JPH0987748A - 非ｉｆ鋼系非時効性極低炭素冷延鋼板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＴｉやＮｂが無添加なＢ添加極低炭素鋼を用
い、現状設備により優れた耐歪時効性と加工性を有する
極低炭素冷延鋼板の製造方法を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．０００７〜０．００
１７％、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：０．０５〜２％、
Ｐ：０．００５〜０．１５％、Ｓ：０．００１〜０．０
２％、Ａｌ：０．０４〜０．１３％、Ｎ：０．００１〜
０．００３％、Ｂ：０．０００５〜０．００２４％、残
部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつＢ／Ｎ：
０．５〜０．８である成分を有することと、熱延後の巻
取温度が４００〜５９０℃であることと、かつ連続焼鈍
での冷却過程で６５０℃から５０℃までの平均冷却速度
が０．５〜７℃／秒であることを特徴とする極低炭素冷
延鋼板の製造方法など。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、家電製
品、建物などの分野で用いられるプレス加工に適した冷
延鋼板およびこれに防錆の目的で亜鉛あるいは合金化亜
鉛などのめっきを電気亜鉛めっきあるいは溶融亜鉛めっ
き法で施した亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の極低炭素冷延鋼板としては、鋼中
の侵入型固溶元素（Ｃ、Ｎ）と強い結合力を持ち、炭窒
化物を容易に形成するＴｉおよびＮｂのうち少なくとも
一種を含有させた、いわゆるＩＦ鋼（Ｉｎｔｅｒｓｔｉ
ｔｉａｌ Ｆｒｅｅ Ｓｔｅｅｌ）がよく知られてい
る。この鋼は耐歪時効性や加工性を劣化させる原因とな
る侵入型固溶元素を含まないので、非時効で極めて良好
な加工性を有する。

【０００３】近年、脱ガス技術の進歩により極低炭素鋼
の溶製が容易になったため、ＩＦ鋼はプレス加工用冷延
鋼板の主力鋼種として大量に用いられるようになった。

【０００４】しかし、ＩＦ鋼は次のような問題点を有す
る。第一に、高価なＴｉやＮｂを添加するため素材コス
トが高くなる。第二に、ＴｉやＮｂを添加すると再結晶
温度が高くなるので高温焼鈍が必須となる。第三に、酸
化物形成傾向の強いＴｉが添加された鋼においては、酸
化物系介在物に起因する表面欠陥が発生しやすい。第四
に、固溶Ｃ、Ｎが存在しないため結晶粒界の強度が低下
し、二次加工時に脆性割れが起こる。

【０００５】ＩＦ鋼のこのような問題点を解決する目的
で、例えば、特公昭５８ー４９６２２号公報や特公昭６
１ー１１２９４号公報には、ＴｉやＮｂを添加しないで
微量のＢを添加した非ＩＦ鋼系極低炭素鋼が提案されて
いる。また、特開平６ー９３３７６号公報や特開平６ー
９３３７７号公報には、こうしたＢ添加の非ＩＦ鋼系極
低炭素鋼のＣ量に対する制約を一層厳しくすることによ
り、耐歪時効性の改善を図るとともに、Ｐの添加と熱延
後の冷却条件の工夫により加工性を向上させる方法が開
示されている。さらに、特開平６ー２１２３５４号公報
には、同様なＢ添加非ＩＦ鋼系極低炭素鋼のＭｎとＰの
含有量を、Ｍｎ＋２０Ｐが０．３％以上となるようにコ
ントロールし、熱延仕上圧延直後の冷却速度を速めて熱
延板組織を細粒化し冷延・焼鈍後のｒ値の向上を図ると
ともに、熱延後高温巻取によりＡｌＮを完全析出させて
耐歪時効性を改善する方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
５８ー４９６２２号公報や特公昭６１ー１１２９４号公
報に記載の方法では、技術上の検討が十分でなく、良質
な材質を安定して得ることができない。特に、耐歪時効
性の安定度が実用に耐える水準ではない。

【０００７】特開平６ー９３３７６号公報や特開平６ー
９３３７７号公報に記載の方法では、実用に耐えるほど
には耐歪時効性が改善されない。また、熱延後の冷却条
件で、仕上圧延後の急冷を推奨しているが、これを実現
するには冷却設備の大改造が必要である。さらにこれら
特許公報に記載のＢ添加極低炭素冷延鋼板では、以下に
示すように、室温時効で、特徴的な非常に鋭敏な上降伏
点が現れるのを安定して防ぐことができない。これは、
実車プレス現場での作業性上、極めて好ましくない。

【０００８】図１に、室温における軽い歪時効後の降伏
点挙動を示す。図で、（イ）は通常の冷延鋼板の降伏点
挙動であり、（ロ）はＢ添加した極低炭素冷延鋼板の降
伏点挙動である。通常の冷延鋼板では、降伏点伸び（以
後、ＹＰＥｌと呼ぶ。）の回復が０．３％程度の時効で
は鋭敏な上降伏点が現れない。Ｂ無添加すなわち単純な
極低炭素冷延鋼板の降伏点挙動も（イ）と同様である。
これに対し、Ｂ添加極低炭素冷延鋼板では、ＹＰＥｌの
回復が０．３％と非常に僅かな場合でも、鋭敏な上降伏
点が現われる。上降伏点と下降伏点の応力差は１５ＭＰ
ａにも及ぶ場合もあり、このような大きな上降伏点と下
降伏点の応力差が生じると、プレス成形の際の歪分布の
不均一化が助長される。そのため、ＹＰＥｌが０．３％
と非常に小さい場合でも、部品が大きい実車プレスでは
ストレッチャストレインが発生する。

【０００９】特開平６ー２１２３５４号公報では、特開
平６ー９３３７６号公報の場合と同様、Ｂ添加極低炭素
冷延鋼板の特異な降伏点挙動に注目していないので、耐
歪時効性の改善は十分でない。また、加工性を改善する
ための熱延仕上圧延後の急冷も、冷却設備の大改造が必
要でるので好ましくない。

【００１０】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、高価なＴｉやＮｂを添加しないＢ添加
の非ＩＦ鋼系極低炭素鋼を用い、現状設備により優れた
耐歪時効性と加工性を有する極低炭素冷延鋼板の製造方
法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題は、重量％で、
Ｃ：０．０００７〜０．００１７％、Ｓｉ：１．５％以
下、Ｍｎ：０．０５〜２％、Ｐ：０．００５〜０．１５
％、Ｓ：０．００１〜０．０２％、Ａｌ：０．０４〜
０．１３％、Ｎ：０．００１〜０．００３％、Ｂ：０．
０００５〜０．００２４％、残部がＦｅおよび不可避的
不純物からなり、かつＢ／Ｎ：０．５〜０．８である成
分を有することと、熱延後の巻取温度が４００〜５９０
℃であることと、かつ連続焼鈍での冷却過程で６５０℃
から５０℃までの平均冷却速度が０．５〜７℃／秒であ
ることを特徴とする極低炭素冷延鋼板の製造方法により
解決される。

【００１２】さらに、Ｃ：０．０００７〜０．００１２
％、Ｍｎ：０．０５〜０．１％、Ｐ：０．００５〜０．
００９％、Ｓ：０．００１〜０．００９％にすると、耐
歪時効性が大幅に改善されるので好ましい。

【００１３】以下に、本発明の製造条件の限定理由を説
明する。 Ｃ：歪時効性に大きな影響を及ぼし、０．００１７％を
超えると良好な耐歪時効性を確保できない。０．０００
７％未満では製鋼での製造コストが非常に高くなる。好
ましくは０．０００７〜０．００１２％がよい。

【００１４】Ｓｉ：高張力鋼板では強度を付与するため
に添加する必要があるが、１．５％を超えると加工性や
表面性状が劣化する。

【００１５】Ｍｎ：赤熱脆化防止のために０．０５％以
上の添加が必要である。高張力鋼板では強度を付与する
ために添加する必要があるが、２％を超えると加工性が
劣化する。０．０５〜０．１％とすると耐歪時効性がさ
らに改善されるので、特に好ましい。

【００１６】Ｐ：０．００５％未満にするには、製鋼で
の脱Ｐコストが非常に高くなる。高張力鋼板では強度を
付与するため添加する必要があるが、０．１５％を超え
ると加工性や溶接性が劣化する。０．００５〜０．００
９％にすると耐歪時効性がさらに改善されるので、特に
好ましい。この原因は必ずしも明確ではないが、次のよ
うに考えられる。すなわち、ＣとＰの間にはｓｉｔｅ
ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎが起こり、粒界に偏析しやすい
Ｐが存在するとＣの粒界偏析量が減少する。Ｐ量が減少
するとＣの粒界偏析量が増加し、粒内の固溶Ｃ量が減少
するので耐歪時効性が改善される。上記したＭｎ量の低
下による耐歪時効性の改善の原因も、同様な現象による
と推定される。

【００１７】Ｓ：０．００１％未満にするには、製鋼で
の脱Ｓコストが非常に高くなる。０．０２％を超えると
加工性が劣化する。０．００１〜０．００９％にする
と、Ｍｎ量を０．１％以下にすることが可能になり、そ
れにより耐歪時効性がさらに改善されるので、特に好ま
しい。

【００１８】Ａｌ：脱酸剤として添加されるが、本発明
では固溶ＮをＡｌＮとして固定する作用もする。固溶Ｎ
は、まずＢによりＢＮとして固定され、残った分がＡｌ
Ｎとなる。０．０４％未満では、ＢＮの析出後に残る固
溶Ｎ量が少ないので焼鈍時のＡｌＮの析出が不安定にな
り、Ｎ時効を引き起こす。０．１３％を超えるとスラブ
の表面性状が劣化したり、コストアップを招く。

【００１９】Ｎ：０．００１％未満にするには、製鋼段
階での低Ｎ化コストが非常に高くなる。０．００３％を
超えるとＢＮやＡｌＮの析出量が増え、焼鈍時の結晶粒
成長が阻害される。

【００２０】Ｂ：添加の目的は次の三つである。（１）
熱延板組織の細粒化、（２）耐時効性や加工性などに対
する固溶Ｎの悪影響の軽減、（３）溶接熱影響部の強度
の確保。０．０００５％未満では、この三つの効果が得
られない。０．００２４％を超えると上記Ｎ量との関係
から、ＢＮとして析出する量より過剰にＢが含有される
場合が生じ、前述したようなプレス成形上好ましくない
特異な降伏点挙動を示す。

【００２１】Ｂ／Ｎ：Ｂ添加極低炭素鋼の特異な降伏点
挙動を避け、かつ上記Ｂ添加の効果を有効に引き出すた
めに極めて重要な因子である。この値が０．５未満だ
と、上記Ｂ添加の効果が得られなくなる。すなわち、熱
延板組織の細粒化が困難になりΔｒが大きくなったり、
焼鈍時に多量の微細ＡｌＮが析出して延性が低下する。
さらに、焼入れ性が低下し溶接性も劣化する。

【００２２】上限である０．８は特異な降伏点挙動を避
けるために設けたものである。その理由は次のように考
えられる。０．８は原子比では１：１である。ＢはＢＮ
として析出するが、これ以上だとＢ過剰になる。過剰に
なったＢは粒界に偏析する。Ｐの場合と同様に、ＢとＣ
のｓｉｔｅ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎが作用する。しか
し、これだけでは鋭敏な降伏点挙動を説明できない。次
のような現象も起こっていると考えざるをえない。変形
の起点は応力の集中部である結晶粒界である。粒界から
変形が開始される場合には、変形の起点が多数存在する
ことになるので鋭敏な上降伏点は現われない。しかし、
Ｂが粒界に偏析しているとなんらかの理由により粒界が
変形の起点になりにくくなる。このような状態では変形
は粒内で一斉に開始されることになるので、鋭敏な上降
伏点が現われる。

【００２３】熱延後の巻取温度：４００℃未満では、安
定した巻取作業ができない。５９０℃を超えると熱延板
結晶粒の粗大化を招く。なお、５９０℃以下で巻取る
と、次のようなメリットもある。すなわち、ＢＮとして
析出する量より過剰な固溶Ｎは、巻取り時にはＡｌＮと
して析出できず、焼鈍時に微細なＡｌＮとして析出す
る。そしてこの微細なＡｌＮが焼鈍での冷却過程におけ
る固溶Ｃの有効な析出サイトとしての役割を果たす。

【００２４】連続焼鈍での冷却速度：本発明の骨子の一
つであり、時効性を支配する粒内の固溶Ｃ量を低減する
ために６５０℃から５０℃までの冷却速度を十分に緩慢
にする必要がある。しかし、０．５℃／秒未満では生産
性が著しく低下する。また、７℃／秒を超えると、冷却
中に固溶Ｃが粒界に拡散し偏析する時間がなくなり粒内
に残るため、耐歪時効性が劣化する。この点がＩＦ鋼と
大きく異なる点である。

【００２５】

【発明の実施の形態】スラブは、連続鋳造後再加熱され
ることなく直接熱間圧延されても、加熱炉で再加熱後熱
延されてもよい。また、薄スラブの形で鋳造され、粗圧
延を経ずして直接仕上圧延されてもよい。加熱炉で再加
熱するときの加熱温度は通常の１０００〜１２５０℃の
温度範囲でよいが、低い方が加熱時に形成される硫化物
が大きくなるため、焼鈍時の粒成長性がよいので望まし
い。

【００２６】熱延の仕上温度は通常の条件であるＡｒ₃
点以上でよい。冷延率は通常の範囲である６５〜９５％
でよい。

【００２７】焼鈍は、焼鈍専用設備（連続焼鈍ライン）
でも、溶融亜鉛めっきラインに含まれる焼鈍設備で行っ
てもよい。

【００２８】焼鈍温度は通常の温度範囲である６５０〜
８８０℃でよい。調質圧延の伸張率は通常の範囲である
０．３〜２％でよい。

【００２９】

【実施例】

（実施例１）表１に示す化学成分の鋼Ａ〜Ｎを脱ガス装
置により溶製した。ついで以下の製造条件で冷延鋼板を
製造した。スラブ加熱温度：１２００℃、熱延：仕上板
厚４ｍｍ、仕上温度８７０℃、巻取温度５６０℃、冷
延：仕上板厚０．８ｍｍ（冷延率８０％）、連続焼鈍：
加熱速度約１３℃／秒、均熱８００℃×３０秒、６５０
〜５０℃における平均冷却速度２．５℃／秒、調質圧
延：伸張率０．５％。

【００３０】そして、時効後の引張特性や点溶接強度を
調査した。引張試験はＪＩＳ２２４１に従って行った。
点溶接強度は引張剪断強度で評価した。時効条件は４０
℃×１４日の促進時効である。点溶接条件はチップ先
端：ＤＲ型６ｍｍφ、加圧力：２００ｋｇｆ、通電：１
２サイクル×８ＫＡである。

【００３１】結果を表２に示す。なお、表２の鋼板Ａ〜
Ｎは、それぞれ表１に示す鋼Ａ〜Ｎから製造されたもの
である。

【００３２】鋼板Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤはＢ／Ｎの影響をみた
ものである。Ｂ／Ｎが上限外れである鋼板Ａ、Ｂには、
時効によるＹＰＥｌの回復量は０．３％と小さいが、鋭
敏な降伏点が現われる。本発明鋼である鋼板Ｃには、鋭
敏な降伏点は現れない。Ｂ／Ｎが下限外れである鋼板Ｄ
には、時効上の問題はないが、点溶接強度が低く、また
Δｒも大きく、溶接性や加工性に問題がある。

【００３３】鋼板Ｅ、Ｆ、Ｇ、ＨはＣ量の影響をみたも
のである。いずれも、Ｂ／Ｎは本発明の範囲内であるた
め時効しても鋭敏な降伏点は現われない。しかし、ＹＰ
Ｅｌの回復量にＣ量の影響が現われている。Ｃ量が低い
ほどＹＰＥｌが小さい。Ｃ量が上限外れの鋼板Ｈでは、
ＹＰＥｌが約１％にもなり、プレス加工時にストレッチ
ャストレインなどの問題が生じる。Ｃ量の影響は加工性
にも現われており、Ｃ量が低いほど、Ｅｌ、ｒ値が向上
する。

【００３４】鋼板Ｉ、ＪはＭｎ、Ｓ量の低減効果をみた
ものである。Ｃ量のほぼ等しい鋼板Ｆと比較すると、低
Ｍｎ化、低Ｓ化によりＹＰＥｌの回復量が一層小さくな
り、Ｅｌ、ｒ値が向上していることがわかる。

【００３５】鋼板Ｋは、鋼板Ｉ、Ｊに対し、さらにＣ量
を下げたものである。鋼板Ｌは、鋼板Ｋに対し、さらに
Ｐ量を下げたものである。このような対策によりさらに
優れた耐歪時効性や加工性が得られる。

【００３６】鋼板Ｍ、ＮはＳｉ、Ｍｎ、Ｐを添加して高
強度化を図ったものである。強化元素を添加しても、本
発明による特異な降伏点挙動の抑制効果は損なわれな
い。高強度化された分だけ、加工性は劣化しているもの
の、ＩＦ鋼系高強度鋼板と同等の特性が得られる。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】（実施例２）表１の鋼Ｌを用いて、焼鈍で
の冷却速度の影響を調べた。６５０℃から５０℃までの
平均冷却速度以外の製造条件は実施例１と同様である。

【００４０】表３に結果を示す。冷却速度の影響は主に
時効後のＹＰＥｌの回復量に現われている。冷却速度が
本発明の上限外れである鋼板Ｌー１とＬー２では、ＹＰ
Ｅｌの回復量が大きく、ストレッチャストレインなどの
問題が生じる。本発明の冷却速度である鋼板Ｌー３とＬ
ー４は実用的には非時効であると言える。特に、鋼板Ｌ
ー４はＩＦ鋼と同様、完全非時効である。

【００４１】

【表３】

【００４２】（実施例３）表１の鋼Ｋを用いて、熱延後
の巻取温度の影響を調べた。巻取温度以外の条件は実施
例１と同様である。

【００４３】表４に結果を示す。巻取温度の影響は主に
Δｒに現われている。巻取温度が本発明の上限外れであ
る鋼板Ｋー１とＫー２では、実用鋼としてはΔｒが大き
く、プレス加工時に大きな耳の発生などの問題が生じ
る。本発明の巻取温度である鋼板Ｋー３とＫー４のΔｒ
は通常の冷延鋼板並の値であり、このような問題を引き
起こすことはない。

【００４４】

【表４】

【００４５】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、高価なＴｉやＮｂを添加しないＢ添加の非Ｉ
Ｆ鋼系極低炭素鋼を用い、現状設備により優れた耐歪時
効性と加工性を有する極低炭素冷延鋼板を製造する方法
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】室温における比較的短時間の歪時効後の降伏点
挙動を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．０００７〜０．００
   １７％、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：０．０５〜２％、
   Ｐ：０．００５〜０．１５％、Ｓ：０．００１〜０．０
   ２％、Ａｌ：０．０４〜０．１３％、Ｎ：０．００１〜
   ０．００３％、Ｂ：０．０００５〜０．００２４％、残
   部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつＢ／Ｎ：
   ０．５〜０．８である成分を有することと、 熱延後の巻取温度が４００〜５９０℃であることと、 かつ連続焼鈍での冷却過程で６５０℃から５０℃までの
   平均冷却速度が０．５〜７℃／秒であることを特徴とす
   る極低炭素冷延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 Ｃ：０．０００７〜０．００１２％、Ｍ
   ｎ：０．０５〜０．１％、Ｐ：０．００５〜０．００９
   ％、Ｓ：０．００１〜０．００９％であることを特徴と
   する請求項１に記載の極低炭素冷延鋼板の製造方法。