JP5093029B2 - 冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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(C/12+N/14+S/32)/(Ti/48+Nb/93)≦1.4 (1)
TSm=(TS0+2TS45+TS90)/4 (2)
rm=(r0+2r45+r90)/4 (3)
Δr=(r0−2r45+r90)/2 (4)
rmin=min[r0,r45,r90] (5)
ここで、式(1)中の元素記号は、各元素の鋼中における含有量(単位:質量%)を、式(2)中のTS0、TS45およびTS90は、それぞれ圧延方向に対して0°、45°および90°の方向におけるTSを、式(3)〜(5)中のr0、r45およびr90は、それぞれ圧延方向に対して0°、45°および90°の方向におけるr値を、式(5)におけるmin[ ]は、[ ]内の引数の最小値を返す関数をそれぞれ意味する。
ΔTS=(TS0−2TS45+TS90)/2 (6)
ここで、式(6)中のTS0、TS45およびTS90は、それぞれ圧延方向に対して0°、45°および90°の方向におけるTSを意味する。
(A)上記〔1〕に記載の化学組成を有する鋼塊または鋼片に、(Ar3点−30℃)以上で圧延を完了する熱間圧延を施し、熱間圧延完了後0.5秒間以内に400℃/秒以上の平均冷却速度で750℃まで冷却し、400℃以上640℃未満の温度域で巻き取って熱延鋼板とする熱間圧延工程;
(B)前記熱延鋼板に酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程;
(C)前記酸洗鋼板に圧下率:60〜95%の冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程;および
(D)前記冷延鋼板に750〜880℃の温度域で焼鈍を施す焼鈍工程。
C:0.0050%以下
Cは、不純物として含有される元素であり、延性および深絞り性を低下させる作用を有する。このため、C含有量は0.0050%以下とする。好ましくは0.0040%以下であり、さらに好ましくは0.0030%以下である。C含有量は少なければ少ないほど好ましいので、C含有量の下限は特に規定する必要はない。しかし、C含有量の過剰な低減は著しい精錬コストの上昇をもたらす。したがって、精錬コストの観点から、C含有量は0.0005%以上とすることが好ましい。
Siは、不純物として含有される元素であり、深絞り性の向上に有効な集合組織の発達を阻害し、深絞り性を低下させる作用を有する。このため、Si含有量は0.1%以下とする。好ましくは0.05%以下であり、さらに好ましくは0.03%以下である。Si含有量は少なければ少ないほど好ましいので、Si含有量の下限は特に規定する必要はない。しかし、Si含有量の過剰な低減は著しい製造コストの上昇をもたらす。したがって、製造コストの観点から、Si含有量は0.001%以上とすることが好ましい。さらに好ましくは0.005%以上である。
Mnは、不純物として含有される元素であるが、SをMnSとして固定し、FeS生成による鋼の赤熱脆性を抑制する作用を有する。したがって、必要に応じて含有させてもよい。一方、Mn含有量が過剰になると深絞り性および延性の劣化が著しくなるため、Mn含有量を0.5%以下とする。好ましくは0.3%以下、さらに好ましくは0.2%以下である。なお、鋼の赤熱脆性を抑制する観点からは、Mn含有量を0.05%以上とすることが好ましい。
Pは、不純物として含有される元素であり、延性を低下させる作用を有する。このため、P含有量を0.025%以下とする。好ましくは0.020%以下、さらに好ましくは0.015%以下である。P含有量は少なければ少ないほど好ましいので、P含有量の下限は特に限定する必要はない。しかし、P含有量の過剰な低減は著しい製造コストの上昇をもたらすので、P含有量は0.001%以上とすることが好ましい。
Sは、不純物元素であり、延性および深絞り性を低下させる作用を有する。このため、S含有量は0.010%以下とする。好ましくは0.008以下であり、より好ましくは0.005%である。S含有量は少なければ少ないほど好ましいので、S含有量の下限は特に規定する必要はない。しかし、S含有量の過剰な低減は著しい製造コストの上昇をもたらす。したがって、製造コストの観点から、S含有量は0.0003%以上とすることが好ましい。
Alは、溶鋼を脱酸する作用を有する。この効果を得るためにAl含有量を0.0005%以上とする。好ましくは0.005%以上、さらに好ましくは0.010%以上、より好ましくは0.020%以上である。一方、Al含有量が過剰になると延性の低下が著しくなるため、Al含有量は0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下、さらに好ましくは0.05%以下、より好ましくは0.04%以下である。
Nは、不純物元素であり、延性および深絞り性を低下させる作用を有する。このため、N含有量は0.0040%以下とする。好ましくは0.0035%以下であり、さらに好ましくは0.0030%以下である。より好ましいのは0.0025%以下である。N含有量は少なければ少ないほど好ましいので、N含有量の下限は特に規定する必要はない。しかし、N含有量の過剰な低減は著しい製造コストの上昇をもたらす。したがって、製造コストの観点から、N含有量は0.0003%以上とすることが好ましい。
Tiは、炭窒化物を形成することによって固溶Cおよび固溶Nを低減し、深絞り性および延性を向上させる作用を有する。このため、Ti含有量は0.001%以上とする。一方、0.10%を超えてTiを含有させても、上記作用による効果が飽和していたずらにコストの増加をもたらすのみならず、鋼が硬質化して加工性の劣化を招く。したがって、Ti含有量は0.10%以下とする。より好ましくは0.08%以下、更に好ましくは0.07%以下である。
Nbは、炭窒化物を形成することによって固溶Cおよび固溶Nを低減し、深絞り性および延性を向上させる作用を有する。また、熱延板の結晶粒を微細化する作用も有する。このため、Nb含有量は0.001%以上とする。一方、Nb含有量が0.10%を超えると、再結晶温度の上昇を招き、所要の性能を得るために必要な焼鈍温度が高温となり、焼鈍設備の損傷や製造コストの上昇を招く。したがって、Nb含有量は0.10%以下とする。好ましくは0.05%以下、より好ましくは0.03%以下である。
(C/12+N/14+S/32)/(Ti/48+Nb/93)≦1.4 (1)
TSm:335MPa以下
鋼板の強度が高すぎるとプレス成形性が劣化する。このため、下記式(2)から求められるTSm(平均TS)を335MPa以下とする。好ましくは330MPa以下、さらに好ましくは325MPa以下、より好ましくは320MPa以下である。
TSm=(TS0+2TS45+TS90)/4 (2)
|Δr|:0.46以下、
rmin:1.60以上
鋼板の深絞り性は、ランクフォード値(r値)とよい相関を示すため、本発明においても、r値に基づいて深絞り性を評価する。
rm=(r0+2r45+r90)/4 (3)
Δr=(r0−2r45+r90)/2 (4)
rmin=min[r0,r45,r90] (5)
上述したr値の面内異方性に対する考え方と同様に、前掲のTSmを335MPa以下の場合であっても、TSの面内異方性が大きい場合には、もっともTSの高い方向の機械特性により鋼板全体のプレス成形性が支配されてしまう場合があるので、良好なプレス成形性が確実に確保するために下記式(6)から求められるΔTSの絶対値(|ΔTS|)を9MPa以下とすることが好ましい。さらに好ましくは4.5MPa以下、より好ましくは3MPa以下である。
ΔTS=(TS0−2TS45+TS90)/2 (6)
冷間圧延および焼鈍後において、優れた深絞り性、特に面内異方性すなわち|Δr|の小さい冷延鋼板を得るには、冷間圧延に供する鋼板の表面から板厚の1/4深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径を16μm以下とする。鋼板の表面から板厚の1/4深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径は、当該鋼板全体としてのフェライト平均結晶粒径の代表値であるから、当該位置におけるフェライト平均結晶粒径が16μmを超えると、冷間圧延および焼鈍後における深絞り性の劣化、特にΔrの増加が著しくなる。したがって、鋼板の表面から板厚の1/4深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径を16μm以下とする。好ましくは15μm以下、さらに好ましくは14μm以下である。前記フェライト平均結晶粒径が微細であるほど冷間圧延および焼鈍後における深絞り性が向上するので前記フェライト平均結晶粒径の下限は特に限定する必要はない。しかし、結晶粒の著しい微細化には高い冷却能力を要し、冷却能力を上げるために冷却設備が大掛かりとなり製造コストが嵩む。このため、鋼板の表面から板厚の1/4深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径は2μm以上とすることが好ましい。
上述した化学組成を有する鋼塊または鋼片に(Ar3点−30℃)以上で圧延を完了する熱間圧延を施す。
熱間圧延完了後0.5秒間以内に400℃/秒以上の平均冷却速度で750℃まで冷却し、400℃以上640℃未満の温度域で巻き取る。
本発明では上記の冷却を行う設備を限定しない。工業的には、水量密度の高い水スプレー装置を用いることが好適である。例えば、圧延板搬送ローラーの間に水スプレーヘッダーを配置し、板の上下から十分な水量密度の高圧水を噴射することで冷却することができる。
上記熱間圧延により得られた熱延鋼板に酸洗を施す。本発明における酸洗は、熱延鋼板の表面に形成されたスケールの除去のみを目的とするものであるから、酸洗の態様は特に限定する必要はなく、常法でかまわない。
上記酸洗により得られた酸洗鋼板に圧下率:60〜95%の冷間圧延を施す。極低炭素鋼の場合、冷間圧延率がある程度高くなるほど焼鈍後のr値が高くなる傾向を示す。冷間圧延の圧下率が60%未満では、焼鈍後のr値の向上が不十分であり好ましくない。一方、冷間圧延の圧下率が95%を超えると、深絞り性を劣化させる集合組織が発達するようになり、却って焼鈍後のr値を低下させる。また、冷間圧延の生産性も低下する。したがって、冷間圧延の圧下率は60〜95%とする。
上記冷間圧延により得られた冷延鋼板に750〜880℃の温度域で焼鈍を施す。
焼鈍温度が750℃未満では再結晶が不十分となり、得られる鋼板が硬質となるだけでなく、伸びや深絞り性が劣化する。一方、焼鈍温度が880℃を超えると、製造コストの増大を招くだけでなく、オーステナイトへの変態が起きてr値にとって好ましい集合組織の形成が阻害される。したがって、焼鈍温度は750〜880℃とする。焼鈍温度の下限は、780℃以上が好ましく、800℃以上がさらに好ましい。上限は850℃以下が好ましく、830℃以下がさらに好ましい。
降伏点伸び発生が懸念される場合には、プレス成形時のストレッチャーストレイン抑制のために、焼鈍後に伸び率0.5〜2%のスキンパス圧延することが好ましい。
YSm=(YS0+2YS45+YS90)/4
TSm=(TS0+2TS45+TS90)/4
Elm=(El0+2El45+El90)/4
ここで、YS0、YS45、YS90、TS0、TS45、TS90、El0、El45およびEl90は、圧延方向に対して0°、45°および90°の方向におけるYS、TSおよびElをそれぞれ示す。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.0050%以下、Si:0.1%以下、Mn:0.50%以下、P:0.025%以下、S:0.010%以下、Al:0.0005〜0.10%、N:0.0040%以下、Ti:0.001〜0.10%およびNb:0.001〜0.10%を含有するとともに、下記式(1)を満足し、残部Feおよび不純物からなる化学組成を有し、下記式(2)から求められるTSmが335MPa以下、下記式(3)から求められるrmが1.70以上、下記式(4)から求められるΔrの絶対値(|Δr|)が0.46以下で、かつ下記式(5)から求められるrminが1.60以上であることを特徴とする冷延鋼板。
(C/12+N/14+S/32)/(Ti/48+Nb/93)≦1.4 (1)
TSm=(TS0+2TS45+TS90)/4 (2)
rm=(r0+2r45+r90)/4 (3)
Δr=(r0−2r45+r90)/2 (4)
rmin=min[r0,r45,r90] (5)
ここで、式(1)中の元素記号は、各元素の鋼中における含有量(単位:質量%)を、式(2)中のTS0、TS45およびTS90は、それぞれ圧延方向に対して0°、45°および90°の方向におけるTSを、式(3)〜(5)中のr0、r45およびr90は、それぞれ圧延方向に対して0°、45°および90°の方向におけるr値を、式(5)におけるmin[ ]は、[ ]内の引数の最小値を返す関数をそれぞれ意味する。 - さらに、下記式(6)から求められるΔTSの絶対値(|ΔTS|)が9MPa以下であることを特徴とする請求項1に記載の冷延鋼板。
ΔTS=(TS0−2TS45+TS90)/2 (6)
ここで、式(6)中のTS0、TS45およびTS90は、それぞれ圧延方向に対して0°、45°および90°の方向におけるTSを意味する。 - 請求項1に記載の化学組成を有するとともに、鋼板表面から板厚の1/4深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径が16μm以下であり、かつ、鋼板表面から板厚の1/16深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径(ds)と板厚中心位置におけるフェライト平均結晶粒径(dc)との比(ds/dc)が0.90以下である鋼板に、圧下率:60〜95%の冷間圧延を施したのちに750〜880℃の温度域で焼鈍を施して得たことを特徴とする冷延鋼板。
- 下記工程(A)〜(D)を備えることを特徴とする冷延鋼板の製造方法:
(A)請求項1に記載の化学組成を有する鋼塊または鋼片に、(Ar3点−30℃)以上で圧延を完了する熱間圧延を施し、熱間圧延完了後0.5秒間以内に400℃/秒以上の平均冷却速度で750℃まで冷却し、400℃以上640℃未満の温度域で巻き取って熱延鋼板とする熱間圧延工程;
(B)前記熱延鋼板に酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程;
(C)前記酸洗鋼板に圧下率:60〜95%の冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程;および
(D)前記冷延鋼板に750〜880℃の温度域で焼鈍を施す焼鈍工程。 - 請求項1に記載の化学組成を有するとともに、鋼板表面から板厚の1/4深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径が16μm以下であり、かつ、鋼板表面から板厚の1/16深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径(ds)と板厚中心位置におけるフェライト平均結晶粒径(dc)との比(ds/dc)が0.90以下である鋼板に、圧下率:60〜95%の冷間圧延を施したのちに750〜880℃の温度域で焼鈍を施すことを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
- 前記冷間圧延を施す鋼板の板厚が2.8mm以上であることを特徴とする請求項4または5に記載の冷延鋼板の製造方法。
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