JPS61204331A - 耐リジング性とめつき密着性に優れる加工用電気金属めつき薄鋼板の製造方法 - 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） 耐リジング性とめっき密着性に優れた加工用電気金属め
っき薄鋼板の製造に関してこの明細書で述べる技術内容
は、圧延条件の規制により冷間圧延および再結晶焼鈍工
程を省略し得る新プロセス建材、自動車車体材、缶材な
いしは各種表面処理原板などの用途に使用される板厚が
およそ２ｆｆＩＩＴ１以下の加工用薄鋼板には以下のよ
うな特性が要求される。

（１）機械的特性 良好な曲げ加工性、張り出し加工性および絞り加工性を
得るために、主として高い延性と高いランクフォード値
（ｒ値）が必要である。

（２）表面特性 これら材料は主として最終製品の最外側に使用されるた
め、素材としての形状および表面美麗さはもちろんのこ
と、各種表面性状も重要である。

また近年、加工用薄鋼板の耐食性に対する要求は厳しく
なる一方であり、表面処理鋼板の使用が急激に増加して
いる。

とくに自動車用の場合は、北欧、北米で使用されるもの
には融雪用の基剤による腐食に耐えるためより厳しい耐
食性が要求される。

一方せっかく表面処理鋼板を使用しても加工時に損傷を
受けやすい場合には耐食性が劣化するから、表面処理鋼
板には素地の鋼板と表面処理層との密着性がきわめて重
要である。

これら薄鋼板の一般的な製造手段は、次のとおりである
。

まず鋼素材としては主に低炭素鋼を用い、造塊−分塊圧
延にて板厚２００ｍｍ程度の鋼片とした後、加熱炉にて
加熱−均熱処理し、ついで粗熱延工程により板厚的３９
ｍｍのシートバーとしてから、仕上温度がＡｒ３変態点
以上の範囲における仕上熱延工程にて所定板厚の熱延鋼
帯とし、しかるのちそれを酸洗後、冷間圧延により所定
板厚（２，０ｆｆｌＩＴ１以下）の冷延鋼帯とし、さら
に再結晶焼鈍を施して最終製品とする。

かかる慣行の最大の欠点は最終製品に至るまでの工程が
きわめて長いことにある。その結果、製品にするまでに
要するエネルギー、要員および時間が美大になるだけで
なく、これら長い工程中に、製品の品質とくに表面特性
上程々の問題を生じさせる不利も加わる。例えば冷間圧
延工程における表面欠陥の発生、あるいは再結晶焼鈍工
程における不純物元素の表面濃化および表面酸化に起因
する表面美麗さの劣化、さらには表面処理性の劣化など
が不可避的トラブルである。

ところで加工用薄鋼板の製造法としては、熱間圧延工程
にて最終製品とするものも考えられている。この方法に
よれば、冷間圧延および再結晶焼鈍工程が省略でき、そ
のメリットは大きい。

しかしながら、熱間圧延のままで得られる薄鋼板の機械
的特性は、冷延−焼鈍工程を経たものに比べるとはるか
に劣る。とくに自動車の車体など　　　゛に使用される
プレス加工材には優れた深絞り性が要求されるのに対し
、熱延鋼板のｒ値は１．０前後と低く、そのためその加
工用途はきわめて限られたものになる。これは従来の熱
延方法においては、その仕上温度がＡｒ、変態的以上で
あるため、Ｔ→α変態時に集合組織がランダム化するた
めである。

加えて２．０１１１１１１以下の板厚の薄鋼板を熱延工
程のみで製造することはきわめて困難である。しかも寸
法精度の問題の他に、薄くなることによる鋼板温度の低
下は、低炭素鋼のＡｒ、変態点以下の圧延を余儀なくし
、材質（延性、絞り性）の著しい劣化をもたらす。また
たとえＡｒ、変態点以下の圧延によって材質が確保でき
たとしても、フェライト域で圧延された鋼板にはりジン
グが発生しやすくなるという新たな問題が生じる。

ここにリジングとは製品の加工時に生じる表面の凹凸の
欠陥であって、加工製品の最外側に使用されることが主
であるこの種の鋼板にとっては致命的な欠陥である。

リジングは、金属学的には加ニー再結晶過程を経ても容
易には分割されない結晶方位群（例えば（１００）方位
粒群）が圧延方向に伸ばされたまま残留することに起因
するものであり、一般にフェライト（α）域の比較的高
温で加工された状況で生じやすく、とくにフェライト域
での圧下率が高い場合すなわち薄鋼板の製造のような場
合にはその傾向が強い。

最近では、これら加工用薄鋼板は、加工製品の複雑化、
高級化に伴い厳しい加工を受けることが多くなったこと
もあり、優れた耐リジング性が要求されるようになって
きた。

ところで近年鉄鋼材料の製造工程は著しく変化しており
、加工用薄鋼板の場合も例外ではない。

すなわち、近年まず連続鋳造プロセスの導入によって分
塊圧延工程が省略可能となり、また材質向上と省エネル
ギーを目的として鋼片の加熱温度は従来の１２００℃近
傍から１１００℃近傍もしくはそれ以下に低下される傾
向にある。さらに溶鋼から直ちに板厚５０ｍｍ以下の銅
帯を溶製することにより、熱延の加熱処理と粗圧延工程
を省略できるプロセスも実用化されつつある。

しかしながらこれらの新製造工程は、いずれも溶鋼が凝
固する際にできる組織（鋳造組織）を破壊するという点
では不利である。とくに凝固時に形成された（１００）
　＜ｕｖｗ〉を主方位とする強い鋳造集合組織を破壊す
ることはきわめて困難である。

その結果として、最終薄鋼板には、前述したりジングが
起こりやすかったのである。

（従来の技術） Ａｒ、変態点以下の比較的低温域で所定板厚の薄鋼板と
し、その後は冷間圧延および再結晶焼鈍工程を施さない
加工用薄鋼板の製造方法もいくつか′　提示されている
。例えば特開昭４８−４３２９号公報には、低炭素リム
ド鋼をＡｒ３変態点以下の温度で９０％の圧延にて４ｎ
ｗｎ板厚の銅帯とすることによる降伏点２６．１ｋｇ／
ｍｍ２．引張強さ３７．３ｋｇ／ｍｍ２．伸び４９．７
％。

ｒ＝１．２９の特性を有する製造例が示されている。

また特開昭５２−４４７１８号公報には同じく低炭素リ
ムド鋼を熱延仕上温度８００〜８６０℃（Ａ　ｒ、変態
点以下）で２．０画板厚とし、巻取温度６００〜７３０
℃とすることによる、降伏点２０　ｋｇ　／ｍ　ｍ”以
下の低降伏点鋼板の製造法が示されている。しかしなが
ら絞り性の指標であるコニカルカップ値は得られる製品
で６０．６０〜６２．１８１１１ｍ程度であり、この点
従来例の６０．５８〜６０．６１に比べると絞り性は同
等かそれ以下である。さらに特開昭５３−２２８５０号
公報には同じく低炭素リムド鋼を熱延仕上温度７１０〜
７５０℃で１．８〜２　、、３１１１＋１１板厚とし、
巻取温度５３０〜６００℃とすることによる低炭素熱延
鋼板の製造法が示されいる。しかしながらこの方法によ
って得られる製品のコニカルカップ値も玉揚の特開昭５
２−４４７１８号公報の場合と同様に従来例よりも高く
、絞り性は劣っている。またさらに特開昭５４−１０９
０２２号公報には、低炭素アルミキルド鋼を熱延仕上温
度７６０〜８２０℃で１．６１Ｔ１ｆｆｌ板厚とし、巻
取温度６５０〜６９０℃とすることによる降伏点１４．
！Ｊ〜１８．８ｋｇ／ｍｍ２゜引張強さ２７．７〜２９
．８ｋｇ／ｍｍ２．伸び３９．０〜４４．８％の特性を
有する低強度軟鋼板の製造例が開示されている。その他
特開昭５９−２２６１４９号公報にはＣ１０，００２゜
５ｉ１０．０２．　Ｍｎ０．２３．Ｐｌｏ、００９．Ｓ
１０．００８．Ａ　Ｉ　１０．０２５゜Ｎ１０．００２
１．Ｔｉ１０．１０の低炭素１キルド鋼を５００〜９０
０℃で潤滑油を施しつつ７６％の圧延にて１．６ｍｍ板
厚の銅帯とすることにより、下＝１．２１の特性を有す
る薄鋼板の製造例が示されている。

しかしながら上記した公知技術にはいずれも、前述した
耐リジング性を向上させることについては何らの考慮も
払われていない。

（発明が解決しようとする問題点） 冷間圧延のみならず再結晶焼鈍をも含まない断冷間圧延
のみならず再結晶焼鈍をも含まない新プロセスによって
、耐リジング性とめっき密着性に優れる加工用電気金属
めっき薄鋼板の製造方法を与えることが、この発明の目
的である。

（問題点を解決するための手段） この発明は、低炭素鋼を所定板厚に圧延する工程におい
て、少なくとも１パスを、 Ａｒ３変態点以下、５００℃以上の温度範囲で、圧下率
：３５％以上、ひずみ速度：３００Ｓ−１以上でかつ巻
取り温度＝４００℃以下で仕上げ、ひき続き電気金属め
っきを施すを特徴とする耐リジング性とめっき密着性に
優れる加工用電気金属めっき薄鋼板の製造方法である。

この発明の基礎となった研究結果からまず説明する。

供試材は表１に示す２種類の低次アルミキルド鋼の熱延
鋼板であり、これらの供試材Ａ、Ｂを７００℃に過熱、
均熱後、ｌパスで２０％、　４０％および６０％の各圧
下率でそれぞれ圧延した。

表１ ［ このときのひずみ速度（ε）と圧延後の鋼板の下値およ
びリジング指数との関係を第１図に示す。

下値およびリジング指数はひずみ速度と圧下率とに強く
依存し、圧下率３５％以上でかっ３００ｒ１以上の高ひ
ずみ速度にすることにより、下値および耐リジング性は
著しく向上した。

なおひずみ速度（ε）の計算は以下の式に従っここでｎ
：　圧延ロールの回転数（ｒ　ｐｍ　）・ｒ：　圧下率
α）／　１００ Ｒ：　圧延ロールの半径（ｍ　ｍ） Ｈｏ：　　圧延前の板厚（ｍ　ｍ） 次に表２に示す組成鋼Ｃを連続鋳造−粗熱延により２５
ｍｍ板厚のシートバーとし、６列よりなる仕上圧延機の
６スタンド目で高ひずみ速度５８２８−’圧延を行った
。仕上げ温度は６７０℃、板厚は１．２ｍｍである。

表２ この鋼帯を種々の巻取り程度で巻取ったのち、酸洗せず
に電気亜鉛めっきラインにて連続的にめっき処理した。

この鋼板の亜鉛めっき密着性試験結果を第２図に示す。

この曲げ試験は、密着（曲げ半径ＯＴ）曲げから板厚の
２倍の曲げ半径（４Ｔ）までの曲げをくわえたときのは
く離限界値で判定した。またエリクセン試験機を用い張
り出し加工時のはく離限界値についても同時に調べた。

第２図より巻取り温度を４００℃以下にすることにより
きわめて優れた密着性を示すことがわかる。

発明者らは、これらの基礎的データに基づき研究を重ね
た結果、以下のように製造条件を規制することにより耐
リジング性とめっき密着性に優れる電気金属めっき薄鋼
板が製造できること勢確認した。

（１）鋼組成 高ひずみ速度圧延の効果は本質的には鋼組成に依存しな
い。ただし、一定レベル以上の加工性を確保するために
は、侵入型固溶元素であるＣ、Ｎはそれぞれ０．１０％
以下、０．１０％以下テ、アルことが望ましい。また鋼
中０をＡｌの添加により低減することは、材質とくに延
性の向上に有利である。

（２）圧延素材の製造法 従来方式、すなわち造塊−分塊圧延もしくは連続鋳造法
により得られた鋼片は当然に適用できる。

鋼片の加熱温度は８００〜１２５０℃が適当であり、省
エネルギーの観点から１１００℃未満が好適である。連
続鋳造から鋼片を再加熱することなく圧延を開始するい
わゆるＣＣ−０Ｒ（連続鋳造−直接圧延）法も勿論適用
可能である。

一方溶鋼から直ちに５９ｍｍ以下の圧延素材を鋳造する
方法（シートバーキャスター法およびトリップキャスタ
ー法）も省エネルギー、省工程の観点から経済的メリッ
トが大きいので、圧延素材の製造法としてはとりわけ有
利である。

（３）圧延工程 この工程が最も重要であり、低炭素鋼を所定の板厚に圧
延するに当り、仕上圧延において、少なくとも１パスを
、Ａｒ３変態点以上、圧下率３５％以上、ひずみ速度３
００Ｓ−１以上でかつ巻取り温度：４００℃以下で仕上
げることが必須である。

仕上圧延温度がＡｒ３変態点を超える高温域では、たと
え圧下率３５％以上、ひずみ速度３００Ｓ−１以上で圧
延を施したとしても、加工性、耐リジング性とも劣るも
のしか得られず、一方５００℃未満では、変形抵抗の著
しい増大をもたらし、冷間圧延法で特有な問題が生じる
ため仕上圧延温度はＡｒ３変態点〜５００℃の範囲に限
定した。

またひずみ速度については、３００ｒ’に満たないと目
標とする材質が確保できないので、３００Ｓ−１以上と
りわけ５００〜２５０Ｏｒ　’が好適である。

圧延パ駅数、圧下率の配分は、上記の条件が満たされれ
ば任意でよい。

圧延機の配列、構造、ロール径や、張力、潤滑の有無な
どは本質的な影響力を持たない。

さらに圧延後の巻取り温度が４００℃を超えた場合には
、前掲第２図に示したように満足いくめっき密着性が得
られないので、４００℃以下の温度で巻取ることが肝要
である。

なお再結晶焼鈍処理については、原則として不要である
が、材質上の要請から、圧延後のランアウトテーブル上
および巻とり工程で保熱、均熱処理を施すこと、また必
要に応じて圧延後に多少の加熱処理を施すことを禁する
ものではない。

（４）酸洗、調質圧延 上述の手順で得られた銅帯は、従来よりも低温域での圧
延であるため酸化層は薄く、酸洗性は極めて良好である
ので、酸洗せずに使用できる用途も広い。また脱スケー
ルは、従来の酸による除去の他に機械的除去も可能であ
る。さらに形状矯正、表面粗度調整などを目的として、
１０％以下の調質圧延を加えることができる。

（５）表面処理 かくして得られる鋼板は、電気金属めっき密着性に優れ
る。めっきの種類や目付量等は本質的要因ではなく、電
気Ｚｎめっき、電気合金２ｎめっきおよび電気Ｓｎめっ
き法などに適用可能である。

（作　用） この発明に従い、高圧下率、高ひずみ速度で圧延を行う
ことによって、耐リジング性さらには下値が格段に向上
する理由については、まだ明確には解明されていないが
、圧延材の集合組織および加工ひずみの変化と密接な関
係にあるものと考えられる。

（実施例） 表３に示す組成鋼を、従来の粗熱延法もしくはシートバ
ーキャスター法にて２５〜３５ｍｍのシートバーとした
のち、６列からなる仕上圧延機の６スタンド目にて高ひ
ずみ速度圧延を行い巻取った。

ひき続き酸洗することなく連続電気金属（Ｚｎ。

Ｚｎ−Ｆｅ、　２ｎ−Ｎｉ）めっきラインにて連続的に
電気金属めっきを施した。

圧延条件および０．５〜１．２％スキンパス圧延後の材
料特性とめっき密着性についての試験結果を表４に示す
。

リジング性は、めっき層を化学研磨により除去し、ＪＩ
Ｓ５号引張試験片を圧延方向より採取し、１５％ひずみ
変形後目視法にて判定（１（良）〜５（劣））シた。１
，２は実用上問題のないリジング性である。めっき密着
性は前述した方法にもとづく。

この発明に従って製造された鋼板は比較例よりも優れた
？値と耐リジング性さらにはめっき密着性を示している
。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、Ａｒ、変態点〜５００℃の
温度範囲における高圧下率、高ひずみ速度圧延ならびに
それにひきつづ＜４００℃以下での巻取りにより、従来
の冷間圧延のみならず再結晶焼鈍をも省略したままで、
良好な加工性と共に優れた耐リジング性およびめっき密
着性をもつ電気金属！ めっき薄鋼板を得ることができ、しかも圧延素材につい
てもシートバーキャスター法、ストリップキャスター法
などに適合するなど、加工用電気金属めっき薄鋼板の製
造工程の大幅な簡略化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、下値およびリジング指数に及ぼすひすみ速度
の影響を、圧下率をパラメータとして示したグラフ、 第２図は、めっき密着性に及ぼす巻取り温度の影響を示
したグラフである。 同　　　　弁理士　　杉　　　村　　　興　　　作第１
図 訃ず゛み速度　Ｌ＜ｓ−り 第２図 ＩＮｔｌｔｌＦ　（”（：）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、低炭素鋼を所定板厚に圧延する工程において、少な
   くとも１パスを、 Ａｒ＿３変態点以下、５００℃以上の温度範囲で、ひず
   み速度：３００ｓ＾−＾１以上、圧下率：３５％以上で
   かつ巻取り温度：４００℃以下で仕上げ、ひき続き電気
   金属めっきを施すことを特徴とする、耐リジング性とめ
   っき密着性に優れる加工用アズロールド電気金属めっき
   薄鋼板の製造方法。