JP2011132576A - 高強度冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な化成処理性を有する引張強度５９０ＭＰａ以上の高強度冷延鋼板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３％、Ｓｉ：０．６〜３.０％、Ｍｎ：１．０〜３.０％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：０．０１〜１％、Ｎ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。還元鉄が４０％以上の被覆率で鋼板表面に存在する。製造するにあたっては、冷間圧延後に酸化処理を酸素濃度が１０００ｐｐｍ以上の雰囲気で鋼板を鋼板温度が６３０℃以上になるまで1回目の加熱を行い、次いで、酸素濃度が１０００ｐｐｍ未満の雰囲気で鋼板を鋼板温度が７００℃以上になるまで2回目の加熱を行う。次いで、焼鈍は、露点：−２５℃以下、１〜１０体積％Ｈ_２＋残部Ｎ_２ガス雰囲気の炉で行う。
【選択図】なし

Description

本発明は、リン酸塩処理等の化成処理を施したのち塗装して使用される自動車用高強度冷延鋼板およびその製造方法に関するもので、特に、Ｓｉの強化能を利用した引張強度５９０ＭＰａ以上で化成処理性に優れた高強度冷延鋼板およびその製造方法に関するものである。

近年、自動車の軽量化の観点から、引張強度５９０ＭＰａ以上の高い強度を有する冷延鋼板の需要が高まっている。また、自動車用冷延鋼板は塗装をして使用されており、その塗装の前処理として、リン酸塩処理等の化成処理が施される。この冷延鋼板の化成処理は塗装後の耐食性を確保するための重要な処理のひとつである。

冷延鋼板の強度を高めるためには、Ｓｉの添加が有効である。しかし、Ｓｉを添加した鋼板（高強度冷延鋼板）では、連続焼鈍の際に、Ｆｅの酸化が起こらない（Ｆｅ酸化物を還元する）還元性のＮ_２＋Ｈ_２ガス雰囲気でも、Ｓｉは酸化し、鋼板最表面にＳｉ酸化物（ＳｉＯ_２）の薄膜を形成する。このＳｉ酸化物（ＳｉＯ_２）の薄膜は化成処理中の化成皮膜の生成反応を阻害するため、化成皮膜が生成されないミクロな領域（スケ）ができ、化成処理性が低下する。

上記に対して、高強度冷延鋼板の化成処理性を改善する従来技術として、特許文献１には、酸化性雰囲気中で鋼板温度を３５０〜６５０℃に到達せしめて鋼板表面に酸化膜を形成させ、しかる後還元性雰囲気中で再結晶温度まで加熱し冷却する方法が記載されている。

また、特許文献２には、質量％で、Ｓｉを０．１％以上、及び／又は、Ｍｎを１．０％以上含有する冷延鋼板について、鋼板温度４００℃以上で鉄の酸化雰囲気下で鋼板表面に酸化膜を形成させ、その後、鉄の還元雰囲気下で前記鋼板表面の酸化膜を還元する方法が記載されている。

さらに、特許文献３には、Ｓｉを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する高強度冷延鋼板表層の結晶粒界及び／又は結晶粒内に、化成処理性等の改良に有効な酸化物を有することを特徴とする高強度冷延鋼板が記載されている。特許文献４には、鋼板表面と直交する方向の断面を電子顕微鏡にて倍率５００００倍以上で観察したときに、鋼板表面長さ１０μｍに占めるＳｉ含有酸化物の割合が、任意に選択される５箇所の平均で８０％以下となるようにするリン酸塩処理性に優れた鋼板が記載されている。特許文献５には、ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．１％超、Ｓｉ：０．４％以上を含み、Ｓｉ含有量（ｍａｓｓ％）／Ｍｎ含有量（ｍａｓｓ％）が０．４以上であり、引張強さが７００ＭＰａ以上であって、鋼板表面におけるＳｉを主成分とするＳｉ基酸化物の表面被覆率が２０面積％以下で、かつ前記Ｓｉ基酸化物の被覆領域において当該領域内に内接される最大円の直径が５μｍ以下とされた化成処理性に優れる高強度冷延鋼板が記載されている。特許文献６には、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．３％、Ｓｉ：０．２〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜３．０％、Ａｌ：０．０１〜２．０％を含有し、引張強度が５００ＭＰａ以上の高張力鋼板において、該鋼板表面の結晶粒の平均粒径が０．５μｍ以下であり、かつ該鋼板表面の幅１０μｍ以上の観察領域を断面ＴＥＭ観察用に薄片加工し、該薄片試料を１０ｎｍ以下の酸化物が観察できる条件でＴＥＭ観察により測定した際に、酸化シリコンおよびマンガンシリケートの１種または２種をこれらの合計量で７０質量％以上含有する酸化物種が、上記断面からみた粒界領域表面に対して３０％以下存在し、該鋼板表面からの深さで０．１〜１．０μｍの範囲内に存在する上記酸化物種の粒径が０．１μｍ以下であることを特徴とする化成処理性に優れた高張力鋼板が記載されている。

特開昭５５−１４５１２２号公報 特開２００６−４５６１５号公報 特許第３３８６６５７号公報 特許第３８４０３９２号公報 特開２００４−３２３９６９号公報 特開２００８−６９４４５号公報

しかしながら、特許文献１の製造方法では、酸化する方法により鋼板表面に形成される酸化膜の厚みに差があり、十分に酸化が起こらなかったり、酸化膜が厚くなりすぎて、あとの還元性雰囲気中での焼鈍において酸化膜の残留またははく離を生じ、表面性状が悪化する場合があった。実施例では、大気中で酸化する技術が記載されているが、大気中での酸化は酸化物が厚く生成してその後の還元が困難である、あるいは高水素濃度の還元雰囲気が必要である等の問題がある。

特許文献２の製造方法は、４００℃以上で空気比０．９３以上１．１０以下の直火バーナを用いて鋼板表面のＦｅを酸化したのち、Ｆｅ酸化物を還元するＮ_２＋Ｈ_２ガス雰囲気で焼鈍することにより、化成処理性を低下させるＳｉＯ_２の最表面での酸化を抑制し、最表面にＦｅの還元層を形成させる方法である。特許文献２には、直火バーナでの加熱温度が具体的に記されていないが、Ｓｉを多く（０．６％以上）含有する場合には、Ｆｅより酸化しやすいＳｉの酸化量が多くなってＦｅの酸化が抑制されたり、Ｆｅの酸化そのものが少なすぎたりする。その結果、還元後の表面Ｆｅ還元層の形成が不十分であり、還元後の鋼板表面にＳｉＯ_２が存在し、化成皮膜のスケが発生する場合があった。

特許文献３の鋼板は、Ｓｉ酸化物を鋼板の内部に形成させ、表面のＳｉ酸化物を無くすことにより、化成処理性を改善する鋼板である。製造方法は、鋼板を冷間圧延する前段階の熱間圧延時に、高温（実施例では６２０℃以上が良好）で巻取り、その熱を利用しＳｉ酸化物を鋼板の内部に形成させるものであるが、巻き取られたコイルは外側の冷却速度は速く、内側の冷却速度は遅いため、鋼板長手方向の温度ムラが大きく、コイル全長で均一な表面品質を得るのが難しいという問題があった。

特許文献４、５および６は、規定の仕方は異なるが、表面を覆うＳｉ酸化物量の上限を規定した鋼板である。製造方法としては、連続焼鈍の昇温中または均熱中に還元性であるＮ_２＋Ｈ_２ガス雰囲気の露点（あるいは水蒸気水素分圧比）をある範囲に制御し、Ｓｉを鋼板内部に酸化させるものである。その露点範囲は特許文献４では−２５℃以上、特許文献５では−２０℃から０℃と記載されている。特許文献６では予熱、昇温、再結晶化のそれぞれの工程で水蒸気水素分圧比の範囲を規制する方法を採っている。これらの方法では、一般的には露点が−２５℃以下になるＮ_２＋Ｈ_２ガス雰囲気を、水蒸気や空気を導入する等により高めに制御する必要があり、操業制御性の観点から問題があり、その結果、良好な化成処理性が安定して得られなかった。また、露点を高く（あるいは水蒸気水素分圧比を高く）することは、雰囲気の酸化性を高めるため、炉壁や炉内のロールの劣化を速めたり、ピックアップ疵と呼ばれるスケール疵を鋼板表面に発生させる場合があった。

本発明は、かかる事情に鑑み、均熱炉の還元性雰囲気の露点あるいは水蒸気水素分圧比を制御することなく、かつ、Ｓｉを０．６％以上含有しても、良好な化成処理性を有する引張強度５９０ＭＰａ以上の高強度冷延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らが課題解決のため鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
酸化処理後の酸化物の酸化量および最終的に表面に形成される還元鉄の被覆率を制御することで、Ｓｉを０．６％以上含有する高強度冷延鋼板について、化成処理性を改善することができる。
また、上記を制御するために、酸化処理時の雰囲気の酸素濃度を制御することで化成処理性を改善するとともに、引張強度（以下、ＴＳと称することがある）５９０ＭＰａ以上、強度と伸びのバランス（以下、ＴＳ×Ｅｌと称することがある）が１８０００ＭＰａ・％以上の化成処理性に優れた高強度冷延鋼板を製造することが出来る。

本発明は、以上の知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３％、Ｓｉ：０．６〜３.０％、Ｍｎ：１．０〜３.０％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：０．０１〜１％、Ｎ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、還元鉄が４０％以上の被覆率で鋼板表面に存在することを特徴とする高強度冷延鋼板。
［２］前記［１］において、さらに、質量％で、Ｃｒ：０．０１〜１％、Ｍｏ：０．０１〜１％、Ｎｉ：０．０１〜１％、Ｃｕ：０．０１〜１％の１種または２種以上を含有することを特徴とする高強度冷延鋼板。
［３］前記［１］または［２］において、さらに、質量％で、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００１〜０．１％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする高強度冷延鋼板。
［４］前記［１］〜［３］のいずれかにおいて、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００３〜０．００５を含有することを特徴とする高強度冷延鋼板。
［５］前記［１］〜［４］のいずれかの一項に記載の成分組成からなる鋼を熱間圧延し、酸洗した後、冷間圧延し、次いで、酸化処理し、焼鈍するに際し、前記酸化処理は、酸素濃度が１０００ｐｐｍ以上の雰囲気で鋼板を鋼板温度が６３０℃以上になるまで１回目の加熱を行い、次いで、酸素濃度が１０００ｐｐｍ未満の雰囲気で鋼板を鋼板温度が７００℃以上になるまで２回目の加熱を行い、前記焼鈍は、露点：−２５℃以下、１〜１０体積％Ｈ_２＋残部Ｎ_２ガス雰囲気の炉で均熱焼鈍することを特徴とする高強度冷延鋼板の製造方法。
［６］前記［５］において、前記酸化処理における前記２回目の加熱は、鋼板温度が８００℃以下で行うことを特徴とする高強度冷延鋼板の製造方法。
［７］前記［５］または［６］において、前記熱間圧延後、５２０℃以上の巻取り温度で巻取ることを特徴とする高強度冷延鋼板の製造方法。
［８］前記［５］または［６］において、前記熱間圧延後、５８０℃以上の巻取り温度で巻取ることを特徴とする高強度冷延鋼板の製造方法。
なお、本明細書において、鋼の成分を示す％は、すべて質量％である。また、本発明において、「高強度冷延鋼板」とは、引張強度ＴＳが５９０MPa以上である冷延鋼板である。

本発明によれば、引張強度が５９０ＭＰａ以上で、化成処理性に優れた高強度冷延鋼板が得られる。さらには、本発明の高強度冷延鋼板は、ＴＳ×Ｅｌが１８０００ＭＰａ・％以上と加工性にも優れている。
また、本発明では、特に露点を高く制御することなしに、引張強度が５９０ＭＰａ以上の化成処理性に優れた高強度冷延鋼板が得られるので、操業制御性の点で有利であり、また炉壁や炉内のロールの劣化を早めたり、ピックアップと呼ばれるスケール疵を鋼板表面に発生させたりする問題も改善することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明が対象とする鋼板の化学成分の限定理由を説明する。なお、成分に関する「％」表示は特に断らない限り質量％を意味する。
Ｃ：０．０５〜０．３％
Ｃは、金属組織をフェライト−マルテンサイト、フェライト−ベイナイト−残留オーステナイトなどに制御し、所望する材質を得るための固溶強化能およびマルテンサイト生成能を有する。このような効果を得るためにはＣは０．０５％以上含有する必要がある。好ましくは０．１０％以上を含有する。一方、Ｃを過度に添加すると、鋼板の加工性が著しく低下することから、上限は０．３％とする。
Ｓｉ：０．６〜３.０％
Ｓｉは鋼板の加工性を低下させずに強度を上げる元素である。このような効果を得るためにはＳｉは０．６％以上含有する必要がある。０．６％未満では、加工性すなわち、ＴＳ×Ｅｌが劣化する。好ましくは１．１０％超である。ただし、３.０％を超えると鋼板の脆化が著しく、加工性が劣化し、また化成処理性が劣化するため、上限は３.０％とする。
Ｍｎ：１．０〜３.０％
Ｍｎは、金属組織をフェライト−マルテンサイト、フェライト−ベイナイト−残留オーステナイトなどに制御し、所望する材質を得るための固溶強化能およびマルテンサイト生成能を有する。このような効果を得るためにはＭｎは１．０％以上含有する必要がある。一方、Ｍｎを過度に添加すると、鋼板の加工性が著しく低下することから、上限は３．０％以下とする。
Ｐ：０．１％以下
Ｐは、鋼の強化に有効な元素であるが、０．１％を超えて過剰に添加すると、粒界偏析により脆化を引き起こし、耐衝撃性を劣化させると共に耐食性を劣化させる。よって、０．１％以下とする。好ましくは０．０１５％以下である。
Ｓ：０．０５％以下
Ｓは、ＭｎＳなどの介在物となって、耐衝撃性の劣化や溶接部のメタルフローに沿った割れの原因となると共に耐食性を劣化させる。できるだけ低減することが好ましく、０．０５％以下とする。好ましくは０．００３％以下である。
Ａｌ：０．０１〜１％
Ａｌは脱酸材として添加される。０．０１％未満では、脱酸材としての効果が不十分である。一方、１％を超えると、その効果が飽和し、不経済となる。したがって、Ａｌは０．０１％以上１％以下とする。
Ｎ：０．０１％以下
Ｎは、鋼の耐時効性を最も大きく劣化させる元素である。できるだけ低減することが好ましく、０．０１％以下とする。
残部はＦｅおよび不可避的不純物である。

上記成分組成に加え、強度と延性のバランスを向上させるためにＣｒ：０．０１〜１％、Ｍｏ：０．０１〜１％、Ｎｉ：０．０１〜１％、Ｃｕ：０．０１〜１％の１種または２種以上を含有することができる。
また、鋼板の強度を上げるため、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００１〜０．１％の１種又は２種以上を含有することができる。
さらに、素材の強度および塗装焼付け後の強度を上げるため、Ｂを０．０００３〜０．００５％含有することができる。

次に酸化処理後の酸化物およびその酸化量、焼鈍後に最終的に鋼板表面に形成される還元鉄の被覆率について説明する。

酸化処理を行った後に、焼鈍を行った場合、酸化処理によって形成された鉄酸化物が焼鈍工程にて還元され、還元鉄として冷延鋼板を被覆する。このときに形成される還元鉄は、Ｓｉなどの化成処理性を阻害する元素の含有率が低い。例えば、Ｓｉは鋼板中のＳｉ濃度よりも還元鉄に含有するＳｉ濃度の方が小さい。そのため、前記還元鉄で鋼板表面を被覆することは化成処理性を向上させる手段として非常に有効となる。この焼鈍後に形成される還元鉄が４０％以上の被覆率で冷延鋼板の表面に存在する場合に、良好な化成処理性を得ることができる。
還元鉄の被覆率は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、反射電子像を観察することで測定することが可能である。反射電子像は、原子番号の大きい元素ほど白いコントラストで観察できる特徴があるので、還元鉄に覆われている部分は白いコントラストで観察される。また、還元鉄で覆われていない部分については、Ｓｉを０．６％以上含有する高強度冷延鋼板では、Ｓｉなどが表面に酸化物として形成するために、黒いコントラストとして観察される。よって、白いコントラスト部分の面積率を画像処理によって求めることで、還元鉄の被覆率を求めることが可能である。

また、還元鉄を冷延鋼板表面に４０％以上の被覆率で形成するためには、酸化処理後に形成される冷延鋼板表面の酸化物の酸化量が重要である。酸化物が鋼板表面に酸化量として０．１ｇ／ｍ^２以上形成することで、還元鉄の被覆率を４０％以上とすることができる。０．１ｇ／ｍ^２未満の酸化量では、還元鉄を４０％以上形成させることができず、化成処理性が劣ることになる。なお、上記酸化量とは、酸化処理後の鋼板表面の酸素量である。

なお、酸化量は、例えば、標準物質を用いた蛍光Ｘ線元素分析法などで測定することができる。
また、形成される鉄の酸化物の種類については、特に限定しないが、ウスタイト（ＦｅＯ）、マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）や、ヘマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）が主に形成される。
更に、Ｓｉを０．６％以上含有する本発明の高強度冷延鋼板の場合では、Ｓｉを含んだ酸化物が上記鉄の酸化物と同時に形成される。このＳｉを含んだ酸化物は主にＳｉＯ_２および／または（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４である。
メカニズムは明確になっていないが、酸化処理後に、０．１ｇ／ｍ^２以上の酸化量が得られ、かつ（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４が生成された場合に、還元鉄が４０％以上の被覆率で鋼板表面に形成されることが分かった。Ｓｉを含んだ酸化物としてＳｉＯ_２しか形成していない場合には、還元鉄の被覆率は低くなり、４０％以上の被覆率を得ることができない。しかし、Ｓｉを含んだ酸化物として（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４の形で生成していれば、同時にある程度のＳｉＯ_２が存在していても還元鉄の被覆率は高くなり、４０％以上の被覆率を得ることが可能である。
これらの酸化物の存在状態を判断する方法は特に限定しないが、赤外分光法（ＩＲ）が有効である。ＳｉＯ_２の特徴である１２３０ｃｍ^−１付近、および（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４の特徴である１０００ｃｍ^−１付近に現れるピークを確認することで酸化物の存在状態を判断することができる。

次に本発明の高強度冷延鋼板の製造方法について説明する。
上記成分組成の鋼を熱間圧延し、引き続き酸洗した後、冷間圧延を施し、酸化処理を施した後に焼鈍する。酸化処理前までの冷延鋼板の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることが出来る。また、前記酸化処理は、酸素濃度が１０００ｐｐｍ以上の雰囲気で鋼板を鋼板温度が６３０℃以上になるまで１回目の加熱を行い、次いで、酸素濃度が１０００ｐｐｍ未満の雰囲気で鋼板を鋼板温度が７００℃以上になるまで２回目の加熱を行い、前記焼鈍は、露点：−２５℃以下、１〜１０体積％Ｈ_２＋残部Ｎ_２ガス雰囲気の炉で均熱焼鈍することとする。

以下、詳細に説明する。
熱間圧延は通常行われる範囲にて行うことができる。
熱間圧延後の巻取りは、５２０℃以上の温度で行うことが好ましい。より好ましくは５８０℃以上である。
本発明では、酸化処理後に鋼板表面に形成する酸化物として（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４が化成処理性を改善させるうえで重要である。そこで、巻取り温度と酸化処理後の（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４の生成状況を調査したところ、巻取り温度を５２０℃以上として巻取り、冷間圧延した場合では、酸化処理時に（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４の生成が起こりやすくなり、化成処理性が改善されることが分かった。このメカニズムは明確ではないが、巻取り温度を高くすることによって、鋼板表面の酸化が促進され、特に易酸化性元素であるＳｉの酸化が促進される。冷間圧延前にはそれらの酸化物は除去されるので、結果として鋼板表面の固溶Ｓｉ濃度が低下して、酸化処理時にＳｉＯ_２よりも（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４の生成が起こりやすくなると考えられる。巻取り後に酸化が促進されるという点では、より好ましくは５８０℃以上である。

次いで、酸洗、冷間圧延を施す。

次いで、酸化処理を行う。この酸化処理は本発明において重要な要件であり、下記条件で酸化処理を行うことで、酸化処理後の酸化物の酸化量および最終的に表面に形成される還元鉄の被覆率を制御することになり、Ｓｉを０．６％以上含有する高強度冷延鋼板について、化成処理性を改善することができる。
酸化処理では、酸素濃度が１０００ｐｐｍ以上の雰囲気で鋼板を鋼板温度が６３０℃以上になるまで１回目の加熱を行い、次いで、酸素濃度が１０００ｐｐｍ未満の雰囲気で鋼板を鋼板温度が７００℃以上になるまで２回目の加熱を行う。これにより、鋼板表面には酸化量として０．１ｇ／ｍ^２以上の酸化物が形成され、更に鉄酸化物と共に（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４を生成させることが出来る。
酸素濃度が１０００ｐｐｍ以上の雰囲気の加熱炉での１回目の加熱は高酸素濃度雰囲気で酸化反応を促進しＳｉＯ_２を形成させる効果があり、鋼板温度が６３０℃以上になるまで、望ましくは６５０℃以上まで加熱することが有効である。この時の酸素濃度が１００００ｐｐｍ未満では、酸化量を０．１ｇ／ｍ^２以上確保することが困難である。
また、酸素濃度が１０００ｐｐｍ未満の雰囲気の加熱炉での２回目の加熱は、高温、低酸素濃度雰囲気でＳｉＯ_２に変わり（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４の生成を促進させる効果がある。この時の酸素濃度が１０００ｐｐｍ以上では、（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４の生成が起こらずに、結果として還元鉄の被覆率が低下してしまうことになる。また、温度が低い場合にも（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４の生成が起こらない。さらに、温度が低い場合は、酸化量を確保する点からも問題がある。以上より、酸素濃度が１０００ｐｐｍ未満の雰囲気で鋼板を鋼板温度が７００℃以上になるまで２回目の加熱は行う。
しかし、過度に酸化させると、次の焼鈍工程での還元性雰囲気炉でＦｅ酸化物が剥離し、ピックアップの原因となるので、上記酸化処理は鋼板温度が８００℃以下で行うことが好ましい。

酸化処理に用いる加熱炉は特に限定されないが、直火バーナーを備えた加熱炉を使用することが好ましい。直火バーナとは、製鉄所の副生ガスであるコークス炉ガス（ＣＯＧ）等の燃料と空気を混ぜて燃焼させたバーナ火炎を直接鋼板表面に当てて鋼板を加熱するものである。直火バーナは、輻射方式の加熱よりも鋼板の昇温速度が速いため、加熱炉の炉長を短くしたり、ラインスピードを速く出来る利点がある。さらに、直火バーナは空気比を０．９５以上とし、燃料に対する空気の割合を多くすると、未燃の酸素が火炎中に残存し、その酸素で鋼板の酸化を促進することが可能となる。そのため、空気比を調整すれば、雰囲気の酸素濃度を制御することが可能である。また、直火バーナの燃料は、ＣＯＧ、液化天然ガス（ＬＮＧ）等を使用できる。その他にも酸化処理には赤外線加熱炉などの炉を使用することも可能である。

鋼板に上記のような酸化処理を施した後、焼鈍する。この焼鈍は上記酸化処理と同様に、本発明において重要な要件であり、下記条件で焼鈍を行うことで、最終的に表面に形成される還元鉄の被覆率を制御するになり、Ｓｉを０．６％以上含有する高強度冷延鋼板について、化成処理性を改善することができる。
焼鈍は、露点：−２５℃以下、１〜１０体積％Ｈ_２＋残部Ｎ_２ガス雰囲気の炉で均熱焼鈍する
焼鈍炉に導入する雰囲気ガスは、１〜１０体積％Ｈ_２＋残部Ｎ_２ガスである。雰囲気ガスのＨ_２％を１〜１０体積％に限定したのは、１体積％未満では鋼板表面のＦｅ酸化物を還元するのにＨ_２が不足し、１０体積％を超えてもＦｅ酸化物の還元は飽和するため、過分のＨ_２が無駄になる。
露点は−２５℃以下とする。露点が−２５℃超になると炉内のＨ_２Ｏの酸素による酸化が著しくなりＳｉの内部酸化が過度に起こる。
以上により、焼鈍炉内は、Ｆｅの還元性雰囲気となり、酸化処理で生成したＦｅ酸化物の還元が起こる。このとき、還元によりＦｅと分離された酸素が、一部鋼板内部に拡散し、Ｓｉと反応することにより、ＳｉＯ_２の内部酸化が起こる。しかし、Ｓｉが鋼板内部で酸化すると、化成処理反応が起こる鋼板最表面のＳｉ酸化物が減少するため、鋼板最表面の化成処理性は良好となる。
さらに、焼鈍は、材質調整の観点から、鋼板温度が７５０℃から９００℃の範囲内で行われることが好ましい。均熱時間は２０秒から１８０秒が好ましい。
焼鈍後の工程は、品種によって様々であり、適宜行われる。本発明では焼鈍後の工程は特に限定しない。例えば、焼鈍後、ガス、気水、水等により冷却され、必要に応じ、１５０℃から４００℃の焼き戻しを施す。冷却後、あるいは焼き戻し後に、表面性状を調整するために、塩酸や硫酸などを用いた酸洗を行ってもよい。更に均熱焼鈍に用いる炉も特に限定されずに、ラジアンとチューブ型の加熱炉や赤外加熱炉などを使用することが可能である。

表１に示す化学成分を有する鋼のスラブを１１００〜１２００℃に加熱した後に熱間圧延を施し、５３０℃で巻き取った。次いで、公知の方法により酸洗、冷間圧延して厚さ１．５ｍｍの鋼板を製造した。この鋼板を、直火バーナを備える加熱炉を用いて表２に示す条件で酸化処理を行った。直火バーナは燃料にＣＯＧを使用し、空気比を種々変更することで雰囲気の酸素濃度を調整した。また、このときに形成された酸化量を、蛍光Ｘ線分析法を用いて測定した。また、赤外分光法によって、鉄酸化物とともに形成されたＳｉを含む酸化物の分析を行った。（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４の特徴である１０００ｃｍ−１付近にピークの有無によって（Ｆｅ、Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４の存在を判断した。その後、赤外加熱炉を用いて表２に示す条件で加熱焼鈍して高強度冷延鋼板を得た。焼鈍後の冷却は表２に示すとおり、水、気水またはガスで冷却した。その際、水冷却の場合は水温まで冷却後、表２に示す保持温度まで再加熱し、保持した。また、気水、ガス冷却の場合は、表２に示す保持温度まで冷却し、そのまま保持した。さらに、表２に示す酸で酸洗した。

酸洗条件は下記である。
塩酸酸洗：酸濃度１〜２０％、液温度３０〜９０℃、酸洗時間５〜３０ｓｅｃ
硫酸酸洗：酸濃度１〜２０％、液温度３０〜９０℃、酸洗時間５〜３０ｓｅｃ

以上により得られた高強度冷延鋼板に対して、機械的特性、還元鉄の被覆率および化成処理性を下記の方法により評価した。

機械的特性は、ＪＩＳ５号試験片（ＪＩＳＺ２２０１）を圧延方向と直角方向から採取し、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して試験した。塗装焼付け処理後の強度として、５％予歪後、１７０℃で２０分間保持した後、再引張における引張強さ（ＴＳ_ＢＨ）を調査し、初期引張強さ（ＴＳ_０）と比較し、その差をΔＴＳ（ＴＳ_ＢＨ−ＴＳ_０）と定義した。加工性はＴＳ×Ｅｌの値で評価した。

還元鉄の被覆率は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、反射電子像の観察によって行った。このときの加速電圧は５ｋＶで、３００倍で任意の５視野を観察した。観察された画像を画像処理によって２値化して、白色の部分の面積率を還元鉄の被覆率とした。

化成処理性の評価方法を以下に記載する。
化成処理液は、日本パーカライジング社製の化成処理液（パルボンドＬ３０８０（登録商標））を用い、下記方法で化成処理を施した。
日本パーカライジング社製の脱脂液ファインクリーナ（登録商標）で脱脂したのち、水洗し、次に日本パーカライジング社製の表面調整液プレパレンＺ（登録商標）で３０秒表面調整行い、４３℃の化成処理液（パルボンドＬ３０８０）に１２０秒浸漬した後、水洗し、温風で乾燥した。
化成皮膜を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で、倍率５００倍で無作為に５視野を観察し、化成皮膜のスケ面積率を画像処理により測定し、スケ面積率によって以下の評価をした。◎、○が合格レベルである。
◎：５％以下
○：５％超１０％以下
×：１０％超え
以上により得られた結果を、製造条件と併せて、表２に示す。

表２より、本発明例では、引張強さ（ＴＳ）が５９０ＭＰａ以上、強度と伸びのバランス（ＴＳ×Ｅｌ）が１８０００ＭＰａ・％以上と、高強度であり、良好な加工性と、良好な化成処理性が得られているのがわかる。一方、比較例は化成処理性が劣っている。

表１に示す化学成分を有する鋼のスラブを１１００〜１２００℃に加熱した後に熱間圧延を施し、５３０℃で巻き取った。次いで、公知の方法により酸洗、冷間圧延を行い厚さ１．５ｍｍの鋼板を製造した。この鋼板を、赤外加熱炉を用いて表３に示す条件で酸化処理を行った。このときに形成された酸化量と酸化物の分析を実施例１と同様の方法で行った。その後、赤外加熱炉を用いて加熱焼鈍して高強度冷延鋼板を得た。焼鈍後の冷却は表３に示すとおり、水、気水またはガスで冷却した。その際、水冷却の場合は水温まで冷却後、表３に示す保持温度まで再加熱し、保持した。また、気水、ガス冷却の場合は、表３に示す保持温度まで冷却し、そのまま保持した。さらに、表３に示す酸液で酸洗処理を行った。

以上により得られた高強度冷延鋼板に対して、機械的特性、還元鉄の被覆率および化成処理性を実施例１と同様の方法にて評価した。

得られた結果を製造条件と併せて表３に示す。

表３より、本発明例では、引張強さ（ＴＳ）が５９０ＭＰａ以上、ＴＳ×Ｅｌが１８０００ＭＰａ・％以上と、高強度であり、良好な加工性と、良好な化成処理性が得られているのがわかる。
一方、比較例は強度、化成処理性のいずれかが劣っている。

表１に示す化学成分を有する鋼を公知の方法により熱間圧延し、表４に示す巻取り温度で巻取った。その後、酸洗、冷間圧延を施し厚さ１．５ｍｍの鋼板を製造した。この鋼板を、予熱炉、直火バーナを備える加熱炉、ラジアントチューブタイプの均熱炉、冷却炉を備える連続焼鈍ラインに通して加熱焼鈍して高強度冷延鋼板を得た。直火バーナを備える加熱炉は４ゾーンに分かれ、各ゾーン長は同じである。直火バーナは燃料にＣＯＧを使用し、加熱炉の前段（３ゾーン）と後段（１ゾーン）の空気比を種々変更ことで雰囲気の酸素濃度を調整した。焼鈍後の冷却は表４に示すとおり、水、気水またはガスで冷却した。その際、水冷却の場合は水温まで冷却後、表４に示す保持温度まで再加熱し、保持した。また、気水、ガス冷却の場合は、表４に示す保持温度まで冷却し、そのまま保持した。さらに、表４に示す酸液で酸洗した。

以上により得られた高強度冷延鋼板に対して、機械的特性、還元鉄の被覆率および化成処理性を実施例１と同様の方法にて評価した。
得られた結果を製造条件と併せて表４に示す。

表４より、本発明例では、引張強さ（ＴＳ）が５９０ＭＰａ以上、ＴＳ×Ｅｌが１８０００ＭＰａ・％以上と、高強度であり、良好な加工性と、良好な化成処理性が得られているのがわかる。
一方、比較例は、化成処理性が劣っている。

本発明の高強度冷延鋼板は、高強度であり、化成処理性に優れるため、自動車の車体そのものを軽量化かつ高強度化するための冷延鋼板として利用することができる。また、自動車以外にも、家電、建材の分野等、広範な分野で適用できる。

Claims (8)

1. 質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３％、Ｓｉ：０．６〜３.０％、Ｍｎ：１．０〜３.０％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：０．０１〜１％、Ｎ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、還元鉄が４０％以上の被覆率で鋼板表面に存在することを特徴とする高強度冷延鋼板。
2. さらに、質量％で、Ｃｒ：０．０１〜１％、Ｍｏ：０．０１〜１％、Ｎｉ：０．０１〜１％、Ｃｕ：０．０１〜１％の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に記載の高強度冷延鋼板。
3. さらに、質量％で、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００１〜０．１％の１種又は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に記載の高強度冷延鋼板。
4. さらに、質量％で、Ｂ：０．０００３〜０．００５を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの一項に記載の高強度冷延鋼板。
5. 請求項１〜４のいずれかの一項に記載の成分組成からなる鋼を熱間圧延し、酸洗した後、冷間圧延し、次いで、酸化処理し、焼鈍するに際し、前記酸化処理は、酸素濃度が１０００ｐｐｍ以上の雰囲気で鋼板を鋼板温度が６３０℃以上になるまで1回目の加熱を行い、次いで、酸素濃度が１０００ｐｐｍ未満の雰囲気で鋼板を鋼板温度が７００℃以上になるまで2回目の加熱を行い、前記焼鈍は、露点：−２５℃以下、１〜１０体積％Ｈ_２＋残部Ｎ_２ガス雰囲気の炉で均熱焼鈍することを特徴とする高強度冷延鋼板の製造方法。
6. 前記酸化処理における前記2回目の加熱は、鋼板温度が８００℃以下で行うことを特徴とする請求項５に記載の高強度冷延鋼板の製造方法。
7. 前記熱間圧延後、５２０℃以上の巻取り温度で巻取ることを特徴とする請求項５または６に記載の高強度冷延鋼板の製造方法。
8. 前記熱間圧延後、５８０℃以上の巻取り温度で巻取ることを特徴とする請求項５または６に記載の高強度冷延鋼板の製造方法。