JP5407591B2 - 冷延鋼板及びその製造方法並びにバックライトシャーシ - Google Patents
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Description
Elm=(ElL+2×ElD+ElC)/4
ElL:圧延方向の伸び、ElD:圧延45°方向の伸び、ElC:圧延直角方向の伸び
圧延方向及び圧延直角方向のr値がともに1.0〜1.6の範囲であり、圧延方向、圧延45°方向、及び圧延直角方向の伸びの平均値El m が40%以上である冷延鋼板の製造方法。ただし、
El m =(El L +2×El D +El C )/4
El L :圧延方向の伸び、El D :圧延45°方向の伸び、El C :圧延直角方向の伸び
本発明の冷延鋼板は、質量%で、C:0.0010〜0.0030%、Si:0.05%以下、Mn:0.1〜0.3%、P:0.05%以下、S:0.02%以下、Al:0.02〜0.10%、N:0.005%以下、及びNb:0.010〜0.030%、を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、圧延方向及び圧延直角方向のr値が、ともに1.0〜1.6の範囲であることを特徴とする冷延鋼板である。
本発明の冷延鋼板はCを含有する。Cはr値の制御及び加工性を向上させるために必要な成分である。ここで、Cは後述するNbと微細な炭化物を形成し、冷延後の焼鈍過程でのフェライトの粒成長を抑制するとともに、フェライトの集合組織を制御し、本発明の鋼板のr値を制御することができる。
なお、Cの含有量を0.0010〜0.0030%の範囲としたのは、0.0010%未満の場合、前記フェライトの粒成長が進むため、r値を低く制御することが難しく、所望の形状凍結性を得ることができないからである。一方、0.0030%を超えると、熱延後の前記鋼板中に固溶Cが残留し、冷間圧延時に粒内への剪断歪の導入が促進される結果、焼鈍後のr値が著しく低くなってしまうという問題があり、さらに、固溶Cや炭化物の増大によって、前記鋼板が硬質化される結果、伸びが低下するとともに、加工性の劣化を招くためである。
さらに、本発明の冷延鋼板は、上記のように、C含有量が0.0010〜0.0030%の極低炭素鋼板を用いているため、薄肉化により顕在化しやすいバックライトシャーシ成形時のしわの発生を抑制する点で、よりC含有量の高い鋼板に比べて有利である。すなわち、薄肉化に伴う前記バックライトシャーシ成形時のしわは、特に降伏伸びが大きな鋼板ほど発生しやすくなるが、本発明の鋼板はC含有量の適正化が図られ、固溶C量を低減させることができるため、耐時効性に優れ、降伏伸びの発生を抑制できる。
また、本発明の冷延鋼板のSi含有量は0.05%以下とする必要がある。Si含有量が0.05%を超えると、硬質化が進み過ぎるため加工性が劣化することに加えて、焼鈍時にSi酸化物が生成し、メッキ性が低下する恐れがある。さらに、Siの含有量が高いと、熱間圧延時に、鋼がオーステナイトからフェライトへの変態温度が上昇するため、オーステナイト域で圧延を終了させるのが困難になる。そのため、Si含有量は0.05%以下とする必要があり、極力低減することが好ましい。
また、本発明の冷延鋼板はMnを含有する。Mnは前記鋼板中のSと反応してMnSを形成し、後述するSによる熱間割れ等の問題を防止するために必要な成分である。
ここで、Mnの含有量を0.1〜0.3%としたのは、0.1%未満では十分に前記Sに起因する問題を十分に防止することができないからであり、一方、0.3%超えではMnが多すぎるため、鋼板が硬質化して加工性が劣化するという問題や、焼鈍時のフェライトの再結晶化を抑制する恐れがあるからである。また、Mn含有量は0.2%以下とすることがより好適である。
また、本発明の冷延鋼板において、Pの含有量を0.05%以下としたのは、0.05%超えでは、Pが偏析するため、前記鋼板の延性や靱性を劣化させる恐れがあるからである。また、同様の理由から0.03%以下とすることがより好適であり、極力低減することが好ましい。
Sを多量に含有すると、前記鋼板は、延性が著しく低下し、熱間圧延及び冷間圧延時に割れが発生し、表面形状を著しく悪化させる恐れがある。さらに、Sは、前記鋼板の強度にほとんど寄与しない上に、不純物元素として粗大なMnSを形成して伸びを低下させるという問題があることから、Sの含有量は0.02%以下とする必要があり、極力低減することが好ましい。0.02%を超えると、上記問題が顕著に発生する傾向にあるからである。
また、本発明の冷延鋼板はAlを含有する。Alは後述するNと反応し、窒化物としてNを固定化させることで、固溶Nによる時効硬化を抑制するために必要な成分である。
ここで、Alの含有量を0.02〜0.10%としたのは、0.02%未満では十分に前記Nと反応して時効硬化を抑制することができないからであり、一方、0.10%超えでは、熱間圧延時において、鋼がオーステナイトからフェライトへ変態する温度が上昇するため、オーステナイト域で熱間圧延を終了させるのが困難になるからである。
Nの含有量は、0.005%以下とする必要があり、極力低減することが好ましい。0.005%を超えると、熱間圧延中にスラブ割れを伴い、表面疵が発生する恐れがあり、さらに、冷延後及び焼鈍後に、固溶Nとして存在する場合には、時効硬化を引き起こす恐れがあるためである。
また、本発明の冷延鋼板はNbを含有する。ここで、Nbは前記Cと同様、r値の制御及び加工性を向上させるために必要な成分であり、前記Cと微細な炭化物を形成し、冷延後の焼鈍過程でのフェライトの粒成長を抑制するとともに、フェライトの集合組織を制御し、本発明の鋼板のr値を低く制御することができる。
ここで、Nbの含有量を0.010〜0.030%としたのは、0.010%未満では前記フェライトの粒成長が進むため、r値を低く制御することが難しく、所望の形状凍結性を得ることができないからである。一方、0.030%を超えると、Nbの炭素窒化物や固溶Nbの増大によって、前記鋼板が硬質化される結果、伸びが低下するとともに、加工性の劣化を招くためである。なお、Nb量は、さらに好ましくは0.020%以下である。
Bは、熱間圧延において、固溶Bとして存在しオーステナイトの再結晶を抑制することで、仕上圧延後の冷却時に、未再結晶オーステナイトからのフェライト変態を促進し、低r値化に有利な集合組織を発達させて、冷間圧延、焼鈍後における圧延方向及び圧延直角方向のr値の上昇を抑制することができる。ここで、Bの含有量が0.0003%未満では、上述の効果を発揮することができず、0.0015%を超えると、効果が飽和するだけでなく、再結晶抑制による圧延荷重の増大を招く。
さらにBは、固溶Bとして冷間圧延後の鋼板中に存在する場合には、冷間圧延後の焼鈍過程において、前記フェライトの粒成長を抑制し、r値を低く制御することができる。このような冷間圧延後の焼鈍過程におけるBの効果を得るためには、Ti:0.005〜0.02%を添加した上で、B:0.0003〜0.0015%とする必要がある。Tiを添加しない場合、熱間圧延後の巻取りの段階で、Bは窒化物を形成しやすく、固溶Bを十分に確保することが困難となるからである。ここで、Tiは、前記Nと結合して窒化物を形成し、固溶Nを減らすことで、Bを添加した際のBの窒化物形成を抑制し、添加したBを固溶Bとして活用させる効果を奏する。
なお、Tiの含有量を0.005〜0.02%の範囲としたのは、0.005%未満では、上記の固溶Nを減少させる効果が十分に発揮できず、一方、0.02%を超えると、Cと結合して炭化物を形成し、前記Nbの微細な炭化物の生成を抑制する結果、r値を低く制御できない恐れがあるからである。
また、Tiを添加した場合のBの含有量を0.0003〜0.0015%の範囲としたのは、0.0003%未満では、上記冷間圧延後の焼鈍過程におけるフェライト粒成長抑制の効果を十分に発揮することができず、一方、0.0015%を超えると、前記フェライトの粒成長の抑制効果が大きくなりすぎる結果、フェライトの集合組織の制御ができない恐れがあるからである。
ただし、前述の熱間圧延段階における固溶Bの効果のみを得る点では、Ti添加は特に必要ではなく、また、Tiを添加してもその効果が変わることはない。
その結果、上記含有成分(C、Mn、S、Al、N、及びNb)の含有量の適正化を図り、圧延方向及び圧延直角方向のr値を、ともに1.0〜1.6の範囲にすることで、優れた加工性を具えるとともに、形状凍結性についても、バックライトシャーシ用として十分な平坦度を確保し、優れた冷延鋼板が得られることを見出した。
本発明の成分組成を有する冷延鋼板上に亜鉛系電気めっきを施した板厚0.8mmの電気めっき鋼板を、短辺側が圧延方向となるように、図1に示すサイズに切断した後、4辺のエッジを10mmずつ90°に立てるとともに、20×700mmで高さ5mmのビード1本と、20×150mmで高さ5mmのビード2本を、エッジを立てた側と反対の面が凸になるようにして図1のようにつけるプレス加工をおこなうことで、32V型程度のバックライトシャーシ形状を模擬した。プレス後の板は、エッジを立てた側を下にして定盤の上におき、浮き上がりの状態から平坦度を評価した。そして、浮き上がりがほとんどなく、平坦度に優れたものを評点3、部分的に数mm程度の浮き上がりが認められたものを評点2、部品全体が大きく反ったものを評点1として評価した。図2に平坦度評点におよぼす圧延方向、および、圧延直角方向のr値の影響を示す。r値を本発明の範囲である1.0〜1.6とすることで、平坦度を確保することができることがわかる。
このように、圧延方向及び圧延直角方向のr値を、1.6以下の範囲とすることで、鋼板に加工を施す際に、加工部(例えば、曲げ加工した場合のコーナー部等)に、前記鋼板材料が流入することをある程度抑制することができる結果、優れた形状凍結性を有するとともに、平坦度を確保することができ、r値の下限を1.0とすることで、板幅方向の歪みに比べて板厚方向の歪みが大きくなることを抑制するため、前記加工部の板厚減少に伴う剛性低下を抑制し、一定の加工性についても確保しつつ、高い平坦度を有することができる。
Elm=(ElL+2×ElD+ElC)/4
ElL:圧延方向の伸び
ElD:圧延45°方向の伸び
ElC:圧延直角方向の伸び
ここで、前記伸びの平均値を40%以上としたのは、40%未満では、バックライトシャーシの剛性確保に必要な張り出し成形が困難となるからである。
上記した検討に基づき、r値と伸びにおよぼすNb量、冷圧率、均熱温度の関係を検討した。図3に、冷圧率70%時の、r値及び平均伸びElmと、Nb量及び均熱温度との関係を示し、図4に、Nb量0.020%時の、r値、平均伸びと、冷圧率及び均熱温度との関係を示す。その他条件は、全て本発明の範囲内で製造した厚さ0.6〜1.0mmの冷延板である。圧延方向と圧延直角方向のr値がいずれも1.0〜1.6、かつ、伸びの平均値Elmが40%以上である点を○、r値及び伸びのいずれか1つでも本発明の範囲を外れる場合には×で示す。
図3及び図4から、均熱温度は、Nb含有量をn(質量%)、冷圧率をR(%)としたときに、(800−R+500×n)〜(800+1000n)とすることで、r値及び伸びを本発明の範囲内とすることができることがわかった。均熱温度が(800−R+500×n)未満あるいは(800+1000n)超えとなると、本発明範囲のr値、伸びを実現することができない。
前記均熱温度を、上記範囲とすることにより、フェライトの再結晶を完了させるとともに、前記フェライトの粒成長を適正化し、r値を低く制御するとともに、伸び特性の向上が可能となる。
表1に示す成分を含有する鋼スラブを溶製したのち、表中の加熱温度(℃)で1時間スラブを加熱した後、表1に示す仕上げ温度(℃)で仕上げ圧延を終了する熱間圧延を施して熱延板(板厚:2.0〜3.5mm)を得た。その後、該熱延板を、表1に示す巻取り温度(℃)で巻き取って、酸洗を施した後、表1に示す圧下率で、冷間圧延を施して冷延板(板厚:0.6〜1.0mm)を得た。冷間圧延後、表1に示す、600℃から均熱温度までの平均加熱速度(℃/秒)、均熱温度(℃)、均熱時間(秒)及び均熱温度から600℃までの平均冷却速度(℃/秒)で焼鈍工程を行い、供試体1〜45を得た。なお、600℃以降を同様の冷延速度で室温まで冷却した。また、焼鈍後は圧下率1.0%の調質圧延を施した。
表1に、供試体1〜45のそれぞれについての、含有元素の組成(C、Si、Mn、P、S、Al、N、Nb、Ti及びB)、製造条件(熱間圧延における加熱温度、仕上げ温度及び巻取り温度、冷間圧延時の圧下率、並びに、焼鈍時における加熱温度、均熱温度、均熱時間、冷却速度、A:(800−R+500×n)及びB:(800+1000n))を示す。
得られた各供試体について、
(1)各供試体について、圧延方向及び圧延直角方向から、JIS5号引張試験片を切り出して、標点間距離(L0)及び板幅(W0)を測定し、引張速度10mm/分、予歪み(伸び)15%で引張試験を行った後、再度、標点間距離(L)及び板幅(W)を測定し、
r=ln(W/W0)/ln(W0L0/WL)
の式からr値を算出した。
(2)各供試体について、圧延方向、圧延45°方向及び圧延直角方向から、JIS5号引張試験片を切り出して、それぞれ引張速度10mm/分で引張試験を行った後、伸びを測定し、下式より伸びの平均値Elm(%)を算出した。
Elm=(ElL+2×ElD+ElC)/4
ElL:圧延方向の伸び、ElD:圧延45°方向の伸び、ElC:圧延直角方向の伸び
(1)及び(2)で得られたr値及び平均伸びの結果を、表1に示す。
また、図5から、(均熱温度−A)/(B−A)の値が、0〜1.0の範囲にあるときに、r値が1.0〜1.6の範囲となることがわかった。さらに、図6から、(均熱温度−A)/(B−A)の値が、0〜1.0の範囲にあるときに、伸びの平均値が40%以上となることがわかった。
以上の結果から、均熱温度の値が、A〜B((800−R+500×n)〜(800+1000n))の範囲に含まれる場合に、各冷延鋼板のr値及び伸びの平均値がそれぞれ所望の範囲となることがわかる。
また、本発明の冷延鋼板を用いて、32V型液晶テレビ用のバックライトシャーシを成形したが、加工性及び平坦性ともに問題なく成形することができた。
Claims (5)
- 質量%で、
C:0.0010〜0.0030%、Si:0.05%以下、Mn:0.1〜0.3%、P:0.05%以下、S:0.02%以下、Al:0.02〜0.10%、N:0.005%以下、及びNb:0.010〜0.030%、
を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、
圧延方向及び圧延直角方向のr値が、ともに1.0〜1.6の範囲であり、圧延方向、圧延45°方向、及び圧延直角方向の伸びの平均値Elmが、40%以上であることを特徴とする冷延鋼板。ただし、
Elm=(ElL+2×ElD+ElC)/4
ElL:圧延方向の伸び
ElD:圧延45°方向の伸び
ElC:圧延直角方向の伸び - 前記冷延鋼板は、質量%で、
B:0.0003〜0.0015%
をさらに含有する請求項1記載の冷延鋼板。 - 前記冷延鋼板は、質量%で、
Ti:0.005〜0.020%及びB:0.0003〜0.0015%
をさらに含有する請求項1記載の冷延鋼板。 - 請求項1、2、又は3に記載の冷延鋼板を用いて、所定の加工を形成してなる液晶テレビ用バックライトシャーシ。
- 請求項1、2、又は3に記載の成分組成を有する鋼スラブを、1200℃以上で加熱した後、870〜950℃で仕上げ圧延を終了する熱間圧延を施して熱延板とする工程と、該熱延板を、450〜750℃で巻取った後、酸洗を施し、その後、55〜80%の圧下率で冷間圧延を施して冷延板とする工程と、600℃から所定の均熱温度までの温度域を1〜30℃/秒で加熱し、前記所定の均熱温度で30〜200秒間の均熱保持をした後、600℃までの平均冷却速度を3℃/秒以上として冷却する焼鈍工程とを具え、
前記所定の均熱温度は、冷間圧延時における圧下率をR(%)、鋼スラブ中のNb含有量をn(質量%)としたとき、(800−R+500×n)〜(800+1000n)℃の範囲であることを特徴とする、
圧延方向及び圧延直角方向のr値がともに1.0〜1.6の範囲であり、圧延方向、圧延45°方向、及び圧延直角方向の伸びの平均値El m が40%以上である冷延鋼板の製造方法。ただし、
El m =(El L +2×El D +El C )/4
El L :圧延方向の伸び
El D :圧延45°方向の伸び
El C :圧延直角方向の伸び
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