JPS6360231A - 耐リジング性と深絞り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） 耐リジング性と深絞り性に優れた加工用薄鋼板の製造に
関しこの明細書では、薄鋼帯保熱条件と圧延条件とを規
制することにより冷間圧延および再結晶焼鈍工程を省略
し得る新プロセスについて以下に述べる。

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がおよそ２１以下の加工用薄
鋼板には以下のような特性が要求される。

（１１機械的特性 良好な曲げ加工性、張り出し加工性および絞り加工性を
得るために、主として高い延性と高いランクフォード値
（ｒ値）が必要である。

とくに自動車のパネル、オイルパン、およびガソリンタ
ンクなどの部品は、成形性、なかでもとりわけ深絞り成
形に対する要求の厳しい部品であり、部品形状にも依存
するが、〒≧１．８かつ］Ｔ≧５４　（Ｚ）が必要であ
る。

（２）表面特性 これら材料は主として最終製品の最外側に使用されるた
め、素材としての形状および表面美麗さはもちろんのこ
と、各種表面処理性も重要である。

これら薄鋼板の一般的な製造手段は、次のとおりである
。

まず鋼素材としては主に低炭素鋼を用い、造塊−分塊圧
延にて板厚２０抛…程度の鋼片とした後、加熱炉にて加
熱−均熱処理し、ついで粗熱延工程により板厚約３０ｖ
ＡＩＩ＋のシートバーとしてから、仕上温度がＡｒｚ変
態点以上の範囲における仕上熱延工程にて所定板厚の熱
延鋼帯とし、しかるのちそれを酸洗後、冷間圧延により
所定板厚（２，０ｍｍ以下）の冷延鋼帯とし、さらに再
結晶焼鈍を施して最終製品とする。

かかる慣行の最大の欠点は最終製品に至るまでの工程が
きわめて長いことにある。その結果、製品にするまでに
要するエネルギー、要員および時間が莫大になるだけで
なく、これら長い工程中に、製品の品質とくに表面特性
上程々の問題を生じさせる不利も加わる。例えば冷間圧
延工程における表面欠陥の発生、あるいは再結晶焼鈍工
程における不純物元素の表面濃化および表面酸化に起因
する表面美麗さの劣化、さらには表面処理性の劣化など
が不可避的トラブルである。

ところで加工用薄鋼板の製造法としては、熱間圧延工程
にて最終製品とするものも考えられている。この方法に
よれば、冷間圧延および再結晶焼鈍工程が省略でき、そ
のメリットは大きい。

しかしながら、熱間圧延のままで得られる１Ｈ板の機械
的特性は、冷延−焼鈍工程を経たものに比べるとはるか
に劣る。とくに自動車の車体などに使用されるプレス加
工材には優れた深絞り性が要求されるのに対し、熱延鋼
板のｒ値は１．０前後と低く、そのためその加工用途は
きわめて限られたものになる。これは従来の熱延方法に
おいては、その仕上温度がＡｒ３変態点以上であるため
、ｒ　−α変態時に集合組織がランダム化するためであ
る。

加えて２　、０ｍｍ以下の板厚の薄鋼板を熱延工程のみ
で製造することはきわめて困難である。しかも寸法精度
の問題の他に、薄くなることによる鋼板温度の低下は、
低炭素鋼のＡｒ３変態点以下の圧延を余儀なくし、材質
（延性、絞り性）の著しい劣化をもたらす。またたとえ
Ａｒ３変態点以下の圧延によって材質が確保できたとし
ても、フェライト域で圧延された鋼板にはりジングが発
生しやす（なるという新たな問題が生じる。

ここに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とっては致命的な欠陥である。

リジングは、金属学的には加ニー再結晶過程を経ても容
易には分割されない結晶方位群（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、とくにフェライト域
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
合にはその傾向が強い。

最近では、これら加工用Ｅｉ　ｔｌＩ板は、加工製品の
？ｊｂｔ化、高級化に伴い厳しい加工を受けることが多
くなったこともあり、優れた耐リジング性が要求される
ようになってきた。

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

すなわち、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１２００℃近
傍から１１００℃近傍もしくはそれ以下に低下される傾
向にある。さらに溶鋼から直ちに板厚５０ｍｍ以下の銅
帯を溶製することにより、熱延の加熱処理と粗圧延工程
を省略できるプロセスも実用化されつつある。

しかしながらこれらの新製造工程は、いずれも溶鋼が凝
固する際にできる組織（鋳造組Ｖ６）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
）　＜ｕＶＷ＞を主方位とする強い鋳造集合組織を破壊
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、前述したりジングが
起こりやすかったのである。

（従来の技術） Ａｒ３変態点以下の比較的低温域で所定板厚の薄鋼板と
し、その後は冷間圧延および再結晶焼鈍工程を施さない
加工用Ｆｉｌ板の製造方法もいくつか提示されている。

例えば特開昭４８−４３２９号公報には、低炭素リムド
鋼をＡｒ３変態点以下の温度で９０％の圧延にて４１１
ＩＩＩ＋板厚の調帯とすることによる降伏点２６．１ｋ
ｇ／ｍｍ”、引張強さ３７．３ｋｇ／ｍｍｚ、伸び４９
．７％。

ｒ＝１．２９の特性を有する製造例が示されている。

また特開昭５２−４４７１８号公報には同じく低炭素リ
ムド鋼を熱延仕上温度８００〜８６０°Ｃ（Ａｒｓ変態
点以下）で２．０１板厚とし、巻取温度６００〜７３０
℃とすることによる、降伏点２０ｋｇ／ｍｍ２以下の低
降伏点鋼板の製造法が示されている。しかしながら絞り
性の指標であるコニカルカップ値は得られる製品で６０
．６０〜６２．１８ｎ＋ｍ程度であり、この点従来例の
６０．５８〜６０．６１に比べると絞り性は同等かそれ
以下である。さらに特開昭５３−２２８５０号公報には
同しく低炭素リムド鋼を熱延仕上温度７１０〜７５０℃
で１．８〜２．３ｍｍ板厚とし、巻取温度５３０〜６０
０℃とすることによる低炭素熱延鋼板の製造法が示され
いる。しかしながらこの方法によって得られる製品のコ
ニカルカップ値も上掲の特開昭５２−４４７１８号公報
の場合と同様に従来例よりも高く、絞り性は劣っている
。またさらに特開昭５４−１０９０２２号公報には、低
炭素アルミキルド鋼を熱延仕上温度７６０〜８２０℃で
１．６ｍｍ板厚とし、巻取温度６５０〜６９０℃とする
ことによる降伏点１４．９〜１８．８ｋｇ／ｍｍ”。

引張強さ２７．７〜２９．８ｋｒ／ｍｍ２．伸び３９．
０〜４４．８％の特性を有する低強度軟鋼板の製造例が
開示されている。その他特開昭５９−２２６１４９号公
報にはＣ１０，００２゜５ｔ１０．０２．ＭｎＯ，２３
，Ｐｌｏ、００９．Ｓ１０．００８．八ｌ　１０．０２
５゜Ｎ１０．００２１．　Ｔｉ１０．１０の低炭素Ａｌ
キルド鋼を５００〜９００℃で潤滑油を供給しつつ７６
％の圧延にて１．６ｍｒ＠板厚の鋼帯とすることにより
、ｒ＝１．２１の特性を有する薄鋼板を製造する例が示
されている。

しかしながら上記した公知技術にはいずれも、前述した
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
払われていない。

（発明が解決しようとする問題点） 発明者らはすでに特願昭６０−４３９７１号明細書にお
いて、少なくとも１パスを計、変態点以下、５００℃以
上の温度範囲で、圧下率３５％以上で、かつひずみ速度
：　３００ｓ−’以上で圧延することにより、冷間圧延
および再結晶焼鈍工程を省略し得る耐リジング性に優れ
る加工用薄鋼板の製造方法を提案している。

しかしながら、前述した深絞り性の特性Ｔ≧１．８かつ
１丁≧５４（χ）を満たずには至っていない。

そこで冷間圧延のみならず再結晶焼鈍をも含まない新プ
ロセスによって、上記の要請を満足する優れた耐リジン
グ性と深絞り性をそなえる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） 発明者らは、先の関連出願の以後も研究を重ねた結果、
圧延条件および薄鋳帯保熱条件を規制することにより、
耐リジング性と深絞り性に優れた薄鋼板の製造が可能と
なることを見い出した。

すなわち、この発明は、Ｃ；　０．００５ｗｔ％以下及
びＮ　：　０．００５ｗｔＸ以下を含み、かつＴｉ　：
　０．００３〜０．０８ｗｔχ及びＮｂ　：　　０．０
０３〜０．０５ｗｔχのうち１種若しくは２種を含有す
る組成になり、連続鋳造−粗圧延工程を経て板厚１０〜
５０ｓｎとした調帯又は溶鋼から直接板厚１０〜５０鶴
とした鋳帯を、９００〜１１００”Ｃの温度範囲に５〜
１２０分間保持した後、少なくともエパスを６００〜８
００℃の温度範囲にてひずみ速度：６００ｓ−’以上で
かつ圧下率：３５％以上で圧延することを特徴とする耐
リジング性と深絞り性に優れる加工用薄鋼板の製造方法
である。

次に製造条件について説明する。

（１）鋼組成 高ひずみ速度圧延の効果は本質的には鋼組成に依存しな
い。しかしながら深絞り性確保のためにはＣ：　０．０
０５ｗｔχ（以下％と示す）以下及びＮ　：　Ｏ，，０
０５％以下としなければ目標とする材質は得られない。

さらにＴｉおよびＮｂを添加することにより、固溶Ｃ，
Ｎを安定な炭、窒化物にて析出固定させ、深絞り性に有
利な集合組織を形成させる。なお、ＴｉおよびＮｂをそ
れぞれ０．００３〜０．０８％および０．００３〜０．
０５％と限定した理由は、Ｔｉ及びＮｂとも上限をこえ
て添加しても材質の向上は望めず、逆にコスト高になる
ばかりであり、一方下限に満たない添加はその効果が現
れないため、上記範囲とした。

なお、その他の成分としては、加工用薄鋼板として通常
含まれる成分、すなわちＳｉ　：　０．５％以下、Ｍｎ
　：　０．５％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０
１％以下及びＡＩｏ、１％以下などを添加する。

（２）圧延素材の製造法 連続鋳造−粗圧延工程を経て板厚１０〜５０鶴とした調
帯または、シートバーキャスタ法及びトリップキャスタ
ー法などにより溶鋼から直接板厚１０〜５０ｍとした鋳
帯（以下薄鋼帯と総称する）を９００〜１１００℃の温
度範囲に５〜１２０分間保持することが必須であり、９
００〜１１００℃の温度範囲での５〜１２０分間の保持
を行わないと、目標とする材質を得ることが出来ない。

なお、薄鋼帯を保持するのは薄鋼帯を一旦コイル上に巻
取り、所定時間保持する手段が有利に適合する。

ところで従来の深絞り用冷延珊板製造プロセスにおいて
は、熱延板中にＴｉ　、　Ｎｂの炭、窒化物を粗大化さ
せることにより、冷間圧延−焼鈍後の下値および延性を
向上させることができ、これは粗大析出物の存在により
、焼鈍時に絞り性の向上に好ましい（２２２）方位粒が
優先的に成長し、かつ粒成長性も良いためである。一方
この発明のごとく冷間圧延−焼鈍工程を省略したプロセ
スにおいて、冷延鋼板製造プロセスでの粗大析出物の存
在と同様の効果を期待するには、熱間圧延前に析出物を
粗大化させておくことが必要である。

なお、薄鋼帯保持温度および保持時間を限定した理由は
以下のとおりである。

薄鋼帯保持温度が１１００℃より高いと、ＴｉおよびＮ
ｂの炭、窒化物が析出しにくく、そのため高温保持の効
果が現れず、一方、９００　”Ｃ未満では、その後の圧
延が困難となるため、１１００〜９００℃の温度範囲に
限定した。また保持時間が５分間未満であるとＴｉおよ
びＮｂの炭、窒化物が充分に析出せず、一方１２０分間
をこえると析出はほぼ完了していてそれ以上の材質向上
は望めず、逆にスケール生成による歩留りの低下、表面
性状の悪化を招（ため、保持時間は５〜１２０分間に限
定した。

（３）圧延工程 この工程が最も重要であり、所定板厚に圧延するに当り
、少なくとも１バスを６００〜８００℃の温度範囲にて
圧下率：３５％以上でかつひずみ速度：　６００ｓ−’
以上の条件下に圧延することが必須である。

仕上温度が８００℃を超える高温域または６００℃未満
では、たとえ圧下率：３５％以上でかつひずみ速度：　
６００ｓ−’以上で圧延を施したとしても、深絞り性の
劣るものしか得られない。

またひずみ速度については、６００ｓ−’に満たないと
目標とする材質が確保できないので、６００ｓ−’以上
とした。

圧延バス数、圧下率の配分は、上記の条件が満たされれ
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。

なお再結晶焼鈍処理については、原則として不要である
が、材質上の要請から、圧延後のランアウトテーブル上
および巻とり工程で保熱、均熱処理を施すこと、また必
要に応じて圧延後に多少の加熱処理を施すことを禁する
ものではない。

（４）酸洗、調質圧延 上述の手順で得られた銅帯は、従来よりも低温域での圧
延であるため酸化層は薄く、酸洗性は極めて良好である
ので、酸洗せずに使用できる用途も広い。また脱スケー
ルは、従来の酸による除去の他に機械的除去も可能であ
る。さらに形状矯正、表面粗度調整などを目的として、
１０％以下の調質圧延を加えることができる。

（５）表面処理 かくして得られる鋼帯は、亜鉛めっき（合金系を含む）
、錫めっきおよびほうろう性など表面処理性に優れるの
で、各種表面処理原板として通用できる。

（作　用） この発明に従い、１７１４帯を９００〜１１００℃で５
〜１２０分間保持し、ひき続き高圧下率、高ひずみ速度
で圧延を行なうことによって、耐リジング性さらには下
値および延性が格段に向上する理由について、以下のご
とく考えられる。

すなわち、薄鋼帯を高温保持することは、前述の如＜Ｔ
ｉおよびＮｂの炭、窒化物の粗大化にあり、再結晶過程
における（２２２）方位粒の優先的成長および結晶粒の
粗大化を促進させるため、下値および延性が向上する。

高圧下率、高ひずみ速度での圧延は、圧延時に導入する
加工ひずみ量と密接な関係にあり、ひずみ速度が増加す
るにつれて（２２２）方位粒の加工ひずみ量が増加し、
ひき続き進行する再結晶過程において（２２２）方位粒
の生成および成長を促進させ、また一方でリジング発生
の主たる原因である（２００）方位粒を侵食し減少させ
る。

（実施例） 表１に示す組成の鋼をそれぞれ、表２に示す方法で板厚
２０〜４０ｍｌ１１のシートバーにした後、−旦コイル
状に巻き取って、所定時間保持後６列から成る圧延機を
用いて板厚０．８〜１．２ｍｍの薄鋼板とした。このと
き最終スタンドにおいて高ひずみ速度圧延を行った。

かくして得られた薄鋼板につき、酸洗、調質圧延（圧下
率０．５〜１％）後の材料特性を表２に示す。なお引張
特性はＪＩＳ５号試験片として求めた。

またリジング性は、圧延方向から切り出したＪＩＳＳ号
試験片を用い、１５％の引張子ひずみを付加したものに
ついて、表面の凹凸を目視法にて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
製造方法によるときりジングが事実上あられれなかった
ので、評定基準が確立されていない。したがって本発明
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。

この発明に従って製造された鋼板は比較例よりも優れた
下値と耐リジング性とを示しており、従来の冷間圧延−
再結晶焼鈍工程を経て製造されたものと何らそん色がな
い。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、薄鋼帯を９００〜１１００
℃で５〜１２０分間保持分間保持−６００〜８００範囲
における高圧下率、高ひずみ速度圧延により、従来の冷
間圧延のみならず再結晶焼鈍をも省略したアズロールド
のままで、良好な深絞り性と共に優れた耐リジング性を
もつ薄鋼板を得ることができ、しかも圧延素材について
もシートバーキオスター法、ストリップキャスター法な
どに適合するなど、加工用薄鋼板の製造工程の大幅な筒
略化が実現できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、Ｃ：０．００５ｗｔ％以下及びＮ：０．００５ｗｔ
   ％以下を含み、かつＴｉ：０．００３〜０．０８ｗｔ％
   及びＮｂ：０．００３〜０．０５ｗｔ％のうち１種若し
   くは２種を含有する組成になり、連続鋳造−粗圧延工程
   を経て板厚１０〜５０ｍｍとした鋼帯又は溶鋼から直接
   板厚１０〜５０ｍｍとした鋳帯を、９００〜１１００℃
   の温度範囲に５〜１２０分間保持した後、少なくとも１
   パスを６００〜８００℃の温度範囲にてひずみ速度：６
   ００ｓ＾−＾１以上でかつ圧下率：３５％以上で圧延す
   ることを特徴とする耐リジング性と深絞り性に優れる加
   工用薄鋼板の製造方法。