JPH01136933A - 深紋り用冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、深絞り用冷延鋼板を、連続焼鈍で製造する方
法に関する。

〔従来の技術］ 自動車のパネル用外板などに使用される深絞り用冷延鋼
板は、従来箱型焼鈍法あるいは、ＴｉやＮｂなどを添加
した極低炭素鋼を素材にして連続焼鈍法で製造されてい
る。箱型焼鈍法は、生産効率や調帯全体にわたっての材
質の均質性の点において、連続焼鈍法と比較して劣る欠
点がある。一方、ＴｉやＮｂなどを含む極低炭素鋼板は
、たとえ連続焼鈍法で製造されることが可能であっても
製鋼段階での脱炭コストおよびＴｉやＮｂなとの合金コ
ストが加わるためコスト高となる問題点がある。したが
って、化学組成的に安価な低炭素へ！キルド鋼を素材に
して、連続焼鈍法により深絞り用冷延鋼板を製造するこ
とは、低コスト化という点で非常に意義があり、従来か
ら多くの試みがなされてきている。

ところで、連続焼鈍法では、急速加熱、短時間焼鈍とな
るため、加工性に必要な集合組織の発達や、結晶粒の成
長が不十分となる。これを克服する重要な手段として、
従来から熱間圧延後の高温巻き取り技術が提案されてい
る。

高温巻き取り技術の冶金的意義については、既に公知で
あり、基本的には熱延板の１）炭化物をａ集粗大化させ
、ｉｉ　）　Ａ／Ｎの析出とその粗大化をはかることに
より、冷延焼鈍板の加工性を向上させるという役割を有
すると理解されている。しかし、高温巻き取り技術には
、それに付随する酸洗性の低下やコイル長手方向の材質
の不均一に基づく歩留低下の問題があり、経済的なメリ
ットがない。このような高温巻き取りに伴う問題は、巻
き取り温度を低下することにより解決され得る。

しかしながら、巻き取り温度を低下した場合には、加工
性が劣化する問題点がある。このような課題を解決すべ
く、低温巻き取りをしても加工性を確保するための技術
的検討は、従来から試みられてきている。例えば、特公
昭５６−８８９１号公報にはスラブ低温加熱と熱延後の
低温巻き取りの組合せによる軟質冷延鋼板の製造方法が
開示されている。上記公報における実施例では、Ｃ含有
量が０．０４％以上、Ｍｎ量が０．１８％以上、Ｎ量が
０．００３３％以上である。本発明者らが種々検討を加
えた結果、この範囲のｃｌあるいはＭｎ、　　Ｎ量の鋼
板では、深絞り性が劣りかつ硬質化するので要求される
加工性のレベルを満足することが到底不可能であること
が判明した。また、特公昭５５−４９１３７号公報にお
いては、５５０〜７００℃の巻き取り温度、特に望まし
くは６５０℃以上の巻き取り温度と、８５０〜９００℃
の高温での連続焼鈍の組み合わせにより、優れた深絞り
性と張り出し性を有する冷延鋼板の製造方法が開示され
ている。

８５０〜９００℃の高温での連続焼鈍は、ｉ）通板性の
悪化および、ｉｉ）コスト上昇、を招く問題がある。さ
らに、本発明者らが種々検討を加えた結果、実施例にお
ける０、　２％以上のＭｎおよび０．００３％以上のＮ
を含む鋼板においては、やはり深絞り性が劣り、硬質化
するので深絞り用軟質冷延鋼板としては不満足であるこ
とが検証された。

鋼中Ｍｎ量が低減すると、深絞り性が向上することは、
公知である０本発明者らは、Ｃ＜０．０２％とＭｎ量０
．１５％とを組み合わせることにより、低温巻き取りを
しても熱延板のセメンタイトが著しく凝集化し、冷延焼
鈍板の深絞り性が顕著に改善され、軟質化も同時に達せ
られるという従来にない新しい事実を見い出した。しか
しながら、上記のＭｎ量のように低い範囲においては、
熱延時に熱延板端部に耳割れが発生する問題がある。こ
のような耳割れは、従来から赤熱脆化として知られてい
るものであり、赤熱脆化を改善する目的で従来から必要
量のＭｎが一般的に添加されている。特公昭５９−４６
６８４号公報には、Ｍｎ１ｌおよびＭｎ／Ｓ比の調整と
適正な熱延加熱温度の組み合わせにより、熱延時の赤熱
脆化を回避して、成形性に優れた冷延鋼板を製造する方
法が開示されている。すなわち、Ｍｎ／Ｓ比が４〜１０
の低炭素Ａｌキルド鋼を１１００〜１２００℃に加熱し
て熱延した場合には、赤熱脆化が生じることなく熱延が
可能とされている。本発明者らが、この点につき検討を
加えた結果、Ｍｎ／Ｓ比が著しく低い場合でも１０５０
℃以下のような充分低温の加熱により熱間加工性が向上
するという新知見を得た。上記公報（特公昭５９−４６
６８４号公報）においては、既に述べたように特定の範
囲のＭｎ／Ｓと加熱温度の組み合わせで熱間加工性が向
上するという主張をしているが、本発明者らが種々検討
した結果、特定の組み合わせ範囲ではなく　Ｍｎ／Ｓ比
の増加、ならびに加熱温度の低下とともに熱間加工性が
向上するという事実を得、このことは上記公報と基本的
に異なるものである。さらに、脆化機構についても本発
明者らは、γＦｅ−ＦｅＳ共晶温度より高温においては
Ｓの粒界偏析にともなう局所的な液膜脆化が生じるため
と考えており、従来の低融点ＦｅＳが原因とする考え方
とは異なり、新しい思想に基づくものである。また、特
公昭６〇−５９９６７号公報においても、低Ｍｎスラブ
の熱延時における表面欠陥の発生防止法が、加熱温度と
Ｍｎ１ｌとの関係で開示されている。この場合の表面欠
陥は、スラブ表面部での選択酸化に起因しており、本発
明者らが問題とするＳの粒界偏析によるいわゆる赤熱脆
化と異なる。さらに、上記特許公報における鋼はＡｌ含
有量が０．００５〜０．０２％でＣ含有量も実施例にお
いては０．０４％以上である。本発明者らは、これらの
成分範囲では、要求される加工性レベルを到底満足する
ことが不可能であることを検証しているので、対象とす
る成分範囲も異なることになる。また、本発明者らが赤
熱脆化におよぼすＡｌｆｉ量、Ｃ量の影響を詳細に調べ
たところ、高＾ｉかつ低Ｃの方が赤熱脆化の程度が抑制
されるという新しい知見も得ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

加工性を確保するために従来必須の条件とされてきた熱
延板の高温巻き取り技術は、次に述べるように著しいコ
スト上昇を招く基本的な問題を有する。すなわち、ｉ）
熱延コイルのトップ、ボトムにおいてはミドル部と比較
して巻き取り中の冷却速度が速くなるので、高温巻き取
り効果を期待する事ができず深絞り性の劣化と硬質化を
伴うので、その部位は切り捨てられることになり、歩留
低下をもたらす、１１）熱延板の酸化スケールが厚くな
り、酸洗速度の低下をきたし著しく生産性が阻害される
。一方、冷延焼鈍板の加工性向上に有利な低Ｍｎ化は、
熱延板端部に耳割れを発生しやすい問題がある。

本発明が解決しようとする問題点は、低炭素Ａｌキルド
調を用いて連続焼鈍により深絞り用軟質冷延鋼板を製造
する方法において、ｉ）熱間圧延の高温巻き取りに伴う
上に述べたような欠点、およびｉｉ）低Ｍｎ鋼における
乏しい熱間加工性、を改善する点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、既に述べた問題点を解決したものであり、７
００℃以下の低温で熱延板を巻き取っても、深絞り性に
優れた軟質冷延鋼板を連続焼鈍で製造しうる方法を提供
するものである。

本発明の要旨は、次のとおりである。

重量％で、Ｃ：０．０１％以上、０．０２％未満、Ｓｉ
：０．３０％以下、Ｍｎ：０．０３〜０．１５％、Ｐ：
０．０２％以下、Ｓ　：　０．０１５％以下、＾ｊ！：
０．０４〜０．１０％、Ｎ　：　０．００２５％以下、
残部Ｆｅからなる低炭素Ａｌキルド鋼スラブを、次式を
満たす温度（ＳＴ）に均熱して、 ９５０℃≦ＳＴ≦７Ｍｎ／Ｓ＋　１０５０℃仕上げ温度
がＡｒ３以上、巻き取り温度が５５０〜７００℃の熱間
圧延を行ない、続いて冷間圧延し、連続焼鈍することを
特徴とする深絞り用冷延鋼板の製造方法。

低炭素ＡＩｌキルド冷延鋼板の深絞り性の向上をはかる
ためには、ｉ）熱間圧延後の巻き取り時にセメンタイト
を粗大凝集化させ、ｉｉ）熱延板段階でＮをＭＮとして
固定することが基本である。これらを達成するために、
従来から高温巻き取り法が採用されている。

本発明者らは、低温巻き取りをしても上に述べたような
高温巻き取り材と同様の熱延板の析出状態が得られるよ
うに、ｉ）鋼の化学成分と、ｉｉ）熱延加熱温度、とに
ついて検討を加え、次のような新知見を得た。

即ち、１）０．０２％未満のＣ含有量と０．１５％以下
、望ましくは０．１０％以下のＭｎ含有量との組み合わ
せにより、巻き取り温度が５５０〜７００℃の低温巻き
取りでも、セメンタイトが著しく凝集粗大化すること、
２）　　ＡＩｌ含有量が０．０４％以上であれば深絞り
性を阻害しない程度に熱延板でＭＮが析出すること、ま
た３　）　Ｍｎ含有量が０．１５％以下でも熱延低温加
熱を採用することにより熱延板端部に発生する耳割れが
完全に防止できること、が各々明らかとなり、上記１）
〜３）を組み合わせることにより低温巻き取りしても深
絞り性に優れた軟質鋼板の製造が可能となった。

〔作　用〕

本発明について、さらに詳細に説明する。

化学成分を限定する理由は、次のとおりである。

Ｃは、０．０１％以上、０．０２％未満でなければなら
ない、Ｃが、０，０２％以上含まれると、熱延板を低温
で巻き取る場合には、熱延仕上げから巻き取りに至る冷
却区間でパーライトが形成されるので、もはやセメンタ
イトは粗大凝集化できず、冷延焼鈍後のｒ値も劣化する
。また、Ｃが０．０１％未満になるとＣの過飽和度不足
で連続焼鈍の過時効帯におけるセメンタイト析出が、不
充分となるため、多量の固溶Ｃが残存し、常温非時効で
なくなる。したがって、Ｃは、０．０１％以上、０．０
２％未満が適正範囲となる。

Ｓｉは、０．３０％より多く含まれると鋼板が著しく硬
化し、また、化成処理性が劣化するので上限を０．３０
％とする。

Ｍｎは、熱間脆化対策として、０，０３％を下限とする
。また、０．１５％より多いと低温巻き取りした場合に
は、熱延板のセメンタイトが凝集粗大化せず深絞り性が
低下するので、０．１５％を上限とする。Ｍｎの上限値
は、このように冶金的にきわめて重要な意味がある。Ｃ
含有量が０．０２％未満の鋼を前提として、Ｍｎを０．
１５％以下、好ましくは０．１０％以下の低レベルまで
低減することにより、５５０〜７００℃の低温巻き取り
をしてもセメンタイトが充分凝集粗大化する機構につい
ては、現在のところ必ずしも明らかでない。しかし、そ
の原因としては、ｉ　）　ＭｎとＣとの間には引力の相
互作用があるためＭｎの低減はＣの拡散を速くし、セメ
ンタイトの成長速度が上昇すること、ｉｉ）熱延板を巻
き取る前の段階においてＭｎＳ数が減少するので、巻き
取り中のセメンタイトの析出サイト数が減少する結果、
セメンタイトが凝集粗大化すること、が推察される。

Ｐは、降伏強度を上昇させ、ｒ値を劣化させるので、上
限を０．０２％とするが、望ましくは０．０１％以下が
好ましい。

Ｓは、低マンガン綱の熱間脆化対策と硬質化を防止する
点から上限を０．０１５％とする。

ＡＩ量およびＮ量は、低温巻き取り化にとって重要であ
る。深絞り性を確保するためには、Ｎｌの上限を０．０
０２５％とするが、このような低Ｎ＠を前提とする場合
、低温巻き取りしても深絞り性を阻害しない程度に充分
Ａ７Ｎを析出させるためには、Ｍは０．０４％以上添加
する必要がある。Ｍの過剰添加は、深絞り性を劣化し、
硬質化を招くので、上限を０．１０％とする。

以上の化学成分範囲に調整された溶鋼をスラブとなし、
熱間圧延−巻き取り一冷間圧延一連続焼鈍−調質圧延の
工程を経て製品となす。熱間圧延条件は本発明において
きわめて重要である。まず、スラブを次式で定めた温度
に均熱したのち、９５０℃≦ＳＴ≦７Ｍｎ／Ｓ＋　１０
５０℃（１）熱間圧延する。圧延仕上げ温度はＡｒ、’
意思上とし、熱延板の巻き取りは、５５０〜７００℃の
温度範囲で行なう。スラブ均熱温度を上式のように限定
するのは、以下の理由による。

上限は、熱延板端部の耳割れ発生限界に対応し、第１図
に示すようにこの温度より高温に加熱して熱延すると激
しく耳割れが発生する。即ち、重量％で、Ｃ：　０．０
１４％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ　：　０．０２６〜０
．３０５％、Ｐ：０．００７％、Ｓ　：　０．００２〜
０．０２５％、／’４　Ｆ　０．０６％、Ｎ　：　０．
００１８％、かつＭｎ／Ｓ比が３〜８２の範囲で種々変
化する３０ＩｉＩＩ１１厚の低炭素Ｍキルド鋼スラブを
１０５０〜１２５０℃に１時間加熱後、５パスで実験室
的に熱間圧延し４ｆｆＩＩ１１厚に仕上げた。

熱延板耳割れ発生状況を第１図に示すが、耳割れ発生限
界は、上式（１）のように整理され、低温加熱は、耳割
れ改善にきわめて有効である。耳割れ発生機構について
は、従来からいくつかの説が提案されているが、発明者
らは、新知見に基づき以下のように考える。高温加熱す
ると、ＭｎＳの溶解度積が小さくなるためＭｎはＳを充
分固定することが不可能となる。その結果、固定されな
いＳはオーステナイト粒界に偏析し、局所的にＳ濃度が
著しく高くなる。従来の赤熱脆化の考えでは、粒界にＦ
ｅＳが析出し、これは低融点（１１９５℃）析出物であ
るので加工温度が高いと赤熱脆化が生じると考えられて
きた。しかしながら、第１図に示したようにＦｅＳの融
点よりさらに低い温度に加熱しても、Ｍｎが低い場合に
は耳割れが発生することから、赤熱脆化について次の機
構が考えられる。すなわち、次式（２）の共晶反応が９
８８℃で生じることを考慮に入れると、１１９５℃以下 Ｆｅ（Ｓが多量に固溶した溶＠）→ ７　Ｆｅ　＋　ＦｅＳ　（Ｓ）　　　　　　（２）でも
充分オーステナイト粒界に液膜が存在することが予想さ
れ、熱延板端部に液膜脆化に基づく耳割れが発生する事
実が説明される。

このような新しい赤熱脆化に関する考え方に基づき種々
検討を加えた結果、熱延板耳割れ限界は（１）式のよう
に表されることが明らかとなったのである。また、この
限界は、わずかであるがＣ量やＡＪｆｆｉの影響を受け
、本発明鋼成分の基本である低Ｃ１高Ｍの場合には耳割
れが軽減されるという新知見も得た。ただし、これらＣ
１Ｍの効果については理由は明らかでない。

熱延仕上げ温度は、ｒ値を確保する点からＡｒ３温度以
上とする。また、巻き取り温度が７００℃超となると既
に述べたように脱スケール性が著しく悪くなり、また、
コイル最内・外周部の材質劣化も激しくなるので、巻き
取り温度は７００℃以下とする。また、５５０℃未満の
巻き取り温度では充分なＡＺＮの析出およびセメンタイ
トの凝集化が達成できないので巻き取り温度は５５０℃
以上とする。

冷間圧延は常法とするが、圧下率が４０％未満では充分
なｒ値が得られないので４０％以上とすることが好まし
い。連続焼鈍は、再結晶温度以下であればよいが、８５
０℃以下の温度とすることが好ましい。すなわち、８５
０℃超の著しい高温焼鈍は通根性やコストの面で問題と
なるので避ける。

また、本発明における連続焼鈍は、冷延鋼板のみならず
亜鉛メツキ、錫メツキ、クロムメツキなど種々の製品を
製造するプロセスに対しても発揮されるものである。

実施例　１） 真空溶解した重量％で、Ｃ：　０．００８〜０．０３％
、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：　０．０１〜０．０２５％
、Ｐ：０、００７％、Ｓ　：　Ｏ，ＯＯ７％、Ａｊ２：
０．０６％、Ｎ　：　０．００１５％の成分から成る低
炭素ＡＡキルド相当鋼を１１００℃で１時間均熱ののち
、４胚板厚まで熱間圧延した。９３０℃で仕上げたのち
、２０℃／秒で６５０℃まで冷却し、６５０℃で１時間
保定し炉冷する巻き取り相当熱処理を施した。酸洗後、
冷間圧延により０．８鵬板厚（８０％圧下率）とし、７
７５℃Ｘ５０秒の均熱と８０℃／Ｓの冷却とそれに続く
３５０℃Ｘ４分の過時効処理を施す連続焼鈍をおこない
、１．５％の調質圧延をして材質を調査した。さらに、
常法により、歪時効の指標であるＡＩも測定した。

第１表に示した試験条件と結果から明らかなように、巻
き取り温度を６５０℃にしても、本発明で製造された冷
延鋼板は、深絞り用軟質冷延鋼板としての材質特性を充
分満足する。さらに、熱延時の耳割れも皆無である。

実施例　２） 真空溶解した重量％で、Ｃ：　０．０１６％、Ｓｉ：ｏ
、　ｏ　ｏ　ｓ％、Ｍｎ　：　０．０９％、Ｐ　：　０
．００８％、Ｓ：０．００７％、Ａｊ！：０．０２〜０
．１０％、Ｎ：０．００１２〜０．００３５％の成分か
らなる低炭素Ａｌキルド相当鋼を１１００℃で１時間均
熱ののち、４ＩＩＩＩ１１板厚まで熱間圧延した。９３
０　’Ｃで仕上げたのち、２０℃／秒で６５０℃まで冷
却し、６５０℃で１時間保定ののち炉冷する巻き取り相
当熱処理を施した。酸洗後、冷間圧延により０．８　ｍ
ｍ板厚（８０％圧下率）とし、７７５℃Ｘ５０秒の均熱
と８０℃／Ｓの冷却とそれに続（３５０℃Ｘ４分の過時
効処理を施す連続焼鈍をおこない、１．５％の調質圧延
をして材質を調査した。さらに、常法により、歪時効の
指標であるＡＩも測定した。

第２表に試験条件と結果を示す。表から明らかなように
、熱延巻き取り温度を６５０℃にしても本発明で製造さ
れた鋼板は、熱延時に耳割れが発生せず、かつ冷延・焼
鈍後も深絞り性に優れ、また、軟質で、優れた伸びを有
することがわかる。

〔発明の効果〕

本発明は、ｉ）適正量のＣとＭｎの組合せにより熱延板
のセメンタイトの凝集化を図り、ｉｉ）従来より高レベ
ルにＡ２を添加することにより熱延板においてＮをＡＺ
Ｎとして固定し、１ｉｉ）低温熱延加熱により低Ｍｎ鋼
に伴う熱延時の耳割れを防止する、という３つの対策を
同時にとることにより、低温巻き取りしても深絞り性に
優れた軟質冷延鋼板を連続焼鈍法で製造するものである
。したがって、本発明に従えば、高温巻き取りに付随す
る歩留りの低下や、酸洗性の低下などの問題点を解消す
ることができ、かつ深絞り性に優れた軟質冷延鋼板を製
造することができるので、本発明は工業的に極めて価値
の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱延板の耳割れ発生状況とＭｎ／Ｓ比および
熱延加熱温度との関係を示す図である。 Ｍｎ／Ｓ比 手続補正書（自発〕 昭和６３年２月１０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％で、Ｃ：０．０１％以上、０．０２％未満、Ｓｉ
   ：０．３０％以下、Ｍｎ：０．０３〜０．１５％、Ｐ：
   ０．０２％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ａｌ：０．０
   ４〜０．１０％、Ｎ：０．００２５％以下、残部Ｆｅか
   らなる低炭素Ａｌキルド鋼スラブを、次式を満たす温度
   （ＳＴ）に均熱して、 ９５０℃≦ＳＴ≦７Ｍｎ／Ｓ＋１０５０℃ 仕上げ温度がＡｒ＿３以上、巻き取り温度が５５０〜７
   ００℃の熱間圧延を行い、続いて冷間圧延し、連続焼鈍
   することを特徴とする深絞り用冷延鋼板の製造方法。