JPS6045692B2 - 深絞り性および表面性状に優れたプレス加工用冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自動車の外装板などの用途に供して好適
な深絞り性および表面性状に優れたプレス加工用冷延鋼
板の製造方法に関するものである。

従来、プレス加工性とくに深絞り性に優れた冷延鋼板
を製造するには、溶鋼を連続鋳造または進境・分塊圧延
で鋼スラブとしたのち一旦室温まで冷却し、精整工程に
おいて手入れを施してから、再び加熱炉によつて所定温
度まで加熱し、しかるフのち熱間圧延、冷間圧延ついで
最終焼鈍と続く一連の工程によつて行われるのが一般的
であつた。 しかしながら近年、省エネルギーならびに
生産性向上の観点から、連続鋳造した鋼スラブを、直ち
にもしくは保熱処理を経たのち熱間圧延に供するいわゆ
る連続鋳造一直接圧延法（ＣＯｎｔｉｎｕＯｕｓＣａｓ
ｔｉｎｇ−ＤｉｒｅｃｔＲＯｌｌｌｎ琺。以下単にＣＣ
−ＤＲ法と略記する）が開発され、すでに実用化され始
めている。かようなＣＣ−ＤＲ法による深絞り用冷延鋼
板の製造技術については、たとえば特開昭５２−１０５
５２吋公報や特公昭５６−２４０１８号公報などに開示
されているが、これらの製造法はいずれも深絞り性など
の材料特性の確保の面から、熱延終了温度または少なく
とも熱延開始温度がＡｒ３点以上とすることが必須条件
になつていたため、以下に述べるような問題があつた。
（１）通常、この種の用途に用いられる鋼のＡｒ３点は
、８５０℃前後と比較的高いので、必然的に熱間圧延は
高温域で行われることになる。

このため圧延ロールの損傷が甚しく、従つて該ロールの
取替えを頻繁に行う必要が生じるが、かような操業の中
断は、連続熱延による生産性の向上というう当初の目的
に反する。また製品の表面性状も良好とは言い難い。（
２）凝固組織のまま圧延されるため成分元素の偏析や粗
大析出物に起因した熱間割れが生じ易い。

（３）凝固状態での結晶粒がきわめて大きいため、とく
に低炭素鋼においては、冷延後の再結晶焼鈍時に、著し
い混粒やブレス加工時の肌荒れの−原因となる粗大結晶
組織となりやすい。

この発明は、上記の如き、ＣＣ−ＤＲ法による冷延鋼板
の製造法における諸問題を有利に解決すると共に、さら
に深絞り性の向上も併せて達成することを目白勺とする
。

すなわちこの発明は、連続鋳造した鋼スラブを、直ちに
もしくは保熱処理を経たのち熱間圧延し、ついで冷間圧
延、最終焼鈍を施すＣＣ−ＤＲ法によつてブレス加工用
冷延鋼板を製造するに際し、銅中炭素含有量を０．０１
５重量％以下に低減した極低炭素鋼スラブにつき、その
板幅中央部における表面温度が９００℃未満、６００℃
以上の範囲の温度で熱間圧延を開始することをもつて、
またさらには該熱間圧延工程の中途段階で３紛以内の保
持処理を施すことをもつて上記課題の解決手段とするも
のである。

以下この発明を由来するに至つた実験結果について説
明する。

表１に成分組成を示した３種類の供試鋼を、底吹き転
炉とＲＨ一説ガス装置によつて溶製し、それぞれ連続鋳
造して鋼スラブとしたのち、直ちに４列の粗圧延スタン
ドと７列の仕上圧延スタンドとからなる熱間圧延機にて
板厚３．５Ｔｒ０ｎの熱延鋼帯とした。

このとき粗圧延スタンドによる圧延開始時の鋼スラブ温
度を、板幅中央部の表面温度で１１００℃から５４０℃
まで変化させた。仕上温度は７００〜７５０℃、巻取り
温度は５７０〜５２０℃であつた。引続き各熱延鋼帯に
、酸洗後、冷間圧延を施して板厚０．８７！７７！の冷
延鋼板としたのち、連続焼鈍炉で、８１０℃、３［相］
の均熱処理に続き、３５゜Ｃ／Ｓの冷却速度での冷却に
よる再結晶焼鈍を施した。ついで圧下率０．５％の調質
圧延を施したのち、平均ランクフオード値（以下単に７
値と略記する）および結晶粒度（ＪＩＳＧＯ５５２に規
定する粒度番号で示す）に及ぼす熱延開始温度Ｔの影響
について調べ、その結果を第１図Ａ，ｂにそれぞれ示す
。Ｃ含有量が０．０１８重量％（以下単に％で示す）の
鋼Ｃは、熱延開始温度Ｔがいずれの場合であつても〒値
が１．似下と低く、とくにＴが９００゜Ｃ程度ヂ以下と
なると〒値が急激に劣化する。これに対してＣ含有量が
０．００３％，０．００４％と著しく低い鋼ＡおよびＢ
では、〒値のレベルが鋼Ｃに比較して格段に優れるだけ
でなく、熱間圧延開始温度Ｔが６００℃以上であれば、
７値が１．６〜２．１ときわめて高い。 一方、結晶粒
度は、鋼Ｃの場合はさほどではないにしても、Ｗ４Ａお
よびＢにおいては、熱延開始温度Ｔに強く依存し、該温
度Ｔが００゜Ｃ以上になると、粒度番号が６．５以下と
なつて粗大化し、ブレス加工時に肌荒れが問題となる。

なお、９００℃未満で熱延を開始した熱延板およびその
後に冷間圧延、最終焼鈍を施した冷延板の表面性状は、
９００℃以上で熱延を開始した場合に比べて格段に良好
であつた。

以上の結果から、〒値力塙く、しかも肌荒れが問題とな
らない優れた深絞り性をそなえる冷延鋼板をＣＣ−ＤＲ
法によつて製造するためには、鋼ＡおよびＢのようにＣ
含有量を極低炭域まで低減した鋼スラブを、その板幅中
央部表面温度が９００℃未満、６０゜Ｃ以上の範囲の温
度で熱間圧延を行えばよいことが明らかにされた。

次にＪｌＢについて、連続鋳造後、約８２０℃で熱間粗
圧延を開始し、熱間仕上圧延の直前でシートパーを止め
て保持処理を加えたときの、保持時間と７値および伸び
（汀）との関係について調べた結果を第２図Ａ，ｂにそ
れぞれ示す。

なお仕上圧延温度は約７８０℃、巻取り温度は約５５０
℃であつた。同図より明らかなように、〒値、汀とも保
持処理によつて上昇し、とくに肝の向上が著しい。

発明者らは、上記の基礎実験に基き、鋼Ａや鋼Ｂと組成
が異なる多数の極低炭素鋼についても同様の実験を繰返
し、かくしてこの発明を完成するに至つたのである。

以下この発明を具体的に説明する。

ますこの発明の適用鋼種については、その成分組成中と
くにＣが、０．０１５％を超えて含有されると深絞り性
が劣化し、かつ低温での熱延開始の効果が消失するので
、Ｃ含有量は０．０１５％以下、より好ましくは０．０
０７％以下とした。

なおこの発明においては、鋼組成につき、上記のＣのほ
かはとくに限定されないが、好適な適用銅種を掲ると次
のとおりてある。

（１）Ｃ：０．０１５％以下、Ｓ１：１．２％以下、Ｍ
ｎ：１．００％以下、Ｐ：０．１０％以下、Ａ１：０．
００５〜０．１５０％およびＮ：０．０１％以下を含有
する組成になるもの。

（２）Ｃ：０．０１５％以下、Ｓ１：１．２％以下、Ｍ
ｎ：１．００％以下、Ｐ：０．１０％以下、Ａ１：０．
００５〜０．１５０％およびＮ：０．０１％以下を含有
し、かつそれぞれ０．００２〜０．１００％の範囲でＮ
ｂ，ＣｒおよびＴｉならびに０．０００５〜０．００８
０％のＢのうちから選ばれる１種または２種以上を含む
組成になるもの。

参考のために、かような好適鋼種につき、上記の如く成
分組成を定めた理由について述べると次のとおりである
。Ｓｉ，ＭｎおよびＰは、鋼の深絞り性を劣化させずに
高強度化するのに有効な元素であるが、いずれも過剰に
含有させると、延性および表面性状の劣化を招くおそれ
があるので、それぞれ上限を、Ｓｉについては１．２０
％、Ｍｎについては１．００％、Ｐについては０．１０
〜％に定めた。

Ａ１は、Ｎの固定に有用な元素であり、少くとも０．０
０５％以上を必要とするが、良好な表面性状の確保のた
めにはその上限を０．１５０％程度にするのが好ましい
。

Ｎは、０．０１０％を超えて含有すると十分な延性と耐
時効性を確保できないので、上限を０．０１０％とした
。

また任意成分として添加することができるＮｂ，Ｃｒ，
ＴｉおよびＢはいずれも、この発明で所期する低温での
熱延開始効果をさらに助長するのに有効な元素であるが
、添加量が少いとその効果に乏しく、一方あまりに多く
してもその効果が飽和になるだけでなく、コスト高とも
なるので、Ｎｂ，ＴｉおよびＣｒについてはそれぞれ０
．００２〜０．１００％、またＢは０．０００５〜０．
００８０％の範囲で添加することが望ましい。

なおこれらの４種の任意元素を複合添加する楊合は、合
計量が０．１００％を超えると延性に悪影響を及ぼすき
らいにあるので、複合添加の場合も上限を０．１００％
とすることが望ましい。ノ 次にこの発明に従う冷延鋼
板の製造工程について説明する。

製銅法についてはとくに限定されることはないが、Ｃ含
有量を０．０１５％以下の極低炭とするには転炉と脱ガ
ス装置との組合わせが好適である。

夕 さてかようにして所定の成分組成に調整した溶銅は
、連続鋳造して鋼スラブとしたのち、連続的に熱間圧延
を施すが、その際の圧延開始温度が前述した如くこの発
明においてとりわけ重要である。すなわち熱間圧延開温
度を、鋼スラブの板幅θ中央部表面温度で９００℃未満
、６００℃以上と、従来に較べかなり低温の温度範囲に
設定することにより、生産性を低下させることなしに、
しかも深絞り性、耐肌荒れ性および表面性状に優れた冷
延鋼板の製造が実現されるのである。この理由は、今の
ところまだ明確には解明されていないが、おおよそ次の
とおりと推察される。

まず深絞り性が改善される理由については、従来、熱間
圧延をＡｒ３点以下の低温（約９００℃以下のα域）で
行うと熱延板の集合組織が変化して、〒値にとつて有利
な（１１１）再結晶集合組織の発達が阻害されると考え
られていたが、この発明のような極低炭素鋼の場合は、
かような常織は当てはまらない。次に耐肌荒れ性が向上
する理由については、熱間圧延がほぼα域で行われるた
め、粗大凝固粒組織の破壊がきわめて容易に進む。

さらに表面性状が良好な理由も、上と同じくα域での低
温熱延により圧延割れが生じにくくなる。

またこの発明においては、熱間圧延の中途段階たとえは
粗圧延と仕上圧延との間て保持処理を施すことにより、
材質の一層の向上を達成することができる。

ここに保持時間は、３紛を超えるとその効果が飽和に達
し、また徒らに酸化層の増加を招くので３紛以内に限定
した。熱間圧延の仕上温度およびその後の巻取り温度に
ついては、とくに限定されることはないが、仕上温度は
高いほうが材質とくに〒値にとつて有利であり、また巻
取り温度は６００゜Ｃ以下程度にする７ことにより、酸
洗効率が向上し、コイル長手方向の均質性の点からも有
利である。

上記熱延銅帯を酸洗した後の冷間圧延に際しては、圧下
率はとくに限定されることはないが、深絞り性を十分確
保するためには、５０〜９５％程度の−圧下率とするこ
とが望ましい。

引続く最終焼鈍は、ベル炉による箱焼鈍もしくは急熱タ
イプの連続焼鈍法のいずれでもよいが生産性、均質性等
の観点から後者の方が優れている。

また焼鈍温度は６５０〜８５０℃の温度範囲が好適であ
る。なお連続焼鈍の場合、均熱後の冷却速度および過時
効処理の有無などは、この発明において本質的な影響は
ない。なお焼鈍を終了した冷延鋼板を、形状の矯正なノ
どを目的として１．５％以下程度の圧下率での調質圧延
を付加すこともてきる。

次にこの発明の実施例について説明する。

表２に示したこの発明に従う組成を満足する７種の供試
鋼を、転炉およびＲＨ脱ガス装置を用いて溶製し、つい
で連続鋳造して板厚２３０〜２６０ＴｗＬの鋼スラブと
したのち、連続して熱間圧延に供した。

このとき鋼２と鋼６については、鋼スラブ温度の均一化
を目的として熱延に先立つて保熱処理を加え、またＷ４
４とＷ４７についても熱延開始前に鋼スラブのエッジ部
を局部的に加熱する均熱処理を加えた。そしてこれらの
各鋼スラブは、板幅中心部の表面温度て６７０〜８８０
℃まて冷却したのち、４列の粗圧延スタンドと７列の仕
上圧延スタンドからなる熱間圧延機にて、熱間圧延を開
始した。このうち銅３および鋼５につては、熱間圧延工
程中、仕上圧延の直前にて１２分間の保持処理を施した
。各供試鋼の熱延後の板厚はすべて３．２Ｔｒ０Ｔｔと
一定にした。熱延仕上温度および巻取り温度は表２に併
記したとおりである。ついて酸洗後、冷間圧延を施して
０．８ｒｎｍ厚の冷延板としたのち、７８０〜８１０゜
Ｃ１４囲２の最終焼鈍を施し、引続き圧下率０．４〜０
．８％の調質圧延を施して最終製品とした。

かくして得られた冷延鋼板から試験片（ＪＩＳ５号）を
採取し、各鋼板の諸特性すなわち降状強さ、引張強さ、
伸びおよび〒値について調べた結果を、圧延方向、該方
向と４５におよび９０た方向の平均値で表３に示す。

なお表３には結晶粒度番号も併記した。同表より明らか
なように、Ｓｉ，ＭｎまたはＰ含有量が高い鋼４および
５は高強度鋼板として、またそれ以外の鋼種は軟鋼板と
して、いずれも優れた深絞り性を有し、また粒度番号も
６．６以上であつてブレス時における肌荒れの心配は全
くなかつた。

さらに表面性状はいずれも良好で、自動車の外装板など
に適用して何ら支障のないものが得られた。なおこの発
明に従う冷延鋼板は、箱型、連続型焼鈍炉のみならず、
溶融亜鉛めつき法におけるようなライン内焼鈍方式の表
面処理工程によつても優れた材質が付与される。

以上述べたようにこの発明によれば、ＣＣ−ＤＲ法によ
るブレス加工用冷延鋼板の製造に際し、連続鋳造に引続
く熱間圧延のほとんどが、塑性変形の容易なα相領域で
の低温圧延てあるため、圧延が容易であると共に圧延ロ
ールの摩耗が少いので：生産性を著しく向上させること
ができ、しかもブレス加工用冷延鋼板として必須の深絞
り性、耐肌荒れ性および表面性状の大幅な改善も併せて
達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂは〒値および結晶粒度に及ぼす熱間圧
延開始温度の影響をそれぞれ示したグラフ、第２図ａお
よびｂは７値および汀に及ぼす熱間圧延の中途段階ての
保持処理時間の影響をそれぞれ示したグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続鋳造した鋼スラブを、直ちにもしくは保熱処理
   を経たのち熱間圧延し、ついで冷間圧延、最終焼鈍を施
   す連続鋳造−直接圧延法によつてプレス加工用冷延鋼板
   を製造するに際し、鋼中炭素含有量を０．０１５重量％
   以下に低減した極低炭素鋼スラブにつき、その板幅中央
   部における表面温度が９００℃未満、６００℃以上の範
   囲の温度で熱間圧延を開始することを特徴とする深絞り
   性および表面性状に優れたプレス加工用冷延鋼板の製造
   方法。 ２ 連続鋳造した鋼スラブを、直ちにもしくは保熱処理
   を経たのち熱間圧延し、ついで冷間圧延、最終焼鈍を施
   す連続鋳造−直接圧延法によつてプレス加工用冷延鋼板
   を製造するに際し、鋼中炭素含有量を０．０１５重量％
   以下に低減した極低炭素鋼スラブにつき、その板幅中央
   部における表面温度が９００℃未満、６００℃以上の範
   囲の温度で熱間圧延を開止始すると共に、該熱間圧延工
   程の中途段階で３０分以内の保持処理を施すことを特徴
   とする深絞り性および表面性状に優れたプレス加工用冷
   延鋼板の製造方法。 ３ 極低炭素鋼スラブが、Ｃ：０．０１５重量％以下、
   Ｓｉ：１．２重量％以下、Ｍｎ：１．００重量％以下、
   ｐ：０．１０重量％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１５
   ０重量％およびＮ：０．０１重量％以下を含有する組成
   である特許請の範囲１または２記載の方法。 ４ 極低炭素鋼スラブが、Ｃ：０．０１５重量％以下、
   Ｓｉ：１．２重量％以下、Ｍｎ：１．００重量％以下、
   Ｐ：０．１０重量％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１５
   ０重量％およびＮ：０．０１重量％以下を含有し、かつ
   それぞれ０．００２〜０．１００重量％の範囲のＮｂ、
   ＣｒおよびＴｉならびに０．００００５〜０．００８０
   重量％のＢのうちから選ばれる１種または２種以上を含
   む組成である特許請求の範囲１または２記載の方法。