JPH0788535B2 - 深絞り性に優れた熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、深絞り性に優れた熱延鋼板、具体的には、高
ランクフォード値（ｒ値）の熱延鋼板を製造する方法に
関する。

（従来の技術） 熱延鋼板は、比較的安価な構造材料として、自動車、家
電製品、建材、各種の産業危機等に広く使用されてい
る。そして、通常はそのままこれらの部材に使用される
ことは稀であり、プレスで所定の形状に成型加工されて
から使用されることが多い。従って、熱延鋼板には優れ
た加工性が要求されるが、熱延鋼板は冷延鋼板に比べて
加工性に劣っている。これは、熱延鋼板が冷延鋼板に比
べて深絞り性に劣るからである。例えば、深絞り性を示
す指標として用いられているｒ値が、冷延鋼板では1.5
〜1.8であるのに対して、熱延鋼板では0.5〜0.9と低
い。

このように、熱延鋼板は冷延鋼板に比べ加工性に劣るこ
とから、前記の自動車をはじめとする家電製品等のよう
な加工性が要求される用途には、安価な熱延鋼板よりも
高価な冷延鋼板の方が多く使用されている。

そこで、もし冷延鋼板と同様或いはそれ以上の深絞り性
を有する熱延鋼板の製造が可能となれば、工業的に大変
好ましいことである。近年、このような深絞り性に優れ
る熱延鋼板を製造する方法が種々検討されており、これ
に関する特許も出願されている。

例えば、特開昭59−153836号公報には、Ｃ、Mn、Sol.Al
を含むアルミキルド鋼を、AlNの析出処理後、特定条件
で、熱間圧延を行い、次いで、酸洗、軽圧下圧延および
再結晶処理を行うという、深絞り性に優れた熱延鋼板の
製造方法が開示されている。しかし、この方法は析出処
理前の具体的な条件については何ら規定がないので析出
処理の加熱に100分以上というような長時間を要するの
で、製造能率が著しく悪い。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、効率的に析出物を析出させてｒ値の高
い優れた深絞り性を有する熱延鋼板を能率よく製造する
ことができる方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、深絞り性に優れた熱延鋼板は、素材に特
定化学組成のアルキミルド鋼を使用し、これを大圧下圧
延を含む一次圧延、析出処理、二次圧延および再結晶処
理する方法で製造できることを見出し、先に特許出願し
た（特開平２−25521号）。

この先願発明の方法では、析出処理前の一次圧延でフェ
ライト粒が微細化されるとともに、鋼中に加工歪みが蓄
積されて析出物の析出サイトが導入され、析出処理にお
いてはAlN、TiNの析出物が迅速に析出することから二次
圧延および再結晶処理後の最終製品が深絞り性が著しく
向上する。

しかし、本発明者らはこの結果に満足することなく、更
に先願発明の製造方法に検討を加えた結果、一次圧延で
得た加工歪みが解放されない間に析出処理を開始すれば
析出物の析出がより促進されて深絞り性が一層改善され
ることを見出し、本発明に至った。

ここに本願の第一の発明の要旨は「重量％で、C:0.05％
以下、Mn:0.01〜0.4％、Si:0.3％以下、Sol.Al:0.01〜
0.08％、N:0.01％以下を含み、残部がFeおよび不可避不
純物からなるアルミキルド鋼を、下記の工程で順次加工
熱処理することを特徴とする深絞り性に優れた熱延鋼板
の製造方法」にある。

最終パスの圧延を1100℃以下900℃以上の温度域で、
且つ圧下率を40％以上とする一次圧延を行う工程、 一次圧延後、そのまま直ちに1050℃以下900℃以上の
温度域で１〜60分間保持して析出処理を行う工程、又は
一次圧延後、次の析出処理開始温度まで５℃／秒以上の
冷却速度で冷却し、1050℃以下900以上℃の温度域で１
〜60分間保持して析出処理を行う工程、 析出処理後、５℃／秒以上の冷却速度で次の二次圧延
開始温度まで冷却し、800℃以下450℃以上の温度域で合
計圧下率を50％以上とする二次圧延を行う工程、 二次圧延後、再結晶処理を行う工程。

本願の第二の発明は、上記合金成分に加え更に、Ti、N
b、Zr、Ｖの内から選ばれた１種又は２種以上の成分を
合計で0.001〜0.150％含むアルミキルド鋼を使用して、
第三の発明は上記合金成分に加え更に、Ｂを0.0001〜0.
0050％含有するアルミキルド鋼を使用して、第四の発明
は、上記合金成分に加え更に、Ti、Nb、Zr、Ｖのうちの
１種又は２種以上の成分を合計で0.001〜0.150％とＢを
0.0001〜0.0050％含有するアルミキルド鋼を使用して、
前記〜の工程で順次加工熱処理することを特徴とす
る深絞り性に優れた熱延鋼板の製造方法を、それぞれの
要旨とする。

（作用） 以下、本発明における各構成要件と、その作用効果を説
明する。

まず、本発明で使用する素材鋼であるアルミキルド鋼の
組成を前記のように限定する理由について述べる。

なお、鋼組成に関する「％」は、「重量％」である。

C: Ｃは深絞り性に悪影響を及ぼす元素であるから、その含
有量は少ない方が望ましい。Ｃを0.05％超えて含有させ
ると深絞り性が著しく劣下する。

Mn: Mnは鋼中に不純物として混入しているＳをMnSとして固
定し、熱間加工性を向上させる有効な元素である。しか
し、0.4％を超えて含有させると深絞り性が著しく劣化
する。一方、近年の脱Ｓ技術の進歩により極低Ｓ鋼の製
造が可能となり、Mn含有量が0.01％でもＳをMnSとして
充分固定することができ、熱間加工割れを防止すること
ができる。かかる理由からMnの含有量を0.01〜0.4％と
する。

Si: Siは深絞り性を向上させるうえからは可及的に少ない方
がよい。Siの含有量が多くなると深絞り性が劣化するの
みならず、スケール性状も劣化して製品品質が損なわれ
るので、含有量は0.3％以下とする。

Sol.Al: Sol.Alは本発明では重要な元素である。この元素は脱酸
処理に用いられると同時に、鋼中のＮをAlNとして固定
し、深絞り性を向上させる作用がある。しかし、0.01％
未満の含有量では前記の作用効果が充分に得らず、0.08
％を超えて含有させても効果が飽和し、経済的に不利と
なるので、0.01〜0.08％の含有量とする。

N: ＮはAlおよび後述するTi、Nb、Zr、Ｖと窒化物を形成
し、フェライトの微細化に寄与する。しかし、一方では
深絞り性に悪影響を与える元素でもある。Ｎ含有量が多
くなると固溶Ｎが残存してフェライトの微細化効果より
も寧ろ深絞り性の劣化の方が著しくなるので、0.01％以
下の含有量とする。

本発明で使用する素材鋼のアルミキルド鋼の一つは、上
記の成分の外、残部はFeおよび不可避不純物からなるも
のである。その他に、これら成分に加えて更に、１種又
は２種以上の合計で0.001〜0.150％のTi、Nb、Zr、Ｖ、
又は／および0.0001〜0.0050％のＢを含有するアルミキ
ルド鋼も素材鋼として使用することができる。

上記の付加的に添加される元素の作用効果は下記の通り
である。

Ti、Nb、Zr、V: これらの元素は高価であるが、炭窒化物、硫化物や炭硫
化物を形成することで、固溶Ｃ、Ｓ、Ｎを減少させ、且
つ、二次圧延前のフェライト粒径を微細化して深絞り性
を向上させる作用をもった非常に好ましい元素である。
しかし、その含有量が１種又は２種以上合計で0.001％
より少ないと前記の効果は得られず、0.150％を超えて
含有させても効果が飽和し、経済的に不利となる。

B: Ｂは絞り加工部品で問題となる「たて割れ」を防止する
効果がある有効な元素である。しかし、0.0001％未満の
含有量では前記効果が充分に得られず、0.0050％を超え
て含有させても効果が飽和し、経済的に不利となる。

このような化学組成のアルミキルド鋼を素材鋼に用い、
これを前記の〜の工程に沿って順次加工熱処理して
熱延鋼板とする。添付の第１図は、製造工程の一例を示
した模式図である。

以下、この図を参照して加工熱処理の工程を説明する。

〔一次圧延〕

一次圧延に供する前記化学組成からなるアルミキルド鋼
の素材鋼（スラブ）は、連続鋳造から直送されてくる高
温のままのもの、或いは鋳造後一旦冷却した後、再加熱
したもののいずれでもよい。

一次圧延の目的は、次の析出処理で迅速に析出物を析出
させるための析出サイトを導入することと、および微細
なフェライト粒を得ることにある。そのためには、一次
圧延は最終パスでの圧延を1100℃以下900℃以上の温度
域で40％以上の大圧下率で行う必要がある。

最終パスの圧下率が40％より小さいと、得られる加工歪
みが小さいので析出物の析出サイトが充分導入されず、
次の析出処理において1050℃以下900以下の温度域で１
〜60分間保持しても析出物を効率よく析出されるのが困
難である。また、最終パス温度が1100℃より高いとフェ
ライトの細粒化効果が得られず、900℃より低いと次工
程の析出処理温度の確保が困難となる。

〔一次圧延後の処理〕

一次圧延後の処理で重要なことは、加工歪みが解放され
る前に粗圧延材を直ちに次工程の析出処理工程に送るこ
とである。一次圧延後、析出処理するまでの間の加工歪
みが解放されると、析出処理において析出物の析出が少
なくなり深絞り性の向上が小さい。従って、一次圧延後
は次のように処理して、加工歪みの放出を抑制するのが
よい。

即ち、一次圧延の仕上げ温度が所定の析出処理温度であ
る場合は、そのまま直ちに析出処理工程に送り、一次圧
延後の仕上げ温度が所定の析出処理温度より高い場合
は、第１図に示すように一次圧延後は５℃／秒以上の冷
却速度で急冷し、粗圧延材の温度を析出処理温度までに
降下してから析出処理工程に送るのである。こうすれば
一次圧延で蓄積された加工歪が冷却中に解放されること
なく析出処理工程までもちきたらすことができるので、
析出処理工程では加工歪による析出物の析出が充分に促
進され、析出物が粗大化して深絞り性が向上する。ま
た、仕上げ温度が所定の析出処理温度より高い場合に、
粗圧延材を５℃／秒以上の冷却速度で急冷してやれば、
製造時間の短縮も図ることができる。

〔析出処理〕

この処理の目的は鋼中のＣ、Ｓ、Ｎを炭窒化物、硫化物
や炭硫化物等の析出物として析出させて深絞り性を向上
させることにある。そのためには、一次圧延後の粗圧延
材を常温まで冷却することなく、圧延跡、直ちに1050℃
以下900℃以上の温度域で１〜60分間保持する必要があ
る。好ましいのは、1050℃以下950℃以上の温度域で処
理することである。この温度範囲にオーステナイト域で
析出ノーズが存在する。従って、1050℃より高い温度で
保持すると、溶解度が大きいために析出物の析出が迅速
に進まないばかりか、オーステナイト粒が成長して粗大
化し、二次圧延前のフェライト粒が粗大化することにな
って、最終成品の深絞り性が向上しない。一方、900℃
より低いオーステナイト域の温度で保持すると析出速度
が著しく遅いことから、同じく析出物の析出が迅速に進
まず、深絞り性の向上が得られない。また、保持時間が
１分未満では析出物の析出量が少なく、一方、60分より
長いと析出物の析出が飽和し、製造コストの上昇を招く
ことになる。

一次圧延後の粗圧延材を上記析出処理温度域に保持する
のは圧延ライン内で行うのが望ましい。例えば、近年開
発されたコイルボックスを使用し、粗圧延材をライン内
でコイルに巻き取ることで行うことができる。

〔析出処理後の冷却処理〕

析出処理後は、二次圧延開始温度までに粗圧延材を冷却
して温度を下げてやる必要がある。この冷却も５℃／秒
以上の冷却速度で行うのがよい。５℃／秒以上の冷却速
度で冷却してやれば、製造時間の短縮が図られるととも
に、オーステナイトからフェライトへの変態が急速に進
行するため、フェライト粒の粗大化を防ぐことができる
ので、深絞り性が向上する。

〔二次圧延〕

二次圧延の目的は、粗圧延材を最終板厚に加工すること
と、フェライトの再結晶に必要な加工歪みを与えること
にある。そのためには、二次圧延は析出処理後の粗圧延
材を常温まで冷却することなく、800℃以下450℃以上の
温度域で合計圧下率を50％以上とする条件で圧延を行う
必要がある。800℃を超えると温度又は50％未満の合計
圧下率では、フェライトの再結晶に必要な加工歪みが充
分に蓄積されず、再結晶処理後において良好な深絞り性
が得られない。一方、450℃より低い温度になると変形
抵抗が著しく高くなるので、実際上二次圧延が困難とな
る。

なお、この二次圧延を圧延潤滑油を用いて行えば、板厚
方向の加工変形が均一化されるので、板表層部まで含め
てｒ値が向上する。従って、板全体のｒ値が向上する効
果がある。

〔再結晶処理〕

以上の工程で所定の板厚まで加工された熱延鋼板は、コ
イルに巻取られ自己の保有熱で焼鈍（自己焼鈍）され再
結晶に進む。この再結晶は鋼板の深絞り性向上に極めて
重要であるが、これまで述べた工程を経た熱延鋼板であ
れば、上記の自己焼鈍でも十分に深絞り性の向上に好ま
しい再結晶集合組織が選られる。無論、再結晶を促進す
るために別途焼鈍工程を設けてもよい。この場合、550
〜900℃の温度範囲で行うのがよい。

熱延後に亜鉛めっきを施して最終製品とするものであれ
ば、溶融亜鉛メッキラインの連続焼鈍工程で再結晶させ
るのも有利である。

次に実施例により本発明を更に説明する。

（実施例） 第１表に示す化学組成のアルミキルド鋼を50kg真空溶解
炉で溶製し、鋳造して60mm厚のスラブとした。但し、鋼
種Ｃについては一部8mm厚のものとした。

これらのスラブを、第２表に示す条件で一次圧延、冷
却、析出処理、冷却、二次圧延を行った後、コイルに巻
き取り、次いで下記の〜のいずれかの条件で再結晶
処理を行った。

「再結晶処理条件」 コイルに巻き取った後、徐冷中に自己の保有熱で再結
晶処理（処理Ａ）。

巻き取り後、一旦常温まで冷却してから800℃×2min
の連続焼鈍に相当する熱履歴を付与して再結晶処理（処
理Ｂ）。

同じく常温まで冷却してから850℃×10secの溶融亜鉛
めっきラインでの連続焼鈍に相当する熱履歴を付与して
再結晶処理（処理Ｃ）。

同じく常温まで冷却してから700℃×5hrのバッチ焼鈍
に相当する熱履歴を付与して再結晶処理（処理Ｄ）。

一次圧延の総圧下率は、No.19およびNo.20以外はすべて
80％である。

なお、二次圧延後の仕上げ板厚は3mmであり、二次圧延
は潤滑油圧延（摩擦係数μ:0.10〜0.15）を使用して実
施した。

このようにして得られた鋼板から試験片を採取して、降
伏強さ（YP）、伸び（El）、ランクフォード（ｒ値）お
よび耐たて割れ遷移温度を調べた。その結果を第３表に
示す。

なお、ここで耐たて割れ遷移温度とは、絞り比2.0で絞
ったカップの脆性割れ停止温度を意味するものである。
また、表中の再結晶処理における処理Ａ〜Ｄは、前記の
〜に相当する処理である。

第３表より明らかなように、比較例のNo.14〜No.21のよ
うに一次圧延、析出処理、二次圧延の何れかが本発明で
規定する範囲から外れる条件で製造した熱延鋼板はいず
れもｒ値が低く、また、耐たて割れ遷移温度について
は、鋼種が同じで且つ再結晶処理が同じである本発明の
No.2又はNo.5と比べてみると高い。

これに対して、本発明例のNo.1〜No.12のものはいずれ
でも高延性を有し、且つｒ値が一段と高い、この中でも
Ｂを含むアルミキルド鋼を使用したNo.10〜No.12のもの
は、耐たて割れ遷移温度が著しく低い。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明方法によれば一段とｒ値の高
い、深絞り性に優れた熱延鋼板を製造することができ
る。従って、本発明の自動車、家電製品或いは建材等の
分野における熱延鋼板の使用拡大に寄与するところが大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造工程の一例を示す説明図であ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、C:0.05％以下、Mn:0.01〜0.4
   ％、Si:0.3％以下、Sol.Al:0.01〜0.08％、N:0.01％以
   下を含み、残部がFeおよび不可避不純物からなるアルミ
   キルド鋼を、下記の工程で順次加工熱処理することを特
   徴とする深絞り性に優れた熱延鋼板の製造方法。 最終パスの圧延を1100℃以下900℃以上の温度域で、
   且つ圧下率を40％以上とする一次圧延を行う工程、 一次圧延後、そのまま直ちに1050℃以下900℃以上の
   温度域で１〜60分間保持して析出処理を行なう工程、又
   は一次圧延後、次の析出処理開始温度まで５℃／秒以上
   の冷却速度で冷却し、1050℃以下900℃以上の温度域で
   １〜60分保持して析出処理を行なう工程、 析出処理後、５℃／秒以上の冷却速度で次の二次圧延
   開始温度まで冷却し、800℃以下450℃以上の温度域で合
   計圧下率50℃以上とする二次圧延を行なう工程、二次
   圧延後、再結晶処理を行なう工程。
2. 【請求項２】重量％で、C:0.05％以下、Mn:0.01〜0.4
   ％、Si:0.3％以下、Sol.Al:0.01〜0.08％、N:0.01％以
   下、さらに、Ti、Nb、Zr、Ｖの内から選ばれた１種また
   は２種以上を合計で0.001〜0.150％含み、残部がFeおよ
   び不可避不純物からなるアルミキルド鋼を、特許請求の
   範囲第１項に記載の〜の工程に沿って順次加工熱処
   理することを特徴とする深絞り性に優れた熱延鋼板の製
   造方法。
3. 【請求項３】重量％で、C:0.05％以下、Mn:0.01〜0.4
   ％、Si:0.3％以下、Sol.Al:0.01〜0.08％、N:0.01％以
   下、さらに、Ｂを0.0001〜0.0050％含み、残部がFeおよ
   び不可避不純物からなるアルミキルド鋼を、特許請求の
   範囲第１項に記載の〜の工程に沿って順次加工熱処
   理することを特徴とする深絞り性に優れた熱延鋼板の製
   造方法。
4. 【請求項４】重量％で、C:0.05％以下、Mn:0.01〜0.4
   ％、Si:0.3％以下、Sol.Al:0.01〜0.08％、N:0.01％以
   下、さらに、Ti、Nb、Zr、Ｖの内から選ばれた１種又は
   ２種以上を合計で0.001〜0.150％とＢを0.0001〜0.0050
   ％含み、残部がFeおよび不可避不純物からなるアルミキ
   ルド鋼を、特許請求の範囲第１項に記載の〜の工程
   に沿って順次加工熱処理することを特徴とする深絞り性
   に優れた熱延鋼板の製造方法。