JP3059445B2 - 深絞り性と非時効性の優れた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） 本発明は低Ｃ鋼を素材として連続焼鈍で深絞り性が優
れ、しかも時効による材質劣化の少ない冷延鋼板の製造
方法に関するものである。

（従来の技術） 冷延鋼板は主にプレス成形されて用いられる。そのた
め、プレス成形の構成要因の深絞り性、張り出し性等が
材質特性の基準となる。深絞り性は再結晶集合組織と対
応し、張り出し性は鋼組成、組織に影響されると共に製
造してからプレス成形する間に固溶C,Nにより特性が変
化する歪み時効性にも影響される。このためプレス成形
性の優れた冷延鋼板はAlキルド鋼を箱焼鈍して製造され
ていた。

箱焼鈍はコイル状で焼鈍するため焼鈍時間が長くな
り、生産性が悪い、しかもコイル位置による材質バラツ
キが大きく、鋼板の形状が劣る問題点がある。この欠点
を克服する方法として連続焼鈍法が開発され、これによ
る深絞り性の優れた冷延鋼板の製造方法が開示されてい
る。

これらには二つの技術思想があり、一つはTi等の炭窒
化物形成元素を添加した極低Ｃ鋼を用いる方法であり、
二つは低Ｃ−Alキルド鋼を高温巻取りを行なう方法であ
る。

前者は特公昭44−18066号公報、特公昭58−2249号公
報等に開示されているが、これらは極低Ｃとするための
製鋼での脱炭、Ti添加の合金代が高く製造コストが高い
欠点がある。

後者の方法として特公昭55−22533号公報、特開昭58
−6938号公報等に開示されているが、いずれも高温巻取
りが必須の技術であるため、巻取り後の熱履歴の不均一
に起因するコイル内の材質バラツキが大きく、しかも酸
洗性が劣る問題点がある。

また時効による材質劣化を少なくするためには連続焼
鈍での過時効処理の時間を長くとる必要があり、そのた
めには長い過時効帯が必要で、設備費、操業コストが高
くなる。

（発明が解決しようとする課題） 上記の連続焼鈍で加工性の良好な鋼板を製造する上で
の問題点、即ち極低Ｃ化、Ti等の炭窒化物形成元素をC,
Nの等量以上に添加することによる製鋼コストのの上昇
がなく、一方、低Ｃ鋼では時効性を改善するには、連続
焼鈍の過時効時間を長くとる必要がある。

本発明はこのような欠点を克服するためになされたも
ので、深絞り性と非時効性の優れた冷延鋼板の製造方法
を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者は鋼組成、製造条件を種々検討した結果、鋼
組成を特定することにより熱延条件によらず、深絞り性
が優れ、しかも時効による材質劣化の少ない冷延鋼板を
連続焼鈍で製造出来ることを知見した。

本発明の要旨とするところは、重量％でC;0.05％以
下、Mn;0.5％以下、S;0.020％以下、Ti;0.001〜0.010％
を含有する鋼を連続鋳造し、冷却するに際し、0.5〜10
℃/s以下の冷却速度で冷却する。続いてAr₃以上の温度
で熱間圧延し、600℃以上で巻取り、引き続いて冷間圧
延、連続焼鈍することを特徴とする深絞り性と非時効性
の優れた冷延鋼板の製造方法にある。

まず、本発明の重要な構成要件である鋼成分を知見し
た実験事実について述べる。

実験室で種々の鋼を溶製し、鋳片を造り、凝固後の冷
却速度を10℃/sと一定にして常温まで冷却した。この鋳
片を1250℃に加熱後に3.6mm厚まで熱延した。この熱延
板を酸洗後、0.8mm厚まで冷延し、775℃×1minの再結晶
焼鈍後の冷却を680℃まで10℃/s、その後280℃まで100
℃/sで冷却、再び350℃に加熱し、250℃まで0.6℃/sで
冷却し、その後は水冷で常温まで冷却した。この鋼板を
1.5％のスキンパスを行ない材質特性を調査した。

鋼の組成範囲はC;0.010〜0.025％、Mn;0.10〜0.19
％、P;0.008％、S;0.005〜0.014％、Al;0.025〜0.057
％、N;0.0015〜0.0026％、Ti;0.0001〜0.026％である。

図−１にTi量と冷延焼鈍後の材質特性の関係を示し
た。

値、伸び共にTi量が0.001％添加により良好となる
ことが分かる。しかし、0.010％を超えると加工性の指
標である伸び、値が急速に劣化する。時効指数もまた
Ti量が0.002％まで増加すると低くなるが、Ti量が0.01
％を超えると大きくなり、0.001〜0.010％間で時効性が
良好となる。加工性、時効性が良好な鋼板がえられる条
件としてこの実験事実からTi量を0.001〜0.010％に特定
した。

次に、鋼組成をC;0.018％、Mn;0.17％、S;0.008％、
P;0.005％、Al;0.038％、N;0.0018％、Ti;0.004％と一
定の溶鋼を鋳造し、鋳片とした。鋳片の凝固後の平均冷
却速度（1450℃〜700℃間）を0.05〜50℃/sに変化さ
せ、常温まで冷却し、再び1050,1250℃まで加熱、保定
し、3.6mm厚まで熱延した。この熱延板を酸洗後0.8mm厚
まで冷延し、先の実験と同じ焼鈍を行ない、1.5％のス
キンパス後、材質特性を調査した。

その結果を図−２に示した。

この図から分かるように、成分が同じであっても鋳片
の冷却速度により大幅に材質特性が変化する。鋳片の冷
却速度が0.5℃/s〜10℃/s範囲では熱延加熱温度に関係
なく良好な加工性と時効性が得られることが分かる。鋳
片の冷却速度が遅くなると加熱温度が低いときは、良好
な加工性は得られるが時効性が悪くなる。鋳片冷却速度
が早すぎると逆に時効性が良好な条件があるが、加工性
とりわけ値が悪くなる。

以上の実験事実に基づき鋳片の冷却速度を特定した。
適当なTi量と鋳片の冷却速度の関係で良好な加工性と時
効性を兼備した鋼板が得られる理由は定かでないが、次
のようなことが考えられる。

Ti量が0.003〜0.010％の添加では従来の極低Ｃ鋼での
IF鋼のように固溶C,Nを固定できなく、スキャベジング
効果は期待できない。Tiは鋼中ではN,S,Cと結合するこ
とがよく知られているが、本発明の成分ではTiNのみが
析出し、その析出サイズ分布が他のMnS等の析出に影響
をあたえ、冷延、焼鈍後の特性に影響すると思われる。

鋳片の平均冷却速度をこの実験では凝固から700℃間
で取ったが、後の実施例で述べるように少なくとも1100
℃以上の温度域で良い。

以下に、Ti以外の鋼組成について説明する。

Ｃは従来から含有量が低いほど加工性が良好となるこ
とが知られている。しかし、連続焼鈍後の過時効でのＣ
析出を効率的に行なうにはＣ量が0.010％以上含有する
ことが好ましい。0.05％超にＣ量が増加すると良好な加
工性が得られない。この点からＣ量の上限を0.05％に特
定した。

MnもＣと同様に添加量が増加すると加工性が悪くなる
ことが知られている。そのため本発明の方法でも0.5％
超含有すると加工性が悪くなる。このためMn量の上限を
0.5％に特定した。Mn量は少ないほど加工性が良好とな
るので下限を特に限定する必要がない。本発明では主に
0.08〜0.20％の範囲である。

Ｓは熱間脆性の原因となるので、良好な鋼板を得るた
め0.020％以下にする必要がある。

Alは一般に脱酸材として添加するが、本発明では脱酸
材として必ずともAlを用いる必要はない。したがって、
Alは必須の添加元素ではない。

P,N,Si等は加工性に有害な元素である。したがって含
有量は少ないほど好ましい。

このような組成の鋼は通常の転炉、電気炉等で、必要
に応じ真空脱ガス処理を行なって溶製される。溶鋼は連
続鋳造され、スラブとなるが、このときの鋳片の冷却速
度は先に述べたように重要な構成要件である。

即ち、鋳片の平均冷却速度を0.5℃〜10℃/sに制御す
る必要がある。スラブは熱延のために加熱されるが、熱
延終了温度がAr₃温度以上を確保できればその加熱温度
により本発明の特徴は損なわない。また加熱炉に挿入す
る前の鋳片温度によっても本発明の特徴を損なわれな
い。したがって、ホットチャージ等の熱片を加熱炉に装
入しても良い。また加熱炉に装入しなくそのまま熱延す
るCC−DRを行なっても良い。

熱延は通常の方法と同様で行ない、仕上げ温度は鋼板
の加工性、操業性の点からAr₃温度以上で行なう必要が
ある。一般に低Ｃ鋼では巻取り温度が高いほど連続焼鈍
の場合、深絞り性が良好となる。したがって、本発明も
連続焼鈍で深絞り用鋼板の製造を目的としているので60
0℃以上の巻取り温度とすることが好ましい。

このようにして製造された熱延板は脱スケール後に冷
延される。冷延圧下率は60％以上とすることが深絞り性
を確保する上で好ましく、本発明では70〜85％の冷延率
で主に実施している。

焼鈍は連続型で行なうが、温度は再結晶温度以上であ
れが良いが、焼鈍温度が高いほど深絞り性が良好とな
る。本発明では主に750から850℃の範囲で実施してい
る。再結晶後の過時効処理は固溶Ｃを効率的に析出させ
るために、200から400℃間で２分以上で行なうことが好
ましい。

過時効温度は定温である必要はなく過時効中に変化し
ても良い。このようにして造られた鋼板は必要に応じ調
質圧延して製品に供される。

本発明では冷延鋼板の製造を目的になされたがZn,Zn
−Fe,Al等をメッキした表面処理鋼板として適用しても
本発明の特徴を損なうことなく良好な深絞り性と非時効
性が得られる。

（実 施 例） 表−１に示す組成の鋼を転炉で溶製し、表−１に示す
製造条件で製造し、その材質特性の調査結果を同表に示
す。

表−１以外の製造条件はすべて同一とし、冷延板厚は
0.80mm、焼鈍は800℃×1minの再結晶後に680℃まで５℃
/sで冷却、その後100℃/sで280℃まで冷却、再び350℃
まで加熱し、250℃まで３分で冷却するサイクルで行な
った。焼鈍板は1.5％の調質圧延し、100℃×１時間の促
進時効後に材質特性を調査した。

材質特性を表−１に示した。

鋼Ａは成分的にも製造条件的にも本発明の範囲のもの
であり加工性の指標でなる値が高く、AIが低くなって
いる。コイルNo.BはＣ、コイルNo.CはMn、コイルNo.Dは
Ｓ、コイルNo.E,FはTiが本発明範囲外のもので、他の製
造条件が本発明範囲内であってもいずれも加工性の指標
である値が低く、また時効指数も大きいものが多い。
コイルNo.G−１は成分的にも製造条件でも本発明範囲で
あり、加工性の指標である、伸びが高く、時効性の指
標である時効指数が1.6と実用的には非時効性の特性を
示している。

一方、コイルNo.G−２は巻取り温度が、コイルNo.G−
3,4は鋳片の冷却速度が本発明範囲外であるためはあ
る程度のレベルとなっているが、時効指数が高く、降伏
点が高く伸びが低くなり、総合的に加工特性が劣る。

コイルNo.A−２はCC−DRの実施例である。この場合も
良好な材質特性の鋼板が得られており、鋼成分と連続鋳
造された鋳片の冷却速度を制御すれば、熱延加熱の条件
によらず良好な加工性を有する冷延鋼板が製造可能とな
ることが分かる。

このCC−DRでは1100℃から熱延を開始しており、鋳片
の冷却速度の制御も1100℃までしか行なっていなく、鋳
片の冷却速度を制御する温度域は1100℃以上の温度域で
良いことがわかる。

以上述べたように鋼組成と製造条件が密接不可分な関
係を確保して、初めて良好な深絞り性と時効による材質
劣化のない冷延鋼板が製造可能となることが分かる。

（発明の効果） 以上の詳細な説明で分かるように本発明は極低Ｃでな
くても、またC,Nを固定するだけの多量のTiを添加しな
くても微量のTiを添加するのみで優れた深絞り性を有し
時効劣化の少ない鋼板が製鋼コストが安く、熱延加熱温
度に関係なく、しかも連続焼鈍で製造可能である。

したがって、製造コストが従来技術に比較して大幅に
安く、しかも、熱延加熱温度に関係なく製造可能である
ため、生産業務的な制約もなくなることを意味し、工業
的には有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図はTi量と鋼板の材質特性の関係を示す図表、第２
図は鋳片の冷却速度と鋼板の材質特性の関係を示す図表
である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、 C :0.05％以下、 Mn:0.5％以下、 S :0.020％以下、 Ti:0.001〜0.010％ を含有する鋼を連続鋳造し、0.5〜10℃/sの冷却速度で
   冷却し、続いてAr₃以上の温度で熱間圧延し、600℃以上
   で巻取り、引き続いて冷間圧延、連続焼鈍することを特
   徴とする深絞り性と非時効性の優れた冷延鋼板の製造方
   法。