JPS5852436A - プレス加工性および時効性の優れた冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明拡鋼板の化学成分と連続焼鈍時のヒートすイタル
の条件を特定して、プレス加工性およ′び時効性に優れ
た冷延鋼板を製造する方法ＫＩＱ′するものである。

冷延鋼板は自動軍の？デーや家真、事務器、電気製品に
’Ａたるまで広範囲の用途をもち、我々の生活環境の中
に密接なつながシをもっている・この冷延鋼板は近代的
な設備をもった製鉄所で製造されたのち、そのほとんど
がプレス金製を用ｉたプレス加工によって複雑な立体形
状に成形されて使われて偽る。このため苛酷なプレス加
工に耐えぬくたＪ６に冷延鋼板には、立体形状をもつプ
レス金型の中に破断することなく流入する性質（絞ル性
）と、プレス金型に引き込まれる際に板厚が減少しＫ＜
＜破断しなり性質（張り出し性）とを含むプレス加工性
が厳しく要求される。

更に製造後の時間経過にしたがってこのような性質が劣
化しにくい時効性の良好な性質も併せて必要であり−特
に降伏点伸びの再出現によるストし、チャーストレイン
と呼ばれるプレス製品表面の美観を損ねる歪模様を厳し
く防止しなければならなり。

従来、この要請を満足させるためＫｌｌ造工程日数が１
０日間以上もかかる箱焼鈍を採用して冷延鋼板を製造し
て−たが、近年、連続焼鈍によって冷延鋼板の製造が盛
んにおこなわれるようにな〉、従来の箱焼鈍に比較して
僅か１０分間１１度で効果の＆い焼鈍がなされ、しかも
コイル全長にわたって均一な材質をもつ冷延鋼板が製造
されてるよう罠なってきた。

しかしながら、従来の連続焼鈍によって製造された鋼板
では箱焼鈍付差みの加工性が得られず時効性に関しては
箱焼鈍材よシもはるかに劣るものであった・ そこで本発明者らは加工性と時効性とを両立させた冷延
鋼板を安価に製造することを試み九・従来からチタン、
ニオツ等高価な元素を添加して加工性や時効性を改善す
る方法もあるが、ζＯ方法は真空脱ガス等の処理を併せ
ておこなう必要があるために製造コストが更に高くなる
。また熱延捲取温度を高めることが一部おこなわれて−
たが、この場合であっても加工性や時効性が箱焼鈍材に
くらべると著しく劣るものであった。ま九連続焼鈍工程
によって製造された冷延鋼板は製造後の室温放電で時間
の経過とともに張夛出し性の劣化や降伏点伸びの再出現
によってストレッチャーストレインの発生をみる場合が
多かった。これは鋼板中に固溶炭素が箱焼鈍材にくらべ
て多量に残留して−ることく起因するものと思われる。

この固溶炭素を低減するため、連続焼鈍工程中に３００
〜４５０℃程度の過時効処理を採用する方法がおこなわ
れて−たが、連続焼鈍工程中の限られた時間、例えば数
分間の過時効処理時間内で効果的にしかも箱焼鈍付差み
に固溶炭素を低減することはきわめて困難であった。焼
鈍温度から過時効温度まで連続して冷却する方法を採用
したシまた焼鈍温度から過時効温度以下まで一度過冷却
したのち、過時効温度まで再加熱する方式を採用するケ
ースもあったが連続して冷却する前者のタイプは固溶炭
素が結晶粒界に析出するので絞〕性や張シ出し性の良好
な冷延鋼板が製造できゐ反面、固溶炭素が残留し１％Ａ
、それゆえ時効性ＫＩｊｌ！ｊＪ）、箱焼鈍付差みの時
効性を確保することができなかった・ また過冷却して再加熱するタイプでは過冷却によって炭
素析出のための駆動力が予め与えられるので固溶炭素の
低減化はむしろ前者の場合よ）も速やかにおこなわれる
が結晶粒内に析出炭化物が微ａＫ分散するため張夛出し
性が劣化する傾向くあり九〇 均熱後の鋼板Ｋ例えばムＡＮ　、　Ｍｎｇ　、　ＢＮ等
の析出物が存在すると固溶炭素はこれらを核として析出
が進行するので固溶炭素の低減が速やかＫおζなわれる
ようになるが、一般に連続焼鈍用の素材は高温捲取〕処
理をおこなった熱延鋼板として与えられるため、これら
人α等の析出粒子は粗大化して疎に分散してしまうから
固溶炭素の析出核として有利に作用させることもできな
かった。

また軟質化するために化学成分を調整したや、高温焼鈍
を採用して結晶粒を大きく成長させることは固溶炭素の
結晶粒界までの拡散距離を増大させるため、固溶炭素の
低減化の観点からはむしろ好ましｂ状態で杜なかった。

本発明者らはプレス加工性と時効性に及ぼす化学成分お
よび連続焼鈍時のと−トサイクルにつｂて詳細な研究を
おζなった結果、張シ出し性の飛躍的向上が鋼中のリン
含量の低減によって達成てきること、またこれと組み合
わせて連続焼鈍工程の過時効処理を制御することによっ
て延性に無害なように炭化物を分散させてかつ固溶宍素
の析出核として作用させるととＫよりて箱焼鈍材と同等
もしくはそれ以上のプレス加工性と時効性をもった冷延
鋼板を製造することができた・ すなわち、この発明の要旨とするところは、炭素二〇、
１参以下、ｉ：／ガン＝０．５憾以下、リン＝０．０１
嗟以下、アルミニウム：０．０８％以下、窒素：ｏ、ｏ
ｏｓ＊以下、必要に応じてホウ素：ｏ、　ｏ　ｏ　５４
以下、残部鉄および不可避的不純物元素からなる鋼を連
続鋳造でスラグとし、連続熱間圧延する際、仕上温度を
ム８点以上、捲取温度を６００〜７５０℃にして、その
後冷間圧延し、次いで連続焼鈍するＫあたｐ焼鈍時の加
熱温度を６８０〜８５０℃として冷却時にム１点以下よ
１４５０〜３５０℃までの温度範囲を３０Ｃ／−・Ｃ以
上の冷却速度で冷却し、この冷却刺違温度で１〜３分間
保持したのち、再び冷却し３００〜２００℃の温度範囲
で１分間以上保持し、室温まで冷却することを特徴とす
るプレス加工性および時効性の優れ九冷延鋼板の連続焼
鈍方法にある。

次に本発明の化学成分および連続焼鈍時のと一トサイク
ルの限定理由を述べる。

炭素は冷延鋼板の機械的性質を大きく支配する元素であ
ることは知られてお〕、炭素の低減によって張シ出し性
や深絞）性が向上する。しかし、０．１係を超える炭素
を含有す曇と人１点以上の焼鈍をおこなう場合に冷却過
程でΔ−ライト相が多量に生成し降伏点の上昇中張）出
し性の劣化が顕著に生じるようになるので炭素含量は０
．０１１１以下とした。ｔた、高度の絞夛加工性、張）
出し加工性が要求される場合、炭素含有量は０．０２１
Ｇ以下が好ましｂが時効後における降伏点伸びを最小限
（例えば０．２１以下）とした込場合にはむしろ０．０
２〜０．０４１１とするのが好ましい。

マンがンもパーライト生成を助長する元素であるばか力
でなく、固溶して強化する能力をもってお、９０．５１
Ｇ以上添加すると降伏点や抗張力が上昇するのでマンが
ン含有量の上限を０．５１とＬｌ。

リンは本発明の構成要件のうち重要な本ので１リン含有
量を０．０１０％以下に低減することによりて引張シ試
験で評価した伸びの値が著しく向上するのでリン含有量
を０．０１０１以下に限定した。

リン含有量（至）と１．Ｏ優脚質圧延して１００ｃＸ６
０分間の人工時効した鋼板の伸び（４）との関係は第２
図に示すようにリンをｏ、ｏｘｏ嗟以下とすることによ
って伸びが著しく向上する。

なお第２図に用−たベース成分は炭素：　０．０２２〜
０．０３２＊、マｙがン：　０．１９〜０．２３９＆、
アルｉ　ニラＡ　：　０．０２６〜０．０３０％、窒素
：０．０１９〜０、０３４１で連続焼鈍時のヒートサイ
クルハ第１図の（ホ）を採用したものである。均熱保持
を８ｓ。

℃Ｘ６０ｓ＠ａ、冷却速度α：　７０　℃／　１６１ｍ
　＊　Ｔ１　：４００℃ｍ　ｔｌ　：　３ｍ１ｎ＃　Ｔ
２　：　３００℃、ｔ、　：　３ｍ１ｍとしたものであ
る。

また、りン含有量は少なり１１よいがｓ　ＦｅＯ十〇ａ
Ｏを不活性がスとともに溶銑中に吹き込むこと等による
脱りン技術が進歩してシル、安価で容１に得もれるリン
含量としてｏ、ｏｏｓ幅以下を好ましｂ値とする。

アル２ニウム祉脱酸剤として用い、Ｏ，ＯＳ＊を越える
と再結晶開始温度が高ｔシ焼鈍彼の結晶粒が細粒とな〕
降伏点や硬度が上昇するので上限を規制した。

鋼中窒素は固溶状態で存在すると時効婢が劣化しプレス
加工性が悪くなるのでアルミニウムで固定する必要があ
る。本発明法で採用して−る６００℃以上の捲取温度で
効塞的ＫＡｔＮを形成させるためＫは窒素含有量がｏ、
　ｏ　ｏ、　ｓ憾以下でなければ固溶窒素が残留し１い
ので０．００５優を窒素の上限と定める。

ホウ素の窒素に対する含有比室を１．０以上として窒素
をホウ素に固着させるために０．００５１以下のホウ素
が必要である。

アルミニウム、窒素含有量は通常の製鋼工程で得られる
量でよ−がアルミニウム：０．０２〜０．０４１！、窒
素：０．００２０係が好ましい、必要に応じて添加する
ホウ素は固溶状態で存在するとかえって絞）加工性を、
劣化させるのでホウ素の窒素に対する割合を０．５〜１
．０とすることが好ましい。

熱間圧延に際して人１点以上に仕上温度を確保しながら
スラブの加熱温度を１１００℃程度と低くすることは加
工性を向上させるために有効である。

本発明における熱延仕上温度を人６点以上としたのは、
人５点未満では熱延板の板厚方向に結晶粒が不均一に成
長し冷延焼鈍後もこの痕跡が残留しプレス加工時の肌荒
れを誘発するばかりでなく、張シ出し性も低下するので
これ等を防止する丸めである。そのｖｋ６００〜７５０
℃の温度範囲で捲取ることが必要となるが、これは鋼中
の固溶炭素を熱延板の結晶粒界に凝集させることに加え
てＡαを粗大に析出させることによって連続焼鈍後Ｏ結
晶粒を大きく成長させ、張シ出し性を向上させるために
必要である。鋼中のリン含量を低減し良場合は炭素の凝
集が容易におこなわれるようＫなるが、捲取温度が６０
０℃よりも低い温度では炭素の凝集が充分でないので下
限を６００℃とした。捲取温度を−高くする程、鋼板の
絞）性、張）出し性がともに向上するが７５０℃を超え
ると、その後熱延コイルを冷却していく過程で酸化スケ
ールが多量に生成し、酸洗等の脱スケールに長時間を要
することから好ましくないので捲取１１度の上限を７５
０℃とした。

ついで冷間圧延後プレス加工性の向上に好ましい十分大
きな結晶粒を得るためには、まず６８０℃以上の高温に
加熱、均熱保持しなければならず、一方８５０℃を超え
る噛―制榊では変態によシ（１１１）面が減少し深絞）
加工性が劣化すること、および冷却の過程で張シ出し加
工性に有害な／譬−ライト相が生成するので、それぞれ
下限を６８０℃、上限を８５０℃と定めた。加熱均熱保
持後に人１点以下の温度からの冷却過程は時効性に最も
有害な固溶炭素を効寛良く低減して箱焼鈍付差みの固溶
炭素を得る喪めＫ特に重要な要件である。

本発明にお込てＡ１点以下を３０℃／Ｉ・Ｃ以上で冷却
する事、またこの冷却到達温度を４５０〜３５０℃の範
囲とする理由拡、轡に張シ出し加工性に無害なように結
晶粒内に数２クロン間隔でセメンタイトを分散析出させ
る丸めである。この数値限定理由は冷却速度が３０℃／
ｓｅａ未満では冷却到達温度を４５０〜３５０℃として
も結晶粒界にセメンタイトが優先的に析出するばかシで
結晶粒内にセメンタイトが生成しないからである。した
がって冷却速度を３０℃／ｓ＠ｅ以上とする必要がある
。

冷却到達温度を４５０℃以下としたのは、４５０℃超で
は、この温度において固溶する炭素量が２０〜３０　ｐ
ｐｍと多量であ夛、また冷却速度をいくら大きくしても
結晶粒内にセメンタイトを形成させることができないか
らである。ｔた冷却到達温度の下限を３５０℃としたの
は、３５０℃よりも低い温度領域とすると冷却速度をい
くら選定しても微細なセメンタイトが分散し、張り出し
加工性を劣化させるからである。また４５０〜３５０℃
の冷却到達温度範囲において１分間以上保持しなければ
結晶粒内にセメンタイトが生じないこと、３分間以上保
持しても炭化物の分散変化が実質上飽和してしまうので
上限を３分、下限を１分と定めた。ひきつづいて３００
〜２００℃の温度で最終的な固溶炭素の析出処理をおこ
なうが、前処理として分散を制御したセメンタイトを析
出核として有効に利用することによって固溶炭素の析出
を促進させるものであって、一段目の冷却到達温度より
も低い温度でなければならない。また、３００℃を超え
る高温度では炭素の固溶限界そのものが大きいため、ま
た２００℃よりも低い温度では炭素の拡散速度が著しく
小さくなるので効率的な固溶炭素の低減がおこなえない
ので上限を３００℃、下限を２００℃としてこの保持時
間を１分以上とした。

以上のように加熱、均熱後の冷却処理の条件は基本的に
は通常の連続焼鈍工程にあてはめても加工性の優れた鋼
板の製造のために有利であるが本発明の特徴は隼に過時
効処理Ｋかかわるだけでなく、リン含有量を低減した鋼
を用−ることと組み合わせてその効果を顕現化した点く
ある。

すなわち、鋼中のリン含有量を低減させると、連続焼鈍
の過程で再結晶が急速に進行し結晶粒の成長が速やかに
シと表われること・また・成長し九結晶粒が均一な粒径
分布をもつために加工性のうち％に張り出し性に優れる
ようＫなる。

本発明はこのように出発鋼の化学成分を限定するのみＫ
とどまらず特定の熱延条件および特定の連続焼鈍条件を
組み合わせ採用することにより従来の箱焼鈍によるアル
ミニウムキルド鋼板と同等あるいはそれ以上の加工性を
得ることができるも　　　゛のである。

特に本発明法は鋼中のリン含有量を低減させているので
、連続焼鈍の過程で再結晶が急速に進行し結晶粒の成長
が速やかにおこなわれること、また、成長し次結晶粒が
均一な結晶粒径分布をもつために加工性のうち特に張シ
出し性が優れるようになったものである。

本発明法に用いる連続焼鈍炉は電清、焼鈍、調質圧延１
糧を順次配置した冷延鋼板専用の連続焼鈍設備であって
もよく、また耐食性を要求される冷延鋼板の製造のため
にアル＜ニウム、亜鉛、錫等の低融点金属・合金を付着
させる設備を含んだ連続焼鈍設備に本発明法を応用して
もよい。

均熱後の冷却をがス及び水の噴流でおこなっても良いが
、水冷ロールを用いておこなうこと娘鋼板表面に酸化被
膜が形成されな込こと、ｔた冷却速度や冷却到達温度を
安定して制御するためＩＫ−も好ましい。

人１点以下の冷却速度は本発明範囲の冷却到達温度を採
用する限シ３０℃／ｓ＠ａ以上であればは埋効果が飽和
するが炭素含有量にしたがって３０〜ｂ る・ 本発明法ＫＬ７’ｊがって過時効処理を終えた鋼板は固
溶炭素が低く、延性も極めて良好であるから時効後の降
伏点伸びを完全に消滅させ良い場合に娘若干の延性劣化
を許容してもあえて調質圧延本を通常よシも高めて３％
以下の範囲とすることも好ましい。

実施例 溶銑処理または溶鋼処理で成分調整をおこなった第１表
に示す転炉鋼を連続鋳造で２２０■厚さのスラブとして
均熱温度：１２５９℃、仕上温度；９３０℃（Ａ、点が
８９０℃）、捲取温度：６００〜７００℃の熱間圧延を
おこ′＆い３．５■厚さの２０　ｔｏｎ熱延コイルとし
て、酸洗し冷間圧延して０．８■厚さの冷間圧延板とし
た。つぎに第１図に示す連続焼鈍サイクル（１）　、　
（ＩＤ　、　＠にしたがって熱処理をおこなった。第１
図において、Ａ１点以下の冷却速度をα（Ｃ／Ｉ＠０）
、α℃／ｓｅｔにおける冷却到達温度をＴ、（ト）、そ
の保持時間をｔ、（ｍｉｎ）とし、さらに二段目の過時
効処理温度をＴ２（６）、その保持時間をｔ　２　（ｍ
　１　ｎ　）としてその数値を８２表に示す。

なお均熱温度からＡ１点までの冷却速度は３０℃な・Ｃ
と一定とし、一段目から二段目の過時効処理温度までは
約ｌＯ℃／ｌＣで冷却した。最終段の冷却は２００℃以
下の温度範囲を水冷却した。

各ヒートサイクルにしたがって熱処理された鋼板Ｋ　１
．６・畳の調質圧延をほどこしてＪＩＢ　５号引張試片
を用すた引張試験をおこなった。ｔた、ｌＯＯ■φの円
径ビードを有した液圧ｌぐルデ試験をおこなって破断が
開始するまでの成形高さを評価した。

表よｐ明らかなように本発明法で製造される冷延鋼板は
プレス加工性に優れかつ時効後の降伏点が箱焼鈍並みと
なシ実用上有利に非時効化されたことが明らかである。

第３表は第１表に示した成分鋼を第２表に示す熱処理条
件で処理した冷延鋼板の機械的性質を示すものである。

製品記号の０．［Ｆ］、０は本発明鋼である０本発明鋼
はＩｓ３表の結果から明らかなように伸びおよびパルプ
成形高さが著しく良好であフ、シかも降伏点伸びの値が
ｏ、ｉ＊以下でありて実質的に非時効性である。製品番
号、■は冷却速度に）が小さく本発明外であシ■は冷却
到達温度が高過ぎる場合、Ｃは二段目の過時効温度が低
過ぎる場合の例である。いずれも伸びの値が低く、せい
ぜｌ、−＝４０１糧度であるうえ、降伏点伸びの値も０
．８嘔以上を示して時効性の観点からも良好な材質が得
られなかっ九・０．［Ｆ］のように化学成分と連続焼鈍
時の冷却方法が本発明に従う場合はきわめて良好な材質
であることがわかる。特に降伏点伸びの値が時効後にお
りて４０．１　ｖ１以下であシ爽質上非時効材が得られ
た。またパルプ成形高さも従来の箱焼鈍アル建ニウムキ
ルド鋼以上の値であった・［Ｆ］は溶銑、溶鋼処理をお
こなわないためリン含有量が多い場合であシ、本発明法
に従って冷却したに４拘らず材質レベルが低く、降伏点
伸びも発生した。■はホウ素を添加した本発明法である
６本発明熱延捲取温度範囲の下限値であるところの６０
０℃としても加工性の優れ九冷延鋼板が得られた。■は
リン含有量を低減処理した場合であシ、また捲取温度を
本発明範囲内の上限値近くであるところの７００℃とし
たものであるが、焼鈍工程に従来の方法すなわち、第１
図に示すところ００法を採用したものである。また■も
従来おこなわれてい友連続焼鈍サイクル００法を採用し
たものであるが込ずれも伸びやバルー成形高さが劣る。

さらに付記すれば本発明法にしたがうて製造される鋼板
の固溶炭素量を内部摩擦法で評価すると３．０ｐｐｍ以
下となる。このことは冷延鋼板として重要視される時効
性がきわめて優れていることを裏づけるものである。

なお冷却到達温度で１〜３分間保持する際に焼鈍炉の熱
エネルギーの供給事情て例えばバーナーを停止させた空
だきゾーンを通過させて、温度が一時的に降下する場合
でも４５０〜３５０℃の範囲内であれば、あえて保持温
度を一定圧制御しなくともその効果は保持温度を一定と
した場合と何ら変わるところはなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法および比較法にしたがった熱処理パタ
ーンを示す図、第２図は本発明法によって製造された冷
延鋼板の伸びとリン含有量との関係を示す図である。 第７図 一時期ど 第２回 Ｐ　ｗｔ％　（ｘ／θ−り 手続補正書（自発） 昭和５６年１１月２６日 特許庁長官　島　１）春　樹膜 １、　事件の表示 昭和５６年特許願第１４８３２３号 ２、　発明の名称 プレス加工性および時効性の優れた冷延鋼板の製造方法 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 （６６５）新日本製鐵株式會社 代表者　　武　　１）　　　豊 ４、代理人〒１００ 東京都千代田区丸の内二丁目４番１号 ５、　補正命令の日付　昭和　　年　　月　　　日６、
　補正の対象 （１）明細書２頁１９行「劣化しにくい時効性の良好な
性質」を「劣化しにくい、時効性の良好な特性」に補正
する。 （２）同３頁８行「効果」を「効率」に補正する。 （３）同３頁１０行「製造されてる」を「製造される」
に補正する。 （４）同４頁１６行「困難であった。」の次に「例えば
」を挿入する。 （５）同７頁１９行「ｏ、ｏ１囁」を「０．１％」に補
正する。 手続補正書　（自発） 昭和５７年７Ｊ］２２日 特許庁長官若杉和夫殿 １、　事件の表示 昭和５６年特許願第１４８３２３号 ２、　発明の名称 プレス加工性および時効性の優れた冷延鋼板の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 東京都千代田区大手町二丁［１６番３号（６６５）新［
１木製域株式會旺 代表者　武　　１）　　　豊 ４、代理人〒１００ 東京都千代１１１区丸の内二丁ト１４番１号６、　補正
の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ７、　補正の内容 （１）明細書８頁１９〜２０行［窒素：０．０１９〜０
．０３４≦」を「窒素：０．００１９〜０−００３４≦
」に補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素二０．１−以下、マンガン”ｏｓｓ以下、リン：０
   ．０１チ以下、アルマニラム：０．０８嚢以下、窒素：
   ｏ、ｏｏｓ−以下、必要に応じてホウ素二０．００５優
   以下、残部鉄および不可避的不純物元素゛からなる鋼を
   連続鋳造でスラブとし、連続熱間圧延する際、仕上温度
   をＡ１点以上、捲取温度を６００〜７５０℃にして、そ
   の後冷間圧延し、次いで連続焼鈍するＫあ九〕焼鈍時の
   加熱温度を６８０〜８５０℃として冷却時ＫＡ、点以下
   よ）４５０〜３５０℃までの温度範囲を３０℃／■Ｃ以
   上の冷却速度で冷却し、この冷却到達温度で１〜３分間
   保持したのち、再び冷却し３００〜２００℃の温度範囲
   で１分間以上保持し、室温壕で冷却することを特徴とす
   るプレス加工性および時効性の優れた冷延鋼板の連続焼
   鈍方法。