JPH0814019B2 - プレス加工用冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

プレス加工用冷延鋼板の製造方法

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JPH0814019B2
JPH0814019B2 JP1339752A JP33975289A JPH0814019B2 JP H0814019 B2 JPH0814019 B2 JP H0814019B2 JP 1339752 A JP1339752 A JP 1339752A JP 33975289 A JP33975289 A JP 33975289A JP H0814019 B2 JPH0814019 B2 JP H0814019B2
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浩一 平田
誠 今中
房夫 富樫
俊之 加藤
英夫 阿部
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川崎製鉄株式会社
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  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、自動車のボディ等に使用される冷延ならび
に表面処理された鋼板であって、とりわけ加工性が良好
であるばかりでなく、同時に塗装の下地処理としての良
好な化成処理性(リン酸亜鉛処理性)さらには優れたス
ポット溶接性をも具備した冷延鋼板に関するものであ
る。
<従来の技術> ブレス加工用冷延鋼板は、従来C≧0.01%以上の低C
−リムド鋼や低C−Alキルド鋼を箱焼鈍して製造されて
いたが、最近の省エネルギーならびに製造納期の短縮要
求にかんがみ、連続焼鈍法への変換が積極的に進められ
ている。
連続焼鈍法では、加熱および均熱時間が極めて短い。
そこで、絞り性を箱焼鈍材並にするために、低C鋼の熱
延巻き取り温度を従来より高温にし、さらに焼鈍温度も
箱焼鈍法より高温にする等の対策がとられている。さら
には、冷却時間も極端に短いため、過時効処理を施すこ
とにより焼鈍中に固溶した炭素を析出させている。しか
るに、かような特殊処理によっても、固溶炭素が依然と
して残留するために、加工性はともかく常温遅時効性を
得ることは困難であった。
このような実状にかんがみ、さらには箱焼鈍された低
C−Alキルド鋼と同等の耐時効性と、それ以上の高加工
性を得る手段として、C≦0.01wt%、Al≦0.20wt%を含
有する極低C鋼とし、必要に応じてTi、Nb、B等の炭窒
化物形成元素を添加する技術が製鋼技術の進歩と相まっ
て一般的になりつつある。事実このようにして製造され
た極低C冷延鋼板は、焼鈍中の粒成長性が優れ、非常に
良好な加工性とりわけ引っ張り試験で評価できる良好な
全伸び値(El)、ならびにランクフォード値(値)を
示し、現状では広くプレス加工用鋼板として採用されて
いる。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、この種の鋼板の使用の増大にともな
い、以下に示す種々の問題点をも有していることが明ら
かにされ、完全無欠の材料としては今一歩の段階であっ
た。
先ず、極低C鋼は元来が純鉄に近いため、表面の清浄
度が極めて優れている。そのため、プレス後の塗装の下
地処理としての化成処理(リン酸亜鉛処理)において
は、反応性が従来の低C−Alキルド鋼より幾分劣り、生
成したリン酸亜鉛鉄結晶の細かさ、化成処理条件変動時
の安定性に対して、低C−Alキルド鋼より若干不利であ
った。
次に、溶接性に対しては、極低C鋼の場合熱影響部
(HAZ)の組織が一般に粗大化し、溶着部や母材よりも
強度が低下しやすい傾向があった。そのため、溶接部の
強度および疲労特性の点で低C−Alキルド鋼よりも有利
とは言えなかった。このような理由により、溶接に比較
的長時間を要する電縫鋼管等への極低C鋼の適用は未だ
なされていないのが現状である。
さらに、極低C鋼は延性に富むので、非常に粘り強
く、低C−Alキルド鋼と同一の条件で打ち抜きや剪断を
行った場合に、その端面に生成する笹くれ部いわゆるバ
リが低C−Alキルド鋼に比べより多く生成する。このバ
リは、後のプレス工程で剥がれると、いわゆる星目欠陥
を誘発する。極低C鋼は、このような危険性を有してお
り、バリ高さ低減のためにも極低C鋼の打ち抜き性改善
が強く望まれていた。
また、加工性のさらなる向上のためには、必然的に不
純物元素の低減を伴うため、焼鈍中の鋼中元素の表面濃
化量が抑制される。このことは、結果として鋼板の表面
硬度の低下を引き起こす。そのため、プレス成形を施し
た場合に、潤滑が十分でないと鋼板表面とプレス型とが
接触時に噛りあい、鋼板の表面キズ欠陥が誘発されるば
かりでなく、極端な場合にはプレス割れさえ伴う。この
ような、いわゆる摺動性の低下は、不純物元素が少ない
極低C鋼と、表面に濃化させるのに十分な時間が確保で
きない連続焼鈍法との組合わせにより最も顕著になる。
以上の状況を打開するために、本発明者らは種々の検
討を行った。良好な機械的性質(El、値等)を維持し
た上で上述の問題を解決するためには、極低C鋼の使用
は必須と考えられる。一方上述の極低C鋼にかかわる問
題点は、多かれ少なかれ表面近傍の元素の存在状態と、
密接に影響を及ぼしあっていることは明瞭である。そこ
で本発明者らは数多くの調査および実験室的な確認を行
った結果、表面に炭素の濃化層が適当な厚さおよび濃度
で存在するように連続焼鈍炉において適切な条件で浸炭
雰囲気にさらしてやれば、極低C鋼の抱えている欠点が
一気に解決されることを見出したのである。
よって、本発明は連続焼鈍炉において浸炭雰囲気に適
切な条件でさらすことにより、耐型かじり性、化成処理
性、およびスポット溶接性に優れた冷延鋼板の製造方法
を提供することを目的とする。
<課題を解決するための手段> すなわち、本発明は、Cを0.01wt%以下含む鋼板を、
加熱、均熱および冷却ゾーンを有する連続焼鈍炉を用い
て連続焼鈍するに際し、前記連続焼鈍炉における均熱後
期あるいは冷却初期にN2+H2を主体とするガス中にCOを
添加した浸炭雰囲気に、下記(I)式において、αが0.
05以上、Tが650℃以上、850℃以下の条件で4秒以上さ
らすことを特徴とする耐型かじり性、化成処理性および
スポット溶接性に優れた冷延鋼板の製造方法を提供する
ものである。
ただし、 はそれぞれ浸炭雰囲気中のCo、H2、H2Oの分圧、Tは加
熱温度(℃) 上記鋼板は、さらに、Si:1.0wt%以下、Mn:1.0wt%以
下、P:0.2wt%以下、S:0.05wt%以下、Al:0.01〜0.1wt
%およびN:0.01wt%以下を含有し、残部はFeおよび不可
避的不純物よりなるのが好ましく、さらに上記鋼板のい
ずれかは、さらに、Ti:0.001〜0.15wt%、Nb:0.001〜0.
1wt%およびB:0.0030wt%以下のうちから選んだ1種ま
たは2種以上を含有するのがより好ましい。
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
本発明は、C≦0.01wt%を含有する極低炭素鋼板を原
板とし、加熱、均熱および冷却ゾーンを有する連続焼鈍
炉に用いて、後述するように浸炭用雰囲気および浸炭条
件を設定することにより、耐型かじり性、化成処理性お
よびスポット溶接性に優れた冷延鋼板を製造する方法を
提供する。
本発明が適用される鋼板は、基本的には、浸炭により
表面のC濃度を本発明が目的とする特性を満足するよう
に調整するものであり、連続焼鈍法を適用しても良好な
機械的性質を得るために、Cは0.01wt%以下の極低C域
にすることが必須である。特に材質が必要とされる場合
には、Cを0.005wt%以下まで低減することが望まし
い。これ以上では、低C鋼並またはそれ以上の材質を得
ることは不可能である。
さらに、鋼板原板は、Si、Mn、P、S、Al、Nを以下
に述べる範囲内で含有しているが、本発明の目的上好ま
しい。
Siは鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量添加されるが、添加量が1.0wt%を超えると深絞り
性に悪影響を及ぼすので1.0wt%以下とするのがよい。
MnもSiと同様、Sの残留による熱間割れを避けるとい
う鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必要量
添加されるが、添加量が1.0wt%を越えるとやはり加工
性に悪影響を及ぼすので1.0wt以下が好ましい。
PもSiやMnと同様、鋼を強化する作用があり、所望の
強度に応じて必要量添加されるが、添加量が0.2wt%を
越えると加工性に悪影響を及ぼすので0.2wt%以下にす
るのがよい。
Sは、少なければ少ないほど深絞り性が向上するので
極力低減することが好ましいが、その含有量が0.05wt%
以下ではさほど悪影響を及ぼさないので、0.05wt%以下
にするのがよい。
Alは脱酸剤として、また後述する炭窒化物形成元素の
歩留まり向上すなわち鋼中Nの固定による耐時効性の向
上のために添加されるが、含有量が0.01wt%に満たない
とその添加効果に乏しく、一方、0.1wt%を越えて添加
してもその効果は飽和に達するので、0.01〜0.1wt%の
範囲にするのがよい。
NはCについて述べたと同様の理由で0.01wt%以下に
するのが好ましい。
さらに、本発明で原板として用いる冷延鋼板には、T
i、NbおよびBから選択される1種以上の元素を下記の
通り添加してもよい。
これらの元素の添加は、鋼中に固溶して耐時効性を劣
化させるCやNを固定するのに有効である。さらには、
形成された析出物のサイズが適度に粗大であるため、連
続焼鈍時の粒成長を促進されるので、加工性特にElや
値の向上には有利となる。
Tiは炭窒化物形成元素であり、鋼中の固溶(C、N)
を低減させ、深絞り性に有利な{111}方位を優先的に
形成させるために添加される。しかしながら添加量が0.
001wt%未満ではその添加効果に乏しく、一方0.15wt%
を越えて添加してもそれ以上の効果は得られず、むしろ
鋼板表面性状および延性の劣化につながるので0.001〜
0.15wt%の範囲に限定する。
Nbは炭化物形成元素であり、鋼中の固溶Cを低減させ
るとともに、熱延鋼板組織の微細化を促して、深絞り性
に有利な{111}方位を優先的に形成させるために添加
される。しかしながら添加量が0.001wt%未満ではその
添加の効果が乏しく、一方0.1wt%を越えて添加しても
それ以上の効果は得られず、むしろ延性の劣化につなが
るので0.001〜0.1wt%の範囲に限定する。
Bについても同様の理由から、0.0030wt%以下とす
る。
上記のような成分を有する鋼板は連続焼鈍を施され
る。
本発明において好適に用いられる連続焼鈍炉(CAL;Co
ntinuous Annealing Line)は加熱、均熱および冷却ゾ
ーンを有する。浸炭は均熱ゾーン後期から冷却ゾーンに
かけて浸炭用雰囲気として、浸炭に適する条件にして行
なう。
浸炭用雰囲気として、N2+H2を主体とするガス中にCO
を適量添加したものを用いる。そして、浸炭条件は適切
に選定する。
本発明においては、上記焼鈍炉における均熱後期ある
いは冷却初期に、浸炭用雰囲気に、下記(I)式におい
て、αが0.05以上、Tが650℃以上、850℃以下の条件で
4秒以上さらす。
上式中、 はそれぞれ浸炭雰囲気中のCO、H2、H2Oの分圧、Tは加
熱温度(℃)である。
加熱温度650℃未満では鋼板にテンパーカラーが発生
し、850℃をこえると鋼板自体の材質が悪化するため、
浸炭雰囲気は650〜850℃にするのがよい。
また、この雰囲気に鋼板をさらす時間は4秒以上とす
る。
これが4秒未満では浸炭効果が発揮されない。
以上述べたようにして連続焼鈍法により浸炭処理が施
されて表面層のC濃度が適切に、すなわち、耐型かじり
性、化成処理性およびスポット溶接性が優れた冷延鋼板
を製造することができる。
このようにして製造された冷延鋼板にはさらに表面処
理を施すことができる。表面処理としては、亜鉛めっき
のほか、Zn−NiあるいははZn−Feなどの亜鉛系合金めっ
き、有機塗膜被覆などの亜鉛系複合めっきを挙げること
ができる。
<実施例> 次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
(実施例1) 表1に示す5種類の極低C鋼を、転炉溶製後RH脱ガス
の引き続く連続通常法で作製した。
該スラブを加熱炉に操入して1230℃に加熱した後、熱
間圧延で880℃で仕上げ、535℃で巻き取り3.2mm厚の熱
延コイルとした。次いで、酸洗後冷間圧延で0.7mm厚の
冷延鋼板とした。該冷延コイルを、連続焼純ライン(CA
L)で急速加熱、急速冷却条件で再結晶焼鈍を行う際
に、到達温度域において、炉のガス組成および該炉にス
トリップが滞留する時間を表2の如く変化させ、得られ
た冷延鋼板について、種々の特性の比較を行った。その
結果を表2に示す。
また、鋼Aについての種々の特性試験結果を、第1図
(耐型かじり性)、第2図(化成処理性)、第3図(ス
ポット溶接性)、第4図(摩擦係数)および第5図(ラ
ンクフォード値)に示す。
なお諸試験は下記のようにして行い評価した。
(1)耐型かじり性は、摺動試験により脱脂状態におけ
る摩擦係数の大小で評価した。摺動試験は、幅25mm、長
さ220mの摺動試験サンプルを用い、押え荷重50kgf、引
抜速度500mm/minの条件で行った。型かじりが発生する
と脱脂状態での摩擦係数が大きくなる。
(2)化成処理性は、日本パーカーライジング(株)社
製BT3020処理液を用いて、ディップ法にする処理の初期
(処理時間15秒)におけるリン酸塩結晶核の発生数によ
り評価した。初期核発生数が多いと最終的に細かく緻密
な化成処理膜が形成され、その後の塗装膜の特性が優れ
ている。
(3)スポット溶接性は、チップ径4.0mmφ、溶接時間
7サイクル、溶接電流7KA、加圧力200kgの条件で、同一
処理条件の2枚の鋼板をスポット溶接した後、断面組織
を写真を撮り、溶接接合部の結晶粒が粗大化している部
分の長さを測定する方法で評価した。
結晶粒が粒大化している部分の長さが短いほど粒の粗
大化が抑えられ、スポット溶接性はよい。
(4)表面観察 表面を観察してテンパーカラーの有無を調べた。
○…テンパーカラーなし ×…テンパーカラーあり <発明の効果> 本発明によれば、連続焼鈍法において、その浸炭雰囲
気および浸炭条件を適切に選定することにより、耐型か
じり性、化成処理性、スポット溶接性などの優れた冷延
鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は式(I)におけるαと摩擦係数との関係(耐型
かじり性)を示す図である。 第2図は式(I)におけるαと化成処理時間15秒後の初
期核数との関係(化成処理性)を示す図である。 第3図は式(I)におけるαと粗大粒存在距離との関係
(スポット溶接性)を示す図である。 第4図は浸炭用雰囲気による処理時間を摩擦係数との関
係を示す図である。 第5図は浸炭用雰囲気温度と値との関係を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 俊之 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 阿部 英夫 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭60−149729(JP,A) 特開 昭58−39736(JP,A) 特開 平1−96330(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Cを0.01wt%以下含む鋼板を、加熱、均熱
    および冷却ゾーンを有する連続焼鈍炉を用いて連続焼鈍
    するに際し、前記鋼板を、前記連続焼鈍炉における均熱
    後期あるいは冷却初期に、N2+H2を主体とするガス中に
    COを添加した浸炭雰囲気に、下記(I)式において、α
    が0.05以上、Tが650℃以上、850℃以上の条件で4秒以
    上さらすことを特徴とするプレス加工用冷延鋼板の製造
    方法。 ただし、 はそれぞれ浸炭雰囲気中のCO、H2、H2O分圧、Tは加熱
    温度(℃)
  2. 【請求項2】請求項1に記載の鋼板は、Si:1.0wt%以
    下、Mn:1.0wt%以下、P:0.2wt%以下、S:0.05wt%以
    下、Al:0.01〜0.1wt%およびN:0.01wt%以下を含有し、
    残部はFeおよび不可避的不純物よりなる請求項1に記載
    のプレス加工用冷延鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の鋼板は、さら
    に、Ti:0.001〜0.15wt%、Nb:0.001〜0.1wt%およびB:
    0.0030wt%以下のうちから選んだ1種または2種以上を
    含有する請求項1または2に記載のプレス加工用冷延鋼
    板の製造方法。
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