JPS61204334A - 耐リジング性と化成処理性に優れる加工用薄鋼板の製造方法 - 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） 耐リジング性と化成処理性と加工性に優れる薄鋼板の製
造に関しこの明細書で述べるところは、圧延条件の規制
により冷間圧延工程を含まない省工程が可能となること
の実験的知見に基づく開発研究の発展的成果に関連して
いる。

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およそ２ｍｍ以下の薄鋼板で
は、その機械的特性として良好な曲げ加工性、張り出し
成形性、および絞り加工性を得るために、高い延性と高
いランクフォード値（ｒ値）が要求される。さらにこれ
ら材料は最終加工製品の最外側に使用されることが主な
ので、加工後の表面状況がとくに重要になってきている
。

また自動車用鋼板には塗装前処理、すなわち化成処理が
必要である。そのため鋼板の特性として化成処理性が要
素になってくる。この化成処理性が良好でないと、その
後の焼付塗装もうまくいかないからである。

これら加工用薄鋼板の一般的な製造手順は以下のとおり
である。

まず鋼素材としてはおもに、低炭素鋼を用い、連続鋳造
法もしくは造塊−分塊圧延法により約２００１１ＩＩ１
１板厚の鋼片となしそれを熱間圧延工程により板厚がお
よそ３ＩＩＩｍの熱延鋼帯とし、ひき続き酸洗後冷間圧
延にて所定板厚の銅帯とし、その後箱焼鈍法又は連続焼
鈍法により再結晶処理を行って最終製品とする。

この慣行は、工程が長いことに最大の欠点があり、製品
にするまでに要するエネルギー、要員、時間がぼう大で
あるのみならず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。

上記のように、加工用薄鋼板の製造手順には、冷間圧延
工程（圧延温度３００℃未満）を含むことが必須であっ
た。

この冷間圧延工程は単に所望の滅厚を意図するだけに止
まらず、冷間加工によって導入される塑性ひずみを利用
することにより最終焼鈍工程において、深絞り性に有利
な（１１１）方位の結晶粒の成長を促進させるのに役立
つ。

ところが、冷間での加工は熱間での加工に比べて銅帯の
変形抵抗が著しく高いために圧延に要するエネルギーも
真人なほか、圧延ロールの摩耗がひどく、加えてスリッ
プなどの圧延トラブルも生じ易い。

これに対し、３００℃以上８００℃以下の比較的高温域
（いわゆる温間域）にて、圧延できしかも特に良好な加
工性が得られれば、上記問題点は一掃でき、製造上のメ
リットは大きいといえよう。

ところが温間圧延による製造には大きな問題がある。そ
れはりジングである。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粒群（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、一般に温間圧延のようにフェライト（
α）域の比較的高温で加工された状況で生じやすくとく
に温間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）には顕著である。

また最近はこれら加工用鋼板が、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り、優れ
た耐リジング性が要求される。

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

すなわち溶鋼を造塊−分塊圧延にて２５０ｎｕｎ板厚程
度の鋼片とし後加熱炉にて加熱均熱処理し、粗熱延工程
により約３０ｍｍ板厚のシートバーとし、さらに仕上熱
延工程により所定板厚の熱延鋼帯としていた在来の慣例
に対し、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への低下傾向にあ
る。

一方溶鋼から直ちに板厚５０ｍｍ以下の調帯を溶製する
ことにより熱間圧延の加熱処理と粗圧延工程を省略でき
る新しいプロセスも実用化しつつある。

しかしながら、これら新製造工程はいずれも溶鋼から凝
固してできる組織（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　）　
　＜ｕ　ｖ　ｗ＞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りジングが起こりやすく
なり、とくに温間圧延法はそれを助長する。

（従来の技術） 温間圧延による深絞り用鋼板の製造方法はいくつか開示
され、たとえば特公昭４７−３０８０９号、特開昭４９
−８６２１４号、特開昭５９−９３８３５号、特開昭５
９−１３３３２５号、特開昭５９−１３５４２５号、特
開昭５９−１８５７２９号、そして特開昭５９−２２６
１４９号各公報な８がその例である。いずれも温間域の
圧延後ただちに再結晶処理することを特徴とし、冷間圧
延工程が省略可能な革新的技術である。

しかしながら、これら公知技術は前述の耐リジング性を
向上させることについては何らの考慮も払われてなく、
この点一般的に薄鋼板の耐リジング性に関しては温間圧
延の方が冷間圧延を加える場合よりも不利である。

（発明が解決しようとする問題点） 冷間圧延工程を含まない省工程によって、耐リジング性
と化成処理性と加工性に優れる”８１Ｍ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温間圧延する工程に
おいて、少なくとも１パスを、８００〜３００℃の温度
範囲、ひずみ速度３ｏｏｓ−’以上で圧延し、かつ４０
０℃以下に巻取り、ひき続き再結晶焼鈍することを特徴
とする耐リジング性と化成処理性に優れる加工用薄鋼板
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種類の低炭素アルミキルド鋼の熱
延鋼板である。供試材は（Ａ）　、　（Ｂ）とも６００
℃に加熱−均熱し１パス、３０％圧下率で圧延した。

このときのひずみ速度（■）と焼鈍後（均熱温度８００
℃）のｒ値およびリジング指数との関係を第１図に示す
。

ｒ値および耐リジング性はひずみ速度に強く依存し、６
００℃の圧延温度にて３００３−’以上の高ひずみ速度
とすることにより、ｒ値および耐リジング性は著しく向
上した。

”　　　　　　　（ｗｔ％） 次に表２で示した組成の鋼を連続鋳造−粗熱延により２
５龍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（５７３ｓ−’）圧延を行
った。仕上温度は６５２℃、板厚は１．２鶴である。

この銅帯を種々の巻取温度で巻取り、焼鈍後の化成処理
性を調べた。

巻取温度と化成処理性の関係を第２図に示す。

巻取温度が４００℃以下では化成処理性が著しく向上し
た。

なお、化成処理性は鋼板を脱脂、水洗、りん酸塩処理を
施し、以下に述べるピンホールテストを。

行った時のピンホール面積率で評価した。

なお、りん酸処理は日本パーカライジング■製ＢＴ３１
１２を用い、５５℃で全酸度１４．３、遊離酸度０．５
に調整し、スプレーで１２０秒間吹付けた。

すなわちピンホールテストは、試験面に鉄イオンと反応
して発色する試薬を浸したろ紙を密着させて、鋼板表面
に残留するりん酸結晶未付着部分を検知し、それを画像
解析してピンホール面積率として数値化した。化成処理
性の評価基準は、ピンホール面積率が０．５％以下がＬ
ｏ、５〜２％が２．２〜９％が３．９〜１５％以上が５
として求めた。１と２は実用上問題のないピンホール面
積率を示す。

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、加
工性と耐リジング性と化成処理性に優れる薄鋼板が製造
できることを確認した。

（１）鋼組成 高ひずみ速度温間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のＣ，Ｎはそれぞれ０．１０％、
０．０１％以下であることが好ましい。また鋼中Ｏを＾
ｌ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。

例えばＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、　Ｂ等の添加も有効である。

また高強度を得るためにＰ、　Ｓｔ、　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が当然に適用できる。

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１、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）法もも
ちろん適用可能である。

一方、溶鋼から直接５０鶴程度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ストリップキャ
スター法）も省エネルギー、省工程の観点から経済的効
果が大きいので圧延素材の製造方法としてとくに有利で
ある。

（３）温間圧延 この工程がもっとも重要であり、低炭素鋼を所定板厚に
温間圧延する工程において、少なくとも１パスを、８０
０〜３００℃の温度範囲ひずみ速度３００ｓ−４以上で
圧延し、かつ４００℃以下で巻取ことが必須である。

圧延温度については、８００℃をこえる高温域の圧延で
はひずみ速度の制御によって加工性と耐リジング性を得
るのが困難な一方３００℃未満では変形抵抗の著しい増
大をもたらすため冷間圧延法で特有な上述したと同様の
諸問題を伴うので８００〜３００℃、なかでも７００〜
４００℃がとくに好適である。

ひずみ速度については３００ｓ”以上としないと目標材
質が確保できない。

このひずみ速度の範囲はとくに５００〜２５００ｇ−’
が好適である。

圧延バス数、圧下率の配分は上記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。

なおひずみ速度（λ）の計算は次式に従う。

ｎ：ロールの回転数（ｒｐｍ） ｒ：圧下率（％）　／　１００ Ｒ：ロール半径（鰭） Ｈｏ　：圧延前の板厚 この高ひずみ速度の圧延を経たのちの巻取り温度が化成
処理性を左右すること、そしてこの温度を４００℃以上
とすることにより、すぐれた化成処理性が得られること
についてもすでに述べたとおりである。

（４）焼鈍 圧延を経た調帯は再結晶焼鈍する必要がある。

焼鈍方法は箱型焼鈍法、連続型焼鈍法のいずれでもよい
が、均質性、生産性の観点から後者が有利である。

加熱温度は再結晶温度から９５０℃の範囲が適する。

炭素含有量が０．０１ｗｔ％以上の鋼板については、均
熱後、過時効処理を施すことが材質の向上に有利である
。

何れにしても銅帯表面のスケールは圧延温度が従来の熱
間圧延よりはるかに低温域でかつ低温発生で、あるので
薄くかつ除去されやすい。したがって、脱スケールは従
来の酸による除去のほかに、機械的にもしくは焼鈍雰囲
気の制御などでも可能である。

焼鈍後の鋼帯には形状矯正、表面粗度等の調整のために
１０％以下の調質圧延を加えることができる。

上記のようにして得られる鋼板は、加工用表面処理鋼板
の原板として適用できる。表面処理としては亜鉛めっき
（合金系含む）、錫めっき、はうろうなどがある。

（作　用） この発明に従う高ひずみ速度温間圧延の挙動について、
耐リジング性、加工性をもたらす機構な′らびに高ひず
み速度、圧延を経たあとの巻取り温度を４００℃以上と
してすぐれた化成処理性が得られる挙動の原因について
は必ずしも明確でないが、何れも圧延材の集合組織およ
び加工歪の変化と密接な関係をもつと考えられる。

（実施例） 表３に示す化学組成の鋼片を転炉一連続鋳造法及び転炉
−シ−ドパ−キャリター法により製造した。転炉一連続
鋳造法では１１００〜９５０℃に加熱均熱後粗圧延によ
り２０〜３０１１板厚のシートバーとした。

表３ （ｗｔ％） これらシートバーを連続的に６列からなる仕上圧延機を
用いて０．２〜０．８酊板厚の薄鋼帯とし、このとき最
後列の圧延機を用いて高ひずみ速度圧延を行った。圧延
条件および連続焼鈍（均熱湯度７５０〜８１０℃）後の
材料特性を表４に示す。鋼（Ｄ）については、連続焼鈍
条件として、均熱後４００℃で２分間の過時効処理を施
した。

引張特性はＪＩＳ　Ｓ号試験片として求めた。

リジング性は圧延方向から切り出したＪＩＳ　Ｓ号試験
片を用い１５％の引張子ひずみを付加し、表面凹凸を目
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。

（発明の効果） この発明によれば高ひずみ速度温間圧延にて高い延性と
ｒ値を示すとともに優れた化成処理性と゛耐リジング性
をもつ薄ｉＩ板が得られ、従来の冷延工程を省略できる
ばかりでなく、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の活用に適合するな
ど、加工用薄鋼板の製造工程のの簡略化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はｒ値、リジング性に及ぼす圧延ひずみ速度の影
響を示すグラフである。 第２図は化成処理性に及ぼす巻取温度の影響を示すグラ
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温間圧延する工程において、 少なくとも１パスを、８００〜３００℃の温度範囲、ひ
   ずみ速度（■）３００ｓ＾−＾１以上で圧延し、かつ４
   ００℃以下で巻取り、ひき続き再結晶焼鈍すること を特徴とする、耐リジング性と化成処理性に優れる加工
   用薄鋼板の製造方法。