(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０１％以下、
Ｓｉ：２．０％以下、
Ｍｎ：３．０％以下、
Ｐ  ：０．２％以下、
Ｓ  ：０．０５％以下、
Ａｌ：０．００５％以上、０．１％以下、
Ｎ  ：０．０１％以下
を含有し、かつ、
Ｔｉ：０．００１％以上、０．２％以下、および、
Ｎｂ：０．００１％以上、０．２％以下
の一種または二種を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物から成る鋼の鋳片を熱間圧延する際、
仕上圧延の少なくとも１パスを、４０℃の粘度が４５０ｍｍ２／ｓ未満の粘性を有する潤滑油であって、その温度を３０℃以上、８０℃未満に調整した潤滑油を、噴射圧力が０．０５ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ未満のウォーター・インジェクション方式により０．２〜１０ｍｌ／ｍ２の割合でロールに供給する潤滑を施しながら、Ａｒ３変態点未満の温度域で圧延し、かつ、該温度域、該潤滑条件下の圧延の圧延率の合計が５０％以上となるように行い、
その後、巻き取り工程、または、焼鈍工程において再結晶処理を施し、常法により酸洗した後、圧延率が５０〜９５％の冷間圧延を行い、さらに、６５０〜９２０℃の温度域にて再結晶焼鈍を施すことを特徴とする、材質均一性に優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記鋼が、さらに、質量％で、
Ｂ  ：０．０００１％以上、０．００５％以下
を含有することを特徴とする、請求項１に記載の材質均一性に優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記鋼が、さらに、質量％で、
Ｃｕ：０．０１％以上、１．５％以下
を含有することを特徴とする、請求項１または２に記載の材質均一性に優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記冷間圧延後の再結晶焼鈍を溶融亜鉛めっき工程にて行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の材質均一性に優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、電気製品や自動車などの工業製品の製造分野において有用となり得る、材質均一性に優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気製品や自動車などの工業製品には、深絞り加工された鋼板が広く用いられている。そして、こうした用途に用いられる鋼板には、高いランクフォード値（平均ｒ値、以下単に「ｒ値」と記す）が求められることが知られている。高いｒ値を有する鋼板は、一般的には、鋼片を加熱後、Ａｒ3 変態点以上の温度域で圧延し、更に冷間圧延と再結晶焼鈍を行う方法によって製造されている。
【０００３】
しかし、近年、より一層高いｒ値を有する鋼板を得ることを目的に、Ａｒ3 変態点以下の温度域で、潤滑を施しながら熱間圧延を行い、得られた鋼板をさらに冷延、焼鈍する製造方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特開昭６１−１１９６２１号公報には、所定の化学成分を有する鋼を、５５０℃以上、Ａｒ3 変態点以下の温度範囲で、摩擦係数が０．２以下となるように潤滑を施しつつ、合計圧下率が５０％以上の圧延を行い、４００℃以上の温度域で巻き取り、更に酸洗、冷延、焼鈍することにより、深絞り性のすぐれた冷延鋼板を得る方法が開示されている。また、特開平８−９２６５６号公報には、所定の化学成分を有する鋼を、Ａｒ3 変態点〜５００℃の温度域にて、潤滑を施しつつ、合計圧下率５０〜９５％の熱間仕上げ圧延を行い、次いで、熱延板再結晶処理を行ってから、圧下率５０〜９０％の冷間圧延を施し、その後、７００〜９５０℃で冷延板再結晶焼鈍を行うことにより深絞り性に優れる冷延鋼板を得る方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には、最も重要な技術要素である潤滑方法に関する記載が全くなされていない。すなわち、特開昭６１−１１９６２１号公報には、単に摩擦係数が０．２以下となるように潤滑を施しつつ熱間圧延を行うとの記載があるのみで、実際の鋼板製造に欠かせない具体的な潤滑の実施方法が示されていない。また、特開平８−９２６５６号公報には、鉱油ベースの潤滑油を用いて摩擦係数を０．１５とした実施例が示されているものの、どのような方法で潤滑圧延を行ったかに関する具体的な記載はなされていない。
【０００６】
一方、自動車などの工業製品の製造分野においては、部品数の削減や製造工程の簡略化などを主たる目的に、テーラードブランクなどの先進的な一体成形技術が採用され始めている。こうした用途における鋼板には、高いｒ値のみならず、より高い材質（強度、および、延性）の均一性も求められる。なぜなら、その不均一は、成形後の製品形状に影響を及ぼし、延いては材料の歩留まりを低下させるからである。
【０００７】
一般に、潤滑を施しながら熱延を行うと、通板制御の困難さが増すため、板厚の不均一さが増大する。そして、そのようにして得られた鋼板を冷延すると結果的に材質の均一性に劣る鋼板となり、それが深絞り成形後の製品形状にも影響を与える懸念が持たれていた。従って、熱延板段階での板厚の均一性を損なわないように潤滑圧延を行わなければならないが、そうした視点にまで踏み込んで製造方法を検討した例は見当たらない。
【０００８】
そこで、本発明は、従来の製造方法によって得られる冷延鋼板より一層高いｒ値を有し、併せて、テーラードブランクなどの先進的な一体成形技術への使用にも耐え得る材質の均一性を備えた冷延鋼板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、質量％で、
Ｃ  ：０．０１％以下、      Ｓｉ：２．０％以下、
Ｍｎ：３．０％以下、        Ｐ  ：０．２％以下、
Ｓ  ：０．０５％以下、      Ａｌ：０．００５％以上、０．１％以下、
Ｎ  ：０．０１％以下を含有し、かつ、
Ｔｉ：０．００１％以上、０．２％以下、および、
Ｎｂ：０．００１％以上、０．２％以下の一種または二種
を含み、残部がＦｅ、および、不可避不純物から成る鋼の鋳片を熱間圧延する際、仕上圧延の少なくとも１パスを、４０℃の粘度が４５０ｍｍ２／ｓ未満の粘性を有する潤滑油を、その温度を３０℃以上、８０℃未満に調整し、ウォーター・インジェクション方式により、その噴射圧力を０．０５ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ未満に調整して、その油量を０．２〜１０ｍｌ／ｍ２に調整して、ロールに供給する潤滑を施しながら、Ａｒ３変態点未満の温度域で圧延し、かつ、該温度域、該潤滑条件下の圧延の圧延率の合計が５０％以上となるように行い、その後、巻き取り工程、または、焼鈍工程において再結晶処理を施し、常法により酸洗した後、圧延率が５０〜９５％の冷間圧延を行い、さらに、６５０〜９２０℃の温度域にて再結晶焼鈍を施すことを特徴とする、材質均一性に優れた深絞り用冷延鋼板の製造方法を要旨とするものである。
また、上記の化学成分に加えて、０．０００１％以上、０．００５％以下のＢを二次加工脆性の改善の目的で、更に、０．０１％以上、１．５％以下のＣｕを高強度化の目的で必要に応じて含有させた鋼板の製造方法、および、冷間圧延後の再結晶焼鈍を溶融亜鉛めっき工程にて行うこととした当該製造方法も要旨とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者らの調査によれば、一般的な熱間圧延機にはウォーター・インジェクション方式の潤滑剤供給装置が装備されていることが多い。本発明において、用いる潤滑媒体を液体とし、その供給をウォーター・インジェクション方式としたのは、そうした設備をそのまま使用し、特別に設備改造をすることなく本発明で提案する製造方法を実行可能なものとするためである。
【００１１】
また、望ましい鋼板の化学成分、熱延条件、潤滑剤の条件、および、冷延条件などは以下の実験結果に基づいて限定した。実験のうち熱間圧延は、図４に模式的に示す潤滑剤の供給装置と圧延装置を用いて行った。図において１は圧延ロール、２は被圧延材、３は噴射ノズル、４は流量計、５は定量ポンプ、６はオリフィス、７は潤滑油タンク、８はキャリア水タンクを示す。
【００１２】
この実験に先立って、まず潤滑油の粘度について検討した。潤滑油、および、キャリア水の温度を４０℃とし、様々な粘度を有する潤滑油を用いてロールに潤滑剤を連続して噴射し濃度の安定性を調べる実験を行った。潤滑剤の噴射開始後５分毎に１０回、各々１００mlをノズル直近で採取して濃度を分析し、１０回全てにおいてその変動範囲が設定した濃度の１００分の５未満であれば合格として安定性を評価した。その結果、粘度が４５０mm2 ／ｓ未満の潤滑油であれば潤滑油の種類によらず濃度の安定性は合格となった。本発明で、用いる潤滑油の粘度を４５０mm2 ／ｓ未満としたのは、このように潤滑圧延を安定して行えるものとするためである。なお、粘度の値は、油脂の粘度の表記に汎用的に使用されている４０℃の値とした。
【００１３】
次に、Ｃ：０．００２５％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．１０％、Ｐ：０．０１２％、Ｓ：０．００９５％、Ａｌ：０．０３５％、Ｎ：０．００１７％、および、Ｔｉ：０．０６２％を含み、残部がＦｅ、および、不可避不純物から成る鋼片を、加熱後、７５０℃で圧延し、引き続いて、７５０℃、３時間の再結晶処理をする実験を行った。圧延は、１パスで６０％圧延するスケジュールとし、その際に噴射する潤滑剤中の油の濃度、全供給量、温度、および、噴射圧力を変えることにより、潤滑の条件を変化させた。その後、さらに、圧延率７５％の冷延、８００℃、６０秒の再結晶焼鈍を施し、得られた鋼板の強度、延性、および、ｒ値を調査した。調査は、鋼板４５０００mm2 毎に１点の割合で各々１０点を得た（調査母数ｎ＝１０）。強度と延性について各々の最大値と最小値の差、ΔＴＳとΔＥｌを求め、各々を各々の平均値で除した値が、ともに０．０７５未満であれば材質均一性を「良」、少なくとも一方が０．０７５以上であれば同「不良」と判定した。
【００１４】
その結果を、図１〜図３に示す。これらの図から、被圧延材の単位面積当たりに供給される油量が０．２ml／ｍ2 以上、１０ml／ｍ2 以下、潤滑剤の液温が３０℃以上、８０℃未満、噴射圧力が０．０５ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ未満の場合に、材質均一性が「良」であり、かつ、高いｒ値を有する鋼板の得られることが明らかとなった。ただし、ｒ値は、１０点の平均値を採用した。
【００１５】
こうした実験結果に基づき、更に鋭意検討を行って本発明を限定した。
まず、鋼板の化学成分について述べる。
Ｃは、深絞り性と密接に関わる元素であり、０．０１％を超えると深絞り性を劣化させるので、その上限を０．０１％とする。
【００１６】
Ｓｉ，Ｍｎ、および、Ｐは各々鋼を高強度化する作用を有し、製造しようとする鋼の強度に応じて必要量を添加すればよいが、それぞれ、Ｓｉ＞２．０％、Ｍｎ＞３．０％、および、Ｐ＞０．２％となると深絞り性を劣化させるので、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．２％以下と上限を限定した。  Ｓは、少ない程深絞り性には有利であるが、０．０５％以下であれば特段問題とならないので０．０５％を上限とする。
【００１７】
Ａｌは、鋼の脱酸、脱窒を目的に添加するものであるが、含有量が０．００５％未満ではその効果が得られず、また、０．１％を超えて含有させると延性の劣化をもたらすので、０．００５％以上、０．１％以下とする。
Ｎは、窒化物の生成や固溶量の増加にともない延性を劣化させるので、０．０１％以下としなければならない。
【００１８】
Ｔｉは、固溶Ｃ、および、固溶Ｎを低減させる働きを有し、ｒ値を高めるのに非常に有効な元素である。しかし、０．００１％未満では効果がなく、一方、０．２％を超えて含有させてもそれ以上の効果は得られず、鋼のコストを高めてしまう。そのため、含有量を０．００１％以上０．２％以下とした。
【００１９】
Ｎｂは、固溶Ｃを低減させ、また、仕上げ圧延前の結晶粒径を微細化する働きをするのでｒ値を高めるのに有効であるが、０．００１％未満では効果がなく、０．２％を超えて含有させてもそれ以上の効果は期待できないので、含有量を０．００１％以上、０．２％以下とする。
【００２０】
Ｂは、二次加工脆性を改善する効果を有するので、必要に応じて添加することができる。しかし、０．０００１％未満では効果が得られず、逆に０．００５％を超えると深絞り性に悪影響を及ぼすので、含有量は、０．０００１％以上、０．００５％以下とする。
【００２１】
Ｃｕは、鋼を高強度化する作用を有するので、必要に応じて添加することができる。その効果は、０．０１％以上の添加で得られるが、１．５％を超えると深絞り性を劣化させるので、含有量は０．０１％以上、１．５％以下とする。
【００２２】
次に、圧延条件、および、潤滑条件について述べる。
冷延鋼板のｒ値を高めるためには、冷延素材となる熱延鋼板のｒ値を高めることが有効である。その熱延鋼板のｒ値を高めるには、圧延と再結晶処理工程を利用して集合組織制御を行い、板面に平行な｛１１１｝面を高く集積させる方法が有効である。このためには、熱間圧延をＡｒ3 変態点未満の温度域において行う必要がある。なぜなら、Ａｒ3 変態点以上の温度域における圧延によって形成される集合組織は、その後のγ相からα相への相変態の際にランダム化してしまうため、望ましい集合組織の形成には有効ではないからである。本発明において、熱延温度域をＡｒ3 変態点未満としたのはこのためである。一方、熱延温度域の下限は、高ｒ値鋼板を得る目的からは存在しないが、温度の低下とともに鋼の変形抵抗が増加して圧延機の負荷を増大させるため、５００℃を下限とするのが望ましい。
【００２３】
熱延時に潤滑を施こさないと、圧延ロールと被圧延材の間の摩擦に起因する剪断変形により、被圧延材の、特に表層部に、深絞り性に好ましくない、板面に平行な｛１１０｝面が形成されてしまうため、潤滑の実施は不可欠である。なおかつ、既述の実験結果が示すように、どのような潤滑を行うかが非常に重要である。
【００２４】
ウォーター・インジェクション方式で潤滑剤を供給する場合には、潤滑剤中の潤滑油の濃度、潤滑剤の供給量、潤滑剤の温度、および、噴射圧力が主たる制御指標であるが、詳細な検討の結果、鋼板のｒ値に影響を及ぼすような潤滑条件は、濃度と供給量の積によって定まる油量、潤滑剤の温度、潤滑剤の噴射圧力の三指標に集約されることが明らかとなった。
【００２５】
被圧延材の単位面積当たりの油量が０．２ml／ｍ2 未満であるか、または、液温が３０℃未満、または、噴射圧力が０．０５ＭＰａ未満、もくしは、２．０ＭＰａ以上では、｛１１０｝面の形成を抑制する効果が十分ではないため、高ｒ値鋼板を得ることはできない。そこで、油量を０．２ml／ｍ2 以上、液温を３０℃以上、噴射圧力を０．０５ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ未満に限定した。
【００２６】
一方、潤滑効果が高くなり過ぎた場合には、高ｒ値鋼板を得る目的上は問題ないものの、被圧延材の通板制御がより難儀になるため、圧延後の鋼板の形状に悪影響が発生するようになる。具体的には、油量が１０ml／ｍ2 を超えて供給されるか、または液温が８０℃以上となると板厚の均一性が不良となる。そこで、油量を１０ml／ｍ2 以下、液温を８０℃未満に限定した。
【００２７】
なお、潤滑剤の液温と噴射圧力がｒ値に影響を及ぼすメカニズムは必ずしも明確ではないが、これらの因子が、潤滑剤中に含まれる油分のロール表面への膜形成プロセスに強い影響を与えることに起因するものと推定される。
【００２８】
潤滑油の成分は、特に限定しない。鉱油や合成エステルの他に各種化合物やポリマーなどを添加した潤滑油を用いることも本発明の要旨を損ねるものではない。
【００２９】
Ａｒ3 変態点未満の温度域での熱延の圧延率の合計を５０％以上としたのは、これより少なくては、冷延、焼鈍後、板面に平行な｛１１１｝面が形成されるような集合組織が、高ｒ値を得るのに十分な程に集積しないからである。
【００３０】
熱延直後の鋼板は、加工組織を呈しており、そのままではその後の冷延に好ましくないため、また、高ｒ値の冷延素材を得るための再結晶集合組織を形成するために、再結晶処理を行う必要がある。その再結晶処理は、鋼板をコイルに巻き取ることによる自己焼鈍法で行ってもよいし、箱型焼鈍炉、あるいは連続焼鈍炉を用いて行ってもよい。
【００３１】
冷間圧延は、高ｒ値を得るためには必須の工程である。その圧延率が５０％未満では、高ｒ値が得られない。また、９５％超では、高ｒ値が得られる効果が飽和するだけでなく、冷延の負荷が増大する。そのため、冷延の圧延率は、５０％以上、９５％以下に限定した。
【００３２】
冷延工程を経た鋼板には、鋼板の延性を付与するため、さらには、再結晶集合組織を形成して深絞り性を付与するために、再結晶焼鈍が必要である。この焼鈍は、箱型焼鈍炉、あるいは連続焼鈍炉のいずれで行ってもよく、また、溶融亜鉛めっき工程で行ってもよい。適切な再結晶集合組織を形成させるために、６５０℃以上、９２０℃以下の温度域で行わねばならない。
【００３３】
【実施例】
表１に化学成分を示す鋼片を、加熱し、粗圧延した後、ウォーター・インジェクション方式で潤滑剤をロールに供給しながら熱間仕上げ圧延を行った。さらに、再結晶処理後、酸洗、冷延、再結晶焼鈍を施し、得られた鋼板の強度、延性、ｒ値を調査した。既述の方法に基づき、強度、延性の測定結果から材質均一性を評価した。熱延条件、潤滑条件、冷延条件、および、再結晶焼鈍条件と鋼板の材質均一性の判定結果、および、ｒ値を表２〜表４に示す。また、これらの表には、本発明の範囲外となる比較例を併せて記載した。
このように、本発明の範囲内で製造した冷延鋼板は、優れた材質均一性と深絞り性を有することがわかる。
【００３４】
【表１】
0003875792.tif 000002
【００３５】
【表２】
0003875792.tif 000003
【００３６】
【表３】
0003875792.tif 000004
【００３７】
【表４】
0003875792.tif 000005
【００３８】
【発明の効果】
本発明の製造方法を用いれば、材質均一性に優れ、かつ、高ｒ値を有する冷延鋼板を、新たに潤滑装置を設置することなく、有利に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼板の材質均一性、および、ｒ値に及ぼす潤滑剤中の油量、および、潤滑剤の液温の影響を示すグラフである。
【図２】鋼板の材質均一性、および、ｒ値に及ぼす潤滑剤中の油量、および、潤滑剤の噴射圧力の影響を示すグラフである。
【図３】鋼板の材質均一性、および、ｒ値に及ぼす潤滑剤の液温、および、潤滑剤の噴射圧力の影響を示すグラフである。
【図４】潤滑剤の供給装置と圧延装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１  圧延ロール
２  被圧延材
３  噴射ノズル
４  流量計
５  定量ポンプ
６  オリフィス
７  潤滑油タンク
８  キャリア水タンク
【図１】
0003875792.tif 000006
【図２】
0003875792.tif 000007
【図３】
0003875792.tif 000008
【図４】
0003875792.tif 000009