(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０００５〜０．００５０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．５０％、
Ｓｉ：０．００１〜０．０１５％、
Ａｌ：０．００１〜０．０１％、
Ｎ  ：０．００１０〜０．００４５％、
Ｏ  ：０．０１５０〜０．０５５０％、
Ｐ  ：０．０４〜０．１０％、
Ｓ  ：０．００５０〜０．０５０％、
Ｎｂ：０．０２０〜０．０８０％、
Ｃｕ：０．０１５〜０．０４５％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物であり、
Ｃ含有量をＣ（％）、Ｍｎ含有量をＭｎ（％）、Ｐ含有量をＰ（％）、Ｎｂ含有量をＮｂ（％）で表したとき、下記式（１）を満足し；
組織がフェライトを含有し、表面から板厚方向に板厚の１／４の位置における前記フェライトの平均結晶粒径が１２．０μｍ以下であり；
Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂを含有し、直径が０．２μｍ以上１０μｍ以下であるＦｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ系複合酸化物を、２×１０２個／ｍｍ２以上１×１０４個／ｍｍ２以下含み；
１０％の引張歪が付与され、かつ、加熱温度が８３０℃、保持時間が５分の熱処理が施された後の１０７サイクルでの応力である疲労強度を引張強度で除した値で示される疲労限度比が０．４２超であり；
前記組織と前記Ｆｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ系複合酸化物との間に、空隙が形成され、前記空隙の円相当径が０．１〜０．６μｍであり；
前記空隙を三角形として近似して前記三角形の長辺を底辺としたとき、前記底辺の長さを高さで除した値が１．０〜１５である；
ことを特徴とする耐つまとび性に優れたほうろう用冷延鋼板。
２．２０≦８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５≦４．００・・・（１）
【請求項２】
質量％で、
Ｃ  ：０．０００５〜０．００５０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．５０％、
Ｓｉ：０．００１〜０．０１５％、
Ａｌ：０．００１  〜０．０１％、
Ｎ  ：０．００１０〜０．００４５％、
Ｏ  ：０．０１５０〜０．０５５０％、
Ｐ  ：０．０４〜０．１０％、
Ｓ  ：０．００５０〜０．０５０％、
Ｎｂ：０．０２０〜０．０８０％、
Ｃｕ：０．０１５〜０．０４５％、
Ｂ  ：０．０００５〜０．００５０％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物であり、
Ｃ含有量をＣ（％）、Ｍｎ含有量をＭｎ（％）、Ｐ含有量をＰ（％）、Ｎｂ含有量をＮｂ（％）で表したとき、下記式（２）を満足し；
組織がフェライトを含有し、表面から板厚方向に板厚の１／４の位置における前記フェライトの平均結晶粒径が１２．０μｍ以下であり；
Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｂを含有し、直径が０．２μｍ以上１０μｍ以下であるＦｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ‐Ｂ系複合酸化物を、２×１０２個／ｍｍ２以上１×１０４個／ｍｍ２以下含み；
１０％の引張歪が付与され、かつ、加熱温度が８３０℃、保持時間が５分の熱処理が施された後の１０７サイクルでの応力である疲労強度を引張強度で除した値で示される疲労限度比が０．４２超であり；
前記組織と前記Ｆｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ‐Ｂ系複合酸化物との間に、空隙が形成され、前記空隙の円相当径が０．１〜０．６μｍであり；
前記空隙を三角形として近似して前記三角形の長辺を底辺としたとき、前記底辺の長さを高さで除した値が１．０〜１５である；
ことを特徴とする耐つまとび性に優れたほうろう用冷延鋼板。
２．５０≦８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５≦４．００・・・（２）
【請求項３】
前記Ｆｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ系複合酸化物の数密度が、５×１０２個／ｍｍ２以上１×１０４個／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載のほうろう用冷延鋼板。
【請求項４】
前記Ｆｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ‐Ｂ系複合酸化物の数密度が、５×１０２個／ｍｍ２以上１×１０４個／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項２に記載のほうろう用冷延鋼板。
【請求項５】
さらに、質量％で、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｍｇから選択される１種以上を合計で０．１％以下含有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のほうろう用冷延鋼板。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のほうろう用冷延鋼板を用いて製造されることを特徴とするほうろう製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加工性、ほうろう特性（耐泡・黒点性、密着性、耐つまとび性）及び疲労特性に優れた高強度ほうろう用鋼板に関し、特に、耐つまとび性及びほうろう処理後の疲労特性に著しく優れた高強度ほうろう用冷延鋼板に関する。また、本発明は、このほうろう用鋼板を用いたほうろう製品に関する。
本願は、２０１３年０９月１０日に、日本に出願された特願２０１３−１８７４７３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ほうろう用鋼板は鋼板表面にガラス質を焼き付けるほうろう処理によって耐熱性、耐候性、耐薬品性及び耐水性の機能が付与された上で、ほうろう製品として用いられている。また、ほうろう用鋼板は、このような特性を活かして、鍋類、流し台等の台所用品、建材等の材料として広く利用されている。このようなほうろう用鋼板に求められる特性として、耐焼成ひずみ性、耐つまとび性、密着性、耐泡・黒点欠陥性等がある。また、ほうろう用鋼板をほうろう製品とする製造過程においては、製品形状を得るために、通常プレス加工が施される。そのためほうろう用鋼板には、上記の特性に加えて良好な成形性（加工性）も求められる。【０００３】
また、ほうろう処理を施すことにより、硫酸等が含まれる苛酷な腐食環境下での耐食性が向上する。そのため、ほうろう用鋼板は、近年、発電設備等（例えば発電機用熱交換器）のエネルギー分野にも適用範囲が広がっている。このような分野においては、経年使用に対する疲労等の信頼性の向上や、さらには、部品の軽量化を目的として、使用される鋼板の高強度化が求められている。【０００４】
ほうろう特性を有する鋼板の高強度化に関しては、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の鋼板は、鋼中にＴｉを添加し、ほうろう焼成（ほうろう処理における焼成工程）中に、ＴｉＣを鋼板中に微細析出させることによって高強度化が図られている。また、特許文献２には、鋼板中成分のＮｉ及びＰの添加量比を特定の範囲に制御することによって、高強度化と同時にほうろう特性を確保した鋼板が記載されている。【０００５】
しかし、特許文献１の技術で得られた鋼板は、ほうろう処理を施した場合に、泡または黒点と言われる表面欠陥が発生し易い。また、焼成中の短時間の熱処理では、ＴｉＣが十分に生成し難く、つまとび欠陥が発生し易い。
特許文献２の技術は、ほうろう特性の確保のために、高価なＮｉの添加を必須としている。そのため、特性確保は可能なものの、製造コストの観点からは課題が残る。【０００６】
自動車用鋼板等では、従来、疲労特性の向上が求められており、種々の研究がなされている。しかしながら、ほうろう用鋼板のほうろう処理後の疲労特性（すなわち、ほうろう製品の疲労特性）を向上させる技術については、報告されていない。例えば非特許文献１では、Ｐ含有量を高めることにより、自動車用鋼板の疲労特性の向上を図る技術が記載されている。
しかしながら、ほうろう用鋼板は、自動車用鋼板等とは異なり、ほうろう特性、特に耐つまとび性の確保のために、意図的に疲労特性を低下させる原因となる多くの析出物（特に酸化物）を組織中に分散させる必要がある。また、自動車用鋼板等と異なり、ほうろう用鋼板では、加工後に８００℃以上に加熱するほうろう処理が行われるため、熱履歴により組織が変化してしまう。そのため、図１に示すように、ほうろう用鋼板では、自動車用鋼板に比べて疲労特性が低くなる。
その結果、自動車用鋼板で行われる疲労特性向上技術を、ほうろう用鋼板に適用したとしても、それだけでは十分な疲労特性を有するほうろう用鋼板を得ることはできない。【０００７】
このように、ほうろう用鋼板の重要な特性である、耐つまとび性、加工性、さらには、鋼板信頼性の指針となる製品での疲労特性を十分満足する高強度鋼板は提供されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国特開昭６１−１１７２４６号公報
【特許文献２】日本国特許第１４５６１９９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】“高強度薄鋼板の疲労強度”、長江ら、鉄と鋼、第６８年（１９８２）第９号  ｐ．１４３０〜１４３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前述したほうろう用鋼板に係る技術を発展させ、加工性、耐つまとび性、及び、疲労特性に優れた安価な高強度ほうろう用鋼板、特に、加工性、耐つまとび性に優れ、ほうろう処理後でも優れた疲労特性を有する安価な高強度ほうろう用冷延鋼板を提供することを目的とする。また、本発明は、加工性、耐つまとび性及び疲労特性に優れた安価な高強度ほうろう用冷延鋼板を用いたほうろう製品を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、従来のほうろう用鋼板の課題を克服するために種々の検討を重ねてなされた。本発明者らは、ほうろう用冷延鋼板の耐つまとび性、加工性、及び、疲労特性について、成分組成、製造条件の影響を検討し、次の（ａ）〜（ｆ）の知見を得た。【００１２】
（ａ）鋼の成分組成を適正化し、つまとびの要因となる鋼板中水素をトラップする鋼板中の析出物を制御すれば、耐つまとび性が向上する。特に、鋼板中に酸化物を存在させると、耐つまとび性が向上する。【００１３】
（ｂ）加工性は、鋼板の強度が高くなると劣化する。しかしながら、鋼板中に存在する析出物（ほうろう用鋼板の場合は、特に酸化物）の直径、個数を適正化することにより、鋼板が高強度化しても、加工性の劣化代を小さくできる。【００１４】
（ｃ）ほうろう用鋼板では、上述のように鋼中に多くの酸化物が存在する。このようなほうろう用鋼板に、冷間圧延やプレス成形等の加工を行うと、鋼板中に存在する酸化物と鋼板との変形抵抗差により鋼中に存在する酸化物と鋼板組織との間に空隙が形成される。この空隙は、形状によっては、切欠き効果によって応力集中をもたらし、疲労破壊の起点となる可能性がある。そのため、空隙の形状を適切に制御することで、疲労特性の向上を図ることができる。【００１５】
（ｄ）ほうろう用鋼板では、加工によって析出物の周囲及び空隙の周囲に歪が蓄積されやすい。特にプレス成形において曲げ変形が生じる場合には表層部（例えば表層から２０μｍ以内）において、この傾向は顕著である。この蓄積された歪により、ほうろう処理時に粒成長が引き起こされる。
ほうろう処理後の疲労特性は、表層部でのほうろう処理後の結晶粒径に影響を受けるため、平均結晶粒径を小さくすることは、疲労特性向上に有効である。しかしながら、平均結晶粒径が小さくても、粒成長によって部分的に粗大化した結晶粒が存在すると、疲労破壊の起点となるため、疲労特性が低下する。特に、空隙の近傍で粒成長が発生すると、疲労の起点になりやすい。このような粒成長は、ほうろう処理のような熱履歴が付与されない自動車用鋼板等では観察されないので、ほうろう用鋼板に特有の現象であると考えられる。【００１６】
（ｅ）熱延、酸洗及び冷間圧延条件を適正に制御することで、結晶粒径の制御が可能である。また、酸化物の直径を好ましい範囲に制御し、最終製品での析出物形態を制御できる。
さらに、冷間圧延において、冷延油などの選択によりロールと鋼板との摩擦係数を適正な範囲とすることにより、表層部に蓄積する歪を低下させることができる。【００１７】
（ｆ）鋼板成分、特にＣ、Ｍｎ、Ｐ、Ｎｂの含有量を所定の範囲に制御することで、ほうろう処理（ほうろう焼成）時の粒成長を防止できる。そのため、加工前の結晶粒径を小さくするとともに、Ｃ、Ｍｎ、Ｐ、Ｎｂの含有量を適正化することによりほうろう処理後にも結晶粒を小さくすることができ、疲労特性を向上させることが可能となる。【００１８】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。【００１９】
（１）本発明の一態様に係る耐つまとび性に優れたほうろう用冷延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０００５〜０．００５０％、Ｍｎ：０．０５〜１．５０％、Ｓｉ：０．００１〜０．０１５％、Ａｌ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１０〜０．００４５％、Ｏ：０．０１５０〜０．０５５０％、Ｐ：０．０４〜０．１０％、Ｓ：０．００５０〜０．０５０％、Ｎｂ：０．０２０〜０．０８０％、Ｃｕ：０．０１５〜０．０４５％を含有し、残部がＦｅおよび不純物であり、Ｃ含有量をＣ（％）、Ｍｎ含有量をＭｎ（％）、Ｐ含有量をＰ（％）、Ｎｂ含有量をＮｂ（％）で表したとき、下記式（ｉ）を満足し；組織がフェライトを含有し、表面から板厚方向に板厚の１／４の位置における前記フェライトの平均結晶粒径が１２．０μｍ以下であり；Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂを含有し、直径が０．２μｍ以上１０μｍ以下であるＦｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ系複合酸化物を、２×１０２個／ｍｍ２以上１×１０４個／ｍｍ２以下含み；１０％の引張歪が付与され、かつ、加熱温度が８３０℃、保持時間が５分の熱処理が施された後の１０７サイクルでの応力である疲労強度を引張強度で除した値で示される疲労限度比が０．４２超であり；前記組織と前記Ｆｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ系複合酸化物との間に、空隙が形成され、前記空隙の円相当径が０．１〜０．６μｍであり；前記空隙を三角形として近似して前記三角形の長辺を底辺としたとき、前記底辺の長さを高さで除した値が１．０〜１５である。
２．２０≦８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５≦４．００・・・（ｉ）
【００２０】
（２）本発明の別の態様に耐つまとび性に優れた係るほうろう用冷延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０００５〜０．００５０％、Ｍｎ：０．０５〜１．５０％、Ｓｉ：０．００１〜０．０１５％、Ａｌ：０．００１  〜０．０１％、Ｎ：０．００１０〜０．００４５％、Ｏ：０．０１５０〜０．０５５０％、Ｐ：０．０４〜０．１０％、Ｓ：０．００５０〜０．０５０％、Ｎｂ：０．０２０〜０．０８０％、Ｃｕ：０．０１５〜０．０４５％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％を含有し、残部がＦｅおよび不純物であり、Ｃ含有量をＣ（％）、Ｍｎ含有量をＭｎ（％）、Ｐ含有量をＰ（％）、Ｎｂ含有量をＮｂ（％）で表したとき、下記式（ｉｉ）を満足し；組織がフェライトを含有し、表面から板厚方向に板厚の１／４の位置における前記フェライトの平均結晶粒径が１２．０μｍ以下であり；Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｂを含有し、直径が０．２μｍ以上１０μｍ以下であるＦｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ‐Ｂ系複合酸化物を、２×１０２個／ｍｍ２以上１×１０４個／ｍｍ２以下含み；１０％の引張歪が付与され、かつ、加熱温度が８３０℃、保持時間が５分の熱処理が施された後の１０７サイクルでの応力である疲労強度を引張強度で除した値で示される疲労限度比が０．４２超であり；前記組織と前記Ｆｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ‐Ｂ系複合酸化物との間に、空隙が形成され、前記空隙の円相当径が０．１〜０．６μｍであり；前記空隙を三角形として近似して前記三角形の長辺を底辺としたとき、前記底辺の長さを高さで除した値が１．０〜１５である。
２．５０≦８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５≦４．００・・・（ｉｉ）
【００２１】
（３）上記（１）に記載のほうろう用冷延鋼板は、Ｆｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ系複合酸化物の数密度が、５×１０２個／ｍｍ２以上１×１０４個／ｍｍ２以下であってもよい。
（４）上記（２）に記載のほうろう用冷延鋼板は、Ｆｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ‐Ｂ系複合酸化物の数密度が、５×１０２個／ｍｍ２以上１×１０４個／ｍｍ２以下であってもよい。
（５）上記（１）乃至（４）の何れか一項に記載のほうろう用冷延鋼板は、さらに、質量％で、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｍｇから選択される１種以上を合計で０．１％以下含有してもよい。
【００２３】
（６）本発明の別の態様に係るほうろう製品は、上記（１）乃至（５）に記載のほうろう用冷延鋼板を用いて製造される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、加工性と耐つまとび性とに優れ、ほうろう処理後にも優れた疲労特性を有する高強度ほうろう用鋼板、及びこの冷延鋼板を用いて製造されたほうろう製品を提供することができる。本発明の高強度ほうろう用冷延鋼板は、台所用品、建材用に加え、エネルギー分野に適用する場合において、経年使用における疲労等に対する信頼性の向上や、製品の軽量化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】各種鋼板の引張強度と疲労強度との関係を示す図である。
【図２】８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の値と疲労強度比との関係を示す図である。
【図３】本実施形態に係るほうろう用鋼板に存在する空隙の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本実施形態に係る加工性と耐つまとび性とに優れ、ほうろう処理後に優れた疲労特性を有する高強度ほうろう用冷延鋼板（以下「本実施形態に係るほうろう用鋼板」ということがある。）とその製造方法（以下「本実施形態に係るほうろう用鋼板の製造方法」ということがある。）、並びに、本実施形態に係る加工性と耐つまとび性とに優れた高強度ほうろう用冷延鋼板を用いて製造されたほうろう製品（以下「本実施形態に係るほうろう製品」ということがある。）について説明する。
【００２７】
まず、本実施形態に係るほうろう用鋼板の成分組成（化学成分）を限定する理由について説明する。ここで、成分組成に関する％は、質量％を意味する。
本実施形態に係るほうろう製品は、本実施形態に係るほうろう用鋼板を用いて製造されるので、本実施形態に係るほうろう製品の成分組成は、本実施形態に係るほうろう用鋼板と同じである。
【００２８】
Ｃ：０．０００５〜０．００５０％
Ｃは、その含有量が低いほど加工性が良好となる。そのため、Ｃ含有量の上限を０．００５０％とする。加工性の指標となる伸び及びｒ値をより向上させるには、Ｃ含有量の上限を、０．００２５％とすることが好ましい。更に好ましくは０．００１５％である。Ｃ含有量の下限は、鋼板特性確保の観点からは特に限定する必要がない。しかしながら、Ｃ含有量を必要以上に低減すると製鋼コストが高くなるだけでなく、製品としての強度を確保するために他の合金元素の含有量を増加させる必要が生じ、製造コストが高くなる。そのため、Ｃ含有量の下限を０．０００５％とすることが好ましい。より好ましいＣ含有量の下限は０．００１０％である。
【００２９】
Ｍｎ：０．０５〜１．５０％
Ｍｎは、Ｏ含有量、Ｎｂ含有量、Ｂ含有量と関連して、ほうろう用鋼板の耐つまとび性の向上に寄与する酸化物の組成に影響する。また、鋼板の高強度化にも影響する。そのため、Ｍｎはほうろう用鋼板において重要な元素である。また、Ｍｎは、熱間圧延時に、Ｓの存在に起因する熱間脆性を防止する元素である。これらの効果を得るため、Ｏを含む本実施形態に係るほうろう用鋼板において、Ｍｎ含有量の下限は０．０５％とする。
通常、Ｍｎ含有量が高くなると、ほうろう密着性が悪くなり、泡や黒点が発生し易くなるが、Ｍｎが酸化物として鋼中に存在する場合には、ほうろう密着性、耐泡・黒点性の劣化は小さい。従って、本実施形態に係るほうろう用鋼板では、Ｍｎを、酸化物の制御、鋼板強度の確保のために積極的に活用する。しかしながら、Ｍｎ含有量が１．５０％を超えると、凝固偏析が生じやすくなり靱性や機械特性が劣化する恐れがある。そのため、Ｍｎ含有量の上限を、１．５０％とする。好ましいＭｎ含有量の上限は１．２０％である。
【００３０】
Ｓｉ：０．００１〜０．０１５％
Ｓｉは、酸化物の組成を制御する効果を有する元素である。この効果を得るためには、Ｓｉ含有量の下限を０．００１％とする必要がある。好ましいＳｉ含有量の下限は０．００５％である。一方、Ｓｉ含有量が過剰であると、ほうろう特性が劣化する。特に、熱間圧延でＳｉ酸化物が多量に形成されて、耐つまとび性が劣化する場合がある。そのため、Ｓｉ含有量の上限を、０．０１５％とする。耐泡、耐黒点性などを向上させ、さらに良好な表面性状を得る場合、Ｓｉ含有量の上限を０．００８％とすることが好ましい。
【００３１】
Ａｌ：０．００１〜０．０１０％
Ａｌは、鋼の脱酸に有効な元素である。しかしながら、強脱酸元素であるため、含有量については慎重に制御する必要がある。Ａｌ含有量が０．０１０％を超えると、本実施形態に係るほうろう用鋼板が必要とするＯ含有量を鋼中に留めることが困難となる。この場合、所望する複合酸化物の形成が困難となり、耐つまとび性に有効となる複合酸化物の数密度が低下する。また、熱間圧延での延性に乏しいＡｌ酸化物を形成して、耐つまとび性を低下させる要因となる。この場合、耐つまとび性の向上に有効な酸化物の制御が困難になる。そのため、Ａｌ含有量の上限を、０．０１０％とする。一方、Ａｌ含有量を０．００１％未満とする場合、製鋼工程に多大な負荷がかかる。そのため、Ａｌ含有量の下限を、０．００１％とする。好ましいＡｌ含有量の下限は０．００３％である。
【００３２】
Ｎ：０．００１０〜０．００４５％
Ｎは、侵入型固溶元素である。Ｎを多量に含有すると、ＮｂやＢ等の窒化物形成元素を添加しても加工性が劣化する傾向があるだけでなく、非時効性鋼板を製造し難くなる。そのためＮ含有量の上限を、０．００４５％とする。Ｎ含有量の下限は特に限定する必要がない。しかしながら、現状技術ではＮ含有量を０．００１０％以下に低減するには著しくコストがかかるので、Ｎ含有量の下限を０．００１０％としてもよい。より好ましいＮ含有量の下限は０．００２０％である。
【００３３】
Ｏ：０．０１５０〜０．０５５０％
Ｏは、複合酸化物を形成するために必要な元素であり、耐つまとび性、加工性に直接に影響する。また、Ｏ含有量は、Ｍｎ含有量、Ｎｂ含有量、Ｂ含有量と関連して、耐つまとび性、すなわち複合酸化物の数密度および鋼中に存在する空隙のサイズに影響する。そのため、Ｏは、本実施形態に係るほうろう用鋼板において必須の元素である。これらの効果を得るためＯ含有量の下限を０．０１５０％とする。好ましいＯ含有量の下限は０．０２００％である。Ｏ含有量が低くなりすぎると鋼板中に素材する複合酸化物の数密度が少なくなり、同時に製造工程で形成される空隙サイズも小さくなり、耐つまとび性が劣化する。一方、Ｏ含有量が高くなりすぎると、形成される複合酸化物の数密度の増加やサイズの増大を招く。この場合、圧延工程で形成される空隙のサイズが大きくなり、結果として加工性の劣化を招く。そのため、Ｏ含有量の上限を０．０５５０％とする。好ましいＯ含有量の上限は０．０４５０％である。
【００３４】
Ｐ：０．０４０〜０．１００％
Ｐは、鋼板の結晶粒径を微細化させて高強度化を図るのに有効な元素である。この効果を得るため、Ｐ含有量の下限を０．０４０％とする。好ましいＰ含有量の下限は０．０５０％である。一方、Ｐ含有量が過剰であると、ほうろう焼成時に、Ｐが鋼板の結晶粒界に高濃度に偏析し、泡・黒点等の原因となる場合がある。そのため、Ｐ含有量の上限を０．１００％とする。好ましいＰ含有量の上限は０．０７５％である。
【００３５】
Ｓ：０．００５０〜０．０５００％
Ｓは、ＭｎとともにＭｎ硫化物を形成する元素である。このＭｎ硫化物を酸化物に複合析出させることで、耐つまとび性を大きく向上させることができる。この効果を得るため、Ｓ含有量の下限を０．００５０％とする。好ましいＳ含有量の下限は０．０１００％であり、より好ましいＳ含有量の下限は０．０１５０％である。しかしながら、Ｓ含有量が過剰であると、酸化物の制御に必要なＭｎの効果を低下させる場合がある。そのため、Ｓ含有量の上限を、０．０５００％とする。好ましいＳ含有量の上限は０．０３００％である。
【００３６】
Ｎｂ：０．０２０〜０．０８０％
Ｎｂは、本実施形態に係るほうろう用鋼板において必須の元素である。Ｎｂは、Ｏ含有量、Ｍｎ含有量、Ｂ含有量と関連して、ほうろう用鋼板の耐つまとび性の向上に寄与する酸化物の組成に影響する。また、Ｎｂは、結晶粒を微細化することによって、鋼板の高強度化にも寄与する元素である。これらの効果を得るためＮｂ含有量の下限を０．０２０％とする。好ましいＮｂ含有量の下限は０．０４０％である。一方で、Ｎｂ含有量が過剰であると、Ｎｂ添加時に脱酸が生じて、鋼中に酸化物を形成させることが困難になる。そのため、Ｎｂ含有量の上限を０．０８０％とする。Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．０６０％、より好ましい上限は、０．０５５％である。
【００３７】
Ｃｕ：０．０１５〜０．０４５％
Ｃｕは、ほうろう焼成時に、ガラス質と鋼板との反応を制御する効果を有する元素である。この効果を得るため、Ｃｕ含有量の下限を０．０１５％とする。好ましいＣｕ含有量の下限は０．０２０％である。一方、Ｃｕ含有量が過剰であると、ガラス質と鋼板との反応を阻害するばかりでなく、鋼板の加工性を劣化させる場合がある。そのため、Ｃｕ含有量の上限を、０．０４５％とする。好ましいＣｕ含有量の上限は０．０４０％、より好ましい上限は０．０３０％である。
【００３８】
Ｂ：０．０００５〜０．００５０％
Ｍｎ、Ｎｂ、Ｏを必須とする本実施形態に係るほうろう用鋼板に、Ｂを含有させた場合、酸化物の制御範囲がより広範囲なものとなり、耐つまとび性の向上に有利となる。Ｂを含有させない場合でも、耐つまとび性に優れたほうろう用鋼板を得ることはできるが、Ｂを含有させることによって、耐つまとび性の向上が容易に図れる。上記効果を得る場合、Ｂ含有量を０．０００５％以上とする必要がある。また、Ｂは、ほうろうの密着性を向上させる効果を有する元素である。密着性の観点からは、Ｂ含有量の下限は、好ましくは０．００１０％、より好ましくは０．００１５％である。
一方で、Ｂ含有量が過剰であると、製鋼工程における鋳造性が悪化する。そのため、Ｂ含有量の上限を０．００５０％とする。また、Ｎｂを比較的多く含有する場合には、Ｂ含有量が過剰であると再結晶温度が顕著に上昇し、冷延・焼鈍後の加工性が低下する。また、Ｂ含有量が過剰な場合に、十分な加工性を得るためには非常に高温での焼鈍が必要になり、焼鈍の生産性を低下させる。そのため、この点からもＢ含有量の上限を０．００５０％とする。好ましいＢ含有量の上限は０．００３５％である。
【００３９】
本実施形態に係るほうろう用鋼板は、上記の元素を含有し、残部がＦｅおよび不純物であることを基本とするが、必要に応じて、さらに、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｍｇから選択される１種以上を、合計で１．０％以下含有してもよい。
【００４０】
Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｍｇから選択される１種以上：合計で１．０％以下
Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｍｇは、鉱石やスクラップ等の鋼原料から不可避的に混入するので、積極的に添加する必要はない。しかしながら、酸化物を形成して、Ｎｂと同様に、つまとび防止に有効な作用をなす元素であるので、１種又は２種以上を合計で１．０％以下含有させてもよい。これらの元素の合計含有量は、好ましくは０．５％以下、より好ましくは０．１％以下である。これらの元素の合計含有量が過剰であると、酸化物形成元素との反応が無視できなくなり、所望の酸化物制御が困難となる。その結果、耐つまとび性の劣化を招く。また、これらの元素の合計含有量が過剰であると、所望しない酸化物が鋼板中に形成され、加工性が劣化する。
【００４１】
さらに、本実施形態に係るほうろう用鋼板において、Ｂを含有しない場合には、上記元素のうち、加工性及び耐つまとび性に加えてほうろう処理後の疲労特性及びほうろう密着性に影響を及ぼす、Ｃ、Ｍｎ、Ｐ、及び、Ｎｂの含有量が下記式（１）を満足する必要がある。
２．２０≦８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５≦４．００・・・（１）
ここで、Ｃ（％）、Ｍｎ（％）、Ｐ（％）、Ｎｂ（％）はそれぞれ、Ｃ、Ｍｎ、Ｐ、Ｎｂの質量％での含有量を表している。
また、本実施形態に係るほうろう用鋼板において、Ｂを含有する場合には、Ｃ、Ｍｎ、Ｐ、及び、Ｎｂの含有量が下記式（２）を満足する必要がある。
２．５０≦８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５≦４．００・・・（２）
【００４２】
通常、鋼板の疲労特性は鋼板の引張強度が高くなると向上する。しかし、ほうろう用鋼板の場合、ほうろう製品として使用するには、所望の形状に加工された後、ほうろう処理のために８００℃超の加熱（焼成）を経る熱履歴を受ける。この加工及びほうろう処理は、鋼板の組織を変化させるので、ほうろう処理後の鋼板の引張強度はほうろう処理前の状態と異なる。
【００４３】
本発明者らは、ほうろう処理前後における組織形態の変化に着目し、鋼板中に含有されるＣ、Ｍｎ、Ｐ及びＮｂが、ほうろう処理前後の組織の変化に大きく影響することを見出した。また、鋼板中のＣ、Ｍｎ、Ｐ及びＮｂの含有量が所定の関係式を満たした場合に、組織形態の変化が抑制され、それらの元素の効果は夫々加算されることも見出した。
【００４４】
本発明者らは、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｃｕを含有し、さらに、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｍｇの１種又は２種以上を必要に応じて含有する鋼板において、Ｃ、Ｍｎ、Ｐ及びＮｂの含有量を変化させて、種々の成分組成の鋼板を作製した。そして、その鋼板に１０％の引張歪を付与した上で、ほうろう処理に相当する８３０℃×５ｍｉｎの熱処理を施した。その後、この鋼板を用いて疲労試験を実施し、上記式（１）の“８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５”（以下「式（１ｘ）」という。）と疲労限度比の関係を調査した。
【００４５】
その結果、式（１ｘ）が２．２０以上であれば、疲労強度は、加工及びほうろう処理を施した鋼板の引張強度に対応する疲労強度を示す（すなわち、十分な疲労限度比を示す）が、２．２０未満では、鋼板の引張強度に対して疲労強度が低くなる（すなわち、疲労限度比が低くなる）ことがわかった。好ましくは式（１ｘ）が２．４０以上である。
【００４６】
また、本発明者らは、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｃｕ及びＢを含有し、さらに、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｍｇの１種又は２種以上を必要に応じて含有する鋼板において、Ｃ、Ｍｎ、Ｐ及びＮｂの含有量を変化させて、種々の成分組成の鋼板を作製した。そして、その鋼板に１０％の引張歪を付与した上で、ほうろう処理に相当する８３０℃×５ｍｉｎの熱処理を施した。その後、この鋼板を用いて疲労試験を実施し、上記式（２）の“８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５”（以下「式（２ｘ）」という。）と疲労限度比との関係を調査した。
【００４７】
その結果、式（２ｘ）が、２．５０以上であれば、加工してほうろう処理を施した鋼板の引張強度に対応する疲労強度を示すが、２．５０未満では、上記鋼板の引張強度に対して疲労強度が低くなることがわかった。好ましくは式（２ｘ）が２．７０以上である。
【００４８】
上述した疲労試験後の鋼板の組織を観察したところ、いずれの鋼板においても結晶粒径が粗大化していることが確認された。しかしながら、Ｂを含有しない鋼板のうち、式（１ｘ）が２．２０以上の鋼板、及びＢを含有する鋼板のうち、式（２ｘ）が２．５０以上の鋼板においては、結晶粒の粗大化は生じているものの、粗大化の程度が小さいことが確認された。
【００４９】
鋼板の成分組成によってほうろう処理後の疲労特性が変化する理由は、必ずしも明確ではない。しかしながら、Ｃ、Ｍｎ、Ｐ、及び、Ｎｂを、上記式（１）または式（２）を満たす範囲内で一定量含有させることで、ほうろう処理時の結晶粒成長が抑制され、鋼板の引張強度に対する疲労強度（疲労限度比）の低下を防止することができると推察される。
【００５０】
一方、式（１ｘ）及び式（２ｘ）が４．００を超えると、ほうろう処理時における鋼板とガラス質との密着性が劣化する。そのため、式（１ｘ）及び式（２ｘ）の上限をいずれも４．００とする。好ましい上限は３．５０である。
【００５１】
次に、Ｆｅ、Ｍｎ、及び、Ｎｂを含む複合酸化物、及び、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、及び、Ｂを含む複合酸化物について説明する。
【００５２】
本実施形態に係るほうろう用鋼板中には、鋼板がＢを含有しない場合には、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂを含む複合酸化物、特にＦｅ、Ｍｎ、Ｎｂからなる酸化物が一体となったＦｅ−Ｍｎ−Ｎｂ系複合酸化物が存在する。また、鋼板がＢを含有する場合には、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｂを含む複合酸化物、特にＦｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｂからなる酸化物が一体となったＦｅ−Ｍｎ−Ｎｂ−Ｂ系複合酸化物が存在する。複合酸化物の内、直径が０．２μｍ以上、１０μｍ以下の複合酸化物が、鋼板中に２×１０２個／ｍｍ２以上、１×１０４個／ｍｍ２以下存在することが好ましい。なお、上記のＦｅ−Ｍｎ−Ｎｂ系複合酸化物と、上記のＦｅ−Ｍｎ−Ｎｂ−Ｂ系複合酸化物とは同様の効果を有するので、いずれも本実施形態に係る複合酸化物と言う場合がある。
【００５３】
直径が０．２μｍ未満の複合酸化物は、耐つまとび性の向上に寄与する程度が小さい。そのため、本実施形態に係る複合酸化物の直径は０．２μｍ以上とする。好ましくは、０．５μｍ以上、より好ましくは１．０μｍ以上である。なお、本実施形態に係る複合酸化物の直径の定義、及び、測定方法については後述する。
【００５４】
本実施形態に係る複合酸化物の直径の上限は、耐つまとび性の向上の点からは特に限定する必要はない。しかしながら、粗大な複合酸化物が多くなると、複合酸化物の数密度が減少し、水素透過阻害効果が小さくなるので、耐つまとび性の向上効果が得られない。また、粗大な複合酸化物は加工時の割れの起点となり易いので、粗大な複合酸化物が多くなると、加工性が低下する。仮に割れの発生に至らなくても、加工の際に複合酸化物の加工性と鋼板組織の加工性との差によって、複合酸化物と鋼板組織との界面付近に粗大な空隙が発生し、結果として、ほうろう製品の疲労特性が低下し、信頼性が損なわれる。
それ故、本実施形態に係る複合酸化物の直径は、１０μｍ以下とする。好ましくは５μｍ以下である。
【００５５】
鋼板中の本実施形態に係る複合酸化物の数密度が２×１０２個／ｍｍ２未満であると、優れた耐つまとび性を確保することができない。そのため、本実施形態に係る複合酸化物は２×１０２個／ｍｍ２以上存在することが必要である。好ましくは５×１０２個／ｍｍ２以上である。
【００５６】
一方、本実施形態に係る複合酸化物が１×１０４個／ｍｍ２を超えて鋼板中に存在すると、加工時に、複合酸化物と鋼板組織との界面に空隙が過剰に生成し、ほうろう製品の疲労特性が低下する。そのため、鋼板中における本実施形態に係る複合酸化物の数密度は、１×１０４個／ｍｍ２以下とする。好ましくは５×１０３個／ｍｍ２以下である。
【００５７】
本実施形態に係る複合酸化物を同定する方法は、特に限定されないが、例えば、（ａ）Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂ及びＯを同時に検出した酸化物、又は、（ｂ）Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｏ及びＢを同時に検出した酸化物を本実施形態に係る複合酸化物とすればよい。酸化物の同定には、例えば、走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）、及び、エネルギー分散型Ｘ線分散型分析装置（ＥＤＡＸ）を用いればよい。
複合酸化物同定の際、測定方法は通常の方法でよいが、微小領域の濃度を決定する必要があるので、電子線のビーム径は十分に小さくする等の注意が必要である。
【００５８】
複合酸化物の直径及び密度は以下の手法で規定した。即ち、ＳＥＭにて、鋼板の任意の位置において、倍率：５０００倍、視野数：１０以上とし、視野内の複合酸化物の寸法及び個数を計測し、複合酸化物の長径を酸化物の直径とした。密度は、視野内の酸化物の内、長径が０．２μｍ以上の複合酸化物の個数を算出し、個数から単位面積（ｍｍ２）当たりの密度（数密度）を算出した。
【００５９】
次に、本実施形態に係るほうろう用鋼板の組織（金属組織）について説明する。
本実施形態に係るほうろう用鋼板の組織は、フェライトを主体とする。そのため、高強度化に加え疲労特性を向上させるには結晶粒径を小さくすることが有効である。ほうろう用鋼板は、ほうろう製品として用いられる場合、後述のように、所望の製品形状にプレス等によって加工された後、ほうろう釉薬を塗布され、約８００℃超の温度に加熱される。この加熱によりほうろう釉薬のガラス質と鋼板との密着が図られる。この熱処理（ほうろう処理）により、粒成長が生じて結晶粒径が変化し、結果として疲労強度も変化する。ほうろう処理後の結晶粒径を小さくすることが、ほうろう処理後の鋼板の疲労強度の向上には有効である。ほうろう処理後の結晶粒径を小さくするには、熱処理前の粒径を小さくし、かつ、ほうろう処理に伴う粒成長を抑制することが重要となる。
熱処理（ほうろう処理）前の鋼板組織中のフェライトの平均結晶粒径は、表面から板厚方向に板厚の１／４の位置（１／４ｔ）において、１２．０μｍ以下であることが必要である。平均結晶粒径が１２．０μｍ超となると鋼板の高強度化を図ることも困難となる。高強度化を図る上では平均結晶粒径は小さい方が望ましいが、平均結晶粒径が小さくなるに従い、加工性が劣化する。そのため、所望の製品形状に対して最適な結晶粒径を確定する必要がある。
さらに、通常、疲労破壊は亀裂の発生および亀裂の進展により破断に至る。亀裂の発生は鋼板の表面から発生しやすいので、疲労特性の向上には、鋼板表層の結晶粒径が小さいことが望ましい。ほうろう用鋼板の結晶粒径は、鋼中元素、特にＰの濃度により影響を受け、Ｐ濃度が高くなると結晶粒径が小さくなる傾向がある。鋼板中のＰの濃度分布は、熱延、酸洗工程において変化する。
本実施形態に係るほうろう用鋼板では、平均結晶粒径を測定した１／４ｔの位置に比べ、表層から板厚方向に２０μｍの位置（表層部）でのＰ濃度が高くなる。その結果、表層部では、１／４ｔに比べて結晶粒径が小さくなる。本実施形態に係るほうろう用鋼板では、鋼中のＰ含有量（平均濃度）が約０．０４％以上であれば、鋼板表層の結晶粒径がさらに小さくなり、疲労特性の向上に寄与する。元素の濃度分布は、グロー放電発光分析等により測定することが可能である。フェライトの平均結晶粒径はＪＩＳ  Ｇ０５５２に記載の切断法等に準じて測定すればよい。
【００６０】
さらに、ほうろう処理に伴う粒成長を抑制するには、上記各成分のうち、Ｃ、Ｍｎ、Ｐ、Ｎｂの各含有量が、鋼板がＢを含有しない場合には下記式（１）、鋼板がＢを含有する場合には下記式（２）を満足することが重要となる。
２．２０≦８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５≦４．００・・・（１）
２．５０≦８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５≦４．００・・・（２）
式（１）の値が２．２０未満、または式（２）の値が２．５０未満では、ほうろう用鋼板に対して加工及びほうろう処理を施したほうろう製品において、疲労特性の低下が生じる。
本発明者らは、実験室にて鋼中成分としてＣ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｃｕを含有し、さらに必要に応じてＣｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｍｇを一部含んだ鋼板、及びＣ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｂを含有し、さらに必要に応じてＣｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｍｇを一部含んだ鋼板において、Ｃ、Ｍｎ、Ｐ、Ｎｂの含有量を変化させた種々の成分組成を有する鋼板を作成した。また、これらの鋼板を用いて、１０％の引張歪を付与した上で、８３０℃×５ｍｉｎの熱処理を施した鋼板に対して疲労試験を実施し、上記式（１）、式（２）の８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５と疲労限度比との関係を調査した。
【００６１】
その結果を、図２に示す。図中の横軸は、式（１）、式（２）の８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の値、縦軸は、疲労限度比、すなわち１０７サイクルでの応力である疲労強度（σｗ）を引張試験にて測定された引張強度（ＴＳ）で除した値（σｗ／ＴＳ）である。
式（１）の８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の値が２．２０以上では、疲労限度比は式（１）の８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の値に対して一定の関係が認められその値が大きくなると疲労限度比も向上した。これに対して、８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の値が２．２０未満では、上記の関係から乖離し、疲労限度比の低下代が大きくなることが判明した。疲労試験後の鋼板組織を観察したところ、８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の値が２．２０未満の鋼板では、結晶粒径が粗大化していることが確認された。８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の値が２．２０以上のものでは鋼板の結晶粒の粗大化は生じているものの、粗大化の程度が小さかった。
また、式（２）の８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の値が２．２０以上では、疲労限度比は式（１）の８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の値に対して一定の関係が認められその値が大きくなると疲労限度比も向上した。また、疲労試験後の鋼板組織を観察したところ、８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の値が２．５０未満の鋼板では、結晶粒径が粗大化していることが確認された。８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の値が２．５０以上のものでは鋼板の結晶粒の粗大化は生じているものの、粗大化の程度が小さかった。
【００６２】
一方、式（１）、式（２）の８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の値が４．００を超えると、ほうろう処理における鋼板とガラス質との密着性が劣化した。そのため、８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５の上限を４．００とした。
【００６３】
次に本実施形態に係るほうろう用鋼板中に存在する空隙について説明する。空隙は、鋼板と複合酸化物とが変形抵抗差を有し、複合酸化物が鋼板に比べて変形し難いことに起因して、加工時に鋼板と複合酸化物との界面に形成される。この空隙は、熱間圧延や冷間圧延時に形成されるため、圧延により鋼板が延ばされる方向（圧延方向断面）において、擬似三角形の形状（略三角形形状）を呈する。図３に空隙の一例を示す。このような空隙は、鋼中水素のトラップサイトとなるので、つまとび欠陥を抑制するために存在することが望ましい。しかしながら、空隙のサイズが大きくなると、製品とするためのプレス成形等の加工を行う際に、歪が集中して割れ発生の起点となる場合がある。また、加工後にほうろう処理を行った場合、歪集中部は粒成長しやすくなるので、大きな空隙が存在すると、ほうろう処理後の結晶粒の粗大化を招き疲労特性を低下させる。さらに、ほうろう製品として使用される場合にも、空隙に歪が集中することによって、疲労特性の低下を招くこととなる。
空隙による疲労特性の低下を抑制するためには、空隙へのひずみ集中を緩和することが重要である。本発明者らは、本実施形態に係るほうろう用鋼板において、空隙の大きさを円相当径で０．６μｍ以下にすることで、空隙へのひずみ集中が緩和され加工及びほうろう処理を行っても、疲労特性の低下が抑制されることを見出した。しかしながら、空隙の大きさが小さくなりすぎると、鋼中水素のトラップサイトとしての機能が発揮できなくなる。そのため、空隙の大きさの下限を円相当径で０．１μｍとする。
【００６４】
さらに、本発明者らは、空隙の大きさが円相当径で０．６μｍ以下であっても疲労特性が低下する場合があることを見出した。すなわち、本発明者らは、疲労特性が空隙の大きさだけでなく、形状にも影響を受けることを見出した。上述したように、熱間圧延や冷間圧延により鋼板と複合酸化物との界面に形成された空隙は擬似三角形の形状を呈している。空隙の形状は、熱延圧延や冷間圧延の条件によって変化し、三角形の先端の角度が鋭角になると応力負荷時に歪が集中しやすくなり、ほうろう処理後の結晶粒の粗大化を招く。また製品として使用される場合にも歪の集中により、疲労特性が低下する。
疲労特性の低下は空隙の三角形形状の先端角度が鋭角になるほど大きくなるが、三角形形状の長辺を底辺とした場合に、底辺の長さを高さで除した値が１５を超えると特に顕著となる。このため、本実施形態に係るほうろう用鋼板において、空隙の形状を近似的に三角形と見做し、長辺を底辺とした場合に、底辺の長さを三角形の高さで除した値を１５以下とする。また、空隙の形状を三角形と見做し、長辺を底辺とした場合に、底辺の長さを高さで除した値が１．０未満である場合も、空隙の三角形の頂角が小さくなり歪集中する。そのため、底辺の長さを高さで除した値の下限を１．０とする。
空隙の円相当径および三角形と見做したときの形状は以下の手法で規定した。即ち、ＳＥＭにて、倍率：５０００倍、視野数：１０以上とし、視野内の空隙の三角形形状を形成する長辺および高さを測定した。また、三角形形状の面積から円相当径を換算した。 
【００６５】
本実施形態に係るほうろう用鋼板の製造方法、及び本実施形態に係るほうろう製品の製造方法について説明する。
【００６６】
本実施形態に係るほうろう用鋼板は、上述した化学成分を有する溶鋼を、常法に基づいて精錬、鋳造、熱間圧延、酸洗、冷間圧延、連続焼鈍、調質圧延等を行って製造する。
【００６７】
熱間圧延に際して、鋼片の加熱温度は１１５０〜１２５０℃が好ましく、圧延率（累積圧下率）は３０〜９０％が好ましく、仕上げ温度は９００℃以上が好ましい。
精錬、鋳造工程で生成したＦｅ、Ｍｎ及びＮｂを含む複合酸化物、又は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂ及びＢを含む複合酸化物は熱間圧延で延伸される。この熱間圧延において、この複合酸化物を圧延により延伸・破砕し、目的とする特性にとってより好ましい形態へと変化させ、鋼板中に均一に分散させためには、ある程度の圧延率で圧延を行うことが有効である。すなわち、熱間圧延率を３０％以上とすることで、鋼中の複合酸化物を十分延伸させることができ、冷間圧延、連続焼鈍後に得られる複合酸化物のサイズ及び数密度を、容易に所望の範囲とすることができる。しかしながら、熱延圧延率が９０％を超えると鋼中の複合酸化物が細かくなりすぎ、良好な耐つまとび性を得ることができなくなる場合がある。
【００６８】
また、熱間圧延後の酸洗においては、表面に生成したスケールが除去される。酸洗工程においては、スケール残り等によって、次工程である冷間圧延での製造を阻害しないような条件で酸洗を行うことが重要となる。例えば、塩酸による酸洗で、濃度８％程度、液温９０℃程度で浸漬時間６０秒程度を基本として酸洗を行えばよい。硫酸による酸洗は好ましくない。硫酸による酸洗では、過度の酸洗が施され元素が濃化した表層が必要以上に除去されてしまうからである。
酸洗後、冷間圧延でさらに鋼板は延伸されるが、最大でも１５０℃程度での加工となるので、硬質の上記複合酸化物は冷間圧延では延伸され難い。
【００６９】
冷間圧延における冷延率（累積圧下率）は、製品の特性を決定するために重要であり、６５〜８５％が好ましい。水素トラップサイトとして機能する硬質の複合酸化物は、この冷延工程において破砕される。そのため、冷延率によって、最終製品中に存在する複合酸化物のサイズ及び数密度が変化する。同様に、水素トラップサイトとして機能する空隙も冷延工程において硬質の複合酸化物が破砕されることにより形成される。硬質の複合酸化物を破砕することによって、複合酸化物のサイズ及び数密度の最適化するため、また、空隙を形成させるため、さらには、焼鈍後に良好な成形性を確保するためには、６５％以上の冷延率を行うことが好ましい。空隙は、耐つまとび性に対しては有効に作用するが、加工性に対しては不利に作用する。それ故、空隙の必要以上の存在は、加工性を低下させ、加工、ほうろう処理後の製品の疲労特性を損なう原因となる。そのため、冷延率の上限は８５％とすることが好ましい。冷延率が８５％を超えると、複合酸化物が必要以上に破砕されてそのサイズが小さくなりすぎるので、耐つまとび性に有効な複合酸化物の数密度が少なくなる。また、形成された空隙が潰されて消失したような組織が観察される。冷間圧延により形成された空隙の形状、すなわち空隙を三角形と見做した場合の、三角形の長辺を底辺とした場合の底辺の長さを高さで除した値が大きくなるので、耐つまとび性向上の効果が小さくなる。さらに、空隙は組織的に結合して消失したわけではないので、加工による歪の導入で空隙が割れの起点となって、加工性が劣化する。
【００７０】
一般に、冷間圧延では、鋼板の内部に比べて鋼板の表層部に、大きな歪が導入される。しかしながら、冷延油などの選択によりロールと鋼板との摩擦係数を小さくすることで、表層部と内部とに導入される歪の差を小さくすることができ、表層部に過度に歪が導入されることを抑制することができる。その結果、空隙形状を好ましく制御することができる。
本実施形態に係るほうろう用鋼板に好ましい空隙形状を得る場合、圧延ロールと鋼板との摩擦係数を０．０１５〜０．０６０とすることが好ましく、０．０１５〜０．０４０とすることがさらに好ましい。ただし、摩擦係数と空隙形状の関係は圧延機の設定によりばらつきがある。摩擦係数については、圧延における一般的な手法、すなわち、二次元のスラブ法による圧延理論を用い、先進率と圧延荷重の計算値とが実測値に等しくなるように繰り返し計算で算出することができる。
なお、従来は、圧延時に圧延ロールと鋼板との摩擦係数を制御した圧延は行われていなかった。
【００７１】
冷間圧延後には、冷延鋼板に焼鈍を行う。この焼鈍は、生産性の観点から連続焼鈍ラインによる連続焼鈍が好ましい。焼鈍温度は、７００〜８５０℃が好ましいが、機械的性質に特徴を持たせる目的で、７００℃未満としてもよいし、８５０℃超としてもよい。
連続焼鈍の後、形状制御を主目的として調質圧延を施してもよい。この調質圧延で、所望の特性を有するほうろう用鋼板を得ることができる。
【００７２】
本実施形態に係るほうろう製品は、本実施形態に係るほうろう用鋼板に対して、所望の形状を得るためのプレスやロール成形等の加工、及びほうろう処理を行うことによって得られる。プレスやロール成形等の加工、ほうろう処理については、常法に応じて行えばよい。例えば、ほうろう処理については、釉薬を塗布した鋼板を、例えば８００〜８５０℃に加熱し、１〜１０分保持することによって、釉薬のガラス質と鋼板とを密着させればよい。
【実施例】
【００７３】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得る。【００７４】
表１に示す成分組成の鋼を転炉で溶製し、常法に従い連続鋳造でスラブ（鋼片）とした。これらのスラブを加熱炉で１１５０〜１２５０℃に加熱して熱間圧延に供し、９００℃以上の仕上げ温度で熱間圧延を終了し、熱間圧延後の熱延鋼板を７００〜７５０℃で巻き取った。【００７５】
そして、熱延鋼板を酸洗した後、表２に示す冷延率で冷間圧延を行って冷延鋼板とし、さらに、７８０℃で連続焼鈍を施した。その後、１．２％の調質圧延を施し、板厚が０．８ｍｍのほうろう用鋼板を作製した。なお、調質圧延後の板厚を一定にするため、冷間圧延の圧延率に対して熱延鋼板の板厚を変化させた。
なお、圧延ロールと鋼板との摩擦係数は０．０２５であった。【００７６】
上記ほうろう用鋼板を用い、各種の評価を実施した。機械特性は、ＪＩＳ  Ｚ２２４１に従う引張試験をＪＩＳ５号試験片にて実施し、引張強度（ＴＳ）及び破断伸びを測定した。鋼板の平均結晶粒径は、板厚１／４位置近傍をＪＩＳ  Ｇ０５５２に従い測定を実施した。【００７７】
鋼板中の酸化物は、冷間圧延の方向と平行な断面をＳＥＭで観察し、上述の方法で、酸化物の直径と数密度とを測定した。【００７８】
加工性の評価は、ＪＩＳ  Ｚ２２４８に従うＶブロック法による９０°曲げ試験を実施して行った。曲げ内半径を変化させて、９０°曲げを行った後、湾曲部の外側を目視で観察し、割れの有無で評価した。割れの発生状況を、Ａ：内半径０．５ｍｍ以下で割れ無し、Ｂ：内半径０．５ｍｍを超えて２．５ｍｍ以下で割れ無し、Ｃ：内半径２．５ｍｍを超えて割れ発生の３段階で判定し、Ａ及びＢであれば合格とした。【００７９】
疲労特性の評価は、１０％の引張歪を付与した後、ほうろう処理に相当する加熱温度８３０℃、保持時間５ｍｉｎの熱処理を施した鋼板に対して、両振りの疲労試験を実施して行った。疲労特性は、１０７サイクルでの応力を疲労強度（σｗ）とし、この疲労強度を、熱処理後の鋼板に対して行った引張試験で得られた引張強度（ＴＳ）で除した値（σｗ／ＴＳ）を疲労限度比とした。疲労特性は、疲労限度比の値が０．４２を超えるものを合格とした。【００８０】
ほうろう特性は、粉体静電塗装法により乾式で、釉薬を１００μｍ塗布し、大気中８３０℃×５ｍｉｎの焼成を行った鋼板に対して、耐つまとび性及び密着性の評価を実施して判断した。耐つまとび性は、ほうろう処理後の鋼板を、１６０℃の恒温槽中に１０時間入れるつまとび促進試験を行った鋼板に対し、目視で、つまとび発生状況を、Ａ：優れる、Ｂ：わずかに優れる、Ｃ：通常、Ｄ：問題ありとする４段階で判定し、Ａ〜Ｃを合格とした。
また、ほうろう密着性は、２ｋｇの球頭の重りを１ｍ高さから落下させ、変形部のほうろう剥離状態を１６９本の触診針で計測し、未剥離部分の面積率で評価した。未剥離部分の面積率が、Ａ：９５％以上、Ｂ：８５％を超えて９５％未満、Ｃ：７０％超〜８５％未満、Ｄ：７０％以下の４段階で評価し、Ａ〜Ｃを合格とした。【００８１】
評価結果を表２に示す。
なお、製造Ｎｏ．１〜３３の発明例において、鋼中に、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｎｂ系複合酸化物又はＦｅ−Ｍｎ−Ｎｂ−Ｂ系複合酸化物において、直径が１０μｍ超の複合酸化物は観察されなかった。【００８２】
また、単位面積あたりのＦｅ−Ｍｎ−Ｎｂ系複合酸化物又はＦｅ−Ｍｎ−Ｎｂ−Ｂ系複合酸化物のうち、直径が０．２μｍ以上、１０μｍ以下の複合酸化物の個数が本発明の範囲（２×１０２個／ｍｍ２以上、１×１０４個／ｍｍ２以下）内のものは、耐つまとび性を維持しつつ、加工性を満足することが確認できた。【００８３】
さらに、式（１）の“８×Ｃ（％）＋１．３×Ｍｎ（％）＋１８×Ｐ（％）＋５．１×（Ｎｂ（％））０．５”（式（１ｘ））が本発明の範囲内のものは、疲労特性及び密着性に優れていることが確認できた。成分量や式（１ｘ）が本発明の範囲を満足しない場合には、加工性、ほうろう特性、疲労特性を同時に満足することはできなかった。【００８４】
表１、表２に示す結果から、発明例である製造Ｎｏ．１〜３３では、従来のほうろう用鋼板に対して、加工性、耐つまとび性を維持しつつ、疲労特性に優れた高強度ほうろう用鋼板であることが解る。一方、比較例である製造Ｎｏ．３４〜４８では、加工性、疲労特性、耐つまとび性、密着性のいずれかにおいて、十分な特性が得られなかった。【００８５】
【表１】
0006586012.tif 000002
【００８６】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明によれば、加工性と耐つまとび性に優れた高強度ほうろう用鋼板及びこのほうろう用鋼板を用いて製造されたほうろう製品を提供することができる。そして、本発明の高強度ほうろう用鋼板は、台所用品、建材用に加え、エネルギー分野に適用する場合において、経年使用における疲労等に対する信頼性の向上や、製品の軽量化を可能とするものである。よって、本発明は、ほうろう用鋼板製造及び利用産業において利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００８８】
１  空隙
２  Ｆｅ‐Ｍｎ‐Ｎｂ系複合酸化物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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