JPS6213534A - 耐リジング性と張り出し成形性に優れる加工用アズロ−ルド薄鋼板の製造方法 - 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） 耐リジング性と張り出し成形性に優れた薄鋼板の製造に
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
ロセスについての開発成果を開示するところに条る。

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２ｍｍ以下の加工用
７３１ｗ４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。

また、近年では、加工成形時の鋼板歩留りを向上させる
ために、成形法として張り出し成形される部品が多くな
った。というのは張り出し成形では加工に際し材料のし
わ押え部分からの流入を少なくできるからであるが、か
かる用途には材料特性としてと（に高いｎ値（加工硬化
指数）が要求される。

（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、各種表面処理性も重要である。

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２００ＩＩＩＩ１１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
厚約３０ｍｍのシートバーとしてから、仕上温度がＡｒ
３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（２，０ｍｍ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、要員および時間が真人になるだけで
なく、これら長い工程中に、製品の品質とくに表面特性
工種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、熱延綱
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Ａｒ３変態的以上であるため
、ｒ　−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２．０ｍｎ＋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Ａｒ３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５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５０ｍ鋼以上の銅
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） Ａｒ３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Ａｒｓ変態点以下の温度で９０％の圧延にて４ｍｍ板
厚の銅帯とすることによる降伏点２６．１ｋｇ／ｍｓ＋
”、引張強さ３７．３ｋｇ／＋＋＋ｍ”、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℃（Ａｒ、変態点
以下）で２．０１１１１１１板厚とし、巻取温度６００
〜７３０℃とすることによる、降伏点２０ｋｇ／ｍｓ”
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６０．６０〜６２．１８’ｍｍ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１．８〜２．３１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上掲の特開昭５２−４４７１８
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５４−１０９０２２号公報に
は、低炭素アルミキルド鋼を熱延仕上温度７６０〜８２
０℃で１　、６ｍｍ板厚とし、巻取温度６５０〜６９０
℃とすることによる降伏点１４．９〜１８．８ｋｇ／ｍ
ｍ”。

引張強さ２７．７〜２９．８ｋｇ／ｎ＋ｍ”、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．　Ｓ１０．００８．　Ａ　Ｉ
！　１０．０２５゜Ｎ１０．００２１．Ｔｉ１０．１０
の低炭素Ａｌキルド鋼を５００〜９００℃で潤滑油を施
しつつ７６％の圧延にて１　、６＋＋ｕ＋＋板厚の調帯
とすることにより、ｒ＝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新プロセス
によって、耐リジング性と張り出し成形性に優れる薄鋼
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ｌパスを、 Ａｒ、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（ｅ　）：３００（ｓ−１
）以上でかつ次式、 ■≧０．５Ｔ＋８０ ここでＴ：圧延温度（℃） の関係を満足する条件下に仕上げることを特徴とする耐
リジング性と張り出し成形性に優れる加工用アズロール
ド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種類の低炭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℃に加熱
、均熱後、１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に）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％以上でかつ３００ｓ”’以上の高
い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。

なおひずみ速度に）の計算は以下の式に従った。

ここでｎ：　圧延ロールの回転数（ｒｐｍ）ｒ：　圧下
率（χ）／１００ Ｒ：　圧延ロールの半径（ｎ＋ｍ） ■、：　　圧延前の板厚（＋＋ｎａ） また上記のアズロールド鋼板（鋼Ｂ）にさらに１％のス
キンパスを付加したときの、ｎ値におよぼすひずみ速度
（ニ）と圧延温度（Ｔ）の影響について調べた結果を第
２図に示す。

同図より明らかなように、両者が次式（１）％式％（１
） の関係を満足する場合にｎ　＝０．２３０もの高いｎ値
が得られ、張り出し成形性に極めて優れる鋼板が得られ
ることが判明した。

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
リジング性と張り出し成形性に優れる薄鋼板が製造でき
ることを確認した。

（１１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、　０．０１％以下であることが好ましい。また鋼
中ＯをＡＩ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。さらにより優れた加工性を得る
ために、Ｃ，Ｎを安定な炭窒化物として析出固定可能な
特殊元素たとえばＴｉ、Ｎｂ、ＺｒおよびＢ等の添加も
有効である。

また高強度を得るためにＰ、　ＳｉおよびＭｎ等を強度
に応じて添加することもできる。

（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
続鋳造から綱片を再加熱することなく圧延を開始するい
わゆるＣＣ−ＤＲ（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５０ｍｍ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変態点以下、５００℃以上の温度範囲で、圧下
率３５％以上、ひずみ速度（ｔ　）　３００ｓ−以上で
かつ 二≧０．５Ｔ＋８０ ここでＴ：圧延温度 の関係を満足する条件下に圧延することが必須である。

仕上圧延温度がＡｒ＝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−’以上でか
つ、１掲式の関係を満足する条件下に圧延を施したとし
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Ａｒ、変態点〜５００℃の範囲に限定した。

またひずみ速度については、３００ｓりに満たないと目
標とする材質が確保できないので、３００ｓ−’以上と
りわけ５００〜２５００ｓ−’が好適である。

さらに少なくともｎ≧０．２３の良好なｎ値を得るため
には、前掲第２図に示した結果からも明らかなように、
ひずみ速度（＝）と圧延温度（Ｔ）につき、１掲式の関
係を満足させることが肝要である。

圧延パス数、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。

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 かくして得られる銅帯は、亜鉛めっき（合金系を含む）
、錫めっきおよびほうろう性など表面処理性に優れるの
で、各種表面処理原板として適用できる。

（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、張り出し成形性さらには
Ｔ値、ｎ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２に示す組成鋼をそれぞれ、表３に示す方法で板厚２
０〜４０ｍｍのシートバーにした後、６列から成る圧延
機を用いて板厚０．８〜１　、２ｍｍの薄鋼板とした。

このとき最後列のスタンドにおいて高ひずみ速度圧延を
行った。

かくして得られた薄鋼板につき、酸洗、調質圧延（圧下
率０．５〜１χ）後の材料特性を表３に示す。

なお引張特性はＪＩＳ５号試験片として求めた。またリ
ジング性は、圧延方向から切り出したＪＩＳＳ号試験片
を用い、１５％の引張子ひずみを付加したものについて
、表面の凹凸を目視法にて１（良）〜５（劣）の評価を
した。この評価は、在来の低炭素冷延鋼板の製造方法に
よるとき、リジングが事実１現れなかったので評価基準
が確立していない。従って本発明では従来ステンレス鋼
についての目視法による指数評価基準をそのまま準用し
た。評価１．２は実用上問題のないリジング性を示す。

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
下値と耐リジング性とを示しており、従来の冷間圧延−
再結晶焼鈍工程を経て製造されたものと何らそん色がな
い。

またｎ値については、いずれも０．２３以上の高い値を
示した。

（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アズ
ロールドのままで、良好な張り出し成形性と共に優れた
耐リジング性をもつ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ずみ速度
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、ｎ値におよぼすひずみ速度と圧延温度の関係
を示したグラフである。

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、圧下
   率：３５％以上、ひずみ速度（ε）：３００（ｓ＾−＾
   １）以上でかつ次式、 ■≧０．５Ｔ＋８０ ここでＴ：圧延温度（℃） の関係を満足する条件下で圧延することを特徴とする耐
   シリンダ性と張り出し成形性に優れる加工用アズロール
   ド薄鋼板の製造方法。