観点から好ましくないばかりでなく、炭化物が凝集化するため、ホットスタンプを実施する際の加熱時に炭化物が溶け残り易く、焼入れ後の強度が十分に得られないという課題がある。
【０００７】
さらに、生産性の観点から、連続焼鈍による方法が考えられるが、焼鈍時間が短いので、鋼板の軟質化とミクロ組織の均一化を充分に行うのが困難である。
【０００８】
熱延鋼板又は冷延鋼板の軟質化が充分でなく、かつ、ミクロ組織が不均一であると、ホットスタンプ成形品の寸法精度が低下するとともに、硬度や強度にばらつきが生じる。これまで、ホットスタンプ成形品の寸法精度を高め、硬度や強度のばらつきを解消する技術が幾つか提案されている（例えば、特許文献１〜６、参照）。
【０００９】
例えば、特許文献６には、所定の成分組成の鋼板を、熱延、冷延、連続焼鈍してホットプレス用鋼板を製造する方法において、連続焼鈍工程で、鋼板を（Ａc3−１０℃）〜（Ａc3−６０℃）まで加熱し、その後、１０℃／秒以下で冷却し、５５０〜６６０℃で１〜１０分保持した後に調質圧延を行い、ホットスタンプ工程においては、非加熱部が存在する状態で加熱を行い、この時の焼入れ部の最高加熱温度がＡc3点以上でホットスタンプを施すことを特徴とする硬度バラつきの小さいホットスタンプ成形体の製造方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１６９６７９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／０５３６３７号
【特許文献３】国際公開第２０１２／１２０６９２号
【特許文献４】特開２０１２−２３７０４８号公報
【特許文献５】特開２０１３−１２２０７６号公報
【特許文献６】特開２０１３−１５１７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述の従来技術によれば、熱延鋼板の軟質化とミクロ組織の均一化が、次の冷間圧延を容易にし、ホットスタンプ成形品の寸法精度の向上と、硬度や強度のばらつきの解消を図ることができる。そこで、本発明は、Ｃ量を比較的多く含む鋼板において、冷間圧延前の熱延鋼板のミクロ組織を均一化して材質を軟質化することを課題とし、該課題を解決する熱延鋼板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】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意検討した。その結果、本発明者らは、仕上げ圧延をＡr3点より低い温度域で行い、冷却後、熱延鋼板に、短時間の再加熱を施せば、熱延鋼板のミクロ組織を均一化して材質を軟質化できることを見いだした。
【００１３】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００１７】
（１）連続熱延工程で、質量％で、Ｃ：０．０７〜０．５０％、Ｓｉ：０．１０〜１．００％、Ｍｎ：０．７０〜３．００％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．１００％、Ｎ：０．０１０％以下、Ｏ：０．０１０％以下を含み、体積分率で２０％以上のフェライトを含むミクロ組織を有する熱延鋼板を製造する方法であって、Ａr3点以下６００℃以上の温度域で熱間圧延を終了した熱延鋼板を３００℃以下に冷却し、巻き取る直前に、４００℃以上７００℃以下に加熱し、そのまま巻き取ることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【００１８】
（２）連続熱延工程で、質量％で、Ｃ：０．０７〜０．５０％、Ｓｉ：０．１０〜１．００％、Ｍｎ：０．７０〜３．００％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．１００％、Ｎ：０．０１０％以下、Ｏ：０．０１０％以下を含み、体積分率で２０％以上のフェライトを含むミクロ組織を有する熱延鋼板を製造する方法であって、Ａr3点以下６００℃以上の温度域熱間圧延を終了した熱延鋼板を３００℃以下に冷却して巻き取り、その後、巻き戻して４００℃以上７００℃以下に加熱して巻き取ることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、熱延鋼板のミクロ組織が均一化して冷間加工性が向上するので、圧下率を上げて、ミクロ組織が均一な薄手の冷延鋼板を製造することが可能となる。その結果、ホットスタンプ成形品の寸法精度が向上し、硬度や強度のばらつきが解消する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の熱延鋼板の製造方法の工程を示す図である。
【図２】本発明の熱延鋼板の製造方法の別の工程を示す図である。（ａ）は、熱延鋼板を一旦巻き取るまでの工程を示し、（ｂ）は、巻き取った熱延鋼板を巻き戻して加熱し、再度、巻き取る工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の熱延鋼板の製造方法（以下「本発明製造方法」ということがある。）は、連続熱延工程で、質量％で、Ｃ：０．０７〜０．５０％、Ｓｉ：０．１０〜１．００％、Ｍｎ：０．７０〜３．００％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．１００％、Ｎ：０．０１０％以下、Ｏ：０．０１０％以下を含み、体積分率で２０％以上のフェライトを含むミクロ組織を有する熱延鋼板を製造する方法であって、Ａr3点以下６００℃以上の温度域で熱間圧延を終了した熱延鋼板を３００℃以下に冷却し、巻き取る直前に、４００℃以上７００℃以下に加熱し、そのまま巻き取ることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明製造方法は、連続熱延工程で、質量％で、Ｃ：０．０７〜０．５０％、Ｓｉ：０．１０〜１．００％、Ｍｎ：０．７０〜３．００％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．１００％、Ｎ：０．０１０％以下、Ｏ：０．０１０％以下を含み、体積分率で２０％以上のフェライトを含むミクロ組織を有する熱延鋼板を製造する方法であって、Ａr3点以下６００℃以上の温度域熱間圧延を終了した熱延鋼板を、一旦、そのまま３００℃以下に冷却して巻き取り、その後、巻き戻して４００℃以上７００℃以下に加熱して巻き取ることを特徴とする。
【００２４】
まず、本発明製造方法について説明する。
【００２５】
図１に、本発明製造方法の工程を示す。通常、粗圧延後を出た粗バーＳ’を仕上げ圧延機で仕上げ圧延を施して熱延鋼板とし、冷却手段で冷却した後、巻取機で巻き取るが、本発明製造方法においては、巻取機の前に加熱手段を配置し、巻き取る直前の熱延鋼板Ｓを所要の温度に加熱し、板厚方向及び長手方向における材質を軟質化する。
【００２６】
図２に、本発明製造方法の別の工程を示す。図２（ａ）に、熱延鋼板を一旦巻き取るまでの工程を示し、図２（ｂ）に、巻き取った熱延鋼板を巻き戻して加熱し、再度、巻き取る工程を示す。
【００２７】
図２に示す本発明製造方法では、粗圧延後を出た粗バーＳ’を仕上げ圧延機で仕上げ圧延を施して熱延鋼板とし、冷却手段で冷却した後、一旦、巻取機で巻き取る（図２（ａ）、参照）。巻き取って、室温まで冷却した熱延鋼板Ｓを巻き戻し、加熱手段で所要温度に加熱し、加熱した熱延鋼板Ｓ1を、そのまま、再度、巻取機で巻き取る。
【００２８】
仕上げ圧延は、Ａr3点以下６００℃以上の温度域で行い終了する。仕上げ圧延をＡr3点以下の温度域で行ってフェライト変態を促進させることにより。熱延鋼板の材質が軟質化し、次の冷間圧延において、圧下率を高くすることが可能となる。
【００２９】
熱間圧延終了後の熱延鋼板を、通常の冷却手段で３００℃以下に冷却する。冷却温度が３００℃を超えると、次の加熱処理（４００℃以上７００℃）との連携で発現する材質軟質化効果の発現程度が不十分となる。冷却温度は、好ましくは２７０℃以下である。
【００３０】
次に、３００℃以下に冷却した熱延鋼板を、巻き取る直前に、４００℃以上７００℃以下に加熱する。冷却直後の熱延鋼板を、直ちに、４００℃以上７００℃以下に加熱する必要があるので、加熱手段は、急速加熱が可能な加熱手段が好ましい。応答性の速い電気加熱が好ましく、例えば、通電加熱や誘導加熱が好ましい。なお、加熱速度については特に規定されるものではない。
【００３１】
加熱温度が４００℃未満であると、加熱による材質軟質化効果の発現が不十分であるので、４００℃以上とする。好ましくは４５０℃以上である。加熱温度が７００℃を超えると、巻き取ることによって生じるコイル内の温度変動が大きくなるので、７００℃以下とする。好ましくは６５０℃以下である。４００℃以上７００℃以下に加熱された熱延鋼板は、その温度で、そのまま巻き取る。
【００３２】
本発明製造方法において、熱延鋼板を３００℃以下へ冷却した直後、４００℃以上７００℃以下に加熱する熱処理により、熱延鋼板の冷間加工性が顕著に向上する理由について、本発明者らは、次のように推察している。
【００３３】
仕上げ圧延中、フェライト変態が促進されるとともに、圧延によって導入された歪みが残存して、再加熱によって再結晶が促進されて、熱延鋼板の材質が軟質化し、冷間加工性が顕著に向上する。なお、本発明熱延鋼板では、冷間圧延性が十分に確保できる強度として、ビッカース硬度Ｈｖで３５０以下とする。
【００３４】
本発明製造方法で製造した熱延鋼板（以下「本発明熱延鋼板」ということがある。）は、Ａr3点以下６００℃以上の温度域で熱間圧延を終了した熱延鋼板を、３００℃以下に冷却後、巻き取る直前に、４００℃以上７００℃以下に加熱することにより、熱延鋼板に形成されるミクロ組織として、回復又は再結晶したフェライトを含むことを特徴とする。
【００３５】
また、本発明熱延鋼板は、Ａr3点以下６００℃以上の温度域において、（γ＋α）の２相域で熱間圧延を終了した熱延鋼板が好ましい。（γ＋α）の２相域での熱間圧延により、体積分率で２０％以上のフェライト主体のミクロ組織を確実に得ることができる。
【００３６】
上記熱処理による効果は、熱延鋼板の成分組成に、直接依らない効果であるので、本発明熱延鋼板は、基本的に、特定の成分組成の熱延鋼板に限定されないが、質量％で、Ｃ：０．０７〜０．５０％、Ｓｉ：０．１０〜１．００％、Ｍｎ：０．７０〜３．００％を含むものが好ましい。
【００３７】
Ｃは、成形品の強度の確保に必要な元素であり、本発明熱延鋼板において、ホットスタンプ後の強度として９８０ＭＰａ以上を確保するため、質量％（以下、単に「％」と記載する。）で、０．０７％以上が好ましい。より好ましくは０．１０％以上である。一方、０．５０％を超えると、硬くなりすぎて、冷間加工性が低下するので、０．５０％以下とする。好ましくは０．４０％以下である。
【００３８】
Ｓｉは、強度の向上に寄与する元素であるので、０．１０％以上が好ましい。より好ましくは０．３０％以上である。一方、１．００％を超えると、硬くなりすぎて、冷間加工性が低下するので、１．００％以下が好ましい。より好ましくは０．５０％以下である。
【００３９】
Ｍｎは、焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素であるので、０．７０％以上が好ましい。より好ましくは１．００％以上である。一方、３．００％を超えると、硬くなりすぎて、冷間加工性が低下するので、３．００％以下が好ましい。より好ましくは２．７０％以下である。
【００４０】
本発明熱延鋼板は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎの他、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．１００％、Ｎ：：０．０１０％以下、Ｏ：０．０１０％以下を含有してもよい。
【００４１】
ＰとＳは、不純物元素であるので、少ないほど好ましく、いずれも、０．０１０％以下が好ましい。より好ましくは、いずれも０．００５％以下である。
【００４２】
Ａｌは、脱酸元素であり、脱酸効果を得るには０．００１％以上が好ましい。より好ましくは０．００５％以上である。一方、０．１００％を超えると、粗大な酸化物が生成して、熱延鋼板の冷間加工性を阻害するので、０．１００％以下が好ましい。より好ましくは０．０５０％以下である。
【００４３】
Ｎは、鉄原料から不可避的に混入する元素であるので、０．０１０％以下が好ましい。より好ましくは０．００５％以下である。
【００４４】
Ｏは、脱酸後も不可避的に残留する元素であるので、０．０１０％以下が好ましい。より好ましくは０．００５％以下である。
【００４５】
本発明熱延鋼板は、上記元素の他、Ｃａ、ＲＥＭ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｂ、Ｃｕ等を、本発明熱延鋼板の特性を阻害しない範囲で、適宜の量を含有してもよい。
【００４６】
なお、本発明熱延鋼板において、成分組成を構成する元素以外の残部は、Ｆｅと不可避的不純物である。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００４８】
（実施例１）
表１に示す成分組成の鋳片を連続鋳造で製造し、表２及び表３（表２の続き）に示す条件で熱間圧延を実施して熱延鋼板とし、同表に示す条件で冷却及び再加熱を行い、そのまま巻き取った。即ち、冷却帯で３００℃以下に冷却した後、４００℃以上７５０℃以下に加熱して、そのまま巻き取って、ビッカース硬度計で、硬度Ｈｖ（荷重：１ｋｇ）を測定した。
【００４９】
組織は、ＳＥＭ及びＥＢＳＤを用いて観察し、フェライト分率を算出した。本発明熱延鋼板の冷間加工性は、ビッカース硬度で評価した。ビッカース硬度：Ｈｖが３５０以下を、優れた冷間加工性の範囲とした。
【００５０】
さらに、各熱延鋼板を、それぞれ、板厚：１．４ｍｍに冷間圧延して、１００ｍｍ×２００ｍｍのサイズに切断し、その後、ホットスタンプ工程の熱履歴を模擬して、電気炉に装入後、９００℃で３分の保熱処理を施し、次いで、プレス機を用いて金型による焼入れを実施した。この焼入れ後の鋼板の強度を評価するため、ビッカース硬度を測定した。得られた結果を同表に示す。
【００５１】
【表１】
0006500389.tif 000002
【００５２】
【表２】
0006500389.tif 000003
【００５４】
【表４】
0006500389.tif 000004
【００５５】
発明法による熱延鋼板においては、ビッカース硬度で３５０Ｈｖ以下の値が得られており、冷間加工性が確保されていることが解る。また、ホットスタンプ後の硬度も、Ｃ量に対応した硬度が得られている。しかし、仕上げ温度がＡr3点を超える熱間圧延を実施した熱延鋼板は、硬度が３５０Ｈｖを超えているので、冷間圧延が困難である。
【００５６】
冷却終点温度が本発明の範囲（３００℃以下）を高く外れた場合や、再加熱温度と巻取温度が本発明の範囲（４００℃以上７００℃以下）を高く外れた場合には、熱延段階で形成された炭化物が粗大化し、ホットスタンプ時の加熱時に十分固溶せず、マルテンサイト変態後の硬度が不足している。
【００５７】
Ｃが、本発明の範囲（０．０７〜０．５０％）を低く外れたＪ鋼では、十分な硬度が得られていないが、Ｃが、本発明の範囲を高く外れたＫ鋼では、硬度が高くなり過ぎている。Ｓｉが、本発明の範囲（０．１０〜１．００％）を高く外れたＬ鋼においては、冷却中に生じるフェライト変態の促進と、残留オーステナイトの形成によって、十分な強度が得られていない。
【００５８】
また、Ｍｎが、本発明の範囲（０．７０〜３．００％）を高く外れたＭ鋼では、残留オーステナイトの形成によって、やはり十分な強度が得られていない。一方、仕上げ圧延後の冷却を３００℃よりも高い温度で終了させた場合、また、再加熱温度が本発明の範囲を超える場合は、熱延鋼板で析出する炭化物が粗大化して、ホットスタンプを実施する際の加熱段階で十分に再固溶せず、添加したＣ量に見合う硬度が得られていない。
【００５９】
また、従来のように、仕上げ温度がＡr3点よりも高い場合は、熱延鋼板のフェライト分率が低いため、熱延鋼板の硬度が高くなりすぎ、冷間圧延時の負荷が増大し過ぎることが懸念される。
【００６０】
（実施例２）
表１に示す鋼Ｄを用い、板厚２ｍｍの熱延鋼板を製造し、その後、本発明の範囲内の冷却条件で熱延鋼板を冷却し、そのまま、室温まで冷却して巻き取った。引き続き、巻き取った熱延鋼板を巻き戻して再加熱処理を施し、再度、巻き取る際、表４に示す熱履歴で再加熱処理を実施した。
【００６１】
得られた熱延鋼板については、実施例１と同様に、ビッカース硬度計で硬度Ｈｖ（荷重：１ｋｇ）を測定した。結果を、表４に併せて示す。
【００６２】
【表５】
0006500389.tif 000005
【００６３】
発明法による熱延鋼板においては、フェライトが十分に確保されて、３５０Ｈｖ以下の硬度が得られている。
【００６４】
また、ホットスタンプ工程を模擬して、熱延鋼板（試験片）を、通電加熱で、１００℃／秒で９００℃に加熱し、３秒間保熱し、保熱後、直ちに室温まで冷却した。冷却後、試験片の硬度を、ビッカース硬度計で測定した。結果を、表４に併せて示す。
【００６５】
発明法による熱延鋼板においては、３５０Ｈｖ以下の硬度が得られており、良好な冷間加工性が確保ざれている。また、ホットスタンプ後の熱延鋼板の硬度は、Ｃ量に対応した硬度が得られている。
【００６６】
発明法によれば、熱延鋼板において、フェライトが十分に確保されるため、３５０Ｈｖ以下の硬度が得られ、冷間加工性が確保されている。また、ホットスタンプ後の熱延鋼板の硬度は、Ｃ量に見合う硬度が得られている。一方、再加熱処理の温度が、本発明の範囲を超えると、ホットスタンプ後の硬度が著しく低下する。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
前述したように、本発明によれば、熱延鋼板のミクロ組織が均一化して冷間加工性が向上するので、圧下率を上げて、ミクロ組織が均一な薄手の冷延鋼板を製造することが可能となる。その結果、ホットスタンプ成形品の寸法精度が向上し、硬度や強度のばらつきが解消する。よって、本発明は、鋼板製造産業において利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００６８】
Ｓ’    粗バー
Ｓ、Ｓ１    熱延鋼板
【図１】
0006500389.tif 000006
【図２】
0006500389.tif 000007