JPH0259846B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 面内異方性が小さく、耐リジング性と加工性に
優れる薄鋼板の製造に関しこの明細書で述べると
ころは、圧延条件の規制により冷間圧延工程を含
まない省工程が可能となることの実験的知見に基
づく開発研究の発展的成果に関連している。 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およそ２mm以
下の薄鋼板では、その機械的特性として良好な曲
げ加工性、張り出し成形性、および絞り加工性を
得るために、高い延性と高いランクフオード値
（ｒ値）が要求される。また、たとえ特定方向の
加工性が良好でも、実際の加工は平面的なもので
あるため、面内異方性が大きいと加工後にしわが
生じたりする。この点異方性が小さいと成形後の
耳切り量が少なくブランク面積を低減できるた
め、鋼板歩留は大幅に向上する。かかる機械的異
方性はΔEl（伸びの異方性パラメータ）およびΔr
（ｒ値の異方性パラメータ）で評価でき、ΔEl≦
５％、Δr≦0.5が異方性に優れる鋼板として要求
される。さらにこれら材料は最終加工製品の最外
側に使用されることが主なので、加工後の表面状
況がとくに重要になつてきている。 これら加工用薄鋼板の一般的な製造手順は以下
のとおりである。 まず鋼素材としてはおもに、低炭素鋼を用い、
連続鋳造法もしくは造塊−分塊圧延法により約
200mm板厚の鋼片となしそれを熱間圧延工程によ
り板厚がおよそ３mmの熱延鋼帯とし、ひき続き酸
洗後冷間圧延にて所定板厚の鋼帯とし、その後箱
焼鈍法又は連続焼鈍法により再結晶処理を行つて
最終製品とする。 この慣行は、工程が長いことに最大の欠点があ
り、製品にするまでに要するエネルギー、要員、
時間がぼう大であるのみならずこれら長い工程中
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。 上記のように、加工用薄鋼板の製造手順には、
冷間圧延工程（圧延温度300℃未満）を含むこと
が必須であつた。 この冷間圧延工程は単に所望の減厚を意図する
だけに止まらず、冷間加工によつて導入される塑
性ひずみを利用することにより最終焼鈍工程にお
いて、深絞り性に有利な（111）方位の結晶粒の
成長を促進させるのに役立つ。 ところが、冷間での加工は熱間での加工に比べ
て鋼帯の変形抵抗が著しく高いために圧延に要す
るエネルギーも莫大なほか、圧延ロールの摩耗が
ひどく、加えてスリツプなどの圧延トラブルも生
じ易い。 これに対し、300℃以上800℃以下の比較的高温
域（いわゆる温間域）にて、圧延できしかも特に
良好な加工性が得られれば、上記問題点は一掃で
き、製造上のメリツトは大きいといえよう。 ところが温間圧延による製造には大きな問題が
ある。それはリジングである。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粒群（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、一般に温間圧
延のようにフエライト（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温間域での圧下
率が高い場合（すなわち薄鋼板の製造のような場
合）には顕著である。 また最近はこれら加工用鋼板が、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
多くなり、優れた耐リジング性が要求される。 ところで近年鉄鋼材料の製造工程は著しく変化
し、加工用薄鋼板の場合も例外ではない。 すなわち溶鋼を造塊−分塊圧延にて250mm板厚
程度の鋼片とした後加熱炉にて加熱均熱処理し、
粗熱延工程により約30mm板厚のシートバーとし、
さらに仕上熱延工程により所定板厚の熱延鋼帯と
していた在来の慣例に対し、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への低下傾向にある。 一方溶鋼から直ちに板厚50mm以下の鋼帯を溶製
することにより熱間圧延の加熱処理と粗圧延工程
を省略できる新しいプロセスも実用化しつつあ
る。 しかしながら、これら新製造工程はいずれも溶
鋼から凝固してできる組織（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リジングが起こ
りやすくなり、とくに温間圧延法はそれを助長す
る。 （従来の技術） 温間圧延による深絞り用鋼板の製造方法はいく
つか開示され、たとえば特公昭47−30809号、特
開昭49−86214号、特開昭59−93835号、特開昭59
−133325号、特開昭59−136425号、特開昭59−
185729号、そして特開昭59−226149号各公報など
がその例である。いずれも温間域の圧延後ただち
に再結晶処理することを特徴とし、冷間圧延工程
が省略可能な革新的技術である。 しかしながら、これら公知技術は前述の耐リジ
ング性を向上させることについては何らの考慮も
払われてなく、この点一般的に薄鋼板の耐リジン
グ性に関しては温間圧延の方が冷間圧延を加える
場合よりも不利である。 （発明が解決しようとする問題点） 冷間圧延工程を含まない省工程によつて、面内
異方性が小さく耐リジング性と加工性に優れる薄
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、800〜300℃の
温度範囲で、ひずみ速度300（s^-1）以上でかつひ
ずみ速度とまさつ係数（μ）とがε〓／μ≧1000の
関係を満たす条件で仕上げ、ひき続き再結晶焼鈍
することを特徴とする面内異方性が小さく耐リジ
ング性に優れる加工用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。

【表】 供試材は表１に示す２種類の低炭素アルミキル
ド鋼の熱延鋼板である。供試材は(A)、(B)とも600
℃に加熱−均熱し１パス、30％圧下率で圧延し
た。 このときのひずみ速度（ε〓）と焼鈍後（均熱温
度800℃）のｒ値およびリジング指数との関係を
第１図に示す。 ｒ値および耐リジング性はひずみ速度に強く依
存し、600℃の圧延温度にて300s^-1以上の高ひず
み速度とすることにより、ｒ値および耐リジング
性は著しく向上した。 第２図は表１に示した供試鋼(B)を用い、焼鈍し
た試料の延び及びｒ値の異方性とε〓／μの関係を
示したものである。まさつ係数は潤滑条件を変え
ることにより0.6〜0.06の範囲で変化させた。潤
滑油は鉱油を用いた。ε〓／μ≧1000の条件で面内
異方性は著しく減少した。 発明者らはこ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
により面内異方性が小さく加工性と耐リジング性
に優れる薄鋼板が製造できることを確認した。 (1) 鋼組成 高ひずみ速度温間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の
Ｃ、Ｎはそれぞれ0.10％、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、例えばTi、Nb、Zr、Ｂ等の添加も有効で
ある。 また高強度を得るためにＰ、Si、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が当然に適用で
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）法ももちろん適用可能である。 一方、溶鋼から直接50mm程度以下の圧延素材
を鋳造する方法（シートバーキヤスター法およ
びス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効果が大きいので圧延
素材の製造方法としてとくに有利である。 (3) 温間圧延 この工程がもつとも重要であり、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800〜300℃の温度範囲で、ひずみ速度
300（s^-1）以上でかつひずみ速度とまさつ係数
（μ）とがε〓／μ≧1000を満たす条件で仕上げる
ことが必須である。 圧延温度については、800℃をこえる高温域
の圧延ではひずみ速度の制御によつて加工性と
耐リジング性を得るのが困難な一方300℃未満
では変形抵抗の著しい増大をもたらすため冷間
圧延法で特有な上述したと同様の諸問題を伴う
ので800〜300℃、なかでも700〜400℃がとくに
好適である。 ひずみ速度については300（s^-1）以上としな
いと目標材質が確保できない。 このひずみ速度の範囲はとくに500〜2500
（s^-1）が好適である。 また、ε〓／μ≧1000の条件を満たさないと、
面内異方性が大きくなる。 圧延パス数、圧下率の配分は上記条件が満た
されれば任意でよい。 圧延機の配列、構造、ロール径や、張力、潤
滑油の種類などは本質的な影響力を持たない。 なおひずみ速度（ε〓）の計算は次式に従う。 ここで ｎ：ロールの回転数（rpm） ｒ：圧下率（％）／100 Ｒ：ロール半径（mm） H₀：圧延前の板厚 (4) 焼鈍 圧延を経た鋼帯は再結晶焼鈍する必要があ
る。焼鈍方法は箱型焼鈍法、連続型焼鈍法のい
ずれでもよいが、均質性、生産性の観点から後
者が有利である。 加熱温度は再結晶温度から950℃の範囲が適
する。 炭素含有量が0.01wt％以上の鋼板について
は、均熱後、過時効処理を施すことが材質の向
上に有利である。 この焼鈍処理は圧延後の巻取りコイルの状態
で保持することでも可能である。ここに鋼帯表
面のスケールは圧延温度が従来の熱間圧延より
はるかに低温域であるので薄くかつ除去されや
すい。したがつて、脱スケールは従来の酸によ
る除去のほかに、機械的にもしくは焼鈍雰囲気
の制御などでも可能である。 焼鈍後の鋼帯には形状矯正、表面粗度等の調
整のために10％以下の調質圧延を加えることが
できる。 上記のようにして得られる鋼板は、加工用表
面処理鋼板の原板として適用できる。表面処理
としては亜鉛めつき（合金系含む）、錫めつき、
ほうろうなどがある。 （作 用） この発明に従う高ひずみ速度温間圧延の挙動に
ついて、耐リジング性、加工性および面内異方性
の向上をもたらす機構は必ずしも明確でないが、
圧延材の集合組織および加工歪の変化と密接な関
係をもつと考えられる。 なかでも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、以下の如く考えられる。
圧延−焼鈍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
とが知られている。すなわち、｛222｝方位粒の加
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。従来行なわれてき
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、そのため再結晶集合組
織には｛200｝方位が集積し、かくして低い値
しか得られないのが現状であつた。しかしながら
高ひずみ速度圧延とすることにより、｛222｝方位
粒に導入される加工ひずみ量が増大し、そのため
｛222｝方位を主方位とする再結晶集合組織が形成
され、ｒ値が格段に向上することを見い出した。
さらに、｛222｝方位粒への加工ひずみにより、
｛222｝方位粒が優先的に再結晶が進行するため、
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２に示す化学組成の鋼片を転炉−連続鋳造法
および転炉−シートバーキヤスター法により製造
した。転炉−連続鋳造法では1100〜950℃に加熱
均熱後粗圧延により20〜30mm板厚のシートバーと
した。

【表】 これらシートバーを連続的に６列からなる仕上
圧延機を用いて0.8〜1.2mm板厚の薄鋼帯とし、こ
のとき最後列の圧延機を用いて高ひずみ速度圧延
を行つた。圧延条件および連続焼鈍（均熱温度
750〜810℃）後の材料特性を表３に示す。鋼(A)に
ついては、連続焼鈍条件として、均熱後400℃で
２分間の過時効処理を施した。

【表】 注：＊：比較例
引張特性はJIS5号試験片として求めた。 リジング性は圧延方向から切り出したJIS5号試
験片を用い15％の引張予ひずみを付加し、表面凹
凸を目視法にて１（良）〜５（劣）の評価をした。
この評価は、在来の低炭素、冷延鋼板の製造方に
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。 評価１、２は実用上問題のないリジング性を示
す。 （発明の効果） この発明によれば高ひずみ速度温間圧延にて高
い延性とｒ値を示し、かつ面内異方性が小さく優
れた耐リジング性をもつ薄鋼板が得られ、 従来の冷延工程を省略できるばかりでなく、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の活用に適合するなど、
加工用薄鋼板の製造工程の簡略化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はｒ値、リジング性に及ぼす圧延ひずみ
速度の影響を示すグラフである。第２図は、面内
異方性に及ぼす圧延ひずみ速度とまさつ係数との
関係を示すグラフである。

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800〜300℃の温度範囲で、
   ひずみ速度（ε〓）300（s^-1）以上で、かつまさつ係
   数（μ）とひずみ速度とがε〓／μ≧1000を満たす
   条件で圧延し、ひき続き再結晶焼鈍することを特
   徴とする面内異方性が小さく耐リジング性に優れ
   る加工用薄鋼板の製造方法。