JPS61276929A - 成形性が良好な極低炭素鋼冷延板の製造方法 - 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） 自動車ボディなどのプレス加工、で代表される成形性の
要求される部位に使用して好適な冷延鋼板の製造に関連
してこの明細書には、連続焼鈍法の有用な適用の下に、
高延性でかつ材質の異方性が少なく、しかも耐時効性に
もすぐれる極低炭素鋼冷延板の適切な製法についての開
発研究の成果を述べる。

（従来の技術） プレス加工用鋼板は、従来、低炭素（Ｃ：　０．０２〜
０．０７ｗｔ％：以下単に％であられす）ＡＡキルド鋼
を素材として、一般に箱焼鈍法で製造されていたが、最
近はプレス性の一層の向上と高生産性を得るためＣ＜０
．０１％の極低炭素鋼を素材として連続焼鈍法で製造さ
れるようになっている。

極低炭素鋼では、鋼中に固溶して鋼板の延性、絞り性や
耐時効性を劣化させているＣＪＰＮを固定するため、Ｔ
ｉ、Ｎｂ、□Ｖ、Ｚｒ及びＴａなどの炭窒化物形成元素
が添加される。従来これらの元素は高価なこともあって
単独で添加されることが多く、最もポピユラーに使用さ
れているＴｉとＮｂの性質を比較すると、次のとおりで
ある。

Ｔｉ添加鋼はＮｂ添加鋼に比べ、再結晶温度が低いこと
、酸洗などの脱スケール性の良好な６００℃以下の低温
巻取りを行っても全伸び（Ｅ＃）、ランクフォード値（
７値）などの機械的性質が良好であることなどの利点が
ある。

一方Ｎｂ添加鋼はＴｉ添加鋼に比べ、７値の異方性が少
ないこと、塗装前処理である化成処理性が良好であるこ
となどの特色がある。

これらＴｉ、Ｎｂ両者の利点を同時に発揮することに関
し特公昭５８−１０７４１４号公報に開示されている。

この場合Ｔｉの含有量の上限を、の大部分が優先的にＴ
ｉＮとして消費され、固溶Ｃについては残りの有効Ｔ　
ｉ　（ｔｏｔａｌＴ　ｉ　−Ｔ　１ａｓＴ　ｉ　Ｎ）と
Ｎｂで固定することにより非時効性と深絞り性を確保す
るところにある。

（発明が解決しようとする問題点） 実際に上記開示に従う有効Ｔｉの範囲で実験すると、鋼
中ＣがＴｉで有効に結合されずして、絞り性の著しい劣
化や固溶Ｃ残留による時効性の劣化を引起すことが究明
された。

そこでＴｉ、Ｎｂの複合添加の効果をより一層十分に発
揮させて、さらに成形性の良好な、極低炭素鋼冷延板の
製造方法を確立することがこの発明の目的である。

（問題点を解決するだめの手段） 発明者らは、前述の極低炭素Ｔｉ、Ｎｂ複合添加鋼の有
利な点を損うことなくして、高延性でなおかつ材質の異
方性も少なくする方法を検討した。

発明者らは、ＴｉとＮｂの複合添加効果についてより詳
細に調査した結果、スラブ加熱の段階又は、熱間仕上圧
延の前段階である、粗圧延時にて、ＴｉＳとＴｉＮが優
先的に析出し、固溶Ｃについては残りの有効ＴｉとＮｂ
で固定されることが判明した。つまり有効Ｔｉとしては
（ｔｏｔａｌ　Ｔ　ｉ　−Ｔ　１ａｓＴ　ｉ　Ｎ−Ｔ　
１ａｓＴ　＋　Ｓ）を用いるべきであることがわかった
。

次に極低ｃｍについて連続焼鈍法を適用し冷延鋼板の絞
り性を向上するには、上記のＮｂ、Ｔｉなど炭窒化物形
成元素添加により、熱延板での析出促進を図ることが有
用である。

ところで熱間圧延後の巻取り温度に応じて析出形態とα
粒径は次表に示す傾向となる。

従って絞り性向上に最ものぞましい。粗大析出、微細粒
の組合せは得られ難い。

ここに特開昭５８−１４４４３０号公報に開示の低スラ
ブ加熱温度は好ましいにしても、現操業条件ではスキッ
ドマークによるスラブ長手方向の温度ムラのため連続焼
鈍での大きな特徴であるコイル長手方向材質均一化が困
難である。

しかるに通常加熱後シートバーの軽加工を施すことによ
りＮｂやＴｉの粗大析出が促進され、その結果材質向上
および再結晶温度低下が達成されることを見出した。

なお軽加工の具体法として曲げがあり、シートバーの曲
げはコイルボックス（例Ｔｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒ　、　１９８１　Ｎｏ、１１　ｐ４５
２）法やロールによる３点曲げあるいはルーバーなどが
ある。

かくして極低Ｃ鋼のＣ，Ｎ、Ｓ、Ｔｉ、Ｎｂ量を限定す
るとともにさらに熱間圧延中における曲げ加工の付加に
より、プレス加工用鋼板として有利に満足できるものが
得られたのである。

この発明は　Ｃ：　０．００５０％以下、Ｓｉ：０．５
％以下、Ｍｎ：１．０％以下。

Δｆｆ：ｏ、００５〜０．１０％、ｐ：ｏ、１％以下。

Ｎ　：　０．００８０％以下、　　　Ｓ　：　０．０１
５％以下。

を含有する組成になる鋼の熱間圧延に際して、１１００
”ｃ以下、Ａｒ３点以上の温度域で被圧延材に、曲げ加
工を施し、且つその温度域で３秒間以上の保持を行う工
程を含め、その熱間圧延の後、常法に従う冷間圧延を経
て連続焼鈍を行うことを特徴とする成形性が良好な極低
炭素鋼冷延板の製造方法である。

ここに曲げ加工は被圧延材の板厚ｔと曲げ径りとの比ｔ
／Ｄ　Ｏ，０１以上で複数回にわたらせることが望まし
い。

すでに明らかなようにこの発明では、Ｔｉ。

Ｎｂの有効性の解明が、出発材の成分を限定する重要事
項であり、この解明に至る経緯から順次にこの発明の作
用につき、説明を進める。

（作　用） さて発明者らが行ったラボ実験の結果について先ず説明
する。

化学成分としてＳ　ｉ　：　ｔｒ〜０．０２％、Ｍｎ：
０．１０〜０．１２％、　　Ｐ　：０．００７〜０．０
１０％、７１．Ａ：０．０２〜０．０４％は同一レベル
にし、さらに、Ｎ　：　０．００２７％。

Ｃ：　０，００２０％において、Ｓ　：　０．００６％
、　０．０］、３％および０．０１８％の３水準、また
Ｔ　ｉ　：　０．０１５％。

０．０２５％および０．０３４％の３水準そしてＮｂ：
ｏ、ｏｏｓ％、０．０２０％の２水準の都合１８鋼種を
実験室的に溶製し、分塊圧延で３０ｍｍ厚のシートバー
とし、次いで熱間圧延において７パスで２．８　ｍｍ厚
とし、９００　±５℃で仕上げた。

この鋼板を圧延終了後水スプレーを用いて３５°Ｃ／ｓ
で５５０℃まで冷却した。

次いでただちに５５０℃の炉中に装入し、５ｈｒ保持し
た後炉冷処理を行った。この処理により巻取り温度５５
０°Ｃのシミュレーションを行った。

次いで酸洗後圧工率７５％の冷間圧延を行った。

続いて連続焼鈍処理として抵抗加熱装置により７００℃
まで１２°Ｃ／　ｓで加熱し以後３°Ｃ／　ｓの加熱速
度で７８０°Ｃまで加熱し、７８０℃に２５秒間保持し
た後室温まで５°Ｃ／　ｓで冷却した。

次いで該鋼板に０．７５％の調質圧延を施した後引張試
験に供した。

試験項目として深絞り性の尺度に７値（ランクフォード
値）を用い、また耐時効性の尺度にはＡＩ（時効指数）
を用いた。

第１図、第２図にその結果を示すように各実験鋼の材質
は、Ｔｉ、Ｓ、Ｎｂ量に対して大きく変化している。

プレス加工用鋼板として要求される材質として〒≧１．
６　、　　Ａ　Ｉ≦３．０　ｋｇ／ｍｍ２を目安とする
と、（但しＮ　＝０．００２７％）の領域であり１、な
おかつＮ　ｂ　＝０．００８％の場合であることが分る
。

すなわち同−Ｃ量、同−Ｎｂ量でもＳの増加により絞り
性、耐時効性が劣化しＳの増加に見合うだけのＴｉの増
量が必要であることがわかる。

一方Ｎｂ量の効果についてはＮｂの増量によりＴｉ量が
少なく、Ｓ量が多くとも、ＡＩ低下ずなわち耐時効性の
改善は可能であるが、Ｔ値については向上効果がほとん
どない。

Ｃ：　加工用鋼板として最も重要な、全伸び（Ｅβ）お
よびランクフォード値（７）を向上させるためＣは少な
いほどよくＣ５０，００５０％より好しくばＣ≦［１，
００３５％がよい。Ｃが増加すると、これを炭化物とし
て固定するため、多量のＴｉ、Ｎｂを必要とし、生成す
る析出物ＴｉＣ，ＮｂＣなどの析出強化により加工性が
劣化するばかりでなく、連続焼鈍時の再結晶温度上昇等
の悪影響が現れる。

Ｓｉ：　深絞り用高強度鋼板の強度」二昇のために添加
してもよいが、過度の添加は面４２次加工ぜい性、化成
処理性の劣化を起すため好ましくなくその」二限を０．
５％とする。

Ｍｎ：ＭｎもＳｉと全く同様の理由により上限を１．０
％とする。

Ｎ：　Ｎは、Ｓと同様に熱延前にＴｉで固定されるため
Ｎ単独では有害ではない。しかし多量の添加により形成
されたＴｉＮは、全伸び、ｒ値を低下させるためその上
限を０．００８０％とするが、より好ましい範囲は、０
．００３５％以下である。

またＮを固定しえないほどＴｉが少量の場合、ＮばＡｌ
ｘとして固定される。この場合熱延巻取温度が７１０℃
以下では、ＡｆｆＮの凝集が進行せずしてその結果連続
焼鈍後便質なものとなりプレス加工性が劣ることとなる
。

Ｓ：　Ｓはこの発明においてはＴｉ量との関係において
最も重要な元素である。Ｓは熱間圧延前のたとえばスラ
ブとして加熱中にＴｉＳとして無害化されるが、第１図
、第２図の結果に示す如く過剰のＳはそれを固定するた
めのＴｉ量が増加し、材質劣化の原因となるため上限を
０．０１５％とする。

Ｔｉ：　　Ｔｉはこの発明の化学成分の中で、最も重要
な元素である。Ｔｉは／１１やＮｂに先立って熱間圧延
前にＳやＮを固定する。第１図、第２図にてすでに詳し
く説明した如く、Ｔｉの下限はＳとＮを固定する量すな
わち れる。

Ｔｉの上限についてば有効Ｔｉ　　（ミｔｏ　ｔａ　Ｉ
Ｔ　ｉ　−Ｔ　１ａｓＴ　ｉ　Ｎ−Ｔ　１ａｓＴｉ　Ｓ
）の一部が、”Ｉ”　ｉ　Ｃを形成することを考慮する
と、析出するＴｉＣ及びさらに固溶状態で存在するＴｉ
が、材質低下や合金コストアップ及び生産性、すなわち
再結晶温度上昇による生産性低下を引起さないような範
囲に限定すべきである。これらを考慮するとＴｊの上限
はとなる。

Ｎｂ：　　ＮｂばＴ　ｉ　Ｉｆｆが少ない場合にＣを固
定するために重要でありＣとの関連で最低 Ｎｂ：ＱＪ・−ｃ　（Ｘ）必要である。この最低Ｎｂ量
は、ＴｉでＣを固定できない場合に固溶Ｃの２０％しか
、Ｎｂで固定しえないように思われるが我々の経験では
、残留している８０％の固溶Ｃの大部分も、析出したＮ
ｂＣの周囲で析出前段階と思われる特殊な雰囲気を形成
し時効性や延性に悪影響を及ぼずことはないことが確め
られた。

ＮｂはＴｉと複合添加することにより、Ｔｉ単独添加鋼
の欠点である７値、Ｅｆｆの異方性を小さくする。例え
ばｒ値の平均値下が１．７程度のＴｉ単独鋼では圧延方
向（ｒｏ）、圧延直角方向（ｒｑ。）が約２．１あるに
もかかねらず、対角方向（ｒ、５）は１．３程度であり
、異方性 なる。これに対しこの発明に従って、Ｎｂを添加した鋼
では、Δｒが０．２〜０．４程度になり、異方性が非常
に小さくなり、プレス時の割れを激減させる。しかしな
がらＮｂの過剰の添加は第１図、第２図に示したように
熱延低温巻取での材質劣化を引起すばかりでなく、再結
晶温度の著しい上昇やコストアップを引起ずのでその上
限をＣと当量ずなわち ＡＥ：、／ｌは？容鋼中の０を固定しＴｉ、Ｎｂの歩留
りを向上させるため最低０．００５％必要である。一方
溶鋼中Ｎにつき上述のようにＴｉで大部分が固定される
ため、Ａρの多量の添加はコストアンプとなり、このた
め上限を０．１０％とする。

Ｐ：　Ｐは７値を低下させることなく強度上昇に最も有
効な元素であるが、耐２次加工ぜい性のためには過度の
添加は好しくなくその上限を０．１％とする。

次に熱間圧延条件に関して、熱間圧延前のスラブ加熱温
度はとくに限定しないが、Ｓ、ＮをＴｉで固定するため
１２８０℃以下好しくは１２３０°Ｃ以下さらに好しく
は１１５０℃以下が望ましい。

なお、いわゆるスラブ直送圧延や、３０ｍｍＪｔ程度の
シートパーとして鋳込んでそのまま熱間圧延を行っても
同様の効果が期待できる。

熱間圧延の仕上げ温度は通常のＡｒ３点以上が好しいが
、α域である７００°Ｃ程度まで低下させてもその時の
材質劣化は小さい。

次にこの発明ではＮｂ、Ｔｉなどの炭窒化物形成元素の
粗大析出、促進のためシートバーに軽加工つまり曲げ加
工を与える。

曲げｂｎ工の程度はｔ／Ｄで定義され、この値が大きい
程相大析出は促進される。この効果が現われる下限のｔ
／Ｉ’ｌは０．Ｏｌである。ｔ／Ｄの値の大きくなるほ
ど粗大析出は促進されるがそれと同時に１粒も粗大化し
その結果熱延板のα粒径がＩＩ大となって冷間圧延を経
た連続焼鈍後の材質が劣化するようになるので０．１０
をこえるのは好ましくない。ここにシートバー階段での
曲げによる軽加工を与えると、それを駆動力としてＮｂ
”Ｔｉの粗大析出が促進されるが、粗大化するには時間
的余裕も必要であり、この保温時間はｊｍｍクシ−１バ
ーの曲げ加工から仕上圧延までの数秒で十分補償される
。

ここに好ましくは、コイルボックスのように曲げ加工と
同時に少なくとも３秒間にわたり保温することによって
この発明で目脂した効果は十分に発揮される。

なお曲げ回数は１回でも本発明の効果は充分に発揮され
得るが、通常の曲げ加工では曲げもどしが伴うため、必
ず複数回以上の曲げ加工となる。

次に曲げ加工を経た仕上圧延後、巻取りまでの冷却パタ
ーンの変化にまり熱延鋼板のフェライト（α）粒径が大
きく変化し、一般に圧延終了後ストリップ巻取りまでの
冷却速度が遅いとα粒が粗大化し、Ｔｉ、Ｎｂ複合添加
鋼ではこの傾向が特に顕著となる。

α粒が粗大化すると粒界面積が減少し焼鈍後に（１１１
）集合組織が発達せずＴ値が劣るばかりでなく、焼鈍後
の結晶粒径も大きくなるため、耐２次加工ぜい性も劣る
ことになるため、仕上圧延終了後できるだけ速やかに具
体的には２秒以内に急冷を開始し、なおかつ冷却開始か
ら巻取りまでの平均冷却速度を１０℃／Ｓ以上とするこ
とがのぞましい。

巻取り温度は６００′Ｃ以下の低温で行っても材質は良
好であるが６００°Ｃ以上の高温巻取りを行うとさらに
材質は向上する。

巻取り温度が７１０℃を越えると材質向上効果が飽和す
るばかりでなくデスケーリング性が著しく劣化する。

次に冷間圧延条件については絞り性を向上させるためデ
スケーリング後の冷間圧延率は５０％以上より好ましく
は７０％〜９０％である。

さらに連続焼鈍条件としてはすでに述べたように、Ｃ，
Ｎ及びＳＮに応してＴｉ、Ｎｂ量を限定することにより
著しく良深絞り性で、耐時効性や異方性の良好な鋼板が
製造できるが、さらに熱間圧延時の冷却制御とさらにこ
こで説明する連続焼鈍の加熱制御をＳｉ１合せることが
一層のぞましく、具体的には加熱中の４００〜６００°
Ｃまでの加熱速度を５℃／Ｓ以上、にするを可とする。

なおこれらの温度域は鋼中に固溶しているＰが著しく粒
界偏析し易い温度域であり、この温度域を急熱すること
によりＰの粒界偏析が抑制されて、粒界強度が上昇し耐
２次加工ぜい性が向上することでも有利である。冷却中
の６００〜４００°Ｃの温度域については加熱時の如く
特別な限定をしなくてもｉｔ　２次加工ぜい性は良好で
あるが、該温度域を１０℃／Ｓ以上で急冷すればさらに
向上する。

連続焼鈍時の最高加熱温度は深絞り性を確保するため、
７００℃以上で１秒間以」二の均熱を行うのがよく、と
ころがＡ　ｃ　ｘ点（約９２０〜９３０℃）を越えると
、深絞り性が急激に低下するので加熱温度は７００〜Ａ
Ｃ３の範囲でとくに適合する。

（実施例） Ｃ：　０．００２５％、Ｓｉ：Ｏ，旧％、Ｍｎ：０．１
６％、Ｐ　：　０．０１０％、Ｓ：０．００５％、Ａ　
７！：　０．０３５％、１日 ＃Ｏ，ＯＬ９％）、その他不可避的不純物の鋼を転炉出
鋼し、連続鋳造でスラブとした。次いでスラブを１２０
０℃に再加熱して３０酊厚みのシートバーに圧延した後
、１１００°〜１０５０℃の範囲内の温度Ｔにてｔ／Ｄ
が０．１１に至るまでの曲げ加工を第３図に従って施し
、引続き仕上圧延温度、９００℃で熱間圧延を終了し、
３．２鰭厚みの熱延板を５５０℃で巻取った。

酸洗後７５％の圧下率で冷間圧延を行いＱ、８ｍｍの冷
延板とした。

次いで８００°Ｃでの連続焼鈍を経て、０．５％調質圧
延したときの結果を表１に示す。

なお、表１では供試鋼（八）の成績はかＣ，Ｔｉ又はＮ
ｂ量が不適切な、表２に掲げた比較鋼の結果と対比して
示した。

ここに鋼（Ｂ）はＣ１または（Ｃ）および（Ｄ）は′ｒ
ｉそして鋼（Ｅ）および（１’）はＮｂが外れた比較鋼
で供試ｆｆＡ　（Ａ）について曲げ加工が不適切な場合
とともに材質が劣る。

（発明の効果） この発明により自動車車体などのプレス加工用鋼板が必
要とする、とくに成形性の良好な極度炭素鋼冷延板が安
定に製造でき、その効果は絶大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋼板のｒ値に及ぼすＴｉ、Ｓ、Ｎｂ量の効果
を示す図表、 第２図は、鋼板のＡＩに及ぼすＴｉ、Ｓ、Ｎｂ量の効果
を示す図表、 第３図は曲げ加工法説明図である。 （１）唇ｇ （％）番Ｓ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．００５０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．５ｗｔ％
   以下、Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、 Ｔｉ：［（４８／１４）Ｎ（％）＋（４８／３２）Ｓ（
   ％）］〜［３・（４８／１２）Ｃ（％）＋（４８／１４
   ）Ｎ（％）＋（４８／３２）Ｓ（％）］ｗｔ％Ｎｂ：［
   ０．２・（９３／１２）Ｃ（％）］〜［（９３／１２）
   Ｃ（％）］ｗｔ％Ａｌ：０．００５〜０．１０ｗｔ％、
   Ｐ：０．１ｗｔ％以下、Ｎ：０．００８０ｗｔ％以下、
   Ｓ：０．０１５ｗｔ％以下、を含有する組成になる鋼の
   熱間圧延に際して、１１００℃以下、Ａｒ＿３点以上の
   温度域で被圧延材に、曲げ加工を施しかつその温度域で
   ３秒間以上の保持を行う工程を含め、その熱間圧延のあ
   と、常法に従う冷間圧延を経て連続焼鈍を行うことを特
   徴とする、成形性が良好な極低炭素鋼冷延板の製造方法
   。 ２、曲げ加工が、被圧延材の板厚ｔと曲げ径Ｄとの比ｔ
   ／Ｄ０．０１以上での複数回にわたるものである、１記
   載の方法。