(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０５〜０．２５％、
ＳｉとＡｌの合計含有量：０．８％〜２．０％、
Ｍｎ：１．０〜４．０％、
ＴｉとＮｂの１種または２種の合計含有量：０．０５〜０．２％、
Ｎ：０．０００３〜０．０１％、
Ｐ：０．００１〜０．２％、
Ｓ：０．０１％以下
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、地鉄表面の脱炭層の厚さが５μｍ以下であり、地鉄表面の平均粗さＲａが２．０μｍ以下であり、
スケール表面の平均粗さＲａが２．５μｍ以下であり、スケール層中の酸化物の平均結晶粒径が３μｍ以下であり、
最大引張強度が５４０ＭＰａ以上であることを特徴とする塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板。
【請求項２】
さらに、質量％で、
Ｖ：０．２％以下、
Ｍｏ：１．５％以下
の１種または２種を含有することを特徴とする請求項１に記載の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板。
【請求項３】
曲げ疲労限度比が０．４５以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板を製造する方法であって、仕上げ圧延前のデスケーリングを行った後、仕上げ圧延開始までの間に鋼板表面の平均相対湿度が８０％以上になるように保持し、平均スケール厚が２〜３０μｍで仕上げ圧延を開始し、仕上げ圧延終了温度：８５０℃以上である仕上げ圧延を行うことを特徴とする塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板を製造する方法であって、仕上げ圧延前のデスケーリングを行った後、仕上げ圧延開始までの間に鋼板表面の平均相対湿度が８０％以上になるように保持し、平均スケール厚が２〜３０μｍで仕上げ圧延を開始し、鋼板表面温度：８５０〜９８０℃の範囲内での累積圧下率が３０％以上であり、仕上げ圧延終了温度：８５０℃以上である仕上げ圧延を行うことを特徴とする塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板を製造する方法であって、仕上げ圧延スタンド間における鋼板表面の平均相対湿度を８０％以上とすることを特徴とする塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最大引張強度が５４０ＭＰａ以上を有する、電着塗装後の耐食性と曲げ疲労特性に優れた熱延鋼板およびその製造方法に関するものであり、特に、自動車やトラックのフレームやメンバー、シャシーなどの素材として好適である。
【背景技術】
【０００２】
自動車やトラックの部材では、通常、防食を目的として鋼板表面に電着塗装が行われる。その際、（ａ）スケール付きの鋼板に電着塗装を行う場合と、（ｂ）酸洗あるいはショットブラスト処理等でスケールを取り除いた鋼板に電着塗装を行う、２つの場合がある。しかしながら、前者（ａ）の場合、高いＳｉやＡｌを含有する熱延鋼板においては、いわゆる赤スケールが発生し、熱延鋼板と塗装皮膜間の密着性が低下する結果、所望の塗装後耐食性が得られない問題が有った。また、後者（ｂ）の場合も、高いＳｉやＡｌを含有する熱延鋼板においては、十分な塗装皮膜の密着性が得られず、所望の塗装後耐食性が得られない問題が有った。
【０００３】
一般的に、スケール付きの鋼板に塗装処理を行った場合、その塗装後の耐食性はスケールと地鉄との密着性に大きく左右されると考えられる。スケールの密着性を改善する技術としては、例えば、スケール層の構造をマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）主体にする方法（例えば、特許文献１〜３を参照）、薄スケール化する方法（例えば、特許文献２〜６を参照）、スケール層中のＭｎＦｅ2Ｏ4の比率を低下させる方法（例えば、特許文献７を参照）が開示されている。しかしながら、上記した従来の技術においては、高いＳｉやＡｌを含有する場合には、安定的に優れた密着性を得ることが難しく、また、酸洗等でスケールを取り除いた熱延鋼板の塗装後耐食性を改善することはできなかった。また、高圧水デスケーリング装置（例えば、特許文献８、９を参照）等により仕上げ圧延前のデスケーリングを完全に行い、薄スケール化を図る方法が開示されているが、この場合も安定的に優れた密着性を得ることが難しく、また、酸洗等でスケールを取り除いた熱延鋼板の塗装後耐食性を改善することはできなかった。
【０００４】
一方、自動車やトラックのフレームやシャシー等に用いられる熱延鋼板には、疲労特性が併せて求められる。一般に、疲労特性は鋼板表面の粗さの影響を強く受けることが良く知られており、例えば、特許文献９に記載されたような、仕上げ圧延前のデスケーリングを十分に行うことによって表面を平滑化し、疲労特性を向上させる方法が知られている。しかしながら、ＳｉやＡｌを多量に含有する鋼においては、デスケーリング性が劣るため表面を平滑化しにくい問題が有り、さらに熱延中に地鉄表面が脱炭するために、期待するような曲げ疲労特性が得られないという問題点が有った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−２７１８０６号公報
【特許文献２】特開２０００−８７１８５号公報
【特許文献３】特開２００２−１４３９０５号公報
【特許文献４】特開平０７−２５２５９３号公報
【特許文献５】特開平０９−２７２９１８号公報
【特許文献６】特開平１１−２７７１０５号公報
【特許文献７】特開２００４−３４６４１６号公報
【特許文献８】特開２０００−０１５３２３号公報
【特許文献９】特開平０９−１３７２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、高いＳｉやＡｌを含有する鋼において、黒皮まま（スケール付き）表面あるいはスケールを除去した表面の何れの表面上に塗装をしても、優れた塗装後耐食性を有し、更に、曲げ疲労特性不良の原因である地鉄表面の脱炭層の生成を抑制可能な、塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
はじめに本発明者らは、諸々の条件で作製したスケール付き熱延鋼板および、酸洗によりスケールを取り除いた熱延鋼板について塗装後耐食性及び疲労を評価した。その結果、図１のデスケーリング後の平均相対湿度（％）と地鉄の脱炭層深さ（μｍ）との関係に示すように、脱炭層の厚さが小さいほど塗装後耐食性及び曲げ疲労特性（曲げ疲労限度比）が優れていることを見出した。
【０００８】
そこで本発明者らは、ＳｉおよびＡｌ含有鋼の地鉄表面に形成される脱炭層の形成原因について調査を行った。その結果、この脱炭層が仕上げ圧延前のデスケーリングを行った後、仕上げ圧延を行っている間に主に形成していることを知見した。次いで、発明者らは、この地鉄表面の脱炭を抑制する方法について鋭意検討した。その結果、図１に示すようにデスケーリングを行った後、仕上げ圧延を行うまでの間、および仕上げ圧延中において、鋼板が晒される雰囲気の相対湿度（水蒸気濃度）を増加させることにより表面の鉄炭化物直下に形成される脱炭層の形成が抑制されることを見出した。この原因は定かではないが、地鉄への酸素の供給が抑制され、その結果、地鉄内部での一酸化炭素の形成が抑制される結果、地鉄表面の脱炭が抑制されたものと推測される。相対湿度を増加させる方法としては、鋼板表面に水蒸気あるいはミストを強制的に送気する方法や、高温鋼板表面に直接水を噴射し、鋼板表面での水の蒸発を利用して相対湿度を上げる方法が有るが、工業的には水を噴射する方法が最も容易である。
【０００９】
また、発明者らは地鉄表面の脱炭に及ぼす添加元素の影響について調査を行った。その結果、ＴｉあるいはＮｂを含有する鋼においては、地鉄表層域の脱炭が抑制される傾向を見出した。
【００１０】
さらに発明者らは、塗装後耐食性不良の主因であるスケール破砕の原因について調査を行った。その結果、このスケール破砕は仕上げ圧延中に起こっており、ある一定のスケール厚さでありかつ相対湿度を増加させた状態で形成される加熱スケールを圧延した際にはこの破砕が強く抑制される傾向が有ることを初めて知見した。また、スケール破砕が起こる場合、スケール／地鉄界面の粗さが増大し、疲労特性が低下することを併せて知見した。
【００１１】
また、発明者らは、電着塗装皮膜の密着性に及ぼすスケール構造の影響について詳細に調査した。その結果、スケール内の酸化物結晶粒径が微細であるほど、電着塗装後の耐食性が良好となることを発見した。
【００１２】
次いで、発明者らは、スケール層内の結晶粒を微細化する条件について鋭意検討を行った。その結果、所定範囲内の厚さのスケールが存在する状態で仕上げ圧延を開始し、さらに、所定の温度範囲内でスケールに適正量の歪を付加した場合には、鋼板の冷却後に形成されるスケール内の酸化物結晶が微細化することを見出した。なお、結晶が微細化する原因は定かではないが、仕上げ圧延中の歪付加によって導入される微細な欠陥が、微細化に関与する可能性があるものと考えられる。
【００１３】
上記各実験の結果、発明者らは、成分、仕上げ圧延時の鋼板表面の相対湿度および熱延条件を適正化することで、地鉄脱炭層の厚さ、スケールの結晶粒径、並びに、スケールの破砕度を最適化させ、その結果、ＳｉやＡｌを多量に含有する鋼板においても良好な電着塗装後の塗装耐食性を確保でき、さらに良好な曲げ疲労特性も具備することを明らかにし、本発明を完成させた。
【００１４】
即ち、本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１５】
（１）  質量％で、
Ｃ：０．０５〜０．２５％、
ＳｉとＡｌの合計含有量：０．８％〜２．０％
Ｍｎ：１．０〜４．０％
ＴｉとＮｂの１種又は２種の合計含有量：０．０５〜０．２％
Ｎ：０．０００３〜０．０１％、
Ｐ：０．００１〜０．２％、
Ｓ：０．０１％以下
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、地鉄表面の脱炭層の厚さが５μｍ以下であり、地鉄表面の平均粗さＲａが２．０μｍ以下であり、
スケール表面の平均粗さＲａが２．５μｍ以下であり、スケール層中の酸化物の平均結晶粒径が３μｍ以下であり、
最大引張強度が５４０ＭＰａ以上であることを特徴とする塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板。
【００１７】
（２）  質量％で、
Ｖ：０．２％以下、
Ｍｏ：１．５％以下
のうち、１種または２種以上を含有することを特徴とする上記（１）に記載の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板。
【００１８】
（３）  曲げ疲労限度比が０．４５以上であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板。
【００１９】
（４）  上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板を製造する方法であって、仕上げ圧延前のデスケーリングを行った後、仕上げ圧延開始までの間に鋼板表面の平均相対湿度が８０％以上になるように保持し、平均スケール厚が２〜３０μｍで仕上げ圧延を開始し、仕上げ圧延終了温度：８５０℃以上である仕上げ圧延を行うことを特徴とする塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
【００２０】
（５）  上記（１）に記載の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板を製造する方法であって、仕上げ圧延前のデスケーリングを行った後、仕上げ圧延開始までの間に鋼板表面の平均相対湿度が８０％以上になるように保持し、平均スケール厚が２〜３０μｍで仕上げ圧延を開始し、鋼板表面温度：８５０〜９８０℃の範囲内での累積圧下率が３０％以上であり、仕上げ圧延終了温度：８５０℃以上である仕上げ圧延を行うことを特徴とする塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
【００２１】
（６）  上記（４）又は（５）に記載の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板を製造する方法であって、仕上げ圧延スタンド間における鋼板表面の平均相対湿度を８０％以上とすることを特徴とする塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた熱延鋼板によれば、上記構成により、スケール層を有する熱延鋼板に電着焼付塗装を施した場合であっても、またスケールを取り除いた鋼板であっても、優れた塗装耐食性と疲労耐久性が得られる。これにより、従来の鋼板において腐食による減肉量を見込んだ部品板厚が設定されていたのに対し、本発明の高強度熱延鋼板は、優れた塗装耐食性が得られることから、部品の板厚を薄くすることが可能となり、自動車あるいはトラック等の軽量化が可能となる。また、鋼板の板厚が薄い場合、材料には高い疲労強度が求められるが、本発明の熱延鋼板は優れた疲労特性を具備することから、部材の軽量化に極めて好適である。
【００２３】
また、本発明の塗装耐食性と疲労特性に優れた熱延鋼板の製造方法によれば、上記手順並びに条件を採用することにより、優れた塗装耐食性並びに曲げ疲労特性を備える熱延鋼板を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】デスケーリング後の平均相対湿度（％）と地鉄の脱炭層深さ（μｍ）との関係による塗装耐食性及び曲げ疲労特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた熱延鋼板およびその製造方法の一実施形態について、詳細に説明する。なお、本実施形態は、本発明の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた熱延鋼板およびその製造方法の趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り本発明を限定するものではない。
【００２６】
［熱延鋼板］
質量％で、
Ｃ：０．０５〜０．２５％、
ＳｉとＡｌの合計含有量：０．８％〜２．０％、
Ｍｎ：１．０〜４．０％、
ＴｉとＮｂの１種または２種の合計含有量：０．０５〜０．２％、
Ｎ：０．０００３〜０．０１％、
Ｐ：０．００１〜０．２％、
Ｓ：０．０１％以下
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、スケール／地鉄界面下の地鉄の脱炭層の厚さが５μｍ以下であり、地鉄表面の平均粗さＲａが２．０μｍ以下であり、最大引張強度が５４０ＭＰａ以上として構成されている。また、スケール表面の平均粗さＲａが２．５μｍ以下であり、スケール層中の酸化物の平均結晶粒径が３μｍ以下として構成されている。
【００２７】
「地鉄の脱炭層厚さ：５μｍ以下」
スケール／地鉄界面下の地鉄の脱炭層は、曲げ疲労特性およびスケール無し表面材の塗装耐食性と関係する指標であり、本発明において重要な因子である。脱炭層の厚さが５μｍを超えると曲げ疲労特性が低下する。このため、その適正範囲を５μｍ以下に制限した。塗装耐食性確保の観点から３μｍ以下がより好ましい範囲である。下限は特に限定しないが、塗装耐食性と疲労特性の両方の観点からは少ない方がより好ましい。
【００２８】
「地鉄表面の平均粗さＲａ：２．０μｍ以下」
スケール／地鉄界面の粗さ、すなわち地鉄表面の粗さは、曲げ疲労特性に関係する指標である。平均算術粗さＲａが２．０μｍを超えると曲げ疲労特性が低下することから、その上限を２．０μｍに限定した。１．５μｍ以下がより好ましい範囲である。下限は特に限定しないが、一般的に用いられる熱延ロールで得られうる粗度として０．１を実質的な下限とする。
【００２９】
「最大引張強度：５４０ＭＰａ以上」
最大引張強度が５４０ＭＰａ未満であると、塗装耐食性や疲労特性が良好であったとしても、自動車やトラック部材の軽量化効果が期待できない。このため、本発明において、その範囲を５４０ＭＰａ以上に限定した。上限は特に限定しないが、最大引張強度が１２００ＭＰａを超えると打ち抜き部の疲労特性が低下するため、１２００ＭＰａが実質的な上限である。
【００３０】
「スケール表面の平均粗さＲａ：２．５μｍ以下」
スケール表面の平均粗さは、スケールの破砕度と正に相関する指標であり、塗装耐食性と関係する重要な因子である。平均粗さＲａで２．５μｍを超えると、スケール破砕が顕著になり塗装耐食性が劣化するので、その適正範囲を２．５μｍ以下とした。１．５μｍ以下がより好ましい。一般的な圧延ロールで得られうる粗度として、０．１μｍが実質的な下限である。
【００３１】
「スケール層中の酸化物の平均結晶粒径：３μｍ以下」
スケール層中の酸化物の平均結晶粒径は、スケールと地鉄の密着性と関係する指標であり、スケール付き鋼板の場合の塗装耐食性と関係する。酸化物の平均結晶粒径が３μｍを超えると、塗装耐食性が劣化するので、その適正範囲を３μｍ以下にした。下限は特に限定しないが、粒径が小さすぎるとスケールの破砕程度が大きくなる傾向が有ることから、０．２μｍ以上であることが好ましい。なお、ここで、酸化物とは、鉄の酸化物であるマグネタイト、ヘマタイト、ウスタイトであり、これら酸化物の結晶構造において、Ｆｅの原子位置にＭｎ、Ａｌ、Ｔｉ等の原子が一部置換した場合でも塗装耐食性に及ぼす効果は変わらない。
【００３２】
「Ｃ量：０．０５〜０．２５％」
本発明においては、Ｃ量が０．０５％未満であると、最大引張強度：５４０ＭＰａ以上を得ることが出来ない。また、脱炭層が形成されないため、そもそも曲げ疲労特性の劣化が問題にならない。従って、本発明においては、０．０５％以上の範囲に限定した。Ｃ量が多くなるとパーライト組織の割合やセメンタイトの体積分率が増加し、スケール／地鉄界面粗さを平滑にしても、良好な疲労特性が得られない可能性があるため、Ｃの上限は０．２５％以下が好ましい。
【００３３】
「ＳｉとＡｌの合計含有量：０．８％〜２．０％」
ＳｉとＡｌは鋼の強化に用いられる。また、ＳｉとＡｌの量比によらず、その合計量が多いほど地鉄表層の脱炭層厚さが増大し、疲労特性が低下すると共に、デスケーリング性が低下するために塗装耐食性が低下する。ＳｉとＡｌの合計含有量が０．８％未満であると、最大引張強度：５４０ＭＰａ以上を得ることが出来ないだけではなく、脱炭層形成やデスケーリング性への影響もほとんどないことから、本発明の課題が顕在化しない。このため、本発明において、ＳｉとＡｌの合計含有量は０．８％以上に限定した。ＳｉとＡｌの合計含有量が２．０％を超えると、地鉄の脱炭層形成速度が急激に増加し、鋼板表面上の相対湿度を増加させても脱炭層の形成を適正範囲内に抑制できない。このため、その適正範囲を０．８％〜２．０％の範囲に制限した。
【００３４】
「Ｍｎ量：１．０〜４．０％」
Ｍｎは、鋼の強度確保のために用いられる元素であるが、１．０％未満であると、最大引張強度：５４０ＭＰａを確保することが困難になる。上限は、塗装後耐食性の観点から４．０％以下が好ましい。
【００３５】
「ＴｉとＮｂの１種または２種の合計含有量：０．０５〜０．２％」
ＴｉとＮｂは析出強化元素として鋼の強度調整に用いられる他、高温スケール形成時の地鉄表面の脱炭層形成を抑制する効果が有り、本発明において重要な因子である。合計含有量が０．０５％未満であると、脱炭層形成の抑制効果が小さいことから、その適正範囲を０．０５％以上とした。一方、０．２％を超えると加工性が低下することから、０．２％以下であることが好ましい。
【００３６】
「Ｎ量：０．０００３〜０．０１％以下」
ＮはＴｉあるいはＮｂと化合物を形成し、鋼の組織制御に用いられる。Ｎ含有量が０．０１％を超えると、仕上げ前のデスケーリングを開始するまでに、ＴｉとＮｂを含有する窒化物が多量に形成され、固溶状態のＮｂやＴｉ量が減少する結果、仕上げ圧延前後の脱炭層形成の抑制効果が小さくなる。下限は特に限定しないが、０．０００３％未満とするとコスト高となる。このため、その適正範囲を０．０００３〜０．０１％とした。
本発明の熱延鋼板においては、さらに以下の元素を含むことができる。
【００３７】
「Ｖ量：０．２％以下」
Ｖは、析出強化元素として鋼の強度調整に用いられる他、高温スケール形成時の脱炭層形成を抑制する効果が有る。しかしながら、０．２％を超えてＶを含有すると、加工性が低下するので、その適正範囲を０．２％以下とする。下限は特に限定しないが、０．０００１％未満であると、製造コストが増大するため、０．０００１％が実質的な下限である。
【００３８】
「Ｍｏ量：１．５％以下」
Ｍｏは鋼板のミクロ組織制御に用いられる他、析出強化元素として鋼の強度調整に用いられる。しかしながら、１．５％を超えてＭｏを含有すると、加工性が低下し、またコスト高になるので、その適正範囲を１．５％以下とする。Ｍｏ量の下限は特に限定しないが、０．０００３％未満であると、製造コストが増大するため、０．０００３％が実質的な下限である。
【００３９】
「Ｐ量：０．００１〜０．２％」
Ｐは、鋼の強度確保のために用いられる。しかしながら、０．２％を超えてＰを含有すると塗装耐食性が低下するので、その適正範囲を０．２％以下とする。また、Ｐ量の下限は、０．００１％未満であると製造コストが増大するため、０．００１％が実質的な下限である。
【００４０】
「Ｓ量：０．０１％以下」
Ｓは、不可避不純物として含有され母材の疲労特性に影響する元素である。しかしながら、０．０１％を超えてＳを含有すると、地鉄の脱炭層形成を抑制しても、曲げ疲労限度比：０．４５以上を得ることが困難になるため、その適正範囲を０．０１％以下とする。また、Ｓ量の下限は特に限定しないが、０．０００２％未満であると製造コストが増大するため、０．０００２％が実質的な下限である。
【００４１】
なお、本実施形態における鋼成分は、その他の元素については特に限定はなく、強度調整や脱酸のために各種元素を適宜含有しても良い。
【００４２】
「曲げ疲労限度比：０．４５以上」
本発明の熱延鋼板においては、スケール表面の平均粗さ、スケール層中の酸化物の平均結晶粒径、スケール／地鉄界面下の地鉄の脱炭層厚さ、最大引張強度の平均粗さ、並びに、鋼成分を上記範囲に規定したうえで、さらに、曲げ疲労限度比を０．４５以上とすることがより好ましい。
【００４３】
ここで、本発明において説明する曲げ疲労限度比とは、疲労限をＴＳで除した値であり、熱延鋼板の有する疲労特性を示す値である。この曲げ疲労限度比が０．４５以上であれば、実用上、疲労破壊が起きないことから、疲労限度比の範囲を０．４５以上に限定した。上限は特に限定しないが、１．０（ＴＳ＝疲労限の時）が実質的な上限である。
【００４４】
［熱延鋼板の製造方法］
次に、上記構成を備えた本発明の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた熱延鋼板を製造する方法について説明する。
【００４５】
本発明の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた熱延鋼板の製造方法は、仕上げ圧延前のデスケーリングを行った後、仕上げ圧延開始までの間に鋼板表面の平均相対湿度が８０％以上になるように保持し、平均スケール厚が２〜３０μｍで仕上げ圧延を開始し、仕上げ圧延終了温度を８５０℃以上にする方法である。また、スケール付き熱延鋼板上での塗装耐食性を確保するためには、前記に加えて、鋼板表面温度：８５０〜９８０℃の範囲内での累積圧下率が３０％以上である仕上げ圧延を行う方法である。
【００４６】
以下、本発明の熱延鋼板の製造方法で規定する各手順並びに条件について説明する。
【００４７】
まず、上記成分からなるスラブを加熱し、その後、粗圧延、仕上げ圧延を順次行う。この際、スラブ加熱条件、並びに、粗圧延の条件は特に限定されるものではなく、従来から用いられている各条件を採用することができる。
【００４８】
デスケーリング後から仕上げ圧延開始までの鋼板表面直上の雰囲気は、スケールの形成挙動および脱炭挙動に影響を与える重要な因子である。デスケーリング後から仕上げ圧延開始までの空気中の相対湿度が８０％未満であると、最表面に形成される鉄酸化物直下の地鉄の脱炭が進行し、疲労特性が低下するとともに、仕上げ圧延時にスケール破砕が起き、塗装耐食性が低下する。このため、相対湿度の適正範囲を８０％以上とした。９０％以上がより好ましい範囲である。上限は特に限定しないが、１００％である。
【００４９】
相対湿度を制御する方法としては、水蒸気ミストを鋼板表面に導入する方法、水を鋼板表面に噴射させ、蒸発した水蒸気により鋼板表面の水蒸気密度を増加させる方法のいずれでも構わない。
【００５０】
なお、本発明においては、仕上げ圧延開始から終了までの鋼板表面直上の相対湿度についても、上記と同様に制御することが好ましい。
【００５１】
また、本発明において、仕上げ圧延開始時の平均スケール厚は、疲労特性およびスケール付き材の塗装後耐食性に影響する重要な因子である。ここで、従来の製造方法では、通常、仕上げ圧延前にデスケーリングを完全に行うことが一般的である。しかしながら、デスケーリングを完全に行い、仕上げ圧延開始時の平均スケール厚さが２μｍ未満であると、逆に地鉄の脱炭が進行して疲労特性が劣位になる傾向が有り、さらに熱延後においてスケール内に微細な酸化物結晶が得られないために、電着塗装後の耐食性が劣化する。一方、仕上げ圧延開始時の平均スケール厚さが３０μｍを超えると、仕上げ圧延後にスケールが破砕して塗装耐食性の劣化を引き起こし、さらには地鉄表面の粗さが増大して疲労特性も低下する。このため、本発明の製造方法においては、仕上げ圧延開始時の平均スケール厚の適正範囲を２〜３０μｍに限定した。
【００５２】
なお、仕上げ圧延前に行うデスケーリングの方法は特に限定するものではない。但し、デスケーリングの処理の程度は、鋼成分やデスケーリング時の鋼板温度に応じて変化するので、これら鋼成分や鋼板温度に応じて吐出水の水圧・水量や噴射角度を変化させることにより、デスケーリング後のスケール厚さを調整する。
【００５３】
仕上げ圧延終了温度は、スケールの破砕とそれに伴う地鉄表面の粗さに影響する重要な因子である。鋼板表面温度が８５０℃未満の条件で仕上げ圧延を行うと、スケールは破砕されて、スケール付き材の塗装後耐食性が低下し、さらにスケール／地鉄界面の粗さが大きくなるため、疲労限度比が低下する。このため、本発明の製造方法においては、仕上げ圧延終了温度の適正範囲を８５０℃以上に限定した。
【００５４】
仕上げ圧延において、圧延時の表面温度と歪付加量は、スケール内酸化物の結晶粒径に影響を及ぼす重要な因子である。８５０〜９８０℃範囲内での累積圧下率が３０％未満であると、スケール内酸化物の細粒化効果が得られない。このため、上記適正温度範囲内での累積圧下率の適正範囲を３０％以上に制限した。また、本発明において、上記適正温度範囲内での累積圧下率は、６０％以上がより好ましい範囲である。
【００５５】
なお、本発明で説明する累積圧下率とは、上記温度範囲内で行った圧延に関して、初期板厚をｔ0、圧延後の板厚をｔfとした場合に、次式｛（ｔ0−ｔf）／ｔ０×１００｝によって求められる量である。
【００５６】
なお、仕上げ圧延においては、通常は複数回のロール圧延を行うので、上記温度範囲内での累積圧下率３０％以上の圧延を含む条件であれば、それ以外の条件の圧延処理を行っても構わない。
【００５７】
なお、スケール内の酸化物の平均結晶粒径は、鋼板断面において、ＥＢＳＤ法によって１００個以上の結晶粒を測定し、その公称粒径として求めることができる。
【００５８】
脱炭層の厚さは、スケールを酸洗で除去した後、グロー放電発光分光分析法により地鉄表面からの深さ方向の炭素濃度分析を行うことにより評価できる。
【００５９】
以上説明したような本発明に係る塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板によれば、上記構成により、スケール有り、スケール無しのいずれの熱延鋼板に電着焼付塗装を施した場合であっても、優れた塗装耐食性と疲労耐久性が得られる。これにより、従来の鋼板において腐食による減肉量を見込んだ部品板厚が設定されていたのに対し、本発明の高強度熱延鋼板は、優れた塗装耐食性が得られることから、部品の板厚を薄くすることが可能となり、自動車あるいはトラック等の軽量化が可能となる。また、鋼板の板厚が薄い場合、鋼材料には高い疲労強度が求められるが、本発明の熱延鋼板は優れた疲労特性を具備することから、部材の軽量化に極めて好適である。
【００６０】
また、本発明の塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れた高強度熱延鋼板の製造方法によれば、上記手順並びに条件を採用することにより、優れた塗装耐食性並びに疲労特性を備える熱延鋼板を製造することが可能となる。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明に係る塗装耐食性と疲労特性に優れた熱延鋼板の実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、もとより下記実施例に限定されるものではなく、前、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００６２】
本実施例においては、まず、下記表１に質量％で示す化学成分（残部はＦｅ及び不可避不純物）を有するＡ〜Ｎの鋼を鋳造した後、このスラブを１０５０〜１２５０℃の範囲内で再加熱し、粗圧延を行った。
次いで、デスケーリング装置を用いて、スケールの残存厚さを変化させ、さらに、デスケーリング後の相対湿度を変化させた上で、下記表２に示す条件で仕上げ圧延を行なった。その後、６５０℃〜室温間で巻き取り処理を行った。
【００６３】
そして、上記手順で得られた本発明例及び比較例の熱延鋼板について、以下に説明するような評価試験を行った。
【００６４】
まず、スケール層中の酸化物の結晶粒径はＥＢＳＤ法にて測定した。
【００６５】
また、地鉄表面の脱炭層深さは、スケールを酸洗で除去した後、グロー放電発光分光分析法にてＣの濃度分布を測定し、脱炭していない部分のＣ濃度に対して、２／３のＣ濃度になる位置を脱炭層深さとした。
【００６６】
また、スケール表面の粗さは、ＪＩＳ  ０６０１Ｂに記載の方法で測定し、算術平均粗さＲａによって評価した。
【００６７】
また、地鉄表面の粗さは、スケール付き鋼板のスケールを酸洗で除去した後、その後、ＪＩＳ  ０６０１Ｂに記載の方法で測定し、算術平均粗さＲａによって評価した。
また、鋼板の引張特性は、各々の鋼板からＪＩＳ５号試験片を採取し、引張方向が圧延方向垂直方向（Ｃ方向）になるような条件で行った。
【００６８】
また、鋼板の疲労特性は、ＪＩＳ  Ｚ２２７５に記載の方法に従い、応力比＝−１の条件下で平面曲げ疲労試験を行い、２００万回疲労限で評価した後、次式｛疲労限／ＴＳ（引張強度）｝から疲労限度比を算出した。
【００６９】
また、塗装耐食性については、まず、スケール層付き鋼板を脱脂し、次いで、前処理としてリン酸亜鉛処理（化成処理）を行った後、カチオン電着塗装を２５μｍの厚さで行った。そして、電着塗装表面に線状の疵を付与した後、ＪＩＳ  Ｚ２３７１に記載の方法に従って２００ｈの塩水噴霧試験（ＳＳＴ試験）を行い、この試験後に、テープ剥離試験を行った際の塗膜剥離幅を測定した。そして、塗膜剥離幅が２ｍｍ以下のものを「○（耐食性ＯＫ）」、２ｍｍを超えるものを「×（耐食性ＮＧ）」として二段階評価した。
次いで、酸洗によりスケールを除去した鋼板についても、上記と同様の方法で、塗装後耐食性を評価した。
【００７０】
下記表１に鋼成分の一覧を示すとともに、下記表２に、作製した熱延鋼板に存在するスケール層の解析結果、スケール／地鉄界面粗さ、引張強さ（ＴＳ）、疲労特性、塗装耐食性の評価結果の一覧を示す。なお、下記表２中において、各見出しは以下の項目を示す。
ｔscale          ：仕上げ圧延開始時のスケール厚さ（ｍｍ）
ＲＨ              ：デスケーリング〜仕上げ圧延開始間の平均相対湿度(%)
Ｒｅｄ              ：８５０〜９８０℃間の累積圧下率（％）
ＦＴ                ：最終仕上げ圧延温度（℃）
Ｒａ１            ：地鉄表面の算術平均粗さ (μｍ)
Ｒａ２        ：スケール表面の算術平均粗さ（μｍ）
ｄox            ：スケール内の酸化物の平均結晶粒径（μｍ）
ｄdec            ：地鉄の脱炭層深さ(μｍ)
【００７１】
【表１】
0005857694.tif 000002
【００７２】
【表２】
0005857694.tif 000003
【００７３】
表２に示すように、本発明で規定する各条件で作製され、本発明で規定する範囲の地鉄表面の粗さ、並びに地鉄の脱炭層深さが本発明範囲内に制御された本発明例の熱延鋼板は、何れも、疲労限度比が０．４５以上であり、また、塗装耐食性の評価が「○」であった。また、スケール付き鋼板については、上記に加え、スケール層中の酸化物の平均結晶粒径、並びにスケール表面の平均粗さが本発明範囲内に制御された本発明例の熱延鋼板は、何れも、疲労限度比が０．４５以上であり、また、塗装耐食性の評価が「○」であった。これにより、本発明の熱延鋼板が、塗装耐食性と曲げ疲労特性に優れていることが明らかとなった。
【００７４】
これに対して、表２に示す比較例の熱延鋼板は、地鉄表面の粗さ、地鉄表面の脱炭層の深さ、スケール層中の酸化物の平均結晶粒径、並びに、スケール表面の平均粗さの何れかが本発明の規定範囲を満たしていないことから、塗装耐食性か疲労特性の少なくとも何れかが劣る結果となった。
【００７５】
試験番号Ａ−２、Ｂ−４は、仕上げ圧延前のスケール厚が本発明の規定範囲に比べて過大であったため、地鉄表面粗さが大きくなって疲労特性が低下するとともに、スケールが破砕されてスケール表面粗さが大きくなったために、スケール表面材の塗装耐食性がＮＧの評価となった例である。
【００７６】
試験番号Ｂ−１は、相対湿度は適正だったものの、仕上げ圧延前のスケール厚が本発明の規定範囲に比べて過小であったため、地鉄の脱炭が進行するとともに、スケール内の酸化物粒径が粗大化し、塗装耐食性も疲労特性もＮＧの評価となった例である。
【００７７】
また、試験番号Ａ−３、Ｄ−１は、デスケーリング後から仕上げ圧延開始までの相対湿度が低かったために地鉄の脱炭が進行し、疲労特性がＮＧの評価となり、さらに塗装後耐食性もＮＧの評価となった例である。
【００７８】
また、試験番号Ａ−７、Ａ−８は、仕上げ圧延前のスケール厚は適正だったものの、圧延中にスケールに歪が付与されなかったため、スケール内の酸化物結晶粒が微細化せず、塗装耐食性がＮＧとなった例である。ただし、試験番号Ａ−７、Ａ−８は地鉄表面の脱炭層が小さいため、スケール除去後の鋼板については、疲労特性および塗装後耐食性共にＯＫの評価である。
【００７９】
また、試験番号Ａ−１０は、デスケーリング後から仕上げ圧延終了まで、相対湿度を規定の範囲内に保持した例であり、脱炭層の形成が強く抑制されると共に、スケール破砕も抑制され、塗装耐食性と曲げ疲労特性の何れも非常に優れていることが明らかとなった。
【００８０】
また、試験番号Ａ−１１は、仕上げ圧延温度が適正範囲以下であったために、スケール破砕が起こると共にスケール／地鉄界面の粗さが増加し、疲労特性と塗装後耐食性がＮＧとなった例である。なお、試験番号Ａ−１１は脱炭層はないため、酸洗後の板の塗装耐食性はＯＫの評価であった。
【００８１】
また、試験番号Ｈ−１、Ｉ−１、Ｋ−１は、Ｃ量、Ｓｉ＋Ａｌ量、Ｍｎ量が適正量以下であっため、最大引張強度が５４０ＭＰａに満たなかった例である。
【００８２】
また、試験番号Ｌ−１は、Ｎ量が適正量以上であっため、Ｔｉの効果が発揮されず、地鉄表面の脱炭層の形成が抑制できず、疲労特性とスケール除去後の板の塗装後耐食性がＮＧであった例である。
【００８３】
また、試験番号Ｊ−１、Ｎ−１は、ＴｉとＮｂの合計添加量が適正量以下であったため、地鉄の脱炭が抑制できず、疲労特性とスケール除去後の板の塗装後耐食性がＮＧであった例である。
【００８４】
また、試験番号Ｍ−１は、製造条件は適正であるものの、ＳｉとＡｌの合計添加量が適正範囲以上であったため、地鉄表面の脱炭層の形成を抑制できず、疲労特性とスケール除去後の板の塗装後耐食性がＮＧであった例である。
以上説明した実施例の結果より、本発明の熱延鋼板およびその製造方法が、塗装耐食性と疲労特性に優れていることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明によれば、例えば、自動車やトラックのフレームやメンバー、シャシー等の素材として好適な、塗装耐食性と疲労特性に優れた熱延鋼板を提供することが可能となる。このように、自動車やトラックのフレームやメンバー、シャシー等の部材に本発明を適用することにより、塗装後の耐食性や疲労強度の向上、さらに、軽量化等のメリットを十分に享受することができ、産業上の効果は極めて高い。
【図１】
0005857694.tif 000004