JPH07316663A - 連続焼鈍によるコイル内材質均一性に優れた非時効深絞り用冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、連続焼鈍によるコイル内材質の均
一性に優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法を提供する。 【構成】 低炭素Ａｌキルド鋼スラブを、次式を満たす
温度（ＳＴ） １０００℃≦ＳＴ≦１０Ｍｎ／Ｓ＋１０５０℃ に均熱して、仕上温度がＡｒ₃ 温度以上で熱間圧延し、
７００〜７７０℃で巻取り、続いて冷延・連続焼鈍を行
うにあたり、焼鈍・均熱を７５０〜８８０℃、３０秒〜
２分とし、その後６００℃以上の温度から、５０℃／ｓ
以上の冷却速度で２５０〜３２０℃の範囲の温度
（Ｔ_E ）まで急冷し、Ｔ_E で０〜５秒間保定した後、引
き続き３００〜３７０℃の間の温度（Ｔ_R ）まで１０℃
／秒以上で再加熱し、次いで２５０〜３００℃の間の温
度（Ｔ_F ）まで冷却することにより、３０秒以上の過時
効処理を行うことを特徴とする連続焼鈍によるコイル内
材質の均一性に優れた非時効深絞り用冷延鋼板の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製鋼での真空脱ガスに
よる脱炭や、高価なＮｂ、Ｔｉなどの元素を使用しない
で、コイル全長にわたり非時効でかつ安定的に高焼付硬
化性（以下、ＢＨ（Ｂａｋｅ Ｈａｒｄｅｎａｂｉｌｉ
ｔｙ）と略称する）を有し、かつ優れたプレス加工性を
持つ冷延鋼板を連続焼鈍にて製造する方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】低炭素Ａｌキルド鋼を用いて、連続焼鈍
により深絞り用冷延鋼板を製造する場合、熱間圧延後７
００℃以上の高温で巻取らないと、良好な深絞り性から
得られないことが知られている。これは高温で巻取るこ
とにより、セメンタイトが凝集し、ＡｌＮが析出・粗大
化する効果を利用したものである。しかし、この方法に
おいても、冷却速度の大きいコイル内外周部はセメンタ
イトの凝集やＡｌＮ析出が不十分で、良好な深絞り性が
得られない。

【０００３】このため、従来の方法においては、深絞り
性の劣るコイル内外周部を切り落とすか、あるいは特開
昭５８−３７１２８号公報に記載される如く、コイル内
材質の均一性を改善するため高温で巻取った後で、コイ
ルを保熱炉に挿入するか、または保温カバーを被せるな
どして冷却速度を制御する方法がある。コイルの両端を
切り落とす方法は簡便な方法ではあるが、歩留りの低下
をもたらすという欠点があり、また炉に入れたり、保温
カバーを被せる方法は、工程が煩雑になったり、著しい
コストの上昇を招く等の欠点がある。

【０００４】一方、コイル長手方向での材質の均一性を
狙って、熱間圧延後５５０〜７００℃の比較的低温で巻
取っても良好な材質が得られる方法が特開平１−１３６
９３３号公報に開示されている。しかし、巻取温度を上
記のように低下させると、材質の劣化は明白であり、７
００℃以上の高温巻取りによる材質向上効果は著しい。

【０００５】また、特開平２−９３０２３号公報には、
コイル長手方向での材質の均一性を目的として、まず熱
延板を６２０〜６７０℃で巻取り、続いて冷延・焼鈍す
るにあたり、連続焼鈍の過時効処理として均熱後の急
冷、再加熱過時効により実質非時効な冷延鋼板の製造方
法が開示されている。しかし、巻取温度が上述の６２０
〜６７０℃では、全体としての材質特性が劣化する結
果、コイル端部での材質レベルは規格を満足しなくなる
場合が生じる。

【０００６】また、特開昭６３−７２８２９号公報に
は、Ｃ：０．０１〜０．０２％に制御した鋼を特徴にし
て、７００〜８００℃で熱延板を巻取り、連続焼鈍する
ことによりコイル長手方向での材質の均一な冷延鋼板の
製造方法が開示されている。しかし、これだけの条件で
はコイル端部の材質として得られるレベルは低く、後述
するようにスラブ加熱温度の最適化が極めて重要とな
る。また、コイル端部まで非時効を達成するためには、
熱延条件と連続焼鈍条件の最適化が必須となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、十
分な材質特性を得るためには高温巻取りが不可欠である
が、この方法はコイルの内外周部は冷却速度が早いた
め、セメンタイトは十分に粗大凝集せず、またＡｌＮの
析出も不完全であり、深絞り用鋼板として必要な深絞り
性が得られず、歩留りの低下をもたらす欠点がある。ま
た、炉に入れたり、保温カバーを被せる方法は、工程が
煩雑になったり、著しいコストの上昇を招く等いくつか
の問題を抱えている。このような現状から低炭素Ａｌキ
ルド鋼を用いて連続焼鈍により深絞り用鋼板を製造する
場合、コイル内外周部の材質を向上させる技術の開発が
熱望されている。

【０００８】本発明は、低炭素Ａｌキルド鋼を素材とし
て、連続焼鈍により非時効深絞り用鋼板を製造する方法
において、熱間圧延後、高温巻取りをすることによりコ
イル内外周部の材質が劣化するという課題を解決するこ
とを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、重量％でＣ：０．０１〜０．０２％、Ｓｉ：０．
５％以下、Ｍｎ：０．０３〜０．１５％、Ｐ：０．０２
％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ａｌ：０．０４〜０．
１０％、Ｎ：０．００２５％以下、残部は不可避不純物
以外はＦｅからなる低炭素Ａｌキルド鋼スラブを、次式
を満たす温度（ＳＴ） １０００℃≦ＳＴ≦１０Ｍｎ／Ｓ＋１０５０℃ に均熱して、仕上温度がＡｒ₃ 温度以上で熱間圧延し、
７００〜７７０℃で巻取り、続いて冷延・連続焼鈍を行
うにあたり、焼鈍・均熱を７５０〜８８０℃、３０秒〜
２分とし、その後６００℃以上の温度から、５０℃／ｓ
以上の冷却速度で２５０〜３２０℃の範囲の温度
（Ｔ_E ）まで急冷し、Ｔ_E で０〜５秒間保定した後、引
き続き３００〜３７０℃の間の温度（Ｔ_R ）まで１０℃
／ｓ以上で再加熱し、次いで２５０〜３００℃の間の温
度（Ｔ_F ）まで冷却することにより、３０秒以上の過時
効処理を行うことを特徴とする連続焼鈍によるコイル内
材質の均一性に優れた非時効深絞り用冷延鋼板の製造方
法にある。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。連続焼鈍
のように、短時間の焼鈍においても製品板の加工性と耐
歪時効性をコイル端部を含めた全長にわたって確保する
ためには、新知見に立脚した以下の基本的な考え方に従
う必要がある。すなわち、優れた加工性は、ｉ）十分な
粒成長と、ii）深絞り性に好ましい｛１１１｝再結晶集
合組織の形成によって達成され、そのためには、最適な
（Ｃ、Ｍｎ）、（Ａｌ、Ｎ）量の組み合わせと、熱延の
スラブ低温加熱および高温巻取りが必須となる。一方、
ＢＨ性を付与しつつ耐歪時効性を達成するためには、比
較的短時間の過時効処理の後に固溶Ｃを２〜６ｐｐｍの
狭い範囲に制御することが必須であり、これはセメンタ
イトの結晶粒内での核生成・成長の速度論に立脚した最
適なヒートサイクルによってはじめて達成が可能とな
る。

【００１１】本発明について、さらに詳細に説明する。
化学成分を限定する理由は次のとおりである。Ｃは０．
０１％以上０．０２％以下でなければならない。Ｃが
０．０２％超となると製品が硬質化し、また深絞り成形
性の指標であるバーｒ値も劣化する。これは、Ｃが０．
０２％超の鋼では、ｉ）セメンタイトの体積分率が高く
なり、硬質化し、またバーｒ値も劣化する。ii）さら
に、Ｃが０．０２％超となると、たとえＭｎ量が０．１
５％以下となっても、特に巻取り後の冷却速度が早い熱
延板コイル端部においてはセメンタイトが細かく析出す
るため、深絞り性を阻害するＭｎ−Ｃ複合体が多量に焼
鈍中に存在する。この結果、｛１１１｝集合組織が発達
せず、バーｒ値が劣化する。一方、Ｃが０．０１％未満
では、耐歪時効性を劣化させるので好ましくない。

【００１２】Ｓｉは鋼板の強度を向上させるが、反面表
面性状を劣化させることから、外装パネル用には、その
上限値を０．５％とする。Ｍｎは熱間脆化対策として
０．０３％を下限とする。また、Ｍｎが０．１５％超と
なると、たとえＣが０．０２％以下であってもＭｎ−Ｃ
複合体の濃度が高くなり、バーｒ値が劣化する。さら
に、０．１５％以下の低Ｍｎの場合には、過時効時に粒
内のセメンタイトの核として重要なＭｎＳの数が０．１
５％超の材料と比較して著しく増加するので、過時効時
に結晶粒内のセメンタイトの核生成を促進し、非時効化
にも極めて有利である。

【００１３】Ｐは降伏強度を上昇させ、バーｒ値を劣化
させるので、上限を０．０２％とするが、望ましくは
０．０１％以下がよい。Ｓは低Ｍｎ鋼の熱間脆化対策を
防止する点から上限を０．０１５％とする。Ａｌ量、Ｎ
量のバランスも加工性確保の点から極めて重要である。
すなわち、焼鈍中に存在するＡｌＮは粒成長性を阻害す
るので、全Ｎ量を減らすことにより析出するＡｌＮの量
を少なくするか、冷延前にできるだけ粗大化させ、無害
化しておくことが好ましい。Ｎ量が０．００２５％超で
はＡｌＮの量が多くなり過ぎ、焼鈍板の結晶粒径が細か
くなり硬質化する。また、Ａｌ量が０．０４％未満で
は、冷却速度の速い熱延板端部においてＡｌＮを十分析
出させて固定・無害化することが困難となり、焼鈍後の
結晶粒径が細かく、低バーｒ値で、残存する固溶Ｃ量も
多く、非時効でなくなる。一方、Ａｌ量が０．１０％を
超えると熱延加熱時にＡｌＮは十分析出粗大化するが、
コスト上昇を招く。また、固溶Ａｌが硬質化の原因とな
る。

【００１４】以上の化学成分範囲に調整された溶鋼をス
ラブとなし、熱間圧延−巻取り−冷間圧延−連続焼鈍−
調質圧延の工程を経て製品となす。熱間圧延条件は、本
発明において極めて重要である。まず、スラブを次式で
定めた温度（ＳＴ）に均熱した後、熱間圧延する。 １０００℃≦ＳＴ≦１０Ｍｎ／Ｓ＋１０５０℃ （１） 圧延仕上温度はＡｒ₃ 点以上とし、熱延板の巻取りは７
００〜７７０℃とする。

【００１５】スラブ加熱温度を上記のように限定する理
由は次の理由による。本発明対象鋼は、コイル端部での
加工性と非時効性を向上させる目的で、従来鋼と比較し
て低Ｍｎの鋼となっている。このような鋼で問題となる
のが、熱延板幅方向に発生する耳割れである。本発明者
らが詳細に検討した結果、上記（１）式で示される低温
のスラブ加熱が耳割れ防止に極めて有効であることが判
明した。従って、スラブ加熱温度の上限は（１）式で示
されているように制御する必要があり、これを超えると
耳割れが発生する。一方、下限は仕上温度をＡｒ₃ 点以
上に確保できる最低のスラブ加熱温度であり、熱間圧延
ミルに依存するが、本発明では１０００℃とする。

【００１６】また、（１）式で示されるような低温スラ
ブ加熱ならば、熱延板の析出物は粗大となる。これは、
スラブに存在する粗大なＭｎＳが未溶解のまま残存した
り、本発明対象鋼のような高Ａｌを含有する鋼の場合に
は、ＡｌＮが低温加熱中にＭｎＳを核にして析出するか
らである。このような複合析出物は、従来から考えられ
ている単独に析出するＡｌＮよりサイズが十分大きいた
め、焼鈍時に粒成長を阻害しない。従って、焼鈍板の加
工性を向上させる効果も同時に有する。

【００１７】巻取温度は、７００℃未満となると、特に
熱延コイル端部においては、ｉ）ＡｌＮの析出・粗大化
が不十分となり、かつ、ii）セメンタイトが微細分散す
るので焼鈍板のバーｒ値が低下し、時効性も劣化する。
従って、巻取温度は７００℃以上でなければならない。
一方、巻取温度が７７０℃超となると熱延板の結晶粒が
異常に粗大化し、バーｒ値の低下や肌あれの原因とな
る。

【００１８】連続焼鈍の条件は、このような新しい成分
系の鋼板にコイル全長にわたり良好なプレス成形性と耐
歪時効性を付与するために極めて重要となる。連続焼鈍
の焼鈍・均熱条件は、７５０〜８８０℃、３０秒〜２分
である。この条件より低温過ぎたり、短時間過ぎたりす
ると焼鈍が不十分で、加工性が劣化する。８８０℃を超
える高温焼鈍は、焼鈍中にオーステナイト分率が高くな
り過ぎ、バーｒ値が劣化する。また、工業的にも通板性
やコストの面で問題となるので好ましくない。均熱時間
が２分を超えると通板速度が著しく低下し、生産性が極
めて悪くなるという問題が生じる。

【００１９】また、上記焼鈍温度から５０℃／ｓ以上の
冷却速度で急冷を開始する温度は、過飽和の固溶Ｃを確
保するために６００℃以上が必要となる。なぜならば、
６００℃未満の温度から急冷を開始しても過飽和固溶Ｃ
が確保できず、耐歪時効性に劣るからである。５０℃／
ｓ以上の冷却速度を必要とする理由も同様である。これ
らの条件によりＣの過飽和度が十分維持され、結晶粒内
に十分な密度のセメンタイトを析出し得る。

【００２０】急冷の終点温度は２５０〜３２０℃の範囲
とし、その温度での保定は０〜５秒とする。冷却終点温
度が２５０℃未満になると温度制御が困難となる。一
方、３２０℃超では、粒内にセメンタイトが析出する効
果が消失する。急冷終点温度での保定の効果は０〜５秒
あれば十分である。このような保定の効果は、結晶粒内
にセメンタイトを核生成させる役割を有する。また、こ
の効果は数秒の保定で飽和し、それ以上保定してもそれ
ほど効率的でない。また、工業的にも５秒超の保定をと
ることは炉の設備が長くなり、設備費が増大したり、ま
たラインスピードが低下して生産性が劣るので好ましく
ない。従って、保定時間は０〜５秒とする。

【００２１】保定後、鋼板は再加熱されるが、再加熱速
度が１０℃／ｓ未満では炉の設備が大きくなり過ぎ、工
業的には成立し難い。次に再加熱温度（Ｔ_R ）である
が、Ｔ_R が３００℃未満であると、折角結晶粒内にセメ
ンタイトの核が形成されても、Ｃの拡散が十分でないた
めセメンタイトが成長できない。また、３７０℃超にな
るとＣの拡散は十分速くなり、セメンタイトは成長でき
るが、再加熱温度幅が大きくなり過ぎ、製造コスト、設
備コストが増大するという欠点を有する。従って、上限
を３７０℃とする。

【００２２】次いで、過時効の終点温度（Ｔ_F ）である
が、Ｔ_F が２５０℃未満となると過時効時間が短い場合
には、残存固溶Ｃが多くなり過ぎて耐歪時効性でなくな
る。一方、過時効時間が十分長い場合には、固溶Ｃが減
少し過ぎてＢＨ性が付与できなくなる。また、Ｔ_F が３
００℃超となると残存固溶Ｃが多過ぎて耐歪時効性でな
くなる。また、過時効時間が３０秒未満では、本発明の
ような小規模の過冷却と再加熱、さらに傾斜過時効の技
術をもってしても耐歪時効性が得られない。

【００２３】

【実施例】

実施例１ 表１に示す化学成分を有する鋼を転炉にて出鋼し、連続
鋳造にてスラブとした後、１１２０〜１１５０℃に加熱
し、仕上温度が８８０〜９２０℃、板厚が４．０ｍｍと
なるように熱延を行い、続いてランアウトテーブル上で
の平均冷却速度を約３５℃／ｓとする冷却を行い、その
後７１０〜７２０℃で巻取った。酸洗後０．８ｍｍまで
冷延を行い、続いて連続焼鈍を実施した。連続焼鈍条件
は、焼鈍温度：８１０℃、均熱：５０ｓ、最初の徐冷速
度：６７５℃まで５℃／ｓ、急冷速度：２９０℃まで１
００℃／ｓ、保定条件：０ｓ、再加熱速度：４０℃／
ｓ、傾斜条件：（再加熱温度（Ｔ_R ）＝３５０℃、傾斜
終了温度（Ｔ_F ）＝２７０℃、時間１５０秒の直線的な
傾斜）、Ｔ_F からは水冷とした。その後、１％の調質圧
延を加えて引張試験に供した。引張試験片は、熱延板の
巻取り時のコイル最内外周部および中央部に相当する位
置から採取した。

【００２４】引張試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２０１、５号
試験片を用い、同 Ｚ ２２４１記載の方法に従って行
った。バーｒ値は、１５％引張歪みで求めた面内平均で
ある。時効性に関しては、時効指数（ＡＩ）で評価し
た。ＡＩは、１０％引張予歪を加えた後、１００℃−６
０分の促進時効処理を施し、再び引張試験を行った場合
の応力の変化量である。

【００２５】試験結果を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】本発明鋼は鋼Ｂ、Ｅ、Ｈ、Ｉであり、コイ
ル全長にわたって非時効（ＡＩ≦３５ＭＰａ）で、深絞
り性に優れる（バーｒ≧１．５）ことが明らかであり、
コイル内材質の均一性に優れた非時効深絞り用冷延鋼板
が得られる。一方、鋼Ａ、ＫはＣ量が低過ぎるため、本
発明のような過時効処理をもってしても耐歪時効性に劣
る。さらに鋼ＫはＡｌ量が低過ぎ、Ｎ量が多すぎるた
め、バーｒ値が劣り、またＮ時効も生じる。さらに長手
方向での均一性に劣る。鋼Ｃ、Ｊは、Ｍｎ量が高過ぎる
ため、バーｒ値が低く、その長手方向での均一性が良好
でない。さらに、鋼Ｊは鋼ＫよりＣ量が高いためバーｒ
値がさらに劣化し、均一性も不良である。鋼Ｄは、Ａｌ
量が低いため、鋼Ｆは、Ｃ量が高過ぎるため、鋼Ｇは、
Ｎ量が多過ぎるため、バーｒ値が劣化し、均一性が劣
る。

【００２８】実施例２ 表１のＢに示す成分の鋼を溶製し、連続鋳造によりスラ
ブとなし、１１４０℃の温度に加熱した後、９００〜９
１０℃の温度で熱間圧延を行い、６５０〜７２０℃の温
度で巻取ってコイルとなし、酸洗後８０％の圧下率で冷
間圧延し、実施例１と全く同様の連続焼鈍と調質圧延を
行い、製品とした。コイル長手方向の各部位から引張試
験片を採取して引張試験に供した。試験条件は、実施例
１と同様である。

【００２９】図１に製品板のバーｒ値のコイル長手方向
での変化を示す。横軸の長手方向の位置は熱延板での換
算値である。図１から、巻取温度を本発明の範囲の７０
０℃以上にすると、コイル長手方向での材質の均一性が
著しく改善され、最外周、内周部においても目標とする
バーｒ≧１．５を確保できることがわかる。

【００３０】

【発明の効果】本発明により、コイルの最両端部を含め
たコイル内材質の均一性に優れた深絞り用鋼板を製造す
ることができる。従って、本発明は従来法におけるコイ
ル両端部の材質劣化に起因する歩留り低下という問題点
を解消できるので、極めて有利なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】製品板バーｒ値の熱延板で換算したコイル長手
方向での変化を示す図である。

フロントページの続き (72)発明者 上田 敏澄 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 (72)発明者 木村 徳俊 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％でＣ：０．０１〜０．０２％、Ｓ
   ｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．０３〜０．１５％、Ｐ：
   ０．０２％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ａｌ：０．０
   ４〜０．１０％、Ｎ：０．００２５％以下、残部は不可
   避不純物以外はＦｅからなる低炭素Ａｌキルド鋼スラブ
   を、次式を満たす温度（ＳＴ） １０００℃≦ＳＴ≦１０Ｍｎ／Ｓ＋１０５０℃ に均熱して、仕上温度がＡｒ₃ 温度以上で熱間圧延し、
   ７００〜７７０℃で巻取り、続いて冷延・連続焼鈍を行
   うにあたり、焼鈍・均熱を７５０〜８８０℃、３０秒〜
   ２分とし、その後６００℃以上の温度から、５０℃／ｓ
   以上の冷却速度で２５０〜３２０℃の範囲の温度
   （Ｔ_E ）まで急冷し、Ｔ_E で０〜５秒間保定した後、引
   き続き３００〜３７０℃の間の温度（Ｔ_R ）まで１０℃
   ／ｓ以上で再加熱し、次いで２５０〜３００℃の間の温
   度（Ｔ_F ）まで冷却することにより、３０秒以上の過時
   効処理を行うことを特徴とする連続焼鈍によるコイル内
   材質の均一性に優れた非時効深絞り用冷延鋼板の製造方
   法。