(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．５％以下、
Ｍｎ：１．６％以下、
Ｓｉ：０．８％以下、
Ｐ：０．０２５％以下、
Ｓ：０．０２５％以下を含有し、及び
Ｔｉ：０．１００％以下、
Ｎｂ：０．０６０％以下の内から選択された一種以上を含有し、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物から成る鋼スラブを加熱炉で加熱し、熱間粗圧延機で粗圧延して鋼板となし、次いで熱間仕上圧延機で仕上圧延した後に冷却してコイルに捲取ることを特徴とする成形性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法において、粗圧延された鋼板の先端を、その前に粗圧延され圧延ラインを先行する鋼板の後端に接合して，熱間仕上温度をＡｒ３〜Ａｒ３＋５０℃以下の範囲で、且つ熱間仕上圧延機入側の温度と熱間仕上圧延機出側の温度との差を１００℃以下となる低等温圧延条件で連続的に熱間仕上圧延を行うことを特徴とする成形性に優れ靱性の良好な加工用熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱延連続化法による熱延鋼板の製造方法に係り、特に自動車や産業機械及びパイプ素材等に用いられる成形性に優れ靱性の良好な加工用熱延鋼板を連続的に熱間圧延して製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の加工用鋼板の技術分野では、加工性の良い冷延鋼板が使用されていたが、素材のコストダウンのため最近は冷延鋼板に代わる素材として比較的安価な加工用熱延鋼板が使用されるようになってきている。
【０００３】
自動車や産業機械パイプ素材等に用いられる加工用熱延鋼板の製造方法は、連続鋳造した鋼スラブを加熱炉で約１２００℃に加熱し、次いで熱間圧延機で粗圧延し、仕上圧延をした後に冷却水により冷却してコイルに捲取るのが一般的である。
【０００４】
この様な従来の熱延鋼板の製造方法では、鋼スラブ毎に熱間圧延して、仕上鋼板をホットランテーブルに設けた冷却装置で冷却水によりラミナー冷却して捲取温度となった熱延鋼板をコイルに捲取っている。ところが、熱間仕上鋼板を冷却する際に、鋼板の先端から冷却しようとしても、鋼板の先端が冷却水の水柱と衝突し、水柱の影響力によって、鋼板が変形失速して通板上のトラブルが発生するので冷却処理をすることができなかった。この現象は、板厚が薄くなればなるほど顕著である。
【０００５】
そのため、従来は、熱延鋼板を捲取温度まで冷却する際は、通板上のトラブルを避けるために熱延鋼板の先端部を冷却することなしに、熱延鋼板の先端をピンチロールに噛み込ませて、その後に冷却を行っていた。このような従来の熱延鋼板の冷却方法では、鋼板の先端部は冷却処理されていないから、その部分は材質不良となり、製品として出荷する際に鋼板の冷却処理されていない先端部を切り捨てることが行われていて、製品歩留りが悪いという問題があった。
【０００６】
また、加工用熱延鋼板の材質については、加工性と靱性とを兼ね備える必要がある。そこで、本発明者は、加工性を向上させると共に靱性をも向上させた加工用熱延鋼板の材質改善方法について研究し、仕上圧延条件を熱間仕上温度をＡｒ3＋５０℃以下の範囲で、且つ熱間仕上圧延機入側の温度と熱間仕上圧延機出側の温度との差を１００℃以下となる低等温圧延条件で、そして鋼板の全長に亘って連続的に熱間仕上圧延を行うことによって、γ粒の微細化を生じさせると加工性と共に靱性をも向上させることができるのを知見して本発明を完成した。
【０００７】
更に、熱延鋼板の温度分布について検討すると、加工性を劣化させないで、熱間圧延をするためには、圧延される鋼板の温度を少なくともＡｒ3変態点以上の温度とする必要がある。図１は熱延鋼板の仕上げ温度分布を示す図である。図１に示すように、熱間圧延される鋼板の先端部の仕上温度が一番低く、後端部になるに従い仕上温度が高くなる。後端部の仕上温度が高くなる理由は、加工発熱によるものと考えられる。
【０００８】
このように、鋼板の仕上温度は、鋼板の全長に亘って均一でないため、加熱炉での加熱は、熱間加工される鋼板の最低仕上温度、即ち、鋼板の先端部の仕上げ温度がＡｒ3変態点以上の温度となるように加熱温度を選定しなければならなかった。
【０００９】
そのため、従来の加熱炉での加熱は、Ａｒ3変態点よりもかなり高温の約１２００℃の温度に加熱することが行われていた。
【００１０】
この加熱を省エネルギー上のコストバランスから見ると、鋼板の先端部以外では、過剰加熱が行われていることとなっていて、コストバランスが悪いという問題がある。
【００１１】
低温加熱により結晶の細粒化を行う方法は、特開平１−１４９９２２号公報に提案されている。この方法は、鋼を１１５０℃以下に低温加熱して熱延する加工性、耐二次加工脆化に優れた熱延鋼板の製造方法であるが、この方法に開示されている様に、低温加熱によって結晶の粗大化を防止して、圧延後の再結晶による結晶の細粒化を狙ったとしても、この方法は前述した熱延鋼板の先端部の温度低下の問題を解決するに至っておらず、熱延鋼板全長に亘って均質な鋼板を得ることは技術的に困難であり、材質不良による製品歩留りを向上させるに至っていない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、熱延鋼板の延性と靱性とを向上させ、材質を全長に亘って均一にすると共に、先端部の材質不良による歩留りを向上させること、及び加熱炉における省エネルギーによるコストメリットを向上させ、且つ、生産性を向上させた成形性に優れ靱性の良好な加工用熱延鋼板を製造することを課題とするものである。
【００１４】
（１）  質量％で、
Ｃ：０．５％以下、
Ｍｎ：１．６％以下、
Ｓｉ：０．８％以下、
Ｐ：０．０２５％以下、
Ｓ：０．０２５％以下を含有し、及び
Ｔｉ：０．１００％以下、
Ｎｂ：０．０６０％以下の内から選択された一種以上を含有し、
残部実質的にＦｅ（残部Ｆｅ及び不可避的不純物？）から成る鋼スラブを加熱炉で加熱し、熱間粗圧延機で粗圧延して鋼板となし、次いで熱間仕上圧延機で仕上圧延した後に冷却してコイルに捲取ることを特徴とする成形性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法において、粗圧延された鋼板の先端を、その前に粗圧延され圧延ラインを先行する鋼板の後端に接合して，熱間仕上温度をＡｒ３〜Ａｒ３＋５０℃以下の範囲で、且つ熱間仕上圧延機入側の温度と熱間仕上圧延機出側の温度との差を１００℃以下となる低等温圧延条件で連続的に熱間仕上圧延を行うことを特徴とする成形性に優れ靱性の良好な加工用熱延鋼板の製造方法。
【００１５】
本発明では、熱延鋼板先端部の冷却処理を可能とし、材質不良をなくして歩留りを向上させるために、粗圧延された熱延鋼板の先端と、先行する熱延鋼板の後端とを溶接によって接合する。接合された鋼板は一体となるから、連続的に熱間仕上圧延をすることができ、熱延仕上鋼板の最初の先端部を捲取機のピンチロールに噛み込ませれば、それ以降は連続して冷却装置によって冷却水による冷却が可能となるものであり、捲取温度に冷却された熱延仕上鋼板は、捲取機で捲取られる。なを、熱延仕上鋼板は、所定の長さで切断機によって切断され捲取機で捲取られるが、切断部位は接合部であることが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、最初の熱延鋼板の先端部は従来と同様に冷却されていないので材質不良となるものの、それ以降に連続的に熱延された鋼板は、鋼板の先端部が存在しないので全て冷却することが可能となり、材質不良部分が存在しないこととなり、材質不良による製品歩留りが向上できる。
【００１７】
本発明で製造する成形性に優れ靱性の良好なた加工用熱延鋼板は、自動車や産業機械及びパイプ素材等に用いられる引張り強さ（ＴＳ）が４００〜５００ＭＰａのＡｌキルド鋼、Ａｌ−Ｓｉキルド鋼、或いは、引張り強さ（ＴＳ）が５００ＭＰａ以上のハイテンやパイプ素材を対象としており、これら鋼板の成分及び成分範囲は以下の如くなっている。
【００１８】
Ｃ：０．５％以下、Ｍｎ：１．６％以下、Ｓｉ：０．８％以下、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０２５％以下を含有し、及びＴｉ：０．１００％以下、Ｎｂ：０．０６０％以下の内から選択された一種以上を含有し、残部実質的にＦｅから成る成形性に優れた加工用熱延鋼板。
【００１９】
成形性に優れた加工用熱延鋼板中に含有されるＣは、硬化元素でありＣ含有量が多くなると硬質となり成形性が悪くなるので、成形性を向上させるにはＣ含有量は少ない方が好ましい。Ｃは最大０．５％迄含有させることができる。
【００２０】
Ｍｎは、靱性を付与するために必要な元素であるが、１．６％を超えると加工性を劣化させる。Ｓｉは、脱酸剤として添加するが多くなると硬化するので０．８％以下とした。Ｐ，Ｓは、不可避的に含有されるが、それぞれ０．０２５％を超えると加工性に悪影響がでる。Ｔｉ、Ｎｂは靱性を向上させるが、多くなると加工性を劣化させるので、Ｔｉ：０．１００％以下、Ｎｂ：０．０６０％以下とした。また、Ｖ、Ｃａ、ＮｉもＴｉ、Ｎｂと同様に靭性を向上させることができるが、多くなると加工性を劣化させるので、Ｖ：０．０８０％以下、Ｃａ：０．００６０％以下、Ｎｉ：０．４０％以下の１種以上を含有させることができる。
【００２１】
この様な理由で、上記に示す様な成分、成分範囲に調整されている。
【００２２】
次いで、熱間仕上圧延時の温度について説明する。
【００２３】
本発明者は、加工性を向上させると共に靱性をも向上させる加工用熱延鋼板の材質改善法について研究し、熱間仕上温度をＡｒ3＋５０℃以下の範囲で、且つ熱間仕上圧延機入側の温度と熱間仕上圧延機出側の温度との差を１００℃以下となる低等温圧延条件で、そして連続的に熱間仕上圧延を行うことによってγ粒の細粒化が生じて、鋼板の全長に亘って加工性と共に靱性が向上することを知見した。図２により説明する。図２は伸び（Ｅｌ）と引張り強さ（ＴＳ）の積と、及び入側温度（ＦＴ0 ）と出側温度（ＦＴ）との温度差（ΔＴ）との関係を示す図である。図に示すようにΔＴが小さくなるに従ってＥｌとＴＳとの積（Ｅｌ×ＴＳ）が高くなることが分かる。また、ΔＴが１００℃以下の場合にＥｌ×ＴＳが急激に高くなり細粒化の効果が著しいので、本発明では１００℃以下とした。また、このような効果が生じるのは、仕上温度がＡｒ3＋５０℃以下の範囲であって、これ以上の温度ではγ粒が粗大となり、再結晶による細粒化の効果が得られない。従来法では、鋼板の中間部において細粒化が可能としても、鋼板の先端部では、後で述べる図３に示す様に温度低下が大きくて細粒化可能の温度範囲を外れてしまうので、全長に亘って細粒化処理することは技術的に困難である。
【００２４】
ところが、本発明では仕上圧延を連続化することにより、鋼板の先端部が実質上なくなり、鋼板の全長に亘って低等温圧延をすることができるので、この熱延連続化と細粒化処理とを組み合わせることにより、初めて鋼板の全長に亘って細粒化を実現できた。
【００２５】
その結果、鋼板の全長に亘りて成形性に優れ靱性の良好な加工用熱延鋼板とすることができ、先端部の材質不良による製品歩留りを向上することができた。
【００２６】
更に、熱延鋼板の温度分布について説明する。
【００２７】
図３は、加熱炉温度と熱延鋼板の仕上温度との関係を模式的に示す図である。図３に示すように、従来の熱間圧延方法では、通常、加熱炉で約１２００℃に加熱した状態の鋼スラブを熱間圧延しているが、熱延仕上鋼板の中間部の温度は約９００℃、熱延仕上鋼板の先端部はＡｒ3変態点近傍の温度にそれぞれ低下する。この様に熱延仕上鋼板の先端部の温度低下が著しく、これは材質を悪化させる原因となっていた。
【００２８】
ところが、本発明では、粗圧延された熱延鋼板の先端を、その前に粗圧延され熱延ラインを先行する熱延鋼板の後端に接合してあるので、連続的に熱間圧延をすることが可能となり、しかも、その熱間圧延は等速圧延とすることができるので、鋼板の全長に亘って圧延条件が同じとなり、従来のバッチ型の熱間圧延の加速圧延とは異なって、熱延仕上鋼板の温度低下のバラツキが生じない。即ち、本発明の熱延連続化法によれば、鋼板の先端部が存在しないので、熱延条件が従来の熱延仕上鋼板の中間部に相当するだけの圧延となるので、熱延仕上鋼板の温度低下は一定となり、図３の●印に示すようにその温度低下も少ない。このような理由により、本発明では、熱間仕上温度をＡｒ3＋５０℃以下の範囲で、且つ熱間仕上圧延機入側の温度と熱間仕上圧延機出側の温度との差を１００℃以下となる低等温圧延条件に設定できるのである。また、加熱炉での温度を従来の温度よりも低く設定でき、実験によれば、１１５０℃以下の低温加熱であれば充分であることが分かった。従来のように１２００℃の加熱温度では、鋼中のＭｎＳやＡｌＮの析出が充分でないが、１１５０℃以下の低温加熱を行えば、鋼中にＭｎＳやＡｌＮの析出が生じ、鋼板の加工性が向上する効果が生じ、鋼板の全長に亘ってその材質が向上したものとなることを見出した。
【００２９】
即ち、１１５０℃を越える加熱温度は過剰加熱となり省エネルギー上のコストメリットが得られないし、鋼中にＭｎＳやＡｌＮの析出が生じず材質改善が行われないので、高温加熱が必須となるＮｂやＴｉ等の合金を含有する鋼を除き加熱温度は１１５０℃以下の低温加熱とすることが好ましい。また、低温加熱と仕上圧延時の細粒化処理とを組み合わせると、鋼板の加工性向上が一層促進される効果を奏する。
【００３０】
なお、ＮｂやＴｉを添加しその析出効果を利用する鋼は高温加熱により、Ｎｂ、Ｔｉを一層溶体化処理する必要がある。
【００３１】
このような鋼については低温加熱はできないが、仕上圧延時の細粒化処理をとることにより加工性と靭性の向上が期待できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明を図に基づいて説明する。
図４は、熱延連続化法における成形性に優れ靱性の良好な加工用熱延鋼板の製造方法の概要を示す図である。
【００３３】
図４に示すように、加熱炉１で、例えば１１５０℃以下に加熱された炭素含有量０．５％以下の鋼スラブは、粗圧延機２で熱間圧延され、これを巻取って粗圧延コイル３とする。粗圧延コイル３の先端は、溶接用切断機４でもって切断され溶接に適する先端開先が形成される。先行する粗圧延鋼板が仕上圧延機に搬送され仕上圧延されるが、その後端は同じく溶接用切断機４でもって切断され溶接に適する後端開先が形成される。先行する粗圧延鋼板の後端と後行の粗圧延鋼板の先端とは、溶接装置５により溶接して接合される。
【００３４】
溶接装置５は、移動台車からなっており粗圧延鋼板の後端の移動速度と同期して移動することができるように制御されていて、移動台車を移動させながら先行する粗圧延鋼板の後端と後行の粗圧延鋼板の先端とを溶接する。溶接法は、レーザービーム溶接法が適するが、他の公知の溶接法も適用できる。
【００３５】
溶接装置５によって一体に接合され長尺となった粗圧延鋼板は、仕上圧延機６で熱間仕上温度をＡｒ3＋５０℃以下の範囲で、且つ熱間仕上圧延機入側の温度と熱間仕上圧延機出側の温度との差を１００℃以下となる条件で連続的に仕上圧延され、次いで、ホットランテーブルに設置された冷却装置７により捲取温度に水冷却された後に、コイルとして捲取機９で捲取られる。仕上鋼板は所定の長さを捲取られると、切断機８で切断され別のコイルとして捲取機９で捲取られる。なお、切断機８による切断部位は、溶接装置５で接合した部位を切断することが好ましい。
【００３６】
本発明では、粗圧延鋼板の先端を圧延ラインを先行する粗圧延鋼板の後端と接合して長尺の鋼板とするので、連続して熱間仕上圧延をすることができる。そのため、熱延鋼板は、最初の先端部以外に先端部が存在しなく、鋼板は捲取機のピンチロールで常に支持されることとなるので、熱間仕上鋼板の冷却は、連続的に冷却装置で水冷却することが可能となる。したがって、従来のバッチ型熱延方法のように冷却されずに、或いは、温度低下に基づく材質不良となる鋼板先端部分は最初を除いて無くなる。
【００３７】
また、本発明では、上記に述べた様に連続的に熱間仕上圧延を行うものであるため、熱間仕上圧延中の鋼板全体に温度低下のバラツキがなく、低等温圧延をして細粒化を行うものであるため、全長に亘って成形性に優れ靱性の良好な加工用熱延鋼板を得ることができ、加熱炉の原単位を低減できる。鋼スラブを加熱する加熱温度も、従来の熱延方法の加熱温度１２００℃よりも低温の１１５０℃以下の低温加熱温度に設定できる。しかも、低温加熱により材質、特に伸び、に優れた熱延鋼板を得ることができる。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明の実施例と比較例とについて述べる。
【００３９】
表１に示す成分の鋼材を用いて、表２に示す加熱温度仕上温度等の条件で加工用熱延鋼板を製造した。
【００４１】
表２に示すように、Ｂ鋼材についてのＮｏ．１の本発明の実施例は、Ｂ鋼材のＮｏ．４の比較例よりＴＳ×Ｅｌ、脆性遷移温度及び粒径ともに特性が優れていて、材質評価も良好であった。
【００４３】
【表１】
0003834095.tif 000002
【００４４】
【表２】
0003834095.tif 000003
【００４５】
【発明の効果】
本発明の熱延連続化法による成形性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法によれば、熱延鋼板の先端部の材質不良による製品歩留りを向上させることができ、また、鋼板の全長に亘って強度延性バランス及び靱性が向上でき、高い生産性を達成することができる。更に、鋼スラブの加熱温度を低温加熱で実施することにより熱延鋼板の材質の向上ができると共に、加熱炉の省エネルギーによるコストメリットをも向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱延鋼板の仕上温度分布を示す図である。
【図２】伸び（Ｅｌ）と引張り強さ（ＴＳ）の積と、及び入側温度（ＦＴ0 ）と出側温度（ＦＴ）との温度差（ΔＴ）との関係を示す図である。
【図３】加熱温度と熱延鋼板の仕上温度との関係を模式的に示す図である。
【図４】本発明の熱延連続化法による成形性に優れた加工用熱延鋼板の製造方法の概要を示す図である。
【符号の説明】
１  加熱炉
２  粗圧延機
３  粗圧延コイル
４  溶接用切断機
５  溶接装置
６  仕上圧延機
７  冷却装置
８  切断機
９  捲取機
【図１】
0003834095.tif 000004
【図２】
0003834095.tif 000005
【図３】
0003834095.tif 000006
【図４】
0003834095.tif 000007