JPS61261435A - 耐リジング性と張り剛性に優れる加工用薄鋼板の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 耐リジング性及び張り剛性に優れる加工用薄鋼板の製造
に関しこの明細書で述べるところは、圧延条件の規制に
より冷間圧延工程を含まない省工程が可能となることの
実験的知見に基づく開発研究の発展的成果に関連してい
る。

建材、自動車車体材、缶材ないしは各種表面処理原板な
どの用途に使用される板厚およそ２ｍｌ１１以下の薄鋼
板では、その機械的特性として良好な曲げ加工性、張り
出し成形性、および絞り加工性を得るために、高い延性
と高いランクフォード値（ｒ値）が要求される。さらに
これら材料は最終加工製品の最外側に使用されることが
主なので、加工後の表面状況がとくに重要になってきて
いる。

また近年、自動車用鋼板に対しては、自動車の燃費向上
を目的とした薄板化が要求されている。

この薄板化の際に間１となるのは成形品の張り剛性の低
下であり、このため成形品に外部から力が加えられると
容易にたわみが生じる。ところで、鋼板の張り剛性はヤ
ング率に比例するため、板面におけるヤング率を上げる
ことが鋼板の張り剛性を高めることになる。この場合、
圧延方向（以下Ｌ方向と記す）、圧延方向と直交する方
向（以下Ｃ方向と記す）、圧延方向に対して４５°をな
す方向（以下り方向と記す）の３方向の平均のヤング率
が２２０００（ｋｇ／　ｍｍ”）以上であれば優れた張
り剛性を示す。

ところで加工用薄鋼板の一般的な製造手順は以下のとお
りである。

まず鋼素材としてはおもに、低炭素鋼を用い、連続鋳造
法もしくは造塊−分塊圧延法により約２００ｍｍ板厚の
鋼片となしそれを熱間圧延工程により板厚がおよそ３ｍ
ｍ０熱延鋼帯とし、ひき続き酸洗後冷間圧延にて所定板
厚の銅帯とし、その後箱焼鈍法又は連続焼鈍法により再
結晶処理を行って最終製品とする。

この慣行は、工程が長いことに最大の欠点があり、製品
にするまでに要するエネルギー、要員、時間がぼう大で
あるのみならずこれら長い工程中に、製品の品質とくに
表面特性工種々の問題を生じさせる不利も加わる。

上記のように、加工用ｍ’ｌｉＪ板の製造手順には、冷
間圧延工程（圧延温度３００℃未満）を含むことが必須
であった。

この冷間圧延工程は単に所望の減厚を意図するだけに止
まらず、冷間加工によって導入される塑性ひずみを利用
することにより最終焼鈍工程において、深絞り性に有利
な（１１１）方位の結晶粒の成長を促進させるのに役立
つ。

ところが、冷間での加工は熱間での加工に比べて銅帯の
変形抵抗が著しく高いために圧延に要するエネルギーも
真人なほか、圧延ロールの摩耗がひどく、加えてスリッ
プなどの圧延トラブルも生じ易い。

これに対し、３００℃以上８００℃以下の比較的高温域
（いわゆる温間域）にて、圧延できしかも特に良好な加
工性が得られれば、上記問題点は一掃でき、製造上のメ
リットは大きいといえよう。

ところがいわゆる温間圧延による製造には大きな問題が
ある。それはりジングである。リジングとは製品の加工
時に生じる表面の凹凸の欠陥であって、加工製品の最外
側に使用されることが主であるこの種の鋼板には致命的
な欠陥である。

リジングは金属学的には畑土−再結晶過程を経ても容易
には分割されない結晶方位粒群（例えば（１００）方位
粒群）が圧延方向に伸ばされたまま残留することに起因
するものであり、一般に温間圧延のようにフェライト（
α）域の比較的高温で加工された状況で生じやすくとく
に温間域での圧下率が高い場合（すなわち薄鋼板の製造
のような場合）には顕著である。

また最近はこれら加工用鋼板が、加工製品の複雑化、高
級化に伴い、厳しい加工を受けることが多くなり、優れ
た耐リジング性が要求される。

ところで近年鉄鋼材料の製造工程は著しく変化し、加工
用薄鋼板の場合も例外ではない。

すなわち溶鋼を造塊−分塊圧延にて２５０ｍｎ＋板厚程
度の鋼片とした後加熱炉にて加熱均熱処理し、粗熱延工
程により約３ＯＲ１１１＋板厚のシートバーとし、さら
に仕上熱延工程により所定板厚の熱延鋼帯としていた在
来の慣例に対し、近年まず連続鋳造プロセスの導入によ
って分塊−圧延工程が省略可能となり、また材質向上と
省エネルギーを目的として鋼片の加熱温度は従来の１２
００℃近傍から１１００℃近傍もしくはそれ以下への低
下傾向にある。

一方溶鋼から直ちに板厚５０＋ａｍ以下の銅帯を溶製す
ることにより熱間圧延の加熱処理と粗圧延工程を省略で
きる新しいプロセスも実用化しつつある。

しかしながら、これら新製造工程はいずれも溶鋼から凝
固してできる組織（鋳造組織）を破壊するという点では
不利である。とくに凝固時に形成された（１００）（ｕ
ｖｗ）を主方位とする強い鋳造集合！ｌＪｌ織を破壊す
ることはきわめて困難である。

その結果として最終薄鋼板にはりジングが起こりやすく
なり、とくに温間圧延法はそれを助長する。

（従来の技術） 温間圧延による深絞り用鋼板の製造方法はいくつか開示
され、たとえば特公昭４７−３０８０９号、特開昭４９
−８６２１４号、特開昭５９−９３８３５号、特開昭５
９−１３３３２５号、特開昭５９−１８５７２９号、そ
して特開昭５９−２２６１４９号各公報な８がその例で
ある。いずれも温間域の圧延後ただちに再結晶処理する
ことを特徴とし、冷間圧延工程が省略可能な革新的技術
である。

しかしながら、これら公知技術は前述の耐リジング性を
向上させることについては何らの考慮も払われてなく、
この点一般的に薄鋼板の耐リジング性に関しては温間圧
延の方が冷間圧延を加える場合よりも不利である。

（発明が解決しようとする問題点） 冷間圧延工程を含まない省工程によって、耐リジング性
及び張り剛性に優れる加工用薄鋼板の製造方法を与える
ことがこの発明の目的である。

（問題点を解決するための手段） この発明は、低炭素鋼を所定の板厚に圧延する工程にお
いて、少なくとも１パスを、８００〜３００℃の温度範
囲内にて、ひずみ速度＜”ｇ）：３００ｓ−“以上でし
かも下記式（１）に従う限界ひずみ速度にＣ）に対して
下記式（２）の関係を満足する条件下で仕上げ、ひき続
き再結晶焼鈍を行うことを特徴とする耐リジング性と張
り剛性に優れる加工用薄鋼板の製造方法である。

記 ｉｎ″”ｅ　ｃ　＝　　３６５０／　Ｔ　＋　１１　、
５　　・−４１）ここでＴ：圧延温度（Ｋ） ０．５ｔｐ　≦；≦１．５；。　　−（２）この発明の
基礎となった研究結果からまず説明する。

供試鋼は表１に示す２種類の低炭素アルミキルド鋼の熱
延鋼板である。供試鋼はＡ、Ｂとも６００℃に加熱−均
熱し１パス、　３０％の圧下率で圧延した。

このときのひずみ速度（１）と焼鈍後（均熱温度８００
℃）のｒ値およびリジング指数との関係を第１図に示す
。

下値および耐リジング性はひずみ速度に強く依存し、６
００℃の圧延温度にて３００ｓ−’以上の高ひずみ速度
とすることにより、下値および耐リジング性は著しく向
上した。

さらに表１の供試鋼Ｂを用い、３００〜８００℃に加熱
−均熱し、１パス３０％の圧下率、ひずみ速度８５０ｓ
−’で圧延した。このときの圧延温度と焼鈍後のヤング
率（Ｌ、Ｃ，Ｄ３方向平均値）の関係を第２図に示す。

ヤング率は５００℃でピークとなり、４００〜５８０℃
で２２０００ｋｇ／ｍｍ”以上であった。

次にひずみ速度を変化させた時のヤング率におよぼす限
界ひずみ速度（シｃ）と圧延温度（Ｔ）の関係を第３図
に示す。ｉｎｓ、　＝　−３６５０／Ｔ　＋　１１．５
を満たす；。に対するヤング率はいずれも２３５００ｋ
ｇ／ｍｍ！以上であり、０．５　’ｔ、≦二≦１．５　
ｇ　ｃの範囲で２２０００ｋｇ／ｍｎ＋”以上であった
。

発明者らはこの基礎的データに基づき研究を重ねた結果
、以下のように製造条件を規制することにより、耐リジ
ング性及び張り剛性に優れた加工用薄鋼板が製造できる
ことを確認した。

（１）１１Ｉ組成 高ひずみ速度温間圧延の効果は本質的には鋼組成に依存
しない。ただし、一定レベル以上の深絞り性を確保する
ためには侵入型固溶元素のＣ，Ｎはそれぞれ０．１０ｗ
ｔ％、０．０１ｗｔ％以下であることが好ましい。また
鋼中Ｏを＾ｌの添加により低減することは材質とくに延
性の向上に有利である。

さらにより優れた加工性を得るためにＣ，Ｎを安定な炭
窒化物として析出固定可能な特殊元素。

例えばＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ＋　Ｂ等の添加も有効である。

また高強度を得るためにＰ、　Ｓｉ、　Ｍｎ等を強度に
応じて添加することもできる。

（２）圧延素材の製造法 従来方式、すなわち造塊−分塊圧延もしくは連続鋳造法
により得られた鋼片が当然に適用できる。

鋼片の加熱温度は８００〜１２５０℃が適当であり、省
エネルギーの観点から１１００℃未満が好適である。

連続鋳造から鋼片を、再加熱することなく圧延を開始す
るいわゆるＣＣ−ＤＲ（連続鋳造−直接圧延）法ももち
ろん適用可能である。

一方、溶鋼から直接５０１１程度以下の圧延素材を鋳造
する方法（シートバーキャスター法およびストリップキ
ャスター法）も省エネルギー、省工程の観点から経済的
効果が大きいので圧延素材の製造方法としてとくに有利
である。

（３）温間圧延 この工程がもっとも重要であり、低炭素鋼を所定板厚に
圧延する工程において、少なくとも１パスを、８００〜
３００℃の温度範囲内にて、ひずみ速度（ｇ）：　３０
０ｓ−’以上でしかも下記式（１）に従う限界ひずみ速
度にＣ）に対して下記式（２）の関係を満足する条件下
で圧延することが必須である。

記 ｌｎｔ、　＝　　３６５０／Ｔ＋１１．５　−（１）こ
こでＴ：圧延温度（Ｋ） ０．５シ≦；≦１．５二。　−・・（２）圧延温度につ
いては、８００℃をこえる高温域の圧延ではひずみ速度
の制御によって深絞り性と耐リジング性を得るのが困難
な一方３００℃未満では冷間圧延法で特有な上述したと
同様の諸問題を伴うので８００〜３００℃、なかでも７
００〜４００℃がとくに好適である。

ひずみ速度については３００　Ｓ−’以上としないと目
標材質が確保できない。

このひずみ速度の範囲はとくに５００〜２５００　ｓ　
−’が好適である。

圧延パス数、圧下率の配分は上記条件が満たされれば任
意でよい。

圧延機の配列、構造、ロール径や、張力、潤滑の有無な
どは本質的な影響力を持たない。

なおひずみ速度（８）の計算は次式に従う。

ｎ：ロールの回転数（ｒｐｍ） ｒ：圧下率（％）　／　１００ Ｒ；ロール半径（ＩＩＩＩ） Ｈｏ　：圧延前の板厚 また、下値とヤング率（Ｅ）のし方向、Ｃ方向及びＤ方
向の３方向の平均値は ｒａ　（ｒＬ＋ｒｃ　＋２ｒｏ　）／４Ｅ”’　（ＥＬ
　＋Ｅｌ：　＋２ＥＤ　）／４として求めた。なおｒＬ
＋ｒＣ及びｒａは夫々Ｌ。

Ｃ９及びＤ方向のｒ値であり、同様にＥｔ、Ｅｃ及びＥ
Ｄは夫々Ｌ、Ｃ及びＤ方向のヤング率である。

さらに限界ひずみ速度に、）は、圧延温度とひずみ速度
に）とに依存して、圧延を経た再結晶焼鈍後の製品につ
いてヤング率２３５００（ｋｇ／ｍｍ”）以上を与え得
る限界的なひずみ速度である。。そして上掲の式（１）
は第３図に結果を示した実験より求められる実験式であ
り、圧延温度の係数として表される。

（４）焼鈍 圧延を経た銅帯は再結晶焼鈍する必要がある。

焼鈍方法は箱型焼鈍法、連続型焼鈍法のいずれでもよい
が、均質性、生産性の観点から後者が有利である。

加熱温度は再結晶温度（約６５０℃）から９５０℃の範
囲が適する。

この焼鈍処理は圧延後の巻取りコイルの状態で保持する
ことでも可能である。ここに調帯表面のスケールは圧延
温度が従来の熱間圧延よりはるかに低温域であるので薄
（かつ除去されやすい。したがって、脱スケールは従来
の酸による除去のほかに、機械的にもしくは焼鈍雰囲気
の制御などでも可能である。

焼鈍後の銅帯には形状矯正、表面粗度等の調整のために
１０％以下の調質圧延を加えることができる。

上記のようにして得られる鋼板は、加工用表面処理鋼板
の原板として適用できる。表面処理としては亜鉛めっき
（合金系含む）、錫めっき、はうろろなどがある。

（作　用） この発明に従う高ひずみ速度温間圧延の挙動について、
耐リジング性、加工性及び張り剛性をもたらす機構は必
ずしも明確でないが、圧延材の集合組織および加工歪の
変化と密接な関係をもつと考えられる。　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　こ（実施例）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　圧延表２に示す
化学組成の鋼片を転炉一連続鋳造法　　このにより製造
し、１１００〜９５０℃に加熱−均熱後粗圧　　延を延
により３Ｑ鶴板厚のシートバーとした。さらには　　７
５０転炉−シ−ドパ−キャスター法による３０龍板厚の
シートバーの製造も行った。

れらシートバーを連続的に６列からなる仕上段を用いて
０．８〜１．６ｍｍ板厚の薄鋼帯とし、とき最後列の圧
延機を用いて高ひずみ速度圧行った。圧延条件および連
続焼鈍（均熱湯度〜８１０℃）後の材料特性を表３に示
す。

引張特性はＪＩＳ　５号試験片として求めた。

リジング性は圧延方向から切り出したＪＩＳ　５号試験
片を用い１５％の引張子ひずみを付加し、表面凹凸を目
視法にて１　（良）〜５（劣）の評価をした。

この評価は、在来の低炭素冷延鋼板の製造法によるとき
、リジングが事実上現れなかったので評価基準が確立し
ていない。従って、本発明では従来ステンレス鋼につい
ての目視法による指数評価基準をそのまま準用した。

評価１，２は実用上問題のないリジング性を示す。

（発明の効果） この発明によれば高ひずみ速度温間圧延にて高い延性と
ｒ値を示すとともに優れた耐リジング性と張り剛性をも
つ薄鋼板が得られ、従来の冷延工程を省略できるばかり
でなく、圧延素材についてもシートバーキャスター法、
ストリップキャスター法などの活用に適合するなど、加
工用薄鋼板の製造工程の簡略化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はｒ値、リジング指数に及ぼすひずみ速度の影響
を示すグラフ、 第２図はヤング率に及ぼす圧延温度の影響を示すグラフ
、 第３図はヤング率に及ぼす圧延温度とひずみ速度の影響
を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、低炭素鋼を所定の板厚に圧延する工程において、 少なくとも１パスを、８００〜３００℃の温度範囲内に
   て、ひずみ速度（■）：３００ｓ＾−＾１以上でしかも
   下記式（１）に従う限界ひずみ速度（■＿ｃ）に対して
   下記式（２）の関係を満足する条件下で仕上げ、ひき続
   き再結晶焼鈍を行うことを特徴とする耐リジング性と張
   り剛性に優れる加工用薄鋼板の製造方法。 記 ｌｎ■＿ｃ＝−３６５０／Ｔ＋１１．５・・・・（１） ここでＴ：圧延温度（Ｋ） ０．５■ｃ＿≦■≦１．５■＿ｃ・・・（２）