JP3043883B2 - 深絞り性に優れた高強度冷延鋼板及び亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車用鋼板等の使
途に用いて有用な、深絞り性に優れた高強度冷延鋼板及
び亜鉛めっき鋼板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のパネル等に使用される冷延鋼板
には、優れた深絞り性が要求される。このように鋼板が
優れた深絞り性を示すためには、鋼板の機械的特性とし
て、高いｒ値（ランクフォード値）と良好な延性（El.
）とをそなえていることが必要である。

【０００３】深絞り性の改善のためには各種の方法が提
案されている。例えば特公昭44-17268号公報、特公昭44
-17269号公報及び特公昭44-17270号公報には、低炭素リ
ムド鋼に２回冷延−焼鈍を施すことにより、ｒ値を2.18
まで高めた冷延鋼板の製造方法が開示されている。しか
しながらこれらの方法は、冷間圧延と再結晶焼鈍とを２
回ずつ行わなければならず、そのために要するエネルギ
ー及びコストは莫大なものとなる。。

【０００４】一方、近年になって自動車の車体軽量化及
び安全性向上を目的として、引張強さが35〜60kgf/mm²
の如き、より高強度の鋼板を用いようとする機運が急速
に高まってきた。このように高強度の鋼板であっても、
プレス成形の際は、優れた深絞り性を示すことが要求さ
れることは言うまでもなく、したがって、より高強度で
かつ従来鋼と比べても同等以上の高いｒ値と優れた延性
とをそなえる鋼板について研究開発が進められている。

【０００５】このような深絞り用高強度冷延鋼板の製造
には、Si、Mn、Ｐ等を強化成分として含有させた低炭素
Alキルド鋼を、通常の熱間圧延を施した後に冷間圧延を
行い、引き続き再結晶焼鈍を施すことが一般的であっ
た。しかしながら、高強度を得るためには上記の強化成
分を多量に含有させなければならず、そのため深絞り性
に好ましくない集合組織が形成され、ｒ値の低い鋼板し
か得られていなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、鋼成分及び製造条件を規制
することにより、従来よりも格段に優れた深絞り性を有
する高強度冷延鋼板及びこの冷延鋼板を用いた亜鉛めっ
き鋼板を製造できる方法を提案することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者らは、深絞り性を
向上させるべく鋭意研究を重ねた結果、以下のように鋼
成分及び製造条件を限定することにより、優れた深絞り
性を有する高強度冷延鋼板が得られることを見出した。

【０００８】この発明の要旨は次のとおりである。 (1) Ｃ：0.01wt％以下、Si：0.5 〜1.5 wt％、Mn：3.0
wt％以下、Ti：0.01〜0.2 wt％、Nb：0.001 〜0.2 wt
％、Ｂ：0.0001〜0.0020wt％、Al：0.01〜0.20wt％、
Ｐ：0.03〜0.20wt％、Ｓ：0.05wt％以下及びＮ：0.01wt
％以下を含み、かつ上記Ｃ，Ti及びＮの各含有量
〔Ｃ〕，〔Ti〕及び〔Ｎ〕が次式〔Ti〕≧48（〔Ｃ〕／
12＋〔Ｎ〕／14）（wt％）を満足する基本成分組成にな
り、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 ℃以上の温度域にて潤滑を施しつつ、
合計圧下率が50％以上95％以下になる圧延加工を施し、
次いで巻取又は焼鈍工程により再結晶処理を施した後、
圧下率50〜95％の冷間圧延を施し、引き続き再結晶焼鈍
を施すことを特徴とする、深絞り性に優れた高強度冷延
鋼板の製造方法（第１発明）。

【０００９】(2) 第１発明の鋼成分に加えてMo：0.01〜
1.0 wt％を含有する深絞り性に優れた高強度冷延鋼板の
製造方法（第２発明）。

【００１０】(3) 第１発明又は第２発明の鋼成分に加え
てCu：0.1 〜1.5 wt％、Ni：0.1 〜1.5 wt％を含有する
深絞り性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法（第３発
明）。

【００１１】(4) 第１発明、第２発明又は第３発明にお
ける冷間圧延後の再結晶焼鈍が連続溶融亜鉛めっきライ
ンで行うものである深絞り性に優れた高強度亜鉛めっき
鋼板の製造方法（第４発明）。

【００１２】以下、この発明を開発する基礎となった研
究結果について述べる。 Si：0.5 wt％、Mn：0.5 wt％、Ｐ：0.06wt％、Ｓ：0.01
wt％、Al：0.05wt％、Ｎ：0.002 wt％、Nb：0.001 wt％
及びＢ：0.001 wt％を含み、Ｃ及びTiを、Ｃ：0.001 〜
0.01wt％、Ti：0.01〜0.2 wt％の範囲で種々に変化させ
て含有し、残部は実質的にFeの組成の熱延鋼帯を、700
℃に加熱均熱後、１パスで60％の潤滑圧延を行った。そ
の後酸洗し、冷間圧延を圧下率75％で施して板厚0.7 mm
とした後、再結晶焼鈍を850 ℃、20 sの条件で行い供試
鋼とした。

【００１３】かくして得られた供試鋼の、ｒ値に及ぼす
鋼成分の影響を、Ti−48（Ｃ／12＋Ｎ／14）との関係で
調べた結果を図１に示す。また比較のためにNbを含有し
ない以外は前記と同一の条件で製造した鋼についても調
べた。同図から、冷延−焼鈍後のｒ値は、鋼成分に強く
影響し、Ti≧48（Ｃ／12＋Ｎ／14）を満足するTi−Nb複
合添加鋼が、優れたｒ値を示すことがわかる。

【００１４】

【作用】上記したようにこの発明では、鋼成分は重要で
あり、前記した成分組成範囲を満足しないと、優れた深
絞り性を確保することができない。以下、各成分につい
て範囲を限定した理由について説明する。

【００１５】Ｃ：0.01wt％以下 Ｃは、含有量が少なければ少ない程、深絞り性が向上す
るので、なるべく少なくすることが好ましいが、その含
有量が0.01wt％以下ではさほど悪影響を及ぼさないので
0.01wt％以下に限定した。

【００１６】Si：0.5 〜1.5 wt％ Siは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量を含有させるものであるが、その含有量が1.5 wt％
を超えると深絞り性及び表面性状に悪影響を与えるので
1.5 wt％以下に限定した。一方、上述した作用を効果的
に発揮させるために0.5 wt％以上を含有させる。 Mn：3.0 wt％以下、 Mnは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量を含有させるものであるが、その含有量が3.0 wt％
を超えると深絞り性に悪影響を与えるので3.0 wt％以下
に限定した。なお上述した作用を発揮させるためには
0.5wt％程度以上を含有させるのが好ましい。

【００１７】Ti：0.01〜0.2 wt％ Tiは、この発明において重要な成分であり、鋼中の固溶
（Ｃ，Ｎ）を炭窒化物として析出固定させて低減し、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。その含有量が 0.01 wt％に満たないと
効果がなく、一方0.2 wt％を超えて含有させても効果の
向上が見られないばかりか、却って延性の劣化を招くの
で0.01〜0.2 wt％に限定した。

【００１８】Nb：0.001 〜0.2 wt％ Nbは、この発明において重要な成分であり、鋼中の固溶
Ｃを低減させる効果があるとともに、Ti−Nb複合含有さ
せることによって、仕上圧延前の組織の微細化によるｒ
値向上に有効である。Nbの含有量が0.001 wt％に満たな
いとその効果がなく、一方0.2 wt％を超えて含有させて
も効果の向上が見られないので0.001 〜0.2 wt％に限定
した。

【００１９】Ｂ：0.0001〜0.0020wt％ Ｂは、耐二次加工ぜい性を改善させるために含有させ
る。その含有量が0.0001wt％に満たないと効果がなく、
一方0.002 wt％を超えるて含有させると深絞り性が劣化
するため0.0001〜0.002 wt％に限定した。 Al：0.01〜0.20wt％ Alは、脱酸を行い、炭窒化物形成成分の歩留まりを向上
させるために必要量を含有させるものであり、その含有
量が0.01wt％に満たないとその効果がなく、一方0.20wt
％を超えて含有させても、より一層の脱酸効果は得られ
ないため、0.01〜0.20wt％に限定した。

【００２０】Ｐ：0.03〜0.20wt％ Ｐは、鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて必
要量を含有させるものであるが、その含有量が0.03wt％
に満たないと高強度化の効果がなく、一方0.20wt％を超
えると深絞り性に悪影響を与えるので0.03〜0.20wt％に
限定した。

【００２１】Ｓ：0.05wt％以下 Ｓは、少なければ少ない程、深絞り性が向上するので、
できるだけ含有量を抑制することが好ましいが、その含
有量が0.05wt％以下ではさほど悪影響を及ぼさないので
0.05 wt％以下に限定した。

【００２２】Ｎ：0.01wt％以下 Ｎは、少なければ少ない程、深絞り性が向上するので、
できるだけ含有量を抑制することが好ましいが、その含
有量が0.01wt％以下ではさほど悪影響を及ぼさないので
0.01wt％以下に限定した。

【００２３】この発明では、上記Ｃ，Ti及びＮの各含有
量〔Ｃ〕，〔Ti〕及び〔Ｎ〕が次式

【数２】 〔Ti〕≧48（〔Ｃ〕／12＋〔Ｎ〕／14）（wt％） …（１） を満足しなければならない。Tiは、前述したとおり炭窒
化物形成成分であり、鋼中の固溶（Ｃ，Ｎ）を低減さ
せ、深絞り性に有利な｛111 ｝方位の結晶粒を優先的に
形成させる作用がある。しかしながら上記(1) 式を満足
しない場合には、図１でも明らかなようにその効果が見
られず、優れた深絞り性が得られないので、

【数３】 〔Ti〕≧48（〔Ｃ〕／12＋〔Ｎ〕／14）（wt％） に限定した。

【００２４】Mo：0.01〜1.0 wt％ Moは、鋼を強化する作用があり、第２発明では所望の強
度に応じて含有させるものであるが、その含有量が0.01
wt％に満たないと効果がなく、一方1.0 wt％を超えると
深絞り性に悪影響を与えるので0.01〜1.0 wt％に限定し
た。

【００２５】Cu：0.1 〜1.5 wt％ Cuは、鋼を強化する作用があり、第３発明では所望の強
度に応じて含有させるものであるが、その含有量が0.1
wt％に満たないと効果がなく、一方1.5 wt％を超えると
深絞り性に悪影響を与えるので0.1 〜1.5 wt％に限定し
た。

【００２６】Ni：0.1 〜1.5 wt％ 第３発明ではNiを含有させる。Niは、鋼を強化する作用
があるとともに、Cu含有時の鋼板表面性状の改善効果が
ある。その含有量が0.1 wt％に満たないと効果がなく、
一方1.5 wt％を超えると深絞り性に悪影響を与えるので
0.1 〜1.5 wt％に限定した。

【００２７】次にこの発明で製造工程について限定した
理由について説明する。 圧延工程 圧延工程は、この発明で最も重要であり、Ar₃ 変態点以
下500 ℃以上の温度域にて、潤滑を施しつつ合計圧下率
が50％以上95％以下になる圧延工程を施し、次いで巻取
又は焼鈍工程により再結晶処理を施すことが必要であ
る。ここにAr₃ 変態点より高い温度域では、いくら圧延
をおこなってもγ−α変態により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 ℃未満に圧延温度を低下させても、より一層の
ｒ値の向上が望めず、圧延荷重が増大するのみであるの
で、圧延温度はAr₃ 変態点以下500 ℃以上に限定した。

【００２８】この圧延の圧下率は、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％を超え
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
いう不都合を生じるので50％以上95％以下に限定した。

【００２９】さらに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せん
断変形により、深絞り性に好ましくない｛110 ｝方位の
結晶粒が鋼板表層部に優先的に形成され、ｒ値の向上が
望めないので深絞り性を確保するためには潤滑圧延とす
ることが必要である。

【００３０】ここに上記圧延におけるロール径、ロール
の構造、潤滑剤の種類並びに圧延機の種類は任意で良
い。なお、上記の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
てシートバーにしたものを使用するのが好適である。ま
た上記の圧延を、仕上温度がAr₃ 以上である熱間圧延に
引き続いて行ってもよい。かかる熱間圧延の粗圧延条件
としては、仕上圧延前の組織の微細化を目的に、粗圧延
終了温度を（Ar₃ 変態点〜Ar₃ 変態点＋100 ℃）とする
ことが好ましい。

【００３１】次にこの発明の鋼は、熱延温度が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、この圧延板には次いで再結晶処理を施して｛11
1 ｝方位の結晶粒を形成させる必要がある。再結晶処理
を施さないと、圧延板に ｛111 ｝方位の結晶粒が形成
しないため、その後の冷延−焼鈍によってもｒ値の向上
は望めない。なお、この再結晶処理は、巻取又は焼鈍工
程により行うことができる。巻取工程による再結晶処理
には、600 ℃以上の巻取温度が好ましく、それよりも低
い巻取温度では再結晶は完了せず、その後の冷延−焼鈍
によってもｒ値の向上は望めない。また熱延後の焼鈍に
より再結晶を行う場合には、熱延時の巻取温度は任意で
よく、600 ℃以上の再結晶焼鈍が好ましい。

【００３２】冷間圧延工程 この工程は、高いｒ値を得るために必須であり、冷延圧
下率は50〜95％とすることが不可欠である。かかる冷延
圧下率が50％未満又は95％を超えると、優れた深絞り性
が得られない。

【００３３】焼鈍工程 冷間圧延を経た冷延鋼帯は、再結晶焼鈍を施す必要があ
る。この再結晶焼鈍は、箱型焼鈍法及び連続型焼鈍法の
いずれでもよい。焼鈍温度は650 〜980 ℃の範囲が好ま
しい。なお焼鈍後の鋼帯に、表面粗度等の調整のため
に、通常行われる10％以下の調質圧延を施しても良いこ
とは言うまでもない。またこの発明にて得られた冷延鋼
板は、加工用表面処理鋼板の原板にも適用できる。表面
処理としては、亜鉛めっき（合金系を含む）、すずめっ
き、ほうろう等がある。

【００３４】

【実施例】表１に示す種々の成分組成になる鋼スラブを
準備した。

【００３５】

【表１】

【００３６】これらのスラブを表２に示す熱延条件で粗
圧延、仕上圧延及び再結晶処理を行った。なお表１及び
表２において、数値がこの発明の範囲を外れるものには
下線をひいてある。

【００３７】

【表２】

【００３８】得られた熱延板を酸洗後、表２に示した条
件にて冷間圧延を施し板厚0.7 mmの冷延鋼板にした後、
連続焼鈍設備にて表２に示した条件にて再結晶焼鈍を施
した。かくして得られた冷延鋼板の材料特性について調
べた結果を表２に併記した。なお引張特性は、JIS 5 号
引張試験片を用いて測定した。またｒ値は、15％引張予
ひずみを与えたのち、３点法にて測定し、Ｌ方向（圧延
方向）、Ｄ方向（圧延方向から45度方向）及びＣ方向
（圧延方向から90度方向）の平均値を ｒ＝（ｒ_L ＋２ｒ_D ＋ｒ_C ）／４ の式から求めた。さらに耐二次加工ぜい性の評価として
は、限界絞り比2.8 にて加工したサンプルを−50℃に冷
却したのち、圧潰試験を行い、ぜい性割れ発生の有無に
て評価した。

【００３９】表２から明らかなように、この発明に従う
適合例は、いずれも比較例に比べて優れた深絞り性を有
している。

【００４０】

【発明の効果】この発明によれば、鋼成分及び製造条件
を限定することにより、深絞り性に優れた高強度冷延鋼
板を製造することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ｒ値に及ぼすｒ値に及ぼす鋼成分の影
響を、Ti−48（Ｃ／12＋Ｎ／14）との関係で示すグラフ
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/14 Ｃ２２Ｃ 38/14 38/16 38/16 Ｃ２３Ｃ 2/02 Ｃ２３Ｃ 2/02 (56)参考文献 特開 平３−150316（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−47222（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−339641（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 8/00 - 9/48 C22C 38/00 - 38/58 C23C 2/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：0.01wt％以下、 Si：0.5 〜1.5 wt％、 Mn：3.0 wt％以下、 Ti：0.01〜0.2 wt％、 Nb：0.001 〜0.2 wt％、 Ｂ：0.0001〜0.0020wt％、 Al：0.01〜0.20wt％、 Ｐ：0.03〜0.20wt％、 Ｓ：0.05wt％以下及び Ｎ：0.01wt％以下 を含み、かつ上記Ｃ，Ti及びＮの各含有量〔Ｃ〕，〔T
   i〕及び〔Ｎ〕が次式 〔Ti〕≧48（〔Ｃ〕／12＋〔Ｎ〕／14） （wt％） を満足する基本成分組成になり、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
   温度域にて潤滑を施しつつ、合計圧下率が50％以上95％
   以下になる圧延加工を施し、次いで巻取又は焼鈍工程に
   より再結晶処理を施した後、圧下率50〜95％の冷間圧延
   を施し、 引き続き再結晶焼鈍を施すことを特徴とする、深絞り性
   に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 基本成分組成に加えて Mo：0.01〜1.0 wt％ を含有する請求項１記載の深絞り性に優れた高強度冷延
   鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 基本成分組成に加えて Cu：0.1 〜1.5 wt％、 Ni：0.1 〜1.5 wt％ を含有する請求項１又は２記載の深絞り性に優れた高強
   度冷延鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３において、冷間圧延
   後の再結晶焼鈍が連続溶融亜鉛めっきラインで行うもの
   である深絞り性に優れた高強度亜鉛めっき鋼板の製造方
   法。