JP2020509222A - 鋼板を製造するための方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、鋼板を、特に自動車のボディ外板のシートに向けて、製造するための方法であって、所望の組成の鋼合金が溶融され、注型され、および圧延されて板形となり、合金鋼は、「格子間原子のない」鋼（ＩＦ鋼）であり、鋼板は、圧延後にアニールされ、次の工程として金属耐食コーティングを施され、次にドレッシングされる方法であって、できるだけ狭い広がりを有する低いＷｓａ値を実現するために、＞０．０１重量％、好ましくは＞０．０１１重量％のニオブ含有率が合金に加えられる方法に関する。【選択図】図３
Description
本発明は、改善した成形後の視覚品質を有する鋼板を製造するための方法に関する。
塗装されたときの自動車の外観をさらに改善するために、帯鋼のトポグラフィー（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）を調整して塗装外観を改善することは、確かに重要であるが十分ではないことが発見された。成形され、塗装された板の製造における塗装の良好な外観にとって複数のパラメータが重要である。
良好な塗装性および良好な塗装外観のための基本的な指数がいわゆる波面算術値（Ｗｓａ：ｗａｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ）である。非特許文献１は、０．３５μｍ未満の板のＷｓａ値が良好な塗装外観を保証すると述べている。まず第一に、非特許文献１は、低いＷｓａ値が良好な塗装外観の指標であると述べている。続いて、非特許文献１は、Ｗｓａ値は同時に平均粗さ（Ｒａ）と関連しているため、これも成形性に影響を及ぼすと述べている。非特許文献１によれば、通常の板においてＷｓａは実際には０．５μｍより大きいが、板のＷｓａ値を０．３５μｍ未満に小さくすることと、同時に成形のために十分な潤滑ポケットを提供することとが重要であり、十分な潤滑ポケットは、いわゆるピークカウントを増加させることによって良好に実現されることを経験が示した。
この場合、印刷技術において用いられているものと似たやり方で、スキン−パス圧延を用いて次に来る板のトポグラフィーを負の遊びしろとして予測することに焦点が合わされる。上述のＷｓａ値を実現するために、新しいロール面模様が作り出され、さらに、炉中の熱プロセスが改善された。
非特許文献２によって、同じように、亜鉛メッキされた板の表面仕上げは、対応する品質を実現することを可能にする、という記載を含む同等な報告が公開された。
例えば、特許文献１は、定義された山部を有する表面粗さを作り出す方法を開示している。
特許文献２は、特別なノズル設定によって自動車部品の表面起伏を小さくすることを意図する方法を開示している。
非特許文献３は、連続溶融メッキ精製された、冷間成形用の鋼で作られた物品を開示している。非特許文献３は、公知のコーティング材亜鉛、亜鉛／鉄、亜鉛／アルミニウム、亜鉛／マグネシウム、アルミニウム／亜鉛およびアルミニウム／ケイ素に関する。
その中で言及されている鋼は、すべて低合金化鋼であり、特に多相鋼、ＴＲＩＰ鋼、複合相鋼、およびフェライト−ベイナイト鋼である。
特に自動車セクタにおいては、ボディ外板にＩＦ鋼およびＢＨ鋼が用いられている。
ＩＦ鋼は、格子間に埋め込まれた外来原子をまったく持たず（少量の炭素および窒素は、チタンおよび／またはニオブによって炭化物および窒化物として完全に偏析する）、従って、並外れた塑性変形性を有する「格子間原子のない（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｆｒｅｅ）鋼」と理解される。そのような鋼は、自動車工学において深絞り部品用に用いられる。
焼付硬化鋼（ＢＨ（ｂａｋｅ−ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）鋼）は、塗装焼付（典型的には１７０℃で２０分間）の一部としての降伏強度の顕著な増加を、非常に良好な変形性と組み合わせて特徴とする。これらの鋼は、非常に良好な圧痕抵抗も有し、このことが、多くの場合にこれらの鋼がボディ外板用途に用いられる理由である。
Ｎｏｖｅｌ Ｓｈｅｅｔ Ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ Ｇｉｖｅｓ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｐａｉｎｔ Ｍｉｒｒｏｒ Ｆｉｎｉｓｈ ［Ｎｅｕａｒｔｉｇｅ Ｂｌｅｃｈｖｅｒｚｉｎｋｕｎｇ ｂｒｉｎｇｔ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｌａｋ ａｕｆ Ｈｏｃｈｇｌａｎｚ］」、ｗｗｗ．ｂｌｅｃｈｎｅｔ．ｃｏｍに公開、２０１３年１０月１７日
Ｔｈｙｓｓｅｎｋｒｕｐｐ Ｓｔｅｅｌ Ｅｕｒｏｐａ、ｗｗｗ．ｂｅｓｓｅｒｌａｃｋｉｅｒｅｎ．ｄｅ
オーストリア規格第ＥＮ１０４３６号
本発明の目的は、変形された状態における所望のＷｓａ値をより良好に実現し、この範囲を容易に維持することができる、鋼板（ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ）を製造するための方法を創成することである。
この目的は、請求項１の特徴を有する方法によって達成される。
Ｗｓａ値の測定は、マーシニアク（Ｍａｒｃｉｎｉａｋ）ストレッチ−ドロー試験片に対してＳＥＰ１９４１を用いて５％変形、ただし圧延方向で行った。
本発明によれば、変形されていない状態において長起伏を最適化するだけでは、変形された状態においてボディ外板部品のＷｓａ値を所望の＜０．３５μｍの範囲に確実にかつ間違いなく保持することは可能でないと判断された。
本発明によれば、変形された状態において必要な長起伏の限界は、材料に対して選択的なステップを実行することによって間違いなく守ることができると判断された。
言い換えると、特に、用いられるＩＦ鋼およびＢＨ鋼の合金組成を変化させることによって、変形された状態において長起伏を小さくしたボディ外板材料のより確実な製造を実現することが可能である。
これに対応して、本発明によれば、＞０．０１重量％の百分率でニオブを合金に加えることにより、変形された状態において小さくなった長起伏の確実な調整を、特にＩＦ鋼および焼付硬化鋼において実現することができると判断された。特に、例えば、鋼タイプＨＸ１８０ＢＤは、０．３０μｍ未満のレベルのＷｓａ値で安定化させることができる。
ＩＦ鋼を用いると、ボディ外板のシートのための通常のチタンコンセプトの代わりにチタン−ニオブコンセプトを用いれば、Ｗｓａレベルを０．２７μｍの平均値に安定化させることができる。
本発明によって決定することが可能であったように、適当なスキン−パスロールが選択されると、変形された状態における長起伏は、剥離手順時のドレッシング手順の前に設定された長起伏による影響をあまり受けない。
鋼にＮｂを添加するとＷｓａ値に悪影響を及ぼさずに再結晶アニールにおける加熱速度を広い範囲内で変化させることができることが有利であることも分った。加熱速度は、８Ｋ／秒から３０Ｋ／秒の間である。
機械的性質を調整するため、および表面粗さに選択的な影響を及ぼすために、ドレッシング手順または調質圧延手順が用いられる。この手順の間に、粗さと長い起伏との両方がロールから帯鋼へ転写される。
「格子間原子のない」鋼では、必要な機械的性質を調整するためのドレッシング度は、０．８５から１．７％の間である。
例としていくつかの図面に基づいて本発明を説明する。
図１は、先行技術によって製造され、加工された従来の焼付硬化鋼を示す。この場合、明色の棒は、変形されていない状態のＷｓａ値であり、黒色の棒は、変形された状態の値である。ドレッシング手順の最適化によって実現される変形されていない状態におけるＷｓａ値の改善は、変形された状態におけるＷｓａ値に反映されない。
変形されたＷｓａ値に非常に顕著な変動範囲があることは、明白である。同時に、変形の過程で顕著なＷｓａ値の増加がある。５パーセントの変形を有するマーシニアク試験片において圧延（ｒоｌｌｉｎｇ）方向に対して長手方向に決定されたこの極めて広い値の広がりは、先行技術によってＷｓａ値を調節することが不可能に近いことを示している。
図２は、この顕著なＷｓａ値の広がりを示す。ここでも、実施例８６までの変形された値は、変形されていない値よりさらに目立った広がりを示す。これらは、先行技術による焼付硬化鋼の例である。
実施例８７以降、それらは、本発明による焼付硬化鋼である。ところが、変形されていないＷｓａ値は、先行技術に対応する広がりを有するが、変形後の有利な、顕著に改善されたＷｓａ値は、明々白々であった。本発明によればこれらの値を確実に０．３０μｍ以下に保持できることは、明らかである。
本発明によれば、合金中のニオブ含有率＞０．０１重量％（＝１００ｐｐｍ）が設定される。本発明によれば、ニオブ含有率は、好ましくは０．０１１から０．１５重量％、より好ましくは０．０１１から０．１０重量％、さらに好ましくは０．０１１から０．０５重量％に設定される。これらの値によって、極めて良好なＷｓａ値を実現することが可能である。
Ｗｓａレベルをさらに小さくするために、さらに高くなるようにニオブ含有率を選択することができ；０．０２０から０．０４０重量％の範囲の合金中の値が特に良好であることが分った。
図３は、ＢＨ鋼中のＮｂ含有率と成形（５％）後に発生するＷｓａレベルとの間の顕著な関係を示す。Ｎｂ含有率の増加とともに、Ｗｓａ値が減少するだけでなく広がりの顕著な低下もある。
図４は、先行技術において、＜０．００２重量％のニオブ含有率を有する従来のＩＦ鋼を用いると、ドレッシングされていない、変形されていない状態におけるＷｓａ値は、ゼンジマー法（Ｓｅｎｄｚｉｍｉｒ ｐｒｏｃｅｓｓ）による金属コーティングの塗布時の剥離（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）条件に依存することを示している。剥離媒質として窒素を用いると著しく低くなった値を実現することができる。窒素を用いる剥離によって実現されるこの利点は、変形後にはもはや存在しない。
適当なスキン−パスロールの使用によって、剥離媒質に関わらず、変形されていない状態における金属でコーティング（被覆）された帯鋼の起伏値を低いレベルに引き下げることが可能である。しかし、この改善は、変形された状態においてはもはや存在しない。
比較試験において、０．０１５重量％（図５）という本発明によるニオブ含有率を有するＩＦ鋼の長い起伏が、ドレッシングされていない（ｕｎｄｒｅｓｓｅｄ）状態とドレッシングされた（ｄｒｅｓｓｅｄ）状態とにおいてそれぞれ同様に測定される。この場合、ゼンジマー法によるコーティングが存在し、窒素で一度および空気で一度剥離されている。
Ｎｂの添加によって、変形に起因するＷｓａ値の増加がほとんどもしくはまったく起こらないという事実を実現することが可能だった。特に変形後、本発明によって製造されたＩＦ鋼は、先行技術による従来のＩＦ鋼より著しく良好な特性を示す。
本発明によれば、ＩＦ鋼は、図８、９および１０に示される合金組成を有することができる（すべての値は重量パーセントで）。
あるいは、図８による組成で、ニオブの代わりに、またはニオブとも組み合わせて、
０．０１から０．１５重量％の間のバナジウム、
０．０１から０．３重量％の間のジルコニウム、
０．０２から０．５重量％の間のハフニウム、
０．０２から０．５重量％の間のタングステン、または
０．０２から０．５重量％の間のタンタルも合金に加えることができる。
０．０１から０．１５重量％の間のバナジウム、
０．０１から０．３重量％の間のジルコニウム、
０．０２から０．５重量％の間のハフニウム、
０．０２から０．５重量％の間のタングステン、または
０．０２から０．５重量％の間のタンタルも合金に加えることができる。
好ましくは、ＩＦ鋼は、図９による組成を有する。
あるいは、図９による組成で、ニオブの代わりに、またはニオブとも組み合わせて、
０．０１から０．１２重量％の間のバナジウム、
０．０１から０．２５重量％の間のジルコニウム、
０．０２から０．４重量％の間のハフニウム、
０．０２から０．４重量％の間のタングステン、または
０．０２から０．４重量％の間のタンタルも合金に加えることができる。
０．０１から０．１２重量％の間のバナジウム、
０．０１から０．２５重量％の間のジルコニウム、
０．０２から０．４重量％の間のハフニウム、
０．０２から０．４重量％の間のタングステン、または
０．０２から０．４重量％の間のタンタルも合金に加えることができる。
図１０にＩＦ鋼の特に好ましい組成が示され、そこで、あるいは、ニオブの代わりに、またはニオブとも組み合わせて、
０．０１から０．１０重量％の間のバナジウム、
０．０１から０．２重量％の間のジルコニウム、
０．０２から０．３重量％の間のハフニウム、
０．０２から０．３重量％の間のタングステン、または
０．０２から０．３重量％の間のタンタルも合金に加えることができる。
０．０１から０．１０重量％の間のバナジウム、
０．０１から０．２重量％の間のジルコニウム、
０．０２から０．３重量％の間のハフニウム、
０．０２から０．３重量％の間のタングステン、または
０．０２から０．３重量％の間のタンタルも合金に加えることができる。
残りは、鉄および製錬によって支配される不純物でそれぞれ構成される。上記の元素は、個別に、またはこれらの元素のいくつか、例えば０．０２重量％のハフニウムおよびタングステンとそれぞれ組み合わせて、合金に加えることができる。
本発明によれば、ＢＨ鋼は、図１１による合金組成を有することができ（すべての値は重量パーセントで）、そこで、
あるいは、ニオブの代わりに、またはニオブとも組み合わせて、
０．０１から０．１５重量％の間のバナジウム、
０．０１から０．３重量％の間のジルコニウム、
０．０２から０．５重量％の間のハフニウム、
０．０２から０．５重量％の間のタングステン、または
０．０２から０．５重量％の間のタンタルも合金に加えることができる。
あるいは、ニオブの代わりに、またはニオブとも組み合わせて、
０．０１から０．１５重量％の間のバナジウム、
０．０１から０．３重量％の間のジルコニウム、
０．０２から０．５重量％の間のハフニウム、
０．０２から０．５重量％の間のタングステン、または
０．０２から０．５重量％の間のタンタルも合金に加えることができる。
好ましくは、ＢＨ鋼は、図１２による組成を有し、そこで、
あるいは、ニオブの代わりに、またはニオブとも組み合わせて、
０．０１から０．１２重量％の間のバナジウム、
０．０１から０．２５重量％の間のジルコニウム、
０．０２から０．４重量％の間のハフニウム、
０．０２から０．４重量％の間のタングステン、または
０．０２から０．４重量％の間のタンタルも合金に加えることができる。
あるいは、ニオブの代わりに、またはニオブとも組み合わせて、
０．０１から０．１２重量％の間のバナジウム、
０．０１から０．２５重量％の間のジルコニウム、
０．０２から０．４重量％の間のハフニウム、
０．０２から０．４重量％の間のタングステン、または
０．０２から０．４重量％の間のタンタルも合金に加えることができる。
好ましくは、ＢＨ鋼は、図１３による組成を有し、そこで、
あるいは、ニオブの代わりに、またはニオブとも組み合わせて、
０．０１から０．１０重量％の間のバナジウム、
０．０１から０．２重量％の間のジルコニウム、
０．０２から０．３重量％の間のハフニウム、
０．０２から０．３重量％の間のタングステン、または
０．０２から０．３重量％の間のタンタルも合金に加えることができる。
残りは、鉄および製錬によって支配される不純物でそれぞれ構成される。
あるいは、ニオブの代わりに、またはニオブとも組み合わせて、
０．０１から０．１０重量％の間のバナジウム、
０．０１から０．２重量％の間のジルコニウム、
０．０２から０．３重量％の間のハフニウム、
０．０２から０．３重量％の間のタングステン、または
０．０２から０．３重量％の間のタンタルも合金に加えることができる。
残りは、鉄および製錬によって支配される不純物でそれぞれ構成される。
ここでも、元素は、個別に、または組み合わせて合金に加えることができ、それぞれの範囲内の量は、化学量論によって決定される。
図６は、ＩＦ鋼における対応する測定された関係を示し、この関係は、ニオブ含有率に対してプロットされた変形後のＷｓａ値を示す。この場合、Ｎｂ含有率が増加するときのＷｓａ値の安定した改善は、明らかである。この関係は、合金への０．０４重量％を超えるニオブの添加においてもおそらく存在する。しかし、本発明による範囲は、一方ではＷｓａ値の十分な低下を可能にし、他方では変形性の低下をもたらすだろう基材における望ましくない硬化効果を防ぐ。
変形されていない状態における、および後続の変形された状態における低い長起伏のために、ドレッシング手順のためのロール粗さ（Ｒａ）は、顧客によって求められる帯鋼中の粗さ値を維持することを可能にするために、１．６から３．３μｍの間の値に設定される。ロール粗さ値を小さくすることによってＷｓａ値のさらなる低下が可能であるが、顧客の粗さ規格の引き下げが必要である。
溶融亜鉛メッキ用途において、特に、適当なコーティング材料は、すべての溶融亜鉛メッキ浴を含む。
ＩＦ鋼を、または焼付硬化鋼もコーティングするために、０．２から８．０重量％のマグネシウムを含有する亜鉛浴による亜鉛／マグネシウムコーティングを用いることは、特に適している。
マグネシウムの代わりに、溶融物中でアルミニウムを用いることも可能であり、同じように、示された０．２から８重量％の限界値内でマグネシウムおよびアルミニウムを用いることも可能である。
混合物中で、この範囲は、好ましくは２重量％マグネシウムおよび２重量％アルミニウムまたは２．５重量％アルミニウムおよび１．５重量％マグネシウムである。本出願の状況において、コーティングは、金属コーティングである。
本発明において、鋼中の合金コンセプト内でステップを実行することによって、Ｗｓａ値を非常に安定な方法で非常に低いレベルに良好に設定することが可能なことが有利である。
以下の実施例は、成形された部品中のＷｓａ値レベル（５％変形を有するマーシニアク試験片で測定される）の形成に対するニオブ含有率の好ましい影響を示すはずであり、それを他の影響から区別するはずである。
下記に挙げるコーティング変化形ＺおよびＺＭについての実施例において、完全を期すために帯鋼速度およびノズル設定も示した。それらはすべて、先行技術によって慣習的であるパラメータの範囲内にあるが、変形された状態におけるＷｓａ値にあまり影響を及ぼさない。剥離は、窒素だけを用いて行った。そうしないと顧客が満足するレベルで板の視覚的印象を作り出すことができなかったからである。
表１および２は、例えば溶融亜鉛メッキ後の、従来の亜鉛コーティングでの剥離パラメータと対応する起伏値との両方を示す。
Ｚは、帯鋼と剥離媒質放出点に沿った剥離ノズルとの間の距離であり、ｄは、亜鉛浴の上のノズルの放出点の平均高さである。両方ともｍｍで示される。
ｖは、ｍ／ｓでの帯鋼速度に対応する。
合金組成は、それぞれの合金元素を重量パーセントで示す。
主な点として、表中の実施例は、本発明による実施形態例と本発明によらない実施形態例との両方が、同様なノズルパラメータで行われたために、ノズルパラメータは、起伏値に対してほとんど何の影響も及ぼさないことを明らかにする。
これら４つの表は、純亜鉛コーティング（Ｚ）でこの積が１より大きく、亜鉛マグネシウムコーティング（ＺＭ）でこの積が２より大きいという条件で、次の条件
Ｎ＊（Ｔｉ＋Ｎｂ）＊Ｓ＊１０＾６
を満たすと有利であることも示す。
Ｎ＊（Ｔｉ＋Ｎｂ）＊Ｓ＊１０＾６
を満たすと有利であることも示す。
本発明によれば、従って、より粗い堆積物が形成されることを確実にすることが可能である。これは、強度値に悪影響を及ぼさずに、より良好な変形能という結果になる。
図１６に対応する表３、および図１７に対応する表４中の実施例によって示されるように、ＩＦ鋼およびＢＨ鋼上のＺｎＭｇコーティングで、０．０１重量％のＮｂ含有率以降、変形された状態におけるＷｓａ値を０．３μｍ以下に確実に保つことができる。Ｎｂ含有率が増加すると、変形された状態において実現することができるＷｓａ値は、０．０２重量％のＮｂ以降、０．２５μｍ未満の値を確実に実現することができるように、さらに減少する。これは、変形されていない状態におけるＷｓａ値が、本発明において示される値より高くないという条件でのみ、当てはまる。
ノズル設定が起伏にあまり影響を及ぼさないことも本発明において明らかである。
Ｚは、剥離媒質放出点に沿った帯鋼と剥離ノズルとの間の距離であり、ｄは、亜鉛浴の上のノズルの放出点の平均高さである。両方ともｍｍで示される。
ｖは、ｍ／ｓでの帯鋼速度に対応する。
ＺＭコーティングでは、それぞれ１．５重量％のＭｇおよび２．５重量％のＡｌである。
合金含有率のすべては、特に断らない限り、重量％で表示される。
Claims (12)
- 鋼板を、特に自動車のボディ外板シートのために、製造するための方法であって、所望の組成の鋼合金が溶融され、注型され、および板形に圧延され、前記鋼合金は、「格子間原子のない」鋼（ＩＦ鋼）であり、前記鋼板は、前記圧延後にアニールされ、その後、金属耐食コーティングを施され、次にドレッシングされる方法であって、
できるだけ狭い広がりを有する低いＷｓａ値を実現するために、＞０．０１重量％、好ましくは＞０．０１１重量％のニオブ含有率が前記合金に加えられる
ことを特徴とする方法。 - 以下の重量％分析
任意選択的に
最大１００ｐｐｍまでのホウ素および／または
４重量％までのバナジウムおよび／または
４重量％までのジルコニウム、
鉄および製錬法によって支配される不純物で構成される残り
の１種以上を含有するＩＦ鋼が溶融されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 以下の重量％分析
任意選択的に
最大１００ｐｐｍまでのホウ素および／または
０．４重量％までのバナジウムおよび／または
０．４重量％までのジルコニウム、および／または
０．５重量％までのハフニウムおよび／または
０．５重量％までのタングステンおよび／または
０．５重量％までのタンタルおよび／または
鉄および製錬法によって支配される不純物で構成される残り
の１種以上を含有するＩＦ鋼が、溶融されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。 - 前記金属耐食コーティングは、溶融している間に塗布され、前記コーティングは、亜鉛コーティング、亜鉛−マグネシウムコーティング、亜鉛−アルミニウムコーティング、亜鉛−アルミニウム−マグネシウムコーティング、アルミニウム−亜鉛コーティング、またはアルミニウム−ケイ素コーティングであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
- 亜鉛に加えて０．２〜８重量％のマグネシウムおよび／またはアルミニウムを含有するコーティングが塗布されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
- 前記コーティングは、２〜２．５重量％のアルミニウムおよび１．５〜２重量％のマグネシウムを含有することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
- １．６から３．３μｍの粗さ（Ｒａ）を有するスキン−パスロールが用いられることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
- ドレッシング度は、０．８５から１．７％の間であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
- 前記合金は、以下の条件：Ｎ＊（Ｔｉ＋Ｎｂ）＊Ｓ＊１０＾６を満たし、前記積は、亜鉛コーティングにおいては１より大きく、ＺＭコーティングにおいては２より大きいことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
- 加熱速度は、８Ｋ／秒から３０Ｋ／秒の間であってよいことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項２または請求項３に記載の組成を有し、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法によって製造された鋼板。
- 自動車および建物のボディ外板部品のための請求項１１に記載の鋼板の使用。
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