JPS61276927A - 深絞り性の良好な冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

深絞り性の良好な冷延鋼板の製造方法

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JPS61276927A
JPS61276927A JP60116661A JP11666185A JPS61276927A JP S61276927 A JPS61276927 A JP S61276927A JP 60116661 A JP60116661 A JP 60116661A JP 11666185 A JP11666185 A JP 11666185A JP S61276927 A JPS61276927 A JP S61276927A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 自動車ボディなどのプレス加工、それもとりわけ深絞り
性の要求される部位に使用して好適な冷延鋼板の製造に
関連してこの明細書には、連続焼鈍法の有用な適用の下
に、高延性でかつ材質の異方性が少なくて深絞り性にす
ぐれ、しかも耐時効性や、面１２次加工ぜい性にもすぐ
れる冷延鋼板の適切な製法についての開発研究の成果を
述べる。
（従来の技術） プレス加工用鋼板は、従来、低炭素（Ｃ：　０．０２〜
０．０７ｗｔ％；以下単に％であられす）Ａβキルド鋼
を素材として、一般に箱焼鈍法で製造されていたが、最
近はプレス性の一層の向−トと高生産性を得るためＣ＜
　０．０１％の極低炭素鋼を素材として連続焼鈍法で製
造されるようになっている。
極低炭素鋼では、鋼中に固溶して鋼板の延性、絞り性、
や耐時効性を劣化させているＣやＮを固定するため、Ｔ
ｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ及びＴａなどの炭窒化物形成元素が
添加される。従来これらの元素は高価なこともあって単
独で添加されることが多く、最もポピユラーに使用され
ているＴｉとＮｂの性質を比較すると、次のとおりであ
る。
Ｔｉ添加鋼はＮｂ添加鋼に比べ、再結晶温度が低いこと
、酸洗などの脱スケール性の良好な６００℃以下の低温
巻取りを行っても全伸び（Ｆ７り、ランクフォード値（
７値）などの機械的性質が良好であることなどの利点が
ある。
一方Ｎｂ添加鋼はＴｉ添加鋼に比べ、７値の異方性が少
ないこと、塗装前処理である化成処理性が良好であるこ
となどの特色がある。
これらＴｉ、Ｎｂ両者の利点を同時に発揮することに関
し特公昭５８−１０７４１４号公報に開示されている。
この場合Ｔｉの含有量の上限を、の大部分が優先的にＴ
ｉＮとして消費され、固溶Ｃについては残りの有効Ｔ　
ｉ　（ｔｏｔａｌＴ　ｉ　−Ｔ　１ａｓＴｉＮ）とＮｂ
で固定するこにより非時効性と深絞り性を確保するとこ
ろにある。
（発明が解決しようとする問題点） 実際に上記開示に従う有効Ｔｉの範囲で実験すると、鋼
中ＣがＴｉで有効に結合されずして、絞り性の著しい劣
化や固溶Ｃ残留による時効性の劣化を引起すことが究明
された。
そこでＴｉ、Ｎｂの複合添加の効果をより一層十分に発
揮させて、さらに深絞り性の良好な、冷延鋼板の製造方
法を確立することがこの発明の目的である。
（問題点を解決するための手段） 発明者らは、この実状に鑑み、前述の極低炭素Ｔｉ、Ｎ
ｂ複合添加鋼の有利な点を損うことなくプレス加工性と
りわけ良深絞り性、高延性でなおかつ材質の異方性が少
なく、さらに耐時効性や面４２次加工ぜい性を向−１−
させる方法を検討した。
発明者らは、ＴｉとＮｂの複合添加効果についてより詳
細に調査した結果、スラブ加熱の段階又は、熱間仕上圧
延の前段階である、粗圧延時にて、ＴｉＳとＴｉＮが優
先的に析出し、固溶Ｃについては残りの有効ＴｉとＮｂ
で固定されることが判明した。つまり有効Ｔｉとしては
（ｔｏｔａｌ　Ｔ　ｉ　−Ｔ　１ａｓＴ　ｉ　Ｎ−Ｔ　
１ａｓＴ　ｉ　Ｓ）を用いるべきであることがわかった
。
かくして極低Ｃ１１ｉＩのＣ，Ｎ、Ｓ、Ｔｉ、Ｎｂ量を
限定するとともにさらに熱間圧延の冷却条件および連続
焼鈍の加熱冷却条件を厳密に限定することにより、はじ
めてプレス加工用鋼板として十分満足できるものが得ら
れたのである。
この発明は　Ｃ：　０．００５０％以下、Ｓｉ：１．０
％以下、Ｍｎ：１．０％以下。
（４・　（Ｃ（×）十Ｎ（χ））のうち、何れか大きい
方の値、 Ａ　ｎ　：　０．００５〜０．１０％、Ｐ：０．１５％
以下。
Ｎ　：　０．００５０％以下、　　Ｓ　：　０．０１５
％以下。
を含有する組成になる鋼の熱間圧延の仕上圧延完了から
２秒以内に冷却を開始して、巻取りに至るまでを平均冷
却速度１０℃／Ｓ以上で冷却し、７１０°Ｃ以下の温度
で巻取り、その後圧下率５０％以上の冷間圧延を施した
上で、４００〜６００°Ｃまでの加熱速度を５℃／Ｓ以
上として加熱し、７００°Ｃ−Ａ　Ｃ’ｌ。
点の温度域で１秒間以上均熱するヒートサイクルで連続
焼鈍を行うことを特徴とする深絞り性の良好な冷延鋼板
の製造方法である。
すでに明らかなようにこの発明では、Ｔｉ。
Ｎｂの有効性の解明が、出発材の成分を限定する重要事
項であり、この解明に至る経緯から順次にこの発明の作
用につき、説明を進める。
（作　用） さて発明者らが行ったラボ実験の結果について先ず説明
する。
化学成分とし７　Ｓ　ｉ　：　ｔｒ−０，０２％、　Ｍ
　ｎ　：　０．１０〜０．１２％、　　Ｐ　：　０．０
０７〜０．０１０％、Ａ６：０．０２〜０．０４％は同
一レヘルニし、さらに、Ｎ　：　０．００２７％。
Ｃ：　０．００２０％において、ｓ：ｏ、ｏｏ６％、　
０．０１３％および０．０１８９Ａノ３水準、またＴ　
ｉ　：　０．０１５％。
０．０２５％および０．０３４％の３水準そしてＮｂ：
０．００８％、０．０２０％の２水準の都合１８ｍ種を
実験室的に溶製し、分塊圧延で３０ｍｍ厚のシートバー
とし、次いで熱間圧延において７パスで２．８　ｍｍ厚
とし、９００１５℃で仕上げた。
この鋼板を圧延終了後０．８秒後に水スプレーを用いて
３５℃／Ｓで５５０°Ｃまで冷却した。
次いでただちに５５０℃の炉中に装入し、５ｈｒ保持し
た後炉冷処理を行った。この処理により巻取り温度５５
０℃のシミュレーションを行った。
次いで酸洗後圧工率７５％の冷間圧延を行った。
続いて連続焼鈍処理として抵抗加熱装置により７００℃
まで１２℃／Ｓで加熱し以後３℃／Ｓの加熱速度で７８
０℃まで加熱し、７８０°Ｃに２５秒間保持した後室温
まで５℃／Ｓで冷却した。
次いで該鋼板に０．７５％の調質圧延を施した後引張試
験に供した。
試験項目として深絞り性の尺度に下値（ランクフォード
値）を用い、また耐時効性の尺度にはＡＩ（時効指数）
を用いた。
第１図、第２図にその結果を示すように各実験鋼の材質
は、Ｔ＋、ｓ、　Ｎｂ量に対して大きく変化している。
プレス加工用鋼板として要求される材質としてｒ≧１．
６．ＡＩ≦３．０　ｋｇ／ｍｍ２を目安とすると、（但
しＮ　＝０．００２７％）の領域であり、なおかっＮ　
ｂ　＝０．００８％の場合であることが分る。
すなわち同−Ｃ量、同−Ｎｂ量でもＳの増加により絞り
性、耐時効性が劣化しＳの増加に見合うだげのＴｉの増
量が必要であることがわかる。
一方Ｎｂ量の効果についてはＮｂの増量によりＴｉ量が
少なく、Ｓｉが多くとも、ＡＩ低下すなわち耐時効性の
改善は可能であるが、下値については向上効果がほとん
どない。
Ｃ：　加工用鋼板として最も重要な、全伸び（Ｅβ）お
よびランクフォード値（〒）を向上させるためＣば少な
いほどよくｃ≦０．００５０％より好しくはＣ５０，０
０３５％がよい。Ｃが増加すると、これを炭化物として
固定するため、多量のＴｉ、、Ｎｂを必要とし、生成す
る析出物Ｔｉｃ、ＮｂＣなどの析出強化により加工性が
劣化するばかりでなく、連続焼鈍時の再結晶温度上昇等
の悪影響が現れる。
Ｓｉ：　深絞り用高強度鋼板の強度上昇のために添加し
てもよいが、過度の添加は耐２次加工ぜい性、化成処理
性の劣化を起すため好ましくなくその上限を１．０％と
する。
Ｍｎ：ＭｎもＳｔと全く同様の理由により上限を１．２
％とする。
Ｎ：　Ｎは、Ｓと同様に熱延前にＴｉで固定されるため
Ｎ単独では有害ではない。しかし多量の添加により形成
されたＴｉＮは、全伸び、？値を低下させるためその上
限を０．００５０％とするが、より好ましい範囲は、０
．００３５％以下である。
またＮを固定しえないほどＴｉが少量の場合、Ｎは／Ｉ
Ｎとして固定される。この場合熱延巻取温度が７１０℃
以下では、ＡβＮの凝集が進行せずしてその結果連続焼
鈍後便質なものとなりプレス加工性が劣ることとなる。
Ｓ：　Ｓはこの発明においてはＴｉ量との関係において
最も重要な元素である。Ｓは熱間圧延前のたとえばスラ
ブとして加熱中にＴｉＳとして無害化されるが、第１図
、第２図の結果に示す如く過剰のＳはそれを固定するた
めのＴｉ量が増加し、材質劣化の原因となるため上限を
０．０１５％とする。
Ｔｉ：　　Ｔｉはこの発明の化学成分の中で、最も重要
な元素である。ＴｉはＡβやＮｂに先立って熱間圧延前
にＳやＮを固定する。第１図、第２図にてすでに詳しく
説明した如く、Ｔｉの下限はＳとＮを固定する量すなわ
ち れる。
またあとにて実施例で説明するが原子％でＣがＳに比べ
て相対的に高くなった場合、具でかつＴｉ＜４・（Ｃ（
χ）十Ｎ（χ））のようなＴｉ、Ｃ，Ｎ、Ｓの場合、深
絞り性については十分なレベルを維持するが、延性につ
いては第１発明を逸脱しないもののやや劣化することが
否めない。このような場合にはＴｉをやや多め、すなわ
ち Ｔ＋≧４　（Ｃ（χ）→−Ｎ（″”Ａ＞　）％となるよ
うに添加してやれば延性はさらに向上する。これが第２
発明の意図するところである。こればＣ量が多いと形成
されるＴｉＣのサイズが小さくなり延性がやや劣るよう
になるがＴｉを４　（Ｃ＋Ｎ）以上になるように添加す
ると、ＴｉＣの凝集が進行し延性が向上するようになる
ものと考えられる。
Ｔｉの上限については有効Ｔｉ　　（＝ｔｏｔａｌＴ　
ｉ　−Ｔ　１ａｓＴ　ｉ　Ｎ−Ｔ　１ａｓＴ　ｉ　Ｓ）
の一部が、Ｔｉｃを形成することを考慮すると、析出す
るＴｉｃ及びさらに固溶状態で存在するＴｉが、材質低
下や合金コストアンプ及び生産性、すなわち再結晶温度
上昇による生産性低下を引起さないような範囲に限定す
べきである。これらを考慮するとＴｉの上限はとなる。
ＮｔｚＮ’ｂはＴｉ量が少ない場合にＣを固定するため
に重要でありＣとの関連で最低 　ｚ 溶Ｃの２０％しか、Ｎｂで固定しえないように思われる
が我々の経験では、残留している８０％の固溶Ｃの大部
分も、析出したＮ１）Ｃの周囲で析出前段階と思われる
特殊な雰囲気を形成し時効性や延性に悪影響を及ぼすこ
とはないことが確められた。
ＮｂはＴｉと複合添加することにより、Ｔｉ単独添加鋼
の欠点である７値、Ｅβの異方性を小さくする。例えば
ｒ値の平均値？が１．７程度のＴｉ単独鋼では圧延方向
（ｒ’、）、圧延直角方向（ｒｌ、）が約 ２．１あるにもかかわらず、対角方向（ｒ４５）は１．
３程度であり、異方性 なる。これに対しこの発明に従って、Ｎｂを添加した鋼
では、Δｒが０．２〜０．４程度になり、異方性が非常
に小さくなり、プレス時の割れを激減させる。しかしな
がらＮｂの過剰の添加は第１図、第２図に示したように
熱延低温巻取での材質劣化を引起すばかりでなく、再結
晶温度の著しい上昇やコストアップを引起ずのでその」
ニド艮をＣと当量すなわちＡＩｌ：　　Ａβは溶鋼中の
Ｏを固定しＴｉ、Ｎｂの歩留りを向上させるため最低０
．００５％必要である。一方？８鋼中Ｎにつき上述のよ
うにＴｉで大部分が固定されるため、Ａβの多量の添加
はコストアンプとなり、このため上限を０．１０％とす
る。
Ｐ：　Ｐは７値を低下させることなく強度上昇に最も有
効な元素であるが、耐２次加工ぜい性のためには過度の
添加は好しくなくその上限を０．１５％とする。
次に熱間圧延条件に関して、熱間圧延前のスラブ加熱温
度はとくに限定しないが、Ｓ、ＮをＴｉで固定するため
１２８０℃以下好しくは１２３０℃以下さらに好しくは
１１５０°Ｃ以下が望ましい。
なお、いわゆるスラブ直送圧延や、３０ｍｍ厚程度１ｓ のシートバーとじて鋳込んでそのまま熱間圧延を行って
も同様の効果が期待できる。
熱間圧延の仕上げ温度は通常のＡｒ３点以上が好しいが
、α域である７００°Ｃ程度まで低下させてもその時の
材質劣化は小さい。
ところでこの仕上圧延後、巻取りまでの冷却パターンの
変化により熱延綱板のフェライト（α）粒径が大きく変
化する。一般に圧延終了後ストリップ巻取りまでの冷却
速度が遅いとα粒が粗大化する。この発明のＴｉ、Ｎｂ
複合添加鋼ではこの傾向が特に顕著となる。α粒が粗大
化すると粒界面積が減少し焼鈍後に（１１１）集合組織
が発達せずＴ値が劣るばかりでなく、焼鈍後の結晶粒径
も大きくなるため、耐２次加工ぜい性も劣る。このため
、仕上圧延終了後できるだけ速やかに具体的には２秒間
以内に急冷を開始し、なおかつ冷却開始から巻取りまで
の平均冷却速度を１０°Ｃ／　ｓ以上とする必要がある
。
巻取り温度は６００℃以下の低温で行っても材質は良好
であるが６００℃以上の高温巻取りを行うとさらに材質
は向」二する。
巻取り温度が７１０°Ｃを越えると材質向上効果が飽和
するばかりでなくデスケーリング性が著しく劣化するの
でその上限を７１０°Ｃとする。
次に冷間圧延条件については絞り性を向上させるためデ
スケーリング後の冷間圧延率は５０％以上を要し、より
好ましくは７０％〜９０％である。さらに連続焼鈍条件
としてはすでに述べたように、Ｃ２Ｎ及びＳ量に応じて
Ｔｉ、Ｎｂ量を限定することにより著しく良深絞り性で
、耐時効性や異方性の良好な鋼板が製造できるが、これ
らの元素の限定のみでは耐２次加工ぜい性の改善は十分
ではない。
とくにこの発明で目脂した加工用鋼板は自動車のハイル
ーフ、エンジンのオイルパン等の強力加工部位に使用さ
れる例が多いため耐２次加工ぜい性の改善は不可欠であ
る。耐２次加工ぜい性が劣ると強度のプレス加工後に強
い衝撃によってぜい性的に鋼板が破壊され、車体の安全
上好しくないからである。
耐２次加工ぜい性を改善する方法としてＢ（ボア ０ン）添加、ｓｂ（アンチモン）添加等が考えられる。
しかし前者の場合著しく再結晶温度が上昇すること、後
者の場合コストアップになることの問題点がある。
この発明では前述の熱間圧延時の冷却制御とさらにここ
で・説明する連続焼鈍の加熱制御を組合せることにより
、この問題点を解決している。
具体的には加熱中の４００〜６００°Ｃまでの加熱速度
を５℃／Ｓ以」二、に限定する。
これらの温度域は鋼中に固溶しているＰが著しく粒界偏
析し易い温度域であり、この温度域を急熱することによ
りＰの粒界偏析が抑制され、粒界強度が上昇し耐２次力
ｌ工ぜい性が向上することから限定をする必要がある。
冷却中の６００〜４００℃の温度域については加熱時の
如く特別な限定をしなくても耐２次加工ぜい性は良好で
あるが、該温度域を１０°Ｃ／ｓ以上で急冷すればさら
に向上する。
連続焼鈍時の最高加熱温度は深絞り性を確保するため、
７００℃以上で１秒間以上の均熱が必要である。一方Ａ
Ｃ３点（約９２０〜９３０°Ｃ）を越えると、深絞り性
が急激に低下するので加熱温度は７００〜ＡＣ３とする
。
（実施例） 実施例　Ｉ Ｃ：　０．００２４％、Ｓ　ｉ　：　０．０１％、Ｍｎ
：０．１７％、ｐ　：　０．０１１％、Ｓ二０．０Ｏ５
％、Ａ　Ｎ　：　０．０３７％、鋼しＲＨ肌脱ガス後続
鋳造でスラブとした。次いでスラブを１１６０℃に再加
熱した後、９００℃で仕上げ次いでホットランアウトテ
ーブル上で１秒後に３５°Ｃ／　ｓで急冷を開始し、５
３０°Ｃで巻取った。酸洗後８０％の圧下率で冷間圧延
を行った。
次いで表１に示すように連続焼鈍中加熱時の４００〜６
００℃までの加熱速度を変化させた。なお、４００℃ま
での加熱速度は１５°ｃ　／　ｓ　、６００−７９５℃
までの加熱速度は４℃／Ｓとし７９５°Ｃに４０ｓ均熱
し７９５°Ｃから６００°Ｃまで１．５°Ｃ／　ｓで冷
却し、６００℃以下の温度域は約５℃／Ｓの冷却とした
。
０．５％調質圧延後の結果を表１に示す。この発明の加
熱速度を限定することにより、ｒ値や延性を劣化させる
ことなく耐２次加工ぜい性が向上している。
実施例　２ 表２に示した化学成分、、熱延条件にてＡ−Ｈの供試鋼
板を作成した。なお連続焼鈍条件以外の製造条件は実施
例１と同様とした。
連続焼鈍条件は、４００℃までを１３°ｃ／ｓ、４００
〜６５０°Ｃまでは６°ｃ／ｓ、６５０°Ｃから８１０
°Ｃまで３℃／Ｓで加熱し８１０℃で２０ｓ保持した。
次いで室温まで１０°Ｃ／ｓｅｃで冷却した。
連続焼鈍については、この発明の表１−ａサイクルとし
、均熱条件などは実施例１と同一である。
０．５％調質圧延後の機械的性質を表３に示す。
鋼Ｃ，Ｄ、ＥはＣ，Ｎ、　　Ｓが外れた例、Ｆ、　Ｇ。
Ｈ，ＩはＣ，Ｎ、Ｓとの関係においてＴｉ又はＮｂが外
れた比較例であり材質が劣る。鋼Ａ、Ｉ。
０、Ｐはこの発明１．２による軟鋼板、鋼り、Ｍは高張
力鋼板の例である。＠Ｂ、、）ばそれぞれ鋼０、Ｐより
Ｔｉ量がやや少なく他はほぼ同一で発明１の例である。
かくして軟鋼板レベル（Ｔｓ≦３５　ｋｇ　／ｍｍ２）
ばかりでなく、ＰやＭｎ等の強化元素を添加した高張力
鋼板においても良好な材質が得られている。
（発明の効果） この発明により自動車車体などのプレス加工用銅板が必
要とするあらゆる条件を満足する鋼板が製造でき、その
効果は絶大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、鋼板の７値に及ぼすＴｉ、Ｓ、Ｎｂ量の効果
を示す図表、 第２図は、鋼板のＡＩに及ぼすＴｉ、Ｓ、Ｎｂ量の効果
を示す図表である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．００５０ｗｔ％以下、Ｓｉ：１．０ｗｔ％
    以下、Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、 Ｔｉ：［（４８／１４）Ｎ（％）＋（４８／３２）Ｓ（
    ％）］〜［３・（４８／１２）Ｃ（％）＋（４８／１４
    ）Ｎ（％）＋（４８／３２）Ｓ（％）］ｗｔ％Ｎｂ：（
    ０．２・（９３／１２）Ｃ（％）］〜［（９３／１２）
    Ｃ（％）］ｗｔ％Ａｌ：０．００５〜０．１０ｗｔ％、
    Ｐ：０．１５ｗｔ％以下、Ｎ：０．００５０ｗｔ％以下
    、Ｓ：０．０１５ｗｔ％以下、を含有する組成になる鋼
    の熱間圧延の仕上圧延完了から２秒以内に冷却を開始し
    て、巻取りに至るまでを平均冷却速度１０℃／ｓ以上で
    冷却し、７１０℃以下の温度で巻取り、その後圧下率５
    ０％以上の冷間圧延を施した上で、４００〜６００℃ま
    での加熱速度を５℃／ｓ以上として加熱し、７００℃〜
    Ａｃ＿３点の温度域で１秒間以上均熱するヒートサイク
    ルで連続焼鈍を行うことを特徴とする、深絞り性の良好
    な冷延鋼板の製造方法。 ２、Ｃ：０．００５０ｗｔ％以下、Ｓｉ：１．０ｗｔ％
    以下、Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、 Ｔｉ：４・（Ｃ（％）＋Ｎ（％））〜［３・（４８／１
    ２）Ｃ（％）＋（４８／１４）Ｎ（％）＋（４８／３２
    ）Ｓ（％）］ｗｔ％ただし４・（Ｃ（％）＋Ｎ（％））
    ＞（４８／１４）Ｎ（％）＋（４８／３２）Ｓ（％）Ｎ
    ｂ：［０．２・（９３／１２）Ｃ（％）〜（９３／１２
    ）Ｃ（％）］ｗｔ％Ａｌ：０．００５〜０．１０ｗｔ％
    、Ｐ：０．１５ｗｔ％以下、Ｎ：０．００５０ｗｔ％以
    下、Ｓ：０．０１５ｗｔ％以下、を含有する組成になる
    鋼の熱間圧延の仕上圧延完了から２秒以内に冷却を開始
    して、巻取りに至るまでを平均冷却速度１０℃／ｓ以上
    で冷却し、７１０℃以下の温度で巻取り、その後圧下率
    ５０％以上の冷間圧延を施した上で、４００〜６０００
    ℃までの加熱速度を５℃／ｓ以上として加熱し、７００
    ℃〜Ａｃ＿３点の温度域で１秒間以上均熱するヒートサ
    イクルで連続焼鈍を行うことを特徴とする、深絞り性の
    良好な冷延鋼板の製造方法。
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