JPH03122217A - 薄鋳片からの極薄冷延鋼板の製造法 - 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） 本発明は板厚０　、５ｍｍ以下の極薄冷延鋼板の製造方
法に関し、詳しくは、ａ：鋳片をα域で熱間圧延した後
、中間焼鈍せずして最終板厚まで冷間圧延により製造す
る方法に関する。

（従来の技術） 近年、冷延鋼板の利用はますます多様化するとともに、
その要求もまた過酷さを増しつつある。

軽薄短小化の傾向は冷延鋼板の分野でも浸透しつつあり
、家電製品用あるいは自動車部材用など軽量化を目的と
して、板厚が０．５ｍｍ以下の極薄冷延鋼板が適用され
つつある。

従来、板厚０．５ｍｍ以下の極薄板用の材料として用い
られている一般軟鋼は、脱酸あるいはＣ，Ｎなどの侵入
型固溶元素を安定化するために、ＡＩ、Ｔｉなどを添加
している。このような一般軟鋼は、冷間での加工硬化が
大きく、また再結晶温度が高いという性質があり、極薄
板の製造工程は以下の方法をとっていた。

従来、板厚０．５ｍｍ以下の極薄冷延鋼板の製造工程は
まず、連続鋳造機によって厚さ２００〜２５０＋ａｍの
鋳片を製造する。これを１１００〜１３００℃に加熱−
均熱後、粗圧延工程で約３０ｍｍ板厚のシートバーとし
た後、仕上げ熱延工程で２〜６ｍｍ板厚の熱延鋼帯とす
る。これを最終板厚まで冷間圧延するわけであるが、そ
の間、１回ないしは２回以上の中間焼鈍を６５０℃以上
の温度で行なう。また、この際、焼鈍を施すまでの冷延
率は８０％以下とする必要があった。これは冷間圧延時
の加工硬化が大きいため、８０％を超える冷延率で冷間
圧延を行なうときには、中間で焼鈍をはさまないと冷間
圧延時の変形抵抗が過大となり、経済性に問題が生じる
ことによるものである。

近年、従来の連続鋳造とは異なり、板厚１０〜５０ｍｍ
程度の薄鋳片を鋳造する方法も実用化されつつあり、こ
の方法によれば、従来の製造工程には必須であった粗熱
延工程が省略でき、さらにスラブ再加熱の必要もないた
めに、省工程、省エネルギーに有効である。しかしなが
ら、従来法に薄鋳片鋳造法を適用しただけでは仕上げ熱
延工程以降はなんら変わることがなく、特に、冷間圧延
、焼鈍を繰り返すという工程の複雑さから、当然のこと
ながら製造費の増大、生産性の低下といった欠点を有し
ていた。また、仕上げ熱延に関して言えば、深絞り性な
どの材料特性の確保の面から、熱延終了温度をＡｒ、意
思上とすることが必須条件と、なっており、通常、一般
軟鋼のＡｒ３点は９００℃前後とかなり高いので、必然
的に熱間圧延は高温域で行なわれることになる。このた
め、圧延ロールの損傷が大きいといった問題を有してい
た。

この問題の解決として、薄鋳片を直接に冷間圧延する技
術がいくつか開示されている。例えば特開昭５９−１７
７３２７号公報には、重量％で、　Ｃ＝０．００５％、
Ｍｎ　＝　０．１０％、ｓｏｌ。Ａｌ＝０．０１％、Ｎ
＝０．００６％、Ｔｉ＝０．０５％、Ｚｒ　＝　０．１
０％、Ｐ＝０．０１％およびＢ＝０．００４％の組成の
鋼を真空溶解し、板厚４０ｍｍの薄鋳片とし、これを７
００℃で２０分間保持後徐冷し１次いで圧下率＝９７％
の冷間圧延および連続焼鈍を行なうことによりＦ値が２
．６２の優れた材質が得られることを示している。

しかしながらこの場合、薄鋳片を熱間圧延することなく
冷間圧延するため、冷間圧延時の圧下率は必然的に大き
くなるが、冷間圧延時の変形抵抗は熱間圧延時のそれと
比べて非常に大きく、加えて冷間圧延時の加工硬化は圧
下率の増加と共に激増する。そのため、圧延に要するエ
ネルギーは熱間圧延を施したものに比べて多く、また冷
間圧延時のロール摩耗およびスリップ等の困難も生じや
すい。

発明者の研究によれば、板厚０．５ｍｍの冷延鋼板を製
造する場合には、薄鋳片の板厚が１Ｏｎ＋ｍ以上の時に
は、熱間圧延−冷間圧延工程を施した方が省エネルギー
に有効であることが確認されている。

それ故、この点を考慮すると、全体としての省エネルギ
ーという点ではあまり有効でないこととなる。一方中間
焼鈍をはさむことによる工程の増加、消費エネルギーの
増大といった問題の解決策としては、冷間圧延時の圧下
率を小さくする、すなわち、熱間圧延後の板厚を極力薄
くすることにより冷間圧延での負荷を軽減するという方
策が考えられるが、この方法では逆に熱間圧延での負荷
が増大し、その結果、圧延ロールの摩耗、損傷が進行し
たり、熱間圧延時の温度低下が大きいため、予め鋳片の
加熱温度を高めにとる必要が生じ、加熱エネルギーが増
大するといった問題を有する。

また、焼鈍温度を６５０℃以上としているのは、一般軟
鋼の再結晶温度が５００〜６５０℃であり、冷間圧延後
の加工ひずみを十分に除去し軟化させるために、従来焼
鈍には６５０℃以上の温度を必要としていた。

しかしながら、板厚０．５ｍｍ以下の極薄鋼板の場合に
は、６５０℃以上の温度で箱焼鈍を行なうとき、鋼板が
相互に接着する焼き付き現象を生じる。これを防止する
ために、スペーサを用いるオープンコイル焼鈍によれば
、腰折れと称されるコイル変形による不良が生じるとい
った問題を有する。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はこのような従来技術の欠点を解決することを目
的とするものである。すなわち板厚０．５ｍｍ以下の極
薄冷延鋼板の製造に関し、ｇ鋳片をα域で熱間圧延し、
次いで中間焼鈍せずに冷延率８０％以上で冷間圧延する
ことにより、省工程化、省エネルギー化を可能にする。

さらには、最終焼鈍での温度を低下させることにより、
焼鈍中の鋼板の変形、焼き付きを防止し、かつ、−層の
省エネルギー化を達成しようとするものである。

（問題解決に関する知見） 本発明は、課題解決に関し、鋼の組成が重量％で６≦０
．０１％、　Ｓｉ≦０．０１％、Ｍｎ≦０．１５％、Ｐ
≦０．０２％、Ｓ≦０．０２％を含み、かつＣ＋Ｎ≦０
．０１２％であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物から
なる溶鋼を薄鋳片とした後、５００℃〜Ａｃ５（℃）の
温度範囲内のα域で熱間圧延し、次いで８０〜９９％で
冷間圧延を行い、さらに４５０〜６５０℃の温度で仕上
げ焼鈍を行うことにより目的を達成できるという知見を
得た。

（発明の構成） 本発明は、重量％でＣ≦０．０１％、Ｓｉ≦０．０１％
、Ｍｎ≦０．１５％、Ｐ≦０．０２％、Ｓ≦０．０２％
を含み、かつＣ＋Ｎ≦０．０１２％であり、残部Ｆｅお
よび不可避的不純物からなる溶鋼を薄劫片とした後、５
００℃〜Ａ、の温度範囲で熱間圧延し、必要ならば焼鈍
し、酸洗し、次いで冷延率８０〜９９％で冷間圧延を施
すことからなる板厚０　、５ｍｍ以下の極薄冷延鋼板の
製造方法を提供する。

本発明はさらに、前記製造方法により冷間圧延を施した
板厚０．５ｍｍ以下の極薄冷延鋼板を４５０〜６５０℃
の温度で仕上げ焼鈍を行うことからなる板厚０　、５ｍ
ｍ以下の極薄冷延鋼板の製造方法を提供する。

本発明方法の諸条件を説明する。

（１）鋼の組成 本発明における鋼の組成を決定する要件は、Ａ３変態点
以下の温度域における変形抵抗を低減すること、冷間で
の加工硬化を低減すること、および再結晶温度を低下さ
せることにある。

発明者は種々の鋼組成について熱間加工硬化の程度を調
べ、鋼中の炭素含有量を低減していくど変形抵抗が減少
し、この関係は鋼中の窒素含有量についても同様であり
、Ｃ＋Ｎが０．００６％以下であれば５００℃でも一般
軟鋼の１０００℃の変形抵抗以下になり、Ｃ＋Ｎが０．
０１２％でも８００℃の変形抵抗は、一般軟鋼の１００
０℃の変形抵抗以下になることが明らかになった。本発
明に用いられる鋼のＡ、変態温度は９００℃近傍である
から、Ｃ＋Ｎ≦０．０１２％に限定することにより確実
に目的が達成される。

従ってＣ＋Ｎ≦０．０１２％に限定する。

次に発明者は種々の鋼組成について冷間加工硬化の程度
を調べ、鋼中の炭素含有量を低減していくと、冷間加工
硬化の程度が減少し、この関係は鋼中の窒素含有量につ
いても同様であり、Ｃ＋Ｎが０．０１２％でも冷延率９
５％で一般軟鋼の冷延率８０％の冷間加工硬化となり、
Ｃ＋Ｎが０．００４％の場合、冷却率９９％以上でも可
能であることが明らかになった。従ってＣ＋Ｎ≦０．０
１２％に限定することにより確実に目的が達成される。

前記同様Ｃ＋Ｎ≦０．０１２％に限定する。

さらに発明者は回復、再結晶特性についても、種々の鋼
組成について調べ、Ｃ＋Ｎが０．０１２％でも再結晶が
終了する温度は５５０℃以下となることが明らかとなっ
た。一般軟鋼の再結晶温度約６５０℃に比べ１００℃な
いしは１５０℃低減されることから、Ｃ＋Ｎ≦０．０１
２％に限定することにより確実に焼鈍温度を低減する目
的が達成される。従って前記同様Ｃ＋Ｎ≦０．０１２％
に限定する。

また、Ｃ≦０．０１％に限定したのは、溶鋼の凝固に伴
う酸素溶解度の減少により放出される酸素と。

鋼中炭素との反応によって生成するＣＯ気泡の生成を防
止するためであり、この限定によってＡＩやＴｉなどの
脱酸剤の添加を不要とし、再結晶温度の上昇を防止する
。この組成は、通常行なわれている高炉溶銑を用いた転
炉製鋼とＲＨ脱ガスに代表される２次精練を組み合わせ
ることによって得られ。

しかも高価な添加元素を必要としないので安価であり、
産業上有益なものである。しかし、高炉溶銑を用いる場
合には、添加元素なしでも０．１０％程度のＭｎ、０．
０１％程度以下のＳｉ、０．０１％程度のＰまたはＳが
含有される場合があり、これらはいずれも冷間加工時の
加工硬化を増加させる。Ｓｉが０．０１％を超えると、
あるいはＭｎが０．１５％を超えるとＣ＋Ｎの限定を厳
しくする必要があるので、経済的な面からＳｉ≦０．０
１％、Ｍｎ≦０．１５％に限定する。ＰおよびＳについ
ても０．０２％を超えて含有すると、鋼板の加工硬化お
よび再結晶温度の上昇を招くため、Ｐ≦０．０２％、Ｓ
≦０．０２％に限定する。

（２）熱延温度 本発明の要件の１つは、熱延温度を低下させることによ
り圧延ロールの損傷を抑制し、加えて省エネルギー化を
図ることにあり、　それゆえ５００℃以上Ａ３変態点以
下の温度で熱間圧延することを限定する。

５００℃以上と限定したのは、５００℃以下の温度では
変形抵抗が過大となり、経済性に問題が生じる。

ところで１本発明に用いられる鋼の再結晶温度は４００
〜５５０℃であり、５００℃〜Ａｃ、（’Ｃ）の温度範
囲の熱延温度は熱間圧延領域と温間圧延領域にあるが、
圧下率と変形抵抗との関係から自由に選択して良く、限
定された温度範囲であれば全く差し支えない。

（３）冷延条件 本発明においては０本発明に用いられる鋼組成を有する
熱延コイルを冷間圧延する際、冷延率８０〜９９％に限
定する。冷延率が８０％未満では、低温焼鈍を施した場
合、鋼板の成形性が劣る結果となり１本発明の目的の１
つである６５０℃以下の低温焼鈍が達成できない。また
、９９％を超える冷延率では、通常の冷延機では鋼板の
形状制御がむずかしく、また製品の深絞り性が低下する
。

（４）焼鈍条件 本発明においては、仕上げ焼鈍温度を４５０〜６５０℃
に限定する。本発明においては板厚０　、５ｍｍ以下の
極薄鋼板を対象としており、かかる極薄鋼板の場合は、
６５０℃を超える温度で焼鈍を行なうと、板形状の不良
あるいは焼き付き現象が生じるといった問題があるため
、６５０℃以下とする必要がある。しかし、この焼鈍温
度もあまりに低いときには、焼鈍による十分な再結晶が
起こらず、得られる鋼板の成形性が劣ることになるので
下限を４５０℃とする。本発明に用いられる本鋼の再結
晶温度は４００〜５５０℃であり、規定された温度範囲
であれば全く差し支えない。

（発明の具体的開示） 次に図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図はＳＬ約０．００１％、阿ｎ約０．１％、Ｐ約０
．０１％、Ｓ約ｏ、ｏｏｓ％の鋼でＮを０．００２％と
してＣ含有量を変化させた場合の加工温度と変形抵抗指
数の関係を調べた結果を示したものである。この図から
鋼中のＣ含有量を低減していくと変形抵抗が減少し、Ｎ
＝０．００２％、　Ｃ＝０．００２％の場合、５００℃
でもＣ＝０．０５％の一般軟鋼の１０００℃のそれ以下
になることがわかる。

また、この関係は鋼中窒素含有量についても同様であり
、その影響度は炭素含有量と等価であることも発明者の
調査で明らかとなった。両者の影響を総合して示したの
が第２図である。この図には一般軟鋼の１０００〜１２
００℃のときの変形抵抗も破線で併記した。第２図より
、Ｃ＋Ｎが０．００６％以下であれば５００℃でも一般
軟鋼の１０００℃の変形抵抗以下になり、Ｃ＋Ｎが０．
０１２％でも８００℃では同様に一般軟鋼の１０００℃
の変形抵抗以下になる。本鋼のＡ、変態温度はおよそ９
００’Ｃ近傍であるから、Ｃ＋Ｎ≦０．０１２％　を規
定すると確実に目的が達成される。

第３図はＳ　ｉ　ｉｆ；Ｊ　Ｏ、００１％、Ｍｎ約０．
１％、Ｐ約０．０１％。

Ｓ約ｏ、ｏｏｓ％の渭でＮを０．００２％としてＣ含有
量を変化させた場合の冷間圧下率と冷間加工硬化を示す
指数の関係を調べた結果を示したものである。

この図から、鋼中の炭素含有量を低減していくと、冷間
加工硬化の程度が減少し、　Ｃ＝０．００２％、Ｎ＝０
．００２％の場合、圧下率９５％での加工硬化がＣ：０
．０５％の一般軟鋼の圧下率５０％でのそれと同等以下
になることがわかる。またこの関係は鋼中窒素含有量に
ついても同様であり、その１６１１１度は炭素含有量と
等価であることも発明者の調査で明らかとなった。両者
の影響を総合して示したのが第４図である。この図より
、Ｃ＋Ｎ≦０．００４％であれば、圧下率９９％以上で
も一般軟鋼の圧下率８０％での冷延加工硬化以下になり
、Ｃ＋、Ｎが０．０１２％でも、圧下率９５％で一般軟
鋼の圧下１ａｏ％での冷間加工硬化となる。すなわち、
平均的な熱延ゲージ３ｍｍからの冷間圧延を考えた場合
一般軟鋼の圧下率８０％での冷延負荷で、Ｃ＋Ｎが０．
００４％の場合９９％以上、Ｃ＋Ｎが０．０１２％の場
合でも９５％まで冷間圧延が可能であり、Ｃ＋Ｎ≦０．
０１２％を規定すると確実に目的が達成される。

第５図はＳｉＯ，００５％、Ｍｎ０．１５％、Ｐｏ、０
１％、５Ｏ０Ｏ１％の鋼でＣ＋Ｎを０．０１２％、０．
００４％および一般軟鋼について、焼鈍温度と断面硬度
指数の関係を調べた結果を示したものである。この図か
ら、鋼中のＣ＋Ｎを低減していくと１回復〜再結晶に至
る温度は低下することがわかる。Ｃ＋Ｎが０．００４％
以下であれば再結晶が終了する温度は５００℃以下にな
り、Ｃ＋Ｎが０．０１２％以下でも再結晶が終了する温
度は５５０℃以下になり、本発明に用いられる鋼の再結
晶温度は４００〜５５０℃になる。一般軟鋼の再結晶温
度約６５０℃に比べ、１００℃ないしは１５０℃低減さ
れる。従って、Ｃ＋Ｎ≦０．０１２％を限定すると確実
に焼鈍温度を低減する目的が達成される。

（実施例） 第１表に示す鋼組成を有する本発明鋼および比較鋼を真
空溶解法により溶製し、！８込み厚さ３０＋ａｍの薄訪
片に鋳込んだ。これを表に示す熱延温度で板厚３．２１
まで熱間圧延し、次いで７００℃で３０分間の巻き取り
シミュレート処理を行なった。この熱延鋼板を表に示す
条件で冷間圧延を行なった後焼鈍を行ない、最終的に板
厚が０．０９５〜０　、８ｍｍの冷延鋼板を製造し、こ
の鋼板に０．８〜１．０％の調質圧延を施した。なお、
焼鈍はすべて箱焼鈍によった。

本発明の実施例および比較例について、冷間圧延時の最
大変形抵抗、製品組成について以下に述べる評価法によ
って評価した結果を第２表に示す。

また引張特性、下値、焼付きの有無についての結果を表
に示す。

（評価法） ■　冷延性 冷間圧延時の最大変形抵抗を測定した結果から。

以下の評価基準で評価を行なった。

Ｏ・・・最大変形抵抗：　５０ｋｇｆ／ｍｍ２未満Δ・
・・最大変形抵抗：　５０ｋｇｆ／ｍｍ２以上６０ｋｇ
ｆ／ｍｍ２未満Ｘ・・・最大変形抵抗：　６０ｋｇｆ／
ｍｍ”以上■　製品組織 最終製品の結晶粒度を測定し、以下の評価基準で評価を
行なった。

０・・・結晶粒度：ＦＧＳＮα７以上め微細な再結晶組
織Δ・・・結晶粒度：ＦＧＳＮα３〜Ｎα６×・・・結
晶粒度：ＦＧＳＮ０２以下の粗大粒第２表より、本発明
範囲内の組成の鋼を用い、さらに本発明範囲内の熱間圧
延、冷間圧延および焼鈍を行なうことにより、９７％の
強冷延でも比較的低い変形抵抗で冷延でき、しかも焼鈍
温度が６５０℃以下の低温であるため、焼鈍時に焼き付
きが発生しない。

材質的には、２０ｋｇｆ／ｍｍ”以下の低降伏応力、５
０％以上の高い全伸び、および１．９以上の高ｒ値を有
するため、延性と深絞り性とを兼備していることがわか
る。また、製品組織を調査した結果、結晶粒度番号も７
．０以上であって２プレス加工等での肌荒れの心配は全
くなかった。

以上のように１本発明は板厚０．５ｍｍ以下の極薄冷延
鋼板を、薄鋳片からα域での熱間圧延と中間焼鈍なしで
の強冷延により経済的に製造するものであるから、産業
上有益な発明である。

（発明の効果） 本発明による板厚が０．５ｍｍ以下の極薄冷延鋼板の製
造方法によれば、従来極めて困難であったα域での熱延
と中間焼鈍なしての極薄板までの冷延を組み合わせて経
済的に行なうことができ、しかも低温で再結晶焼鈍がで
きるため、焼鈍時の板形状の不良あるいは焼き付きの発
生を抑えることができ、さらには省エネルギー化も可能
にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は変形抵抗に及ぼす温度およびＣの影響を示す図
。 第２図は変形抵抗に及ぼすＣ＋Ｎおよび温度の影響を示
す図。 第３図は冷間加工硬化に及ぼす圧下率およびＣの影響を
示す図。 第４図は冷間加工硬化に及ぼすＣ＋Ｎおよび冷延率の影
響を示す図。 第５図は回復、再結晶特性に及ぼすＣ＋Ｎの影響を示す
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％で、Ｃ≦０．０１％、Ｓｉ≦０．０１％、Ｍ
   ｎ≦０．１５％、Ｐ≦０．０２％、Ｓ≦０．０２％を含
   み、かつＣ＋Ｎ≦０．０１２％であり、残部Ｆｅおよび
   不可避的不純物からなる溶鋼を薄鋳片とした後、５００
   ℃〜Ａｃ＿３（℃）の温度範囲で熱間圧延し、必要なら
   ば焼鈍し、酸洗し、次いで冷延率８０〜９９％で冷間圧
   延を施すことからなる板厚０．５ｍｍ以下の極薄冷延鋼
   板の製造法。 ２、重量％で、Ｃ≦０．０１％、Ｓｉ≦０．０１％、Ｍ
   ｎ≦０．１５％、Ｐ≦０．０２％、Ｓ≦０．０２％を含
   み、かつＣ＋Ｎ≦０．０１２％であり、残部Ｆｅおよび
   不可避的不純物からなる溶鋼を薄鋳片とした後、５００
   ℃〜Ａｃ＿３（℃）の温度範囲で熱間圧延し、必要なら
   ば焼鈍し、酸洗し、次いで冷延率８０〜９９％で冷間圧
   延を行ない、さらに４５０〜６５０℃の温度で仕上げ焼
   鈍を行なうことからなる板厚０．５ｍｍ以下の極薄冷延
   鋼板の製造法。