TWI427161B - 冷軋鋼板及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於最適於作為大型液晶電視之背光機殼等作成大型平板形狀之零件構件之成形性和形狀凍結性優異的冷軋鋼板及其製造方法。
於薄型液晶TV和OA機器等,使用許多經由彎曲‧突出成形為主體的加工所成形的平板狀零件。該等零件所用之構件(材料),由製品的設計性和薄型化等觀點而言,除了對於零件形狀的加工度,更多要求平坦度。但是,若對構件(材料)的平板面進行彎曲‧突出成形,則平坦度有惡化的傾向。由於此種平坦度的惡化,係將構件(材料)加壓成形時之構件(材料)之形狀凍結性差所產生的現象,故對於作為構件(材料)的鋼板,要求加工性以及形狀凍結性。
又,作為使平坦度惡化的要因,已熟知在彎曲加工時所產生的稜線彎曲。其中之一於彎曲端部發生的彎曲,可經由降低材料的r值而減低,自以往,已確立對材料賦予低r值、低屈服強度的技術。
例如,於專利文獻1中,揭示開發出具有屈服強度150MPa、軋製方向之r值0.67(軋製垂直方向1.45)之冷軋鋼板的技術。
於專利文獻2中,揭示開發出經由調整捲取溫度,使形狀凍結性優異之鋼板的技術。
於專利文獻3中,揭示於板面平行之{100}面與{111}面之比為1.0以上之形狀凍結性優異的汽車用肥粒鐵系薄鋼板。
於專利文獻4中,揭示為取得形狀凍結性優異的肥粒鐵系薄鋼板,可控制{100}<011>~{223}<110>方位群的強度和{112}<110>、{554}<225>、{111}<112>、{111}<110>各方位的強度,將軋製方向之r值及軋製方向垂直方向之r值中之至少一者設定為0.7以下。
[專利文獻1] 日本專利第3532138號公報
[專利文獻2] 日本專利第4126007號公報
[專利文獻3] 日本專利特開2008-255491號公報
[專利文獻4] 日本專利特開2003-55739號公報
但是,近年來,隨著薄型液晶TV和OA機器的大型化‧高機能化,鋼板的加工亦複雜化。為因應此種狀況,必須提高構件(材料)的形狀凍結性,必須在軋製方向(L方向)、軋製45°方向(D方向)、軋製垂直方向(C方向)之全方向減低r值。例如,經由專利文獻1及4中規定之具有{100}<011>~{223}<110>方位的結晶粒,雖使軋製方向及軋製垂直方向的r值減低,但提高軋製45°方向之r值的情況,無法提高軋製45°方向作為長軸般之直線形突出成形後的形狀凍結性。
專利文獻2中,藉由降低捲取溫度使鋼板的r值減低,但由於捲取溫度的過度減低會使全延伸度降低,故由防止成形時的材料裂開‧斷裂的觀點而言為不佳。
專利文獻3中,必須嚴密控制指定之熱軋溫度域的軋縮量、及摩擦係數,更且必須控制Mn、Si、P、Al等鋼中之成分組成所規定的捲取溫度,故難以安定製造。又,關於冷軋鋼板,揭示實質上以53%左右冷軋率製造之情況,但於此種冷軋率下雖提高形狀凍結性,但難以製造1.0mm左右以下的薄鋼板。
本發明為鑑於此種情事,提供成形性和形狀凍結性優異之冷軋鋼板及其製造方法。
發明者等人,為解決上述問題,重複致力研究調查。
其結果,發現下述點。為了使即使進行複雜加工亦不會發生彎曲的加工性、和高形狀凍結性兩相成立,故在冷軋後的退火板中,重要的是在保持高延性的狀態下降低r值。即,加大平均的延伸度,確保深拉伸加工和突出加工時的加工性,更可確保零件所要求的形狀。更且,經由減低r值,抑制加工後發生回彈和彎曲,且可確保形狀凍結性。
上述高延性且低r值化,可經由在熱軋時,使熱軋板組織及熱軋後之鋼中所含的固熔C量、及固熔N量適切化之目的下,控制捲取溫度,則可實現。
本發明係根據上述發現而完成者,其要旨如下。
[1] 一種冷軋鋼板,其特徵在於,其係依質量%計具有,C:0.010%以上且未滿0.030%、Si:0.05%以下、Mn:0.3%以下、P:0.05%以下、S:0.02%以下、Al:0.02%以上且0.10%以下、N:0.005%以下,且其餘部分為鐵及不可避免的雜質之組成,且平均r值為1.2以下,且平均之全延伸度為41%以上。
[2] 如上述[1]之冷軋鋼板,其係進一步含有依質量%計,Ti:0.02%以下、B:0.005%以下之範圍內含有Ti、B中之1種以上。
[3] 一種冷軋鋼板之製造方法,其特徵為使用上述[1]或[2]中記載的鋼,進行熱軋,接著,以平均冷卻速度:20℃/s以下冷卻,並以捲取溫度:0℃以上且[{8×(C量+N量×12/14)}-1850]℃~[{0.5×(C量+N量×12/14)}+520]℃(但,式中C量、N量為鋼中的C含有量(ppm)、N含有量(ppm))之範圍捲取後,以軋縮率:55%以上進行冷軋、接著,以退火溫度:650℃~800℃退火。
[4] 如上述[3]之冷軋鋼板之製造方法,其中,於上述退火後,接著以300℃~400℃之溫度,進行60秒鐘~300秒鐘的過老化(overaging)處理。
另外,於本說明書中,顯示鋼成分的%、ppm全部為質量%、質量ppm。又,本發明作為對象的冷軋鋼板,亦包含對冷軋鋼板施行電鍍鍍鋅和熔融鍍鋅等表面處理的鋼板。更且,亦包含在其上經由化成處理等附加皮膜的鋼板。
又,本發明之鋼板,可廣泛使用作為大型TV之背光機殼、冰箱的面板和冷氣室外機等平面部和施行彎曲、突出、輕度深拉伸加工等家電用途的一般構件。更且,若使用本發明,例如,可以板厚0.8mm的鋼板,製造650×500mm左右(32V型)以上的背光機殼。
若根據本發明,則可取得高延伸度、低r值,可進行深拉伸加工、彎曲加工、突出加工之成形性和形狀凍結性優異的冷軋鋼板。藉此,可確保大型零件所要求的平板形狀,例如,可製造大型液晶電視之背光機殼等構件。
以下,詳細說明本發明。首先,說明關於本發明鋼板的化學成分。另外,於下列之說明中,成分元素之含有量%全部意指質量%
C:0.010%以上且未滿0.030%
C為0.030%以上之情況,碳化物的析出量變多且延性降低。另一方面,未滿0.010%之情況,導致製造成本上升。因此,C設定為0.010%以上且未滿0.030%。
Si:0.05%以下
Si係強化固熔元素,提高屈服強度使延性惡化。因此,設定為0.05%以下。
Mn:0.3%以下
Mn係形成硫化物改善熱脆性的元素,亦為強化固熔元素,提高屈服強度使延性惡化。因此,Mn設定為0.3%以下。
P:0.05%以下
P係強化固熔元素,提高屈服強度使延性惡化。因此,設定為0.05%以下。
S:0.02%以下
S在熱軋板的階段形成硫化物,成為冷軋退火後結晶組織的異向性增加的原因。因此,設定為0.02%以下。
Al:0.02%以上且0.10%以下
Al為脫酸元素,必須添加0.02%以上。另一方面,於過度添加之情況,於退火時微細析出並且成為結晶組織之異向性增加的原因,故上限設定為0.10%。
N:0.005%以下
N在鋼中固熔之情況成為拉伸變形的原因。又,於微細析出之情況,成為結晶組織之異向性增加的原因。由上述,N愈少愈佳,故設定為0.005%以下。
除了上述元素以外,本發明中,作為下述為目的可在Ti:0.02%以下、B:0.005%以下之範圍內含有Ti、B中之1種以上。
Ti:0.02%以下
Ti與N的親和力強,於高溫下形成析出物具有緩和上述N之不良影響的效果。為了獲得此種效果,含有0.005%以上為佳。另一方面,過度添加導致製造成本上升。由此,含有之情況設定為0.02%以下。
B:0.005%以下
B係侵入型固熔元素,於鋼中固熔之情況有使r值下降之作用。又,將固熔N作為析出物而固定,具有抑制拉伸變形的效果。為了獲得此種效果,以含有0.0002%以上為佳。另一方面,過度添加則導致高屈服強度化和低延性化,故含有之情況設定為0.005%以下。
上述以外之成分,係由鐵及不可避免的雜質所構成。作為不可避免的雜質,可列舉例如易由廢鐵中混入之0.05%以下的Cu、Cr;和其他0.01%以下的Sn、Nb、Mo、W、V、Ni等。
本發明之冷軋鋼板係將軋製方向、軋製45°方向及軋製垂直方向的平均r值設定為1.2以下。
彎曲成形材之彎曲部發生的彎曲於r值愈高則愈大。將平均r值設定為1.2以下,則可充分提高成形後之形狀凍結性。另外,平均r值係根據下列方法測定求出。由軋製方向、軋製45°方向及軋製垂直方向,分別切出JIS 5號拉伸試驗片,並且以預應變15%進行根據JIS Z 2254之塑性變形比試驗。其次,根據下述(a)式求出。
平均r值 rm
=(rL
+2rD
+rC
)/4 ...(a)
此處,rL
:軋製方向之r值,rD
:軋製45°方向之r值、rC
:軋製垂直方向之r值
本發明之鋼板,將平均全延伸度設定為41%以上。除了上述特性,加上將平均全延伸度加大至41%以上,進行深拉伸加工和突出加工,以確保零件所要求的形狀。於突出成形中,若過度使突出高度增加則導致材料裂開。為防止此種材料裂開,且儘可能提高突出的成形高度,其有效為提高材料的延性。若作為家電‧建材用鋼板用途的平均全延伸度為41%以上,則進行加工時可充分確保零件所要求的形狀。因此,本發明中,將平均延伸度設定為41%以上。較佳為44%以上。
另外,平均的全延伸度可根據下述方法測定求出。由軋製方向、軋製45°方向及軋製垂直方向,分別切出JIS 5號拉伸試驗片,並且根據JIS Z 2241進行拉伸試驗。其次,根據下述(b)式求出。
平均全延伸度Elm
=(ElL
+2ElD
+ElC
)/4 ...(b)
此處,ElL
:軋製方向之延伸度、ElD
:軋製45°方向之延伸度、ElC
:軋製垂直方向之延伸度
其次,說明本發明之鋼板的製造方法。於本發明中,將具有上述組成之鋼胚,熱軋,接著,以平均冷卻速度:20℃/s以下冷卻,並以捲取溫度:0℃以上且[{8×(C量+N量×12/14)}-1850]℃~[{0.5×(C量+N量×12/14)}+520](但,式中C量、N量為鋼中之C含有量(ppm)、N含有量(ppm))℃之範圍捲取後,以軋縮率:55%以上進行冷軋,接著,以退火溫度:650℃~800℃進行退火,取得高的全延伸度、低r值。
加熱溫度:1200℃以上(較佳條件)
熱軋時,於加熱中暫時固熔AlN等之析出物,捲取後必須微細析出,故將熱軋的加熱溫度設定為1200℃以上為佳。
精軋完成溫度:880℃以上(較佳條件)
於精軋中若於肥粒鐵區域引起相轉位,則熱軋板的組織變得不均勻,有材質不安定之虞。因此,以沃斯田鐵單相進行精軋為佳,精軋完成溫度較佳為880℃以上。
平均冷卻速度:20℃/s以下
精軋後以平均冷卻速度:20℃/s以下冷卻。另外,作成空氣冷卻(放冷)之情況,以10℃/s左右以下之冷卻速度,故滿足平均冷卻速度20℃/s以下。亦可進行水冷卻,但過度冷卻使熱軋板的結晶粒微細化,伴隨於此,使退火後的結晶粒微細化且材料強度上升並且延性惡化。因此,平均冷卻速度設定為20℃/sec以下。
捲取溫度(以下,亦稱為CT):0℃以上且[{8×(C量+N量×12/14)}-1850]℃~[{0.5×(C量+N量×12/14)}+520]℃
(但,式中C量、N量為鋼中的C含有量(ppm)、N含有量(ppm))
其次,將熱軋板捲取成捲材形狀。此時的捲取溫度設定為0℃以上且[{8×(C量+N量×12/14)}-1850]℃~[{0.5×(C量+N量×12/14)}+520]℃。此捲取溫度範圍係根據發明者實驗所得之結果解析平均r值、平均全延伸度、和C及N含有量、CT關係而得者。另外,關於平均r值、平均全延伸度、和C及N含有量、CT關係之解析,如下考慮。即,捲取溫度若過高,則碳化鐵和AlN粗大析出,促進退火時不利r值減低之再結晶粒的成長。加上減少退火時有利r值減低且生成再結晶方位之熱軋鋼板中的固熔C和固熔N量減少。另一方面,捲取溫度若過低,則固熔C、N量過度增加,冷軋時造成許多變形帶,退火時由其生成的再結晶粒增加造成退火板之結晶粒徑微細化且延性降低。更且經由熱軋板的結晶粒徑變小,使退火板之結晶粒徑微細化且延性降低。更且,為使冷卻水固化且不會損傷熱軋板表面,設定為0℃以上。另外,平均r值設定為1.2以下且平均全延伸度設定為44%上,捲取溫度設定為500℃以上且[{8×(C量+N量×12/14)}-1850]℃~[{0.5×(C量+N量×12/14)}+520]℃為佳。
如上述,捲取溫度使捲材捲取時結晶粒徑粗化大之同時,使碳氮化物凝集且熱軋板的固熔C、N量適切化,故為重要,於取得成形性和形狀凍結性優異的冷軋鋼板上,控制捲取溫度在本發明中為重要的要件。
冷軋時之軋縮率(冷軋率):55%以上
捲取後,以通常之方法酸洗,以軋縮率55%以上進行冷軋,成形出所欲的板厚。於低r值化上以軋縮率愈低愈佳,但過度減低之情況,無法取得用以再結晶的充分驅動力,於退火後亦變成殘存變形的組織而高強度化、低延性化,更且,欲加工至板厚1.0mm左右以下之情況,不得不過度減薄熱軋板,導致熱軋成本增加。由上述將軋縮率設定為55%以上。另外,軋縮率若過度變高,則軋製荷重無法變大使軋製困難並且生產效率降低,故軋縮率設定為85%左右以下為佳。
退火溫度:650~800℃
以650℃以上且800℃以下之退火溫度進行退火則促進粒成長。退火溫度若過度提高則AlN熔解,於鋼中出現固熔N並且成為拉伸變形的原因。另一方面若過度減低,則無法釋放冷軋時所導入的變形,造成高YP化、低延性化。因此,退火溫度設定為650℃以上且800℃以下。
保持時間:30~200秒鐘(較佳條件)
若上述之退火溫度中保持的時間短,則無法完成再結晶,或者,即使完成亦使粒成長受到抑制,故延伸度降低。又,固熔N的擴散不夠充分,於肥粒鐵粒內殘存固熔N,屈服強度變大,延伸度降低。因此,退火時的保持時間設定為30秒鐘以上為佳。另一方面,若均熱時間變長,則粒過度成長變大,故加工時發生表面粗糙的問題,表面性狀變差。因此,加熱時的均熱時間設定為200秒鐘以下為佳。
又,為了析出固熔C使全延伸度提高,在退火後的冷卻過程中,以300℃~400℃進行60~300秒鐘左右的過老化處理為佳。將過老化處理溫度設定為400℃以下,係為了提高析出碳化鐵的驅動力,促進析出,設定為300℃以上係為了促進Fe及C的擴散及碳化鐵的析出。
又,過老化處理時間若未滿60秒鐘則其效果小,即使超過300秒鐘其效果亦飽和,且生產效率降低,故以設定為上述範圍為佳。
退火後,以矯正板形狀等為目的,亦可進行調質軋製和矯平。又,在鋼板表面亦可鍍敷鋅、鉻、鎳之提高耐蝕性的元素,且亦可進行提高耐蝕性和摺動性等的化成處理。
另外,實施本發明時,熔製方法可適當應用通常的轉爐法、電爐法等。所熔製之鋼,鑄造成鋼胚後,直接,或者,冷卻並加熱,施行熱軋。熱軋中,以上述之冷卻速度冷卻,並以上述之捲取溫度予以捲取。其後,於通常之酸洗後,施行上述的冷軋、退火。視需要,亦可以480℃附近以熔融鋅進行鍍敷。又,鍍敷後,於500℃以上再加熱使鍍敷合金化亦可。或者,亦可採取在冷卻途中進行保持等之熱經歷。更且,視需要,亦可以0.5~2%左右之延伸率進行調質軋製。又,於退火途中未施行鍍敷之情況,為了提高耐腐蝕性亦可進行電鍍鍍鋅等。更且,在冷軋鋼板和鍍敷鋼板上,亦可經由化成處理附加皮膜。由上述,可取得成形性和形狀凍結性優異的冷軋鋼板。
將具有表1所示化學組成之鋼熔製後,以表2所示之完工溫度(FT)進行熱軋,以表2所示之條件冷卻,並以表2所示之捲取溫度(CT)進行捲取處理。其次,對於所得之熱軋板酸洗後以70%之軋縮率冷軋,並以730℃以上且800℃以下之範圍之表2所示的退火溫度(AT)進行退火,以1%之伸長率進行調質軋製並且製作供試材。另外,冷軋後的板厚為0.6~0.8mm,退火時的保持時間為50~200秒鐘。又,一部分鋼板以退火後表2所示之條件進行過老化處理。
對於根據上述所得的供試材,測定平均r值和平均全延伸度(El)。測定方法係由供試材的軋製方向(L方向)、軋製45°方向(D方向)、軋製垂直方向(C方向)分別切出JIS 5號拉伸試驗片,並將根據JIS Z 2241的拉伸試驗及根據JIS Z 2254的塑性變形比試驗以預應變15%進行。其次,根據上述之(a)式及(b)式求出平均r值和平均全延伸度(El)。
所得之結果與條件合併示於表2。又,圖1中示出C、N量與適切捲取溫度(CT)與鋼板之平均全延伸度(El)、平均r值的關係。
另外,作為表2中捲取條件,捲取溫度為滿足0℃以上且[{8×(C量+N量×12/14(ppm))}-1850]℃~[{0.5×(C量+N量×12/14(ppm))}+520]℃之情況視為△,更且滿足500℃以上之情況視為○,不滿足該等之情況記載為╳。
若根據表2,具有本發明之組成,且以本發明製造方法所製造的鋼板,平均的全延伸度(El)為41%以上,平均r值為1.2以下。相對地,組成為本發明範圍外,或者組成即使為本發明之範圍內但製造方法為本發明範圍外的鋼板,El、平均r值均差。
又,圖1中將本發明所記述之適切捲取溫度範圍以圖中點線圍住。經由以此範圍內製造,則可取得平均之全延伸度(El)為41%以上,平均r值為1.2以下的鋼板。更且,經由將捲取溫度設定為500℃以上且C量+N量×12/14設定為300ppm以下,則可取得平均之全延伸度(El)為44%以上的鋼板。
上述之結果,本發明之冷軋鋼板係控制平均之全延伸度及平均r值,且成形性和形狀凍結性優異。
圖1表示添加C、N量與適切捲取溫度(CT)與鋼板之平均全延伸度(El)、平均r值的關係圖。
Claims (4)
- 一種冷軋鋼板,其特徵在於,其係依質量%計具有,C:0.010%以上且未滿0.030%、Si:0.05%以下、Mn:0.3%以下、P:0.05%以下、S:0.02%以下、Al:0.02%以上且0.10%以下、N:0.005%以下,且其餘部分為鐵及不可避免的雜質之組成,且軋製方向、軋製45°方向及軋製垂直方向的平均r值為1.2以下,且平均之全延伸度為41%以上。
- 如申請專利範圍第1項之冷軋鋼板,其中,進一步含有依質量%計,Ti:0.02%以下、B:0.005%以下之範圍內含有Ti、B中之1種以上。
- 一種冷軋鋼板之製造方法,其特徵為使用具有申請專利範圍第1或2項中記載之組成的鋼胚,進行熱軋,接著,以平均冷卻速度:20℃/s以下冷卻,並以捲取溫度:0℃以上且[{8×(C量+N量×12/14)}-1850]℃~[{0.5×(C量+N量×12/14)}+520]℃(但,式中C量、N量為鋼中的C含有量(ppm)、N含有量(ppm))之範圍捲取後,以軋縮率:55%以上進行冷軋、接著,以退火溫度:650℃~800℃退火。
- 如申請專利範圍第3項之冷軋鋼板之製造方法,其中,於上述退火後,接著以300℃~400℃之溫度,進行60秒鐘~300秒鐘的過老化(overaging)處理。
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