热轧钢板及其制造方法
阅读：48发布：2021-06-10
专利汇可以提供热轧钢板及其制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供即使在使用 轧制 能 力 低的冷 轧机 的情况下也能够稳定地制造 冷轧 钢 板的作为冷轧钢板用原材料的 热轧 钢板。一种热轧钢板，具有含有C：0.015～0.035％、Si：0.2％以下、Mn：0.05～0.35％、P：0.02％以下、S：0.02％以下、Al：0.01～0.1％和N：0.005％以下且余量为Fe和不可避免的杂质的成分组成，对在宽度方向上距宽度方向端缘为50mm的 位置 和在宽度方向上距宽度方向端缘为板宽的1/4的位置的、距表面为板厚的1/4的深度的织构的晶体取向进行限制。，下面是热轧钢板及其制造方法专利的具体信息内容。
1.一种热轧钢板，其特征在于，
具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.015～0.035％、Si：0.2％以下、Mn：0.05～
0.35％、P：0.02％以下、S：0.02％以下、Al：0.01～0.1％和N：0.005％以下，且余量为Fe和不可避免的杂质，
在宽度方向上距宽度方向端缘为50mm的位置和在宽度方向上距宽度方向端缘为板宽的1/4的位置的、距表面为板厚的1/4的深度的织构满足由下述式(1)定义的X为0.5～1.0的范围，
在压下率95％的冷轧后，宽度方向上距宽度方向端缘为50mm的位置的屈服强度相对于宽度方向上距宽度方向端缘为板宽的1/4的位置的屈服强度的比即YS比为0.96～0.99，X＝F1/(F2+F3)…(1)
其中，
F1：{001}<110>的ODF强度
F2：{211}<110>的ODF强度
F3：{111}<112>的ODF强度。
2.如权利要求1所述的热轧钢板，其中，所述成分组成以质量％计还含有选自B：0.0003～0.0030％、Ti：0.001～0.1％、Nb：0.002～0.1％、V：0.002～0.1％和Cr：0.01～0.5％中的一种或两种以上。
3.一种热轧钢板的制造方法，其特征在于，具有：
热轧工序，其是对具有权利要求1或2所述的成分组成的钢原材进行热轧的工序，其中，使精轧的输入侧的、钢板表面的宽度方向中央部与在宽度方向上距宽度方向端缘为50mm的位置的温度差为30℃以内，并且，使精轧输出侧温度为870℃～930℃；
冷却工序，其中，在所述精轧后1秒以内开始所述钢板的冷却，将从所述精轧输出侧温度到750℃的平均冷却速度设定为10℃/秒以上；以及
之后在550℃～700℃的温度范围对所述钢板进行卷取而得到热轧钢板的工序。
热轧钢板及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及热轧钢板及其制造方法。
背景技术
[0002] 近年来，随着世界人口的增长、经济的发展，对建筑材料的需求增加。特别是，在发展中国家等，在建筑物的外壁、屋顶等中使用板厚为0.3mm以下的冷轧钢板或者对其实施了镀覆、涂装等的表面处理冷轧钢板。为了降低成本，对于这种用途的冷轧钢板而言期望薄壁化。但是，在使用这样的建筑材料用钢板的地域，大规模的制造基地少，因此，大多情况下通过轧制能力低的冷轧机(mill，轧机)对热轧钢板进行轧制而得到冷轧钢板。这种情况下，由于冷轧时不能得到大的轧制载荷，因此难以制造薄的冷轧钢板。因此，对利用轧制能力低的冷轧机也能够容易地制造薄冷轧钢板的热轧钢板、即对冷轧时的轧制载荷小的软质热轧钢板的需求变得非常高。
[0003] 例如，在专利文献1中记载了关于将成分组成中的C量降低至0.010％以下的热轧钢板的技术。另外，在专利文献2中记载了关于将成分组成中的N量设定为0.0020％以下的热轧钢板的技术。此外，在专利文献3中记载了如下技术：将成分组成中的C量设定为0.01～0.10％、将N量设定为0.010％以下，通过使精轧温度为700℃以上且Ar3相变点以下进行热轧的所谓铁素体区轧制来制造具有粗大晶粒的热轧钢板。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1：日本特开平3-79726号公报
[0007] 专利文献2：日本特公昭63-30969号公报
[0008] 专利文献3：日本特开2010-77482号公报
发明内容
[0009] 发明所要解决的问题
[0010] 但是，专利文献1和2中提出的降低C量和N量需要降低炼钢时的气氛气体中的C量和N量，为此，需要在炼钢时实施脱气处理，导致提高了制造成本。另外，为了利用轧制能力低的冷轧机制造厚度为0.3mm以下的冷轧钢板，需要预先使热轧钢板厚度至少为3mm以下。但是，对于C量、N量低的钢而言，难以在Ar3相变点以上进行热轧，容易在板厚方向和宽度方向上形成不均匀的显微组织，因此，难以使热轧钢板的厚度为3mm以下。结果难以得到厚度为0.3mm以下的冷轧钢板。
[0011] 另外，在专利文献3中记载的铁素体区轧制(在精轧工序中使被轧制材料由奥氏体相变为铁素体的轧制方法)中，热轧钢板的强度容易受精轧温度、卷取温度影响，难以确保稳定的软质热轧钢板。
[0012] 本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供在使用轧制能力低的冷轧机的情况下也能够稳定地制造冷轧钢板的、作为冷轧钢板用原材料的热轧钢板及其制造方法。
[0013] 用于解决问题的方法
[0014] 本发明人们对热轧钢板的显微组织与使用该热轧钢板作为原材料的冷轧钢板的各特性的相关性进行了深入调査，并且进行了研究。结果发现：如果是具有预定的成分组成和显微组织的原材料，则冷轧时的轧制阻力在卷材内变得均匀，并且特别是冷轧的后半部分(与中间相比为输出侧的机架)的变形阻力减小，即能够稳定地制造即使轧制载荷减小也能够容易地进行冷轧的热轧钢板，从而完成了本发明。即，热轧钢板的晶体取向在宽度方向的均匀性对冷轧性带来很大影响，重要的是对上述热轧钢板的晶体取向在宽度方向的均匀性进行控制。
[0015] 即，本发明的主旨构成如下所述。
[0016] (1)一种热轧钢板，其特征在于，
[0017] 具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.015～0.035％、Si：0.2％以下、Mn：0.05～0.35％、P：0.02％以下、S：0.02％以下、Al：0.01～0.1％和N：0.005％以下，且余量为Fe和不可避免的杂质，
[0018] 在宽度方向上距宽度方向端缘为50mm的位置和在宽度方向上距宽度方向端缘为板宽的1/4的位置的、距表面为板厚的1/4的深度的织构满足由下述式(1)定义的X为0.5～1.0的范围。
[0019] X＝F1/(F2+F3)…(1)
[0020] 其中，
[0021] F1：{001}<110>的ODF强度
[0022] F2：{211}<110>的ODF强度
[0023] F3：{111}<112>的ODF强度
[0024] (2)如上述(1)所述的热轧钢板，其中，上述成分组成以质量％计还含有选自B：0.0003～0.0030％、Ti：0.001～0.1％、Nb：0.002～0.1％、V：0.002～0.1％和Cr：0.01～
0.5％中的一种或两种以上。
0.5％中的一种或两种以上。
[0025] (3)一种热轧钢板的制造方法，其特征在于，具有：
[0026] 热轧工序，其是对具有上述(1)或(2)所述的成分组成的钢原材进行热轧的工序，其中，使精轧的输入侧的、钢板表面的宽度方向中央部与在宽度方向上距宽度方向端缘为50mm的位置的温度差为30℃以内，并且，使精轧输出侧温度为870℃～930℃；
[0027] 冷却工序，其中，在上述精轧后1秒以内开始上述钢板的冷却，将从上述精轧输出侧温度到750℃的平均冷却速度设定为10℃/秒以上；以及
[0028] 之后在550℃～700℃的温度范围对上述钢板进行卷取而得到热轧钢板的工序。
[0029] 发明效果
[0030] 根据本发明的热轧钢板，在使用轧制能力低的冷轧机的情况下，也能够轧制成例如0.3mm以下的薄板，能够提供适合于为了制造在屋顶材料等建筑材料领域中使用的薄的冷轧钢板或表面处理冷轧钢板而供于冷轧的热轧钢板。
具体实施方式
[0031] 以下，对本发明的热轧钢板详细地进行说明。首先，对成分组成中的各成分的含量的限定原因进行说明。需要说明的是，只要没有特别说明，涉及成分的“％”标示是指“质量％”。
[0032] C：0.015～0.035％
[0033] C超过0.035％时，晶粒变细，碳化物也增加，因此，热轧钢板的强度升高，其结果是冷轧时的载荷增大。另一方面，C低于0.015％时，渗碳体难以析出，大量固溶碳残留在热轧钢板中，热轧钢板的强度升高，结果还是冷轧时的载荷增大而难以进行冷轧。因此，将C量设定为0.015～0.035％、更优选设定为0.030％以下。
[0034] Si：0.2％以下
[0035] Si的含量过多时，热轧钢板的强度升高而冷轧时的载荷增大。并且使得化学转化处理性、镀锌层等的镀层粘附性劣化，因此将Si量设定为0.2％以下。需要说明的是，Si即使无添加在材质上也没有问题，但为了将Si量抑制为低于0.005％则需要大量成本，因此允许含有0.005％以上。
[0036] Mn：0.05～0.35％
[0037] 出于在热轧时防止由S引起的热脆性导致的裂纹产生的目的，添加0.05％以上的Mn。但是，添加量过多时，热轧钢板的晶粒变细，热轧钢板的强度因固溶强化作用而升高，其结果是冷轧时的载荷增大，因此将上限设定为0.35％。Mn量更优选为0.10～0.20％。
[0038] P：0.02％以下
[0039] P的添加量过多时，热轧钢板的强度升高，其结果是冷轧时的载荷增大，因此将P量设定为0.02％以下。需要说明的是，P即使无添加在材质上也没有问题，但为了将P量抑制为低于0.0010％需要大量成本，因此允许含有0.0010％以上。
[0040] S：0.02％以下
[0041] S在钢中作为硫化物系夹杂物而存在。该硫化物系夹杂物在冷轧中伸长而成为加工时的裂纹起点，因此优选尽可能降低。因此，将S量的上限设定为0.02％。需要说明的是，S即使无添加在材质上也没有问题，但为了将S量抑制为低于0.0005％需要大量成本，因此允许含有0.0005％以上。
[0042] Al：0.01～0.1％
[0043] Al是以钢水的脱氧为目的而添加的，其添加量以sol.Al计少于0.01％时效果差，另一方面，超过0.1％时，不仅脱氧效果饱和，而且Al2O3夹杂物增加，产品加工时产生裂纹等而使得冷加工性劣化。因此，将添加量的范围以sol.Al计设定为0.01％以上且0.1％以下。
[0044] N：0.005％以下
[0045] N与Ti、Nb、Al等形成氮化物。从冷加工性的观点出发，使N尽可能以这些氮化物的形式析出而降低固溶N更有利，N的含量越少越好，因此将N量的上限设定为0.005％。需要说明的是，N即使无添加在材质上也没有问题，但为了将N量抑制为低于0.0003％需要大量成本，因此允许含有0.0003％以上。
[0046] 将以上设定为基本成分，余量为Fe和不可避免的杂质。但是，为了特性改善，可以进一步添加下述元素。
[0047] 选自B：0.0003～0.0030％、Ti：0.001～0.1％、Nb：0.002～0.1％、V：0.002～0.1％和Cr：0.01～0.5％中的任意一种或两种以上
[0048] 首先，B添加微量时，可增大热轧钢板的结晶粒径，减小冷轧时的轧制载荷，使冷轧变容易。为此，将B量的下限设定为0.0003％。但是，B量超过0.0030％时，反而在热轧后难以发生铁素体相变而晶粒微细化，热轧钢板的强度升高，其结果是冷轧变困难。因此，将B量的上限设定为0.0030％。
[0049] 接着，Ti、Nb、V和Cr通过添加微量而形成碳氮化物，使热轧钢板的固溶C量和固溶N量减少而减小冷轧时的轧制载荷，使冷轧变得容易。因此，为了得到高的冷加工性，单独或复合添加Ti、Nb、V和Cr。使Ti量为0.001％以上、Nb和V量为0.002％以上、Cr量为0.01％以上时，可以得到上述效果。另一方面，Ti、Nb和V量超过0.1％、Cr量超过0.5％时，晶粒微细化，热轧钢板的强度升高，并且固溶C量降低而Ar3相变点进一步升高而变成在双相区进行热轧，热轧钢板的组织变得不均匀，因此导致难以进行冷轧。
[0050] 此外，在本发明中，在实现稳定的冷轧方面，对热轧钢板的织构进行规定很重要。即，热轧钢板的宽度方向端部区域和宽度方向内部区域的织构两者满足由下述式(1)定义的X为0.5～1.0的范围至关重要。需要说明的是，“宽度方向端部区域”是指从热轧钢板表面的宽度方向的两端缘延宽度方向至50mm为止的区域，“宽度方向内部区域”是指热轧钢板表面的宽度方向端部区域以外的区域。
[0051] X＝F1/(F2+F3)…(1)
[0052] 其中，
[0053] F1：{001}<110>的ODF强度
[0054] F2：{211}<110>的ODF强度
[0055] F3：{111}<112>的ODF强度
[0056] 在此，热轧钢板的宽度方向端部区域的织构以在宽度方向上距热轧钢板的宽度方向端缘为50mm的位置、即从热轧钢板的宽度方向端缘向宽度方向中心侧50mm的位置(以下称为“50mm位置”)的、距表面为板厚的1/4的深度的织构为代表。另外，热轧钢板的宽度方向内部区域的织构以从热轧钢板的宽度方向端缘向宽度方向中心侧板宽的1/4的位置(以下称为“1/4位置”)的、距表面为板厚的1/4的深度的织构为代表。在此，在某个轧制方向位置，50mm位置和1/4位置分别存在两个，但由于组织在宽度方向上具有对称性，因此在至少一个
50mm位置和1/4位置测定的X为0.5～1.0即可。同样，认为组织在卷材的整个长度上是均匀的，因此在至少一个轧制方向位置测定的X为0.5～1.0即可。
50mm位置和1/4位置测定的X为0.5～1.0即可。同样，认为组织在卷材的整个长度上是均匀的，因此在至少一个轧制方向位置测定的X为0.5～1.0即可。
[0057] 上述ODF(orientation determination function)为三维取向密度函数，根据三个面以上的极点图通过级数展开法等求出，表示由三个欧拉角指定的特定的晶体取向相对于随机取向聚集多少。即，为了与冷轧相伴的加工硬化较小、使冷轧容易，{001}<110>是有利的晶体取向，在这个意义上，大量聚集很重要。但是，{001}<110>的ODF强度极高的情况是在铁素体区轧制等热轧钢板的组织变得不均匀的条件下进行轧制而使得聚集度增大的情况，从进行稳定的冷轧的观点出发，上述情况不优选。
[0058] 相反，对于{211}<110>、{111}<112>而言，进行冷轧时的加工硬化较大，因此，不太优选提高其聚集。但是，在铁素体区轧制中，这些取向难以产生，因此聚集极低。在这个意义上，{211}<110>、{111}<112>是表示冷轧的稳定性(存在聚集的程度越高则稳定性越高)的取向。
[0059] 如此，F1、F2和F3能够用作加工硬化的大小的指标，还能够用作不稳定区域轧制的指标。但是，F1与F2及F3具有数值的大小相反出现的性质，利用其比X＝F1/(F2+F3)来评价冷轧的容易性，结果发现X为0.5～1.0的必要性。即，X小于0.5时，加工硬化大，特别是轧制后半部分的轧制载荷升高，结果在实施例中后述的冷轧后YS增大。另一方面，超过1.0时，在板厚方向和板宽方向上组织变得不均匀，难以控制冷轧，结果是实施例中后述的冷轧后的YS比变减小。需要说明的是，从材质的均匀性的观点出发，板宽方向的YS的不均越小越好，YS比优选为0.9以上且1.1以下。
[0060] 在此，为了实现上述织构的规定，根据C和Mn的含量调节精轧温度是有利的，具体如后所述。需要说明的是，本发明的热轧钢板的组织为实质上铁素体单相或铁素体-珠光体相。在此，“实质上铁素体单相”是指铁素体面积率为90％以上。另外，铁素体面积率优选为95％以上，可以为100％。另外，允许余量含有以总面积率计为10％以下的珠光体、贝氏体，优选为5％以下。此外，为铁素体-珠光体相的情况下，珠光体相优选为10％以下。
[0061] 接着，对上述热轧钢板的制造条件进行说明。本发明的制造方法具有：对具有上述成分组成的钢原材、例如钢坯进行热轧的工序；对该工序后的钢板进行冷却的工序；以及，之后对上述钢板进行卷取而得到热轧钢板的工序。以下示出此时的条件。
[0062] [精轧的输入侧的、钢板表面的宽度方向中央部与在宽度方向上距宽度方向端缘50mm的位置的温度差为30℃以内]
[0063] 在本发明中，目的在于提供作为可稳定地进行冷轧的冷轧钢板用原材料的热轧钢板，因此，需要提高热轧钢板的组织的宽度方向的均匀性。特别是对于碳量低的成分组成的热轧钢板而言，在低于Ar3相变点的温度进行轧制，将导致尤其是上述宽度方向端部区域的组织与宽度方向内部区域的组织区别大。为了避免这样的情况，抑制宽度方向端部区域的温度降低是有效的。换言之，该温度降低由精轧的输入侧温度的宽度方向分布引起，为了抑制宽度方向端部区域的温度降低，需要适当使用板带加热器等。宽度方向中央部(从宽度方向端缘向宽度方向中心侧板宽1/2的位置)与50mm位置的温度差增大至超过30℃时，不能将宽度方向端部区域与宽度方向中央部的精轧输出侧温度(FDT)维持于适当范围。
[0064] 需要说明的是，该温度差在热轧钢板的卷材的长度方向上多少也发生变动，因此，在距卷材长度方向的前端部5m、中央部(卷材总长的约1/2的位置)以及距后端部5m的三个位置进行温度测定，取它们的平均值进行温度控制。另外，温度的测定对象为钢板的表面，以下制造条件中的温度表示均为钢板表面的温度。
[0065] [精轧输出侧温度：870℃～930℃]
[0066] 精轧输出侧温度对于热轧钢板的组织控制是重要的条件。精轧输出侧温度低于870℃时，在宽度方向端部区域，由于低于Ar3相变点的温度的轧制使得显微组织、晶体取向变得不均匀。精轧输出侧温度超过930℃时，容易出现氧化皮缺陷，对表面品质带来不良影响，因此设定为930℃以下。
[0067] 此外，为了得到满足由上述式(1)定义的X为0.5～1.0的范围的热轧钢板的织构，优选根据钢板组成(特别是C和Mn的含量)将精轧输出侧温度在上述从870℃到930℃的范围内进一步适当调节。例如，C和Mn的含量低时，Ar3相变温度升高，因此，如果不提高精轧输出侧温度，则变成在低于Ar3相变点的温度进行轧制，有时上述X超过1.0。另一方面，在Ar3相变点之上(直上)进行轧制的情况下，基于在未再结晶区轧制的奥氏体的铁素体相变的相变织构发达，有时上述X小于0.5。上述相变织构具有随着Mn含量的增加而增强的倾向，并且，C含量越多则相变织构中的上述F2的织构({211}<110>)越增强。因此，需要将Mn、C的含量设定为本申请的上限值以下。
[0068] [在精轧后1秒以内开始钢板的冷却]
[0069] 为了在精轧后通过铁素体相变生成均匀的组织，需要促进铁素体相变，为此需要在轧制后1秒以内开始钢板的冷却。至冷却开始的时间超过1秒时，相变前的奥氏体晶粒发生再结晶、并且晶粒成长，导致铁素体相变一部分变慢。此时的冷却速度无需特别规定，优选按照后述的条件进行。
[0070] [使从精轧输出侧温度到750℃的平均冷却速度为10℃/秒以上]
[0071] 在精轧后1秒以内开始冷却来避免高温范围内的滞留，进而，需要使钢板在750℃为止的温度范围以10℃/秒以上冷却。其原因是由于：直至750℃为止的平均冷却速度小于10℃/秒时，有可能铁素体相变不均匀地发生而使材质不均匀。
[0072] [在550℃～700℃的温度范围内对钢板进行卷取]
[0073] 在精轧后的卷取冷却过程中，为了抑制C和N的固溶，需要促进渗碳体、AlN的析出。该析出在卷取温度低于550℃情况下不充分，发生因固溶C和固溶N引起的热轧钢板的硬质化，冷轧的轧制载荷升高。另一方面，卷取温度超过700℃时，结晶粒径变得不均匀，在本发明的碳含量范围内渗碳体的析出的驱动力小而有可能残留固溶C，因此，将卷取温度设定为
700℃以下。
700℃以下。
[0074] 实施例
[0075] 对熔炼成表1所示成分组成的钢按照表2所示的各条件进行热轧、冷却、卷取，制造板厚为2mm以及板宽为800mm的热轧钢板。对由此得到的热轧钢板考察显微组织和拉伸特性。拉伸试验使用JIS 5号试验片依据JIS Z2241进行。拉伸试验片以试验片的平行部为轧制方向的方式从距卷材的前端长度为5m的位置的1/4位置裁取。
[0076] 另外，对于各热轧钢板的X值，如下所述进行测定。即，在各热轧钢板中，将在50mm位置和1/4位置分别以30mmφ冲裁出的两个钢片磨削至距表面为板厚1/4的深度的部分露出。然后，利用硝酸乙醇溶液将该露出面腐蚀至能够确认显微组织，针对(110)、(220)和(211)三个面，通过反射法制作出极点图，根据这些极点图通过级数展开法算出上述ODF。根据算出值，按照式(1)求出各热轧钢板中的50mm位置处的X值和1/4位置处的X值，示于表2中。
[0077] 进而，将所得到的热轧钢板供于冷轧，对冷轧后的钢板的特性进行评价。具体而言，从压下率95％的冷轧后的冷轧钢板裁取JIS 5号试验片，依据JIS Z2241进行拉伸试验，测定屈服强度YS，示于表2中。拉伸试验片是以试验片的平行部为轧制方向的方式从距卷材的前端长度为5m的位置的1/4位置和50mm位置分别裁取。另外，算出50mm位置的上述屈服强度YS相对于1/4位置的比值，以“YS比”示于表2中。在此，将YS比为0.9以上且1.1以下的情况评价为材质均匀。
[0078]
[0079]
[0080] 由表2可知，对于依据本发明的热轧钢板而言，压下率95％的冷轧后的冷轧钢板的屈服强度YS均低至小于830MPa、冷轧载荷均小、并且板宽方向上的屈服强度YS的变动也均小。压下率95％的冷轧后的冷轧钢板的屈服强度YS小是指通过冷轧导入钢板的加工应变小，即，能够以小轧制载荷进行冷轧。另外，在比较例中，压下率95％的冷轧后的冷轧钢板的屈服强度YS大、或者YS比小于0.9、板宽方向的材质的均匀性差。
[0081] 产业上的可利用性
[0082] 本发明的热轧钢板能够供于用于制造在屋顶材料等建筑材料领域中使用的薄的冷轧钢板或者对其进行了表面处理的冷轧钢板的冷轧。
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈