JPH07102344A

JPH07102344A - 深絞り性と耐深絞り脆性とのバランスの優れた連続焼鈍冷延鋼板

Info

Publication number: JPH07102344A
Application number: JP5273126A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Hosoya; 佳弘細谷; Masaya Morita; 正哉森田; Aoshi Tsuyama; 青史津山
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1995-04-18
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JP2864966B2

Abstract

(57)【要約】【目的】 IF鋼において二律背反する特性である、深絞
り性と耐深絞り脆性とがバランスした冷延鋼板を効率よ
く、安定して量産する。【構成】 C ： 0.0030%未満、Mn：0.05〜0.20 %、Si:
0.05%以下、P ：0.02% 以下、S ：0.010%以下、sol.A
l：0.025 〜0.06% 、N ：0.0030% 以下、Ti：0.02〜0.0
5% 未満、B ：0.0003〜0.0010% を含有し、X ＝−ln
｛( C / Ti* ) B ｝、Ti* ＝Ti−(48/14) N −(48/32)
S ≧0 で規定されるX が9.2 〜11.2を満足し、残部Feお
よび不可避不純物からなる成分組成を有する、深絞り性
と耐深絞り脆性とのバランスの優れた連続焼鈍冷延鋼
板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、極低炭素鋼を素材と
し、極めて優れた、深絞り成形性と耐深絞り脆性とのバ
ランスを有する冷延鋼板に関するものであり、前記冷延
鋼板から製造された表面処理鋼板等にも応用し得るもの
である。

【０００２】

【従来の技術】最近の製鋼工程における脱ガス技術の進
歩により、鋼中の炭素( C ) 含有量を30ppm 以下まで低
減した極低炭素鋼が比較的安価で且つ大量に製造される
ようになり、前記極低炭素鋼にNb、Ti、B およびZr等を
添加した、所謂IF(Interstitial Free) 鋼が、連続焼鈍
プロセスで深絞り性と非時効性が要求されるEDDQクラス
の超深絞り用冷延鋼板を製造するための有力な素材とし
て一般化しつつある。

【０００３】連続焼鈍冷延鋼板として一般的に使用され
るIF鋼は、TiおよびNbを、各々単独あるいは複合添加し
た鋼である。Tiは強力な炭・窒化物形成元素であると同
時に、鋼中S をも硫化物として固定作用を有しているた
め、特に、Ti-IF 鋼は、広い成分範囲で、極めて優れた
深絞り性および延性が安定して得られるのが特徴であ
る。しかし、Tiは酸化し易いため、連続鋳造時のノズル
閉塞およびTi酸化物によるスラブ表面欠陥発生の問題が
ある。また、鋼中C をTiC として完全に固定するに足る
量のTiを添加した場合、焼鈍後の鋼板の粒界強度が低下
し、深絞り脆化(2次加工脆化) の問題が顕在化する。深
絞り脆化の問題に対しては、微量B の添加が有効である
ことが知られているが、深絞り性の劣化を伴う点が問題
である。

【０００４】これに対し、Nb−IF鋼は、NbC として鋼中
C を固定することによって、Ti−IF鋼と同様に優れた深
絞り性が得られるが、Ti−IF鋼に比べて、Nb含有量の適
正範囲が狭いという問題がある。しかし、酸化物系のス
ラブ表面欠陥が生成しにくいため、スラブ手入れが不要
になり、直送圧延による熱延鋼帯の製造が可能となるメ
リットがある。また、合金化亜鉛メッキ鋼板の原板とし
て、Nbを単独あるいはTiとの複合添加したIF鋼を使用し
た場合、合金層の密着性がTi−IF鋼に比べて改善される
ことが知られている。

【０００５】上述したTi添加IF鋼およびNb添加IF鋼相互
の補完技術として、NbおよびTiの両方を添加する複合添
加技術（特公昭61-32375号公報) が開示されている。そ
の技術の骨子は、0.003 〜0.025wt.% のNbと、0.010 〜
0.037wt.% のTiを、Nb＞2.33C 、(48/14)(N −0.002)＜
Ti＜4 C ＋3.43N の条件にて添加するもので、仕上げ熱
延前にN をTiN とし、そして、C を[Nb,Ti]Cとして完全
に固定することを基本技術としている。

【０００６】さて、IF鋼への微量B 添加は、従来開示さ
れた特許出願においては、第2 請求項以降で付加的に限
定されるケ−スが大半であった。これは、B が、耐2 次
加工脆化に対して極めて有効な元素である反面、鋼板の
必須の特性として要求されている深絞り性を劣化させる
元素であるため、積極的な添加は必ずしも得策ではない
ためである。これに対して、IF鋼にB を積極的に添加す
る技術として、特開昭63-317625 号公報等が開示されて
いる。これは、IF鋼の不可避的な問題である溶接熱影響
部の組織微細化作用を利用して、B 添加による深絞り性
の劣化を回避しようとするものであるが、ベ−スとなる
成分系は、TiとNbを複合添加したIF鋼である。また、２
次加工性と表面処理性を考慮した鋼板が、特開昭59-140
333 号公報に、そして、絞り用合金化溶融亜鉛めっき鋼
板が、特開平1-184227号公報に開示されているが、基本
的な成分設計思想および作用・効果の点では、深絞り性
と耐深絞り脆性とのバランスの向上を配慮した技術では
ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、自動車の部品形
状の複雑化、大型化および防錆性の重視等に伴い、従来
は成形性の厳しい部位( リアクウオ−タ等) のみに使用
されていたEDDQクラスの超深絞り用冷延鋼板の使用割合
が増大しており、前記EDDQクラスの鋼板が汎用品種とし
て大量に使用されるようになってきた。一方、連続焼鈍
プロセスの普及に伴って、当該プロセスで非時効超深絞
り用冷延鋼板を製造する最も有効な方法として、IF鋼を
素材とした製造法が一般的になりつつある。しかし、IF
鋼を汎用品種として大量に製造すると、前述したよう
に、深絞り脆化等のIF鋼特有の問題が顕在化する危険性
があり、成分設計上十分な配慮が必要となる。本発明の
目的は、このような実態に鑑み、上述した問題点を解決
することによって、IF鋼において二律背反する特性であ
る、深絞り成形性と、耐深絞り脆性とをバランスさせる
上で最も好ましい成分設計をし、深絞り性と耐深絞り脆
性とのバランスの優れた連続焼鈍冷延鋼板を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、C 含有量が0.
0030wt.%未満である極低炭素鋼をベ−スとしたIF鋼を改
善して、深絞り性と耐深絞り脆性の両者をバランスよく
向上させた、最も優れた非時効超深絞り用冷延鋼板に関
するものであり、Ti(0.02 〜0.05wt.%) および微量のB
(3 〜10ppm)を含有した極低炭素鋼を必須鋼種とし、且
つ、Ti*(＝Ti−(48/14) N −(48/32) S ≧0)、C および
B 量で規定されるX ( ＝−ln｛(C/Ti*) B｝）の値を適
正範囲に規制することに特徴を有し、このような化学成
分組成によって初めて目的を達成することができあるも
のであり、詳しくは下記のとおりである。

【０００９】この発明の、深絞り性と耐深絞り脆性との
バランスの優れた連続焼鈍冷延鋼板は、C ：0.0030wt.%
未満、Mn：0.05〜0.20wt.%、Si：0.05wt.%以下、P ：0.
02wt.%以下、S ：0.010 wt.%以下、sol.Al：0.025 〜0.
06wt.%、N ：0.0030 wt.% 以下、Ti：0.02〜0.05wt.%未
満、B ：0.0003〜0.0010wt.%、を含有し、且つ、下記
(1) 、(2) 式、 X ＝−ln｛( C / Ti* ) B ｝ ─────────(1) 但し、Ti* ＝Ti−(48/14) N −(48/32) S ≧0 ──(2) で規定されるX の値が9.2 〜11.2の範囲を満足し、残部
が鉄(Fe)および不可避不純物からなる化学成分組成を有
することに特徴を有するものである。

【００１０】

【作用】本発明において最も重要な構成要件は、0.0030
wt.%未満のC 含有量の極低炭素鋼に、0.02〜0.05wt.%の
範囲内のTi、および、3 〜10ppm の範囲内のB を複合添
加したIF鋼において、その化学成分組成について前記
(1) および(2) 式で算出されるX の値を、9.2 〜11.2の
範囲内に限定する点にあり、これによって、深絞り性と
耐深絞り脆性とのバランスの優れた連続焼鈍冷延鋼板が
得られる。

【００１１】この発明の連続焼鈍冷延鋼板の化学成分組
成を上述した範囲内に限定した理由について述べる。 (1) Ti:本発明では、IF鋼として不可欠な炭・窒化物形
成元素の添加に関して、Tiを必須添加元素とするが、同
時に当該成分系の鋼板の表面性状に影響を及ぼすスラブ
段階での表面欠陥はTiが原因となることから、Tiの含有
量を制限する。スラブの表面欠陥は、Tiの添加量の増加
に伴って悪化する。特に、直送圧延等を行なう場合は厳
密な管理が必要となる。図1 は、Ti添加極低炭素鋼の連
続鋳造スラブ表面に発生するピンホ−ル欠陥に対する、
微量のNbおよびB の効果を示したグラフである。同図か
ら明らかなように、Ti添加鋼では、Ti含有量の増加に伴
って、連続鋳造スラブ表面に発生するピンホ−ル欠陥は
増加するが、微量のB を複合添加することによって、ピ
ンホ−ル欠陥は著しく減少し、その効果はNbを複合添加
したものより顕著である。このような点から、本発明で
は、極微量のB 添加によってスラブの欠陥を皆無とする
ことを目標として、Ti含有量の上限を0.05wt.%未満とす
る。一方、Tiは強力な窒化物および硫化物形成元素であ
る。特に、鋼中のN に関しては、高温域でTiN として粗
大析出するため、熱間圧延後にN をAlN として析出させ
ることにより、コイル長手方向の材質変動が改善され
る。そこで、窒化物および硫化物として析出した残余の
Tiが鋼中のC を析出固定させ得る条件として、Tiの含有
量の下限を0.02wt.%とする。従って、Tiの含有量は、0.
02〜0.05wt.%未満の範囲内に限定すべきである。

【００１２】(2) C :次に、本発明では、鋼中のC の全
てを、TiC またはTiS を核とした炭硫化物として析出さ
せることを目標とする。これは、IF鋼としての優れた成
形性および完全非時効性を兼備することを必須条件にす
るためである。C はIF鋼として成分設計する上で、その
含有量が少ないほどTiの添加量が少なくてすむ。そこ
で、本発明では、Tiの含有量が0.02〜0.05wt.%未満の範
囲内で固定できるC の含有量の上限値を、0.0030wt.%未
満に限定する。しかし、熱間圧延時の組織の細粒化に対
しては、C は有効な元素であり、両者の観点からC 含有
量は、0.0010〜0.0015wt.%程度が望ましい。

【００１３】(3) Si:Siは鋼板の延性を維持する点か
ら、その含有量を0.05wt.%以下に限定する。 (4) Mn:Mn含有量は、TiがS を固定するので、通常レベ
ルよりも低くても問題がない。特に、連続焼鈍過程で残
留固溶C を析出させるためには、Mn含有量は低い方が望
ましいが、0.05wt.%未満では溶銑予備処理コストが上昇
する。一方、残留固溶Cの低減および深絞り性に好まし
い集合組織の発達を図るために、0.20wt.%以下にするこ
とが必要である。従って、Mnの含有量は、0.05〜0.20w
t.%の範囲内に限定すべきである。

【００１４】(5) P :P は、耐深絞り脆化に対して有害
な元素であるが、B を必須添加元素とする本発明におい
ては、その含有量の上限値が緩和される。しかしなが
ら、成形性を維持するため、延性に対する悪影響が無視
できる範囲内に抑えることが必要である。従って、P 含
有量は、0.02wt.%以下に限定すべきである。

【００１５】(6) S :S は、Tiと硫化物を形成すること
によってTi*(＝Ti−(48/14) N −(48/32) S≧0)を減ず
る。S によって、硫化物として消費されるTiを極力少な
くすることが必要である。従って、S の含有量は0.010
wt.%以下に限定すべきである。

【００１６】(7) Al:Alは、Tiが添加された本発明の鋼
においては、N を固定するだけの目的であれば、連続鋳
造が可能な範囲内でその含有量を低減することができ
る。しかしながら、本発明では、Alで鋼を脱酸すること
によって、Tiの酸化を抑制し、表面欠陥の発生を減ずる
ことが必要である。このような作用を発揮させるため
に、Alの含有量は、0.025 〜0.06wt.%の範囲内に限定す
べきである。

【００１７】(8) N :N は、IF鋼の材質特性を発揮させ
るために、その含有量は低い方が望ましい。特に、Tiと
窒化物を形成することによってTi*(＝Ti−(48/14) N −
(48/32) S ≧0)を減ずる。従って、N の含有量は、0.00
30wt.%以下に限定すべきである。

【００１８】(9) B :B は、本発明の必須添加元素であ
る。特に、Ti添加IF鋼をベ−スとしてB を添加すること
により、深絞り性と深絞り脆化とのバランスが、従来の
鋼板と比較して格段に向上する。図2 は、Ti添加IF鋼、
Nb添加IF鋼およびTi、Nb複合添加IF鋼の各々にB を添加
した鋼板の、連続焼鈍後の鋼板の面内3 方向(0°、45
°、90°) のｒ値の最低値（ｒ_min) と、絞り比2.2 で
評価し、絶対温度で表した深絞り脆化臨界温度( Ｔ_th)
との比（ｒ_min／Ｔ_th）を、鋼中B 含有量で整理したグ
ラフである。同図から明らかなように、B を本発明の範
囲内のTi含有量と共に複合添加した場合にのみ、B 含有
量が3 〜10ppm の範囲内で、ｒ_min／Ｔ_th≧0.015 とな
る。図3 は、Ti、B 添加IF鋼において、ｒ_min／Ｔ
_thを、X [ ＝−ln｛(C/Ti*) B] で整理したグラフであ
る。同図から明らかなように、ｒ_min／Ｔ_th≧0.015 と
なるのは、X の値が9.2 〜11.2の範囲内のときである。
従って、本発明においては、Ti添加をベ−スとして、B
の含有量を3 〜10ppmの範囲内に限定し、更に、X [ ＝
−ln｛(C/Ti*) B ] が9.2 〜11.2の範囲内になるように
限定すべきである。

【００１９】本発明鋼の特性を最大限に発揮させるため
には、連続焼鈍プロセスにて焼鈍することが必須であ
る。その場合、焼鈍温度が再結晶温度以上であれば、本
発明鋼の特性を発揮させることができるが、ｒ_minは高
温で焼鈍するほど増大するため、Ａc₃変態点直下までの
温度範囲であって、できる限り高温度で焼鈍するのが望
ましい。なお、本発明で開示した鋼板は、連続焼鈍後に
各種の電気メッキ処理工程、有機被覆工程あるいは冷延
鋼板を連続溶融亜鉛メッキ工程にて防錆性の優れた鋼板
に適用することも可能で、優れた深絞り性と耐2 次加工
脆性のバランスが損なわれることはない。

【００２０】

【実施例】次に、この発明を実施例により、比較例と対
比しながら説明する。 (実施例1)表1 に示す本発明の範囲内の化学成分組成を
有する本発明鋼No.1〜8 、および、表2 に示す本発明の
範囲外の化学成分組成を有する比較鋼No.1〜20の連続鋳
造鋳片を、1200℃に加熱した後、粗圧延で厚さ36mmに圧
延し、次いで、仕上げ温度を890 〜920 ℃の範囲内の条
件で熱間圧延を行い、厚さ3.2 mmの鋼板とした。このよ
うにして得られた熱延鋼帯を620 ℃で巻き取った。前記
熱延鋼帯を酸洗後、厚さ0.8 mmまで冷間圧延を行い、次
いで、840 〜850 ℃の温度範囲で連続焼鈍を施した。こ
のようにして得られた鋼帯に対して0.5%の調質圧延を施
して連続焼鈍冷延鋼帯を製造した。前記連続焼鈍冷延鋼
帯の各々から試験片を採取して、鋼板の面内３方向（ 0
°、45°、90°) のｒ値の最低値( ｒ_min) 、絞り比2.
2 で評価し、絶対温度で表した深絞り脆化臨界温度( Ｔ
_th) を測定すると共に、ｒ_min/ Ｔ_thを求めて、表3 に
示した。なお、スラブの表面欠陥の発生状況について併
記した。〇は欠陥発生なし、△は軽度の欠陥発生、×は
欠陥発生を表す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】表1 、2 および3 から明らかなように、本
発明の範囲外の化学成分組成を有する比較鋼No.7〜9 、
11、17および18から製造した冷延鋼板は、ｒ_minが2.0
以上と高く深絞り性が優れていたが、Ｔ_thが153 〜223K
と高温であって耐深絞り脆性が劣化し、また、比較鋼N
o.1〜6 、12〜16、19および20から製造した冷延鋼板
は、Ｔ_thが133K以下と低温であって耐深絞り脆性が優れ
ていたが、ｒ_minが1.98以下と低く深絞り性が劣化し、
従って、No.10 を除くすべての比較鋼のｒ_min/ Ｔ_thの
値は低く( 0.015 以下) 、深絞り性と耐深絞り脆性との
バランスが劣化した。なお、比較鋼No.10 から製造した
冷延鋼板は、ｒ_min、Ｔ_thおよびｒ_min/ Ｔ_th共に優れ
ているが、スラブに軽度の表面欠陥が発生した。

【００２５】これに対して、本発明の範囲内の化学成分
組成を有する本発明鋼No.1〜8 から製造した冷延鋼板は
いずれも、ｒ_minは、2.0 以上と高く深絞り性が優れて
おり、Ｔ_thは、133 K 以下と低温であって、耐深絞り脆
性が優れており、しかも、ｒ_min/ Ｔ_thは、0.015 以上
であって深絞り性と耐深絞り脆性とのバランスが優れて
いた。更に、スラブの表面には欠陥が発生せず良好であ
った。

【００２６】(実施例2)表1 に示した本発明鋼No.1〜3
、5 〜8 、および、表 2に示した比較鋼No.7〜10およ
び17〜20の連続鋳造鋳片を加熱することなく、直送圧延
( 熱間圧延) を行なった。粗圧延で36mmに圧延した後、
実施例1 と同じく、仕上げ厚さを3.2 mm、仕上げ温度を
870 〜910 ℃の範囲内の条件で熱間圧延を行い、このよ
うにして得られた熱延鋼帯を660 ℃で巻き取った。前記
熱延鋼帯を酸洗後、厚さ0.8 mmまで冷間圧延を行い、次
いで、840 〜850 ℃の温度範囲で連続焼鈍を施した。こ
のようにして得られた鋼帯に対して0.5%の調質圧延を施
して連続焼鈍冷延鋼帯を製造した。前記連続焼鈍冷延鋼
帯の各々から試験片を採取して、鋼板の面内３方向（ 0
°、45°、90°) のｒ値の最低値( ｒ_min) 、絞り比2.
2 で評価し、絶対温度で表した深絞り脆化臨界温度( Ｔ
_th) を測定すると共に、ｒ_min/ Ｔ_thを求めて、表4 に
示した。なお、スラブ表面のピンホ−ル欠陥の発生密度
( 指標) について表4 に併記した。

【００２７】

【表４】

【００２８】表1 、2 および4 から明らかなように、連
続鋳造鋳片に対して、直送による熱間圧延を施した場合
でも、実施例１で得られた結果と同様、本発明の範囲外
の化学成分を有する鋼から製造した冷延鋼板は、深絞り
性または耐深絞り脆性のいずれかが劣っているために、
深絞り性と耐深絞り脆性とのバランスが劣っていた。更
に、スラブ表面にピンホ−ル欠陥が発生したものが多か
った。これに対して、本発明の範囲内の化学成分組成を
有する鋼から製造した冷延鋼板は、深絞り性および耐深
絞り脆性がすぐれており、しかも、深絞り性と耐深絞り
脆性とのバランスが優れていた。また、スラブ表面には
ピンホ−ル欠陥が発生せず、スラブ表面は良好であっ
た。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明において
は、極低C 鋼をベ−スとして、TiおよびB 等を適正量含
有する化学成分組成の鋼を開発し、B およびTiの複合添
加によりIF鋼を改善したので、IF鋼における相反する特
性である深絞り性と耐深絞り脆性とのバランスの優れた
連続焼鈍冷延鋼板を、安価に、効率よく、そして、安定
して量産することができる、工業上有用な効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ti添加極低炭素鋼の連続鋳造スラブ表面に発生
するピンホ−ル欠陥に対する、微量のNbおよびB の効果
を示したグラフである。

【図２】Ti添加IF鋼、Nb添加IF鋼およびTi、Nb複合添加
IF鋼の各々にB を添加した鋼板の、連続焼鈍後の鋼板の
面内3 方向(0°、45°、90°) のｒ値の最低値（ｒ_min)
と、絶対温度で評価した深絞り脆化臨界温度( Ｔ_th)
との比（ｒ_min／Ｔ_th）を、鋼中B 含有量で整理したグ
ラフである。

【図３】Ti、B 添加IF鋼において、ｒ_min／Ｔ_thを、鋼
中の化学成分組成によって決まる値X [ ＝−ln｛(C/Ti
*)B、但し、Ti* ＝Ti−(48/14) N −(48/32) S ≧0 ]
で整理したグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素(C) ： 0.0030wt.% 未満、マンガン(Mn) ： 0.05 〜0.20 wt.% 、シリコン(Si) ： 0.05 wt.% 以下、燐(P) ： 0.02 wt.% 以下、硫黄(S) ： 0.010 wt.% 以下、可溶アルミ(sol.Al) ： 0.025 〜0.06 wt.% 、窒素(N) ： 0.0030 wt.%以下、チタン(Ti) ： 0.02 〜0.05 wt.% 未満、ボロン(B) ： 0.0003 〜0.0010 wt.% 、を含有し、且つ、下記(1) および(2) 式、 X ＝−ln｛( C / Ti* ) B ｝─────────(1) 但し、Ti* ＝Ti−(48/14) N −(48/32) S ≧0 ──(2) で規定されるX の値が9.2 〜11.2の範囲を満足し、残部
が鉄(Fe)および不可避不純物からなる化学成分組成を有
することを特徴とする、深絞り性と耐深絞り脆性とのバ
ランスの優れた連続焼鈍冷延鋼板。