JPS5849627B2 - 非時交性冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、非時効性冷延鋼板とくに深絞り性の極めて良
い非時効性冷延鋼板の有利な製造方法に関するものであ
る。

リムド鋼あるいはＡｌキルド鋼を箱型オーブンコイル焼
鈍炉で脱炭、脱窒焼鈍して得られる冷延鋼板は深絞り性
が極めて良好であることが特長であるが、その反面焼鈍
費が嵩むこと、時として脱炭あるいは脱窒不足により非
時効性を十分に保持できない製品が生ずる可能性がある
ことなどの欠点がある。

ところで脱炭、脱窒焼鈍を施さずに冷延鋼板の深絞り性
、すなわち伸びとｒ値を向上させるには、鋼のＣ含有量
を予め十分低くしておく必要があることは広く知られて
いる。

しかしＣ量が十分低い例えばＣ含有量約ｏ．ｏ２％以下
の冷延鋼板を焼鈍すると、下記（ａ） ， （ｂ） ，
（ｃ）に述べる如き欠点が生じる。

（ａ） Ｃ析出の核形成サイトが極めて少ないために
箱焼鈍における冷却中に固溶Ｃの十分な析出固定ができ
ず、そのため焼鈍後の鋼板には多くの固溶Ｃが残留し、
出荷後ユーザーでプレス加工に供するまでに長時間を要
するときには室温時効を起こす。

（ｂ） ｃ不足のためフエライト地自体の強度が低い
上に、箱焼鈍後は個々の結晶粒が大きくなりすぎ、その
ために抗張力が低下し、絞り加工時にウオール・ブレイ
クを起こす。

（ｅ） またフエライト結晶粒が太きいためにプレス
加工時に肌荒れを起こす。

以上述べた如く、単にＣ量が０．０２％以下の極低炭素
鋼となすことにより、伸びとｒ値の向上を計る従来公知
の方法は種々の幣害をもたらす欠点があった。

これらの欠点を解決する手段として、固溶Ｃを固定しか
つ結晶粒を微細にする機能を有するＮｂを添加した非時
効性低炭素鋼とその製法が特公昭５３−３５００２号公
報に提案されていて、この提案によれば鋼中に未結合の
Ｎｂ、すなわち炭素と結合していないＮｂが０．０２５
ＺＪａ上残留することが必要とされる。

しかしながら上記方法で得られる鋼は、Ｎｂ含有量が多
いため材料の硬質化を招きそのｒ値は１．８以上と高い
ものの、伸びについては、脱炭，脱窒鋼が５０〜５４係
であるのに比べ最高４８係と低い値のものしか得られず
、このため非時効性ではあるが深絞り性に劣るという欠
点があり、また高価な合金元素であるＮｂを多量に必要
とする不利もあった。

本発明は、従来方法の有する上記諸欠点を除去、改善し
た深絞り性とくに延性が極めて良い非時効性冷延鋼板の
製造方法を提供するものである。

すなわち本発明は、重量でＣ：ｏ．ｏ１％以下，Ｓｉ：
０．２弾以下およびＭｎ ： ０．０ ５ 〜０．４
０ ％を含み、Ｐ：０．０２係以下，Ｓ：０．０２係以
下モしてＮ：ｏ．ｏ１％以下に低減した鋼浴を溶製し、
この溶鋼に、Ａｌを鋼中Ｎ量の１．８倍以上でかつ０．
０６０％以下の範囲において添加し、さらにＮｂを、鋼
中Ｃ量に応じｌｏｇ（Ｎｂ／ｃ）で０．１０ 〜１．０
０の範囲を満足しかつｏ．ｏ５％を超えない範囲におい
て添加して造塊または連続鋳造して得られる鋳片を常法
に従って熱間圧延し、ついで冷間圧延を行ったのち、再
結晶温度以上の温度で箱焼鈍し、この箱焼鈍過程でＮｂ
の炭窒化物を核として鋼中に残存する固溶Ｃを析出させ
ることを特徴とする非時効性冷延鋼板の製造方法である
。

本発明では、極低炭素Ａｌキルド鋼に対し、固溶Ｃを完
全に固定させるに必要な量よりは少ない量のＮｂを添加
して固溶Ｃの一部をＮｂＣとし、残りの固溶Ｃは箱焼鈍
冷却過程において上記ＮｂＣなどを核として析出させる
と共に、Ｎｂ添加によるフエライト粒成長抑制作用を利
用して、Ｎｂの多量添加に基因する材料の硬質化を招く
ことなく非時効性および深絞り性の両者を有利に向上さ
せるのである。

なおここに固溶Ｃを完全に固定させるに必要な量とは単
に化学量論的にＣ８ＮｂＣとして固定する量ではな＜Ｎ
ｂを含む鋼を箱焼鈍温度から水冷した際実質的に固溶Ｃ
が残留しなくなる量を指し、経験的にＮｂ／ｃ≧ｌ．３
（原子比）であることが確認されている。

以下本発明を実験結果に従い具体的に説明する。

第１表に示す成分組成の鋼を溶製し、造塊または連続鋳
造後、得られた鋳片を常法に従って熱延ついで冷延を行
って板厚０． ８ ｍｕの冷延鋼板とし、これらの各鋼
板に６５０〜７３０℃の範囲の所定温度で１０〜４０時
間の再結晶焼鈍を施した後の機械的性質を調べた。

その結果を第１〜３図に示す。

なお上記の実験で時効特性は、時効指数ＡＩ（以下単に
ＡＩで示す）によって評価した。

ここでＡＩとは、引張試験において塑性歪が７．５係と
なったときの流動応力と、一旦応力を除去したのち１０
０℃で３０分間の人工時効処理を施し、再び引張試験を
行って得られる降伏応力との差を意味し、発明者らの研
究によればＡＩがｌｋｇ／ｘｉ以下であれば実質的に非
時効性であると評価することができる。

第１図にＣ含有量が伸びＥｌ（係）とＡＩ（ｋ９！／Ｊ
とに及ぼす影響を示す。

Ｎｂを含有しない鋼／Ｉ６１，２，３にあっては伸びは
良好であるが、ＡＩは２．３〜４． ５ ’Ｐ／一と悪
い。

一方Ｎｂを少量添化した鋼／ｌ６．４〜６ならびに比較
的多量に添加した鋼涜７〜１０は伺れもＡＩは１ゆ／一
以下と良好である。

しかしながらＮｂの多い鋼／１６７〜１０においてはＣ
量が多くなるほど伸びは低下する傾向にある。

したがって超深絞り用材として伸びを確保するにはＣ含
有量はＮｂ含有量との関係において上限を規制する必要
がある。

なお上記各試験片の再結晶温度はほぼ６８０℃以上であ
った。

それ故焼鈍条件６５０℃，１０時間における戒績を第１
図に付記したように伸び値が低い。

以上の，試験結果に従いＮｂ含有量とＣ含有量との重量
比をｌｏｇ（Ｎｂ／ｃ）の値で整理し、下値ならびにＡ
Ｉに対するｌｏｇ（Ｎｂ／ｃ）およびＡ ｌＺＮ値の影
響を調べその結果を第２図に示す。

ここでＮｂな値でな＜ｌｏｇ（Ｎｂ／ｃ）値で整理した
理由はＮｂ ／ｃ値が１〜１０の範囲におけるＹ値とＡ
Ｉの挙動を詳細に調べるためである。

Ｃが０．０１２係と多い４１０，１４，１５鋼において
は、Ｎｂが少い鋼ほど１値は大きくなるがそれでもＹ値
はさほど高くなく、かつＡＩが悪い。

一方Ｃ量が０．０１係以下（／ｌ６．９，１６〜１９）
の場合は高温で焼鈍すればＮｂ含有量が多くても下値は
高い。

したがってＣ含有量はｏ．ｏ１ｏ％以下にする必要があ
る。

しかしながらＣ含有量はｏ．ｏ１ｏ４以下であッテもｌ
ｏｇ（Ｎｂ／ｃ）ノ値が１．０を超えるとＹ値は悪くな
るのでＮｂ含有量はｌｏｇ（Ｎｂ／Ｃ）で１．０以下に
する必要がある。

また鋼中Ｃ量に応じるＮｂ量が、上記式の範囲を満足し
ても、Ｎｂの絶対量が多くなると前述したとおり材料の
硬質化を招いて延性を劣化させるおそれが大きいのでそ
の上限をｏ．ｏ５％に限定した。

なおＣとＮｂが有する結晶粒微細化性能と、その伸びに
及ぼす悪影響とを考慮した場合、Ｃは０．０７係以下，
ｌｏｇ（Ｎｂ／Ｃ）はＯ、９以下とするのがより好まし
い。

ところでｌｏｇ（Ｎｂ／ｃ）の値を１．０以下としても
固溶Ｎが存在する場合、ＡＩ値を１ゆ／一以下とするこ
とができなくなる可能性が強い。

しかしＡＩを低減するためにＮｂを多量に添加すること
は上述の如く延性にとっては不利であるから、この発明
では固溶ＮをＡｌによって固定することとした。

その量は全Ｎ量に対してＡ７／Ｎ比を１．８以上にする
必要がある。

しかしながらＮが多いとそれに応じて多量のｉを必要と
し、それにつれて伸びの低下を生じるのでＮはｏ．ｏ１
％以下に制限する必要がある。

またＡｌは溶鋼の脱酸を満足し、Ｎを固定すれば足りる
のであって、余り過剰とすることは好ましくないのは前
述のとおりである。

従ってこの点を考慮して、ＡＩは鋼中酸可溶ＡＩとして
鋼中Ｎ量の１．８倍以上でかつｏ．ｏ６ｏ％以下の範囲
で添加するものとした。

次に〒値、抗張力（Ｔ．Ｓ．で示す）および結晶粒度に
及ぼすｌｏ ｇ （Ｎｂ／Ｃ）値の影響について調べた
結果を第３図に示す。

Ｙ値はｌｊｏ ｇ （Ｎｂ／Ｃ ）値が小さくなるにつ
れて向上するが、０．１よりも小さくなると結晶粒が粗
大化しすぎてＴ．Ｓ．の急激な低化を生じる。

従ってＮｂ添加量はｌｏｇ（Ｎｂ／Ｃ）で０．１以上、
より好ましくは０．２以上とすることが必要である。

以上Ｃ量に対するＮｂ量ならびにＮ量に対する１？量の
各関係について、本発明の目的を達するために満されね
ばならぬ条件について説明した。

上記以外の成分組成および処理条件については次のとお
りである。

１．成分組戒について Ｓｉ：０．２％までは抗張力を増すために添加すること
ができる。

しかしそれを超えて添加すると７値を悪くするので上限 を０．２係とした。

Ｍｎ：熱延の際の赤熱脆性の防止のために有用であり、
上記の効果を十分に発揮す るにはｏ．ｏ５％以上の添加を必要とす るが、一方非時効性深絞り用冷延鋼板 （ＰＳＣＥ）のＪＩＳ規格参考値の上限として自明の０
．４係を超えると〒値、伸 びが低下するので０．０５〜ｏ．４ｏ％の範囲とした。

Ｓおよびｐ：ｓ，ｐは共に不純物であり、その含有量は
できる限り低く抑えること が望ましいが、いずれも０．０２％以下 の範囲ならば許容できる。

また上記の元素の他に下記の元素を適宜添加して用いる
ことができる。

希土類元素，Ｃａ：これらの元素は脱酸剤として、また
鋼中硫化物の形状調整のた めそれぞれ０．０１％以下で添加するこ とができる。

Ｂ ：ＮをＢＮとして固定するためｏ．ｏ１％以下で用
いることができる。

Ｃｕ：耐食性を付与するため０． ３ ％以下の範囲内
で用いることができる。

２．処理条件 製鋼および造塊：特に限定されず、公知の酸素上吹転炉
、底吹転炉、電気炉などの 製鋼炉を用い精錬し、必要に応じて ＲＨまたはＤＨ脱ガス装置を用いて脱ガ ス、脱炭処理を施した後、連続鋳造し てスラブとするかあるいは造塊した後分 塊してスラブとする。

圧延二通常の圧延方法を用いることができ、まず上記の
スラブを熱間圧延にまり熱 延鋼帯となす。

熱間圧延の際の捲取温度は特に限定されないが、５００
〜 ８００℃の温度範囲がとくに好ましい。

ついで上記熱延鋼帯を冷間圧延するが、 冷間圧延率は５０〜９０％の範囲内と することが有利である。

焼鈍条件：いわゆる箱焼鈍とし、十分な均熱時間が与え
られ、更に十分徐冷されれ ばタイトコイル焼鈍あるいはオープン コイル焼鈍の何れでもかまわない。

ただし、焼鈍温度は再結晶温度以上とす る必要があるが、９００℃をこえた場 合は変態を起すので避けるべきである。

なおとくにタイトコイル焼鈍による 際には鋼板の密着防止のため、７５０°Ｃ以下とすべき
である。

それ以上の温度で焼鈍して、より高い伸び，Ｔ値を得 ヨウとする場合にはオープンコイル焼 鈍が有利に適合する。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例 第２表に示す組戒になる鋼を溶製し、連続鋳造または造
塊によってスラブとした。

得られた各スラブはその成分に応じて１２００〜１３０
０℃の間で加熱後ホットストリップミルによリ、熱延コ
イルとし、その際仕上温度は８８０〜９３０℃の範囲か
ら適切に選び、捲取温度は５２０〜７００℃の範囲で第
２表に示したとおりである。

得られた各熱延コイルを巻もどして酸洗後、圧下率７０
〜８０係で冷延し、冷延コイルとした。

ついでこれらのコイルはいずれもタイトコイルのままさ
らに７１０℃で３０時間の箱焼鈍を施した。

これらの処理後の鋼板の材質の試験結果をｌｏｇ（Ｎｂ
／Ｃ）の値の変化に対応させて第４図に図示した。

同図中ｌｏｇ（Ｎｂ／Ｃ）が０．１〜１．０の範囲内の
鋼板は本発明鋼であり、上記範囲を外れたものは比較材
である。

同図より、本発明鋼はいずれも降伏点（Ｙ．Ｐ．で示す
）が低いわりにはＴ．Ｓ．が高く、かつ結晶粒径も小さ
く、しかも延性（ＥＪ４）が極めて高く、ウオール・ブ
レイクや肌荒れを生じにくく良好な深絞り性を有するこ
とが判る。

なお熱延巻取温度を高くするとＹ．Ｐ．は多少低くなる
傾向が認められ、従って製鋼上の都合によるＣ量との関
係の下でＹ．Ｐ ．を低減させるために高温巻取を行な
うことができる。

以上述べたようにこの発明によれば、多量のＮｂを添加
する必要はなく、鋼中に含まれる固溶ＣおよびｉＮとし
て固定できなかった固溶Ｎにつき、少なともその一部を
Ｎｂ炭窒化物として析出させる程度のＮｂ添加でよく、
鋼中に残存する固溶Ｃは箱焼鈍工程において上記Ｎｂ炭
窒化物を核として十分に析出させることができ、またＮ
ｂ添加によるフエライト粒成長抑制作用により結晶粒の
過度の粗大化も防止でき、従って材料の硬質化を招くこ
となしに、引張強さが高く、深絞り性にすぐれかつ実質
的に非時効性の冷延鋼板を有利に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡＩ値および伸びに及ぼすＣ含有量の影響を示
したグラフ、第２図はＡＩ値およびＹ値に及ぼすｌｏｇ
（Ｎｂ／Ｃ）の影響を示したグラフ、第３図はＴ値，結
晶粒度およびＴ．Ｓ．に及ぼすｌｏｇ（Ｎｂ／Ｃ）の影
響を示したグラフ、第４図はＹ値，結晶粒度，伸び，Ｔ
−Ｓ．およびＹ．Ｐ．に及ぼすｌｏｇ（Ｎｂ／Ｃ）の影
響を、Ｃ含有量を変えて示したグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量でＣ：０．０］係以下，Ｓｉ：０．２係以下お
   よびＭｎ ： ０．０ ５ 〜０．４ ０ ４を含み、
   ｐ：ｏ．ｏ２％以下、Ｓ：０．０２係以下そしてＮ：０
   、Ｏｌ％以下に低減した鋼浴を溶製し、この溶鋼に、Ａ
   Ｉを鋼中Ｎ量の１．８倍以上でかつｏ．ｏ６ｏ％以下の
   範囲において添加し、さらにＮｂを、鋼中Ｃ量に応じｌ
   ｏｇ（Ｎｂ／ｃ）で０．１０ 〜１．００の範囲を満足
   しかつｏ．ｏ５％を超えない範囲において添加して造塊
   または連続鋳造して得られる鋳片を常法に従って熱間玉
   延し、ついで冷間圧延を行ったのち、再結晶温度以上の
   温度で箱焼鈍し、この箱焼鈍過程でＮｂの炭窒化物を核
   として鋼中に残存する固溶Ｃを析出させることを特徴と
   する非時効性冷延鋼板の製造方法。