(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０５から０．４％、
Ｍｎ：０．１から１％、
Ｓｉ：０．０１から１％、
Ｐ：０．０１から０．２％、
Ｃｒ：０．０１から１％（以上、重量％）
残部：Ｆｅおよび不可避的不純物
からなり、ＳｉとＰとＣｒとの合計量が０．１重量％以上の鋼を熱間圧延する際に、Ａｒ3以上の温度で熱間圧延を終了し、圧延終了温度から（Ａｒ3−５０℃）の温度間の平均冷却速度を２０℃／sec以下とし、５５０℃以上の温度で巻き取り、その後、７０％以下の冷間圧延を施すことを特徴とする、打抜き部品の平坦度に優れる冷間圧延まま鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記鋼が、
Ｎｂ：０．１％以下、
Ｔｉ：０．５％以下、
Ｖ：０．１％以下、
Ｃａ：０．０１％以下（以上、重量％）
をさらに含有することを特徴とする、請求項１記載の、打抜き部品の平坦度に優れる冷間圧延まま鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記鋼が、
Ｍｏ：１％以下、
Ｎｉ：１％以下、
Ｃｕ：１％以下（以上、重量％）
をさらに含有することを特徴とする、請求項１または２記載の、打抜き部品の平坦度に優れる冷間圧延まま鋼板の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１つに記載の鋼を熱間圧延する際に、粗圧延後の粗バーの全体を加熱し、または、保熱し、または、粗バーのエッジのみを加熱して、仕上圧延スタンド列入側での、粗バーの先端部と後端部との温度差を±３０℃以内、粗バーの幅方向の温度差を±１５℃以内とすることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載の、鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、打抜き部品の平坦度に優れる冷間圧延まま鋼板の製造方法、特に、自動車のトランスミッション部品としてのギヤやプレート等の素材として、打抜部品の寸法精度に優れ、しかも、打抜部品の硬度確保のための熱処理工程が不要で、更に、打抜後の寸法精度がコイル全長に亘って均一な鋼板を得ることができる、打抜き部品の平坦度に優れる冷間圧延まま鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のトランスミッション部品として使用されるギヤやプレート等は、部品メーカーにおいて鋼板を所定の形状に打ち抜いた後に、硬度確保のために打抜後の部品に焼入れや時効析出等の熱処理を施すことによって製造される。
【０００３】
しかし、近年、製造コストの削減を目的として、これらの熱処理の代わりに、冷間圧延による硬度確保が可能な鋼板の開発が要求されている。ところが、このような冷間圧延による硬度確保では、打抜後の部品に大きな反りが発生する場合があった。このために、打抜後の部品にプレステンパーが必要であり、プレステンパーを行っても、部品の形状矯正が困難な場合があった。
【０００４】
このようなことから、冷間圧延ままで打抜後の部品の平坦度に優れる鋼板の開発が強く望まれていた。
【０００５】
従来、自動車のトランスミッション部品としてのギヤやプレート等の打抜後の硬度確保のための熱処理を省略する技術に関しては、熱延板組織を硬質なベイニティックフェライトまたはベイナイトを主相とする精密打抜用高強度鋼板の製造方法が、特開平８−２９５９２７号に開示されている。以下、この技術を従来技術１という。
【０００６】
また、部品の寸法精度確保しながら強度を向上させる技術に関しては、熱歪が大きくなる焼入れ処理の代わりに、ＣｕやＶを添加して高強度化する高炭素鋼板およびその製造方法が、特開平４−２５４５４６号に開示されている。以下、この技術を従来技術２という。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術１は、次のような問題点を有している。即ち、従来技術１は、冷間圧延後の精密打抜性、即ち、ダレや剪断面比率等の打抜面の形態制御に関するものであり、打抜部品の寸法精度の向上に関しては言及していない。また、ベイナイト等の低温変態相において強度を確保しているために、熱延時の巻取温度にバラツキが生じた場合、コイル長手方向、あるいは、幅広材では、コイル幅方向の材質変動が大きくなって、冷間圧延後の打抜部品の寸法精度にバラツキが生じる。
【０００８】
従来技術２は、次のような問題点を有している。即ち、従来技術２は、ＣｕやＶを時効析出させるためにの焼戻処理温度での熱処理が必要であるために、打抜部品の硬度確保のための熱処理は省略することができない。
【０００９】
このように、冷延薄鋼板打抜後の部品の寸法精度に優れ、しかも、打抜部品の硬度確保のための熱処理工程が不要な鋼板の製造方法、および、打抜後の寸法精度がコイル全長に亘って均一な鋼板の製造方法は、未だ提案されていないのが現状である。
【００１０】
従って、この発明の目的は、自動車のトランスミッション部品としてのギヤやプレート等の素材として、打抜部品の寸法精度に優れ、しかも、打抜部品の硬度確保のための熱処理工程が不要な鋼板の製造方法、および、打抜後の寸法精度がコイル全長に亘って均一な鋼板の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた。この結果、以下のような種々の知見を得た。
▲１▼  冷間圧延まま鋼板の打抜後の寸法精度の劣化は、熱延板の組織に起因する。即ち、ベイニティックフェライトを有する組織では、コイル幅方向での組織が不均一となって、冷間圧延後の残留応力に差異が生じ、この結果、打抜部品の寸法精度が劣化すること、また、低温変態相を有する組織では、ベイナイト等の低温変態相は、その体積分率の冷却速度依存性が強いために、その体積分率がコイル幅方向で異なる。この結果、冷間圧延後の残留応力に差異が生じて、打抜部品の寸法精度が劣化する。
▲２▼  以上のようなメカニズムで生じる打抜部品の寸法精度の劣化を防止するには、熱延板組織にポリゴナルフェライトを積極的に生成させ、これによって、ベイニティックフェライトや低温変態相の形成を抑制することが有効である。
▲３▼  熱間圧延に先立って、粗圧延後の粗バー全体を加熱、または、保熱、または、粗バーのエッジを加熱することによって、仕上圧延スタンド入り側における粗バーの先端部と後端部との温度差および幅方向の温度差を低く制御することによって、冷間圧延まま鋼板の打抜後の寸法精度に優れる鋼板を、コイル全長に亘って均一に得られる。
【００１２】
この発明は、上記知見に基づきなされたものであり、請求項１記載の発明は、Ｃ：０．０５から０．４％、Ｍｎ：０．１から１％、Ｓｉ：０．０１から１％、Ｐ：０．０１から０．２％、Ｃｒ：０．０１から１％（以上、重量％）残部：Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、ＳｉとＰとＣｒとの合計量が０．１重量％以上の鋼を熱間圧延する際に、Ａｒ3以上の温度で熱間圧延を終了し、圧延終了温度から（Ａｒ3−５０℃）の温度間の平均冷却速度を２０℃／sec以下とし、５５０℃以上の温度で巻き取り、その後、７０％以下の冷間圧延を施すことに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の鋼が、Ｎｂ：０．１％以下、Ｔｉ：０．５％以下、Ｖ：０．１％以下、Ｃａ：０．０１％以下（以上、重量％）をさらに含有することに特徴を有するものであり、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の鋼が、Ｍｏ：１％以下、Ｎｉ：１％以下、Ｃｕ：１％以下（以上、重量％）をさらに含有することに特徴を有し、請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の鋼を熱間圧延するに先立って、粗圧延後の粗バーの全体を加熱し、または、保熱し、または、粗バーのエッジのみを加熱して、仕上圧延スタンド列入側での、粗バーの先端部と後端部との温度差を±３０℃以内、粗バーの幅方向の温度差を±１５℃以内とすることに特徴を有するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明における鋼の成分組成の限定理由について説明する。なお、成分組成の添加量％は、何れも重量％である。
【００１５】
Ｃ（炭素）：Ｃは、自動車のトランスミッション部品としてのギヤやプレート等に必要強度を付与するために、少なくとも、０．０５％は必要である。しかし、０．４％を超えて添加すると、冷間圧延時の負荷が増大して、生産性が低下する。従って、この発明においては、Ｃの添加範囲を、０．０５から０．４％の範囲内に限定した。
【００１６】
Ｍｎ（マンガン）：Ｍｎは、自動車のトランスミッション部品としてのギヤやプレート等に必要強度を付与するために、少なくとも、０．１％は必要である。しかし、１％を超えて添加すると、熱間圧延時の巻取温度の変動によって材質が大きく変動する。この結果、コイル全長に亘って均一な材質が得られない。従って、この発明においては、Ｍｎの添加範囲を、０．１から１％の範囲内に限定した。
【００１７】
Ｓｉ（シリコン）、Ｐ（燐）Ｃｒ（クロム）：Ｓｉ、Ｐ、Ｃｒは、何れも、フェライト生成元素であり、ポリゴナルフェライトを生成させるためには、０．０１％以上の添加が必要であり、且つ、これら３元素の合計量が０．１％以上である必要がある。しかし、ＳｉおよびＣｒの過剰添加は、コスト増を招き、Ｐの過剰添加は、粒界脆化を招く。従って、この発明においては、ＳｉおよびＣｒの添加範囲を、０．０１から１％の範囲内に限定し、Ｐの添加範囲を、０．０１から０．２％の範囲内に限定し、そして、Ｓｉ、Ｐ、Ｃｒの合計添加量を、０．１％以上に限定した。
【００１８】
なお、この発明における鋼には、強度確保のためにＮｂ（ニオブ）を０．１％以下、Ｔｉ（チタン）を０．５％以下、Ｖ（バナジウム）を０．１％以下、および、延性向上のために、Ｃａ（カルシウム）を０．０１％以下添加しても良い。また、耐食性向上のために、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）をそれぞれ１％を超えない範囲で添加しても良い。
【００１９】
次に、この発明における製造条件の限定理由について説明する。
【００２０】
圧延終了温度：フェライト域での圧延となると、板厚方向での組織の不均一が生じ、冷間圧延後の打抜部品の寸法精度が劣化する。従って、この発明においては、圧延終了温度をＡｒ3 点以上に限定した。
【００２１】
圧延終了温度から（Ａｒ3−５０℃）の温度間の平均冷却速度：オーステナイトからフェライト変態する際の冷却速度が大きいと、ベイニティックフェライトが生成して、冷間圧延後の打抜寸法精度が劣化する。従って、この発明においては、圧延終了温度から（Ａｒ3−５０℃）の温度間の平均冷却速度を２０℃／sec以下に限定した。
【００２２】
巻取温度：５５０℃未満の巻取温度では、低温変態相の生成を回避することができない。従って、この発明においては、巻取温度を５５０℃以上に限定した。
【００２３】
冷間圧延率：この発明においては、自動車のトランスミッション部品としてのギヤやプレート等の素材として必要な硬度を冷間圧延で確保しなければならない。しかし、７０％を超える冷間圧延率では、コイル幅方向での圧延歪の均一性を確保することができない。従って、この発明においては、冷間圧延率を７０％以下に限定した。
【００２４】
仕上圧延スタンド列入り側温度：コイル長手方向および幅方向で仕上スタンド列入り側の温度が変動すると、仕上圧延中のオーステナイトの再結晶挙動が異なるので、この発明を適用した鋼板でも、コイル長手方向および幅方向でポリゴナルフェライト粒径やパーライト体積率等の熱延板組織にばらつきが生じる。この組織のバラツキは、冷間圧延により導入される圧延歪に反映されるために、冷間圧延後の打抜寸法精度にバラツキが生じる。この問題を解決するために、仕上圧延スタンド列入り側において、粗バーの全体を加熱するか、または、保熱するか、または、粗バーのエッジを加熱して、仕上圧延スタンド列入側での、粗バーの先端部と後端部との温度差を±３０℃以内、粗バーの幅方向の温度差を±１５℃以内とした。
【００２５】
なお、粗バーの加熱は、誘導加熱や直接通電、あるいは、バーナー等によって行う。保熱による安定化には、コイルボックスへの巻き、巻き戻しやトンネル炉等を使用する。
【００２６】
この発明においては、熱延後もしくは冷延後にスキンパスによる圧延加工を施しても、この発明の効果は失われない。また、熱延後、セメンタイトの球状化のための焼鈍を施して、この発明の効果は失われない。
【００２７】
更に、鋼の溶製は、転炉、電気炉の何れでも良く、薄スラブを使用しての製造でも良く、この場合には、粗圧延を省略することができる。圧延方法は、通常のスラブ加熱後に圧延を開始する他に、溶製、鋳造後、直接圧延を開始する直送圧延を行っても良い。
【００２８】
【実施例】
次に、この発明を実施例によって更に詳細に説明する。
【００２９】
表１に示す（１）から（１７）の化学成分組成を有する鋼を溶製し、次いで、表２に示した製造条件にしたがって熱間圧延および冷間圧延を行って、板厚１．２ｍｍ、板厚公差０．０５ｍｍの冷延薄鋼板を製造した。このようにして製造した薄鋼板をレベラーにかけて形状矯正を行った。次いで、この薄鋼板から直径１００ｍｍの円盤状試験片を打抜き、試験片の平坦度を評価した。
【００３０】
平坦度は、図１および図２に示すにような、１．３５ｍｍ×１０５ｍｍの開口で長さが２００ｍｍの四角形状のギャップが形成された治具を用意し、試験片をギャップ内に落とし、その通過具合によって評価した。これらの結果を表２に示す。
【００３１】
【表１】
0003680248.tif 000002
【００３２】
【表２】
0003680248.tif 000003
表２中、○印は、試験片がギャップ内を通過したことを示し、×印は、試験片が途中で引っ掛かり、ギャップを通過しなかったことを示す。
【００３３】
表２から明らかなように、本発明法による鋼１から１７の試験片は、何れも、ギャップを通過したことから、平坦度に優れることが分かった。これに対して、圧延終了後、巻取温度および圧延終了温度から（Ａｒ3−５０℃）の温度間の平均冷却速度のそれぞれが、本発明範囲外の比較鋼２’、１２’、１３’による試験片は、何れも、ギャップを通過せず、平坦度が悪いことが分かった。
【００３４】
また、表１のＮｏ．８の鋼については、熱間圧延を行う際に、粗バーの全体あるいは粗バーのエッジを加熱したもの、および、加熱しなかったものの各々について、５５％の冷間圧延を行って、板厚１．２ｍｍ、板幅１２００ｍｍ、板厚公差０．５ｍｍの冷延薄鋼板を製造した。次いで、このようにして製造した薄鋼板の長手方向先端部、中央部および後端部のそれぞれを板幅方向に６条切りし、各条板をレベラーにかけて形状矯正を行った。次いで、各条板から直径１００ｍｍの円盤状試験片を１０枚づつ打抜き、試験片（Ａ、Ｂ）の平坦度を評価した（本発明例１および２）。
【００３５】
また、Ｎｏ．８の鋼について、熱間圧延を行う際に粗バーの全体の加熱あるいは粗バーのエッジの加熱を行ったが、加熱条件（ΔＴ1）、（ΔＴ2）が本発明範囲外の条件下で、板厚１．２ｍｍ、板幅１２００ｍｍ、板厚公差０．５ｍｍの冷延薄鋼板を製造し、本発明例と同様にして、試験片（Ｃ）の平坦度の評価を行った（比較例１）。
【００３６】
更に、Ｎｏ．８の鋼について、熱間圧延を行う際に、本発明範囲内の加熱条件下で、粗バーの全体の加熱あるいは粗バーのエッジの加熱を行ったが、本発明範囲外である８０％の冷間圧延を行って、板厚１．２ｍｍ、板幅１２００ｍｍ、板厚公差０．５ｍｍの冷延薄鋼板を製造し、本発明例と同様にして、試験片（Ｄ）の平坦度の評価を行った（比較例２）。
【００３７】
これらの結果を、表３に示す。
【００３８】
【表３】
0003680248.tif 000004
表３の本発明例１および２から明らかなように、仕上圧延スタンド列入り側での粗バーの先端部と後端部との温度差および粗バーの幅方向の温度差が、本発明範囲内である場合には、コイル全長に亘って均一に打抜試験片の平坦度が得られることが分かった。
【００３９】
しかし、表３の比較例１から明らかなように、仕上圧延スタンド列入り側での粗バーの先端部と後端部との温度差および粗バーの幅方向の温度差が、本発明範囲外である場合には、コイル全長に亘って均一に打抜試験片の平坦度が得られないことが分かった。
【００４０】
また、表３の比較例２から明らかなように、冷間圧延率が本発明範囲外の８０％の場合には、仕上圧延スタンド列入り側での粗バーの先端部と後端部との温度差および粗バーの幅方向の温度差を本発明範囲内としても、冷間圧延による幅方向の圧延歪が不均一になるので、安定的に優れた打抜試験片の平坦度は得られないことが分かった。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、自動車のトランスミッション部品としてのギヤやプレート等の素材として、打抜部品の寸法精度に優れ、しかも、打抜部品の硬度確保のための熱処理工程が不要で、更に、打抜後の寸法精度がコイル全長に亘って均一な鋼板を得ることができるといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験片の平坦度の試験治具を示す正面図である。
【図２】試験片の平坦度の試験治具を示す平面図である。
【図１】
0003680248.tif 000005
【図２】
0003680248.tif 000006