JP3843478B2 - 深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄鋼板の製造方法に関し、特に、自動車用鋼板の使途に有用な深絞り性に優れた薄鋼板の製造に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車に用いられる薄鋼板には、高加工性が要求され、また、機械特性として高いｒ値（ランクフォード値）と良好な延性も要求される。そのため、深絞り用（高加工性）薄鋼板は、比較的軟らかい低炭素Ａｌキルド鋼あるいは極低炭素鋼に通常の熱間圧延を施した後、冷間圧延、再結晶焼鈍を順次施して製造されていた。
【０００３】
ところで、該鋼板の深絞り性向上に関する技術としては、特開平５−３３９６４３号公報が開示した「仕上圧延を変態点以下で潤滑を施しつつ圧延する方法」がある。しかしながら、この方法の実施には、圧延機に潤滑設備を付帯させたり、あるいは多量の潤滑油が必要であるので、上記鋼板の製造コスト及びエネルギーは莫大なものになってしまうという問題があった。また、過度の潤滑は、圧延作業中にロールと鋼板との間でスリップを引き起こし、ロールへの安定した通板が不可能となる問題もあった。さらに、潤滑を用いない温間圧延で深絞り性を得る試みとしては、特開昭６４−３１９３５号公報に、Ａｒ3 点以下における熱間圧延の最終パスを３０％以上、実質５０％以上とする方法が示されているが、このような最も低温になる最終パスでの大圧下は特にハイテン材においては圧延機の荷重負担が過大になるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を鑑み、深絞り性が優れた薄鋼板を従来より格段に経済的で、且つ安定して製造する方法を提案することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成させるべく鋭意研究し、以下の知見をえた。
例えば、Ｃ：０．００２０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜２．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜３．０ｗｔ％、Ｐ：０．００５〜０．１５ｗｔ％、Ｓ：０．００５０ｗｔ％、Ａｌ：０．０６ｗｔ％、Ｎ：０．００２５ｗｔ％、Ｎｂ：０．０２５ｗｔ％、Ｂ：０．００３０ｗｔ％を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼鋳片を１１５０℃に加熱〜均熱後、熱間仕上げ温度を７００℃とする仕上圧延最終パス圧下率が５０％以下、圧延中の変形抵抗が５０〜５００ＭＰａ、仕上圧延合計圧下率８５％になるよう弱潤滑条件で熱間圧延を行った後、均熱温度８５０℃で熱延板の再結晶化処理を施した。変形抵抗は、圧延中の圧延速度２００〜１６００ｍｐｍ，圧下率３〜４５％及びロール半径２５０〜４５０ｍｍを変化させることにより様々な値を得た。そして、得られた薄鋼板のｒ値に及ぼす圧下率の影響を調査したところ、図１に示す結果になった。この図１の結果は、圧延中の変形抵抗を１５０ＭＰａ以上に調整して圧延すれば、圧延材のｒ値向上に強潤滑圧延（多量の潤滑剤を使用）は不要であり、低コストかつ圧延中の安定通板を確保しつつ、ｒ値が１．５以上の熱延鋼板の製造が可能であることを示唆している。
【０００６】
そこで、発明者は、図１と同様な結果を得る素材の鋼成分、圧延条件及び熱処理条件をさらに検討し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、
Ｓｉ：０．３〜２．０ｗｔ％、
Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％、
Ｐ：０．０１〜０．１５ｗｔ％、
Ｓ：０．０５ｗｔ％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．２ｗｔ％、
Ｎ：０．０１ｗｔ％以下
Ｂ：０．０００４〜０．００８０ｗｔ％、
を含み、且つ
Ｔｉ：０．００５〜０．２ｗｔ％
Ｎｂ：０．００５〜０．２０ｗｔ％
の１種又は２種を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼素材を、
Ａｒ３変態点以下５００℃以上の温度域にて、合計圧下率が５０％以上９５％以下になるよう無潤滑又は弱潤滑条件下で仕上圧延を施し、当該仕上圧延における最終パスの圧下率を５０％以下（ただし５０％を除く）、最終パス圧延中の変形抵抗を１５０ＭＰａ以上とし、その後自己焼鈍あるいは均熱温度７００〜９５０℃に加熱して熱延板再結晶化処理を施すことを特徴とする深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法である。
また、本発明は、
Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、
Ｓｉ：０．３〜２．０ｗｔ％、
Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％、
Ｐ：０．０１〜０．１５ｗｔ％、
Ｓ：０．０５ｗｔ％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．２ｗｔ％、
Ｎ：０．０１ｗｔ％以下
Ｂ：０．０００４〜０．００８０ｗｔ％、
を含み、且つ
Ｔｉ：０．００５〜０．２ｗｔ％
Ｎｂ：０．００５〜０．２０ｗｔ％
の１種又は２種を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼素材を、
Ａｒ ３ 変態点以下５００℃以上の温度域にて、合計圧下率が５０％以上９５％以下になるよう無潤滑条件下で仕上圧延を施し、当該仕上圧延における最終パスの圧下率を５０％以下、最終パス圧延中の変形抵抗を１５０ＭＰａ以上とし、その後自己焼鈍あるいは均熱温度７００〜９５０℃に加熱して熱延板再結晶化処理を施すことを特徴とする深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法である。
さらに、本発明は、上記成分にＮｉ：１．５ｗｔ％以下、Ｃｕ：１．５ｗｔ％以下及びＭｏ：１．５ｗｔ％以下の１種又は２種以上を含有するように追加することを特徴とする深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法である。
【０００７】
この場合、圧延中の変形抵抗１５０ＭＰａ以上は、素材としての鋼鋳片の組成が決まると、圧延温度から経験的に予め推定できる。
本発明では、上記のような条件で鋼鋳片を圧延するようにしたので、熱延材あるいは冷延材において、従来のような強潤滑を行なわないで深絞り性が優れた薄鋼板を従来より格段に経済的に、且つ安定して製造することができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態は、上記手段を文字通り実施することであるので、ここでは各成分、圧延及び熱処理条件について範囲を限定した理由を説明する。
１：成分
（１）Ｃ：０．０１ｗｔ％以下
Ｃ量が少ないほど深絞り性は向上するが、０．０１ｗｔ％以下であれば如何なる値でも悪影響を及ぼさないので、このように限定した。
【０００９】
（２）Ｓｉ：０．３〜２．０ｗｔ％
所望の変形強度を得るためには、０．３ｗｔ％以上含有させる必要があり、また２．０ｗｔ％以上含有させるとｒ値に悪影響を及ぼすため、２．０ｗｔ％以下に限定した。
（３）Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％
所望の変形強度を得るためには、０．５ｗｔ％以上含有させる必要があり、また３．０ｗｔ％以上含有させるとｒ値に悪影響を及ぼすため、３．０ｗｔ％以下に限定した。
【００１０】
（４）Ｐ：０．０１〜０．１５ｗｔ％
所望の変形強度を得るためには、Ｐは０．０１％以上含有させる必要があり、また０．１５ｗｔ％以上含有させるとｒ値に悪影響を及ぼすため、０．１５ｗｔ％以下に限定した。
（５）Ｓ：０．０５ｗｔ％以下、
Ｓ量が少ないほど深絞り性は向上するが、０．０５ｗｔ％以下であれば、如何なる値でも悪影響を及ぼさないので、このように限定した。
【００１１】
（６）Ａｌ：０．０１〜０．２ｗｔ％
Ａｌは、溶鋼段階で脱酸を行い、炭窒化物形成成分の歩留りを向上させるために必要に応じて含有させるものであり、その含有量が０．０１ｗｔ％に満たないと効果がなく、一方、０．２ｗｔ％を越えて含有させても、より一層の効果は得られないため、０．０１〜０．２ｗｔ％に限定した。
【００１２】
（７）Ｎ：０．０１ｗｔ％以下
Ｎ量が少なければ少ないほど深絞り性は向上するが、０．０１ｗｔ％以下であれば、悪影響を及ぼさないので、このように限定する。
（８）Ｂ：０．０００４〜０．０８０ｗｔ％以下
Ｂは、耐二次加工脆性を改善させるために０．０００４ｗｔ％以上含有させるが、０．００８０ｗｔ％を超えて含有させると、深絞り性が劣化するため０．００８０ｗｔ％以下に限定した。
【００１３】
（９）Ｔｉ：０．００５〜０．２ｗｔ％
鋼中の固溶Ｃ，Ｎを析出固定して減少させ、深絞り性に有利な｛１１１｝方位を優先的に形成させる効果があるが、その含有量が０．０５ｗｔ％に満たないと効果はなく、また０．２ｗｔ％を越えて含有させても効果はない。したがって、０．００５〜０．２ｗｔ％以下に限定した。
【００１４】
（１０）Ｎｂ：．０．００５〜０．２０ｗｔ％
Ｎｂは、鋼中の固溶Ｃを炭化物として析出固定させて低減させ、深絞り性に有利な｛１１１｝方位の結晶粒を優先的に形成させる効果がある。また、Ｎｂを含有させることにより仕上げ圧延前組織が微細化し、熱延板焼鈍後に深絞り性に有利な｛１１１｝方位の結晶粒を優先的に形成させる効果もある。そのためには、その含有量が０．００５ｗｔ％に満たないと効果はなく、０．２０ｗｔ％以上含有させても効果の向上は見られないので、このように限定した。
【００１５】
なお、Ｔｉ及びＮｂの１種または２種としたのは、どちらか１方を含有していれば｛１１１｝方位の結晶粒を優先的に形成するからである。
さらに、本発明では、上記の成分限定に加えて、下記成分をも考慮した。
（１１）Ｎｉ：１．５ｗｔ％以下
Ｎｉは、所望の変形強度を得るために含有しても良いが、１．５ｗｔ％以上含有させると、ｒ値に悪影響を及ぼすので、１．５ｗｔ％以下に限定した。
【００１６】
（１２）Ｃｕ：１．５ｗｔ％以下
Ｃｕは、所望の変形強度を得るためには含有しても良いが、１．５ｗｔ％以上含有させるとｒ値に悪影響を及ぼすので、１．５ｗｔ％以下に限定した。
（１３）Ｍｏ：１．５ｗｔ％以下
Ｍｏは、所望の変形強度を得るためには含有させても良いが、１．５ｗｔ％以上含有させるとｒ値に悪影響を及ぼすので、１．５ｗｔ％以下に限定した。
【００１７】
なお、Ｎｉ，Ｃｕ及びＭｏは、いずれか１種類の含有でも良い。
２：次に、仕上圧延条件及び熱処理条件の限定理由を説明する。
（１）熱間圧延
熱間仕上圧延をＡｒ3 変態点より高い温度域で行うと、圧延後にオーステナイトからフェライトへ変態し、集合組織がランダム化するため、熱延板に｛１１１｝集合組織が形成されず、そのため冷延焼鈍後には低いｒ値しか得られない。一方、５００℃未満に仕上圧延温度を低下させても、より高いｒ値は望めず圧延荷重が増大するのみであるので、仕上げ圧延温度はＡｒ3 変態点以下５００℃以上に限定した。
【００１８】
仕上圧延最終パス圧下率が５０％より大きいと、後段強圧下の場合、圧延機への負荷が過大となるため、５０％以下とした。特に、仕上圧延最終パス圧下率は３０％未満がより好ましい。仕上圧延最終パスを無潤滑あるいは弱潤滑圧延と限定したのは、積極的に油を噴霧あるいは塗布する強潤滑圧延では通板時に板のスリップ等が起こり安定した操業を行うにあたり非常な困難を伴うし、また、高コストでもあるからである。ここで述べた弱潤滑とは、通常工程で用いられる程度の潤滑、ロール原単位向上を目的とした潤滑を意味し、摩擦係数は通常の０．１より大きく０．３以下程度であり、多くの場合０．２より大きい。
【００１９】
また、仕上圧延最終パス圧下率（最終スタンドでの）が５０％以下、且つ圧延中の変形抵抗が１５０ＭＰａ未満の場合、仕上げ圧延すなわち、Ａｒ3 変態点以下の圧延を無潤滑圧延とすると、ロールと鋼板との間の摩擦力に起因する剪断変形により、深絞りに好ましくない｛１１０｝方位の結晶粒が鋼板表層部に優先的に形成され、ｒ値の向上は望めないので、深絞り性を確保するためには積極的に強潤滑圧延することが必要である。しかしながら、前記したように、変形抵抗が１５０ＭＰａ以上、より好ましくは３００ＭＰａ以上の場合、表層で剪断変形の生じないため、無潤滑あるいはロール原単位向上のための通常熱間圧延時の潤滑程度でも非常に高いｒ値が得られるので、本発明ではそのように限定する。
【００２０】
仕上圧延最終パスにおける変形抵抗の値は、実機を用いて熱間圧延し、圧延荷重および圧延トルクの測定値から、柳本、玉野の混合摩擦条件での多重回帰式「柳本左門、玉野敏雄：混合摩擦に対する圧延関係式に関する研究、日本機械学会論文集、４２（１９７６）、Ｐ８７」等により求めることができる。また、加工フォーマスタ等を用いてひずみ速度及び変形温度と変形抵抗との関係を測定し、熱延条件における変形抵抗に換算することも可能である。なお、熱間圧延におけるひずみ速度は、ロール径、圧延速度及び板厚から、例えば志田の式「志田：塑性と加工、７（１９６６）、Ｐ４２４」等により求めることができる。
【００２１】
前記変形抵抗を１５０ＭＰａ以上に制御するためには、成分、圧下量を前述の範囲に限定した上で、圧延速度を制御すれば良い。成分等により異なるが、圧延速度で８００〜１６００ｍｐｍ，圧延温度で５００〜７５０℃の範囲で制御するのが望ましい。
さらに、仕上げ圧延の合計圧下率（複数段の仕上スタンドでの）が５０％に満たないと、熱延板に｛１１１｝集合組織が形成されず、一方、９５％を越えると、熱延板にｒ値に好ましくない集合組織が形成するという不都合が生じるので、本発明では、５０％以上９５％以下に限定した。ここに、上記の仕上圧延前の工程については、特に限定をするものではなく、例えば圧延素材については、連続鋳造スラブを再加熱又は連続鋳造後、Ａｒ3 変態点以下に降温することなく、直ちに、又は保温処理したものを粗圧延にてシートバーしたものを使用するのが好適である。また、潤滑剤は、例えば合成エステル油、鉱物油等が挙げられるが、特に限定をするものではない。
【００２２】
（２）熱延板再結晶化の焼鈍条件
本発明の鋼材は、熱延終了温度がＡｒ3 変態点以下であるため、圧延板は加工組織を呈している。そのため、この鋼板には次いで再結晶化処理を施して｛１１１｝方位の結晶粒を形成させる必要がある。再結晶化処理を施さないと、圧延板に｛１１１｝方位の結晶粒を形成させる必要がある。再結晶化処理を施さないと、圧延板に｛１１１｝集合組織は発達せず、熱延板のｒ値は低く、したがって、最終の冷延焼鈍板のｒ値も低くなる。焼鈍温度が７００℃より低い場合、再結晶組織は未発達である。一方、９５０℃以上で焼鈍を施すと、集合組織がランダム化し、低いｒ値しか得られない。なお、該再結晶化処理は熱延板を巻取るだけでも行われるので、本発明では、それを自己焼鈍と称した。
【００２３】
以上述べた熱間圧延及び再結晶化処理で所望の深絞り性に優れた薄鋼板が得られるが、本発明では、さらに該熱延板を下記の条件で冷間圧延及び焼鈍を追加することで、一層深絞り性に優れた薄鋼板を製造可能とした。
（３）冷間圧延
この工程は、高いｒ値を得るためには必要不可欠であり、本発明では、上記の条件で得た熱延焼鈍板を、さらに圧下率５０〜９５％で冷間圧延を行うようにした。該圧下率の増加と共に、冷延焼鈍板のｒ値は向上するが、圧下率９５％以上で冷間圧延を行うとｒ値はかえって劣化するので、このように限定する。
【００２４】
（４）冷延板の焼鈍条件
加工組織となっている上記冷延板に、７００〜９５０℃で焼鈍を施すことによって｛１１１｝再結晶集合組織が発達し、高いｒ値が得られる。焼鈍温度が７００℃より低い場合、再結晶組織は未発達であり、ｒ値は低い。また９５０℃より高い温度で焼鈍を施すと、冷却過程においてオーステナイトからフェライトへの変態を生じるために｛１１１｝再結晶集合組織はランダム化し、低いｒ値しか得られない。特に、ＮｂＣが（Ｎｂ＋Ｃ）に分解する温度域８３０〜９００℃が望ましく、その温度域では、ｒ値に好ましい｛１１１｝集合組織を形成後、固溶Ｃが生じるため、各段に優れた深絞り性が得られるのである。
【００２５】
【実施例】
表１に、本発明及び比較例で素材として使用した鋼鋳片の組成を示す。表１には、本発明の範囲を外れる値には下線を付して比較例であることを明示した。これらの鋳片を粗圧延し、表２に示す条件の熱間仕上圧延、熱延板焼鈍、冷間圧延、そして冷延板焼鈍を施し、その結果得られた熱延及び冷延鋼板の材料特性を引張試験により求めてｒ値の値等と表２に同時に示した。また、表３には、最終圧延機での種々の条件が示されている。なお、ｒ値の測定時には、引張予歪みを１５％とし、３点法により求め、Ｌ方向（圧延方向）、Ｄ方向（圧延方向と４５度）そしてＣ方向（圧延方向と垂直）のｒ値を、ｒ値＝（ｒＬ＋２ｒＤ＋ｒＣ）／４を用いて演算した。
【００２６】
表２から明らかなように、本発明の条件下においては、比較例（☆印）に比して優れた深絞り特性が得られている。
ここで、最終パスにおける変形抵抗は、実機での予備熱延実験により熱延条件との関係を求めて所定の値に制御した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、従来よりも格段に優れた深絞り性を有する薄鋼板の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧延中の変形抵抗と熱延板のｒ値との関係を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄鋼板の製造方法に関し、特に、自動車用鋼板の使途に有用な深絞り性に優れた薄鋼板の製造に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車に用いられる薄鋼板には、高加工性が要求され、また、機械特性として高いｒ値（ランクフォード値）と良好な延性も要求される。そのため、深絞り用（高加工性）薄鋼板は、比較的軟らかい低炭素Ａｌキルド鋼あるいは極低炭素鋼に通常の熱間圧延を施した後、冷間圧延、再結晶焼鈍を順次施して製造されていた。
【０００３】
ところで、該鋼板の深絞り性向上に関する技術としては、特開平５−３３９６４３号公報が開示した「仕上圧延を変態点以下で潤滑を施しつつ圧延する方法」がある。しかしながら、この方法の実施には、圧延機に潤滑設備を付帯させたり、あるいは多量の潤滑油が必要であるので、上記鋼板の製造コスト及びエネルギーは莫大なものになってしまうという問題があった。また、過度の潤滑は、圧延作業中にロールと鋼板との間でスリップを引き起こし、ロールへの安定した通板が不可能となる問題もあった。さらに、潤滑を用いない温間圧延で深絞り性を得る試みとしては、特開昭６４−３１９３５号公報に、Ａｒ3 点以下における熱間圧延の最終パスを３０％以上、実質５０％以上とする方法が示されているが、このような最も低温になる最終パスでの大圧下は特にハイテン材においては圧延機の荷重負担が過大になるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を鑑み、深絞り性が優れた薄鋼板を従来より格段に経済的で、且つ安定して製造する方法を提案することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成させるべく鋭意研究し、以下の知見をえた。
例えば、Ｃ：０．００２０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜２．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜３．０ｗｔ％、Ｐ：０．００５〜０．１５ｗｔ％、Ｓ：０．００５０ｗｔ％、Ａｌ：０．０６ｗｔ％、Ｎ：０．００２５ｗｔ％、Ｎｂ：０．０２５ｗｔ％、Ｂ：０．００３０ｗｔ％を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼鋳片を１１５０℃に加熱〜均熱後、熱間仕上げ温度を７００℃とする仕上圧延最終パス圧下率が５０％以下、圧延中の変形抵抗が５０〜５００ＭＰａ、仕上圧延合計圧下率８５％になるよう弱潤滑条件で熱間圧延を行った後、均熱温度８５０℃で熱延板の再結晶化処理を施した。変形抵抗は、圧延中の圧延速度２００〜１６００ｍｐｍ，圧下率３〜４５％及びロール半径２５０〜４５０ｍｍを変化させることにより様々な値を得た。そして、得られた薄鋼板のｒ値に及ぼす圧下率の影響を調査したところ、図１に示す結果になった。この図１の結果は、圧延中の変形抵抗を１５０ＭＰａ以上に調整して圧延すれば、圧延材のｒ値向上に強潤滑圧延（多量の潤滑剤を使用）は不要であり、低コストかつ圧延中の安定通板を確保しつつ、ｒ値が１．５以上の熱延鋼板の製造が可能であることを示唆している。
【０００６】
そこで、発明者は、図１と同様な結果を得る素材の鋼成分、圧延条件及び熱処理条件をさらに検討し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、
Ｓｉ：０．３〜２．０ｗｔ％、
Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％、
Ｐ：０．０１〜０．１５ｗｔ％、
Ｓ：０．０５ｗｔ％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．２ｗｔ％、
Ｎ：０．０１ｗｔ％以下
Ｂ：０．０００４〜０．００８０ｗｔ％、
を含み、且つ
Ｔｉ：０．００５〜０．２ｗｔ％
Ｎｂ：０．００５〜０．２０ｗｔ％
の１種又は２種を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼素材を、
Ａｒ３変態点以下５００℃以上の温度域にて、合計圧下率が５０％以上９５％以下になるよう無潤滑又は弱潤滑条件下で仕上圧延を施し、当該仕上圧延における最終パスの圧下率を５０％以下（ただし５０％を除く）、最終パス圧延中の変形抵抗を１５０ＭＰａ以上とし、その後自己焼鈍あるいは均熱温度７００〜９５０℃に加熱して熱延板再結晶化処理を施すことを特徴とする深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法である。
また、本発明は、
Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、
Ｓｉ：０．３〜２．０ｗｔ％、
Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％、
Ｐ：０．０１〜０．１５ｗｔ％、
Ｓ：０．０５ｗｔ％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．２ｗｔ％、
Ｎ：０．０１ｗｔ％以下
Ｂ：０．０００４〜０．００８０ｗｔ％、
を含み、且つ
Ｔｉ：０．００５〜０．２ｗｔ％
Ｎｂ：０．００５〜０．２０ｗｔ％
の１種又は２種を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼素材を、
Ａｒ ３ 変態点以下５００℃以上の温度域にて、合計圧下率が５０％以上９５％以下になるよう無潤滑条件下で仕上圧延を施し、当該仕上圧延における最終パスの圧下率を５０％以下、最終パス圧延中の変形抵抗を１５０ＭＰａ以上とし、その後自己焼鈍あるいは均熱温度７００〜９５０℃に加熱して熱延板再結晶化処理を施すことを特徴とする深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法である。
さらに、本発明は、上記成分にＮｉ：１．５ｗｔ％以下、Ｃｕ：１．５ｗｔ％以下及びＭｏ：１．５ｗｔ％以下の１種又は２種以上を含有するように追加することを特徴とする深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法である。
【０００７】
この場合、圧延中の変形抵抗１５０ＭＰａ以上は、素材としての鋼鋳片の組成が決まると、圧延温度から経験的に予め推定できる。
本発明では、上記のような条件で鋼鋳片を圧延するようにしたので、熱延材あるいは冷延材において、従来のような強潤滑を行なわないで深絞り性が優れた薄鋼板を従来より格段に経済的に、且つ安定して製造することができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態は、上記手段を文字通り実施することであるので、ここでは各成分、圧延及び熱処理条件について範囲を限定した理由を説明する。
１：成分
（１）Ｃ：０．０１ｗｔ％以下
Ｃ量が少ないほど深絞り性は向上するが、０．０１ｗｔ％以下であれば如何なる値でも悪影響を及ぼさないので、このように限定した。
【０００９】
（２）Ｓｉ：０．３〜２．０ｗｔ％
所望の変形強度を得るためには、０．３ｗｔ％以上含有させる必要があり、また２．０ｗｔ％以上含有させるとｒ値に悪影響を及ぼすため、２．０ｗｔ％以下に限定した。
（３）Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％
所望の変形強度を得るためには、０．５ｗｔ％以上含有させる必要があり、また３．０ｗｔ％以上含有させるとｒ値に悪影響を及ぼすため、３．０ｗｔ％以下に限定した。
【００１０】
（４）Ｐ：０．０１〜０．１５ｗｔ％
所望の変形強度を得るためには、Ｐは０．０１％以上含有させる必要があり、また０．１５ｗｔ％以上含有させるとｒ値に悪影響を及ぼすため、０．１５ｗｔ％以下に限定した。
（５）Ｓ：０．０５ｗｔ％以下、
Ｓ量が少ないほど深絞り性は向上するが、０．０５ｗｔ％以下であれば、如何なる値でも悪影響を及ぼさないので、このように限定した。
【００１１】
（６）Ａｌ：０．０１〜０．２ｗｔ％
Ａｌは、溶鋼段階で脱酸を行い、炭窒化物形成成分の歩留りを向上させるために必要に応じて含有させるものであり、その含有量が０．０１ｗｔ％に満たないと効果がなく、一方、０．２ｗｔ％を越えて含有させても、より一層の効果は得られないため、０．０１〜０．２ｗｔ％に限定した。
【００１２】
（７）Ｎ：０．０１ｗｔ％以下
Ｎ量が少なければ少ないほど深絞り性は向上するが、０．０１ｗｔ％以下であれば、悪影響を及ぼさないので、このように限定する。
（８）Ｂ：０．０００４〜０．０８０ｗｔ％以下
Ｂは、耐二次加工脆性を改善させるために０．０００４ｗｔ％以上含有させるが、０．００８０ｗｔ％を超えて含有させると、深絞り性が劣化するため０．００８０ｗｔ％以下に限定した。
【００１３】
（９）Ｔｉ：０．００５〜０．２ｗｔ％
鋼中の固溶Ｃ，Ｎを析出固定して減少させ、深絞り性に有利な｛１１１｝方位を優先的に形成させる効果があるが、その含有量が０．０５ｗｔ％に満たないと効果はなく、また０．２ｗｔ％を越えて含有させても効果はない。したがって、０．００５〜０．２ｗｔ％以下に限定した。
【００１４】
（１０）Ｎｂ：．０．００５〜０．２０ｗｔ％
Ｎｂは、鋼中の固溶Ｃを炭化物として析出固定させて低減させ、深絞り性に有利な｛１１１｝方位の結晶粒を優先的に形成させる効果がある。また、Ｎｂを含有させることにより仕上げ圧延前組織が微細化し、熱延板焼鈍後に深絞り性に有利な｛１１１｝方位の結晶粒を優先的に形成させる効果もある。そのためには、その含有量が０．００５ｗｔ％に満たないと効果はなく、０．２０ｗｔ％以上含有させても効果の向上は見られないので、このように限定した。
【００１５】
なお、Ｔｉ及びＮｂの１種または２種としたのは、どちらか１方を含有していれば｛１１１｝方位の結晶粒を優先的に形成するからである。
さらに、本発明では、上記の成分限定に加えて、下記成分をも考慮した。
（１１）Ｎｉ：１．５ｗｔ％以下
Ｎｉは、所望の変形強度を得るために含有しても良いが、１．５ｗｔ％以上含有させると、ｒ値に悪影響を及ぼすので、１．５ｗｔ％以下に限定した。
【００１６】
（１２）Ｃｕ：１．５ｗｔ％以下
Ｃｕは、所望の変形強度を得るためには含有しても良いが、１．５ｗｔ％以上含有させるとｒ値に悪影響を及ぼすので、１．５ｗｔ％以下に限定した。
（１３）Ｍｏ：１．５ｗｔ％以下
Ｍｏは、所望の変形強度を得るためには含有させても良いが、１．５ｗｔ％以上含有させるとｒ値に悪影響を及ぼすので、１．５ｗｔ％以下に限定した。
【００１７】
なお、Ｎｉ，Ｃｕ及びＭｏは、いずれか１種類の含有でも良い。
２：次に、仕上圧延条件及び熱処理条件の限定理由を説明する。
（１）熱間圧延
熱間仕上圧延をＡｒ3 変態点より高い温度域で行うと、圧延後にオーステナイトからフェライトへ変態し、集合組織がランダム化するため、熱延板に｛１１１｝集合組織が形成されず、そのため冷延焼鈍後には低いｒ値しか得られない。一方、５００℃未満に仕上圧延温度を低下させても、より高いｒ値は望めず圧延荷重が増大するのみであるので、仕上げ圧延温度はＡｒ3 変態点以下５００℃以上に限定した。
【００１８】
仕上圧延最終パス圧下率が５０％より大きいと、後段強圧下の場合、圧延機への負荷が過大となるため、５０％以下とした。特に、仕上圧延最終パス圧下率は３０％未満がより好ましい。仕上圧延最終パスを無潤滑あるいは弱潤滑圧延と限定したのは、積極的に油を噴霧あるいは塗布する強潤滑圧延では通板時に板のスリップ等が起こり安定した操業を行うにあたり非常な困難を伴うし、また、高コストでもあるからである。ここで述べた弱潤滑とは、通常工程で用いられる程度の潤滑、ロール原単位向上を目的とした潤滑を意味し、摩擦係数は通常の０．１より大きく０．３以下程度であり、多くの場合０．２より大きい。
【００１９】
また、仕上圧延最終パス圧下率（最終スタンドでの）が５０％以下、且つ圧延中の変形抵抗が１５０ＭＰａ未満の場合、仕上げ圧延すなわち、Ａｒ3 変態点以下の圧延を無潤滑圧延とすると、ロールと鋼板との間の摩擦力に起因する剪断変形により、深絞りに好ましくない｛１１０｝方位の結晶粒が鋼板表層部に優先的に形成され、ｒ値の向上は望めないので、深絞り性を確保するためには積極的に強潤滑圧延することが必要である。しかしながら、前記したように、変形抵抗が１５０ＭＰａ以上、より好ましくは３００ＭＰａ以上の場合、表層で剪断変形の生じないため、無潤滑あるいはロール原単位向上のための通常熱間圧延時の潤滑程度でも非常に高いｒ値が得られるので、本発明ではそのように限定する。
【００２０】
仕上圧延最終パスにおける変形抵抗の値は、実機を用いて熱間圧延し、圧延荷重および圧延トルクの測定値から、柳本、玉野の混合摩擦条件での多重回帰式「柳本左門、玉野敏雄：混合摩擦に対する圧延関係式に関する研究、日本機械学会論文集、４２（１９７６）、Ｐ８７」等により求めることができる。また、加工フォーマスタ等を用いてひずみ速度及び変形温度と変形抵抗との関係を測定し、熱延条件における変形抵抗に換算することも可能である。なお、熱間圧延におけるひずみ速度は、ロール径、圧延速度及び板厚から、例えば志田の式「志田：塑性と加工、７（１９６６）、Ｐ４２４」等により求めることができる。
【００２１】
前記変形抵抗を１５０ＭＰａ以上に制御するためには、成分、圧下量を前述の範囲に限定した上で、圧延速度を制御すれば良い。成分等により異なるが、圧延速度で８００〜１６００ｍｐｍ，圧延温度で５００〜７５０℃の範囲で制御するのが望ましい。
さらに、仕上げ圧延の合計圧下率（複数段の仕上スタンドでの）が５０％に満たないと、熱延板に｛１１１｝集合組織が形成されず、一方、９５％を越えると、熱延板にｒ値に好ましくない集合組織が形成するという不都合が生じるので、本発明では、５０％以上９５％以下に限定した。ここに、上記の仕上圧延前の工程については、特に限定をするものではなく、例えば圧延素材については、連続鋳造スラブを再加熱又は連続鋳造後、Ａｒ3 変態点以下に降温することなく、直ちに、又は保温処理したものを粗圧延にてシートバーしたものを使用するのが好適である。また、潤滑剤は、例えば合成エステル油、鉱物油等が挙げられるが、特に限定をするものではない。
【００２２】
（２）熱延板再結晶化の焼鈍条件
本発明の鋼材は、熱延終了温度がＡｒ3 変態点以下であるため、圧延板は加工組織を呈している。そのため、この鋼板には次いで再結晶化処理を施して｛１１１｝方位の結晶粒を形成させる必要がある。再結晶化処理を施さないと、圧延板に｛１１１｝方位の結晶粒を形成させる必要がある。再結晶化処理を施さないと、圧延板に｛１１１｝集合組織は発達せず、熱延板のｒ値は低く、したがって、最終の冷延焼鈍板のｒ値も低くなる。焼鈍温度が７００℃より低い場合、再結晶組織は未発達である。一方、９５０℃以上で焼鈍を施すと、集合組織がランダム化し、低いｒ値しか得られない。なお、該再結晶化処理は熱延板を巻取るだけでも行われるので、本発明では、それを自己焼鈍と称した。
【００２３】
以上述べた熱間圧延及び再結晶化処理で所望の深絞り性に優れた薄鋼板が得られるが、本発明では、さらに該熱延板を下記の条件で冷間圧延及び焼鈍を追加することで、一層深絞り性に優れた薄鋼板を製造可能とした。
（３）冷間圧延
この工程は、高いｒ値を得るためには必要不可欠であり、本発明では、上記の条件で得た熱延焼鈍板を、さらに圧下率５０〜９５％で冷間圧延を行うようにした。該圧下率の増加と共に、冷延焼鈍板のｒ値は向上するが、圧下率９５％以上で冷間圧延を行うとｒ値はかえって劣化するので、このように限定する。
【００２４】
（４）冷延板の焼鈍条件
加工組織となっている上記冷延板に、７００〜９５０℃で焼鈍を施すことによって｛１１１｝再結晶集合組織が発達し、高いｒ値が得られる。焼鈍温度が７００℃より低い場合、再結晶組織は未発達であり、ｒ値は低い。また９５０℃より高い温度で焼鈍を施すと、冷却過程においてオーステナイトからフェライトへの変態を生じるために｛１１１｝再結晶集合組織はランダム化し、低いｒ値しか得られない。特に、ＮｂＣが（Ｎｂ＋Ｃ）に分解する温度域８３０〜９００℃が望ましく、その温度域では、ｒ値に好ましい｛１１１｝集合組織を形成後、固溶Ｃが生じるため、各段に優れた深絞り性が得られるのである。
【００２５】
【実施例】
表１に、本発明及び比較例で素材として使用した鋼鋳片の組成を示す。表１には、本発明の範囲を外れる値には下線を付して比較例であることを明示した。これらの鋳片を粗圧延し、表２に示す条件の熱間仕上圧延、熱延板焼鈍、冷間圧延、そして冷延板焼鈍を施し、その結果得られた熱延及び冷延鋼板の材料特性を引張試験により求めてｒ値の値等と表２に同時に示した。また、表３には、最終圧延機での種々の条件が示されている。なお、ｒ値の測定時には、引張予歪みを１５％とし、３点法により求め、Ｌ方向（圧延方向）、Ｄ方向（圧延方向と４５度）そしてＣ方向（圧延方向と垂直）のｒ値を、ｒ値＝（ｒＬ＋２ｒＤ＋ｒＣ）／４を用いて演算した。
【００２６】
表２から明らかなように、本発明の条件下においては、比較例（☆印）に比して優れた深絞り特性が得られている。
ここで、最終パスにおける変形抵抗は、実機での予備熱延実験により熱延条件との関係を求めて所定の値に制御した。
【００２７】
【表１】
【表２】
【表３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、従来よりも格段に優れた深絞り性を有する薄鋼板の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧延中の変形抵抗と熱延板のｒ値との関係を示す図である。
Claims (3)
- Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、
Ｓｉ：０．３〜２．０ｗｔ％、
Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％、
Ｐ：０．０１〜０．１５ｗｔ％、
Ｓ：０．０５ｗｔ％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．２ｗｔ％、
Ｎ：０．０１ｗｔ％以下
Ｂ：０．０００４〜０．００８０ｗｔ％、
を含み、且つ
Ｔｉ：０．００５〜０．２ｗｔ％
Ｎｂ：０．００５〜０．２０ｗｔ％
の１種又は２種を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼素材を、
Ａｒ３変態点以下５００℃以上の温度域にて、合計圧下率が５０％以上９５％以下になるよう無潤滑又は弱潤滑条件下で仕上圧延を施し、当該仕上圧延における最終パスの圧下率を５０％以下（ただし５０％を除く）、最終パス圧延中の変形抵抗を１５０ＭＰａ以上とし、その後自己焼鈍あるいは均熱温度７００〜９５０℃に加熱して熱延板再結晶化処理を施すことを特徴とする深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法。 - Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、
Ｓｉ：０．３〜２．０ｗｔ％、
Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％、
Ｐ：０．０１〜０．１５ｗｔ％、
Ｓ：０．０５ｗｔ％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．２ｗｔ％、
Ｎ：０．０１ｗｔ％以下
Ｂ：０．０００４〜０．００８０ｗｔ％、
を含み、且つ
Ｔｉ：０．００５〜０．２ｗｔ％、
Ｎｂ：０．００５〜０．２０ｗｔ％
の１種又は２種を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼素材を、
Ａｒ ３ 変態点以下５００℃以上の温度域にて、合計圧下率が５０％以上９５％以下になるよう無潤滑条件下で仕上圧延を施し、当該仕上圧延における最終パスの圧下率を５０％以下、最終パス圧延中の変形抵抗を１５０ＭＰａ以上とし、その後自己焼鈍あるいは均熱温度７００〜９５０℃に加熱して熱延板再結晶化処理を施した後に、冷間圧延を圧下率５０〜９５％で施し、引続き７００〜９５０℃の温度域にて再結晶化焼鈍を施すことを特徴とする深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法。 - Ｎｉ：１．５ｗｔ％以下、Ｃｕ：１．５ｗｔ％以下及びＭｏ：１．５ｗｔ％以下の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の深絞り性に優れた薄鋼板の製造方法。
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