JP3818025B2

JP3818025B2 - 異方性の小さい冷延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP3818025B2
Application number: JP2000191409A
Authority: JP
Inventors: 義正船川; 賢一三塚
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2020-06-26
Also published as: JP2002003951A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や家電製品等に用いられる冷延鋼板の製造方法に関し、特に異方性の小さいものの製造方法に関する。
【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ｒ値化が精力的に進められている。連続焼鈍によってこのような高加工性冷延鋼板を製造する場合、鋼中のＣ，Ｎを低減し、炭窒化物形成元素を添加し、Ｃ，Ｎを完全に固定することが有効で、ＩＦ鋼として実用化されてきているが、鋼中Ｃ，Ｎを極限にまで低減し、Ｔｉ，Ｎｂ等を添加するため、製造コストが高く、また異方性が大きい。そこで、Ｃを極限まで低減せずに高加工性を得る技術として、低炭素鋼にＢを添加してＮのみをＢＮとして固定するＢ添加低炭素鋼が開発されてきたが、未だ、異方性を小さくした鋼板の開発には至っていない。
【０００３】
特開平７−１８８８５４号公報には、鋼成分のうち、Ｃ−Ｍｎ，Ｍｎ−Ｂの添加量バランスの検討により、熱延組織を細粒化し、異方性を低減する方法が開示されているが、Ｃを３〜２５ｐｐｍまで低減する必要があり、更に極低炭素鋼であるため本来は粒成長性が良く、熱延条件に敏感であり、実用的技術とは言い難い。
【０００４】
特開昭６４−１５３２７号公報には低温加熱により、Ｂの炭化物形態を制御し、異方性を低減する技術が開示されている。しかし、加熱温度が１０５０℃程度であり、圧延負荷が大きく、鋼板サイズや生産管理上の制約を生じ、実用上、問題があった。特開昭５８−２５４３６号公報には、Ｃを４０ｐｐｍ以下まで低減し、Ｔｉ，Ｎｂ等の炭窒化物形成元素を添加する異方性の小さい冷延鋼板の製造方法が開示されているが、やはり、粒成長性が良く、熱延条件の変動に敏感であり、実用に供するのは困難であった。
【０００５】
特開平６−１８４６４５号公報、特開平５−１１７７５９号公報、特開平５−１７１２９２号公報には、Ｂ添加鋼の熱延条件を規定し、異方性を低減する技術が開示されているが、熱延途中の中間保持時間が長く、再加熱による鋼板温度の上昇が必要とされ、工業生産上、効率的とは言い難かった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、ｒ値の異方性の小さい軟質冷延鋼板の製造技術としていくつか提案されているが、安定的に異方性を低減し、且つ工業生産上有用な技術は開示されていない。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、複雑な工程や極低炭素鋼を用いずに異方性の小さな冷延鋼板の製造方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
冷延鋼板のｒ値の異方性を低減させるため、本発明者らは、成分組成、製造条件の観点から鋭意検討を行い、低炭素鋼が極低炭素鋼に比して、異方性が小さいことに着目し、Ｂ添加低炭素鋼においてＢ量の制限により熱延板を細粒化し、冷間圧延率を規定した場合、異方性が低減されること及び、焼鈍温度の調整により、更に、異方性が低減されることを見出した。尚、本発明における異方性とはｒ値における異方性（Δｒ）を対象とする。
【０００９】
本発明は上記知見を基に、更に検討を加えてなされたものである。すなわち、本発明は
１．下記の工程を備えたことを特徴とする、質量％で、０．０１％≦Ｃ≦０．０５％、Ｓｉ≦０．１％、Ｍｎ≦０．５％、Ｓ≦０．０３％、Ｐ≦０．０２５％、Ａｌ≦０．１％、Ｎ≦０．００４％、Ｂ≦０．００３５％を含み、更に、−０．００１０≦Ｎ−１４／１１Ｂ≦０．００１５を満たし、残部が実質的にＦｅ及び不可避不純物よりなる冷延鋼板の製造方法。
【００１０】
（１）仕上圧延温度をＡｒ3以上、９３０℃以下とする熱間圧延を行う工程。
【００１１】
（２）熱間圧延後、ｔ秒以内に２００℃／Ｓ以上で冷却を開始し、８００〜７００℃まで冷却する工程。
【００１２】
但し、ｔ≦５．７７−０．００６×ＦＴ＋２５０×Ｂ
ＦＴ：仕上圧延温度（℃）
（３）冷却後、１Ｓ以上,４０℃／Ｓ以下で緩冷却した後に、巻取る工程。
【００１３】
（４）酸洗後、冷圧率（９０−｜Ｎ−１４／１１Ｂ｜×１００００）％以下の冷間圧延を行う工程。
【００１４】
（５）８００℃以下で焼鈍を行う工程。
【００１５】
【発明の実施の形態】
１．成分組成
Ｃ
Ｃは炭化物を生成し、粒成長を抑制し、異方性を低減するため添加する。０．０１％未満の場合、その効果が得られず、０．０５％を超えると炭化物が多量に析出し、延性を低下させ、耐時効性も低下させるため、０．０５％以下とする。
【００１６】
Ｓｉ
Ｓｉは過剰に添加すると強度を上昇させ、成形性を劣化させるため、０．１％以下とする。
【００１７】
Ｍｎ
Ｍｎは過剰に添加すると、鋼を硬質化し、成形性を劣化させるため０．５％以下とする。尚、ＳをＭｎＳとして固定し、熱間延性を向上させるため、０．０５％以上添加することが望ましい。
【００１８】
Ｐ
Ｐは固溶強化元素であり、過剰に含有すると鋼を硬質化するので、０．０２５％を上限とする。
【００１９】
Ｓ
Ｓは不可避不純物であり、熱間延性や成形性を阻害するため、ＭｎＳとして固定するが、その量が多すぎると伸びフランジ性が低下することから、０．０３％以下とし、その含有量は低いほど望ましい。
【００２０】
Ａｌ
Ａｌは脱酸剤として必要で０．０１％以上添加する。過剰に添加すると変態点を上昇させ、鋼を硬質化させるため、０．１％以下とする。
【００２１】
Ｎ
Ｎは、不可避不純物であるが、固溶状態では再結晶を抑制し、異方性（Δｒ値）を助長させる。更に多量のＮは耐時効性を劣化させるとともに、多量の窒化物は延性を低下させることから０．００４％以下とする。
【００２２】
Ｂ
Ｂは、Ａｌより容易にＮと結合し、熱延板中の固溶Ｎを固定し、異方性を低減させる。しかし、過剰に添加されると熱間圧延中の変形抵抗が大きくなり、熱延板の形状精度を悪化させるため、０．００３５％を上限とする。
【００２３】
Ｎ−１４／１１Ｂ
更に、Ｂの添加においては、熱延板中の固溶Ｎ，Ｂを固定し、異方性を低減させるため、−０．００１０≦Ｎ−１４／１１Ｂ≦０．００１５を満足するようにする。本規定により、効果が得られる詳細な理由は不明であるが、固溶Ｎ，Ｂが熱延板粒界に偏析し、冷間圧延時、集合組織の配向性を強め、異方性を助長するのを防止するためと思われる。
【００２４】
２．製造条件
上記、好適範囲にある成分組成の鋼を熱延後、冷延し、焼鈍を行う。
【００２５】
熱間圧延仕上温度
仕上温度は熱延板の組織を細粒化させるため、規定する。仕上温度がＡｒ3未満の場合、粗大粒が発生し、一方、９３０℃を超えるとオーステナイトが再結晶し、やはり、結晶粒が粗大化するため、Ａｒ3以上、９３０℃以下とする。尚、回復を完全に抑制するためには、９２０℃以下が望ましい。
【００２６】
冷却開始時間
冷却開始時間は、熱延板を細粒化し、異方性を低減させるため、規定する。圧延で導入した転位が回復を開始する前に、冷却を行うため、冷却開始時間は、下式より求まるｔ秒以内とする。
【００２７】
ｔ≦５．７７−０．００６×ＦＴ＋２５０×Ｂ
ＦＴ：仕上圧延温度（℃）
図３に、本発明範囲内の組成を有する鋼を対象に、異方性に及ぼす圧延後冷却開始時間の影響を調査した結果を示す。供試鋼は仕上温度を種々変化させ、熱間圧延後、圧延終了から冷却開始までの時間を変化させ、７２０℃まで２００℃／Ｓで冷却し、３Ｓ放冷後、６２０℃で巻き取りを行った。その後、表層を研削し、板厚を調整した後、冷間圧延し、７００℃で焼鈍した。更に１％の調質圧延を行い、板厚０．８ｍｍの冷延鋼板を製作した。尚、図中の添え字は異方性（Δｒ）を示す。
【００２８】
図より、圧延開始時間ｔが５．７７−０．００６×ＦＴ＋２５０×Ｂより短い場合、異方性（Δｒ）は０．２以下となり、低減する。圧延開始時間が短い場合、熱延板粒径は微細で、粒形状が等方的（扁平率がほぼ１）となり、焼鈍板の異方性が改善されたためと思われる。
【００２９】
冷却速度
冷却速度は、熱延板の組織を細粒化するため規定する。冷却速度が２００℃／Ｓ未満の場合、γ→α変態時に過冷却されず、また、変態直後のフェライト粒の成長も抑制できないことより２００℃／Ｓ以上とする。
【００３０】
冷却停止温度
冷却停止温度は、フェライト粒を整粒とするため規定する。２００℃／Ｓ以上で冷却した場合、フェライト粒の形状は、粒界の凹凸の激しい波状となり、Ｅｌ，ｒ値は向上しない。界面エネルギーの高い凹凸の粒界の凹部のみを張出させ、フェライト粒を整粒化し、Ｅｌ，ｒ値を向上させるため、冷却停止温度は若干の粒成長が生じる温度である７００℃以上、８００℃以下とする。
【００３１】
緩冷却
緩冷却時間は、冷却停止後、粒界の凹部を張出させ、整粒とするため、１Ｓ以上とする。また、１０Ｓを超えるとフェライト粒の粗大化傾向が強くなり、異方性向上効果が低下するため１０Ｓ以下とするのが好ましい。
【００３２】
緩冷却速度が４０℃／Ｓ超えでは、１Ｓ以上の時間があっても粒界の凹部の張り出しが十分に起こらず、ｒ値が低下してしまう。よって、緩冷却速度の上限を４０℃／Ｓ以下とする。緩冷却後はそのまま巻き取るか巻取温度まで再度冷却して巻き取っても良い。この際の冷却速度は特に規定しない。
【００３３】
冷間圧延率
冷間圧延率は異方性を抑制するため規定する。加工性（ｒ値）を向上させるため、冷間圧延率を高くした場合、異方性も大きくなるため、本発明ではＢを添加し、固溶Ｎを低減した成分組成により、異方性の増大を抑制している。
しかし、冷間圧延率が（９０−｜Ｎ−１４／１１Ｂ｜×１００００）％を超えると異方性の増大を抑制する成分組成の効果が損なわれるため、冷間圧延率は（９０−｜Ｎ−１４／１１Ｂ｜×１００００）％以下とする。
【００３４】
図１に、種々の組成（本発明範囲内の組成も含む）の鋼を用い、固溶Ｎ量の指針となる｜Ｎ−１４／１１Ｂ｜と冷間圧延率により、異方性（Δｒ）を整理した結果を示す。図中の添え字は異方性（Δｒ）を示す。供試鋼は、熱間圧延後、７２０℃まで２００℃／Ｓで冷却し、その後３Ｓ放冷し、６２０℃で巻取り処理を行った。更に、冷延後の板厚を同じとするため、熱延板の表層を研削し、板厚を調整した後、冷間圧延率を変えながら圧延し、７００℃で焼鈍、１％の調質圧延を行い、板厚０．８ｍｍの冷延鋼板を作成した。
【００３５】
図より、成分組成として、−０．００１０≦Ｎ−１４／１１Ｂ≦０．００１５を満足し、冷間圧延率を（９０−｜Ｎ−１４／１１Ｂ｜×１００００）％
以下とした場合、異方性（Δｒ）は０．２以下と低減される。
【００３６】
焼鈍温度
焼鈍温度は高いほど、延性、ｒ値は向上するが、粒成長に伴い、ｒ値を向上させる集合組織が優先的に発達し、異方性が大きくなるため、８００℃以下とする。図２は、異方性（Δｒ）に及ぼす、焼鈍温度の影響を示すもので、本発明範囲内の成分を有する鋼を、熱間圧延後、７２０℃まで２００℃／Ｓで冷却し、その後３Ｓ放冷し、６２０℃で巻取り処理を行った。
【００３７】
更に、冷延後の板厚を同じとするため、熱延板の表層を研削し、板厚を調整した後、冷間圧延を行ない、供試鋼とした。図より、焼鈍温度を８００℃以下とした場合、０．２以下の優れた異方性が得られる。
【００３８】
尚、本発明の熱間圧延として、粗圧延後、粗バーを接合し仕上圧延を連続で行う連続圧延を採用しても問題はない。粗圧延後、温度調整を目的に粗バーを加熱し、コイルボックスに巻き取っても良く、粗バー加熱と連続圧延を組み合わせても良い。
【００３９】
連続鋳造スラブをそのまま圧延、もしくは室温まで冷却せずスラブの均熱を目的に、１００分以内の補熱、または加熱を行っても良い。更に、薄スラブを用いて、粗圧延を省略しても本発明の効果は損なわれない。また、調質圧延は、圧延率が高いと、ＥＬの低下が著しいため、２％以下とするのが好ましい。
【００４０】
本発明において、鋼の成分調整は転炉、電気炉のどちらでも良く、原料にスクラップを用いることも可能である。スクラップを用いた場合、混入する不純物に対して制限はない。本発明鋼板に亜鉛めっき、錫めっき、クロメート及びリン酸亜鉛などの化成処理を行っても本発明の効果は損なわれない。
【００４１】
【実施例】
本発明範囲内にある種々の成分組成の鋼を溶解鋳造後、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍し、更に伸長率１．０％の調質圧延し、供試鋼板とした。熱延後の冷却については、表１に示す急冷後は、２Ｓ間、２０℃／Ｓで空冷し、再び冷却して表１の巻取温度で巻き取った。
【００４２】
その後、引張り強度とｒ値の異方性（Δｒ）を測定した。Δｒについては、圧延方向のｒ値（ｒ０）、圧延方向と４５°方向のｒ値（ｒ４５）、圧延方向と垂直方向のｒ値（ｒ９０）より、Δｒ＝（ｒ０＋ｒ９０−２ｒ４５）／４で算出した。
【００４３】
表１に成分組成、製造条件を示す。供試鋼板Ｎｏ．１〜７は熱延仕上圧延後、冷却開始時間を変化させたもので、冷却開始時間が本発明範囲外となるＮｏ．７はｒ値の異方性（Δｒ）が大きい。Ｎｏ．８からＮｏ．１２は熱延後冷却の冷却停止温度を変えたもので、冷却停止温度が本発明の範囲外となるＮｏ．８，Ｎｏ．１２ではｒ値の異方性（Δｒ）が大きい。
【００４４】
Ｎｏ．１３〜１７は冷間圧延率を変化させたもので、圧延率が高く、本発明範囲外となっているＮｏ．１７で異方性が大きい。Ｎｏ．１８〜２１は焼鈍温度を変化させたもので、焼鈍温度が高く、本発明範囲外となっているＮｏ．２１で異方性が大きくなっている。
【００４５】
【表１】

【００４６】
【表２】

【００４７】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、複雑な工程や、特殊な成分組成によらず、軟質で、ｒ値の異方性（Δｒ）が小さい冷延鋼板が得られ、高い成形性が容易に得られ、産業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】異方性（Δｒ）に及ぼす成分組成（Ｎ，Ｂ）と冷間圧延率の影響を示す図
【図２】異方性（Δｒ）に及ぼす焼鈍温度の影響を示す図
【図３】異方性（Δｒ）に及ぼす熱間圧延後の冷却開始時間の影響を示す図

Claims

下記の工程を備えたことを特徴とする、質量％で、０．０１％≦Ｃ≦０．０５％、Ｓｉ≦０．１％、Ｍｎ≦０．５％、Ｓ≦０．０３％、Ｐ≦０．０２５％、Ａｌ≦０．１％、Ｎ≦０．００４％、Ｂ≦０．００３５％を含み、更に、−０．００１０≦Ｎ−１４／１１Ｂ≦０．００１５を満たし、残部が実質的にＦｅ及び不可避不純物よりなる冷延鋼板の製造方法。
（１）仕上圧延温度をＡｒ3以上、９３０℃以下とする熱間圧延を行う工程。
（２）熱間圧延後、ｔ秒以内に２００℃／Ｓ以上で冷却を開始し、８００〜７００℃まで冷却する工程。
但し、ｔ≦５．７７−０．００６×ＦＴ＋２５０×Ｂ
ＦＴ：仕上圧延温度（℃）
（３）冷却後、１Ｓ以上,４０℃／Ｓ以下で緩冷却した後に、巻取る工程。
（４）酸洗後、冷圧率（９０−｜Ｎ−１４／１１Ｂ｜×１００００）％以下の冷間圧延を行う工程。
（５）８００℃以下で焼鈍を行う工程。