JP5332547B2 - 冷延鋼板 - Google Patents
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(A)Biを含有させない場合には、インゴットの表面から10mm以内の表層部の凝固組織形態は柱状デンドライトであるが、Bi含有量の増加に伴い、柱状デンドライトと微細な等軸デントライトの混合組織となり、デンドライトの間隔は小さくなる。さらにBi含有量が増すと、表層部は微細等軸デンドライトのみからなる。なお、本発明において、「等軸デンドライト」とは、デンドライトの成長開始点に対して三次元かつ等方的に、すなわち球状に成長するデンドライト組織を意味する。
(C)Biを含有させない場合には、焼鈍板に、圧延方向に沿って凹凸表面欠陥が発生し易いが、Bi含有量の増加に伴い、凹凸表面欠陥の程度が改善される。
(1)C:0.0005%以上0.010%未満、Si:1.0%以下、Mn:0.05%以上2.50%以下、P:0.15%以下、S:0.10%以下、sol.Al:0.0001%以上0.50%以下、N:0.001%以上0.005%以下およびBi:0.0002%以上0.1%以下を含有し、さらに、Ti:0.003%以上0.20%以下およびNb:0.003%以上0.20%以下を含有し、かつ、下記式(1)、(2)および(3)を満足し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有することを特徴とする冷延鋼板。
1.0<{(Ti * /48)+(Nb/93)}/{(C/12)+(N * /14)}<10.0
・・・・・・・・・(1)
Ti * =max[Ti−(48/14)×N,0] ・・・・・・・・・(2)
N * =max[N−(14/48)×Ti,0] ・・・・・・・・・(3)
ここで、各式中の元素記号は、鋼中での各元素の含有量を質量%にて表したものであり、max[ ]は[ ]内の引数の最大値を返す関数である。
1.0<{(Ti * /48)+(Nb/93)}/{(C/12)+(N * /14)}<10.0
・・・・・・・・・(1)
Ti * =max[Ti−(48/14)×N,0] ・・・・・・・・・(2)
N * =max[N−(14/48)×Ti,0] ・・・・・・・・・(3)
ここで、各式中の元素記号は、鋼中での各元素の含有量を質量%にて表したものであり、max[ ]は[ ]内の引数の最大値を返す関数である。
(3)上記化学組成が、上記Feの一部に代えて、Cr、Mo、W、V、CuおよびNiからなる群から選択される1種または2種以上を、合計で2.5%以下含有することを特徴とする上記(1)または(2)に記載の冷延鋼板。
1.鋼の化学組成
C:0.0005%以上0.010%未満
C含有量が0.010%以上になると、鋼板の延性および深絞り性が著しく損なわれる。一方、過度に極低炭素化することは、製鋼コストの上昇を伴うだけでなく、TiCやNbC等の炭化物の析出が不十分となり、固溶C量が増し、深絞り性の劣化を招く。したがって、C含有量の範囲を0.0005%以上0.010%未満とする。望ましい範囲は、0.0010%以上0.0080%未満であり、さらに望ましい範囲は、0.0020%以上0.0040%未満である。
Siは、鋼中に不可避的に含有される元素であるが、鋼板の表面性状や化成処理性を劣化させる。したがって、その含有量は少ないほど好ましい。しかし、Siは鋼板を強化する作用を有するので、鋼を強化する目的で、1.0%以下の範囲で含有させることができる。好ましい範囲は、0.015%以上0.10%未満であり、さらに好ましい範囲は、0.025%以上0.075%未満である。
Mnは、不純物であるSと結合してMnSを形成し、Sの弊害を抑制するほか、鋼板を強化する作用を有する。一方、過度に含有させると表面性状、延性および深絞り性が劣化する。このため、Mn含有量の範囲を0.05%以上2.50%以下とする。好ましい範囲は、0.17%超2.00%未満であり、さらに好ましい範囲は、0.55%以上1.50%未満である。
Pは、鋼中に不可避的に含有される元素であるが、深絞り性を損なうことなく鋼板を強化する作用を有するので、積極的に含有させても良い。しかし、Pを過度に含有させると表面性状が劣化するばかりか耐二次加工脆性が確保されなくなるので、P含有量を0.15%以下とする。好ましい範囲は0.02%超0.10%以下であり、さらに好ましい範囲は、0.05%超0.09%以下である。
Sは鋼中に不可避的に含有される不純物であり、粒界に偏析して鋼を脆化させるため、その含有量は少ないほど好ましい。しかし、Sは鋼板の打ち抜き性を向上させる作用を有するので、0.10%以下の範囲で含有させることができる。好ましい範囲は0.003%超0.020%未満であり、さらに好ましい範囲は0.005%超0.010%未満である。
Alは溶鋼を脱酸するために用いられる。一方、sol.Al含有量が0.50%を超えると効果が飽和し、不経済となる。このため、sol. Al含有量を0.0001%以上0.50%以下とする。好ましい範囲は、0.001%以上0.30%未満であり、さらに好ましい範囲は、0.01%以上0.10%未満である。
Nは、鋼中に不可避的に含有される元素であり、N含有量の増加は延性、深絞り性および耐常温時効性を劣化させるため、0.005%以下とする。好ましい範囲は0.003%以下である。ただし、過度に極低窒素化することは、製鋼コストの上昇を伴うだけでなく、窒化物の析出が不十分となり、固溶Nが残存し、深絞り性の劣化を招くので、含有量を0.001%以上とすることが望ましい。
Biは、本発明における重要な構成成分であり、連続鋳造鋳片の表層部の凝固組織を微細化し、冷延鋼板における表面欠陥の発生を防止する作用を有するので、0.0002%以上含有させる。一方、0.1%を超えてBiを含有させると効果が飽和し、不経済となるため0.1%以下とする。好ましい範囲は、0.0005%超0.05%未満であり、さらに好ましい範囲は、0.0013%超0.005%未満である。
TiおよびNbは、鋼中のCをTiCやNbCとして固定するとともに熱延板の組織を微細化し、深絞り性に好ましい再結晶集合組織を発達させる作用を有する。TiもしくはNbの含有量が少ないと、上記作用による所望の効果が十分に得られず、深絞り性が損なわれるので、TiもしくはNbの1種または2種をそれぞれ0.003%以上含有させる。一方、TiもしくはNbの含有量が過剰となると、再結晶温度が上昇しすぎて深絞り性が劣化するので、含有量の上限をそれぞれ0.20%以下とする。Ti量の好ましい上限は0.10%であり、Nb量の好ましい上限は0.040%である。Tiは鋼中のNをTiNとして固定し、耐常温時効性を改善する作用を有し、NbはTiよりも効果的に熱延板の組織を微細化するので、TiとNbの双方を含有させることが好ましい。さらに好ましいのは、TiとNbの双方を含有させ、かつ、下記式(1)、(2)および(3)を満足させることである。
1.0<{(Ti*/48)+(Nb/93)}/{(C/12)+(N*/14)}<10.0
・・・・・・・・・(1)
Ti*=max[Ti−(48/14)×N,0] ・・・・・・・・・(2)
N*=max[N−(14/48)×Ti,0] ・・・・・・・・・(3)
ここで、各式中の元素記号は、鋼中での各元素の含有量を質量%にて表したものであり、max[ ]は[ ]内の引数の最大値を返す関数である。
Bは、結晶粒界に偏析して粒界を強化し、耐二次加工脆性を向上させる効果を有するので、必要に応じて含有させても良い。ただし、含有量が0.0030%を上回ると、再結晶温度が上昇しすぎて、深絞り性が劣化する。したがって、B含有量を0.0030%以下とする。上記効果をより確実に得るにはB含有量を0.0002%以上とすることが好ましい。さらに好ましい範囲は、0.0003%超0.0020%以下、最も好ましい範囲は、0.0004%超0.0015%未満である。
これらの元素は、鋼板を強化する作用を有するので、必要に応じて1種または2種以上含有させても良い。ただし、これらの元素の含有量の合計が2.5%を超えると延性が著しく劣化する。したがって、これらの元素の合計の含有量を2.5%以下とする。なお、鋼板を強化する作用を確実に発揮させるには合計の含有量を0.05%以上とすることが好ましい。
本実施の形態の冷延鋼板は、以上の鋼組成を有する。
2.製造方法
本発明に係る冷延鋼板は、上記の化学組成を有していれば、いかなる製造方法により製造されてもよい。ただし、以下の製造方法を採用することによって、本発明に係る冷延鋼板をより効率的かつ安定的に製造することが実現される。
Biは蒸気圧が高く融点が低いため、溶鋼中に添加する際、溶鋼との接触または溶鋼からの輻射熱により溶融あるいは気化し、溶鋼中に均一に、かつ歩留まり良く添加することが困難である。連続鋳造鋳片内にBiを均一に添加するために、タンディッシュ内の溶鋼または鋳型内の溶鋼中に浸漬させた浸漬ランス内にBiを含有する金属ワイヤーまたはロッドを挿入することによりランス内で金属蒸気および/または金属粒子を発生させ、該金属蒸気および/または金属粒子をキャリアガスとともに溶鋼中に添加することが好ましい。なお、「金属蒸気および/または金属粒子」とは、金属蒸気および/または、蒸発が不十分なために液体または固体粒子として存在する金属粒子もしくは金属蒸気が凝縮して形成される金属粒子を意味する。また、「金属」とは、純金属および金属の合金のいずれをも含む。
(2)熱間圧延
連続鋳造によって得られた鋼塊を再加熱するか、または連続鋳造後の高温の鋼塊をそのまま、もしくは補助加熱を行ってから、熱間圧延を行う。加熱温度が低いと、鋼塊表層部の元素濃度の不均一が十分に解消されず、冷延鋼板に表面欠陥が発生しやすくなるばかりか、圧延荷重が増大して圧延が困難となるため、加熱温度を1150℃超にすることが好ましい。
冷間圧延は、酸洗等により脱スケールした後に、常法に従って行われる。冷間圧延後に行われる再結晶焼鈍によって深絞り性に好ましい再結晶集合組織を発達させるために、圧下率を70%以上とすることが好ましい。圧下率を過度に高くすると、圧延設備への負荷が高まり、生産性の低下を招く。したがって、圧下率は90%未満とし、最終板厚を0.40mm以上とすることが好ましい。さらに好ましい圧下率は85%未満である。
(実施例)
溶解炉を用いて、アルゴンガス雰囲気下において、表1に示される化学組成を有する鋼を溶解し、縦100mm×横100mm×高さ70mmの銅製鋳型に出鋼し、インゴットを作製した。成分調整の際、Biは鉄箔に包み炉内の溶鋼中に浸漬添加した。得られたインゴットの表層部から組織観察用サンプルを採取し、ピクリン酸飽和溶液を用いて組織を検出し、デンドライト形態を観察した。組織の観察は、インゴット表面に垂直な切断面の鋳片表面から深さ10mm以内の領域において、光学顕微鏡を用いて倍率100倍にて、顕微鏡の視野を連続的に移動させて行い、等軸デンドライトの占める面積比率を求め、これを等軸デンドライト比率とした。
平均r値=(r0値+2×r45値+r90値)/4 ・・・・・・・・・(4)
表面性状は、得られた焼鈍板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板に10%の引張歪みを付与した後、鋼板表面を油砥石で擦り、鋼板表面を目視にて観察し、凹凸表面欠陥の有無により評価した。
鋼組成が、本発明の規定する範囲から外れる鋼(鋼E、F、G)を用いて製造された鋼板(試番5、6、7)の試験結果は、表面性状、r値のいずれかが劣っていた。
Claims (3)
- 質量%で、C:0.0005%以上0.010%未満、Si:1.0%以下、Mn:0.05%以上2.50%以下、P:0.15%以下、S:0.10%以下、sol.Al:0.0001%以上0.50%以下、N:0.001%以上0.005%以下およびBi:0.0002%以上0.1%以下を含有し、さらに、Ti:0.003%以上0.20%以下およびNb:0.003%以上0.20%以下を含有し、かつ、下記式(1)、(2)および(3)を満足し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有することを特徴とする冷延鋼板。
1.0<{(Ti * /48)+(Nb/93)}/{(C/12)+(N * /14)}<10.0
・・・・・・・・・(1)
Ti * =max[Ti−(48/14)×N,0] ・・・・・・・・・(2)
N * =max[N−(14/48)×Ti,0] ・・・・・・・・・(3)
ここで、各式中の元素記号は、鋼中での各元素の含有量を質量%にて表したものであり、max[ ]は[ ]内の引数の最大値を返す関数である。 - 質量%で、C:0.0005%以上0.010%未満、Si:1.0%以下、Mn:0.05%以上2.50%以下、P:0.15%以下、S:0.10%以下、sol.Al:0.0001%以上0.50%以下、N:0.001%以上0.005%以下およびBi:0.0002%以上0.05%未満を含有し、さらに、Ti:0.003%以上0.20%以下およびNb:0.003%以上0.20%以下を含有し、かつ、下記式(1)、(2)および(3)を満足し、さらにまた、B:0.0030%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有することを特徴とする冷延鋼板。
1.0<{(Ti * /48)+(Nb/93)}/{(C/12)+(N * /14)}<10.0
・・・・・・・・・(1)
Ti * =max[Ti−(48/14)×N,0] ・・・・・・・・・(2)
N * =max[N−(14/48)×Ti,0] ・・・・・・・・・(3)
ここで、各式中の元素記号は、鋼中での各元素の含有量を質量%にて表したものであり、max[ ]は[ ]内の引数の最大値を返す関数である。 - 前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、Cr、Mo、W、V、CuおよびNiからなる群から選択される1種または2種以上を、合計で2.5質量%以下含有することを特徴とする請求項1または2に記載の冷延鋼板。
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