JPH02156023A - 造形性の良好な冷延鋼板の製造法 - 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、精度の高い造形が可能で、複雑な形状を有
する成形部品用素材として好適な冷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〉 従来、自動車の外装パネルや内装パネル、或いはその他
の複雑形状成形部材の素材に供される超深絞り用鋼板は
、低炭素Ｍキルド鋼（Ｃ：０．０３〜０．０６重量％）
を冷間圧延した後、オーブンコイル焼鈍炉で脱炭焼鈍す
ることにより製造されるのが一般的であった。

ところが、近年、著しい精錬技術の発達に伴ってＮｂ等
の炭化物形成元素を添加した綱の製造が安価に行えるよ
うになったことを背景に、この種の炭化物形成元素を添
加した極低炭素鋼が超深絞り用鋼板の主流となる傾向を
見せ始めてきた。そして、例えばｒＴｉ及びＮｂを複合
添加したＣ含有量−０，００７重世％以下の極低炭素鋼
を冷間圧延し焼鈍することから成る超深絞り用鋼板の製
造方法」が特公昭６１−３２３７５号として提案されて
いるように、この種の超深絞り用鋼板に係る研究報告や
提案も数多くなされている。

しかしながら、実際のプレス作業においては、改良が重
ねられた上述のような超深絞り用鋼板を使用したとして
もプレス加工時の“割れ″や°しわ”の発生を完全に防
止できなかったり、或いは所望の形状の付与が不完全と
なったりして、プレス型の修正や成品デザイン形状の変
更を余儀無くされると言う不都合な事態もしばしば生じ
ていた。

そこで、最近ではそのような成形部品にはプラスチック
スを素材として適用しようとの動きもあり、実際に乗用
車のスポイラ−、インストルメントパネル（計器板）、
フィン等においてはプラスチックス化が進んでいる。

しかしながら、上記プラスチックス化は生産性の悪化に
つながるものであるのでコストアップを招く（特に生産
量の多い乗用車の場合には著しい）ほか、周知のように
キズ付きやすさのための外観悪化や耐熱性不足と言った
問題が未解決であるので望ましい方向ではなかった。

従って、プラスチックスなみの“造形性”を示す鋼板が
得られるならば、プラスチックスの使用を余儀なくされ
ている多くの部品の低コスト化が可能となる上、それを
適用する自動車等のデザイン選択の自由度が増すので極
めて好ましいことであった。

ところで、一般に複雑な成形が施される超深絞り用鋼板
の性能は引張試験で測定されるｒ値の程度にて表現され
ることが多いが、“造形性（例えばシャープな形状部品
への形状凍結性等）“については十分に確立された評価
法が未だ存在していない、このことは、今後の高造形性
鋼板開発の上で大きな支障になるものと考えられた。

そこで、本発明者等は、第１図に示すような形状のポン
チ（円錐台）１によって鋼板２を先端の尖った円錐状に
成形し、この際の成形限界高さ（頂点周辺部等に割れを
生じることなく成形できる張り出し高さ）により造形性
を評価することを試みた。そして、その結果を詳細に検
討したところ、該評価結果は鋼板の造形性と的確に対応
しており、上記方法は造形性の評価法として非常に適切
なものであることが確認された。

第２図は、種々の試験によって高造形性を有しているこ
とが確認された鋼板と従来の“超深絞り用鋼板”と呼ば
れている綱仮につき、各種頂角のポンチを用いて第１図
に示す尖頭円錐張り出し試験を実施した結果を示してい
るが、この第２図からも、高造形性鋼板は尖頭円錐張り
出し成形に優れていて非常に高い成形可能高さく成形限
界深さ）を示して造形性の程度を適切に表わしているこ
とが確められた。一方、従来の“超深絞り用鋼板”と呼
ばれているもの（ｒ値が高い）では成形可能高さがそれ
ほど良好な値となっておらず、実際の成形試験によって
も十分な造形性を有していないことが分かった。これは
、“超深絞り用鋼板”は高いｒ値（塑性歪比）に裏付け
られて深絞り加工時における板の流れ込みが大きく、こ
れに起因し良好な深絞り加工性が得られているのに対し
て、前記第１図で示す尖頭円錐張り出し試験のようにブ
ランクの周囲をクランプして板の流れ込みを防止した成
形においては、ｒ値よりも材料そのものの持つ延性のよ
うなものがその加工性を決めているものと思われる。

そして、更に実際の造形性の指数になると確認された前
記尖頭円錐成形高さ（成形限界高さ）を従来の引張試験
値を比較してみると第３図に示すような結果が得られ、
明確ではないものの、はぼｎ値（加工硬化係数）の高い
鋼板はこの円錐成形高さも高い値を示すが、ｒ値と円錐
成形高さとには相関のないことが確かめられた。

このようなことから、本発明者等は、前記第１図で示し
た尖頭円錐張り出し試験にて測定される成形限界高さ（
成形可能深さ）でもって造形性を評価しつつ、従来の超
深絞り用鋼板とは異なって良好な造形性、中でもシャー
プな形状部品をも精確に成形することが可能な優れた形
状凍結性を有し、プラスチックスの使用を不必要とする
鋼板の安定製造を目指して鋭意研究を重ねた。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、前述した高造形性鋼板の安定な製造法を確立
すべくなされた研究を通しての知見事項等に基づいて完
成されたものであり、 ｒ　ｃ　：　０．００１５％以下（以降、成分割合を表
わす％は重量％とする）。

Ｍｎ　：　０．０３〜０．６０％、　　　Ｐ　：　０．
００８％以下。

ｓｏｌ、　Ａｊ！　：　０．１０％以下、　　Ｎｂ　：
　０．００３〜０．０１５％。

Ｎ　：　０．００２５％以下 で、残部が実質的にＦｅより成る鋼を熱間圧延して８０
０〜６２０℃で巻取り、その後冷間圧延と焼鈍とを施す
ことによって、優れた造形性を備えた冷延鋼板を安定に
量産し得るようにした点」に特徴を有するものである。

なお、既に頒布済の特公昭５９−４３９７６号公報には
、−見、本発明と類似しているかの如きｒＡｌ及びＮｂ
を主体とした成分組成調整並びに熱延条件（圧延速度、
仕上温度１巻取塩度）制御を特徴とした非時効性冷延鋼
板の製造方法」が記載されてはいるが、上記公知発明は
単に鋼板のｒ値向上を目的としたものであって、優れた
延性や造形性を確保するために炭素、Ｐ及びＮを従来の
概念を遥かに下回る値に制限した上で極く微量のＮｂを
添加し、かつ特定の熱延処理施すと言う本発明における
ような配慮はなされていない。

即ち、本発明は、従来の極低炭素鋼よりも更に炭素量と
Ｐ量を低減（Ｃ：　１５ｐｐｍ以下、　Ｐ　：０．００
８％以下）した極低窒素（Ｎ　：２５ｐｐｍ以下）・微
量Ｎｂ添加鋼を熱延して高温で巻取り、次いで冷延と焼
鈍とを施して、従来では的確な判断基準が存在しなかっ
た造形性に優れた冷延鋼板を安定・確実に製造できるよ
うにしたものであり、上述した特公昭５９−４３９７６
号公報所載の発明とは明瞭に区別されるべきものである
。

以下、本発明において冷延鋼板の製造方法を前記構成と
した理由につき、その作用にも言及しながら詳細に説明
する。

く作用〉 本発明によって造形性の良好な冷延鋼板が得られる機構
については不明な点が多いが、素材鋼の炭素量とＰ量を
著しく低減すると共に、少量のＮｂを添加し、熱延板を
高温で巻取ってから冷間圧延と焼鈍を施した場合には、
素材鋼の純度が高いがために塑性変形が容易となること
に加え、鋼板の結晶粒度が適度に調整されたり、更には
適度の固溶炭素やＮｂが存在するようになったりするこ
とが相乗されて高造形性が実現されるものと考えられる
。これらの中でも、極低炭素（Ｃ：　１５ｐｐｍ以下）
化は塑性変形の障害となるＮｂＣ析出物の現象に寄与し
、また極低Ｐ　（０，００８％以下）はＡｆＮ微細析出
物の現象に寄与し、何れも鋼マトリックスの高純化によ
り塑性変形を容易にする作用と結晶粒度調整に、また微
量Ｎｂの添加はＮｂＣ形成による結晶粒度調整と固溶炭
素、　Ｎｂ含有量調整による造形性の向上に強く係わる
ものと推察される。そして、これらの鋼成分調整に加え
て熱延後の巻取り温度の調整をも行うと、得られる熱延
板において上述の粒度調整や固溶Ｃ，ＮｂＣ，ＡｊＮ析
出物量の調整が適切になされ、更にこれを冷間圧延し焼
鈍すると造形性に好ましい最終製品の粒度と固溶Ｃや析
出物量の制御が達成されるものと考えられる。

なお、本発明において、素材鋼の成分組成や巻取り温度
条件を前記の如くに限定したのは次の理由による。

Ａ）素材鋼の成分組成 （ａｌ　　Ｃ Ｃ含有量が０．００１５％を超えると、セメンタイトが
形成されて鋼板の延性を害するためと考えられるが、所
望の造形性を確保できなくなる。従って。

Ｃ含有量は０．００１５％以下と定めた。

（ｂ）　　Ｍｎ Ｍｎは、基本的には鋼に不可避的に含まれるところのＳ
による脆化を防止するために含有させられるものである
。そして、ガロ含有量が０．０３％を下回ると前記脆化
防止効果が十分でなく、一方、０．６０％を超えて含有
させても該効果は飽和するだけでコストアップを招くこ
とから、Ｍｎ含有量は０．０３〜０．６０％と定めた。

（Ｃ１ｓｏｌ、　Ａｊ！ ｓｏｌ、Ａ１成分は、鋼の脱酸とＮの固定のために添加
される。なぜなら、鋼の脱酸が不十分であると鋼中に酸
化物が残って延性を害し、またＮが固溶状態であると時
効硬化を引き起こすこととなって、何れも造形性の悪化
につながるからである。ただ、０．１０％を超えるｓｏ
ｆ、Ａｆ含有量としても丘記効果は飽和してしまい、コ
ストアップとなるだけであるので、ｓｏｌ、ＡＩ含有量
は０．１０％以下と定めた。

（ｄ）　　　Ｐ Ｐには結晶粒界に偏析して熱延板でのＡＪＮの析出を抑
制する作用があるが、このＰ含有量を特にｏ、ｏｏｓ％
以下と言う低い値にまで低減した場合にはＡｆＮの析出
が効果的に促進され、冷延・焼鈍後に安定して高造形性
の鋼板が得られるようになる。

一方、Ｐ含有量が０．００８％以下の領域にまで低減さ
れていないと、本発明におけるが如き高温巻取りではＡ
ＩＮの析出が微細となって所望の特性（高い造形性）を
確保することができない。従って、Ｐ含有量は０．００
８％以下と定めた。

（ｉｌｌ）　　Ｎｂ Ｎｂ成分は、最終製品の結晶粒の整粒化とＮｂＣの形成
のために添加されるものであり、これによって高い造形
性を確保できるようになる。しかしながら、Ｎｂ含有量
が０．００３％未満では所望の効果が得られず、一方、
０．０１５％を超えて含有させると固溶Ｎｂ量が増して
鋼が硬化し、逆に造形性の劣化を招くことから、Ｎｂ含
有量は０．００３〜０．０１５％と定めた。

（ｆ）　　Ｎ Ｎも、炭素と同様に少ないほど造形性にとって好ましい
。そして、Ｎ含有量が０．００２５％を超えた場合には
ＡＲＮとＮｂＮを多量に形成して鋼板の延性を害し、所
望の造形性を確保できなくなることがら、Ｎ含有量を０
．００２５％以下と限定した。

（ｇｌ　　その他の元素 一般に、ｓｔ、　Ｓ、　Ｏ＋　Ｃｒ、　Ｃｕ等は鋼に不
可避的に含まれる元素であるが、本発明においてはこれ
らの含有量もできるだけ少ない方が好ましく、できれば Ｓｉ　：　０．１％未満、　　　　Ｓ：０．０１％未満
。

０　：　０．００５％未満、　　Ｃｒ　：　０．１％未
満。

Ｃｕ：０．１％未満 の目安でそれぞれ規制するのが良い。

Ｂ）熱間圧延後の巻取温度 通常の熱間圧延では巻取は６００〜５００℃の温度範囲
で実施されるのが普通であるのに対して、本発明におい
ては熱間圧延後の巻取温度を８００〜６２０℃の範囲と
することが必要である。この高温巻取は、冷間圧延前の
鋼板中におけるＮｂＣやＡＩＮ等の析出状態、結晶粒及
びその、集合組織を調整し、冷延−焼鈍後の組織が高造
形性に好ましい組織となるようにするための準備工程と
して重要である。

部ち、この高温巻取はＮｂＣの粗大化を防止しつつＮｂ
Ｃ析出を更に十分ならしめ、続く冷延−焼鈍後の細粒化
や高ｒ値化を確実にするためのものである。また、この
高温巻取により鋼中のｓｏｌ、ｆｄｌもＡｌ１Ｎ析出物
として殆んど析出してしまい、固溶Ｎを低下させる。特
に、木調においてはＰの量を低くしているため、高温巻
取時にＡＩＮの析出促進が可能となる。つまり、ＮｂＣ
やＩＩＪＨの析出が不十分であると冷延−焼鈍後の鋼板
は高ｒ値、高伸びとはならず、一方、ＮｂＣの析出が粗
大であると冷延−焼鈍後の鋼板が粗粒組織となってやは
り高造形性が得られない。ＮｂＣの適度な析出とＡＩＮ
の粗大析出が必要である。

そして、この高温巻取の温度は鋼の成分及び要求される
造形性の程度により調整されるが、該巻取温度が６２０
℃未満になると前述した効果が不十分となり、一方、８
００℃を超える温度で巻取った場合には著しい結晶粒粗
大化が起きて成品の肌荒れを生じることから、上記巻取
温度は８００〜６２０℃と定めた。

なお、熱間圧延に引き続く冷延−焼鈍は、従来から実施
されていた超深絞り鋼板製造の際と同様条件（冷延圧下
率＝５０〜９０％、焼鈍温度＝６５０℃以上）にて実施
される。勿論、この際の焼鈍（二次焼鈍）もバッチ焼鈍
或いは連続焼鈍の何れによっても差し支えはなく、溶融
メツキによる焼鈍効果を利用しても良い。

また、冷延−焼鈍の後、必要に応じて伸び率が最大１．
５％までの調質圧延（スキンバス）を施したり、各種の
表面処理等を施して良いことも言うまでもない。

続いて、本発明を実施例により具体的に説明する。

〈実施例〉 実施例　１ まず、Ｃ：　１〜３５ｐｐｍ、　Ｓｉ　：　０．０１％
、　Ｍｎ　：　０．０８％。

Ｐ　：０．００２％、　Ｓ　：　０．００４％、　ｓｏ
ｌ、　Ａｆ　：　０．０３６％、　Ｎｂ：０．０１０％
、　Ｎ　：　０．００１５．　Ｃｕ　：　０．０２％、
　Ｃｒ　：　Ｑ、０４％を含み、残部が実質的にＦｅよ
り成る鋼を溶製した後、これにスラブ加熱温度：ｔｉｏ
ｏ℃、圧延仕上温度：９１０℃１巻取温度：５００〜８
２０℃の条件で熱間圧延を施し、３．２　ｗ＊厚の熱延
鋼板を得た。

次いで、得られた熱延鋼板を酸洗した後０，８１ｍ厚に
まで圧下率ニア５％で冷間圧延し、続いて８５０℃に４
０秒間保持の連続焼鈍を施した。

そして、このようにして得られた各冷延鋼板について前
記第１図で示した尖頭円錐張り出し試験（ポンチ頂角：
　９５　”）を行い、破断に至るまでの成形高さを測定
した。

これらの結果を第４図に示す。

第４図に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件通りに製造された鋼板は尖頭円錐張り出し
成形高さ：２５１１１＋以上の良好な造形性を有してい
て、苛酷な成形加工にも割れを生じることなく円滑に成
形がなされるのに対して、製造条件が本発明の規定条件
から外れたものは十分な造形性を示さないことが分かる
。

実施例　２ 第１表に示される如き成分組成の鋼を溶製した後、実施
例１の場合と同様条件にて熱間圧延、酸洗、冷間圧延、
及び焼鈍をこの順序で施し、厚さ０．８ｔｍの冷延鋼板
を製造した。

次に、これらの鋼板につき、実施例１におけると同様の
尖頭円錐張り出し試験及び通常の引張試験を行った。

これらの結果を第１表に併せて示す。

第１表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件通りに製造された鋼板は尖頭円錐張り出し
成形高さ：２５ｎ以上を示し、造形性に優れていること
が分かる。また、この第１表に示される結果からも、尖
頭円錐張り出し成形高さで評価される造形性が引張試験
で得られるｎ値にほぼ対応し、［尖頭円錐張り出し成形
高さ：２７鶴以上」は引張試験値での「ｎ値：０．２８
０以上」にほぼ相当することが１ｉ１！かめられる。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、プラスチック
スなみの優れた造形性を有した鋼板を安定して製造する
ことが可能となり、鋼板を素材とする成形部品に係るデ
ザインの自由度が増す上、該成形部品の生産性を著しく
向上できるようになるなど、産業上極めて有用な効果が
もたらされる。

第４図は、実施例で製造された鋼板の造形性を炭素含有
量と巻取温度との関係で示すグラフである。

図面において、 １・・・ポンチ、　　　　　２・・・鋼板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　重量割合にて Ｃ：０．００１５％以下、Ｍｎ：０．０３〜０．６０％
   、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０％以下、Ｐ：０．００８％以
   下、Ｎｂ：０．００３〜０．０１５％、Ｎ：０．００２
   ５％以下で、残部が実質的にＦｅより成る鋼を熱間圧延
   して８００〜６２０℃で巻取り、その後冷間圧延と焼鈍
   とを施すことを特徴とする、造形性の良好な冷延鋼板の
   製造法。