JP3613040B2 - 加工性と加工後の表面性状に優れた冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車、建材、電気機器、家具などに使用される加工性および加工後の表面性状に優れた冷延鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車、建材、電気機器、家具などに使用される高加工性冷延鋼板では、高EL化、高r値化が、要求され、その対策として、Cを100ppm以下とし、更にTi,Nbを添加し、C,Nを完全に固定してIF鋼とする方法があるが、製鋼コストが高く、汎用的とは言い難い。
【0003】
特開昭62−107025号公報は、低炭素鋼を対象に高温巻取りの熱延を行い、熱延板中の炭化物を凝集粗大化させ、冷延鋼板を高EL,高r値とする技術であるが、粒成長性がきわめて良好なため、粗大粒が形成され、プレス時の肌荒れが問題となる。
【0004】
特開平4−276023号公報は、冷延において調圧率を高くして、表面粗さを低減させ、表面性状を改善する技術であるが、高い調圧率により、ELが低下し、加工性が低下する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、加工性、及び、加工後の表面性状の両者に優れた冷延鋼板の安価な製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
一般に、加工性および加工後の表面性状のそれぞれは、鋼材の結晶粒径の大小に関係し、結晶粒径に対するそれらの効果は相反する。すなわち、加工性は結晶粒径が大きいほど優れ、加工後の表面性状は結晶粒径が小さいほど優れる。本発明者らは結晶粒径の大小は鋼中析出物が支配する点に着目し、加熱工程において、析出物の固溶状態を板厚方向で制御した後、熱延工程で析出状態を制御する方法を検討し、本発明を完成させた。
【0007】
すなわち、本発明は
1.質量%で、C≦0.05%,Si≦0.5%、Mn≦1%、P≦0.03%、S≦0.03%、Al≦0.1%、N≦0.01%を含有し、残部をFe及び不可避不純物とする鋼を厚さ230mm以上のスラブとし、加熱炉の均熱帯温度1150℃以上、全在炉時間300分以内で加熱後、粗バーもしくは仕上げ圧延機列内の圧延材を加熱する熱間圧延を、仕上げ温度Ar3以上、巻取り温度640℃以上で行うことを特徴とする加工性および加工後の表面性状に優れた冷延鋼板の製造方法。
【0008】
2.質量%で、C≦0.05%,Si≦0.5%、Mn≦1%、P≦0.03%、S≦0.03%、Al≦0.1%、B/N:0.6〜2.0を満足するB≦0.005%、N≦0.005%を含有する鋼を厚さ230mm以上のスラブとし、加熱炉の均熱帯温度1150℃以上、全在炉時間300分以内で加熱後、粗バーもしくは仕上げ圧延機列内の圧延材を加熱する熱間圧延を、仕上げ温度Ar3以上、巻取り温度:常温以上で行うことを特徴とする加工性および加工後の表面性状に優れた冷延鋼板の製造方法。
【0009】
3.質量%で、C≦0.05%,Si≦0.5%、Mn≦1%、P≦0.03%、S≦0.03%、Al≦0.1%、N≦0.01%、Ti≦0.06%を含有し、残部をFe及び不可避不純物とする鋼を厚さ230mm以上のスラブとし、加熱炉の均熱帯温度1150℃以上、全在炉時間300分以内で加熱後、粗バーもしくは仕上げ圧延機列内の圧延材を加熱する熱間圧延を、仕上げ温度Ar3以上、巻取り温度:常温以上で行うことを特徴とする加工性および加工後の表面性状に優れた冷延鋼板の製造方法。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の化学成分、製造条件について詳細に説明する。
1.化学成分
本発明は細粒析出物が析出する組成で、且つ、以下の元素の規定を満足する低炭素鋼ならば、他の元素について規定することなく、適用可能である。
【0011】
Cは0.05%を超えて添加されると炭化物が多量に析出し、r値やELを低下させ、成形性を阻害することから、0.05%以下を添加する。0.01%未満では連続焼鈍の過時効時に炭化物の析出駆動力が小さくなり耐時効性が劣化するので、0.01%以上添加するのが望ましい。
【0012】
Siは過剰に添加すると高強度となり成形性が劣化するため、0.1%以下とする。
【0013】
Mnは1%を超えて過剰に添加すると鋼が硬質化し、成形性が劣化するため、1%以下を添加する。0.05%未満ではSを、MnSとして固定する力が弱くなり、熱間延性が劣化するので、0.05%以上添加するのが望ましい。
【0014】
Pは固溶強化元素であり、鋼の硬質化をもたらすことから0.03%以下とする。
【0015】
Sは熱間延性や成形性を阻害する不純物であり、MnSとして固定しなければならない。含有量が増えてMnが増加すると加工性が劣化するため、0.03%以下とする。製鋼コスト上、0.005%を下限とすることが望ましい。
【0016】
Alは鋼の脱酸剤として、また、Bが添加されない場合はNの固定剤として使用されることから、必ず含まれるが、0.1%を超えて添加された場合、鋼の硬質化により成形性が劣化することから、0.1%以下とする。
【0017】
NはAlNまたはBNとして固定されるが、これらが多量に含まれるとそれが亀裂発生点となり、ELが低下するため、0.01%を上限とする。
【0018】
Bは粗大なBNを形成し軟質化に有効な元素であり、特に加工性が要求される場合に添加するが、Nにたいして適量に添加されなければならず、B添加量はNに対して0.6〜2.0とする。Bは添加量が多いと熱間圧延時の変形抵抗が増大し、圧延が困難となるため、上限を0.005%とする。NはBを添加する場合は、B添加量を低減するため、0.005%を上限とする。
【0019】
TiはNとSを固定するために添加できる。多量に添加するとNとS以外にCをTiCとして固定してしまい、鋼が硬質化してしまう。よって添加量の上限を0.06%とする。また、Nを十分固定するには0.003%以上添加することが望ましい。NはTiを添加する場合、Ti量を低減するため、0.005%を上限とする。
【0020】
本発明鋼では、上記元素にくわえて、耐食性を向上させる場合はCu,Ni,Cr,Snを適量添加し、耐時効性を向上させる場合は炭化物の凝集粗大化を促進させるCaを添加することができる。スクラップを溶解原料とした場合に混入する元素のうち、Ti,V,Nb,Zrなどの炭窒化物形成元素は、多量に混入すると、析出物による硬質化、細粒化が生じるため、その混入量は合計で0.01%以下とする。Sb,Asについては特に規制しない。
【0021】
2.製造条件
本発明の特徴は溶製後、スラブ中に均一に析出している粗大なMnSやAlNを、熱間圧延前に、表層において中央部と比較し十分固溶させ、その後の熱間圧延で表層に微細に析出させ、粒成長を抑制し表層のみを微細粒とする点、次に、熱間圧延中、析出する微細析出物を中間で加熱することにより、再び固溶させ、さらに低温でより微細に析出させ、その粒成長抑制効果を増大させる点にある。その結果、表層が微細粒化され、加工後であっても肌荒れを生じない。
2.1スラブ加熱条件
スラブは表層と中央部において、粗大析出物の固溶状況に差を生じさせるよう、均一加熱を防止するため、厚さの下限を230mmとする。
【0022】
加熱温度はスラブ中の粗大析出物が1150℃以上で固溶されるため、スラブ表層をその温度とするように1150℃以上とする。
【0023】
在炉時間はスラブの均一加熱を防止するため、300分以内とする。
2.2熱延条件
本発明では熱延途中で、析出する微細析出物を再固溶させ、より低温でさらに微細な析出物として再度析出させるため、鋼帯を加熱する。
【0024】
加熱はMnS,AlN、あるいはTiS等の微細析出物が粗圧延時に析出を開始するため、粗圧延後に行うのが望ましいが、仕上げ圧延機内で加熱してもよい。
【0025】
この際の加熱温度は析出物を効果的に固溶させるため、鋼帯温度より30℃以上高温となるようにするのが、望ましい。
【0026】
仕上げ温度はAr3以上とする。Ar3を下回ると再析出した微細析出物を核とした変態により、粗大粒が発生し、表層の細粒化効果が失われるため、仕上げ温度の下限をAr3とする。
【0027】
巻取り温度は鋼成分(B、Ti添加の有無)によって、調節する。B,Tiを添加しない場合、NはAlで固定されるが、巻取り温度が640℃以下であるとAlNの析出が不充分で固溶窒素が残留し、冷延焼鈍板のr値,ELが低下することから、巻取り温度の下限を640℃とする。
【0028】
Bを添加する場合、BNは析出速度が速く、巻取り温度に関わらず析出するため、巻取り温度は特に規定されないが、660℃を超えると酸洗性が低下することから、660℃以下が望ましい。
【0029】
Tiを添加する場合、TiNは高温で析出を完了し、巻取り温度の影響をうけないことから、巻取り温度は特に規定されないが、600℃を超えると酸洗性が低下することから660℃以下が望ましい。
【0030】
熱延中の加熱による効果は、微細析出物を固溶させる加熱条件に依存し、連続熱延などにより、製造される鋼帯であってもかわらず、本発明では鋼帯の製造については特に規定しない。
2.3冷間圧延、連続焼鈍
冷間圧延はr値を向上させる観点より60%以上が好ましい。また、焼鈍温度は820℃を超えるとオーステナイト変態領域が増え、r値が低下することから再結晶温度以上、820℃以下とすることが好ましい。特に、EL,r値を向上させるためには750〜800℃が望ましい。尚、調質圧延については、通常行われている0.4%〜4%の範囲であれば何ら問題はない。
【0031】
焼鈍後過時効する前に時効温度よりも温度を低下させる過冷却を行うと時効性が良好となる(時効指数≦3kg/mm2)。連続焼鈍の代わりに溶融亜鉛メッキラインで亜鉛メッキを行っても何ら問題はない。連続焼鈍後,電気亜鉛メッキ、錫メッキ、化成処理などの表面処理をおこなってもよい。
【0032】
【実施例】
表1に本発明の実施例、比較例を示す。供試鋼は低炭素鋼で、本発明の規定を満足する組成とし、スラブ厚はいずれも230mm以上とした。熱延工程において、粗圧延後、仕上げ圧延前に、中間加熱を誘導加熱により、平均昇温速度20℃/Sで行い、その後、熱延板を酸洗、冷間圧延、連続焼鈍し、板厚0.8mmの冷延鋼板とした。焼鈍温度790℃、調圧率1.2%とした。
【0033】
機械的特性はJIS5号引張試験片により引張試験をおこない、引張強度、伸びを求めた。加工後の表面性状は直径50mmの円筒深絞りをおこない、肌荒れを目視により判定した。
【0034】
No.1〜4はBを添加しない鋼の実施例で、本発明例No.1〜3は引張強さ330〜346MPa、伸び42.5〜43.3%と加工性に優れ、加工後の表面性状も良好であった。
【0035】
比較例No.4は熱間圧延中の中間加熱を省略したため、加工後、多少の肌荒れが観察された。
【0036】
No.5〜15はB添加鋼の実施例で、本発明例No.5〜7は引張強さ302〜310、伸び47.3〜50.1%、本発明例No.10〜12、14は引張強さ342〜348、伸び40.8〜42.0%と加工性に優れ、加工後の表面性状も良好であった。
【0037】
一方、比較例No.8は中間加熱を省略したため、加工後、肌荒れが観察され、比較例No.9はスラブ加熱の在炉時間が長く、加工性に劣った。比較例No.13は中間加熱を省略し、比較例No.15はスラブ加熱温度が低く、加工性は良好だが、肌荒れが観察された。
【0038】
No.16,17はTi添加鋼の本発明例で強度、伸び共に良好な値で加工性に優れ、加工後の表面性状も良好であった。
【0039】
【表1】
【0040】
【表2】
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、自動車、建材,電気機器等への使用に適した加工性と加工後の表面性状の両者に優れる冷延鋼板を製造することが可能で工業上、極めて有用である。
Claims (3)
- 質量%で、C≦0.05%,Si≦0.5%、Mn≦1%、P≦0.03%、S≦0.03%、Al≦0.1%、N≦0.01%を含有し、残部をFe及び不可避不純物とする鋼を厚さ230mm以上のスラブとし、加熱炉の均熱帯温度1150℃以上、全在炉時間300分以内で加熱後、粗バーもしくは仕上げ圧延機列内の圧延材を加熱する熱間圧延を、仕上げ温度Ar3以上、巻取り温度640℃以上で行うことを特徴とする加工性および加工後の表面性状に優れた冷延鋼板の製造方法。
- 質量%で、C≦0.05%,Si≦0.5%、Mn≦1%、P≦0.03%、S≦0.03%、Al≦0.1%、B/N:0.6〜2.0を満足するB≦0.005%、N≦0.005%を含有し、残部をFe及び不可避不純物とする鋼を厚さ230mm以上のスラブとし、加熱炉の均熱帯温度1150℃以上、全在炉時間300分以内で加熱後、粗バーもしくは仕上げ圧延機列内の圧延材を加熱する熱間圧延を、仕上げ温度Ar3以上、巻取り温度:常温以上で行うことを特徴とする加工性および加工後の表面性状に優れた冷延鋼板の製造方法。
- 質量%で、C≦0.05%,Si≦0.5%、Mn≦1%、P≦0.03%、S≦0.03%、Al≦0.1%、N≦0.01%、Ti≦0.06%を含有し、残部をFe及び不可避不純物とする鋼を厚さ230mm以上のスラブとし、加熱炉の均熱帯温度1150℃以上、全在炉時間300分以内で加熱後、粗バーもしくは仕上げ圧延機列内の圧延材を加熱する熱間圧延を、仕上げ温度Ar3以上、巻取り温度:常温以上で行うことを特徴とする加工性および加工後の表面性状に優れた冷延鋼板の製造方法。
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