JP2000248318A - 半硬質および硬質冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 調質圧延で可能な軽加工にて、降伏比が高く
打ち抜き性が良好な半硬質および硬質冷延鋼板を製造す
る。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：0.03〜0.17％、Si：0.5
％以下、Mn：0.1 〜1.5 ％、Ｐ：0.08％以下、Ｓ：0.04
％以下、Al：0.005 〜0.10％、Ｎ：0.0080％以下、さら
にNb：0.005 〜0.08％および／またはTi：0.005 〜0.08
％、残部が実質的に鉄および不可避不純物からなる鋼組
成を有する冷延鋼板に650 〜900 ℃で連続焼鈍を行い、
次いで、表面の中心線平均粗さ(Ra)が２μｍ以下のワー
クロールを用いて、調質液を鋼板にかけながら1.5 〜4.
0 ％伸び率の調質圧延を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、留め金等に用いら
れる1/4 硬質材などの半硬質および硬質冷延鋼板の製造
方法、特に、焼鈍後に行う圧延に際して、冷間圧延のよ
うな高い加工度ではなく、調質圧延でも可能な低い加工
度にて半硬質および硬質冷延鋼板を製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】1/4 硬質材などの半硬質および硬質冷延
鋼板は、通常留め金、スイッチボックス等のように硬度
と打抜き性が求められる用途に用いられるが、最近では
製造コスト低減のため、製造歩留りを高める必要があ
り、製造が容易で硬度のバラツキが少なく、加工性にす
ぐれた冷延鋼板が要望されるようになってきている。

【０００３】例えば特開昭59−113123号公報や特開平２
−118026号公報に示されているように、従来の半硬質お
よび硬質冷延鋼板は、焼鈍後、例えば前者の場合28〜40
％、後者の場合15〜45％という比較的高い圧下率で圧延
して製造する。これは加工硬化による硬質化を利用して
いるためであって、従来は、焼鈍後、再度、高加工度の
冷間圧延を行うことが必要とされていた。

【０００４】しかしながら、そのような高加工度の冷間
圧延では製造コストの負担が大きい。また近年鋼板製造
設備の効率化が進み、いくつかのコイルを溶接で順次つ
ないで連続的に冷間圧延する設備が導入されているた
め、圧下率を細く制御するこの方法では、それにつなぐ
コイルがないというような生産上の問題があった。

【０００５】焼鈍後、調質圧延のような比較的軽い加工
度で冷間圧延して製造する方法として、例えば特開昭61
−272323号公報にあるように、焼鈍後冷却速度を変えて
硬度を調整する方法が開示されている。しかしながらこ
の方法では、硬度が確保できても降伏比 (引張試験での
降伏強度と引張強度の比) が低く、打ち抜き性に問題が
あった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
したような従来技術の問題点を解決し、調質圧延で可能
な軽加工にて、降伏比が高く打ち抜き性が良好な半硬質
および硬質冷延鋼板の製造方法を提供することである。

【０００７】より特定的には、本発明の課題は、冷間圧
延鋼板に、焼鈍後、伸び率1.5 〜4.0 ％の調質圧延を行
い、降伏比0.7 以上、ビッカース硬度のバラツキ10以内
であって降伏伸びの見られない半硬質および硬質冷延鋼
板の製造方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意実験の
結果、特定の化学組成と調質圧延方法を組み合わせれ
ば、調質圧延で可能な程度の軽圧下で、半硬質および硬
質冷延鋼板を製造することができることを知った。

【０００９】すなわち、鋼組成的には、NbまたはTiの析
出強化元素を加えることで、比較的低加工度の調質圧延
にて、打ち抜きに影響する高い降伏比を確保することが
可能となる。しかしながら、この方法でも腰折れの原因
となるストレッチャストレインを発生させないようにす
るには1.5 ％以上の高い伸び率の調質圧延を行う必要が
あり、この場合、表面硬度のバラツキが大きくなるとい
う問題が生じた。

【００１０】そこで本発明者らはさらに鋭意実験の結
果、調質液を使いながら、表面粗度を調整したワークロ
ールにて調質圧延することで、硬度のバラツキを抑える
ことが可能であることを見い出し、本発明を完成した。

【００１１】ここに、本発明は、重量％で、Ｃ：0.03〜
0.17％、Si：0.50％以下、Mn：0.10〜1.50％、Ｐ：0.08
％以下、Ｓ：0.04％以下、Al：0.005 〜0.10％、Ｎ：0.
0080％以下、さらにNb：0.005 〜0.08％および／または
Ti：0.005 〜0.08％、残部が実質的に鉄および不可避不
純物からなる鋼組成を有する冷延鋼板に650 〜900 ℃で
連続焼鈍を行い、次いで、表面の中心線平均粗さ(Ra)が
２μｍ以下のワークロールを用いて、調質液を用いて1.
5 〜4.0 ％伸び率の調質圧延を行うことを特徴とする半
硬質および硬質冷延鋼板の製造方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の態様につい
てその効果とともに詳細に説明する。 (A) 冷延鋼板の化学組成 Ｃ：Ｃは高張力を得るのに重要な元素である。Ｃの含有
量が0.03％未満では必要な硬質度が得られず、またＣ：
0.17％を越えて含有させると靱性が低下する。したがっ
て、Ｃの含有量を0.03〜0.17％と定めた。Ｃ含有量は、
0.05〜0.12％とするのが好ましい。

【００１３】Si：Siも高張力を得るのに寄与する。しか
しながら、Si：0.50％を越えて含有させると靱性が低下
するため、Siの含有量を0.50％以下とする。下限は特に
規定されないが、好ましくは0.05％以上、より好ましく
は0.05％超である。したがって、Si含有量の範囲として
好ましくは0.05〜0.30％、さらに好ましくは、0.10〜0.
30％である。

【００１４】Mn：MnはＣとともに含有させることで、変
態強化を通じ、高張力化に寄与する。Mnの含有量が0.10
％未満では必要な高張力が得られず、またMn：1.50％を
越えて含有させると硬質な第２相の量が増えて、降伏比
が低下し、打ち抜き性が劣化する。したがって、Mnの含
有量は0.10〜1.50％、好ましくは、0.10〜1.0 ％、さら
に好ましいは、0.10〜0.50％とする。

【００１５】Ｐ：Ｐは高張力を得るために寄与するが、
靱性を大きく劣化させる。Ｐの含有量は0.08％までは許
容される。0.04％以下とするのがさらに好ましい。

【００１６】Ｓ：Ｓは加工性を低下させる好ましくない
元素である。したがって、その含有量は0.04％以下とす
る。

【００１７】Al：Alは、脱酸のために添加される。その
効果は0.005 ％未満では不十分で、また0.10％を越えて
含有させても効果が飽和し経済的に不利となる。したが
って、その含有量を0.005 〜0.10％と定めた。

【００１８】Ｎ：Ｎは、スラブ鋳造過程で窒化物として
析出し、スラブのひび割れの原因となったり、得られた
鋼板に時効劣化を起こさせたりする好ましくない元素で
ある。そのためその含有量を0.0080％以下と定めた。好
ましくは0.0050％以下である。

【００１９】TiおよびNb：これらの元素は、降伏比を上
げ、かつ高張力を得るのに重要な元素であり、本発明で
は１種または２種添加するが、好ましくはTiおよびNbの
両者を添加する。それぞれの含有量が0.005 ％未満では
必要な高降伏比と高張力が得られず、また同じく0.08％
を越えて含有させてもその効果が飽和して、経済的に不
利となる。したがって、NbおよびTiは１種または２種を
含み、含有量はそれぞれ0.005 〜0.08％と定めた。さら
に、Nbでは0.01〜0.04％とするのが好ましく、Tiは、Ｎ
に固定され、その効果が減少しやすいため、0.02〜0.05
％とするのが好ましい。これらの成分以外の組成は、Fe
および不可避不純物から構成される。

【００２０】このような組成の鋼は、例えば転炉、電気
炉または平炉等により溶製される。鋼種も、リムド鋼、
キャップド鋼、セミキルド鋼またはキルド鋼のいずれで
もよい。さらに、鋼片の鋳造は造塊−分塊圧延あるいは
連続鋳造のいずれの手段によってもよい。

【００２１】(B) 製造条件 本発明において熱間圧延、酸洗、および冷間圧延は通常
と同じ条件で実施されればよく、特に制限されない。例
えば、熱間圧延においては通常1100〜1280℃で加熱保持
してから連続熱間仕上圧延を800 〜950 ℃で終了し400
〜670 ℃の温度範囲で巻き取られる。

【００２２】熱間圧延に際し加熱炉に挿入する鋳片は、
鋳造後の高温ままでのスラブでも室温で放置されたスラ
ブでもかまわない。酸洗にてスケール除去後、通常は、
圧下率30％以上の冷間圧延が施される。

【００２３】このようにして用意された冷延鋼板は、次
いで、本発明にしたがって、焼鈍温度650 〜900 ℃で連
続焼鈍処理が行われる。このとき焼鈍温度が650 ℃未満
では再結晶が不十分で鋼板板内で再結晶率が変わるため
特性バラツキが大きくなり、また900 ℃を越えるとTiや
Nbの析出物が粗大化し、降伏比が下がる。好ましい温度
範囲は700 〜850 ℃である。

【００２４】本発明では調質圧延条件が重要である。0.
7 以上の高降伏比を実現するためにはNbやTiを添加した
材料といえども1.5 〜4.0 ％伸び率の調質圧延を施す必
要がある。伸び率が1.5 ％未満ではストレッチャストレ
インによる腰折れ等の問題があり、また伸び率4.0 ％超
では引張強度の上昇も大きくなるため、降伏比上昇の効
果が小さくなる。また4.0 ％を越える伸び率を実現する
には、過大な調質圧延設備を必要として、設備上不利と
なる。

【００２５】本発明によって製造される冷延鋼板の降伏
比は0.75以上が好ましく、そのためには2.0 ％以上の伸
び率の調質圧延を施すのが好ましい。硬度のバラツキを
抑え降伏比を上げるには、調質圧延の際に調質液を用
い、さらに調質圧延のワークロール表面の中心線平均粗
さ(Ra)を２μｍ以下にするのが効果的である。

【００２６】このように調質液を併用する場合には、調
質圧延の圧下率を上げても降伏比の上昇に比べ、硬度の
上昇は抑えられる。したがって、鋼板の幅方向や長手方
向での伸び率の差に起因した硬度変動を抑えることがで
きる。

【００２７】この理由は必ずしも明らかではないが、ワ
ークロールの表面粗度が粗いと鋼板の表面にのみ歪みが
入り表面硬度の上昇が大きいが降伏比の上昇が小さく、
またワークロールの表面粗度が細かいと、鋼板の板厚方
向に均一にひずみが入り、バラツキの原因となる表面硬
度の上昇を抑えながら降伏比を上げるためと思われる。
ワークロール表面の中心線表面粗さ(Ra)は１μｍ以下と
するのが好ましく、0.5 μｍ以下とするのがさらに好ま
しい。

【００２８】調質圧延時の調質液は、一般的には、潤滑
作用の確保、鋼板表面の洗浄、防錆力の付与を目的に使
用されるが、本発明の場合、特に潤滑の効果を発揮する
ために用いられる。本発明において使用できる調質液は
無機系、有機系いずれでも構わない。例えば、無機系の
調質液としては、亜硝酸塩の鋼板への吸着を利用した調
質液が例示され、一方、有機系の調質液としては安息香
酸やトリエタノールアミン等を含有した調質液が例示さ
れる。

【００２９】調質液の用い方は、調質圧延のワークロー
ルに調質液をかけながら圧延する方法と、鋼板に調質液
をかけながら圧延する方法とがあるが、潤滑作用の確保
という観点からは鋼板に調質液をかける方法が好まし
い。

【００３０】このようにして本発明にかかる製造方法に
よって製造された半硬質および硬質冷延鋼板は、さらに
形状を修正するため、再度調質圧延を実施したり、レベ
ラーを通したりしてもよい。

【００３１】

【実施例】実施例１ 表１のＡに示す化学組成の鋼を転炉にて溶製後、連続鋳
造にてスラブとした。そのスラブに加熱温度1200℃、仕
上温度860 ℃、巻取温度600 ℃の熱間圧延、さらに酸洗
を施し、板厚3.5 mmの熱延鋼板を製造し、さらに板厚1.
2 mmまで冷間圧延を行った。

【００３２】このようにして用意された冷延鋼板に、本
発明にしたがって、焼鈍温度800 ℃の連続焼鈍を施し
た。この後連続焼鈍ライン内の調質圧延設備にて、調質
液をかけた場合とかけない場合で、表面の中心線平均粗
さを変えたワークロールにて調質圧延を施した。本例で
は、無機系の調質液を使用した。

【００３３】このようにして製造した冷延鋼板の幅中央
部から圧延方向と直角にJIS ５号引張試験片を採取して
引張試験を実施し、また表面硬度を荷重５kgf のビッカ
ース硬度計にて測定した。

【００３４】図１に、このとき得られた降伏比と調質圧
延伸び率との関係を、また図２には表面硬度と調質圧延
伸び率の関係をそれぞれ示す。図１からも分かるよう
に、1.5 ％未満の伸び率では引張試験で降伏伸びが発生
し、腰折れの問題がある。伸び率1.5 〜4.0 ％では降伏
伸びの発生が無く、降伏比0.7 以上の硬質冷延鋼板が製
造できる。しかしながら、図２からも分かるように、Ra
2.5 μm と表面粗度の大きいワークロールで圧延する
と、硬度の上昇が大きく、伸び率の変動は表面硬度を大
きく変動させる危険がある。

【００３５】実施例２ 表１のＡとＧの化学組成の鋼を転炉にて溶製後、連続鋳
造にてスラブとし、そのスラブに加熱温度1200℃、仕上
温度860 ℃、巻取温度600 ℃の熱間圧延、さらに酸洗を
施し、板厚3.5 mmの熱延鋼板を製造し、さらに板厚1.2
mmまで冷間圧延を行った。

【００３６】このようにして用意された冷延鋼板に、実
施例１と同様に、焼鈍温度800 ℃の連続焼鈍を施した。
この後、連続焼鈍ライン内の調質圧延設備にて、実施例
１の場合と同様の調質液を用いながら、表面の中心線平
均粗さが0.3 μｍのワークロールにて調質圧延を施し
た。

【００３７】このようにして製造した冷延鋼板から圧延
方向と直角にJIS ５号引張試験片を採取して引張試験を
実施、また表面硬度を荷重５kgf のビッカース硬度計に
て測定した。

【００３８】図３に、このとき得られた降伏比と調質圧
延伸び率との関係を、また図４には表面硬度と調質圧延
伸び率の関係をそれぞれ示す。図３からも分かるよう
に、NbまたはTiを添加しない鋼Ｇは降伏伸びの消失する
調質圧延伸び率が高く、消失した時の降伏比も低い。図
４に示すように、表面硬度についてはほぼ同様の傾向を
しめす。

【００３９】実施例３ 鋼板の特定バラツキを調査する目的で、表１に示す化学
組成の鋼を転炉にて溶製後、連続鋳造にてスラブとし、
そのスラブに加熱温度1150〜1250℃、仕上温度800 〜90
0 ℃、巻取温度500 〜600 ℃の熱間圧延、さらに酸洗を
施し、板厚3.5mmの熱延鋼板を製造し、さらに板厚1.2 m
mまで冷間圧延を行った。

【００４０】次いで、このようにして得られた冷延鋼板
に対して、表２に示す条件で連続焼鈍と調質圧延を施し
た。調質液は実施例１に同じであった。このとき製造さ
れた冷延鋼板から圧延方向と直角にJIS ５号引張試験片
を採取して引張試験を実施した。また幅方向５点につい
て表面硬度を荷重５kgf のビッカース硬度計にて測定し
た。

【００４１】表３には、引張試験での降伏比とビッカー
ス硬度の最大値、最小値を、また、硬度のバラツキの指
標としてその差を合わせて示す。本発明方法で製造した
試験番号１〜８、試験番号14〜19は打ち抜き性の指標で
ある降伏比が0.7 以上となり、1/4 硬質材や1/2 硬質材
に合う硬質冷延鋼板としての性能を有している。

【００４２】焼鈍温度の低い試験番号12および24と、ワ
ークロールの粗さが粗い試験番号９〜11と20〜23は、硬
度のバラツキが大きい。また調質圧延伸び率が不足した
試験番号13と25は降伏伸びが発生し、表面には腰折れが
見られた。また、Nb、Ti添加のない試験番号30、31と、
Mnが本発明範囲を越えた試験番号32は本発明範囲以上の
４％の伸び率を調質圧延を施しても降伏比が低かった。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【表３】

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、低
コストの調質圧延で、バラツキが小さく打ち抜き性に優
れた半硬質および硬質冷延鋼板が製造可能である。かか
る半硬質および硬質冷延鋼板は留め金やスイッチボック
ス等多用な用途に適しており、安価であることから多く
の新規用途も考えられ、硬度のバラツキが小さいことか
ら信頼性の高い部品が製造可能となるなど、本発明の実
用上の意義は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】降伏比に及ぼす調質圧延圧下率について、調質
液とワークロール粗さの影響を示すグラフである。

【図２】硬度に及ぼす調質圧延圧下率について、調質液
とワークロール粗さの影響を示すグラフである。

【図３】降伏比に及ぼす調質圧延圧下率について、材質
の影響を示すグラフである。

【図４】硬度に及ぼす調質圧延圧下率について、材質の
影響を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E002 AA07 AD05 AD06 BB09 BD09 CB03 CB09 4K037 EA01 EA05 EA06 EA15 EA18 EA19 EA23 EA25 EA27 EA31 FA02 FC04 FE02 FH01 FJ04 FJ05 FJ06 FM02 HA05 JA02 JA06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：0.03〜0.17％、Si：0.50％以下、Mn：0.10〜1.50
   ％、Ｐ：0.08％以下、 Ｓ：0.04％以下、Al：0.005 〜0.10％、Ｎ：0.0080％以
   下、さらにNb：0.005 〜0.08％および／またはTi：0.00
   5 〜0.08％、 残部が実質的に鉄および不可避不純物からなる鋼組成を
   有する冷延鋼板に650 〜900 ℃で連続焼鈍を行い、次い
   で、表面の中心線平均粗さ(Ra)が２μｍ以下のワークロ
   ールを用いて、調質液を用いて1.5 〜4.0 ％伸び率の調
   質圧延を行うことを特徴とする半硬質および硬質冷延鋼
   板の製造方法。