JPH033731B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 耐リジング性及び張り剛性に優れる加工用薄鋼
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、しに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。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。 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、このため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方向の平均のヤング率
が22200（Kg／mm²）以上であれば優れた張り剛性を
示す。 ところで加工用薄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
るエネルギーを莫大なほか、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。 ところがいわゆる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。 すなわち溶鋼を造塊−分塊圧圧延にて250mm板
厚程度の鋼片とした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は従来の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59−185729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、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、800〜300℃
の温度範囲内にて、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仕上
げ、ひき続き再結晶焼鈍を行うことを特徴とする
耐リジングと張り剛性に優れる加工用薄鋼板の製
造方法である。 記 lnε〓_c＝−3650／Ｔ＋11.5 (1) ここでＴ：圧延温度（Ｋ） 0.83ε〓_c≦ε〓≦1.14ε〓_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。

【表】 供試鋼は表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。供試鋼はＡ，Ｂとも600
℃に加熱−均熱し１パス、30％の圧下率で圧延し
た。 このときのひずみ速度（ε〓）と焼鈍度（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。 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、値および耐リジング
性は著しく向上した。 さらに表１の供試鋼Ｂを用い、300〜800℃に加
熱−均熱し、１パス30％の圧下率、ひずみ速度
850_s ^-1で圧延した。このときの圧延温度と焼鈍後
のヤング率（L.C.D3方向平均値）の関係を第２
図に示す。ヤング率は500℃でピークとなり、400
〜580℃で22200Kg／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
よぼす限界ひずみ速度（ε〓_c）と圧延温度（Ｔ）の
関係を第３図に示す。lnε_C＝−3650／Ｔ＋11.5を
満たすε〓_Cに対するヤング率はいずれも23500Kg／
mm²以上であり、0.83ε〓_C≦ε〓≦1.14ε〓_Cの範囲で2
2200
Kg／mm²以上であつた。 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、耐リジング性及び張り剛性に優れた加工
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、一定レベル以上の深絞
り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0.10wt％、0.01wt％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−直接
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℃の温度範囲内にて、ひずみ速度
（ε〓）：300s^-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
る条件下で圧延することが必須である。 記 lnε〓_c＝−3650／Ｔ＋11.5 (1) ここでＴ：圧延温度（Ｋ） 0.83ε〓_c≦ε〓≦1.14ε〓_c (2) 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深絞り性と耐
リジング性を得るのが困難な一方300℃未満では
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。 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、張力、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 また、とヤング率（Ｅ）のＬ方向、Ｃ方向及び
Ｄ方向の３方向の平均値は ＝（r_L＋r_c＋2r_D）／４ ＝（E_L＋E_c＋2E_D）／４ として求めた。なおr_L，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，E_C及びE_D
は夫々Ｌ，Ｃ及びＤ方向のヤング率である。 さらに限界ひずみ速度（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
焼鈍度の製品についてヤング率23500（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図に結果を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さ
れる。 (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（約650℃）から950℃の
範囲が適する。 この焼鈍処理は圧延後の巻取りコイルの状態で
保持することでも可能である。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、加工性及び張り鋼性をも
たらす機構は必ずしも明確でないが、圧延材の集
合組織および加工歪の変化と密接な関係をもつと
考えられる。 すなわち圧延−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｛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｛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、耐リジング性を向
上する。 （実施例） 表２に示す化学組成の鋼片を転炉−連続鋳造法
により製造し、1100〜950℃に加熱−均熱後粗圧
延により30mm板厚のシートバーとした。さらには
転炉−シートバーキヤスター法による30mm板厚の
シートバーの製造も行つた。

【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0.8〜1.6mm板厚の薄鋼帯とし、こ
のとき最後列の圧延機を用いて高ひずみ速度圧延
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３に示す。

【表】 ＊ 比較例
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温間圧延にて高
い延性とｒ値を示すとともに優れた耐リジング性
と張り剛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図は値、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 (1)

1. 【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、800〜300℃の温度範囲内
   にて、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仕上げ、ひき続き再
   結晶焼鈍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薄鋼板の製造方法。 記 lnε〓_c＝−3650／Ｔ＋11.5 (1) ここでＴ：圧延温度（Ｋ） 0.83ε〓_c≦ε〓≦1.14ε〓_c (2)