JPH04276027A - 深絞り性及び焼付け硬化性に優れた溶融亜鉛メッキ熱延鋼板の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は深絞り性及び焼付け硬化
性に優れた溶融亜鉛メッキ熱延鋼板の製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車部材や各種構造物に使用さ
れる熱延鋼板は、冷延鋼板の代替として、高いプレス成
形性及び耐食性が要求されている。このような要求を満
たす熱延鋼板の製造方法として、極低炭素鋼にＴｉ、Ｎ
ｂなどの炭窒化物形成元素を単独又は複合添加して鋼中
のＣ、Ｎを固定し得る成分鋼を用いて、未再結晶フェラ
イト域熱延をすることにより鋼板の延性、深絞り性を向
上させ、更に溶融亜鉛メッキを施す方法が提案されてい
る。

【０００３】また、塗装焼付け時に硬化して高強度化を
果たせる機能、すなわち、焼付け硬化性の付与も求めら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一方では、こ
れらの鋼板では、焼付け硬化性を出現させるために必要
なＣ、Ｎは、ＴｉやＮｂなどの炭窒化物形成元素により
固定されるため、その機能を付与することが困難であっ
た。

【０００５】焼付け硬化性を付与する手段として、従来
は、予め鋼中のＣ、Ｎが残存するようにＴｉやＮｂの添
加量を制御することが試みられていたが、このように微
量のＣ、Ｎを溶製段階で制御することは、技術上困難で
ある。

【０００６】なお、従来より以下のような提案がなされ
ているが、熱延鋼板を意図したものでなく、したがつて
、深絞り性及び焼付け硬化性ともに優れた熱延鋼板を製
造することは困難である。

【０００７】例えば、深絞り用鋼板の耐２次加工脆性を
改善する目的で、Ｔｉ、Ｎｂを添加して鋼中のＣを固定
し、冷延後オープンコイル焼鈍時に浸炭を行い、鋼板表
面に浸炭層を形成する方法（特開昭６３−３８５５６号
）が提案されている。しかし、この方法の場合、長時間
に及ぶバッチ焼鈍の際に浸炭を実施するため、鋼板の表
層部に高濃度の浸炭層（浸炭層の平均Ｃ量：０．０２〜
０．１０％）が形成され、また表層部と中心層でフェラ
イト粒度に差が生じている。更に、こうしたバッチ焼鈍
タイプでは、当然乍ら生産性が低いと共に、圧延方向、
板幅方向の材質が不均一になり易い不利を生じる。

【０００８】また、化成処理性を改善する目的で、極く
表面層にのみ極めて微量の固溶Ｃ、Ｎを与える方法（特
公平１−４２３３１号）が提案されているが、耐２次加
工脆性や焼付け硬化性を考慮したものでない。

【０００９】また同様に、Ｔｉ、Ｎｂを添加して深絞り
用鋼板を製造する方法として、冷延後再結晶焼鈍を行っ
た後、更に浸炭処理を施す方法（特開平１−９６３３０
号）もあるが、主に多量の炭化物、窒化物の析出による
強度の上昇を狙ったものであって、耐２次加工脆性に対
する配慮がなく、また焼鈍後にバッチにて長時間浸炭、
浸窒処理を行うため、浸炭量、浸窒量が過剰かつ不均一
となり易く、しかも生産性が低く、工程も煩雑になると
いう欠点がある。

【００１０】また、これらの従来技術は、いずれも冷延
鋼板に関するものであり、溶融亜鉛メッキ熱延鋼板に関
するものではない。

【００１１】本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
て、極低炭素鋼を用いて、深絞り性と焼付け硬化性に優
れた溶融亜鉛メッキ熱延鋼板を生産性よく製造する方法
を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、焼付け硬化性を
付与する手段として浸炭雰囲気ガス中で焼鈍を行うこと
により固溶Ｃを付与すること、充分な焼付け硬化性の付
与には数ｐｐｍ以上の固溶Ｃが必要であり、メッキライ
ンの焼鈍工程の短時間処理でもそれに充分な浸炭が行え
ることを見い出し、ここに本発明をなしたものである。

【００１３】すなわち、本発明は、Ｃ：０．０１％以下
、Ｓｉ：０．２％以下、Ｍｎ：０．０５〜１．０％、Ｐ
：０．１０％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ
：０．０１〜０．０８％及びＮ：０．００５％以下を含
有し、必要に応じて更にＢ：０．００２％以下を含有し
、かつ、Ｔｉ：｛（４８／３２）×Ｓ（％）＋（４８／
１４）×Ｎ（％）｝〜０．０８％及びＮｂ：０．０１〜
０．０８％の範囲で、１≦｛（Ｔｉ（％）−（４８／３
２）×Ｓ（％）−（４８／１４）×Ｎ（％））／４８＋
Ｎｂ（％）／９３｝／（Ｃ（％）／１２）を満足するＴ
ｉ及びＮｂを単独又は複合添加して、残部がＦｅ及び不
可避的不純物よりなる鋼を、通常工程で粗圧延後、５０
０〜８００℃の範囲で総圧下率６０％以上の熱間圧延を
行い、４００〜６００℃の範囲で巻き取り、これを酸洗
した後、インライン焼鈍型連続式溶融亜鉛メッキライン
に装入して浸炭雰囲気ガス中で再結晶温度以上の温度で
連続焼鈍を行い、固溶Ｃ量を１０〜３０ｐｐｍに制御し
、引き続いて冷却過程において溶融亜鉛メッキを行うこ
とを特徴とする深絞り性及び焼付け硬化性に優れた溶融
亜鉛メッキ熱延鋼板の製造方法を要旨とするものである
。

【００１４】以下に本発明を更に詳述する。

【００１５】

【作用】まず、本発明における鋼の化学成分の限定理由
について説明する。

【００１６】Ｃ：Ｃはその含有量が増大するにつれてＣ
を固定するＴｉ、Ｎｂの添加量が増大し、製造費用の増
加につながる。更にＴｉＣ及びＮｂＣ析出量が増大し、
粒成長を阻害してｒ値が劣化する。したがって、Ｃ含有
量は０．０１％以下とする。

【００１７】Ｓｉ：Ｓｉは溶鋼の脱酸を主目的に添加さ
れるが、添加量が多すぎると表面性状や亜鉛密着性、化
成処理或いは塗装性を劣化させるので、その含有量は０
．２％以下とする。

【００１８】Ｍｎ：Ｍｎは熱間脆性の防止を主目的に添
加されるが、０．０５％より少ないとその効果が得られ
ない。また、鋼強度を高める効果を有するが、１．０％
より添加量が多いと延性を劣化させる。したがって、Ｍ
ｎ含有量は０．０５〜１．０％の範囲とする。

【００１９】Ｐ：Ｐはｒ値の低下を伴うことなく鋼強度
を高める効果を有するが、粒界に偏析して２次加工脆性
を起こし易くするので、Ｐ含有量は０．１０％以下に抑
制する。

【００２０】Ｓ：ＳはＴｉと結合してＴｉＳを形成する
ので、その含有量が増大するとＣ、Ｎを固定するのに必
要なＴｉ量が増大し、またＭｎＳ系の伸長した介在物が
増加して局部延性を劣化させる。したがって、Ｓ含有量
は０．０１％以下に抑制する。

【００２１】Ａｌ：Ａｌは溶鋼の脱酸を目的に添加され
るが、その含有量がｓｏｌ．Ａｌで０．０１％より少な
いと、その目的が達成されず、また０．０８％を超える
と脱酸効果は飽和すると共にＡｌ２Ｏ３介在物が増加し
て加工成形性を劣化させる。したがって、Ａｌ含有量は
ｓｏｌ．Ａｌで０．０１〜０．０８％の範囲とする。

【００２２】Ｎ：ＮはＴｉと結合してＴｉＮを形成する
ので、その含有量が増大するとＣを固定するのに必要な
Ｔｉ量が増大する。またＴｉＮ析出量が増加して粒成長
が阻害されｒ値が劣化する。したがって、Ｎ含有量は少
ないほど好ましく、０．００５％以下とする。

【００２３】Ｔｉ、Ｎｂ：ＴｉはＣ、Ｎ、Ｓを固定し、
ＮｂはＣ、Ｎを固定して、それぞれ深絞り性を高める作
用があるので、１≦｛（Ｔｉ（％）−（４８／３２）×
Ｓ（％）−（４８／１４）×Ｎ（％））／４８＋Ｎｂ（
％）／９３｝／（Ｃ（％）／１２）を満足するＴｉ及び
Ｎｂを添加する必要がある。この式の値が１より小さい
と、Ｃ、Ｎが充分に固定することができず、深絞り性を
劣化させることになる。

【００２４】更に、Ｔｉはメッキ密着性を劣化させるの
で、添加量の下限をＮ、Ｓを固定するのに足りる量とす
る。また、０．０８％を超えると深絞り性を高める作用
は飽和すると共にメッキラインの焼鈍過程での浸炭によ
るＣを固定してしまい、かかる目的の障害となるので、
Ｔｉ添加量の範囲は、｛（４８／３２）×Ｓ（％）＋（
４８／１４）×Ｎ（％）｝〜０．０８％とする。

【００２５】同様に、Ｎｂは主にＣを固定するために添
加するが、０．０１％未満では深絞り性の面内異方性の
改善がみられない。またその添加量が多いと深絞り性を
高める作用が飽和し、上記と同様に浸炭によるＣを固定
してしまうと共に、再結晶温度も上昇するので、Ｎｂの
添加量の範囲は０．０１〜０．０８％とする。

【００２６】Ｂ：Ｂは耐２次加工脆性に対して有効な元
素として知られており、前述の成分組成の鋼に添加する
ことにより耐２次加工脆性を補充することができる。し
かし、その添加量が０．００２％より多いと粒成長性を
阻害して深絞り性や延性を低下させる。したがつて、Ｂ
を添加する場合は経済性をも考慮して０．００２％以下
とする。

【００２７】次に本発明の製造方法について説明する。 上記化学成分を有する鋼は、通常工程で粗圧延後、５０
０〜８００℃の範囲で総圧下率６０％以上の熱延圧延を
行う。高ｒ値熱延鋼板を製造するための必須条件は熱延
時に圧延集合組織を得ることであり、そのためには、フ
ェライト域で、かつ６０％以上の圧下が必要であり、望
ましくは６０〜９４％の圧下率で熱延を行う。しかし、
熱延温度が５００℃より低いと圧延荷重が増大して操業
上好ましくない。また８００℃を超えると再結晶を生じ
、集合組織がランダム化して望ましい圧延集合組織が得
られない。なお、潤滑条件がよい程、板厚方向に均一な
集合組織が得られ、高いｒ値が得られるので、目標とす
るｒ値に応じて潤滑剤を選択することが望ましい。

【００２８】巻取温度は、鋼中の固溶Ｃ、Ｎを炭窒化物
として固定するために４００〜６００℃の範囲にする必
要がある。

【００２９】酸洗後、インライン焼鈍型連続式溶融亜鉛
メッキラインに装入して浸炭雰囲気ガス中で再結晶温度
以上で連続焼鈍を行う。雰囲気はカーボンポテンシャル
を制御した浸炭ガスとする。この連続焼鈍により、焼付
け硬化性が向上するが、その理由は、浸炭雰囲気中より
侵入したＣのうちＴｉＣ、ＮｂＣとして固定されなかっ
たＣが固溶Ｃとして粒界及び粒内に存在して焼付け硬化
性を改善すると考えられる。その際、この固溶Ｃ量が１
０ｐｐｍ未満ではかかる目的を達せられず、また３０ｐ
ｐｍを超えると常温時効の問題を生ずる。よって、固溶
Ｃ量の範囲は１０〜３０ｐｐｍとする。

【００３０】引き続いて冷却を行い、溶融亜鉛浴に侵入
させてメッキを行う。この際、本発明では過時効処理を
敢えて必要としないが、メッキ浴近傍の温度で過時効処
理を行ってもよい。更に必要に応じて合金化処理を行っ
てもよい。

【００３１】次に本発明の実施例を示す。

【００３２】

【実施例】

【表１】 に示す化学成分を有する極低炭素鋼を１１５０℃で１時
間加熱して溶体化処理を行った後、１１００〜９５０℃
の範囲で粗圧延を行い、これに続く圧延において、仕上
圧延温度及びフェライト域総圧下量を種々変化させて１
．２ｍｍ厚の熱延鋼板を製造した。これらの熱延鋼板を
５００℃で巻取り処理を行い、酸洗後、浸炭雰囲気又は
（Ｎ２−Ｈ２）ガス中で８５０℃×４０秒の連続焼鈍を
行い、引き続いて冷却して溶融亜鉛浴に侵入させてメッ
キを施した。得られた鋼板に０．８％のスキンパスを行
った。

【００３３】

【表２】 にこれらの製造条件で得られた溶融亜鉛メッキ熱延鋼板
の機械的性質、ｒ値、時効指数（ＡＩ）、焼付け硬化量
（ＢＨ）及び固溶Ｃ量を示す。なお、ＡＩは１０％引張
時の応力（σ１）と１００℃×１ｈｒの時効処理後の再
引張時の下降伏応力（σ２）から、ＡＩ＝σ２−σ１で
求めた。ＢＨは２％引張時の応力（σ３）と１７０℃×
２０ｍｉｎの時効処理後の再引張時の下降伏応力（σ４
）から、ＢＨ＝σ４−σ３で求めた。

【００３４】表２より明らかなように、本発明例はいず
れも、比較例に比べて、溶融亜鉛メッキ熱延鋼板として
の要求を損ねることなく、深絞り性及び焼付け硬化性が
改善されている。特に常温時効性を損ねることなく焼付
け硬化性が改善されていることがわかる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
深絞り性及び焼付け効果性に優れた溶融亜鉛メッキ熱延
鋼板を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における固溶Ｃ量とＡＩ、ＢＨとの関係
を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．０
   １％以下、Ｓｉ：０．２％以下、Ｍｎ：０．０５〜１．
   ０％、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏ
   ｌ．Ａｌ：０．０１〜０．０８％及びＮ：０．００５％
   以下を含有し、かつ、Ｔｉ：｛（４８／３２）×Ｓ（％
   ）＋（４８／１４）×Ｎ（％）｝〜０．０８％及びＮｂ
   ：０．０１〜０．０８％の範囲で、１≦｛（Ｔｉ（％）
   −（４８／３２）×Ｓ（％）−（４８／１４）×Ｎ（％
   ））／４８＋Ｎｂ（％）／９３｝／（Ｃ（％）／１２）
   を満足するＴｉ及びＮｂを単独又は複合添加して、残部
   がＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼を、通常工程で粗
   圧延後、５００〜８００℃の範囲で総圧下率６０％以上
   の熱間圧延を行い、４００〜６００℃の範囲で巻き取り
   、これを酸洗した後、インライン焼鈍型連続式溶融亜鉛
   メッキラインに装入して浸炭雰囲気ガス中で再結晶温度
   以上の温度で連続焼鈍を行い、固溶Ｃ量を１０〜３０ｐ
   ｐｍに制御し、引き続いて冷却過程において溶融亜鉛メ
   ッキを行うことを特徴とする深絞り性及び焼付け硬化性
   に優れた溶融亜鉛メッキ熱延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】　　前記鋼が更にＢ：０．００２％以下を
   含有している請求項１に記載の方法。