JPH0333767B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 耐リジング性と加工性に優れる薄鋼板の製造に
関しこの明細書で述べるところは、圧延条件の規
制により冷間圧延工程を含まない省工程が可能と
なることの実験的知見に基づく開発研究の発展的
成果に関連している。 建材、自動車車体材、缶材ないしは各種表面処
理原板などの用途に使用される板厚およそ２mm以
下の薄鋼板では、その機械的特性として良好な曲
げ加工性、張り出し成形性、および絞り加工性を
得るために、高い延性と高いランクフオード値
（ｒ値）が要求される。しかし、たとえ特定方向
の加工性が良くても、実際の加工は平面的なもの
であるため、面内異方性が大きいと加工後にしわ
が生じたりする。また異方性が小さいと形成後の
耳切りの量が少なくブランク面積を低減できるた
め、鋼板歩止りが大幅に向上する。機械的性質の
異方性はΔEl（伸びの異方性パラメータ）、Δr（ｒ
値の異方性パラメータ）で評価でき、ΔEl＜５
％、Δr＜0.5％が異方性に優れる鋼板として要求
される。 さらにこれら材料は最終加工製品の最外側に使
用されることが主なので、加工後の表面状況がと
くに重要になつてきている。 これら加工用薄鋼板の一般的な製造手順は以下
のとおりである。 まず鋼素材としてはおもに、低炭素鋼を用い、
連続鋳造法もしくは造塊−分塊圧延法により約
200mm板厚の鋼片となしそれを熱間圧延工程によ
り板厚がおよそ３mmの熱延鋼帯とし、ひき続き酸
洗後冷間圧延にて所定板厚の鋼帯とし、その後箱
焼鈍法又は連続焼鈍法により再結晶処理を行つて
最終製品とする。 この慣行は、工程が長いことに最大の欠点があ
り、製品にするまでに要するエネルギー、要員、
時間がぼう大であるのみならずこれら長い工程中
に、製品の品質とくに表面特性上種々の問題を生
じさせる不利も加わる。 上記のように、加工用薄鋼板の製造手順には、
冷間圧延工程（圧延温度300℃未満）を含むこと
が必須であつた。 この冷間圧延工程は単に所望の減厚を意図する
だけに止まらず、冷間加工によつて導入される塑
性ひずみを利用することにより最終焼鈍工程にお
いて、深絞り性に有利な（111）方位の結晶粒の
成長を促進させるのに役立つ。 ところが、冷間での加工は熱間での加工に比べ
て鋼帯の変形抵抗が著しく高いために圧延に要す
るエネルギーも莫大なほか、圧延ロールの摩耗が
ひどく、加えてスリツプなどの圧延トラブルも生
じ易い。 これに対し、300℃以上800℃以下の比較的高温
域（いわゆる温間域）にて、圧延できしかも特に
良好な加工性が得られれば、上記問題点は一掃で
き、製造上のメリツトは大きいといえよう。 ところが温間圧延による製造には大きな問題が
ある。それはリジングである。リジングとは製品
の加工時に生じる表面の凹凸の欠陥であつて、加
工製品の最外側に使用されることが主であるこの
種の鋼板には致命的な欠陥である。 リジングは金属学的には加工−再結晶過程を経
ても容易には分割されない結晶方位粒群（例えば
｛100｝方位粒群）が圧延方向に伸ばされたまま残
留することに起因するものであり、一般に温間圧
延のようにフエライト（α）域の比較的高温で加
工された状況で生じやすくとくに温間域での圧下
率が高い場合（すなわち薄鋼板の製造のような場
合）には顕著である。 また最近はこれら加工用鋼板が、加工製品の複
雑化、高級化に伴い、厳しい加工を受けることが
多くなり、優れた耐リジング性が要求される。 ところで近年鉄鋼材料の製造工程は著しく変化
し、加工用薄鋼板の場合も例外ではない。 すなわち溶綱を造塊−分塊圧延にて250mm板厚
程度の鋼片とし後加熱炉にて加熱均熱処理し、粗
熱延工程により約30mm板厚のシートバーとし、さ
らに仕上熱延工程により所定板厚の熱延鋼帯とし
ていた在来の慣例に対し、近年まず連続鋳造プロ
セスの導入によつて分塊圧延工程が省略可能とな
り、また材質向上と省エネルギーを目的として鋼
片の加熱温度が従来の1200℃近傍から1100℃近傍
もしくはそれ以下への低下傾向にある。 一方溶綱から直ちに板厚50mm以下の鋼帯を溶製
することにより熱間圧延の加熱処理と粗圧延工程
を省略できる新しいプロセスも実用化しつつあ
る。 しかしながら、これら新製造工程はいずれも溶
鋼から凝固してできる組織（鋳造組織）を破壊す
るという点では不利である。とくに凝固時に形成
された｛100｝＜uvw＞を主方位とする強い鋳造集
合組織を破壊することはきわめて困難である。 その結果として最終薄鋼板にはリジングが起こ
りやすくなり、とくに温間圧延法はそれを助長す
る。 （従来の技術） 温間圧延による深絞り用鋼板の製造方法はいく
つか開示され、たとえば特公昭47−30809号、特
開昭49−86214号、特開昭59−93835号、特開昭59
−133325号、特開昭59−136425号、特開昭59−
185729号、そして特開昭59−226149号各公報など
がその例である。いずれも温間域の圧延後ただち
に再結晶処理することを特徴とし、冷間圧延工程
が省略可能な革新的技術である。 しかしながら、これら公知技術は前述の耐リジ
ング性を向上させることについては何らの考慮も
払われてなく、この点一般的に薄鋼板の耐リジン
グ性に関しては温間圧延の方が冷間圧延を加える
場合よりも不利である。 （発明が解決しようとする問題点） 冷間圧延工程を含まない省工程によつて、面内
異方性が小さく耐リジング性と加工性に優れる薄
鋼板の製造方法を与えることがこの発明の目的で
ある。 （問題点を解決するための手段） この発明は、低炭素鋼を所定板厚に温間圧延す
る工程において、800〜300℃の温度範囲で、少な
くとも１パスを、ひずみ速度300（s^-1）以上でか
つ、２Kgｆ／mm²以上の張力付加の下に圧延し、ひ
き続き再結晶焼鈍することを特徴とする面内異方
性が小さく耐リジング性に優れる加工用薄鋼板の
製造方法である。 この発明の基礎となつた研究結果からまず説明
する。

【表】 供試材は表１に示す２種類の低炭素アルミキル
ド鋼の熱延鋼板である。供試材は(A)、(B)とも600
℃に加熱−均熱し１パス、30％圧下率で圧延し
た。 このときのひずみ速度（ε〓）と焼鈍後（均熱温
度800℃）のｒ値およびリジング指数との関係を
第１図に示す。 ｒ値および耐リジング性はひずみ速度に強く依
存し、600℃の圧延温度にて300s^-1以上の高ひず
み速度とすることにより、ｒ値および耐リジング
性は著しく向上した。

【表】 次に表２で示した組成の鋼を連続鋳造−粗熱延
により25mm板厚のシートバーとし、ついで６列よ
りなる仕上圧延機の６スタンド目で高ひずみ速度
（562s^-1）にてとくに６スタンドと５スタンド間
で３Kg／mm²の張力をかけて圧延した。 仕上温度は682℃、板厚は1.0mmである。この鋼
帯の焼鈍後の延びとｒ値の異方性を第２図に示
す。 張力圧延を施した試料は、ひずみ速度300s^-1以
上で面内異方性が著しく減少する。なお異方性は
Δr＝（r_L＋r_C＋2r_D）／２、ΔEl＝（El_L＋El_C−
2El_D）／２として求められた。 発明者らはこの基礎的データに基づき研究を重
ねた結果、以下のように製造条件を規制すること
により、面内異方性が、小さく加工性と耐リジン
グ性に優れる薄鋼板が製造できることを確認し
た。 (1) 鋼組成 高ひずみ速度温間圧延の効果は本質的には鋼
組成に依存しない。ただし、一定レベル以上の
加工性を確保するためには侵入型固溶元素の
Ｃ、Ｎはそれぞれ0.10％、0.01％以下であるこ
とが好ましい。また鋼中ＯをAlの添加により
低減することは材質とくに延性の向上に有利で
ある。 さらにより優れた加工性を得るためにＣ、Ｎ
を安定な炭窒化物として析出固定可能な特殊元
素、例えばTi、Nb、Zr、Ｂ等の添加も有効で
ある。 また高強度を得るためにＰ、Si.Mn等を強度
に応じて添加することもできる。 (2) 圧延素材の製造法 従来方式、すなわち造塊−分塊圧延もしくは
連続鋳造法により得られた鋼片が当然に適用で
きる。 鋼片の加熱温度は800〜1250℃が適当であり、
省エネルギーの観点から1100℃未満が好適であ
る。連続鋳造から鋼片を、再加熱することなく
圧延を開始するいわゆるCC−DR（連続鋳造−
直線圧延）法ももちろん適用可能である。 一方、溶鋼から直接50mm程度以下の圧延素材
を鋳造する方法（シートバーキヤスター法およ
びストリツプキヤスター法）も省エネルギー、
省工程の観点から経済的効果が大きいので圧延
素材の製造方法としてとくに有利である。 (3) 温間圧延 この工程がもつとも重要であり、低炭素鋼を
所定板厚に圧延する工程において、少なくとも
１パスを800〜300℃の温度範囲で、ひずみ速度
300s^-1以上で仕上げることが必須である。 圧延温度については、800℃をこえる高温域
の圧延ではひずみ速度の制御によつて加工性と
耐リジング性を得るのが困難な一方300℃未満
では変形抵抗の著しい増大をもたらすため冷間
圧延法で特有な上述したと同様の諸問題を伴う
ので800〜300℃、なかでも700〜400℃がとくに
好適である。 ひずみ速度については300s^-1以上としないと
目標材質が確保できない。 このひずみ速度の範囲はとくに500〜2500s^-1
が好適である。 付加張力については、２Kgｆ／mm²以上とする
必要がある。すなわち付加張力が上記の値に満
たないと、ｒ値およびEl値の面内異方性が改善
されない。 圧延パス数、圧下率の配分は上記条件が満た
されれば任意でよい。 圧延機の配列、構造、ロール径や、潤滑の有
無などは本質的な影響力を持たない。 なおひずみ速度（ε〓）の計算は次式に従う。 ここで ｎ：ロールの回転数（rpm） ｒ：圧下率（％）／100 Ｒ：ロール半径（mm） H_p：圧延前の板厚 (4) 焼鈍 圧延を経た鋼帯は再結晶焼鈍する必要があ
る。焼鈍方法は箱型焼鈍法、連続型焼鈍法のい
ずれでもよいが、均質性、生産性の観点から後
者が有利である。 加熱温度は再結晶温度から950℃の範囲が適
する。 炭素含有量が0.01wt％以上の鋼板について
は、均熱後、過時効処理を施すことが材質の向
上に有利である。焼鈍処理は圧延後の巻取りコ
イルの状態で保持することも可能である。 ここに鋼帯表面のスケールは圧延温度が従来
の熱間圧延よりはるかに低温域であるので薄く
かつ除去されやすい。したがつて、脱スケール
は従来の酸による除去のほかに、機械的にもし
くは焼鈍雰囲気の制御などでも可能である。 焼鈍後の鋼帯には形状矯正、表面粗度等の調
整のために10％以下の調質圧延を加えることが
できる。 上記のようにして得られる鋼板は、加工用表面
処理鋼板の原板として適用できる。表面処理とし
ては亜鉛めつき（合金系含む）、錫めつき、ほう
ろうなどがある。 （作用） この発明に従う高ひずみ速度温間圧延の挙動に
ついて、耐リジング性、加工性を格段に向上する
理由については、以下の如く考えられている。圧
延−焼鈍後の再結晶集合組織の形成は、圧延時に
導入される加工ひずみ量に大きく依存することが
知られている。すなわち、｛222｝方位粒の加工ひ
ずみ量が多いと、｛222｝方位を主方位とする再結
晶集合組織が形成される。従来行われてきた圧延
速度では、圧延時に導入される加工ひずみは
｛222｝方位粒が多く、そのため再結晶集合組織に
は｛222｝方位が集積し、かくして低い値しか
得られないのが現状であつた。しかしながら高ひ
ずみ速度圧延とすることにより、｛222｝方位粒導
入される加工ひずみ量が増大し、そのため｛222｝
方位を主方位とする再結晶集合組織が形成され、
ｒ個が格段に向上することを見出した。さらに、
｛222｝方位粒への加工ひずみにより、｛222｝方位
粒が優先的に再結晶が進行するため、リジング発
生の主原因である｛200｝方位粒を浸食し、耐リ
ジング性も向上する。 さらに２Kgｆ／mm²以上の張力を付加することに
よつて、鋼板表面に形成されやすい｛110｝方位
の形成が軽減され、その結果ｒ値およびEl値の面
内異方性が大幅に改善されるのである。 （実施例） 表３に示す化学組成の鋼片を転炉−連続鋳造法
および転炉−シートバーキヤスター法により製造
した。転炉−連続鋳造法では1100〜950℃に加熱
均熱後粗圧延により20〜30mm板厚のシートバーと
した。

【表】 これらシートバーを連続的に６列からなる仕上
圧延機を用いて0.8〜1.2mm板厚の薄鋼帯とし、こ
のとき後半２列の圧延機を用いて高ひずみ速度張
力付加圧延を行つた。圧延条件および連続焼鈍
（均熱温度750〜810℃）後の材料特性を表４に示
す。ここに鋼Ｄについては、連続焼鈍条件とし
て、均熱後400℃で２分間の過時効処理を施した。

【表】 引張特性はJIS ５号試験片として求めた。 リジング性は圧延方向から切り出したJIS ５号
試験片を用い15％の引張予ひずみを付加し、表面
凹凸を目視法にて１（良）〜５（劣）の評価をし
た。この評価は、在来の低炭素冷延鋼板の製造法
によるとき、リジングが事実上現れなかつたので
評価基準が確立していない。従つて本発明では従
来ステンレス鋼についての目視法による指数評価
基準をそのまま準用した。 評価１、２は実用上問題のないリジング性を示
す。 （発明の効果） この発明によれば高ひずみ速度張力付加温間圧
延にて高い延性とｒ値を示すとともに面内異方性
が小さく優れた耐リジング性をもつ薄鋼板が得ら
れ、従来の冷延工程を省略できるばかりでなく、
圧延素材についてもシートバーキヤスター法、ス
トリツプキヤスター法などの活用に適合するな
ど、加工用薄鋼板の製造工程の簡略化が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はｒ値、リジング性に及ぼす圧延ひずみ
速度の影響を示すグラフである。第２図は延び及
びｒ値の異方性に及ぼす圧延ひずみ速度と張力の
影響を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 低炭素鋼を所定板厚に圧延する工程におい
   て、少なくとも１パスを800〜300℃の温度範囲
   で、ひずみ速度：300s^-1以上でかつ、２Kgｆ／mm²
   以上の張力付加の下に圧延し、ひき続き再結晶焼
   鈍することを特徴とする、面内異方性が小さく、
   耐リジング性に優れる加工用薄鋼板の製造方法。