JP4496995B2 - 冷間圧延性、波付け加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板の製造方法 - Google Patents

冷間圧延性、波付け加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板の製造方法 Download PDF

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本発明は、冷間圧延性、波付け加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板(GI熱延原板)の製造方法に関する。
トタン(波板)用GI鋼板の製造にあたっては、加工(波付け)後の寸法をさほど要求されない場合は、C≦0.08%、Si:0.03%以下、Mn:0.10〜0.30%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Al:0.010〜0.060%、N:0.0060%以下を含有する鋼を適用し、Ar変態点以上で熱間圧延を実施し、冷間圧延にて焼鈍なしで薄鋼板を製造するのが一般的である。
しかしながら、このような薄鋼板は結晶粒が小さく降伏点が高いため、このような薄鋼板をトタン(波板)に加工すると、加工後にスプリングバックにより目標とした波板寸法を確保することが困難であるという問題を抱えていた。
加工(波付け)後の寸法精度を要求される場合は、波付け加工後のスプリングバックを低減させることを目的として鋼の降伏点を低下させるためにCの含有量を0.01%以下とした鋼を適用してAr変態点以上で熱間圧延を実施し、冷間圧延にて薄鋼板を製造する方法や、粗大結晶による降伏点低下を目的としてAr変態点を下回る温度で熱間圧延することが知られている。
特許文献1には、C≦0.06%の鋼についてAr変態点−20℃以下790℃以上の温度で仕上圧延を終了し、600〜660℃の高温で巻取る方法が開示されている。この技術では、仕上温度が低いため、大幅な降伏点低下が期待されるものの、0.06%という高いC含有量まで許容しているため、仕上圧延温度が低くても十分な降伏点低下を達成できない場合が生ずる。また、仕上温度がAr変態点−20℃以下790℃以上では温度が低いために再結晶が困難となり、混粒となって伸びの低下を招いたり、さらに、幅方向に温度偏差が生じやすく幅方向の組織不均一による強度変化が発生するおそれがある。このため冷間圧延時に耳伸びが発生しやすく、極薄冷間圧延鋼板を主体とするトタン(波板)用GI鋼板には適さない。
特公平6−68124号公報
加工(波付け)後の寸法精度を要求される場合、上述のように、C量を低減してもAr変態点以上で熱間圧延を実施する場合には、降伏点は結晶粒径に依存する部分が大きいため、大幅な降伏点低減効果は期待できない。また、特許文献1のようにAr変態点を20℃以上下回る温度で熱間圧延を実施した場合には、大幅な降伏点低減効果を期待することができるものの、熱間圧延温度が低いために特に鋼板エッジ部の再結晶が十分行われず、トタン(波板)用GI鋼板は一般的に成品厚が薄いために冷間圧延段階で未再結晶の鋼板エッジ部の伸び不足によりクラックが発生し、冷間圧延中に鋼板が破断するというトラブルが発生しやすくなる。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、良好な冷間圧延性を確保しつつ、加工性、特に波付け加工後の寸法精度に優れた溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、鋼板幅方向のセンターとエッジ部との仕上温度差を小さくしつつ仕上温度をAr変態点以下極狭い範囲に管理することにより、優れた冷間圧延性および優れた波付け加工性を兼備した溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板を得ることができることを見出した。
すなわち、本発明は、質量%で、C:0.03%未満、Si:0.03%以下、Mn:0.10〜0.30%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Al:0.010〜0.060%、N:0.0060%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を溶製後、連続鋳造によって鋳片とし、この鋳片を熱間圧延するに際し、鋼板幅方向のセンターとエッジ部との仕上温度差を10℃以内に確保しつつ仕上温度をAr変態点−20℃超からAr変態点までの温度範囲とし、熱間圧延後、巻取温度640℃以上で巻取ることを特徴とする、冷間圧延性、波付け加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板の製造方法を提供する。
本発明によれば、優れた冷間圧延性と優れた波付け加工性を兼備した溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板を製造することが可能となり、波板加工後の寸法矯正プロセスを省略して低コスト化を実現することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、鋼板の化学成分組成について説明する。以下の説明において%は質量%を示す。
C:0.03%未満
Cは降伏点を上昇させる元素であり、熱間圧延の仕上温度がAr変態点以下であっても、C含有量が0.03%以上となると降伏点が十分低減されない。後述する実施例の表3には、C量および熱間圧延の仕上圧延温度を変化させた結果が示されているが、この結果からもC含有量が0.03%以上になると熱間圧延の仕上温度がAr変態点以下であっても降伏点が200MPaを超える高い値であることがわかる。以上より、降伏点200MPa以下といった十分な低降伏点を確保する観点から、C含有量を0.03%未満とする。
Si:0.03%以下
Siは溶融亜鉛めっき性を劣化させ、かつ固溶強化元素であるため、溶融亜鉛めっき性を確保し、かつ強度を低く抑えて降伏点を低下させる観点からは低いほうが好ましく、そのため0.03%以下とする。
Mn:0.10〜0.30%
Mnは鋼中のSをMnSとして固定してS起因の熱間脆化による表面疵を防止するために、少なくとも0.10%必要である。一方、0.30%を超えると強度が上昇して冷間圧延性を損なうばかりか製造コストの上昇につながってしまう。このため、Mn含有量を0.10〜0.30%とする。
P:0.03%以下
P量が0.03%を超えると硬質化し、冷間圧延性を損なうので0.03%以下とする。
S:0.03%以下
Sが多いと熱間脆化により表面疵を発生させるため、それを防止するために0.03%以下とする。
Al:0.010〜0.060%
Alが低いとブローホールが発生しやすくなり、それを回避するためには0.010%以上必要である。一方、Alが高いとめっき性を損なうおそれや、Nと結びついて微細粒となり硬質化するおそれがあるため、0.060%以下とすることが必要である。したがって、Al含有量を0.010〜0.06%とする。
N:0.0060%以下
軟質鋼帯を得るためには、Alと同様、Nは低いほうがよく、0.0060%以下とする。
なお、以上の元素および残部のFeの他、製造過程で各種不純物元素および製造過程で必須な微量添加元素等が不可避的に混入するが、このような不可避的な不純物は本発明の効果に特に影響を及ぼすものではなく、許容される。
次に、製造条件について説明する。
仕上温度:Ar変態点−20℃超からAr変態点までの範囲
降伏点を低減する観点から、仕上温度をAr変態点以下とする。このことを表1に基づいて説明する。表1は、C含有量を0.042%、0.001%、0.018%と変化させ、仕上温度をAr変態点超えとしたA,B,Cの3種類と、C含有量を0.018%として仕上温度をAr変態点以下としたDについて、板厚2mmでの引張試験を行った結果を示すものである。なお、巻取温度はいずれも640℃とした。表1に示すように、仕上温度をAr変態点超えとした場合には、C含有量の低下にともなって若干の降伏点の低下は見られるもののその程度は小さいのに対し、仕上温度をAr変態点以下とすることにより、著しく低下することがわかる。したがって、降伏点の低減を目的として仕上げ温度をAr変態点以下とする。一方、Ar変態点以下の低い仕上温度であっても、Ar変態点を大きく下回った場合、具体的にはAr変態点−20℃以下の場合は、鋼板組織が再結晶されず混粒となり、降伏点低減効果が見込めないばかりか、伸びの低下も顕著となり、延いては、冷間圧延のトラブルとなる。よって、仕上温度は、Ar変態点−20℃超からAr変態点までの範囲とする。
鋼板幅方向のセンターとエッジ部との仕上温度差:10℃以内
熱間圧延時の仕上温度は、鋼板幅方向のセンターと比較してエッジが低くなりやすいので幅方向の組織不均一による応力集中やエッジ伸び不足により冷間圧延中の耳伸び、破断のようなトラブルが発生する可能性がある。表2は、C量0.01〜0.02%鋼における鋼板幅方向のセンターとエッジ部(エッジから25mm)の仕上温度差と冷間圧延時の破断発生率および平坦度について示す。なお、冷間圧延は、圧下率91%で行い、厚さ2.0mmの熱延鋼板を0.18mmの冷延鋼板とした。この表に示すように、センターとエッジ部の仕上温度差が10℃以内では、冷間圧延時の破断発生率は低く、平坦度もほとんど問題がないのに対し、10℃を超えると急激に破断発生率、平坦度ともに悪化することがわかる。このため、鋼板幅方向のセンターとエッジ部の仕上温度差を10℃以内とする。ここで「エッジ部」とは、鋼板幅方向端部(エッジ)から内側に25mmの位置をいう。このように鋼板幅方向のセンターとエッジ部の温度差10℃以内を実現するためには、仕上圧延機の上流側にエッジヒーターを設け、これによりエッジ部を加熱して温度制御を行う等の方法が適用可能である。
巻取温度:640℃以上
巻取温度が高いほど再結晶が促進され、降伏点が低減し、伸びが向上する。本発明では、降伏点200MPaといった十分低い降伏点を確保する観点から、巻取温度を640℃以上とする。なお、巻取温度が高くなりすぎるとスケール欠陥が発生したり、コイル潰れが発生するおそれがあるため、640〜680℃とすることが望ましい。
以下、本発明の実施例について説明する。
表3に示す化学組成の鋼を同じく表3に示した条件で仕上圧延し、巻取って板厚2.0mmの熱延板を得た。なお、仕上圧延機の上流側にエッジヒーターを設け、鋼板幅方向センターとエッジ部の温度が10℃になるように加熱制御した。このようにして得られた熱延鋼板を0.18mm(圧下率91%)まで冷間圧延した後、その冷延板について機械特性を調査した。その結果を表3に併記する。また、このようにして得られた冷延板について、図1に示すように、波高さ9mm、波幅32mmに加工した後の波板幅を実測した。その結果を表4に示す。なお、波板の目標幅は635mmである。
ここで、試験No.8,9,14,15は本発明例であり、試験No.1〜7,10〜13,16〜18は本発明の範囲外の比較例である。なお、表3に示した仕上温度は鋼板センターのものであるが、本発明例の試験No.8,9,14,15はエッジ部の仕上温度がAr変態点−20℃超からAr変態点までの温度範囲であった。
表3に示すように、本発明例である試験No.8,9,14,15は熱延板の降伏点が200MPa以下と低降伏点であり、表4に示すように、波板幅は目標値に対し5mm以内に収まっていることが確認された。これに対し、比較例の試験No.1〜7,10〜13,16〜18は熱延板の降伏点が200MPaを超えており、波板幅は目標幅に対し5mm以上広がっていることが確認された。
次に、試験No.8の条件を用い、エッジヒーターの加熱条件を変化させて鋼板幅方向のセンターとエッジ部(エッジから25mm)の仕上温度差を変化させて試験No.8a,8b,8cの3種類の熱延板について、冷間圧延したときの破断発生率と冷延板の平坦度を調査した。その結果を表5に示す。
表5に示すように、鋼板幅方向のセンターとエッジ部の仕上温度差が10℃以内のNo.8a,8bについては、冷間圧延時の破断発生率が低く、冷延板の平坦度も良好であったが、仕上温度差が10℃を超えたNo.8cについては冷間圧延時の破断発生率が高く、冷延板の平坦度も悪かった。
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実施例で製造した波板の形状を説明するための図。

Claims (1)

  1. 質量%で、C:0.03%未満、Si:0.03%以下、Mn:0.10〜0.30%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Al:0.010〜0.060%、N:0.0060%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を溶製後、連続鋳造によって鋳片とし、この鋳片を熱間圧延するに際し、鋼板幅方向のセンターとエッジ部との仕上温度差を10℃以内に確保しつつ仕上温度をAr変態点−20℃超からAr変態点までの温度範囲とし、熱間圧延後、巻取温度640℃以上で巻取ることを特徴とする、冷間圧延性、波付け加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板の製造方法。
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