説明

熱機械的成形に適したテーラードブランクを製造するための被覆鋼ストリップの製造方法、それにより製造されたストリップ、及びそのような被覆ストリップの使用

本発明は、熱機械的成形に適したテーラードブランクを製造するための被覆鋼ストリップの製造方法に関する。本発明により、本方法は、下記の工程:・熱間圧延された鋼ストリップを用意する工程、・ストリップを金属被覆で被覆する工程、・このストリップからテーラーロールドブランク(TRB)を切断できるように、複数の厚肉部及び複数の薄肉部を少なくとも有することでその長さ方向においてストリップの厚さが変化するようにストリップを冷間圧延する工程を含んでなる。本発明は、このようにして製造されたストリップ及びそのような鋼ストリップの使用にも関する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱機械的成形に適したテーラードブランクを製造するための被覆鋼ストリップの製造方法に関する。本発明は、高い機械的特性を有する製品を製造するためのそのような被覆されたストリップの使用にも関する。
【背景技術】
【0002】
この分野では、ブランクの熱機械的成形により、例えば先ずブランクをある製品に熱間引抜き加工し、次いでその製品を急速冷却することにより、鋼製品を形成することが公知である。このようにして、急速冷却により高い機械的特性を有する製品が得られる。熱間引抜き加工中の製品の酸化を防止するために、ブランクを金属被覆、例えばアルミニウムまたは亜鉛、により被覆しておく。通常、金属で溶融めっき被覆してある鋼ストリップからシートを切断する。
【0003】
そのような製品は、機械的特性が優れた軽量製品、いわゆる「テーラード製品(調整された製品;tailored products)」、を使用する傾向がある自動車工業で使用されることが多い。上記の熱機械的成形には、いわゆるテーラーロールドブランク(TWB)を使用することが提案されている。TWBは、2個以上のブランクからなり、そこでは異なった特性、例えば異なった組成及び/または異なった厚さ、を有する2個以上のブランクが1個のブランクに溶接されている。
【0004】
しかし、被覆されたTWBの熱間引抜き加工への使用には問題があることが分かっている。TWBを製造する元のブランクは、無論、金属被覆されているが、これらのブランクを溶接してTWBを形成するために、両方または全てのブランクの縁部が影響を受け、その上、TWBの溶接された継ぎ目に被覆が無く、これが、熱成形の際に問題、例えば酸化、を引き起こすことがある。
【発明の概要】
【0005】
本発明の目的は、テーラードブランクの熱間成形を使用し、テーラード製品を製造することができる元の被覆されたストリップを製造する方法を提供することである。
【0006】
本発明の別の目的は、テーラードブランクの熱間成形を使用し、テーラード製品を製造することができる元の被覆されたストリップを提供することである。
【0007】
本発明のさらに別の目的は、このようにして提供された被覆されたストリップの、高い機械的特性を有するテーラード製品を製造するための使用である。
【0008】
本発明により、これらの目的の一つ以上は、熱機械的成形に適したテーラードブランクを製造するための被覆鋼ストリップの製造方法であって、
・熱間圧延された鋼ストリップを用意する工程、
・ストリップを金属被覆で被覆する工程、
・このストリップからテーラーロールドブランク(TRB)を切断できるように、複数の厚肉部及び複数の薄肉部を少なくとも有することでその長さ方向においてストリップの厚さが変化するようにストリップを冷間圧延する工程
を含んでなる、方法を使用することにより、達成することができる。
【0009】
この方法を使用することにより、全長にわたって被覆された、厚さが変化するストリップが得られ、このストリップから、テーラードブランク、いわゆるテーラーロールドブランク(TRB)、を切断することができる。そのようなTRBは、少なくとも一個の厚肉部及び一個の薄肉部を有し、各厚肉部と薄肉部との間の部分が、厚肉部から薄肉部へと次第に厚さを変える。本発明の方法には、ストリップが製造されたTRBが、溶接部が存在しないので、それらの表面全体にわたって金属被覆されており、従って、そのようなTRBは熱間成形、例えば製品の熱間引抜き加工、に直接使用できるという大きな利点がある。
【0010】
テーラーロールドブランクでは、薄肉部が、厚肉部の厚さより少なくとも15%薄く、典型的には、薄肉部は、厚肉部の厚さより約30%薄い。従って、複数のTRBを切断するストリップは、意図的に厚さ変化を持たせている。従って、このストリップは、ストリップの長さに沿って反復する2種類以上の異なった厚さを有する。
【発明を実施するための形態】
【0011】
好ましい実施態様では、冷間圧延を、厚肉部の圧下率が15%未満であり、薄肉部の圧下率が15%を超えるように行う。厚肉部の圧下率が15%未満になる冷間圧延には、圧延力が比較的低いという利点がある。
【0012】
ストリップに厚さ変化を付与する前に、熱間圧延された鋼ストリップを冷間圧延することができる。このようにして、熱間圧延された鋼は、ストリップに厚さ変化を与えるための冷間圧延に望ましい初期厚さを有することができる。
【0013】
好ましい実施態様では、金属被覆を、アルミニウムまたはアルミニウム合金、好ましくは鉄2〜4重量%及び所望によりケイ素8〜12重量%、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金、より好ましくは鉄2〜3.5重量%及びケイ素9〜10重量%、残部アルミニウム及び不可避不純物、からなるアルミニウム合金の浴を使用する溶融めっきにより施す。このようにして、ストリップから製造される製品の熱間成形に適した、アルミニウムを基材とする被覆がストリップ上に施される。
【0014】
別の好ましい実施態様では、金属被覆を、亜鉛または亜鉛合金、好ましくはマグネシウム0.3〜4.0重量%及びアルミニウム0.05〜6.0重量%、所望により一種以上の追加元素0.2重量%以下、残部亜鉛及び不可避不純物からなる亜鉛合金の浴を使用する溶融めっきにより施す。このようにして、ストリップから製造される製品の熱間成形に適した、亜鉛を基材とする被覆がストリップ上に施される。好ましくは、亜鉛合金は、Mg0.3〜2.3重量%及びAl0.6〜2.3重量%、残部亜鉛及び不可避不純物からなるか、またはMg1.6〜2.3重量%及びAl1.6〜2.3重量%、残部亜鉛及び不可避不純物からなる。これらの組成物により、通常の厚さより低い厚さで、非常に良好な保護が得られることが分かっている。
【0015】
好ましくは、鋼ストリップは、下記の組成、すなわち重量%で0.15<C<0.5、0.5<Mn<3.0、0.1<Si<0.5、0.01<Cr<1.0、Ti<0.2、Al<0.1、P<0.1、Nb<0.1、N<0.01、S<0.05、0.0005<B<0.015、不可避不純物、残部Feを有する。この組成物から得られる鋼ストリップは、この鋼ストリップから切断されたテーラーロールドブランクを熱間成形するのに非常に好適である。
【0016】
より好ましくは、鋼ストリップは、下記の組成、すなわち重量%で0.15<C<0.40、0.8<Mn<1.5、0.1<Si<0.35、0.01<Cr<1.0、Ti<0.1、Al<0.1、P<0.05、Nb<0.05、N<0.01、S<0.03、0.0005<B<0.010、不可避不純物、残部Feを有する。この組成物により、テーラーロールドブランクを熱間成形するのにさらに適した鋼ストリップが得られる。
【0017】
最も好ましくは、鋼ストリップは、下記の組成、すなわち重量%で0.15<C<0.25、01.0<Mn<1.5、0.1<Si<0.35、0.01<Cr<0.8、好ましくは0.1<Cr<0.4、0.01<Ti<0.07、Al<0.1、P<0.05、Nb<0.05、好ましくはNb<0.03、N<0.01、S<0.03、0.0015<B<0.008、不可避不純物、残部Feを有する。この組成物による鋼ストリップは、熱間成形に最良のテーラーロールドブランクを与える。
【0018】
上記の鋼組成物に関して、0<Ti-3.4N、好ましくは0<Ti-3.4N<0.05重量%、より好ましくは0<Ti-3.4N<0.02重量%が推奨される。これによって、窒素を化学量論的に結合する十分なチタンが存在する。過剰のチタンは、炭素と反応して炭化チタンを形成することがあり、炭化チタンは堅く、成形工具を損傷するか、または過度の摩耗を引き起こすことがあり、好ましくないので、存在するチタンは、あまり大量ではないのが好ましい。
【0019】
可能な実施態様により、ストリップを冷間圧延して厚さを変化させた後、鋼ストリップを金属被覆する。これによって厚肉部及び薄肉部を形成した後に、鋼ストリップを被覆することができる。
【0020】
好ましくは、ストリップを、亜鉛または亜鉛合金被覆では1〜50μmの厚さ、好ましくは1〜20μmの厚さ、アルミニウムまたはアルミニウム合金被覆では好ましくは5〜30μmの厚さを有する金属被覆で被覆する。これらの被覆厚さは、製品の耐用寿命の間、製品に十分な保護を与え、製品の熱間成形の際にも十分な保護を与えることが分かっている。
【0021】
本発明の第二の態様により、上記の方法により製造された、幅200〜2000 mm、厚さ0.5〜10 mm、長さ100〜2000 mのストリップを提供する。好ましくは、厚さが変化するストリップの厚さは、1〜4 mmである。
【0022】
第三の態様により、本発明は、上記の方法により形成された鋼ストリップの、高い機械的特性を有する製品を製造する方法への使用であって、
・鋼ストリップを切断して、一つの厚肉部及び一つの薄肉部を少なくとも有するブランクを得る工程、
・ブランクを、Ac1温度より高い温度に加熱して、ブランクを少なくとも部分的にオーステナイト相にする工程、
・ブランクを成形して製品を得る工程、
・製品を、好ましくは臨界冷却速度より高い冷却速度で、急速に冷却して、製品に高い機械的特性を付与する工程
を含んでなる、方法に関する。
【0023】
これは、熱間成形された製品の製造業者が実行できる、本発明の方法により形成された鋼ストリップの使用である。高い機械的特性を与えるには、ブランクを、ブランクの鋼が少なくとも部分的にオーステナイト相に変態するのに十分に高い温度に加熱し、熱間成形の後に、製品を十分急速に冷却する必要がある。
【0024】
あるいは、上記の方法により形成された鋼ストリップを、高い機械的特性を有する製品の製造に使用し、製造は、
・鋼ストリップを切断して、一つの厚肉部及び一つの薄肉部を少なくとも有するブランクを得る工程、
・ブランクを成形し、前駆製品を得る工程、
・前駆製品を、Ac1温度より高い温度に加熱して、ブランクを少なくとも部分的にオーステナイト相にする工程、
・前駆製品を成形して製品を得る工程、
・製品を、好ましくは臨界冷却速度より高い冷却速度、で急速に冷却して、製品に高い機械的特性を付与する工程
を含んでなる。
【0025】
これは、本発明の方法により形成された鋼ストリップを熱間成形製品の製造業者が使用すもう一つの様式であり、そこでは、追加工程によりブランクを冷間成形して前駆製品を得る。この前駆製品をAc1より高い温度に加熱した後、その前駆製品を熱間成形し、急速に冷却する。
【0026】
好ましくは、ブランクまたは前駆製品は、950℃より高い温度に加熱する。このようにして、ブランクまたは前駆製品をオーステナイト相に確実に変態させることができる。
【0027】
好ましい実施態様では、製品の成形後に切断することにより、ブランクの過剰材料を除去する。冷却により鋼は堅くなるので、成形された製品を急速冷却する前に、過剰材料を切断除去することが推奨されるが、製品を冷却した後に過剰材料を切断除去することが必要になることが多い。
【実施例】
【0028】
下記の例により、本発明を説明する。
【0029】
第一の例により、出発点は、幅430 mm、厚さ3.0 mmおよび長さが例えば700 mmの熱間圧延された鋼ストリップである。この鋼ストリップの組成は、C0.226重量%、Mn1.17重量%、Si0.263重量%、S0.002重量%、P0.013重量%、Cr0.188重量%、B0.0026%、Ti0.034重量%、Nb<0.001重量%、Al0.049重量%、及びN0.0040重量%である。この鋼種は、Rm値が少なくとも550 MPaである。
【0030】
次いで、この鋼ストリップを、組成がケイ素9.4重量%、鉄3.0重量%、残部アルミニウムと不可避不純物であるアルミニウム浴中で溶融めっきすることにより、アルミニウム被覆する。被覆は、通常の様式で施し、こうして得られた被覆の厚さは約25μmである。
【0031】
ストリップ被覆の後、ストリップを冷間圧延し、ストリップに変化する厚さを与え、厚肉部、薄肉部及び厚肉部と薄肉部との間の移行部分を持たせる。厚肉部の厚さは1.8 mmで、薄肉部の厚さは1.2 mmである。厚肉部は、長さが交互に200 mmおよび340 mmであり、薄肉部は、長さが交互に115 mmおよび200 mmである。移行部分は長さが60 mmである。
【0032】
次いで、厚さが変化する被覆されたストリップを長さ1095 mmのテーラーロールドブランクに切断する。これらのTRBは、例えば白色車体の内側部分を製造するのに使用することができる。
【0033】
これらのTRBは、下記のように熱機械的に成形することができる。TRBを、少なくとも5℃/sの速度でAc1温度より高い温度に、従って、鋼のフェライトからオーステナイトへの移行温度より上に加熱する。実際には、温度950℃を選択する。次いで、TRBを、例えば熱間深絞り加工により、所望の形態に成形する。成形されたTRBに所望の特性を与えるために、熱間成形されたTRBを、臨界速度を超える冷却速度、例えば30℃/sの速度、で急冷する。この急冷のために、鋼の構造は少なくとも部分的にマルテンサイト系になる。Rm値は約1500 MPaであり、伸長Agは尚5〜6%である。
【0034】
第二の例により、出発点は、幅620 mm、厚さ4.0 mmおよび長さが例えば400 mmの熱間圧延された鋼ストリップである。この鋼ストリップの組成は、C0.223重量%、Mn1.18重量%、Si0.24重量%、S0.004重量%、P0.012重量%、Cr0.212重量%、B0.0032%、Ti0.033重量%、Nb<0.001重量%、Al0.038重量%、及びN0.0038重量%である。この鋼種は、Rm値が少なくとも460 MPaである。
【0035】
この鋼ストリップに、組成がマグネシウム1.8重量%、アルミニウム1.8重量%、残部亜鉛と不可避不純物である亜鉛浴中で溶融めっきすることにより、亜鉛層を施す。被覆は、通常の様式で施し、こうして得られた被覆の厚さは約12μmである。
【0036】
ストリップ被覆の後、ストリップを冷間圧延し、ストリップに変化する厚さを与え、厚肉部、薄肉部及び厚肉部と薄肉部との間の移行部分を持たせる。厚肉部の厚さは2.2 mmで、薄肉部の厚さは1.5 mmであった。厚肉部は、長さが280 mmであり、薄肉部は、長さが200 mmである。移行部分は長さが60 mmである。
【0037】
次いで、厚さが変化する被覆されたストリップを長さが例えば600 mmのテーラーロールドブランクに切断する。これらのTRBは、例えば自動車工業用の白色車体の内側部分を製造するのに使用することができる。
【0038】
これらのTRBは、下記のように成形することができる。TRBを、先ず、例えば深絞り加工により成形し、すでに所望の最終形状を大まかに有する前駆製品を得る。次いで、前駆製品を少なくとも5℃/sの速度でAc1温度より高い温度に、従って、鋼のフェライトからオーステナイトへの移行温度より上に加熱する。実際には、温度950℃を選択する。次いで、TRBを、例えば熱間深絞り加工により、所望の形態に成形する。成形されたTRBに所望の特性を与えるために、熱間成形されたTRBを、臨界速度を超える冷却速度、例えば30℃/sの速度、で急冷する。この急冷のために、鋼の構造は少なくとも部分的にマルテンサイト系になる。Rm値は約1450 MPaであり、伸長Agは尚7〜9%である。
【0039】
第三の例により、出発点は、幅620 mm、厚さ2.0 mmおよび長さが例えば500 mmの熱間圧延された鋼ストリップである。この鋼ストリップの組成は、C0.223重量%、Mn1.18重量%、Si0.24重量%、S0.004重量%、P0.012重量%、Cr0.212重量%、B0.0032%、Ti0.033重量%、Nb<0.001重量%、Al0.038重量%、及びN0.0038重量%である。この鋼種は、Rm値が少なくとも460 MPaである。
【0040】
この鋼ストリップに、組成がマグネシウム1.8重量%、アルミニウム1.8重量%、残部亜鉛と不可避不純物である亜鉛浴中で溶融めっきすることにより、亜鉛層を施す。被覆は、通常の様式で施し、こうして得られた被覆の厚さは約10μmである。
【0041】
ストリップ被覆の後、ストリップを冷間圧延し、ストリップに変化する厚さを与え、厚肉部、薄肉部及び厚肉部と薄肉部との間の移行部分を持たせる。厚肉部の厚さは1.8 mmで、薄肉部の厚さは1.2 mmである。厚肉部は、長さが320 mmであり、薄肉部は、長さが160 mmである。移行部分は長さが60 mmである。
【0042】
次いで、厚さが変化する被覆されたストリップを長さ約600 mmのテーラーロールドブランクに切断する。これらのTRBは、例えば自動車工業用の白色車体の内側部分を製造するのに使用することができる。
【0043】
これらのTRBは、下記のように熱機械的に成形することができる。TRBを、少なくとも5℃/sの速度でAc1温度より高い温度に、従って、鋼のフェライトからオーステナイトへの移行温度より上に加熱する。実際には、温度950℃を選択する。次いで、TRBを、例えば熱間深絞り加工により、所望の形態に成形する。成形されたTRBに所望の特性を与えるために、熱間成形されたTRBを、臨界速度を超える冷却速度、例えば30℃/sの速度、で急冷する。この急冷のために、鋼の構造は少なくとも部分的にマルテンサイト系になる。Rm値は約1450 MPaであり、伸長Agは尚5〜7%である。
【0044】
アルミニウム合金または亜鉛合金による被覆は、ストリップを冷間圧延してストリップに変化する厚さを与えた後に行うこともできる。
【0045】
当業者には明らかなように、これらの例は、他の鋼種、他の熱間圧延ストリップ寸法、他の形状の厚肉部及び薄肉部を有するストリップ、及び他の被覆にも適用できる。本発明の範囲は、付随する請求項により規定される。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱機械的成形に適したテーラードブランクを製造するための被覆鋼ストリップの製造方法であって、
・熱間圧延された鋼ストリップを用意する工程、
・ストリップを金属被覆で被覆する工程、
・ストリップからテーラーロールドブランク(TRB)を切断できるように、複数の厚肉部及び複数の薄肉部を少なくとも有することでその長さ方向においてストリップの厚さが変化するようにストリップを冷間圧延する工程
を含んでなる、方法。
【請求項2】
冷間圧延を、厚肉部の圧下率が15%未満であり、薄肉部の圧下率が15%を超えるように行う、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
ストリップに厚さ変化を付与する前に、熱間圧延された鋼ストリップを冷間圧延する、請求項1または2に記載の方法。
【請求項4】
金属被覆が、アルミニウムまたはアルミニウム合金、好ましくは鉄2〜4重量%及び所望によりケイ素8〜12重量%、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金、より好ましくは鉄2〜3.5重量%及びケイ素9〜10重量%、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金の浴を使用する溶融めっきにより施される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
金属被覆が、亜鉛または亜鉛合金、好ましくはマグネシウム0.3〜4.0重量%及びアルミニウム0.05〜6.0重量%、所望により一種以上の追加元素0.2重量%以下、残部亜鉛及び不可避不純物からなる亜鉛合金の浴を使用する溶融めっきにより施される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
鋼ストリップが、重量%で下記の組成:
0.15<C<0.5
0.5<Mn<3.0
0.1<Si<0.5
0.01<Cr<1.0
Ti<0.2
Al<0.1
P<0.1
Nb<0.1
N<0.01
S<0.05
0.0005<B<0.015
不可避不純物
残部Fe
を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
鋼ストリップが、重量%で下記の組成:
0.15<C<0.40
0.8<Mn<1.5
0.1<Si<0.35
0.01<Cr<1.0
Ti<0.1
Al<0.1
P<0.05
Nb<0.05
N<0.01
S<0.03
0.0005<B<0.010
不可避不純物
残部Fe
を有する、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
鋼ストリップが、重量%で下記の組成:
0.15<C<0.25
01.0<Mn<1.5
0.1<Si<0.35
0.01<Cr<0.8、好ましくは0.1<Cr<0.4
0.01<Ti<0.07
Al<0.1
P<0.05
Nb<0.05、好ましくはNb<0.03
N<0.01
S<0.03
0.0015<B<0.008
不可避不純物
残部Fe
を有する、請求項7に記載の方法。
【請求項9】
0<Ti-3.4N、好ましくは0<Ti-3.4N<0.05重量%、より好ましくは0<Ti-3.4N<0.02重量%である、請求項6〜8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
ストリップが、亜鉛または亜鉛合金被覆では1〜50μmの厚さ、好ましくは1〜20μmの厚さ、及びアルミニウムまたはアルミニウム合金被覆では好ましくは5〜30μmの厚さを有する金属被覆で被覆される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法により製造された、幅200〜2000 mm、厚さ1〜5 mm、長さ100〜2000 mのストリップ。
【請求項12】
請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法により得られた鋼ストリップの、高い機械的特性を有する製品を製造するための使用であって、
・鋼ストリップを切断して、一つの厚肉部及び一つの薄肉部を少なくとも有するブランクを得る工程、
・ブランクをAc1温度より高い温度に加熱して、ブランクを少なくとも部分的にオーステナイト相にする工程、
・ブランクを成形して製品を得る工程、
・製品を、好ましくは臨界冷却速度より高い冷却速度で、急速に冷却して、製品に高い機械的特性を付与する工程
を含んでなる、使用。
【請求項13】
請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法により得られた鋼ストリップの、高い機械的特性を有する製品を製造するための使用であって、
・鋼ストリップを切断して、一つの厚肉部及び一つの薄肉部を少なくとも有するブランクを得る工程、
・ブランクを成形して前駆製品を得る工程、
・前駆製品をAc1温度より高い温度に加熱して、ブランクを少なくとも部分的にオーステナイト相にする工程、
・前駆製品を成形して製品を得る工程、
・製品を、好ましくは臨界冷却速度より高い冷却速度で、急速に冷却して、製品に高い機械的特性を付与する工程
を含んでなる、使用。
【請求項14】
ブランクまたは前駆製品が950℃より高い温度に加熱される、請求項12または13に記載の使用。
【請求項15】
製品の成形後に切断することにより、ブランクの過剰材料が除去される、請求項12〜14のいずれか一項に記載の使用。

【公表番号】特表2010−535636(P2010−535636A)
【公表日】平成22年11月25日(2010.11.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−520494(P2010−520494)
【出願日】平成20年8月14日(2008.8.14)
【国際出願番号】PCT/EP2008/006708
【国際公開番号】WO2009/021743
【国際公開日】平成21年2月19日(2009.2.19)
【出願人】(500252006)コラス・スタール・ベー・ブイ (16)
【Fターム(参考)】