JP3878323B2 - 板厚均一性に優れた深絞り用熱延鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、電気製品や自動車などの工業製品の製造分野において有用となり得る、板厚均一性に優れた深絞り用熱延鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気製品や自動車などの工業製品には、深絞り加工された鋼板が広く用いられている。そして、こうした用途に用いられる鋼板には、高いランクフォード値（平均ｒ値、以下単に「ｒ値」と記す）が求められることが知られている。高いｒ値を有する鋼板は、一般的には、鋼片を加熱後、Ａｒ3変態点以上の温度域で圧延し、更に冷間圧延と再結晶焼鈍を行う方法によって製造されている。
【０００３】
しかし、近年、より安価に、こうした高ｒ値を有する鋼板を得ることを目的に、Ａｒ3変態点以下の温度域で、潤滑を施しながら熱間圧延を行い、従来工程における冷間圧延と再結晶焼鈍を省略する製造方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特開昭５９−２２６１４９号公報には、所定の化学成分を有する鋼を、５００℃以上Ａｒ3変態点以下の温度範囲で、潤滑を施しつつ合計圧下率が５０％以上の圧延を行い、その後の冷却、捲取あるいは焼鈍過程において再結晶させることにより成形性のすぐれた熱延鋼板を得る発明が開示されている。また、特開昭６１−３８４５号公報には、Ｃ≦０．２重量％の炭素鋼をＡｒ3＋１００℃以下、Ａｒ3以上の温度域で、合計圧下率が少なくとも３５％以上の圧延を行った後、摩擦係数μが０．２以下の条件で合計圧延率が５０％以上の圧延を行い、その後再結晶処理を行うことにより深絞り性にすぐれた鋼板を得る発明が提案されている。
【０００５】
しかるに、前者には、単に潤滑を施しつつ圧延を行うとの記載があるのみで、実際の鋼板製造に欠かせない具体的な潤滑の実施方法が示されていない。また、後者には、摩擦係数を０．２以下にする圧延方法として、大径ロールの使用、低温・高速・軽圧下圧延、パス間冷却などの対策が効果的であるとの開示があるが、こうした対策は、従来の圧延設備の変更や、生産性の低下を伴うものであるから、却って製造コストの上昇を招き、冷間圧延と再結晶焼鈍工程を省略したことによる経済的な効果が減じられてしまう恐れがある。また潤滑剤に関する記載は全く見当たらない。
【０００６】
一方、特開平４−２６３０２２号公報には、所定の化学成分を有する鋼を、Ａｒ3変態点未満５００℃以上の温度域で、少なくとも１パスをグリース基潤滑剤を０．２５〜５．０ｇ／ｍ2ロールに塗布する潤滑条件の下で、かつ、Ａｒ3変態点未満の全圧下率が６０％以上の仕上げ圧延を行った後、巻取工程またはその後の焼鈍工程において再結晶処理する深絞り性に優れた熱延鋼板の製造方法が示され、潤滑剤に関する具体的な記載がなされている。しかし、グリース基の潤滑剤を用いるためには、やはり圧延設備の変更が必須であり、製造コストの上昇は必然的であると言える。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の製造方法の内の冷間圧延と再結晶焼鈍工程を省略して安価な製造コストとしながらも、高いｒ値を有する熱延鋼板が得られるとする提案には、最も重要な技術要素である潤滑方法に関する記載が全くないか、あっても設備や生産性に影響を与えるものであり、より安価に、深絞り性に優れた鋼板の提供を可能にするという社会的要請に十分応え得ているとは言い難い。
【０００８】
また、より高品位な鋼板に対する需要が高まっている状況下において、熱延鋼板を冷延鋼板に換えて用いるためには、ｒ値の高さのみではなく、冷延鋼板と同等の板厚の均一性も求められる。一般に、潤滑を施しながら熱延を行うと、通板制御の困難さが増すため、板厚の不均一さも増大し、それが深絞り成形後の製品形状にも影響を与える懸念が持たれていた。従って、板厚の均一性を損なわないような潤滑圧延としなければならないが、そうした視点にまで踏み込んで熱延鋼板の製造方法を検討した例は見当たらない。
【０００９】
そこで、本発明は、まず、従来の熱間圧延設備と生産性を犠牲にすることなく、従って、冷間圧延と再結晶焼鈍工程を省略したことによる製造コストの低減効果を減じることなく、高いｒ値を有し、併せて、冷延鋼板並みの板厚均一性をも備えた熱延鋼板を製造する方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、そうした目的のためになされたものであり、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：０．００５％以上、０．１％以下、および、Ｎ：０．０１％以下を含有し、かつ、Ｔｉ：０．００１％以上、０．２％以下、および、Ｎｂ：０．００１％以上、０．２％以下、の一種または二種を含み、残部がＦｅ、および、不可避不純物から成る鋼の鋳片を熱間圧延する際、仕上圧延の少なくとも１パスを、４０℃の粘度が４５０ｍｍ２／ｓ未満の粘性を有する潤滑油を、その温度を３０℃以上、８０℃未満に調整し、ウォーター・インジェクション方式により、その噴射圧力を０．０５ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ未満に調整して、その油量を０．２〜１０ｍｌ／ｍ２に調整して、ロールに供給する潤滑を施しながら、Ａｒ３変態点未満の温度域で圧延し、かつ、該温度域、該潤滑条件下の圧延の圧延率の合計が５０％以上となるように行い、その後、巻き取り工程、または、焼鈍工程において再結晶処理を施すことを特徴とする、板厚均一性に優れた深絞り用熱延鋼板の製造方法を要旨とするものである。
【００１１】
また、上記の化学成分に加えて、０．０００１％以上、０．００５％以下のＢを二次加工脆性の改善の目的で、更に、０．０１％以上、１．５％以下のＣｕを高強度化の目的で必要に応じて含有させた鋼板の製造方法、および、再結晶処理を溶融亜鉛めっき工程にて行うこととした当該製造方法も要旨とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らの調査によれば、一般的な熱間圧延機にはウォーター・インジェクション方式の潤滑剤供給装置が装備されていることが多い。本発明において、用いる潤滑媒体を液体とし、その供給をウォーター・インジェクション方式としたのは、そうした設備をそのまま使用し、特別に設備改造をすることなく本発明で提案する製造方法を実行可能なものとするためである。
【００１３】
また、望ましい鋼板の化学成分や圧延条件、および、潤滑剤の条件などは以下の実験結果に基づいて限定した。実験は、図４に模式的に示す潤滑剤の供給装置と圧延装置を用いて行った。
【００１４】
圧延実験に先立って、まず潤滑油の粘度について検討した。潤滑油、および、キャリア水の温度を４０℃とし、様々な粘度を有する潤滑油を用いてロールに潤滑剤を連続して噴射し濃度の安定性を調べる実験を行った。潤滑剤の噴射開始後５分毎に１０回、各々１００ｍｌをノズル直近で採取して濃度を分析し、１０回全てにおいてその変動範囲が設定した濃度の１００分の５未満であれば合格として安定性を評価した。その結果、粘度が４５０ｍｍ2／ｓ未満の潤滑油であれば潤滑油の種類によらず濃度の安定性は合格となった。本発明で、用いる潤滑油の粘度を４５０ｍｍ2／ｓ未満としたのは、このように潤滑圧延を安定して行えるものとするためである。なお、粘度の値は、油脂の粘度の表記に汎用的に使用されている４０℃の値とした。
【００１５】
次に、Ｃ：０．００２５％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．１０％、Ｐ：０．０１２％、Ｓ：０．００９５％、Ａｌ：０．０３５％、Ｎ：０．００１７％、および、Ｔｉ：０．０６２％を含み、残部がＦｅ、および、不可避不純物から成る鋼片を、加熱後、７５０℃で圧延し、引き続いて、７５０℃、３時間の再結晶処理をする実験を行った。圧延は、１パスで６０％圧延するスケジュールとし、その際に噴射する潤滑剤中の油の濃度、全供給量、温度、および、噴射圧力を変えることにより、潤滑の条件と板厚均一性、および、鋼板ｒ値の関係を調査した。
【００１６】
板厚の均一性は、鋼板２５００ｍｍ2に付き一ヶ所の割合で２０ヶ所の板厚を測定し、それらの最大値と最小値の差Δｔをそれらの平均値で除した値が、０．１２５未満であれば「良」、０．１２５以上であれば「不良」と判定した。
【００１７】
その結果を、図１〜図３に示す。これらの図から、被圧延材の単位面積当たりに供給される油量が０．２ｍｌ／ｍ2以上、１０ｍｌ／ｍ2以下、潤滑剤の液温が３０℃以上、８０℃未満、噴射圧力が０．０５ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ未満の場合に、高いｒ値を有し、かつ、板厚均一性が「良」の鋼板の得られることが明らかとなった。
【００１８】
こうした実験結果に基づき、更に鋭意検討を行って本発明を限定した。
【００１９】
まず、鋼板の化学成分について述べる。
【００２０】
Ｃは、深絞り性と密接に関わる元素であり、０．０１％を超えると深絞り性を劣化させるので、その上限を０．０１％とする。
【００２１】
Ｓｉ、Ｍｎ、および、Ｐは各々鋼を高強度化する作用を有し、製造しようとする鋼の強度に応じて必要量を添加すればよいが、それぞれ、Ｓｉ＞２．０％、Ｍｎ＞３．０％、および、Ｐ＞０．２％となると深絞り性を劣化させるので、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．２％以下と上限を限定した。
【００２２】
Ｓは、少ない程深絞り性には有利であるが、０．０５％以下であれば特段問題とならないので０．０５％を上限とする。
【００２３】
Ａｌは、鋼の脱酸、脱窒を目的に添加するものであるが、含有量が０．００５％未満ではその効果が得られず、また、０．１％を超えて含有させると延性の劣化をもたらすので、０．００５％以上、０．１％以下とする。
【００２４】
Ｎは、窒化物の生成や固溶量の増加にともない延性を劣化させるので、０．０１％以下としなければならない。
【００２５】
Ｔｉは、固溶Ｃ、および、固溶Ｎを低減させる働きを有し、ｒ値を高めるのに非常に有効な元素である。しかし、０．００１％未満では効果がなく、一方、０．２％を超えて含有させてもそれ以上の効果は得られず、鋼のコストを高めてしまう。そのため、含有量を０．００１％以上０．２％以下とした。
【００２６】
Ｎｂは、固溶Ｃを低減させ、また、仕上げ圧延前の結晶粒径を微細化する働きをするのでｒ値を高めるのに有効であるが、０．００１％未満では効果がなく、０．２％を超えて含有させてもそれ以上の効果は期待できないので、含有量を０．００１％以上、０．２％以下とする。
【００２７】
Ｂは、二次加工脆性を改善する効果を有するので、必要に応じて添加することができる。しかし、０．０００１％未満では効果が得られず、逆に０．００５％を超えると深絞り性に悪影響を及ぼすので、含有量は、０．０００１％以上、０．００５％以下とする。
【００２８】
Ｃｕは、鋼を高強度化する作用を有するので、必要に応じて添加することができる。その効果は、０．０１％以上の添加で得られるが、１．５％を超えると深絞り性を劣化させるので、含有量は０．０１％以上、１．５％以下とする
次に、圧延条件、および、潤滑条件について述べる。
【００２９】
熱延鋼板のｒ値を高めるには、圧延と再結晶処理工程を利用して集合組織制御を行い、板面に平行な｛１１１｝面を高く集積させる方法が有効である。そのためには、圧延をＡｒ3変態点未満の温度域において行う必要がある。なぜなら、Ａｒ3変態点以上の温度域における圧延によって形成される集合組織は、その後のγ相からα相への相変態の際にランダム化してしまうため、望ましい集合組織の形成には有効ではないからである。本発明において、圧延温度域をＡｒ3変態点未満としたのはこのためである。一方、圧延温度域の下限は、高ｒ値鋼板を得る目的からは存在しないが、温度の低下とともに鋼の変形抵抗が増加して圧延機の負荷を増大させるため、５００℃を下限とするのが望ましい。
【００３０】
圧延時に潤滑を施こさないと、圧延ロールと被圧延材の間の摩擦に起因する剪断変形により、被圧延材の、特に表層部に、深絞り性に好ましくない、板面に平行な｛１１０｝面が形成されてしまうため、潤滑の実施は不可欠である。なおかつ、既述の実験結果が示すように、どのような潤滑を行うかが非常に重要である。
【００３１】
ウォーター・インジェクション方式で潤滑剤を供給する場合には、潤滑剤中の潤滑油の濃度、潤滑剤の供給量、潤滑剤の温度、および、噴射圧力が主たる制御指標であるが、詳細な検討の結果、鋼板のｒ値に影響を及ぼすような潤滑条件は、濃度と供給量の積によって定まる油量、潤滑剤の温度、潤滑剤の噴射圧力の三指標に集約されることが明らかとなった。
【００３２】
被圧延材の単位面積当たりの油量が０．２ｍｌ／ｍ2未満であるか、または、液温が３０℃未満、または、噴射圧力が０．０５ＭＰａ未満、もくしは、２．０ＭＰａ以上では、｛１１０｝面の形成を抑制する効果が十分ではないため、高ｒ値鋼板を得ることはできない。そこで、油量を０．２ｍｌ／ｍ2以上、液温を３０℃以上、噴射圧力を０．０５ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ未満に限定した。
【００３３】
一方、潤滑効果が高くなり過ぎた場合には、高ｒ値鋼板を得る目的上は問題ないものの、被圧延材の通板制御がより難儀になるため、圧延後の鋼板の形状に悪影響が発生するようになる。具体的には、油量が１０ｍｌ／ｍ2を超えて供給されるか、または液温が８０℃以上となると板厚の均一性が不良となる。そこで、油量を１０ｍｌ／ｍ2以下、液温を８０℃未満に限定した。
【００３４】
なお、潤滑剤の液温と噴射圧力がｒ値に影響を及ぼすメカニズムは必ずしも明確ではないが、これらの因子が、潤滑剤中に含まれる油分のロール表面への膜形成プロセスに強い影響を与えることに起因するものと推定される。
【００３５】
潤滑油の成分は、特に限定しない。鉱油や合成エステルの他に各種化合物やポリマーなどを添加した潤滑油を用いることも本発明の要旨を損ねるものではない。
【００３６】
Ａｒ3変態点未満の温度域での圧延率の合計を５０％以上としたのは、これより少なくては、板面に平行な｛１１１｝面が、高ｒ値を得るのに十分な程に集積しないからである。
【００３７】
次に、再結晶処理工程について述べる。
【００３８】
圧延直後の鋼板は、加工組織を呈しているので、加工性を付与するために、さらには、深絞り性に有利な再結晶集合組織を形成するために、再結晶処理を行う必要がある。それは、鋼板をコイルに巻き取ることによる自己焼鈍法で行ってもよいし、箱型焼鈍炉、あるいは連続焼鈍炉を用いて行ってもよい。また、それらに換えて、溶融亜鉛めっき工程において行うこともできる。
【００３９】
【実施例】
本発明の実施例を比較例と対比して説明する。
【００４０】
試験に用いた鋼片の化学成分を表１に示す。
【００４１】
鋼板の製造は表１に示す鋼片を、加熱し、粗圧延した後、ウォーター・インジェクション方式で潤滑剤をロールに供給しながら仕上げ圧延を行った。その際の圧延条件と潤滑条件、および、再結晶処理後の鋼板の板厚均一性の判定結果とｒ値を表２〜表４に示す。また、これらの表には、本発明の範囲外となる比較例を併せて記載した。
【００４２】
表１において、鋼Ａ〜Ｈは、本発明の範囲内の鋼で、そして、鋼ＩはＴｉ、Ｎｂを含有しておらず、鋼ＪはＣ含有量が０．０１％を超えており本発明の範囲外となっている。
【００４３】
表２〜４においての比較例Ｎｏ．１６、１７、３６、３７、５６及び５７は、鋼の化学成分が本発明の範囲外の鋼Ｉ及びＪについての例であり、比較例Ｎｏ．２、２２及び４２は、Ａｒ3変態点未満の温度域での圧延率の合計が５０％以上となっていない圧延条件の例であり、比較例Ｎｏ．４は液温が高い例であり、比較例Ｎｏ．６及び２６は油量（ｍｌ／ｍ2）が不足し、比較例Ｎｏ．１６及び２７は油量（ｍｌ／ｍ2）が多すぎる例であり、比較例Ｎｏ．２４及び４４は噴射圧力（ＭＰａ）が高い例であり、比較例Ｎｏ．３５は油量及び噴射圧力の両方が高い例であり、比較例Ｎｏ．４６は液温が低く、比較例Ｎｏ．４７は液温が高い例であり、そして比較例Ｎｏ．５５は液温及び噴射圧力の両方が高い例である。
【００４４】
これらの比較例は、いずれも板厚の均一性評価或はｒ値が本発明の実施例よりも劣っていた。
【００４５】
このように、本発明の範囲内で製造した熱延鋼板は、優れた板厚均一性と深絞り性を有することがわかった。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】
【００５０】
【発明の効果】
本発明の製造方法を用いれば、板厚均一性に優れ、かつ、高ｒ値を有する熱延鋼板を得ることができる。また、そのために新たに潤滑装置を設置したりする必要がなく、冷延・焼鈍工程を省略した効果を減じることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼板の板厚均一性、および、ｒ値に及ぼす潤滑剤中の油量、および、潤滑剤の液温の影響を示すグラフである。
【図２】鋼板の板厚均一性、および、ｒ値に及ぼす潤滑剤中の油量、および、潤滑剤の噴射圧力の影響を示すグラフである。
【図３】鋼板の板厚均一性、および、ｒ値に及ぼす潤滑剤の液温、および、潤滑剤の噴射圧力の影響を示すグラフである。
【図４】潤滑剤の供給装置と圧延装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 圧延ロール
２ 被圧延材
３ 噴射ノズル
４ 流量計
５ 定量ポンプ
６ オリフィス
７ 潤滑油タンク
８ キャリア水タンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、電気製品や自動車などの工業製品の製造分野において有用となり得る、板厚均一性に優れた深絞り用熱延鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気製品や自動車などの工業製品には、深絞り加工された鋼板が広く用いられている。そして、こうした用途に用いられる鋼板には、高いランクフォード値（平均ｒ値、以下単に「ｒ値」と記す）が求められることが知られている。高いｒ値を有する鋼板は、一般的には、鋼片を加熱後、Ａｒ3変態点以上の温度域で圧延し、更に冷間圧延と再結晶焼鈍を行う方法によって製造されている。
【０００３】
しかし、近年、より安価に、こうした高ｒ値を有する鋼板を得ることを目的に、Ａｒ3変態点以下の温度域で、潤滑を施しながら熱間圧延を行い、従来工程における冷間圧延と再結晶焼鈍を省略する製造方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特開昭５９−２２６１４９号公報には、所定の化学成分を有する鋼を、５００℃以上Ａｒ3変態点以下の温度範囲で、潤滑を施しつつ合計圧下率が５０％以上の圧延を行い、その後の冷却、捲取あるいは焼鈍過程において再結晶させることにより成形性のすぐれた熱延鋼板を得る発明が開示されている。また、特開昭６１−３８４５号公報には、Ｃ≦０．２重量％の炭素鋼をＡｒ3＋１００℃以下、Ａｒ3以上の温度域で、合計圧下率が少なくとも３５％以上の圧延を行った後、摩擦係数μが０．２以下の条件で合計圧延率が５０％以上の圧延を行い、その後再結晶処理を行うことにより深絞り性にすぐれた鋼板を得る発明が提案されている。
【０００５】
しかるに、前者には、単に潤滑を施しつつ圧延を行うとの記載があるのみで、実際の鋼板製造に欠かせない具体的な潤滑の実施方法が示されていない。また、後者には、摩擦係数を０．２以下にする圧延方法として、大径ロールの使用、低温・高速・軽圧下圧延、パス間冷却などの対策が効果的であるとの開示があるが、こうした対策は、従来の圧延設備の変更や、生産性の低下を伴うものであるから、却って製造コストの上昇を招き、冷間圧延と再結晶焼鈍工程を省略したことによる経済的な効果が減じられてしまう恐れがある。また潤滑剤に関する記載は全く見当たらない。
【０００６】
一方、特開平４−２６３０２２号公報には、所定の化学成分を有する鋼を、Ａｒ3変態点未満５００℃以上の温度域で、少なくとも１パスをグリース基潤滑剤を０．２５〜５．０ｇ／ｍ2ロールに塗布する潤滑条件の下で、かつ、Ａｒ3変態点未満の全圧下率が６０％以上の仕上げ圧延を行った後、巻取工程またはその後の焼鈍工程において再結晶処理する深絞り性に優れた熱延鋼板の製造方法が示され、潤滑剤に関する具体的な記載がなされている。しかし、グリース基の潤滑剤を用いるためには、やはり圧延設備の変更が必須であり、製造コストの上昇は必然的であると言える。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の製造方法の内の冷間圧延と再結晶焼鈍工程を省略して安価な製造コストとしながらも、高いｒ値を有する熱延鋼板が得られるとする提案には、最も重要な技術要素である潤滑方法に関する記載が全くないか、あっても設備や生産性に影響を与えるものであり、より安価に、深絞り性に優れた鋼板の提供を可能にするという社会的要請に十分応え得ているとは言い難い。
【０００８】
また、より高品位な鋼板に対する需要が高まっている状況下において、熱延鋼板を冷延鋼板に換えて用いるためには、ｒ値の高さのみではなく、冷延鋼板と同等の板厚の均一性も求められる。一般に、潤滑を施しながら熱延を行うと、通板制御の困難さが増すため、板厚の不均一さも増大し、それが深絞り成形後の製品形状にも影響を与える懸念が持たれていた。従って、板厚の均一性を損なわないような潤滑圧延としなければならないが、そうした視点にまで踏み込んで熱延鋼板の製造方法を検討した例は見当たらない。
【０００９】
そこで、本発明は、まず、従来の熱間圧延設備と生産性を犠牲にすることなく、従って、冷間圧延と再結晶焼鈍工程を省略したことによる製造コストの低減効果を減じることなく、高いｒ値を有し、併せて、冷延鋼板並みの板厚均一性をも備えた熱延鋼板を製造する方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、そうした目的のためになされたものであり、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：０．００５％以上、０．１％以下、および、Ｎ：０．０１％以下を含有し、かつ、Ｔｉ：０．００１％以上、０．２％以下、および、Ｎｂ：０．００１％以上、０．２％以下、の一種または二種を含み、残部がＦｅ、および、不可避不純物から成る鋼の鋳片を熱間圧延する際、仕上圧延の少なくとも１パスを、４０℃の粘度が４５０ｍｍ２／ｓ未満の粘性を有する潤滑油を、その温度を３０℃以上、８０℃未満に調整し、ウォーター・インジェクション方式により、その噴射圧力を０．０５ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ未満に調整して、その油量を０．２〜１０ｍｌ／ｍ２に調整して、ロールに供給する潤滑を施しながら、Ａｒ３変態点未満の温度域で圧延し、かつ、該温度域、該潤滑条件下の圧延の圧延率の合計が５０％以上となるように行い、その後、巻き取り工程、または、焼鈍工程において再結晶処理を施すことを特徴とする、板厚均一性に優れた深絞り用熱延鋼板の製造方法を要旨とするものである。
【００１１】
また、上記の化学成分に加えて、０．０００１％以上、０．００５％以下のＢを二次加工脆性の改善の目的で、更に、０．０１％以上、１．５％以下のＣｕを高強度化の目的で必要に応じて含有させた鋼板の製造方法、および、再結晶処理を溶融亜鉛めっき工程にて行うこととした当該製造方法も要旨とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らの調査によれば、一般的な熱間圧延機にはウォーター・インジェクション方式の潤滑剤供給装置が装備されていることが多い。本発明において、用いる潤滑媒体を液体とし、その供給をウォーター・インジェクション方式としたのは、そうした設備をそのまま使用し、特別に設備改造をすることなく本発明で提案する製造方法を実行可能なものとするためである。
【００１３】
また、望ましい鋼板の化学成分や圧延条件、および、潤滑剤の条件などは以下の実験結果に基づいて限定した。実験は、図４に模式的に示す潤滑剤の供給装置と圧延装置を用いて行った。
【００１４】
圧延実験に先立って、まず潤滑油の粘度について検討した。潤滑油、および、キャリア水の温度を４０℃とし、様々な粘度を有する潤滑油を用いてロールに潤滑剤を連続して噴射し濃度の安定性を調べる実験を行った。潤滑剤の噴射開始後５分毎に１０回、各々１００ｍｌをノズル直近で採取して濃度を分析し、１０回全てにおいてその変動範囲が設定した濃度の１００分の５未満であれば合格として安定性を評価した。その結果、粘度が４５０ｍｍ2／ｓ未満の潤滑油であれば潤滑油の種類によらず濃度の安定性は合格となった。本発明で、用いる潤滑油の粘度を４５０ｍｍ2／ｓ未満としたのは、このように潤滑圧延を安定して行えるものとするためである。なお、粘度の値は、油脂の粘度の表記に汎用的に使用されている４０℃の値とした。
【００１５】
次に、Ｃ：０．００２５％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．１０％、Ｐ：０．０１２％、Ｓ：０．００９５％、Ａｌ：０．０３５％、Ｎ：０．００１７％、および、Ｔｉ：０．０６２％を含み、残部がＦｅ、および、不可避不純物から成る鋼片を、加熱後、７５０℃で圧延し、引き続いて、７５０℃、３時間の再結晶処理をする実験を行った。圧延は、１パスで６０％圧延するスケジュールとし、その際に噴射する潤滑剤中の油の濃度、全供給量、温度、および、噴射圧力を変えることにより、潤滑の条件と板厚均一性、および、鋼板ｒ値の関係を調査した。
【００１６】
板厚の均一性は、鋼板２５００ｍｍ2に付き一ヶ所の割合で２０ヶ所の板厚を測定し、それらの最大値と最小値の差Δｔをそれらの平均値で除した値が、０．１２５未満であれば「良」、０．１２５以上であれば「不良」と判定した。
【００１７】
その結果を、図１〜図３に示す。これらの図から、被圧延材の単位面積当たりに供給される油量が０．２ｍｌ／ｍ2以上、１０ｍｌ／ｍ2以下、潤滑剤の液温が３０℃以上、８０℃未満、噴射圧力が０．０５ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ未満の場合に、高いｒ値を有し、かつ、板厚均一性が「良」の鋼板の得られることが明らかとなった。
【００１８】
こうした実験結果に基づき、更に鋭意検討を行って本発明を限定した。
【００１９】
まず、鋼板の化学成分について述べる。
【００２０】
Ｃは、深絞り性と密接に関わる元素であり、０．０１％を超えると深絞り性を劣化させるので、その上限を０．０１％とする。
【００２１】
Ｓｉ、Ｍｎ、および、Ｐは各々鋼を高強度化する作用を有し、製造しようとする鋼の強度に応じて必要量を添加すればよいが、それぞれ、Ｓｉ＞２．０％、Ｍｎ＞３．０％、および、Ｐ＞０．２％となると深絞り性を劣化させるので、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．２％以下と上限を限定した。
【００２２】
Ｓは、少ない程深絞り性には有利であるが、０．０５％以下であれば特段問題とならないので０．０５％を上限とする。
【００２３】
Ａｌは、鋼の脱酸、脱窒を目的に添加するものであるが、含有量が０．００５％未満ではその効果が得られず、また、０．１％を超えて含有させると延性の劣化をもたらすので、０．００５％以上、０．１％以下とする。
【００２４】
Ｎは、窒化物の生成や固溶量の増加にともない延性を劣化させるので、０．０１％以下としなければならない。
【００２５】
Ｔｉは、固溶Ｃ、および、固溶Ｎを低減させる働きを有し、ｒ値を高めるのに非常に有効な元素である。しかし、０．００１％未満では効果がなく、一方、０．２％を超えて含有させてもそれ以上の効果は得られず、鋼のコストを高めてしまう。そのため、含有量を０．００１％以上０．２％以下とした。
【００２６】
Ｎｂは、固溶Ｃを低減させ、また、仕上げ圧延前の結晶粒径を微細化する働きをするのでｒ値を高めるのに有効であるが、０．００１％未満では効果がなく、０．２％を超えて含有させてもそれ以上の効果は期待できないので、含有量を０．００１％以上、０．２％以下とする。
【００２７】
Ｂは、二次加工脆性を改善する効果を有するので、必要に応じて添加することができる。しかし、０．０００１％未満では効果が得られず、逆に０．００５％を超えると深絞り性に悪影響を及ぼすので、含有量は、０．０００１％以上、０．００５％以下とする。
【００２８】
Ｃｕは、鋼を高強度化する作用を有するので、必要に応じて添加することができる。その効果は、０．０１％以上の添加で得られるが、１．５％を超えると深絞り性を劣化させるので、含有量は０．０１％以上、１．５％以下とする
次に、圧延条件、および、潤滑条件について述べる。
【００２９】
熱延鋼板のｒ値を高めるには、圧延と再結晶処理工程を利用して集合組織制御を行い、板面に平行な｛１１１｝面を高く集積させる方法が有効である。そのためには、圧延をＡｒ3変態点未満の温度域において行う必要がある。なぜなら、Ａｒ3変態点以上の温度域における圧延によって形成される集合組織は、その後のγ相からα相への相変態の際にランダム化してしまうため、望ましい集合組織の形成には有効ではないからである。本発明において、圧延温度域をＡｒ3変態点未満としたのはこのためである。一方、圧延温度域の下限は、高ｒ値鋼板を得る目的からは存在しないが、温度の低下とともに鋼の変形抵抗が増加して圧延機の負荷を増大させるため、５００℃を下限とするのが望ましい。
【００３０】
圧延時に潤滑を施こさないと、圧延ロールと被圧延材の間の摩擦に起因する剪断変形により、被圧延材の、特に表層部に、深絞り性に好ましくない、板面に平行な｛１１０｝面が形成されてしまうため、潤滑の実施は不可欠である。なおかつ、既述の実験結果が示すように、どのような潤滑を行うかが非常に重要である。
【００３１】
ウォーター・インジェクション方式で潤滑剤を供給する場合には、潤滑剤中の潤滑油の濃度、潤滑剤の供給量、潤滑剤の温度、および、噴射圧力が主たる制御指標であるが、詳細な検討の結果、鋼板のｒ値に影響を及ぼすような潤滑条件は、濃度と供給量の積によって定まる油量、潤滑剤の温度、潤滑剤の噴射圧力の三指標に集約されることが明らかとなった。
【００３２】
被圧延材の単位面積当たりの油量が０．２ｍｌ／ｍ2未満であるか、または、液温が３０℃未満、または、噴射圧力が０．０５ＭＰａ未満、もくしは、２．０ＭＰａ以上では、｛１１０｝面の形成を抑制する効果が十分ではないため、高ｒ値鋼板を得ることはできない。そこで、油量を０．２ｍｌ／ｍ2以上、液温を３０℃以上、噴射圧力を０．０５ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ未満に限定した。
【００３３】
一方、潤滑効果が高くなり過ぎた場合には、高ｒ値鋼板を得る目的上は問題ないものの、被圧延材の通板制御がより難儀になるため、圧延後の鋼板の形状に悪影響が発生するようになる。具体的には、油量が１０ｍｌ／ｍ2を超えて供給されるか、または液温が８０℃以上となると板厚の均一性が不良となる。そこで、油量を１０ｍｌ／ｍ2以下、液温を８０℃未満に限定した。
【００３４】
なお、潤滑剤の液温と噴射圧力がｒ値に影響を及ぼすメカニズムは必ずしも明確ではないが、これらの因子が、潤滑剤中に含まれる油分のロール表面への膜形成プロセスに強い影響を与えることに起因するものと推定される。
【００３５】
潤滑油の成分は、特に限定しない。鉱油や合成エステルの他に各種化合物やポリマーなどを添加した潤滑油を用いることも本発明の要旨を損ねるものではない。
【００３６】
Ａｒ3変態点未満の温度域での圧延率の合計を５０％以上としたのは、これより少なくては、板面に平行な｛１１１｝面が、高ｒ値を得るのに十分な程に集積しないからである。
【００３７】
次に、再結晶処理工程について述べる。
【００３８】
圧延直後の鋼板は、加工組織を呈しているので、加工性を付与するために、さらには、深絞り性に有利な再結晶集合組織を形成するために、再結晶処理を行う必要がある。それは、鋼板をコイルに巻き取ることによる自己焼鈍法で行ってもよいし、箱型焼鈍炉、あるいは連続焼鈍炉を用いて行ってもよい。また、それらに換えて、溶融亜鉛めっき工程において行うこともできる。
【００３９】
【実施例】
本発明の実施例を比較例と対比して説明する。
【００４０】
試験に用いた鋼片の化学成分を表１に示す。
【００４１】
鋼板の製造は表１に示す鋼片を、加熱し、粗圧延した後、ウォーター・インジェクション方式で潤滑剤をロールに供給しながら仕上げ圧延を行った。その際の圧延条件と潤滑条件、および、再結晶処理後の鋼板の板厚均一性の判定結果とｒ値を表２〜表４に示す。また、これらの表には、本発明の範囲外となる比較例を併せて記載した。
【００４２】
表１において、鋼Ａ〜Ｈは、本発明の範囲内の鋼で、そして、鋼ＩはＴｉ、Ｎｂを含有しておらず、鋼ＪはＣ含有量が０．０１％を超えており本発明の範囲外となっている。
【００４３】
表２〜４においての比較例Ｎｏ．１６、１７、３６、３７、５６及び５７は、鋼の化学成分が本発明の範囲外の鋼Ｉ及びＪについての例であり、比較例Ｎｏ．２、２２及び４２は、Ａｒ3変態点未満の温度域での圧延率の合計が５０％以上となっていない圧延条件の例であり、比較例Ｎｏ．４は液温が高い例であり、比較例Ｎｏ．６及び２６は油量（ｍｌ／ｍ2）が不足し、比較例Ｎｏ．１６及び２７は油量（ｍｌ／ｍ2）が多すぎる例であり、比較例Ｎｏ．２４及び４４は噴射圧力（ＭＰａ）が高い例であり、比較例Ｎｏ．３５は油量及び噴射圧力の両方が高い例であり、比較例Ｎｏ．４６は液温が低く、比較例Ｎｏ．４７は液温が高い例であり、そして比較例Ｎｏ．５５は液温及び噴射圧力の両方が高い例である。
【００４４】
これらの比較例は、いずれも板厚の均一性評価或はｒ値が本発明の実施例よりも劣っていた。
【００４５】
このように、本発明の範囲内で製造した熱延鋼板は、優れた板厚均一性と深絞り性を有することがわかった。
【００４６】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【発明の効果】
本発明の製造方法を用いれば、板厚均一性に優れ、かつ、高ｒ値を有する熱延鋼板を得ることができる。また、そのために新たに潤滑装置を設置したりする必要がなく、冷延・焼鈍工程を省略した効果を減じることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼板の板厚均一性、および、ｒ値に及ぼす潤滑剤中の油量、および、潤滑剤の液温の影響を示すグラフである。
【図２】鋼板の板厚均一性、および、ｒ値に及ぼす潤滑剤中の油量、および、潤滑剤の噴射圧力の影響を示すグラフである。
【図３】鋼板の板厚均一性、および、ｒ値に及ぼす潤滑剤の液温、および、潤滑剤の噴射圧力の影響を示すグラフである。
【図４】潤滑剤の供給装置と圧延装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 圧延ロール
２ 被圧延材
３ 噴射ノズル
４ 流量計
５ 定量ポンプ
６ オリフィス
７ 潤滑油タンク
８ キャリア水タンク
Claims (4)
- 質量％で、
Ｃ ：０．０１％以下、
Ｓｉ：２．０％以下、
Ｍｎ：３．０％以下、
Ｐ ：０．２％以下、
Ｓ ：０．０５％以下、
Ａｌ：０．００５％以上、０．１％以下、
Ｎ ：０．０１％以下
を含有し、かつ、
Ｔｉ：０．００１％以上、０．２％以下、および、
Ｎｂ：０．００１％以上、０．２％以下
の一種または二種を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物から成る鋼の鋳片を熱間圧延する際、
仕上圧延の少なくとも１パスを、４０℃の粘度が４５０ｍｍ２／ｓ未満の粘性を有する潤滑油であって、その温度を３０℃以上、８０℃未満に調整した潤滑油を、噴射圧力が０．０５ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ未満のウォーター・インジェクション方式により０．２〜１０ｍｌ／ｍ２の割合でロールに供給する潤滑を施しながら、Ａｒ３変態点未満の温度域で圧延し、かつ、該温度域、該潤滑条件下の圧延の圧延率の合計が５０％以上となるように行い、
その後、巻き取り工程、または、焼鈍工程において再結晶処理を施すことを特徴とする、板厚均一性に優れた深絞り用熱延鋼板の製造方法。 - 鋼が、さらに、質量％で、
Ｂ ：０．０００１％以上、０．００５％以下
を含有することを特徴とする、請求項１記載の板厚均一性に優れた深絞り用熱延鋼板の製造方法。 - 鋼が、さらに、質量％で、
Ｃｕ：０．０１％以上、１．５％以下
を含有することを特徴とする、請求項１または２記載の板厚均一性に優れた深絞り用熱延鋼板の製造方法。 - 再結晶処理を溶融亜鉛めっき工程にて行うことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の板厚均一性に優れた深絞り用熱延鋼板の製造方法。
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