JP2712986B2 - 成形性と化成処理性の優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

成形性と化成処理性の優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法

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JP2712986B2 JP35554391A JP35554391A JP2712986B2 JP 2712986 B2 JP2712986 B2 JP 2712986B2 JP 35554391 A JP35554391 A JP 35554391A JP 35554391 A JP35554391 A JP 35554391A JP 2712986 B2 JP2712986 B2 JP 2712986B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は成形性と化成処理性の優
れた深絞り用冷延鋼板の製造方法に係り、極低炭素鋼を
素材とした比較的安価で優れた材質と化成処理性を有す
る超深絞り用冷延鋼板の製造技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】今日における製鋼脱ガス技術の進歩によ
り、鋼中炭素(C)量を50ppm 以下まで低減した極低
炭素鋼が比較的安価かつ大量に製造されるようになり、
当該鋼にNb、Ti、B、Zr等を添加した、所謂IF(Inte
rstitial Free)鋼が、連続焼鈍プロセスで高深絞り性と
非時効性が要求されるEDDQクラスの超深絞り用冷延
鋼板を製造するための有力な素材として一般化しつつあ
る。
【0003】連続焼鈍冷延鋼板として一般的に使用され
る前記IF鋼は、TiとNbを単独あるいは複合添加した鋼
である。これらの元素は、強力な炭・窒化物形成元素で
あるため、熱延過程で鋼中のNおよびCを析出固定する
ことによって、冷延・焼鈍後に極めてすぐれた成形性が
発現される。しかし一方では、鋼中CをTiC あるいはNb
C として完全に析出固定すると焼鈍後の鋼板の粒界強度
が低下し、深絞り脆化(2次加工脆化)の問題が顕在化
する。
【0004】この対策として微量Bの添加が有効である
ことが知られているが、深絞り性の劣化を伴う点が問題
である。また、上記したIF鋼の材質上の特長とは裏腹
に、IF鋼は一般の低炭素Alキルド鋼に比べて化成処理
性が劣ることが知られている。とくに、Tiを添加するこ
とは、Nb単独添加のIF鋼より材質安定性が優れている
ため、一般的にはTi添加を基本として成分設計されるケ
ースが多い。しかし、TiはNbに比べて酸化し易いため、
鋳造時のノズル詰まりのみならずスラブ表面のピンホー
ル欠陥の発生原因となることに加えて、製造工程で鋼板
表面に形成されるTiの酸化皮膜が化成処理性を劣化させ
ることが知られている。
【0005】そこで、こうした問題を解決する方法とし
て、Mn、Sの添加量をそれぞれ0.20〜0.70および0.
018〜0.040まで高めて、MnS を核としたリン酸塩
結晶の生成を促進させる方法(特開昭59−7426
0)、Ti−IF鋼にNbを複合添加することによって、Nb
C を核としたリン酸塩結晶の生成を促進させる方法(特
開昭61−26756)、Ti−IF鋼にNbを複合添加す
ることによって化成処理性を改善する技術などが開示さ
れている(特開昭61−26756)。一方、リン酸塩
結晶生成の核となる炭・窒化物の析出促進を狙いとし
て、熱延仕上げ温度を880℃以下に低下させる方法
(特開昭61−41722)あるいは600℃〜800
℃での温間圧延を行う方法(特開昭63−12162
3)なども開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来技
術の基本となる考え方は、一般の低炭素Alキルド冷延鋼
板ではFe3Cがリン酸塩結晶生成の核を提供するのに対
し、IF鋼では鋼中Cが析出固定されているため、それ
に替わる核としてMnS あるいはNbC を鋼板表面に析出さ
せるものであって、特に、リン酸塩結晶の核発生につな
がるミクロ的なローカルセルの形成を支配する、結晶粒
界、介在物、酸化皮膜などの制御が極めて重要で有り、
これらの全てを、材質上不利を生じることなく、リン酸
塩結晶の核発生・成長に好ましいよう制御する必要があ
る。
【0007】具体的に言うならば、特開昭59−742
60は、材質上硬質化することと、Sを高めることによ
る耐食性劣化のおそれがある。また特開昭61−267
56は、材質上も比較的有効な方法と考えられるが、基
本的にはTi量を4.0×(〔C〕+〔N〕)以上とするこ
とによって、NbC として析出させるべきCを、Nととも
にTiの炭・窒化物として析出固定することを必須条件と
した技術であり、一方、特開昭61−41722、特開
昭63−121623などは、熱延条件に着目したユニ
ークな技術であるが、実操業上は連続熱間圧延機列内で
Ar3 変態が起こり、板形状および板厚変動の原因にな
る。また、熱間潤滑が不十分な場合は表面性状を劣化さ
せるばかりか、焼鈍後の鋼板のr値を劣化させることに
なり、操業の安定性に問題がある。
【0008】近年、自動車車体に使用される冷延鋼板
は、部品形状の複雑化、大型化、防錆性の重視などに伴
い、従来は成形性の厳しい部位(リアクウォータ等)に
限定して使用されていたEDDQクラスの超深絞り用冷
延鋼板の比率が増大しており、IF鋼を素材とした冷延
鋼板が汎用品種として大量に使用されるようになってき
た。しかし、IF鋼は材質上優れた成形性を有する反
面、二次加工脆化および化成処理性の劣化などの問題を
抱えている。とくに、パネル等に使用される冷延鋼板
は、塗装密着性および下地鋼板の耐食性を確保する上で
化成処理性の良否が極めて重要であり、IF鋼を一般的
に使用する上で重要な課題である化成処理性の改善が適
切に得られない。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
実情に鑑み、検討を重ねて創案されたものであり、IF
鋼を使用し極めて優れた成形性と化成処理性を有する冷
延鋼板を得ることに成功したものであって、以下の如く
である。
【0010】 (1) wt%で、0.0010%≦C≦0.0030%、 0.10%≦Mn≦0.30%、 Si≦0.05%、 P≦0.02%、 0.005%≦S≦0.0
20%、 0.02≦ sol. Al≦0.06%、 N≦0.0030%、 6.2C≦Nb≦0.025%、 2.7N≦Ti<0.010
% を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなる鋼を連続
熱間圧延し仕上げ圧延を行うに際し、最終仕上げ温度
(FT)が鋼中Nb、C、Mn、S含有量の関数(X)に対
して下記(1)式を満足する範囲で熱間圧延を終了し、
560〜660℃で巻取った熱延鋼帯を冷延鋼帯とした
後、再結晶温度以上Ac3 以下の温度範囲で焼鈍すること
を特徴とする成形性と化成処理性の優れた深絞り用冷延
鋼板の製造方法。 −12.0X+990≦FT≦−23.3X+1200 (1) FT≦920℃、10.0≦X≦14.5 X=log〔Mn〕・〔S〕×log〔Nb〕・〔C〕
【0011】 (2) wt%で、0.0010%≦C≦0.0030%、 0.10%≦Mn≦0.30%、 Si≦0.05%、 P≦0.02%、 0.005%≦S≦0.0
20%、 0.02≦ sol. Al≦0.06%、 N≦0.0030%、 6.2C≦Nb≦0.025%、 2.7N≦Ti<0.010
% を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなる鋼を連続
鋳造後、鋳片中心部の温度が1100℃を下廻らない条
件で鋳片の表層部を600℃以上Ar3 変態点以下まで
冷却した後、鋳片中心部からの復熱によって表層部の温
度を1000℃以上として熱間圧延を開始し、連続熱間
圧延し仕上げ圧延を行うに際し、最終仕上げ温度(F
T)が鋼中Nb、C、Mn、S含有量の関数(X)に対して
下記(1)式を満足する範囲で熱間圧延を終了し、56
0〜660℃で巻取った熱延鋼帯を冷延鋼帯とした後、
再結晶温度以上Ac3 以下の温度範囲で焼鈍することを特
徴とする成形性と化成処理性の優れた深絞り用冷延鋼板
の製造方法。 −12.0X+990≦FT≦−23.3X+1200 (1) FT≦920℃、10.0≦X≦14.5 X=log〔Mn〕・〔S〕×log〔Nb〕・〔C〕
【0012】(3) 5〜10ppm のBを含有すること
を特徴とする前記(1)項または前記(2)項の何れか
に記載の成形性と化成処理性の優れた深絞り用冷延鋼板
の製造方法。
【0013】
【作用】上記した本発明における最も重要な構成要件
は、鋼中のC、Mn、S、N、Nb、Tiを、それぞれ0.00
10wt%≦C≦0.0030wt%、0.10wt%≦Mn≦0.3
0wt%、0.005wt%S≦0.020wt%、N≦0.00
30wt%、6.2C≦Nb≦0.025wt%、2.7N≦Ti<0.
010wt%に規制したIF鋼を熱間圧延するに際し、最
終仕上げ温度(FT)を、鋼中Nb、C、Mn、S量に対し
て厳密に管理するところにある。つまり、Nの析出固定
のみを意図してTiを添加したIF鋼をベースとして、熱
間圧延過程で析出するMnS とNbC を微細かつ均一に分散
させることにより、以後の工程におけるTiの表面酸化の
回避と、最終製品における化成処理時のリン酸塩結晶の
核発生サイトとして、MnS とNbC を共に有効に機能させ
ることを狙いとする。
【0014】更に、本発明においては、連続鋳造後、鋳
片中心部の温度が1100℃を下回らない条件で鋳片の
表層部を600℃以上Ar3 変態以下の範囲迄冷却した
後、鋳片中心部からの復熱によってスラブ表層部の温度
を1000℃以上として熱間圧延を開始することによっ
て、MnS をさらに微細かつ均一に分散させることが出
来、化成処理性を一層向上する。
【0015】本発明における必須構成要件に関してその
限定理由を以下に述べると、先ず本発明では、鋼板の表
面性状に影響をおよぼすTiに関してその量を制限する。
つまり、NをTiN として析出固定することと、過剰Tiの
存在による化成処理性の劣化を回避する目的から、その
上限を0.01wt%未満とした。とくに、直送圧延等を行
う場合は、スラブ表面欠陥の発生原因となるため、厳密
な管理が必要となる。
【0016】図1は、Ti量を種々変化させたTi添加IF
鋼について、連続鋳造スラブを表面無手入れで直送圧延
した熱延鋼板表面におけるヘゲ状欠陥密度(個/m2)と
当該鋼板を冷間圧延した後連続焼鈍した製品を化成処理
した時のリン酸塩皮膜性状の5段階評価結果におよぼす
Ti量の影響を示した。この図から明らかなように、Ti単
独添加の場合、Ti量が0.01wt%未満の鋼種において、
熱延板の表面欠陥が全く認められなくなるばかりか化成
処理性に関しても優れた評価結果が得られる。この限界
値は、微量のNbを添加することによって緩和される方向
にはあるが、本発明では、Tiに関してより厳格な管理を
行うべく、その上限値を0.01wt%未満とする。更に、
Tiは強力な窒化物形成元素であり、仕上げ熱延開始前に
鋼中NをTiN として析出固定するため、熱間圧延後にN
をAlN として析出させるよりコイル長手方向の材質変動
が改善される。従って、TiN として析出するTi量の下限
として、Nとの化学量論比(Ti=48N/14)のほぼ
80%の量(2.7N)に規制する。
【0017】次に本発明では、リン酸塩結晶の核発生サ
イトとしてNbC を最大限に機能させるために、鋼中Cの
ほぼ全量をNbC として析出させることを基本とし、同時
に非時効化を達成する。これは、TiC として鋼中Cを固
定した場合、NbC として固定した場合にくらべて材質上
は軟質・高延性となるが、その場合は、一般には0.01
wt%以上のTi添加が不可避となり、過剰Tiの存在による
化成処理性の劣化のみならず、スラブ表面に於けるピン
ホール欠陥の発生のため、表面手入れが不可欠となる。
更に、粒界強度低下による深絞り脆化感受性が増す。し
たがって、Nbに関しては、その下限値が重要であり、粒
界などへのCの析出を考慮したとしても、Cとの化学量
論比(Nb=93C/12)のほぼ80%の量(6.2C)
に規制する。しかし、NbのみでCを固定した場合、Cと
の当量比を越えてむやみにNbを添加することは、材質上
顕著な改善効果が認められないばかりかr値と伸びの劣
化が顕著となる。そこで、本発明ではその上限を0.02
5wt%に限定する。
【0018】さらに、本発明では、上記したTiとNbの役
割に加えて、リン酸塩結晶の核発生サイトとしてMnS を
有効に作用させる。とくに、その添加量に関しては従来
鋼と大幅に異なるものではないが、NbC とMnS のそれぞ
れの溶解度積と熱延仕上げ温度(FT)との関係を適正
に制御することによって、優れた素材特性を維持しなが
ら化成処理性が格段に向上することを見出した。
【0019】図2は、Tiを0.005〜0.01wt%、Nbを
0.01〜0.025wt%の範囲で添加したIF鋼の、連続
焼鈍後のr値と化成処理性の評価結果を、log〔Mn〕
・〔S〕×log〔Nb〕・〔C〕(=X)とFTのマト
リックス上にプロットした結果である。この図から明ら
かなように、化成処理性はXとFTのバランスに強く依
存しており、 −12.0X+990≦FT≦−23.3X+1200 (1) FT≦920℃、10.0≦X≦14.5 の範囲で高いr値と良好な化成処理性が得られる。
【0020】つまり、log〔Mn〕・〔S〕とlog
〔Nb〕・〔C〕は、いずれも負の値であるから、これら
の元素の含有量が多い程、積の絶対値は小さくなる。し
たがって、Xの値が小さい程熱延時に析出するNbC とMn
S の量は多くなることを意味しており、Xに対して上記
範囲の下限以下にFTを下げると、NbC とMnS が非常に
微細に析出してr値を劣化させ、逆に上限以上にFTを
上げると、NbC とMnS の微細分散が不十分となってリン
酸塩結晶の核発生サイトとしての機能が損なわれるた
め、化成処理性が劣化するものと解釈できる。
【0021】更に本発明では、MnS をより均一かつ微細
に分散させる狙いから、鋳造後、鋳片の表層部のみをAr
3 変態以下まで冷却した後、鋳片中心部からの復熱によ
ってスラブ表層部を再加熱して熱間圧延を行う。つま
り、500℃以下まで冷却したスラブを再加熱して熱延
する場合、スラブの冷却過程で粗大に析出したMnS を微
細分散させる上で上記した熱延条件が極めて有効である
が、析出状態を更に均一微細にするため、直送圧延が有
効であるとの考えに基づくものである。しかし、通常の
直送圧延では、凝固時のデンドライト界面に析出したMn
S を均一分散させるのが難しいため、表層部のみを一旦
Ar3 変態を通過させることによってその目的を達成す
る。とくに、スラブの冷却過程でのMnS の粗大化が回避
されることによって、従来の加熱炉材に比べて一層の均
一微細分散が可能になり、その結果、化成処理性が更に
向上することを確認した。
【0022】つぎに、本発明における主要元素の成分限
定理由について述べると、以下の如くである。Cは、そ
の含有量が少ないほどNbの添加量が少なくてすむが、本
発明では、リン酸塩結晶の核発生サイトとしてNbC を有
効に利用するため、その下限を10ppm とする。一方、
上限に関しては、IF鋼としての材質上の要求特性を満
たすことと、リン酸塩結晶の核発生サイトとして機能が
飽和する臨界として30ppm に規制する。
【0023】Siは、化成処理性に関しては有害元素であ
るため低いほうが好ましいが、顕著な悪影響が認められ
ない上限として、0.05wt%以下とした。
【0024】Mnは、材質上は低いほうが好ましいが、本
発明では鋼中SとMnS を形成してリン酸塩結晶の核発生
サイトとしての機能を持たせるため、その下限値を0.1
0wt%とする。また上限値は、深絞り性に好ましい集合
組織の発達を意図して、0.30wt%とする。
【0025】Pは、化成処理性には有効な元素である
が、深絞り脆化に対して極めて有害な元素である。この
問題はBを複合添加することによってある程度軽減され
るが、本発明では、高r値化と二次加工脆化を本質的に
回避する狙いから、その上限を0.02wt%に規制する。
【0026】Sは、MnS の形成に不可欠の元素であり、
有効に作用する下限として0.005wt%以上に規制す
る。またリン酸塩結晶の核発生サイトとして機能させる
ためには、Mnと共に本発明の範囲を超える量を添加する
のが有効と考えられるが、本発明は、耐食性の観点から
その上限を0.02wt%に規制し、化成処理性に関して
は、プロセス条件の適正化によって対処するものであ
る。
【0027】Alは、Tiが添加された鋼では、Nを固定す
るだけの目的であれば、連続鋳造が可能な範囲でその添
加量を低減することができる。しかし、本発明では、Al
で脱酸することにより、Tiの酸化を抑制して表面欠陥の
発生を減ずるため、0.02wt%〜0.06wt%の範囲で添
加する。
【0028】Nは、IF鋼の材質に対しては低いほうが
好ましい。とくに、Ti添加量低減の観点から、その上限
を0.0030wt%に規制した。
【0029】Bは、本発明の作用効果をより顕著なもの
とするために、5〜10ppm の範囲で添加する場合があ
る。これによって深絞り脆化が抑制される。しかし、1
0ppm を越えて添加すると、r値の低下が顕在化するた
め、10ppm を上限とした。
【0030】
【実施例】本発明によるものの具体的な実施例について
説明すると、以下の如くである。 (実施例1)次の表1に示す成分系の連続鋳造鋳片を、
1200℃に加熱後、粗圧延で36mm厚に圧延した後、
7スタンドの連続熱間圧延機で、最終圧延機での仕上げ
厚:3.2mm、仕上げ温度:880〜920℃の条件で熱
間圧延を行って、620℃で巻き取った。該鋼帯を酸洗
後0.8mmまで冷間圧延を行って、820℃での連続焼鈍
と、一部の鋼に関しては750℃での箱焼鈍を行った。
0.5%調質圧延後の材質と化成処理性の評点は更に下記
する表2に示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】即ち本発明条件を満足する鋼No. 3〜5、
9、12および15のものは何れもElが53%以上で、
m 2.0以上であり、Tth も優れていると共に化成処理
性も良好であることが確認された。
【0034】(実施例2)前記表1における鋼No. 2、
3、5、8、12の各連続鋳造鋳片を、1200℃に加
熱後、粗圧延で36mm厚に圧延し、次いで7スタンドの
連続熱間圧延機で、最終圧延機での仕上げ厚が2.8mm、
仕上げ温度:700〜940℃の条件で熱間圧延を行
い、620℃で巻き取った。該鋼帯を酸洗後0.7mmまで
冷間圧延を行って、820℃での連続焼鈍を行った。0.
5%調質圧延後の材質と化成処理性の評点を次の表3に
示す。
【0035】
【表3】
【0036】(実施例3)前述した表1における鋼No.
1、3、5、6、10、12および15について、連続
鋳造鋳片を加熱炉に装入することなく、一旦鋳片の表面
温度を650〜800℃の温度まで冷却した後、表面温
度を1150℃まで復熱して熱間圧延に供した。粗圧延
で40mm厚に圧延してから、7スタンドの連続熱間圧延
機で、最終圧延機での仕上げ厚を3.2mm、仕上げ温度を
880〜900℃の条件で熱間圧延を行い、620℃で
巻き取った。該鋼帯を酸洗後0.8mmまで冷間圧延をな
し、820℃での連続焼鈍と750℃での箱焼鈍を行っ
た。熱延鋼板段階で評価した鋼板表面のヘゲ状欠陥の密
度と、0.5%調質圧延後の材質および化成処理性の評点
は次の表4に示す如くであった。
【0037】
【表4】
【0038】
【発明の効果】以上説明したような本発明によるときは
卓越した加工性と化成処理性を具備した超深絞り用冷延
鋼板を比較的低コスト且つ安定して製造し提供すること
ができ、自動車その他の車輌用などとして近時における
要請に充分即応し得るものであるから工業的にその効果
の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】Ti量を変化させて添加したTi添加IF鋼につい
て連続鋳造スラブを表面無手入れで直送圧延した熱延鋼
板表面における欠陥密度とそれら鋼板を冷間圧延後焼鈍
した製品を化成処理した際のリン酸塩皮膜評価結果を示
した図表である。
【図2】Tiを0.005〜0.01%、Nbを0.01〜0.02
5%添加したIF鋼の連続焼鈍後r値と化成処理性をl
og〔Mn〕・〔S〕×log〔Nb〕・〔C〕とFTとの
関係においてプロットした図表である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 38/14 C22C 38/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 wt%で、0.0010%≦C≦0.0030
    %、 0.10%≦Mn≦0.30%、 Si≦0.05%、 P≦0.02%、 0.005%≦S≦0.0
    20%、 0.02≦ sol. Al≦0.06%、 N≦0.0030%、 6.2C≦Nb≦0.025%、 2.7N≦Ti<0.010
    % を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなる鋼を連続
    熱間圧延し仕上げ圧延を行うに際し、最終仕上げ温度
    (FT)が鋼中Nb、C、Mn、S含有量の関数(X)に対
    して下記(1)式を満足する範囲で熱間圧延を終了し、
    560〜660℃で巻取った熱延鋼帯を冷延鋼帯とした
    後、再結晶温度以上Ac3 以下の温度範囲で焼鈍すること
    を特徴とする成形性と化成処理性の優れた深絞り用冷延
    鋼板の製造方法。 −12.0X+990≦FT≦−23.3X+1200 (1) FT≦920℃、10.0≦X≦14.5 X=log 〔Mn〕・〔S〕×log〔Nb〕・〔C〕
  2. 【請求項2】 wt%で、0.0010%≦C≦0.0030
    %、 0.10%≦Mn≦0.30%、 Si≦0.05%、 P≦0.02%、 0.005%≦S≦0.0
    20%、 0.02≦ sol. Al≦0.06%、 N≦0.0030%、 6.2C≦Nb≦0.025%、 2.7N≦Ti<0.010
    % を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなる鋼を連続
    鋳造後、鋳片中心部の温度が1100℃を下廻らない条
    件で鋳片の表層部を600℃以上Ar3 変態点以下まで冷
    却した後、鋳片中心部からの復熱によって表層部の温度
    を1000℃以上として熱間圧延を開始し、連続熱間圧
    延し仕上げ圧延を行うに際し、最終仕上げ温度(FT)
    が鋼中Nb、C、Mn、S含有量の関数(X)に対して下記
    (1)式を満足する範囲で熱間圧延を終了し、560〜
    660℃で巻取った熱延鋼帯を冷延鋼帯とした後、再結
    晶温度以上Ac3 以下の温度範囲で焼鈍することを特徴と
    する成形性と化成処理性の優れた深絞り用冷延鋼板の製
    造方法。 −12.0X+990≦FT≦−23.3X+1200 (1) FT≦920℃、10.0≦X≦14.5 X=log〔Mn〕・〔S〕×log〔Nb〕・〔C〕
  3. 【請求項3】 5〜10ppm のBを含有することを特徴
    とする請求項1または請求項2の何れかに記載の成形性
    と化成処理性の優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法。
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