JPH0853736A - 深絞り用薄鋼板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】深絞り用薄鋼板とその製造方法を提供する。 【構成】(1) Ｃ：0.01〜0.045 ％、Si： 0.1％以下、M
n：0.05〜0.5 ％、sol.Al： 0.1％を超え 0.7％以下、S
b：０〜0.5 ％を含み、不純物中のＰは 0.1％以下、Ｓ
は0.01％以下、Ｎは0.01％以下である深絞用薄鋼板。 (2)上記(1) の成分の素材鋼スラブを熱間圧延し、800
℃以上で熱間圧延を完了後、500 ℃以上、かつ｛ 625−
250・( Al％ )｝℃以上 700℃以下（図示の範囲）で巻
取り、脱スケールを施し、圧下率65〜90％で冷間圧延
後、連続焼鈍法で再結晶焼鈍を施す深絞用薄鋼板の製造
方法。 【効果】プレス加工用に好適な、延性、深絞り性及び耐
常温歪み時効性に優れた薄鋼板を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレス加工等により様
々な形状に成形されて用いられる、延性、深絞り性およ
び耐常温歪み時効性の優れた深絞り用薄鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、絞り用鋼板は低炭素Alキルド鋼を
箱焼鈍する方法で製造してきた。ところが近年、生産性
向上のために、この種の絞り用薄鋼板の製造にも連続焼
鈍が広く用いられるようになり、それに伴って、従来の
低炭素Alキルド鋼では必要な材料特性が容易には得られ
ないという問題が生じている。

【０００３】低炭素Alキルド鋼を連続焼鈍して絞り用冷
延鋼板を製造する方法として、例えば特公昭50−811 号
公報には、熱間圧延完了後 650〜730 ℃でコイルに巻き
取り、セメンタイトの粗大化および窒化アルミニウムの
析出を図るものが示されている。しかし、このような高
温で巻き取りを行うと種々の品質上の問題が生じる。

【０００４】例えば、コイルの先端部は巻取機の巻取軸
に接した時に急速に冷却され、後端部は熱放射により速
く冷却されるため、上記の目的が達成されない。そのた
め、製品となった時、これらの部分の特性はコイルの中
央部と比較して劣る。

【０００５】このような問題に対処すべく、特開昭55−
77910 号公報には、低炭素Alキルド鋼にＢを添加し、熱
延後 680℃以下で巻き取っても、鋼中ＮをＢＮとして析
出させ、連続焼鈍により深絞り性に好ましい再結晶集合
組織を発達させるという方法が提案されている。

【０００６】本発明者も同様の目的で、特開昭63−2354
34号公報において、Mnを 0.001〜0.20％の低値に限定し
て熱間圧延後の巻き取り時におけるセメンタイトの粗大
化を促進させ、かつ熱間脆性を防止するためにTiまたは
Zrを添加した低炭素Alキルド鋼を熱間圧延後、ＣとMnの
含有量の特定関係式から導かれる一定温度以上で巻き取
る加工用冷延鋼板の製造方法を示した。しかし、この方
法においても、Ti、Zrの添加量が原子比でＮ＋Ｓを上ま
わる場合、窒化物および硫化物を形成した後、TiＣ、Zr
Ｃを形成し延性が劣化することがある。

【０００７】上記の発明で用いられているようなＢ、T
i、Zrには、熱間圧延後の巻き取り時におけるセメンタ
イト粗大化の促進効果がなく、最終製品の長手方向の深
絞り性の均一度の改善が不十分である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
課題を解決し、低炭素Alキルド鋼から、深絞り加工に好
適な均一特性を有する加工用冷延薄鋼板を、安定かつ安
価に製造する方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次の
(1) の深絞り用薄鋼板と、(2) のその製造方法にある。

【００１０】(1)重量％で、Ｃ：0.01〜0.045 ％、Si：
0.1％以下、Mn：0.05〜0.5 ％、酸可溶Al： 0.1％を超
えて 0.7％以下およびSb：０〜0.5 ％を含み、残部はFe
および不可避的不純物からなり、不純物中のＰは 0.1％
以下、Ｓは0.01％以下、Ｎは0.01％以下であることを特
徴とする深絞り用薄鋼板。

【００１１】(2)上記(1) の成分の素材鋼スラブを熱間
圧延し、800 ℃以上で熱間圧延を完了した後、500 ℃以
上、かつ｛ 625− 250・( Al％ )｝℃以上 700℃以下の
温度域で巻き取り、脱スケールを施し、圧下率65〜90％
で冷間圧延を行った後、連続焼鈍法を用いて再結晶焼鈍
を施すことを特徴とする深絞り用薄鋼板の製造方法。

【００１２】上記鋼板または素材鋼において、Sbは無添
加でもよい。積極的に含有させる場合の下限は、0.005
％とするのが望ましい。

【００１３】本発明者は、連続焼鈍による低炭素Alキル
ド冷延鋼板の機械的性質に及ぼす鋼中Al量と、熱間圧延
後の巻取温度（以下、熱延巻取温度という）の影響を詳
細に調査した。その結果、次の〜の知見を得た。

【００１４】熱延巻取温度によらず、酸可溶Al含有量
の増加に伴って、降伏強度と引張強度は低下し、酸可溶
Al含有量が0.04％で極小になった後、逆に上昇する。

【００１５】熱延巻取温度によらず、全伸びは、酸可
溶Al含有量が 0.1〜0.2 ％で極大になる。

【００１６】熱延巻取温度が低いほど、また酸可溶Al
含有量が少ないほど、時効性の指数である焼付硬化量は
低くなる。

【００１７】このような、機械的性質の変化が生じる原
因は未だ解明されていないが、以下の(a) 〜(c) のよう
な現象が原因となっているものと考えられる。すなわ
ち、高い含有量の酸可溶Alにより、 (a)熱間圧延過程でAlＮの析出が促進される。例えば、
0.2 ％以上の酸可溶Alを含有させると、熱延巻取温度が
600℃でも鋼中のＮが全てAlＮとして析出する。そのた
め、熱延板中に固溶Ｎが残存しない。

【００１８】(b)Ａr₃変態点が高くなるが、Ａr₁変態点
は変化せず、結果としてフェライト＋オーステナイト域
が広くなり、オーステナイト→フェライト変態が従来鋼
に比べて低速で進行するため、巻き取り時にセメンタイ
トの粗大化が促進される。

【００１９】鋼中のＣの活量が高くなるので、焼鈍の
加熱過程でセメンタイトが再固溶抑制される。その結
果、焼鈍加熱時の固溶Ｃ、Ｎが少なくなり、深絞り性に
好ましい再結晶集合組織が形成される。

【００２０】

【作用】本発明の薄鋼板またはその素材鋼の化学組成
を、前記のように限定した理由について説明する。成分
含有量についての％は重量％を意味する。

【００２１】Ｃ：0.01〜0.045 ％ Ｃ含有量が 0.01 ％未満では、連続焼鈍の過時効処理帯
入り側に達した時に、鋼板中の過飽和固溶Ｃ量が少ない
ため、粒内セメンタイトが析出し難くなり、極めて長時
間の過時効処理を要するようになる。そのため、通常の
連続焼鈍の熱処理サイクルでは、焼鈍後、逆に鋼板中の
過飽和固溶Ｃ量が多くなり、常温歪み時効を生じやすく
なる。一方、Ｃが 0.045％を超えるとセメンタイトの体
積率が大きくなりすぎ、深絞り用薄鋼板に必要な延性が
得られない。好ましいのは0.01〜0.02％の範囲である。

【００２２】Si： 0.1％以下 Si含有量が高くなると、鋼板の深絞り性を劣化させるの
で、少ないほど好ましい。 0.1％を超えると劣化の許容
限界を超えるので、その上限は 0.1％とした。

【００２３】Mn：0.05〜0.5 ％ Mnは、不純物元素であるＳとMnＳを形成させ、ＳがFeＳ
を形成して熱間脆性を引き起こすのを防止するために添
加する。この効果を得るにはMn含有量は0.05％以上とす
る必要がある。しかし、Mn含有量が 0.5％を超えると巻
き取り時のセメンタイト粗大化の促進効果が得られず、
かつ固溶炭素と共存することにより再結晶抑制効果が大
きくなりすぎ、深絞り性に好ましい再結晶集合組織が容
易に得られなくなる。

【００２４】酸可溶Al： 0.1％を超えて 0.7％以下 従来、Alは脱酸および鋼中のＮを窒化アルミニウムとし
て固定するために添加され、通常その含有量は酸可溶Al
として 0.1％以下であった。これに対し本発明では、熱
間圧延条件とも関連し、少なくとも次の、の効果を
得ることが可能となる量を、酸可溶Alとして含有させる
こととした。すなわち、 巻取温度が低くても、鋼中Ｎの 100％が窒化アルミニ
ウムとして固定されること。

【００２５】Ａr₃変態点を高くし、フェライト＋オー
ステナイト域を広くし、熱間圧延の巻き取り工程でセメ
ンタイトの粗大化が促進されること。

【００２６】酸可溶Al含有量が 0.1％以下では上記二つ
の効果が得られない。一方、 0.7％を超えると鋼板が硬
質化し、逆に延性が低下する。

【００２７】Ｐ： 0.1％以下 Ｐは鋼中に不可避的に含有される不純物である。鋼を硬
化させるためＰ含有量は少ない方が望ましい。Ｐ含有量
が 0.1％を超えると、深絞り用薄鋼板に必要な延性が確
保できない。

【００２８】Ｓ：0.01％以下 Ｓは鋼中に不可避的に含有される不純物である。前述の
ように、熱間脆性の原因になるのでＳ含有量は少ないほ
ど好ましい。MnによりMnＳとして析出させ無害化する
が、Ｓ含有量が0.01％を超えると多量のMn添加を必要と
し、製造コストが高くなる。

【００２９】Ｎ：0.01％以下 Ｎは鋼中に不可避的に含有される不純物であり、その含
有量は少ないほど好ましい。Ｎ含有量が0.01％を超える
とAlの添加量を増さなければならず、製造コストが高く
なる。好ましいのは0.0030％以下である。

【００３０】Sb：０〜0.5 ％ 本発明の薄鋼板またはその素材鋼では、焼鈍過程におけ
る窒化を防止するために、必要に応じてSbを含有させて
もよい。この効果を得るためにSbを積極的に含有させる
場合の下限は、 0.005％とするのが望ましい。しかし、
Sb含有量が 0.5％を超えると、熱間脆性が生じ熱間圧延
工程でスラブが割れる可能性が高いので上限は 0.5％と
した。Sbを含有させる場合の好ましい範囲は 0.005〜0.
05％、さらに好ましい範囲は 0.02 〜0.05％である。

【００３１】次に、本発明の製造方法の工程と条件の限
定理由を説明する。

【００３２】素材鋼スラブの製造方法は連続鋳造法また
は造塊法のいずれでもよい。熱間圧延工程へのスラブの
移送、加熱、再加熱などは常法に従って行う。すなわ
ち、スラブの加熱条件は特に限定しない。これは本発明
鋼板では、連続鋳造されたスラブを直接熱間圧延して
も、いったん冷却して再度1050℃以上に加熱してから熱
間圧延しても、最終製品の特性の変動が小さいためであ
る。

【００３３】熱間圧延条件：完了温度 800℃以上 フェライト域で熱間圧延すると、深絞り性を劣化させる
再結晶集合組織の形成の原因となる熱間圧延集合組織が
鋼板表層に生成するので、熱間圧延は原則としてオース
テナイト域で完了するのが好ましいが、 800℃程度まで
は変態量が少ないので影響が小さい。この理由で、熱間
圧延完了温度は 800℃以上とした。好ましい範囲は 840
〜870 ℃である。

【００３４】熱延巻取温度： 500℃以上、かつ｛ 625−
250・(Al ％) ｝℃以上 700℃以下 巻取温度が 500℃未満では、フェライト＋オーステナイ
ト域の広い酸可溶Alを多く含む鋼でもセメンタイトの粗
大化が望めない。また、酸可溶Alの含有量が低いの場
合、｛ 625− 250・(Al ％) ｝℃未満では、AlＮが完全
に析出しない。一方、巻取温度が 720℃を超えると、巻
き取ったコイルの端部に放射冷却による温度むらが生
じ、最終製品の特性変動を招く。好ましい巻取温度は 6
00〜650 ℃の範囲である。図１は、上記の好適熱延巻取
温度の範囲を、酸可溶Al (sol.Al) の含有量との関係で
示す図である。

【００３５】脱スケール：常法に従い、例えば酸洗によ
って行う。

【００３６】冷間圧延：圧下率65〜90％ 通常、冷間圧延の圧下率が大きいほど、深絞り性に好ま
しい再結晶方位の発達が促進される。しかし、過度の高
圧下率になると、深絞り性を阻害するような再結晶方位
が形成され、圧下率の増加に伴ってその量が増える。そ
のため、圧下率は最適な領域が存在する。圧下率が65％
未満では、深絞り性に好ましい再結晶方位の発達が不十
分で、所望の深絞り性が得られない。一方、90％を超え
る高圧下率では、深絞り性を阻害するような再結晶方位
が多すぎて所望の深絞り性が得られない。

【００３７】再結晶焼鈍：連続焼鈍による。

【００３８】再結晶焼鈍は、過時効処理帯を有する連続
焼鈍設備を用いて行う。その条件には特に制約はない。
しかし、望ましいのは次の条件である。即ち、平均加熱
速度５〜100 ℃/sで加熱し、再結晶温度以上、Ａr₃変態
点以下の温度域に10〜60分間保持した後、 650〜720 ℃
の温度域まで平均冷却速度１〜15℃/sで冷却した後、更
に 250〜450 ℃の温度域まで平均冷却速度15〜150 ℃/s
で冷却し、その温度域で60〜240 分間保持または徐冷
し、100 ℃以下の温度域まで平均冷却速度10℃以下で冷
却する。

【００３９】

【実施例】表１に示す組成の鋼を実験用真空溶解炉で溶
解し、インゴットを製造した。

【００４０】

【表１】

【００４１】これらを熱間鍛造し、厚さ25mmの実験用ス
ラブとした。次に、スラブを電気炉で1250℃で１時間加
熱した後、実験用熱間圧延機を用いて1050℃から 880℃
の温度範囲で３パス圧延し、厚さ５mmの熱延板を得た。

【００４２】このときの巻き取りのシミュレーションと
して、鋼板は熱間圧延後直ちに強制空冷あるいは水スプ
レー冷却により 540〜720 ℃まで冷却し、次にその温度
に保持した電気炉の中に挿入し、さらにその温度で１時
間保持した後、20℃/hr で炉冷した。

【００４３】得られた熱延板を表面研削して厚さ3.2mm
の冷間圧延母材とし、厚さ 1.4mmまで冷間圧延した。

【００４４】冷延板の再結晶焼鈍は次の方法で行った。
即ち、赤外線加熱炉を用いて10℃/sで 820℃まで加熱
し、その温度で40秒間保持後 700℃まで３℃/sで徐冷
し、後は50℃/sで400 ℃まで冷却し、その温度で 2.5分
保持し、最後に10℃/sで室温まで冷却した。

【００４５】さらに伸び率 1.5％の調質圧延を行った。

【００４６】このようにして得られた薄鋼板から JIS５
号引張試験片を切り出し、引張試験を行い、かつ焼付硬
化量を測定した。なお、焼付硬化量は２％の引張歪みを
加えた後 170℃×20分の熱処理を行い、それを再度引張
試験に供して求めた。表２にその結果の例を示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】表中の平均ｒ値は、圧延方向、斜め45°方
向、幅方向のｒ値を下記式(1) で平均した値である。

【００４９】 平均ｒ値 ＝（ｒ₀ ＋２・ｒ₄₅＋ｒ₉₀）／４・・・・・(1) 図２〜図４に表２の結果を示す。

【００５０】図２は、鋼No.1〜5 について、巻取温度 7
20℃、660 ℃および 600℃の場合の再結晶焼鈍薄鋼板の
機械的性質に及ぼす酸可溶(sol.)Al含有量の影響を示す
図である。図２に示すように、本発明で定める範囲より
sol.Al含有量が少ないと、降伏強度が高くなり、また調
質圧延後に降伏点伸びが残りやすく、さらに平均ｒ値も
低い。一方、sol.Al含有量が本発明で定める範囲を超え
ると、鋼板が硬質化し、全伸びおよびｎ値が低下するだ
けでなく、平均ｒ値も低くなる。同時にsol.Al含有量の
増加に伴い焼付硬化量が大きくなり、常温歪み時効性を
起こしやすくなる。

【００５１】図３は、sol.Al含有量が約 0.2％の鋼No.
3、６、７および８について、巻取温度 660℃の場合
の、再結晶焼鈍薄鋼板の機械的性質に及ぼすＣ含有量の
影響を示す図である。図３に示すように、Ｃ含有量が本
発明で定める下限より少ない場合、焼付硬化量が大きく
なりすぎ、常温歪み時効性を起こしやすくなる。一方、
Ｃ含有量が本発明で定める範囲を超えると、鋼板が硬質
化し、全伸びおよびｎ値が低下するだけでなく、平均ｒ
値も低くなる。

【００５２】図４は、鋼No.3 (○) およびNo.4 (□) に
ついて、再結晶焼鈍薄鋼板の機械的性質に及ぼす熱延巻
取温度の影響を示す図である。図４に示すように、熱延
巻取温度が本発明で定める範囲より低い (○の540 ℃の
データ) と、YSおよびYPE が大きく一方、本発明で定め
る上限を超えると、焼付硬化量が高くなる。その場合、
製品出荷後、常温歪み時効が生じ、プレス成形時にスト
レッチャーストレインが生じる危険性が高くなるため、
好ましくない。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、プレス加工用として好
適な、延性、深絞り性および耐常温歪み時効性の優れた
薄鋼板を得ることができる。本発明方法では、熱延巻取
温度が比較的低いため、コイル先端部および後端部の品
質特性の均一度が向上する効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】好適熱延巻取温度の範囲をsol.Al含有量との関
係で示す図である。

【図２】再結晶焼鈍薄鋼板の機械的性質に及ぼすsol.Al
含有量の影響を示す図である。

【図３】sol.Al含有量が約 0.2％の場合の、再結晶焼鈍
薄鋼板の機械的性質に及ぼすＣ含有量の影響を示す図で
ある。

【図４】再結晶焼鈍薄鋼板の機械的性質に及ぼす熱延巻
取温度の影響を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、Ｃ：0.01〜0.045 ％、Si： 0.1
   ％以下、Mn：0.05〜0.5 ％、酸可溶Al：0.1 ％を超えて
   0.7％以下およびSb：０〜0.5 ％を含み、残部はFeおよ
   び不可避的不純物からなり、不純物中のＰは 0.1％以
   下、Ｓは0.01％以下、Ｎは0.01％以下であることを特徴
   とする深絞り用薄鋼板。
2. 【請求項２】重量％で、Ｃ：0.01〜0.045 ％、Si： 0.1
   ％以下、Mn：0.05〜0.5 ％、酸可溶Al： 0.1％を超えて
   0.7％以下およびSb：０〜0.5 ％を含み、残部はFeおよ
   び不可避的不純物からなり、不純物中のＰは 0.1％以
   下、Ｓは0.01％以下、Ｎは0.01％以下である素材鋼スラ
   ブを、熱間圧延し、 800℃以上で熱間圧延を完了した
   後、500 ℃以上、かつ｛ 625− 250・( Al％ )｝℃以上
   700℃以下の温度域で巻き取り、脱スケールを行い、圧
   下率65〜90％で冷間圧延を行った後、連続焼鈍法を用い
   て再結晶焼鈍を施すことを特徴とする深絞り用薄鋼板の
   製造方法。