JP3339343B2 - 高加工性軟質熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

高加工性軟質熱延鋼板の製造方法

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JP3339343B2
JP3339343B2 JP00146097A JP146097A JP3339343B2 JP 3339343 B2 JP3339343 B2 JP 3339343B2 JP 00146097 A JP00146097 A JP 00146097A JP 146097 A JP146097 A JP 146097A JP 3339343 B2 JP3339343 B2 JP 3339343B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に自動車や家電
製品等に適したコイルエンド性の小さい高加工性熱延鋼
板の製造に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車や家電製品などに使用される鋼板
には高い成形性が要求され、軟質、高延性化が精力的に
進められている。軟質高延性化には、熱間圧延時に高温
巻取を行うことが有効である。例えば、特開昭58−1
4417号公報には、Al、Nの添加量を低く抑え、固
溶Alの低減とAlNの析出量を低減することにより高
温巻取で高延性を得る方法が開示されている。さらに
は、特開昭48−100313号公報には、B添加鋼を
高温巻取することにより粗大なBNを析出させ、粒成長
性を向上させることにより高延性を得る方法が開示され
ている。但し、このような単純に成分のみを調整した方
法では高延性を得ることは可能であるが、コイルエンド
性に問題が残るのが実際である。ここで、高温巻取を行
ってもコイルエンド性を低減する方法として、例えば、
特開昭54−128410号公報に巻取後熱拡散防止剤
を塗布してコイル内の温度差を軽減することによってコ
イルエンド性を軽減する方法が開示されている。しか
し、この方法では熱拡散防止剤の塗布に手間がかかるこ
と、さらにはコイル冷却後塗布した熱拡散防止剤を除去
するのが困難であり、実用には至っていないのが現状で
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、高加
工性を得る方法が開示されているが、未だどの発明にお
いても、著しいコイルエンド性を生じずに高加工性を得
るには及んでいない。本発明の目的は、平易に従来と同
等もしくはそれ以上の加工性を有し、かつコイルエンド
性の小さい低炭素熱延鋼板の製造方法を提供することに
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 (1)本発明の熱延鋼板の製造方法は、重量%で、C≦
0.05%と、Mn≦0.5%と、Si≦0.1%と、
P≦0.025%と、S≦0.03%と、Sol.Al
≦0.04%と、N≦0.0035%と、B≦0.00
3%とを含有し、かつ原子比でB/N=0.6〜1.3
を満足し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼板
を製造する方法において、鋼を1150℃以下に加熱
し、粗圧延して粗バーとする工程と、950℃以下の粗
バーを980℃以上に加熱し、Ar3 点以上で仕上げ圧
延を行い、650℃超えで巻き取る工程と、を備えたこ
とを特徴とする高加工性軟質熱延鋼板の製造方法であ
る。
【0005】(2)本発明の熱延鋼板の製造方法は、上
記(1)に記載の組成を有する鋼板を製造する方法にお
いて、連続鋳造した鋼を750℃以上で加熱炉に挿入し
て1150℃以下に加熱し、粗圧延して粗バーとする工
程と、950℃以下の粗バーを980℃以上に加熱し、
Ar3 点以上で仕上げ圧延を行い、650℃超えで巻き
取る工程と、を備えたことを特徴とする高加工性軟質熱
延鋼板の製造方法である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明者は、従来と同等もしくは
それ以上の加工性を有し、かつコイルエンド性の小さい
低炭素熱延鋼板を平易に得るために、従来のB添加アル
ミキルド鋼を低温加熱した場合に生じるコイルエンド性
の原因を調査し、仕上げ圧延時のコイル両端部の粒成長
性を阻害する微細析出物を減少させる方法について、鋭
意研究を重ねた。すなわち、軟質高延性化には、良好な
粒成長性が必要である。
【0007】その結果、本発明者は、以下のようなコイ
ルエンドにおける粒成長阻害因子を発見した。第1に、
いかに低温加熱といえどもある程度のMnSは固溶して
しまうこと。第2に固溶したMnSは高温加熱した場合
よりも固溶量が少ないため、析出駆動力が小さく、熱間
圧延時の粗圧延時に析出を開始し、析出は仕上げ圧延ま
で引き続き微細に析出すること。第3にBNは仕上げ圧
延時に析出するが、その一部は粗圧延時にすでに析出し
たMnSを核に析出するものの仕上げ圧延開始時は微細
MnSの量があまりにも少なくBN単独で微細に析出す
るものが存在すること。第4に、仕上げ圧延時に析出し
たMnSはBNの析出核とならないことである。この仕
上げ圧延時に微細析出したMnSと単独に微細析出した
BNが粒成長を抑制するため、コイル両端部では十分に
粒成長せず、コイルエンド性が発生する。そこで、発明
者らは鋭意研究を重ねた結果、粗圧延後の粗バーを一度
950℃以下にした後、980℃以上に加熱することに
よって微細MnSを仕上げ圧延前に完全に析出させるこ
とが可能であり、それにより仕上げ圧延時に析出する微
細MnSがなくなり、すべての微細MnSがBNの析出
核となって粗大な複合析出物となり無害化できること
と、BNの微細単独析出がなくなることによって、鋼板
全長にわたって良好な粒成長性が確保されるという知見
を得た。
【0008】以下にその基礎となった実験結果を示す。
重量%で、C:約0.031%、Si:約0.01%、
Mn:約0.16%、P:約0.01%、S:約0.0
1%、Sol.Al:約0.02%、N:約0.002
%、B:約0.0015%を含む鋼を溶解し、鋳造後、
加熱温度1120℃、粗圧延後粗バー温度が900℃と
なったときに粗バー加熱を行い、仕上温度870℃、巻
取温度700℃を基本条件として、粗バー加熱温度を変
化させて熱間圧延を行った。得られた板厚1.6mmの
熱延板を酸洗し、引張試験を行った。サンプリング位置
はコイル先端部(T部)3m、コイル中央部(M部)、
コイル後端部(B部)3mとした。図1に、粗バー加熱
温度に対するM部のELならびに、M部とT部、B部の
差を示す。粗バー加熱温度が980℃以上で高延性化す
るとともにコイルエンド性が低減されることがわかる。
この現象の理由は未だ完全には明らかとなっていない
が、粗バーを950℃以下に冷却することによりMnS
の析出駆動力を上げた状態で加熱するため、粗バー加熱
後にMnSが完全に析出するものと考えられる。ここ
で、950℃以下で保持しても温度が低いため、仕上げ
圧延による大きな歪みがない限り微細MnSの析出はほ
とんど起こらない。BNは仕上げ圧延時に粗バー加熱後
に完全に析出した微細MnSを核に析出するため、微細
MnSは粗大複合析出物となるため粒成長性に悪影響を
及ぼすことはなく、また、BNの単独微細析出はない。
このようにして得られた良好な粒成長性により、本発明
では従来の低炭素鋼では実現されなかった良好な材質を
得ることができる。
【0009】また、B/Nの原子比を一定範囲に制御す
ることにより、Bの過剰添加による鋼の硬質化を抑え
て、従来と同等もしくはそれ以上の加工性を確保できる
という知見も得た。B/N比が1以下の場合AlNが析
出するが、量が少ないため粒成長性に悪影響を及ぼすこ
とはない。
【0010】さらに、連続鋳造後のスラブ温度が750
℃以上で加熱炉に挿入すれば、スラブ中にAlNが析出
しないまま、すなわち、固溶Nが十分存在する状態で高
温に保たれるため、スラブ中のBNの粗大化が促進さ
れ、より良好な粒成長性を実現できる。スラブ中のBN
の粗大化はスラブ加熱時間を長くすれば同様な効果が期
待できるが、スラブ加熱時間を長くするとスラブ表面の
粒界酸化による表面品質の低下やエネルギーコストがか
かるという問題点がある。以上のように、連続鋳造後の
スラブ温度が750℃以上で加熱炉に挿入すれば、本発
明の効果をさらに増加させることができる。
【0011】以上のような知見に基づき、本発明者は、
B添加低炭素鋼のB/Nの原子比を一定範囲に制御し、
仕上げ圧延時のコイル両端部の粒成長性を阻害する微細
析出物を減少させるために、鋼(スラブ)の加熱温度、
粗圧延後の粗バーの加熱温度、仕上げ圧延温度及び巻取
温度を制御するようにして、コイルエンド性の小さい本
発明の高加工性軟質熱延鋼板の製造方法を見出し、本発
明を完成させた。
【0012】すなわち、本発明は、鋼組成及び製造条件
を下記範囲に限定することにより、従来と同等もしくは
それ以上の加工性を有し、かつコイルエンド性の小さい
低炭素熱延鋼板を平易に得ることができる。
【0013】以下に本発明の成分添加理由、成分限定理
由、及び製造条件の限定理由について説明する。 (1)成分組成範囲 C≦0.05% Cが0.05%を越えると炭化物が多量に析出し、伸び
(EL)を低下させ、成形性を阻害することから、0.
05%以下である。
【0014】Mn≦0.5% MnはSをMnSの形で固定し、熱間延性を向上させる
働きがあることから0.05%以上は添加することが望
ましいが、過剰な添加は鋼の硬質化をもたらし、成形性
を劣化させるため、上限は0.5%である。
【0015】Si≦0.1% Siは過剰に添加すると強度が上がり成形性を劣化させ
ることから、0.1%以下である。
【0016】P≦0.025% Pは固溶強化元素であり、過剰な添加は鋼の硬質化をも
たらすことから上限は0.025%である。
【0017】S≦0.03% Sは熱間延性や成形性を阻害する元素であることからM
nSとして固定される。それゆえ、低い方が望ましい。
MnS量があまり多くなると伸びフランジ性を低下させ
ることから、上限は0.03%である。
【0018】Sol.Al≦0.04% Alは脱酸剤として使用されることから、ある程度は含
まれる。従来、AlはNをAlNとして固定するために
多量に添加されていた。しかし、本発明においてはAl
Nが多量に微細析出すると粒成長性を阻害することか
ら、析出を抑制する必要がある。本発明においては、B
添加によりNの一部がBNで固定され、B無添加よりも
AlN量は少なくなることから、上限は0.04%であ
る。
【0019】N≦0.0035% NはAlNとして微細に析出すると粒成長を阻害し、E
Lを低下させる。本発明においては、BNとして固定さ
れるが、あまり多いとBNが多くなり加工性が低下する
ことから、上限は0.0035%である。
【0020】B≦0.003% Bは本発明において重要な役割を演じる元素である。た
とえ低温加熱であってもある程度はMnSやAlNが溶
解してしまい、微細なMnSやAlNが析出してしま
う。Bは微細MnSを核としてBNとして析出し、粗大
複合析出物となって微細MnSを無害化するとともにN
を固定して微細AlNの多量析出を抑制する。その結
果、本発明においては従来にない粒成長性が実現され
る。しかし、粗大なBNが過剰に存在すると加工性が低
下することから、添加量の上限は0.003%である。
【0021】B/N(原子比)=0.6〜1.3 Bは、Nに対し過剰に添加されると固溶B量が多くなり
鋼が硬質化するため、BとNの原子%の比は0.6〜
1.3である。これ以外の原子比では、伸び(EL)が
低下し、さらにコイルエンド性も改善されない。
【0022】これは以下に示す本発明の実験により明ら
かとなった。重量%でC:約0.023%、Si:約
0.01%、Mn:約0.15%、P:約0.009
%、S:約0.009%、Sol.Al:約0.016
%、N:約0.002%、Bの添加量を各種変化させた
材料を溶解し、熱間圧延を行った。スラブ加熱温度を1
120℃とし、粗圧延後900℃になったとき1040
℃に粗バー加熱を行い、巻取温度は700℃とした。得
られた熱延板を酸洗し引張試験を行った。サンプリング
位置はコイル先端部(T部)3m、コイル中央部(M
部)、コイル後端部(B部)3mとした。図2に、B/
N比に対するM部のELならびに、M部とT部、B部の
差を示す。B/N比が0.6以上でT、B部とM部との
ELの差が4%以下となり、コイルエンド性が改善され
る。さらにB/N比が0.6以上で、ELが向上するこ
と、B/N比1.3越えでは過剰Bにより逆にELが低
下することがわかる。さらに、B/Nが0.8〜1.2
で著しくELが向上することからB/Nは0.8〜1.
2が望ましい。
【0023】本発明の対象とする鋼には、種々の目的に
応じてCu、Ni、Cr、Sn、Mo、Pb等を添加し
ても本発明の効果が失われることはない。ただし、T
i、V、Nb、Zrなど、微細な窒化物を形成する元素
を添加するとこれらの微細析出物が粒成長性を阻害する
ことから、これらの元素の添加又は混入は0.01%以
下とするのが望ましい。
【0024】上記の成分範囲に調整することにより、従
来と同等もしくはそれ以上の加工性を有し、かつコイル
エンド性の小さい低炭素鋼板を平易に得ることが可能と
なる。
【0025】このような特性の鋼板は以下の製造方法に
より製造することができる。 (2)鋼板製造工程 (2−1)態様1の製造条件 (製造方法)上記の成分組成範囲に調整した鋼を転炉に
て溶製した後、連続鋳造によりスラブにし、1150℃
以下に加熱し、粗圧延して粗バーとし、その後950℃
以下の粗バーを980℃以上に加熱し、Ar3 点以上で
仕上げ圧延を行い、650℃超えで巻き取る。 a.スラブ加熱温度 スラブを1150℃以下に加熱し、粗圧延して粗バーと
する。
【0026】本発明においては、加熱温度は重要な役割
を演ずる。本発明ではMnSを粗大化してコイルエンド
性を解消している。そこで、スラブ中に粗大析出したM
nSについては、可能な限り粗大なままとするため低温
加熱を指向している。加熱温度があまり高いと、加熱時
にMnSが多量に固溶してしまい、微細MnSが過剰に
析出するため、BNによる粗大化効果が低下してしまう
ことから、加熱温度は1150℃以下である。また、あ
まり低いと圧延負荷が過剰となることから、1050℃
以上が好ましい。
【0027】b.粗バー加熱温度 粗圧延した粗バーを950℃以下とした後、980℃以
上に加熱する。粗バー加熱はMnSの析出を促進し、粗
バー両端の温度差やスキッドマークを解消するなど、本
発明の中核をなすものである。MnSを微細析出させる
ため、粗バー加熱前温度の上限は950℃以下である。
また、粗バー加熱前温度については、仕上げ圧延前に微
細AlNが析出すると、再結晶を遅延させるとともに再
結晶核となることで結晶粒を細かくすることから750
℃以上が望ましい。さらに好ましくは、粗バー加熱前温
度がAr3 点以下になるとγ/α変態により粗バー加熱
後のγ粒径が、Ar3 以下に冷却しない場合と比べて若
干微細となり、結果的に熱延板粒径が若干小さくなるこ
とから、粗バー加熱前温度はAr3 以上がよい。
【0028】また、粗バー加熱温度を980℃未満とし
た場合には、微細MnSを仕上げ圧延前に完全に析出さ
せることができず、本発明の効果が得られない。従っ
て、加熱温度の下限は980℃以上である。一方、粗バ
ー加熱温度が高いと微細析出したMnSが再び固溶し、
本発明の効果が失われることから、粗バー加熱温度はス
ラブ加熱温度以下が望ましく、さらに1050℃以下が
好ましい。
【0029】加熱方法については特に限定しないが、M
nSの析出駆動力を保持したまま急速に、かつ均一に加
熱できる誘導加熱や電気抵抗加熱などが望ましい。ま
た、粗バー加熱前の粗バーをコイル状に一度巻取り、巻
き戻してから粗バー加熱を行うと、MnSの析出駆動力
が向上することから粗バー加熱前にコイルボックスを使
用しても良い。
【0030】c.仕上圧延温度 本発明においては、仕上圧延温度はAr3 点以上であ
る。仕上圧延温度がAr3 点未満となると、粗大粒や加
工組織の残留が認められるようになり加工性が低下する
ことから、下限はAr3 点以上である。
【0031】d.巻取温度 仕上げ圧延を行った熱延鋼板を650℃超えで巻き取
る。巻取温度は本発明において重要である。良好な加工
性のためには炭化物を凝集粗大化しておく必要があると
ともに、熱延板粒径を大きくしなければならない。従っ
て、巻取温度の下限は650℃超えである。但し、過剰
な高温巻取は著しい酸洗性の低下や、厚く生成したスケ
ールの剥離が起こることから、上限は800℃である。
【0032】(2−2)態様2の製造条件 (製造方法)上記の成分組成範囲に調整した鋼を転炉に
て溶製した後、連続鋳造によりスラブにし、750℃以
上のスラブを加熱炉に挿入して1150℃以下に加熱
し、粗圧延して粗バーとし、その後950℃以下の粗バ
ーを980℃以上に加熱し、Ar3 点以上で仕上げ圧延
を行い、650℃超えで巻き取る。
【0033】a.スラブの加熱炉挿入温度 連続鋳造後のスラブ温度が750℃以上で加熱炉に挿入
する。連続鋳造後、スラブ温度が750℃未満になると
スラブ中にAlNが析出する。AlNが析出するとスラ
ブ中のNが消費され、BNの粗大化が促進されなくなる
ことから、AlNの析出を抑制しBNの粗大析出を促進
するために、連続鋳造後スラブの加熱炉挿入温度の下限
はAlNが析出を開始する750℃以上である。また、
特定するものではないが、1000℃以下に冷却しない
とMnSやBNの粗大析出が逆に遅延することから、1
000℃以下で加熱炉に挿入することが望ましい。
【0034】このように、連続鋳造後のスラブ温度が7
50℃以上で加熱炉に挿入すれば、本発明の効果をさら
に増加させることができる。 b.スラブ加熱温度 態様1の製造条件と同様。 c.粗バー加熱温度 態様1の製造条件と同様。 d.仕上圧延温度 態様1の製造条件と同様。 e.巻取温度 態様1の製造条件と同様。以上、本発明において、態様
1及び2の各工程の温度は重要な意味を持っており、こ
のどれか一つでもかけた場合、本発明の効果は得られな
い。
【0035】なお、本発明による熱延鋼板は酸洗材でも
黒皮ままでもその性能に変わりはない。また、酸洗後も
しくは酸洗を省略した黒皮ままで溶融亜鉛めっきを行っ
てもなんら問題はない。調質圧延の条件についての制限
はないが、あまり高いとELの低下が激しいことから、
2%以下が望ましい。さらに、調質圧延後、連続焼鈍を
行い材質を調整してもコイルエンド性にはなんら影響を
及ぼさない。また、本発明鋼の成分調整には、転炉と電
気炉のどちらも使用可能である。以下に本発明の実施例
を挙げ、本発明の効果を立証する。
【0036】
【実施例】
(実施例1)表1に示す成分の鋼(本発明鋼:No.1
〜20、比較鋼:No.21〜25)を溶解し、表2に
示す製造条件(本発明例:No.1〜20、比較例:N
o.21〜25)にて熱延を行った。粗バーの加熱につ
いては誘導加熱で行い、昇温に要した時間は10秒以内
である。さらに得られた熱延板を酸洗、調圧率1%で調
圧してコイルとした。製造したコイルの熱延時の長手方
向先端部(T部)3mと中央部(M部)さらには後端部
(B部)3mより、圧延方向にJIS 5号引張試験片
を採取し、引張強度(TS)と伸び(EL)を測定し
た。
【0037】結果を表2にまとめて示す。M部について
は測定値を、T、B部についてはM部との差を示した。
本発明例No.1〜20において、TSについては、M
部とT、B部の差が30N/mm2 以下、ELについて
は、M部が46%以上であり、かつM部とT、B部の差
が4%以下となり、コイルエンド性が改善されている。
【0038】一方、比較例No.21〜25において
は、加熱温度、粗バー加熱温度、B量及び巻取温度のい
ずれかの条件が本発明範囲より逸脱している場合であ
り、材質の向上もしくはコイルエンド性のいずれかが十
分ではない。以上より、本発明により製造された熱延鋼
板のT、B部の材質はM部と同等である。
【0039】
【表1】
【0040】
【表2】
【0041】(実施例2)表3に示す成分の鋼(本発明
鋼:No.1〜20、比較鋼:No.21〜25)を溶
解し、鋳造後の熱片を表4の温度で加熱炉に挿入し、同
表に示す製造条件(本発明例:No.1〜20、比較
例:No.21〜25)にて熱延を行った。粗バーの加
熱については誘導加熱で行い、昇温に要した時間は10
秒以内である。さらに得られた熱延板を酸洗、調圧率1
%で調圧してコイルとした。製造したコイルの熱延時の
長手方向先端部(T部)3mと中央部(M部)さらには
後端部 (B部)3mより、圧延方向にJIS 5号引
張試験片を採取し、TSとELを測定した。
【0042】結果を表4にまとめて示す。M部について
は測定値を、T、B部についてはM部との差を示した。
本発明例No.1〜20において、TSについては、M
部とT、Bの差が30N/mm2 以下、ELについて
は、M部が50%以上であり、かつM部とT、B部の差
が3%以下となり、コイルエンド性が改善されている。
【0043】一方、比較例No.21〜25において
は、加熱温度、粗バー加熱温度、B量及び巻取温度のい
ずれかの条件が本発明範囲より逸脱している場合であ
り、材質の向上もしくはコイルエンド性のいずれかが十
分ではない。以上より、本発明により製造された熱延鋼
板のT、B部の材質はM部と同等である。
【0044】
【表3】
【0045】
【表4】
【0046】
【発明の効果】本発明によれば、鋼組成及び製造条件を
特定することにより、加工性に優れコイルエンド性の小
さい高延性熱延鋼板を安価に製造することが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る粗バー加熱温度とM
部のEL及びM部とT、B部のELの差との関係を示す
図。
【図2】本発明の実施の形態に係るB/N比とM部のE
L及びM部とT、B部のELの差との関係を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 雅明 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 寺内 琢雅 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 石黒 康英 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 村山 尚志 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 9/46 - 9/48 C21D 8/00 - 8/10 C22C 38/00 - 38/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C≦0.05%と、Mn≦
    0.5%と、Si≦0.1%と、P≦0.025%と、
    S≦0.03%と、Sol.Al≦0.04%と、N≦
    0.0035%と、B≦0.003%とを含有し、かつ
    原子比でB/N=0.6〜1.3を満足し、残部がFe
    及び不可避的不純物からなる鋼板を製造する方法におい
    て、 鋼を1150℃以下に加熱し、粗圧延して粗バーとする
    工程と、 950℃以下の粗バーを980℃以上に加熱し、Ar3
    点以上で仕上げ圧延を行い、650℃超えで巻き取る工
    程と、 を備えたことを特徴とする高加工性軟質熱延鋼板の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の組成を有する鋼板を製
    造する方法において、 連続鋳造した鋼を750℃以上で加熱炉に挿入して11
    50℃以下に加熱し、粗圧延して粗バーとする工程と、 950℃以下の粗バーを980℃以上に加熱し、Ar3
    点以上で仕上げ圧延を行い、650℃超えで巻き取る工
    程と、 を備えたことを特徴とする高加工性軟質熱延鋼板の製造
    方法。
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