JPS61133324A - 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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JPS61133324A
JPS61133324A JP25376884A JP25376884A JPS61133324A JP S61133324 A JPS61133324 A JP S61133324A JP 25376884 A JP25376884 A JP 25376884A JP 25376884 A JP25376884 A JP 25376884A JP S61133324 A JPS61133324 A JP S61133324A
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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
である。
(従来の技術およびその問題点) 現行の薄鋼板製造プロセスは、約250目厚さの鋼鋳片
を鋳造し、熱間圧延により数龍程度の厚さまで薄くした
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た場合
、鋳造工程とそ几に続く二回の圧延工程全大幅にW3略
化するか。
もしくは、こ几ら工程の一部を省略することがそ几に応
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た革新的薄板製造プロセスに
て、プレス成形性の優れた薄鋼板を製造する方法を提供
するものである。
将来の薄板製造プロセスとして、従来の熱間圧延後に得
ら几ていた厚さの薄肉鋼鋳片f鋳造し、熱間圧延を省略
して鋼鋳片を直接冷間圧延した後。
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
nている。かかる熱間または冷間の圧延工程を省略ある
いに簡略化し之プロセスの場合に最も問題(−なるのは
、鋳造組織の悪影響が最終製品に持ち越さ几、プレス成
形に供さn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
な加工性は得ら几ない。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。かかる観点(二基づbて、上記の薄肉鋼鋳片全
鋳造し、  j鋼鋳片を直接冷間圧延した後、再結晶焼
鈍するプロセスが開示さ几ている(例えば、特開昭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)。
本発明者らは、実際にこ1ら従来技術を検討した結果、
その欠点およびその技術レベルの限界を見出した。そこ
で、薄肉鋼鋳片を冷間圧延、再結晶焼鈍して薄鋼板を製
造するプロセス、あるいは薄肉鋼鋳片′ft極めて簡略
化しに熱間圧延、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
を重ねた。
その結果、素材成分、凝固時の冷却速度、鋳片厚さ、冷
間圧延率の各々を複合して制御することが重要であると
の新規知見を見出し、こn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nた薄鋼板の製造
技術を確立したものである。
(問題点を解決するための手段、作用)本発明ノ要旨ハ
、O:0.007%w%si: o、 8 X以下、M
n二1− ON以下、P : 0.10に以下、s :
 o、 i 0 X以下、Sot、AE: 0.01〜
0.06に、N : 0.008X以下、および他の不
可避的不純物からなり、さらにNbとTiを複合して含
有し、 Ti は(48/14)(N(ト)−0,00
2X]<Ti(X)で、かつTi(匍<[:4.000
酬(48/14 ) N(転)〕を満たす範囲内、Nb
はNb(4))2.000(X)で、かつ0.003X
以上0.025 X未満の範囲内であり、かつ(T i
 (X)+ Nb(ト))<0.04にであり、残部F
eよりなる薄肉鋼鋳片を連続鋳造し、鋳造時(−155
0℃から1350℃までの平均冷却速度を1.0℃i以
上とし、該鋳片の厚さを50m以下とし、再結晶温度以
下で圧下率を60X以上とする圧延を行った後、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
方法である。
鋳造後の1350℃から900℃までの平均冷却速度は
3℃/−以上とすることが好ましい。また、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、鋳造後に該鋳片を加熱して600℃以上8
50’C以下の温度域に5分間以上保持した後肢圧延を
行うことも好ましい。
鋳造後、冷間圧延前、また灯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に以上の圧下率で圧延
することはさらに好ましい。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、薄肉の鋼鋳片金熱藺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ためには、(1)薄肉の鋼鋳片全鋳
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(二よる鋳造組織の破壊、のすべて
の条件全満足する必要がめるとの知見に基づくものであ
る、本発明を構成する各々の限定理由は主(二上記(1
)〜(3)のいず几かに基づくものであり、こ几を実験
結果に基づいて説明する。
以下の実験は、O:0.001〜0.10%、Si:0
.01〜O,l X、 Mn: 0.10〜0.15 
X%P :0.01〜0.15%、S:0.2X以下、
Af、:0.01〜0.1に、N:5〜1100pp%
Nb:0.001〜0.06 X、 Ti:0.001
〜0.05%の範囲の成分の溶鋼を、1550〜135
0℃問および1350〜900℃間の平均冷却速度、鋳
片厚さを変化させて鋳造した後、一部には熱間圧延金泥
し、種々の巻き取り相当処理又は鋳片の加熱相当処理を
行って、冷間圧延(20〜90X)f施し、775℃で
40式の再結晶焼鈍、LXO調質圧延を行った。
(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、本発明の対象とするような圧延工程を
簡略化したプロセスでは、最終製品の材質におよばず鋳
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。こ几は先に述べた
如く、鋳造組織が十分破壊さn−ないために1割几の起
点となり易いことが根本的な理由である。この鋳造組織
の悪影響は、デンドライト(樹枝状晶)の間隔が5大き
い場合はど著しいものになる。
■ 鋳造組織の微細化の定め(二は、核発生度   数
を多くすることにより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。前者の観点から
は、凝固時の過冷掌ヲ犬きくする意味で、凝固時の冷却
速度全限定する必要があり、後者についても冷却速度の
影響が大きい、本発明者らは、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
却速度t i、 o″’C/see’C/see以上る
との知見を得比。さらに望ましくは5.0℃ム以上であ
り、最も望ましくは20’C/−以上である。
こn、を実験データ(二よって第1図に示す。
該条件全満足する場合にのみ良好な材質(r値I Et
)が得ら几ているのは明らかである。上記1550〜1
350℃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H6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tり;h。
■ 溶鋼中の付会成分は、概して凝固温度区間を広げる
ことから、樹枝状晶が発達して好ましくなく、特に鋼中
0はかかる傾向が強い。更に、本発明の対象とする製造
プロセスで製造さn、る鋼板に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0葉を低くして延性を
高める必要がある。
ところが、含金元素の低下は凝固後の著しい粒成長を招
き(特に冷却速度の小さい場合)、材質を劣化させる欠
点があり、C量の減少はかかる傾向が極めて強りため、
上記の凝固温度区間を狭めることや延性の向上を狙って
単にOft’を下げることはできない。
本発明者らは、既述の凝固時、δ相域、α相からγ相へ
の変態時およびγ相高温域の冷起速度(前記1550℃
〜1350 tl::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相中での粒成長
の抑制およびNbOにょるα相中での粒成長の抑制によ
ってこ几らの問題点を解決できることを知見した。こ几
を実験データによって第2図に示す。即ち、Ti、Nb
’i添加しlい堝せには極低炭素成分では組織の粗大化
によりr値、Uが劣る。こ几に対しTiとNbを複会し
て添加した場合は、前記γ、α相の微細化(二より極低
炭素鋼成分とする効果が発揮さB、 Ht、、値の良好
な鋼板が得られるのである。Tiの添加量はTiN′f
:微細に析出させるためにNIL−とのほぼ当量が望ま
しく、少なくともO,Nの総量(二対する当量未満でな
け几ばならない。O,Nを完全(二析出させるii (
Ti(X)) (4,000(X)+ (48/14)
%)])ではTiNが高温から析出して粗大化し、γ相
の粗大化抑制効果が小さくなる。
また、Nb単独ではT1Ni二よる上記γ相の微細化が
得らnず、材質は劣る。更にこの場合には、Nが冷却中
のα相域めるい扛圧延後の焼鈍時に微細に析出すること
による材質劣化もおこることになる。
即ち本発明の第2の構成条件は成分(二あり、(1)延
性を高めるとの観点から極低炭素鋼(0: 0.007
に以下)とする、伐)γ相域での粒成長を抑えるために
Ti金添加しTiNを析出させる、(3)α相域での粒
成長金抑えるため+Z Nbを添加しNbO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1350
℃から900℃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、該温度域の平均冷却速度は3℃/
―以上が好ましい。さらに望ましくは10℃/―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
図く:示す如く鋳片厚さが厚くなると、その厚さ方向中
心部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20m以下であり最も望ましくは、
10fi 4以下である。
(2)  冷間圧延(−よる鋳造組織の破壊と圧延集会
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、既ζ:述べてhるよう(−1鋳造組織が十分破壊
さnず、鋳造組織の悪影響が最終製品に持ち越さ几、プ
レス成形に供さ几る用途に対しては加工性、特(: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(ユは、鋳造組織を破壊する意味
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(:は、再結晶温度以下で圧延して
圧延集会組織を発達させた後、再結晶焼鈍することが有
効となる。本発明では、凝固時およびその後の冷却時に
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。
圧延集会組織の付与が可能である。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あi、、
sox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75X以上である。本発明においては、圧延温度は
再結晶温度以下であ1ば特(:限定する必!!はない。
(3)  巻き取ジ温度あるい鉱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
する薄鋼板を製造するには、既(:述べた如く凝固時を
中心としt冷却速度の制御を必要とする。鋼中のO,N
は既述の如(NbOt T t Nとして析出し顕著な
効果を発揮するが、上記冷却速度が大きい几め(二析出
物の凝集度は比較的小さい。鋼板の延性t−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ケ
上げることが望ましい。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、
あるいは、鋳造後圧延性に該鋳片を加熱して600℃以
上850℃以下の温゛度域に5綱1以上保持した後肢圧
延を行うことである。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fL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、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り
温度より高くすることが、コイル前、後端部の材質を同
上できるために、コイル長さ方向の材質均一性の点で有
効である。こういつ比類の処理は同等本発明の効果を減
するものではなく、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から今後の革新的製造
プロセスを考えt場合、鋳造工程に続く二回の圧延工程
を大幅に簡略化することが重要であり、本明細書では以
上に熱間圧延を省略し几プロセスでの製造方法を示した
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、かつ仕上げ圧延を簡略
化するだけでも製造コストの低減は著しい。即ち、鋳造
後;;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5プロセスである。この場合(:は、熱間圧延(
二よって鋳造組織が破壊さ几るために材質特性は同上す
る。従って、軽度の熱間圧延と以上の技術思想を組み甘
わせることで、製造コス)flわずか(二上昇するもの
の材質特性は向上した製造方法が可能であり、極めて有
効である。g/c6図に必要な圧延率(再結晶温度以上
)を実験データ(;よって示す。本発明においては20
%以上の圧延によって十分良好な材質が得ら几ているの
は明らかで、従来の熱間圧延(圧下率:約95X以上)
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、l→α変態前の
1結晶粒度を小さくする意味から人r3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t場合には、加熱し北
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。
0は、先に述べた如く延性を向上させる観点からO,0
07X以下とする。
Siは、高強度鋼板t”J造する場仕添加することがあ
るが、脆性を助長する元素であり、また化成処理性、亜
鉛めっき性を阻害する元素でもあり、かかる観点からO
,S X以下にすべきである。軟鋼板を製造する場合(
−はo、 i x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1.0X以下にすべきでるる。軟鋼板
を製造する場合(ユは0.3に以下がよい。
Pは最も強化能の大きな元素であり高強度化する場合添
加さ几るが、多it:含ま几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 ’Xとする。軟鋼板を製造する場合(二は0.
03に以下がよい。
S量の増加に伴い硫化物を形成する鋼中の含金元素の必
要量は増加する。従ってSの上限はα10%とする。
MはTi、Nb添加前の溶鋼脱酸剤として加えるが、T
i、Nbの歩留をよくするため(;は0.10 X以上
の添加が必要であり、加え過ぎはコストアラfになるこ
とから上限i 0.06%とする。
NはTiNとしてTiに大部分は固定さ几るが、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。従って上限を0.008Xとする。微細化効果を
発揮せしめる定めのTiN量を得るには10ppm以上
のN[が望ましい。
TiはTiNを形成してγ相を微細化する効果と。
鋼中NがAtNとして析出することによる悪影響を排除
する役割を条文す。かかる効果を発揮する(二は(48
/14)(N(940,002X:)(Ti(8)で、
かつTi(ト)<(4,ooc(8)+(48/14)
N(匍〕を満たす範囲内に添加することが必要である。
NbはCの一部をNbOとして析出させることによりα
相を微細化する効果、および実質的にCによる時効性を
無くす役割を果友す。かかる効果を発揮するにμNb(
8)>zooc(ト)で、かつ0、003 X以上0.
025 X未満の範囲内とすることが必要である。0.
025 X以上では再結晶温度が高くなってしまう。さ
らに塗装下地処理として行わ几るリン酸塩処理(ゼンデ
処理)性を良好なものにする之めに(Ti(ト)+Nb
(4))<0.04 %とすることが必要である。
次に製造条件について記す。鋳造条1件についてはすで
に述べ念、鋳造後、圧延を行うまでの間に脱スケール処
理を行うことは同等本発明の主旨に反するものではなく
、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。圧延条件についてにすでに
記した。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、この場付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、次のようで
ある。まず、焼鈍方法は冷間圧延さn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り、
例えば、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を含む連続焼鈍
方法等である。焼鈍温度(二ついては再結晶温度以上で
あ几ば特く二限定する必要はない。焼鈍後に調質圧延を
施すことは同等本発明の主旨に反するものではなく、必
要(二応じて実施してよい。
以下に実施例を示す。
(実施例1) 第1表:;示す化学成分を有する薄肉鋼鋳片を、表に示
す種々の鋳造条件にて鋳造し、かかる後、   2表記
の冷間圧延、焼鈍を行って得た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部ト・8はいず几も良好な材質特
性を示し、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−熱間圧延一冷間圧延一焼鈍」のプ
ロセスで得ら几てぃたのとほぼ同等の材質が得ら几、プ
レス成形に供さ几る鋼板として十分な加工性を有するこ
とが実証さ几た。
こ几に対し、比較鋼部9は鋳造後の1550〜1350
℃の冷却速度が小さく、Na1Q は鋳片厚さが厚く、
醜11は冷間圧延率が小さいために、既述の理由により
良好な材質(特にEt、r値)が得らfLない。ま九、
供試鋼1m12〜16はいず几も本発明の成分範囲と異
なり、同様に材質は極めて低いものである。
(実施例2) 第1表に示す供試鋼m1の化学成分、鋳造条件による薄
肉鋼鋳片を鋳造した後、第3表に示す種々の条件の処理
を行った後、第1表に示す供試鋼N+Llと同一条件の
冷間圧延、焼鈍を行って得た薄鋼板を引張試験(−供し
た。その機械的性質を第4表に示す。
本発明の方法によって製造さnた薄鋼板はいずnも良好
な材質特性を示し、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−熱間圧延一冷間圧延一焼
鈍」のプロセスで得ら几てい几のとほぼ同等の材質が得
ら几、プレス成形(:供さnる鋼板として十分な加工性
を有することが実証さ几た。
(発明の効果) 本発明によ几は熱間圧延工程を省略するかもしくは簡略
化した熱間圧延工程;;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い
低減とな5、その効果な極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
M1図探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因、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
質との関係を示す因、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 光 他2名

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C:0.007%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:0.008%以下、 および他の不可避的不純物からなり、さらにNbとTi
    を複合して含有し、Tiは(48/14)〔N(%)−
    0.002%〕<Ti(%)で、かつTi(%)<〔4
    .00C(%)+(48/14)N(%)〕を満たす範
    囲内、NbはNb(%)>2.00C(%)で、かつ0
    .003%以上0.025%未満の範囲内であり、かつ
    〔Ti(%)+Nb(%)〕<0.04%であり、残部
    Feよりなる薄肉鋼鋳片を連続鋳造し、鋳造時に155
    0℃から1350℃までの平均冷却速度を1.0℃/s
    ec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の優れた薄鋼板の
    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の優れた薄鋼
    板の製造方法。
JP59253768A 1984-11-30 1984-11-30 成形性の優れた薄鋼板の製造方法 Expired - Lifetime JPH0639621B2 (ja)

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