JP3293450B2 - 深絞り用冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

深絞り用冷延鋼板の製造方法

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JP3293450B2
JP3293450B2 JP03970396A JP3970396A JP3293450B2 JP 3293450 B2 JP3293450 B2 JP 3293450B2 JP 03970396 A JP03970396 A JP 03970396A JP 3970396 A JP3970396 A JP 3970396A JP 3293450 B2 JP3293450 B2 JP 3293450B2
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  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車や電気機
器等の用途に適する、加工性に優れた深絞り用冷延鋼板
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車や電気機器などに使用される鋼板
は良好な成形性が要求される。特に、複雑な形状に成形
される場合、r値の平均{=(r0 +2r45+r90)/
4、以下、本明細書でr−値と称する}を指標とする深
絞り性が重要視され、C濃度を極めて低減し、さらにT
iやNbを添加した極低炭素鋼が用いられる。このよう
な鋼板では、C、Nは熱間圧延時にTiやNbなどによ
りTiNやTiC、NbCのような析出物として一度固
定される。このことを利用して、従来から鋼中にTiな
どの炭・窒化物形成元素を添加し、良好なr−値を得よ
うとする提案があった。例えば、特公昭42-12348号公報
には、TiをCの7〜20倍添加することにより、Ti
でC、Nを固定した上にさらにTiを固溶させ、この固
溶Tiにより冷延・焼鈍時に{111}面を発達させる
方法が示されている。しかし、このようにTiを大量添
加しても鋼板のr−値は高々1.9程度までしか上昇し
ない。また、特公昭50-31531号公報には、この改良法と
してTiのC、N固定効果を妨げるOをAlにより除去
し、Ti添加効果向上を狙った方法が開示されている。
しかしこの方法においても、Tiを20〜25倍も添加
しているにも拘わらず、鋼板のr−値は高々1.9程度
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような状況を鑑み、加工性に優れた深絞り用鋼板の製造
方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、発明者らは、深
絞り性の指標であるr−値が冷間圧延時に存在する析出
物の存在形態により左右されること、析出物は熱間圧延
工程でその量、性状とも決まることに注目した。そし
て、鋭意研究を重ねることにより、CuとSを含む極低
炭素鋼板を熱間圧延する際に粗圧延後仕上げ圧延前に1
100℃〜950℃の間で一定時間保持することによ
り、析出物の性状が変化することを見出だした。
【0005】以下に本発明に係るCu、Sを含む極低炭
素鋼板における鋳造から熱延までの析出物の変化を示
す。まず、連続鋳造にて製造したスラブを1100℃以
下に冷却後、加熱炉で再加熱する場合について述べる。
【0006】連続鋳造後、スラブが徐冷される際、まず
NがTiと結合し、粗大なTiNが析出する。このTi
Nは溶解温度が高いため、通常のスラブ加熱温度(12
50℃)では再固溶しない。次に、1100℃〜950
℃の温度範囲において、CuSが析出する。冷却速度が
極めて遅いためこの析出物は粗大に成長する。950℃
以下に温度が下がると、CuSの周りにTiやNbの炭
化物が析出開始するが、これらの炭化物はCuSと化合
し、Cu−Ti−C−S化合物、Cu−Nb−C−S化
合物、あるいはCu−Ti−Nb−C−S化合物とな
る。その結果、CuSを核としてその周りにこれらの複
合炭化物が取り囲んだ析出物となる。このとき、当然、
TiSも存在するが、CuSの方が炭化物析出の核とし
ての能力が優れているため、炭化物はCuSの方に優先
的に析出する。熱延前スラブを再加熱する際、オーステ
ナイト域まで加熱された状態では、CuSを取り囲んで
いるCu−Ti−C−Sなどの化合物はオーステナイト
への固溶度が高いため、オーステナイト中に固溶する
が、粗大な中心部のCuSは残留する。さらに加熱され
1100℃以上に加熱されるとCuSも固溶する。
【0007】1100℃以上に加熱しCuSを完全に固
溶した状態から、通常の1100℃〜950℃の温度範
囲を70秒未満の短時間で通過する熱間圧延を行った場
合、CuSの析出はなく、本発明のような効果は得られ
ない。一方、熱間圧延中に1100℃〜950℃の温度
範囲に70秒以上保持することにより、微細なCuSが
析出する。この微細に多数析出したCuSはスラブの徐
冷時と同様に炭化物の析出核となり、炭化物はCuSと
化合し、Cu−Ti−C−S化合物、Cu−Nb−C−
S化合物、あるいはCu−Ti−Nb−C−S化合物と
なる。このような微細なCu−Ti−C−S化合物など
を含む熱延板を冷間圧延した場合、理由は定かではない
が、これらの析出物の周りには、再結晶時に板面に平行
な{111}を形成する結晶粒の核が、通常の析出物よ
りも増加する。その結果、これら析出物の存在する冷延
焼鈍板は、通常の製造方法による冷延鋼板よりも板面に
平行な{111}面が多くなることにより、良好なr−
値を示す。ここで、熱間圧延前にCuSを一旦固溶させ
ることが本発明においては重要となる。スラブ再加熱温
度が1100℃未満では前記したようにCuSを取り囲
んでいるCu−Ti−C−Sなどの複合析出物などは固
溶するものの、中心部の粗大なCuSは未固溶のまま残
存する。この場合、炭化物の核生成サイトの数が過小と
なり、続く熱間圧延時にCuSを中心としたCu−Ti
−C−S等の微細析出が不十分となるため、r−値の向
上は期待できない。
【0008】なお、連続鋳造スラブをそのまま熱間圧延
する直送圧延においては、熱間圧延前にCuSの析出が
ないことから、1100℃〜950℃の温度範囲に70
秒以上保持する条件で熱間圧延時することにより、微細
なCuSを析出する。
【0009】本発明者は、以上のような現象を利用して
深絞り用軟質鋼板の製造方法を発明するに至った。すな
わち第一の発明は、重量%で、C:0.005%以下、
S:0.001〜0.020%、Cu:0.005〜
0.1%、Ti:0.01〜0.2%、N:0.005
%以下を含み、若しくは更にNb:0.005〜0.1
%含む鋼板の製造方法において、連続鋳造にて製造した
CuSが固溶しているスラブを、1100℃〜950℃
の温度範囲に存在する合計時間が70秒以上となる条件
で熱間圧延した後、巻取り、しかる後冷間圧延すること
を特徴とする深絞り用冷延鋼板の製造方法であり、その
巻取温度は、550℃〜750℃とする。
【0010】第二の発明は、重量%で、C:0.005
%以下、S:0.001〜0.020%、Cu:0.0
05〜0.1%、Nb:0.005〜0.1%、Al:
0.01〜0.07%、N:0.005%以下を含む鋼
板の製造方法において、連続鋳造にて製造したCuSが
固溶しているスラブを、1100℃〜950℃の温度範
囲に存在する合計時間が70秒以上となる条件で熱間圧
延した後、巻取り、しかる後冷間圧延することを特徴と
する深絞り用冷延鋼板の製造方法であり、巻取温度は、
600℃〜750℃とする。
【0011】CuSが固溶しているスラブを得るために
は、連続鋳造にて製造したスラブをそのままもしくは保
温処理をする、或いは一旦1100℃以下に冷却後、1
100℃以上に再加熱するなど、熱間圧延前に1100
℃以上に加熱、保持することによりなされる。
【0012】また、1100℃〜950℃の温度範囲に
存在する合計時間が70秒以上とは、連続して70秒以
上の場合に限らず、一旦950℃未満となった後再度上
記温度範囲になる場合は、その合計時間が70秒以上あ
ればよい。一旦1100℃を越えた場合は、それ以降に
おいて、1100℃〜950℃の温度範囲に存在する合
計時間が70秒以上をいう。また、合計時間は粗圧延と
仕上圧延の両方が考慮される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に、本発明組成の添加理由及
びその限定理由を説明する。 C:r−値向上のため粒成長性を上げるにはCは極力少
ない方が望ましい。あまり多すぎるとフェライト中に析
出する炭化物の量が多く、延性をも阻害することから、
0.005%以下とした。
【0014】Cu:添加量については、あまり低いとC
uSの微細析出量が少なくなり、効果が得られないこと
から、下限を0.005%以上としたが、十分な効果を
得るためには0.01%以上が望ましい。但し、あまり
多く添加するとCu傷という表面欠陥になることから、
より良質の表面性状を得るためには0.05%以下が好
ましい。
【0015】S:SはCuSの析出促進に無くてはなら
ない元素であることから、下限は0.001%である。
しかし、多量の添加は加工性を劣化させることから、上
限は0.020%とした。
【0016】N:Nは極力低減することが望ましいが、
コストの面から必ずしも0とはできない。しかし、Nは
過剰に存在すると、結晶粒が微細になり加工性が低下す
るので、その上限を0.005%とした。
【0017】本発明では、上記した成分に対して、C、
Nの固定を促進するため、さらに下記成分範囲のTiま
たはNbから選ばれた1種または2種を含む。 Ti:Tiは固溶C、Nを炭化物・窒化物の形でとら
れ、鋼板の加工性を向上させる働きがある。添加量は
0.01〜0.2%である。0.01%未満ではその効
果がなく、また、0.2%を越えると効果が飽和し、コ
スト増につながる。
【0018】Nb:Nbは固溶Cを炭化物の形でとら
え、鋼板の加工性を向上させる働きがある。添加量は
0.005%〜0.1%である。0.005未満では効
果がなく、0.10%を越えると効果が飽和し、コスト
増につながる。なお、Nbを添加し、Tiが添加されな
い場合には、Sol.Alが必須の添加成分となる。こ
の理由は、TiはNを固定するため、Tiを添加した場
合には、Alを添加してNをAlNとする必要はない
が、Nbのみ添加したものは、Alを添加してNを固定
する必要があるためである。
【0019】また、第二の発明の鋼板にはN固定のため
にAlを添加する必要がある。 Sol.Al:Tiが添加されない場合、Alは脱酸剤
ならびにNをAlNの形で固定するため、必要不可欠な
元素である。しかし、過剰なAlの添加は鋼中の析出物
を多量に発生させ、加工性を劣化させることから、その
上限を0.07%とした。脱酸およびAlNを固定する
効果が十分に発揮されるには、0.01%以上添加する
必要がある。なお、Tiが添加された場合、理論上Al
の添加は不要である。しかし、実際は製鋼の脱酸過程で
Alを用いるため、不可避的にAlが含有され、通常は
0.030〜0.060%程度は入れられる。
【0020】本発明では、上記した成分に対して、さら
に下記の成分範囲のSi、Mn、P、B、を含むことが
できる。 Si:脱酸剤として有効な元素であるが、過剰な添加は
YPを上げ成形性を阻害するとともにスケール発生によ
り表面性状を劣化させるので、上限は0.5%とする。
【0021】Mn:一般には炭化物の析出核となるが、
本発明ではCuSが微細に析出し、炭化物のほとんどが
CuSを核として析出するため、炭化物の析出核として
の重要度は低いが、CuSとして固定されなかったSを
MnSの形で固定し、FeSによる熱間延性低下を防止
することから、0.01%以上添加することが好まし
い。ただし、過剰な添加はELを下げ、深絞り性を低下
させるため、上限を1%とした。
【0022】P:過剰な添加は降伏強度を上げ、成形性
や、成型品の形状凍結性の観点から好ましくないことか
ら上限を0.15%とした。 B:Bは、耐二次加工脆性向上の効果があることから、
添加してもよい。少なすぎると効果がないことから、
0.0002%以上が望ましい。また、あまり添加しす
ぎるとr−値を低下させる傾向があることから、0.0
020%以下が好ましい。
【0023】さらに目的に応じて、種々の元素を添加す
ることも可能である。たとえば、耐食性の向上を目的と
してCr、Coを添加することがあるが、本発明の効果
にはなんら影響を及ぼさない。ただし、過剰な添加は延
性を阻害することから、上限は1%とする。また、Cu
傷を発生しにくくするために、Niを添加しても良い
が、過剰な添加はコスト増を招くことから、添加量は1
%以下が望ましい。
【0024】Ca、Zr、Sn、V、などを添加した場
合、鋼中に析出物を生じさせるが、本発明のCuSのよ
うな効果は認められない。よって、添加しても問題はな
いが、多量の添加は析出物を悪戯に増やし延性を阻害す
ることから、これらの元素の添加量は2%以下が望まし
い。
【0025】次に本発明の製造条件について説明する。 CuSを固溶したスラブ:スラブを冷却し、再加熱する
場合、粗大なCuSが残留したまま熱間圧延を行うと、
CuSの分散が粗であるために、再結晶時の{111}
面生成核が少なくなる。その結果、r−値は向上しな
い。よって、本発明においては、スラブを1100℃以
下(室温も含む)に冷却した場合、スラブ冷却時に析出
した粗大なCuSを再固溶させる。そのスラブ再加熱温
度は1100℃以上とする。また、連続鋳造スラブをそ
のまま、もしくは温度低下を抑えるため保温処理して圧
延する直送圧延においては、粗大なCuSの析出がない
ため再加熱は必要ない。
【0026】熱間圧延の温度保持条件:熱間圧延時に1
100℃〜950℃の加熱または保持は、CuをCuS
として析出させるために重要である。CuSの微細析出
は、1100℃〜950℃において顕著となるが、析出
開始には1100℃〜950℃の温度範囲におけるある
程度の保持が必要である。この保持とは、1100℃〜
950℃の温度範囲内にあればよいことを意味し、必ず
しも一定温度での保持でなくても良い。すなわち、この
温度範囲内にあれば、その間昇温・降温を繰り返し温度
が変化しても良い。そのため、この温度範囲での被圧延
材の加熱・保持時間の合計をある程度以上にしなければ
ならない。これについては、CuSの析出は1100℃
超え、950℃未満ではほとんど生じないため、加熱・
保持時間については、1100℃〜950℃に存在した
合計時間が重要である。途中950℃未満になっても、
その前後において1100℃〜950℃の温度範囲に存
在した合計時間にのみにCuSの析出量は依存する。た
だし、1100℃以上に加熱された場合については、一
度析出したCuSが再固溶を起こすため、それ以降に1
100〜950℃に存在した合計時間が有効となる。時
間については、あまり短いとCuSの析出が十分ではな
いことから下限を70秒とした。また、上限は特に制限
するものではないが、あまり長いと生産効率の低減を招
くことから、360秒以下が望ましい。
【0027】以下に、Cu添加と粗圧延後の保持の組み
合わせにより得られる効果の一例を示す。重量%で、
C:約0.0025%、Si:約0.02%、Mn:約
0.05%、P:約0.012、S:約0.014%、
Sol.Al:約0.045%、N:約0.0028
%、Cu:0.007〜0.8%を含み、さらにTi:
約0.012%、Nb:約0.012%を含むスラブを
一旦室温まで冷却した後、1150℃に再加熱し、熱間
圧延を行った。粗圧延後、板温が920℃となった時
に、5秒で1030℃まで昇温し、所定の時間保持後仕
上げ圧延を行った。仕上げ温度は900℃、巻取温度は
620℃とした。その後、酸洗を行った後冷圧率80%
で板厚0.75mmとし、820℃で焼鈍を行った。こ
のようにして製造した冷延鋼板のr−値を測定した。ま
た、同時にCu傷の発生も調査した。縦軸に1100℃
〜950℃に存在した時間を、横軸にCu添加量をと
り、時間とCu添加量でr−値を整理した結果を図1に
示す。図1に示すように、Cu添加量が0.005〜
0.1%でかつ1100℃〜950℃の温度範囲に存在
した時間が70秒以上とした場合にのみ、Cu傷も発生
せず良好なr−値が得られる。また、Cu添加量が0.
01〜0.1%でかつ1100℃〜950℃の温度範囲
に存在した時間が70秒以上とした場合は、Cu傷も発
生せずさらに良好なr−値が得られることが判る。
【0028】巻取温度:第一の発明の鋼板においては、
TiがNを固定するため、巻取時のN固定の必要はない
が、炭化物の析出や結晶粒成長のため、下限を550℃
とした。また、あまり高すぎると、スケールが厚く生成
し酸洗能率が低下することから、上限を700℃とし
た。一方、第二の発明の鋼板においては、Tiが必ずし
も添加されないことから、上記の理由に加えAlにより
Nを固定する必要がある。よって、あまり低い巻取温度
ではAlがNを完全に固定できないため下限を600℃
とした。上限は第一の発明での理由と同様に700℃と
した。
【0029】なお、本発明方法の対象は通常の冷延鋼板
以外に、冷延鋼板に亜鉛めっきや錫めっきなどを施した
表面処理鋼板を含む。また、鋼の溶製は転炉、電気炉の
いずれでも良い。鋳造は直送圧延以外については普通造
塊、連続鋳造のいずれでも良い。
【0030】粗圧延後の加熱については、昇温速度は本
発明の効果に影響を及ぼさない。加熱方法についてはど
のような加熱方法でも問題はなく、誘導加熱、輻射加
熱、ガスバーナーによる直火加熱でもよい。また、仕上
圧延直前に設置された加熱装置も、本発明方法の「11
00〜950℃」の加熱に適応できる。
【0031】冷間圧延以降の条件は、特に限定するもの
ではないが、加工性の点から冷間圧延の冷圧率は30〜
90%が望ましい。焼鈍温度は軟質化のため、700℃
以上、粗大化防止のため900℃以下が好ましい。焼鈍
方法は連続焼鈍であり、溶融亜鉛メッキラインでの連続
焼鈍であってもよい。調質圧延については、残存する降
伏点伸びを完全に消去するため、調圧率は0.1%以上
が望ましいが、高すぎると硬化してしまうため、2%以
下が望ましい。
【0032】また、焼鈍後調質圧延を経て、電気めっ
き、有機複合被覆あるいは化成処理等の表面処理を単独
あるいは複合して施した場合であっても、本発明の効果
は損なわれることはない。
【0033】
【実施例】以下に、本発明の実施例を示す。 (実施例1)表1(表1-1 ,表1-3 ,表1-5 )に示す成
分に鋼を鋳造し、表1(表1-2 ,表1-4 ,表1-6 )に示
す条件で熱間圧延を行った。熱間圧延前のスラブ加熱に
ついては、鋳造後室温まで一旦冷却した後に再加熱した
ものをA、鋳造後900℃まで一旦冷却した後に再加熱
したものをB、鋳造後、そのまま直送圧延を行ったもの
をCとした。A、Bについてはスラブの加熱温度も示し
た。熱間圧延後、酸洗による脱スケールの後に冷圧率7
5%で冷間圧延を行い、板厚1.2mmとし、850℃
で連続焼鈍を行った。このようにして製造した鋼板のr
−値と表面性状(Cu傷の発生)について調査した。
【0034】表1に示すように、本発明を用いることに
より、鋼板のr−値を2.0以上とすることができる深
絞り性に優れた軟質鋼板を製造することができる。 (実施例2)表2(表2-1 ,表2-3 ,表2-5 )に示す成
分の鋼を鋳造し、表2(表2-2 ,表2-4 ,表2-6 )に示
す条件で熱間圧延を行った。熱間圧延前のスラブ加熱に
ついては、鋳造後室温まで一旦冷却した後に加熱したも
のをA、鋳造後1000℃まで一旦冷却した後に加熱し
たものをB、鋳造後温度低下を防ぐため保温処理を行っ
て直送圧延を行ったものをCとした。A、Bについては
スラブの加熱温度も示した。熱間圧延後、酸洗による脱
スケールの後に冷圧率85%で冷間圧延を行い、板厚
1.0mmとし、800℃で連続焼鈍を行った。
【0035】表2に示すように、本発明を用いることに
より、鋼板のr−値を2.0以上とすることができる深
絞り性に優れた軟質鋼板を製造することができる。 (実施例3)表3(表3-1 ,表3-3 ,表3-5 )に示す成
分の鋼を鋳造し、表3(表3-2 ,表3-4 ,表3-6 )に示
す条件で熱間圧延を行った。熱間圧延前のスラブ加熱に
ついては、鋳造後室温まで一旦冷却した後に加熱したも
のをA、鋳造後300℃まで一旦冷却した後に加熱した
ものをB、鋳造後、そのまま直送圧延を行ったものをC
とした。A、Bについてはスラブの加熱温度も示した。
熱間圧延後、酸洗による脱スケールの後に冷圧率70%
で冷間圧延を行い、板厚0.8mmとし、連続溶融亜鉛
めっきラインにおいて、亜鉛めっきを行った。めっき前
の焼鈍温度は820℃である。
【0036】表3に示すように、本発明を用いることに
より、Ti添加の効果を最大限引き出して、鋼板のr−
値を2.0以上とすることができる深絞り性に優れた軟
質鋼板を製造することができる。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【表3】
【0040】
【表4】
【0041】
【表5】
【0042】
【表6】
【0043】
【表7】
【0044】
【表8】
【0045】
【表9】
【0046】
【表10】
【0047】
【表11】
【0048】
【表12】
【0049】
【表13】
【0050】
【表14】
【0051】
【表15】
【0052】
【表16】
【0053】
【表17】
【0054】
【表18】
【0055】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、Cu添
加極低炭素鋼を熱間圧延する際に、粗圧延後1100℃
〜950℃の温度範囲に被圧延材が存在する時間を70
秒以上とすることにより、r値の平均値を2.0以上と
して、従来よりも深絞り性に優れた冷延鋼板を容易に製
造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】時間とCu添加量でr値の平均を整理した結果
を示す図。
フロントページの続き (72)発明者 稲積 透 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 山本 雅明 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 江田 尚智 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 佐藤 馨 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 石黒 康英 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−195078(JP,A) 特開 平4−371528(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 9/46 - 9/48 C21D 8/00 - 8/04

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.005%以下、S:
    0.001〜0.020%、Cu:0.005〜0.1
    %、Ti:0.01〜0.2%、N:0.005%以下
    を含む鋼板の製造方法において、CuSが固溶している
    スラブを、1100℃〜950℃の温度範囲に存在する
    合計時間が70秒以上となる条件で熱間圧延した後、巻
    取り、しかる後冷間圧延することを特徴とする深絞り用
    冷延鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 鋼板は、更にNb:0.005〜0.1
    %含む請求項1に記載の深絞り用冷延鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 巻取温度は、550℃〜750℃である
    請求項1又は2に記載の深絞り用冷延鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 重量%で、C:0.005%以下、S:
    0.001〜0.020%、Cu:0.005〜0.1
    %、Nb:0.005〜0.1%、Al:0.01〜
    0.07%、N:0.005%以下を含む鋼板の製造方
    法において、CuSが固溶しているスラブを、1100
    ℃〜950℃の温度範囲に存在する合計時間が70秒以
    上となる条件で熱間圧延した後、巻取り、しかる後冷間
    圧延することを特徴とする深絞り用冷延鋼板の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 巻取温度は、600℃〜750℃である
    請求項4に記載の深絞り用冷延鋼板の製造方法。
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