強さとしなやかさを演出し世界をリードする薄鋼板
NKK’s State-of-the-arts Flat-rolled Products Borne in a Last Decade
実川
細谷

正治
佳弘

鉄鋼事業部

薄板セクター部

総合材料技術研究所

Masaharu Jitsukawa
Yoshihiro Hosoya

部長

薄板研究部

部長

当社では薄鋼板のマーケットが求める多種多様のニーズに応えるため，世界をリードする薄鋼板商品開発を進めてきた。本稿では，連続焼鈍技術を源流とする今日の当社の薄鋼板開発の歴史をふまえ，自動車，
電機，容器，ほうろうの主要薄板需要分野において，1990 年以降当社が開発･商品化に成功した技術を主体に紹介する。

NKK has developed a wide variety of state-of-the-art flat-rolled products in response to demands from both
domestic and overseas customers. This paper introduces typical new products for use in automobiles, electric
appliances, can making, and enameling that were developed by NKK in the last decade based on its continuous annealing technology.

材に採用された。高 Ni 合金鋼薄板の分野では，高精細ブ

1.

ラウン管用マスク材として 36%Ni アンバー材の一貫製造

はじめに当社が世界に先駆けてシート用連続焼鈍ライン体制を確立し，フォトエッチング性などの向上に加えて，（NKK-CAL）を実用化して四半世紀が経過した。その間，優れた磁気シールド特性を付与するための技術開発を展開

日本の自動車産業の成長･発展と生産拠点の海外進出の動してきた。

きは目覚しく，当社の薄鋼板は自動車メーカーのニーズにその他の主要薄板品種としては，缶用鋼板とほうろう用応える形で量の拡大と品質の向上を果たした。とりわけ鋼板が挙げられる。缶用鋼板の分野では，1990 年代以降，

1990 年代以降は，北米における CAFE
（Corporate Average

製缶工程の合理化･環境負荷低減とアルミ缶対抗技術としFuel Economy）規制の動きを機に，省エネルギー，地球て，従来の DI（Draw & Ironing）缶から PET フィルムを環境保全，リサイクルなどのグローバルな視点と，衝突安ラミネートした鋼板を用いたストレッチドロー缶への転換

全性などの乗員保護の視点での車作りが強く求められるよが進み，高度な製鋼性介在物制御技術をベースとした素材

うになり，構造設計･材料技術･生産技術が一体となった，の一貫製造技術を確立した。ほうろう用鋼板の分野では，

いわゆる Simultaneous Engineering による車作りを視野

1980 年代に連鋳化技術を確立したリムド鋼代替高酸素鋼に入れた技術開発を推進した。その結果，自動車を構成すについて，1990 年代以降も継続して安定製造と品質向上をる(1) ボディーパネル，(2) シャシー足回り部品，(3) 安全

推し進め，直接 1 回掛けほうろう用鋼板として Cr 添加高強度部品，(4) 駆動系部品のおのおのについて特長ある商

酸素鋼を商品化するなど，常に業界をリードする開発を進品を開発･商品化するとともに，高強度鋼板を高精度で成形めた。

加工する技術，CAE による部品の成形難易評価と鋼板選定

そこで本稿では，連続焼鈍技術を起源とする今日の当社

技術，加工部品の接合技術，部品の衝突安全性能評価などの薄板技術開発の歴史の中で，1990 年以降に花開いた 強に関しても独自の技術開発を進めた。

さ一方，1980 年代後半より当社は薄板分野における新規事

と

しなやかさ

を演出する当社の多種多様な薄鋼板にスポットライトを当てながら，それらの技術の真髄を紹業開拓の一環として，無方向性電磁鋼板や高 Ni 合金鋼薄介する。

板などの高機能薄板市場への参入を果たした。とくに，
1990 年以降の省エネ機運の高まりに応える形で，数々の独自商品を開発した。無方向性電磁鋼板の分野では，CVD 技

連続焼鈍によって拓かれた当社の薄鋼板の世界術による 6.5%Si 鋼（NK スーパーコア）の量産化技術を世

当 社 は ， 1972 年 に 世 界 に 先 駆 け て 福 山 No.1 CAL

界で初めて実現させ，高周波チョークや高周波トランスな（Continuous Annealing Line）をベースとしたシート用

どへの適用に道を拓いた。また，JIS 規格相当の電磁鋼板

連続焼鈍ラインの雛型を開発し，1976 年にシート用本格設に関しては，従来品を上回る低鉄損-高磁束密度型 NK-B コ

備として No.2 連続焼鈍ライン（NKK-CAL）を稼動させた。

アを開発し，ハイブリッド型自動車（EHV）用モータコア

NKK-CAL は，冷延鋼板の焼鈍工程を画期的に短縮したば

NKK 技報 No.179 (2002.11)

2.

–36–

強さとしなやかさを演出し世界をリードする薄鋼板

かりか，鋼帯の水焼入れ機能を有するユニークな熱処理方

サイトの 2 相組織からなる 590MPa-780MPa 級アズロー法を採用したことで，従来の箱焼鈍プロセスでは不可能で

ル型 DP 鋼板（NKHA590L，780L）を 1981 年から 1984

あった各種の高強度冷延鋼板の製造にも道を拓いた 1)。

年にかけて開発した 2)。DP 鋼板を製造するには幾つかの

当社はその後，1987 年に No.3 CAL，1993 年に No.4 CAL

方法があるが，Si を 1.0%程度添加した鋼を熱間圧延後ラを稼動させると同時に，海外からもその高い技術力が評価

ンナウトテーブル上で 2 段冷却（急冷−放冷−急冷）し，され，現在までに世界中で 18 基の NKK-CAL が稼動して200℃以下の極低温で巻き取ることで組織形成の安定性をいる。その間，生産能力の拡大に加えて，新たな加熱方法高めた点に当社の特長がある。DP 鋼板は，低降伏比でかとして還元炎による直火加熱技術や新たな冷却方法としてつ優れた加工硬化特性と伸びを有するため，ホイールディ

ロール冷却法を開発した 1)。

スクなどに使用されている。

Fig.1 は，NKK-CAL が実用化されて以降の当社におけ1990 年に入ると伸びフランジ成形性に関する研究開発

る薄鋼板の品種拡大のフローを模式的に示したものである。

を精力的に進め，1994 年には伸びと穴広げ率に優れたベ
イナイト系鋼板をシリーズ化した（NKHA440〜780SF）
3) 。当時，穴広げ率はベイナイト単相組織が最も優れており，さらに母相ベイナイトに適正量のフェライトを混在させると穴広げ率を維持しながら伸びの向上が可能であった。
こうした知見より，SF シリーズではベイナイトによる強化をベースとして，組織をベイナイト＋フェライト，もしくはベイナイト単相とすることで伸びと穴広げ率の両立を図った。SF シリーズでは炭素（C）は成形性と溶接性を劣化させ，硫化物は穴広げ率を低下させるため，低 C-Si-Mn極低 S 鋼を基本成分とした。また 590MPa 以上では溶接部の HAZ 軟化防止のため微量元素添加を行った。さらに SF
シリーズは疲労特性にも優れているため，サスペンション
Fig.1

アームを始めとする足回り部品に幅広く使用されている。

History of the development of new cold-rolled
products for automotive use by NKK-CAL

足回り部品の薄肉化を進める際，腐食による穴開き寿命が問題となるため，部位によっては耐食性が重要となる。

800℃以上での高温焼鈍が可能な連続焼鈍技術は，1980

亜鉛めっき鋼板は溶接時のブローホール欠陥が問題となる

年代における二次精錬技術の進歩と融合することにより，ため，素材自体の耐食性向上が求められた。そこで SF シ

再結晶温度の高い極低炭素 IF（Interstitial Free）鋼を汎

リーズをベースとして耐食性を改善した耐腐食鋼板を用鋼種として一般化させた。IF 鋼の普及は，連続溶融亜鉛

1995 年に開発した（NKHK440〜780SF） 4)。開発鋼にはめっき鋼板を自動車用途に展開する原動力となった。

P-Cu を複合添加しており，これらの元素が錆層に濃縮し，一方，NKK-CAL における水焼入れ技術は，440MPa 級

錆層を緻密・安定化させることで裸耐食性を改善した。開DP（Dual Phase）鋼板の開発を出発点として 1470MPa

発鋼の腐食促進試験および大気暴露試験における最大侵食

級のウルトラハイテンまでの商品化を可能にし，1990 年代

深さは一般材に比べて 30〜40%改善された。開発鋼は耐食以降の自動車用鋼板のハイテン化をリードした。

性に加えて成形性，溶接性，塗装適合性，疲労特性も良好であり，サスペンションアームに採用されている。

自動車用高強度鋼板の開発とその利用技術

さらに 1990 年代初頭，残留オーステナイトの変態誘起

薄鋼板の最大の用途は自動車向けであり，燃費改善や排塑性を利用した高延性型熱延高強度鋼板を自動車部品に適出ガス削減に不可欠な車体の軽量化を図るため，種々の高用する動きが起こり，当社も開発を進めた 5)。しかしなが強度鋼板を開発した。以下に，熱延高強度鋼板と冷延高強

ら材質のばらつきが大きく，熱間圧延で残留オーステナイ

度鋼板のおのおのについて主要な開発成果を紹介するととト鋼板を製造するのは適当でないと判断し，NKK-CAL でもに，利用技術の発展について述べる。

オーステンパー処理が容易な冷延品種のみ，590, 780MPa

3.

3.1

熱延高強度鋼板級の残留オーステナイト型高加工性冷延高強度鋼板を商品

自動車用熱延高強度鋼板としては，1970 年代までは析出化した。

強化による低合金型高強度鋼板が主流であったが，プレス

1990 年代における各種熱延高強度鋼板の開発経緯をふ

成形性が十分ではなく，適用部品に制約があった。そこでまえて，2001 年にフェライト単相組織をナノサイズの超微変態組織強化に着目し，熱間圧延機出側のランナウトテー

細析出物で強化した全く新しいタイプの 780MPa 級およブル上での冷却を制御することで，フェライトとマルテン

び 980MPa 級 NANO（New Application of Nano Obstacle–37–

NKK 技報 No.179 (2002.11)

強さとしなやかさを演出し世界をリードする薄鋼板

for dislocation movement）ハイテンを開発した 6)。従来の成とする 340MPa 級焼付け硬化型高強度冷延鋼板（BH

変態組織強化型熱延高強度鋼板に対して，NANO ハイテン

鋼板）7)の材料設計を合金化溶融亜鉛めっき鋼板に適用し，は C，Ti，Mo 比を適正化することで析出物（TiMoC2）のその安定製造と品質向上に注力した。さらに 1990 年代以

大きさを数ナノサイズまで微細化することに成功したもの

降，自動車メーカーより海外調達性が求められるようにで，フェライト相を母相として 980MPa の強度まで析出強なり，時効性の観点から制約を設けていた BH 鋼板の輸出化できることを実証した。NANO ハイテンは低温変態組織を可能にするため，BH 特性と遅時効特性を両立させた輸を含まないため，成形性に優れた SF シリーズを上回る高出用 BH 鋼板を開発した。340MPa を超えるパネル用高強

い伸びと穴広げ率のバランスを有する。とくに析出物の熱度鋼板に関しては，1980 年代後半より汎用的に使用される的安定性が極めて高いため，Fig.2 に示すように従来の熱延ようになった IF 鋼に Si，Mn，P などを添加して固溶強化鋼板に比べて材質のバラツキが極めて小さい。圧延荷重がした高ｒ値型高強度冷延鋼板の開発を進め，1990 年代前半

低い点も NANO ハイテンの特長であり，薄物材や広幅材には合金化溶融亜鉛めっきの密着性を阻害しない Mn によの製造が容易である。強化元素として Si 含有量が少ないたる固溶強化を主体とした 390〜440MPa 高強度冷延鋼板をめ，熱延下地の溶融亜鉛めっき鋼板への適用が可能である。

開発した 8)。しかしながら，合金化溶融亜鉛めっき鋼板と780MPa 級を例にとって，成形性の指標として伸びと穴して成形性と表面品質をさらに向上させるためには，固溶広げ率の積（El×λ）の変化を Fig.3 に示す。1990 年代以

強化元素添加に依存した強化法には限界があった。そこで，降，強度と伸びフランジ性のバランスが大幅に改善された。

従来型の IF 鋼の約 3 倍まで炭素量を増加し，当量以上の炭窒化物形成元素の添加により微細炭窒化物を分散析出させることで，結晶粒の細粒強化と析出物の分散強化を有効15活用した，全く新しいタイプの深絞り成形性と合金化溶融
亜鉛めっき適性に優れた微細粒型高強度鋼板（SFG ハイテ

NANO
10

ン）の開発に成功した 9)。Si，Mn，P などの固溶強化元素

Nの添加量が低減できたことで，SFG ハイテンは合金化溶融
Conventional

亜鉛めっき鋼板として外板適性を十分満足する表面品質を5可能にした。さらに，Fig.4 に示すように，従来技術では達成できなかった微細組織における高ｒ値化の可能性を実証するとともに，微細組織でありながら低降伏比となるなど

0
760

800

840

880

920

数々の特長を有しており，今後のボディ内･外板パネルの高TS , MPa

Fig.2

強度化ニーズに応える鋼板として期待される。

Scattering of tensile strength in NANO-Hiten compared with those of conventional hot-rolled HSS
Coarse

NANO

2.4

SF

HSLA
Dual Phase

500

Fig.3

1980

1990

2000

SFG-Hiten

2.0
1.8
1.6

2010

Year

1.4

Improvement in formability of 780MPa grade hotrolled high strength steel sheets

1.2

IF steel

Rimmed
Steel

4

5

6

Ti : C+N=6

7

8

9

10

11

12

ASTM Grain Size No.

高強度冷延・めっき鋼板

自動車外板パネルには，優れた深絞り成形性と耐デンFig.4

ト性が求められる。1990 年代以降は極低炭素鋼を基本組

NKK 技報 No.179 (2002.11)

Al-killed
Steel

2.2

1.0

3.2

Ti : C+N=12

2.6

1500

1970

IF steel

2.8

2000

1000

Fine

3.0

780MPa grade
t = 3.2mm

Mean r- value

El ×λ, % 2

2500

Grain size

–38–

Correlation between mean r-value and grain size
in both SFG-Hiten and other conventional steels

強さとしなやかさを演出し世界をリードする薄鋼板

一方，サイドメンバーやセンターピラーなどボディの内Super-λ Type

板骨格部品には，1990 年代に入り車体の衝突性能向上の観

Mechanical clinching

点から 590MPa 級を超えた高強度冷延鋼板の適用検討を進めた。とくに，ボディ下部の骨格部品には防錆性能の観点から合金化溶融亜鉛めっき鋼板の要望が高まり，めっき

120El-λ Type100

Stretch-flange forming
Drawing

性とスポット溶接性に配慮した合金成分設計により，
80
λ (%)

590MPa 級を対象として低炭素析出強化型高強度鋼板とDP 型低降伏比高強度鋼板を開発した。また，TWB（Tailor

Developed steels

60

Low YR Type40

Weld Blank）素材への適用を視野に入れた 780MPa 級および 980MPa 級高強度鋼板の開発にも取り組み，高延性化

20と低降伏比化によるプレス成形の改善とともにレーザ接合

00Stretch-forming
Drawing

Conventional steel

980MPa Grade

時の耐 HAZ 軟化特性の向上を図った。
780MPa 級以上の超高強度冷延鋼板（ウルトラハイテン）

5

Fig.5

においては，NKK-CAL 水冷（WQ）プロセスを活用する
ことで低合金成分での焼入れ強化の安定化を図り，1990

10
El (%)

15

20

Typical El –λ balance of newly developed
980MPa grade cold-rolled ultra-high strength
steels

年代前半までに 1470MPa 級鋼板まで商品化した。ウルト
ラハイテンは，バンパーリンホースメント，ドアインパク

グギア・ドライブプレートなどの自動車部品は，部品製造

トビームなどの安全補強部品，ロールフォーミング部品やコスト低減のため，従来の鋳造・鍛造工程から高炭素冷延パイプ成形部品などに適用される。さらに 1200MPa 以上

鋼板をプレス成形後熱処理する方法が開発された。しかし，のウルトラハイテンで懸念される腐食環境下での耐遅れ破高い寸法精度が要求されるギア部品では，鋼板の異方性に壊特性に関しても，低炭素当量成分設計と焼戻しマルテン

起因した形状不良の矯正工程が必要となる。1990 年代後半

サイト組織の炭化物形態制御により克服した 10)。

から，このような難成形・高寸法精度部品への高炭素鋼板

1990 年代後半には，ウルトラハイテンを複雑形状の部品の適用検討に対応し，優れた成形性と焼入れ性に加えて，に適用するニーズが高まった。そのため鋼板の延性改善だ

板面内の異方性が極めて小さい無方向性高炭素冷延鋼板をけではなく，ブランク端面から生じる伸びフランジ割れの開発した 13)。セメンタイトを微細分散化し再結晶集合組織抑制が重要となり，延性の高い DP 鋼をベースとしてフェの制御により，Fig.6 に示すような円筒深絞り成形後の耳のライトとマルテンサイトの強度差を低減し，590MPa 級高発生が極めて小さく，偏心がなく真円度の優れた回転体部

強度冷延鋼板と同程度の伸びフランジ成形性を具備した鋼品への適用を可能にした。

板を開発した 11)。また，高強度鋼板のプレス成形時に課題となるスプリングバックに伴う寸法精度不良に対しては，コイル内での強度バラツキを低減するため，WQ プロセスにおける焼入れ性の安定化によるコイル長手，幅方向の強度安定化を図った。また，製鋼段階の成分狭範囲制御と一貫製造プロセスでの強度変動因子のフィードフォワード管理により，590MPa 級高強度冷延鋼板と同程度の強度変動を実現した。
さらに，980MPa 級ウルトラハイテンでは，張出し成形部品を対象とした高延性低降伏比型 DP 鋼板および厳しい

Developed steel

曲げ成形部品を対象とした超高λ型鋼板を開発した 12)。とFig.6

りわけ超高λ型鋼板は，440MPa 級鋼板をしのぐ穴広げ率を達成し，従来，軟鋼やアルミなど低強度材に限定されてConventional steel

Appearance of drawn cups made of newly
developed S35C and the conventional
S35C cold-rolled steel sheets

いた機械かしめにも適しており，自動車用シートフレームの軽量化など，新たな適用分野を開拓した。

3.4

Fig.5 に，980MPa 級ウルトラハイテンの El-λバランス

1990 年代に自動車メーカーで高強度鋼板の適用によるをベースとした品種展開を示す。
3.3

自動車用高強度鋼板の評価・適用技術

自動車部品の軽量化が積極的に検討され始めたが，高強度高炭素鋼板鋼板に適した型設計，プレス成形，溶接など生産技術面で高炭素鋼板は，機械構造用材料として自動車駆動系部品の技術開発および安全強度部品の衝突安全性に対する評価などを対象として幅広く使用されている。たとえば，リン技術の重要性が増した。

–39–

NKK 技報 No.179 (2002.11)

強さとしなやかさを演出し世界をリードする薄鋼板

当社は，1990 年代初頭高強度鋼板のプレス成形技術としこれら試験評価技術と CAE を活用した部品の成形・衝て期待された対向液圧成形法が抱える，生産性が低くプレ

突強度評価技術を，新たな軽量化技術として期待されるテス機が大型化するなどの問題点を解決するため，Fig.7 に示

イラード・ブランク（TWB）技術に応用し，当社は 2001

すように，しわ押さえ部の鋼板と工具の隙間に高圧ポンプ

年より国内市場に向けて TWB 製造事業を開始した。

で液体を供給しながらプレス成形を行う「液圧潤滑成形法」を開発した 14)。本技術は，フランジ部からダイキャビティ

4.

ーへの素材の流入抵抗を低減することで，高強度鋼板のプエコ技術を支える電磁鋼板の開発とその技術展開レス成形におけるわれ発生抑制とフランジしわ発生抑制を

当社は 1988 年に JIS 最高級規格まで無方向性電磁鋼板可能にしたもので，プレス機本体の改造を伴うことなく高の製造･販売体制を整えた。その後，家電リサイクル法や改強度鋼板の成形時に安定した成形余裕度を確保する方法と正省エネ法による家電製品の省電力化，環境に優しいハイ

して注目された。

ブリッド型電気自動車の開発など，環境重視の動きを背景として高効率電磁鋼板の開発を成功させた。さらに，電気機器の高周波化に対応して世界で初めて 6.5%けい素電磁鋼板の工業化を実現した。
Blank Holder

Blank
Holder

4.1

Blank

Punch
Hydraulicpressure

無方向性電磁鋼板

当社は 1988 年より福山製鉄所で電磁鋼板専用の連続焼鈍設備（NKK-EFL）を稼動させ，JIS 最高級グレードまDie

での無方向性電磁鋼板（NKE-CORE シリーズ）の製造をDie開始した。NKK-EFL は，最新の炉制御，強度制御などの品質安定化技術に加え，オンライン連続磁気特性測定装置，

Fig.7

膜厚計などの品質保証技術を取り入れた。NKE-CORE は

Schematic diagram of the High Pressure Liquid
Lubrication Method

EF シリーズ（フルプロセス材）と ES シリーズ（セミプロ
セス材）で構成される。Fig.9 に板厚 0.5mm の EF シリー

自動車部材の軽量化を鋼板の薄肉化で実現する場合には

ズの鉄損−磁束密度特性を示す。NKE-CORE シリーズは高強度化が不可欠である。当社は軽量化部品の衝突時のエカスタマーよりその優れた特性バランスが高く評価され，ネルギー吸収能を定量的に評価するため，1993 年に独自設

モータの鉄心材料として大量に使用されている 16),17)。

計による等速高速圧壊試験装置を開発し，高速圧壊試験時の衝撃吸収エネルギーに及ぼす鋼板強度，板厚の影響について詳細に検討した 15)。結果の一例を Fig.8 に示す。鋼板

BFA : After annealed
annealedat
at 750℃
750℃ forfor 2hrs
2hrs inin theBFA：After
the NN22 gas
gas atmosphere
atmosphere.

1.80

For energy efficient motorsの高強度化による部材の軽量化効果は，厚肉部材に適用す

NKK‑BFA CORE

1.78

るほど効果的である。

50BFA350

Yield Strength (MPa)

800
700

Fave

600
90

500

80

400

200
100

70

20

1

30

50BF400

50BFA290
1.70
50BFA270

50EF700

50BF310JIS Grade（NKK EF CORE）

50EF600

50BF290

50EF470
50EF400
The characteristics of B CORE
50EF350●Low core loss and high magnetic flux
50EF310dencity
50EF290●Improved punching performance through50EF270
50EF250
decreasing hardness(About 20 point in HV)

1.68
1.66

3.00

4.00

5.00

Core loss, W

6.00

7.00

8.00

9.00

15/50 (W/kg)

40

Fig.9

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

Correlation between core loss and inductionin NKK-EF, NKK-BF and NKK-BFA cores

さらに，高効率モータ用コア材として優れた低鉄損と高磁束密度性能を有する NKBF-CORE およびセミプロ材のEffects of thickness and yield strengthof steel sheet on the crash worthiness(Fave.: Average Folding Force)

NKK 技報 No.179 (2002.11)

50EF800

50BF350

2.00

Thickness (mm)Fig.8

50EF1300
50EF1000

50BFA310
1.72

50
28

50BF470

50BFA330

1.64

60
58

Fave.

50BF600

,
B
50
(T)

Magnetic flux density

1.74

300

NKK‑BF CORE

50BFA470
1.76

Thickness：0.50mm

NKBFA-CORE を開発した 18)。NKBF-CORE は低鉄損高磁束密度と低硬度を両立させたコア材料である。これら–40–

強さとしなやかさを演出し世界をリードする薄鋼板の相反する要求を満足するため，鋼を高純度化して結晶粒を供給することで，鋼板表面の鉄と SiCl4 中の Si の置換反径の適正化を図ることで，ヒステリシス損の大幅な低減を

応によって，表層に Fe3Si を形成させる。その後無酸化雰可能にした。鋼の高純度化として MnS 低減による粒成長

囲気中での均熱処理で Fe3Si 中の Si を鋼板内部へ均一に拡性向上に着目し極低硫化した。さらに，極低硫化に伴い発散させて 6.5%けい素鋼板を得る。

生する表層窒化を防止するため界面偏析型の元素を添加した。0.5mm の BF および BFA-CORE の磁束密度-鉄損特性

Cl
Cl
Cl

を Fig.9 に示す。JIS グレードに比べ BF および BFA-CORE

Si

Cl

Fe

Cl

Cl
Cl

は大幅に高磁束密度，低鉄損化が達成されている。

ClFe

BF-CORE はモータの高効率化を実現した。その一例と

Si

して電動パワーステアリング（EPS）駆動用モータへの適6.5%Si3%Si

用が挙げられる。EPS は従来の油圧パワーステアリングに比べ 3〜5%の燃費改善が見込まれるが，操舵性に影響する

SiCl4 + 5Fe

モータ空転時のトルク発生（ロストルク）を抑えるため，

Fe3Si + 2FeCl2
1473K

ヒステリシス損の低い材料が求められる。BF-CORE を DC
ブラシレスタイプの EPS モータに適用してロストルクをFig.11

Principal of CVD method in NKK-SEL

比較した結果を Fig.10 に示す。40%程度のロストルク低下が確認された。BF-CORE は EPS 以外にもハイブリット電

スーパーE コアは，板厚 0.1mm と 0.05mm を生産して気自動車の駆動モータなどに使用され，自動車のエコ技術

おり，その代表的磁気特性を Table 1 に示す。たとえば，を支える材料として期待される。

10kHz の高周波鉄損は同じ板厚の方向性電磁鋼板に比べ約 1/2 であり，無方向性電磁鋼板の 40%減の極めて優れた特性を有する。また，騒音の原因となる磁歪は方向性電磁

Hysteresis loss
Blush loss
Bearing loss

EPS type：column
Motor type：blush DC

鋼板の 1/10 程度であり，一般無方向性電磁鋼板に比べると約 1/80 まで低下する。
今日，スーパーE コアは高周波低鉄損および低騒音材料

50A1000

として，太陽光発電，無停電電源，インバータおよび高速モータなどに使用されている。

50A700Developed
material（0.5mm）

Table 1

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Loss torque（50A1000=1）

Fig.10

4.2

Improvement of loss-torque in EPS motorby using newly developed BF-core

高けい素電磁鋼板

5.

Magnetic properties of NK Super E Cores
Core loss(W/kg)

Thickness(mm)

W10/1K

W1/10k

W0.5/20k

Magnetostriction(x 10−６ )

0.05

18.8

5.3

4.1

0.1

0.10

18.7

8.3

6.9

0.1

テレビ用薄鋼板の創生とその技術展開

当社は，高周波鉄損が極小でかつ磁歪がゼロとなる 6.5%

当社は 1970 年代に業界に先駆けてカラーテレビシャド

けい素鋼板の量産技術の研究に取り組み，世界で初めて化

ウマスク用 Al キルド鋼板を商品化した。1980 年以降のマ

学気相蒸着法（CVD）を用いた 6.5%けい素鋼板の連続製

ルチメディア化時代の到来に対応して，長年培ってきた高造技術の開発に成功した。1993 年に連続 CVD ライン

清浄度鋼の溶製技術を生かし，更に最新鋭の冷間圧延機な（NKK-SEL）を稼動させ，6.5%けい素鋼板（商品名；ス

らびに光輝焼鈍設備を駆使して，高精細ディスプレイ，大ーパーE コア）の量産を開始した。さらに，CVD の特長を

画面 TV 用にアンバー合金薄板を始めとするマスク材の開生かして板厚方向に Si 含有量を変化させた傾斜高けい素発を手がけ，量産化に成功した 21)。Fig.12 に CRT に組み

電磁鋼板（商品名；スーパーHF コア）を開発した

19),20)。

込まれる各種機能性薄鋼板の構成と，磁気シールド性に優スーパーHF コアは板厚方向でけい素の濃度勾配を形成されたインナーシールド材，防爆バンド材など，新規開発商せることで表皮効果を誘起し，20kHz 以上の周波数でスー品を模式的に示す。

パーE コアより鉄損を 20〜30%低減することに成功した。

5.1

Al キルド系シャドウマスク材

Fig.11 に 6.5%けい素鋼板用 CVD 法の原理を模式的に示シャドウマスク材は，主にフォトエッチング，プレス前

す。CVD 法では冷間圧延された 3%けい素鋼板を無酸化雰焼鈍，曲面プレス成形，黒化処理の工程を経て製造される

囲気中で加熱しながら鋼板表面に 4 塩化シリコン（SiCl4）

ため，材料の極限までの高清浄性と材質均一性が要求され–41–

NKK 技報 No.179 (2002.11)

強さとしなやかさを演出し世界をリードする薄鋼板められる。当社は，TV の使用条件を考慮した磁気特性とAl-killedShadow
shadow mask
Al-killed
mask

して非履歴透磁率に着目した開発を進めた。Fig.14 にセッInverShadow
shadow mask
Inver
mask
Inner shieldInnershield

トスイッチ投入時の消磁過程における金属部材の磁化履歴

Tension mask
Tensionmaskを示す。交流消磁過程では，材料は地磁気によるバイアス
磁界が重畳した状態でマイナーループを描くため，消磁後
では B-H カーブの原点には戻らず，材料特性に応じた非定常な磁化状態となる（図中の⑧）。このため，ブラウン管の地磁気シールド性を高めるために部材に要求される特性
Frame
Frame

は通常の透磁率（図中の①-②の傾き）よりも，非履歴透磁Shrink band
band
Shrink率（図中の①-⑧の傾き）を高めることが重要である 22)。
Fig.12

こうした発想に基づき，鋼板の成分，ミクロ組織の最適化

NKK’s new steel sheet products for CRT

により非履歴透磁率を高めたインナーシールド材を始め，る。カラーテレビの開発当初はリムド鋼が用いられていた張力付加によるクリープ変形が少ないフレーム用高強度鋼

が，曲面プレス成形時の透過むら（伸びむら）の問題より，板，高強度と優れた磁気特性を併せ持つ防爆バンド用鋼板

降伏伸びを抑制し，組織が均一な Al キルド鋼板（NKTV-X）の商品化に成功した。

を開発した。その後，NKTV-X はプレスマスクの代表的商

上記した開発商品の性能を十分に発揮させるためには，品として高い信頼を得るとともに，1990 年代以降も低保持

各部材のブラウン管内での構成，配置を考慮した計算機シ

力化，連続焼鈍化などの課題に取り組んだ。

ミュレーションなどの解析による磁気シールド性の総合設

5.2

計技術の駆使も重要なため，これらの技術を商品設計に反シャドウマスク用アンバー材

映させている。

シャドウマスク用アンバー材については，基本となる低熱膨張特性以外にも，シャドウマスク材の製造工程に応じた多くの材料特性が要求される。当社では，電気炉と炉外Anhysteretic
permeability

B

精錬プロセスをベースとした高純度化技術，高精度な形状
Anhysteretic
magnetization

制御機能を備えたホットストリップミル（熱間圧延機）および広幅，高精度冷間圧延機（12 段レバースミル）を駆使Brし，シャドウマスク用アンバー合金の溶解からエッチング⑦

原板コイルまでの高品質，高歩留まりの一貫製造体制を確⑤立した。アンバーシャドウマスクの拡大写真の一例をMagnetization

Fig.13 に示す。当社材においては，介在物に起因する穿孔⑥⑧

不良は見られず，エッチング性は良好である。最近では，

Permeability

③
②

①O

テンションマスク用途での高強度化，磁気シールド性向上④

H

Geomagnetism(0.35 Oe)

Degaussing
TV set：やコンピュータディスプレイ用途での超低熱膨張化といっ②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧Permeability： ①→②

たユーザーニーズに合致した商品開発を展開している。
Fig.14

Schematic diagram showing the demagnetizing
process under geomagnetism

6.

その他の主な薄鋼板の技術開発と商品展開

6.1

缶用鋼板

1990 年代以降，缶用鋼板では環境問題への対応，他素材対抗のためのコスト競争力強化，差別化技術を中心とした鋼板開発を進めてきた。

500μm

環境問題への対応では，従来の塗装に替えてフィルムラ
ミネート鋼板の利用が指向され，2 ピース缶では PET ラミ

Fig.13

ネート鋼板を用いたストレッチドロー缶 23)が開発された。

Appearance of fine pitch CDT Invar shadow mask

これはフランジに高いしわ押さえ圧を加え，それで生じる
5.3

インナーシールド材および防爆バンド材

高張力下での曲げ・曲げ戻しで薄肉化を行う製缶方法であ

これらの TV 用金属部材は，電子ビームの照射精度をミり，フランジ巾均一化のため鋼板には従来以上の耳発生のクロン単位まで高めるために優れた地磁気シールド性が求抑制が求めらた。これに対し，Fig.15 に示す耳発生を集合

NKK 技報 No.179 (2002.11)–42–

Strength of sheet① Single Crystal② ε(g):
Earing ofSingle Crystal

Poly Crystal
ODF Analysis③ f ( g ): Orientation→ High強さとしなやかさを演出し世界をリードする薄鋼板

Formability

OK
Suitablecondition
OK
Strength of
can body

Distribution
FunctionFig.16

Calculation

④

⑤

6.2
Fig.15NG→ Thick
Thickness of sheet

Drawing

E：Earing Profile

NG

Method of materials design in new typeof design can

ほうろう用鋼板

ほうろう用鋼板には，通常の冷延鋼板に要求される成形

Numerical method of earing evaluation
based on texture analysis

性に加えて優れたほうろう加工性が求められる。ほうろう
加工性の良否は(1) 耐爪とび性，(2) 泡，黒点などの表面外

24) を用いて集合組織制御を行うこ観，(3) ほうろう密着性などで判断される。直接 1 回掛けとで，耳発生を抑制した鋼板を実用化した。また，スチーの用途では，密着促進剤を含む下釉を施釉せずに上釉のみ

ル缶の製造コストに占める素材コストの割合が高いため，を直接施釉するため，ほうろう欠陥が発生しやすく，とく

素材使用量の低減を目的とした缶体の板厚低減が指向されに優れたほうろう性が求められる。

組織から解析する手法

た。2 ピース缶では，Table 2 のように缶底部の耐圧強度低従来，こうした要求を満たす直接 1 回掛け用鋼板は，造下，ネック部のネック加工性劣化が問題となる 25)が，材質

塊法によるリムド鋼板を脱炭焼鈍して製造された。これに改善の方向性が相反するため，これらを両立する鋼板が求対し，当社は材質の均一性と生産性に優れた連続鋳造法でめられた。これに対し，BH 性を付与するとともに，加工製造可能なリムド鋼相当の直接 1 回掛け用鋼として，酸素硬化を抑制する材質設計を行うことで双方の両立を達成しを 600ppm 程度含有する極低炭素鋼板（高酸素鋼板）を開た。これらの技術で実用化した鋼板は，2 ピース缶用鋼板発した。今日，直接 1 回掛け用途の鋼板はすべて連続鋳造として国内外で使用されている。

高酸素鋼に置き替わっている。また，連続鋳造プロセスにより，深絞り性に優れた Ti 添加鋼や，軽加工用の B 添加

Table2鋼といった 2 回掛け用鋼板も開発した。最近では，工程省

Problems and measures for gauge downin 2 piece canBottom

略による納期短縮や材質均一化などに有利な連続焼鈍（CAL）での製造が可能で，かつ優れた成形性とほうろう

Neck

性を兼ね備えた Cr 添加高酸素鋼板を開発した。当社のほNeck
Problems

Decline of bottom
buckling resistance

Decline of
necking fo rmability

Measures

Improvement ofbake hardenability

Restraint ofwork hardenability

うろう用鋼板の商品一覧を Table 3 に示す。
BottomTable 3

一方，缶胴部にくびれ加工を施した 3 ピース溶接缶 26)

Products list of enameling steel in NKK

Enameling typeが，レトルト加熱での高温短時間処理を可能とするとともに，消費者に強くアピールする特徴的な意匠性によって商品を差別化するものとして注目された。この用途には，

Press formability
SPCC

SPCD

Direct-firing

Cr bearing high oxygen steel

Two coat-two
firingB bearingsteel

B decarburized
steel

SPCE
Ti bearing
steel

目的形状を得る加工性に加え，必要な缶体強度を確保する鋼板が求められた。パネリング強度に関する材料力学

Cr 添加高酸素鋼板は，オキサイドメタラジーの活用によ的検討 27)および座屈強度に関する FEM 解析技術を駆使す

り酸化物の形態を最適に制御することで，優れた成形性をることにより，Fig.16 のように加工性と缶体強度を両立す達成したほうろう用鋼板である 28)。Fig.17 に従来鋼およびる板厚および材料特性の最適設計を行い，くびれ加工缶用

開発鋼の析出物の形態変化を示す。従来の高酸素鋼板中に鋼板を実用化した。

は数μm 程度の MnO 介在物に加えて，数 10nm 程度の微缶用鋼板はアルミ缶，PET ボトルなどとの素材間競合が細な（Cr，Mn）-O が存在するため結晶粒成長性が阻害さ激しい分野であるため，今後は国際市場も視野に入れた新れる。そこで，酸化物の粗大化による結晶粒成長性の向上

規需要の開拓に向けた開発が重要な課題になると考えられを目指した。酸化物の粗大化には，Cr 添加の活用により高る。

温から Cr 酸化物を核として析出させ，これを起点として–43–

NKK 技報 No.179 (2002.11)

強さとしなやかさを演出し世界をリードする薄鋼板（Cr，Mn）-O を粗大化させた。開発鋼では Cr 添加によ6) 特願 2001−333374 号, 333375 号, 333376 号.

り，（Cr，Mn）-O などの複合酸化物が粗大化し，従来鋼

7) 谷 川 克 己 ほ か . “極 低 炭 素 焼 付 硬 化 型 冷 延 鋼 板 の 時 効 性 ”.
NKK 技報. No.145, p.25–32(1994).

で見られた微細酸化物が減少している。本開発鋼は連続焼8) 細谷佳弘ほか. “390〜440N/mm2 級超深絞り用冷延鋼板”.

鈍でも従来の脱炭焼鈍材と同等の成形性に加えて，優れたNKK 技報. No.145, pp.17–24(1994).
9) F. Kitano et al. “New Type of IF-High Strength Steel with

ほうろう加工性と耐爪とび性を有する。

superior Anti-secondary Work Embrittlement”. Trans.
ISIJ, Vol.41, No.11, pp.1402–1410(2001).
Conventional steel（Cr=0.019%）

10) 長滝康伸ほか. “1370 および 1560MPa 級超高強度冷延鋼板のDeveloped steel（Cr=0.049%）

開発”. 日本金属学会会報. Vol.32, No.4, pp.238–240(1993).
11) 中村展之ほか. “超高強度冷延鋼板の伸びフランジ成形性に及ぼす組織の影響”. CAMP-ISIJ. Vol.13, pp.391–394(2000).
12) K. Hasegawa et al. “Development of 980N/mm2 Class Ultra
High Strength Steel Suitable for Mechanical Joining”.
ATTCE 2001 Proceedings, Vol.4, pp.175–181(2001).
100nm13) 藤田毅ほか. “無方向性高炭素冷延鋼板の開発”. まてりあ.

100nm

Vol.40, No.3, pp.283–285(2001).

Fig.1714) 山崎雄司ほか. “液圧潤滑成形法の開発”. 第 7 回機械材料・材

Morphology of oxide inclusion in Cr bearing
high oxygen enameling steel

料加工技術講演会講演論文集. No.99-23, pp.17–20(1999).
15) Kentaro Sato et al. “A Study on Improving the Crashworthiness of Automotive Parts by Using Hat Square Columns”. Interior, Safety & Environment, Vol.31, IBEC,

また，Ti 添加鋼のほうろう密着性の改善も重要な課題で(1997).

あるため，ほうろう層と鋼板の界面の形態制御による改善

16) 実川正治ほか. “福山電磁鋼板ラインの設備操業と商品の品を検討した 29)。ほうろう加工の前処理における酸洗減量，質”. NKK 技報. No.131, pp.16–23(1990).

Ni 付着量の適正化により Ni の析出状態を粒状とし，ほう17) 日 裏 昭 ほ か . “ 無 方 向 性 電 磁 鋼 板 の 高 機 能 化 と 磁 気 特 性 ”.
NKK 技報. No.157, pp.11–15(1997).

ろう焼成過程でのほうろう層と鋼板の界面に凹凸を形成さ

18) 尾田善彦ほか. “極低 S 系高効率電磁鋼板の開発その応用”. ませることで密着性を向上できることを見い出し，該鋼の特てりあ. Vol.41, No.2, pp.114–116(2002).

性改善の指針としている。

19) 石川勝ほか. “スーパーE コア製造設備と製品特性”. NKK 技報.
No.145, pp.53–60(1994).

7.

おわりに

20) 岡見雄二ほか. “6.5%けい素鋼板の高速無孔連続 Si 浸透技術”.

自動車，電機，容器のあらゆる分野で
やかさ

強さ

と

鉄と鋼. Vol.80, No.10, pp.777–782(1994).

しな21) 大北智良. “シャドウマスク用アンバー合金（NKK アンバー）”.

を演出する当社の薄鋼板の世界を紹介した。

NKK 技報. No.131, pp.74–76(1990).

NKK-CAL 技術を起源とした今日の当社の薄板技術は，常22) 斉藤一郎. “CRT における磁気シールド材の磁気特性と地磁気に独創性を重視したシーズ技術開発とカスタマーの視点にドリフト”. 電子情報通信学会論文誌. Vol. J79-C-11, No.6,
pp.311–319(1996).

立った応用技術開発の両立を志向し，国内外のユーザーよ

23) 今津勝宏. “ラミネート板のストレッチドロー成形”. 塑性と加り高い評価を受けてきた。こうした遺伝子は，2003 年 4

工. Vol.38, No.432, pp.52−56(1997).

月より川崎製鉄の薄板技術の遺伝子とともに JFE スチー

24) 小島克己ほか. “集合組織変化に伴う深絞り成形時の耳変化のルに引き継がれる。2 つの異なる遺伝子が Creative conflict

解析”. NKK 技報. No.167, pp.29−33(1999).
25) Tsurumaru, M. et al. “Steel for tinplate DI cans”. Proc. 6thを繰り返しながら新たな JFE の薄板技術の遺伝子を創出

Int. Tinplate Conf. London. (1996). ITRI. pp.195−204.

したとき，世界をリードする強力な薄板技術が誕生するこ

26) 新保寛明. “ウエストウエーブ缶について”. 包装技術. Vol.39,とを確信している。

No.5, pp.21−25(2001).
27) 杉原玲子ほか. “飲料用溶接缶のパネリング強度に及ぼす鋼板
参考文献

強度の影響”. 材料とプロセス. Vol.10, No.6, pp.1228(1997).

1) S. Kanetoh, et. al. “The Equipment and Operation of NKK28) 松木康浩ほか. “Cr 添加高酸素ほうろう用鋼板の開発”. まてりあ. Vol.37, No.5, pp.406–408(1998).

Fukuyama No.3 CAL”. NKK Technical Review. No.56,

29) 松木康浩ほか. “ほうろう密着性に及ぼす Ni 析出状態の影響”.

pp.1–9(1989).

NKK 技報. No.161, pp.89–93(1998).

2) 大北智良ほか. “熱延複合組織鋼の品質特性”. 日本鋼管技報.
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3) 木下正行ほか. “伸びフランジ性の優れた自動車用高強度熱延鋼板”. NKK 技報. No.145, pp.1–8(1994).
4) 吉 武 明 英 ほ か . “ 自 動 車 用 耐 腐 食 熱 延 鋼 板 ”. NKK 技 報 .
No.145, pp.9–16(1994).
5) 木村浩ほか. “残留オーステナイト活用熱延鋼板の組織制御と機械特性”. CAMP-ISIJ. Vol.4, pp.784(1991).

NKK 技報 No.179 (2002.11)–44–