JP2020525639A - 鋼板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、特に車両のボディシェル板用の鋼板を製造する方法に関し、所望の組成の鋼合金を溶融し、流し込み、その後圧延して板状にし、鋼合金は、インタースティシャルフリー鋼（ＩＦ鋼）であり、そして圧延後、鋼板は、アニールされ、仕上げ加工され、次いで、電解プロセスまたは蒸着により金属防食コーティングが施され、可能な限り狭い広がりで低いＷｓａ値を達成するために、０．０１重量％超、好ましくは０．０１１重量％超のニオブ含有量が鋼合金に添加される。【選択図】図３

Description

本発明は成形後の視覚的品質が改善された鋼板の製造方法に関する。
塗装時の自動車の外観をさらに改善するために、ストリップのトポグラフィを調整して塗料の外観を改善することは確かに重要であるが、それだけでは不十分であることが発見された。複数のパラメータは、成形および塗装された板の生産において塗料の良好な外観を得るために重要である。
優れた塗装性と優れた塗装外観のための重要な指標は、いわゆる波面算術値（Ｗｓａ：ｗａｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｖａｌｕｅ）である。ｗｗｗ．ｂｌｅｃｈｎｅｔ．ｃｏｍで公開された２０１３年１０月１０日の記事、非特許文献１は、０．３５μｍ未満の板のＷｓａ値により、良好な塗装外観が保証されると述べている。第一に、この記事では、Ｗｓａの値が低いことは、塗料の外観が良好であることを示していると述べている。この記事では、Ｗｓａ値が同時に平均粗さ（Ｒａ：ａｖｅｒａｇｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）に相関するため、成形性にも影響すると述べている。記事によると、経験から、板のＷｓａ値を０．３５μｍ未満に下げることが重要であることが示され、一方、従来の板では、Ｗｓａは実際に０．５μｍを超えており、同時に成形に十分な潤滑ポケットを提供し、これは、いわゆるピークカウントを増やすことで成功する。
この場合、スキンパスロールを使用して、印刷技術で使用されるのと同様の方法で、板の後続のトポグラフィを負の許容値として予測することに焦点が置かれる。上記のＷｓａ値を達成するために、新しいロールテクスチャが生成され、さらに、炉内の熱プロセスが改善された。
ｔｈｙｓｓｅｎｋｒｕｐｐ Ｓｔｅｅｌ Ｅｕｒｏｐｅがｗｗｗ．ｂｅｓｓｅｒｌａｃｋｉｅｒｅｎ．ｄｅで類似のレポートを公開しており、これには、同様に、亜鉛めっき板の表面仕上げにより、対応する品質を達成できるという記述が含まれている。
例えば、特許文献１は、規定された隆起領域を有する表面粗さを生成する方法を開示している。
溶融亜鉛めっきとは別に、電解亜鉛めっきまたは蒸着（ＰＶＤ、ＣＶＤなど）を使用して、鋼板に陰極亜鉛ベースの防食コーティングを施し得る。溶融亜鉛めっきでは、ストリップは液体亜鉛浴（約４５０℃）を介して搬送され、電解亜鉛めっきまたは蒸着による亜鉛の適用は、より低い温度（それぞれ１００℃および３００℃未満）で行われる。
電解亜鉛めっきまたは蒸着亜鉛コーティングの表面を、溶融亜鉛めっきで生成された表面と比較した場合、それらは明らかに異なっており、特に、電解亜鉛めっきは高度の平滑性を備えているが、これは超拡大による微小粗さとして識別され得る。
基本的に、亜鉛めっき鋼板の生産は、転炉で鉄を原料とし、連続鋳造工場で鋳造し、次いで熱間圧延機で圧延してから冷間圧延するという方法で行われる。電解亜鉛めっきプロセスまたは蒸着による亜鉛の適用では、亜鉛コーティングの適用前に、アニーリングと場合によっては仕上げ加工が行われ、その後、電解亜鉛めっきまたは蒸着による亜鉛の適用が行われ、亜鉛の適用に続いてさらに別のコーティング、例えばリン酸塩処理が行われ得る。
非特許文献２は、冷間成形用の低合金鋼で作られた連続電解亜鉛めっき製品を開示している。
そこに記載されている鋼はすべて低合金鋼である。
特に自動車分野では、ボディシェルにＩＦおよびＢＨ鋼が使用されている。
ＩＦ鋼は、隙間に埋め込まれた外部原子（炭素および窒素の少量は、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分離される）を持たない「インタースティシャルフリー（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｆｒｅｅ）」鋼であると理解されているため、優れた塑性変形能を有する。このような鋼は、自動車工学の深絞り部品に使用される。
焼付け硬化鋼（ＢＨ鋼）は、ペイント焼付けの一部として降伏強度が大幅に向上すること（通常１７０℃で２０分間）とともに非常に優れた変形性を特徴としている。また、これらの鋼は非常に優れた耐デント性を備えているため、これらの鋼はボディシェル用途によく使用される。
欧州特許第０２３４６９８号
"Ｎｏｖｅｌ Ｓｈｅｅｔ Ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ Ｇｉｖｅｓ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｐａｉｎｔ Ｍｉｒｒｏｒ Ｆｉｎｉｓｈ"［Ｎｅｕａｒｔｉｇｅ Ｂｌｅｃｈｖｅｒｚｉｎｋｕｎｇ ｂｒｉｎｇｔ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｌａｃｋ ａｕｆ Ｈｏｃｈｇｌａｎｚ］ Ａｕｓｔｒｉａｎ ｓｔａｎｄａｒｄ ＥＮ１０１５２
本発明の目的は、コーティングされていない状態または追加の電解コーティングまたはＣＶＤもしくはＰＶＤプロセスでも適用されたコーティングの後にＩＦ鋼で作られた鋼板を製造する方法を作り出すことであり、工程は、Ｚｎ、ＺｎＮｉ、ＺｎＣｒなどの金属コーティング、または変形状態での望ましいＷｓａ値がよりよく達成され、範囲を確実に維持できる防食コーティングとして機能する別の金属コーティングで実行される。
この目的は、請求項１の特徴を備えた方法によって達成される。
有利な修正は、従属請求項に開示されている。
Ｗｓａ値の測定は、ＳＥＰ１９４１を使用して、圧延方向ではなく、５％変形のＭａｒｃｉｎｉａｋストレッチドローイング（ｓｔｒｅｔｃｈ−ｄｒａｗｉｎｇ）試験片で行われた。
本発明によれば、非変形状態での長いうねりを最適化するだけでは、変形状態のボディシェル部品のＷｓａ値を＜０．３５μｍの望ましい範囲内に確実かつしっかり維持することは不可能であると判断された。
本発明によれば、材料に選択的な工程を実行することにより、変形状態で必要とされる長い起伏の限界を確実に尊重できることが決定された。
言い換えれば、特に使用するＩＦ鋼の合金組成を変更することにより、変形状態での長いうねりを低減したボディシェル材料のより信頼性の高い生産を達成することが可能である。
同様に、本発明によれば、特に０．０２重量％以上の割合でニオブを合金に添加することにより、ＩＦ鋼において、変形状態での長いうねりの低減の確実な調整が達成され得ると判断された。特に例えば、ＤＣ０４〜ＤＣ０７の鋼種は、０．３０μｍ未満のレベルのＷｓａ値で安定化され得る。
ＩＦ鋼を使用する場合、ボディシェル板に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使用すると、Ｗｓａレベルを平均０．２９μｍに安定化させ得る。
また、鋼にＮｂを添加すると、Ｗｓａ値にマイナスの影響を与えることなく、再結晶アニールの加熱速度を広い範囲で変更できるという利点もある。本発明によれば、これらの加熱速度は５から３０Ｋ／秒である。
再結晶アニール後の仕上げ加工または調質圧延手順は、機械的特性を調整し、表面粗に選択的に影響させるために使用される。この手順の過程で、粗さと長いうねりの両方がロールからストリップに伝達される。
本発明は、いくつかの図面に基づいて例として説明される。
従来技術によるコーティングされていない状態の仕上げ加工されたＩＦ鋼の長いうねり（例４８まで）と、本発明に従って改善された変形の前後それぞれのＷｓａ値の比較を示す（例４９から開始）。 母材（仕上げ加工されたＩＦ鋼）のニオブ含有量と変形状態、コーティングなし、でのＷｓａ測定値との関係を示す。 コーティングされていない状態と変形後の電解亜鉛めっき状態の仕上げ加工されたＩＦ鋼の長いうねりの比較を示す。 本発明による合金を表の形態で示す。 好ましい合金の範囲を示す表である。 特に好ましい合金の範囲を示す表である。 本発明および比較例によるいくつかの例示的な実施形態を示す表である。
図１は、従来技術に従って製造および処理された従来のＩＦ鋼を示す（例４８まで）。変形の過程でのＷｓａ値のかなりの広がりは容易に明らかである。例４９から始まり、諸例は、本発明によるＩＦ鋼であり、Ｗｓａ値がかなり改善され、明らかに広がりが低減されている。本発明により、値を約０．３０μｍ以下に確実に維持できることが明らかである。この場合、明るい色のバーは非変形状態のＷｓａ値であり、黒いバーは変形状態の値である。
図２は、母材（ＩＦ鋼）のニオブ含有量と変形状態における仕上げ加工された、コーティングされていない鋼のＷｓａ測定値の間の関係を明らかに示す。Ｎｂ含有量が増加すると、Ｗｓａ値が減少するだけでなく、広がりも大幅に低下する。
本発明によれば、合金中に０．０２重量％（＝２００ｐｐｍ）超のニオブ含有量が設定される。本発明によれば、ニオブ含有量は、好ましくは０．０２１から０．１５重量％、より好ましくは０．０２１から０．１０重量％、さらにより好ましくは０．０２１から０．０５重量％に設定される。これらの値を使用すると、非常に優れたＷｓａ値を実現できる。
図３は、Ｗｓａ値の変化が亜鉛めっきプロセスによってほとんど影響を受けないことを示す。
適切なスキンパスロールを使用することで、非変形状態の金属コーティングされたストリップのうねり値を低レベルに減らし得る。しかしながら、変形した状態では、この改善は見られない。
仕上げ加工の程度は０．５から０．７５％の間である。
Ｎｂの添加により、変形によるＷｓａ値の増加がほとんどまたはまったく発生しないという事実を達成することができた。
特に変形後、本発明に従って製造されたＩＦ鋼は、従来技術による従来のＩＦ鋼よりもかなり良好な特性を示す。
本発明によれば、ＩＦ鋼は、図４による合金組成を有し得る（すべて重量パーセントの値）。
好ましくは、ＩＦ鋼は図５による組成を有する。
ＩＦ鋼の特に好ましい範囲を図６に示す。
残りはそれぞれ鉄と製錬指示不純物で構成されている。
図２は、ＩＦ鋼の対応する測定関係を示し、これは、ニオブ含有量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含有量が増加するにつれて、Ｗｓａ値の着実な改善が明らかになる。この関係は、０．０３重量％を超える合金へのニオブの添加にも存在すると考えられる。しかしながら、本発明による範囲は、一方ではＷｓａ値の十分な減少を可能にし、他方では、変形能の減少につながる、母材における望ましくない硬化効果を防ぐ。
非変形状態とその後の変形状態での低い長いうねりの場合、仕上げ加工手順のロール粗さ（Ｒａ）は、顧客が必要とするストリップの粗さ値を維持できるように、１．６から３．３μｍの間の値に設定される。ロールの粗さの値を小さくすることにより、Ｗｓａの値をさらに小さくすることができるが、顧客の粗さの仕様を小さくする必要があるだろう。
従来技術によるすべての従来の金属コーティング材料は、電解析出プロセスにおけるコーティング材料として使用され得る。これらには、限定されないが、亜鉛合金が含まれる。
本発明では、鋼の合金概念内の工程を採ることにより、非常に安定した方法でＷｓａ値を非常に低いレベルに首尾よく設定できるので有利である。
次の例は、形成された部品のＷｓａ値レベルの形成に対するニオブ含有量のプラスの影響を示すものとし（５％変形のマルチニアック試験片で測定）、他の影響と区別する必要がある。
以下にリストするコーティングの変形Ｚの例では、完全性のためにストリップ速度および堆積条件も示している。それらはすべて、従来技術による慣習的なパラメータ内にあるが、変形状態のＷｓａ値に大きな影響はない。
図１：従来技術（例４８を使用）および本発明（例４９から開始）によるＩＦ鋼で測定されたＷｓａ値の例
次の条件に従うことが有利であることが判明した。
Ｎ＊（Ｔｉ＋Ｎｂ）＊Ｓ＊１０＾６
ただし、
純亜鉛コーティング（Ｚ）の場合、製品は≧１であり、亜鉛マグネシウムコーティング（ＺＭ）の場合、製品は≧２である。
したがって、本発明によれば、より粗い堆積物が形成されることを保証することが可能である。これにより、強度に悪影響を与えることなく、より良い変形性が得られる。
図２は、鋼のＮｂ含有量と変形後のＷｓａ値の関係を示す。
図３は、コーティングされていない鋼と電解亜鉛めっき後のＷｓａ値を示す。

Claims (11)

  1. 特に車両のボディシェル板用の鋼板を製造する方法であって、所望の組成の鋼合金が溶融され、流し込まれ、その後圧延されて板状にされ、前記鋼合金は、
    Ａ）インタースティシャルフリー鋼（ＩＦ鋼）であり、
    前記圧延後、前記鋼板は、
    Ｂ）アニールされ、仕上げ加工され、
    可能な限り狭い広がりで低いＷｓａ値を達成するために、０．０１重量％超、好ましくは０．０１１重量％超、特に好ましくは０．０２重量％超のニオブ含有量が前記鋼合金に添加されることを特徴とする、方法。
  2. 重量％で以下の分析結果を有する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。
    Ｃ ０．００１〜０．０１５ 好ましくは０．００１〜０．０１０ より好ましくは０．００１〜０．００５
    Ｓｉ ０．０１〜０．５ 好ましくは０．０１〜０．４ より好ましくは０．０１〜０．３
    Ｍｎ ０．０２から０．５ 好ましくは０．０２〜０．４ より好ましくは０．０２〜０．３
    Ｐ 最大０．１ 好ましくは最大０．０５ より好ましくは最大０．０５
    Ｓ 最大０．０５ より好ましくは最大０．０３ より好ましくは最大０．０３
    Ａｌ ０．０１から１．０ 好ましくは０．０１〜０．５０ より好ましくは０．０１〜０．１
    Ｎｂ ０．０１１から０．１５ 好ましくは０．０１１〜０．１０ より好ましくは０．０１１〜０．０５
    Ｔｉ ０．０１から０．４ 好ましくは０．０１〜０．３ より好ましくは０．０１〜０．２０
    を有し、任意で、以下の元素の１つ以上を含有する：
    最大１００ｐｐｍまでのホウ素および／または
    最大０．４重量％のバナジウムおよび／または
    最大０．４重量％のジルコニウム
    残りは鉄と製錬指示不純物で構成されている。
  3. 重量％で以下の分析結果を有する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。
    Ｃ ０．００１から０．０２０ 好ましくは０．００１〜０．０１０ より好ましくは０．００１〜０．００６
    Ｓｉ ０．０１から０．７ 好ましくは０．０１〜０．５ より好ましくは０．０１〜０．４
    Ｍｎ ０．０２から１．５ 好ましくは０．０２〜１．０ より好ましくは０．０２〜０．６
    Ｐ 最大０．１５、好ましくは最大０．１ より好ましくは最大０．１
    Ｓ 最大０．０５ 好ましくは最大０．０３ より好ましくは最大０．０３
    Ａｌ ０．０１５から１．０ 好ましくは０．０１５〜０．５ より好ましくは０．０１５〜０．１０
    Ｎｂ ０．０２から０．１５ 好ましくは０．０２１〜０．１０ より好ましくは０．０２１〜０．０５
    Ｔｉは、０．０１から０．２ 好ましくは０．０１〜０．１５ より好ましくは０．０１〜０．１２
    を有し、任意で、以下の元素の１つ以上を含有する：
    最大１００ｐｐｍまでのホウ素および／または
    最大０．４重量％のバナジウムおよび／または
    最大０．４重量％のジルコニウム、および／または
    最大０．５重量％のハフニウム、および／または
    最大０．５重量％のタングステン、および／または
    最大０．５重量％のタンタル、および／または
    製錬指示不純物で構成される残り。
  4. 前記仕上げ加工後、前記鋼板に電解プロセスまたは蒸着によって金属防食コーティングが施され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。
  5. 前記金属防食コーティングは、電解的に適用されるか、またはＣＶＤもしくはＰＶＤプロセスにより適用されることを特徴とし、前記金属コーティングは、亜鉛で構成されるか、または亜鉛をベースとし、特に亜鉛−ニッケル、亜鉛−マグネシウム、亜鉛−チタン、亜鉛−カルシウム、もしくはジルコニウム、ハフニウム、セリウムを含む亜鉛合金の亜鉛−クロムコーティング、または、一般に混合金属もしくは希土類で構成される金属である、請求項４に記載の方法。
  6. 粗さ（Ｒａ）が１．６から３．３μｍのスキンパスロールが使用されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 仕上げ加工の程度が０．５から０．７５％の間であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記合金が以下の条件：Ｎ＊（Ｔｉ＋Ｎｂ）＊Ｓ＊１０＾６、積が１より大きい、好ましくは１．５より大きい、を満足す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。
  9. 加熱速度が５Ｋ／秒から３０Ｋ／秒の間であり得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。
  10. 請求項２または請求項３に記載の組成物を有する請求項１から９のいずれか一項に記載の方法で製造された鋼板。
  11. 自動車のボディシェル部品および建物への請求項９に記載の鋼板の使用。
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