(57)【要約】【課題】製品としての材質のバラツキが極めて小さい薄鋼板を提供する。【解決手段】材質ばらつきの極めて小さい薄鋼板の溶製方法において，Alで予備脱酸を行い，溶鋼中のフリー酸素を10〜50ppmまで低減した後に，SiとFe-Si-REM合金あるいはTiとFe-Si-REM合金による複合脱酸を実施し，鋼成分としてCeを含みかつ，Ceを含有する球状のオキシサルファイドを核としてその表皮にMnSが析出した介在物を鋼中に有している材質ばらつきの極めて小さい薄鋼板である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼成分としてCeを含み，かつ，Ceを含有する球状のオキシサルファイドを核としてその表皮にMnSが析出した介在物を鋼中に有している材質ばらつきの極めて小さい薄鋼板。
【請求項２】
質量％で，Si:0.05%以上，Al:0.005%以下，O:0.005%以下，Ce:0.001〜0.1%を含む請求項１に記載の材質ばらつきの極めて小さい薄鋼板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の材質ばらつきの極めて小さい薄鋼板用溶鋼の溶製方法において，Alで予備脱酸を行い，溶鋼中のフリー酸素を10〜50ppmまで低減した後に，SiとFe-Si-REM合金あるいはTiとFe-Si-REM合金による複合脱酸を実施することを特徴とする溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，製品としての材質のバラツキが極めて小さい薄鋼板および薄鋼板用溶鋼の溶製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車，家電，建材及び容器用途として使用される薄鋼板では，材質バラツキが発生する。このような材質バラツキの生じる原因として，鋼組成や製造条件の変動がある。しかし，同一の組成及び製造条件化で製造しても一定の分布でバラツキが生じるものとして製造し，鋼板を提供しているのが実情である。また，使用時における，例えばプレス加工時に生じる割れの発生の原因として，プレス時の条件変動にもその一因があるが，それ以前に，鋼板自体の有する材質バラツキによるものも否定できない事実である。しかしながら，従来はこうした材質バラツキを効果的に抑制する技術は見当たらない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は，自動車，家電，建材及び容器用途として使用される薄鋼板全般にわたり，材質バラツキの低減による部品歩留の向上と，それによる製造コストの飛躍的な削減を実現するとともに，加工された部品の使用時における性能ばらつきを極力抑えることを目的になされたものである。一方，鋼板を製造する側においても，歩留を向上させ，より多くの鋼材を供給することが要求されていることから，鋼板特性のばらつきを極めて小さくすることを可能とする鋼板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで，本発明者らはこうした実情に鑑み，鋭意研究を重ねた結果，材質バラツキの主因として鋼中に形成される介在物の形態にあることを見出し，本発明を完成させた。
その要旨は以下の通りである。
【０００５】
すなわち，本発明によれば，鋼成分としてCeを含み，かつ，Ceを含有する球状のオキシサルファイドを核としてその表皮にMnSが析出した介在物を鋼中に有している材質ばらつきの極めて小さい薄鋼板が提供される。
【０００６】
この薄鋼板は，質量％で，Si:0.05%以上，Al:0.005%以下，O:0.005%以下，Ce:0.001〜0.1%を含んでいても良い。
【０００７】
また本発明によれば，これら材質ばらつきの極めて小さい薄鋼板用溶鋼の溶製方法において，Alで予備脱酸を行い，溶鋼中のフリー酸素を10〜50ppmまで低減した後に，SiとFe-Si-REM合金あるいはTiとFe-Si-REM合金による複合脱酸を実施することを特徴とする溶製方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により，材質バラツキの極めて小さい薄鋼板の製造が可能となり，鋼板使用時におけるプレス加工時の割れも軽減されることから，製品歩留の向上が期待できるばかりでなく，鋼板製造後の材質変動も抑制されることから歩留を上げ，生産性の向上に対する寄与へも貢献できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
まず，本発明を完成させるに至った実験について説明する。
本発明者らは，表１に示すような鋼を実験室で溶製し，引き続き実施した熱延により製造した熱延板における材質を評価した。ここでは，もっとも鋼中における介在物の影響を受ける特性の１つである穴拡げ性の評価を実施した。なお，穴拡げ性の評価は，鉄連規格に準拠し，10mmφの穴(d0)を打ち抜いた後，バリを外側に配置して60°の円錐ポンチにて穴を押し広げ，板厚方向に貫通した亀裂が１本でも発生した時点で試験を中止し，その時の穴径をdとして，穴拡げ値(%)：{(d／d0)−1}×100として評価した。また，バラツキの評価として標準偏差を算出した。図１はその実験結果を示すものであるが，脱酸元素としてAlを使用せず，Si及びFe-Si-REM合金を用いた鋼Ｄにおいては，S量を大きく下げなくても，平均値として高い値が得られるばかりでなく，標準偏差も小さく，バラツキが大きく低減されることが知見されたのである。また，JIS５号試験片による熱延板の引張特性を表２に示すが，Fe-Si-REM合金を使用した鋼で延性が大きく向上することも確認された。一方，FE-SEMを用いて鋼中の介在物の形態を調査した結果，図２に示すように，MnSの形態が大きく変化したこと，すなわち，Si脱酸に加え，Fe-Si-REM合金脱酸を実施することにより，圧延方向に長く伸びる性質を有するMnSが，Ceを含有する球状のオキシサルファイドを核にその表面を包むように析出していることが発見された。こうしたMnSの析出変化は，Ceを含有する球状のオキシサルファイド中に含まれるSを介して生じたものと考えられ，このように析出したMnSは，大きさが比較的小さいことに加え，強度の高いCeを含有する球状のオキシサルファイドにより圧延中に変形することなく形状が維持されたものと考えられる。一方，予備脱酸以後にAl脱酸を実施したA及びＥ鋼には，圧延方向に長く伸びたクラスター状のアルミナ系酸化物が観察された。また，Fe-Si-REM合金を添加していないA〜C及びE鋼では，熱延時に伸びたと思われるMnSが析出している。したがって，こうした酸化物やMnSの存在により，A〜C及びE鋼ではバラツキが大きく，とくに低い最小値を示したものと考えられる。こうした実験事実をもとに本発明を完成させるに至った。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
【表２】
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【００１２】
以下に本発明の限定理由について説明する。
本発明においては，Si，Al，O及びCe以外の鋼成分については，とくに限定されるものではなく，通常製造されている範囲とすれば良い。
【００１３】
Siは，鋼の脱酸時に使用される元素である同時に，強度を確保する場合に添加される元素である。脱酸のためにのみ使用される場合には，不可避的に添加されることになるため，0.05%を下限とする。なお，本発明においては，Siは，必ずしも含有していなくても良い。
【００１４】
Alについては，予備脱酸以後の脱酸時に使用することをあえて避けることから，不可避的に存在する量として0.005%を上限とする。なお，本発明においては，Alは，０％の場合を含む。
【００１５】
Oは，その存在により介在物を形成し，材質のバラツキを大きくする要因の１つであることから，製鋼段階の脱酸において極力酸化物としてスラグ中に取り込み，鋼中から排除することが好ましいが，実質的には酸化物が鋼中に残存するため，その量を極力少なくするために0.005%以下とするが，好ましくは0.003%以下とする。なお，本発明においては，Oは，０％の場合を含む。
【００１６】
Ceは，脱酸のために添加されるものである。MnSの核として作用するオキシサルファイドを形成させるには，0.001%以上のCeが必要である。一方，0.1%を超えて含有されてもその効果が飽和するため，これを上限とする。また，Ceの添加は例えばFe-Si-REM合金を使用して添加され，その合金中には，Ceが含まれるものである。
【００１７】
製鋼方法はとくに限定されるものではないが，高炉法及び冷鉄源溶解法のいずれの方法で製造された溶鋼を使用し，二次精錬設備例えばRHにおいてAlを使用した予備脱酸と，それに引き続いて実施されるSiあるいはTiとFe-Si-REM合金を用いた複合脱酸及び成分調整を実施するものである。
【００１８】
熱間圧延，冷間圧延及び連続焼鈍はとくに限定されるものではなく，通常実施される範囲で行われるもである。すなわち，熱延工程では，加熱温度：1050〜1250℃，仕上温度：840〜930℃，巻取温度：400〜750℃で実施される。また，冷延・焼鈍工程では，冷延率：50〜90％，焼鈍温度：700〜850℃，過時効温度：250〜450℃で実施されるものである。なお，焼鈍後には必要に応じて1.5％以下のスキンパス圧延も実施される。
【００１９】
表面処理については，熱延板あるいは冷延板に実施される。その手段として，一般的な溶融(600〜850℃で焼鈍工程を含む)あるいは電気による方法が使用されるが，とくに溶融については，メッキ付着後にいわゆる合金化処理(500〜550℃，40ｓ以内)を施しても本発明の効果に何ら影響はない。さらに，溶融亜鉛メッキの場合，連続焼鈍にて材質を作り込んだ後(スキンパスの有無によらず)に，400〜460℃程度の低温加熱に施す溶融亜鉛メッキ処理と，引き続き実施する合金化(500〜550℃，40ｓ以内)を実施しても本発明における効果は変わらない。
以下，実施例により本発明による効果を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
表３に示す組成の鋼を転炉出鋼し，連続鋳造でスラブとした。その際に，脱酸工程においては，Alで予備脱酸を行い，溶鋼中のフリー酸素を50ppmまで低減させてから，SiとFe-Si-REM合金あるいはTiとFe-Si-REM合金による複合脱酸を実施した。得られたスラブは，表４に示す所定の熱延条件にて熱延板とした。得られた熱延板の材質については，JIS
Z 2201に記載の5号試験片に加工し，JIS Z 2241に記載の試験方法にしたがって引張試験を行った。また，穴拡げ性の調査も同時に実施し，直径10mm(d0)の穴を打ち抜き，60度の円錐ポンチを使用してバリが外側になるようにその穴を押し広げ，割れが板厚を貫通した時点での穴径(d)を測定し，d／d0で評価した。とくに穴拡げ性については，コイルのトップ，ミドル及びテイル部からサンプルを採取し，各部位より板幅方向に連続した試験片を採取した。なお，いずれの部位についても３列分の試験片を準備した。結果を表４に示す。本発明鋼であるFe-Si-REM合金脱酸を実施した鋼では，それを実施しなかった鋼に比べて1割程度の延性向上が認められる。また，穴拡げ性についても，σが小さくバラツキが大きく低減している。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
【表４】
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【実施例２】
【００２３】
表５に示す組成の鋼を転炉出鋼し，連続鋳造でスラブとした。その際に，脱酸工程においては，Alで予備脱酸を行い，溶鋼中のフリー酸素を50ppmまで低減させてから，SiあるいはTiとFe-Si-REM合金による複合脱酸を実施した。得られたスラブは，表６に示す所定の熱延条件にて熱延板とした後，同表に示す冷間圧延，連続焼鈍及びスキンパスを実施した。得られた冷延板の材質については，JIS Z 2201に記載の5号試験片に加工し，JIS Z 2241に記載の試験方法にしたがって引張試験を行った。また，穴拡げ性の調査も同時に実施し，直径10mm(d0)の穴を打ち抜き，60度の円錐ポンチを使用してバリが外側になるようにその穴を押し広げ，割れが板厚を貫通した時点での穴径(d)を測定し，d／d0で評価した。とくに穴拡げ性については，コイルのトップ，ミドル及びテイル部からサンプルを採取し，各部位より板幅方向に連続した試験片を採取した。なお，いずれの部位についても３列分の試験片を準備した。結果を表６に示す。本発明鋼であるFe-Si-REM合金脱酸を実施した鋼では，それを実施しなかった鋼に比べて1割程度の延性向上が認められる。また，穴拡げ性についても，σが小さくバラツキが大きく低減している。
【００２４】
【表５】
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【００２５】
【表６】
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【実施例３】
【００２６】
表３及び５に示した一部の熱延板及び冷延板について，引き続きメッキ処理を行った。溶融メッキについては，加熱後460℃で実施し，引き続き合金化処理を実施する場合は，500〜550℃の範囲に加熱・保熱により実施した。なお，スキンパスはそれぞれのメッキ処理後に0.5〜2％の範囲で実施した。得られた鋼板の材質については，JIS Z 2201に記載の5号試験片に加工し，JIS Z 2241に記載の試験方法にしたがって引張試験を行った。また，穴拡げ性の調査も同時に実施し，直径10mm(d0)の穴を打ち抜き，60度の円錐ポンチを使用してバリが外側になるようにその穴を押し広げ，割れが板厚を貫通した時点での穴径(d)を測定し，d／d0で評価した。とくに穴拡げ性については，コイルのトップ，ミドル及びテイル部からサンプルを採取し，各部位より板幅方向に連続した試験片を採取した。なお，いずれの部位についても３列分の試験片を準備した。結果を表７に示す。いずれの鋼板についても，本発明鋼であるFe-Si-REM合金脱酸を実施した鋼では，それを実施しなかった鋼に比べて1割程度の延性向上が認められる。また，穴拡げ性についても，σが小さくバラツキが大きく低減している。
【００２７】
【表７】
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【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は，例えば自動車，家電，建材及び容器用途として使用される薄鋼板に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】材質評価実験における表１に示す各鋼の穴拡げ値を示すグラフである。
【図２】鋼中の介在物の形態を示すFE-SEMである。
【図１】
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【図２】
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