JP3383415B2 - 超深絞り性を有するほうろう用高強度冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れたほうろう性およ
びプレス成形性、とくに極めて優れた深絞り性を有し、
しかも、ほうろう焼成後高強度化するほうろう用高強度
冷延鋼板とその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ほうろう鋼板は、鋼板表面にガラス質の
釉薬を焼付けた不燃性材料で、耐熱性をはじめとして、
耐候性、耐薬品性、耐水性および耐汚染性などに優れた
特性を備える他、表面が美麗であるという種々の特長が
ある。このようなほうろう鋼板に提供される素材の特性
としては、耐焼成歪性、耐つまとび性、密着性および耐
泡・黒点欠陥性などの他、用途によってはさらにプレス
成形性も優れたものが要求される。なかでも、バスタ
ブ、シンクなどのプレス成形に用いられる素材には、と
くに優れた深絞り性が要求される。そして、プレス成形
の用途に供されるほうろう用鋼板の場合には、プレス成
形時においては比較的軟質で成形性が良好である一方、
ほうろう焼成後には高強度化するのが好ましい。

【０００３】上記用途のように優れた深絞り性が要求さ
れる場合に、一般に、Ti添加鋼板が用いられることがよ
く知られている。しかし、Ti添加鋼板は、深絞り性は優
れているものの、耐泡・黒点欠陥性が劣るという傾向が
あった。このようなTi添加鋼板における欠点を解決する
ための提案が、特公平4-9850号公報に開示されている。
この技術は、熱間圧延における熱延仕上がり温度を750
〜820 ℃に制御することにより、酸洗時に生ずるスマッ
ト量の抑制を通じて鋼板の表面性状を改善し、上記問題
点を解決しようとするものであった。

【０００４】しかしながら、上記技術は、たしかに表面
性状が良好になり、泡・黒点欠陥は改善されるが、その
反面、深絞り性が劣化する危険性をはらんでおり、実用
化にそのまま結びつく方法とは言えなかった。なぜな
ら、熱間圧延を750 〜820 ℃といった低温で終了する
と、深絞り性に有利な、鋼板表層の｛２２２｝集合組織
が減少し、逆に深絞り性に不利な、｛２２０｝、｛２１
１｝集合組織が形成しやすくなるからである。また、Ti
添加鋼板は、高強度化のために、TiC の析出硬化作用を
利用するのが効果的であるが、析出硬化によって高強度
化を図った場合には深絞り性が劣化するという問題もあ
った。なお、上述した耐泡・黒点欠陥性の点で、Ti添加
鋼板に比べて優れているものに例えば、特開平5-5128号
公報に提案されているような高酸素鋼板がある。しかし
ながら、高酸素鋼板はプレス成形性が不十分なため深絞
り性が必要な用途には使用できるものではなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような事情から、
従来の技術では、ほうろう性とプレス成形性の両特性を
満足する鋼板の製造が困難であり、これら特性のうちの
いずれか一方を犠牲にせざるを得なかった。また、ほう
ろう性とプレス成形性を満たした上、高強度化を図るこ
とが困難であった。

【０００６】そこで本発明の主たる目的は、ほうろう性
と一段と優れたプレス成形性とを兼備したほうろう用高
強度冷延鋼板およびその製造方法を提案することにあ
る。この発明の他の目的は、ランクフォード値（以下、
単に「ｒ値」と略記する」2.0 以上の優れたプレス成形
特性を有するほうろう用高強度冷延鋼板およびその製造
方法を提案することにある。この発明のさらに他の目的
は、ほうろう焼成後に高強度化する、具体的には例えば
ほうろう処理後のTSが450 MPa 以上を示す、ほうろう用
高強度冷延鋼板およびその製造方法を提案することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上掲課題
の解決に向けて鋭意研究した結果、Ｃ，Ｎ含有量を極低
値に制限するとともに、NbとＢの添加量、Cuの添加量さ
らに製造条件を適切に制御することなどによって、上記
の目的を達成することができることを見出した。そし
て、この発明の主な特徴は、これらの手段を講ずること
により、ほうろう密着性、耐泡欠陥といったほうろう特
性を付与した上で、連続焼鈍過程においては、固溶Ｃ，
Ｎを固定してプレス成形性に好ましい（１１１）集合組
織を加熱段階に形成させるとともに、固溶Cuを残存さ
せ、ほうろう焼成後の冷却過程におけるε-Cu の析出に
より高強度化をはかり、また、ほうろう焼成時に増加し
た固溶Ｃを利用して焼成後の強度上昇をはかるという点
にある。以下に本発明の鋼板およびその製造方法の要旨
構成を述べる。

【０００８】すなわち、本発明は、 (1) Ｃ：0.0010wt％以下、Si：1.0 wt％以下、Mn：0.03
〜3.0 wt％、 Ｐ：0.10wt％以下、Ｓ：0.010 wt％以
下、 Al：0.01〜0.10wt％、Ｎ：0.0020wt％以下、
Cu：0.1 〜2.0 wt％、Cr：0.01〜1.0 wt％、 Ni：
0.01〜1.0 wt％を含み、かつＢおよびNbが、それぞれ0.
0003wt％≦Ｂ≦（ 0.8×Ｎ（wt％) ＋0.0003）wt％、お
よび３≦Nb/C≦15を満足するように含有し、残部が鉄お
よび不可避的不純物からなる超深絞り性を有するほうろ
う用高強度冷延鋼板。

【０００９】(2) Ｃ：0.0010wt％以下、Si：1.0 wt％以
下、Mn：0.03〜3.0 wt％、 Ｐ：0.10wt％以下、Ｓ：
0.010 wt％以下、 Al：0.01〜0.10wt％、Ｎ：0.0020
wt％以下、 Cu：0.1 〜2.0 wt％、Cr：0.01〜1.0 wt
％、 Ni：0.01〜1.0 wt％を含み、かつＢおよびNb
が、それぞれ0.0003wt％≦Ｂ≦（ 0.8×Ｎ（wt％) ＋0.
0003）wt％、および３≦Nb/C≦15を満足するように含有
し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧
延した後、500 〜 750℃の温度で巻き取り、次いで50％
以上の圧下率で冷間圧延した後、750 ℃〜Ac₃ 変態点の
温度で焼鈍することを特徴とする超深絞り性を有するほ
うろう用高強度冷延鋼板の製造方法。

【００１０】

【作用】次に、本発明において、鋼の成分組成を上記要
旨構成のとおりに限定した理由について説明する。 Ｃ：0.0010wt％以下；Ｃは、侵入型固溶元素として、ほ
うろう焼成後の材質を高強度化するのに有利な元素であ
る。すなわち、Ｃは、ほうろう焼成時に再溶解し、固溶
Ｃとして鋼の強化に寄与する。しかし、0.0010wt％超の
含有量ではｒ値を低下させ、目標レベルが達成できなく
なる。したがって、Ｃの含有量は0.0010wt％以下、好ま
しくは0.0003〜0.0010wt％とする。

【００１１】Si：1.0 wt％以下；Siは、高強度化のため
に有効な元素であるが、1.0 wt％を超えて添加すると、
ほうろうの密着性を劣化させる。したがって、Siの含有
量は1.0 wt％以下、好ましくは0.080 wt％以下とする。

【００１２】Mn：0.03〜3.0 wt％；Mnは、ＳをMnＳとし
て固定し赤熱脆性を防止するとともに、強度を上昇させ
るのに有効な元素である。これらの効果は、0.03wt％未
満では得られず、3.0 wt％を超えても効果が飽和し、コ
ストアップを招くので、0.03〜3.0 wt％、好ましくは0.
1 〜2.5wt ％とする。

【００１３】Ｐ：0.10wt％以下；Ｐは、強度上昇させる
のに有効な元素であるが、0.10wt％超の含有はほうろう
の密着性を低下させることから、0.10wt％以下、好まし
くは0.08wt％以下の含有量にする必要がある。

【００１４】Ｓ：0.010 wt％以下；Ｓは、ほうろう密着
性を向上させる反面、深絞り性に悪影響を及ぼす元素で
あり、その含有量が、0.010 wt％を超えると目標レベル
のｒ値がえられなくなる。したがって、Ｓの含有量は0.
010 wt％以下、好ましくは0.008 wt％以下とする。

【００１５】Al：0.01〜0.10wt％；Alは、製鋼工程にお
ける脱酸剤として必要な元素であり、十分な脱酸のため
には、0.01wt％以上の添加が必要である。しかし、0.01
wt％超の添加量ではコスト高になるので、Alの添加量は
0.01〜0.10wt％、好ましくは0.01〜0.08wt％とする。

【００１６】Ｎ：0.0020wt％以下；Ｎは、ＢＮを形成し
て耐爪飛び性を確保する上で有効な元素であるが、0.00
20wt％超の含有では微細析出物を形成し、ｒ値および全
伸びが低下る。したがって、Ｎ添加量は、0.0020wt％以
下、好ましくは0.0015wt％以下とする。

【００１７】Cu：0.1 〜2.0 wt％；Cuは、ε-Cu の析出
による高強度化のために必要な元素であり、また水素の
トラップサイトを形成し耐爪飛び性の向上にも有効な元
素である。これらの効果を得るためには少なくとも0.1
wt％の添加が必要であるが、2.0 wt％超の添加量では、
硫酸酸洗の時に形成される表面の微細凹凸が少なくな
り、ほうろう密着性を低下させる。したがって、Cuの添
加量は0.1 〜2.0 wt％、好ましくは0.5 〜1.5wt％の範
囲とする。

【００１８】Cr：0.01〜1.0 wt％；Crは、鋼中の水素の
溶解度を低減するとともに水素の拡散速度を遅くする作
用があり、耐爪飛び性を改善する有効な元素である。そ
の効果を得るためには、少なくとも0.01wt％以上の添加
が必要であるが、1.0 wt％を超えて添加すると、溶鋼コ
ストを上昇させるので、Cr量は0.01〜1.0 wt％、好まし
くは0.02〜0.50wt％の範囲とする。

【００１９】Ni：0.01〜1.0 wt％；Niは、Cuが添加され
た場合に発生する表面欠陥を防止するほか、ほうろうの
密着性を向上させるために有効な元素である。0.01wt％
未満ではその効果がなく、一方、1.0 wt％超の添加は効
果が飽和し、溶鋼コストを上昇させるので、Niの添加量
は0.01〜1.0 wt％、好ましくは0.03〜0.5 wt％とする。

【００２０】0.0003wt％≦Ｂ≦（ 0.8×Ｎ（wt％) ＋0.
0003）wt％；Ｂは、ＢＮなどを形成して、固溶Ｎによる
材質劣化の抑制、２次加工時あるいはほうろう加工前に
発生しやすい縦割れを防止するために有効な元素であ
る。その効果を発揮させるためには、Ｂの含有量は少な
くとも0.0003wt％必要であるが、（ 0.8×Ｎ（wt％) ＋
0.0003）wt％を超えて含有し、多量の固溶Ｂが存在する
と、ｒ値、伸びなどの材質劣化を招くので、Ｂの含有範
囲は0.0003wt％以上、（0.8×Ｎ（wt％) ＋0.0003）wt
％以下、好ましくは0.0003wt％以上、0.015 wt％以下と
する。

【００２１】３≦Nb/C≦15；Nbは、固溶ＣをNbＣとして
固定し、連続焼鈍段階でプレス成形性に好ましい（１１
１）集合組織の発達と結晶粒の粒成長を促して、ｒ値を
高める効果を有する元素である。そして、ほうろう焼成
時にNbＣが再溶解して固溶Ｃ量を増大させ、材料の高強
度化を図るためには、Nb/C比にして少なくとも３は必要
であるが、この比が15を超えると面内異方性が大きくな
るので、Nb量は、３≦Nb/C≦15、好ましくは５≦Nb/C≦
13とする。

【００２２】次に、上記成分組成に調整された素材か
ら、ほうろう用冷延鋼板を製造するために不可欠である
処理条件について以下に説明する。したがって、ここで
説明しない他の製造条件は慣用の常法に従う方法によっ
て処理されるものとする。

【００２３】熱延巻き取り温度：500 〜 750℃；熱延
巻き取り温度が、500 ℃未満ではｒ値、伸びなどの材質
が不十分であり、また 750℃を超えると酸化スケール層
が厚くなり、脱スケール性を悪化させるばかりでなく、
コイルの長手方向、幅方向における材質の均質性を悪化
させる。したがって、熱延巻き取り温度は 500〜 750
℃、好ましくは600 〜700 ℃の温度範囲とする。

【００２４】冷延圧下率：50％以上；冷延圧下率が、
60％未満では連続焼鈍の加熱段階で（１１１）集合組織
を発達させることが困難であり、超深絞り性を付与する
ことができなくなる。よって、冷延圧下率は50％以上、
好ましくは60％以上とする。

【００２５】焼鈍温度：750 ℃〜Ac₃ 変態点；焼鈍温
度が、750 ℃未満の温度では十分な（１１１）集合組織
の発達と結晶粒の成長が達成されないため、超深絞り性
を付与することができなくなる。一方、Ac₃ 変態点超の
温度ではα→γ変態により、集合組織がランダム化する
ため、超深絞り性が得られなくなる。したがって、焼鈍
温度は750 ℃〜Ac₃ 変態点、好ましくは800 〜900 ℃の
温度範囲とする。なお、焼鈍の方法については、特に定
めないが高ｒ値、高El値を得るための高温焼鈍が容易
で、焼鈍冷却時にε-Cu を析出しないような急速冷却が
容易な連続焼鈍がとくに好適である。

【００２６】

【実施例】表１に示す化学組成の連続鋳造スラブを表２
に示す条件で熱間圧延し、得られた熱延鋼板を酸洗後、
冷間圧延により0.8mm の鋼板とした。この鋼板を880 ℃
で連続焼鈍を行い、引き続き圧下率 0.8％の調質圧延を
施した。このようにして得られた冷延鋼板について、引
張特性ならびに種々のほうろう特性を調査した。ここ
に、引張特性はJIS ５号引張試験片を使用して、YP,TS,
El, ｒ値を測定した。なおｒ値は15％の引張予歪を与え
た後、３点法にて測定した。また、ほうろう処理後の強
度上昇量を求めるため、850 ℃×５分間の加熱の後、50
℃/minの冷却速度で室温まで冷却した鋼板についてもY
P,TS を測定した。これらYP,TS,El, ｒ値の各特性は、
それぞれ、次式により平均値Ｘを求め評価した。 Ｘ＝（Ｘ_L ＋２Ｘ_D ＋Ｘ_T ）／４ ただし、Ｘ_L 、Ｘ_D およびＸ_T は、それぞれＬ方向（圧
延方向）、Ｄ方向（圧延方向に対し45度の方向）および
Ｔ方向（圧延方向に対し90度の方向）の特性値を表す。
また、ほうろう特性については、表３に示すような工程
でほうろう処理を行い、泡欠陥、爪飛び性および密着性
を調査した。泡欠陥はほうろう処理後の鋼板表面の目視
観察により、爪飛び性はほうろう処理後160 ℃の恒温槽
中に16時間挿入し爪飛びの発生率により評価した。さら
に、密着性については、ＡＳＴＭ−Ｃ３１３−５９の方
法に準じて行った。なお、泡欠陥、つまとび欠陥の発生
状況の判定は 100×100mm の試験片で１ヵ所でも該当す
る欠陥が発生した場合に、泡欠陥、つまとび発生とも有
として評価した。上記方法により求めた、引張特性なら
びにほうろう特性の結果をそれぞれ表２および表３に示
す。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】

【表４】

【００３１】表３および表４からわかるように、本発明
の化学組成ならびに製造条件を満たす鋼板は、ｒ値が2.
0 以上の超深絞り性を有するほか、ほうろう用鋼板とし
て必要な泡欠陥、爪飛び性、密着性にも優れていること
がわかる。さらに、本発明例では、ほうろう焼成後に高
強度化し、450 MPa 以上のTSが得られることが示され
た。これに対して、本発明例以外の鋼板は、ｒ値、焼成
前および焼成後のTS、泡欠陥、爪飛び性、密着性のうち
のいずれかが劣っていた。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればプ
レス成形性に優れると同時にほうろう特性に優れるほう
ろう用高強度冷延鋼板を得ることができる。とくに、プ
レス成形性は、ｒ値2.0 以上の優れた特性を示すものが
得られる。さらに、本発明によれば、ほうろう焼成後の
TSが 450MPa 以上を示すほうろう用高強度冷延鋼板を得
ることができる。従って、本発明によれば、鋼板が超深
絞り性を有するので、従来、他段絞りによってしか製造
することができなかったような厳しいプレスが容易とな
り、加工工程の簡略化が可能となる。さらに、本発明に
よれば、ほうろう焼成後に高強度化が可能であるので、
ほうろう素材の薄肉化、ひいては素材単価の低減に大き
く寄与するほうろう素材を提供できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 俊之 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 加藤 安功 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社千葉製鉄所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃ：0.0010wt％以下、 Si：1.0 wt％以
   下、Mn：0.03〜3.0 wt％、 Ｐ：0.10wt％以下、Ｓ：
   0.010 wt％以下、 Al：0.01〜0.10wt％、Ｎ：0.0020
   wt％以下、 Cu：0.1 〜2.0 wt％、Cr：0.01〜1.0 wt
   ％、 Ni：0.01〜1.0 wt％を含み、かつＢおよびNb
   が、それぞれ0.0003wt％≦Ｂ≦（ 0.8×Ｎ（wt％) ＋0.
   0003）wt％、および３≦Nb/C≦15を満足するように含有
   し、残部が鉄および不可避的不純物からなる超深絞り性
   を有するほうろう用高強度冷延鋼板。
2. 【請求項２】Ｃ：0.0010wt％以下、 Si：1.0 wt％以
   下、Mn：0.03〜3.0 wt％、 Ｐ：0.10wt％以下、Ｓ：
   0.010 wt％以下、 Al：0.01〜0.10wt％、Ｎ：0.0020
   wt％以下、 Cu：0.1 〜2.0 wt％、Cr：0.01〜1.0 wt
   ％、 Ni：0.01〜1.0 wt％を含み、かつＢおよびNb
   が、それぞれ0.0003wt％≦Ｂ≦（ 0.8×Ｎ（wt％) ＋0.
   0003）wt％、および３≦Nb/C≦15を満足するように含有
   し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧
   延した後、500 〜 750℃の温度で巻き取り、次いで50％
   以上の圧下率で冷間圧延した後、750 ℃〜Ac₃ 変態点の
   温度で焼鈍することを特徴とする超深絞り性を有するほ
   うろう用高強度冷延鋼板の製造方法。