JPS6369920A - 化成処理性に優れた冷延鋼板の製造方法 - 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） 本発明は、化成処理性に優れた冷延鋼板の製造方法に関
し、特に飛ｍ的に改善された化成処理性の故に自動車用
鋼板として良く適合する深絞り性にも優れた冷延鋼板を
有利に製造する方法について提案する。

（従来の技術） 自動車外板等に使用される冷延鋼板は、良好な深絞り性
が要求されるだけでなく優れた化成処理性も必要である
。それ故、斯界においては深絞り性が優れかつ化成処理
性にも優れた鋼板を開発するための非常に多くの努力が
払われてきた。

ところが、良好な深絞り性を保障する極低炭素鋼につい
の化成処理性は、一般に低炭素鋼に比べ非常に劣ること
か指摘されていた。特に連続焼鈍された鋼板の化成処理
性は不良率が極めて高いのが実情であった。

このような背景の下で従来、化成処理性を改善しようと
する技術が種々提案されている。例えば、特開昭５９−
７４２６０号公報に開示された技術は、Ｍｎ含有量を０
．２０ｗｔχ　（以下は単に「％」で略記する）以上、
Ｓ含有量を０．０１８％以上とすることにより、リン酸
塩処理性を改善するものである。しかるにこの従来方法
によれば、不純物であるＳをわざわざ添加している。そ
の結果このＳを固定するのに必要なＴｉ量を必然的に増
加させなければならない。

このことは延性等の材質の劣化のみならず、黒錆の起点
となるＴｉＳが鋼板表面に存在する確率が高くなり、鋼
板保管中の錆発生による不良率が非常に高くなるという
致命的な欠陥があった。

一方、連続焼鈍材の化成処理性を改善する他の既知方法
として、焼鈍後の鋼板表面に種々の表面処理を施す方法
が数多く提案されている。例えば、その典型的な技術と
して、特開昭５７−２８８９号公報に開示された技術が
ある。この既知技術は、鋼板の化成処理性を改善するた
めにＮｉ等の電解めっきすることを提案している。鋼板
表面にＮｉめっきを施すことは一時的に表面性状を改善
するのには好適であるが、綱板表面を研削等で除去して
しまえばその効果はただちに失なわれてしまうという欠
点を有する。また、Ｎｉめっきを施すためには焼鈍設備
に加えてめっき設備が必要になることに加え、その操業
管理の費用も無視し得ないのが実情である。

そこで、本発明者らは、極低炭素鋼を連続焼鈍した場合
に化成処理性が劣化する原因を徹底的に追求した。その
結果、極低炭素鋼は高純度であるが故に本質的に化成処
理性が劣ること、そして連続焼鈍の過程における鋼板は
本来清浄であるべきものが、何らかの理由によりかなり
清浄度が低下しているという事実を知見するに至った。

そして、さらに研究をすすめた結果、鋼板の表面性状を
改善するためには、従来全く問題にされていなかった脱
脂工程が重要であること、および焼鈍時に鋼板を酸化さ
せないことが重要であるという知見を得た。本発明の目
的は、こうした知見をもとに極低炭冷延ａ板が抱える上
述した化成処理性の不備を克服するところにある。

（問題点を解決するための手段） 上述した目的を実現すべく鋭意研究を重ねた結果、本発
明らは、極低炭素鋼（Ｔｉ　−Ｎｂ含有）の化成処理性
を本質的に改善するためには、まず、Ｂを微量に添加す
ることとおよび調質圧延歪の付与が有効であり、そして
その良好な性状を長期にわたって維持するためには焼鈍
に先立つ脱脂工程で苛性ソーダベースの脱脂液を用い、
かつ焼鈍中は少なくとも３００℃以上の温度範囲を非酸
化性雰囲気とすることが重要であることを知見した。

このような知見をもとに本発明は、上記課題解決手段と
して、Ｃ≦０．００３５％、ＳｉＳ２．０５％、Ｍｎ≦
０．２％、Ｐ≦０．１％、Ａｌ　：　０．００５〜０．
１％、Ｓ≦０．０２％を含み、（Ｃｕ　＋　Ｎｉ　＋　
Ｃｒ）５０．１％、Ｔｉ：Ｎ　＋　−Ｓ　）であって、
Ｎｂ　：　０．００１〜０．０１％、およびＢ　：Ｏ，
０Ｏ０１〜０．００１％を含有し、残部は実質的にＦｅ
よりなる鋼を、熱間圧延した後連続焼鈍するに当り、洗
浄後の脱脂を苛性ソーダベースの脱脂液にて行い、引き
続（焼鈍過程では少なくとも３００℃以上の温度域につ
いては非酸化性雰囲気に維持して焼鈍し、その後圧下率
０．５％以上の調質圧延を行うことを特徴とする化成処
理性に優れた冷延鋼板の製造方法、 を提案する。

（作　用） 以下、本発明製造方法について、実験研究の結果にもと
づき詳細に説明する。

はじめに脱脂の作用・効果についての研究結果について
説明する。Ｃ：　０．００１５％、Ｔｉ　：　０．０３
％、Ｎｂ　：　０．００８％を含有する極低炭素鋼焼鈍
板を、表面研削後に３％オルソけい酸ソーダと３％苛性
ソーダ溶液とを使って、電流密度１０Ａ／ｄｍ”で電解
脱脂し、その後水素雰囲気中で８００℃で２０秒間加熱
し、さらにガス冷却またせはミスト冷却により２００℃
以下に冷却した。このときの化成処理性とｉ板の還元電
位の変化を調べた。

その結果、化成処理性が劣るものは初期還元電位が高く
かつ還元に要する時間が長いことが判明した。これは種
々の調査の結果から鋼板表面に形成されるγ−Ｆｅ、Ｏ
，の存在に対応すると推定された。これが表面を不活性
とし化成処理性を非常に劣化させるのである。

そこで表面酸化被膜の生成に着目し、脱脂工程と焼鈍時
の冷却工程の影響を調べたのが第１図の結果である。（
１）の通常脱脂液であるオルソけい酸ソーダで脱脂しガ
ス冷却したものが最も還元電位が高かった。これはその
電位からγ−Ｆｅｚｅｓが存在すると推定されたからで
ある。これに対し苛性ソーダベースの脱脂液を使用した
（２）、　（３）では還元電位が低くかつ還元時間も短
かかったのでγ−Ｆｅａｒｓは少ないと推定された。し
かし、ミスト冷却したものは苛性ソーダによる脱脂を行
ってもガス冷却をする場合に比べて還元電位が高かった
。これらの電位測定の結果はやはり化成処理性の結果と
良く対応した。

以上の結果から、良好な表面を保つためには、まず第一
に電解脱脂に際しては、シート用ＣＡＬで通常良く使用
されるオルソけい酸ソーダ脱脂液ではなく、苛性ソーダ
脱脂液を使用すること、そして加熱、均熱、冷却過程で
は、少なくとも水は使用しないことが必要であることが
判った。

次に、焼鈍炉内雰囲気の条件について検討した結果につ
いて説明する。それによると焼鈍炉内雰囲気は少なくと
も３００℃以上の温度域については非酸化性雰囲気とす
る必要があることが判明した。

この雰囲気に関連することであるが、一般に鉄表面の酸
化反応は鋼中に含まれる微量成分によっても大きく影響
されることが知られている。とくに、深絞り用冷延鋼板
では、不純物元素とされているＣｕ　、　Ｎｉ　、　Ｃ
ｒを少なくすることが大切である。これらの元素は、綱
の電位を責とし、かつＮｉ　、　Ｃｒは酸化膜生成を促
進するので、可能な限り低くすることが必要である。よ
って本発明ではＣｕ　＋　Ｎｉ　。

Ｃｒの上限は合計で０．１％以下とすることとした。

次に、本発明方法における他のポイントとしてＢ添加と
スキンパス圧延の効果が挙げられる。

以下の実験において用いた鋼材の成分組成は、Ｃ：　０
．００２〜０．００３％、Ｓｔ　：　０．０２％以下、
Ｐ：０．０１〜０．０２％、Ｓ　：　０．００６　〜０
．０１２　　％、Ａｌ　　：　　０．０２２〜０．０５
６　　％、Ｎ　：　０．００２　〜０．００３　　％、
Ｔｉ　　：　　０．０２７〜０．０３６％、Ｎｉ二０．
００５〜０．０１０％の組成の範囲内のものから選んだ
鋼をベースとして、Ｂ添加量を０−０．００２９％と変
化させたものである。

これらの鋼を、研究室で熱延仕上温度８８０℃、巻取温
度６００℃で３．５　ｍに熱延した。さらに０．７５鶴
に冷間圧延した後８００℃で３０時間の焼鈍を施してか
ら３０℃／ｓｅｃの冷却速度でガス冷却した。得られた
鋼板のＴ値と化成処理性を調べた。化成処理性は、鋼板
を脱脂、水洗、リン酸塩処理を施し、以下に述べるピン
ホールテスト結果で評価した。

このピンホールテストは、試験面に鉄イオンと反応して
発色する試薬を浸したろ紙を密着させ、鋼板表面に残留
するリン酸結晶末付着部分を検知し、それを画像解析し
てピンホール面積率（以下これをｒＰＨＥ　Ｊとして示
す）を数値化したものである。

なお、ＰＨＨ≦０．５％の場合に良好な化成処理性を示
すことが別途確かめられている。それらの結果を第２図
に示す。

図から分かるように、Ｂを添加しない鋼ではＰＨＥが５
％前後とかなり劣った状態にあった。しかし、Ｂを添加
することによりＰＨＥは著しく低下するが、その鋼中含
有量が０．００１％を超えるとＰＨＥが再び増加する傾
向にあった。しかもＢ添加量が多くなりすぎるとＴ値も
低下する傾向が認められた。

また、かかるＢ添加による円ＩＥ改善効果は、第２図の
・印とＱ印とで区別したところから分かるように、スキ
ンバス圧延の歪が付与されることによりはじめて認めら
れる効果であることも明らかとなった。このスキンパス
圧延歪は圧下率０．５％以上で十分となる。

このように微量Ｂ添加とスキンバス圧延の歪付与により
化成処理性が著しく改善される原因については必ずしも
明確ではないが、以下のように考えられる。すなわち、
もともと極低炭素鋼の化成処理性が劣る原因は、綱が清
浄になりすぎてリン酸塩結晶の核生成が起こりにくくな
っているためであり、Ｂ添加と圧延歪付与は表面に活性
点を作りリン酸塩の核生成場所の密度を高めることに大
いに寄与しているためであると推定される。したがって
Ｂ添加と圧延歪の相乗効果は、固溶Ｂの存在と歪によっ
て導入される転位の相互作用の結果と考えられる。

一方、Ｂを過剰に添加すると、Ｔ値が低下するのは、Ｂ
添加により熱延板の結晶粒径が粗大化するためである。

またＢ添加量が多くなりすぎると化成処理性が劣化する
傾向にあるのはＢが化合物を形成しはじめるためではな
いかと考えられる。

このようにＢは、固溶状態にあるときの加工歪の蓄積に
効果的に作用し、またスキンバス圧延の作用は歪付与に
あり、本発明はこれらの両件用の相乗的な効果により初
期の目的を実現するのである。これらの結果より、本発
明においてはＢ添加量の範囲をｏ、ｏｏｏｉ〜０．００
１％とする一方スキンパスの圧下率は０．５％以上と決
定した。

なお、Ｂ以外の成分組成限定の理由について以下に説明
する。

Ｃ：良好な深絞り性を得るためにはＣ含有量をできるだ
け低くすることが望ましく　、０．００３５％以下とす
る。

Ｓｔ　：　Ｓｔは酸化しやすく表面性状を劣化させるの
でやはり可能な限り少くする必要がある。よって上限を
０．０５％とする。

Ｍｎ　、　Ｐ　、　Ｓ　：いずれも有益な作用は何ら認
められないので、経済的に可能な範囲で低減することが
望ましい。この観点より上限をそれぞれＭｎ：０．２％
、Ｐ：０．１％、ｓ：ｏ、ｏ２％とする。

Ａｌ：脱酸に必要な元素なので０．００５％以上添加す
るが、多量の添加はコスト上昇の原因となるので上限を
０．１％とする。

Ｔｉ　：Ｃ，Ｎ、　　Ｓを完全に固定し深絞り性を向上
させる元素として必要である。よって下限を当量但し、
含有量が多くなると化成処理性劣化の原因となるので、
上限を０．０４％とする。

Ｎｂ：Ｃ，Ｎ含有量が極端に少なくなると結晶粒が粗大
となり異方性が大きくなる。そこで、Ｎｂは異方性を改
善する元素として必要であり、ｏ、ｏｏｉ％以上添加す
る。但し、添加量が多すぎると急激に材質とくに延性が
劣化するので上限を０．０１％とする。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

表１に示す成分の鋼を真空溶解し、次いで仕上温度８９
０℃、巻取温度５７０℃の板厚４．０ｆｌにする熱間圧
延を行った。引続き板厚０．８　ｍに冷間圧延した。次
に、表２に示す条件で脱脂、焼鈍の後、ＪＩＳ　Ｓ号引
張試験片を調整して機械的特性を調べた。併せて、化成
処理性（ＰＩＩＥ）も調べた。その結果を表３に示す。

なお、この実施例での化成処理は、日本パーカライジン
グ側製ＢＴ３１１２液を用い、５５℃で全酸度１４．３
、遊離酸度０．５に調整し、スプレーで１２０秒間吹付
けた。

以上の結果から本発明範囲のｍｌ、６，８．９の場合、
いずれも優れた機械的特性を示すとともにＰＨ８値も非
常に低く自動車外板として最適であった。これに対して
それ以外の鋼は（２，３，４゜５．７）は化成処理性が
劣り自動車外板として不適当であった。

表２　　ＣＡＬ条件 ＊１第１表の鋼種隘に一敗する 表３　機械的性質と化成処理 ○は本発明例 （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、極低炭素冷延鋼板
について機械的特性を害することなく化成処理性を著し
く改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、化成処理性（初期還元電位）に及ぼす各脱酸
液の影響を示すグラフ、 第２図は、Ｔ値とＰＨＨに及ぼすＢならびにスキンバス
圧下率の影響を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ≦０．００３５ｗｔ％、Ｓｉ≦０．０５ｗｔ％、
   Ｍｎ≦０．２ｗｔ％、Ｐ≦０．１ｗｔ％、 Ａｌ：０．００５〜０．１ｗｔ％、Ｓ≦０．０２ｗｔ％
   を含み、（Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ｃｒ）≦０．１ｗｔ％、Ｔｉ：
   ０．０１〜０．０４ｗｔ％で、 かつＴｉ≧（４８／１２Ｃ＋４８／１４Ｎ＋４８／３２
   Ｓ）であって、 Ｎｂ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、およびＢ：０．０
   ００１〜０．００１ｗｔ％を含有し、残部は実質的にＦ
   ｅよりなる鋼を、熱間圧延した後連続焼鈍するに当り、
   洗浄後の脱脂を苛性ソーダベースの脱脂液にて行い、引
   き続く焼鈍過程では少なくとも３００℃以上の温度域に
   ついては非酸化性雰囲気に維持して焼鈍し、その後圧下
   率０．５％以上の調質圧延を行うことを特徴とする化成
   処理性に優れた冷延鋼板の製造方法。