JPH0637674B2 - 加工性の良好な高強度亜鉛メツキ鋼板の製造方法 - Google Patents

加工性の良好な高強度亜鉛メツキ鋼板の製造方法

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JPH0637674B2
JPH0637674B2 JP61294913A JP29491386A JPH0637674B2 JP H0637674 B2 JPH0637674 B2 JP H0637674B2 JP 61294913 A JP61294913 A JP 61294913A JP 29491386 A JP29491386 A JP 29491386A JP H0637674 B2 JPH0637674 B2 JP H0637674B2
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煕久 大浜
研一 篠田
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は引張強さが45〜60kgf/mm2で、かつ降伏比が0.8
未満の加工性が優れた高強度溶融亜鉛メッキ鋼板の製造
方法に関するものである。
<従来技術とその問題点> 自動車の安全性と燃費改善を目的とした軽量化のため高
強度鋼板の要求が強く、さらに防錆化の要求も強く、こ
のため高強度溶融亜鉛メッキ鋼板への期待も大きい。
さらに近年、この高強度溶融亜鉛メッキ鋼板に対する加
工性の改善要求も高まってきた。
従来、NbやTiなどの析出硬化型元素を利用した高張力鋼
板は降伏比が高く、伸びフランジ加工性など充分な冷間
成形性が得られないという欠点があった。また、SiとMn
などの固溶硬化型元素を利用した高張力鋼板は析出硬化
型に比べ降伏比が低く、冷間成形性も良好であるが、イ
ンライン焼鈍還元法、いわゆるシーラス型あるいはセン
ジミアー型溶融亜鉛メッキ装置での亜鉛メッキ鋼板の製
造において、0.1%を越えるSiを含む固溶硬化型の高張
力鋼では酸化工程でFeとSiの酸化物が鋼表面に生成し、
これが還元工程においても除去されず、鋼表面に残存し
たままメッキ処理されるため、不メッキが生じるという
大きな欠点を有する。
<発明が解決しようとする問題点> 本発明は溶融亜鉛メッキ時の不メッキの問題と高強度溶
融亜鉛メッキ鋼板の冷間成形性を改善する方法も提供す
ることを目的とする。
<問題点を解決するための手段> 本発明者等はこのような問題点を解決するため鋭意研究
の結果、溶融亜鉛メッキ性を阻害するSi量を極力低め、
これに代わる強化元素としてPを添加し、さらに熱間圧
延時の冷却条件を制御することにより降伏比が0.8未満
で、かつ、引張強さが45〜60kgf/mm2で、強度延性バラ
ンスがよく、冷間成形性も良好な高強度溶融亜鉛メッキ
鋼板の製造方法を見出した。
<発明の構成> すなわち、本発明によれば C:0.05〜0.15%、Si:0.10%以下、Mn:0.60〜1.
50%、P:0.035〜0.100%、S:0.015%以下、必要に
よりCaおよび/またはREMを0.001〜0.008%を含み、残
部が鉄及びその他不可避的不純物からなる鋼を、850℃
以上の仕上り温度で熱間圧延後、15〜60℃/秒の冷却速
度で冷却し、470〜680℃の温度で巻取り、これによって
ポリゴナルなフエライト・パーライトからなる組織をも
つ熱延板を製造し、この熱延板を酸洗し、溶融亜鉛メッ
キまたは合金化溶融亜鉛メッキすることにより、加工性
の良好な高強度溶融亜鉛メッキ鋼板を得る点に特徴を有
する。ここでポリゴナルなフエライト・パーライトから
なる組織とは,フエライト結晶粒がほぼ同一の大きさの
多結晶として分散し且つパーライトも均一に分散してい
る状態を意味しており,したがってこのポリゴナルな組
織と言えば帯状に展伸されたフエライトやパーライトを
もつ組織とは区別されるし,ベーナイト組織とも区別さ
れる。
次に本発明方法における鋼組成ならびに製造条件を限定
した理由を述べる。
C(炭素) Cは本発明鋼において、その加工性と溶接性を良好にす
る意味で、できるだけ低くする方が好ましい。しかしC
含有量が0.05%未満では溶融亜鉛メッキ後の引張強度が
45kgf/mm2以上を得ることが困難である。また0.15%を
越えて添加すると、本発明における熱延条件範囲内でベ
イナイト状の組織が多量に生成し、60kgf/mm2を越える
引張強度ならびに0.8以上の降伏比となり、冷間加工性
が大幅に低下するので、C含有量は0.05〜0.15%に限定
した。
Si(珪素) Siは強度を向上させる目的では好ましい元素ではある
が、シーラス型あるいはセンジミアー型のインライン焼
鈍型溶融亜鉛メッキ法では、Siが0.10%を越えると不メ
ッキの発生が著しくなるので、Si量は0.10%以下に限定
した。
Mn(マンガン) Mnは鋼材の強度を確保する上で重要な元素であるが、そ
の含有量が0.60%未満では所望の強度が得られず、他
方、1.50%を越えて含有すると溶接継手部の強度の上昇
が大きくなり、靭性が劣化するのでMn含有量は0.60〜1.
50%に限定した。
P(りん) Pは本発明鋼の特徴的な元素である。すなわち、溶融亜
鉛メッキ性を改善するためSi含有量を0.10%以下に限定
したため、Siに代わる強化元素としてPを用いる。本発
明鋼の目的とする引張強さ45kgf/mm2以上を確保するに
はP含有量は最低0.035%必要である。なお0.035〜0.10
0%の範囲内ではP含有量の増加によりフェライト変態
反応が促進されるため、ポリゴナルなフェライトとパー
ライトの組織になり良好な延性を示す。しかし、0.100
%を越えて添加すると溶融亜鉛メッキ鋼板の衝撃遷移温
度が上昇し、鋼材の脆化が見られるようになるので、P
含有量は0.035〜0.100%の範囲に限定した。
S(いおう) Sは不可避的不純物として鋼中に招来される元素である
が、過剰のSは展伸した硫化物系介在物を生成させ、亜
鉛メッキ鋼板の冷間加工性、特に伸びフランジ性を低下
させるので、S含有量は0.015%以下に限定した。
Ca(カルシウム)とREM(希土類元素) Caおよび/またはREMの添加は展伸した硫化物系介在物
を球状の介在物に形態を変えるのに有効であり、材料の
異方性が改善される。このため、亜鉛メッキ鋼板の伸び
フランジ成形性など冷間加工性の改善にCaまたはREMの
うち1種を添加する。Caおよび/またはREMの添加量が
合計で0.001%未満では介在物の球状化効果がなく、0.0
08%を越えて添加してもその効果は飽和するのでCaおよ
び/またはREMの添加量は0.001〜0.008%に限定した。
上記の目的のためにはCaとREMは均等物である。
圧延仕上り温度 圧延仕上り温度850℃は通常実施されるところであって
本発明に固有の限定ではない。
冷却速度 仕上スタンドから巻取機までの間の冷却速度は、本発明
鋼の引張強度をコントロールするために重要である。こ
の冷却速度が15℃/秒未満の遅い場合には得られる金属
組織がフェライトとパーライトの顕著な帯状組織とな
り、低強度にもかかわらず亜鉛メッキ鋼板の冷間成形性
が低下する。また、冷却速度が60℃/秒を越えるような
速い冷却になるとベイナイト組織の生成が多くなり、延
性の低下、冷間成形性の低下が著しくなるので、仕上圧
延後の冷却速度は15〜60℃/秒に限定した。
巻取温度 巻取温度は仕上圧延後の冷却速度と共に、亜鉛メッキ鋼
板の引張強度、冷間成形性などに強く影響する。巻取温
度が470℃未満の低い温度で巻取るとフェライト、パー
ライト変態が完了しなく、ベイナイト組織の生成が多く
なり、亜鉛メッキ鋼板の引張強度が60kgf/mm2を越え、
伸びの低下、冷間成形性の劣下が顕著となる。これに対
し、680℃を越える高い温度で巻取ると得られる金属組
織はフェライト、パーライトの顕著な帯状組織になると
ともにPによる脆化も認められるようになり、亜鉛メッ
キ鋼板の冷間成形性の低下が顕著になる。したがってポ
リゴナルなフェライト、パーライト組織を得、良好な冷
間成形性を得るために、巻取温度は470〜680℃の温度範
囲に限定した。
次に実施例により本発明の効果をさらに説明する。これ
らの実施例において,溶融亜鉛めっきはいずれもセンジ
ミアー型連続溶融亜鉛メッキ設備で実施したが,当該設
備内では特にインライン焼鈍は行なわずに,熱延鋼帯は
ほぼ浴温度に加熱されながら亜鉛浴に連続的に浸漬され
たものである。
実施例1 転炉によって表1に示すSi含有量の異なる鋼を溶製し、
連続鋳造により約11トンのスラブとし、熱間圧延時の仕
上温度を880℃、仕上圧延の最終スタンドを出た後平均
冷却速度40℃/秒で冷却し、560℃で巻取温って厚さ3.0
mmのコイルとした。この熱延鋼帯を酸洗後センジミアー
式連続溶融亜鉛メッキ設備で亜鉛付着量片面30g/m2の目
標で亜鉛メッキ処理を行なった。なお亜鉛浴の温度は47
0℃で処理した。この亜鉛メッキ鋼帯をシャーで長さ182
9mmに切断し不メッキ発生率を測定して表1に示した。
本発明鋼のSi含有量0.10%を越えると不メッキ発生によ
る2級格落率は急激に増加することが明らかである。
実施例2 転炉によって表2に示す成分の鋼溶製し、連続鋳造によ
り11トンスラブとし、熱間圧延時の仕上温度を860〜890
℃、仕上圧延の最終スタンドを出た後平均冷却速度38〜
56℃/秒で冷却し、500〜580℃で巻取温って厚さ3.0mm
の熱延鋼帯を製造した。次いでこの熱延鋼帯を酸洗後、
センジミアー式連続溶融亜鉛メッキ設備で亜鉛目付量30
g/m2(片面)の目標で亜鉛メッキ処理を行なった。なお
亜鉛浴の温度は470℃で処理した。この亜鉛メッキ鋼板
の機械的性質、冷間成形性(穴拡げ比)、2mmVノッチ試
験片による破面遷移温度、不メッキによる2級格落率の
結果を表3に示した。
C、Mn、Pが本発明法の範囲よりも低いNo.5の鋼は本
発明法の熱延条件で圧延しても引張強さは本発明法にお
ける目標の45kgf/mm2の強度は得られない。
Pが本発明法の範囲よりも高いNo.9の鋼はフェライト
変態が促進されフェライト量の多い組織となり良好な伸
びを示すが、衝撃試験による破面遷移温度は−40℃で、
P含有量が本発明法範囲の鋼種に比べ高く、Pによる脆
化が見られる。
Cが本発明法の範囲より高いNo.10の鋼は本発明法範囲
の熱延条件においても、ベイナイト組織が多く生成し、
この結果引張強さは60kgf/mm2を越え、降伏比も0.83と
高く穴拡げ比も小さく冷間成形性の低下も顕著である。
さらに破面遷移温度も高い。
これに対し、本発明法範囲内のNo.6,7,8の各鋼は
いずれも降伏比が0.8より低く、伸びも良好であり、こ
の結果穴拡げ比も高く良好な冷間成形性を示す。また衝
撃破面遷移温度も低い。本発明法の中でも特にCaを添加
したNo.8の鋼は非金属介在物の形態が球状になり、機
械的性質の異方性の改善が見られ、穴拡げ比が2.0と高
くなり冷間成形性の改善が顕著に認められる。
なお、No.5〜10の鋼のSi量はいずれも0.10%以下のた
め、不メッキの発生は低く、良好な溶融亜鉛メッキ性を
示した。
実施例3 表2に示すNo.8の鋼種のスラブを用い、熱延仕上温度8
50〜880℃、仕上圧延の最終スタンドを出た後平均冷却
速度10〜66℃/秒で冷却し420〜700℃の温度で巻取って
厚さ3.0mmの熱延鋼帯を製造した。次いで、この熱延鋼
帯を酸洗後、センジミアー式連続溶融亜鉛メッキ設備で
亜鉛目付量30g/m2(片面)で亜鉛メッキ処理を行なっ
た。なお、亜鉛浴の温度は470℃で処理した。引続きラ
イン内でメッキ層を550℃の温度で合金化処理を行なっ
た。
得られた合金化処理した亜鉛メッキ鋼板の材料特性を表
4に示した。
No.11は冷却速度が10℃/秒の比較法の場合であるが、
冷却速度が遅いため巻取温度が700℃と高くなり、引張
強さは本発明法が目標とする45kgf/mm2を越える強度が
得られない。さらに、得られる金属組織もフェライトと
パーライトの帯状組織を示し、伸びが良いにもかかわら
ず穴拡げ比が良くない。
No.15の冷却速度が66℃/秒と速い比較法の場合には、
冷却速度が速いため巻取温度も低くなり、ベイナイト組
織の生成が多くなるので、引張強さも60kgf/mm2を越え
るようになり、降伏比も0.8以上になり穴拡げ比が急激
に低下して冷間成形性の劣化が顕著になる。
これに対しNo.12〜14の冷却速度が20〜60℃の本発明方
法の場合はポリゴナルフェライトとパーライトからなる
組織を示し、伸びも良好で穴拡げ比も高く、良好な冷間
成形性を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.05〜0.15%, Si:0.10%以下, Mn:0.60〜1.50%, P:0.035〜0.100%, S:0.015%以下, 残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を850℃以上
    の仕上がり温度で熱間圧延し,15〜60℃/秒の冷却速度
    で冷却し,470〜680℃の温度で巻取ってポリゴナルなフ
    エライト・パーライトからなる組織を有する熱延板を製
    造し,この熱延板を酸洗し,溶融亜鉛めっきまたは合金
    化溶融亜鉛めっきを行なうことからなる加工性に優れた
    高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】C:0.05〜0.15%, Si:0.10%以下, Mn:0.60〜1.50%, P:0.035〜0.100%, S:0.015%以下, Caおよび/またはREM合計0.001〜0.008%, 残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を850℃以上
    の仕上がり温度で熱間圧延し,15〜60℃/秒の冷却速度
    で冷却し,470〜680℃の温度で巻取ってポリゴナルなフ
    エライト・パーライトからなる組織を有する熱延板を製
    造し,この熱延板を酸洗し,溶融亜鉛めっきまたは合金
    化溶融亜鉛めっきを行なうことからなる加工性に優れた
    高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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