JPH03199367A - プレス加工用冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

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〉 本発明は、自動車のボディ等に使用される冷延ならびに
表面処理された爵板であって、とりわけ加工性が良好で
あるばかりでなく、同時に塗装の下地処理としての良好
な化成処理性（リン酸亜鉛処理性）さらには優れたスポ
ット溶接性をも具備した冷延鋼板に関するものである。

〈従来の技術〉 プレス加工用冷延鋼板は、従来Ｃ≧０．０１％以上の低
Ｃ−リムド鋼や低Ｃ−ＡｊＺキルド鋼を箱焼鈍して製造
されていたが、最近の省エネルギーならびに製造納期の
短縮要求にかんがみ、連続焼鈍法への変換がｖＬ極的に
進められている。

連続焼鈍法では、加熱および均熱時間が極めて短い。　
そこで、絞り性を箱焼鈍材並にするために、低ＣｗＩの
熱延巻き取り温度を従来より高温にし、さらに焼鈍温度
も箱焼鈍法より高温にする等の対策がとられている。　
さらには、冷却時間も極端に短いため、過時効処理を施
すことにより焼鈍中に固溶した炭素を析出させている。

　　しかるに、かような特殊処理によっても、固溶炭素
が依然として残留するために、加工性はともかく常温遅
時効性を得ることは困難であった。

このような実状にかんがみ、さらには箱焼鈍された低Ｃ
−Ａｊ２キルド鋼と同等の耐時効性と、それ以上の高加
工性を得る手段として、Ｃ５０，０１ｗｔ％、Ａｌ２Ｓ
３．２０ｗｔ％を含有する極低Ｃ鋼とし、必要に応じて
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂ等の炭窒化物形成元素を添加する技術が
製鋼技術の進歩と相まって一般的になりつつある。　事
実このようにして製造された極低Ｃ冷延鋼板は、焼鈍中
の粒成長性が優れ、非常に良好な加工性とりわけ引っ張
り試験で評価できる良好な全伸び値（Ｅｆ）　　ならび
にランクフォード値（Ｙ値）を示し、現状では広くプレ
ス加工用鋼板として採用されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、この種の鋼板の使用の増大にともない、
以下に示す種々の問題点をも有していることが明らかに
され、完全無欠の材料としては今−歩の段階であった。

先ず、極低ＣｔＩ４は元来が純鉄に近いため、表面の清
浄度が極めて優れている。　そのため、プレス後の塗装
の下地処理としての化成処理（リン酸亜鉛処理）におい
ては、反応性が従来の低Ｃ−Ａｊ２キルド鋼より幾分劣
り、生成したリン酸亜鉛鉄結晶の細かさ、化成処理条件
変動時の安定性に対して、低Ｃ−Ａｊ２キルド鋼より若
干不利であった。

次に、溶接性に対しては、極低Ｃ＃４の場合熱影響部（
ＨＡＺ）の組織が一般に粗大化し、溶着部や母材よりも
強度が低下しやすい傾向があった。　そのため、溶接部
の強度および疲労特性の点で低Ｃ−Ｐキルド鋼よりも有
利とは言えなかった。　このような理由により、溶接に
比較的長時間を要する電縫鋼管等への極低Ｃ鋼の適用は
未だなされていないのが現状である。

さらに、極低Ｃ＠は延性に富むので、非常に粘り強く、
低Ｃ−Ａｊ２キルド鋼と同一の条件で打ち抜きや剪断を
行った場合に、その端面に生成する笹くれ部いわゆるパ
リが低Ｃ−ＡＪ２キルド鋼に比べより多く生成する。　
　このパリは、後のプレス工程で剥がれると、いわゆる
星目欠陥を誘発する。　極低Ｃ＃は、このような危険性
を有しており、パリ高さ低減のためにも極低Ｃ鋼の打ち
抜き性改善が強く望まれていた。

また、加工性のさらなる向上のためには、必然的に不純
物元素の低減を伴うため、焼鈍中の鋼中元素の表面濃化
量が抑制される。　このことは、結果として鋼板の表面
硬度の低下を引き起こす。　そのため、プレス成形を施
した場合に、潤滑が十分でないと鋼板表面とプレス型と
が接触時に噛りあい、鋼板の表面キズ欠陥が誘発される
ばかりでなく、極端な場合にはプレス割れさえ伴う、　
このような、いわゆる摺動性の低下は、不純物元素が少
ない極低Ｃ鋼と、表面に濃化させるのに十分な時間が確
保できない連続焼鈍法との組合わせにより最も顕著にな
る。

以上の状況を打開するために、本発明者らは種々の検討
を行った。　良好な機械的性質（Ｅｎ、〒値等）を維持
した上で上述の問題を解決するためには、極低ＣｔＩ４
の使用は必須と考えられる。　一方上述の極低Ｃ鋼にか
かわる問題点は、多かれ少なかれ表面近傍の元素の存在
状態と、密接に影響を及ぼしあっていることは明瞭であ
る。　そこで本発明者らは数多くの調査および実験室的
な確認を行った結果、表面に炭素の濃化層が適当な厚さ
および濃度で存在するように連続焼鈍炉において適切な
条件で浸炭雰囲気にさらしてやれば、極低Ｃ鋼の抱えて
いる欠点が一気に解決されることを見出したのである。

よって、本発明は連続焼鈍炉において浸炭雰囲気に適切
な条件でさらすことにより、両型かじり型、化成処理性
、およびスポット溶接性に優れた冷延鋼板の製造方法を
提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 すなわち、本発明は、Ｃを０．０１ｗｔ％以下含む鋼板
を、加熱、均熱および冷却ゾーンを有する焼鈍炉を用い
て連続焼鈍するに際し、前記焼鈍炉における均熱後期あ
るいは冷却初期に浸炭雰囲気に、下記（Ｉ）式において
、αが０．０５以上、Ｔが６５０℃以上、８５０℃以下
の条件で４秒以上さらすことを特徴とする対型かじり性
、化成処理性およびスポット溶接性に優れた冷延鋼板の
製造方法を提供するものである。

（Ｔ−１０００）６　　＋０．　０５）　　・・・　（
１）ただし、ＰＣＯ％ＰＨ２、Ｐ）Ｉ２ｏはそれぞれ浸
炭雰囲気中のｃｏ、Ｈ２、Ｈ２Ｏの分圧、Ｔは加熱温度
（１） 請求項１に記載の鋼板は、さらに、Ｓｉ：１．０ｗｔ％
以下、Ｍｎ　：　１．０ｗｔ％以下、Ｐ：０ｗｔ％以下
、Ｓｈｏ、０５ｗｔ％以下、ＡｊＺ：０．２ｗｔ％以下
、Ｓ：０．０１ｗｔ％以下を含有し、残部はＦｅおよび
不可避的不純物よりなるのが好ましく、さらに請求項１
または２に記載の原板は、さらに、 Ｔ　ｉ　：０．００１　Ｎ０．１５ｗｔ％、Ｎ　ｂ　：
　　０．００１〜０．１ｗｔ％およびＢ　：　０．００
３０ｗ　ｔ％以下のうちから選んだ１種または２種以上
を含有するのがより好ましい。

以下に本発明をさらに詳細に説明する。

本発明は、Ｃ５０，０１ｗｔ％を含有する極低炭素鋼板
を原板とし、加熱、均熱および冷却ゾーンを有する連続
焼鈍炉を用いて、後述するように浸炭用雰囲気および浸
炭条件を設定することにより、対型かじり性、化成処理
性およびスポット溶接性に優れた冷延鋼板を製造する方
法を提供する。

本発明が適用される鋼板は、基本的には、浸炭により表
面のＣ濃度を本発明が目的とする特性を満足するように
調整するものであり、連続焼鈍法を適用しても良好な機
械的性質を得るために、Ｃは０．０１ｗｔ％以下の極低
Ｃ域にすることが必須である。　特に材質が必要とされ
る場合には、Ｃを０．００５　ｗ　ｔ％以下まで低減す
ることが望ましい。　これ以上では、低Ｃ銅皿またはそ
れ以上の材質を得ることは不可能である。

さらに、鋼板原板は、Ｓｔ１Ｍｎ％　Ｐ、Ｓ。

ＡＩｌ、、Ｎを以下に述べる範囲内で含有しているが、
本発明の目的上好ましい。

Ｓｔは鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量添加されるが、添加量が１．０ｗｔ％を超えると深
絞り性に悪影響を及ぼすので１．０ｗｔ％以下とするの
がよい。

ＭｎもＳｉと同様、Ｓの残留による熱間割れを避けると
いう鋼を強化す゛る作用があり、所望の強度に応じて必
要量添加されるが、添加量が１．０ｗｔ％を越えるとや
はり加工性に悪影響を及ぼすので１．０ｗｔ％以下が好
ましい。

ＰもＳｉやＭｎと同様、鋼を強化する作用があり、所望
の強度に応じて必要量添加されるが、添加量が０ｗｔ％
を越えると加工性に悪影響を及ぼすので０ｗｔ％以下に
するのがよい。

Ｓは、少なければ少ないほど深絞り性が向上するので極
力低減することが好ましいが、その含有量が０．０５ｗ
ｔ％以下ではさほど悪影響を及ぼさないので０．０５ｗ
ｔ％以下にするのがよい。

ＡＪ！は脱酸剤として、また後述する炭窒化物形成元素
の歩留まり向上すなわち鋼中Ｎの固定による耐時効性の
向上のために添加されるが、含有量が０．０１ｗｔ％に
満たないとその添加効果に乏しく、一方、０．１ｗｔ％
を越えて添加してもその効果は飽和に達するので、０．
０１〜０．１ｗｔ％の範囲にするのがよい。

ＮはＣについて述べたと同様の理由で ０．０１ｗｔ％以下にするのが好ましい。

ざらに、本発明で原板として用いる冷延鋼板には、Ｔｉ
％ＮｂおよびＢから選択される１種以上の元素を下記の
通り添加してもよい。

これらの元素の添加は、鋼中に固溶して耐時効性を劣化
させるＣやＮを固定するのに有効である。　さらには、
形成された析出物のサイズが適度に粗大であるため、連
続焼鈍時の粒成長を促進されるので、加工性特にＥＪ２
−？’ｒ値の向上には有利となる。

Ｔｉは炭窒化物形成元素であり、鋼中の固溶（Ｃ，Ｎ）
を低減させ、深絞り性に有利な（１１１）方位を優先的
に形成されるために添加される。　しかしながら添加量
が　０．００１ｗｔ％未満ではその添加効果に乏しく、
一方０．１５ｗｔ％を越えて添加してもそれ以上の効果
は得られず、むしろ鋼板表面性状および延性の劣化につ
ながるので　ｎ、ｏｏｔ〜０．１５ｗｔ％の範囲に限定
する。

Ｎｂは炭化物形成元素であり、鋼中の固溶Ｃを低減させ
るとともに、熱延鋼板組織の微細化をそくして、深絞り
性に有利な（１１１）方位を優先的に形成させるために
添加される。　しかしながら添加量が０．００１ｗ　ｔ
％未満ではその添加の効果が乏しく、一方０．１ｗｔ％
を越えて添加してもそれ以上の効果は得られず、むしろ
延性の劣化につながるので　０．００１〜０．１ｗｔ％
の範囲に限定する。

Ｂについても同様の理由から、０．００３０ｗ　ｔ％以
下とする。

上記のような成分を有する鋼板は連続焼鈍を施される。

本発明において好適に用いられるＣＡＬ（Ｃｏｎｔｉｎ
ｕｏｕｓ　Ｐｎｅａｌｉｎｇ　Ｌｉｎｅ）は加熱、均熱
および冷却ゾーンを有する。　浸炭は灼熱ゾーン後期か
ら冷却ゾーンにかけて浸炭用雰囲気として、浸炭に適す
る条件にして行なう。

浸炭用雰囲気としては、Ｎ２＋Ｈ，を主体とするガス中
にＣＯを適量添加したものを用いる。　そして、浸炭条
件は適切に選定する。

本発明においては、上記焼鈍炉における均熱後期あるい
は冷却初期に、浸炭用雰囲気に、下記（Ｉ）式において
、αが０．ＯＳ以上、Ｔが６５０℃以上、８５０℃以下
の条件で４秒以上さらす。

（Ｔ−１０００）’　　＋０．　０５）　　・・・　（
１）上式中、ＰＣＯｌＰ）１２、ＰＨＯはそれぞれ浸炭
雰囲気中のＣｏ、Ｈ２、Ｈ２Ｏの分圧、Ｔは加熱温度（
℃）である。

加熱温度６５０℃未満では鋼板にテンパーカラーが発生
し、８５０℃をこえると鋼板自体の材質が悪化するため
、浸炭雰囲気は６５０〜８５０℃にするのがよい。

また、この雰囲気に鋼板をさらす時間は４秒以上とする
。

これが４秒未満では浸炭効果が発揮されない。

以上述べたようにして連続焼鈍法により浸炭処理が施さ
れて表面層のＣ濃度が適切に、すなわち、対型かじり性
、化成処理性およびスポット溶接性が優れた冷延鋼板を
製造することができる。

このようにして製造された冷延鋼板にはさらに表面処理
を施すことができる。　表面処理としては、亜鉛めっき
のほか、Ｚｎ−ＮｉあるいはＺｎ−Ｆｅなとの亜鉛系合
金めっき、有機塗膜被覆などの亜鉛系複合めっきを挙げ
ることができる。

〈実施例〉 次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

（実施例１） 表１に示すＳ　ｆｆｌ類の極低Ｃ鋼を、転炉溶製後ＲＨ
脱ガスと引き続く連続鋳造法で作成した。

該スラブを加熱炉に繰入し１２３０℃に加熱した後、熱
間圧延で８８０℃で仕上げ、５３５℃で巻き取り３．２
ｍｍ厚の熱延コイルとした。　次いで、酸洗後冷間圧延
で０．７ｍｍ厚の冷延鋼板とした。　該冷延コイルを、
連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）で急速加熱、急速冷却条件で
再結晶焼鈍を行う際に、到達温度域において、炉のガス
組成および該炉にストリップが滞留する時間を表２の如
く変化させ、得られた冷延鋼板について、種々の特性の
比較を行った。　その結果を表２に示す。

また、＠Ａについての種々の特性試験結果を、第１図（
対型かじり性）、第２図（化成処理性）　第３図（スポ
ット溶接性）、第４図（摩擦係数）および第５図（ラン
クフォード値）に示す。

なお諸試験は下記のようにして　−評価した。

（１）対型かじり性は、摺動試験により脱脂状態におけ
る摩擦係数の大小で評価した。　摺動試験は、幅２５ｍ
ｍ、長さ２２０ｍの摺動試験サンプルを用い、押え神道
５０ｋｇｆ、引抜速度５００ｍｍ／ｍｉｎの条件で行っ
た。　型かじりが発生すると脱脂状態での摩擦係数が大
きくなる。

（２）化成処理性は、日本パーカーライジング■社製Ｂ
Ｔ３０２０ｆｉ理液を用いて、デイツプ法にする処理の
初期（処理時間１５秒〉におけるリン酸塩結晶核の発生
数により評価した。　初期核発生数が多いと最終的に細
かく緻密な化成処理膜が形成され、その後の塗装膜の特
性が優れている。

（３）スポット溶接性は、チップ径４．０ｍｍφ、溶接
時間７サイクル、溶接電流７ＫＡ、加圧力２００ｋｇの
条件で、同一処理条件の２枚の鋼板をスポット溶接した
後、断面組織写真を撮り、溶接接合部の結晶粒が粗大化
している部分の長さを測定する方法で評価した。

結晶粒が粒大化している部分の長さが短いほど粒の粗大
化が抑えられ、スポット溶接性はよい。

（４）表面観察 表面を観察してテンパーカラーの有無を調べた。

○・・・テンパーカラーなし ×・・・テンパーカラーあり 〈発明の効果〉 本発明によれば、連続焼鈍法において、その浸炭雰囲気
および浸炭条件を適切に選定することにより、対型かじ
り性、化成処理性、スポット溶接性などの優れた冷延鋼
板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は式（Ｉ）におけるαと摩擦係数との関係（対型
かじり性）を示す図である。 第２図は式（Ｉ）におけるαと化成処理時間１５秒後の
初期桟敷との関係（化成処理性）を示す図である。 第３図は式（Ｉ）におけるαと粗大粒存在距離との関係
（スポット溶接性）を示す図である。 第４図は浸炭用雰囲気による処理時間を摩擦係数との関
係を示す図である。 第５図は浸炭用雰囲気温度とＴ値との関係を示す図であ
る。 ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ 瞬 間 （秒） Ｆ　Ｉ　Ｇ、５ 痕 （０Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｃを０．０１ｗｔ％以下含む鋼板を、加熱、均熱
   および冷却ゾーンを有する焼鈍炉を用いて連続焼鈍する
   に際し、前記鋼板を、前記焼鈍炉における均熱後期ある
   いは冷却初期に浸炭雰囲気に、下記（Ｉ）式において、
   αが０．０５以上、Ｔが６５０℃以上、８５０℃以下の
   条件で４秒以上さらすことを特徴とするプレス加工用冷
   延鋼板の製造方法。 α＝｛Ｐ＿Ｃ＿Ｏ・Ｐ＿（Ｈ＿２）／Ｐ＿（Ｈ＿２Ｏ）
   ｝（１．２２×１０＾−＾１＾５（Ｔ−１０００）＾６
   ＋０．０５）・・・（Ｉ）ただし、Ｐ＿Ｃ＿Ｏ、Ｐ＿（
   Ｈ＿２）、Ｐ＿（Ｈ＿２）＿Ｏはそれぞれ浸炭雰囲気中
   のＣＯ、Ｈ＿２、Ｈ＿２Ｏの分圧、Ｔは加熱温度（℃） （２）請求項１に記載の鋼板は、Ｓｉ：１．０ｗｔ％以
   下、Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、Ｐ：０．２ｗｔ％以下、
   Ｓ：０．０５ｗｔ％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１ｗｔ
   ％およびＮ： ０．０１ｗｔ％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避
   的不純物よりなる請求項１に記載のプレス加工用冷延鋼
   板の製造方法。 （３）請求項１または２に記載の原板は、さらに、Ｔｉ
   ：０．００１〜０．１５ｗｔ％、Ｎｂ：０．００１〜０
   ．１ｗｔ％およびＢ：０．００３０ｗｔ％以下のうちか
   ら選んだ１種または２種以上を含有する請求項１に記載
   のプレス加工用冷延鋼板の製造方法。