JPH0794692B2

JPH0794692B2 - 高造形性冷延鋼板の製造方法

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Publication number: JPH0794692B2
Application number: JP18492890A
Authority: JP
Inventors: 浩作潮田; 治秋末
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-07-12
Filing date: 1990-07-12
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPH0472036A

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
冷延鋼板の製造方法に関するもので、特に全伸びが58％
以上で値が2.5以上の従来にない造形性を有する冷延
鋼板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ベなどは、形状がきわめ
て複雑であるか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。したがって、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、本発明は前記し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Al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る。

前記した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62-540
58号公報にみられる。すなわち、C:0.001％以下、Mn:0.
1％以下、N:0.001％以下、Sol.Al:0.015％以下、O:0.00
3〜0.0020％なる高純鋼をベースに、必要に応じてTi、N
b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°
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、バッ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、高造形性鋼板の範疇には属さな
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、張り出し性は鋼の純度
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％で値が
2.2、あるいは全伸びが50％で値が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:60％以上で、値:2.3が、また特開昭63-76
848号公報の実施例では、r45°:2.5、El: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、i
i）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、高純鋼ほ
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＜111＞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
大きくなり、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、SUS317J2
（25Cr-13Ni-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（〜３μｍ）からなる。ii
i）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鋼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＜111＞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、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からであると推
定される。

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、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
の核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℃から開始し、5
50℃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100〜300℃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ｉ）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、ii）バ
ッチ焼鈍の場合に発生する板の焼き付き、iii）エネル
ギーのコストの上昇、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Zn
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、値の相関の高い｛111｝面と｛100｝面の対ラ
ンダムの強度比（Ｉ₁₁₁/I₁₀₀）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、重量％で、C:
0.002％以下、Mn:0.05％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（Ｉ₁₁₁/I₁₀₀）で100
以上で、全伸びが58％以上、値が2.5以上の高造形性
冷延鋼板の製造方法にある。

以下に本発明の構成要件の数値限定の理由を述べ、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0.002％
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。

Alは通常ｉ）脱酸のため、およびii）ＮをAlN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、Al
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０の理由でその上限を0.002％とする。

Ｏ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、金属組織的にも異状粒
成長が生じ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55
0℃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℃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じ
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Cl^-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
SUS317J2陰極上に3mm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＜111
＞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℃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℃で１時間保定ののち熱間圧延し、110mm
厚から3mm厚にした。仕上げ温度は930℃、巻き取り温度
は700℃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、CCV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℃、
仕上げ温度:910℃、巻き取り温度:720℃である。この熱
延板を0.7mm厚まで圧下率80％の冷間圧延を施した後、7
60℃−50秒の連続焼鈍と、それに続く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
集合組織と値とさらに伸びを有し、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0.7mm厚まで圧下率83％の冷間圧延を施した。これ
に、450℃から900℃まで50℃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（
値、El）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℃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℃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℃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、本発明により製造され
た冷延鋼板は全伸びが58％以上で、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｝面正極点図、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。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、C:0.002％以下、Mn:0.05％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、550〜8
00℃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、値が2.5以上の高造形性冷延鋼板の製造方法。