JP2693613B2 - 打ち抜き性に優れた加工用冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、自動車用外装板などに用いて好適な打ち
抜き性に優れた加工用冷延鋼板の製造方法に関するもの
である。

（従来の技術） 自動車や家電製品の外装板として利用される加工用冷
延鋼板には、成形加工性のほか打ち抜き加工性も要求さ
れる。というのはこの種鋼板は、そのほとんどが何らか
のかたちで打ち抜き加工が施されるからである。

ここに打ち抜き加工性として特に重要な特性は、打ち
抜きの際におけるばりの発生が小さいことである。とい
うのはばりが大きいと、プレス品を積み重ねた場合、こ
のばりによって鋼板表面が傷つき耐食性が劣化するだけ
でなく、プレス時における鉄粉量も増大して星目状の表
面欠陥を誘発するからである。

上記のような打ち抜き加工性を改善するものとして、
たとえば特開平1-230748号公報では、Ti添加低炭素鋼に
ついてＳを0.050〜0.150wt％（以下単に％で示す）程度
含有させる高Ｓ化を提案しているが、かような高Ｓ鋼は
耐穴あき腐食性に劣る。また特開平1-255626号公報で
は、焼鈍後400℃以下で２〜６％の塑性歪みを付加した
り、400〜800℃の温度範囲で窒化処理を施すことによっ
て、表層部の硬度の上昇を図っているが、この方法では
表層部が硬くなりすぎるので、連続プレス時における金
型の摩耗や損傷が大きいという欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、他
の特性に悪影響を与えることなしにばりの発生を効果的
に低減ならしめた、打ち抜き性に優れた加工用冷延鋼板
の有利な製造方法を提案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） さて発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を
重ねた結果、熱延前の鋼片表層にＢ濃化層を形成してお
くと共に、冷延後の焼鈍を、露点が−10℃以下の非酸化
性雰囲気中にて行うことが、所期した目的の達成に関し
極めて有効であることの知見を得た。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明の要旨構成は次のとおりである。

（１） C:0.05％以下、 Si:2.0％以下、 Mn:2.0％以下、 S:0.03％以下、 Al:0.15％以下および B:0.0050％以下 を含有し、残部は実質的にFeの組成になる鋼片であっ
て、少なくとも片面につき、その表面から板厚の１％深
さまでの表層部における平均Ｂ濃度が、板厚中心部にお
けるＢ濃度の1.5倍以上である鋼片を、常法に従い熱間
圧延ついで冷間圧延したのち、雰囲気ガスの露点を−10
℃以下とした非酸化性雰囲気中で焼鈍を施すことからな
る打ち抜き性に優れた加工用冷延鋼板の製造方法（第１
発明）。

（２）第１発明において、素材中にさらに P:0.2％以下 を添加配合してなる打ち抜き性に優れた加工用冷延鋼板
の製造方法（第２発明）。

（３）第１または第２発明において、素材中にさらに Ti:0.001〜0.1％、 Nb:0.001〜0.1％、 Zr:0.001〜0.1％、 V:0.001〜0.1％、 Mo:0.001〜0.1％および Ca:0.001〜0.1％ のうちから選んだ少なくとも一種を添加配合してなる打
ち抜き性に優れた加工用冷延鋼板の製造方法（第３発
明）。

（４）第１、第２または第３発明において、素材中にさ
らに Cr:0.005〜10.0％、 Ni:0.005〜10.0％および Cu:0.005〜10.0％ のうちから選んだ少なくとも一種を添加配合してなる打
ち抜き性に優れた加工用冷延鋼板の製造方法（第４発
明）。

以下、この発明の基礎となった実験結果について述べ
る。

C:0.003％、Si:0.01％、Mn:0.1％、P:0.012％、S:0.0
13％、Al:0.03％、Ti:0.04％およびB:0.0003％を含有す
る組成になる連鋳スラブであって、連続鋳造の際に用い
るモールドパウダ中にB₂O₃を添加することによってスラ
ブ表面にＢの濃化層を形成させ、 表面から板厚の１％深さまでの表層部における 平均Ｂ濃度:0.0006％ 板厚中心部におけるＢ濃度:0.0002％ とした鋼スラブを、常法に従って熱間圧延ついで冷間圧
延して、0.8mm厚の冷延板としたのち、露点を種々に変
化させたH₂とN₂の混合ガス雰囲気中（810℃）で連続焼
鈍し、ついで圧下率0.7％の調質圧延を施した。

かくして得られた冷延板を直径32mmの円板に打ち抜い
たときの、かえり高さと雰囲気露点との関係について調
べた結果を第１図に示す。

同図より明らかなように、雰囲気露点が−10℃以下に
なると従来に比べかえり高さが格段に低減している。

（作用） 次にこの発明において、素材の成分組成を前記の範囲
に限定した理由について説明する。

C:0.05％以下 Ｃは、少なければ少ないほど深絞り性が向上するの
で、その混入は極力低減することが好ましいが、0.05％
以下まで許容できる。

Si:2.0％以下 Siは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて
必要量添加されるが、その添加量が2.0％を超えると深
絞り性に悪影響を及ぼすので2.0％以下とする必要があ
る。

Mn:2.0％以下 Mnは、Siと同様、鋼を強化する作用があり、所望の強
度に応じて必要量添加されるが、その添加量が2.0％を
超えると深絞り性に悪影響を及ぼすので2.0％以下とす
る必要がある。

S:0.03％以下 Ｓは、深絞り性および耐穴あき性の面からは極力低減
することが好ましいが、0.03％以下まで許容できる。

Al:0.15％以下 Alは、脱酸剤ならびにＮの析出固定元素として有用で
あるが、含有量が0.15％を超えてもその効果の向上は望
めず、むしろ であるので、0.15％以下に限定した。

B:0.0050％以下 この発明においてＢとくに表層Ｂは最も重要であり、
Ｂ含有量:0.0050％以下において、少なくとも片側につ
き、その表面から板厚の１％深さまでの表層部における
平均Ｂ濃度が、板厚中心部におけるＢ濃度の1.5倍以上
とすることが肝要である。

ここにＢの全体としての含有量を0.0050％以下とした
のは、この値を超えるて多量に添加されると加工性の劣
化を招くからであり、また表層部における平均Ｂ濃度を
板厚中心部におけるＢ濃度の1.5倍以上としたのは、1.5
倍に満たないと焼鈍工程において雰囲気露点をいくら調
整しても、満足いくほどのばりの低減が望めないからで
ある。

P:0.2％以下 Ｐは、打ち抜き性に悪影響を及ぼさず高い強度を得る
に有効な元素であるが、0.2％を超えると硬質化しすぎ
るだけでなく脆化するので、0.2％以下とする必要があ
る。

Ti,Nb,Zr,V,Mo,Ca:0.001〜0.1％ 上記の各元素はいずれも、炭化物や窒化物、硫化物を
形成して加工性を向上させる有用元素であるが、含有量
が0.001％に満たないとその添加効果に乏しく、一方0.1
％を超えると硬質化するので、単独使用または併用何れ
の場合においても0.001〜0.1％の範囲で添加するものと
した。

Cr,Ni,Cu:0.005〜10.0％ 上記の各元素はいずれも、耐食性の向上に有効に寄与
するが、0.005％に満たないとその添加効果に乏しく、
一方10.0％を超えてもその効果は飽和に達するので、0.
005〜10.0％の範囲で添加するものとした。

さてＢの表面濃化方法としては、次のような手法があ
る。

（１）鋳造用のモールドパウダ中に、B₂O₃を5.0〜30.0
％程度含有させ、このモールドパウダと溶鋼との界面に
てB₂O₃鋼中Alにて還元し、鋳片段階でその表層Ｂ濃度を
高める方法。

この方法は、発明者らが先に特願平1-286022号明細書
にて開示した方法であるが、この方法を利用することに
より、鋼片表層部の平均Ｂ濃度を板厚中心部の平均Ｂ濃
度の1.5倍以上にすることができる。

C:0.0025％、Si:0.01％、Mn:0.10％、P:0.015％、S:
0.008％、Al:0.020％およびB:0.0004％を含有し、残部
はFeの組成になる溶鋼について、表１に示す組成のモー
ルドパウダを鋳型内に供給しつつ連続鋳造を行った。連
続鋳造の条件を表２に示す。なお溶鋼湯面におけるモー
ルドパウダ厚みは15.0mmとなった。

かくして得られた鋳片の厚み方向のＢ濃度分布を第２
図に示す。

同図から明らかなように、Ｂ濃度が表層下5mmの範囲
で内部に比べて２倍以上の高濃度である鋳片を製造する
ことができた。

なおモールドパウダの組成については、通常の深絞り
用極低炭素鋼用のモールドパウダ組成にさらにB₂O₃を含
有させた組成でよく、例えばT.C:0.5〜5.0％、SiO₂:20.
0〜40.0％、CaO:20.0〜40.0％、Al₂O₃:0または8.0％以
下、Na₂O:0または10.0％以下、MgO:0または6.0％以下、
F:0または10.0％以下、B₂O₃:5.0〜30.0％、TiO₂:0また
は12.0％以下の組成が挙げられる。

ここにモールドパウダ中におけるB₂O₃含有量が5.0％
に満たないとB₂O₃の解離反応が不十分となって、Ｂのス
ラブ表面への濃化が生じ難く、一方30.0％を超えるとス
ラブ表層部のＢ濃化が著しく、鋳片の矯正変形過程で表
面割れが生ずるという不都合が生じるので、B₂O₃含有量
は5.0〜30.0％程度とするのが好ましい。

（２）スラブの表層にＢ濃化層を形成せしめる方法とし
ては、モールドパウダーの組成の制御のほかに、スラブ
または熱延段階でほう化物を塗布することにより、塗布
対象物の表層部におけるＢ濃度を高める方法などがあ
る。

以下、この発明の製造工程について具体的に説明す
る。

まず製鋼については常法に従って行えばよく、特にこ
の発明ではそれらの条件の限定は必要としないが、コス
ト及び品質の点で連続鋳造法を用いることが望ましい。

熱間圧延については、加工性の観点から仕上温度をAr
₃変態点直上付近とすることが好ましい。望ましくはAr₃
変態点〜Ar₃変態点＋50℃の範囲で仕上げることとす
る。その他の条件については特に規定するものではな
く、常法に従って行えばよい。巻取り温度は、通常の55
0〜700℃程度で充分に優れた材質が得られる。

冷間圧延についても常法に従って行えばよく、特にこ
の発明ではそれらの条件の限定は必要としないが、十分
な再結晶のためには50％以上の冷延圧下率が望ましい。

ついで焼鈍処理を施すわけであるが、この発明ではか
かる焼鈍に際し、雰囲気を非酸化性にすると共に、露点
を−10℃以下とすることが肝要である。

というのは、雰囲気を非酸化性にしないと表面に優先
的に酸化物が形成するため、表層Ｂによる打ち抜き性向
上が得られないという問題があり、また露点が−10℃よ
りも高いと前掲第１図に示したように、十分満足いくほ
どかえり高さを低減できないからである。

なおその後に、圧下率:0.3〜2.0程度の調質圧延を施
すことは表面粗度および形状制御の面で有利である。

上述したように、Ｂの表面濃化と低露点焼鈍とを組み
合わせることにより、製品板の表層のみに好適な硬質相
が形成される結果、打ち抜き時のせん断変形がへき開破
壊となる結果、かえりの結果的な低減が達成されるので
ある。

（実施例） 表３に示す成分組成になる種々の鋼スラブを、表４に
示す条件に従って処理した。

かくして得られた冷延板の機械的諸性質およびかえり
高さについて調べた結果を、表４に併記する。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、加工性に優れるのはいう
までもなく、打ち抜き加工性に優れた加工用冷延鋼板を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、焼鈍雰囲気の露点とかえり高さとの関係を示
したグラフ、 第２図は、スラブ鋳片の厚み方向におけるＢ濃度分布を
示したグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/50 Ｃ２２Ｃ 38/50 (72)発明者 反町 健一 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (72)発明者 竹内 秀次 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】C:0.05wt％以下、 Si:2.0wt％以下、 Mn:2.0wt％以下、 S:0.03wt％以下、 Al:0.15wt％以下および B:0.0050wt％以下 を含有し、残部は実質的にFeの組成になる鋼片であっ
   て、少なくとも片面につき、その表面から板厚の１％深
   さまでの表層部における平均Ｂ濃度が、板厚中心部にお
   けるＢ濃度の1.5倍以上である鋼片を、常法に従い熱間
   圧延ついで冷間圧延したのち、雰囲気ガスの露点を−10
   ℃以下とした非酸化性雰囲気中で焼鈍を施すことを特徴
   とする打ち抜き性に優れた加工用冷延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１において、素材中にさらに P:0.2wt％以下 を添加配合してなる打ち抜き性に優れた加工用冷延鋼板
   の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１または２において、素材中にさら
   に Ti:0.001〜0.1wt％、 Nb:0.001〜0.1wt％、 Zr:0.001〜0.1wt％、 V:0.001〜0.1wt％、 Mo:0.001〜0.1wt％および Ca:0.001〜0.1wt％ のうちから選んだ少なくとも一種を添加配合してなる打
   ち抜き性に優れた加工用冷延鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】請求項1,2または３において、素材中にさ
   らに Cr:0.005〜10.0wt％、 Ni:0.005〜10.0wt％および Cu:0.005〜10.0wt％ のうちから選んだ少なくとも一種を添加配合してなる打
   ち抜き性に優れた加工用冷延鋼板の製造方法。