JPS61133322A - 成形性の優れた薄鋼板の製造方法 - Google Patents

成形性の優れた薄鋼板の製造方法

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JPS61133322A
JPS61133322A JP25376684A JP25376684A JPS61133322A JP S61133322 A JPS61133322 A JP S61133322A JP 25376684 A JP25376684 A JP 25376684A JP 25376684 A JP25376684 A JP 25376684A JP S61133322 A JPS61133322 A JP S61133322A
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rolling
less
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thin steel
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Yoshikuni Tokunaga
徳永 良邦
Masato Yamada
正人 山田
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Nippon Steel Corp
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は成形性の優れた薄鋼板の製造方法に関するもの
でるる。
(従来の技術および問題点) 現行の薄鋼板製造プロセスは、約250m厚さの鋼鋳片
を鋳造し、熱間圧延により数■程度の厚ざまで薄くシ次
後、冷間圧延、再結晶焼鈍を施すことから成っている。
甚大なる省エネルギー化による製造コストの著しい低減
という観点から今後の革新的製造プロセスを考えt場合
、鋳造工程とそれに続く二回の圧延工程金大偏に簡略化
するか。
もしくはこれら 工程の一部を省略することがそれに応
えると言えよう。本発明は、従来の熱間圧延を省略ある
いは極めて大幅に簡略化し次革新的薄板展造プロセスに
て、プレス成形性の優れ几薄鋼板を製造する方法を提供
するものである。
将来の薄板↓造プロセスとして、従来の熱間圧延後に得
られてい次厚さの薄肉鋼鋳片を鋳造し。
熱間圧延を省略して鋼鋳片全直接冷間圧延し友後。
再結晶焼鈍するプロセス、あるいは溶鋼から圧延工程を
全く経ずに直接薄鋼板を鋳造するプロセスが既に報告さ
れている。かかる熱間ま友は冷間の圧延工程を省略ある
いは簡略化し几プロセスの場合に最も問題になるのは、
鋳造組織が十分破壊されず、鋳造組織の悪影響が最終製
品に持ち越され。
プレス成形に供される用途に対しては加工性、特に伸び
が極めて不足することである。かかる原因により、上記
の圧延工程を全く経ずに直接薄鋼板を鋳造するプロセス
では良好な加工性は得られない。従って、従来のプレス
成形用鋼板と同等の成形性を得るには、鋳造組織を破壊
する意味で少な集合組織を発達させt後、再結晶焼鈍す
ることが有効となる。η・かふ観点に基づいて、上記の
薄肉鋼鋳片を鋳造し、鋼鋳片を直接冷間圧延した後。
再結晶−鈍するプロセスが開示されている(例え  J
ば1%島昭59−43823号公報は、鋳造後の900
〜700℃における鋼鋳片の平均冷却速度、圧延開始温
度、圧延圧下率を制御することによる方法を開示してい
るン。
本発明者らは、実際にこれら従来技術を検討し次結果、
その欠点およびその技術レベルの限界を見出し次。そこ
で、薄肉鋼鋳片を冷間圧延、再結晶焼鈍して薄鋼板ヲ農
造するプロセス、あるいは薄肉−鋳片を極めて簡略化し
比熱間圧延、冷間圧延、再結晶焼鈍して薄鋼板を製造す
るプロセスにおける材質支配要因について基礎研究を重
ねぇ。
その結果、素材成分、凝固時の冷却速度、鋳片厚さ、冷
間圧延率の各々金検合して制御することが重要であると
の新規知見全見出し、これら知見に基づいて、かかる製
造プロセスによってプレス成形性の優れ几薄鋼板を製造
する技術全確立し比ものである1J (問題点を解決するtめの手段1作用)本発明の要旨は
、O:0.005%以下、Si:0.8%以下、 Mn
 : 1.0%以下、P:0.10%以下。
8:0.10%以下、 5oLAt: (1,01〜0
.06%。
N : 0.’O05%以下、0.005チ以上0.1
0チ以下の範囲で、かつTi上4C(%)+3.43N
(幅)を満たす範囲の刊、必要に応じてB:2〜301
)I)msおよび他の不可避的不純物を含み残部Feよ
りなる薄肉鋼鋳片を連続鋳造し、鋳造時に1550℃か
ら1350’Cまでの平均冷却速度f1.0℃/s e
 c以上とし、該鋳片の厚さを50m以下とし、再結晶
温度以下で圧下率全60%以上とする圧延を行つ次後、
再結晶焼鈍することを特徴とする成形性に優れ之薄鋼板
の製造方法である。J 鋳造後の1350℃から9001:1での平均冷却速度
は3℃/mm以上とすることが好ましい。
ま九、鋳造後に該鋼鋳片全600℃以上850℃以下の
温度で巻き取るか、あるいは1m造後に該鋳片を加熱し
て600℃以上850℃以下の温度域に5分間以上保持
し次後該圧延を行うことも好ましい。鋳造後、冷開圧延
前、ま声は巻き取りあるいは熱処理前に、再結晶温度以
上の温度で20%以上の圧下率で圧延することはさらに
好ましい。
以下1本発明について詳細に説明する。
本発明は、薄肉の鋼鋳片を熱間圧延を省略あるいは極め
て簡略化して、冷間圧延、再結晶焼鈍を行い、高加工性
の薄鋼板を製造する定めには、(1)薄肉のfi14鋳
片を鋳造する際に凝固組織を微細化すること、(2)凝
固後の冷却時の粒成長を抑制することによる組織の微細
化、(3)凝固後の冷間圧延による鋳造組織の破壊、の
すべての条件を満足する必要があるとの知見に基づくも
のである。本発明を#ll成する各々の限定理由は主に
上記(1)〜(3)のいずれかに基づくものであり、こ
れを実験結果に基づいて説明する。
以下の実験は、C:0.001〜0.10チ、St:0
.1%以下、Mn :11.10〜0.15 To 、
 P : 0゜O1〜0.1%、s:0.2%以下、A
t:(1,01〜0.1%。
N : 5〜100 ppm 、Ti : 0.20 
%以下の範囲の成分の溶鋼に、1550〜1350℃問
および1350〜900℃間の平均冷却速度、鋳片厚さ
t″種々変化させて鋳造しt後、一部には熱間圧延金泥
し、穐々の巻き取り相当処理ま友は鋳片の加熱相当処理
を行って、冷間圧延(20〜90チ)を施し、775℃
で4C secの再結晶焼鈍、1%の調質圧延を行つ次
ものである。
(1)凝固組織の微細化および凝固後の粒成長の抑制 既に述べた如く1本発明の対象とするような圧延工Sを
簡略化し友プロセスでは、最終製品の材質におよぼす鋳
造組織の影響が極めて大きくなる。
材質特性のなかでも特に「伸び」が最も劣る傾向が強い
。これは先に述べた如く、鋳造組織が十分破壊されない
ためにt !’4れの起点となり易いこと・が根本的な
理由である。この鋳造組織の悪影譬は。
デンドライト(樹枝状晶)の間隔が大きい場合はど著し
いものになる。
■鋳造組織の微細化のためには、核発生度数を多くする
ことによシ凝固核を微細化することと。
凝固核の成長を抑制することが必要である。、111者
の観点からは、凝固時の過冷度を大きくする意味で、凝
固時の冷却速度全限定する必要があり、後イ 者についても冷却速度の影響が大きい。本発明者らは1
発明の第1の構成条件として、鋳造時に1550℃から
1350℃までの平均冷頗速[を1.0℃/s e c
以上とする必要があるとの知見を得t6さらに望ましく
は5.0℃/ s e c以上でおり、最も望ましくは
20℃/ s e c以上である。これを実験データに
よって第1図に示す。該条件を満足する場合にのみ良好
な材質(r値、El)が得られているのは明らかである
。上記1550〜1350℃の冷却速度のうち高温部が
凝固時の冷却速度に相当し、低温部は凝固組織の成長(
δ相域での成長)。
およびδ相からγ相への変態に際してγ相の大きさを支
配する冷却速度である。
■溶鋼中の合金成分は、概して凝固温間区間を広けるこ
とから、樹枝状晶が発達して好ましくなく1%に鋼中C
はかかる傾向が強い。更に1本発明の対象とする製造プ
ロセスで製造される鋼板は材質特性のうち特に延性が劣
る傾向が強いことから、鋼中Oiを低くして延性を高め
る必要がある。
ところが1合金元素の低下は凝固後の著しい粒成長金招
き(%に冷却速度の小さい場合)、材質全劣化させる欠
点があり、C量の減少はかかる傾向が極めて強い之め、
上記の凝固温度区間金狭めること中延性の向上全組って
単にotを下けろことはできない。
本発明者らは、e、述の凝固時、δ相域、δ相からγ相
への変態時およびγ相高準域の冷却速度(前記1550
℃〜1350℃間の冷却速度)を限定することによる組
織の微細化とTiNによる特にγ和戦の粒成長の抑制お
よびTiOにょるα相中での粒成長の抑制によってこれ
らの間外点を拳決できることを知見した。これを実験デ
ータによって#42図に示す。即ち、 Tiを添加しな
い場合[は極低炭素成分では組織の粗大化によりr値、
Elが劣る。これに対しTiを添加し次場合は、前記r
、α相の微細化により極低炭素−成分とする効果が発揮
され、El、r値の良好な鋼板が得られるのである。
ここでTiおよびNの添加量はTiNを微細に析出させ
る几めにTi≦0.10%、N≦50 ppmの範囲と
する必要がある。TiおよびNの添加量がこの範囲金越
えた場合にはTiNがr域高温から析出して粗大化し、
γ相全微細化する(γ相の和犬化抑制)効果は得られな
い。
即ち本発明の第2の$1成条件は成分にあフ、(1)延
性を高めるとの観点から極低炭素鋼(0: 0.005
チ以下)とする、(2)γ相域での粒成長を抑える友め
にTiミラ加しTiNを析出させる。(3)α相域での
粒成長を抑えるために添加したTiKよシTiOを析出
させるのである。第2図に示す如く、γ相域での組織微
細化の観点からは、上記TiNによる効果に加えて】3
50℃から900’Cまでの平均冷却速度を制限するこ
とが有効である。この場合、該a度域の平均冷却速度は
3℃/mm以上が好ましい。
さらに望ましくは10℃/mm以上である。
■該鋳片の厚さは50m以下にする必要がある。
第3図に示す如く、鋳片厚さが厚くなるとその厚さ方向
中心mは冷却速度が小さくなるために組織が粗大化して
材質が劣化し、厚さ方向の材質均一性が劣ることになる
。従って鋳片の厚さは50m以下とすることが必要であ
る。さらに望ましくは20+m以下であり、*も望まし
くは10■以下である。
(2)冷間圧延による鋳造組織の破壊と圧延集合組織の
付与 本発明の対象とする如き製造プロセスで最も問題となる
のは、縦に述べているように、鋳造組織が十分破壊され
ず、鋳造組織の悪影響が最終製品に持ち越され、プレス
成形に供ばれる用途に対しては加工性、特に伸びが極め
て不足することである。従来のプレス成形用鋼板と同等
の成形性を得るには、鋳造組織を破壊する;を味で少な
くとも一回の圧延が必要である。この場合、深絞り性を
付与するためには、再結晶温度以下で圧延して圧延集合
組織を発達させt後、再結晶焼鈍することが有効となる
。本発明では、凝固時お工ひその後の冷却時において組
織の微細化を図っていることから低い圧延率によって鋳
造組織の破壊、圧延集合組織の付与が可能でおる。第4
図は冷間(再結晶温度以下)圧延率と材質の関係を示す
ものでめ9゜60%以上の圧延を行うことにより、従来
のプレス成形用鋼板と同等の成形性を得ることができる
。  ′最も望ましくは75%以上である。本発明にお
いては、圧延温度は再結晶温度以下でめれIi特に限定
する必要はない。
(3)巻き取り温度あるいは鋳造後熱処理の効果本発明
の対象とする如き製造プロセスで良好な成形性を有する
薄鋼板金製造するには、既に述べ九如く凝固時を中心と
し友冷却速度の制御を必要とする。鋼中のO,Nは既述
の如(Tic 、 TiNとして析出し顕著な効果全発
揮するが、上記冷却速度が大きい定めに析出物の凝集度
は比較的小さい。
鋼板の延性を高め、降伏強度、再結晶温度を下げる観点
からは析出物の凝集度を上けることが望ましい。この意
味で鋳造後の巻き取り温度を高めるか又は鋳造後の鋳片
を加熱することが有効で、具体的には、鋳造後に該鋼鋳
片を500℃以上、好ましくは600℃以上850℃以
下の温度で巻き取るか、めるいは、鋳造後熱処理に該鋳
片を加熱して600℃以上850℃以下の温度域に5−
以上保持した後該圧延全行うことである。後者の場合の
加熱後の冷却速度は特に限定する必要はない(冷却速度
の小さい程若干良好となる傾向にはある)。巻き取り温
度あるいは上記加熱温度は、最も望ましくは650℃以
上850℃以下の温度がよい。これを実験データによっ
て第5図に示す。
650℃以上の巻き取り温度で巻き取る場合には1巻き
取る前でのコイル長さ方向前、後端部の注水を抑えて該
位置の巻き取り温度をコイル長さ方向中心部の巻き取シ
温度より高くすることが。
コイル前、後端部の材質を向上できる之めに、コイル長
さ方向の材質均一性の点で有効である。こういった類の
処理は伺等本発明の効果を減するものではなく1本発明
と併用することは可能である。
(4)鋳造後の軽熱間圧延の効果 著しい製造コストの低減という点で為ら今後の革新的製
造プロセスを考えた場合、鋳造工程に続く二回の圧延工
程全大幅に簡略化することが重要であり1本明細書では
以上に熱間圧延′を省略したプロセスでの展進方法を示
した。しかしながら、粗圧延、仕上げ圧延より成る従来
の熱間圧延プロセスの粗圧延を省略し、かつ仕上は圧延
if略化するだけでも製造コストの低減は著しい。即ち
、鋳造後に従来の熱間圧延よりは極めて低い圧下率の熱
間圧延を行うプロセスである。この場合には。
熱間圧延によって鋳造組織が破壊されるために材質特性
は向上する。従って、軽度の熱間圧延と以上の技術思想
を組み合わせることで、製造コストはわずかに上昇する
ものの材質特性は向上し次製造方法が可能であり、極め
て有効である。第6図に必要な圧延率(再結晶温度以上
)を実験データによって示す。本発明においては20チ
以上の圧延によって十分良好な材質が得られているのは
明らη・で、従来の熱間圧延(圧下率:約95%以」と
比較して十分に熱間圧延を簡略化できることが明白であ
る。熱間圧延時の仕上げ温度は、γ→α変態前のr結晶
粒度を小さくする意味からAr3点直上が最も望ましい
が、特に規定する必要はない。
鋳造後に熱間圧延可能温度以下に鋳片温度が低下しfc
場合には、加熱し次後熱間圧延を施すことが可能である
。この場合、加熱温度は析出物(主として炭化物)を溶
解させない意味で低いほど好ましいが、特に限定する必
要はない。
次に成分元素の範囲について記す。
Cは、先に述べ几如く延性を向上はせる観点から0.0
05%以下とする。
’ Siは、7tj−強度鋼板を製造する場合添加する
ことがあるが、脆性を助長する元素であり、また化成処
理性、亜鉛めっき性全阻害する元素でもあシ。
かかる観点から0.8%以下にすべきである。軟鋼板を
製造する場合には0.1%以下がよい。
Mnも高強度化するに際して使用することができる。し
かしr値を劣化させる働きがあることと。
合金鉄のコストが高いことからi、o*以下に丁べきで
ある。軟鋼板を製造する場合には0.3%以下がよい。
Pは最も強化能の大きな元素であシ高強度化する場合添
加されるが、多量に含まれると粒界偏析量が多くなって
脆化すなわち二次加工脆性をひきおこすので上限は0.
10チとする。軟鋼板を製造する場合には0.03%以
下がよい。
□j N量の増加に伴い硫化物を形成する鋼中の合金元素の必
要量は増加する。従って8の上@は0.10チとする。
A/−はTi添加前の溶鋼脱酸剤として加えるが、 T
iの歩留をよくする定めには0.01チ以上の添加が必
要であフ、加え過ぎはコストアップになることから上限
全0.06%とする。
NはTiNとしてTiに大部分は固定されるが、N含有
量が多いとTi量も多く必要になり、この場合TiNは
高温から析出して粗大化し、γ相の微細化効果が小さく
なる。従って上限i0.005%とする。微細化効果を
発揮せしめる几めのTiN量を得るには10 ppm以
上のN量が望ましい。
TiはTiNを形成してγ相を微細化する効果(既述9
と、鋼中Oが固MOとして存在することによる時効性全
排除する役割を果皮す。かかる効果を発揮するには、o
、oos*以上0.10%以下の範囲で、かつTi(%
)≧r4.n00(%)+(48/14) N(%)〕
全?%I几丁範囲内に添加することが必要である。塗装
下地処理として行われるリン酸塩処理(ゼンデ処理)性
を特に良好なものにする必要がある際には、 TiS2
.06%が望ましい。
Bは二次加工性の向上と、BH性鋼板を製造する場合に
常温時効性を劣化させずにBH量を高める目的で添加す
ると効果的である。かかるB添加の効果は鋼中に固溶状
態で存在するBによるものである。一方、Bは析出物、
固溶状態いずれとして存在しても鋼板の延性を劣化させ
、再結晶温度を高めてしまう大きな欠点を有する。そこ
で、微量の添加量でも上記Bの効果を発揮せしめかつ該
欠点の生じないことが必要である。これを実現す□るに
は、fs中成分としてTif:含有することが効果的で
ある。即ち、@に中のTiは鋼中Ni前述のようにTi
Nとして析出せしめている几め、添加し次B全固洛状態
で存在させる役割を果九し、極微量のB添加量でも上記
効果全発揮できることになる。
Bの添加量下限は上記効果を発揮する固溶N量で決まり
、上限は固溶Biが増大して該欠点が出現する量で決ま
る。具体的には、適正なりの添加量は2 ppm以4上
30 ppm以下である。
次に製造条件について記す。鋳造条件についてはすでに
述べ友。鋳造後、圧延を行うまでの間に脱スケール処理
を行うことは何等本発明の主旨に反するものではなく1
機械的処理、化学的処理を始めとしていかなる方法を適
用することも可能である。圧延条件について扛すでに記
し友。圧延温度によっては圧延後にスケールが厚く成長
することがあるが、この場合にも脱スケール処理を行う
ことは可能である。焼鈍条件については1次のようであ
る。まず、焼鈍方法は冷間圧延された鋼板の焼鈍方法と
しであるいかなる方法を適用することも可能であシ1例
えば1箱型焼鈍方法および連続型亜鉛めっきライン、そ
の他のめっきを行う連続焼鈍型ライン金倉む連続焼鈍方
法等である。焼鈍温度については再結晶温度以上であれ
ば特に限定する必要はな、い。焼鈍後に調質圧延を施す
ことは何等本発明の主旨に反するものではなく、必要に
応じて実施してよい。
以下に実施例金示す。
(実施例1) 第1表に示す化学成分を有する薄肉銅鋳片を。
表に示す糧々の鋳造条件にて鋳造し、かかる後。
表記の冷間圧延、焼鈍を行って得次薄鋼板を引張試験に
供した。その機械的性質を第2表に示す。
本発明例である供試鋼はいずれも良好な材質特性を示し
1本発明の対象とする如き製造プロセスにおいても、従
来の「鋳造−P間FE延−冷間圧延−焼鈍」のプロセス
で得られていたのとほぼ同等の材質が得られ、プレス成
形に供される鋼板として十分な加工性を有することが実
証された。これに対し、比較fI4は第1表に示すよう
に鋳造後の1550〜1350℃の冷却速度、#I4片
厚さ、冷間圧延率、化学成分のいずれかが本発明の要件
を外れ、既述の理由によシ、いずれも良好な材質(特に
El、r値)が得られない。
(実施例2) 第1表に示す供試−Nllの化学成分、鋳造条件による
薄肉鋼鋳片を鋳造し九後、第3表に示す種々の条件の処
理を行った後、第1表に示す供試−mlと同一条件の冷
間圧延、焼鈍を行って得友薄鋼板を引張試験に供し尺。
その機械的性質を第4表に示す。
本発明の方法にLつて製造されt薄鋼板はいずれも良好
な材質特性を示し1本発明の対象とする如t!製造プロ
セスにおいても、従来の「−造一熱間圧延一冷関圧延一
焼鈍」のプロセスで得られていたのとほぼ同等の材質が
得られ、プレス成形に供される鋼板として十分な加工性
を有することが実証され友。
(発明の効果) 本発明によれば熱間圧延工程を省略するかもしくは簡略
化したfAH圧延工程にて成形性の優れた薄鋼板を製造
することができ、省エネルギー、製造コスト等の著しb
低減となり、その効果は極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の平均冷却速度と材質との関係を示す図
、第2図は本発明の成分と材質の関係を示す図、第3図
は本発明の鋳片の厚さと材質の関係を示す図、第4図は
本発明の冷間圧延率と材質の関係を示す図、第5図は本
発明の鋳造後の巻取り温度及び鋳片を再加熱した際の材
質との関係を示す図、第6図は本発明の熱間圧延率と材
質の関係を示す図である。 代理人 弁理士  秋 沢 政 先 細2名 1呻 ^ LL、18     −15

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C:0.005%以下、 Si:0.8%以下、 Mn:1.0%以下、 P:0.10%以下、 S:0.10%以下、 Sol.Al:0.01〜0.06%、 N:0.005%以下、 0.005%以上0.10%以下の範囲で、かつTi≧
    4C(%)+3.43N(%)を満たす範囲のTi、 必要に応じてB:2〜30ppm、 および他の不可避的不純物を含み残部Feよりなる薄肉
    鋼鋳片を連続鋳造し、鋳造時に1550℃から1350
    ℃までの平均冷却速度を1.0℃/sec以上とし、該
    鋳片の厚さを50mm以下とし、再結晶温度以下で圧下
    率を60%以上とする圧延を行つた後、再結晶焼鈍する
    ことを特徴とする成形性に優れた薄鋼板の製造方法、
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の方法において、鋳造
    後の1350℃から900℃までの平均冷却速度を3℃
    /mm以上とする成形性に優れた薄鋼板の製造方法。
  3. (3)特許請求の範囲第1項または第2項記載の方法に
    おいて、鋳造後に該鋼鋳片を600℃以上850℃以下
    の温度で巻き取るか、あるいは、鋳造後該鋳片を加熱し
    て600℃以上850℃以下の温度域に5分間以上保持
    した後該圧延を行う成形性に優れた薄鋼板の製造方法。
  4. (4)特許請求の範囲第1項または第2項記載の方法に
    おいて、鋳造後、冷間圧延前に再結晶温度以上の温度で
    20%以上の圧下率で圧延する成形性に優れた薄鋼板の
    製造方法。
  5. (5)特許請求の範囲第3項記載の方法において、鋳造
    後、巻き取りあるいは該熱処理前に再結晶温度以上の温
    度で20%以上の圧下率で圧延する成形性に優れた薄鋼
    板の製造方法。
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