(57)【要約】【課題】  穴広げ性に優れた高張力鋼板を安定的に製造する製造方法を提供する。【解決手段】  質量％で、Ｃ：０．０２〜０．１６％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００３％以下、ＳｉとＡｌの１種又は２種の合計：０．２〜４％、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕの１種又は２種以上の合計：０．５〜４％を含み、（ａ）Ｃ／（Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｐ）≦：０．１（Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ及びＰは、Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ  及びＰの含有量）であり、（ｂ）２０μｍ以上の介在物の個数が０．３／ｍｍ2以下、の粗圧延鋼板を仕上圧延に供し穴広げ性に優れた高張力鋼板を製造する方法において、（ｉ）上記粗圧延鋼板を、板幅方向に加熱し温度分布を均一化して仕上圧延に供し、（ii）仕上圧延を９２０〜９４０℃で終了し、続いて、（iii）仕上圧延鋼板を、強冷却し、次いで緩冷却して巻取り、フェライトとベイナイトの合計面積率が９０％以上の組織を形成する。【選択図】      図６
2005248286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０２〜０．１６％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００３％以下、ＳｉとＡｌの１種又は２種の合計：０．２〜４％、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕの１種又は２種以上の合計：０．５〜４％を含み、
（ａ）Ｃ／（Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｐ）≦０．１（Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ及びＰは、Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ  及びＰの含有量）であり、
（ｂ）２０μｍ以上の介在物の個数が０．３／ｍｍ2以下、
の粗圧延鋼板を仕上圧延に供し穴広げ性に優れた高張力鋼板を製造する方法において、
（ｉ）上記粗圧延鋼板を、板幅方向に加熱し温度分布を均一化して仕上圧延に供し、
（ii）仕上圧延を９２０〜９４０℃で終了し、続いて、
（iii）仕上圧延鋼板を、強冷却し、次いで緩冷却して巻取り、
フェライトとベイナイトの合計面積率が９０％以上の組織を形成することを特徴とする穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記加熱を、粗圧延鋼板の板幅方向温度分布に基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記板幅方向温度分布に基づいて加熱域及び／又は加熱量を制御することを特徴とする請求項２に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記板幅方向温度分布が、加熱前及び／又は加熱後の温度分布であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記加熱を、トランスバース型誘導加熱装置で行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項６】
前記仕上圧延を、９３０〜９４０℃で終了することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項７】
前記仕上圧延鋼板を、６００℃以下に強冷却することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項８】
前記強冷却を５０〜３００℃／秒の冷却速度で行うことを特徴とする請求項７に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項９】
前記緩冷却を５〜５０℃／秒未満の冷却速度で行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記強冷却と緩冷却の間で、空冷することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記巻取りを、４００℃以上の巻取り温度で行うことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記巻取り温度が４５０〜５００℃であることを特徴とする請求項１１に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項１３】
前記巻取り温度が４００〜４５０℃未満であることを特徴とする請求項１１に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項１４】
前記フェライトとベイナイトの合計面積率が９５％以上であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項１５】
前記組織において、
（ａ）残留オーステナイトの面積率が３％未満で、かつ、
（ｂ）マルテンサイトの面積率が０．５％以下
であることを特徴とする請求項１４に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項１６】
前記残留オーステナイトの面積率が１％未満であることを特徴とする請求項１５に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【請求項１７】
前記マルテンサイトの面積率が略０％であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工性、特に、穴広げ性に優れた組織を有する高張力鋼板を連続的に安定して製造する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱延鋼板の製造において、安定組織を形成して機械的特性の向上を図るため、仕上圧延温度の制御、及び、仕上圧延後の冷却の制御を行っているが、機械的特性のより向上を図るには、これら制御を、従来以上に高度化、精密化する必要がある。
【０００３】
この観点から、これまで種々の冷却方法が提案されている（特許文献１〜５、参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１には、良好な鋼板形状を得るため、加速冷却において、冷却過程の前段を上下面スリットジェット冷却とし、後段を上面パイプラミナ冷却、下面スプレー冷却とし、かつ、スリットジェット冷却による鋼板表面温度の温度下降量を１００℃以上とする厚鋼板の冷却方法が開示されている。
【０００５】
この冷却方法は、冷却を２段に分けて行うものであるが、他に、このよう冷却方法として、特許文献２に、冷却むらの発生を防止するため、熱延鋼板の表面温度が、冷却停止後復熱して７５０〜６５０℃となる温度まで水冷却し、一旦停止し、復熱後再び冷却する冷却方法が開示されている。
【０００６】
また、２段冷却を採用する方法として、特許文献３には、熱延鋼板を仕上温度からＡr3〜Ａr1点までを平均冷却速度５〜７０℃／秒で冷却し、２〜２０秒間、放冷又は徐冷した後、平均冷却速度２０〜７０℃／秒で５５０〜３００℃まで冷却し、所要組織（面積率で１０〜４０％のベイナイト、３〜１５％のマルテンサイト、残部実質的にポリゴナルフェライト）のフランジ性に優れる高強度熱延鋼板を製造する方法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献４には、冷却むらを防止するため、熱延鋼板を、複数ゾーンを有する冷却ゾーンを通過せしめる過程で、強冷却と弱冷却とを２回以上繰返す熱延鋼板の制御冷却方法が開示されている。
【０００８】
また、特許文献５には、優れた機械的性質の均一性化を図るため、（Ａr3−２０）℃以上で仕上圧延した鋼帯を、５００〜８００まで１２０℃／秒の冷却速度で一次冷却し、その後、１〜３０秒放冷し、次いで、２０℃／秒以上の冷却速度で二次冷却し、６５０℃以下で巻き取る薄鋼板の製造方法が開示されている。
【０００９】
このように、近年では、安定組織を形成して所望の機械的性質を得るため、仕上熱延後の冷却を２段階に分けて行う冷却方式が採用されている。
【００１０】
そして、鋼の機械的性質を従来以上に高めようとする場合、安定組織自体の改善も重要である。
【００１１】
特許文献６には、上記観点から、ベイナイトの単一組織を指向した強度−穴広げバランスに優れた鋼板が開示されているが、自動車車体の軽量化や、衝突時の安全確保を背景とする鋼板の高強度化の点で不十分なものである。
【００１２】
また、本発明者は、上記観点から、ミクロ組織と介在物の性状・形態に着目し、合計面積率で、マルテンサイトと残留オーステナイトの１種又は２種：３％未満、フェライトとベイナイトの１種又は２種：８０％以上、及び、残部パーライトのミクロ組織を有し、鋼板断面内において存在する２０μ以上の介在物の個数を０．３／ｍｍ2以下に規定した強度−穴広げ率バランスと形状凍結性に優れた加工用高強度鋼とその製造方法を特許文献７にて提案した。
【００１３】
特許文献７の製造方法は、溶鋼の精製時に脱硫を充分に行い、かつ、鋼板の仕上熱延時に、入側温度と出側温度を所定温度以上に制御し、更に、仕上圧延機の出側における鋼板幅方向の温度差を２０℃以下に制御するものである。
【００１４】
そして、上記製造方法においては、温度差を２０℃以下に制御することにより、鋼板の幅方向におけるミクロ組織を均質化して、同方向における機械的性質を均一化することができる。
【００１５】
【特許文献１】特開昭６２−２８９３１６号公報
【特許文献２】特開平７−２８４８３６号公報
【特許文献３】特開平９−４９０２６号公報
【特許文献４】特開平１０−２１６８２７号公報
【特許文献５】特開２００１−１６４３２２号公報
【特許文献６】特開平３−１８０４２６号公報
【特許文献７】特願２００２−２２９８９３号出願
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
加工性の優れた高張力鋼板を製造する場合、基本的に相反する性質（強度と延性）の向上を、同時に図る必要がある。特に、１００ｋｇ／ｍｍ2以上の引張強度とともに優れた加工性（特に、穴広げ性）を確保するためには、組織自体の高強度化は勿論のこと、組織全体（鋼板の長手方向及び幅方向）の均質化を図ることが重要である。
【００１７】
そこで、本発明においては、加工性の一つである穴広げ性に優れた高張力鋼板を安定的に製造する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】
【００１８】
本発明者は、特許文献７にて、所望の機械的性質を実現するため、鋼板幅方向における仕上圧延温度差を２０℃以下に制御することを開示した。この知見を踏まえ、本発明者は、鋼板幅方向の仕上入側温度を均一化する手法について検討した。
【００１９】
さらに、本発明者は、仕上入側温度を均一化することと、仕上圧延後の鋼板に対する２段階冷却（強冷却と緩冷却）との相乗作用により、ミクロ組織を従来以上に均質化し、所望の引張強度を安定して得ることができることを知見し、冷却条件について調査した。
【００２０】
本発明は、上記検討、調査結果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。
【００２１】
（１）  質量％で、Ｃ：０．０２〜０．１６％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００３％以下、ＳｉとＡｌの１種又は２種の合計：０．２〜４％、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕの１種又は２種以上の合計：０．５〜４％を含み、
（ａ）Ｃ／（Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｐ）≦０．１（Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ及びＰは、Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ  及びＰの含有量）であり、
（ｂ）２０μｍ以上の介在物の個数が０．３／ｍｍ2以下、
の粗圧延鋼板を仕上圧延に供し穴広げ性に優れた高張力鋼板を製造する方法において、
（ｉ）上記粗圧延鋼板を、板幅方向に加熱し温度分布を均一化して仕上圧延に供し、
（ii）仕上圧延を９２０〜９４０℃で終了し、続いて、
（iii）仕上圧延鋼板を、強冷却し、次いで緩冷却して巻取り、
フェライトとベイナイトの合計面積率が９０％以上の組織を形成することを特徴とする穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００２２】
（２）  前記加熱を、粗圧延鋼板の板幅方向温度分布に基づいて行うことを特徴とする前記（１）に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００２３】
（３）  前記板幅方向温度分布に基づいて加熱域及び／又は加熱量を制御することを特徴とする前記（２）に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００２４】
（４）  前記板幅方向温度分布が、加熱前及び／又は加熱後の温度分布であることを特徴とする前記（２）〜（４）のいずれかに記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００２５】
（５）  前記加熱を、トランスバース型誘導加熱装置で行うことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００２６】
（６）  前記仕上圧延を、９３０〜９４０℃で終了することを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００２７】
（７）  前記仕上圧延鋼板を、６００℃以下に強冷却することを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００２８】
（８）  前記強冷却を５０〜３００℃／秒の冷却速度で行うことを特徴とする前記（７）に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００２９】
（９）  前記緩冷却を５〜５０℃／秒未満の冷却速度で行うことを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００３０】
（１０）  前記強冷却と緩冷却の間で、空冷することを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれかに記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００３１】
（１１）  前記巻取りを、４００℃以上の巻取り温度で行うことを特徴とする前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００３２】
（１２）  前記巻取り温度が４５０〜５００℃であることを特徴とする前記（１１）に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００３３】
（１３）  前記巻取り温度が４００〜４５０℃未満であることを特徴とする前記（１１）に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００３４】
（１４）  前記フェライトとベイナイトの合計面積率が９５％以上であることを特徴とする前記（１）〜（１２）のいずれかに記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００３５】
（１５）  前記組織において、
（ａ）残留オーステナイトの面積率が３％未満で、かつ、
（ｂ）マルテンサイトの面積率が０．５％以下
であることを特徴とする前記（１４）に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００３６】
（１６）  前記残留オーステナイトの面積率が１％未満であることを特徴とする前記（１５）に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【００３７】
（１７）  前記マルテンサイトの面積率が略０％であることを特徴とする前記（１５）又は（１６）に記載の穴広げ性に優れた高張力鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、伸びと強度に優れた鋼板を安定的に製造して提供することができる。特に、穴広げ性に優れた高張力鋼板、例えば、１００ｋｇ／ｍｍ2以上の高張力鋼板を安定的に製造して提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明においては、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．１６％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００３％以下、ＳｉとＡｌの１種又は２種の合計：０．２〜４％、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕの１種又は２種以上の合計：０．５〜４％を含み、（ａ）Ｃ／（Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｐ）≦０．１（Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ及びＰは、Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ及びＰの含有量）であり、（ｂ）２０μｍ以上の介在物の個数が０．３／ｍｍ2以下の粗圧延鋼板を、（ｉ）板幅方向に加熱し温度分布を均一化して仕上圧延に供し、（ii）仕上圧延を９２０〜９４０℃で終了し、続いて、（iii）仕上圧延鋼板を、強冷却し、次いで緩冷却して巻取り、フェライトとベイナイトの合計面積率が９０％以上の組織を形成することを基本思想とする。
【００４０】
まず、仕上圧延対象の粗圧延鋼板の成分組成を限定する理由について説明する。なお、以下、％は質量％を意味する。
【００４１】
Ｃは、強度を確保するために必要な元素であり、０．０２％以上添加する。好ましくは０．０５％以上であるが、０．１６％を超えると、溶接性が劣化するし、また、穴広げ性が悪化するので、０．１６％を上限とする。好ましい上限は、０．１２％である。
【００４２】
Ｐは、優れた穴広げ性を確保する点で重要な元素である。本発明者は、特許文献７で、Ｐを０．０１０％以下に低減すると、打抜き穴の端面形状が改善されて穴広げ率が指数関数的に向上することを開示した。本発明の粗圧延鋼板においても、優れた穴広げ性を確保するため、Ｐを０．０１０％以下に低減する。
【００４３】
Ｓは、硫化物介在物を生成し、穴広げ率を低減し、また、溶接性を阻害するので、０．００３％以下に、好ましくは０．００１％以下に抑制する。
【００４４】
ＳｉとＡｌは、脱酸元素として作用する他、炭化物の生成を抑制し、フェライトを強化してフェライトとベイナイトの硬度差をなくし、組織の一様性ないし均質性を高める作用をなす元素である。それ故、ＳｉとＡｌの１種又は２種を、合計で０．２％以上添加する。しかし、４％を超えると作用効果は飽和し、かつ、製造コスト増を招くので、４％を上限とする。
【００４５】
ＳｉとＡｌのそれぞれの添加理由は、以下のとおりである。
【００４６】
鋼板に優れた表面性状が要求される場合には、Ｓｉを０．１％以下に、好ましくは０．０１％以下に低減して、Ｓｉスケールの生成を抑制する。また、逆に、Ｓｉを１．０％超添加して、Ｓｉスケールを無害化（スケールが鋼板全面に発生して目立たなくなる）してもよい。
【００４７】
ＳｉとＡｌのフェライト強化作用の程度は異なるので、引張強度を低く抑えたい場合には、その差に基づいて、Ａｌ量を増し、Ｓｉ量を減らしてもよい。
【００４８】
製鋼上のトラブル（耐火物の溶損やノズル閉塞）を回避するため、Ａｌを０．２％以下に、好ましくは０．１％以下に低減する。
【００４９】
Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及び、Ｃｕは、組織を強化する元素であるので、これら元素の１種又は２種以上を、合計で０．５％以上添加する。しかし、４％を超えて添加しても作用効果は飽和し、製造コスト増を招くので４％を上限とする。
【００５０】
優れた穴広げ率を確保するためには、加工時において、プレス割れの発生や、亀裂の伝播を抑制する必要があるが、その抑制を実現するためには、炭化物の生成を抑制することが有効な手段であるので、炭化物の生成抑制の程度を規定する指標として“Ｃ／(Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｐ)”（Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ及びＰは、Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ及びＰの含有量）を採用する。
【００５１】
そして、Ｃ／(Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｐ)が０．１を超えると、Ｓｉ、Ａｌの添加効果がでず、炭化物の生成が顕著となり、Ｐ低減による穴広げ率向上効果をも相殺してしまうので、Ｃ／(Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｐ)を０．１以下に抑制する。この点が、本発明の仕上圧延対象である粗圧延鋼板における成分組成上の特徴である。
【００５２】
本発明の粗圧延鋼板は、基本的には、上記成分組成と残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるものであるが、さらに、選択元素として、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃａ、ＲＥＭの１種又は２種以上を、必要に応じ添加してもよい。
【００５３】
Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉは、強度向上に有効な元素であるが、効果と製造コストの点から、１種又は２種以上の合計で０．３％以下添加する。
【００５４】
Ｂは、強度向上に有効な元素であり、また、Ｐの悪影響を軽減する元素でもあるので、０．０１％以下添加する。
【００５５】
Ｃａは、硫化物系介在物の形態を制御（球状化）して、穴広げ率に向上に寄与する元素であるので、０．０１％以下添加する。
【００５６】
ＲＥＭも、硫化物系介在物の形態を制御（球状化）して、穴広げ率に向上に寄与する元素であるので、０．０５％以下添加する。
【００５７】
なお、オーステナイトの安定化及び強度化を図るため、Ｎを０．０２％以下添加してもよい。
【００５８】
２０μｍ以上の介在物の個数が０．３／ｍｍ2以下であると、穴広げ率が向上するので、介在物の個数を、２０μｍ以上の介在物で０．３／ｍｍ2以下とする。２０μｍ以上の介在物としては、ＣａＯ−ＳｉＯ2-Ａｌ2Ｏ3系の介在物や、Ａｌ2Ｏ3クラスターがあるが、これらの介在物は、融点が１４００℃以上と高く、圧延中の変形能が小さい。
【００５９】
それ故、穴広げ性を評価する時に、これらの介在物が、加工した穴の端面に存在すると、穴広げ試験時に、これらを起点に亀裂が生じて穴広げ性が悪化する。これらの介在物を減少させるためには、ＲＨ真空脱ガス装置で、溶鋼の環流を１．５回以上行って、介在物をできるだけ浮上させるとともに、連続鋳造機に溶鋼を供給するダンディッシュの雰囲気内の酸素濃度を０．５％以下に保ち、Ａｌ2Ｏ3クラスターの生成を防止する。
【００６０】
さらに、鋳片内のＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系介在物中のＳｉＯ2濃度を、５０〜７０％の範囲に、Ａｌ2Ｏ3濃度を２０〜４０％の範囲に調製し、介在物が、熱間圧延中に変形、分断しやすい組成に調整することが好ましい。
【００６１】
そのためには、鋳片を、鋳片内の介在物組成が変化し難い１２００℃未満の温度（加熱炉温度）で加熱することが好ましい。これに加え、（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ａｌの値を４０以上に調製すると、介在物中のＳｉＯ2濃度とＡｌ2Ｏ3濃度がより安定化するので、さらに好ましい。
【００６２】
次に、圧延条件、冷却条件等について説明する。
【００６３】
仕上圧延の終了温度は、仕上後の強冷却における冷却起点となるので、鋼組織の均質性を左右する重要な因子である。本発明では、板幅方向においても、バーライトの析出を抑制し、（フェライト＋ベイナイト）を合計面積率で９０％以上、好ましくは９５％以上確保するため、仕上圧延を９２０〜９４０℃（出側温度）で終了する。この点が、本発明の特徴である。
【００６４】
なお、（フェライト＋ベイナイト）を９５％以上確保するためには、仕上圧延を９３０〜９４０℃で終了する。
【００６５】
このように、本発明においては、鋼板の長手方向及び幅方向における仕上圧延終了温度を狭い温度範囲内で略一定に調整、維持しなければならない。
【００６６】
しかし、仕上圧延終了温度を直接制御することはできないから、本発明においては、仕上圧延機の入側に、鋼板を板幅方向に加熱する鋼板加熱装置を配置し、鋼板の長手方向及び幅方向温度を均一化する。
【００６７】
この均一化が、仕上圧延を９２０〜９４０℃（出側温度）で終了すること（本発明の特徴）を可能にする前提要件であり、この点も、本発明の特徴である。
【００６８】
ここで、図１に、本発明を実施する熱延設備列の一態様を示す。図１に示すように、仕上圧延機Ｆ１の前に鋼板加熱装置１が配置されている。
【００６９】
通常、粗圧延鋼板の幅方向における温度は中央部で降下している（５０℃程度も降下する場合がある［図４（ａ）においてΔＴ＝５０℃］）ので、粗圧延鋼板を、仕上圧延に供する前に、鋼板加熱装置で板幅方向に加熱して、鋼板中央部における温度降下を解消し、板幅方向の温度分布を均一化する。
【００７０】
当然のことながら、板幅方向における加熱前の温度分布及び仕上圧延温度分布を、それぞれ、温度分布測定装置３ａ及び温度分布測定装置３ａで測定し、この温度分布に基づき、好ましくは、仕上圧延温度分布が±５℃の範囲内に納まるように、加熱制御装置４を介して鋼板加熱装置１を制御する。
【００７１】
鋼板加熱装置１として、図２及び図３に示すように、Ｕ型鉄心５とコイル６から構成され、鋼板幅方向（図中、矢印方向）に移動可能なトランスバース型誘導加熱装置を用いることが好ましい。トランスバース型誘導加熱装置は、図２に示すように、Ｕ型鉄心５の幅部分に対応する鋼板部分を加熱するので、鋼板幅と一致する幅を有するＵ型鉄心を用いれば、誘導加熱で、鋼板の板幅方向における温度差を解消することができるし、さらに、鋼板表面温度と内部温度の差を５℃以下に抑えることができる。
【００７２】
本発明の成分組成において、組織の均一性を保つため、仕上圧延前の鋼板温度を、１０００℃以上に維持することが必要である。
【００７３】
一般に、Ｓｉ濃度が高い場合、表面温度が１１７０℃以上になると、２ＦｅＯ−ＳｉＯ2（ファイアライト）を多く含んだ共晶組成のスケールが生成する。このような共晶組成を含んだ酸化性生物は除去し難く、熱延後に鋼板表面に残存すると、微細なＦｅ2Ｏ3が生成して、赤スケールと呼ばれる表面欠陥になる。したがって、圧延前の表面温度は、１１００℃以下に制御することが好ましい。
【００７４】
このため、トランスバース型の均熱ヒータ（誘導加熱装置）により鋼板を加熱することが最適である。この理由は、以下のとおりである。即ち、トランスバース型の均熱ヒータを用いると、磁束が鋼板に対して垂直方向に透過し、鋼板の内部と鋼板表面の磁束密度がほぼ同じになり、鋼板表面の温度を内部の温度とほぼ同じ保ちながら、鋼板の厚み方向に渡って加熱することができる。
【００７５】
これに対して、ソレノイド型の均熱ヒータで加熱すると、磁束が鋼板表面に、水平方向の渦流として発生して発熱が起こり、これにより、鋼板の内部が暖められるので、表面が内部に比べて加熱され易い。このことから、鋼板を厚み方向に均一に加熱するためには、トランスバース型の均熱ヒータが最適である。
【００７６】
加えて、本発明に使用する成分を用いて、（フェライト＋ベイナイト）の合計面積率を９０％以上、好ましくは９５％以上にするためには、仕上圧延を９２０〜９４０℃で終了させる必要がある。しかし、仕上圧延中の鋼板の温度は低下するので、仕上圧延速度は、５００ｍ／分以上に保ち、鋼板温度を１１００℃以下に制御することが望ましい。
【００７７】
また、仕上圧延前の粗圧延鋼板の厚みは、３０〜５０ｍｍにすることが好ましい。板厚が３０ｍｍ未満では、圧延中の温度降下が大きくなり、仕上圧延前の温度を１１００℃以下にすることが難しくなる。一方、板厚が、５０ｍｍを超えると、仕上圧延での圧下負荷が増大して圧延操業上好ましくない。
【００７８】
また、トランスバース型誘導加熱装置は、入力電力に対する温度上昇代の把握が容易で、温度調整がし易いという操業上の利点を備えているので、生産性の向上に貢献する。
【００７９】
種々の鋼板幅にそれぞれ合致する幅を有するＵ型鉄心を組み込んだ誘導加熱装置を準備することは、設備投資額の増大を招き生産コストを高めるだけでなく生産性を阻害するので、本発明では、一定幅を有するＵ型鉄心を組み込んだ誘導加熱装置を複数台配置し、トランスバース型誘導加熱装置の全体を構成する。
【００８０】
図３に、板幅方向に移動可能な３台のトランスバース型誘導加熱装置（７ａ、７ｂ、７ｃ）を、搬送ローラ８で搬送される粗圧延鋼板９の搬送方向に、所定間隔を開けて配置して構成したトランスバース型誘導加熱装置を示す。
【００８１】
各々のトランスバース型誘導加熱装置は、矢印に示すように板幅方向に移動可能であるので、粗圧延鋼板９の板幅に応じて板幅方向に移動させて、板幅方向全体を覆うように鋼板中心１０から偏心して配置することができる。
【００８２】
このようにトランスバース型誘導加熱装置を配置することにより、板幅方向の昇温量を制御し、板幅方向の温度分布を均一化することができる。
【００８３】
図４に、鋼板端部と中央部の温度差がΔＴの初期温度分布Ｘ’（略Ｍ字状の温度分布）を有する粗圧延鋼板を、図３に示すトランスバース型誘導加熱装置（７ａ、７ｂ、７ｃ）を用いて加熱した場合における、各々の昇温パターンと合計昇温パターン、及び、その結果の温度分布Ｘを示す。
【００８４】
図４に示すように、板幅中央に配置したトランスバース型誘導加熱装置７ａにより、鋼板中央部を、昇温パターンＡのように昇温することができ、そして、板幅方向の左右に偏心して配置したトランスバース型誘導加熱装置７ｂ及び７ｃにより、板幅の左右部を、昇温パターンＢ及びＣのように昇温することができる。
【００８５】
上記３つの部分的昇温の結果、合計昇温パターンは、略逆Ｍ字状の昇温パターン（図中、合計昇温パターンＤ）となり、粗圧延鋼板の板幅方向における初期温度分布（略Ｍ字状の温度分布）は均一化され、板幅方向に均一な温度分布Ｘとなる。
【００８６】
粗圧延鋼板において、板幅方向の温度偏差が２０℃を越えていると、仕上圧延鋼板における板幅方向の結晶粒の大きさが不均一となり易く、好ましくないが、本発明においては、上記のようにトランスバース型誘導加熱装置を配置して、板幅方向において部分的に昇温した結果、各々の昇温量の合計により板幅方向温度の温度偏差を２０℃以内に抑制することができる。
【００８７】
なお、トランスバース型誘導加熱装置は、板幅方向の温度分布を均一化することができる限りにおいて２台でもよいし、必要であれば、４台以上備えてもよい。
【００８８】
コイルボックスは、鋼板の温度降下を防ぎ、鋼板全体の温度を均一化する機能を有するので、図１に示すように、コイルボックスＣＢを鋼板加熱装置１の前に配置し、両装置の機能の相乗により、粗圧延鋼板の長手方向及び幅方向の温度分布をより均一化することができる。
【００８９】
本発明においては、上記のように、必要に応じ、コイルボックスで鋼板全体の温度の均一化を図り、トランスバース型誘導加熱装置で粗圧延鋼板を板幅方向に加熱し、温度分布を均一化するので、仕上圧延を９２０〜９４０℃（出側温度）、好ましくは９３０〜９４０℃で終了することができる。
【００９０】
仕上圧延の終了後は、仕上圧延鋼板を強冷却し、次いで緩冷却し、鋼組織を、（フェライト＋ベイナイト）９０％以上、好ましくは９５％以上の組織とする。
【００９１】
上記組織を得るための強冷却と緩冷却は、図１に示すように、仕上圧延機Ｆ７に続いて配置されている冷却装置２を用いて行うが、該冷却装置２は、図５に示すように、例えば、複数個の冷却帯Ｚ１〜Ｚｎを備え、冷却帯Ｚ１、Ｚ２では、仕上圧延鋼板を、好ましくは、５０〜３００℃／秒の冷却速度で６００℃以下まで強冷却し、続いて、冷却帯Ｚ３〜Ｚｎでは、５〜５０℃／秒の冷却速度で緩冷却する。
【００９２】
なお、冷却帯Ｚ１、Ｚ２では、スリットラミナー式冷却ヘッダーを用い、冷却帯Ｚ３〜Ｚｎでは、スプレー式冷却ヘッダーを用いるのが、所要の冷却速度を確実に確保する点で好ましい。また、本発明方法においては、強冷却と緩冷却の間で、空冷してもよい。
【００９３】
本発明の冷却パターン（強冷却＋緩冷却）を、従来の冷却パターン（ラミナー冷却＋空冷）と対比して図６に示す。
【００９４】
本発明の冷却パターン（強冷却＋緩冷却）の意図は、仕上圧延鋼板を、まず、安定ベイナイト組織（（フェライト＋ベイナイト）が９０％以上、好ましくは９５％以上）を確実に確保できる温度域（例えば、６００℃以下）まで強冷却し、その後、緩冷却により、強冷却で得た鋼組織の精度を維持するということである。
【００９５】
穴広げ率を向上させるためにはマルテンサイトの生成を極力抑制する必要があるが、本発明では、仕上圧延の終了温度、及び／又は、巻取温度を調整して、マルテンサイトの生成を極力抑制する。
【００９６】
このことを、図７に示す連続冷却曲線と組織との関係に基づいて説明する。図に示すように、仕上圧延終了温度ＦＴから、冷却曲線がパーライト生成域に掛からない冷却速度で、マルテンサイトが生成しない温度域（Ｍｓ点以上の領域）まで強冷却する。
【００９７】
この強冷却により、パーライトが混在しない均質な（フェライト＋ベイナイト）組織を得ることができる。
【００９８】
冷却速度が５０℃／秒未満であると、冷却曲線がパーライト生成域に入り込む場合もある（図中（Ｂ）の冷却曲線、参照）ので、冷却速度は５０℃／秒以上が好ましいが、一方、３００℃／秒を超えると（図中（Ａ）の冷却曲線、参照）、冷却終了温度の制御が難しくなり、マルテンサイトが生成する場合もある。
【００９９】
それ故、仕上圧延鋼板を強冷却するための冷却速度は、マルテンサイトの生成を抑制し、パーライトが混在しない均質な（フェライト＋ベイナイト）組織を確実に得るために、５０〜３００℃／秒が好ましい。
【０１００】
さらに、トランスバース型誘導加熱装置を用いて、表面温度を上昇させないように加熱すると、幅方向のスケールも均質化して、冷却速度のバラツキも減少する。
【０１０１】
強冷却後は、仕上圧延鋼板を緩冷却し、均質なベイナイト組織を安定化して、組織の均質度（精度）を維持する。そのための冷却速度は、５〜５０℃／秒未満が好ましい。冷却速度が５℃／秒未満であると、ベイナイト組織が安定化するまでに長時間を要するし、一方、５０℃／秒以上であると、板上水の影響で、冷却が不均一になり、組織が均一化しない場合がある。
上記冷却速度で緩冷却した後、仕上圧延鋼板を巻き取るが、残留オーステナイトがマルテンサイトに変態しないように、４００℃以上で巻き取ることが好ましい。
【０１０２】
仕上圧延の終了温度を９２０〜９４０℃とし、４００℃以上で巻き取ることにより、マルテンサイトを面積率０．５％以下に抑制することができるし、さらに、仕上圧延の終了温度を９３０〜９４０℃とすることにより、マルテンサイトの生成を極力抑制して、面積率を略０にすることができる。
【０１０３】
残留オーステナイトは、当然に、少ないほど好ましく、本発明において、残留オーステナイトの面積率は、所要の伸びを確保する点で３％未満が好ましく、さらに、優れた穴広げ率を確保する点で１％未満が好ましい。
【０１０４】
残留オーステナイトの面積率を３％未満に維持する場合は、仕上圧延鋼板を４００〜４５０℃で巻き取り、１％未満に維持する場合は、４５０〜５００℃で巻き取ることが好ましい。
【０１０５】
例えば、図６に示す従来の冷却パターン（ラミナー冷却＋空冷）では、冷却曲線がパーライト生成域に入り込み、冷却途中でパーライトが多量に析出する。
【０１０６】
この点、本発明では、（強冷却＋緩冷却）の冷却パターンにより、パーライトの析出とマルテンサイトの生成を抑制するので、均質な（フェライト＋ベイナイト）組織を確実に得ることができる。
【０１０７】
このように、本発明によれば、（ｉ）仕上圧延を９２０〜９４０℃（好ましくは９３０〜９４０℃）で終了し、続いて、強冷却し、緩冷却することの相乗作用、さらには、（ii）所要の巻取り温度（４００〜４５０℃、又は、４５０〜５００℃）で巻き取ることの作用効果により、
（ａ）フェライトとベイナイトの合計面積率が９０％以上（好ましくは９５％以上）、  （ｂ）残留オーステナイトの面積率が３％未満（好ましくは１％未満）、かつ、
（ｃ）マルテンサイトの面積率が０．５％以下（好ましくは略０％）
の均質な鋼組織を安定的に形成することができる。
【０１０８】
本発明により製造される、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．１６％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００３％以下、ＳｉとＡｌの１種又は２種の合計：０．２〜４％、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕの１種又は２種以上の合計：０．５〜４％を含み、（ａ）Ｃ／（Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｐ）≦０．１（Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ及びＰは、Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ及びＰの含有量）であり、（ｂ）２０μｍ以上の介在物の個数が０．３／ｍｍ2以下の鋼板は、上記均質な（フェライト＋ベイナイト）組織を有するので、従来方法による鋼板に比べ、引張強度が高いとともに引張強度のばらつきが小さく、かつ、伸び又は穴広げ率が優れた高張力鋼板である。
【実施例】
【０１０９】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例は、本発明の実施可能性及び再現性を実証するためのものであり、本発明は、実施例で用いた条件等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、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。
【０１１０】
（実施例）
表１に、仕上圧延の対象とした粗圧延鋼板の成分組成を示す。鋼番１〜１０と２-1は、成分組成及びＣ／（Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｐ）が本発明で規定する範囲内にあるものである。鋼番１１板は、Ｐ含有量が本発明で規定する範囲を外れているもの、また、鋼番１２は、Ｃ／（Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｐ）が本発明で規定する範囲を外れているものである。
【０１１１】
表１に示す成分組成の粗圧延鋼板を仕上圧延に供し、表２に示す条件で圧延・冷却し、巻き取った。得られた仕上圧延鋼板の組織及び特性を、表２に併せて示す。なお、加熱炉抽出温度は、１１００〜１２００℃未満に調製した。
【０１１２】
鋼番１〜１２の成分組成の鋼板において、２０μｍ超の介在物個数は、０．３／ｍｍ2以下であった。鋼番２-1の成分組成の鋼板では、Ａｌ2Ｏ3濃度が６０％の介在物が見られ、穴広げ率が若干悪化した。
【０１１３】
【表１】
2005248286.tif 000003
【０１１４】
【表２】
2005248286.tif 000004
【０１１５】
なお、組織及び特性は、以下の方法で評価した。
【０１１６】
フェライト＋ベイナイト面積率（％）、マルテンサイト面積率（％）：ナイタール試薬、特開昭５９−２１９４７３号公報記載の試薬、及び、特開平５−１６３５９０号公報記載の試薬により、仕上圧延鋼板の圧延方向断面を腐食し、腐食面の倍率１０００倍の光学顕微鏡写真とＸ線解析により算出した。
【０１１７】
残留γ面積率（％）［Ｆｒ（％）］：Ｍｏ−Ｋα線によるＸ線解析に基づいて、次式に従い算出した。
【０１１８】
Ｆγ（％）＝（２／３）｛１００／（０．７×α（２１１）／γ（２２０）＋１）｝
＋（１／３）｛１００／（０．７８×α（２１１）／γ（３１１）＋１）｝
ただし、α（２１１）、γ（２２０）、α（２１１）、γ（３１１）は面強度を示す。
【０１１９】
引張強度、引張強度の板幅方向偏差、伸び：引張試験をＪＩＳ５号に従って実施し、引張強度と引張強度の板幅方向偏差、及び、伸び求めた。
【０１２０】
穴広げ率（％）：日本鉄鋼連盟規格ＪＦＳ  Ｔ１００１−１９９６に従って求めた。
【０１２１】
表２から、本発明によれば、従来方法による圧延鋼板に比べ、引張強度が高いとともに引張強度のばらつきが小さく、かつ、伸び又は穴広げ性に優れた高張力鋼板を製造できることが解かる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
前述したように、本発明は、伸びと強度に優れた鋼板を安定的に製造して提供することができる。特に、穴広げ性に優れた高張力鋼板、例えば、１００ｋｇ／ｍｍ2以上の高張力鋼板を安定的に製造して提供することができるので、本発明は、自動車車体や、産業機械の軽量化に貢献する。したがって、本発明は、産業上の利用可能性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明方法を実施する熱延設備列の一態様を示す図である。
【図２】トランスバース型誘導加熱装置の概要を示す図である。
【図３】３台のトランスバース型誘導加熱装置からなる加熱装置の態様を示す図である。
【図４】鋼板端部と中央部の温度差がΔＴの初期温度分布を有する粗圧延鋼板を３台のトランスバース型誘導加熱装置で加熱した場合における、各々の昇温パターンと合計昇温パターン、及び、その結果の温度分布を示す図である。
【図５】冷却装置の一態様を示す図である。
【図６】本発明の冷却パターンと従来の冷却パターンを対比して示す図である。
【図７】連続冷却曲線と組織との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１…鋼板加熱装置
２…冷却装置
３ａ、３ｂ…温度分布測定装置
４…加熱制御装置
５…Ｕ型鉄心
６…コイル
７ａ…第１誘導加熱器
７ｂ…第２誘導加熱器
７ｃ…第３誘導加熱器
８…搬送ローラ
９…粗圧延鋼板
１０…鋼板の中心
ＲＦ…加熱炉
ＶＳＢ…
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４…粗圧延機
ＣＢ…コイルボックス
Ｆ１、Ｆ７…仕上圧延機
ＤＣ…巻取り機（コイラー）
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚｎ…冷却帯
【図１】
2005248286.tif 000005
【図２】
2005248286.tif 000006
【図３】
2005248286.tif 000007
【図４】
2005248286.tif 000008
【図５】
2005248286.tif 000009
【図６】
2005248286.tif 000010
【図７】
2005248286.tif 000011