JPH02104616A - 加工性に優れた熱延鋼板の製造方法 - 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〉 この発明は、絞り性を始めとする加工性に優れる上、成
形加工後の塗装焼付は処理等によって優れた強度を付与
させ得る熱延鋼板の製造方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 近年、自動車用鋼板を始めとした加工用鋼板の使用分野
では高張力鋼板を採用することで板厚を薄クシ、製品の
軽量化を図ることが進められているが、一般に鋼板の加
工性と強度は相反する関係にあり、従ってこれら両特性
を共に満足させるには鋼板の品質設計工種々の工夫が必
要であることから、これまで高張力鋼板の成形性改善に
関する様々な検討・提案がなされてきた。

しかし、例えば鋼板を素材とする自動車用部品の中には
非常に複雑な形状にプレス成形されて製作されるものも
多く、従来の軟鋼板よりも更に成形性の優れた鋼板が要
求される場合があって、このような用途には一般の高張
力鋼板を適用することは殆んど不可能であった。

ところが、最近、プレス成形時には従来の軟鋼板よりも
優れた加工性を示し、このプレス成形工程の後で行われ
る塗装焼付は処理により降伏点が上昇して高強度化がな
される焼付は硬化型鋼板の開発がなされた。しかしなが
ら、これまでに開発された硬化型鋼板の殆んどは冷間圧
延工程を経て製造される冷延綱板であり、自動車用鋼板
のような強度母材に適用するには非常に不利なものであ
った。即ち、冷延鋼板は熱延綱板と基本的に用途が異な
るものであって、性能的にも価格的にも強度母材として
利用されることは非常に少なかった。

これに対して、熱延鋼板は元来強度母材として利用され
るものであるため“降伏点”を上昇させることは一部の
用途を除いてそれほど重要なことではなく、熱延鋼板と
しての用途を考えると、むしろ成形後の塗装焼付は処理
にて“引張強さ”が上昇することが必要となる。

そこで、上述のような観点から、成形後の塗装焼付は処
理等によって引張強さが向上する熱延鋼板を実現すべく
、 ａ）　Ｎｂを添加した低炭素鋼を熱間圧延して５００℃
以下の低温で巻取ることにより、Ｎｂ化合物の析出を抑
制して良好な加工性を確保すると共に、その後の時効処
理で十分なＮｂ化合物の析出がなされるようにし、該析
出硬化によって高い引張強さの実現を図る方法（特開昭
５３−９７９２５号）。

ｂ）　Ｖを添加した低炭素鋼を熱間圧延して４５０〜５
７０℃の低温で巻取ることにより、■化合物析出による
硬化と相変態によるマトリックスの硬化を抑制して良好
な加工性を確保すると共に、その後の時効処理で十分な
Ｖ化合物の析出がなされるようにし、該析出硬化によっ
て高い引張強さの実現を図る方法（特開昭５３−７９７
１８号）ｃ）　Ｃｕを添加した低炭素鋼を熱間圧延して
３５０〜４５０℃の低温で巻取ることにより、Ｃｕの作
用にて強化元素化合物の析出を抑制して良好な加工性を
確保すると共に、その後の時効処理でＣｕをも含む強化
元素の十分な析出がなされるようにし、該析出硬化によ
って高い引張強さの実現を図る方法（特開昭５３−７９
７１７号）。

等の提案がなされたが、上記ａ）及びｂ）の方法では、
実際上Ｎｂ或いはＶの析出硬化作用を完全に抑制するこ
とはできず、率のため素材の強度が上昇してしまって加
工性を十分に改善することができないとの問題があった
。一方、前記Ｃ）の方法では、固溶強化能の少ない元素
であるＣｕを利用するため熱延板の加工性を劣化するこ
とは少ないが、巻取り後の冷却工程において“添加した
Ｃｕ”の一部が析出するのを抑えることができず、プレ
ス加工後の熱処理時には強化に寄与する固溶Ｃｕ１ｉが
低下した状態となるので、例えば通常の塗装焼付は条件
である「１７０℃に２０分程度保持」と言う低温か、　
つ短時間の熱処理では引張強さの上昇度が十分でないと
の問題が指摘された。

く課題を解決するための手段〉 このようなことから、本発明者は、十分に良好な加工性
を有し、かつ成形工程後における塗装焼付は処理等の簡
単な熱処理で引張強さが顕著に上昇する熱延鋼板のより
安定な製造方法を見出すべく様々な観点から研究を重ね
た結果、以下に示すような知見を得るに至った。即ち、 （ａｌ　　確かに、熱延鋼板においては、通常の場合、
析出硬化による強度付与元素の１つとして報告されてい
るＣｕを添加した際の強度上昇効果はそれほど顕著なも
のではない。しかるに、加工性に大きく寄与する伸びは
Ｃｕ添加の有無と巻取り温度とに強く影響され、熱間圧
延したＣｕ添加鋼の巻取り温度が特に３００℃を上回っ
た場合には、得られる熱延板の伸びが著しく劣化する現
象が表われる。

そこで、これらの現象について詳細に検討したところ、
Ｃｕ添加鋼では巻取り後の冷却過程において微量ではあ
るがＣｕの析出が生じ、強度への影響はそれほど大きく
はないものの、伸びに対して大きな悪影響を及ぼしてい
ると判断された。

このため、逆に３００℃以下でＣｕ添加熱延鋼板を巻取
った場合のＣｕの挙動を調べたところ、この場合には添
加したＣｕの大半が固溶状態に保たれることとなって伸
びへの悪影響は殆んどなくなる上、この固溶状態に保た
れた大半のＣｕがプレス成形後の塗装焼付は処理の際−
時に析出し、その後の引張強さの上昇に大きく寄与する
ことが明らかとなった。

（ｂ）　　ただ、上述のような３００℃以下の巻取りを
行った場合、熱延鋼板が通常の低炭素鋼程度のＣレベル
であると固溶Ｃによる時効劣化を生じて伸びの劣化度合
も大きな値を示すので、加工用鋼板として要求される十
分な加工性は得られない。

ところが、素材鋼のＣ含有量を極低炭素鋼の領域にまで
低減すると、固溶Ｃによる前記特性劣化の懸念は払拭さ
れてしまう。

（ｅ）　　更に、上述のようなＣｕ添加極低炭素鋼熱延
鋼板に歪を導入した場合には、その後の硬化熱処理時に
加工誘起析出が利用できることとなり、塗装焼付は処理
におけるよりも短い時間の熱処理によっても引張強さの
十分な上昇が可能となるので一層好ましい。そして、熱
延鋼板への歪導入は、通常の場合より高い伸び率の調質
圧延等によって容易に実施できる。

本発明は、上記知見等を基にしてなされたものであり、 ｒ　Ｃ：　０．００５０％以下（以降、成分割合を表わ
す％は重量％とする）。

Ｍｎ　：　０．３０％以下、　　　Ｓ：０．０１０％以
下。

Ａｆ　：　０．０１０〜０．０８０％、　　Ｃｕ　：　
０．６５〜１．２０％を構成成分とするか、或いは更に Ｎｉ：０４２０〜０．４０％ をも含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成
分組成の鋼を、Ａｒ、意思上の仕上げ温度で熱間圧延し
、３００℃以下で巻取るか、又は該巻取りの後で伸び率
：１〜５％の歪を付与することにより、自動車用途等と
しても十分に満足できる優れた成形性を有し、かつプレ
ス成形後の短時間熱処理（例えば塗装焼付は処理等）の
みで引張強さの十分な上昇が確保できる加工用熱延鋼板
を安定して製造し得るようにした点」 を特徴とするものである。

以下、本発明において、素材鋼の成分組成、熱延・巻取
り条件、及び付与歪量を前記の如く限定した理由を、そ
の作用をも交えて詳述する。

八）素材鋼の成分割合 旦 本発明にて得られる熱延鋼板は３００℃以下で巻取られ
るため、Ｃ含有量が０．００５０％を超えた場合には固
溶Ｃが多くなって強度の上昇と時効劣化による伸びの低
下が著しくなる。、従って、Ｃ含有量は０．００５０％
以下と定めた。なお、Ｃ量は低い程好ましく、出来れば
０．００３０％以下に抑えるのが望ましい。

ハ Ｍｎ含有量が０．３０％を超えた場合にはＭｎによる固
溶強化作用が顕著化し、熱延鋼板に良好な伸びが確保で
きなくなることから、Ｍｎ含有量は０．３０％以下と限
定した。

旦 Ｓは、硫化物系介在物を生成し熱延鋼板の加工性を劣化
させる不純物元素であるが、０．０１０％までの含有量
であれば加工性劣化の程度が容認範囲内に収まることか
ら、Ｓ含有量は０．０１０％以下と定めた。

Ａ１は鋼の脱酸材として添加される成分であり、脱酸効
果を安定させるためには含有量がｏ、ｏｔｏ％以上とな
る必要がある。一方、Ｍを０．０８０％以上含有させる
と鋼板の硬化を招くと共に、アルミナ系の介在物量が多
くなって加工性を劣化するようになることから、Ａｊ！
含有量は０．０１０〜０．０８０％と定めた。

並 Ｃｕは熱延板の状態では固溶状態にあり、プレス成形工
程後の短時間熱処理（塗装焼付は処理等）時に析出し、
その析出強化作用により鋼板の引張強さを上昇させる元
素であるが、Ｃｕ含有量が０．６５％未満では引張強さ
の上昇程度が十分でなく、一方、１．２０％を超える過
度の添加はＣｕＳによる熱間脆性を生じ、熱延過程での
表面割れ発生につながることから、Ｃｕ含有量は０．６
５〜１．２０％と限定する。

紅 Ｎｉは、Ｃｕ添加による鋼の熱間脆性を防止するため必
要に応じて添加される成分であるが、その含有量が０．
２０％以下では十分な熱間脆性防止効果が得られず、一
方、０．４０％を超えて含有させてもその効果は飽和し
てしまい、鋼のコスト上昇につながることから、Ｎｉを
添加する場合にはその含有量を０．２０〜０６４０％と
定めた。

Ｂ）熱延・巻取り条件 軌−正正仕上げ温度 熱間圧延の仕上げ温度がＡｒ１点の温度を下回った場合
には、得られる熱延鋼板の加工性劣化が非常に著しくな
る。従って熱間圧延の仕上げ温度はＡｒ３点以上の範囲
と定めた。

璽皇立１度 巻取り温度が３００℃よりも高いと、鋼中に添加したＣ
ｕが巻取り後の冷却過程で析出することとなって熱延鋼
板の伸びを低下し、加工性の劣化を招く。従って、巻取
り温度は３００℃以下と定めた。なお、巻取り温度の下
限は格別に制限されない。

丘１ｔＩｊｉＬ 成形加工の後、塗装焼付は処理よりも短い時間の熱処理
で熱延鋼板の引張強さを十分に上昇させるためには熱延
鋼板に加工誘起析出を促す歪を導入することが好ましく
、そのため調質圧延等を施すことが望ましい。この場合
、加工誘起析出を生じさせるためには伸び率で１％以上
の歪の付与が必要である。一方、歪の付与は母材の降伏
点上昇と伸びの低下を招くが、伸び率で５％以下の歪で
あれば通常の低炭素鋼板なみの性能は確保できる。

従って、付与する歪量は伸び率で１〜５％と定めたが、
好ましくは２〜３％の範囲に調整するのが良い。

なお、歪の導入法については特に制約は無く、通常の調
質圧延機或いはレベラー等によって実施するのが実際的
である。

また、熱間圧延に際しての加熱条件等についても特に制
約はなく、近年、省エネルギーを目的として開発された
連続熱鋳片を高温で加熱炉に挿入する“ホットチャージ
法”や、熱鋳片をそのまま圧延する“ダイレクトロール
法”を採用しても本発明の効果が損なわれるものではな
いことは勿論である。

続いて、本発明を実施例により更に具体的に説明する。

〈実施例〉 実施例　ｌ 連続鋳造によって第１表に示す化学成分組成の鋳片を得
、１２００℃に加熱した後、仕上げ温度：９２０℃で熱
間圧延して種々の温度で巻取り、３．０ｍ厚の熱延鋼板
を製造した。

次に、得られた各鋼板からＪＩＳＳ号試験片を採取して
引張り特性を調査した。

このようにして帰られた結果を巻取り温度にて整理し、
第１図に示した。

第１図に示された結果から明らかなように、本発明で規
定される条件通りに製造されたＣｕ添加鋼板は十分な伸
び値を示し、優れた加工性を窺わせるのに対して、巻取
り温度が３００℃よりも高い比較例では伸びの劣化が大
きく、十分な加工性を有しないことが分かる。

実施例　２ 同じく第１表に示す如き化学成分組成の鋳片を１２００
℃に加熱し、仕上げ温度：９２０℃で熱間圧延した後種
々の温度で巻取って３．０鵡厚の熱延鋼板を得、更に伸
び率：２％の調質圧延を施した。

次いで、このようにして製造された各熱延鋼板からＪＩ
ＳＳ号試験片を採取し、引張り特性を調査した。

得られた結果を巻取り温度で整理し、第２図に示した。

第２図に示された結果からも明らかな如く、本発明で規
定される条件通りに熱延・巻取りされ、更に調質圧延さ
れて製造されたＣｕ添加鋼板も十分な伸び値を示し、優
れた加工性を窺わせるのに対して、巻取り温度が３００
℃よりも高かった比較例では伸びの劣化が大きく、十分
な加工性を有しないことが分かる。

実施例　３ 連続鋳造によって第２表に示す化学成分組成の鋳片を得
、これを１２００℃に加熱し、仕上げ温度＝９２０℃で
熱間圧延した後２５０℃で巻取って３．０ｍｍ厚の熱延
鋼板を製造した。

次いで、得られた各鋼板からＪＩＳ５号試験片を採取し
３０℃×３０日の時効試験を行った。

この自然時効による特性の変化を第３表に示した。

第３表に示した結果から明らかなように、通常の低炭素
鋼では時効による特性（加工性に係わる特性）の劣化が
著しくて十分な加工性が期待できなくなるのに対して、
素材鋼の成分系を本発明に係る極低炭素鋼系とした場合
には、自然時効後も良好な加工性が維持されていること
を確認できる。

実施例　４ 同じく第２表に示す如き化学成分組成の鋳片を１２００
℃に加熱し、仕上げ温度；９２０℃で熱間圧延した後２
５０℃で巻取って３．０鶴厚の熱延鋼板を得、更に伸び
率：２％の調質圧延を施した。

次いで、このようにして得られた各鋼板からＪＩＳｓ号
試験片を採取し３０℃×３０日の時効試験を行った。

第　　３　　表 第　　４　　表 この自然時効による特性の変化を第４表に示した。

第４表に示した結果からも、素材鋼の成分系を本発明に
係る極低炭素鋼系とした場合には、歪付与熱延鋼板であ
っても自然時効後に良好な加工性を維持していることが
分かる。

実施例　５ 連続鋳造によって第５表に示す化学成分組成の鋳片を得
、これを第６表に示す条件で熱間圧延し巻取って２．８
ｆｌ厚の熱延鋼板を製造した。

次に、得られた各熱延鋼板からＪＩＳ５号引張試験片を
採取して熱延板の機械的性質を調査すると共に、プレス
成形後の塗料焼付は処理による引張強さの変化を調査す
るため５％与歪の後１７０℃×２０分の熱処理を施した
ものについても機械的特性を調査し、引張強さの変化状
況を調べた。

これらの結果を第６表に併せて示す。

第６表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定される条件通りに製造された熱延鋼板は軟質で高い
伸びを示し、かつ塗料焼付は処理に相当する熱処理によ
って１５ｋｇｆ／−以上の引張強さの上昇が可能である
ことが確認できる。

これに対して、試験番号２４〜２６では素材鋼のＣｕ含
有量が不足しているので得られる熱延鋼板の熱処理後に
おける引張強さの上昇度が低（、また試験番号２７及び
２８では、巻取り温度、が高いため得られる熱延鋼板の
加工性（特に伸び）に劣り、しかも熱処理後における引
張強さの上昇度も低いことが分かる。

実施例　６ 同じく第５表に示す如き化学成分組成の鋳片を第７表に
示す条件で熱間圧延して巻取り、２．８ｍ厚の熱延鋼板
を得、更に伸び率：２％の調質圧延を施した。

次いで、得られた各熱延鋼板からＪＩＳＳ号試験片を採
取して機械的特性を調査すると共に、プレス成形工程後
の塗料焼付は処理による引張強さの変化を把握するため
、試験片に５００℃×３０秒の熱処理を施したものにつ
いても機械的特性を調査し、引張強さの変化状況を調べ
た。

これらの結果を第７表に併せて示す。

第７表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定される条件通りに製造された熱延鋼板は調質圧延を
施した後でも軟質で高い伸びを示し、しかも塗料焼付は
処理に相当する短時間熱処理によって１５ｋｇｆ／−以
上の引張強さの上昇が可能であることが分かる。

これに対して、試験番号３４〜３６では素材鋼のＣｕ含
有量が不足しているので得られる熱延鋼板の熱処理後に
おける引張強さの上昇度が低く、また試験番号３７及び
３８では、巻取り温度が高いため得られる熱延綱板の加
−工性（特に伸び）に劣り、しかも熱処理後における引
張強さの上昇度も低いことが分かる。

一方、試験番号３９は熱間圧延仕上げ温度がＡｒ３点よ
りも低かった場合の例であるが、この場合には得られる
熱延鋼板の伸び値が低く、十分な加工性を示さないこと
が明らかである。

実施例　７ 第１表に「本発明対象鋼」として示したＣｕ添加鋼を１
２００℃に加熱し、仕上げ温度：９２０℃で熱間圧延し
た後、２５０℃で巻取って２．８鶴厚の熱延鋼板を製造
した。

次に、得られた各熱延鋼板に種々の伸び率で調質圧延を
施してからＪＩＳ５号引張試験片を採取して熱延板の機
械的性質を測定した。

また、上記調質圧延後の各熱延鋼板に５００．”ｃ×３
０秒の熱処理を施したものについても機械的特性を調査
し、該熱処理にて上昇する引張強さと母材の伸びに与え
る“調質圧延時の伸び率”との関係を調査した。

これらの結果を第３図に示す。

第３図に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する伸び率の範囲内で歪を付与したＣｕ添加熱延鋼
板は、低炭素鋼板なみの伸びとΔＴＳ（熱延・調質圧延
のままの引張強さと熱処理後の引張強さの変化量）が１
５ｋｇｆ／−以上の引張強さ向上が図れることが分かる
。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、非常に優れた
成形加工性を有すると共に、成形工程後における簡単な
熱処理（塗装焼付は処理等）でもって引張強さが際立っ
て向上し、例えば自動車用鋼板等として好適な熱延鋼板
を極めて安定に製造することが可能となるなど、産業上
有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、熱延綱板の引張り特性と巻取り温
度との関係を示すグラフである。 第３図は、熱延鋼板の“調質圧延時の伸び率”と機械的
性質との関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）成分含有割合が、重量％にて Ｃ：０．００５０％以下、Ｍｎ：０．３０％以下、Ｓ：
   ０．０１０％以下、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、
   Ｃｕ：０．６５〜１．２０％ で残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成の鋼
   を、Ａｒ＿３点以上の仕上げ温度で熱間圧延し、３００
   ℃以下で巻取ることを特徴とする、加工性に優れた熱延
   鋼板の製造方法。 （２）成分含有割合が、重量％にて Ｃ：０．００５０％以下、Ｍｎ：０．３０％以下、Ｓ：
   ０．０１０％以下、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、
   Ｃｕ：０．６５〜１．２０％、Ｎｉ：０．２０〜０．４
   ０％で残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成
   の鋼を、Ａｒ＿３点以上の仕上げ温度で熱間圧延し、３
   ００℃以下で巻取ることを特徴とする、加工性に優れた
   熱延鋼板の製造方法。（３）成分含有割合が、重量％に
   て Ｃ：０．００５０％以下、Ｍｎ：０．３０％以下、Ｓ：
   ０．０１０％以下、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、
   Ｃｕ：０．６５〜１．２０％ で残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成の鋼
   を、Ａｒ＿３点以上の仕上げ温度で熱間圧延し、３００
   ℃以下で巻取った後、伸び率：１〜５％の歪を付与する
   ことを特徴とする、加工性に優れた熱延鋼板の製造方法
   。 （４）成分含有割合が、重量％にて Ｃ：０．００５０％以下、Ｍｎ：０．３０％以下、Ｓ：
   ０．０１０％以下、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、
   Ｃｕ：０．６５〜１．２０％、Ｎｉ：０．２０〜０．４
   ０％で残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成
   の鋼を、Ａｒ＿３点以上の仕上げ温度で熱間圧延し、３
   ０．０℃以下で巻取った後、伸び率：１〜５％の歪を付
   与することを特徴とする、加工性に優れた熱延鋼板の製
   造方法。