(57)【要約】【課題】Ｓｉを含有する高張力鋼板について、連続焼鈍後の鋼板表面に存在するＳｉ含有酸化物層を除去して化成処理性を高めると共に、プレス成形性にも優れる高張力鋼板を製造する。【解決手段】Ｓｉを０．５質量％以上含有する鋼板を連続焼鈍した後に、弾性砥石を用いた研削を含む表面研削処理を行い、次いで酸洗処理を行った後、調質圧延を行うに際し、調質圧延後の鋼板の圧延方向の表面粗さ（ＬＲａ）と板幅方向の表面粗さ（ＣＲａ）の比（ＬＲａ／ＣＲａ）が０．７以上１．３以下を満足するように調質圧延する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉを０．５質量％以上含有する鋼板を連続焼鈍した後に、弾性砥石を用いた研削を含む表面研削処理を行い、次いで酸洗処理を行った後、調質圧延を行うに際し、調質圧延後の鋼板の圧延方向の表面粗さと板幅方向の表面粗さが下記の式（１）を満足するように調質圧延することを特徴とする化成処理性及びプレス成形性に優れた鋼板の製造方法；
０．７≦ＬＲａ／ＣＲａ≦１．３・・・（１）
ただし、式（１）中のＬＲａは調質圧延後の鋼板の圧延方向の表面粗さＲａ（μｍ）を、ＣＲａは調質圧延後の鋼板の板幅方向の表面粗さＲａ（μｍ）を表す。
【請求項２】
前記表面研削処理は、鋼板両面を研削する上下１対の研削体を２対以上用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の化成処理性及びプレス成形性に優れた鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化成処理性及びプレス成形性に優れた高Ｓｉ含有鋼板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全という観点から自動車の燃費改善が求められている。また、衝突時における乗員保護の観点から自動車の安全性向上も要求されている。このため、自動車の車体には軽量化と高強度化が必要とされ、最近では、自動車部品の薄肉化と高強度化が積極的に行われている。
【０００３】
一方、自動車部品の多くは鋼板をプレス成形して製造されることから、鋼板には高いプレス成形性、特に高い強度と高い延性、すなわち優れた強度−延性バランスが強く求められる。高い延性を有する高強度冷延鋼板には、強化元素としてＳｉが多量に含有される場合が多く、焼鈍時にＳｉの酸化物が鋼板表面に形成される。
【０００４】
そのため、こうしたＳｉ含有量の多い高強度冷延鋼板は、次工程にて化成処理を行ったとしても、化成結晶を均一かつ微細に形成させることができず、部分的に欠損した表面状態となる。このような化成処理不良の鋼板表面では、電着塗装等の塗装を施したとしても、密着性の良好な塗膜が得られないばかりでなく、塗装後の耐食性が劣化することになる。
【０００５】
これまで、このような課題を解決すべく様々な技術が提案されており、例えば、特許文献１には、Ｓｉを０．５質量％以上含有する高張力鋼板を連続焼鈍後に表面研削処理と酸洗処理を行い、鋼帯表面に生成したＳｉ含有酸化物層を除去して化成処理性に優れた鋼板を製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−６１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、０．５質量％以上ものＳｉを含有する高張力鋼板に連続焼鈍を施すと、非常に強固でかつ厚いＳｉ含有酸化物層が鋼板表面に形成される。このような非常に強固でかつ厚いＳｉ含有酸化物層を除去するために、連続焼鈍炉出側において表面研削を行う際は、重研削が必要となる。
【０００８】
表面研削では研削方向に研削目が残存し、上記のような重研削を施された鋼板表面は、鋼板幅方向に鋭い凹凸を有すると共に、鋼板長手方向には連続した凸部が存在してしまう。このような表面状態で鋼板をプレス加工すると、鋼板長手方向に連続して存在する凸部がプレス金型と摺動することにより、鋼板表面が焼き付く（型かじりとも称される）恐れがあり、プレス成形性が劣化する懸念があった。
【０００９】
そこで、本発明は０．５質量％以上のＳｉを含有する高張力鋼板について、連続焼鈍後の鋼板表面に存在するＳｉ含有酸化物層を除去して化成処理性を高めると共に、プレス成形性にも優れる高張力鋼板を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決し、化成処理性及びプレス成形性に優れた高張力鋼板を効率よく製造する方法について検討を重ね、以下のような知見を得た。
【００１１】
すなわち、表面研削後の表面テクスチャーと型かじり性の関係について検討した結果、表面研削後に調質圧延によって鋼板長手方向（圧延方向）と鋼板幅方向（板幅方向）における表面粗さの異方性を低減させると、型かじり性を改善できることを見出した。
【００１２】
本発明は、上記した知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
【００１３】
［１］Ｓｉを０．５質量％以上含有する鋼板を連続焼鈍した後に、弾性砥石を用いた研削を含む表面研削処理を行い、次いで酸洗処理を行った後、調質圧延を行うに際し、調質圧延後の鋼板の圧延方向の表面粗さと板幅方向の表面粗さが下記の式（１）を満足するように調質圧延することを特徴とする化成処理性及びプレス成形性に優れた鋼板の製造方法；
０．７≦ＬＲａ／ＣＲａ≦１．３・・・・・（１）
ただし、式（１）中のＬＲａは調質圧延後の鋼板の圧延方向の表面粗さＲａ（μｍ）を、ＣＲａは調質圧延後の鋼板の板幅方向の表面粗さＲａ（μｍ）を表す。
【００１４】
［２］前記表面研削処理は、鋼板両面を研削する上下１対の研削体を２対以上用いて行うことを特徴とする前記［１］に記載の化成処理性及びプレス成形性に優れた鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、良好な化成処理性とプレス成形性を確保したＳｉを０．５質量％以上含有する高張力鋼板を製造できるようになった。本発明により製造した鋼板は、薄肉化と高強度化が求められる自動車部品等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の鋼板の製造方法が適用される製造設備の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態の一例を説明する。
本発明の鋼板の製造方法においては、Ｓｉを０．５質量％以上含有する鋼板を用いる。鋼板のＳｉ含有量が０．５質量％未満では、焼鈍時に鋼板表層に濃化するＳｉ量が僅かであり、特別な前処理を施さなくても十分な化成処理性が確保されるため、Ｓｉ含有量が０．５質量％以上の鋼板を対象とする。鋼板のＳｉ含有量の上限は特に規定しないが、鋼板中のＳｉ含有量が３質量％を超えると鋼板の加工性が劣化する傾向があるため、Ｓｉ含有量は３質量％以下が望ましい。
【００１８】
他の成分については、Ｃ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、sol.Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ等が適量添加された鋼板であっても、本発明の効果が損なわれることはない。
【００１９】
本発明の製造方法により製造する鋼板は、たとえば日本鉄鋼連盟規格（ＪＦＳ Ａ２００１-２００８年）に記載の自動車用冷間圧延鋼板及び鋼帯、日本工業規格（ＪＩＳ  Ｇ３１３５−２００６年）に記載の自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯に記載の鋼板において、Ｓｉ含有量が０．５質量％以上の普通鋼高張力鋼板などであり、本発明により製造する鋼板の引張強度は、概ね３９０ＭＰａ以上である。
【００２０】
また、本発明の製造方法に用いる鋼板、すなわち連続焼鈍に供する鋼板は、例えばＳｉを０．５質量％以上含有する鋼を、熱間圧延し、次いで冷間圧延して得たＳｉ含有量が０．５質量％以上の鋼板（冷延鋼板）である。
【００２１】
図１は、本発明に係る鋼板の製造方法が適用される鋼板の製造設備の一例を示す概略構成図であり、連続焼鈍炉を含む連続処理ラインを示している。ここで、１は鋼板、２は連続焼鈍炉、３は表面研削装置、４は水切り装置、５は酸洗設備、６は調質圧延機、７はコイラーである。また、表面研削装置３において、３１は弾性砥石ロール、３２は鋼板を支えるバックアップロール、３３は砥粒入りブラシロールであり、本実施形態において表面研削処理は、弾性砥石ロールによる研削（弾性砥石による研削）と砥粒入りブラシロールによる研削により行う。
図１に示す連続処理ラインでは、鋼板１は、図中の矢印の方向に通板され、連続焼鈍炉２で連続焼鈍された後、表面研削装置３で表面研削処理され、水切り装置４を経て酸洗設備５で酸洗処理され、引き続き調質圧延機６で調質圧延された後、コイラー７でコイル形状に巻き取られる。
【００２２】
本実施形態では、上記したように、表面研削装置３で鋼板表面を研削（機械的研削）した後、酸洗設備５で酸洗処理（化学的研削）する。機械的研削の後に化学的研削である酸洗処理を行うことで、機械的研削では除去されない表層酸化物が残っても、その表層酸化物は機械的研削により剥離強度が低下しているため酸洗で除去しやすくなる。従って、表層酸化物を効率よく除去でき、部分的に酸化物が残存しない全面にわたって均一な処理後鋼板面を得ることができる。
【００２３】
ここで、本発明で行う表面研削処理には、弾性砥石を用いる必要がある。これは、弾性砥石は他の研削体に比べて、弾性率が高く、曲折することがないため、Ｓｉを含むような高強度材料に対しても重研削が可能なためである。
【００２４】
弾性砥石ロール３１にて行う研削処理は、図１に示すように鋼板を挟んで弾性砥石ロール３１と対向するバックアップロール３２にて、鋼板を支えながら研削処理を行うものであり、鋼板の表面側（上面側）および鋼板の裏面側（下面側）を研削する各１つの弾性砥石ロールをもって、上下一対の弾性砥石ロール３１が構成される。なお、ここで弾性砥石ロール、バックアップロールは共に円形形状であるが、図１では他のロールと区別するため、略多角形形状で図示している。
【００２５】
また、表面研削処理は、上記したような弾性砥石を用いる研削処理を含み、複数パスによる表面研削（機械的研削）を行う、すなわち上下１対の研削体を２対以上用いて行うことが好ましい。図１に示す実施形態では、上下１対の研削体を２対有する、すなわち上下１対の弾性砥石ロール３１および上下１対の砥粒入りブラシロール３３を有する表面研削装置３により表面研削処理を行う。
【００２６】
機械的な表面研削では鋼板表面の凸部が優先的に研削されるため、上下１対の研削体を２対以上用いて、複数パスによる表面研削を行う、すなわち鋼板の表面、裏面を各々複数回研削することで、重研削に伴う鋭い凹凸を滑らかにすることができ、研削目を滑らかにすることで鋼板長手方向と鋼板幅方向での表面粗さの差が小さくなり、異方性が一層改善される。複数パスにより表面研削を行う場合の具体的な研削条件としては、後段パスの研削体に用いる砥粒を前段パスよりも細かくする、つまり後段パス研削体に用いる砥粒番手を前段パスよりも大きくする、あるいは後段パスの研削体の弾性率を前段パスよりも小さくすることが、重研削に伴う鋭い凹凸を滑らかにする上で好ましい。
【００２７】
図１の実施形態では、研削体として弾性砥石ロールとこの弾性砥石ロールよりも弾性率が小さい砥粒入ナイロンブラシロールを組み合わせて構成し、弾性率の異なる研削体を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、砥粒入りナイロンブラシロールに代えて、研磨布紙を用いた研磨布紙ロール（ベルトコンベア状）やワイヤブラシを用いたワイヤブラシロール等も適用することができる。弾性砥石ロールや砥粒入りナイロンブラシロール等の砥粒番号は、ＪＩＳ−Ｒ６００１規格の砥粒番号で♯８０〜♯１２００であることが好ましく、より好ましくは♯１００〜♯８００である。また、研削体の回転数は６００〜１５００ｒｐｍとすることが好ましい。
なお、図１の表面研削装置３は、上下１対の研削体を２対備えているが、これに限定されるものではなく、上下１対の弾性砥石ロール（研削体）を１対としてもよく、設備の設置スペースを確保できれば上下１対の研削体を３対以上設けてもよい。
【００２８】
鋼板１は表面研削装置３で表面研削処理（機械的研削）を行った後、水切り装置４において、表面研削の際に使用され鋼板表面に付着したクーラントを除去する。この水切り装置４の水切り手段に特別な制限はなく、例えば、リンガーロール、乾燥ドライヤーなどを用いることができる。
【００２９】
次いで、鋼板１を酸洗設備５に通すことにより酸洗処理（化学的研削）を行う。この酸洗処理では、機械的研削により表層酸化物が除去されて露出した母材と残存する表層酸化物との境界に酸が浸透し、残存する表層酸化物が剥離除去される。酸洗設備５に用いる酸洗液としては、濃度が５体積％以上の塩酸又は硫酸溶液、或いは硝塩酸溶液（例えば、５体積％以上の硝酸と０．５体積％以上の塩酸を混合させた溶液）などが好ましく、また酸洗処理は５秒間以上、より好ましくは８秒間以上行うことが望ましい。
【００３０】
ここで、表面研削装置３による表面研削処理（機械的研削）と酸洗設備５における酸洗処理（化学的研削）による鋼板質量の減少量の合計は４．０ｇ／ｍ２以上であることが好ましい。鋼板質量の減少量の合計が４．０ｇ／ｍ２未満では、表層酸化物が鋼板全面に亘って均一に除去されず、化成処理した場合に化成結晶が欠損した表面状態となるおそれがある。鋼板質量の減少量の合計の上限は特に規定しないが、鋼板質量の減少量が３０．０ｇ／ｍ２を超えると材料歩留が悪化する上、作業能率も悪くなる傾向があるため、鋼板質量の減少量の合計は３０．０ｇ／ｍ２以下とすることが望ましい。
【００３１】
酸洗処理（化学的研削）を行った鋼板１は、上記したような表面研削処理（機械的研削）および酸洗処理（化学的研削）を行ったＳｉを０．５質量％以上含有する鋼板の表面テクスチャーが、下記式（１）を満足するように調質圧延機６にて調質圧延が行われる。なお、式（１）中のＬＲａは調質圧延後の鋼板の圧延方向（長手方向）の表面粗さＲａ（μｍ）を、ＣＲａは調質圧延後の鋼板の板幅方向の表面粗さＲａ（μｍ）を表す。また、本発明において表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１）で規定された算術平均粗さＲａである。
０．７≦ＬＲａ／ＣＲａ≦１．３・・・・・（１）
【００３２】
上記したように、表面研削（機械的研削）により重研削を施された鋼板表面は、鋼板圧延方向（鋼板長手方向）に連続した凸部が存在してしまい、その後酸洗処理（化学的研削）を行っても、このような凸部は鋼板表面に残存したままとなり、プレス成形時に型かじりを発生させる恐れがある。このため、調質圧延により、上記式（１）を満足する範囲となるように、表面研削処理および酸洗処理を施した後の鋼板表面テクスチャーを調質圧延により調整する。
【００３３】
本実施形態では、表面研削によって生じる研削筋に起因した鋼板長手方向の連続した凸部を、調質圧延ロールの凹凸で分断することで、プレス金型と鋼板との連続的な接触を低減する。また、調質圧延時に形成された鋼板表面の凹凸が、プレス加工時に油溜まりとなって、プレス加工中に潤滑油がこの油溜まりから随時しみ出すことによって、鋼板表面の焼付きを防止する。
【００３４】
ここで、調質圧延後における鋼板長手方向の表面粗さＬＲａ（μｍ）と鋼板幅方向の表面粗さＣＲａの比（ＬＲａ／ＣＲａ）が前記式（１）の範囲から外れると、すなわち表面粗さの異方性が大きくなると、鋼板長手方向あるいは鋼板幅方向に連続した凸部が存在することになり、プレス加工時に連続した凸部がプレス金型と摺動して鋼板表面の焼き付き（型かじり）が生じる。このため、本発明では、調質圧延後における鋼板長手方向の表面粗さＬＲａ（μｍ）と鋼板幅方向の表面粗さＣＲａの比（ＬＲａ／ＣＲａ）が前記式（１）を満足する範囲、すなわち０．７〜１．３の範囲とする。
【００３５】
なお、通常の調質圧延に用いられるロールは０．５〜３．０μｍＲａ未満であるが、上記したような鋼板表面テクスチャーを調整するため、調質圧延に用いられるロールの表面粗さは３．０〜８．０μｍＲａの範囲であることが望ましい。前記範囲以外の表面粗さでは調質圧延による表面テクスチャーの作りこみが困難となるおそれがある。
【００３６】
また、このような調質圧延により、鋼板長手方向の表面粗さＬＲａ（μｍ）と鋼板幅方向の表面粗さＣＲａの比（ＬＲａ／ＣＲａ）を上記した式（１）の範囲とするには、例えばロールの粗さを変更する、あるいは調質圧延時の単位幅荷重を変えて鋼板の伸び率を調整することにより達成できる。
【００３７】
以上示した本発明の鋼板の製造方法を用いることにより、高Ｓｉ含有鋼板であっても焼鈍で生ずる表層酸化物を完全に除去し、鋼板表面の全面に亘って良好な化成被膜を形成させることが可能となる。また、表面粗さの異方性に起因したプレス時のプレス金型と鋼板の焼き付き（型かじり）を生じない高張力鋼板を得ることができる。
【実施例１】
【００３８】
表１に示すＳｉ含有量が０．５〜１．５質量％の鋼を熱間圧延及び冷間圧延し、得られた鋼板（板厚１．２ｍｍ、板幅９５０ｍｍ）を、図１に示す製造設備を用い、連続焼鈍（ラインスピード：１００ｍｐｍ）した後、表層酸化物の除去を目的とした表面研削処理（機械的研削）を施し、表面研削処理した直後の鋼板に対して水切り装置（リンガーロール）で水切り処理（乾燥処理）を施し、次いで酸洗処理と調質圧延を実施した。
【００３９】
ここで表面研削処理は、回転式研削体としてＪＩＳ−Ｒ６００１規格の砥粒番号♯１００の弾性砥石ロール（ヤング率：１３７.２ＭＰａ（＝１４ｋｇｆ／ｍｍ２））と♯１００の砥粒入りブラシロール（ヤング率：１９．６ＭＰａ（＝２ｋｇｆ／ｍｍ２））を用い、回転方向はアップカット（鋼板搬送方向とは逆の回転）とした。なお、弾性砥石ロールで研削する際に鋼板を保持するバックアップロールは、鋼製ロールを用いた。また、各ロールの回転数は、ブラシロールが１２００ｒｐｍ、弾性砥石ロールが８００ｒｐｍとした。
【００４０】
酸洗処理は、６０℃、酸濃度１０体積％の硫酸浴を使用し、酸洗時間は１０秒とした。表面研削及び酸洗処理を施したことによる鋼板質量の減少量は１３〜１５ｇ／ｍ２であった。
【００４１】
なお、製造された鋼板について、表面研削処理と酸洗処理による質量の減少量を、次のようにして求めた。各実施例に対応した同一鋼種でかつ熱間圧延〜連続焼鈍までは同一製造条件としたコイルを２つ準備し、一方のコイルを各実施例で用い、上記のように表面研削処理、酸洗処理を行った。他方のコイルについては表面研削と酸洗処理をしない鋼板を製造した。両方のコイルの長手方向のＴ部（先端部）、Ｍ部（中間部）、Ｂ部（尾端部）から一定面積（２００ｍｍ×２００ｍｍ角）の鋼板を切り出して質量を測定し、それらを切り出した面積で除して両者の差を算出することにより、表面研削処理及び酸洗処理による鋼板質量の減少量を求め、Ｔ部、Ｍ部、Ｂ部での計算値の平均を鋼板質量の減少量とした。
【００４２】
また、調質圧延の条件（ワークロールの表面粗さ（ＷＲ粗さ）、伸長率）を、表１に示す。
【００４３】
上記調質圧延後、鋼板の圧延方向（Ｌ方向）、鋼板の板幅方向（Ｃ方向）のそれぞれについてＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１）で規定された算術平均粗さＲａを測定し、Ｌ方向のＲａ（μｍ）とＣ方向のＲａ（μｍ）の比（Ｌ方向Ｒａ／Ｃ方向Ｒａ）を求めた。なお測定にあたり、測定長さを４．０ｍｍ、カットオフ値を０．８ｍｍとした。結果を表１に示す。
【００４４】
また、上記調質圧延後の鋼板について、下記の方法により、化成処理性、型かじり性を評価した。結果を表１に示す。
【００４５】
なお、得られた鋼板について、ＪＩＳ５号引張試験片を用いてＪＩＳ  Ｚ２２４１に準拠して求めた材質は、引張強度（ＴＳ）が９８０ＭＰａ、伸び（ＥＬ）が１４％であった。
【００４６】
化成処理性
製造された鋼板に対して、脱脂、水洗、表面調整を順次施した後、温度４３℃、全酸度２２〜２４、遊離酸度０．８〜１．０に調整された市販の化成処理薬剤（日本パーカライジング株式会社製パルボンドＰＢ−Ｌ３０８０）を用いて化成処理を行い、その表面を走査型電子顕微鏡にて倍率５００倍で５視野観察し、面積率９５％以上の均一な化成結晶が５視野全てにおいて生成しているものを○（良好）とし、面積率５％超えの隙間が１視野でも認められた場合は×（不良）として化成処理性を評価した。
【００４７】
型かじり性
平板摺動試験による型かじり試験を行った。すなわち、平板摺動試験において往復摺動時の鋼板表面の摩擦係数を連続的に測定し、測定された摩擦係数が、直前の摩擦係数と比較して急激な変化を伴った場合を型かじりが発生したと判断した。本実施例では、測定された直近の摩擦係数が、直前の摩擦係数と比較して０．０１以上上昇した場合に型かじりが発生したと判断して往復摺動を停止し、それまでの往復摺動回数により型かじり性を評価した。なお、本実施例では測定する最大往復摺動回数の上限を３０回とし、３０回まで型かじりが発生しない場合は、型かじり性が良好であるとして、それ以上の往復摺動は行わなかった。平板摺動の工具は、ＳＫＤ１１とし、塗油条件は一般防錆油（ノックスラスト５５０ＨＮ（パーカー興産社製））２ｇ／ｍ２を鋼板表面に塗布し、摺動時の面圧は５２０ＭＰaとした。なお、評価は、参考例（Ｎｏ．１）として示す研削を実施していない鋼板での型かじり性（Ｌ方向最大往復摺動回数：１８回、Ｃ方向最大往復摺動回数：２５回）を基準とし、Ｌ方向最大往復摺動回数およびＣ方向最大往復摺動回数ともに、この基準以上の場合に○（良好）、Ｌ方向最大往復摺動回数あるいはＣ方向最大往復摺動回数のいずれかが、基準未満の場合に×（不良）とした。なお、参考例（Ｎｏ．１）を型かじり性評価の基準としたのは、参考例（Ｎｏ．１）を実際に成形した際に型かじりが発生しなかったためである。
【００４８】
【表１】
2014128813.tif 000003
【００４９】
表１に示すように、比較例（Ｎｏ．５、６）では、化成処理性は良好なものの、表面粗さの異方性が大きく、Ｌ、Ｃ方向において最大往復摺動回数が低減しており、型かじり性が低いことが判る。
【００５０】
これに対して本発明例（Ｎｏ．２、３、４）では、化成処理性が良好であるとともに、基準である研削を実施していない鋼板と同等以上の型かじり性が得られており、本発明の方法により、化成処理性だけでなく、プレス成形性に優れた高張力鋼板が得られることが判る。
【符号の説明】
【００５１】
１    鋼板
２    連続焼鈍炉
３    表面研削装置
４    水切り装置
５    酸洗設備
６    調質圧延機
７    コイラー
３１  弾性砥石ロール
３２  バックアップロール
３３  砥粒入りブラシロール
【図１】
2014128813.tif 000004