(57)【要約】  本発明は、金属コーティングが施された最高強度の平鋼生産物を製造する方法及びコーティングされた平鋼生産物に関する。方法は、（重量％で）Ｃ０．１〜０．５％、Ｍｎ及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１つの元素であって、Ｍｎ含有量が１．０〜３．０％であり、Ｓｉ含有量が０．７〜２．５％である、元素、Ｃｒ０．０５〜１％、Ｐ０．０２０％以下、Ｓ０．００５％以下、Ｎ０．００８％以下、並びに所望により下記の元素、Ａｌ０．０１〜１．５％、Ｍｏ０．０５〜０．５％、Ｂ０．０００４〜０．００１％、のうちの１つ又は複数、並びに所望により合計量０．００１〜０．３％のＶ、Ｔｉ、Ｎｂ、及び残部としての鉄と不可避不純物、からなる鋼を含む熱間圧延された平鋼生産物を提供するために、を包含する。さらに、方法は、酸洗、冷間圧延、熱処理、及び亜鉛系防食被覆による平鋼生産物の溶融浸漬コーティングを包含する。鋼基材は、残留オーステナイト５〜２０体積％、ベーナイト５面積％未満、フェライト１０面積％未満、及び少なくとも７５面積％が焼戻しされ、２５面積％未満が焼戻しされないマルテンサイトである少なくとも８０面積％のマルテンサイトを含む組織を有する。コーティングされた平鋼生産物は、防食被覆と鋼基材との間の境界層において、Ｓｉ及びＭｎの合計量とＣｒの比率が最小１．７であり、最大１５である。Ｓｉ＋Ｍｎの合計量とＣｒの比率は、境界層では母材より小さい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属保護被覆が施された最高強度の平鋼生産物を製造する方法であって、
ａ）（重量％で）
Ｃ０．１〜０．５％、
Ｍｎ及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１つの元素であって、
Ｍｎ含有量が１．０〜３．０％であり、Ｓｉ含有量が０．７〜２．５％である、元素、
Ｃｒ０．０５〜１％、
Ｐ０．０２０％以下、
Ｓ０．００５％以下、
Ｎ０．００８％以下、
並びに所望により下記の元素の１つ又は複数
Ａｌ０．０１〜１．５％、
Ｍｏ０．０５〜０．５％、
Ｂ０．０００４〜０．００１％、
並びに所望により合計量０．００１〜０．３％のＶ、Ｔｉ、Ｎｂ、及び残部としての鉄と不可避不純物、からなる鋼を含む熱間圧延された平鋼生産物を提供するために、
ｂ）熱間圧延された平鋼生産物を酸洗及び冷間圧延する工程であって、前記熱間圧延された平鋼生産物が少なくとも３７％減厚される、工程、
ｃ）前記冷間圧延された平鋼生産物を前記鋼のＡ３温度を上回る保持ゾーン温度ＴＨＺに２段階で加熱する工程であって、まず２００〜４００℃の転換温度ＴＷまで５〜５０Ｋ／ｓの第１加熱速度Ｔｈｅｔａ＿Ｈ１で、及び前記転換温度ＴＷを超えると前記保持ゾーン温度ＴＨＺまで２〜１０Ｋ／ｓの第２加熱速度Ｔｈｅｔａ＿Ｈ２で前記加熱が行われる、工程、
ｄ）前記平鋼生産物を、水素３〜７体積％、及び残部としての水蒸気で湿らせた窒素及び不可避不純物を含有する炉内雰囲気中で５〜１５ｓの継続時間ｔＨＺにわたって前記保持ゾーン温度ＴＨＺに保持する工程であって、前記炉内雰囲気の露点が−２２℃〜０℃である、工程、
ｅ）前記平鋼生産物を、前記保持ゾーン温度ＴＨＺから前記平鋼生産物の前記鋼のＡ３温度を１５０℃より下回らない温度ＴＬＫに冷却する工程であって、前記ＴＨＺからＴＬＫに冷却する工程の継続時間が最小５０ｓ、及び最大３００ｓである、工程、
ｆ）前記平鋼生産物を、前記温度ＴＬＫから少なくとも３０Ｋ／ｓの冷却レートＴｈｅｔａＱで、マルテンサイト開始温度ＴＭＳとＴＭＳを１７５℃より下回らない温度との間の冷却停止温度ＴＡＢに冷却する工程、
ｇ）前記平鋼生産物を、１０〜６０ｓの継続時間にわたって前記冷却停止温度ＴＡＢに保持する工程、
ｈ）前記平鋼生産物を、最大８０Ｋ／ｓの加熱レートＴｈｅｔａＢ１で４５０〜５００℃の処理温度ＴＢに熱する工程、及び所望により前記平鋼生産物を前記処理温度ＴＢに等温保持する工程であって、前記熱する工程及び所望による等温保持する工程の全処理時間ｔＢＴが１０〜１０００ｓである、工程、
ｉ）前記平鋼生産物を亜鉛系の防食被覆で溶融浴コーティングする工程、
ｊ）前記コーティングされた平鋼生産物を５００〜５６５℃の温度で１０ｓ〜６０ｓの継続時間にわたって所望により焼戻しする工程、
ｋ）前記コーティングされた平鋼生産物を少なくとも５Ｋ／ｓの冷却レートＴｈｅｔａＢ２で室温に冷却する工程、を少なくとも包含する方法。
【請求項２】
前記溶融浸漬コーティングは、２重量％以下のＡｌ、２重量％以下のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物を含有する溶融浴中で行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記炉内雰囲気の前記露点が−２２℃〜−５℃であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
工程ｃ）の前記平鋼生産物の加熱、及び／又は工程ｄ）の保持がラジアント・チューブ・ファーネスで行われることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
金属保護被覆が施された最高強度の平鋼生産物において、（重量％で）
Ｃ０．１〜０．５％、
Ｍｎ及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１つの元素であって、
Ｍｎ含有量が１．０〜３．０％であり、Ｓｉ含有量が０．７〜２．５％である、元素、
Ｃｒ０．０５〜１％、
Ｐ０．０２０％以下、
Ｓ０．００５％以下、
Ｎ０．００８％以下、
並びに所望により下記の元素の１つ又は複数
Ａｌ０．０１〜１．５％、
Ｍｏ０．０５〜０．５％、
Ｂ０．０００４〜０．００１％、
並びに所望により合計量０．００１〜０．３％のＶ、Ｔｉ、Ｎｂ、及び残部としての鉄と不可避不純物、からなる鋼を含む鋼基材を含み、
前記平鋼生産物は、
−残留オーステナイト５〜２０体積％、
−ベーナイト５面積％未満、
−フェライト１０面積％未満、
−少なくとも７５面積％が焼戻しされたマルテンサイトである少なくとも８０面積％のマルテンサイト、を含む組織を有し、前記平鋼生産物は前記防食被覆と前記鋼基材との間の境界層において、以下の関係式：
１．７≦［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ≦１５
によるＳｉ及びＭｎの合計量とＣｒの比率を有し、
かつ前記Ｓｉ＋Ｍｎの合計量とＣｒの比率が前記境界層では前記母材より小さく、それにより：
［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ＜［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷ
であり、ここで、［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳは、前記境界層における重量％でのＳｉ含有量及び重量％でのＭｎ含有量の合計量と重量％でのＣｒ含有量の比率であり、
［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷは、前記母材における重量％でのＳｉ含有量及び重量％でのＭｎ含有量の合計量と重量％でのＣｒ含有量の比率であることを特徴とする、平鋼生産物。
【請求項６】
前記母材と前記境界層との間に［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ＜０．９＊［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷの濃度勾配を有することを特徴とする、請求項５に記載の平鋼生産物。
【請求項７】
前記母材と前記境界層との間に［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ＜０．６＊［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷの濃度勾配を有することを特徴とする、請求項５に記載の平鋼生産物。
【請求項８】
少なくとも６００ＭＰａの引張強度Ｒｍ、少なくとも４００ＭＰａの降伏強度Ｒｐ０２、及び少なくとも７％の伸びＡ８０を有することを特徴とする、請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の平鋼生産物。
【請求項９】
少なくとも２５％の穴広がり率、引張強度と穴広がり率の少なくとも２０，０００ＭＰａ＊％の積、及び／又は前記鋼基材上での前記防食被覆の非常に良好な密着性を有することを特徴とする、請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載の平鋼生産物。
【請求項１０】
前記金属保護被覆は、２重量％以下のＡｌ、２重量％以下のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物を含有することを特徴とする、請求項５〜請求項９のいずれか１項に記載の平鋼生産物。
【請求項１１】
前記金属保護被覆は、１〜２重量％のＡｌ、１〜２重量％のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物を含有することを特徴とする、請求項１０に記載の平鋼生産物。
【請求項１２】
前記金属保護被覆は、１重量％以下のＡｌ、残部亜鉛及び不可避不純物を含有することを特徴とする、請求項５〜請求項９のいずれか１項に記載の平鋼生産物。
【請求項１３】
前記鋼基材のＴｉ含有量が前記鋼基材のＮ含有量の３．４２倍より多いこと、又は前記鋼基材のＮｂ含有量が前記鋼基材の前記Ｎ含有量の３．４２倍より多いことを特徴とする、請求項５〜請求項１２のいずれか１項に記載の平鋼生産物。
【請求項１４】
前記平鋼生産物は、前記防食被覆と前記鋼基材との間の前記境界層において、Ｓｉ及びＭｎの合計量とＣｒの比率［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳが最大１３であることを特徴とする、請求項５〜請求項１３のいずれか１項に記載の平鋼生産物。
【請求項１５】
前記平鋼生産物は、前記防食被覆と前記鋼基材との間の前記境界層において、Ｓｉ及びＭｎの合計量とＣｒの比率［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳが最小２．５であることを特徴とする、請求項５〜請求項１４のいずれか１項に記載の平鋼生産物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、金属コーティングが施された最高強度（ｈｏｃｈｓｔｆｅｓｔ）の平鋼生産物を製造する方法及びコーティングされた平鋼生産物に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書中で平鋼生産物と言う場合、これは鋼帯、鋼板、又は鋼帯及び鋼板から製作された鋼片などの裁断片と解される。本明細書中で金属コーティングと言う場合、これは特に金属保護被覆及び金属防食被覆と解される。
【０００３】
最高強度鋼は、材料の強度を高める、例えばケイ素、マンガン、クロムなどの合金元素の割合が高いことを特徴とする。最高強度鋼を、例えば自動車製造において使用するために、材料の腐食を防止するべく表面仕上げ層（ｏｂｅｒｆｌａｃｈｅｎｖｅｒｅｄｅｌｎｄｅ  Ｓｃｈｉｃｈｔ）が必要となることがしばしばある。表面仕上げ層は、例えば電解によって、又は火炎コーティング（Ｆｅｕｅｒｂｅｓｃｈｉｃｈｔｅｎ）とも呼ばれる溶融浸漬コーティングによって設けることができる。防食のための特に重要な技術は、火炎コーティングによって設けられる亜鉛系のコーティングである。
【０００４】
火炎コーティングによって最高強度鋼を製作する場合、防食層と、母材とも呼ぶことができる鋼基材との間の遷移部の領域においてケイ素、マンガン、クロムが富化される（ａｎｒｅｉｃｈｅｒｎ）。本明細書中で防食層と鋼基材又は母材との間の境界層と解されるのは、防食層と母材との間にあって亜鉛含有量と鉄含有量とが重量％で同じ値の位置から母材の３００ｎｍの深さまで達する層である。境界層においてケイ素、マンガン、クロムの元素の１つ又は複数を富化することは、コーティングされた平鋼生産物の使用特性に悪影響を及ぼす。例えば母材上の防食層の密着性が悪化する。さらにコーティングされた平鋼生産物の成形性（Ｕｍｆｏｒｍｂａｒｋｅｉｔ）も制限される。
【０００５】
火炎コーティング設備によるケイ素、マンガン、又はクロムで合金化されるコーティングされた最高強度鋼の製作は、被覆の密着性とコーティングされた平鋼生産物の成形性に問題を生じることから、この鋼はこれまで電解による亜鉛めっきしかされていない。
【０００６】
欧州特許第２５４０８５４号明細書から、質量％で、Ｃ０．１５〜０．３０％、Ｓｉ０．０１〜１．８％、Ｍｎ１．５〜３．０％、Ｐ０．０５％以下、Ｓ０．００５％以下、Ａｌ０．００５〜０．０５％、Ｎ０．００５％以下を含有し、選択的に、さらに、Ｔｉ０．００１〜０．１０％、Ｎｂ０．００１〜０．１０％、Ｖ０．０１〜０．５０％、Ｂ０．０００１〜０．００５％、Ｃｕ０．０１〜０．５０％、Ｎｉ０．０１〜０．５０％、Ｍｏ０．０１〜０．５０％、及びＣｒ０．０１〜０．５０％から１つ又は複数の元素を含み、かつ少なくとも９０％の焼戻しマルテンサイトを含有する表層軟質部を有する超高強度の冷延鋼板が知られている。鋼板は、引張強度が１２７０ＭＰａ以上である。表層部を軟質にするために、鋼板は、３０℃の高露点雰囲気中７００〜８００℃で１５〜６０分間脱炭される。高露点雰囲気中での比較的長時間の脱炭焼鈍は、脱炭された延性の端縁層を生ぜしめ、続いてこの端縁層がコーティング処理される。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１６／２３０２５９号明細書から、質量％で、Ｃ０．０８〜０．２０％、Ｓｉ０．０〜３．０％、Ｍｎ０．５〜３．０％、Ｐ０．００１〜０．１０％、Ｓ０．２００％以下、Ａｌ０．０１〜３．００％を含有する溶融浸漬コーティングされた鋼板が知られている。鋼板は脱炭して焼鈍される。３〜２５体積％の水素及び０．０７０％以下の水蒸気を含有する雰囲気中で焼鈍した場合、鋼板内部に５μｍ以下の厚さの酸化層が形成される。その際、鋼帯は、表面の的確な酸化を達成するために直火型加熱炉内で的確に加熱される。この鉄、マンガン、及びケイ素のみからなる酸化層の欠点は、クロムを欠くことと、酸化層の厚さが５μｍ以下であることの結果として金属被覆の密着性が悪くなり得るということである。さらに、軟質の脱炭された良好に成形可能なフェライト層とより硬く脆い酸化層との間に局所的成形性の悪化が予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第２５４０８５４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１６／２３０２５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上を背景として、本発明の課題は、鋼基材上の金属コーティングの良好な密着性とコーティングされた平鋼生産物の良好な成形性を保証する、火炎コーティング設備によりコーティングされる最高強度の平鋼生産物を製造する方法を提供することである。
【００１０】
さらに、鋼基材上の金属コーティングの良好な密着性と良好な成形特性とを有する、最高強度のコーティングされた平鋼生産物が提供されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
方法に関して、上記課題は、最高強度のコーティングされた平鋼生産物の製造時に少なくとも請求項１に記載された工程が実行されることによって解決された。
【００１２】
平鋼生産物に関して、上記課題は、少なくとも請求項５に記載された特徴を有する生産物によって解決された。
【００１３】
本発明は、主要合金元素であるケイ素、マンガン、クロムを境界層に分布させることが防食被覆の密着性に重要な影響を及ぼすという知見にもとづいている。これは特に亜鉛系の防食被覆に当てはまる。ケイ素、マンガン、クロムは、強力な酸化物形成物質である。理論的にケイ素はマンガンより高い酸素親和性を有し、マンガンはクロムより高い酸素親和性を有し、クロムは鉄より高い酸素親和性を有する。したがって境界層において観察される元素のそれぞれの割合に依存して、まずマンガン酸化物の前、及びクロム酸化物の前にケイ素酸化物が形成されると予想され得る。これは理論上しか達成可能でない平衡状態と、すべての相が純粋相として存在し、混合相の形成が不可能であるという理想的な条件とを想定した場合であり、反応速度論及び拡散プロセスは考慮されない。
【００１４】
境界層におけるケイ素、マンガン、クロムの分布は、大きく相違して現れ得ることと、例えば設定温度及び全雰囲気などの製造パラメータによって分散に影響を及ぼし得ることがわかった。
【００１５】
本発明による金属保護被覆が施された最高強度の平鋼生産物を製造する方法は、少なくとも以下の工程を包含する。
【００１６】
ａ）（重量％で）
Ｃ０．１〜０．５％、
Ｍｎ及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１つの元素であって、
Ｍｎ含有量が１．０〜３．０％であり、Ｓｉ含有量が０．７〜２．５％である、元素、
Ｃｒ０．０５〜１％、
Ｐ０．０２０％以下、
Ｓ０．００５％以下、
Ｎ０．００８％以下、
並びに所望により下記の元素の１つ又は複数
Ａｌ０．０１〜１．５％、
Ｍｏ０．０５〜０．５％、
Ｂ０．０００４〜０．００１％、
並びに所望により合計量０．００１〜０．３％のＶ、Ｔｉ、Ｎｂ、及び残部としての鉄と不可避不純物、からなる鋼を含む熱間圧延された平鋼生産物を提供するために、
ｂ）熱間圧延された平鋼生産物を酸洗及び冷間圧延する工程であって、熱間圧延された平鋼生産物が少なくとも３７％減厚される、工程、
ｃ）冷間圧延された平鋼生産物を鋼のＡ３温度を上回る保持ゾーン温度ＴＨＺに２段階で加熱する工程であって、まず２００〜４００℃の転換温度ＴＷまで５〜５０Ｋ／ｓの第１加熱速度Ｔｈｅｔａ＿Ｈ１で、及び転換温度ＴＷを超えると保持ゾーン温度ＴＨＺまで２〜１０Ｋ／ｓの第２加熱速度Ｔｈｅｔａ＿Ｈ２で加熱が行われる、工程、
ｄ）平鋼生産物を、水素３〜７体積％、及び残部としての水蒸気で加湿した窒素及び不可避不純物を含有する炉内雰囲気中で５〜１５ｓの継続時間ｔＨＺにわたって保持ゾーン温度ＴＨＺに保持する工程であって、炉内雰囲気の露点が−２２℃〜０℃である、工程、
ｅ）平鋼生産物を、保持ゾーン温度ＴＨＺから平鋼生産物の鋼のＡ３温度を１５０℃より下回らない温度ＴＬＫに冷却する工程であって、ＴＨＺからＴＬＫに冷却する工程の継続時間が最小５０ｓ、及び最大３００ｓである、工程、
ｆ）平鋼生産物を、温度ＴＬＫから少なくとも３０Ｋ／ｓの冷却レートＴｈｅｔａＱで、マルテンサイト開始温度ＴＭＳとＴＭＳを１７５℃より下回らない温度との間の冷却停止温度ＴＡＢに冷却する工程、
ｇ）平鋼生産物を、１０〜６０ｓの継続時間にわたって冷却停止温度ＴＡＢに保持する工程、
ｈ）平鋼生産物を、最大８０Ｋ／ｓの加熱レートＴｈｅｔａＢ１で４５０〜５００℃の処理温度ＴＢに熱する工程、及び所望により平鋼生産物を処理温度ＴＢに等温保持する工程であって、熱する工程及び所望による等温保持する工程の全処理時間ｔＢＴが１０〜１０００ｓである、工程、
ｉ）平鋼生産物を亜鉛系の防食被覆で溶融浴コーティングする工程、
ｊ）コーティングされた平鋼生産物を５００〜５６５℃の温度ＴＧＡで１０ｓ〜６０ｓの継続時間ｔＧＡにわたって所望により焼戻しする工程、
ｋ）コーティングされた平鋼生産物を少なくとも５Ｋ／ｓの冷却レートＴｈｅｔａＢ２で室温に冷却する工程。
【００１７】
工程ａ）において、従来の鋳造法及び熱間圧延法によって製作された熱間圧延平鋼生産物が提供される。工程ａ）において提供された熱間圧延平鋼生産物はコーティングされず、すなわちこの熱間圧延平鋼生産物は、金属防食被覆を有していない。コーティングされない平鋼生産物は、鋼基材、又は工程ｉ）で設けられる金属防食被覆のための母材をなす。コーティングされない平鋼生産物は、以下に詳しく説明する組成の鋼を含む、特に以下に詳しく説明する組成の鋼からなる。
【００１８】
本発明による平鋼生産物の鋼の炭素含有量は、０．１〜０．５重量％である。炭素（Ｃ）は、オーステナイトの形成及び安定化に影響を及ぼす。マルテンサイトを形成するために行われる急冷中、及び次の焼鈍時に、場合によって存在する残留オーステナイトがＣによって安定化される。さらに、Ｃ含有量は、工程ｆ）における冷却レートＴｈｅｔａＱでの冷却中に形成されるマルテンサイトの強度と、工程ｋ）における冷却レートＴｈｅｔａＢ２での最後の冷却中に形成されるマルテンサイトの強度に対して大きく影響する。オーステナイトを安定化する、及び強度を高める作用を保証するために、Ｃ含有量は少なくとも０．１重量％であるべきである。好ましい一実施形態では、オーステナイトを安定化する、及び強度を高める炭素の作用を特に効果的に利用できるようにするために、Ｃ含有量は少なくとも０．１２重量％である。Ｃ含有量が増加するにつれて、マルテンサイト開始温度が次第に低い温度に変化し、それによりＣ含有量が過度に高い場合にはマルテンサイトを形成できないか、又はマルテンサイトを過度に少ない割合でしか形成できない可能性がある。さらに、炭素含有量が増加するにつれて平鋼生産物の溶接性が悪化する。十分な割合のマルテンサイトの形成と良好な溶接性を確保するために、本発明による平鋼生産物の鋼のＣ含有量は最大０．５重量％、好ましくは最大０．４重量％に制限される。
【００１９】
本発明による平鋼生産物の鋼は、マンガン又はケイ素を含有するか、あるいはマンガンとケイ素を含有する。
【００２０】
本発明による平鋼生産物の鋼がマンガンと、あるいはマンガン及びケイ素と合金化される場合、マンガン含有量は１．０〜３．０重量％である。マンガン（Ｍｎ）は鋼の焼入れ性に影響を及ぼし、冷却中の不都合なパーライト形成を回避することに寄与する。この前提条件は、工程ｆ）における１００Ｋ／ｓ未満の冷却レートでの急冷後にマルテンサイトと残留オーステナイトとからなる適切な組織の形成を可能にする。パーライトの発生を確実に回避するために、本発明による平鋼生産物の鋼は少なくとも１．０重量％、好ましくは少なくとも１．９重量％のＭｎを含有する。過度に高いＭｎ濃度は溶接性に悪影響を及ぼすとともに、凝固中に生じる組織における化学的不均質性として強度の偏析が生じる危険を高めるので、Ｍｎ含有量は最大３．０重量％、好ましくは最大２．７重量％に制限される。さらに、過度に高いマンガン含有量は防食被覆と鋼基材との間の境界層においてマンガンを強度に富化せしめ、それに伴い密着性を悪化させる。この理由からもＭｎ含有量は最大３．０重量％、好ましくは最大２．７重量％に制限される。
【００２１】
本発明による平鋼生産物の鋼がケイ素と、あるいはケイ素及びマンガンと合金化される場合、ケイ素含有量は０．７〜２．５重量％、好ましくは少なくとも０．９重量％である。ケイ素（Ｓｉ）は、セメンタイトの形成を抑えることに寄与する。セメンタイトが形成される場合、炭素がカーバイドの形で結合される。セメンタイトの形成を抑えることによって、残留オーステナイトの安定化、及びそれに伴い伸びの向上に寄与する遊離炭素が利用可能になる。この作用は、部分的にアルミニウムを添加合金化する（Ｚｕｌｅｇｉｅｒｅｎ）ことによっても達成することができる。Ｓｉ含有量が過度に高い場合、防食被覆と母材との間の境界層においてケイ素を富化することができるが、このことは防食被覆の密着性を悪化させる。
【００２２】
良好な密着性を保証するために、Ｓｉ含有量は最大２．５重量％、特に２．５重量％未満に制限される。好ましい一実施形態では、付加的に、熱間圧延鋼帯製造中に生じ得る赤スケールの生成の危険を低減するために、Ｓｉ含有量が最大１．５重量％に制限される
本発明による平鋼生産物の鋼のクロム含有量は０．０５〜１重量％である。クロム（Ｃｒ）は、強度を高めることに寄与するとともに、パーライトの有効なインヒビタである。さらに防食被覆と母材との間の境界層におけるＣｒの富化は密着性を向上させる。良好な密着特性を保証するために、Ｃｒ含有量は少なくとも０．０５重量％、好ましくは少なくとも０．１重量％である。１．０重量％より高い含有量では、Ｃｒは著しい粒界酸化の危険性を高め、そのことが溶接性及び表面品質に悪影響を及ぼす。著しい粒界酸化を回避するために、Ｃｒ含有量が最大１．０重量％に制限される。好ましい一実施形態では、コスト上の理由からＣｒ含有量が最大０．６重量％に制限されるが、これは付加的に粒界酸化の危険を最小限に抑えることにも寄与する。
【００２３】
所望により本発明による平鋼生産物の鋼中に０．０１〜１．５重量％のアルミニウム（Ａｌ）を含有することができる。Ａｌは、脱酸するため、及び場合によって存在する窒素を結合するために用いることができる。Ａｌは、セメンタイトを抑制するためにも使用することができる。Ａｌを加えることによって、鋼のオーステナイト化温度が高くなる。より高い焼鈍温度に調整可能である場合、Ａｌを１．５重量％まで添加合金化することができる。アルミニウムは、完全にオーステナイト化するために必要な焼鈍温度を高め、Ａｌ含有量が１．５重量％を上回る場合には完全なオーステナイト化を困難にするので、本発明による平鋼生産物の鋼のＡｌ含有量は、最大１．５重量％、好ましくは最大１．０重量％に制限される。好ましい一実施形態では、オーステナイト化温度を制限するためにＡｌ含有量が最大０．１重量％、特に０．０１〜０．１重量％に制限される。
【００２４】
燐（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、窒素（Ｎ）は本発明による平鋼生産物の機械的加工特性に悪影響を及ぼすことから、本発明による平鋼生産物における燐、硫黄、窒素の含有はなるべく回避されるべきである。燐（Ｐ）は溶接性に不都合な影響を及ぼすことから、Ｐ含有量は最大０．０２重量％、好ましくは０．０２重量％未満であるべきである。硫黄（Ｓ）は、比較的高い濃度ではＭｎＳ、又は（Ｍｎ，Ｆｅ）Ｓを生成せしめ、このことは伸びに悪影響を及ぼす。そのためＳ含有量は、最大０．００５重量％、好ましくは０．００５重量％未満に制限される。
【００２５】
窒素（Ｎ）は、固溶した形のみならず、例えばチタン、ニオブ、又はバナジウムを組み合わせた窒化物として鋼を脆化し、このことが成形性に悪影響を及ぼし得ることから、Ｎ含有量は最大０．００８重量％、好ましくは０．００８重量％未満に制限されるべきである。
【００２６】
所望により、本発明による平鋼生産物の鋼は０．０５〜０．５重量％の含有量のモリブデン（Ｍｏ）を含有することができる。Ｍｏはパーライト形成の抑制を促進し、この目的で鋼中に少なくとも０．０５重量％含有され得る。コスト上の理由から、Ｍｏ含有量は最大０．５重量％、特に０．５重量％未満に制限される。
【００２７】
所望により、本発明による平鋼生産物の鋼は、０．０００４〜０．００１重量％の含有量のホウ素（Ｂ）を含有することができる。ホウ素は、相境界に偏析し、相境界の動きを阻止する。このことは細粒組織の形成を支援し、それにより平鋼生産物の機械的特性が改善される。機械的特性を改善するために、ホウ素が少なくとも０．０００４重量％の含有量で添加合金化され得る。ホウ素を添加合金化する場合、Ｎを結合するのに十分なＴｉ又はＮｂが利用可能でなければならず、そのことが有害な窒化ホウ素の生成を阻止する。窒化ホウ素の生成を阻止するために、Ｎ含有量の３．４２倍を超えるチタン含有量が選択されるか、又はＮ含有量の３．４２倍を超えるニオブ含有量が選択されるならば有利であることがわかった。Ｂの好ましい作用は０．００１重量％の含有量で飽和されるため、鋼は最大０．００１重量％のＢを含有する。
【００２８】
所望により、本発明による平鋼生産物の鋼は、１つ又は複数の合金中微量元素を合計量０．００１〜０．３重量％の含有量で含有することができる。ここでは合金中微量元素は、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）の元素と解される。その際、チタン若しくはニオブ、又は両者の組み合わせを使用することが好ましい。合金中微量元素は、炭素とともにカーバイドを形成することができ、カーバイドは、非常に微細に分布した析出物の形で硬度を高めることに寄与し得る。合金中微量元素の含有量が全体で少なくとも０．００１重量％、好ましくは少なくとも０．００５重量％の場合に、オーステナイト化中に粒界及び相境界を凍結させる析出物が生じ得る。しかし同時に、原子の形の、残留オーステナイトを安定化させるために有利な炭素がカーバイドとして結合される。原子の形で存在する炭素によって残留オーステナイトの十分な安定化を保証するために、合金中合金元素の濃度が最大０．３重量％、好ましくは最大０．２重量％の合計量でなければならない。
【００２９】
本明細書中で合金含有量及び組成に関して記載される場合、特に明記しない限り、これは重量又は質量に関連する。
【００３０】
工程ｂ）において、熱間圧延された平鋼生産物がまず従来の仕方で酸洗され、続いて冷間圧延される。冷間圧延によって、平鋼生産物は少なくとも３７％、特に３７％を超えて減厚される。減厚は、平鋼生産物の第１冷間圧延の通過前の初期厚さと最後の冷間圧延の通過後の最終厚さとの差に関連する。少なくとも３７％の減厚をする冷間圧延は、材料の機械的均質化をもたらし、冷間圧延された状態で平均粒径が３０μｍ未満の特に細粒の組織を生ぜしめる。冷間圧延によって調整された非常に細粒の組織は、次のオーステナイト化する焼鈍のために、オーステナイト粒を形成する複数の核生成箇所を提供し、その結果、オーステナイトも非常に細粒になる。冷間圧延時に好ましくは少なくとも４２％の減厚に調整される場合に細粒化作用を強化することができる。さらに、冷間圧延中に行われる材料の機械的均質化によって、さらなる工程での防食被覆と鋼基材との間の境界層におけるＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒの的確な比率の調整が容易になる。
【００３１】
冷間圧延された平鋼生産物は、工程ｃ）において、オーステナイトへの完全な組織変態を可能にするために鋼のＡｒ温度を上回る、保持ゾーン温度とも呼ぶことができる焼鈍温度ＴＨＺに熱せられる。鋼のＡ３温度は分析に依存し、以下の経験式から推測することができる：
Ａ３［℃］＝９１０−１５．２％Ｎｉ＋４４．７％Ｓｉ＋３１．５％Ｍｏ−２１．１％Ｍｎ−２０３＊√％Ｃ
ここで、％Ｃ＝鋼の重量％でのＣ含有量、％Ｎｉ＝鋼の重量％でのＮｉ含有量、％Ｓｉ＝鋼の重量％でのＳｉ含有量、％Ｍｏ＝鋼の重量％でのＭｏ含有量、％Ｍｎ＝鋼の重量％でのＭｎ含有量である。
【００３２】
好ましい一実施形態では、運転コストを節約するために保持ゾーン温度ＴＨＺが最大９５０℃に制限され得る。
【００３３】
ＴＨＺへの加熱は２段階で行われる。その際、平鋼生産物がまず２００〜４００℃の転換温度（Ｗｅｎｄｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ）ＴＷに達するまで５〜５０Ｋ／ｓの加熱速度Ｔｈｅｔａ＿Ｈ１で熱せられる。転換温度Ｔ＿Ｗを超えると、加熱は、保持ゾーン温度ＴＨＺに達するまで２〜１０Ｋ／ｓの加熱速度Ｔｈｅｔａ＿Ｈ２で行われる。その際、第１加熱速度Ｔｈｅｔａ＿Ｈ１は第２加熱速度Ｔｈｅｔａ＿Ｈ２と不同である。好ましい一実施形態ではＴｈｅｔａ＿Ｈ２はＴｈｅｔａ＿Ｈ１より小さい。
【００３４】
好ましい一実施形態では、平鋼生産物は連続式炉で熱せられる。特に好ましい一実施形態では、平鋼生産物は、セラミック放射管を装備した炉で熱せられ、これは特に９００℃を超えるストリップ温度に達するために有利である。これに加えて、燃焼のために必要な酸素割合が材料と接触することによる酸化物層の形成と結びついた鋼表面の不都合な高酸化が間接的加熱によって回避される。その際、閉じたバーナ内でガス混合物が燃焼し、この場合、熱伝達は放射によって行われる。この種の炉はラジアント・チューブ・ファーネス又はＲＴＦとも呼ばれる。
【００３５】
平鋼生産物は、工程ｄ）において、５〜１５ｓの保持継続時間ｔＨＺにわたり保持ゾーン温度ＴＨＺに保持される。オーステナイト粗粒の形成と不規則なオーステナイト成長、それに伴い平鋼生産物の成形性への悪影響を回避するために、保持継続時間ｔＨＺは１５秒を超えるべきでない。保持継続時間は、オーステナイトへの完全な変態とオーステナイトにおける均一なＣ分布を得るために少なくとも５ｓ続くべきである。
【００３６】
平鋼生産物が保持される雰囲気は、３〜７体積％の水素を含有する。雰囲気の残部は、水蒸気で加湿した窒素と不可避不純物で構成され、窒素割合は９３〜９７体積％となることが求められ、すべての成分の合計量は１００体積％となる。本明細書中で炉の雰囲気組成に関する記載は合計量１００体積％となる雰囲気組成に関連する。したがって保持中の雰囲気は、特に３〜７体積％の水素と、残部としての水蒸気で湿らされた窒素及び不可避不純物とからなる。雰囲気中の水蒸気の割合は露点により制御される。露点は、−２２℃〜０℃の値、好ましくは最大−５℃の値、特に−２２℃〜−５℃の値、特に好ましくは少なくとも−２０°及び／又は最大−１５℃の値、特に−２０℃〜−１５℃の値に調整される。露点によって、境界層における元素Ｓｉ、Ｍｎ、及びＣｒの濃度推移を制御し、境界層における元素Ｓｉ、Ｍｎ、及びＣｒの濃度プロファイルを得ることができる。
【００３７】
水蒸気割合は、露点に対して示される。その際、露点はガス体積中の水が凝縮する温度に相当する。露点の値が低い場合、ガス混合物中の水割合は小さい。露点が上昇するにつれて、ガス混合物中の水割合が増加する。炉内雰囲気中の加湿されたガス混合物は、焼鈍中の拡散の促進との組み合わせにより、まず母材の表面において鉄より高い酸素親和性の元素であるＭｎ、Ｓｉ、Ｃｒを富化させる。マンガンと鉄のサイズ差が小さいことによりＭｎは鉄の格子においてＣｒ又はＳｉより速く拡散する。クロムは、Ｍｎよりいくらかゆっくりと拡散するのに対して、ケイ素はかなりゆっくりと拡散する。富化は、工程ｄ）における焼鈍中に元素が母材から拡散することを妨害する。この拡散は、特にＭｎについて顕著に現れるが、Ｓｉについても観察される。これに対してＣｒは、酸化物の形成によって表面近くで不動態化する。したがって、Ｃｒは、母材の表面下３００ｎｍまでの領域において富化される。しかしガス混合物の露点が−２２℃未満であるか、又は母材の表面下３００ｎｍまでの領域におけるＣｒより高い酸素親和性の元素であるＭｎ及びＳｉの過剰供給量が多すぎる場合、Ｃｒも表面から拡散し、このことが防食被覆の密着性及び成形性に悪影響を及ぼす。
【００３８】
好ましい一実施形態では、工程ｄ）における炉内雰囲気中、特に保持中の水蒸気割合が０．０７０体積％より多く、特に好ましくは少なくとも０．０８０体積％である。典型的には炉内雰囲気中の水蒸気割合は、最大１．０体積％、好ましくは最大０．８体積％である。
【００３９】
ガス組成の制御は、例えば自動化されたシステムを用いて行うことができる。そのために、乾燥したガス割合と湿ったガス割合とを混合することができ、水蒸気のキャリアガスとして窒素が使用される。水蒸気で加湿した窒素の焼鈍炉への送り込みは、例えばデフレクタロールの下方で行うことができる。この場合、平鋼生産物が焼鈍処理される焼鈍炉は縦型又は横型に設計することができる。焼鈍プロセス中、ストリップが炉を通って案内される。いわゆるデフレクタロールにより、縦型炉において例えば平鋼生産物の運動方向が下から上へ、及びその逆に変更される。
【００４０】
工程ｄ）における焼鈍中、−２２℃〜０℃の露点で本発明による焼鈍時間、焼鈍温度、及び雰囲気組成を遵守することによって、工程ｉ）の実行後にコーティングされた平鋼生産物における元素Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒが、防食被覆と鋼基材との間の境界層でＳｉ及びＭｎの合計量とＣｒの比率：
１．７≦［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ≦１５
を有することが保証され、ここで、Ｓｉ：境界層における重量％でのＳｉ含有量；Ｍｎ：境界層における重量％でのＭｎ含有量；Ｃｒ：境界層における重量％でのＣｒ含有量である。
【００４１】
本発明の知見は、境界層における高いＳｉ含有量とＭｎ含有量がコーティング性を悪化させるのに対して、Ｃｒは悪影響を及ぼさず、それどころか上記の比率を遵守した場合に防食被覆の密着性に好ましい影響を及ぼすということである。境界層において酸化物形成元素であるＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒの比率を遵守することにより、防食被覆の優れた密着性と並んでコーティングされた平鋼生産物の良好な成形性も得られる。
【００４２】
工程ｄ）における焼鈍中に−２２℃〜０℃の露点で本発明による焼鈍時間、焼鈍温度、及び雰囲気組成を遵守することによって、元素Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒが境界層において濃度勾配：
［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ＜［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷ
を有することがさらに保証され、ここで、［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ：境界層における重量％でのＳｉ含有量及び重量％でのＭｎ含有量の合計量と重量％でのＣｒ含有量の比率、
［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷ：母材中の重量％でのＳｉ含有量及び重量％でのＭｎ含有量の合計量と重量％でのＣｒ含有量の比率である。
【００４３】
この場合、母材の元素含有量は、典型的には、鋼基材の厚さの１／３のところにある位置に関連する。
【００４４】
［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳの［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷに対する濃度勾配を調整することによって、防食被覆の密着性とコーティングされた平鋼生産物の成形性とを改善することができる。
【００４５】
好ましい一実施形態では、工程ｃ）における平鋼生産物の加熱及び／又は工程ｄ）における保持がラジアント・チューブ・ファーネスで行われる。セラミック放射管を装備した炉では、燃焼すべきガス混合物が閉じたバーナ内で燃やされ、熱伝達が放射によって行われるので、酸素含有燃焼ガスは平鋼生産物と接触しない。それによって、コーティングされていない平鋼生産物の表面の脱炭及び表面の高酸化、並びに覆いかぶさる酸化物層の形成を低減、好ましくは回避することができる。
【００４６】
工程ｅ）において、平鋼生産物が温度ＴＬＫに冷却される。冷却は、工程ｄ）の保持が終わってから始まる。特に冷却は保持の直後、及びそれに伴い遅くとも１５ｓの最大保持継続時間の経過後に始まる。フェライトの形成を回避するために、温度ＴＬＫは、平鋼生産物の鋼のＡ３温度を１５０℃より下回らない。ＴＨＺからＴＬＫへの冷却の継続時間は、最小５０ｓ、及び最大３００ｓである。工程ｅ）において行われた冷却をコントロールされた、かつ低速の冷却と呼ぶこともできる。
【００４７】
工程ｆ）において、平鋼生産物が温度ＴＬＫからさらに冷却停止温度ＴＡＢに冷却される。ＴＬＫからＴＡＢへの冷却は、少なくとも３０Ｋ／ｓの冷却レートＴｈｅｔａＱで行われる。この冷却を高速冷却と呼ぶこともできる。冷却レートＴｈｅｔａＱは、フェライトの形成及びベーナイトの形成を回避するために少なくとも３０Ｋ／ｓである。冷却は、１２０Ｋ／ｓ以下で行われることが好ましく、これは例えば最新のガスジェット冷却を用いることによって達成することができる。
【００４８】
冷却停止温度ＴＡＢは、マルテンサイト開始温度ＴＭＳ、すなわちマルテンサイト変態が開始する温度と、ＴＭＳを１７５℃より下回らない温度との間である。すなわち：
（ＴＭＳ−１７５℃）≦ＴＡＢ≦ＴＭＳ
となる。
【００４９】
マルテンサイト開始温度は、以下の式を用いて推測することができる：
ＴＭＳ［℃］＝５３９℃＋（−４２３％Ｃ−３０．４％Ｍｎ−１７．７％Ｎｉ−１２．１％Ｃｒ−１１％Ｓｉ−７％Ｍｏ）＊℃／重量％
ここで、％Ｃ＝重量％での鋼のＣ含有量、％Ｍｎ＝重量％での鋼のＭｎ含有量、％Ｎｉ＝重量％での鋼のＮｉ含有量、％Ｃｒ＝重量％での鋼のＣｒ含有量、％Ｓｉ＝重量％での鋼のＳｉ含有量、％Ｍｏ＝重量％での鋼のＭｏ含有量である。
【００５０】
工程ｇ）において、平鋼生産物が１０〜６０秒の保持時間ｔＱにわたって冷却停止温度ＴＡＢに保持される。その際、ｔＱは、組織、特にマルテンサイト割合の調整のためのパラメータとして使用される。平鋼生産物を１０〜６０ｓにわたって温度ＴＡＢに保持することによって、小さいパケット値（Ｐａｋｅｔｇｒｏｓｓｅ）及び小さいランセット幅（Ｌａｎｚｅｔｔｅｎｂｒｅｉｔｅ）の非常に微細なマルテンサイト構造に調整することができる。このマルテンサイト構造は、次の熱する処理工程において拡散距離を短くし、それにより残留オーステナイトの的確な局所的安定化が可能になる。
【００５１】
工程ｈ）において、残留オーステナイトを過飽和マルテンサイトからの炭素で富化するために、平鋼生産物が最大８０Ｋ／ｓの加熱レートＴｈｅｔａＢ１で４５０〜５００℃の処理温度ＴＢに熱せられる。カーバイドの形成と残留オーステナイトの分解は、この工程のための１０〜１０００ｓの全処理時間を遵守することによって回避される。
【００５２】
これに加えて、処理温度ＴＢが後続の溶融浸漬コーティング処理に合わせて調整される。ＴＢは４５０〜５００℃であり、同時に亜鉛系溶融浴への浸漬のために適した温度である。炭素の十分な再分布を保証するために加熱は、最大８０Ｋ／ｓ、特に８０Ｋ／ｓ未満の加熱レートで行われる。好ましい一実施形態では、加熱を、例えば放射管を用いて、又はブースタを用いて実現することができる。
【００５３】
炭素の十分な再分布を保証するために、全処理時間ｔＢＴは、最小１０ｓ及び最大１０００ｓである。全処理時間ｔＢＴは、熱するために必要とされる時間ｔＢＲと平鋼生産物が所望により等温保持される時間ｔＢＩとから構成される。
【００５４】
工程ｉ）において、平鋼生産物がコーティング処理、特に溶融浸漬コーティングされる。その際、平鋼生産物は亜鉛系の溶融浴組成のコーティング浴を通過する。その際、溶融浴の温度は４５０〜５００℃であることが好ましい。適当な溶融浴組成は、例えば２重量％以下のＡｌ、２重量％以下のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物を含有し得、特に２重量％以下のＡｌ、２重量％以下のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物からなり得る。さらに別の好ましい実施形態では、適当な溶融浴組成は、例えば１重量％以下のＡｌ、残部亜鉛及び不可避不純物を含有し得、特に１重量％以下のＡｌ、残部亜鉛及び不可避不純物からなり得る。特に好ましい一実施形態では、溶融浴組成は、１〜２重量％のＡｌ、１〜２重量％のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物を含有し得、特に１〜２重量％のＡｌ、１〜２重量％のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物からなり得る。コーティング処理によって、平鋼生産物の少なくとも片側において平鋼生産物に防食被覆が設けられる。
【００５５】
工程ｉ）の直ぐ次に、平鋼生産物が所望による工程ｊ）においてガルバニーリング処理され得る。このために、５００〜５６５℃の温度ＴＧＡで１０ｓ〜６０ｓの継続時間ｔＧＡにわたり焼戻しされる。
【００５６】
工程ｋ）において、コーティングされた平鋼生産物が少なくとも５Ｋ／ｓ、好ましくは５Ｋ／ｓを超える冷却レートＴｈｅｔａＢ２で室温に冷却される。本明細書中で本発明による方法の経過において、工程ｋ）における第２急冷によって形成されたマルテンサイトは焼戻しされないマルテンサイトと呼ばれる。第１急冷によるオーステナイト化後に生じ、工程ｈ）において熱せられるマルテンサイトは、焼戻しマルテンサイトとも呼ばれる。
【００５７】
好ましい一実施形態では、平鋼生産物がさらなる工程において、特に工程ｅ）からｋ）を通過する雰囲気組成を、工程ｄ）の保持プロセスの炉内雰囲気に適合させることができる。したがって、少なくとも１つのさらなる工程において、３〜７体積％の水素と、残部として水蒸気で、好ましくは少なくとも０．０７０体積％、特に好ましくは少なくとも０．０８０体積％、さらに好ましくは最大１．０体積％、特に好ましくは最大０．８体積％の水蒸気で加湿した窒素及び不可避不純物を含有する雰囲気に調整される。
【００５８】
好ましい一実施形態では、金属防食被覆が施された最高強度の平鋼生産物を製造する本発明による方法はさらなる工程を包含せず、それに伴いａ）からｋ）に挙げた工程しか包含しない。
【００５９】
本発明による生産物は、（重量％で）Ｃ０．１〜０．５％、Ｍｎ及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１つの元素であって、Ｍｎ含有量が１．０〜３．０％であり、Ｓｉ含有量が０．７〜２．５％である元素、Ｃｒ０．０５〜１％、Ｐ０．０２０％以下、Ｓ０．００５％以下、Ｎ０．００８％以下、並びに所望によりＡｌ０．０１〜１．５％、Ｍｏ０．０５〜０．５％、Ｂ０．０００４〜０．００１％の元素の１つ又は複数、並びに所望により合計量０．００１〜０．３％のＶ、Ｔｉ、Ｎｂ、及び残部としての鉄と不可避不純物、からなる鋼を含む、好ましくはその鋼からなる鋼基材を含む。
【００６０】
鋼基材は、残留オーステナイト５〜２０体積％、ベーナイト５面積％未満、フェライト１０面積％未満、及び少なくとも７５面積％が焼戻しされ、２５面積％未満が焼戻しされないマルテンサイトである少なくとも８０面積％のマルテンサイトを含む組織を有する。好ましい一実施形態では、本発明による生産物の組織は、残留オーステナイト５〜２０体積％、ベーナイト５面積％未満、フェライト１０面積％未満、及び残部としてのマルテンサイトからなり、全組織におけるマルテンサイト割合は少なくとも８０面積％であり、そのうちの少なくとも７５面積％が焼戻しされたマルテンサイトであり、２５面積％未満が焼戻しされないマルテンサイトである。
【００６１】
求められる強度を達成するために、高いマルテンサイト割合に調整される。延性には焼戻しされたマルテンサイトの割合によって影響を及ぼすことができる。組織中に存在するマルテンサイトの全割合は焼戻しされたマルテンサイトと焼戻しされないマルテンサイトとから構成され、焼戻しされないマルテンサイトがないということが可能である。
【００６２】
特に明記されない限り、本明細書中で残留オーステナイトの組織割合に関する記載は体積％で示され、例えばマルテンサイト、フェライト、ベーナイトなどの他の組織構成要素は面積％で示される。
【００６３】
組織は、特に細粒であり、好ましくは３０μｍの平均粒径を有する。組織構造が微細であるため、組織検査は走査型電子顕微鏡（ＲＥＭ）で少なくとも５０００倍に拡大して行われることが望ましい。残留オーステナイトを定量するのに適した手法として、ＡＳＴＭ  Ｅ９７５によるＸ線回折（ＸＲＤ）による検査が望ましい。
【００６４】
本発明による生産物は、さらに、金属保護被覆、好ましくはＺｎ系の防食被覆を備える。適当な防食被覆は、２重量％以下のＡｌ、２重量％以下のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物を含有し、特に防食被覆は、２重量％以下のＡｌ、２重量％以下のＭｇ、残部Ｚｎ及び不可避不純物からなる。特に好ましい一実施形態では、防食被覆は１〜２重量％のＡｌ、１〜２重量％のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物を有し、特に防食被覆は、１〜２重量％のＡｌ、１〜２重量％のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物からなる。これに代わる好ましい一実施形態では、防食被覆は、１重量％以下のＡｌ、残部亜鉛及び不可避不純物を有し、特に防食被覆は、１重量％以下のＡｌ、残部亜鉛及び不可避不純物からなる。
【００６５】
本発明によるコーティングされた平鋼生産物は、防食被覆と鋼基材との間の境界層において、以下の関係式：
１．７≦［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ≦１５
によるＳｉ及びＭｎの合計量とＣｒの比率が少なくとも１．７、最大１５であり、
Ｓｉ：境界層における重量％でのＳｉ含有量、Ｍｎ：境界層における重量％でのＭｎ含有量、Ｃｒ：境界層における重量％でのＣｒ含有量である。
【００６６】
本発明の知見は、境界層における高いＳｉ含有量及びＭｎ含有量がコーティング性に悪影響を及ぼすのに対して、Ｃｒは悪影響を及ぼさず、それどころか上記の比率を遵守した場合に、防食被覆の密着性に好ましい影響を及ぼすということである。検査は、境界層におけるＳｉ及びＭｎを富化した場合に防食被覆の密着性が悪化するのに対して、クロムも富化された状態では密着性が格段に改善されることを示した。しかし、Ｃｒの付加は、これが粒界酸化に悪影響を及ぼすことによって、及び経済性を考えて最大１．０重量％、好ましくは最大０．６重量％に制限されるのに対して、Ｓｉ及び／又はＭｎは、求められる機械的特性を達成するための最低限の含有量が必要である。しかし境界層におけるＳｉ及び／又はＭｎの比較的強度の富化はそこに局所的に著しい酸化物形成をもたらす。この酸化物は、溶融浸漬コーティングに問題を引き起こし、その結果として母材上での防食被覆の不十分な密着性をもたらす。しかしＳｉ＋Ｍｎの合計量とＣｒの比率が最大１５、好ましくは最大１３である場合には密着性欠如の危険が少ない。Ｓｉ＋Ｍｎの合計量とＣｒの比率が少なくとも１．７、好ましくは最小２．５である場合にも同様に密着性欠如の危険が少ない。
【００６７】
境界層におけるＳｉ＋Ｍｎの合計量とＣｒの比率が最大１５、好ましくは最大１３のＣｒ富化は、コーティングされた平鋼生産物の成形性にも好ましい影響を及ぼす。これは、ＣｒがＳｉ酸化物及びＭｎ酸化物の形成を妨げることに由来する。Ｓｉ酸化物及びＭｎ酸化物は、脆い性質を有し、それによって成形時に亀裂の形成が促進される。境界層における酸化物形成元素Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒの比率を厳守することによって、鋼を例えば１１８０ＭＰａ以上の非常に高い引張強度と、２５％を超える穴広げ率に調整することさえできる。
【００６８】
本発明によれば、境界層におけるＳｉ＋Ｍｎの合計量とＣｒの比率は母材におけるより小さい。したがって、コーティングされた平鋼生産物は、境界層と鋼基材又は母材との間に以下の関係式で表すことができる濃度勾配を有する：
［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ＜［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷ
ここで、［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ：境界層における重量％でのＳｉ含有量及び重量％でのＭｎ含有量の合計と重量％でのＣｒ含有量の比率、
［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷ：母材における重量％でのＳｉ含有量及び重量％でのＭｎ含有量の合計と重量％でのＣｒ含有量の比率である。
【００６９】
母材の元素含有量の記載は、典型的には鋼基材の厚さの１／３のところの組成である。
【００７０】
［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳが［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷより小さいことによって、平鋼生産物が鋼基材上の金属コーティングの良好な密着性、及び成形特性を有することが保証される。この効果は、［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳが０．９＊［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷより小さく、特に好ましくは０．６＊［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷより小さい場合に特に確実に達成することができる。
【００７１】
コーティングされた平鋼生産物は、好ましくは少なくとも６００ＭＰａの引張強度Ｒｍ、少なくとも４００Ｍｐａの降伏強度Ｒｐ０２、及び少なくとも７％、特に７％を超える伸びＡ８０を有する。典型的には、引張強度は９５０〜１５００ＭＰａに達する。降伏強度値は、典型的には少なくとも７００ＭＰａである。その際、降伏強度は、それぞれ達成した引張強度未満である。典型的には降伏強度は９５０Ｍｐａ未満である。さらに、コーティングされた平鋼生産物は、防食被覆の優れた密着性、殊にＳＥＰ１９３１による球衝撃試験（Ｋｕｇｅｌｓｃｈｌａｇｔｅｓｔ）により検出されたステージ１の鋼基材上密着性、及び非常に良好な成形性を有する。成形性の尺度として、例えば穴広げ率が考慮され得る。穴広げ率は、典型的には少なくとも２５％である。引張強度と穴広げ率との積も成形性の尺度として考慮することができる。好ましい一実施形態では、引張強度と穴広げ率との積は少なくとも２０，０００ＭＰａ＊％、好ましくは少なくとも２５，０００ＭＰａ＊％である。
【００７２】
引張強度、降伏強度、及び伸びをＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ６８９２、試験片形状２により、密着性をＳＥＰ１９３１による球衝撃試験ＫＳＴを用いて、及び穴広げ率をＩＳＯ１６６３０に従い決定した。境界層及び境界層に隣接する領域における元素分布は、グロー放電発光分析法（Ｇｌｏｗ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、省略形ＧＤＯＥＳ）により行うことができる。このために、例えばＬｅｃｏ社のＧＤＯＥＳ測定装置を使用することができる。ＧＤＯＥＳによって、層厚に沿う層構造における元素の定量を行うことが可能である。したがってＧＤＯＥＳにより、それぞれＺｎ含有量及びＦｅ含有量の曲線プロファイルの交点を、この交点から母材中３００ｎｍのところに延在する境界層の始点として考慮することで境界層の始まりを検出することができる。
【００７３】
別の好ましい実施形態では、本発明による平鋼生産物は、上記の本発明による方法で製造される。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
以下、本発明を実施例にもとづいて詳しく説明する。
【００７５】
試験のために表１に示される組成の７つの溶融物Ａ〜Ｇを作製し、これらの７つの溶融物から従来の仕方で厚さ１．８〜２．５ｍｍの熱延鋼帯を１１個作製した。その際、溶融物Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｇは、本発明による鋼組成の設定値に相当し、これに対して溶融物Ａ及びＢではＳｉ含有量が過度に少なく、溶融物ＤではＳｉ含有量が過度に少なく、Ａｌ含有量が過度に高い。
【００７６】
熱延鋼帯を従来の仕方で酸洗し、表２に示される製造パラメータでさらに処理した。その際、熱延鋼帯をそれぞれ表２に示された冷延加工度「ＫＷＧ」で冷延鋼帯へ圧延し、冷延鋼帯を、それぞれ第１の比較的高速の加熱レート「ＴｈｅｔａＨ１」で転換温度「ＴＷ」に加熱し、次いで第２の比較的低速の加熱レート「ＴｈｅｔａＨ２」で保持ゾーン温度「ＴＨＺ」とし、この保持ゾーン温度で５〜１５ｓの継続時間「ｔＨＺ」にわたり冷延鋼帯を露点「ＴＰ」雰囲気で保持した。その後、冷延鋼帯をまず５０〜３００ｓの期間「ｔＬＫ」内で低速で中間温度「ＴＬＫ」へ冷却し、次いでこの中間温度「ＴＬＫ」から冷却レート「ＴｈｅｔａＱ」で冷却停止温度「ＴＡＢ」へ高速で急冷し、この温度で冷延鋼帯を１０〜６０ｓの継続時間「ｔＱ」にわたり保持した。続いて、平鋼生産物を最大８０Ｋ／ｓの加熱レート「ＴｈｅｔａＢ１」で処理温度「ＴＢ」に熱した。平鋼生産物を処理温度で保持しなかった。続いて平鋼生産物にその他の点では従来の仕方で行われる溶融浸漬コーティングを以下の組成の溶融浴中で行った：２重量％以下のＡｌ、２重量％以下のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物。最後に溶融物Ａ〜Ｆの平鋼生産物を少なくとも５Ｋ／ｓの冷却レート「ＴｈｅｔａＢ２」で室温に急冷した。溶融浸漬コーティングの後に溶融物Ｇの平鋼生産物を、まず温度ＴＧＡで継続時間ｔＧＡにわたり焼戻しし、焼戻し後に初めて少なくとも５Ｋ／ｓの冷却レートで室温に急冷した。
【００７７】
実験Ａ１〜Ｇ１２の平鋼生産物から試験片を採取し、組織を検査して機械的特性を調べた。試験片名の欄のアルファベットは、試験片材料を構成する表１の溶融物を示す。組織検査の結果を表３に示し、機械的特性の試験結果を表４に示す。その際、「ＭＡ」は、全組織に対する焼戻しされたマルテンサイトの割合、「Ｍ」は全組織に対する焼戻しされないマルテンサイトの割合、「Ｆ」はフェライトの割合、「Ｂ」はベーナイトの割合、「ＲＡ」は残留オーステナイトの割合を示す。
【００７８】
１／３ｔ位置の横断面、すなわち鋼基材の板厚の１／３のところで採取した断面の組織検査を行った。断面は走査型電子顕微鏡（ＲＥＭ）による検査用に前処理し、３％ナイタールエッチングで処理した。組織構造が微細であるため、組織を５０００倍に拡大してＲＥＭ観察することによって特徴を調べた。ＡＳＴＭ  Ｅ９７５によるＸ線回折（ＸＲＤ）によって残留オーステナイトの定量を行った。断面試験片の他に採取した別の試験片について境界層と、境界層に隣接する領域における元素分布のＧＤＯＥＳ検査を行った。母材の元素含有量の検出を１／３ｔ位置における燃焼分析ＩＣＰ−ＯＥＳ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）によって行った。ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ６８９２：２００９、試験片形状２により、平鋼生産物の中心で採取された長尺試験片で機械的特性である降伏強度「Ｒｐ０２」、引張強度「Ｒｍ」、及び伸び「Ａ８０」の試験を行った。亜鉛系防食被覆の密着性をＳＥＰ１９３１によるＫＳＴとして検出し、ＩＳＯ１６６３０に従って穴広げ率を検出した。
【００７９】
実験は、本発明により作製された試験片Ｃ４、Ｃ５、Ｅ８、Ｆ１０が［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳの比率が最大１５の非常に低い値を有することを示す。同時に、これらの試験片は防食被覆の１．５未満の優れた密着性と、２５％を超える非常に良好な穴広げ率とを示す。これと比較して、同じ強度クラスであるが［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳの値が１５より大きい鋼の試験片は、より劣る成形性及びより劣る被覆密着性を示す。試験片Ｅ９は、ガス混合物中の窒素の水蒸気による加湿が少なすぎ、それに伴い露点が低すぎる場合に、引張強度と穴広げ率の積（引張率＊穴広げ率）のまだ十分な値を達成することが可能ではあるが、防食被覆の密着性が損なわれることを示す。実験Ａ１、Ｂ２、Ｆ１１の試験片では、焼鈍した材料における降伏点（Ｓｔｒｅｃｋｇｒｅｎｚｅ）と引張強度との差の増加により、引張強度＊穴広げ率の積について十分な値に達しないことがわかる。
【表１】
2021530624.tif 000002
【表２】
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【表３】
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【表４】
2021530624.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月17日(2020.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属保護被覆が施された最高強度の平鋼生産物を製造する方法であって、
ａ）（重量％で）
Ｃ０．１〜０．５％、
Ｍｎ１．０〜３．０％
Ｓｉ０．７〜２．５％
Ｃｒ０．０５〜１％、
Ｐ０．０２０％以下、
Ｓ０．００５％以下、
Ｎ０．００８％以下、
並びに所望により下記の元素の１つ又は複数
Ａｌ０．０１〜１．５％、
Ｍｏ０．０５〜０．５％、
Ｂ０．０００４〜０．００１％、
並びに所望により合計量０．００１〜０．３％のＶ、Ｔｉ、Ｎｂ、及び残部としての鉄と不可避不純物、からなる鋼を含む熱間圧延された平鋼生産物を提供するために、
ｂ）熱間圧延された平鋼生産物を酸洗及び冷間圧延する工程であって、前記熱間圧延された平鋼生産物が少なくとも３７％減厚される、工程、
ｃ）前記冷間圧延された平鋼生産物を前記鋼のＡ３温度を上回る保持ゾーン温度ＴＨＺに２段階で加熱する工程であって、まず２００〜４００℃の転換温度ＴＷまで５〜５０Ｋ／ｓの第１加熱速度Ｔｈｅｔａ＿Ｈ１で、及び前記転換温度ＴＷを超えると前記保持ゾーン温度ＴＨＺまで２〜１０Ｋ／ｓの第２加熱速度Ｔｈｅｔａ＿Ｈ２で前記加熱が行われる、工程、
ｄ）前記平鋼生産物を、水素３〜７体積％、及び残部としての水蒸気で湿らせた窒素及び不可避不純物を含有する炉内雰囲気中で５〜１５ｓの継続時間ｔＨＺにわたって前記保持ゾーン温度ＴＨＺに保持する工程であって、前記炉内雰囲気の露点が−２２℃〜０℃である、工程、
ｅ）前記平鋼生産物を、前記保持ゾーン温度ＴＨＺから前記平鋼生産物の前記鋼のＡ３温度を１５０℃より下回らない温度ＴＬＫに冷却する工程であって、前記ＴＨＺからＴＬＫに冷却する工程の継続時間が最小５０ｓ、及び最大３００ｓである、工程、
ｆ）前記平鋼生産物を、前記温度ＴＬＫから少なくとも３０Ｋ／ｓの冷却レートＴｈｅｔａＱで、マルテンサイト開始温度ＴＭＳとＴＭＳを１７５℃より下回らない温度との間の冷却停止温度ＴＡＢに冷却する工程、
ｇ）前記平鋼生産物を、１０〜６０ｓの継続時間にわたって前記冷却停止温度ＴＡＢに保持する工程、
ｈ）前記平鋼生産物を、最大８０Ｋ／ｓの加熱レートＴｈｅｔａＢ１で４５０〜５００℃の処理温度ＴＢに熱する工程、及び所望により前記平鋼生産物を前記処理温度ＴＢに等温保持する工程であって、前記熱する工程及び所望による等温保持する工程の全処理時間ｔＢＴが１０〜１０００ｓである、工程、
ｉ）前記平鋼生産物を亜鉛系の防食被覆で溶融浴コーティングする工程、
ｊ）前記コーティングされた平鋼生産物を５００〜５６５℃の温度で１０ｓ〜６０ｓの継続時間にわたって所望により焼戻しする工程、
ｋ）前記コーティングされた平鋼生産物を少なくとも５Ｋ／ｓの冷却レートＴｈｅｔａＢ２で室温に冷却する工程、を少なくとも包含する方法。
【請求項２】
前記溶融浸漬コーティングは、２重量％以下のＡｌ、２重量％以下のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物を含有する溶融浴中で行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記炉内雰囲気の前記露点が−２２℃〜−５℃であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
工程ｃ）の前記平鋼生産物の加熱、及び／又は工程ｄ）の保持がラジアント・チューブ・ファーネスで行われることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
金属保護被覆が施された最高強度の平鋼生産物において、（重量％で）
Ｃ０．１〜０．５％、
Ｍｎ１．０〜３．０％
Ｓｉ０．７〜２．５％
Ｃｒ０．０５〜１％、
Ｐ０．０２０％以下、
Ｓ０．００５％以下、
Ｎ０．００８％以下、
並びに所望により下記の元素の１つ又は複数
Ａｌ０．０１〜１．５％、
Ｍｏ０．０５〜０．５％、
Ｂ０．０００４〜０．００１％、
並びに所望により合計量０．００１〜０．３％のＶ、Ｔｉ、Ｎｂ、及び残部としての鉄と不可避不純物、からなる鋼を含む鋼基材を含み、
前記平鋼生産物は、
−残留オーステナイト５〜２０体積％、
−ベーナイト５面積％未満、
−フェライト１０面積％未満、
−少なくとも７５面積％が焼戻しされたマルテンサイトである少なくとも８０面積％のマルテンサイト、を含む組織を有し、前記平鋼生産物は前記防食被覆と前記鋼基材との間の境界層において、以下の関係式：
１．７≦［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ≦１５
によるＳｉ及びＭｎの合計量とＣｒの比率を有し、
かつ前記Ｓｉ＋Ｍｎの合計量とＣｒの比率が前記境界層では前記母材より小さく、それにより：
［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ＜［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷ
であり、ここで、［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳは、前記境界層における重量％でのＳｉ含有量及び重量％でのＭｎ含有量の合計量と重量％でのＣｒ含有量の比率であり、
［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷは、前記母材における重量％でのＳｉ含有量及び重量％でのＭｎ含有量の合計量と重量％でのＣｒ含有量の比率であり、
前記境界層は、前記防食層と前記母材との間にあって亜鉛含有量と鉄含有量とが重量％で同じ値の位置から前記母材の３００ｎｍの深さまで達する層であり、
前記平鋼生産物は、前記母材と前記境界層との間に
［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳ＜０．６＊［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＷ
の濃度勾配を有し、前記防食被覆が亜鉛系防食被覆であることを特徴とする、最高強度平鋼生産物。
【請求項６】
少なくとも６００ＭＰａの引張強度Ｒｍ、少なくとも４００ＭＰａの降伏強度Ｒｐ０２、及び少なくとも７％の伸びＡ８０を有することを特徴とする、請求項５に記載の平鋼生産物。
【請求項７】
少なくとも２５％の穴広がり率、引張強度と穴広がり率の少なくとも２０，０００ＭＰａ＊％の積、及び／又は前記鋼基材上での前記防食被覆の非常に良好な密着性を有することを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載の平鋼生産物。
【請求項８】
前記金属保護被覆は、２重量％以下のＡｌ、２重量％以下のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物を含有することを特徴とする、請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の平鋼生産物。
【請求項９】
前記金属保護被覆は、１〜２重量％のＡｌ、１〜２重量％のＭｇ、残部亜鉛及び不可避不純物を含有することを特徴とする、請求項８に記載の平鋼生産物。
【請求項１０】
前記金属保護被覆は、１重量％以下のＡｌ、残部亜鉛及び不可避不純物を含有することを特徴とする、請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の平鋼生産物。
【請求項１１】
前記鋼基材のＴｉ含有量が前記鋼基材のＮ含有量の３．４２倍より多いこと、又は前記鋼基材のＮｂ含有量が前記鋼基材の前記Ｎ含有量の３．４２倍より多いことを特徴とする、請求項５〜請求項１０のいずれか１項に記載の平鋼生産物。
【請求項１２】
前記平鋼生産物は、前記防食被覆と前記鋼基材との間の前記境界層において、Ｓｉ及びＭｎの合計量とＣｒの比率［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳが最大１３であることを特徴とする、請求項５〜請求項１１のいずれか１項に記載の平鋼生産物。
【請求項１３】
前記平鋼生産物は、前記防食被覆と前記鋼基材との間の前記境界層において、Ｓｉ及びＭｎの合計量とＣｒの比率［（Ｓｉ＋Ｍｎ）／Ｃｒ］＿ＧＳが最小２．５であることを特徴とする、請求項５〜請求項１２のいずれか１項に記載の平鋼生産物。
【国際調査報告】
2021530624.tif 000006
2021530624.tif 000007
2021530624.tif 000008
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