(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０００５〜０．０１％、Ｓｉ：０．１４％以下、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｐ：０．１５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｎ：０．００５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０〜１．０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０７０％およびＮｂ：０．０２〜０．２０％を含有し、さらに下記式（１）を満足し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、圧延方向に対する角度が４５°方向におけるｒ値が１．６以上、平均ｒ値が１．４以上、引張強度が３９０ＭＰａ以上であることを特徴とする冷延鋼板。
Ｍｎ／Ｓｉ≦４０        （１）
【請求項２】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｂ：０．００２０％以下を含有することを特徴とする請求項１に記載の冷延鋼板。
【請求項３】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｒ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｖ：１％以下、Ｗ：１％以下、Ｃｕ：１％以下およびＮｉ：１％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の冷延鋼板。
【請求項４】
前記化学組成のＰが、質量％で、Ｐ：０．１％以下である化学組成を有する請求項１から３のいずれかに記載の冷延鋼板の表面に、溶融亜鉛めっき層を備えることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載される化学組成を有する鋼塊または鋼片を１１００〜１２７０℃として熱間圧延を施し、Ａｒ３点〜Ａｒ３点＋５０℃で該熱間圧延を完了し、該熱間圧延後の鋼板を冷却して４００〜７００℃で巻き取り、該巻き取り後の鋼板を酸洗した後に圧下率５０％以上の冷間圧延を施し、該冷間圧延後の鋼板に再結晶焼鈍を施すことを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載される化学組成を有する鋼塊または鋼片に請求項５に記載される製造方法を行うことで得られる冷延鋼板に対して、溶融亜鉛めっきを施すことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３９０ＭＰａ以上の引張強度を有する冷延鋼板および溶融亜鉛めっき鋼板ならびにそれらの製造方法に関する。特に、本発明は、サイドパネル等自動車外板パネルの素材として好適な、圧延方向に対する角度が４５°方向におけるｒ値が１．６以上であり、かつ平均ｒ値が１．４以上である、冷延鋼板および溶融亜鉛めっき鋼板ならびにそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１．ｒ値
自動車の衝突安全性向上、軽量化のニーズを受けて、車体骨格部材のみならず、サイドパネル、フード、ドア、フェンダー等の自動車外板パネルに適用される薄鋼板についても高強度化（３９０ＭＰａ以上）が進められている。これらの薄鋼板には、表面外観品質のみならず、優れたプレス成形性、特に、絞り成形性が求められている。
【０００３】
この絞り成形性は、JIS Z 2254に記載の塑性歪み比であるランクフォード値 (ｒ値)と極めて良好な相関があり、このｒ値が高いほど絞り成形性が良好であることが知られている。このため、ｒ値を絞り成形性の指標として採用し、かつ、材料設計の指標として使用することが従来から広く行われている。
【０００４】
２．自動車外板パネルとｒ値との関係
サイドパネル、フード、ドア、フェンダー等の自動車外板パネル等の用途に供するブランク材は、鋼板からプレス加工で製造される自動車部品のなかでも最大クラスのサイズであるため、小物部品の場合に用いられるスリットコイルからではなく、コイル幅のまま、それも広幅コイル（幅が１０００ｍｍ以上の鋼板をいい、例えば、１６００ｍｍ幅、１８００ｍｍ幅が挙げられる。）から、ほぼ長方形にブランクカットしたものを若干トリムしてプレスに供される。
【０００５】
このため、例えば、サイドパネルを成形する場合には、フロントドア、リアドアの開口部の四隅のコーナー部といった、形状的に成形が難しい部分の成形方向が、圧延方向に対し４５°方向に位置することになる。この場合に、素材となる鋼板の圧延方向に対する角度が４５°方向のｒ値（ｒ４５°値）が低いと、しわや割れが発生し易くなる。したがって、ｒ４５°値を高めることが重要である。
【０００６】
３．従来のｒ値改善方法
これらの課題を解決する高いｒ値を得る方法として、Ｃ含有量が３０ｐｐｍ程度以下の極炭素鋼をベースに、ＴｉやＮｂなどの炭窒化物生成元素を添加することが有効であり、一般的にＩＦ鋼として軟鋼を主体に広く用いられている。そして、高いｒ値を備えるとともに高い強度を備える鋼板として、このＩＦ鋼にＳｉ、Ｍｎ、Ｐなどの固溶強化元素を含有させることが行われている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、Ｓｉ：０．１〜１．５質量％、Ｍｎ：０.５〜３．０質量％、Ｐ：０．０２〜０．２質量％を含有する化学組成を有する４００ＭＰａ程度以上の溶融亜鉛めっき鋼板が記載されている。
【０００８】
また、特許文献２には、Ｓｉ：≦０．７質量％、Ｍｎ：≦１．０〜２．５質量％、Ｐ：０．０５０〜０．１５質量％を含有する化学組成を有する３９０〜４４０ＭＰａの冷延鋼板が記載されている。
【０００９】
また、特許文献３には、Ｓｉ：０．０５質量％以下、Ｍｎ：０．７〜３．０質量％、Ｐ：０．０４〜０．１５質量％を含有する化学組成を有する３９０ＭＰａ以上５００ＭＰａ未満の薄鋼板が記載されている。なお、この文献に記載される薄鋼板では、Ｓｉが０．０５質量％を超えると化成処理性や溶融亜鉛めっきの密着性が劣化することが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１５５３１７号公報
【特許文献２】特開２００５−０１５８８２号公報
【特許文献３】特開２００１−１３１６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、本発明者らの調査によると、上記のようなＳｉ、Ｍｎ、Ｐなどの固溶強化元素を含有させたＩＦ鋼の広幅コイルを用いてサイドパネルなどの大物部品のプレス成形を行うと、プレス成形の加工条件は一定でありながら成形不良を発生する場合がある。その成形不良は前述の四隅のコーナー部において相対的に高い頻度で発生しており、さらに調査したところ、鋼板の機械特性のうち、前述のようなｒ値、特にｒ４５°値が、鋼板の広幅コイルの幅方向、長手方向、さらにはコイル単位で変動するために成形不良が発生することが明らかになった。
【００１１】
そこで、本発明は、優れたプレス成形性を有し、さらにそのプレス成形性にばらつきが発生しにくい高強度の冷延鋼板や溶融亜鉛めっき鋼板を提供することを目的とする。特に、優れたプレス成形性として、サイドパネル、フード、ドア、フェンダー等の自動車用外板パネルに要求される、圧延方向に対して４５°方向のｒ値が極めて高く、しかもその高ｒ値を安定的に備えた、引張強度３９０ＭＰａ以上の冷延鋼板および溶融亜鉛めっき鋼板ならびにそれら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】
【００１２】
本発明者らは、ＩＦ鋼に固溶強化のために含有させる元素が他の鋼板の特性に与える影響について、詳細に検証した。
まず、ＳｉおよびＰは、過剰に含有させると、鋼板の表面性状を劣化させたり、二次加工性を低下させたりする。また、耐食性確保の観点から鋼板の表面にめっきを施す場合にはめっき性を阻害する。具体的には、めっきが付かない不めっき現象や、合金化処理速度の遅延による耐剥離性能の低下（耐パウダリング性能の低下）を発生させる。このため、ＩＦ鋼におけるＳｉおよびＰの含有量の上限は制限される。
【００１３】
これらの元素以外の元素として、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｂを含有させれば容易に高強度化することが可能であるが、これらの元素を多量に含有させるとｒ値の低下が生じ易い。したがって、めっき性を確保しつつ高いｒ値を備えたまま高強度化を図るには、Ｍｎが最も効果的な元素であるといえる。例えば、特許文献３に記載される鋼板は、Ｓｉをほとんど含有せず、その代わりにＭｎを約２質量％と多量に含有する。
【００１４】
しかしながら、このような鋼板は強度とめっき性とを両立させることが可能であるが、前述したように、現実の操業環境においては、ｒ値、特にｒ４５°値にばらつきが発生しやすく、プレス成形性を安定的に発現させることが困難である。
【００１５】
このｒ値のばらつきの発生原因を追求した結果、含有量を制限したＳｉはフェライト形成元素であり、多量に含有させたＭｎはオーステナイト形成元素であるため、特許文献３に記載されるような鋼板では、Ａｃ３変態点（以下「Ａｃ３点」と略称する。）が著しく低下していることが判明した。
【００１６】
実操業における再結晶焼鈍工程では、加熱手段の配置などに起因して均熱時の温度にはばらつきが存在し、加熱手段の出力調整によってこの温度ばらつきを所定の範囲に収める制御が行われている。ところが、上記の鋼板のようにＡｃ３点が低下すると、再結晶温度とＡｃ３点との温度差が小さくなり、均熱時の温度として許容される温度範囲（Ａｃ３点〜再結晶温度の温度幅であり、以下「許容温度幅」という。）は狭くなってしまう。このような場合には、本来、許容温度幅の変化に対応して制御温度範囲を狭める、すなわち、より厳密な温度制御を行うことが必要である。
【００１７】
しかしながら、従来は、Ｍｎ含有量の高い鋼板では許容温度幅が狭くなることについては知られていないため、そのような鋼板の場合でも温度制御範囲の変更は特に行われず、場合によっては、Ａｃ３点の低下が顕著なために許容温度幅が制御可能な温度範囲よりも狭くなってしまい、鋼板の一部または全部が操業中にＡｃ３点を超えて加熱されてしまっていたものと考えられる。このとき、冷間圧延までの工程で形成された好適な結晶組織は消滅し、結果的に、所望のｒ値を得ることができなくなってしまう。また、再結晶温度も低下するため、焼鈍時に再結晶せずに材質劣化に繋がる可能性もある。
【００１８】
このような現象の発生は、特許文献３に記載される化学組成を有する鋼板のみならず、めっき性を確保するためにＳｉの含有量をある程度制限した鋼板（例えば特許文献２に記載される鋼板）についても懸念される。
【００１９】
そこで、高いｒ値を確保したまま、Ｍｎによる高強度化を図るべく、Ａｃ３点および機械特性に対してＭｎおよびその他の元素の含有量が与える影響を調査した。その結果、Ｍｎの多量含有成分系において、Ａｌは、機械特性を劣化させずにＡｃ３点を上げる効果を有しているとの新たな知見を得た。
【００２０】
また、熱間圧延の完了温度の上限が圧延方向に対して４５°方向のｒ値に対して大きな影響を及ぼすこと、具体的には、この完了温度をＡｒ３点＋５０℃以下にして製造された鋼板では、ｒ４５°値向上にとって好ましい再結晶挙動が焼鈍時に発生しやすいという新たな知見も得た。
【００２１】
上記の知見に基づき次の発明を完成するに至った。
（１）質量％で、Ｃ：０．０００５〜０．０１％、Ｓｉ：０．７％以下、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｐ：０．１５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｎ：０．００５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０〜１．０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０７０％およびＮｂ：０．０２〜０．２０％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、圧延方向に対する角度が４５°方向におけるｒ値が１．６以上、平均ｒ値が１．４以上、引張強度が３９０ＭＰａ以上であることを特徴とする冷延鋼板。
【００２２】
ここで、上記の化学組成の条件を満たしつつ、さらに、Ｍｎ／Ｓｉ≦４０（Ｍｎ／Ｓｉ：(鋼中Ｍｎの質量％)／(鋼中Ｓｉとの質量％)、以下同じ。）を満たす場合には、Ａｌが効果的に作用し、ｒ値の安定性が高まる。
【００２３】
なお、上記の「冷延鋼板」は、上記の組成と機械特性とを有しているのであれば、その表面の少なくとも一部に直接的、または間接的に表面処理が施されているものも含む。表面処理としては、電気亜鉛めっき、すずめっき、Ｎｉフラッシュめっき、リン酸系化成処理、塗装などが例示される。
【００２４】
（２）前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｂ：０．００２０％以下を含有することを特徴とする上記（１）に記載の冷延鋼板。
【００２５】
（３）前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｒ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｖ：１％以下、Ｗ：１％以下、Ｃｕ：１％以下およびＮｉ：１％以下からなる群から選ばれる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）または（２）に記載の冷延鋼板。
【００２６】
（４）前記化学組成のＳｉおよびＰが、それぞれ、質量％で、Ｓｉ：０．５％以下、Ｐ：０．１％以下である化学組成を有する上記（１）〜（３）のいずれかに記載される冷延鋼板の表面に、溶融亜鉛めっき層を備えることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板。
【００２７】
上記の溶融亜鉛めっき鋼板に係る化学組成は、質量％で、Ｃ：０．０００５〜０．０１％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｎ：０．００５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０〜１．０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％およびＮｂ：０．０２〜０．２０％を必須成分として含有し、残部がＦｅおよび不純物であって、次の任意成分、すなわち、質量％で、Ｂ：０．００２０％以下、ならびにＣｒ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｖ：１％以下、Ｗ：１％以下、Ｃｕ：１％以下およびＮｉ：１％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上をＦｅの一部に代えて含んでもよい。
【００２８】
また、上記の化学組成の条件を満たしつつ、さらに、８≦Ｍｎ／Ｓｉ≦４０を満たす場合には、Ａｌが効果的に作用し、ｒ値の安定性が高まる上に、めっき性が低下するおそれを回避することが可能である。
【００２９】
なお、上記の「溶融亜鉛めっき鋼板」とは、本発明に係る冷延鋼板の表面の少なくとも一部に、溶融亜鉛めっきが施されたものである。また、溶融亜鉛めっきは、純亜鉛のみならず、アルミニウムなどの他の元素を含有するものであってもよい。さらに、めっきが施された後に合金化処理が行われていてもよい。
【００３０】
（５）上記（１）〜（３）のいずれかに記載される化学組成を有する鋼塊または鋼片を１１００〜１２７０℃として熱間圧延を施し、Ａｒ３点〜Ａｒ３点＋５０℃で該熱間圧延を完了し、該熱間圧延後の鋼板を冷却して４００〜７００℃で巻き取り、該巻き取り後の鋼板を酸洗した後に圧下率５０％以上の冷間圧延を施し、該冷間圧延後の鋼板に再結晶焼鈍を施すことを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
【００３１】
（６）上記（４）記載の化学組成を有する鋼塊または鋼片に上記（５）に記載される製造方法を行うことで得られる冷延鋼板に対して、溶融亜鉛めっきを施すことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００３２】
なお、上記の溶融亜鉛めっき処理を行った後に、引き続いて合金化処理を行って、合金化溶融亜鉛めっき鋼板としてもよい。したがって、ここでいう「溶融亜鉛めっき鋼板」なる用語には「合金化溶融亜鉛めっき鋼板」も含むものとする。なお、合金化処理温度は４７０〜５５０℃とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る冷延鋼板は、表面外観に優れ、プレス成形性に優れたｒ値、特に圧延方向に対して４５°方向におけるｒ値が高い。しかも、通常の操業条件で製造しても、このｒ値のばらつきが発生しにくいため、優れたプレス成形性を安定的に実現することが可能である。このため、サイドパネル、ドア、フェンダーなどの自動車外板パネル用途として使用すれば、成形不良が発生しにくく、所望のパネルを生産性高く製造することが実現される。特に、上記の製造方法を採用すれば、本発明に係る冷延鋼板を、特に効率的かつ安定的に得ることが実現される。
【００３４】
また、この鋼板は、加工用冷延鋼板としてのみならず、加工用表面処理鋼板の原板としても適用できる。その表面処理としては、亜鉛めっき (合金系を含む)、すずめっき等がある。また、本発明鋼板には、特殊な処理を施して、化成処理性、溶接性、プレス成形性および耐食性等の改善を行ってもよい。
【００３５】
以上のように、本発明に係る鋼板は、自動車外板パネル用冷延鋼板、自動車外板パネル用溶融亜鉛めっき鋼板、または自動車外板パネル用合金化溶融亜鉛めっき鋼板として使用すると、その特性を最大限に活かすことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、本発明の最良の形態や製造条件の範囲およびこれらの設定理由について説明する。なお、本明細書において、化学組成を表す「％」は、特にことわりが無い限り「質量％」である。
【００３７】
１．ＭｎおよびＡｌが機械特性に与える影響について
まず、本発明の基礎となるＭｎおよびＡｌがＡｃ３点に影響を与え、結果的に機械特性に影響を与えることについての研究結果を示す。
【００３８】
（１）焼鈍工程における許容温度幅とｒ値との関係
実験室レベルにて、Ｃ：０．００４０％、Ｓｉ：０．０４％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．００３％、Ｔｉ：０．０１５％、Ｎｂ：０．０６％、Ｂ：０．０００５％を基本成分に、Ａｌ含有量を０．０３％として、Ｍｎ含有量を１．０〜３．０％の範囲で変化させた化学組成を有する鋼片を準備し、熱間圧延および冷間圧延を施して、さらに８６０℃の焼鈍を施して鋼板を得た。
【００３９】
得られた鋼板について機械特性（引張強度、平均ｒ値）を評価した結果、図１において破線で示されるように、Ｍｎ含有量を増加させていくと、狙い通り引張強度は増加するものの、ｒ値が急激に低下していくことが明らかになった。
【００４０】
このようなｒ値の低下は、次のように、焼鈍工程が深く関与していると推測される。再結晶焼鈍の焼鈍温度として許容される温度域であるＡｃ３点〜再結晶温度の温度幅である許容温度幅とＭｎ含有量との関係を求めた。その結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
0005050722.tif 000002
【００４２】
表１に示されるように、Ｍｎ含有量が増加すると、Ａｃ３点が急激に低下するため、許容温度幅は１３０℃を維持することが困難となり、特に、Ｍｎ含有量が３．４％の場合には１００℃以下となる。
【００４３】
このように許容温度幅が縮小すると以下の問題が生じる。
Ｍｎ含有量を増加させた場合においても、Ｍｎ含有量を増加させる前と同一の焼鈍温度を適用したのでは、表１および図１に示すＭｎ含有量が３．４％の場合のように、明らかにＡｃ３点を超える場合が発生し、ｒ値の低下が顕著となる。また、焼鈍温度が現実にＡｃ３点を超えない場合であっても、表１および図１に示すＭｎ含有量が１．７％および２．３％の場合のように、Ａｃ３点に近い焼鈍温度ではフェライトとオーステナイトとが共存する二相域状態での焼鈍となり、さらに、Ｍｎ含有量が多く焼き入れ性が高いため、その後の冷却過程でＣが十分拡散できず、生成するフェライトがベイニティックとなり、ｒ値の特性劣化が発生する場合がある。
【００４４】
かかる事態を回避するには焼鈍温度を下げる必要がある。しかし、優れた機械特性を確保するためには再結晶を極力促進させることが必要であることから、焼鈍温度は許容温度幅の範囲内において可能な限り高めに設定することが一般的に行われている。そして、実操業における鋼板の温度制御は炉温調整により行われるが、炉温調整では熱慣性や温度ムラに起因して鋼板の温度等にばらつきが発生しやすい。したがって、許容温度幅が狭くなると、実操業においては鋼板の一部または全部について実際の焼鈍温度がＡｃ３点を超えたりＡｃ３点近傍となったりする可能性が高くなる。かかる現象が生じた部分では、γ相への変態に伴って絞り性に好ましい再結晶集合組織が破壊されたりフェライトがベイニティックとなったりして、結果的に鋼板のｒ値は大きく低下してしまう。
【００４５】
（２）許容温度幅と化学組成との関係
このような許容温度幅の縮小を抑制する手段を検討すべく、上記基本成分の化学組成に加えて、Ａｌを０．５％含有させ、Ｍｎ含有量を１．０〜３．０％の範囲で変化させた鋼片を準備し、これらについても同様の処理を施して鋼板を得た。表２は、Ａｌ含有量が０．５％の場合における許容温度幅とＭｎ含有量との関係を示す表である。
【００４６】
【表２】
0005050722.tif 000003
【００４７】
表２に示されるように、Ａｌ含有量が０．５％の場合にはＭｎ含有量が増加しても許容温度幅は大きくは変動せず、おおむね１３０℃の許容温度幅を確保できることが確認された。
【００４８】
また、上記の焼鈍工程を経て得られた鋼板について機械特性を評価したところ、Ａｌを含有させることによって、ｒ値の低下が著しく改善されることが判明した（図１実線参照）。
【００４９】
このｒ値の改善に関し、Ｓｉと同等の作用効果を有しフェライト形成元素であるＡｌを含有させることによって、Ｍｎ含有量が増加したことに起因するＡｃ３点の低下が抑制されたと推測される。このため、許容温度幅が拡大し、γ相に変態した部分を鋼板が含む場合やフェライトがベイニティックになる可能性は低くなって、ｒ値と強度とを高レベルで達成する鋼板が得られたと考えられる。
【００５０】
なお、上表の結果は実験的な評価であるから、実操業においても上記と全く同一の結果が得られるとは限らない。しかしながら、この実験的な評価によって得られた、Ｍｎ含有量が増加することによって許容温度幅が急激に狭まるという傾向、およびＡｌを含有させることによって許容温度幅の減少が抑制される傾向は、Ａｃ３点の変動に由来するものであるから、実操業においても見られうるものである。
【００５１】
したがって、上記の結果から導かれる、Ｍｎ含有量を増加させて引張強度を高めるとともに、Ａｌ含有量を高めてｒ値の特性劣化を抑制する、という新たな知見は、実操業に係る鋼板についても十分に成立するものであり、その有用性は明確である。
【００５２】
２．化学組成
次に、本実施形態に係る鋼の化学組成について説明する。
【００５３】
Ｃ：０．０００５〜０．０１％
ＣはＮｂ、Ｔｉ等の炭化物形成元素と結合し、ＴｉＣ、ＮｂＣまたはその複合である（Ｎｂ、Ｔｉ）（Ｃ、Ｎ）などの微細炭窒化物を形成する。Ｃ含有量を適正化することにより、これらの炭窒化物が適当な体積率で析出する。このとき、生成した炭窒化物によって大きな析出強化の効果が得られ、Ｍｎ，Ｐ，Ｓｉなどの固溶元素を多量に含有させることなく高強度化することが可能である。また、炭窒化物を生成させることで再結晶焼鈍時の固溶Ｃ、Ｎを低減できるため、製品のｒ値を向上させる効果もある。
【００５４】
Ｃ含有量が０．０００５％未満では、耐二次加工脆性が劣化する場合があり、十分な引張強度が得られない場合もある。さらには、溶鋼から高度に脱炭する必要があるため、経済性の観点からも好ましくない。一方、Ｃ含有量が０．０１％を超えると、ＹＳが上昇し伸びが低下して、成形性、特にｒ値が低下する。したがって、Ｃ含有量を０．０００５〜０．０１％とする。さらなる成形性、特にｒ値確保の観点からは、上限を０．００６％未満とすることが好ましい。
【００５５】
Ｓｉ：０．１４％以下
Ｓｉは、低コストで固溶強化により鋼板を高強度化する元素である。このため、強度向上を目的として含有させることができる。しかしながら、含有量が多いと酸洗後の外観不良が発生しやすくなるため、溶融亜鉛めっきを施さない場合、また溶融亜鉛めっきを鋼板の表面に施す場合も、Ｓｉに起因するめっき品質の低下を回避するため、溶融亜鉛めっきを施す場合であってＳｉによる固溶強化を必要としないときも、上限は０．１４％である。なお、溶融亜鉛めっき鋼板を施す場合には、Ｓｉは微量添加によりめっきと鋼板の界面密着強度を高める耐剥離性向上の効果もあるので、下限は０．０２％以上とすることが好ましい。
【００５６】
Ｍｎ：１．０〜３．０％
Ｍｎは、めっき性を阻害することなく固溶強化により鋼板を高強度化する作用を有する重要な元素である。Ｍｎ含有量が１．０％未満では、目的とする高強度化が図れない場合がある。一方、Ｍｎ含有量を３．０％超とすると、ＹＳの上昇と伸びの劣化が顕著となって、加工時にしわや割れが生じやすくなる。このためＭｎ含有量を１．０〜３．０％とする。このように、３．０％と高い含有量でＭｎを存在させても、本実施の形態に係る鋼では、Ａｌを含有しているため、Ａｃ３点の低下に伴うｒ値の特性の劣化は生じることはない。しかし、成形性をさらに良好にするため、またはめっき性をさらに良好にするためには、Ｍｎ含有量を２．２％以下とすることが好ましい。Ｍｎもめっき品質に少なからず影響を与えるためである。
【００５７】
なお、ＭｎとＳｉとの関係として、Ｍｎ／Ｓｉ≦４０を満たす。この「Ｍｎ／Ｓｉ」で示される質量％の比（以下、「Ｍｎ／Ｓｉ比」という。）が４０を超える場合には、ＭｎによるＡｃ３点の低下が過剰であり、Ａｌを含有させてもｒ値の改善として反映されない場合を生ずる可能性がある。Ｍｎ／Ｓｉ比の下限は特に制限されないが、１未満の場合には、Ｓｉの含有量が相対的に高いためＡｃ３点の低下が問題として認識されにくく、したがって、Ａｌを含有させたことによるＡｃ３点の上昇の効果は現れにくい。また、溶融亜鉛めっきが施される場合には、８≦Ｍｎ／Ｓｉ比≦４０とすることが特に好ましい。Ｍｎ／Ｓｉ比が８未満の場合には、Ｓｉの濃度が相対的に高いため、めっき性の低下が顕在化することが懸念されるためである。
【００５８】
Ｐ：０．１５％以下
Ｐは、ｒ値の低下を抑えながら固溶強化により鋼板を高強度化する有用な元素であるので、強度向上を目的として含有させることができる。しかしながら、Ｐ含有量が０．１％を超えると、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の場合には合金化処理性を低下させてめっき密着性を低下させたり、めっき表面にＰ偏析に起因するすじ模様を呈したりする場合がある。このため、鋼板表面に溶融亜鉛めっきを施す場合にはＰ含有量を０．１％以下とする。さらに好ましくは０．０６％以下がよい。下限については目的とする高強度化が図れない場合があるため、０．０３％以上が好ましい。なお、溶融亜鉛めっきを施さない場合には、Ｐ含有量の上限を０．１５％とする。０．１５％を超えると、耐二次加工脆性の劣化が懸念される。
【００５９】
Ｓ：０．０２％以下
Ｓは不純物として鋼板中に存在するが、その含有量が多いとスケール疵が生じやすくなり表面外観を著しく劣化させる場合がある。したがって、その含有量を０．０２％以下とする。好ましくは０．０１％以下である。
【００６０】
Ｎ：０．００５％以下
Ｎは、過剰に含有するとＹＳが上昇して面歪みが生じやすくなったり、Ｆｅ中に固溶してストレッチャーストレインなどの表面欠陥を発生させる原因となったりする。このため、Ｎ含有量を０．００５％以下とする。好ましくは０．００３％以下である。
【００６１】
ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０〜１．０％
通常、Ａｌは脱酸のため含有させる。本発明では、脱酸と同時にＡｃ３点を上昇させる働きをする重要な元素であり、一般的な脱酸等のみを目的とする微量含有では十分な効果は得られない。Ｍｎを１．０％以上含有させる場合には、Ａｃ３点を上げるためにｓｏｌ．Ａｌ含有量を０．１０％以上とする。しかし、ｓｏｌ．Ａｌ含有量を１．０％超とすると、製鋼工程で生じる脱酸生成物であるアルミナ介在物が多量に発生し、材料疵が多発する可能性がある、このため、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．１０〜１．０％とし、好ましくは０．１５〜１．０％、特に好ましくは０．２％超１．０％以下である。
【００６２】
Ｔｉ：０．００５〜０．０７０％
Ｔｉは、ＴｉＮとして析出させることにより、固溶ＮによるストレッチャーストレインやＹＳの上昇を抑制して加工時の面歪みを生じ難くする。そのため、Ｔｉ含有量を０．００５％以上とする。しかしながら、０．０７０％を超えてＴｉを含有させると、ＴｉＣの析出量が増加して伸びを劣化させて加工時に面歪みや割れが生じやすくなる。また、溶融亜鉛めっき鋼板の場合にはめっき表面に合金化むらに起因するすじ模様を呈する場合がある。このためＴｉ含有量を０．０７０％以下とする。Ｔｉは比較的高価な元素であり含有量を抑えて製造コストを抑制するとともに、めっき表面のすじ模様を抑制する観点からは、好ましくは０．０２％以下である。
【００６３】
Ｎｂ：０．０２〜０．２０％
Ｎｂは、Ｔｉと同様にＣと結合してＮｂＣの析出物を生成し、機械的特性を向上させる。Ｎｂを適正に含有させることは本発明において重要であり、本発明が目的とするｒ４５°を上昇させるための元素である。Ｎｂ含有量が０．０２％未満であるとこのｒ４５°の上昇が不十分となる。また、ＮｂＣの析出量が不足して固溶Ｃを固定できず、ストレッチャーストレインなどの表面欠陥が発生しやすくなる場合がある。さらに、引張強度を安定的に確保することが困難になる場合がある。このためＮｂ含有量を０．０２％以上とする。好ましくは、０．０５％以上である。一方、Ｎｂ含有量が０．２０％超であると、Ｃに比してＮｂが過剰となるために、ＹＳの上昇と伸びの低下とが顕著となって、加工時にしわが生じやすくなる。このためＮｂ含有量を０．２０％以下とする。好ましくは０．１５％以下である。
【００６４】
さらに、次の元素を任意成分として有していてもよい。
Ｂ：０．００２０％以下
Ｂは二次加工脆化を防止する作用を有するので、Ｆｅの一部に代えて含有させることが好ましい。しかしながら、Ｂ含有量が０．００２０％を超えるとｒ値が顕著に低下するため、Ｂ含有量は０．００２０％以下とする。好ましくは、０．００１０％以下である。Ｂによる二次加工脆化の防止効果をより確実に得るにはＢ含有量を０．０００１％以上とすることが好ましく、０．０００３％以上とすることがさらに好ましい。
【００６５】
Ｃｒ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｖ：１％以下、Ｗ：１％以下、Ｃｕ：１％以下およびＮｉ：１％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上
これらの元素は強度確保のためＦｅの一部に代えて含有させてもよい。各元素の含有量がそれぞれ１％を超えると強度向上の効果が飽和してしまう。したがって、経済性の観点から、各元素の含有量を１％以下とする。好ましくは各元素とも０．５％以下である。
【００６６】
上記以外の成分はＦｅおよび不純物である。
【００６７】
３．製造方法
本実施形態に係る鋼板は、上記のような化学組成上の特徴を有し、圧延方向に対する角度が４５°方向におけるｒ値が１．６以上、平均ｒ値が１．４以上、引張強度が３９０ＭＰａ以上である機械特性を有するのであれば、製造方法には特に限定されない。ただし、次のような製造方法を採用すれば、本実施形態に係る鋼板を効率的に、かつ安定的に得ることが実現される。
【００６８】
（１）熱間圧延工程
熱間圧延を行うに当たって、本実施形態に係る鋼板を効率的にかつ安定的に得るために特に留意すべき条件は次のとおりである。
【００６９】
ア）熱間圧延開始温度：１１００〜１２７０℃
所定の鋼組成を備える鋼塊または鋼片を１１００〜１２７０℃とした後に熱間圧延を施す。ここで、鋼塊または鋼片は、１１００℃未満の温度にあるものを再加熱して１１００〜１２７０℃として熱間圧延に供してもよいし、連続鋳造スラブを用いる場合には連続鋳造後１１００℃未満に低下させることなく１１００〜１２７０℃とした後に熱間圧延に供してもよいし、鋼片を用いる場合には分塊圧延後の鋼片を１１００℃未満に低下させることなく１１００〜１２７０℃とした後に熱間圧延に供してもよい。
【００７０】
熱間圧延に供する鋼塊または鋼片が１１００℃未満の場合には変形抵抗が高く熱間圧延が困難となる場合があり、１２７０℃を超える場合には過剰なスケールが生成し冷延後まで残留して表面性状を劣化させる場合がある。したがって、熱間圧延に供する鋼塊または鋼片の温度を１１００〜１２７０℃とすることが好ましい。
【００７１】
イ）熱間圧延完了温度：Ａｒ３点〜Ａｒ３点＋５０℃
熱間圧延の完了温度がＡｒ３点未満の場合には、表層がフェライト化して熱延組織が粗大化するため製品段階におけるｒ値が低下して加工時に割れが生じたり、溶融亜鉛めっき鋼板についてはめっき表面にすじ模様を呈したりする場合がある。
【００７２】
一方、熱間圧延の完了温度の上限は、ｒ値、特にｒ４５°値を高める観点から、Ａｒ３点＋５０℃とすることが好ましい。熱間圧延の完了温度をＡｒ３点の直上の温度とすると、熱延時に引き伸ばされて変形したオーステナイト結晶粒が十分に再結晶されないまま、冷却工程に進むことになる。このとき、展伸したオーステナイト結晶粒からフェライト変態が始まり、こうして生成したフェライトは焼鈍時の再結晶挙動に影響を与える。この焼鈍処理によって特に４５°方向の機械特性が改善され、結果的に鋼板のｒ４５°値が非常に大きく向上する。この効果は、Ａｒ３点＋５０℃以下において顕著である。したがって、熱間圧延完了温度をＡｒ３点〜Ａｒ３点＋５０℃とすることが好ましい。特に好ましいのはＡｒ３点〜Ａｒ３点＋４０℃である。
【００７３】
なお、熱間圧延完了温度の好適範囲は上記のような狭い温度範囲であるから、この範囲での温度制御を行うために、圧延を完了する前のシートバーを、加熱装置により加熱し温度の制御性を高めても良い。この際に、鋼帯の後端が先端よりも高温となるように加熱し、鋼帯全長にわたる温度変動を小さくし、コイル内の特性の均一性を向上させることが望ましい。
【００７４】
ウ）巻取温度：４００〜７００℃
巻取温度が４００℃未満では、巻取り後における炭窒化物、特にＮｂＣの生成が不十分となる場合がある。この場合には、本発明が目的とするＮｂＣの効果を十分に享受することができず、ｒ値が低下して加工時に割れが生じやすくなる。一方、巻取温度が７００℃超では、スケールが過剰に生成して表面性状を劣化させたり強度低下を招いたりする場合がある。したがって、好ましい巻取温度は４００〜７００℃であって、特に好ましいのは４００〜６５０℃である。
なお、熱間圧延終了後巻取りまでの冷却は、常法に従って実施すればよい。
【００７５】
（２）酸洗工程、冷間圧延工程、焼鈍工程、表面処理工程
熱間圧延により得られた熱間圧延鋼板は、酸洗により脱スケールされ、続いて冷間圧延が施された後に再結晶焼鈍が施される。
【００７６】
酸洗は常法にしたがって行えばよい。冷間圧延では圧下率を５０％以上とすることが好ましく、この場合には引き続いて行われる再結晶焼鈍において優れた絞り性をもたらす再結晶集合組織が発達しやすくなる。ただし、８５％を超えると、変形量が大きくなり、割れの発生などが懸念される。したがって、冷間圧延の特に好ましい圧下率は５０〜８５％である。
【００７７】
再結晶焼鈍は、再結晶温度以上Ａｃ３点未満で均熱することが好ましい。均熱温度がＡｃ３点を超えると変態によって絞り性に好ましい再結晶集合組織が破壊されてｒ値が低下する傾向を示す。
【００７８】
ここで、焼鈍工程の許容温度幅は、前述のように、鋼板の再結晶温度以上Ａｃ３点未満で規定されるところ、本実施形態に係る鋼板は、Ａｌ含有量を高めてあるため、この許容温度幅が、鋼板のＡｌ含有量が０．１０質量％未満の場合に比べて広がっている。このため、焼鈍工程の均熱時の温度制御を特に厳しく管理しなくても、優れたｒ値を有する鋼板を安定的に製造することが実現されている。したがって、本発明に係る鋼板の許容温度幅は、鋼板の化学組成のみならず焼鈍工程までの製造過程によっても変動するが、おおよそ１３０℃の範囲を確保することが可能である。
【００７９】
以上の工程により、本発明の目的を満たす機械特性に優れた冷延鋼板が得られる。この冷延鋼板を母材として、適宜表面処理を施すことによって耐食性や外観に優れる表面処理鋼板を得ることができる。
【００８０】
例えば、得られた冷延鋼板に対して表面処理として溶融亜鉛めっきを施すことで溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。このとき、溶融亜鉛めっきの方法は常法に従って行えばよいが、連続溶融亜鉛めっきラインを用いて焼鈍工程と溶融亜鉛めっき工程とを連続して行うことは、生産性の観点から好ましい。また、溶融亜鉛めっきを施した後に合金化処理を行ってもよい。合金化処理も常法に従って行えばよく、合金化処理温度の一例は４７０〜５５０℃である。したがって、本発明における「溶融亜鉛めっき鋼板」には、合金化溶融亜鉛めっき鋼板も含まれる。
【００８１】
また、得られた冷延鋼板に対する他の表面処理としては、電気亜鉛めっき、すずめっき、塗装などが例示される。これらの表面処理方法は常法に従って行えばよい。さらに、めっき前もしくはめっき後に調質圧延を行ってもよい。
【実施例】
【００８２】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
１．試験方法
本発明の効果を確認するため、各種の試験条件にて溶製した溶鋼を用いて連続鋳造を行い、薄板製品にてその結果を評価した。
【００８３】
表３および４に示す化学成分を含有する供試材Ｎｏ．１〜３５の鋼板を試作した。
【００８４】
【表３】
0005050722.tif 000004
【００８５】
【表４】
0005050722.tif 000005
【００８６】
転炉およびＲＨ式真空脱ガス装置を用いて、それぞれ１ヒート約２７０ｔの容量で溶製した。上記の方法で溶製した溶鋼を垂直曲げ型連続鋳造機に供給し、厚さ２５０ｍｍ、幅１５００ｍｍの鋳片に鋳造した。
【００８７】
スラブ加熱後、熱間圧延により粗圧延後で板厚４０ｍｍ、仕上圧延後で板厚３．２ｍｍとし、その後冷却して巻き取った。この熱間圧延での仕上圧延の開始温度および終了温度、ならびに巻取り温度は表１および２に示したとおりである。さらに０．６５ｍｍまで冷間圧延し（圧下率８０％）、連続溶融めっきラインにて連続焼鈍（焼鈍温度は表１および２参照。）を施した後、片面当り４５ｇ/ｍ２の溶融亜鉛めっきを施し、４７０〜５５０℃で合金化処理を行い、冷却後、０．６％の伸率の調質圧延を施した。
【００８８】
得られた試験材について、機械特性および表面性状を調査した。
機械特性は、連続焼鈍後の薄鋼板からＪＩＳ  Ｚ２２０１  に規定される５号試験片を採取し、ＪＩＳ  Ｚ２２４１  に準拠した試験方法で、圧延方向に対する角度が０°、４５°、９０°の３方向におけるＹＳ、ＴＳ、ＥＬ、ＹＰＥ、ｒ値（平均値含む）を測定した。
【００８９】
表面性状は、めっき表面の外観をすじ状模様、スケール疵およびめっきをはじいてしまうめっき不良などがあるかどうかを目視で判定した。
【００９０】
２．試験結果
鋼の成分、製造条件および機械的特性を調査した結果を表１および２に示す。
【００９１】
本発明の成分範囲の鋼板Ｎｏ．１〜１８は、機械特性、特に、圧延方向に対し４５°方向のｒ値（ｒ４５°）が１．６以上で、平均ｒ値が１．４以上を満たし、さらに表面外観にも優れ、自動車外板パネル用に好適であった。
【００９２】
Ｎｏ．１９はＰ量が多く、めっき表面の外観評価では、すじ模様や合金化不良の発生が認められたものの、冷延鋼板としては優れた機械特性を呈し、めっき前の段階では特に外観上の不良は認められなかった。Ｎｏ．２０も、Ｓｉ量が多く、めっき後の外観評価では不めっき部が認められたものの、冷延鋼板として求められる機械特性は良好であり、めっき前の段階では外観は良好であった。
【００９３】
これに対し、Ｎｏ．２１は、ｓｏｌ．Ａｌ＞１．０％のため、機械特性は問題ないものの介在物欠陥により、品質不良である。Ｎｏ．２２は、本発明例のＮｏ．３とほとんど同じ成分でｓｏｌ．Ａｌ量を変化させた結果であるが、ｓｏｌ．ＡＬ＜０．１％のため、ｒ値が低下している。
【００９４】
Ｎｏ．２３〜３０は、成分外れから、強度不足、ｒ値不足（ｒ４５°、平均ｒ値）、降伏点伸びの発生により、機械特性は不良となった。
Ｎｏ．３０は、機械特性のみならず、Ｔｉ量が多く、すじ模様の発生が認められた。Ｎｏ．３１はＳ量が多く、スケール疵の発生が認められた。
【００９５】
Ｎｏ．３２〜３５は成分面では満たすものの操業面で機械特性不良、ｒ値不足である。Ｎｏ．３３は仕上熱延の完了温度がＡｒ３点＋５０℃より高く、特に４５°方向のｒ値が向上しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明を基礎付ける知見に係る試験結果であり、引張強度およびｒ値に及ぼすＭｎ、Ａｌの含有率の影響を示すグラフである。
【図１】
0005050722.tif 000006