JPH033730B2

JPH033730B2 -

Info

Publication number: JPH033730B2
Application number: JP60101562A
Authority: JP
Inventors: Saiji Matsuoka; Susumu Sato; Takashi Obara; Kozo Sumyama; Toshio Irie
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1985-05-15
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1991-01-21
Also published as: JPS61261434A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）耐リジング性及び張り剛性に優れる加工用薄鋼
板の製造に関してこの明細書で述べる技術内容
は、圧延条件の規制により冷間圧延および再結晶
焼鈍工程を省略し得る新プロセスについての開発
成果を開示するところにある。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がおよそ２mm
以下の加工用薄鋼板には以下のような特性が要求
される。 (1) 機械的特性良好な曲げ加工性、張り出し加工性および絞り
加工性を得るために、主として高い延性と高いラ
ンクフオード値（ｒ値）が必要である。また近年自動車用鋼板に対しては、自動車の燃
費向上を目的とした薄板化が要求されている。こ
の薄板化の際に問題となるのは、成形品の張り剛
性の低下であり、例えば成形品に外部から力が加
えられると容易にたわみが生じる。ところで、鋼
板の張り剛性はヤング率に比例するため、板面に
おけるヤング率を上げることが鋼板の張り剛性を
高めることになる。この場合、圧延方向（以下Ｌ
方向と記す）、圧延方向と直交する方向（以下Ｃ
方向と記す）、圧延方向に対して45゜をなす方向
（以下Ｄ方向と記す）の３方向の平均ヤング率が
22200（Kg／mm²）以上であれば優れた張り剛性を示
す。 (2) 表面特性これら材料は主として最終製品の最外側に使用
されるため、素材としての形状および表面美麗さ
はもちろんのこと、各種表面処理性も重要であ
る。これら薄鋼板の一般的な製造手段は、次のとお
りである。まず鋼素材としては主に低炭素鋼を用い、造塊
−分塊圧延にて板厚200mm程度の鋼片とした後、
加熱炉にて加熱−均熱処理し、ついで粗熱延工程
により板厚約30mmのシートバーとしてから、仕上
温度がAr₃変態点以上の範囲における仕上熱延工
程にて所定板厚の熱延鋼帯とし、しかるのちそれ
を酸洗後、冷間圧延により所定板厚（2.0mm以下）
の冷延鋼帯とし、さらに再結晶焼鈍を施して最終
製品とする。かかる慣行の最大の欠点は最終製品に至るまで
の工程がきわめて長いことにある。その結果、製
品にするまでに要するエネルギー、要員および時
間が莫大になるだけでなく、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。例えば冷間圧延工程にお
ける表面欠陥の発生、あるいは再結晶焼鈍工程に
おける不純物元素の表面濃化および表面酸化に起
因する表面美麗さの劣化、さらには表面処理性の
劣化などが不可避的トラブルである。ところで加工用薄鋼板の製造法としは、熱間圧
延工程にて最終製品とするものも考えられてい
る。この方法によれば、冷間圧延および再結晶焼
鈍工程が省略でき、そのメリツトは大きい。しかしながら、熱間圧延のままで得られる薄鋼
板の機械的特性は、冷延−焼鈍工程を経たものに
比べるとはるかに劣る。とくに自動車の車体など
に使用されるプレス加工材には優れた深絞り性が
要求されるのに対し、熱延鋼板のｒ値は1.0前後
と低く、そのためその加工用途はきわめて限られ
たものになる。これは従来の熱延方法において
は、その仕上温度がAr₃変態点以上であるため、
ｒ→α変態時に集合組織がンダム化するためであ
る。加えて2.0mm以下の板厚の薄鋼板を熱延工程
のみで製造することはきわめて困難である。しか
も寸法精度の問題の他に、薄くなることによる鋼
板温度の低下は、低炭素鋼のAr₃変態点以下の圧
延を余儀なくし、材質（延性、絞り性）の著しい
劣化をもたらす。またたとえAr₃変態点以下の圧
延によつて材質が確保できたとしても、フエライ
ト域で圧延された鋼板にはリジングが発生しやす
くなるという新たな問題が生じる。ここに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とつては致
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、とくにフエライト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その
傾向が強い。最近では、これら加工用薄鋼板は、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
多くなつたこともあり、優れた耐リジング性が要
求されるようになつてきた。ところで近年鉄鋼材料の製造工程は著しく変化
しており、加工用薄鋼板の場合も例外ではない。すなわち、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
は従来の1200℃近傍から1100℃近傍もしくはそれ
以下に低下される傾向にある。さらに溶鋼から直
ちに板厚50mm以下の鋼帯を溶製することにより、
熱延の加熱処理を粗圧延工程を省略できるプロセ
スも実用化されつつある。しかしながらこれらの新製造工程は、いずれも
溶鋼が凝固する際にできる組織（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、前述したリ
ジングが起こりやすかつたのである。（従来の技術） Ar₃変態点以下の比較的低温域で所定板厚の薄
鋼板とし、その後は冷間圧延および再結晶焼鈍工
程を施さない加工用薄鋼板の製造方法もいくつか
提示されている。例えば特開昭48−4329号公報に
は、低炭素リムド鋼をAr₃変態点以下の温度で90
％の圧延にて４mm板厚の鋼帯とすることによる降
伏点26.1Kg／mm²、引張強さ37.3Kg／mm²、伸び49.7
％、＝1.29の特性を有する製造例が示されてい
る。また特開昭52−44718号公報には同じく低炭
素リムド鋼を熱延仕上温度800〜860℃（Ar₃変態
点以下）で2.0mm板厚とし、巻取温度600〜730℃
とすることによる、降伏点20Kg／mm²以下の低降伏
点鋼板の製造法が示されている。しかしながら絞
り性の指標であるコニカルカツプ値は得られる製
品で60.60〜62.18mm程度であり、この点従来例の
60.58〜60.61に比べると絞り性は同等かそれ以下
である。さらに特開昭53−22850号公報には同じ
く低炭素リムド鋼を熱延仕上温度710〜750℃で
1.8〜2.3mm板厚とし、巻取温度530〜600℃とする
ことによる低炭素熱延鋼板の製造法が示されい
る。しかしながらこの方法によつて得られる製品
のコニカルカツプ値も上掲の特開昭52−44718号
公報の場合と同様に従来例よりも高く、絞り性は
劣つている。またさらに特開昭54−109022号公報
には、低炭素アルミキルド鋼を熱延仕上温度760
〜820℃で1.6mm板厚とし、巻取温度650〜690℃と
することによる降伏点14.9〜18.8Kg／mm²、引張強
さ27.7〜29.8Kg／mm²、伸び39.0〜44.8％の特性を
有する低強度軟鋼板の製造例が開示されている。
その他特開昭59−226149号公報にはwt％でＣ／
0.002，Si／0.02，Mn／0.23，Ｐ／0.009，Ｓ／
0.008，Al／0.025，Ｎ／0.0021、Ti／0.10の低炭
素Alキルド鋼を500〜900℃で潤滑油を施しつつ
76％の圧延にて1.6mm板厚の鋼帯とすることによ
り、＝1.21の特性を有する薄鋼板の製造例が示
されている。しかしながら上記した公知技術にはいずれも、
前述した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いない。（発明が解決しようとする問題点）冷間圧延のみならず再結晶焼鈍をも含まない新
プロセスによつて、耐リジング性及び張り剛性に
優れる加工用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、低炭素鋼を所定の板厚に圧延する
工程において、少なくとも１パスを、Ar₃変態点
以下、500℃以上の温度範囲内にて、圧下率：35
％以上、ひずみ速度（ε〓）：300_s ^-1以上でしかも下
記式(1)に従う限界ひずみ（ε〓_c）に対して下記式(2)
の関係を満足する条件下で圧延を行うことを特徴
とする耐リジング性と張り剛性に優れる加工用ア
ズロールド薄鋼板の製造方法である。 l_oε〓_c＝−3645／Ｔ＋11.5 …(1) ここでＴ：圧延温度（Ｋ） 0.77ε〓_c≦ε〓≦1.35ε〓_c …(2) この発明の基礎となつた研究結果からまず説明
する。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り、これらの供試鋼Ａ，Ｂを
700℃に加熱、均熱後、１パスで20％、40％およ
び60％の各圧下率でそれぞれ圧延した。

【表】このときのひずみ速度（ε〓）と圧延後の鋼板の
ｒ値およびリジング指数との関係を第１図に示
す。値およびリジング指数はひずみ速度と圧下率
とに強く依存し、圧下率35％以上でかつ300_s ^-1以
上の高いひずみ速度にすることにより、および
耐リジング性は著しく向上した。表１の供試鋼Ｂを用い、500〜850℃に加熱し、
１パスで60％の圧下率、ひずみ速度1800_s ^-1で圧
延した。このときの圧延温度とヤング率（Ｌ，
Ｃ，Ｄの３方向の平均値）の関係を第２図に示
す。ヤング率は650℃でピークを示し、600〜800
℃で22200（Kg／mm²）以上であつた。次にひずみ速度を変化させた時のヤング率にお
よぼすひずみ速度ε〓_cと圧延温度Ｔの関係を第３図
に示す。l_oε〓_c＝−3645／Ｔ＋11.5を満たすε〓_cに対
するヤング率は、いずれも23000（Kg／mm²）以上で
あり、0.77ε〓_c≦ε〓≦1.35ε〓_cの範囲とすれば、ヤ
ング
率を22200（Kg／mm²）以上にできる。なおひずみ速度ε〓の計算は以下の式に従つた。ここでｎ：圧延ロールの回転数（rpm）ｒ：圧下率（％）／100 Ｒ：圧延ロールの半径（mm） Ho：圧延前の板厚（mm）又、とヤング率（）のＬ方向、Ｃ方向、Ｄ
方向の３方向の平均値は、それぞれ＝（r_Lor_c＋2r_D）／４＝（E_L＋E_c＋2E_D）／４として求めた。なおr_Lとr_C及びr_Dは夫々L.C.及び
Ｄ方向のｒ値であり、同様に、E_LとE_C及びE_Dは
夫々Ｌ，Ｃ，及びＤ方向のヤング率である。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
とにより耐リジング性及び張り剛性とに優れる加
工用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
確保するやためには、侵入型固溶元素であるＣ，
Ｎはそれぞれ0.10％以下、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
素たとえばTi，Nb，ZrおよびＢ等の添加も有効
である。また高強度を得るためにＰ，Siおよび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は当然に適用でき
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−直接圧
延）法も勿論適用可能である。一方溶鋼から直ちに50mm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
点から経済的メリツトが大きいので、圧延素材の
製造法としてはとりわけ有利である。 (3) 圧延工程この工程が最も重要であり、低炭素鋼を所定板
厚に圧延するに当り、少なくとも１パスを、Ar₃
変態点以下、500℃以上の温度範囲内にて、圧下
率35％以上、ひずみ速度（ε〓）：300_s ^-1以上でしか
も下記式(1)に従う限界ひずみ速度（ε〓_c）に対して
下記式(2)の関係を満足する条件下で圧延を行うこ
とが必須である。 l_oε〓_c＝−3645／Ｔ＋11.5 …(1) ここでＴ：圧延温度（Ｋ） 0.77ε〓_c≦ε〓≦1.35ε〓_c …(2) 仕上圧延温度がAr₃変態点を超える高温域で
は、たとえ圧下率35％以上、ひずみ速度300_s ^-1以
上で圧延を施したとしても、加工性、耐リジング
性とも劣るものしか得られず、一方、500℃未満
では、変形抵抗の著しい増大をもたらし、冷間圧
延法で特有な問題が生じるため、仕上圧延温度は
Ar₃変態点〜500℃の範囲に限定した。またひずみ速度については、300_s ^-1に満たない
と目標とする材質が確保できないので、300_s ^-1以
上とりわけ500〜2500_s ^-1が好適である。圧延パス数、圧下率の配分は、上記の条件が満
されれば任意でよい。圧延機の配列、構造、ロール径や、張力、潤滑
の有無などは本質的な影響力を持たない。なお再結晶焼鈍処理については、原則として不
要であるが、材質上の要請から、圧延後のランア
ウトテーブル上および巻とり工程で保熱、均熱処
理を施すこと、また必要に応じて圧延後に多少の
加熱処理を施すことを禁ずるものではない。また、限界ひずみ速度ε〓_cは、圧延温度とひずみ
速度ε〓とに依存して、圧延を経た再結晶焼鈍後の
製品にいてヤング率23000（Kg／mm²）以上を与え得
る限界的なひずみ速度である。そして上掲の式(1)
は第３図に示した実験より求められる実験式であ
り、圧延温度の係数として表わされる。 (4) 酸光、調質圧延上述の手順で得られた鋼帯は、従来よりも低温
域での圧延であるため酸化層は薄く、酸洗性は極
めて良好であるので、酸洗せずに使用できる用途
も広い。また脱スケールは、従来の酸による除去
の他に機械的除去も可能である。さらに形状矯
正、表面粗度調整などを目的として、10％以下の
調質圧延を加えることができる。 (5) 表面処理かくして得られる鋼帯は、亜鉛めつき（合金系
を含む）、錫めつきおよびほうろう性など表面処
理性に優れるので、各種表面処理原板として適用
できる。（作用）この発明に従い、高圧下率、高ひずみ速度で圧
延を行うことによつて、耐リジング性と張り剛
性、さらには値が格段に向上する理由について
は、まだ明確には解明されていないが、圧延材の
集合組織および加工ひずみの変化と密接な関係に
あるものと考えられる。すなわち圧延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、｛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。従来行な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｛200｝方
位粒が多く、再結晶集合組織には｛200｝方位が
集積するため、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｝方位粒に導入される加工ひず
み量が増大し、よつて｛222｝方位を主方位とす
る再結晶集合組織が形成され、値が格段に向上
することを見い出した。さらに、｛222｝方位粒へ
の加工ひずみにより、｛222｝方位粒の再結晶が優
先的に進行するため、リジング発生の主原因であ
る｛200｝方位粒を侵食し、耐リジング性も向上
する。（実施例）表２に示す組成鋼をそれぞれ、表３に示す方法
で板厚20〜40mmのシートバーにした後、６列から
成る圧延機を用いて板厚0.8〜1.6mmの薄鋼板とし
た。このとき最後列のスタンドにおいて高ひずみ
速度圧延を行つた。

【表】

【表】注 ☆：比較例
かくして得られた薄鋼板につき、酸洗、調質圧
延（圧下率0.5〜１％）後の材料特性を表３に示
した。なお引張特性はJIS5号試験片として求め
た。またリジング性は、圧延方向から切り出した
JIS5号試験片を用い、15％の引張予ひずみを付加
したものについて、表面の凹を目視法にて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方法によるときリジングが事
実上あらわれなかつたので、評定基準が確立され
ていない。したが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。この発明に従つて製造された鋼板は比較例より
も優れた値、耐リジング性、及び張り剛性を示
しており、従来の冷間圧延−再結晶焼鈍工程を経
て製造されたものと何らそん色がない。（発明の効果）かくしてこの発明によれば、Ar₃変態点〜500
℃の温度範囲における高圧下率、高ひずみ速度圧
延により、従来の冷間圧延のみなるず再結晶焼鈍
をも省略したアズロールドのままで、良好な加工
性と共に優れた耐リジング性と張り剛性をもつ薄
鋼板を得ることができ、しかも圧延素材について
もシートババーキヤスター法、ストツプキヤスタ
ー法などに適合するなど、加工用薄鋼板の製造工
程の大幅な簡略化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は値とリジング指数に及ぼすひずみ速
度の影響を示すグラフ、第２図はヤング率に及ぼ
す圧延温度の影響を示すグラフ、第３図はヤング
率に及ぼす圧延温度とひずみ速度の影響を示すグ
ラフ、である。

Claims

【特許請求の範囲】１低炭素鋼を所定の板厚に圧延する工程におい
て、少なくとも１パスを、Ar₃変態点以下、500℃
以上の温度範囲内にて、圧下率：35％以上、ひず
み速度（ε〓）：300_s ^-1以上でしかも下記式(1)に従う
限界ひずみ（ε〓_c）に対して下記式(2)の関係を満足
する条件下で圧延を行うことを特徴とする耐リジ
ング性と張り剛性に優れる加工用アズロールド薄
鋼板の製造方法。 l_oε〓_c＝−3645／Ｔ＋11.5 …(1) ここでＴ：圧延温度（Ｋ） 0.77ε〓_c≦ε〓≦1.35ε〓_c …(2)