JP3108264B2 - 深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法 - Google Patents

深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法

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JP3108264B2 JP05335644A JP33564493A JP3108264B2 JP 3108264 B2 JP3108264 B2 JP 3108264B2 JP 05335644 A JP05335644 A JP 05335644A JP 33564493 A JP33564493 A JP 33564493A JP 3108264 B2 JP3108264 B2 JP 3108264B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車用鋼板等の使
途に有用な深絞り性に優れた薄鋼板を効率よく安価に製
造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車のパネル等に使用される深絞り用
薄鋼板には、その特性として優れた深絞り性が要求され
る。深絞り性向上のためには、鋼板の機械的特性とし
て、高いr値(ランクフォード値)と高い延性 (El) が
必要である。このような深絞り用薄鋼板の製造には、Ar
3 変態点以上で熱間圧延を施したのち、酸洗し、ついで
冷間圧延により最終板厚の薄板としたのち、再結晶焼鈍
を施す工程が一般に使用されてきた。しかしながら近
年、低コスト化を目的として、これまで冷延鋼板を使用
していた部材を熱延鋼板で代替しようとする機運が高ま
ってきた。しかも、ユーザーの低コスト化に対する要求
は一段と厳しく、深絞り用薄鋼板のより一層の低コスト
化が要求されるようになってきた。
【0003】従来の加工用熱延鋼板は、加工性とくに延
性を確保するため、未再結晶フェライト組織の生成を回
避すべく、 Ar3変態点以上で圧延を終了していた。その
結果、一般にはγ→α変態時に集合組織がランダム化す
るため、熱延鋼板の深絞り性は冷延鋼板に比べると著し
く劣っているのが実情である。深絞り性に優れた熱延鋼
板の製造方法については、これまでいくつかの技術が開
示されている。たとえば特開昭59−226149号公報には、
C:0.002 wt%(以下単に%で示す)、Si:0.02%、M
n:0.23%、P:0.009 %、S:0.008 %、Al:0.025
%、N:0.0021%およびTi:0.10%を含有する低炭素Al
キルド鋼を、500〜900 ℃で潤滑油を施しつつ76%の圧
下率にて板厚:1.6 mmの鋼帯とすることにより、r値が
1.21の特性を有する薄鋼板の製造例が開示されている。
この方法によれば、冷間圧延工程を省略して高いr値を
有する薄鋼板の製造が可能とはなるものの、板厚が1.6
mmと薄いため、従来プロセス材に比べて熱間圧延後の酸
洗コストが高くなるという問題が生じていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、鋼成分および製造条件を規
制することにより、優れた深絞り性を有する薄鋼板を安
価に製造できる方法を提案することを目的とする。とく
にこの発明は、熱延鋼板の薄物化に伴う酸洗コストの上
昇を、薄スケール化により酸洗工程を省略可能とするこ
とによって有利に解決したものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】さて発明者らは、深絞り
性および生産効率を向上させるべく鋭意研究を重ねた結
果、以下のように製造条件を規定することにより、深絞
り性に優れた薄鋼板を安価に製造できることを見い出し
た。
【0006】すなわち、この発明の要旨構成は次のとお
りである。 1.C:0.01%以下、 Si:2.0 %以下、 Mn:3.0 %以下、 P:0.20%以下、 S:0.05%以下、 Al:0.01〜0.20%、 N:0.01%以下 を含み、かつ Ti:0.005 〜0.2 %、 Nb:0.001 〜0.2 % のうちから選んだ1種または2種を、 1.2 ×C/12≦(Ti/48+Nb/93) を満足する範囲において含有し、残部はFeおよび不可避
的不純物の組成になる鋼片を、 Ar3変態点以下 400℃以
上の温度域にて潤滑を施しつつ合計圧下率が50%以上の
熱間圧延を施したのち、大気雰囲気下で 0.5秒以内に冷
却を開始して 550℃以下まで冷却することにより、熱延
板表面のスケール厚を 2.0μm 以下に抑制し、ついで 7
00〜950 ℃の温度域にて再結晶焼鈍を施したのち、連続
して軽酸洗または機械加工にて鋼板スケールを除去する
ことを特徴とする深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法
(第1発明)。
【0007】2.第1発明において、基本成分に加えさ
らに B:0.0001〜0.0080% を含有させたことを特徴とする深絞り性に優れた薄鋼板
の製造方法(第2発明)。
【0008】以下、この発明の基礎となった研究結果を
述べる。C:0.002 %、Si:0.01%、Mn:0.12%、P:
0.01%、S:0.005 %、Al:0.06%、N:0.002 %、T
i:0.055 %およびNb:0.013 %を含有し、残部は実質
的にFeの組成になるスラブを、1150℃で加熱−均熱後、
熱延仕上げ温度が 700℃と一定になるように潤滑熱延を
施したのち、 500℃まで冷却した。この時、冷却速度を
100℃/秒と一定にし、冷却開始時間のみを変化させ
た。かくして得られた各熱延板のスケール厚に及ぼす冷
却開始時間の影響について調べた結果を、図1に示す。
同図より明らかなように、熱延板のスケール厚は熱延後
の冷却開始時間に強く依存し、冷却開始時間を 0.5秒以
内とすることにより、スケール厚を 2.0μm 以下まで低
減することができた。
【0009】またC:0.002 %、Si:0.01%、Mn:0.12
%、P:0.01%、S:0.005 %、Al:0.06%、N:0.00
2 %、Ti:0.055 %およびNb:0.013 %を含有し、残部
は実質的にFeの組成になるスラブを、1150℃で加熱−均
熱後、熱延仕上げ温度が 700℃と一定になるように潤滑
熱延を施したのち、0.2 秒後に冷却を開始した。この
時、冷却速度を 100℃/秒と一定にし、冷却終了温度の
みを変化させた。かくして得られた各熱延板のスケール
厚に及ぼす冷却終了温度の影響について調べた結果を、
図2に示す。同図より明らかなように、熱延板のスケー
ル厚は熱延後の冷却終了温度にも強く依存し、冷却終了
温度を 550℃以下とすることにより、スケール厚が 2.0
μm以下まで低減されている。この発明は、上記の新規
知見に基づき完成されたものである。
【0010】
【作用】以下、この発明において、素材の成分組成を前
記の範囲に限定した理由について説明する。 C:0.01%以下 Cは、少なければ少ないほど深絞り性の向上には有利で
あるが、含有量が0.01%以下ではさほど悪影響を及ぼさ
ないので、0.01%以下に限定した。
【0011】Si:2.0 %以下 Siは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量を含有させるものであるが、含有量が 2.0%を超え
ると深絞り性および表面性状に悪影響を与えるので、2.
0 %以下に限定した。
【0012】Mn:3.0 %以下 Mnは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量を含有させるものであるが、含有量が 3.0%を超え
ると深絞り性に悪影響を与えるので、3.0 %以下に限定
した。
【0013】P:0.20%以下 Pは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量添加されるが、添加量が0.20%を超えると深絞り性
に悪影響を与えるので、0.20%以下に限定した。
【0014】S:0.05%以下 Sは、少なければ少ないほど深絞り性の向上に寄与する
が、含有量が0.05%以下ではさほど悪影響を及ぼさない
ので、0.05%以下に限定した。
【0015】Al:0.01〜0.20% Alは、脱酸だけでなく、炭窒化物形成元素の歩留り向上
のために添加されるが、0.01%未満ではその添加効果が
なく、一方0.20%を超えて添加してもそれ以上の効果は
期待できずむしろ延性の劣化につながるので、0.01〜0.
20%の範囲に限定した。
【0016】N:0.01%以下 Nは、少なければ少ないほど深絞り性の向上には有利で
あるが、含有量が0.01%以下ではさほど悪影響を及ぼさ
ないので、0.01%以下に限定した。
【0017】Ti:0.005 〜0.2 % Tiは、この発明において重要な元素であり、鋼中の固溶
Cを炭化物として析出固定させて低減し、深絞り性に有
利な{111}方位を優先的に形成させる効果がある。
しかしながら、添加量が 0.005%未満ではその添加効果
に乏しく、一方0.2 %を超えて添加してもそれ以上の効
果は得られず、逆に延性の劣化につながるので、 0.005
〜0.2 %の範囲に限定した。
【0018】Nb:0.001 〜0.2 % Nbも、この発明において重要な元素であり、上記したTi
と同様、鋼中の固溶Cを炭化物として析出固定させて低
減し、深絞り性に有利な{111}方位を優先的に形成
させる効果がある。さらに、Nb添加により、仕上げ圧延
前の組織を微細化し、熱延板焼鈍後に深絞り性に有利な
{111}方位を優先的に形成させる上からも有利な元
素である。しかしながら、添加量が 0.001%未満ではそ
の添加効果がなく、一方 0.2%を超えて添加してもそれ
以上の効果は得られず、逆に延性の劣化につながるの
で、 0.001〜0.2 %に限定した。
【0019】1.2 ×C/12≦(Ti/48+Nb/93) TiおよびNbは、上述したとおり、鋼中の固溶Cを炭化物
として析出固定し、深絞り性に有利な{111}方位の
優先形成に有効に寄与するが、その効果は鋼中C量と密
接な関係があり、C量とTi,Nb量との関係が 1.2×C/
12>(Ti/48+Nb/93)では鋼中に固溶Cが多量に残存
し、深絞り性が劣化するので、TiおよびNbは 1.2×C/
12≦(Ti/48+Nb/93)を満足する範囲で含有させるこ
とが肝要である。
【0020】また、この発明では、さらにBを以下の範
囲で含有させることができる。 B:0.0001〜0.0080% Bは、耐二次加工脆性の改善に有用な元素である。しか
しながら、その添加量が0.0001%未満では効果がなく、
一方0.0080%を超えて添加すると深絞り性が劣化するの
で、0.0001〜0.0080%の範囲に限定した。
【0021】次に、この発明の製造工程について説明す
る。 熱延工程 熱延工程はこの発明において最も重要であり、Ar3 変態
点以下、400 ℃以上の温度域にて潤滑を施しつつ、合計
圧下率が50%以上の熱間圧延を施した後、0.5秒以内に
冷却を開始して 550℃以下まで降温させることが重要で
ある。というのは、Ar3 変態点以上の温度域では、いく
ら圧延を行なってもγ→α変態により集合組織がランダ
ム化するため、熱延板に{111}集合組織が形成され
ず、そのため低いr値しか得られない。一方 400℃未満
に圧延温度を低下しても、より一層のr値の向上は望め
ず、圧延荷重が増大するだけなので、圧延温度はAr3
態点以下、 400℃以上とした。また、Ar3 変態点以下の
温度域での圧下率が、50%に満たないと熱延板に{11
1}集合組織が形成されず、そのため低いr値しか得ら
れないので、50%以上に限定した。なお、Ar3 変態点以
下の圧延を無潤滑圧延とすると、ロールと鋼板との間の
摩擦力に起因するせん断変形により、深絞り性に好まし
くない{110}方位が鋼板表面層部に優先的に形成さ
れ、r値の向上が望めないので、深絞り性を確保するた
めには強潤滑圧延とすることが必要である。
【0022】熱間圧延後の鋼板は、0.5 秒以内に冷却を
開始し、かつ 550℃以下まで冷却することが必要であ
る。というのは、冷却開始時間が 0.5秒を超えると、高
温域での滞留時間が長いため、前掲図1に示したように
スケール生成が促進されて薄スケール化が困難となり、
一方 550℃よりも高い温度域で冷却を終了すると、前掲
図2に示したとおり、冷却後にスケールが成長し薄スケ
ール化が困難となるからである。かくして、厚みが2μ
m 以下の薄スケール化を実現することができるが、かか
る薄スケール鋼板では、通常の酸洗工程を省略でき、軽
酸洗または機械加工にてスケール除去が可能となる。な
お圧延素材については、連続鋳造スラブを再加熱または
連続鋳造後 Ar3変態点以下に降温することなく直ちに、
もしくは保温処理したものを使用する。またロール径、
ロールの構造、潤滑剤の種類ならびに圧延機の構造は任
意でよい。
【0023】熱延板焼鈍−スケール除去工程 この発明では、熱延板焼鈍とスケール除去を同一の工程
で行うことにより、酸洗工程の省略を可能とする。この
発明鋼は、熱延温度が Ar3変態点以下であるため、熱延
板は加工組織を呈している。そのため、熱延板には再結
晶処理を施して{111}方位を形成させる必要があ
る。再結晶処理を施さないと、熱延板に{111}方位
が形成されないため、高r値は得られない。再結晶焼鈍
は、熱延後の連続焼鈍工程によって行なう。焼鈍温度が
700℃未満では高いr値が得られず、一方 950℃を超え
る温度ではα→γ変態によって集合組織がランダム化し
r値が劣化するので、焼鈍温度は 700〜950 ℃の範囲に
限定した。
【0024】この発明鋼は、スケール厚が 2.0μm 以下
と薄いため、通常の酸性工程によるスケール除去を省略
でき、連続焼鈍設備内の軽酸洗槽または機械加工により
スケール除去が可能となる。ここに、軽酸洗槽による酸
洗条件は、酸の種類および温度は任意で良く、塩酸酸
洗、硝酸酸洗またはこれらの混合溶液が適合する。また
機械加工によるスケール除去は、研削ブラシによる除去
が好適である。これら酸洗および機械加工によるスケー
ル除去は、一方あるいは両方を組み合わせて行うことが
できる。さらに、熱延焼鈍後の鋼帯には形状矯正、表面
粗度等の調整のために、10%以下の調質圧延を加えても
よい。なお、この発明で得られた熱延鋼板は、加工用表
面処理鋼板の原板および冷延鋼板の素材にも適用でき
る。表面処理としては、亜鉛めっき(合金系を含む) 、
すずめっきおよびほうろう等がある。
【0025】
【実施例】表1に示す成分組成になる鋼スラブを、1150
℃で加熱−均熱後、粗圧延を行ったのち、仕上げ圧延に
より板厚:1.2 mmの熱延鋼板とした。ついで得られた熱
延鋼板を連続焼鈍ラインにて 850℃, 20秒の再結晶焼鈍
を施したのち、連続焼鈍ライン内の軽酸洗槽(15%塩
酸)および研削ブラシにてスケール除去を行った。かく
して得られた熱延鋼板の材料特性について調査した結果
を表2に示す。ここに、引張特性は、JIS5号引張試
験片を使用して測定した。またr値は15%引張予ひずみ
を与えた後、3点法にて測定し、L方向(圧延方向)、
D方向(圧延方向に45度方向)およびC方向(圧延方向
に90度方向)の平均値を r=(rl +2rD +rC )/4 として求めた。また鋼板表面性状は、スケール残りの有
無により評価し、鋼板表面スケールが完全に除去された
ものを○、一部でもスケールが鋼板表面に存在したもの
を×とした。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】表2より明らかなように、この発明に従っ
て製造した熱延鋼板は、比較例に比べて優れた深絞り性
および表面性状を有している。
【0029】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、従来よりも
優れた深絞り性を有する薄鋼板を、冷延および酸洗工程
を省略して製造することが可能となり、大幅な低コスト
化が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スケール厚におよぼす冷却開始時間の影響を示
したグラフである。
【図2】スケール厚におよぼす冷却終了温度の影響を示
したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草場 隆 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 千葉製鉄所内 (56)参考文献 特開 平3−271328(JP,A) 特開 平4−266401(JP,A) 特開 昭61−195702(JP,A) 特開 平5−70838(JP,A) 実開 昭61−102307(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 9/48,8/04 C22C 38/00 - 38/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.01wt%以下、 Si:2.0 wt%以下、 Mn:3.0 wt%以下、 P:0.20wt%以下、 S:0.05wt%以下、 Al:0.01〜0.20wt%、 N:0.01wt%以下 を含み、かつ Ti:0.005 〜0.2 wt%、 Nb:0.001 〜0.2 wt% のうちから選んだ1種または2種を、 1.2 ×C/12≦(Ti/48+Nb/93) を満足する範囲において含有し、残部はFeおよび不可避
    的不純物の組成になる鋼片を、 Ar3変態点以下 400℃以
    上の温度域にて潤滑を施しつつ合計圧下率が50%以上の
    熱間圧延を施したのち、大気雰囲気下で 0.5秒以内に冷
    却を開始して 550℃以下まで冷却することにより、熱延
    板表面のスケール厚を 2.0μm 以下に抑制し、ついで 7
    00〜950 ℃の温度域にて再結晶焼鈍を施したのち、連続
    して酸洗または機械加工にて鋼板スケールを除去する
    ことを特徴とする深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、基本成分に加えさら
    に B:0.0001〜0.0080wt% を含有させたことを特徴とする深絞り性に優れた薄鋼板
    の製造方法。
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