JPH08170121A - 成形性の優れた極低炭素冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
成形性の優れた極低炭素冷延鋼板の製造方法Info
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Abstract
鋼板を安定して製造する。 【構成】重量%でTi:0.01〜0.08%を含む極低C鋼で
あって、下記式で示される《Ti》の含有量が式を
満足する鋼のスラブを熱間圧延し、式を満足する温度
Tc で巻取り、冷間圧延後焼鈍する。 《Ti》(%)=Ti(%)−48×〔{N(%)/14}+{S(%)/32}〕 ・・・・ 4×C(%)<《Ti》(%)≦20×C(%) ・・・・ −25≦Tc −To ≦25 ・・・・ 〔ここでTo (℃)={ 0.00417/(《Ti》×C)}
−0.22×(Ts −1000)+ 481 ただし、Ts :スラブ加熱温度(℃)〕
Description
々な形状に成形されて用いられる冷延鋼板の製造方法に
関するものであり、特に自動車のサイドフレームアウタ
ー等の非常に成形の厳しい部品に使用される、従来の冷
延鋼板より伸びとr値が優れた冷延鋼板の製造法に関す
る。
CやNを、TiやNbなど炭窒化物形成元素と結合させ
て、固溶していない(Free)状態にしたいわゆるIF鋼
は、最終焼鈍の温度が充分高ければ、製造プロセスの条
件にあまり影響されずに容易に深絞り性のよい冷延鋼板
が得られる。さらに、連続焼鈍のような急速加熱におい
ても優れた深絞り性を示し、その上、燒鈍後急冷しても
歪み時効のような問題を生じない(例えば、特公昭44-1
8066号公報)。このような点から、急速加熱するととも
に、高温焼鈍が可能な連続焼鈍法の発展や、溶融亜鉛メ
ッキラインでの深絞り用鋼板の製造要求により、IF鋼
は大量に製造されるようになってきた。近年、製鋼工程
における不純物元素の低減技術が大幅に進歩し、低コス
トで高純な鋼が量産できるようになり、これもIF鋼の
大量製造を可能にする要因の一つになっている。
は、通常、CやNばかりでなくPやSなどの不純物元素
を低減するほど向上する。CやNあるいはSが低減でき
ると、これらと結合するTi等の添加量も少なくてす
み、結合の結果として生じてくる微細析出物の量が減少
するためである。しかしながら、TiやC等の鋼中含有
量を低下させると、熱間圧延の加熱時に固溶状態にある
TiやCは、冷却の過程での結合または析出反応を起こ
し難くなってくる。このような析出不十分、すなわち固
溶したCが存在する状態で、冷間圧延し、急速加熱し焼
鈍すると深絞り性の向上が不十分になる傾向がある。
向上させるには、通常、熱間圧延時の巻取温度をできる
だけ高くする。これは、巻取った後のゆっくりした冷却
過程の高温に維持される間に、充分析出反応を進行さ
せ、固溶しているCを無くしてしまうためである。しか
し高温巻取は、コイルの外周および内周、または鋼帯の
先端部および後端部の温度が充分確保できずに長手方向
の特性変動が大きくなったり、酸化によるスケール発生
が増大したりするので、操業上はできるだけ低温で巻き
取ることが好ましい。
た深絞り性を得るようにするため、特開平5-117758号公
報にはsol.Al(鋼中の酸可溶アルミ)を通常より高め
に含有させ、CやNの析出を十分に行わせようとする方
法が開示されている。この方法によれば、(Ti,N
b)Cおよび(Ti,Al)Nとの複合析出物の析出が
低温で促進されるため 650℃以下の低温で巻取っても、
Cの固定が十分なされるとしている。しかし、sol.Al
を高めることは、鋼の硬化とコスト増を招き、必ずしも
満足のいく方法とはいえない。
手段として、冷圧前の熱延板の結晶粒の微細化が重要で
あることが知られている。これは、冷間圧延後の焼鈍工
程において、冷間加工組織から加工歪みの解放によって
再結晶組織が形成される際、加工前に結晶粒界であった
場所の方が、粒内であった場所よりも、深絞りに好まし
い方位を持った結晶組織(集合組織)が発達しいやすい
という理由による。すなわち、加工前、結晶粒が小さい
ほど結晶粒界の量が多くなる。冷延鋼板の深絞り向上の
ために、熱延板の結晶粒を微細化する方法の例として、
特開平5-112831号公報では、熱間圧延をAr3点からAr3
+50℃の温度範囲で仕上げ、かつ熱間圧延の最終圧下率
を30%以上の強加工とし、圧延直後から急冷をおこなう
としている。この場合、巻取温度は特に規制されておら
ず、高温で巻き取ると巻き取った後結晶粒成長がおこ
り、粗粒化してしまう危険性がある。
取り温度は、低すぎれば固溶C等が残存して深絞り性向
上を阻害し、高くすると固溶Cはなくなるが、今度は冷
圧前の結晶粒が大きくなって、これも悪影響をおよぼ
す。このように、IF鋼において特にC含有量を 0.003
%以下にまで低下させて、深絞り性を向上させようとす
る時、巻取り温度の設定は極めて重要であるにもかかわ
らず、その効果が明確にされていない。
0.003%以下と特に低い極低炭素IF鋼の製造におい
て、熱延条件を適正化し、固溶Cの析出の促進と熱延板
の細粒化を図り、高い伸びと良好な深絞り性を得ようと
するものである。
に低いIF鋼において、成分と熱間圧延時のスラブ加熱
温度および巻取り温度が、冷延鋼板の機械的性質に及ぼ
す影響を種々検討した結果、成分とスラブ加熱温度から
決定される特定の巻取り温度で熱間圧延をおこなうと、
従来にない深絞り性の向上が得られることを知った。こ
こでまず本発明のもととなった実験の例について説明す
る。
Mn:0.15%、P: 0.008%、S:0.0041%、Ti:
0.031%、sol.Al: 0.042%、N:0.0019%で他は不
可避的不純物からなる鋼のスラブを用い、加熱温度を10
50℃および1250℃の2種とし、仕上げ温度を 920℃とし
て 5mm厚に仕上げた後、急冷して 300〜 700℃の範囲で
種々の温度で巻取った。スケール除去後、圧下率82%で
0.8mm厚に冷間圧延し、連続焼鈍条件にて均熱温度 840
℃の焼鈍をおこない、伸び率 0.3%で調質圧延した。得
られた鋼板から、圧延方向に対して 0°、45°および90
°の3方向にJIS5号引張り試験片を採取し、引張り
試験により伸びおよびr値をそれぞれ測定し、3方向の
平均値をもとめた。この伸びおよび塑性異方性の指標r
値の平均値から深絞り性の良否を判定できるが、どちら
も大きいほど優れている。
向平均伸びの関係を示す。巻取り温度の上昇に伴い、伸
びは大きくなり、ある温度以上では飽和することがわか
る。
のは、TiCの析出物が粗大になり、鋼の素地に対する
影響が低減するためと考えられる。熱延時のスラブ加熱
温度の影響を、巻取り温度が約 450℃から上の温度範囲
で見ると、1250℃の高温加熱の方が1050℃の低温加熱の
場合よりも低目の巻取り温度ではよいが、高目の巻取り
温度では低温加熱の方がよくなっている。
方向の平均r値の関係を示す。伸びとは異り、r値につ
いては極大を示す巻取り温度が存在する。r値は再結晶
集合組織の{111}面方位の多少と密接な関係がある
が、この{111}面方位の発達に、固溶Cが減少する
効果と、冷間圧延前の結晶粒径が小さいという効果がい
ずれも有効に作用する。巻取温度が低温から高温になる
に伴い、TiCの析出が促進されて固溶Cは減少する
が、一方では熱延板の結晶粒が粗大になって行く傾向が
ある。このために、r値が極大になる最適巻取り温度が
現れたものと考えられる。この最適巻取り温度は、スラ
ブ加熱温度によって影響を受け、スラブ加熱温度が低い
方が、高い方へ移動し、しかも平均r値のレベルは高く
なっている。冷間圧延前の結晶粒径や固溶C量、あるい
は析出物の分布状態などが影響をおよぼしていると考え
られるが、理由は明らかでない。
た鋼を種々を溶製し、熱間圧延の巻取り温度の影響につ
いて調査した。その結果、冷間圧延燒鈍後の伸びに関し
ては成分の影響は大きくなく、大略図1に示した傾向と
同じであった。ところが、平均r値については、極大値
を示す巻取り温度、すなわち最適巻取り温度が存在する
ことまでは同様であったが、その温度は、鋼により大き
く変っていた。
せた場合、熱間圧延工程の温度範囲で、その条件により
種々変化すると考えられる主要な冶金学的要因の一つ
に、TiCの固溶析出挙動がある。Alで脱酸された不
純物含有量の少ない低Mn鋼に少量のTiを添加する場
合、凝固から熱延のスラブ加熱までの温度範囲にてTi
は鋼中のNやSと結合し析出物を形成する。したがっ
て、熱間圧延工程でのTiCの固溶析出挙動を考えるに
は、この温度までに析出物になってしまったTi分をT
iの分析値から差し引いておく必要がある。そこで、T
iCの固溶析出挙動に関与する固溶Tiすなわち《T
i》(有効チタン)を次式のように定義する。
みると、図3の様な関係が見出された。すなわち、《T
i》(%)×C(%)を横軸に、最適巻取り温度を縦軸
に取ると、《Ti》(%)×C(%)が大きくなるほ
ど、最適巻取り温度は低下の傾向がある。スラブ加熱温
度が同じ場合、これらの関係は一本の曲線で近似でき、
スラブ加熱温度が異ると、この図3の中において、曲線
を上下に平行移動する関係にあることがわかった。
度で巻取り、しかもその温度が伸びの良好な領域にあれ
ば、伸びとr値の両方が高い値を示すプレス成形性のよ
い、深絞り性の優れた鋼板が得られることが期待され
る。
成された成形性の優れた極低炭素冷延鋼板の製造方法で
あり、その要旨とするところは次の通りである。
0.1%以下、Mn:0.05〜0.50%、P: 0.018%以下、
S: 0.007%以下、 酸可溶Al: 0.005〜 0.080%、
N:0.0035%以下、Ti:0.01〜0.08%、Nb: 0〜
0.020%、 およびB: 0〜0.0030%を含有し、上記
式で定義される《Ti》の含有量が、下記式を満足
し、残部はFeおよび不可避的不純物よりなる鋼のスラ
ブを加熱し、仕上げ温度880℃以上として圧延した後、
直ちに急冷して、巻取り温度Tc (℃)が下記式を満
足する条件とした、熱間圧延をおこない、圧下率60〜95
%の冷間圧延後、再結晶温度以上、Ac3変態点以下の温
度で連続焼鈍または箱焼鈍することを特徴とする、成形
性の優れた冷延鋼板の製造方法。
びに製造工程の各条件を前記のように限定した理由につ
いて、以下その作用とともに説明する。
ただし、必要以上に低くすることは鋼中の介在物を増加
させる傾向があり、伸びに悪影響をおよぼす。
として固定するために必要なTi量が増加し、析出した
TiCが伸びを劣化させる。したがって、C量の範囲は
0.0005〜 0.003%とする。
酸洗不良やめっき性不良を来すので 0.1%以下とする
が、含有量は実質的に 0でもよい。
るが、含有量が多すぎると伸びの劣化や、TiCの析出
を微細にさせて降伏点の必要以上の上昇をもたらすの
で、 0.5%以下とする。また低減させすぎると鋼が脆化
することがあるので、0.05%以上含有させる。なお、強
度の必要がない場合、伸びをよくするには0.05〜 0.2%
とする方が望ましい。
値を低下させることなく強度を上げる効果があるので、
0.018%以下の含有は許容できる。
影響が顕著でない範囲として、 0.007%以下とする。
おこない健全なスラブにすると、 0.005%以上となる。
ただし、過剰の含有は鋼が硬質化すると同時に伸びが低
下するので、0.08%を上限とする。望ましくは0.005 〜
0.05%である。
はは伸びを低下させるので、Nは低いほど好ましい。目
立った影響をおよぼさない限界として、0.0035%以下と
する。
固溶Cや固溶Nが存在しないように、これらと結合させ
て固定することにある。このためには0.01%以上含有さ
せる必要があるが、多く含有させてもその効果は飽和
し、さらに鋼が硬質化してくるので、多くても0.08%以
下とする。
までの温度範囲にて、Tiは鋼中のNやSと結合し、T
iNやTiSのような安定な析出物を形成してしまう。
したがって、熱間圧延工程以降の温度範囲におけるTi
の効果は、残った固溶Tiの量で考えなければならな
い。そこで、通常は前出式で定義される《Ti》量を
もって、その効果が検討されている。本発明において
も、Cとの結合が重要なので、Tiは上記の含有量範囲
であっても、《Ti》の含有量は、上記と同じ理由から
前出式を満足しなければならない。
する効果があるので、必要により添加する。添加する場
合、少なすぎると効果がないので、 0.005%以上含有さ
せることが望ましい。しかし、0.03%を超えて含有させ
ると再結晶温度が上昇し、所要の性能を得るための焼鈍
温度が高くなってしまうので、その含有量は多くても0.
03%以下とする。
した場合、製品鋼板に強度の加工をおこなった後、低温
で加工変形応力とは異る方向の衝撃応力を加えると、簡
単に割れてしまうことがある。これを二次加工脆性とい
うが、その発生防止のため、必要であればBを微量添加
してもよい。添加する場合、少なすぎると効果がないの
で、0.0003%以上含有させることが望ましい。ただし、
0.0030%を超える含有は効果が飽和してしまう。なお、
Bの含有はr値を低下させる傾向があるので、添加しな
くてもよいが、必要により添加する場合は、以上のよう
に、0.0003〜0.0030%が望ましい。
オーステナイト域での圧延仕上げが困難であり、1280℃
をこえるといたずらに酸化損失とエネルギー損失を増す
だけである。したがって、スラブ加熱温度は1000〜1280
℃とするのがよい。しかし、図1および図2からわかる
ように、スラブ加熱温度は低温の方が伸びおよびr値
共、到達しうるレベルが高くなるので、望ましくは1000
〜1100℃である。
ステナイト域でおこなうのが好ましい。仕上げ温度が 8
80℃を切ると、フェライト相が出始め、巻取り時に異常
粒成長をおこし、表面性状が劣化する危険性がある。
度は望ましくは20〜80℃/s程度とする。巻取り温度ま
で緩冷却すると、熱延板結晶粒が大きくなり、冷間圧延
燒鈍後のr値が低下する。
成分の異る種々の鋼を用い熱延条件を変えて試験し、デ
ータを整理した結果、次の関係式で近似的に表せること
がわかった。
ブ加熱温度である。熱間圧延時の巻取り温度を、To に
一致させることができれば理想的である。しかし現実に
は、成分とスラブ加熱温度を知り、それによって求めら
れたTo に、できるだけ近い温度で巻取ることができれ
ば、安定して平均r値の優れた鋼板が得られる。実際の
巻取り温度をTc とすれば、その温度範囲の限界は、 −25≦Tc −To ≦25 ・・・・ 書き換えれば To −25≦Tc ≦To +25 ・・・・ とする必要があり、この温度範囲を外れた温度で巻取っ
た場合は、優れたr値の製品鋼板は得られない。
り温度が低下すると劣化してくるので、r値、伸びとも
優れた鋼板を得るためには、上記の範囲であっても巻取
り温度は 500℃以上とすることが望ましい。また、巻取
り温度の上限は特には設定しないが、仕上げ温度や巻取
った時のコイル形状、または部位による特性ばらつきの
増大から自ずから定まり、大略 750℃程度である。
る。圧下率が60%未満では、r値は不十分であり好まし
くない。一方、冷間圧延の圧下率が95%をこえると、熱
延板の板厚を厚しておかなければならず、仕上げ圧延直
後の冷却が緩冷却になりがちである。したがって、冷延
圧下率は60〜95%とする。
また、連続溶融亜鉛めっきラインを用いて焼鈍後、溶融
亜鉛めっきもしくは合金化溶融亜鉛めっきをおこなって
もよい。さらに、焼鈍後の鋼板に電気めっき、たとえば
Zn系めっきを施すこともできる。
硬質なままであり、Ac3をこえる焼鈍温度になると変態
がおきて、r値にとって好ましい集合組織が破壊され
る。したがって、焼鈍温度は再結晶温度以上、Ac3変態
温度以下に限定する。
示す温度で1時間加熱した後,仕上げ温度 920℃で、 5
mm厚に熱間圧延した。熱間圧延ロールを出た直後に水ス
プレイにて50℃/sの冷却速度で冷却し、表2に示す種
々の温度で巻取った。熱延板は表面のスケールを除去し
た後、圧下率82%の冷間圧延をして板厚 0.8mmとした。
昇温速度10℃/s、均熱 840℃×30s、冷却速度10℃/
sの連続焼鈍相当の焼鈍を施した後、 0.3%の調質圧延
を行い、圧延方向に対し 0°45°および90°方向のJI
S5号試験片を採取して引張試験を行った。表2に3方
向平均の引張試験結果を示す。
巻取り温度が本発明の範囲より低いため、伸びとr値が
低い。一方、条件 4、 8は本発明で定める範囲より高い
巻取り温度であるため、r値が低くなっている。本発明
で定める範囲にて製造した条件 2、 3、 6および 7は、
伸びとr値の両方が高い値を示している。
固溶Cを完全に固定することができないため、この鋼に
よる条件 9では伸びとr値の両方が著しく劣る。鋼Cは
Ti量が本発明で定める範囲より多く、この鋼を用いた
条件10では引張強さが高く、伸びが小さくなっている。
鋼DはC量が本発明の範囲より多い。この鋼を用いた条
件11は、引張強さが高く伸びが小さいが、これはTiC
析出量が多くなったためである。鋼E、FおよびGは、
それぞれSi、MnおよびPの含有量を本発明の範囲内
で変えた鋼であり,それらによる条件12〜14は、高い伸
びとr値を示している。
Lによる条件15〜19においては、表2に示されるよう
に、条件15および19を除き、極めて優れた伸びとr値が
得られている。これはNb添加によって熱延鋼板の結晶
粒が微細化した効果であると思われる。条件15では含有
量が少ないためやや効果が不足であり、条件19で伸びが
低いのは、過剰のNb含有で再結晶温度が高くなり粒成
長が不十分になったためである。
M、N、O、PおよびQではBを含有させた。耐二次加
工脆性の評価は、ポンチ径33mmにて絞り比 1.8として円
筒カップを成形後、種々の温度に冷却し、円錐台金型
(尖頭角度60°)を用い開口部を拡大する衝撃荷重を加
え、縦割れ発生の遷移温度を求めた。これらの結果も、
表2の条件20〜24に示した。B含有量の少ない条件20で
は、脆性遷移温度が−20℃であるが、充分なB含有量の
条件21〜23では、−60〜−80℃と優れた耐二次加工脆性
を示す。ただし、条件24では、耐二次加工脆性は優れて
いるが、r値が低下しており、含有量が多すぎる場合は
成形性に悪影響をおよぼすことがわかる。
体成形等きびしい加工に利用できる、伸びとr値が極め
て優れた冷延鋼板を安定して製造することができる。
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
適巻取り温度(r値が極大となる巻取り温度)との関係
を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】重量%にて、C:0.0005〜0.0030%、S
i: 0.1%以下、Mn:0.05〜0.50%、P: 0.018%以
下、S: 0.007%以下、酸可溶Al: 0.005〜0.080
%、N:0.0035%以下、Ti:0.01〜0.08%、Nb: 0
〜 0.020%、およびB: 0〜0.0030%を含有し、下注
式で定義される《Ti》の含有量が、下注式を満足
し、残部はFeおよび不可避的不純物よりなる鋼のスラ
ブを加熱し、仕上げ温度 880℃以上として圧延した後、
直ちに急冷して巻取り温度Tc (℃)が下注式を満足
する条件とした熱間圧延をおこない、次いで圧下率60〜
95%の冷間圧延後、再結晶温度以上、Ac3変態点以下の
温度で連続焼鈍または箱焼鈍することを特徴とする、成
形性の優れた冷延鋼板の製造方法。 注: 《Ti》(%)=Ti(%)−48×〔{N(%)/14}+{S(%)/32}〕 ・・・・ 4×C(%)<《Ti》(%)≦20×C(%) ・・・・ −25≦Tc −To ≦25 ・・・・ 〔ここでTo (℃)={ 0.00417/(《Ti》×C)}
−0.22×(Ts −1000)+ 481 ただし、Ts :スラブ加熱温度(℃)〕
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---|---|---|---|
JP31089294A JP3593728B2 (ja) | 1994-12-14 | 1994-12-14 | 成形性の優れた極低炭素冷延鋼板の製造方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020047734A (ko) * | 2000-12-14 | 2002-06-22 | 이구택 | 연신율이 우수한 열간강재의 제조방법 |
CN110218946A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-09-10 | 新余钢铁股份有限公司 | 一种机油滤清器超薄外壳用超低碳钢卷板及其制造方法 |
-
1994
- 1994-12-14 JP JP31089294A patent/JP3593728B2/ja not_active Expired - Fee Related
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KR20020047734A (ko) * | 2000-12-14 | 2002-06-22 | 이구택 | 연신율이 우수한 열간강재의 제조방법 |
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