JPH0788536B2 - 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、各種の産業機器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、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、もし冷延鋼板と同等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、この方法では析出処
理前の具体的な条件が解明されておらず析出処理の加熱
に100分以上というような長時間を要するため、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
い深絞り性に優れた熱延鋼板を効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、特定組成のアルミキルド鋼に大圧下圧延
を含む一次圧延を施し、析出物の析出サイトを導入した
後、1050〜900℃のオーステナイト温度域で析出処理を
行えば、炭窒化物や硫化物が迅速に析出し、しかも、一
次圧延によりフェライト粒も微細化し、その結果、二次
圧延および再結晶処理後の熱延鋼板の深絞り性が著しく
向上することを見出し、先に特許出願した（特開平１−
100125号）。

前記オーステナイト温度域で析出物が迅速に析出するの
は、第１図の曲線Ａで示すようにこの温度域に析出ノー
ズが存在するからである。ところが、その後、更に検討
を進めて、オーステナイト域での一次圧延後、析出物を
短時間で析出させ、粗大無害化する最適条件を見出すた
め温度と時間に依存する析出開始曲線を実験により求め
たところ、同図に曲線Ｂで示すようにフェライト温度域
にも析出ノーズが存在することがわかった。

ここに本願第１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:0.01〜0.0
8％、N:0.01％以下を含み、残部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、
且つ合計圧下を40％以上とする一次圧延を行う工程、 一次圧延後、次の析出処理開始温度まで５℃／秒以下
の冷却速度で冷却し、850℃以下750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。

本願第２発明は、上記合金成分に加え更に、Ti、Nb、Z
r、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３
発明の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４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およびその作用効果を
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含有量が0.05％を超える
と深絞り性が著しく劣下するので、Ｃ含有量は0.05％以
下とした。

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％を超えて含有す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
できることから、Mn含有量は0.01〜0.4％とした。

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、製品品質が損なわれる
ことから、Si含有量は0.3％以下と定めた。

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
剤として用いられるが、鋼中のＮをAlNとして固定し、
深絞り性をも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作用効果が充分に得られず、0.08％
を超えて含有しても効果が飽和し、経済的に不利となる
ことから、Sol.Al含有量は0.01〜0.08％とした。

N: ＮはAlおよび後述するTi、Nb、Zr、Ｖと窒化物を形成
し、フェライト粒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粒の微細化効果
よりも寧ろ深絞り性を著しく劣化させることから、Ｎ含
有量は0.01％以下とした。

本発明で使用する素材鋼であるアルミキルド鋼の一つ
は、上記成分の外、残部はFeおよび不可避不純物であ
る。この他に、本発明では、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、Z
r、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、炭窒化物や硫化物を形成
し、固溶Ｃ、Ｓ、Ｎを減少させ、且つ、二次圧延前のフ
ェライト粒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
果が充分に得られず、0.150％を超えて含有しても効果
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得られず、0.0050％を超えて
含有しても効果が飽和し、経済的に不利となる。

本発明は、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〜の工程に沿って順次加工熱
処理して熱延鋼板とする。第２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〕

一次圧延を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、ある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。

オーステナイト域での一次圧延の目的は、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、且つ合計圧下率を40％以
上にとって行う必要がある。

合計圧下率が40％より低いと、一次圧延で得られる加工
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850℃以下750℃以上の温度域
で１〜60分間保持しても析出物は効率よく析出しない。
また、一次圧延がオーステナイト域であっても最終パス
温度が1100℃より高いとフェライトの細粒化効果が期待
できない。

〔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ヘェライト域での析出
処理工程に送ることである。一次圧延後、析出処理する
までの間に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。そ
こで、第２図に示すように一次圧延後に粗圧延材を５℃
／秒以上の冷却速度で急冷し、析出処理温度までに降下
してから析出処理工程に移るのである。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。

〔析出処理〕

この処理の目的は鋼中のＣ、Ｓ、Ｎを炭窒化物や硫化物
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、圧延後、直ちに850℃以下750℃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、850
℃以下800℃以上の温度域で処理することである。第１
図において、曲線Ｂで示すようにこの温度範囲にフエラ
イト域の析出ノーズが存在する。この析出処理を850℃
より高いフェライト域の温度で行うと、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、フェラ
イト粒が過度に成長し、二次圧延前のフェライト粒が粗
大化して、最終成品の深絞り性は向上しない。一方、75
0℃より低い温度域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分より長い時間保持
しても析出物の析出が飽和し、製造コストが上るだけで
ある。

上記析出処理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、これで一
次圧延後の粗圧延材をコイル状に巻取ればライン内で析
出処理を行うことができる。

〔析出処理後の処理〕

析出処理後は、析出処理を800℃以下、750℃以上の温度
域で行ったものは、特に冷却する必要はなく、そのまま
直ちに800℃以下、450℃の温度域で二次圧延を行えばよ
いが、850℃以下、800℃以上の温度域で析出処理したも
のは、二次圧延温度まで粗圧延材の温度を下げてやる必
要がある。この場合、この冷却も５℃／秒以上で冷却速
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、製造時間の短縮を図ることができるとともに、
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、深絞り性が更に向上する。

〔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、実用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
結晶が進む。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得られる。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、溶解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。

次は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表に示す条件で熱延鋼板に加工
し、コイルに巻き取った後、下記の（ａ）〜（ｄ）に示
すいずれかの条件で再結晶処理を行った。

「再結晶処理条件」 （ａ）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）。

（ｂ）巻き取り後、一旦常温まで冷却してから800℃の
温度で２分間保持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）。

（ｃ）同じく常温まで冷却してから、850℃の温度で10
秒間保持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）。

（ｄ）同じく常温まで冷却してから700℃の温度で５時
間保持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.1、No.4およびNo.12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（摩擦係数μ:010〜0.15）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、降伏
強さ（YP）、伸び（El）ランクフォード値（ｒ値）およ
び耐たて割れ遷移温度を調べた。これらの結果を第３表
に示す。

なお、ここでの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およびＣ
は、前記の（ａ）および（ｃ）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.6〜No.13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例
のNo.2又はNo.3と比べて高い。

これに対して、本発明例のNo.1〜No.5はいずれも高延性
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.5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、本発明は自動車、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、オーステナイト域とフェライト域での析出ノ
ーズを示す説明図、 第２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なう工程、 一次圧延後、析出処理開始温度まで５℃／秒以上の冷
   却速度で冷却し、850℃以下750℃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、そのまま直ちに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、又は析出処理後、次の二次圧延開始温度まで５℃／
   秒以上の冷却速度で冷却し、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種又は
   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。