JPH0472036A - 高造形性冷延鋼板の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、きわめて厳しい成形加工の用途に使用される
冷延鋼板に関するもので、特に全伸びが５８％以上で７
値が２．５以上の従来にない造形性を有する冷延鋼板お
よびその製造方法に関するものである。

（従来の技術） 自動車のガソリンタンクやランプハウスあるいは電気機
器のモーターカバーや小型ボンへなどは、形状がきわめ
て複雑あるいは加工がきわめて厳しく、このような部品
を鋼板で製造するには加工性が不足してこれらの部品の
形を造ること、すなわち造形が不可能となる場合がある
。しだがって、このような用途には射出成形が可能なプ
ラスチックが用いられたり、鋼板を用いる場合にはその
使用に制約があった。ここで、本発明は上に述べたよう
な複雑な形状を有する特殊な部品に適用される鋼板に関
するものであり、従来の超加工性鋼板と異なる概念の鋼
板に属するので、本明細書では高造形性鋼板と呼ぶ。

ところで、プラスチックはその極く一部を除きリサイク
ルが不可能であるので、地球資源や地球環境を考慮する
と問題がある。したがって、自動車や電気機器などに大
量に使用される材料として、プラスチックは好ましくな
い。一方、鉄はリサイクル性には全く問題がなく、プラ
スチックで製造されている部品が高造形性冷延鋼板に変
更されたり、今後もこのような鋼板が使用され得るなら
ば、地球環境保全に大きく寄与することが可能となる。

なお、本明細書でいう冷延鋼板とは、表面処理をしない
ものとしたものとの両方を包含する。

さて、従来から加工性が極めて優れている、いわゆる超
加工性鋼板が存在し、このような鋼板は、ｉ）極低炭素
鋼を素材にして連続焼鈍で、あるいはｉｉ）低炭素Ａ！
キルド鋼を素材にしてバッチ式に脱炭焼鈍して製造され
ている。

上に述べたｉ）の方法は、鋼組成を高純化して加工性を
著しく向上するものである。その代表例は、特開昭６２
−５４０５８号公報にみられる。すなわち、Ｃ：　Ｏ，
ＯＯ１％以下、Ｍｎ　：　０．１％以下、Ｎ：０．００
１％以下、ＳｏＺ、Ａ／　：　０．０１５％以下、Ｏ：
０、　ＯＯ３〜０．０２０％なる高純鋼をベースに、必
要に応じてＴｉ、　Ｎｂを単独にあるいは複合で添加し
て、全伸びが６０％以上の超加工性鋼板を製造すること
を特徴としている。

また、特開昭６３−７６８４８号公報においては、Ｔｉ
とＮｂを複合添加したＢを含む極低炭素鋼を素材に圧延
方向から４５°方向のｒ値と全伸びがそれぞれ２．２以
上、５５％以上で、しかも限界絞り比が５．０以上の特
性をもつ超深絞り用冷延鋼板およびその製造方法が記載
されている。

また、ｉｉ）の方法は、昔から用いられているものであ
り、オープンコイルにして、ハツチ式に脱炭焼鈍し冷延
鋼板を製造する。これにより、加工性を劣化させる主要
因のＣを除くことができるので、超加工性鋼板が製造で
きる。

しかし、これらの従来方法はいずれも次のような問題を
有している。

（発明が解決しようとする課題） 既に述べた従来方法により、かなり良好な超加工性鋼板
が製造できるが、プラスチックの代替品となるには加工
性がまだ不十分であり、高造形性鋼板の範躊には属さな
いという問題がある。

上に述べたｉ）の従来方法では、成形性における２つの
基本特性である張り出し性と深絞り性とを同時に満足す
ることが困難となる。すなわち、張り出し性は綱の純度
を上げることにより著しく向上する。たとえば、特開昭
６２−５４０５８号公報に記載されているように全伸び
を６０％以上とすることも可能である。しかし、単純に
高純化するだけでは深絞り性は向上せず、むしろ劣化し
たり、面内での異方性が著しく増加したりする。特開昭
６３−７６８４８号公報記載の発明はこれをＴｉやＮｂ
の添加により防止するものであり、これにより特に圧延
方向から４５°方向のｒ値と全伸びが改善されると記載
されている。しかし、ＴｉやＮｂの添加により張り出し
性（たとえば全伸び）が劣化するのが一般的である。そ
の結果、全伸びが５５％でｒ値が２．２、あるいは全伸
びが５０％で７値が２．６程度が限界と思われる。たと
えば、特開昭６２−５４０５８号公報の実施例では、全
伸び２６０％以上で、ｒ値：２．３が、また特開昭６３
−７６８４８号公報の実施例では、ｒ４５°：２．５、
ゴ４５°：　５８％が最高レベルのように思われる。

一方、ｉｉ）の従来方法でも超加工性鋼板を製造するこ
とができるが、そのレベルはプラスチックの代替となる
ものではない。たとえば、その代表的なレベルは、全伸
び＝５０％、？値：２．０である。

さらに、ｉ）とｉｉ）に共通して言えることは、従来法
で超加工性鋼板を製造するためには、高温焼鈍を採用す
る点にある。しかし高温焼鈍には、次の問題点がある。

すなわち、ｉ）連続焼鈍の場合には板破断を生じたり、
ｉｉ）バッチ焼鈍の場合には焼き付いたりする。また、
これらの問題は、加工性を向上するために鋼の化学組成
を高純化すると、より一層顕在化する。また、当然なが
ら高温焼鈍にはエネルギーコストが上昇するという問題
もある。

本発明は、以上の問題点を解決して全伸びが５８％以上
で？値が２．５以上という極めて優れた加工性を有し、
プラスチックを代替し得る高造形性を有する鋼板とその
製造法を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明においては、張り出し性と深絞り性を支配する冶
金学的因子を以下に述べるように充分に考慮して、加工
性、すなわち造形性の極限に挑戦した。

張り出し性は、引張試験の伸びやｎ値で代表され、その
主たる支配因子は鋼の純度である。すなわち、高純鋼は
ど張り出し性は向上する。本発明においては、高純鋼を
その基本的条件としており、延性を劣化するＴｉやＮｂ
の添加は必要としていない。

一方、深絞り性は、引張試験の？値で代表され、これは
よく知られているように鋼板の集合組織で決まる。すな
わち、板面の結晶方位が＜ｉ　ｉ　１＞となるのが最も
好ましい。冷延・焼鈍の工程を経て冷延鋼板を製造する
場合、冷延素材の結晶粒径が細かいほど、板面方位が最
初から＜１１１＞で″あるほど、さらにＣ量が低いほど
焼鈍集合組織の＜１１１＞集積が増加する。

したがって、もしＴｉやＮｂを添加しない高純度鋼で、
その冷延素材の組織が微細で、板面方位が＜１１１＞で
あれば、張り出し性と深絞り性の観点から、これに優る
素材はないと考えられる。

本発明者らが種々検討を加えた結果、従来の溶解−凝固
−熱延の工程を経て冷延素材を製造する場合には、Ｔｉ
やＮｂを添加しない高純度鋼では熱延板の結晶粒径が著
しく太き（なり、自ずと？値に限界がある。そこで着目
したのが、電析プロセスで製造される純鉄である。これ
は、電解液中でスクラップなどの鉄原料を陽極に、５Ｕ
Ｓ３１．７Ｊ２　（２５Ｃｒ１３Ｎｉ−０，８Ｍｏ）な
どのステンレス板を陰極にして電解し、陰極上に純鉄を
電着させるプロセスである。

このようなプロセスで製造される純鉄には、次の３つの
特徴がある。ｉ）高純度である。ｉｉ）組織は第１図に
示すように極めて微細な柱状晶（〜３節）からなる。ｉ
ｉｉ　）柱状晶の成長方向は、第２図の（１００）極点
図から明らかなように板面＜１１１＞である。そしてこ
れらの特徴は、既に述べたように高造形性銅板の冷延素
材として最も理想的なものである。電析鉄が高純度であ
ることは従来から知られている。しかし、電析鉄が＜１
１１＞方向に伸びた微細な柱状晶からなることは全く新
しい知見である。その理由については必ずしも明かでな
いが、以下のように推定される。

電析プロセスでは凝固と異なり熱の移動をともなわない
ので、原子が単純に積み重なり成長し板となる。

ところで、体心立方格子の鉄では最稠密の＜１１１＞方
向に結晶が成長すると考えられるので、板面＜１１１＞
方向に伸びた柱状晶が得られたものと思われる。その際
、板面内における結晶方位は完全にランダムとなる。ま
た結晶の積数が非常に多いので、微細な柱状晶が形成さ
れたものと推定される。

電析鉄を素材に冷延・焼鈍すると、再結晶温度が著しく
低下する。たとえば、８０％冷間圧延した試料に種々の
温度で６０秒の焼鈍を施すと、再結晶は４５０°Ｃから
開始し、５５０°Ｃで完了する。

したがって、軟化焼鈍の温度を、従来法と比較して１０
０〜３００°Ｃも低下できる。したがって、従来法の高
温焼鈍に付随する問題、すなわち１）連続焼鈍の場合に
発生するヒートバックルによる板破断、１１）ハツチ焼
鈍の場合に発生する板の焼き付き、ｉｉ）エネルギーコ
ストの上昇、などを防止することが可能となる。

以上に述べた冶金原理は、表面処理を施さない冷延鋼板
の製造に適用できることはもとより、たとえば、電気Ｚ
ｎめっき冷延鋼板の原板や連続溶融Ｚｎめっき冷延鋼板
などの表面処理鋼板の製造にも適用が可能である。

また、電析鉄を素材に冷延・焼鈍すると焼鈍板の板面（
１１１）集合組織は著しく発達し、板面（１００）は減
少するので、？値と相関の高い（１１１）面と（１００
）面の対ランダムの強度比（Ｉ　ｔ＋１／　Ｉ　ｒ。。

）が１００以上となる。ここで、通常の深絞り用鋼板で
は、この比は１０程度である。

本発明は、このような思想と新知見に基づいて構成され
たものであり、その要旨とするところは、下記のとおり
である。

（１）重量％で、Ｃ：　０．００２％以下、Ｍｎ　：　
０．０５％以下、Ａｔ　：　０．０１％以下、Ｎ　：　
０．００２″％以下、０　：　０．００７％以下で、残
部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、鋼板の板面に
関する集合組織が（１１Ｎ面と（１００）面の対ランダ
ムの強度比（Ｉ１１１／Ｉ１００）で１００以上で、全
伸びが５８％以上、ｆ値が２．５以上であることを特徴
とする高造形性冷延鋼板。

（２）重量％で、Ｃ：　０．００２％以下、Ｍｎ　：　
０．０５％以下、＾ｊ：０．０１％以下、Ｎ　：　０．
　ＯＯ２％以下、０　：　０．　ＯＯ７％以下で、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる電析鉄を素材にし
て、圧下率１０％以上で冷間圧延したのち、５５０〜８
００°Ｃの温度で軟化焼鈍することを特徴とする鋼板の
板面に関する集合組織が（１１１）面と（１００）面の
対ランダムの強度比（Ｉ１１１／Ｉ１００）で１００以
上で、全伸びが５８％以上、Ｆ値が２．５以上の高造形
性冷延鋼板の製造方法。

以下に数値限定理由を述べ、本発明をさらに明確にする
。

Ｃは加工性を支配する主な元素である。冷延素材の結晶
粒径や結晶方位が本発明のように理想的な状態に制御さ
れている場合には、Ｃ量は少なければ少ない程好ましく
、特に５８％以上の伸びを得るにはその上限を０．００
２％とする。

Ｍｎは通常熱延時の赤熱脆性を防止する目的で添加され
ており、その下限が決まっている。しかし、本発明では
熱延プロセスを必要としないので、少なければ少ない程
好ましい。一方、狙いとする加工性を得るにはその上限
を０．０５％とする。

ＡＩは通常ｉ）脱酸のため、および１１）ＮをＡＩＮと
して固定するために添加される。本発明の電析プロセス
では脱酸は不要であり、またＮも充分低減できているの
で、ＡＩも少なければ少ない程好ましい。一方、狙いと
する加工性を得るにはその上限を０．０１％とする。

ＮもＣと同様の理由でその上限を０．００２％とする。

０もその量が低い程加工性は向上する。本発明プロセス
では脱酸元素の添加なしにＯ量を低減できるので、狙い
とする加工性を確保するためにはその上限を０．００７
％とする。

上記化学組成を有する電析鉄を冷間圧延する。

圧下率は１０％以上であればよく、従来法と比較すると
かなり低圧下率でも加工性は充分確保できる。しかし、
１０％未満では、板形状の制御が困難であり、かつ金属
組織的にも異状粒成長が生しるので好ましくない。

軟化焼鈍の温度は、５５０〜８００℃とする。

電析鉄を素材にしているので再結晶温度は著しく低いが
、焼鈍温度が５５０°Ｃ未満となると未再結晶領域が残
存する場合がある。一方、再結晶後の粒成長も電析鉄を
素材にする場合には著しく、これにより加工性が向上す
る。しかし、焼鈍温度が８００°Ｃ超となると粗大粒に
なりすぎ成形品の表面にいわゆる肌荒れと言われる表面
欠陥が生じたりする。また、高温強度が低下しすぎて連
続焼鈍中に板破断が生したりする。

次に本発明を実施例にて説明する。

（実施例１） １モルのＦｅ”と２モルのＣＺ−を含む水溶液を電解液
として用いて、市販の鉄原料スクラップからなる陽極の
鉄を５ＵＳ３１７Ｊ２陰極上に３１厚まで電析させた。

電析鉄の化学組成は第１表の試料Ａに示す通りである。

この電析鉄の金属学的組織および集合組織は、第１図、
第２図に示すものと同類であり、微細な柱状晶で、板面
方位は＜００１＞であった。この材料を０．７ｍｍ厚ま
で圧下率７７％の冷間圧延を施し、７５０°Ｃで６０秒
の軟化焼鈍を加えた。また、比較のために本電析鉄を原
料にして真空溶解し、従来プロセスに従って冷延鋼板を
作製した。化学組成は第１表試料Ｂの如くであり、素材
成分から若干変化する。真空溶解材を１０５０°Ｃで１
時間保定ののち熱間圧延し、１１０ｍｍ厚から３ａ＋ｍ
厚にした。仕上げ温度は９３０°Ｃ１巻き取り温度は７
００°Ｃであり、１時間保定の後炉冷した。冷延以後の
工程は、上に述べた電析鉄の場合と同様である。このよ
うな２つのプロセスで製造された焼鈍板に０．８％の調
質圧延を施し、ＪＩＳ　５号引張試験片を用いて、引張
特性と成形性を評価した。成形性の評価としては、調質
圧延板の円筒深絞り、ＣＣ■試験を行った。さらに比較
材として現行の超加工性鋼板も加えた。その化学組成は
、第１表試料Ｃに示すとおりであり、実機で製造された
Ｔｉ添加極低炭素冷延鋼板である。熱延条件は加熱温度
：　１２３０°Ｃ１仕上げ温度＝９１０℃、巻き取り温
度ニア２０″Ｃである。この熱延板を０．７＋ｍｌ１１
厚まで圧下率８０％の冷間圧延を施した後、７６０”Ｃ
−５０秒の連続焼鈍と、それに続＜０．８％の調質圧延
を施し、評価に供した。また、これら冷延・焼鈍板の集
合組織をＸ線を用いて評価した。評価結果を第２表にま
とめて記す。表から明らかなように、本発明鋼は所望の
集合組織とｆ値、さらに伸びを有し、また上記成形試験
の結果も極めて良好である。すなわち、現行の試験機で
はその設備制約上成形能が評価できない程加工性に優れ
ているので、本発明が目的とする用途に好適である。

（実施例２） 実施例１に示した電析鉄で初期厚４ｍｍ厚のものを素材
にして０．７ｍ＋ｎ厚まで圧下率８３％の冷間圧延を施
した。これに、４５０°Ｃから９００°Ｃまで５０°Ｃ
間隔で６０秒間の焼鈍を加え、０．５％の調質圧延のの
ち引張試験に供した。試験片はＪＩＳ　５号引張試験片
である。第３図に引張特性値（Ｆ、Ｅりおよび肌荒れ状
況と焼鈍温度との関係を示す。

本発明の範囲である５５０〜８００°Ｃ範囲で所望の特
性値を有し、かつ粗大粒に起因する表面の肌荒れもない
。一方、５５０°Ｃ未満では未再結晶組織が残存したり
、粒成長が不充分で特性値が充分でない。また、焼鈍温
度が８００°Ｃ超になると粗大粒となり、肌荒れが発生
し、伸びも低下する傾向にある。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明の冷延鋼板は全
伸びが５８％以上で、Ｙ値が２．５以上ときわめて優れ
た加工性を有しており、苛酷な加工が要求される各種成
形部品や現在プラスチックが使用されている部品への造
形も可能であり、これらの部品への適用に最適である。

したがって、リサイクル不可能なプラスチックに依存す
る必要がないので、本発明は地球環境の保全にも大きく
貢献する。また、焼鈍温度を低くしても高造形性鋼板の
製造が可能となるので、高温焼鈍に伴う種々の問題も解
決可能であり、焼鈍炉の寿命延長やエネルギー原単位の
低減にも役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は電析鉄の横断面光学顕微鏡金属組織写真、第２
図は電析鉄の（１００）面圧極点図、第３図は焼鈍板の
引張特性値におよぼす焼鈍温度の影響を示す図である。 第１、図 ／’２Ｄ ２０）Ｉｔｙｉ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｃ：０．００２％以下、Ｍｎ：０．０
   ５％以下、Ａｌ：０．０１％以下、Ｎ：０．００２％以
   下、０：０．００７％以下で、残部がＦｅおよび不可避
   的不純物からなり、鋼板の板面に関する集合組織が｛１
   １１｝面と｛１００｝面の対ランダムの強度比（Ｉ＿１
   ＿１＿１／Ｉ＿１＿０＿０）で１００以上で、全伸びが
   ５８％以上、＠ｒ＠値が２．５以上であることを特徴と
   する高造形性冷延鋼板。
2. （２）重量％で、Ｃ：０．００２％以下、Ｍｎ：０．０
   ５％以下、Ａｌ：０．０１％以下、Ｎ：０．００２％以
   下、Ｏ：０．００７％以下で、残部がＦｅおよび不可避
   的不純物からなる電析鉄を素材にして、圧下率１０％以
   上で冷間圧延したのち、５５０〜８００℃の温度で軟化
   焼鈍することを特徴とする鋼板の板面に関する集合組織
   が｛１１１｝面と｛１００｝面の対ランダムの強度比（
   Ｉ＿１＿１＿１／Ｉ＿１＿０＿０）で１００以上で、全
   伸びが５８％以上、＠ｒ＠値が２．５以上の高造形性冷
   延鋼板の製造方法。