JP3332060B2 - 表面性状の良好な冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加工性の優れた連続焼鈍
冷延鋼板の製造方法に係わり、自動車の外板、家電外板
など表面性状が良好であることを求められる冷延鋼板の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続焼鈍法により良好な耐時効性、加工
性を持つ冷延鋼板を製造するための熱処理条件は、従来
より多くの検討がなされている。例えば特公昭５３−３
８６８５号公報では、低炭素冷延鋼板の製造方法とし
て、再結晶焼鈍後に４００〜５００℃から過時効を開始
し２００〜３５０℃まで２〜１０分の過時効を行い、そ
の後に４０℃以下に冷却することにより、良好な加工性
が得られるとしており、あるいは、特公平５−５５５７
３号公報では、再結晶焼鈍後に２００〜３１０℃まで急
冷し、その後３２０〜４００℃まで再加熱後に特別な熱
履歴により２８５〜２２０℃まで傾斜過時効を行うこと
により、箱焼鈍並の耐時効性が得られるとしている。

【０００３】また、設備を圧縮し生産性を高める連続焼
鈍ラインの最終冷却帯の冷却方法としては、例えば特公
昭５８−１３６１１号公報の中で述べられているような
ものがある。この発明は、３５０〜５００℃の温度範囲
の一次過時効に引き続いて２〜１０℃/sの冷却速度で２
５０〜３３０℃までの徐冷による二次過時効を行った後
に、５０℃/s以上の冷却速度で５０℃以下に冷却するこ
とにより、耐時効性が良好な冷延鋼板を得ることを特徴
としており、これを達成する二次過時効後の冷却設備と
して、第一段目の冷却帯として水スプレーを多段に配置
し、第二段目の冷却法として浸漬水タンクを有する設備
が考案されている。以上に述べた方法により、材料特性
の良好な鋼板は問題なく製造できている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際に実機で
鋼板を製造する場合には材料特性以外に生産技術的課題
が発生することがある。その一つとして、冷延鋼板の表
面に連続焼鈍法で初めて現れた、圧延方向に対して３５
〜４０°傾いた微小な線状の疵がある（以下、斜め線状
疵と呼ぶ）。この疵は、種々の検討の結果、最終冷却帯
において、従来の方法である特公昭５３−３８６８５号
公報、特公昭５８−１３６１１号公報、特公平５−５５
５７３号公報に示されているような、過時効終了温度で
ある２２０〜４００℃から直接調質圧延可能な温度域で
ある６０℃以下まで水スプレーを用いて冷却した場合、
あるいは、過時効終了温度から２２０〜３１０℃前後へ
の徐冷の後に水スプレーを用いて冷却した場合に発生す
ることが分かった。しかし、これまでの最終冷却条件に
ついての検討は、鋼板の形状に関するものがほとんどで
あり、本発明で問題としている疵の発生原因の観点から
は検討されたことがない。

【０００５】本発明は、上記斜め線状疵のない表面形状
の良好な冷延鋼板の製造方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは斜め線状疵
の発生機構について種々の検討を重ね、以下の方法で表
面性状に優れた冷延鋼板を容易にかつ経済的に供給でき
ることを見出した。その要旨は、重量比にてＣ：０．０
００５〜０．１０％、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：
０．０３〜０．５０％、Ｐ：０．１２％以下、Ｓ：０．
００１〜０．０５０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０
％、Ｎ：０．００６０％以下、必要に応じてＴｉ：０．
００２０〜０．１０％、Ｎｂ：０．００２０〜０．１０
％のうち１種もしくは２種と、残部がＦｅおよび不可避
的不純物を含有したスラブを熱間圧延、酸洗、冷延し、
再結晶焼鈍、過時効、調質圧延をする冷延鋼板の製造方
法において、過時効終了温度から１９０℃以下までガス
冷却し、その後に水スプレーを使用して最終冷却を開始
することである。

【０００７】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明が問題としている斜め線状疵は従来の箱焼鈍法では
発生しなかったものであり、その外観上の特徴は図１に
示されている。疵の形態は、長さ２０〜３０mm、幅０．
５〜１．０mmで圧延方向に対して３５〜４０°傾いてい
る。発生の状況は、調質圧延後には疵は目視によって確
認できず、需要家でプレス加工した際に図１のように、
幅方向の特定の部位に圧延方向に連続的に疵が現れると
いうものであった。

【０００８】この疵に関して種々調査を行った結果、疵
部分は、正常部に比べて硬度が高いとか、化学成分が正
常部と異なるといったような金属学的特徴はないことが
分かった。さらに、検討を進めた結果、斜め線状疵の発
生機構は以下のようなものであることが分かった。

【０００９】最終冷却帯は過時効処理後に常温近くまで
冷却する機能であるが、冷却には、水フラットスプレー
ノズルを多段に配置し、その後に水タンクを持たない場
合もあるが、多くの場合には水タンクを有する設備を用
いており、水スプレー帯の冷却速度は５０℃/s以上であ
る。図１に示した表面疵の発生原因はこの水スプレー帯
における不均一冷却によるものである。その機構を模式
的に示した図が図２，３である。板幅方向に図２（ａ）
のように不均一な冷却になり過冷部分がノズル位置に対
応する。過冷部分は回りに比べ縮むので長手方向に張力
が発生する。その部分に固溶炭素が存在し、かつ熱収縮
により発生した応力がその温度の降伏点を超えると、常
温でいうところのストレッチャーストレインが発生す
る。

【００１０】この場合には、僅かでも固溶炭素が残って
いればストレッチャーストレインは発生する可能性があ
るので、Ｔｉ，Ｎｂを添加した極低炭素鋼も例外ではな
い。その部分を断面から見た模式図が図３である。焼鈍
直後には疵部分は僅かに凹んでおり、調質圧延を施すこ
とで見かけ上疵は（ｂ）のように消滅する。しかし、疵
部分は回りの正常部に比べると硬度計では検出できない
程度に硬く、需要家において加工されると（ｃ）のよう
にその部分が浮き上がり、図１のような疵として検出さ
れるようになる。

【００１１】この疵に対する対策としては、最終冷却帯
の冷却の均一化が考えられるが、現状の設備では若干の
不均一性は避けられないのが現状である。次善の策とし
て、最終冷却の開始温度を板厚で変え、０．６mmより薄
い場合には最終冷却の開始温度を２５０℃以下、０．６
mm以上１．１mmより薄い場合には最終冷却の開始温度を
２２０℃以下、１．１mm以上の場合には最終冷却の開始
温度を２８０℃以下とすることで斜め線状疵の発生が回
避できることを新たに見出した。これは、図４に示すよ
うに、水スプレーが集中的に当たった部分の温度とそう
でない回りの部分の温度との差（過冷度ΔＴ）は、最終
冷却開始温度を低下させると小さくなり、熱収縮による
張力が鋼板の降伏点を超えないようになる条件として設
定した。

【００１２】また、疵発生におよぼす板厚の影響は次の
ように考えた。板厚が薄いと冷却により多くの熱が奪わ
れ部分的に温度の不均一度が拡大しやすいが、板厚が
１．１mm以上に厚くなると、冷却は面で行われるため奪
われる熱量は板厚に関係なく一定であり、従って温度の
不均一度は低下し疵は発生しにくくなる。一方、板厚が
０．６mmより薄い場合には、過冷により発生する応力は
鋼板の形状を変えることで均一に緩和され、やはり疵は
発生しにくくなる。従って、板厚ｔの範囲が０．６mm≦
ｔ＜１．１mmの場合が最も疵に対して敏感で、最終冷却
開始温度を低下させなければならない。

【００１３】最終冷却開始温度を所定の温度まで低下さ
せる方法として、過時効帯最終部分にブロワーを設置す
るなどして、均一に２〜１０℃/sで緩冷却することので
きるガス冷却を採用する。ここで、板厚別に最終冷却開
始温度の設定を変えたのは、多くの連続焼鈍設備でこの
方法により生産性を悪化させるからである。過時効終了
温度から最終冷却開始温度までの冷却能力が大きい場合
には板厚別に冷却開始温度を設定する必要はなく、本発
明では全ての板厚範囲で１９０℃以下にすれば斜め線状
疵の発生は抑えられることはいうまでもない。

【００１４】次に化学成分の限定理由を述べる。本発明
が問題としている疵の発生には僅かであっても時効性を
有する鋼板全てに適用される。従って、低炭素鋼、およ
び、極低炭素鋼でもＴｉ，Ｎｂなどの合金元素量が含有
Ｃ，Ｎに比べて少ない場合、あるいは、熱延条件、焼鈍
条件で固溶炭素が残る場合なども本発明の対象となる。

【００１５】Ｃ含有量は、本発明が加工用の冷延鋼板に
適用されるため、加工性を確保するため上限を０．１０
％とした。Ｃ含有量が０．０１％以下０．０００５％以
上になると連続焼鈍過時効による耐時効性の改善が困難
になる。この場合には後述するようにＴｉ，Ｎｂの添加
が必要になるが、Ｃ量の範囲としては０．０００５〜
０．１０％に限定した。Ｓｉは、微量では問題はない
が、含有量が多くなると加工性を低下させる。従って
０．０５％以下でなければならない。

【００１６】Ｍｎは、熱間脆性を防止するために必要な
成分であるが、０．０３％未満ではＦｅＳが生成しその
効果がない。また、０．５０％を超えると深絞り性が劣
化する。従ってＭｎ量を０．０３〜０．５０％に限定し
た。Ｐは、鋼板の強度を制御するために重要な添加元素
である。軟質冷延鋼板を製造するためにはＰは少ない方
が好ましいが、同時にＰは深絞り性などの低下が少なく
強度を上げる元素でもあるので０．１２０％程度までは
添加する場合がある。しかし、０．１２０％を超えると
延性の低下に伴い鋼板の加工性が低下するので、Ｐ量は
０．１２０％以下に限定した。

【００１７】Ｓは０．００１％未満ではＭｎＳの生成量
が少なく熱延板の結晶粒が粗粒化しやすく肌荒れの原因
となる。また０．０５％を超えると熱間脆性の原因とな
る。従ってＳ量を０．００１〜０．０５％に限定した。
Ａｌは鋼中の酸素、窒素量をコントロールするのに必要
な元素であり、熱延板の巻取後にＮをＡｌＮとして析出
させるためには最低０．０１０％は必要である。しか
し、０．１０％を超えると加工性を劣化させる。従っ
て、０．０１０〜０．１０％に限定した。特に、析出す
るＡｌＮのサイズを冷延鋼板の肌荒れが起きない程度に
粗大化させ、加工性を向上させるためには０．０３０〜
０．０８０％の範囲が望ましい。また、析出したＡｌＮ
が多いと加工性を劣化させるためその量は少ない方がよ
く、そのためにＮ量は０．００６０％以下でなければな
らない。

【００１８】Ｔｉ，Ｎｂは鋼中の炭素、窒素を固定し、
深絞り性を改善するのに利用される元素で、特にＣ量が
０．０１％以下になると、連続焼鈍過時効処理では固溶
炭素を減少させることができなくなり、Ｔｉ，Ｎｂのう
ち１種あるいは両方を添加する必要がある。Ｔｉは０．
００２％以上添加しないと効果がなく、０．１％以上添
加しても効果は飽和し、いたずらにコスト高を招くだけ
であるので、０．００２〜０．１％に限定した。Ｎｂも
同様に、０．００２％以上添加しないと効果がなく、
０．１％以上添加しても効果は飽和するので０．００２
〜０．１％に限定した。複合で添加する場合も前記のＴ
ｉ，Ｎｂの範囲で添加する。

【００１９】

【実施例】

（実施例１）表１には実施例で用いた鋼の化学成分を示
している。表１の成分を持った連続鋳造スラブを熱延、
酸洗、冷延した後に図５に示す条件で焼鈍を行った。用
いた連続焼鈍条件は、再結晶焼鈍後過時効温度まで冷却
し等温過時効をしたもの（熱処理条件Ｉ）、再結晶焼鈍
後に冷却し、過時効温度を時間とともに変えた傾斜過時
効をしたもの（熱処理条件II）、それに、再結晶焼鈍後
に２６０℃まで冷却し、３５０℃まで再加熱後に２６０
℃まで傾斜過時効したもの（熱処理条件III)の３種類
で、過時効終了後に２℃/sで冷却し、最終冷却開始温度
を種々変えて水スプレーで平均１００℃/sの冷却を行っ
た。

【００２０】

【表１】

【００２１】最終冷却帯の冷却方式は多段の水スプレー
と水タンクを配した二段冷却方式で、水スプレー帯の冷
却終了温度はどの場合も９０℃で、水タンクの水の温度
は６０℃である。最終冷却後、１％の調質圧延を施し
た。疵は、製品に３％程度の引張り加工を行い目視によ
り有無が判定された。表２には最終冷却の開始温度Ｔｓ
と斜め線状疵の発生の関係を示している。

【００２２】

【表２】

【００２３】２，３，５〜７の例は、軟質冷延鋼板であ
る鋼種Ａの場合を示している。２，３は本発明の範囲で
あり、熱処理条件によらず斜め線状疵は発生しない。５
〜７は発明の範囲から外れており、斜め線状疵が発生す
ることを示した比較例である。８は加工用の高強度冷延
鋼板である鋼種Ｂの例で、板厚と冷却開始温度が発明の
範囲であるので疵は発生しない。

【００２４】９はＴｉ添加の高強度極低炭素冷延鋼板
の、１０はＮｂ添加の極低炭素冷延鋼板の例、１１はＮ
ｂ，Ｔｉ複合添加の極低炭素冷延鋼板の例であるが、こ
れらも発明の範囲であるので疵は発生しない。１２はＴ
ｉ添加の高強度極低炭素冷延鋼板で最終冷却開始温度が
高い場合であるが、いわゆる極低炭素鋼であっても疵は
発生することを示した比較例である。

【００２５】（実施例２）表３は、表１の鋼種Ａを用い
て、最終冷却方式によらず最終冷却開始温度で斜め線状
疵の発生が回避できることを示した例である。用いた連
続焼鈍条件は図６に示すような再結晶焼鈍後に過時効温
度まで冷却し、等温で過時効した場合である。冷却方式
は図７に示すような二通りを用いた。（ａ）は過時効終
了後に２℃/sで最終冷却開始温度Ｔｓまで冷却し、そこ
から水スプレー冷却終了温度Ｔｅまで５０℃/s以上の冷
却速度で冷却、引き続いて水温６０℃の水タンクに浸漬
する二段冷却方式であり、（ｂ）は（ａ）と同様に最終
冷却開始温度Ｔｓまで冷却後、水スプレーのみでＴｅに
冷却する方法である。

【００２６】

【表３】

【００２７】表３の１，２は本発明の範囲で、本発明で
それぞれの板厚範囲で定められた最終冷却開始温度で水
スプレー冷却しているため、冷却方式によらず疵の発生
はない。６は二段冷却方式で最終冷却開始温度が高い場
合で疵が発生する比較例である。７は水スプレーのみの
一段冷却方式で最終冷却開始温度が高い場合で疵が発生
する比較例である。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、良好な表面性状性が要求され
る冷延鋼板を連続焼鈍法で製造する方法を提供したもの
であるから、極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】斜め線状疵の外観を示した模式図。

【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は斜め線状疵の発生機
構を示した模式図。

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は疵の顕在化の機構の
模式図。

【図４】最終冷却開始温度と過冷度を示した図表。

【図５】実施例に用いた連続焼鈍条件の図表。

【図６】実施例に用いた連続焼鈍条件の図表。

【図７】（ａ），（ｂ）は実施例に用いた最終冷却帯の
冷却方式を示した図表。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 後藤 政博 (56)参考文献 特開 昭60−77934（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−145809（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−91929（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−179951（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 9/52 - 9/66 C21D 9/46 C22C 38/00 301 C22C 38/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量比にて Ｃ ：０．０００５〜０．１０％、 Ｓｉ：０．０５％以下、 Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、 Ｐ ：０．１２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．０５０％、 Ａｌ：０．０１０〜０．１０％、 Ｎ ：０．００６０％以下、 必要に応じて Ｔｉ：０．００２０〜０．１０％、 Ｎｂ：０．００２０〜０．１０％のうち１種もしくは２
   種と、 残部がＦｅおよび不可避的不純物を含有したスラブを熱
   間圧延、酸洗、冷延し、再結晶焼鈍、過時効、調質圧延
   をする冷延鋼板の製造方法において、過時効終了温度か
   ら１９０℃以下までガス冷却し、その後に水スプレーを
   使用して最終冷却を開始することを特徴とする表面性状
   の良好な冷延鋼板の製造方法。