JPH0920958A

JPH0920958A - 耐二次加工性に優れたプレス成形用熱延鋼板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0920958A
Application number: JP16533495A
Authority: JP
Inventors: Koichi Osawa; 紘一大沢; Hideki Matsuoka; 秀樹松岡
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】鉄源として低品位の鉄スクラップを原料とし
て、例えば、１０％以上の割合で配合して溶製し、鋼成
分中にＳｎおよびＰを多く含有した鋼を用いた場合で
も、耐二次加工性に優れたプレス成形用熱延鋼板を製造
する方法を提供する【構成】重量％で、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓｎ：０．
０１５〜０．０４０％、必要によりさらにＢ：０．００
０３〜０．００５０％を含有する低合金鋼からなる鋼を
溶製した後、連続鋳造によってスラブを鋳造し、次いで
このスラブを再加熱圧延法あるいは直接圧延法により、
Ａｒ₃ 変態点以上の仕上温度で熱間圧延を行ない、この
ようにして得られた鋼帯を４００〜５５０℃の温度範囲
内で巻取ることを特徴とする耐二次加工性に優れたプレ
ス成形用熱延鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鉄源として鉄スクラ
ップを使用した、耐二次加工性に優れたプレス成形用熱
延鋼板およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、廃棄された食缶および自動車など
の市中屑と呼ばれる低品位の鉄スクラップの量が増加
し、製鉄業においては環境問題対策上、鉄源としてこの
ような鉄スクラップを使用する必要性が高まりつつあ
る。しかしながら、このような鉄スクラップ中にはＣ
ｕ、Ｓｎ、Ｍｏ、ＮｉおよびＣｒなどの所謂トランプエ
レメントが多く含有され、これらのトランプエレメント
は、Ｆｅより酸化され難いため、現在の製鉄プロセスに
おいては殆ど除去されず鋼中に残存し、鋼材の製造性や
材質、あるいは表面品質特性に悪影響を及ぼすことが指
摘されている（例えば、特開平４−１６２９４３号公
報、特開平４−３７１５２８号公報および特開平６−１
９８３０４号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、トランプ
エレメントは一般的には鋼中に含有されておらず、また
添加しないものであるので、耐食性、強度および表面特
性の改善を目的として意識的にＣｕ、ＣｒおよびＮｉ等
の元素を有用な元素として添加する場合を除けば、鉄ス
クラップの使用には種々の制約を伴っていた。

【０００４】更に、トランプエレメントとしてＳｎを多
く含有する場合やＰとＳｎが複合で多く含有する場合
は、その鋼を用いて製造した熱延鋼板において、深絞り
を主体としたプレス成形後押し広げや口絞りなどの二次
加工を施すと、二次加工割れと呼ばれる粒界脆性破壊を
生じ易くなるということが懸念される。

【０００５】一方において、上述したような環境問題対
策上から、食缶および自動車などから発生する、トラン
プエレメントを多く含有した鉄スクラップ製鋼原料とし
て鉄鋼製品を製造することが要請されており、この場
合、二次加工性が劣化しないようにすることが重要な課
題となる。

【０００６】この発明の目的は、鉄源として低品位の鉄
スクラップを原料として、例えば、１０％以上の割合で
配合して溶製し、鋼成分中にＳｎおよびＰを多く含有し
た鋼を用いた場合でも、耐二次加工性に優れたプレス成
形用熱延鋼板を製造する方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決すべくなされたもので、その要旨は以下のとおりで
ある。（１）重量％で、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓｎ：０．０
１５〜０．０４０％を含有し、かつ、Ｐ＋Ｓｎ：０．０
６０％以下の関係を満たす化学組成を有する低合金鋼か
らなる耐二次加工性に優れたプレス成形用熱延鋼板。

【０００８】（２）重量％で、Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓｎ：０．０１５〜０．０４０％、Ｂ：０．０００３〜
０．００５０％を含有する低合金鋼からなる耐二次加工
性に優れたプレス成形用熱延鋼板。

【０００９】（３）請求項１に記載の化学成分組成を有
する鋼を溶製した後、連続鋳造によってスラブを鋳造
し、次いでこのスラブを再加熱圧延法あるいは直接圧延
法により、Ａｒ₃ 変態点以上の仕上温度で熱間圧延を行
ない、このようにして得られた鋼帯を４００〜５５０℃
の温度範囲内で巻取ることを特徴とする耐二次加工性に
優れたプレス成形用熱延鋼板の製造方法。

【００１０】（４）請求項２に記載の化学成分組成を有
する鋼を溶製した後、連続鋳造によってスラブを鋳造
し、次いでこのスラブを再加熱圧延法あるいは直接圧延
法により、Ａｒ₃ 変態点以上の仕上温度で熱間圧延を行
ない、このようにして得られた鋼帯を７００℃以下の温
度で巻取ることを特徴とする耐二次加工性に優れたプレ
ス成形用熱延鋼板の製造方法。

【００１１】

【作用】この発明の鋼板の化学成分組成を上述した範囲
内に限定した理由について述べる。（１）Ｐ：ＰはＳｎと共に二次加工性を劣化させる元素
であり、その含有量が０．０４０％超では、鋼板のプレ
ス成形後に二次加工割れと呼ばれる粒界脆性破壊を生じ
易くなる。その原因は、熱間圧延後巻取った段階でＰが
結晶粒界に偏析し、粒界強度を低下させることにある。
従って、Ｐの含有量は０．０４０％以下に限定した。ま
た、Ｓｎと共存する場合は著しく二次加工性を劣化さ
せ、Ｐの含有量が０．０４０％以下であっても、Ｐ＋Ｓ
ｎが０．００６０％を超えると脆性破壊性が生じ易くな
るので、Ｐ＋Ｓｎは０．００６０％以下に限定した。

【００１２】（２）Ｓｎ：Ｓｎは、トランプエレメント
として含有される元素であり、鉄源として鉄スクラップ
を使用すれば必然的に含有されるが、０．０１５％未満
であれば広範囲の熱延条件で良好な二次加工性が得られ
る。ところが、Ｓｎ含有量が０．０１５％以上である
と、熱延条件によってはＳｎは結晶粒界に偏析して粒界
を脆化させ、二次加工性を劣化させる虞がある。しか
し、後述する本発明の熱延条件でおこなった場合、Ｓｎ
は結晶粒界に偏析して粒界を脆化させることがない。従
って、本発明では、Ｓｎの下限を０．０１５％とした。
ただし、Ｓｎ含有量が０．０４０％を越えると、本発明
の熱延条件でも良好な二次加工性を確保出来なくなる。
このため、本発明のＳｎの範囲は、０．０１５〜０．０
４０％に限定される。更に、Ｐと共存すると二次加工性
を著しく劣化させ、熱延条件の制御でもＰ＋Ｓｎが０．
００６０％以上では良好な二次加工性を得ることが出来
なくなることから、上述のようにＰ＋Ｓｎは０．００６
０％以下に限定した。

【００１３】（３）Ｂ：Ｂは結晶粒界に偏析して粒界強
度を向上させ、耐二次加工性の向上効果を有する。この
結果、熱延条件（巻取温度）をＢを添加しない場合に比
べて緩和することができる。この効果を十分発揮させる
ために、Ｂの含有量は０．０００３％以上必要とする。
しかし、過剰の添加は熱間変形抵抗を増加させ圧延しに
くくなるので、０．００５０％以下に限定した。

【００１４】鋼の成分調整は、鉄スクラップとともに冷
銑や還元鉄等を鉄源とすることにより行う。鉄スクラッ
プの配合割合は、本発明の目的を考慮して、トータルの
鉄源の１０％以上用いるのが好ましい。鉄スクラップの
組成に依存するが、通常４０〜１００％添加することに
より、鋼を目的の化学組成とすることができる。

【００１５】上記の鉄源を転炉法、電気炉法、その他の
製法により溶解、精錬した後、連続鋳造によってスラブ
を鋳造する。スラブは厚さ２００ｍｍ程度の通常の方法
以外に厚さ５０ｍｍ程度の薄スラブを用いてもよい。

【００１６】次に、この発明の鋼板の製造方法の限定理
由について述べる。まず、連続鋳造によって製造したス
ラブは、一旦冷却し、それを再加熱してから圧延する方
法又は再加熱なしに直接圧延する方法のいずれでも適用
できる。

【００１７】熱間圧延の仕上温度については、仕上温度
がＡｒ₃ 変態点未満の温度では、鋼板のフェライト粒に
歪みが加わり、混粒組織となり延性が劣化し、プレス成
形性が低下することから、仕上温度はＡｒ₃ 変態点以上
が必要となる。好適には、８００℃〜９００℃である。

【００１８】巻取温度については、Ｂを含有しない場
合、４００〜５５０℃とする。５５０℃を越えると、結
晶粒が粗大化して、ＰやＳｎが結晶粒界に偏析して、遷
移温度が高くなり、耐二次加工性が劣化する。４００℃
未満では、鋼帯の形状が悪くなるという問題が生じる。

【００１９】他方、Ｂを含有する場合、ＰやＳｎが結晶
粒界に偏析してもＢが結晶粒界に同時に偏析して、結晶
粒界の結合強度を高める。このため、巻取温度はＢを含
有しない場合に比べて、高めに設定することが可能とな
る。ただし、７００℃を越えた温度で巻取ると、結晶粒
が粗大化し、伸び特性が著しく劣化する。このため、巻
取温度は７００℃以下とする。好適には、５５０℃〜７
００℃である。

【００２０】このようにして得られた熱延鋼板は耐二次
加工性に優れている。そこで、この発明での熱延鋼板の
耐二次加工性の評価方法を述べる。まず、試験材を１１
０ｍｍφのブランクに加工後、５０ｍｍφ−１０ｍｍＲ
の円筒ポンチでカップに絞る。そして、４０ｍｍの高さ
で耳を切り落とした後、種々の温度に保持しながら円錐
コーンを用いて押し拡げ試験を行い、脆性割れの有無を
調査する。これをもとに、破壊が延性割れから脆性割れ
に移る温度すなわち遷移温度により耐二次加工性を評価
する。すなわち、遷移温度が低いほど耐二次加工性が優
れていると判断できる。なお、実用的な観点からは、こ
の試験条件では遷移温度が−７０℃以下であればプレス
成形用鋼板として問題が生じることはないことが経験的
に分かっている。従って、本発明において、優れた耐二
次加工性とは、上記評価方法において測定した場合の遷
移温度が−７０℃以下のものをいう。

【００２１】なお、深絞り加工などのプレス成形に供す
る素材として、一般にＣ含有量は０．２０％以下の低炭
素鋼が対象となる。上記の成分限定及び熱延温度の巻取
温度は、以下の実験等に基づいて見出されたものであ
る。

【００２２】すなわち、表１に示した化学成分組成を有
する鋼Ｔ１（Ｂを含まず、またＰ，Ｓｎの含有量が本発
明より少ない）およびＴ２（Ｂを含まず、またＰ，Ｓｎ
の含有量が本発明の範囲）、Ｔ３（Ｂを含み、Ｐ，Ｓｎ
の含有量が本発明の範囲）を電気炉で溶製した後、連続
鋳造で板厚５０ｍｍのスラブに鋳造した。次に、そのス
ラブを再加熱なしで、９００℃での仕上圧延を経て、図
１の横軸に示す各種温度で巻取り、熱延鋼板を製造し
た。このようにして得られた厚さ３．２ｍｍの熱延鋼板
に対して、１％の調質圧延を施した鋼板から試験材を採
取し、前述の耐二次加工性の評価方法により遷移温度を
測定した。

【００２３】図１は、上記試験で得られた巻取温度と遷
移温度との関係を示すグラフである。同図から明らかな
ように、Ｔ１は７００℃以下であれば、どの巻取温度で
も−７０℃以下の遷移温度を示すが、Ｔ２では−７０℃
以下の遷移温度を得るには、４００〜５５０℃の範囲に
巻取温度を制御することが必要となる。

【００２４】一方、Ｂを含有する鋼Ｔ３については、巻
取温度が７００℃以下の広い温度範囲で−７０℃以下の
遷移温度を示している。上記において、鋼Ｔ１が７００
℃以下であれば、どの巻取温度でも良好な二次加工性を
示すのは、ＰおよびＳｎの含有量が十分低く、結晶粒界
へのＰやＳｎの偏析量が少ないことによる。一方、Ｐお
よびＳｎの含有量がやや多く本発明の範囲にあるＴ２
が、４００〜５５０℃の巻取温度範囲で遷移温度が低
く、耐二次加工性が良好なのは、その温度範囲で巻取る
ことにより、結晶粒界へのＰやＳｎの偏析が抑制される
ことによると考えられる。

【００２５】また、上記において、Ｔ３の巻取温度が７
００℃以下の通常の温度範囲でも良好な耐二次加工性が
得られるのは、ＰやＳｎが結晶粒界に偏析しても、Ｂが
結晶粒界に同時に偏析して結晶粒界の結合強度を高める
ためと考えられる。

【００２６】鋼Ｔ２においては、巻取温度が４００〜５
５０℃の温度範囲内において優れた耐二次加工性が得ら
れ、これに対し、鋼Ｔ３においては、巻取温度が７００
℃以下であればどの温度でも優れた耐二次加工性が得ら
れた。

【００２７】従って、ＰやＳｎがやや多くなると、熱間
圧延における熱延鋼板の巻取温度は、Ｂを含有しない鋼
の場合は４００〜５５０℃とし、Ｂを含有する鋼の場合
は操業のし易い通常の巻取温度である、７００℃以下の
温度範囲内とすべきであることがわかる。なお、７００
℃超で巻取ると耐二次加工性が劣化するのは、結晶粒が
粗大化し、伸び特性が著しく低下するためである。

【００２８】

【実施例】次に、この発明の実施例を比較例と対比しな
がら説明する。平均的にＣｕ：０．４％、Ｓｎ：０．０
４％を含有する低品位の鉄スクラップを冷銑や還元鉄な
どとともに鉄源として用いた。ここで、鉄スクラップは
トータルの鉄源の１０％以上の配合割合として目的の化
学組成の鋼を得るようにした。表２に示す各種鋼（この
発明の範囲内の化学成分組成を有する本発明例Ｎｏ．１
〜８および、比較例Ｎｏ．１〜４並びに、発明の範囲外
の化学成分組成を有する比較例Ｎｏ．５〜６）を電気炉
にて溶製し、次いで連続鋳造法によって厚さ５０ｍｍの
スラブを鋳造した。次いで、このようにして得られた高
温のスラブを、冷却することなく直接熱間圧延を行っ
た。この直接熱間圧延では、表３に示したように、本発
明例Ｎｏ．１〜８のスラブに対してはこの発明の範囲内
の製造条件で、また、比較例Ｎｏ．１〜４のスラブに対
しては発明の範囲外の製造条件で、比較例Ｎｏ．５〜６
のスラブに対しては発明の範囲内の製造条件で行ない、
板厚３．２ｍｍの熱延鋼帯を調製した。そして、このよ
うにして得られた熱延鋼帯に対して１％の調質圧延を施
すことによって熱延鋼板を製造した。

【００２９】上記のようにして製造された熱延鋼板から
試験材を採取し、引張試験片（ＪＩＳ５号試験片）によ
り、強度、伸び測定試験および前述の条件で耐二次加工
性を評価した。また、熱延鋼板の表面品質試験を行なっ
た。その結果を表３に併記した。

【００３０】耐二次加工性の評価は遷移温度が−７０℃
以下を良好（○印）、−７０℃超を不良（×印）とし。
表面品質の試験については、熱延鋼板の表面疵発生の有
無を検査し、発生無しを○印で、発生有りを×印で評価
した。

【００３１】表２および表３から下記事項が明らかとな
った。比較例Ｎｏ．１〜４では、熱延鋼帯の巻取温度
が、この発明の範囲外の高い温度であったため、いずれ
の鋼板も、遷移温度が−７０℃よりも高温であり、耐二
次加工性が劣っていた。

【００３２】比較例Ｎｏ．５はＳｎが、また比較例Ｎ
ｏ．６はＰ＋Ｓｎが発明の範囲外に過多であったため、
巻取温度が発明の範囲内であったが、耐二次加工性が劣
っていた。

【００３３】本発明例Ｎｏ．７および８は、Ｂを添加し
た鋼であり、Ｂの無添加鋼である比較例Ｎｏ．１〜３と
比較して、同様に高温で巻取っているにもかかわらず、
耐二次加工性が良好でありＢを添加した効果が明らかで
ある。

【００３４】鋼の化学成分組成および製造条件がこの発
明の範囲内である本発明例Ｎｏ．１〜８はいずれも、耐
二次加工性について優れた熱延鋼板が得られた。以上の
ように、鋼の化学成分組成および製造条件が１つでもこ
の発明の範囲外である熱延鋼板は、耐二次加工性におい
て劣化したのに対し、すべての条件がこの発明の範囲内
である熱延鋼板は、耐二次加工性が優れていた。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】

【発明の効果】トランプエレメントを多く含有した鉄ス
クラップを製鋼原料として熱延鋼板を製造する際に、こ
の発明は、化学組成及び製造条件を上述したように限定
しているので、鉄スクラップの使用にその他の制約を伴
うことなく、耐二次加工性に優れたものとすることがで
き、深絞り加工などのプレス成形に供しても問題なく使
用できる優れた特性を持つプレス成形用熱延鋼板および
その製造方法を提供することができ、工業上有益な効果
をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】コイル巻取温度と遷移温度との関係を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ
ｎ：０．０１５〜０．０４０％を含有し、かつ、Ｐ＋Ｓ
ｎ：０．０６０％以下の関係を満たす化学組成を有する
低合金鋼からなる耐二次加工性に優れたプレス成形用熱
延鋼板。
【請求項２】重量％で、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ
ｎ：０．０１５〜０．０４０％、Ｂ：０．０００３〜
０．００５０％を含有する低合金鋼からなる耐二次加工
性に優れたプレス成形用熱延鋼板。
【請求項３】請求項１に記載の化学成分組成を有する
鋼を溶製した後、連続鋳造によってスラブを鋳造し、次
いでこのスラブを再加熱圧延法あるいは直接圧延法によ
り、Ａｒ₃ 変態点以上の仕上温度で熱間圧延を行ない、
このようにして得られた鋼帯を４００〜５５０℃の温度
範囲内で巻取ることを特徴とする耐二次加工性に優れた
プレス成形用熱延鋼板の製造方法。
【請求項４】請求項２に記載の化学成分組成を有する
鋼を溶製した後、連続鋳造によってスラブを鋳造し、次
いでこのスラブを再加熱圧延法あるいは直接圧延法によ
り、Ａｒ₃ 変態点以上の仕上温度で熱間圧延を行ない、
このようにして得られた鋼帯を７００℃以下の温度で巻
取ることを特徴とする耐二次加工性に優れたプレス成形
用熱延鋼板の製造方法。