JPH0227415B2 - Tairijinguseitometsukimitsuchakuseinisugurerukakoyoyojukinzokumetsukiusukohannoseizohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 耐リジング性と加工性ならびにめつき密着性に
優れた薄鋼板の製造に関してこの明細書で述べる
技術内容は、圧延条件の規制により冷間圧延およ
び再結晶焼鈍工程を省略し得る新プロセスについ
ての開発成果を開示するところにある。 建材、自動車車体材、缶材ないしは各種表面処
理原板などの用途に使用される板厚がおよそ２mm
以下の加工用薄鋼板には以下のような特性が要求
される。 (1) 機械的特性 良好な曲げ加工性、張り出し加工性および絞り
加工性を得るために、主として高い延性と高いラ
ンクフオード値（ｒ値）が必要である。 (2) 表面特性 これら材料は主として最終製品の最外側に使用
されるため、素材としての形状および表面美麗さ
はもちろんのこと、各種表面処理性も重要であ
る。 また近年加工用薄鋼板の耐食性に対する要求は
厳しくなる一方であり、表面処理鋼板の使用が急
激に増加している。 とくに自動車用の場合には北欧、北米で使用さ
れるものには融雪用の塩剤による腐食に耐えるた
め、より厳しい耐食性が要求される。 一方、せつかく表面処理鋼板を使用しても加工
時に損傷を受けやすい場合には耐食性が劣化する
から、表面処理鋼板には素地の鋼板と表面処理層
との密着性がきわめて重要である。これら薄鋼板
の一般的な製造手段は、次のとおりである。 まず鋼素材としては主に低炭素鋼を用い、造塊
―分塊圧延にて板厚200mm程度の鋼片とした後、
加熱炉にて加熱―均熱処理し、ついで粗熱延工程
により板厚約30mmのシートバーとしてから、仕上
温度がAr₃変態点以上の範囲における仕上熱延工
程にて所定板厚の熱延鋼帯とし、しかるのちそれ
を酸洗後、冷間圧延により所定板厚（2.0mm以下）
の冷延鋼帯とし、さらに再結晶焼鈍を施して最終
製品とする。 かかる慣行の最大の欠点は最終製品に至るまで
の工程がきわめて長いことにある。その結果、製
品にするまでに要するエネルギー、要員および時
間が莫大になるだけでなく、これら長い工程中
に、製品の品質とくに表面特性上種々の問題を生
じさせる不利も加わる。例えば冷間圧延工程にお
ける表面欠陥の発生、あるいは再結晶焼鈍工程に
おける不純物元素の表面濃化および表面酸化に起
因する表面美麗さの劣化、さらには表面処理性の
劣化などか不可避的トラブルである。 ところで加工用薄鋼板の製造法としては、熱間
圧延工程にて最終製品とするものも考えられてい
る。この方法によれば、冷間圧延および再結晶焼
鈍工程が省略でき、そのメリツトは大きい。 しかしながら、熱間圧延のままで得られる薄鋼
板の機械的特性は、冷延―焼鈍工程を経たものに
比べるとはるかに劣る。とくに自動車の車体など
に使用されるプレス加工材には優れた深絞り性が
要求されるのに対し、熱延鋼帯のｒ値は1.0前後
と低く、そのためその加工用途はきわめて限られ
たものになる。これは従来の熱延方法において
は、その仕上温度がAr₃変態的以上であるため、
γ→α変態時に集合組織がランダム化するためで
ある。加えて2.0mm以下の板厚の薄鋼板を熱延工
程のみで製造することはきわめて困難である。し
かも寸法精度の問題の他に、薄くなることによる
鋼板温度の低下は、低炭素鋼のAr₃変態点以下の
圧延を余儀なくし、材質（延性、絞り性）の著し
い劣化をもたらす。またたとえAr₃変態点以下の
圧延によつて材質が確保できたとしても、フエラ
イト域で圧延された鋼板にはリジングが発生しや
すくなるという新たな問題が生じる。 ここにリジングとは製品の加工時に生じる表面
の凹凸の欠陥であつて、加工製品の最外側に使用
されることが主であるこの種の鋼板にとつては致
命的な欠陥である。 リジングは、金属学的には加工―再結晶過程を
経ても容易には分割されない結晶方位群（例えば
｛100｝方位粒群）が圧延方向に伸ばされたまま残
留することに起因するものであり、一般にフエラ
イト（α）域の比較的高温で加工された状況で生
じやすく、とくにフエライト域での圧下率が高い
場合すなわち薄鋼板の製造のような場合にはその
傾向が強い。 最近では、これら加工用薄鋼板は、加工製品の
複雑化、高級化に伴い厳しい加工を受けることが
多くなつたこともあり、優れた耐リジング性が要
求されるようになつてきた。 ところで近年鉄鋼材料の製造工程は著しく変化
しており、加工用薄鋼板の場合も例外ではない。 すなわち、近年まず連続鋳造プロセスの導入に
よつて分塊圧延工程が省略可能となり、また材質
向上と省エネルギーを目的として鋼片の加熱温度
は従来の1200℃近傍から1100℃近傍もしくはそれ
以下に低下される傾向にある。さらに溶鋼から直
ちに板厚50mm以下の鋼帯を溶製することにより、
熱延の加熱処理と粗圧延工程を省略できるプロセ
スも実用化されつつある。 しかしながらこれらの新製造工程は、いずれも
溶鋼が凝固する際にできる組織（鋳造組織）を破
壊するという点では不利である。とくに凝固時に
形成された｛100｝＜uvw＞を主方位とする強い鋳
造集合組織を破壊することはきわめて困難であ
る。 その結果として、最終薄鋼板には、前述したリ
ジングが起こりやすかつたのである。 （従来の技術） Ar₃変態点以下の比較的低温域で所定板厚の薄
鋼板とし、その後は冷間圧延および再結晶焼鈍工
程を施さない加工用薄鋼板の製造方法もいくつか
提示されている。例えば特開昭48−4329号公報に
は、低炭素リムド鋼をAr₃変態点以下の温度で90
％の圧延にて４mm板厚の鋼帯とすることによる降
伏点26.1Kg／mm²、引張強さ37.3Kg／mm²、伸び49.7
％、＝1.29の特性を有する製造例が示されてい
る。また特開昭52−44718号公報には同じく低炭
素リムド鋼を熱延仕上温度800〜860℃（Ar₃変態
点以下）で2.0mm板厚とし、巻取温度600〜730℃
とすることによる、降伏点20Kg／mm²以下の低降伏
点鋼板の製造法が示されている。しかしながら絞
り性の指標であるコニカルカツプ値は得られる製
品で60.60〜62.18mm程度であり、この点従来例の
60.58〜60.61に比べると絞り性は同等かそれ以下
である。さらに特開昭53−22850号公報には同じ
く低炭素リムド鋼を熱延仕上温度710〜750℃で
1.8〜2.3mm板厚とし、巻取温度530〜600℃とする
ことによる低炭素熱延鋼板の製造法が示されい
る。しかしながらこの方法によつて得られる製品
のコニカルカツプ値も上掲の特開昭52−44718号
公報の場合と同様に従来例よりも高く、絞り性は
劣つている。またさらに特開昭54−109022号公報
には、低炭素アルミキルド鋼を熱延仕上温度760
〜820℃で1.6mm板厚とし、巻取温度650〜690℃と
することによる降伏点14.9〜18.8Kg／mm²、引張強
さ27.7〜29.8Kg／mm²、伸び39.0〜44.8％の特性を
有する低強度軟鋼板の製造例が開示されている。
その他特開昭59−226149号公報にはＣ／0.002，
Si／0.02，Mn0.23，Ｐ／0.009，Ｓ／0.008，Al／
0.025，Ｎ／0.0021，Ti／0.10の低炭素Alキルド
鋼を500〜900℃で潤滑油を施しつつ76％の圧延に
て1.6mm板厚の鋼帯とすることにより、＝1.21
の特性を有する薄鋼板の製造例が示されている。 しかしながら上記した公知技術にはいずれも、
前述した耐リジング性を向上させることについて
は勿論、化成処理性の向上につき、何らの考慮も
払われていない。 （発明が解決しようとする問題点） 冷間圧延のみならず再結晶焼鈍をも含まない新
プロセスによつて、耐リジング性と加工性ならび
にめつき密着性に優れる薄鋼板の製造方法を与え
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） この発明は、低炭素鋼を所定板厚に圧延する工
程において、少なくとも１パスを、 Ar₃変態点以下、500℃以上の温度範囲で、圧
下率：35％以上、ひずみ速度：300（s^-1）以上で
かつ巻取り温度：400℃以下で仕上げ、 ひき続き溶融金属めつき処理を施すことを特徴
とする耐リジング性とめつき密着性に優れる加工
用溶融金属めつき薄鋼板の製造方法である。 この発明の基礎となつた研究結果からまず説明
する。 供試材は表１に示す２種類の低炭アルミキルド
鋼の熱延鋼板であり、これらの供試材Ａ，Ｂを
700℃に加熱、均熱後、１パスで20％、40％およ
び60％の各圧下率でそれぞれ圧延した。

【表】 このときひずみ速度ε〓と圧延後の鋼板の値お
よびリジング指数との関係を第１図に示す。 値およびリジング指数はひずみ速度を圧下率
とに強く依存し、圧下率35％以上でかつ300s^-1以
上の高いひずみ速度にすることにより、値およ
び耐リジング性は著しく向上した。 なおひずみ速度（ε〓）の計算は以下の式に従つ
た。 ここでｎ：圧延ロールの回転数（rpm） ｒ：圧下率（％）／100 Ｒ：圧延ロールの半径（mm） H₀：圧延前の板厚（mm） 次に表２に示す組成鋼Ｃを連続鋳造―粗熱延に
より25mm板厚のシートバーとし、６列よりなる仕
上圧延機の６スタンド目で高ひずみ速度
（562s^-1）圧延を行なつた。仕上温度は670℃、板
厚は1.2mmである。

【表】 この鋼板を種々の巻取り強度で巻取つたのち、
酸洗せずに連続溶融亜鉛めつきラインにて、再結
晶処理を施すことなくめつきするに必要な程度の
温度（例えばZnめつきでは600℃）まで加熱し、
連続的に溶融亜鉛めつきを施した。この鋼板の亜
鉛めつき密着性試験結果を第２図に示す。 この曲げ試験は、密着（曲げ半径OT）曲げか
ら板厚の２倍の曲げ半径（4T）までの曲げを加
えたときのはく離限界値で判定した。またエリク
セン試験機を用い張り出し加工時のはく離限界値
についても同時に調べた。 第２図より、巻取り強度を400℃以下にするこ
とによりきわめて優れた密着性およびエリクセン
値を示すことがわかる。 発明者らはこれらの基礎的データに基づき研究
を重ねた結果、以下のように製造条件を規制する
ことにより耐リジング性と加工性さらにはめつき
密着性に優れる薄鋼板が製造できることを確認し
た。 (1) 鋼組成 高ひずみ速度圧延の効果は本質的には鋼組成に
依存しない。ただし、一定レベル以上の加工性を
確保するためには、侵入型固溶元素であるＣ，Ｎ
はそれぞれ0.10％以下、0.01％以下であることが
好ましい。また鋼中ＯをAlの添加により低減す
ることは、材質とくに延性の向上に有利である。
さらにより優れた加工性を得るために、Ｃ，Ｎを
安定な炭窒化物として析出固定可能な特殊元素た
とえばTi，Nb，ZrおよびＢ等の添加も有効であ
る。 また高強度を得るためにＰ，SiおよびMn等を
強度に応じて添加することもできる。 (2) 圧延素材の製造法 従来方式、すなわち造塊―分塊圧延もしくは連
続鋳造法により得られた鋼片は当然に適用でき
る。 鋼片の加熱温度は800〜1250℃が適当であり、
省エネルギーの観点から1100℃未満が好適であ
る。連続鋳造から鋼片を再加熱することなく圧延
を開始するいわゆるCC―DR（連続鋳造―直接圧
延）法も勿論適用可能である。 一方溶鋼から直ちに50mm以下の圧延素材を鋳造
する方法（シートバーキヤスター法およびトリツ
プキヤスター法）も省エネルギー、省工程の観点
から経済的メリツトが大きいので、圧延素材の製
造法としてはとりわけ有利である。 (3) 圧延工程 この工程が最も重要であり、低炭素鋼を所定の
板厚に圧延するに当り、仕上圧延において、少な
くとも１パスを、Ar₃変態点以下、500℃以上の
温度範囲で、圧下率35％以上、ひずみ速度300s^-1
以上でかつ、巻取り温度：400℃以下で仕上げす
ることが必須である。 仕上圧延温度がAr₃変態点を超える高温域で
は、たとえ圧下率35％以上、ひずみ速度300s^-1以
上で圧延を施したとしても、加工性、耐リジング
性とも劣るものしか得られず、一方500℃未満で
は、変形抵抗の著しい増大をもたらし、冷間圧延
法で特有な問題が生じるため、仕上圧延温度は
Ar₃変態点〜500℃の範囲に限定した。 またひずみ速度については、300s^-1に満たない
と目標とする材質が確保できないので、300s^-1以
上とりわけ500〜2500s^-1が好適である。 圧延パス数、圧下率の配分は、上記の条件が満
たされれば任意でよい。 圧延機の配列、構造や、張力、潤滑の有無など
は本質的な影響力を持たない。 さらに圧延後の巻取り温度が400℃を超えた場
合には、前掲第２図に示したように満足いくめつ
き密着性が得られないので、400℃以下の温度で
巻取ることが肝要である。 なお再結晶焼鈍処理について、原則として不要
であるが、材質上の要請から、圧延後のランアウ
トテーブル上および巻とり工程で保熱、均熱処理
を施すことを禁ずるものではない。 (4) 酸洗、調質圧延 上述の手順で得られた鋼帯は、従来よりも低温
域での圧延であるため酸化層は薄く、酸洗性は極
めて良好であるので、酸洗せずに使用できる用途
も広い。また脱スケールは、従来の酸による除去
の他に機械的除去も可能である。さらに形状矯
正、表面粗度調整などを目的として、10％以下の
調質圧延を加えることができる。 (5) 表面処理 かくして得られる鋼帯は、亜鉛めつき（合金系
を含む）、錫めつきおよびほうろう性など表面処
理性に優れるので、各種表面処理原板として適用
できる。 （作用） 耐リジング性さらには値が格段に向上する理
由については、次のとおりと考えられる。 圧延後の再結晶集合組織の形成は、圧延時に導
入される加工ひずみ量に大きく依存することが知
られている。すなわち、｛222｝方位粒に対する加
工ひずみ量が多いと、｛222｝方位を主方位とする
再結晶集合組織が形成される。従来行われてきた
圧延速度では、圧延時に導入される加工ひずみは
｛200｝方位粒が多く、そのため再結集合組織には
｛200｝方位が集積しその結果低い値しか得られ
なかつた。 しかしながらこの発明に従う高ひずみ速度圧延
では、｛222｝方位粒に導入される加工ひずみ量が
増大し、その結果｛222｝方位を主方位とする再
結晶集合組織が形成されるので、値が格段に向
上する。 さらに、｛222｝方位粒への加工ひずみにより、
｛222｝方位粒の再結晶が優先的に進行するため、
リジング発生の主原因である｛200｝方位粒を侵
食し、耐リジング性も向上する。 （実施例） 表３に示す組成鋼をそれぞれ、表４に示す方法
で板厚20〜40mmのシートバーにした後、これらの
シートバーを６列からなる仕上圧延機の６スタン
ド目にて高ひずみ速度圧延を行ない巻取つた。ひ
き続き酸洗することなく連続溶融金属（Zn，Al，
Pb）めつきラインにて再結晶処理することなく、
めつきするに必要な程度の温度（例えばZnめつ
きでは600℃近傍）まで加熱し、連続的に浸漬め
つきを施した。 圧延条件および0.5〜1.2％スキンパス圧延後の
材料特性ならびにめつき密着性についての試験結
果を表４に示す。 リジングはめつき層を化学研究により除去し、
JIS5号引張試験片を圧延方向より採取し、15％ひ
ずみ変形後、目視法にて判定（１（良）〜５（劣））
した。この評価は在来の低炭素、冷延鋼板の製造
法によるときリジングが事実上現れなかつたので
評価基準が確立していない。従つて、本発明では
従来ステンレス鋼についての目視法による指数評
価基準をそのまま準用した。１，２は実用上問題
のないリジング性である。めつき密着性は前述し
た方法にもとずく。

【表】

【表】

【表】 注 ☆：比較例、無印：適合例
この発明に従つて製造された鋼板は比較例より
も優れた値と耐リジング性さらにはめつき密着
性を示している。 （発明の効果） かくしてこの発明によれば、Ar₃変態点〜500
℃の温度範囲における高圧下率、高ひずみ速度圧
延ならびに引続く400℃以下での巻取りにより、
従来の冷間圧延のみならず再結晶焼鈍をも省略し
たままで、良好な加工性と共に優れた耐リジング
性およびめつき密着性をもつ薄鋼板を得ることが
でき、しかも圧延素材についてもシートバーキヤ
スター法、ストリツプキヤスター法などに適合す
るなど、加工用溶融金属めつき薄鋼板の製造工程
の大幅な簡略化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、値およびリジング指数に及ぼすひ
ずみ速度の影響を、圧下率をパラメータとして示
したグラフ、第２図は、めつき密着性に及ぼす巻
取り温度の影響を示したグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低炭素鋼を所定板厚に圧延する工程におい
   て、少なくとも１パスを、 Ar₃変態点以下、500℃以上の温度範囲で、ひ
   ずみ速度（ε〓）：300（s^-1）以上、圧下率：35％以
   上でかつ巻取り温度：400℃以下で仕上げ、 ひき続き溶融金属めつき処理を施すことを特徴
   とする耐リジング性とめつき密着性に優れる加工
   用溶融金属めつき薄鋼板の製造方法。