JP3015843B2 - 表面性状、加工性の優れた冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

表面性状、加工性の優れた冷延鋼板の製造方法

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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、自動車のボディなどの
プレス加工の施される部品、それも特に車体の外板など
美しさの要求される部位の部品に適する冷延鋼板の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】冷延鋼
板に見られる表面欠陥としては、通常ブローホールやブ
リスターと呼ばれる点状欠陥や、スリバー等と呼ばれる
線状欠陥がある。これらの欠陥の多くは、転炉等での精
錬終了後、溶鋼から鋼塊を製造中に捕捉されたガスや非
金属介在物の表面近傍に存在するものが原因となり、鋼
板の熱間圧延時や冷間圧延時に先述の欠陥を生じせしめ
るものである。
【0003】これらの欠陥を防止する方法としては、溶
鋼中にCrを含有させる方法(特公昭49−11972号
公報)や、脱酸剤であるSi、Al量を規定する方法(特公
昭51−4935号公報)により、鋼中介在物を浮上、
分離及び低減させる技術、また、成分調整後の溶鋼にM
gO−CaO/CaF2のフラックスを添加することにより
鋼中介在物自体を、伸延性があり、かつ破壊、分散され
易い組成にする方法(特開昭59−129714号公報)
等が知られているが、これらの技術では、鋼板の材質制
御に必要な元素が規制されたり、不必要な原材料の添加
による材質の劣化、コストの上限を招くことになる。
【0004】近年、製鋼脱ガス技術の進歩により、C≦
0.01%の極低炭素鋼が容易に製造できるようになっ
てきている。また、鋼中の炭素、窒素を炭化物や窒化物
の形で析出、固定する、いわゆるIF鋼(例えば、特公
昭44−18066号公報参照)は、従来のAlキルド鋼
のように連続焼鈍工程にて製造する際に、過時効処理が
不必要なため、溶融亜鉛めっきラインでの製造に適して
おり、また自動車産業が車体の耐食性向上を進めてきた
こと、及びその優れたプレス成形性と相まってその生産
量は飛躍的に増大しており、産業上の色々な分野で幅広
く使用されている。
【0005】更に、自動車のデザインの複雑化や、車体
軽量化及び組立工程数の削減のため、従来は複数であっ
た部品を一体にしてプレス成形する一体成形プレス加工
法が増加しつつあり、材料特性の向上に対するユーザー
ニーズは年々強くなっている。
【0006】特に鋼板の特性に大きな影響を与える炭素
量については減少の一途をたどり、現在では約0.00
3%とその含有量は激減している。鋼中の炭素を取り除
く方法としては、転炉溶製中に酸素を吹き、鋼中炭素を
COガスとして取り除き、更にRH真空脱ガス装置等に
おいて所定の値まで炭素量を低減させる方法が一般的で
ある。
【0007】しかし、鋼中炭素量を低下させるために
は、COガスとして取り除くために必要な吹き込み酸素
量が増加する。また精錬後の鋼中余剰酸素を取り除くた
めに添加する脱酸剤も大量に必要となる。このため、鋼
中の元素と酸素が反応して生成する非金属介在物が増加
することとなる。
【0008】このように、鋼中炭素量の低減と共に非金
属介在物量は増大するため、これが原因となって生じる
表面欠陥は、自動車外板用途を中心に表面状態に美しさ
を要求される部位に使われる鋼板にとって、近年、大き
な問題となっている。
【0009】上述のように、従来の技術では、不必要に
鋼中の重要成分を制限したり、材質の劣化を考えなけれ
ばならず、鋼中酸素量の低下に伴って良好な表面性状と
高加工性とを併せ持つ冷延鋼板を得ることは難しい。
【0010】本発明は、かゝる事情のもとで、重要成分
の不必要な制限やコストの上昇を招くことなく、加工性
と表面性状の優れた冷延鋼板の製造方法を提供すること
を目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、極低炭素
冷延鋼板について上記の問題点を解決するため検討を行
った結果、連続鋳造条件と表面性状との間に密接な関係
のあることを新たに見い出した。更には連続鋳造後の製
造条件を組み合わせることによって表面性状と共に加工
性の優れた冷延鋼板を製造し得ることを見出した。
【0012】すなわち、本発明は、C≦0.0030
%、Si≦0.2%、Mn≦0.5%、P≦0.02%、S
≦0.02%、Al:0.01〜0.06%、O≦0.00
50%、Ti:0.01〜0.08%を含み、かつ(C/12
+N/14+S/32)≦Ti/48を満たし、必要に応じて、更
にNb:0.003〜0.05%、B:0.0005〜0.
002%の1種又は2種を含み、残部がFe及び不可避
的不純物からなる鋼を連続鋳造し、熱間圧延、冷間圧
延、焼鈍により冷延鋼板を製造するに当たり、連続鋳造
する時の条件を各々、鋳造速度をV(m/min)、鋳型振幅
をa(m)、鋳型振動数をN(min-1)とした場合、 a≦0.006(m) とし、かつ、t=(1/2πN)cos-1(−V/2aπN)で
表わされる時間t(min)が 0.1≦(60/N)−120t≦0.22(s) を満足する条件とすることを特徴とする表面性状、加工
性の優れた冷延鋼板の製造方法を要旨としている。
【0013】また、他の本発明は、上記条件で連続鋳造
された鋳片を熱間圧延するに際して、加熱温度1000
〜1250℃、仕上温度870〜950℃、巻取温度7
00℃以下で熱間圧延し、酸洗後、圧延率70〜95%
で冷間圧延を行い、再結晶温度以上〜900℃で焼鈍を
行うことを特徴としている。
【0014】
【作用】以下に本発明を更に詳述する。まず、本発明に
おける鋼の化学成分の限定理由を説明する。
【0015】C:Cは鋼板の特性に大きな影響を与える
元素である。すなわち、Cが低いほど材質が向上する
が、C量が多すぎると材質が劣化し、優れた機械的特性
が得られなくなる。このため、C量は0.0030%以
下とする。
【0016】Si、Mn:Si、Mnは少ないほど鋼は軟質
化し、伸び、深絞り性は向上する。両元素とも多量添加
は特性を劣化させるので、Si量は0.2%以下、Mn量
は0.5%以下とする。
【0017】P、S:P、Sはいずれも不純物元素であ
るため、極力低減させることが望ましいが、各々0.0
2%以下であれば許容される。
【0018】Al:Alは溶鋼の精錬時の脱酸剤として有
用な元素であり、そのためには0.01%以上の添加が
必要である。しかし、多量の添加は精錬コストの上昇に
つながることより、その上限を0.06%とする。
【0019】O:Oは転炉、RH等での精錬時に溶鋼の
脱炭を行う際に非常に重要な元素である。しかし、溶鋼
中に不必要に残存すると、鋼中の他の元素と結合して非
金属介在物が増加し表面性状を劣化させる原因となり、
また最終製品である鋼板の機械的性質も劣化する。これ
らの理由より、O量は0.005%以下とする。
【0020】Ti:Tiは鋼中のC、N、S等の固溶成分
を固定、析出させ、材質の改善に有用な元素である。し
かし、含有量が0.01%に満たないとその添加効果に
乏しく、一方、0.08%より多く添加しても効果の増
加は望めず、化成処理性の劣化、コストアップの原因と
なるので、Tiは0.01〜0.08%の範囲に限定す
る。
【0021】但し、本発明では、Tiにより鋼中のN、
S、及びCを完全に析出、固定できるように、Tiは、
上記範囲内において更に(C/12+N/14+S/32)≦Ti/4
8の関係を満たす範囲で添加する必要がある。
【0022】以上の成分のほか、必要に応じて、更にN
b及びBの1種又は2種を適量にて添加することができ
る。
【0023】Nb:NbはTiと同様にCを固定する作用
を持っており、本発明の効果を補足する効果がある。し
かし、Nb添加はコストアップの原因となり、多量添加
をしても効果の増加が望めないため、Nb量は0.003
〜0.05%の範囲に限定する。
【0024】B:Bは二次加工性を向上させる作用を持
っているため、本発明の効果を更に向上させるが、多量
の添加は深絞り性を低下させるので、B量は0.000
5〜0.002%の範囲に限定する。
【0025】次に本発明の製造条件を説明する。上記化
学成分を有する鋼は、通常の方法で溶製されるが、本発
明では溶鋼の鋳造法を特定の条件による連続鋳造法に限
定する必要がある。
【0026】すなわち、連続鋳造時の条件として鋳造速
度をV(m/min)、鋳型振幅をa(m)、鋳型振動数をN(mi
n-1)とした場合、a≦0.006(m)で、かつ、t=(1
/2πN)cos-1(−V/2aπN)で表わされる時間t(mi
n)が0.1≦(60/N)−120t≦0.22(s)を満足
することが必要である。その理由は以下のとおりであ
る。
【0027】自動車の外板等、表面の美しさが要求され
る鋼板の表面欠陥の原因はスラブ表層部に存在する介在
物がその主原因である。鋼中の介在物は連続鋳造時に大
部分が浮上、分離するが、完全には分離できず、一部の
物はその際にツメと呼ばれるスラブの表層部に凝固初期
の段階で形成される部分で捕捉されることが判った。こ
のツメの部分で捕捉された介在物が原因となり、熱延、
冷延等の圧延過程の後、スリバー等の表面欠陥を引き起
こすのである。つまり、連続鋳造時にスラブに形成され
るツメ部を低減することにより、鋼中の介在物は捕捉さ
れることなく浮上、分離するため、凝固後のスラブ中に
残存する量が減少し、スラブ表層部に存在する介在物が
減少することにより、表面欠陥の少ない鋼板が製造でき
る。
【0028】本発明者らは、このツメの形成を防止する
ため検討した結果、鋳型振幅aを0.006(m)以下と
し、かつ鋳型と凝固スラブとの間の潤滑を良好にするこ
とにより、介在物の浮上、分離に障害となるツメの形成
が大幅に抑制され、熱延、冷延等の圧延過程後のスリバ
ー等の表面欠陥が減少することを見い出した。
【0029】すなわち、a≦0.006(m)とし、かつ、
0.1≦(60/N)−120t≦0.22(s)を満足す
る時、ツメ部が低減することを見い出したものである。
【0030】連続鋳造で製造されたスラブは、通常の工
程により熱間圧延され、冷間圧延後、焼鈍が施される
が、上記連続鋳造条件と共に、以下の熱延条件、冷延条
件、焼鈍条件により行うのが好ましく、それにより、表
面性状と共に加工性の優れた冷延鋼板を製造できる。以
下に好ましい熱延、冷延、焼鈍条件を説明する。
【0031】まず、連続鋳造で製造されたスラブは室温
まで冷却された後、熱延加熱炉に挿入されるが、その際
いったん室温まで冷却せず加熱炉に挿入するHCR法で
もかまわない。またスラブを再加熱することなくそのま
ま圧延することはもとより、短時間の保熱及び/又は部
分的な加熱の後に熱延しても本発明の効果は何ら損なわ
れるものではない。スラブの加熱温度については通常の
1000〜1250℃でよいが、仕上温度を確保できる
のであればできるだけ低いことが望ましい。
【0032】熱間圧延仕上温度は870〜950℃の範
囲が好ましい。870℃を下回ると焼鈍後の深絞り性に
とって不利な集合組織が発達するため好ましくなく、ま
た950℃を超えるとオーステナイト域での粒成長が著
しく、変態後のフェライト粒径が粗大化し焼鈍後の深絞
り性に好ましくない。仕上圧延後は直ちに強冷却(例、
50〜100℃/s)を開始することで熱延板の細粒化を
図ることが望ましい。
【0033】巻取温度は700℃以下とする。700℃
より高い温度ではコイル長手方向の材質の変動が大きく
なること、また脱スケール性の点からも望ましくない。
【0034】巻き取られた熱延鋼板は、通常の方法によ
り酸洗された後、冷間圧延される。冷間圧延率は70〜
95%が好ましい。70%未満では焼鈍後、深絞り性に
好ましい集合組織が十分に発達せず、また95%を超え
ると面内異方性が大きくなる。好ましい範囲は75〜9
0%である。
【0035】冷延されたコイルは再結晶温度以上〜90
0℃で焼鈍される。再結晶焼鈍については箱焼鈍或いは
連続焼鈍のいずれも可能であり、また電気めっきや溶融
亜鉛めっき等の表面処理を施してもかまわない。
【0036】次に本発明の実施例を示す。
【実施例】
【0037】表1に示す化学成分の鋼を転炉にて溶製
し、連続鋳造法によりスラブとした。このスラブに表2
に示す条件にて熱間圧延、冷間圧延及び再結晶焼鈍を行
い、機械的性質を調査した。その結果を表2に併記す
る。
【0038】また、表1に示した鋼のうち、一部の鋼に
ついては、表3に示す条件にて連続鋳造を行い、熱延、
冷延、焼鈍後の表面性状について調査、評価した。その
結果を表3に併記する。
【0039】表2中のNo.1、No.3〜7は本発明例で
ある。いずれの鋼板も、本発明範囲内の化学成分、プロ
セス条件で製造されたため、非常に良い特性(高r値)を
示している。一方、比較例のNo.2、No.8〜17は製
造プロセス、成分が本発明範囲を外れた条件にて製造さ
れたものであるため、鋼板の特性は劣っている。
【0040】なお、表2中の本発明例No.1、No.3〜
7の連続鋳造条件は、鋳造速度V=1.4(m/min)、鋳
型振幅a=0.006(m)、鋳型振動数N=120(mi
n-1)、T=0.207(s)とし、いずれも本発明範囲内の
条件である。
【0041】また、図1は、表1に示した鋼の一部を連
続鋳造した際の鋳型振幅と、連続鋳造条件(鋳造速度、
鋳型振幅、鋳型振動数)によって決まる時間T(秒)(T=
(60/N)−120t)の関係について表わしたもので
あり、その連続鋳造条件と冷延、焼鈍後に得られた鋼板
の表面性状についての評価結果を表3に示す。
【0042】表面性状については、表3に示すように、
時間Tが本発明範囲を満足する条件で連続鋳造されたス
ラブから製造された鋼板は表面欠陥(特にスリバー傷)が
非常に少なく、美しい表面を持っていることがわかる。
一方、時間Tが本発明範囲外となる条件で連続鋳造され
た鋼板はスリバー等欠陥が多く発生しており、表面性状
の悪い鋼板となっている。また試験No.4(鋼No.1
0)、試験No.10(鋼No.14)は本発明範囲を満足す
る条件で連続鋳造されたが、鋼中の酸素量が多いため表
面性状の悪い鋼板となった。
【0043】
【表1】
【0044】
【表2】
【0045】
【表3】
【0046】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、鋼
板表面の欠陥が減少し、更に加工性も確保されるので、
自動車の外板に代表される表面の美しさが厳しく要求さ
れる鋼板の製造に対して優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳型振幅aとT(=(60/N)−120t)の関
係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C21D 8/02 C21D 8/02 A // C22C 38/00 301 C22C 38/00 301S 38/14 38/14 (56)参考文献 特開 平7−16718(JP,A) 特開 平2−170910(JP,A) 特開 平1−208419(JP,A) 特開 昭61−133323(JP,A) 特開 昭61−96031(JP,A) 特開 昭53−115610(JP,A) 特開 昭58−3755(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/00 B22D 11/12 B22D 11/16 105

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で(以下同じ)、C≦0.0030
    %、Si≦0.2%、Mn≦0.5%、P≦0.02%、S
    ≦0.02%、Al:0.01〜0.06%、O≦0.00
    50%、Ti:0.01〜0.08%を含み、かつ(C/12
    +N/14+S/32)≦Ti/48を満たし、残部がFe及び不可
    避的不純物からなる鋼を連続鋳造し、熱間圧延、冷間圧
    延、焼鈍により冷延鋼板を製造するに当たり、連続鋳造
    する時の条件を各々、鋳造速度をV(m/min)、鋳型振幅
    をa(m)、鋳型振動数をN(min-1)とした場合、 a≦0.006(m) とし、かつ、t=(1/2πN)cos-1(−V/2aπN)で
    表わされる時間t(min)が 0.1≦(60/N)−120t≦0.22(s) を満足する条件とすることを特徴とする表面性状、加工
    性の優れた冷延鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記鋼が、更にNb:0.003〜0.0
    5%、B:0.0005〜0.002%の1種又は2種を
    含む請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 連続鋳造された鋳片を熱間圧延するに際
    して、加熱温度1000〜1250℃、仕上温度870
    〜950℃、巻取温度700℃以下で熱間圧延し、酸洗
    後、圧延率70〜95%で冷間圧延を行い、再結晶温度
    以上〜900℃で焼鈍を行うことを特徴とする請求項1
    又は2に記載の方法。
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