JP3293015B2 - 加工性の均一性に優れた冷延鋼板 - Google Patents
加工性の均一性に優れた冷延鋼板Info
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Description
性のばらつきが極めて少ない冷延鋼板に関するものであ
り、これらの鋼板の用途は、自動車、家電、建材等であ
る。
されているように、極低炭素鋼板は優れた加工性を有す
るため、自動車などの用途に広く用いられている。ま
た、極低炭素鋼の成分や製造方法を規定することによっ
て、加工性をさらに改善するための工夫がなされてき
た。例えば、特開平3−130323号公報、特開平4
−143228号公報および特開平4−116124号
公報では、Tiを添加した極低炭素鋼中のC、Mn、P
等の量を極力低減させることによって優れた加工性が得
られることが開示されている。しかしながら、これらの
発明においては、コイルの幅および長手方向における端
部での歩留りを向上させる観点からの記述はなく、また
本発明のようなTi硫化物を積極的に活用する技術でも
ない。材質のばらつきを低減するという観点からは、特
開平3−170618号公報および特開平4−5222
9号公報記載の技術がある。しかしながら、これらの発
明は、仕上熱延での圧下率を大きくしたり、熱延後の巻
取温度を高める必要があり、熱延工程に大きな負荷をか
けることとなる。
Nb添加極低炭素鋼においては、熱延後の高温巻取によ
ってCをTiCあるいはNbCとして析出せしめ、固溶
Cを低減させることにより、冷延、焼鈍後の材質を確保
することが通常の方法となっていた。しかしながら、熱
延コイルの幅端部および長手方向の端部においては、巻
取り時および巻取り後の冷却が著しく速く進行するた
め、TiCやNbCの析出が充分でなく、これらの部分
では材質が劣化してしまうという問題があった。従っ
て、実際には、熱延板あるいは冷延板の端部は切り捨て
られることが多く、これが極低炭素鋼の製造コストを上
昇させる原因となっていた。
における材質劣化が極めて少ない加工性の均一性に優れ
た冷延鋼板を提供することを目的とするものである。
めに、本発明者らは、極低炭素鋼中においてSを積極的
に活用するとともに、Mn量を規定することにより特定
の炭化物を析出せしめ、加工性の均一性に優れた冷延鋼
板を得ることについて鋭意検討した。その結果、S:
0.004〜0.02%、かつMn:0.01〜0.1
5%とすることが有効であることを見出した。
ちMnSとして析出するSの割合K=(S% as M
nS)/(全S%)がK≦0.2を満たすことが材質の
均一性を得る上で極めて重要であること、また材質が均
一であるためには、全C量のうちTi、Nb含有炭硫化
物として析出するC量の割合L=(C% as 炭硫化
物)/(全C%)がL≧0.7であることが必要なこと
が判明した。これは、以下のような機構に基づくものと
考えられる。すなわち、全S量のうちMnSとして析出
する量を極力低減せしめ、Ti、Nb含有炭硫化物を積
極的に析出させることによって仕上熱延までに固溶Cを
低減させるものである。これによって熱延後の巻取り時
にコイルの端部が急速に冷却されても、巻取り以前に固
溶Cが充分に固定されているために、コイル端部で固溶
Cが多量に残存したり、微細炭化物が析出することによ
る材質の劣化が軽減されるものと考えられる。
においてTi4 C2 S2 を積極的に析出させることでコ
イル端部の材質劣化を軽減させる方法を以前に見出して
いる。しかし、さらに鋭意研究を重ねた結果、TiとN
bの複合添加によってTi、Nb含有炭硫化物が析出す
るとTiのみを添加するよりも析出が促進されるために
より多くの炭硫化物が析出すること、そしてこのために
巻取り以前に固溶C量がより低減され、コイル内の材質
のばらつきがさらに軽減されて巻取温度依存性が少なく
なることを新たに見出した。
たもので、その要旨とするところは下記のとおりであ
る。 (1)重量%で、C:0.0005〜0.007%、M
n:0.01〜0.15%、Si:0.005〜0.8
%、Al:0.005〜0.1%、P:0.2%以下、
S:0.004〜0.02%、N:0.007%以下、
Nb:0.002〜0.05%、Ti:0.01〜0.
1%を含有し、残部は鉄および不可避的不純物よりな
り、さらに全S量のうちMnSとして析出するS量の割
合K=(S% as MnS)/(全S%)がK≦0.
2であり、かつ全C量のうちTi、Nb含有炭硫化物と
して析出するC量の割合L=(C% as 炭硫化物)
/(全C%)がL≧0.7であることを特徴とする加工
性の均一性に優れた冷延鋼板。
030%を含有する前項(1)記載の加工性の均一性に
優れた冷延鋼板。
S:0.004〜0.02%、Mn:0.01〜0.1
5%、Ti:0.01〜0.1%、Nb:0.002〜
0.05%に特定し、かつ全S量のうちMnSとして析
出するS量の割合K=(S% as MnS)/(全S
%)がK≦0.2であり、さらに全C量のうちTi、N
b含有炭硫化物として析出するC量の割合L=(C%
as 炭硫化物)/(全C%)がL≧0.7であること
を特徴し、後記するような製造プロセスにおいて、熱延
後の巻取り以前にCを充分に析出させることで、熱延後
の巻取り時にコイルの端部が急速に冷却されても、巻取
り以前に固溶Cが充分に固定されているために、コイル
端部で固溶Cが多量に残存したり、微細炭化物が析出す
ることによる材質の劣化が軽減され、コイルの長手方向
および幅方向において加工性の均一性に優れた製品が得
られるものである。以下にその限定理由を述べる。
る。Cは、その量が増加するのに従い、それを固定する
ためのTi、Nb等の炭化物形成元素量を増大させねば
ならないことからコスト上昇を招き、また熱延コイルの
端部において固溶Cが残存したり、TiC、NbC等の
微細炭化物が粒内に数多く析出するため、粒成長性を妨
げ、加工性が劣化する。従って、C量は0.007%以
下とするが、好ましくは0.003%以下がよい。ま
た、真空脱ガス処理コストの観点から、C量の下限は
0.0005%とする。
るので、目的とする強度レベルに応じて活用する。ただ
し、その量が0.8%を超えるとYPが急激に上昇し、
伸びが低下し、メッキ性を著しく損なうので、上限を
0.8%とする。溶融亜鉛メッキ用としては、メッキ性
の観点から、Si量は0.3%以下とすることが好まし
い。高強度(TSで350MPa以上)を必要としない
場合には、0.1%以下がさらに好ましい。Si量の下
限は、製鋼コスト上の理由から、0.005%とする。
つである。すなわち、Mn量が0.15%を超えるとM
nSの析出量が増加し、結果として、Ti、Nb含有炭
硫化物の析出量が低下するため、たとえ高温巻取を行っ
たとしても、熱延コイルの端部では冷却速度が速いた
め、固溶Cが多量に残存したり、微細炭化物が多数析出
するため、著しく材質が劣化する。従って、Mn量は
0.15%以下とし、さらに好ましくは0.10%未満
がよい。一方、Mn量を0.01%未満としても格別の
効果は得られず、また製鋼コストの上昇を招くので、下
限を0.01%とする。
て目的とする強度レベルに応じて積極的に活用する。し
かし、P量が0.2%超では熱間あるいは冷間加工時の
割れの原因となり、2次加工性も著しく劣化させる。ま
た、溶融亜鉛メッキの合金化速度を著しく遅滞させるた
め、0.2%を上限とする。以上の観点から、より好ま
しくは、0.08%以下がよい。また、高い強度を必要
としない場合には、0.03%以下がさらに好ましい。
り、その添加量を0.004〜0.02%とする。S量
が0.004%未満になるとTi、Nb含有炭硫化物の
析出量が充分ではなく、低温で巻取った際にはもちろん
のこと、たとえ高温で巻取ってもコイルの端部では固溶
Cが多量に残存したり、TiCやNbCの微細な析出に
より焼鈍時の粒成長性が阻害されて加工性が著しく劣化
する。S量が0.02%超では熱間割れが生じ易く、ま
たTi、Nb含有炭硫化物の析出よりもMnSやTiS
が多く析出するため同様の問題が生じ、加工性の均一性
が確保できない。なお、S量は0.004〜0.012
%がより好ましい範囲である。
%を添加する必要がある。しかし、0.1%を超えると
コスト上昇を招くばかりか介在物の増加を招き、加工性
を劣化させる。NはCと同様に、その量が増加するのに
従い、Ti、Al等の窒化物形成元素を増量させねばな
らないことからコスト上昇を招き、また析出物の増加に
より延性の劣化を招くので少ないほど望ましい。従っ
て、N量の上限を0.007%とするが、好ましくは
0.003%以下がよい。
あり、Ti、Nb含有炭硫化物として析出するほかに、
熱延板を細粒化し、深絞り性を向上させる。また、溶融
亜鉛メッキを施す場合には、粒界に存在するNbによっ
て耐パウダリング性も著しく向上する。従って、Nbは
0.002〜0.05%の範囲で添加する。Nbが0.
002%未満ではTi、Nb含有炭硫化物を巻取の前に
析出させることができない。一方、Nb量が0.05%
を超えるとCを固定する効果が飽和するばかりか、延性
が著しく劣化する。以上の観点から、Nb量は0.00
5〜0.03%の範囲がさらに好ましい。
量が0.01%未満ではTi、Nb含有炭硫化物を巻取
の前に析出させることができない。一方、Ti量が0.
1%を超えるとCを固定する効果が飽和するばかりかプ
レス成形時のメッキ層の耐剥離性を確保することが困難
になる。Ti、Nb含有炭硫化物を充分に析出させると
いう観点からは、Ti量は0.02%超添加することが
さらに好ましい。また、メッキ性の観点からは、Ti量
は0.05%以下とすることがさらに好ましい。
端部での材質を確保するためには、全S量のうちMnS
として析出するS量の割合K=(S% as MnS)
/(全S%)がK≦0.2でなければならない。さらに
は、K<0.15とすることが望ましい。この(S%
as MnS)は次のようにして求められる。すなわ
ち、硫化物が溶解しないような溶媒(例えば、非水溶
媒)によって析出物を電解抽出する。得られた抽出残査
を化学分析に供し、Mn量を測定(=X(g)とする)
する。このときサンプル全体の電解量をY(g)とする
と、(S% asMnS)=X/Y×32/55×10
0(%)となる。
中と熱延中にTi、Nb含有炭硫化物を充分析出させる
必要がある。このため、全C量のうちTi、Nb含有炭
硫化物として析出するC量の割合L=(C% as 炭
硫化物)/(全C%)がL≧0.7でなければならな
い。また、このTi、Nb含有炭硫化物は基本的にはT
i4 C2 S2 のTiの位置のいくつかをNbで置き換え
たものとなるが、原子比で1≦Ti/Nb≦9、1≦
(Ti+Nb)/S≦2、1≦(Ti+Nb)/C≦2
の範囲の組成比を持ってもよい。この(C% as 炭
硫化物)は次のようにして求められる。すなわち、硫酸
と過酸化水素水など、サイズの小さい炭化物TiC、N
bCを溶解してしまうような方法によって析出物を抽出
する。得られた残査を化学分析に供し、Nb量を測定
(=N(g)とする)する。このときサンプル全体の抽
出量をZ(g)とすると、(C% as 炭硫化物)=
N/Z×12/93×100(%)となる。
るので、必要に応じて0.0001〜0.0030%添
加する。0.0001%未満の添加ではその効果は乏し
く、また0.0030%超添加してもその効果は飽和
し、延性が劣化する。上記成分を得るための原料は特に
限定しないが、鉄鉱石を原料として、高炉、転炉により
成分を調製する方法以外に、スクラップを原料としても
よいし、これを電炉で溶製してもよい。スクラップを原
料の全部または一部として使用する際には、Cu、C
r、Ni、Sn、Sb、Zn、Pb、Mo等の元素を含
有してもよい。
延鋼板を製造するプロセスについて説明する。熱間圧延
に供するスラブは、特に限定するものではない。すなわ
ち、連続鋳造スラブや薄スラブキャスターで製造したも
のなどであればよい。また、鋳造後に直ちに熱間圧延を
行う、連続鋳造−直接圧延(CC−DR)のようなプロ
セスにも適合する。
含有炭硫化物の析出量をなるべく増やすために、125
0℃以下とする。この観点からは、好ましくは1150
℃以下がよい。熱間圧延における仕上温度は、プレス成
形性を確保するために(Ar3 −100)℃以上とす
る。また、熱間圧延は、粗圧延終了後にバー接合して連
続的に仕上熱延を行っても構わない。
確保できるため、製造工程の熱延の巻取温度は室温から
800℃の範囲でよい。すなわち本発明鋼板を製造する
際、Cの析出は、熱延の加熱時〜熱延後の冷却までの過
程でTi、Nb含有炭硫化物として充分に析出が終了し
ており、高温巻取しても材質が顕著に向上することはな
い。従って、巻取は操業上適当な温度で行えばよく、室
温から800℃の範囲で行う。室温未満で巻取ることは
過剰な設備が必要となるばかりで特段の効果はない。ま
た、巻取温度が800℃超となると熱延板の結晶粒が粗
大化したり、表面の酸化スケールが厚くなって酸洗のコ
スト上昇を招くので、800℃を上限とする。本発明鋼
板の場合、巻取温度が高いと、わずかに残存していた固
溶Cが微細炭化物として析出したり、Pの化合物が析出
したりして、材質はむしろ劣化する傾向にある。従っ
て、巻取は650℃以下の温度で行うのが好ましい。ま
た、これらの有害な化合物の析出を完全に避けるために
は、500℃以下の温度で巻取ることがさらに好まし
い。さらに、巻取り後に室温付近まで温度が下がる時間
を短縮するためには、100℃以下で巻取ることが好ま
しい。このような低温巻取によって製造コストの削減が
図れることは言うまでもない。
という観点から60%以上とする。連続焼鈍における焼
鈍温度は、加工性を確保するために、再結晶温度以上と
する。連続溶融亜鉛メッキラインにおける再結晶焼鈍温
度も同様の理由から再結晶温度以上とする。溶融亜鉛メ
ッキは、メッキ性、メッキ密着性の観点から420〜5
00℃がよい。その後の合金化処理温度は、低すぎると
合金化反応が遅すぎて生産性を損なうばかりか耐食性、
溶接性が劣悪になり、高すぎると耐メッキ剥離性が劣化
するので、400〜600℃で行う。より密着性に優れ
たメッキ層を得るためには、480〜550℃の範囲で
合金化を行うのがよい。
ける加熱速度は特に限定するものではなく、通常の速度
でもよいし、1000℃/s以上の超急速加熱を行って
もよい。なお、溶融亜鉛メッキ以外にも電気メッキ等種
々の表面処理を施してもよい。
る。 (実施例1) 表1および表2(表1のつづき)に示す化学成分を有す
るTi、Nb添加極低炭素鋼を転炉にて出鋼し、連続鋳
造機にてスラブとした後、1200℃に加熱し、仕上温
度が920℃、板厚が4.0mmとなるような熱間圧延
を行った。ランアウトテーブル(run out ta
ble)での平均冷却速度は約40℃/sであり、その
後、表3および表4(表3のつづき)に示したような種
々の巻取温度でコイルに巻取った。
を切り出し、以下のような処理を行った。すなわち、実
験室にて酸洗後0.8mmまで冷間圧延を行い、連続焼
鈍相当の熱処理を施した。焼鈍条件は、焼鈍温度:81
0℃、均熱:50s、冷却速度:焼鈍温度から680℃
まで約4℃/s、670℃〜室温までは約70℃/sと
した。その後、0.8%の圧下率で調質圧延を行い、引
張試験に供した。引張試験および平均ランクフォード値
(以下r値)の測定は、JIS5号試験片を用いて行っ
た。なお、r値は伸び15%で評価し、圧延方向(L方
向)、圧延方向に垂直な方向(C方向)、および圧延方
向に対して45°方向(D方向)の値を測定し、下式に
より算出した。
明の成分を有する鋼では、800℃以下の温度で巻取る
ことによって、優れた材質が得られることが分かる。特
に、Mn量が低く、Cに対してNb、Tiが充分添加さ
れているA,B,F,Kでは、巻取温度が低くなり、微
細炭化物として析出するC量が少なくなると極めて優れ
た材質が得られる。これに対して比較鋼では、低温巻取
では材質が劣悪となることが明らかである。
B、D、F、I、L、M、N、R、Sの熱延コイルの長
手方向における先端(コイル内周)部(最先端より10
mの位置)および中央部さらに末端(コイル外周)部
(最末端より10mの位置)から熱延板を切り出した。
なお、熱延コイルの全長は約240mであった。その
後、実施例1と同じ条件で冷延、焼鈍、調質圧延を施し
た冷延鋼板(熱延で4mm厚にした後冷延で0.8mm
厚)を用いて冷延コイル長手方向における材質特性を調
査した。試験結果を表5にまとめて示す。
有する鋼は、コイルの中央部はもちろんその端部10m
においても優れた特性を示している。これに対して比較
鋼の場合には、コイル端部になると材質が著しく劣化
し、また低温巻取の場合には、コイル全長で材質が劣悪
になった。この傾向が端部になるほど顕著になるのは明
白である。
冷延、焼鈍後の材質特性に及ぼす熱延加熱温度の影響に
ついて調査した。すなわち、スラブを実機にて1100
〜1250℃に加熱し、仕上温度940℃、板厚が4.
0mmとなるような熱間圧延を行った。ランアウトテー
ブルでの平均冷却速度は約30℃/sであり、その後6
20℃でコイルに巻取った。なお、コイルの全長は約2
00mであった。同コイルより実施例2と同様の位置か
らサンプルを切り出し、酸洗後0.8mmまで冷間圧延
を行い、続いて実験室において連続焼鈍相当の熱処理を
施した。焼鈍条件は、焼鈍温度:790℃、均熱:60
s、冷却速度:室温まで約60℃/sとした。その後、
0.8%の圧下率で調質圧延を行い、引張試験に供し
た。試験結果を表6にまとめて示す。
有する鋼は、熱延コイルの中央部はもちろんのこと、そ
の端部においても冷延、焼鈍後の材質が優れている。 (実施例4) 表1および表2の鋼A、E、G、I、L、M、Q、Tを
用いて実施例1と同様の条件で熱間圧延を施し(巻取温
度:450℃)、引き続き実機にて酸洗し、圧下率80
%の冷間圧延を行い、ライン内焼鈍方式の連続溶融亜鉛
メッキラインに通板した。このとき最高加熱温度820
℃で加熱後冷却し、470℃で慣用の溶融亜鉛メッキを
行い(浴中Al濃度は0.12%)、さらに加熱して5
50℃で約15秒間の合金化処理を行った。さらに0.
7%の調質圧延を施して、機械的性質、メッキ密着性を
評価した。得られた結果を表7に示す。
を行い、亜鉛皮膜の剥離状況を曲げ加工部に粘着テープ
を接着した後、これを剥がしてテープに付着した剥離メ
ッキ量から判定した。評価は、下記の5段階とした。 1:剥離大、2:剥離中、3:剥離小、4:剥離微量、
5:剥離なし
有する合金化溶融亜鉛メッキ鋼板は、コイルの部位に関
わらず優れた特性を示している。これに対して比較鋼で
は、コイルの部位による加工性のばらつきが大きかっ
た。また、鋼MのようにNbの含有量が低い場合にはメ
ッキ密着性も劣化する。
巻取温度を低温化することができ、しかもコイルの長手
方向および幅方向に均一で優れた材質が得られ、従来切
り捨てられていたコイル端部を製品とすることができ
る。また、本発明に従った高強度冷延鋼板を自動車用と
して適用した場合には、板厚を軽減することができるた
め燃費の向上をもたらし、近年大きな問題となっている
地球環境問題にも貢献し得るので、その価値は大きい。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.0005〜0.00
7%、Mn:0.01〜0.15%、Si:0.005
〜0.8%、Al:0.005〜0.1%、P:0.2
%以下、S:0.004〜0.02%、N:0.007
%以下、Nb:0.002〜0.05%、Ti:0.0
1〜0.1%を含有し、残部は鉄および不可避的不純物
よりなり、さらに全S量のうちMnSとして析出するS
量の割合K=(S% as MnS)/(全S%)がK
≦0.2であり、かつ全C量のうちTi、Nb含有炭硫
化物として析出するC量の割合L=(C% as 炭硫
化物)/(全C%)がL≧0.7であることを特徴とす
る加工性の均一性に優れた冷延鋼板。 - 【請求項2】 さらに、B:0.0001〜0.003
0%を含有する請求項1記載の加工性の均一性に優れた
冷延鋼板。
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