JPH0545654B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の技術分野） 本発明は、製鋼での真空脱ガスによる脱炭や、
Ti、Nbなどの元素に使わないで、非時効性の冷
延鋼板を、連続焼鈍にて製造する方法に関するも
のである。 （従来技術） 軟質冷延鋼板は、その良加工性のために、自動
車用を中心として厳しい成形加工を経て、最終製
品とされる鋼板として使用されている。ところ
が、この加工性は経時劣化する場合があり、この
経時劣化を時効性と称している。軟質冷延鋼板の
うちでも、特に厳しい成形を受ける用途に使われ
るものは、この時効性はあつてはならない。 この時効性は、鋼中に侵入型に固溶したＣ、Ｎ
が最終工程の調質圧延で、導入された可動転位を
固着するために生ずるもので、降状点の上昇、破
断伸びの低下、降状点伸びの発生といつた劣化を
生ずるからである。 この時効性の原因であるＣ、Ｎのうち、Ｎは微
量故にアルミニウムキルド鋼とすることで、窒化
アルミニウムの形で固定したり、またはＢ添加に
より、窒化ほう素として固定することができるの
で、Ｎによる時効は回避できる。 一方、固溶Ｃは、低温でのセメンタイト固溶限
が極めて小さいので、箱焼鈍のように時間をかけ
て冷却すれば、ほとんど残留しない。しかし連続
焼鈍では、短時間で冷却するために固溶Ｃが残留
し、そのため大きなＣ時効が生ずる。この固溶Ｃ
を低減するため、一般に連続焼鈍後急冷して過冷
度を高め、その後過時効とよばれるセメンタイト
析出処理を施す。 このセメンタイト析出処理は、核生成段階と成
長段階とからなり、しかも実用鋼の場合、不純物
が多く含まれているので、核生成も不純物等をサ
イトとした不均一核生成が生じていると考えられ
る。焼鈍後の冷却速度を極めて大きくとれば、結
晶粒内に微細なセメンタイトが生成することは多
く報告されている。 例えば、鉄と鋼第62年（1976）第６号624〜643
ページに記載の論文中のphoto.1.（Ｃ）には、
2000℃／ｓで700℃から水冷し、次いで過時効処
理を行つた鋼板に、微細な炭化物が認められる由
が報告されている。炭化物密度が大きければ、そ
の成長のために要する拡散距離が少なくなり、固
溶炭素の低減が速やかに進行するが、一方この微
細炭化物による析出硬化や分散硬化により、鋼自
身が硬質、低延性となる。 従つて、この粒内炭化物密度は、ある適当な範
囲にコントロールする必要があるが、上記報告で
はそのことに考慮を払つていない。また、2000
℃／Ｓという急冷では焼入歪のため鋼板形状がく
ずれるという欠点があり、さらに、このような急
冷では水冷が必然となり、そのため水温まで冷却
の後、過時効温度まで昇温しなければならないと
いう熱エネルギー上のロスや、水冷のための表面
酸化の問題が残る。 結晶粒内微細セメンタイトの析出コントロール
に関し、その核生成段階を認識し、これを顧慮し
たものとして、特開昭51−20715号公報と、特開
昭55−44584号公報に提案がある。セメンタイト
核生成処理として、前者は焼鈍後20℃／Ｓ以上の
冷却速度で急冷して、200〜350℃の温度範囲に10
秒以上保持する。また後者は、250〜400℃の温度
にすくなくとも600℃以下の温度範囲を、35℃／
Ｓ以上の冷却速度で冷却し、その温度で10秒以下
保持する。 しかしながらこれだけの条件では、核生成コン
トロールとしては不十分で、特に本発明の目指す
非時効性鋼板を得ることは困難である。時効性は
時効指数（AI）または100℃、60分の促進時効で
降状点伸び（YP−El）で示されることが多いが、
非時効性とみなすためには、少なくともAIで３
Kgｆ／mm²以下、かつYP−Elで0.4％以下、好まし
くはAIで２Kgｆ／mm²以下かつYP−Elで０でなけ
ればならない。 これに対して特開昭51−20715号公報では、そ
の実施例によると、AIは一番小さくてAlキルド
鋼の場合で3.8Kgｆ／mm²であり、また特開昭55−
44584号公報においても、同じくAlキルド鋼の場
合で、YP−Elが下がつてもせいぜい0.5％であ
る。これらは、上述のセメンタイト核生成コトン
ロールの不十分さを裏付けている。 このような事情から連続焼鈍処理をしたもの
で、真に軟質非時効性冷延鋼板と云われるもの
は、いわゆるIF鋼（Interstitial Free鋼）と呼ば
れるものしかない。IF鋼とは、製鋼時に真空脱
ガスによりＣを50ppm程度以下まで低め、さらに
TiやNbなどの強力な炭窒化物形成元素をＣ、Ｎ
の化学量論的量以上に加えて製造したもので、こ
の鋼は完全に非時効であるが、しかしながらこの
IF鋼の製造には、上述のように特殊な製鋼設備
および作業を必要とする上に高価の合金を使用す
るため、製造価格が高いという経済上の欠点があ
る。 （発明の目的） 本発明は上記欠点を解消し、特殊な製鋼設備や
処理を必要とせずに、また高価なTi、Nbなどの
合金を行なわずに、連続焼鈍中に、硫化マンガン
（MnS）を主とした不純物上へのセメンタイト核
生成を促進し、適度なセメンタイト粒数が得られ
るように、成分および連続焼鈍後の冷却・過時効
条件を限定することによつて、実質箱焼鈍により
製造したものと同程度の軟質、非時効性冷延鋼板
を、連続焼鈍にて製造する方法を提供することを
目的とする。 （発明の構成） 本発明の骨子はC0.01〜0.05％、Mu0.05〜0.25
％ S0.003〜0.015％、Al0.005〜0.10％、 N0.0050％以下、必要に応じてB0.0005〜0.0040
％を含有し、 残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を熱
延し、650℃以上の温度で巻取り、その後冷延し、
次いで連続焼鈍を行うにあたり、700〜850℃の温
度で再結晶焼鈍後、650℃以上の温度から急冷し、
続いて温度Ｔ（℃）で、10〜60秒保定してセメン
タイトの核生成を行わせるが、この温度Ｔを150
℃以上でかつ−70×（logＶ／1000）²＋350と−70× （logＶ／1000）²＋180の間（ただし、ｖは上記急冷速 度（℃／Ｓ）で1000℃／Ｓ以下とする）の温度と
することにより、４×10⁴〜２×10⁶個／mm²のセメ
ンタイト核を生ぜしめ、しかるのちに250〜400℃
で２〜10分の析出処理を行うことにある。 すなわち、連続焼鈍中における速やかな固溶炭
素低減に必須な結晶粒内セメンタイトは、実用冷
延鋼板においては、MnSを主とする不純物上へ
の不均一核生成により生ずると云う知見を得、そ
の核生成をコントロールする冷却過時効条件を知
得するに到つたわけである。 以下、本発明の構成要件の説明と、その数値範
囲の限定理由について述べる。 第１図は0.019％Ｃ−0.15％Mn−0.007％Ｓ−
0.006％Ｐ−0.037％Al−0.0013％Ｎ鋼を熱延し、
725℃で巻取つたあと冷延し、ついで800℃、１分
の焼鈍を行つたあと、700℃まで２℃／Ｓで冷却
し、その後40100400℃／Ｓの冷却速度で種々の温
度まで冷却し、その温度で30秒保定し、最後に水
焼入れした材料のセメンタイト粒数を測定した結
果である。 粒内セメンタイトはセメンタイト現出エツチを
施した後、3000倍の走査型電顕写真をとり、セメ
ンタイトのみをカウントして測定した。 また、第２図は上述の30秒保定後350℃まで昇
温し、その後20℃／分で250℃まで冷却し、その
後水冷にて室温まで冷却し、1.0％の調質圧延を
施した試料のAIおよび伸び（El）を、第１図の
セメンタイト粒数に対してプロツトした図であ
る。なお板厚は0.8mmである。 第２図から明らかなように、セメンタイト粒数
が増すほどAIは下がるが、Elもまた劣化する。
第２図よりAIが３Kgｆ／mm²以内となり、かつEl
が良好な範囲としてセメンタイト粒数を、４×
10⁴〜２×10⁶個／mm²とした。この数値を第１図に
あてはめることにより、核生成のための保定温度
Ｔの上限値として ｛−70×（logＶ／1000）²×350｝（℃）， 下限値として｛−70×（logＶ／1000）²＋180｝（℃
） という実験式が得られた。より安定して非時効を
求める場合には、セメンタイト粒数を20×10⁴
個／mm²以上とした方が望ましく、その場合Ｔの上
限値としては ｛−70×（logＶ／1000）²×300｝（℃）となる。 さらに冷却速度が100℃／Ｓ、保定温度250℃の
ときに、保定時間を５秒、10秒、30秒、60秒、
300秒とを変えてセメンタイト粒数を測定したと
ころ、それぞれ2.7×10⁴、6.9×10⁴、10.2×10⁴、
12.3×10⁴、12.1×10⁴個／mm²となり、10秒未満で
は核生不足、60秒で飽和という傾向が認められた
ので、保定時間は10〜60秒とした。もとよりこの
傾向は他の条件により変化するが、10秒未満の保
定では、工業的に安定して行うことが難かしく、
60秒超ではライン設備が大きくなることも考慮し
て、保定時間は10〜60秒とした。以上が核生成に
関する冷却一保定条件とその限定理由である。 核生成に続く析出処理として、250〜400℃で２
〜10分の処理を必要とする。250℃未満ではセメ
ンタイト核数を増して、拡散距離を短くしても、
拡散係数の温度依存性により、炭素原子の拡散に
長時間を要する。また、400℃を超えると、炭素
の平衡固溶限そのものが大きくなり、析出速度を
増したところで残留固溶炭素は減少しない。 拡散係数、炭素の平衡固溶限の温度依存性を考
えるならば、析出処理の前半を300〜400℃の高温
で、後半を250〜320℃の低温で行う方が、好まし
い形態であると云える。析出処理時間は、セメン
タイト成長のために２分は必要である。また、10
分程度で飽和し、さらにこれより長い時間では、
連続焼鈍では意義が薄れることを考慮して、10分
を上限とした。 鋼の化学成分には次のような限定が必要であ
る。Ｃは0.01〜0.05％と、低炭素鋼としては比較
的低目にする必要がある。本発明は、第２図から
も明らかなように、粒内セメンタイトを利用して
非時効化を計るものであるが、この粒内炭化物
は、Elを劣化させる傾向にあるため、全体の延性
を補う意味で、Ｃの上限を低くしてある。この意
味で、Ｃの上限を0.03％とし、かつＰを0.01％未
満とすることは好ましい条件である。Ｃの下限
は、急冷開始前のＣの過飽和度を高めるために決
められる。より安定した粒内セメンタイトを得る
には、Ｃは0.015％以上とすることが好ましい。 MnおよびＳは、MnSが既述のように、セメン
タイトの不均一核生成サイト主要なものとなるた
め極めて重要である。それぞれの下限値0.05％お
よび0.003％は、MnSの量を確保するために必要
であり、それぞれ上限を0.25％および0.015％と
するのは、MnSの溶解度が限られ、これ以上で
は適度なMnSの分散状態を得ることができない
ためである。 本発明は、炭素時効を最小化するところにその
特徴があり、そのため同じく大きな時効劣化を生
じさせる窒素については、その処置が必要であ
る。そのためにAlを0.005％以上添加し、かつＮ
を0.0050％以下として、ＮをAlNとして固定する
必要がある。Ｎは低ければ低いほど望ましく、
0.0020％以下とすることが最も好ましい。また、
もつと強固にＮを安定な窒化物として固定する場
合には、Ｂを0.0005〜0.0040％添加する。 熱延条件においては巻取条件が重要である。こ
れは通常のAlN析出処理とともに、本発明で
MnS分散処理も関与していると推定され、その
ために650℃以上の高温とする必要がある。その
他の熱延条件としては、通常とられている条件で
よいが、加熱温度については、熱延組織の粗大化
を防ぐために、1000〜1150℃の低温とすることが
好ましい。冷延は通常行なわれているように、60
〜90％の圧下率でよいが、安定して高ラインクフ
オード値（値）を得るためには、75％以上の高
圧下が望ましい。 次に連続焼鈍では700〜850℃の再結晶焼鈍を行
う。700℃未満では再結晶が不十分で、かつまた
炭化物の溶解が不十分となり、この後いくら急冷
しても炭素の過飽和度が高まらない。また、850
℃を超えると、オーステナイト量が増し、集合組
織がランダム化し値が下がり、また結晶粒が粗
大化する。なお、炭化物の溶解を十分とするため
に、焼鈍温度からこの溶解度の最も大きい700℃
付近まで、５℃／Ｓ以下に徐冷することが好まし
い。焼鈍時間は通常行なわれているように、20秒
〜３分でよい。 このあと既述の条件で冷却を行うが、冷却速度
の上限は1000℃／Ｓとする。これを超えると鋼板
形状を保つことで困難となるからである。冷却は
保定温度までとすることが望ましいが、急冷なる
と保定温度で停止するための制御が困難となるの
で、保定温度以下までの過冷却があつてもよい。
その場合、過冷却の度合は省エネルギーの観点か
らなるべく小さい方が好ましく、また保定温度ま
での昇温速度は、10℃／Ｓ以上の高速とする必要
がある。 保定温度は150℃以上とする。150℃未満では、
ε炭化物生成が主となり、ε炭化物に平衡する固
溶Ｃは大きいため、本法の適用外となる。安定し
たセメンタイト領域を目指すには、200℃以上と
することが好ましい。その場合、下限値条件−70
×（logＶ／1000）²＋180は除かれる。 なお製鋼法として連続鋳造法、インゴツト法を
問わない。また、連続焼鈍における急冷手段とし
ても、ガスジエツト冷却、気水冷却、金属接触冷
却、温水中冷却、水冷却、塩浴浸漬等手段は問わ
ない。 実施例 １ 0.018％Ｃ−0.12％Mn−0.006％Ｓ−0.005％Ｐ
−0.043％Al−0.0015％Ｎを含有する鋼を、転炉
に溶製し、連続鋳造にてスラブとした。このスラ
ブを1080℃に加熱後、熱延した。熱延条件として
は仕上終了温度880℃、巻取温度700℃（一部600
℃）とした。 このコイルを80％冷延して、0.8mm厚とした後
連続焼鈍を行つた。連続焼鈍条件および１％調質
圧延後の機械試験値を第１表に示す。 第１表中No.１および４は本発明に従つている
が、No.２は析出処理時間が短く、No.３および５は
核生成処理条件がはずれており、またNo.６は急冷
開始温度が、No.７は巻取温度がそれぞれ本発明と
異なる。本発明に従つたものは、降伏点強度が18
Kgｆ／mm²以下で、かつEl47％以上と、0.8mm板厚
としては十分軟質高延性で、かつYP−Elが0.2％
以下、AIが３Kgｆ／mm²以下というように耐時効
性も極めてよい。これに対し比較例の方は、時効
性においてはるかに劣る。

【表】 実施例 ２ 第２表に示す成分を有する鋼を溶製し、加熱温
度1050℃、仕上圧延終了温度880〜895℃、巻取温
度700〜730℃で熱延した後、冷延率80％で0.8mm
厚の冷延板とした。続いて800℃、１分の再結晶
焼鈍を行つた後、700℃まで３℃／Ｓで冷却し、
この温度から250℃まで一様に400℃／Ｓで冷却
し、30秒保定した。引続き、５秒で350℃まで昇
温した後、20℃／分で250℃まで冷却し、その後
水冷した後、1.0％の調質圧延を行い、機械試験
値を求めた。結果を第２表に示す。 本発明に従つた鋼種Ａ、Ｂでは十分な軟質非時
効特性を示すが、Mn、Ｓの条件が異なる鋼種の
Ｄ、Ｅでは、セメンタイト核生成サイトが不十分
で、大きな時効性を示す。また、炭素の少ない鋼
種Ｃでは、連続焼鈍の急冷時に、炭素の過飽和度
が足りず、やはり大きな時効劣化を示す。また、
炭素量の高い鋼種Ｆでは、時効性は良いものの軟
質・高延性とは云えない。

【表】

【表】 （発明の効果） 本発明によれば、以上の実施例から明らかなよ
うに、製鋼に負担をかけず経済的に軟質非時効性
冷延鋼板を製造することができる。 これにより、従来高級の非時効性鋼板は箱焼鈍
で、低級鋼は連続焼鈍と作り別けられ、連続焼鈍
により高級鋼を製造するには、高価なIF鋼を用
いるものと覚悟して作つていたものが、高価な
IF鋼を用いることなしに、連続焼鈍で製造可能
となつた。その結果、連続焼鈍の良い点、すなわ
ち高生産性、均一な品質、省エネルギー、省力、
短期納期、高強度鋼板が製造しやすいなどの点を
亨受でき、IF鋼を用いないことと相俟つて、経
済的効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続焼鈍において、急冷・保定条件を
変化させたときのセメンタイト粒数の推移を示す
図表、第２図は、セメンタイト粒数と時効指数お
よび伸びの関係を示す図表である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ C0.01〜0.05％、Mn0.05〜0.25％、S0.003〜
   0.015％、Al0.005〜0.10％、N0.0050％以下、 残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を熱
   延し、650℃以上の温度で巻取り、その後冷延し、
   次いで連続焼鈍を行うにあたり、700〜850℃の温
   度で再結晶焼鈍後、650℃以上の温度から急冷し、
   続いて温度Ｔ（℃）で、10〜60秒保定してセメン
   タイトの核生成を行わせるが、この温度Ｔを150
   ℃以上でかつ−70×（logV／1000）²＋350と−70
   ×（logV／1000）²＋180の間（ただし、Ｖは上記
   急冷速度（℃／ｓ）で1000℃／ｓ以下とする）の
   温度とすることにより、４×10⁴〜２×10⁶個／mm²
   のセメンタイト核を生ぜしめ、しかるのちに250
   〜400℃で２〜10分の析出処理を行うことを特徴
   とする連続焼鈍による非時効性冷延鋼板の製造方
   法。 ２ C0.01〜0.05％、Mn0.05〜0.25％、S0.003〜
   0.015％、Al0.005〜0.10％、N0.0050％以下、
   B0.0005〜0.0040％、 残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を熱
   延し、650℃以上の温度で巻取り、その後冷延し、
   次いで連続焼鈍を行うにあたり、700〜850℃の温
   度で再結晶焼鈍後、650℃以上の温度から急冷し、
   続いて温度Ｔ（℃）で、10〜60秒保定してセメン
   タイトの核生成を行わせるが、この温度Ｔを150
   ℃以上でかつ−70×（logV／1000）²＋350と−70
   （logV／1000）²＋180の間（ただし、Ｖは上記急
   冷速度（℃／ｓ）で1000℃／ｓ以下とする）の温
   度とすることにより、４×10⁴〜２×10⁶個／mm²の
   セメンタイト核を生ぜしめ、しかるのちに250〜
   400℃で２〜10分の析出処理を行うことを特徴と
   する連続焼鈍による非時効性冷延鋼板の製造方
   法。