JP3293450B2 - 深絞り用冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
深絞り用冷延鋼板の製造方法Info
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Description
器等の用途に適する、加工性に優れた深絞り用冷延鋼板
の製造方法に関する。
は良好な成形性が要求される。特に、複雑な形状に成形
される場合、r値の平均{=(r0 +2r45+r90)/
4、以下、本明細書でr−値と称する}を指標とする深
絞り性が重要視され、C濃度を極めて低減し、さらにT
iやNbを添加した極低炭素鋼が用いられる。このよう
な鋼板では、C、Nは熱間圧延時にTiやNbなどによ
りTiNやTiC、NbCのような析出物として一度固
定される。このことを利用して、従来から鋼中にTiな
どの炭・窒化物形成元素を添加し、良好なr−値を得よ
うとする提案があった。例えば、特公昭42-12348号公報
には、TiをCの7〜20倍添加することにより、Ti
でC、Nを固定した上にさらにTiを固溶させ、この固
溶Tiにより冷延・焼鈍時に{111}面を発達させる
方法が示されている。しかし、このようにTiを大量添
加しても鋼板のr−値は高々1.9程度までしか上昇し
ない。また、特公昭50-31531号公報には、この改良法と
してTiのC、N固定効果を妨げるOをAlにより除去
し、Ti添加効果向上を狙った方法が開示されている。
しかしこの方法においても、Tiを20〜25倍も添加
しているにも拘わらず、鋼板のr−値は高々1.9程度
である。
ような状況を鑑み、加工性に優れた深絞り用鋼板の製造
方法を提供することにある。
絞り性の指標であるr−値が冷間圧延時に存在する析出
物の存在形態により左右されること、析出物は熱間圧延
工程でその量、性状とも決まることに注目した。そし
て、鋭意研究を重ねることにより、CuとSを含む極低
炭素鋼板を熱間圧延する際に粗圧延後仕上げ圧延前に1
100℃〜950℃の間で一定時間保持することによ
り、析出物の性状が変化することを見出だした。
素鋼板における鋳造から熱延までの析出物の変化を示
す。まず、連続鋳造にて製造したスラブを1100℃以
下に冷却後、加熱炉で再加熱する場合について述べる。
NがTiと結合し、粗大なTiNが析出する。このTi
Nは溶解温度が高いため、通常のスラブ加熱温度(12
50℃)では再固溶しない。次に、1100℃〜950
℃の温度範囲において、CuSが析出する。冷却速度が
極めて遅いためこの析出物は粗大に成長する。950℃
以下に温度が下がると、CuSの周りにTiやNbの炭
化物が析出開始するが、これらの炭化物はCuSと化合
し、Cu−Ti−C−S化合物、Cu−Nb−C−S化
合物、あるいはCu−Ti−Nb−C−S化合物とな
る。その結果、CuSを核としてその周りにこれらの複
合炭化物が取り囲んだ析出物となる。このとき、当然、
TiSも存在するが、CuSの方が炭化物析出の核とし
ての能力が優れているため、炭化物はCuSの方に優先
的に析出する。熱延前スラブを再加熱する際、オーステ
ナイト域まで加熱された状態では、CuSを取り囲んで
いるCu−Ti−C−Sなどの化合物はオーステナイト
への固溶度が高いため、オーステナイト中に固溶する
が、粗大な中心部のCuSは残留する。さらに加熱され
1100℃以上に加熱されるとCuSも固溶する。
溶した状態から、通常の1100℃〜950℃の温度範
囲を70秒未満の短時間で通過する熱間圧延を行った場
合、CuSの析出はなく、本発明のような効果は得られ
ない。一方、熱間圧延中に1100℃〜950℃の温度
範囲に70秒以上保持することにより、微細なCuSが
析出する。この微細に多数析出したCuSはスラブの徐
冷時と同様に炭化物の析出核となり、炭化物はCuSと
化合し、Cu−Ti−C−S化合物、Cu−Nb−C−
S化合物、あるいはCu−Ti−Nb−C−S化合物と
なる。このような微細なCu−Ti−C−S化合物など
を含む熱延板を冷間圧延した場合、理由は定かではない
が、これらの析出物の周りには、再結晶時に板面に平行
な{111}を形成する結晶粒の核が、通常の析出物よ
りも増加する。その結果、これら析出物の存在する冷延
焼鈍板は、通常の製造方法による冷延鋼板よりも板面に
平行な{111}面が多くなることにより、良好なr−
値を示す。ここで、熱間圧延前にCuSを一旦固溶させ
ることが本発明においては重要となる。スラブ再加熱温
度が1100℃未満では前記したようにCuSを取り囲
んでいるCu−Ti−C−Sなどの複合析出物などは固
溶するものの、中心部の粗大なCuSは未固溶のまま残
存する。この場合、炭化物の核生成サイトの数が過小と
なり、続く熱間圧延時にCuSを中心としたCu−Ti
−C−S等の微細析出が不十分となるため、r−値の向
上は期待できない。
する直送圧延においては、熱間圧延前にCuSの析出が
ないことから、1100℃〜950℃の温度範囲に70
秒以上保持する条件で熱間圧延時することにより、微細
なCuSを析出する。
深絞り用軟質鋼板の製造方法を発明するに至った。すな
わち第一の発明は、重量%で、C:0.005%以下、
S:0.001〜0.020%、Cu:0.005〜
0.1%、Ti:0.01〜0.2%、N:0.005
%以下を含み、若しくは更にNb:0.005〜0.1
%含む鋼板の製造方法において、連続鋳造にて製造した
CuSが固溶しているスラブを、1100℃〜950℃
の温度範囲に存在する合計時間が70秒以上となる条件
で熱間圧延した後、巻取り、しかる後冷間圧延すること
を特徴とする深絞り用冷延鋼板の製造方法であり、その
巻取温度は、550℃〜750℃とする。
%以下、S:0.001〜0.020%、Cu:0.0
05〜0.1%、Nb:0.005〜0.1%、Al:
0.01〜0.07%、N:0.005%以下を含む鋼
板の製造方法において、連続鋳造にて製造したCuSが
固溶しているスラブを、1100℃〜950℃の温度範
囲に存在する合計時間が70秒以上となる条件で熱間圧
延した後、巻取り、しかる後冷間圧延することを特徴と
する深絞り用冷延鋼板の製造方法であり、巻取温度は、
600℃〜750℃とする。
は、連続鋳造にて製造したスラブをそのままもしくは保
温処理をする、或いは一旦1100℃以下に冷却後、1
100℃以上に再加熱するなど、熱間圧延前に1100
℃以上に加熱、保持することによりなされる。
存在する合計時間が70秒以上とは、連続して70秒以
上の場合に限らず、一旦950℃未満となった後再度上
記温度範囲になる場合は、その合計時間が70秒以上あ
ればよい。一旦1100℃を越えた場合は、それ以降に
おいて、1100℃〜950℃の温度範囲に存在する合
計時間が70秒以上をいう。また、合計時間は粗圧延と
仕上圧延の両方が考慮される。
びその限定理由を説明する。 C:r−値向上のため粒成長性を上げるにはCは極力少
ない方が望ましい。あまり多すぎるとフェライト中に析
出する炭化物の量が多く、延性をも阻害することから、
0.005%以下とした。
uSの微細析出量が少なくなり、効果が得られないこと
から、下限を0.005%以上としたが、十分な効果を
得るためには0.01%以上が望ましい。但し、あまり
多く添加するとCu傷という表面欠陥になることから、
より良質の表面性状を得るためには0.05%以下が好
ましい。
ない元素であることから、下限は0.001%である。
しかし、多量の添加は加工性を劣化させることから、上
限は0.020%とした。
コストの面から必ずしも0とはできない。しかし、Nは
過剰に存在すると、結晶粒が微細になり加工性が低下す
るので、その上限を0.005%とした。
Nの固定を促進するため、さらに下記成分範囲のTiま
たはNbから選ばれた1種または2種を含む。 Ti:Tiは固溶C、Nを炭化物・窒化物の形でとら
れ、鋼板の加工性を向上させる働きがある。添加量は
0.01〜0.2%である。0.01%未満ではその効
果がなく、また、0.2%を越えると効果が飽和し、コ
スト増につながる。
え、鋼板の加工性を向上させる働きがある。添加量は
0.005%〜0.1%である。0.005未満では効
果がなく、0.10%を越えると効果が飽和し、コスト
増につながる。なお、Nbを添加し、Tiが添加されな
い場合には、Sol.Alが必須の添加成分となる。こ
の理由は、TiはNを固定するため、Tiを添加した場
合には、Alを添加してNをAlNとする必要はない
が、Nbのみ添加したものは、Alを添加してNを固定
する必要があるためである。
にAlを添加する必要がある。 Sol.Al:Tiが添加されない場合、Alは脱酸剤
ならびにNをAlNの形で固定するため、必要不可欠な
元素である。しかし、過剰なAlの添加は鋼中の析出物
を多量に発生させ、加工性を劣化させることから、その
上限を0.07%とした。脱酸およびAlNを固定する
効果が十分に発揮されるには、0.01%以上添加する
必要がある。なお、Tiが添加された場合、理論上Al
の添加は不要である。しかし、実際は製鋼の脱酸過程で
Alを用いるため、不可避的にAlが含有され、通常は
0.030〜0.060%程度は入れられる。
に下記の成分範囲のSi、Mn、P、B、を含むことが
できる。 Si:脱酸剤として有効な元素であるが、過剰な添加は
YPを上げ成形性を阻害するとともにスケール発生によ
り表面性状を劣化させるので、上限は0.5%とする。
本発明ではCuSが微細に析出し、炭化物のほとんどが
CuSを核として析出するため、炭化物の析出核として
の重要度は低いが、CuSとして固定されなかったSを
MnSの形で固定し、FeSによる熱間延性低下を防止
することから、0.01%以上添加することが好まし
い。ただし、過剰な添加はELを下げ、深絞り性を低下
させるため、上限を1%とした。
や、成型品の形状凍結性の観点から好ましくないことか
ら上限を0.15%とした。 B:Bは、耐二次加工脆性向上の効果があることから、
添加してもよい。少なすぎると効果がないことから、
0.0002%以上が望ましい。また、あまり添加しす
ぎるとr−値を低下させる傾向があることから、0.0
020%以下が好ましい。
ることも可能である。たとえば、耐食性の向上を目的と
してCr、Coを添加することがあるが、本発明の効果
にはなんら影響を及ぼさない。ただし、過剰な添加は延
性を阻害することから、上限は1%とする。また、Cu
傷を発生しにくくするために、Niを添加しても良い
が、過剰な添加はコスト増を招くことから、添加量は1
%以下が望ましい。
合、鋼中に析出物を生じさせるが、本発明のCuSのよ
うな効果は認められない。よって、添加しても問題はな
いが、多量の添加は析出物を悪戯に増やし延性を阻害す
ることから、これらの元素の添加量は2%以下が望まし
い。
場合、粗大なCuSが残留したまま熱間圧延を行うと、
CuSの分散が粗であるために、再結晶時の{111}
面生成核が少なくなる。その結果、r−値は向上しな
い。よって、本発明においては、スラブを1100℃以
下(室温も含む)に冷却した場合、スラブ冷却時に析出
した粗大なCuSを再固溶させる。そのスラブ再加熱温
度は1100℃以上とする。また、連続鋳造スラブをそ
のまま、もしくは温度低下を抑えるため保温処理して圧
延する直送圧延においては、粗大なCuSの析出がない
ため再加熱は必要ない。
100℃〜950℃の加熱または保持は、CuをCuS
として析出させるために重要である。CuSの微細析出
は、1100℃〜950℃において顕著となるが、析出
開始には1100℃〜950℃の温度範囲におけるある
程度の保持が必要である。この保持とは、1100℃〜
950℃の温度範囲内にあればよいことを意味し、必ず
しも一定温度での保持でなくても良い。すなわち、この
温度範囲内にあれば、その間昇温・降温を繰り返し温度
が変化しても良い。そのため、この温度範囲での被圧延
材の加熱・保持時間の合計をある程度以上にしなければ
ならない。これについては、CuSの析出は1100℃
超え、950℃未満ではほとんど生じないため、加熱・
保持時間については、1100℃〜950℃に存在した
合計時間が重要である。途中950℃未満になっても、
その前後において1100℃〜950℃の温度範囲に存
在した合計時間にのみにCuSの析出量は依存する。た
だし、1100℃以上に加熱された場合については、一
度析出したCuSが再固溶を起こすため、それ以降に1
100〜950℃に存在した合計時間が有効となる。時
間については、あまり短いとCuSの析出が十分ではな
いことから下限を70秒とした。また、上限は特に制限
するものではないが、あまり長いと生産効率の低減を招
くことから、360秒以下が望ましい。
合わせにより得られる効果の一例を示す。重量%で、
C:約0.0025%、Si:約0.02%、Mn:約
0.05%、P:約0.012、S:約0.014%、
Sol.Al:約0.045%、N:約0.0028
%、Cu:0.007〜0.8%を含み、さらにTi:
約0.012%、Nb:約0.012%を含むスラブを
一旦室温まで冷却した後、1150℃に再加熱し、熱間
圧延を行った。粗圧延後、板温が920℃となった時
に、5秒で1030℃まで昇温し、所定の時間保持後仕
上げ圧延を行った。仕上げ温度は900℃、巻取温度は
620℃とした。その後、酸洗を行った後冷圧率80%
で板厚0.75mmとし、820℃で焼鈍を行った。こ
のようにして製造した冷延鋼板のr−値を測定した。ま
た、同時にCu傷の発生も調査した。縦軸に1100℃
〜950℃に存在した時間を、横軸にCu添加量をと
り、時間とCu添加量でr−値を整理した結果を図1に
示す。図1に示すように、Cu添加量が0.005〜
0.1%でかつ1100℃〜950℃の温度範囲に存在
した時間が70秒以上とした場合にのみ、Cu傷も発生
せず良好なr−値が得られる。また、Cu添加量が0.
01〜0.1%でかつ1100℃〜950℃の温度範囲
に存在した時間が70秒以上とした場合は、Cu傷も発
生せずさらに良好なr−値が得られることが判る。
TiがNを固定するため、巻取時のN固定の必要はない
が、炭化物の析出や結晶粒成長のため、下限を550℃
とした。また、あまり高すぎると、スケールが厚く生成
し酸洗能率が低下することから、上限を700℃とし
た。一方、第二の発明の鋼板においては、Tiが必ずし
も添加されないことから、上記の理由に加えAlにより
Nを固定する必要がある。よって、あまり低い巻取温度
ではAlがNを完全に固定できないため下限を600℃
とした。上限は第一の発明での理由と同様に700℃と
した。
以外に、冷延鋼板に亜鉛めっきや錫めっきなどを施した
表面処理鋼板を含む。また、鋼の溶製は転炉、電気炉の
いずれでも良い。鋳造は直送圧延以外については普通造
塊、連続鋳造のいずれでも良い。
発明の効果に影響を及ぼさない。加熱方法についてはど
のような加熱方法でも問題はなく、誘導加熱、輻射加
熱、ガスバーナーによる直火加熱でもよい。また、仕上
圧延直前に設置された加熱装置も、本発明方法の「11
00〜950℃」の加熱に適応できる。
ではないが、加工性の点から冷間圧延の冷圧率は30〜
90%が望ましい。焼鈍温度は軟質化のため、700℃
以上、粗大化防止のため900℃以下が好ましい。焼鈍
方法は連続焼鈍であり、溶融亜鉛メッキラインでの連続
焼鈍であってもよい。調質圧延については、残存する降
伏点伸びを完全に消去するため、調圧率は0.1%以上
が望ましいが、高すぎると硬化してしまうため、2%以
下が望ましい。
き、有機複合被覆あるいは化成処理等の表面処理を単独
あるいは複合して施した場合であっても、本発明の効果
は損なわれることはない。
分に鋼を鋳造し、表1(表1-2 ,表1-4 ,表1-6 )に示
す条件で熱間圧延を行った。熱間圧延前のスラブ加熱に
ついては、鋳造後室温まで一旦冷却した後に再加熱した
ものをA、鋳造後900℃まで一旦冷却した後に再加熱
したものをB、鋳造後、そのまま直送圧延を行ったもの
をCとした。A、Bについてはスラブの加熱温度も示し
た。熱間圧延後、酸洗による脱スケールの後に冷圧率7
5%で冷間圧延を行い、板厚1.2mmとし、850℃
で連続焼鈍を行った。このようにして製造した鋼板のr
−値と表面性状(Cu傷の発生)について調査した。
より、鋼板のr−値を2.0以上とすることができる深
絞り性に優れた軟質鋼板を製造することができる。 (実施例2)表2(表2-1 ,表2-3 ,表2-5 )に示す成
分の鋼を鋳造し、表2(表2-2 ,表2-4 ,表2-6 )に示
す条件で熱間圧延を行った。熱間圧延前のスラブ加熱に
ついては、鋳造後室温まで一旦冷却した後に加熱したも
のをA、鋳造後1000℃まで一旦冷却した後に加熱し
たものをB、鋳造後温度低下を防ぐため保温処理を行っ
て直送圧延を行ったものをCとした。A、Bについては
スラブの加熱温度も示した。熱間圧延後、酸洗による脱
スケールの後に冷圧率85%で冷間圧延を行い、板厚
1.0mmとし、800℃で連続焼鈍を行った。
より、鋼板のr−値を2.0以上とすることができる深
絞り性に優れた軟質鋼板を製造することができる。 (実施例3)表3(表3-1 ,表3-3 ,表3-5 )に示す成
分の鋼を鋳造し、表3(表3-2 ,表3-4 ,表3-6 )に示
す条件で熱間圧延を行った。熱間圧延前のスラブ加熱に
ついては、鋳造後室温まで一旦冷却した後に加熱したも
のをA、鋳造後300℃まで一旦冷却した後に加熱した
ものをB、鋳造後、そのまま直送圧延を行ったものをC
とした。A、Bについてはスラブの加熱温度も示した。
熱間圧延後、酸洗による脱スケールの後に冷圧率70%
で冷間圧延を行い、板厚0.8mmとし、連続溶融亜鉛
めっきラインにおいて、亜鉛めっきを行った。めっき前
の焼鈍温度は820℃である。
より、Ti添加の効果を最大限引き出して、鋼板のr−
値を2.0以上とすることができる深絞り性に優れた軟
質鋼板を製造することができる。
加極低炭素鋼を熱間圧延する際に、粗圧延後1100℃
〜950℃の温度範囲に被圧延材が存在する時間を70
秒以上とすることにより、r値の平均値を2.0以上と
して、従来よりも深絞り性に優れた冷延鋼板を容易に製
造できる。
を示す図。
Claims (5)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.005%以下、S:
0.001〜0.020%、Cu:0.005〜0.1
%、Ti:0.01〜0.2%、N:0.005%以下
を含む鋼板の製造方法において、CuSが固溶している
スラブを、1100℃〜950℃の温度範囲に存在する
合計時間が70秒以上となる条件で熱間圧延した後、巻
取り、しかる後冷間圧延することを特徴とする深絞り用
冷延鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 鋼板は、更にNb:0.005〜0.1
%含む請求項1に記載の深絞り用冷延鋼板の製造方法。 - 【請求項3】 巻取温度は、550℃〜750℃である
請求項1又は2に記載の深絞り用冷延鋼板の製造方法。 - 【請求項4】 重量%で、C:0.005%以下、S:
0.001〜0.020%、Cu:0.005〜0.1
%、Nb:0.005〜0.1%、Al:0.01〜
0.07%、N:0.005%以下を含む鋼板の製造方
法において、CuSが固溶しているスラブを、1100
℃〜950℃の温度範囲に存在する合計時間が70秒以
上となる条件で熱間圧延した後、巻取り、しかる後冷間
圧延することを特徴とする深絞り用冷延鋼板の製造方
法。 - 【請求項5】 巻取温度は、600℃〜750℃である
請求項4に記載の深絞り用冷延鋼板の製造方法。
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JP03970396A JP3293450B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 深絞り用冷延鋼板の製造方法 |
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