JPH0699756B2 - 高強度高ｒ値冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、表面疵のない高強度高値冷延鋼板を製造す
る方法に関するもので、特に付加工程を含まない通常の
工程で経済的に製造することのできるものである。

（従来の技術） 近年、安全対策や省エネルギーの観点から自動車用鋼板
の高強度化が進み、各種高強度鋼板の研究開発が行なわ
れ現在に至るもまだ活発である。自動車用鋼板にとって
の生命は高度の成形性と表面美麗度である。しかし、合
金化等によって高強度化されると、これら特性、特に成
形性は劣化するのが普通であり、自動車用鋼板の高強度
化にあたってはこれら特性の維持が大きな課題となる。

薄鋼板の成形性には、伸びで代表される延性と値で代
表される深絞り性とがある。（注．値は塑性異方性を
表わす指標で、ある方向に引っ張った時にｒ＝〔幅対数
ひずみ〕／〔板厚対数ひずみ〕で定義され、＝〔ｒ
（圧延方向）＋ｒ（圧延方向と直角）＋2r（圧延方向に
45度）〕÷４である。値と深絞り性とは良く対応する
と言われている。） このうち、伸び〜強度関係については研究開発が進み、
相当に強度が高い場合でも伸びの大きいいわゆるTS〜El
バランスの優れた鋼板が開発されている。（注.TS;引張
強度,El:伸び）しかし、値〜強度関係については、そ
れほど高強度側にまで開発されていない。すなわち≧
1.5を有する深絞り用と言えるものではせいぜい引張強
度40kgf/mm²級までが現状実用化されているに過ぎな
い。

しかし、高強度〜高値の達成手段としてCu添加は知ら
れている。すなわち特開昭59−76824号公報、特開昭59
−76825号公報および特公昭58−42248号公報記載の技術
がそれである。これらの技術により、引張強度が50kgf/
mm²級で＝1.5以上のものが得られる。

しかしながら、これらの技術においてはCuを有効に作用
させるために、熱延板の焼鈍および／または熱延板の析
出処理を必須としており、これは鋼板の生産性を著しく
損ない、そのため、鋼板のコスト上昇をもたらし、実用
化を困難なものにしていた。

すなわち、特開昭59−76824号公報では、その特許請求
の範囲（２），（３）にはCu添加鋼が記載されている
が、熱延板を850〜950℃という極めて高温度で溶体化処
理した後さらに500℃以上の温度で焼鈍し、しかる後に
冷延・焼鈍することが要件となっている。特開昭59−76
825号公報ではやはり、その特許請求の範囲（２）〜
（４）にはCu添加鋼が記載されているが、500℃以上の
温度で熱延板を焼鈍した後、冷延・焼鈍することが要件
となっている。さらにまた、特公昭58−42248号公報で
は特許請求の範囲には付加工程に関する記載はないが、
高値を示す実施例では熱延板の付加熱処理を行なって
いる。このように従来技術では大量生産素材としてはま
ず避けるべき工程付加を必須要件としている。

冷延鋼板としてもう一つの重要な要件である表面美麗度
にとってCu添加はこれまで必ずしも好適ではなく、これ
もまたCu添加鋼の実用化阻害要因と言える。Cu添加鋼で
はCuへげと呼ばれる表面疵が生じる。このため、Cu添加
量の制限やNi複合添加により防止が計られている。そう
すると強度や値が不十分になったり、コストアップに
なるというような欠点が重畳される。特に、自動車外板
や準外板には不向きであった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はこの様な状況に鑑み、50kgf/mm²以上の引張強
度と1.5以上の値を有し、かつ自動車外板にも耐える
表面美麗度を兼ね備える高強度冷延鋼板を、特別な付加
工程のない通常の工程においてその工程条件を特定し、
かつ特定の添加成分との組合わせによって供給しようと
するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは、C:0.03〜0.10％、Si:0.2
％以下、Mn:0.9〜2.0％、P:0.1％以下、Cu:0.6〜1.5
％、Al:0.01〜0.1％、N:0.0070％以下を含み、残部不可
避的不純物元素からなる鋼を連続鋳造してスラブとし、
これを直接、もしくは1000〜1080℃に加熱後熱間圧延を
行ない、860〜930℃で圧延を終了し、620〜750℃に巻取
り、続いて、65〜85％の圧下率で冷間圧延を行った後昇
温速度10〜100℃／時、焼鈍温度650〜800℃、焼鈍保定
時間２〜20時間で箱焼鈍を行うことを特徴とする高強度
高値冷延鋼板の製造方法にある。

すなわち、本発明は、比較的多量のCuを添加した鋼を出
発材としこれを連続鋳造し、かつ熱延条件を特定するこ
とでCuの溶体化状態を確保しつつCuへげの防止を達成
し、続いて、熱延後コイルを高温巻取することで適正な
Cu析出状態を得ることに成功したものである。

次に、本発明構成要件の数値限定理由について述べる。

まず、Ｃは0.03〜0.10％必要である。0.03％未満では強
度が得られず、0.1％を越えると値、伸びが低くな
る。

Siは値を劣化させずに鋼を強化するが、焼鈍時に板表
層にテンパーカラーを生じ易く、表面美麗度を重んじる
本発明では0.2％以下に限定した。厳しい自動車外板に
適用する場合には0.03％以下とすることが好ましい。

Mnは強度を確保するために必要であるが、それ以外にＣ
とあいまって鋼の変態点を調整し、Cuの溶体・析出挙動
を補助する効果をもたらす。0.9％未満ではこれらの効
果が少なく、2.0％超ではかえって値を低下させる。

Ｐは、値を損なうことなしに鋼を強化する。しかし、
Ｐは鋼を脆化させ、加工後の粒界破壊を発生させる可能
性があるので上限を0.1％とする。この加工脆化が問題
となる場合には0.01％以内の高純度にすることが好まし
い。

Alは脱酸およびＮの固定のために0.01〜0.1％必要であ
る。下限値未満ではこれらの作用が不十分であり、上限
を越えると不純物が増し、鋼の延性を劣化させる。

Ｎは低炭素アルミキルド鋼ほどではないが、AlN析出時
に補助的に値を高める作用がある。このため、0.0070
％以内添加する。これを越えるとAlN析出量が増し延性
を劣化させる。

次にCuは本発明において基本をなす元素である。すなわ
ち、Cuは鋼の強度を高め、値を高めるために必要な反
面、Cu添加鋼の害であるCuへげの原因ともなる。本発明
では付加工程をなくすためにCuは比較的多量に添加す
る。0.6％未満では付加工程省略は困難である。好まし
くは0.9％以上とすべきである。一方、1.5％超程度で強
度、値に必要なCu析出物量としては飽和し、また鋼の
経済性を損なうので、上限は1.5％とした。

なお、硫化物系介在物は圧延により展伸しその切欠効果
のために鋼板の曲げ成形性などの成形性を劣化させる。
そのため、Ｓを0.010％以下とすることは望ましい。さ
らに、Ca,REM,Mgの１種以上を添加して硫化物の組成を
変え、圧延による展伸を抑えることが好ましい。その場
合、之等の各元素は0.0010〜0.0100％の添加が必要であ
る。いずれも下限値未満では効果がなく、上限値を越す
とかえって全介在物量が増し材質を劣化させる。

次に製造工程であるが、まず、鋳造は連続鋳造でなけれ
ばならない。連続鋳造ではスラブ厚が小さく比較的速や
かに冷却されるのでCuへげに繋がるCu表面濃化が少な
い。そしてこのスラブはそのままか、あるいは加熱炉に
入れる場合は1000〜1080℃に加熱してから熱延を行う。
1000℃未満の加熱では熱延がしがたく、また、1080℃を
越えるとCuへげが生ずる。熱延は比較的高温で行ない、
860〜930℃で終了する。860℃未満ではCu析出が生じ、
付加工程なしでは高値・高強度とはならない。また、
930℃を越えると、フェライト結晶粒が粗大化し値、
伸びが劣化する。熱延後ランアウトテーブル上で冷却を
行ない、620〜750℃の温度範囲で巻取る。620℃未満で
はCu析出が十分でなく、750℃超ではCu析出物が粗大化
してしまい、いずれも高値・高強度とならない。ラン
アウトテーブルでの冷却は通常で良いが、巻取での析出
促進の意味で20〜60℃/sで急冷することは好ましい。続
いて、熱延コイルは冷延・焼鈍されるが、冷延圧下率は
十分な値を確保するには65％以上必要である。圧下率
は通常の範囲では高いほど良いが、上限値は工業的に圧
下可能な値である85％とした。焼鈍昇温速度は100℃／
時以下としなければならない。これより大きくなると良
好な値が得られない。下限値は10℃／時とした。この
値で十分に特性が得られるが、いたずらに時間をかけて
昇温することは経済性を損なうからである。焼鈍温度は
650〜800℃、焼鈍保定時間は２〜20時間でなければなら
ない。いずれも下限値未満ではフェライト結晶の再結晶
・成長が十分でなく低値・低延性となる。それぞれの
上限値付近で特性は飽和し、 また、高温長時間ほどコストアップとなるので800℃お
よび20時間を上限値と定めた。焼鈍はタイトコイル、オ
ープンコイルを問わないが、生産性の高いタイトコイル
焼鈍が好ましい。その場合、焼鈍温度の上限は750℃程
度である。

（実施例−１） 第１表に示す成分の鋼を溶製し、連続鋳造−熱延を行な
った。鋼A,Bは直送、鋼Ｃ〜Ｆはスラブを1050℃に再加
熱して熱延した。鋼A,C,Eは本発明にしたがった鋼成分
であるが、鋼ＢはCuが、鋼ＤはC,Mnが、鋼ＦはC,Siがそ
れぞれ本発明範囲と異なる。これらの鋼をFT（仕上温
度）＝880〜910℃で熱延した後、直ちに約30℃/sの平均
冷却速度で冷却し、660〜680℃で巻取った。この鋼を酸
洗後80％の冷延を行ない、続いて、昇温速度30℃／時、
保定720℃、12時間の焼鈍をおこない最後に1.0％のスキ
ンパス圧延を行なった。結果の機械的性質および表面検
定評点を第２表に示す。機械試験はJIS Z 2201 5号試験
片を用い、JIS Z 2241記載の方法にしたがって実施し
た。表面検定は出荷時検査に準じて行なった。評点は１
から５まであり、数値が大きくなるほどへげ、すり疵、
介在物露出等の表面欠陥が著しい。評点１は欠陥を認め
得なかったことを示し、通常評点２以下が出荷可能であ
る。

第２表より明らかなように、本発明にしたがった鋼A,C,
Eは50kgf/mm²以上の引張強度と1.5を越える値を有
し、延性も良好である。表面状態も全く問題がない。こ
れに対し、鋼Ｂでは強度、値が足りず、鋼Ｄでは強度
が大幅に低下している。鋼Ｆは値が低い上に、テンパ
ーカラーのために評点が落ちている。これより本発明の
成分条件の必要性が明らかである。

（実施例−２） 第１表に示す鋼の内符号Ａ〜ＣおよびＥの鋼を用い、第
３表に示す熱延条件で熱延を行なった。No.1〜４では直
送熱延を、No.5〜11では再加熱後熱延を行なった。No.1
2ではインゴット法で鋳込み、再加熱後熱延を行なっ
た。なお、No.7では熱延後、900℃、２時間のCu溶体化
処理と650℃、12時間の析出処理を行なった。すなわ
ち、これは従来の典型的なCu添加鋼における付加工程で
ある。熱延板はこの後78.6％ないし80％の冷延が施さ
れ、続いて昇温速度:30℃／時、焼鈍温度:720℃／時、
焼鈍時間:12時間の焼鈍が施された。1.0％スキンパス圧
延後の材質・表面状態を同じく第３表に示す。この実施
例では主としてCC→熱延の条件の影響を見ているが、N
o.1,3,4,8の例が本発明にしたがっており、その他はい
ずれかの条件において本発明と異なる。そして本発明と
異なったものは強度、延性、値、表面状態のいずれか
ひとつ以上において劣化している。ただし、No.7の鋼の
ように特別の付加処理を施したものは良好な特性を示
す。言い替えれば、本発明で付加工程省略が実現された
ことを示している。

この実施例より、CC、熱延、巻取条件の影響は明らかで
ある。

（実施例−３） 次に、冷延・焼鈍条件の影響を示す実施例について述べ
る。

冷延・焼鈍条件と結果を第４表に示す。用いた鋼は第１
表鋼Ａである。No.2〜４の鋼は本発明条件に従っており
本発明が目的とする良好な特性を有する。それに対し
て、No.1の鋼では冷延率が、No.5の鋼では昇温速度が、
No.6の鋼では焼鈍温度が、No.7の鋼では焼鈍時間がそれ
ぞれ本発明と相違しており、その結果、低値あるいは
低強度となっている。この実施例より、本発明における
冷延・焼鈍条件の効果は明らかである。

（発明の効果） 自動車を中心とする材料の高強度化は、素材の有効利用
の観点から当然進展するものでなければならない。しか
しながら、薄鋼板においては成形性劣化がネックとなり
その進展が阻まれていた。本発明によって、この制限が
引張強度60kgf/mm²級まで緩和され、これによって、一
種の飽和状態にあった鋼板の高強度化に新展開が開けた
のであって、その経済的な効果は大きい。

また、鋼中Cuは、鋼の耐食性を高めると推定され、高強
度化に伴う薄手化によって生ずる耐食寿命を補うことが
期待される。すなわち、高強度化、高耐食性化という二
大課題の両立という展開が可能でこの意味からも本発明
の効果は極めて大きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】C:0.03〜0.10％、Si:0.2％以下、Mn:0.9〜
   2.0％、P:0.1％以下、Cu:0.6〜1.5％、Al:0.01〜0.1
   ％、N:0.0070％以下を含み、残部不可避的不純物元素か
   らなる鋼を連続鋳造してスラブとし、これを直接、もし
   くは1000〜1080℃に加熱後熱間圧延を行ない、860〜930
   ℃で圧延を終了し、620〜750℃に巻取り、続いて、65〜
   85％の圧下率で冷間圧延を行った後昇温速度10〜100℃
   ／時、焼鈍温度650〜800℃、焼鈍保定時間２〜20時間で
   箱焼鈍を行うことを特徴とする高強度高値冷延鋼板の
   製造方法。