JPH0559187B2

JPH0559187B2 -

Info

Publication number: JPH0559187B2
Application number: JP61219803A
Authority: JP
Inventors: Takashi Obara; Mitsumasa Kurosawa; Osamu Shibazaki; Kozo Sumyama
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1993-08-30
Also published as: JPS6376848A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）限界絞り比が高く、とくに絞り比5.0以上の超
深絞り加工に耐えうる超深絞り用冷延鋼板とその
製造方法に関する開発研究の結果について以下に
述べる。（従来の技術）深絞り用冷延鋼板の主たる用途は自動車の内・
外板であり、従つて深絞り用冷延鋼板の特性改善
は常に自動車用に使われた場合に最適の特性が得
られることを前提としてなされてきた。自動車用鋼板の場合、多種多様のデザインに適
応しなけらばならないので、深絞り性（ｒ値に対
応）以外にも、形状凍結性（降伏応力と加工硬化
率に対応）などが重要とされる。さらには表面性
状が良好であることも強く要求される。それ故にこの種の鋼板特性としては各特性が平
均的にバランスしていることがむしろ望まれこの
点、例えば特開昭59−193221号公報などで開示さ
れている。さて一般に自動車の内・外板の如きパネルの加
工度は、絞り比にしてせいぜい２程度であり、こ
の程度の加工度ならば従来の深絞り用鋼板の特性
で十分対応が可能である。しかし自動車用パネル以外でも深絞り性を必要
とする製品の種類は多く、とりわけ小型ボンベな
どの場合には非常に多くの絞り工程と焼なまし工
程を組み合わせる工程を、絞り比4.0以上の超深
絞り加工を行なつているのが現状である。（発明が解決しようとする問題点）上記のような複雑かつ難しい工程ではボンベな
どの製造コストが著しく高くなるばかりでなく、
不良発生率も高かつた。従来の鋼板で無理にこのような厳しい加工をし
ようとした場合にはいわゆるタテ割れと呼ばれ
る、超深絞り加工時に特有の割れやダイス肩部の
破断等の割れ破断が生じてしまつた。それ故、絞り比５以上の過酷な加工に耐えうる
超深絞り用鋼板の開発が強く望まれていた。そこで発明者らは幾多の実験を行なうことによ
り従来鋼に比べて格段に優れる深絞り性を有する
鋼板を得るに至つたものである。（問題点を解決するための手段）超深絞り性を得るためには一般に特性がもつと
も劣るとされている圧延方法と45°の方向（以下
Ｄ方向と呼ぶ）の伸び（El）とランクフオード値
（ｒ値）を大幅に改善することが大切である。し
かしながら圧延方向（Ｌ方向）及び圧延方向と
90°の方向（Ｃ方向）の伸びとｒ値を向上させる
のは比較的容易であつたが、Ｄ方向の伸びとｒ値
を改善することは難しいとされていた。そこで発
明者らは鋭意研究を重ねたところ、TiとNbを複
合添加し、かつＢでそれらの効果を一段と高める
ことが有効であることを見出した。この知見に基き、Ｃ：0.0030wt％以下、 Si：0.05wt％以下、 Mn：0.20wt％以下、Ｐ：0.02wt％以下、Ｓ：0.025wt％以下、 Al：0.005〜0.100wt％、Ｎ：0.003wt％以下を含み、かつ Ti：｛48／12・（％Ｃ）＋48／32・（％Ｓ）＋48／14
・（％Ｎ）｝〜５｛48／12・（％Ｃ）＋48／32・（％Ｓ
）＋48／14・（％Ｎ）｝、 Nb：0.03・（％Ti）〜0.35・（％Ti）及びＢ：0.0001〜0.0009wt％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組
成になり、圧延方向と45°方向のｒ値とElがそれ
ぞれ2.2以上、55％以上でしかも限界絞り比が5.0
以上の特性をもつことを特徴とする超深絞り用鋼
板（第１発明）並びにＣ：0.0030wt％以下、 Si：0.05wt％以下、 Mn：0.20wt％以下、Ｐ：0.02wt％以下、Ｓ：0.025wt％以下、 Al：0.005〜0.100wt％、Ｎ：0.003wt％以下を含み、かつ Ti：｛48／12・（％Ｃ）＋48／32・（％Ｓ）＋48／14
・（％Ｎ）｝〜５｛48／12・（％Ｃ）＋48／32・（％Ｓ
）＋48／14・（％Ｎ）｝、 Nb：0.03・（％Ti）〜0.35・（％Ti）及びＢ：0.0001〜0.0009wt％を含有する成分組成の鋼板素材を、仕上げ温度700〜950℃で、巻取温度300℃以上、
720℃以下で熱間圧延し、その後、圧下率60％以上、85％以下で冷間圧延
し、ついで730℃以上、920℃以下での、再結晶焼鈍
に引続き700℃以下までを10℃／ｓ以上、150℃／
ｓ以下の冷却速度で急冷する連続焼鈍を施すこと
を特徴とする超深絞り用鋼板の製造方法（第２発
明）、をもつて上記の問題点の解決を実現したものであ
る。なお上記の再結晶焼鈍においては均熱しないこ
とがとくに好ましい。以下に上記の各発明を導くに至つた実験経緯か
つ詳細な説明を進める。Ｄ方向の材質改善を目的として表１に示す種々
の成分のTi添加及びTi−Nb添加鋼の鋼板素材を
用意しこれを仕上温度830〜950℃巻取温度550〜
650℃の条件で板厚5.5mmに熱間圧延した。さらに
板厚1.2mmに冷間圧延した後、880℃に急熱後ただ
ちに急冷する連続焼鈍を施した。

【表】焼鈍板の機械的性質をJIS ５号引張試片により
調べ、その結果をまとめると第１図のような結果
が得られた。すなわち、超深絞り加工でもつとも重要なＤ方
向のｒ値はNb／Tiの比に強く依存しNb／Tiの
比が0.03〜0.35の範囲で最高値が得られることが
判明した。とくに、この範囲でえられるＤ方向の
ｒ値は2.2以上で、従来の常識を大幅にこえるも
のであつた。このような結果が得られた理由は必ずしも明確
ではないが、まず第１にNbとTiの複合添加の効
果が最大限に発揮されたことがあげられる。すな
わちTiは不純物元素であるＣ，Ｎ，Ｓを固定す
るのに非常に有効であり、Ｃ，Ｎ，Ｓの固定に十
分な量の添加が必要であるが一方で大きな析出物
を形成しやすく、それが変態を促進し熱延板粒径
を粗大化させる。とくに過剰のTiが存在する場
合には固溶Tiもその効果を助長している可能性
がある。その結果Ti単味の添加鋼では十分軟質化して
もＤ方向のｒ値があまり改善されなかつたものと
考えられる。それに対してNbを微量に添加した
場合にはまずNbがTiの析出挙動に影響を及ぼ
し、Nb，Tiの炭窒化物の分散が最適になつたこ
とが考えられ、かくしてＤ方向のｒ値が大幅に改
善されるような熱延板の粒径分布が得られたもの
と推定される。さらにまたこのような極低炭素鋼においては高
温での焼鈍時、非常に高い頻度で粗大粒の発生が
認められ、そしてそれが多くの場合好ましくな
い、（200）結晶方位の粒であり、Ｄ方向のｒ値を
低下させる原因となつていることを知見した。 Nbの微量添加はこの高温焼鈍時の粗大粒発生
に対しても非常に有効に作用していた。以上のような効果で第１図の結果が得られたも
のと推定される。なお、Nb／Tiの比が大きくなるとNb添加に
由来して悪い作用が目立ち、事実材質が劣化し
た。よつてNb／Tiの範囲を0.03〜0.35に限定す
る。上述のNb／Ti最適範囲の鋼についてさらに詳
細に検討した結果微量Ｂの延性改善効果について
も知見した。結果を第２図に示す。微量のＢ添加によりＤ方向の伸び（El）が改善
された。但し、0.0010％以上になると逆にＤ方向
のElが下がる傾向にあつた。これはＢが適度の粒
粗大化防止効果を有しているためと考えられる。
また過剰の添加は熱延板を粗大化させるためＤ方
向のElが低下したものと考えられる。よつてＢの
添加範囲を0.0001〜0.0009％に限定する。以上のNb／TiとＢの最適範囲にする鋼板につ
いて実際に強度の深絞り加工を行つてみた。絞り
加工は、最終直径23mmのダイスまでの種々の径
（ｄ）のダイスを用い５段の深絞りを行つた。そ
の際のブランクの径（Ｄ）を変えることにより各
種鋼板の限界絞り比（Ｄ／ｄ）を求めた。結果を
第３図に示す。前述の材料特性変化に対応した限
界絞り比の変化が認められた。この場合の割れの形態を観察するとＢやNbが
少い場合の割れはダイス肩部の破断等が多かつ
た。一方ＢやTiが多い場合の割れはタテ割れが
多かつた。よつてそれぞれＤ方向のｒ値延性不足
あるいはへき開強度の低下が原因と考えられた。（作用）次にこの発明における鋼成分の限界理由につい
て説明する。Ｃ：鋼を軟質化させるためにはＣ含有量を下げ
ることが有効である。Ｃ含有量が0.0030％を超え
ると材質が大幅に劣化しはじめるので上限を
0.0030％とする。 Si，Mn：いずれもこの発明にあつては積極的
に添加する必要がなく、また過剰に含有されれば
延性を害する原因ともなるから、上限をSiは0.05
％、Mnは0.20％とした。Ｐ，Ｓ：いずれも不純物元素であり、極力低下
させることがのぞましい。工業的に可能な範囲と
してＰは0.02％以下、Ｓは0.025％以下とした。 Al：Alは脱酸に必要な元素であるが多量の含
有はコストアツプの原因となるので0.005〜0.100
％の範囲とした。Ｎ：鋼を軟質化させるためには極力下げる必要
がある。含有量が0.0030％を超えると材質劣化が
大きくなるので上限を0.0030％とする。 Ti：Ｃ，Ｎ，Ｓの不純物元素の完全固定に必
要である。よつてＣ，Ｎ，Ｓに対して原子比で当
量以上すなわち｛48／12・（％Ｃ）＋48／32・（％Ｓ）＋48／14・（％
Ｎ）｝以上の含有を必須とする。但し過剰の含有は第
３図に示した如くやはり材質劣化を招くので上限
を５｛48／12・（％Ｃ）＋48／32・（％Ｓ）＋48／14・（
％Ｎ）｝とする。 Nb：Nbは先に説明した如く、適度に添加する
ことによりＤ方向のｒ値を改善することが判明
した。その最適量はNb／Tiが0.03〜0.35の範
囲である。Ｂ：適量の存在により粒粗大化、延性向上がは
かれ、とうにＤ方向の延性と耐タテワレ性が改
善されるが、そのためには、0.0001〜0.0009％
とすることが必要である。さらに上述のような部分の鋼を素材としてこの
発明の超深絞り用鋼板を製造する方法におけるプ
ロセスの条件について説明する。先ず鋼板については常法に従つて行なえば良
く、特にこの発明ではその条件を限定しない。ま
たシートバーキヤスター材の適用も何らそれを妨
げるものではない。熱間圧延に際しては熱延仕上げ温度を700〜950
℃の範囲に限定する必要がる。熱延仕上げ温度が
低すぎると鋼板に歪が残留し、ｒ値が劣化する。
高すぎると粒が粗大化しやはりＲ値が劣化する。熱延巻取温度は高すぎると粒が粗大化するので
上限を720℃とする。また低すぎると析出物が粗
大化せず、材料特性が劣化するので下限を300℃
とする。冷延圧下率は歪付与のためある程度の圧下を必
要とするので下限を60％とする。圧下率が高すぎ
るとＤ方向のｒ値が低下するので上限を85％とす
る。焼鈍は730℃以上の高温連続焼鈍とする。とく
に800℃以上の超高温焼鈍が好ましい。但し920℃
を超えるとやはり粒が粗大化しすぎるので上限を
920℃とする。加熱速度は速すぎるとｒ値が低下する傾向にあ
るのであまり速すぎない方がいい。均熱時間が45秒より長くなると粒が粗大化する
ばかりでなく、Ｐの粒界偏析による脆化の原因と
なるのでできるだけ短く45秒以内とすることが望
ましく、均熱なしのサイクルがとくに好ましい。冷却速度の制御も重要である。冷却速度が遅す
ぎるとＰが粒界に偏析し超深絞りに耐えれなくな
るので急冷が必要である。焼鈍温度から少なくと
も700℃以下まで、さらに好ましは300℃以下まで
を10℃／ｓ以上で冷却する必要がある。一方、冷
却速度を150℃／ｓを超えて行なつても、それ以
上の効果は得られず、逆に鋼板形状の劣化を招く
ので150℃／ｓ以下とした。（実施例）表２に示すNo.１〜８の鋼を底吹き転炉で溶製
し、表３に示す条件で熱間圧延、冷間圧延、連続
焼鈍を施した後の材質及び限界絞り比を表４に示
す。

【表】

【表】 ○印本発明例
この発明に従うNo.１，２，５及び６の鋼板はい
ずれも限界絞り比が5.0以上の超深絞り性が得ら
れた。それに対してこの発明の範囲外の条件で製
造されたNo.３，４，７及び８はいずれも絞り比が
劣つていた。（発明の効果）第１発明の適用により小型ボンベのような超深
絞り加工が可能になるとともに、加工工程の大幅
な省略が実現した。また第２発明によれば上記の
使用に適合する超深絞り用鋼板が安定したプロセ
スで製造できる。このような鋼板は当然のことな
がら亜鉛めつき等の表面処理用としても使用でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はＤ方向のｒ値に及ぼすNb／Tiの効果
線図、第２図はＤ方向のElに及ぼすＢ添加の効果
線図また第３図は限界絞り比に及ぼすNb／Ti、
及びTi量の効果グラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.0030wt％以下、 Si：0.05wt％以下、 Mn：0.20wt％以下、Ｐ：0.02wt％以下、Ｓ：0.025wt％以下、 Al：0.005〜0.100wt％、Ｎ：0.003wt％以下を含み、かつ Ti：｛48／12・（％Ｃ）＋48／32・（％Ｓ）＋48／14
・（％Ｎ）｝〜５｛48／12・（％Ｃ）＋48／32・（％Ｓ
）＋48／14・（％Ｎ）｝、 Nb：0.03・（％Ti）〜0.35・（％Ti）及びＢ：0.0001〜0.0009wt％を含有し、残部はFe及び不可避的不純物の組成
になり、圧延方向と45°方向のｒ値と伸びがそれ
ぞれ2.2以上、55％以上でしかも限界絞り比が5.0
以上の特性をもつことを特徴とする超深絞り用鋼
板。２Ｃ：0.0030wt％以下、 Si：0.05wt％以下、 Mn：0.20wt％以下、Ｐ：0.02wt％以下、Ｓ：0.025wt％以下、 Al：0.005〜0.100wt％、Ｎ：0.003wt％以下を含み、かつ Ti：｛48／12・（％Ｃ）＋48／32・（％Ｓ）＋48／14
・（％Ｎ）｝〜５｛48／12・（％Ｃ）＋48／32・（％Ｓ
）＋48／14・（％Ｎ）｝、 Nb：0.03・（％Ti）〜0.35・（％Ti）及びＢ：0.0001〜0.0009wt％を含有する成分組成の鋼板素材を、仕上げ温度700〜950℃、巻取温度300℃以上、
720℃以下で熱間圧延し、その後、圧下率60％以上、85％以下で冷間圧延
し、ついで730℃以上、920℃以下での、再結晶焼鈍
に引続き700℃以下までを10℃／ｓ以上、150℃／
ｓ以下の冷却速度で急冷する連続焼鈍を施すこと
を特徴とする超深絞り用冷延鋼板の製造方法。３再結晶焼鈍において実質的に均熱を含まない
特許請求の範囲２に記載の方法。