(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルテンサイト及びベイナイトの両相を合わせた体積率が７０％以上で引張強度が１０００Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度鋼板を製造する際、冷間圧延された鋼板を連続焼鈍において、Ａｃ１〜９００℃に加熱後、平均冷却速度３０〜５００℃／ｓで（Ｍｓ＋１０℃）〜（Ｍｓ＋１００℃）の温度範囲まで水冷却または気水冷却をおこない、次いでＭｆ超でかつ（Ｍｓ−３０℃）〜（Ｍｓ−１００℃）の温度範囲まで気体冷却をおこない、続いて、平均冷却速度３０〜１０００℃／ｓで、Ｍｆ以下に水冷却または気水冷却をおこなうことを特徴とする超高強度冷延鋼板の冷却方法。但し、Ｍｓはマルテンサイトの変態開始温度で、Ｍｆはマルテンサイトの変態終了温度である。
【請求項２】
気体冷却中の鋼板を（Ｍｓ＋１０℃）〜（Ｍｓ＋１００℃）の温度に保持した１対以上のロールに接触させることを特徴とする請求項１に記載の超高強度冷延鋼板の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルテンサイト及びベイナイトの両相を合わせた体積率が７０％以上で引張強度が１０００Ｎ／ｍｍ2 以上の超高強度冷延鋼板の冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギー、軽量化及び搭乗者の安全性の観点から、自動車用鋼板に引張強度が１０００Ｎ／ｍｍ2 以上の超高強度冷延鋼板が使用されている。
【０００３】
超高強度冷延鋼板はマルテンサイトやベイナイトといった硬質の低温変態相を主体とし、冷間圧延された鋼板を連続焼鈍することにより製造される。
【０００４】
通常、連続焼鈍では、Ａc1点以上の再結晶温度に加熱保持した後、水または気水にて冷却（以下、気水冷却を含め水冷却ともいう）をおこない、続いて過時効処理が施される。なお、過時効処理前の冷却を１次冷却という。
【０００５】
冷却速度の速い水冷却をおこなう場合は鋼中の合金成分を低くすることが可能であり、逆に冷却速度の遅い空気や窒素などの気体冷却ではマルテンサイト等の低温変態相を安定に生成させるために多量の合金成分を必要とする。
【０００６】
水冷却は合金成分を抑制できる点では優れているが、冷却速度が速いため冷却むらが生じやすくストリップ形状が悪化するという問題がある。
【０００７】
その対策として、下記の技術が提案されている。
特開平４−２８９１２０号公報には、特定範囲の合金成分を含有した鋼を熱延し５００〜６５０℃で巻き取った後、冷間圧延し、続いて連続焼鈍でＡc3〜（Ａc3＋７０℃）に加熱均熱してから１次冷却でフェライトを体積率３〜２０％析出させ、その後急冷し、１２０〜３００℃で過時効処理してマルテンサイト体積率が８０〜９７％で残部がフェライトからなる鋼板を製造する方法が開示されている。
【０００８】
特開平６−２７１９４２号公報には、特定範囲の合金成分を含有した冷延鋼板を、連続焼鈍において、Ａc1点以上に均熱後、１０〜４０℃／秒の冷却速度で４５０℃〜６５０℃の範囲に除冷し、続いて１００℃／秒以上の冷却速度で３５０℃以下に急冷する方法が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平４−２８９１２０号公報は、軟質のフェライト組織を予め適当量生成させることによって、マルテンサイト等の低温変態相が生成した際に生じる変態歪みを抑制しようという考え方であり、特開平６−２７１９４２号公報は、１次冷却の急冷開始温度を６５０℃以下とすることでストリップ形状を良好に保つとともに、特定範囲の成分を添加することによってフェライトの生成を抑制して所望の強度を得ようするものである。
【００１０】
しかし、特開平４−２８９１２０号公報に開示された技術は、フェライト組織の生成により十分な引張強度が得られない。また、特開平６−２７１９４２号公報に開示された技術は、合金成分の添加により製造コストが高くなるという問題がある。すなわち、従来の技術は、鋼板の引張強度を高めるために水冷却をおこなうとストリップ形状が悪化し、ストリップ形状を改善するために冷却速度を下げると強度が低下するため、合金成分を多く添加する必要がありコストが高くなる。
【００１１】
本発明の課題は、特に、マルテンサイト及びベイナイトの両相を合わせた体積率が７０％以上で引張強度が１０００Ｎ／ｍｍ2 以上の超高強度鋼板の連続焼鈍で発生するストリップ形状の不良を解消する超高強度冷延鋼板の冷却方法を提案することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、超高強度冷延鋼板の連続焼鈍の際の水冷却により生じるストリップ形状不良の防止方法を検討し、以下の知見を得た。
【００１３】
(A) ストリップ形状不良は、水冷却による冷却むらによって、マルテンサイトやベイナイトといった低温変態相の変態開始時期が板内で不均一となり、変態歪が発生することが原因である。
【００１４】
(B) したがって、ストリップ形状を良好にするためには低温変態相の生成段階の板内温度むらを抑制し、低温変態相の変態開始時期が板内でほぼ同時になるようにすればよい。
【００１５】
(C) すなわち、マルテンサイトまたはベイナイトの変態開始温度直上で水冷却を停止し、次いで所定の温度まで徐冷をおこなうことによってそれまでに生じた板内温度むらを緩和することができる。
【００１６】
（１）マルテンサイト及びベイナイトの両相を合わせた体積率が７０％以上で引張強度が１０００Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度鋼板を製造する際、冷間圧延された鋼板を連続焼鈍において、Ａｃ１〜９００℃に加熱後、平均冷却速度３０〜５００℃／ｓで（Ｍｓ＋１０℃）〜（Ｍｓ＋１００℃）の温度範囲まで水冷却または気水冷却をおこない、次いでＭｆ超でかつ（Ｍｓ−３０℃）〜（Ｍｓ−１００℃）の温度範囲まで気体冷却をおこない、続いて、平均冷却速度３０〜１０００℃／ｓで、Ｍｆ以下に水冷却または気水冷却をおこなうことを特徴とする超高強度冷延鋼板の冷却方法。但し、Ｍｓはマルテンサイトの変態開始温度で、Ｍｆはマルテンサイトの変態終了温度である。
【００１７】
(2) 気体冷却中の鋼板を（Ｍｓ＋１０℃）〜（Ｍｓ＋１００℃）の温度に保持した１対以上のロールに接触させることを特徴とする上記(1) 項に記載の超高強度冷延鋼板の冷却方法。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、マルテンサイト及びベイナイト両相を合わせた体積率が７０％以上で引張強度が１０００Ｎ／ｍｍ2 以上の超高強度冷延鋼板を対象とする。なお、上記低温変態相の体積率が７０％未満では、変態強化を利用した引張強度１０００Ｎ／ｍｍ2 以上の高強度化は困難である。
【００１９】
本発明に係る超高強度鋼板の成分組成に関しては、特に限定するものではないが、マルテンサイト及びベイナイト両相を合わせた体積率が７０％以上で引張強度が１０００Ｎ／ｍｍ2 以上が得られる公知の鋼を使用することができる。例えば、重量％で、Ｃ：０. ０５〜０. ３％、Ｓｉ：１. ５％以下、Ｍｎ：０. ５〜３％、Ｐ：０. １％以下、Ｓ：０. ０１％以下を含有し、これに更にＮｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｂ、Ｍｏの１種又は２種以上を合計で０．２％以下含有し、残部がＦｅと不可避的不純物とからなる鋼を例示することができる。更に、ＣｒやＮｉを含有させてもよい。
【００２０】
熱間圧延および冷間圧延の条件は、常用の条件でよく、特に限定するものでない。例えば、以下の条件を例示することができる。
熱延条件；仕上温度：８５０〜９５０℃、
巻取温度：５００〜７００℃。
【００２１】
図１は、本発明方法に係る連続焼鈍の１次冷却を模式的に示す概要図であり、符号Ａ〜Ｄは冷却曲線、Ｆはフェライト変態域、Ｍはマルテンサイト変態域、Ｍｓはマルテンサイト変態開始温度、Ｍｆはマルテンサイト変態終了温度、である。
【００２２】
本発明の方法は、通常の成分組成を有する鋼に対し、通常の熱間圧延、冷間圧延をおこない、続く連続焼鈍において、ＡC1〜９００℃（Ａ点の温度）に加熱後、図１のＡ→Ｂに示すように、平均冷却速度３０〜５００℃／ｓで（Ｍｓ＋１０℃）〜（Ｍｓ＋１００℃）の温度範囲（Ｂ点）まで水冷却または気水冷却をおこなう。加熱温度の下限Ａc1は、それ未満では安定したマルテンサイトが得られず所望の引張強度を確保できない。また、加熱温度が高くなると製造コストの上昇が問題となる。したがって、加熱温度の範囲は、ＡC1以上、９００℃以下とした。好ましくは、ＡC1以上、８５０℃以下である。
【００２３】
平均冷却速度の下限は、これ未満ではフェライトやパーライトの生成のため所望の引張強度の確保が困難となる。また、平均冷却速度の増大に伴い、引張り強度特性が向上し、合金成分の低減が可能となるが、冷却による温度むらが大きくなり、鋼板形状が悪化する。したがって、平均冷却速度の範囲は、３０℃／ｓ以上、５００℃／ｓ以下とした。好ましくは、３０℃／ｓ以上、１００℃／ｓ以下である。
【００２４】
冷却停止温度の下限は、これ未満では冷却に伴う温度むらの解消が不十分であり相変態に伴い鋼板形状が悪化する。また、冷却停止温度が高くなると水冷却または気水冷却に続いておこなう気体冷却の時間が長くなり装置全体が長くなる。したがって、冷却停止温度の範囲は、（Ｍｓ＋１０℃）以上、（Ｍｓ＋１００℃）以下とした。
【００２５】
次に、図１のＢ→Ｃのように、（Ｍｓ＋１０℃）〜（Ｍｓ＋１００℃）の範囲の温度から（Ｍｓ−１００℃）〜（Ｍｓ−３０℃）の温度範囲（Ｃ点）まで気体冷却をおこない、続いて、図１のＣ→Ｄのように、平均冷却速度３０〜１０００℃／ｓで、４００℃以下（Ｄ点）に水冷却または気水冷却をおこなう。
【００２６】
（Ｍｓ＋１０℃）〜（Ｍｓ＋１００℃）の範囲の温度からＭｓ点までの気体冷却によって、それまでの水冷却や気水冷却によって生じた温度むらが緩和され、低温変態相の変態開始が板内でほぼ均一におこなわれる。この温度むらの緩和をより促進させるために、（Ｍｓ＋１０℃）以上、（Ｍｓ＋１００℃）以下の温度に保持された少なくとも１対のロールを設け、このロールに鋼板を接触させることが望ましい。鋼板の温度むらは、ロールとの接触伝熱により効果的に改善される。すなわち、ロール表面温度に比べ温度が低い鋼板部位はロールからの伝熱により加熱され、温度が高い部位はロールで冷却され、鋼板温度は均一化される。
【００２７】
Ｍｓ点から（Ｍｓ−１００℃）〜（Ｍｓ−３０℃）の温度範囲までの気体冷却によって、低温変態相の生成速度が遅くなり、変態歪が低く抑えられ、鋼板の形状を改善することができる。気体冷却の終了温度が高くなると、気体冷却の期間で生じる変態歪みの少ない低温変態相の割合が少なく、気体冷却に続く水冷却や気水冷却の際に生じる変態歪みの大きい低温変態相の割合が大きくなり鋼板形状が悪化する。気体冷却の終了温度が低いほど、変態歪みの小さい低温変態相の割合が大きくなり鋼板形状は改善されるが、冷却速度が低いため引張強度が低下し、また、設備も長くなる。したがって、気体冷却の終了温度の範囲は、（Ｍｓ−１００℃）以上、（Ｍｓ−３０℃）以下とした。好ましくは、（Ｍｓ−５０℃）以上、（Ｍｓ−３０℃）以下である。気体冷却としては、空気や窒素などのガスを用いることができる。気体冷却の際の平均冷却速度は、特に限定しないが、通常、１℃／ｓ〜３０℃／ｓである。
【００２８】
気体冷却の後、平均冷却速度３０℃／ｓ以上で４００℃以下に冷却するのはマルテンサイトやベイナイトといった低温変態相を安定して得るためである。下限の３０℃／ｓは、これ未満では、所望とする引張強度が得られないためであり、上限の１０００℃／ｓは、これを超えて冷却すると、変態歪みが大きくなり鋼板の形状が悪化するからである。
【００２９】
なお、通常、上記冷却の後、過時効処理がおこなわれるが、この過時効処理は公知の方法でよく、特に限定されるものでない。
【００３０】
【実施例】
表１に示す成分組成の鋼Ａと鋼Ｂを溶製し、スラブとした後、表２に示す熱延条件で熱延鋼板とし、更に酸洗後、板幅１１００ｍｍ、板厚１．０ｍｍの鋼板に冷間圧延し、続いて、表２に示す条件で連続焼鈍をおこなった。なお、鋼ＡとＢのＭｓ点は、それぞれ４６０℃、４１０℃であった。
【００３１】
【表１】
0003937614.tif 000002
【００３２】
【表２】
0003937614.tif 000003
【００３３】
表２に示すように、鋼種Ａは、８２６℃〜８３４℃の温度範囲に加熱した後、７１７℃〜７２４℃の温度範囲から冷却速度５８℃／ｓ〜６１℃／ｓで４７５℃〜４９１℃の温度範囲まで気水または水で冷却し、次いで４２１℃〜４２９℃の温度範囲まで窒素ガスで気体冷却し、続いて、冷却速度４９℃／ｓ〜５５℃／ｓで２５０℃以下に気水または水で冷却し、２４５℃〜２５０℃の温度範囲で過時効処理をおこなった。
【００３４】
鋼種Ｂは、８２８℃〜８３４℃の温度範囲に均熱した後、７１５℃〜７２１℃の温度範囲から冷却速度６３℃／ｓ〜６６℃／ｓで４２０℃〜４４５℃の温度範囲まで気水冷却し、次いで３７５℃〜３７９℃の温度範囲まで窒素ガスで冷却し、続いて、冷却速度４３℃／ｓ〜４６℃／ｓで３１０℃以下に気水冷却し、３０５℃〜３０９℃の温度範囲で過時効処理をおこなった。なお、表２に示すように、一部の試験において、気体冷却中に、鋼種Ａでは４７０℃、鋼種Ｂでは４２０℃に保持した２対のロール（４ロール）に鋼板を接触させた。また、表２に示すように、従来例は、気体冷却は実施せずに、鋼種Ａでは、所定温度に加熱後、７１３℃〜７２４℃の温度範囲から２４９℃以下に気水にて冷却し、また鋼種Ｂでは、７２１℃〜７２３℃の温度範囲から３１１℃以下に気水にて冷却し、所定温度で過時効処理をおこなった。
【００３５】
表２に、連続焼鈍で得られた鋼板の引張強度と鋼板形状として鋼板の波高さを示す。なお、波高さは、鋼板を定盤の上に置き、定盤から最も高い場所の高さを計りその高さから鋼板の厚さを引いた値である。
【００３６】
表２に示すように、本発明例は、引張強度が１０００Ｎ／ｍｍ2 以上で波高さが鋼種Ａでは１０ｍｍ以下、鋼種Ｂでは１３ｍｍ以下と従来例に比べ良好な形状の鋼板が得られた。特に、本発明例４〜９、１３〜１８は、気水冷却により冷却水の噴霧が均一化され、極めて良好な形状の鋼板が得られた。また、高温に保持したロールに鋼板を接触させることにより、気体冷却の開始温度を低くすることができ、設備のコンパクト化が図れることが明らかとなった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼板形状が良好な引張強度１０００Ｎ／ｍｍ2 以上の超高強度冷延鋼板を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に係る連続焼鈍の第１次冷却を模式的に示す概要図である。
【符号の説明】
Ｆ：フェライト変態域
Ｍ：マルテンサイト変態域
Ｍｓ：マルテンサイト変態開始温度
Ｍｆ：マルテンサイト変態終了温度
【図１】
0003937614.tif 000004