JPH10330844A

JPH10330844A - 成形性に優れた冷延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH10330844A
Application number: JP15313097A
Authority: JP
Inventors: Takehide Senuma; 武秀瀬沼
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼の成分組成ならびに製造方法を最適化して、
ｒ値の面内異方性が小さくかつ高延性の冷延鋼板の製造
方法を提供する。【解決手段】重量比で、Ｃ＝０．０００５〜０．００
２％、Ｐ ≦０．０１％、Ｓ ≦０．０１％、Ｔｉ＝
０．０１〜０．０３％、Ｎ＝０．０００５〜０．００
３％を含有し、必要に応じＢ＝０．０００２〜０．０
０１％またはＮｂ＝０．００３〜０．０１％を含有する
鋼の仕上圧延の際に、Ａｒ₃変態点〜１０００℃の温度
域で合計圧下率が５０％以上の圧延を潤滑を施して摩擦
係数が０．２以下の条件で行うとともに、仕上温度がＡ
ｒ₃変態点以上の仕上圧延を行い、好ましくは仕上圧延
の最終段の圧下率を３０％以上とし、８００℃以下の温
度で巻き取り、通常の酸洗をした後、合計圧下率が８８
〜９５％の冷間圧延を行い、さらに再結晶焼鈍を施すこ
とを特徴とする成形性に優れた冷延鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用のパネル
部品のような深絞り加工に供せられる鋼板の製造方法に
関するものである。なお、ここでの冷延鋼板は、表面処
理原板を含むものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用のパネル部品のような深絞り加
工に供せられる鋼板には、高延性と高ｒ値（ｒ値：ラン
クフォード値）が要求される場合が多々あり、加工性に
優れた極低炭素鋼が適用されることが多い。極低炭素鋼
の製造においては、製鋼工程の真空脱ガス処理により、
Ｃ量は、一般に０．００３％以下に成分調整される。そ
して、このＣを固溶のまま鋼中に残すと時効性の観点か
ら材質を劣化させるので、ＴｉあるいはＮｂなどを添加
してＣをＴｉやＮｂを含む炭化物として析出させる鋼種
設計がなされている。このような鋼は、ＩＦ（Ｉｎｔｅ
ｒｓｔｉｔｉａｌｆｒｅｅ）鋼と称され、広く実用化さ
れている。

【０００３】このような鋼板の現状の製造方法は、高炉
から得られた溶融銑鉄を転炉段階で純酸素を吹き込むこ
とにより、Ｃ量を０．０５％程度まで低減して溶鋼と
し、その後、真空脱ガス装置での脱炭処理を行い、数十
ｐｐｍ程度までＣ量を下げる。その後、鋳造して得られ
るスラブを１０５０℃〜１２５０℃程度に再加熱し、数
回の粗圧延を行った後、５〜７スタンドの連続熱間圧延
機でＡｒ₃変態点以上の仕上温度で仕上圧延を行い、板
厚２〜４ｍｍの熱延板を製造する。その際の仕上最終段
の圧延圧下率は１５％前後である。仕上圧延は、ロール
摩耗を抑制するために一部で潤滑を施して行うことがあ
るが、摩擦係数が顕著に落ちるような高潤滑の潤滑圧延
は行われていない。巻取温度は、７００℃以上の高温の
方が炭窒化物が粗大に析出するため材質の観点からは好
ましいが、酸洗性の劣化や材質のバラツキが起きやすい
欠点があるため、６００℃以下の低温巻取でも高温巻取
に匹敵する材質が得られる技術の開発が要望されてい
る。

【０００４】仕上圧延後の冷却は、γ→α変態の時に速
く冷やすことにより熱延組織を微細にできるため、ＲＯ
Ｔ（Ｒｕｎ−ｏｕｔＴａｂｌｅ）の前段で急冷する方
式がよく用いられる。

【０００５】巻き取り後の熱延コイルは、放冷後、酸洗
され、一般に冷延圧下率８０％以下の冷間圧延により
０．８ｍｍ前後の板厚に仕上げられる。冷延コイルは、
電解洗浄により表面に付着した油などを取り除いてから
焼鈍に供される。

【０００６】通常、焼鈍は、生産性の観点より連続焼鈍
によって行われる。しかし、連続焼鈍炉の通板には幅や
厚さの制限があるため、一般に箱焼鈍も併用されてい
る。

【０００７】焼鈍されたコイルは、形状矯正とプレスの
際に生じるストレッチャーストレインの発生を防止する
ために１％程度の調質圧延に供される。

【０００８】ところで、最近、自動車外板の形状の複雑
化や一体化プレス成形などが進み、鋼板に要求される成
形性はますます厳しくなってきた。即ち、高延性、良深
絞り性を有する鋼板が必要とされるようになってきた。
高延性を達成するために、鋼の高純化が図られ、鋼中の
鉄以外の元素の低減がなされている。

【０００９】一方、プロセス側の対策として熱延直後の
冷却開始時間を短縮したり、冷却速度を高めたりして熱
延板組織を微細にする試みがなされている（特開昭５８
−４８６３３号公報、特開昭６１−２７３６９３０号公
報）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、高延性を達成
するために鋼を高純化すると、熱延板の結晶粒径の粗大
化を招き、それが原因で面内異方性が大きくなり、最も
特性の悪い方向で割れやしわが発生し易くなり深絞り性
の劣化を招くという問題がある。そのため、現状では、
熱延板の粗粒化を抑制するために、延性を犠牲にして鉄
以外の元素を添加することが多いが、この対策では高延
性、良深絞り性を同時に満足することはできず、妥協案
の域を越えない。

【００１１】また、上記従来技術の冷却プロセスを活用
した熱延板組織微細化は、均一性に問題があるだけでな
く、深絞り性の向上におよぼす効果は比較的小さいとい
う問題がある。

【００１２】また、冷延率の増加は、ある冷延率までは
ｒ値の増加ならびにΔｒ値の低下をもたらし、深絞り性
を向上させるが、ＩＦ鋼の場合８８％以上の冷延率では
ｒ値が低下する傾向があり、Δｒ値も大きくなる問題が
ある。特に、圧延方向に平行な方向のｒ値の低下が著し
く、深絞り性が劣化することが問題である。

【００１３】そこで、本発明は、上記課題を有利に解決
して、ｒ値の面内異方性が小さくかつ高延性の冷延鋼板
の製造方法を提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような課題認識のも
とで本発明者は、鋼の成分組成ならびに製造方法につい
て詳細に検討した。その結果、高延性を確保するには、
Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ｐなどの不純物元素の低減が必須であり、
ＩＦ化を図るＴｉ、Ｎｂ、Ｂの添加も極力少なくする必
要があることが明確になった。しかし、このような成分
系の鋼を通常のプロセス条件（例えば、冷延率８２％）
で製造すると、ｒ値は高々２．５程度でそのときのΔｒ
値は０．５前後となることが分かった。冷延率を９０％
に上げても、ｒ値、Δｒ値共に向上は見られなかった。
しかし、熱延時に高潤滑圧延を行った場合、８２％冷延
の時はｒ値およびΔｒ値に顕著な変化は見られなかった
が、９０％冷延の時にｒ値、Δｒ値共に顕著な向上が得
られるという新しい知見を得ることができた。

【００１５】すなわち、本発明は、鋼の成分組成と製造
条件を適切に制御することにより、上記の新知見を達成
するものであって、その要旨は以下のとおりである。

【００１６】（１）重量比で、Ｃ＝０．０００５〜０．００２％、Ｐ ≦０．０１％、Ｓ ≦０．０１％、Ｔｉ＝０．０１〜０．０３％、Ｎ＝０．０００５〜０．００３％を含有する鋼のスラブの熱間圧延における仕上圧延の際
に、Ａｒ₃変態点〜１０００℃の温度域で合計圧下率が
５０％以上の圧延を潤滑を施して摩擦係数が０．２以下
の条件で行うとともに、仕上温度がＡｒ₃変態点以上の
仕上圧延を行い、８００℃以下の温度で巻き取り、通常
の酸洗をした後、合計圧下率が８８〜９５％の冷間圧延
を行い、さらに再結晶焼鈍を施すことを特徴とする成形
性に優れた冷延鋼板の製造方法。

【００１７】（２）前記鋼が、さらに、重量比で、Ｂ＝０．０００２〜０．００１％を含有することを特徴とする上記（１）に記載の成形性
に優れた冷延鋼板の製造方法。

【００１８】（３）前記鋼が、さらに、重量比で、Ｎｂ＝０．００３〜０．０１％を含有することを特徴とする上記（１）に記載の成形性
に優れた冷延鋼板の製造方法。

【００１９】（４）前記仕上圧延の最終段の圧下率を
３０％以上とすることを特徴とする上記（１）ないし
（３）のいずれか１項に記載の成形性に優れた冷延鋼板
の製造方法。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。

【００２１】Ｃ量を０．０００５〜０．００２％とした
のは、Ｃ＜０．０００５％になると熱延板組織が粗大に
なり本発明のプロセス条件下でも優れた深絞り性を得る
のが難しいためである。また、上限を０．００２％とし
たのは、Ｃ量がこれ以上になると延性が劣化すると共に
時効性が問題となりプレス加工時にストレッチャースト
レインが発生しやすくなるためである。

【００２２】不純物元素であるＰとＳの添加量の上限を
限定したのは、高延性を確保するためである。

【００２３】Ｔｉ量の下限を０．０１％以上としたの
は、０．０１％未満では、固溶Ｃ、Ｎの影響で時効後の
延性が顕著に劣化するためである。また、上限を０．０
３％以下としたのは、これを越えて添加すると延性を劣
化するためである。

【００２４】Ｎ量を０．０００５〜０．００３％と限定
したのは、Ｎ＜０．０００５％になると熱延板組織が粗
大になり本発明のプロセス条件下でも優れた深絞り性を
得るのが難しいためである。上限の限定は延性が劣化す
るためである。

【００２５】Ｂの添加は耐２次加工性の向上に寄与する
ので、その効果が現われる０．０００２％をＢ量の下限
とした。また、０．００１％を越えて添加すると延性の
劣化が顕在化するので、Ｂ量の上限は０．００１％とし
た。

【００２６】Ｎｂは熱延板の粒径を微細にする効果があ
り、その効果が現われる０．００３％をＮｂ量の下限と
した。また、０．０１％を越えて添加すると延性の劣化
が顕在化するので、Ｎｂ量の上限は０．０１％とした。

【００２７】次に、プロセス条件の限定について述べ
る。

【００２８】仕上圧延をＡｒ₃変態点以上としたのは、
Ａｒ₃変態点未満で熱間圧延すると冷延鋼板のｒ値の面
内異方性が大きくなるためである。

【００２９】仕上圧延の最終圧下率を大きくすること
は、熱延板組織を細かくし、冷延鋼板の深絞り性を向上
させるため好ましい。特に、γ域で潤滑圧延した材料は
せん断ひずみが減り、表層の組織が細かくなり難いの
で、仕上最終段の圧下率を大きくすることは、顕著な冷
延鋼板の深絞り性の向上につながる。その効果は最終圧
下率が３０％以上になると顕在化する。

【００３０】仕上圧延時に、Ａｒ₃変態点〜１０００℃
の温度域で合計圧下率が５０％以上の圧延を潤滑を施し
て摩擦係数が０．２以下の条件で行うと限定したのは、
この条件を満たすことにより冷延鋼板の深絞り性に好ま
しい熱延板の集合組織が形成できるためである。

【００３１】本発明者は、γ域熱延での集合組織制御の
研究を精力的に行い、熱延鋼板の集合組織は板厚方向で
明瞭な差が有り、表層近傍で形成される集合組織が冷延
鋼板のｒ値の面内異方性を大きくすることを明らかにし
た。そこで、表層部の集合組織形成を中心部のそれに近
づけるために潤滑圧延を行ったところ、冷延鋼板のｒ値
の面内異方性の向上が可能なことが明らかになった。し
かしながら、顕著な効果を得るには、表層部にｒ値の面
内異方性を小さくする集合組織が形成されることが前提
で、以下の条件が整わなければならないことが明らかに
なった。

【００３２】すなわち、１つ目は、ロールと圧延板の間
の摩擦係数が０．２以下になることである。これは、表
面のせん断ひずみを低減することを意味し、潤滑圧延に
より達成できる。２つ目は、潤滑圧延での合計圧下率が
５０％以上とすることである。潤滑圧延での合計圧下率
が５０％未満で小さいと集合組織の形成が不十分で高い
ｒ値が得られない。５０％以上の圧下を１パスあるいは
多パスにより加えることにより、ｒ値の面内異方性向上
が明確に現われる。３つ目は、潤滑圧延の温度域をＡｒ
₃変態点〜１０００℃の温度域とすることである。この
温度が１０００℃を越えて高すぎると再結晶、粒成長が
顕著に起きて集合組織の尖鋭化が阻まれるため、１００
０℃が上限となる。また、Ａｒ₃変態点未満で熱間圧延
すると冷延鋼板のｒ値の面内異方性が大きくなるため、
下限はＡｒ₃変態点とする。

【００３３】巻取温度を８００℃以下と限定したのは、
８００℃を越える高い温度で巻き取ると熱延板の粒径が
大きくなり、面内異方性の観点で冷延鋼板の深絞り性を
劣化させるためである。

【００３４】冷延率の下限を８８％としたのは、８８％
未満の冷延率ではｒ値の面内異方性が大きいためであ
る。また、上限を９５％としたのは、９５％を越えるま
で冷延率を上げてもｒ値、Δｒ値共に向上は見られない
ばかりか、逆にピークを越えて悪くなる傾向があるため
である。

【００３５】また、冷延ままでは鋼板はほとんど加工性
がないので、再結晶処理をする必要がある。再結晶処理
の方法としては連続焼鈍、箱焼鈍、溶融めっきラインに
よる焼鈍などが適用できる。なお、連続焼鈍をする際に
過時効処理をすることは本発明の趣旨を損ずるものでは
ない。

【００３６】

【実施例】本発明の実施例を、比較例と共に説明する。

【００３７】実施例には表１に示した成分組成を有する
鋼を用いた。○印は本発明鋼、×印は比較鋼である。プ
ロセス条件と成品板の全伸び、ｒ値＝（ｒＬ＋ｒＣ＋２
ｒＤ）／４、ｒ_min、Δｒ値＝（ｒＬ＋ｒＣ−２ｒＤ）
／２を表２に示す。ここで、ｒＬ、ｒＣ、ｒＤはそれぞ
れ圧延方向に平行な方向、垂直な方向、４５度傾いた方
向のｒ値を意味する。また、ｒ_minは以上の３方向のｒ
値のうち最も小さいｒ値を意味する。

【００３８】表中に記載されていない、その他の主な製
造条件は以下の通りである。すなわち、鋳造は連続鋳造
にて行い、スラブ加熱温度は１１５０℃前後、スキンパ
ス圧下率は１％前後であった。焼鈍は８６０℃×４０秒
の連続焼鈍で行った。

【００３９】本発明の範囲を満足した実験番号１、２、
４、６、９、１０、１２〜１６、２４の材料は、ｒ値な
らびにｒ_min値が高く、Δｒ値は小さく、全伸びも大き
い。仕上最終段強圧下した材料は特性のさらなる向上が
見られた。

【００４０】一方、仕上温度がＡｒ₃変態点未満であっ
た実験番号１１の材料は、深絞り性の劣化を示す。ま
た、巻取温度が８２０℃と高かった実験番号８の材料、
冷延率が８６％と低かった実験番号３ならびに冷延率が
高すぎた実験番号５の材料も、本発明鋼に比べ深絞り性
が劣った。Ａｒ₃変態点〜１０００℃の温度域でμ≦
０．２の条件で圧延された全圧下率が４０％と低かった
実験番号７の材料も、本発明鋼に比べ深絞り性が劣っ
た。また、鋼の成分が本発明の範囲を満足しない実験番
号１７〜２３および２５の材料も、本発明鋼に比べ深絞
り性あるいは延性の点で劣位である。実験番号２６〜３
０の実験は、通常熱延を行い、冷延だけを高圧下冷延し
た場合で、熱延条件が本発明の範囲を満足しないと高延
性、良深絞り性を同時に満足できないことを示す。従来
条件で製造した実験番号３１、３２の材料の特性と比較
すると本発明鋼の優れた特性が明確に窺える。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、熱
間圧延時の圧延荷重ならびにトルクを潤滑圧延により低
減できるだけでなく、材質面においても、冷延鋼板の深
絞り性を向上することができるため、本発明は、工業的
に価値の高い発明であると言える。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比で、Ｃ＝０．０００５〜０．００２％、Ｐ ≦０．０１％、Ｓ ≦０．０１％、Ｔｉ＝０．０１〜０．０３％、Ｎ＝０．０００５〜０．００３％を含有する鋼のスラブの熱間圧延における仕上圧延の際
に、Ａｒ₃変態点〜１０００℃の温度域で合計圧下率が
５０％以上の圧延を潤滑を施して摩擦係数が０．２以下
の条件で行うとともに、仕上温度がＡｒ₃変態点以上の
仕上圧延を行い、８００℃以下の温度で巻き取り、通常
の酸洗をした後、合計圧下率が８８〜９５％の冷間圧延
を行い、さらに再結晶焼鈍を施すことを特徴とする成形
性に優れた冷延鋼板の製造方法。
【請求項２】前記鋼が、さらに、重量比で、Ｂ＝０．０００２〜０．００１％を含有することを特徴とする請求項１に記載の成形性に
優れた冷延鋼板の製造方法。
【請求項３】前記鋼が、さらに、重量比で、Ｎｂ＝０．００３〜０．０１％を含有することを特徴とする請求項１に記載の成形性に
優れた冷延鋼板の製造方法。
【請求項４】前記仕上圧延の最終段の圧下率を３０％
以上とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３の
いずれか１項に記載の成形性に優れた冷延鋼板の製造方
法。