JP5031520B2 - 焼付硬化性鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は焼付硬化性鋼板及びその製造方法に関するものである。

自動車用鋼板としては、車体軽量化による燃費向上と安全性の追求から高強度鋼板が要求される。一方、車体鋼板のプレス成形を容易にするためには、低い降伏強度で良好な成形性を示す鋼板が好ましい。そのため、プレス成型時には低い降伏強度で良好な成形性を示し、塗装焼付後に降伏強度、引張強度の上昇する特性、即ち焼付硬化性を有する鋼板に対する要求が高まっている。

超深絞り性を有する焼付硬化性鋼板の製造方法として、特許文献１に記載の発明が知られている。鋼中のＮをＴｉによってＴｉＮとして析出させ、またＣは主としてＮｂによってＮｂＣとして析出させるが、焼付硬化性を安定して付与するために、ExcessＣ量（Ｃ−12/93×Ｎｂ）の値を１０〜５０ｐｐｍの範囲に制御する。

ＮをＡｌＮあるいはＮｂＮとして析出させると、その析出量が巻取り温度によって大きく左右されるが、ＴｉＮは窒化物として極めて高温から安定析出物となるために、熱延以降の工程で変化するものではなく、材質が影響を受けることがない。Ｔｉ添加量として、下限はＴｉで固定できないＮ量が２０ｐｐｍ以下となるように決まる。一方Ｔｉ添加量の上限は、ＴｉをＮとの当量以上に添加すると硫化物を形成したり炭化物となって延性及び二次加工性を劣化させたり、焼付硬化性の制御を困難にするので、Ｎの当量以下の添加量とする。このように、Ｎ量に応じてＴｉ量が狭い範囲に限定されているので、例えば、Ｔｉ添加時の鋼中Ｔｉ歩留まり変化や、Ｔｉ添加後のＮ吸収量を高精度で予測しなければならず、現実の操業でＴｉ量を常にこの範囲内に収めることは困難である。

Ｃ量とＮｂ添加量との関係で決まるExcessＣ量については、５０ｐｐｍ以上になると鋼板内の固溶Ｃが多くなりすぎ、焼付硬化性は大きくなるが、時効後、降伏点伸びが現れ、ストレッチャーストレインが発生するため、外板用素材として適さない。一方、ExcessＣ量が１０ｐｐｍ以下になると最終的な固溶Ｃ量が少なく成りすぎ、焼付硬化性を十分付与できない。

特許文献２に記載の発明は、上記特許文献１に記載の発明に加え、Ｂを５〜３０ｐｐｍ添加している。添加Ｂの作用は、固溶Ｂによる歪時効現象により焼付硬化性を付与することとしている。

転炉溶製時に溶鋼中に含まれるフリー酸素は、鋳造前に溶鋼中に脱酸剤を添加して酸化除去される。一般的に脱酸剤としては、ＡｌあるいはＡｌとＳｉが用いられる。上記特許文献１に記載の発明についても、Ａｌ−Ｓｉ脱酸が用いられている。強力な酸化剤であるＡｌを添加して脱酸を行った後、Ｔｉ及びＮｂが溶鋼中に添加される。そのため、ＴｉやＮｂの酸化ロスを少なくし、歩留まりよくＴｉやＮｂを含有させることができる。

特公昭６１−４５６８９号公報 特公昭６０−４７３２８号公報

溶鋼をＡｌで脱酸すると、脱酸生成物であるアルミナの大部分は溶鋼中を浮上して分離されるが、一部はアルミナクラスターの形で溶鋼中に残存したまま連続鋳造される。連続鋳造においてタンディッシュから鋳型内に溶鋼を注入するに際し、耐火物製の浸漬ノズルを通して溶鋼が注入される。浸漬ノズルは材質としてアルミナグラファイト系耐火物が用いられることが多い。この場合、溶鋼が浸漬ノズルを通過する際、溶鋼中に残存するアルミナが浸漬ノズルの内壁に析出して堆積し、浸漬ノズルの溶鋼通路を狭め、溶鋼注入を困難にする。

浸漬ノズル内壁へのアルミナの析出を防止するためには、Ａｌ以外の、例えばＴｉを用いて脱酸することとすれば良いことがわかっている。そのため、ノズル絞り防止を目的として、Ｔｉ脱酸あるいはＴｉ−希土類元素脱酸が行われている。

特許文献１に記載の焼付硬化性鋼板においては、鋼中のＮをＴｉによってＴｉＮとして析出させるが、Ｎ当量以上の過剰なＴｉを含有した場合、鋼中のＣをＴｉＣとして固定してしまい、焼付硬化性が損なわれることが懸念されるため、Ｔｉ含有量が過剰にならないように非常に狭い範囲に制御することが必要である。しかし、Ａｌ脱酸の代わりにＴｉ脱酸を行うと、脱酸に消費されるＴｉ量がばらつくので、脱酸に消費されずに溶鋼に溶けるＴｉ量（ｓｏｌ．Ｔｉ）もばらついてしまい、必要な精度でＴｉ含有量を制御することが困難となる。

特許文献１、２に記載の発明は、いずれもＣ濃度０．００３質量％以上、Ｎ濃度０．００３質量％超の鋼板を用いて確認されている。

近年、プレス成形性を向上させるために、Ｃ濃度０．００５質量％以下、Ｎ濃度０．００３質量％以下の極低炭素極低窒素とすることが要求されている。そして、真空脱ガス技術の進歩、極低窒素鋼溶製技術の進歩に伴い、これら極低炭素極低窒素を実現する鋼の量産化が可能となってきた。そこで、本発明者らは、Ｎ濃度０．００３質量％以下の極低窒素の焼付硬化性鋼板においてＴｉ脱酸の適用を検討したところ、ｓｏｌ．ＴｉとＮが当量の場合でも、ｓｏｌ．Ｔｉと当量のＮよりも少ない量しかＴｉＮとして固定されず、固溶Ｎが残存し、しかも、その固溶Ｎ量が変動するために焼付硬化性が不安定になる現象が見られることが判明した。このため、残存する固溶Ｎ量が予測できないことから残存する固溶Ｎ量と当量のｓｏｌ．Ｔｉを上乗せして、Ｎと当量以上のｓｏｌ．Ｔｉを添加することは困難である。また、固溶Ｎの発生を防止するためにｓｏｌ．ＴｉをＮ当量を超えて過剰に含有させると、本来焼付硬化性を確保すべきExcessＣをＴｉＣとして固定してＢＨ量が不足してしまうことが懸念される。

従って、上述の通り、Ｔｉ脱酸を行うと、ｓｏｌ．Ｔｉもばらついてしまい、必要な精度でｓｏｌ．Ｔｉ含有量を制御することが困難となることに加えて、残存する固溶Ｎ量が予測できないことから残存する固溶Ｎ量と当量のｓｏｌ．Ｔｉを上乗せして、Ｎと当量以上のｓｏｌ．Ｔｉを添加することは困難であることから、従来は焼付硬化性鋼板をＴｉ脱酸法で製造することができなかった。

本発明は、Ｃ濃度０．００５質量％以下、Ｎ濃度０．００３質量％以下の極低炭素極低窒素とする焼付硬化性鋼板において、Ｔｉ脱酸を可能にする鋼板を提供することを目的とする。

ＢやＶは、鋼中で窒化物を形成することが知られているが、同様に炭化物も形成する。焼付硬化性鋼板において、Ｎを固定するためにＴｉとともにＢやＶを含有させた場合、Ｔｉ含有量がばらついてＴｉ、Ｂ、Ｖの総量がＮ当量よりも多くなった場合、たとえＴｉ含有量単独ではＮ当量以下であっても、過剰なＢやＶが固溶炭素と結合して炭化物を形成するので、焼付硬化性発現に必要なExcessＣを消費してしまうという問題があった。そのため、焼付硬化性鋼板においてＮを固定する目的でＢやＶを含有させることはなされていなかった。

本発明において、Ｃ含有量が０．００５質量％以下の極低炭素であれば、Ｔｉ、Ｂ、Ｖの総量がＮ当量よりも多く、ＢやＶが過剰になっても、過剰なＢやＶが炭化物を形成しないことが明らかになった。

そこで本発明においては、Ｃ濃度０．００５質量％以下、Ｎ濃度０．００３質量％以下の極低炭素極低窒素とする焼付硬化性鋼板において、Ｎを固定せずに残存するＴｉ量を最小に抑えるようにＴｉ含有量の上限を定めるが、Ｔｉ脱酸を適用することによってｓｏｌ．Ｔｉ含有量がばらついてＮを固定するＴｉが不足し、さらにはｓｏｌ．Ｔｉと当量のＮよりも少ない量のＮしかＴｉＮとして固定されず、固溶Ｎが残存するというＴｉ脱酸特有の問題が存在するので、ＢとＶの一方又は両方を含有させ、これによってＮを固定して焼付硬化性を発現させ、焼付硬化性鋼板においてＴｉ脱酸を適用することを可能とした。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、即ちその要旨とするところは以下のとおりである。
（１）質量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０８％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｔ．Ａｌ：０．０２０％以下、Ｎ：０．００３０％以下であり、Ｔｉ含有量を下記（１）式を満たす条件とし、Ｂ：０．００２５％以下とV：０．０２％以下の一方又は両方を下記（２）式を満たすように含有し、Ｎｂ含有量が下記（３）式を満たし、さらに、Ｃｕ：０．０６％以下、Ｎｉ：０．０６％以下、Ｃｒ：０．０６％以下の１種又は2種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物であることを特徴とする焼付硬化性鋼板。
Ｔｉ ≦ 48/14×（Ｎ＋0.0005） （１）
Ｎ/14 ≦ Ｂ/11＋Ｖ/51 （２）
0.0003 ≦ Ｃ−12/93×Ｎｂ ≦ 0.0025 （３）
ただし、Ｔｉはｓｏｌ．Ｔｉを意味し、（１）〜（３）式でＴｉ、Ｎ、Ｂ、Ｖ、Ｃ、Ｎｂはそれぞれの元素の含有量（質量％）を示す。
（２）下記（４）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の焼付硬化性鋼板。
４．７ ≦ Ｖ／Ｂ （４）
ただし、（４）式でＢ、Ｖはそれぞれの元素の含有量（質量％）を示す。
（３）Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄの１種又は２種以上を合計で０．０００５〜０．００４０％含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の焼付硬化性鋼板。
（４）Ｔｉ添加と同時又はその後に、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄの一種又は２種以上を添加することを特徴とする、上記（３）に記載の焼付硬化性鋼板の製造方法。

本発明は、鋼中Ｃ濃度０．００５質量％以下、Ｎ濃度０．００３質量％以下の極低炭素極低窒素の焼付硬化性鋼板において、ＢとＶの一方又は両方を添加し、Ｔｉで固定できないＮをＢあるいはＶで固定することにより、焼付硬化性鋼板においてＴｉ脱酸を適用可能とし、連続鋳造におけるノズル詰まりの発生を防止することができる。

本発明は、Ｔｉ脱酸あるいはＴｉ−希土類脱酸によって製造することのできる焼付硬化性鋼板を目的とする。Ｔｉ脱酸とする目的は、連続鋳造におけるノズルへのアルミナ付着防止であるから、アルミナ付着が防げる範囲である限り、溶鋼中にＡｌを含有しても良い。本発明において、Ａｌ含有量（Ｔ．Ａｌ）が０．０２０質量％以下であれば、連続鋳造におけるノズル詰まりを許容できる程度まで低減することが可能である。Ａｌ含有量（Ｔ．Ａｌ）が０．０１質量％未満であるとより好ましい。ちなみに、Ａｌ含有量（Ｔ．Ａｌ）の下限値は０質量％を含む。ここで、Ｔ．Ａｌとは、酸化物を形成していない溶存Ａｌと、Ａｌ₂Ｏ₃を形成しているＡｌを合わせた合計量である。形態にかかわらずに含有される全Ａｌ量である。Ｔ．Ａｌの分析方法には、スパーク放電発光分光分析方法（ＪＩＳ Ｇ１２５３）を用いることができる。

従って、本発明の焼付硬化性鋼板の溶製にあたっては、Ａｌ予備脱酸を行い、次いでＴｉ脱酸あるいはＴｉ−希土類脱酸を行い、Ａｌ含有量（Ｔ．Ａｌ）を上記範囲内に抑えるとともに、Ｔｉ脱酸で消費するＴｉの歩留まりを高くすることが可能である。

本発明の焼付硬化性鋼板は、Ｃ濃度０．００５質量％以下、Ｎ濃度０．００３質量％以下の極低炭素極低窒素とする。いずれも鋼板のプレス成形性を良好に確保するためである。Ｃ濃度０．００３質量％未満とするとより好ましい。また、Ｎ濃度０．００３質量％未満とするとより好ましい。

焼付硬化性を具備するため、特許文献１に記載の発明では、鋼中のＮをＴｉによってＴｉＮとして析出させ、またＣは主としてＮｂによってＮｂＣとして析出させるが、焼付硬化性を安定して付与するために、ExcessＣ量（Ｃ−12/93×Ｎｂ）の値を０．０００３〜０．００２５質量％の範囲に制御している。

本発明者らは、Ｔｉ脱酸でかつＮ含有量が０．００３０質量％以下であり、ＮをＴｉと当量あるいは若干多く含有する場合について、ＴｉＮとして存在するＮの量を評価した。横軸をｓｏｌ．Ｔｉ、縦軸をＴｉＮとしてのＮを表示し、図１に示した。図１から明らかなように、ｓｏｌ．Ｔｉに当量のＮがすべてＴｉＮとなるわけではなく、当量のＮよりも０．０００５〜０．００１５質量％少ないＮがＴｉＮとなっていることが分かる。

Ｎと結合していないＴｉが残存すると、Ｔｉが硫化物を形成したり炭化物となって延性及び二次加工性を劣化させたり、焼付硬化性の制御を困難にするので好ましくない。特許文献１に記載の発明においては、Ｔｉ含有量をＮの当量以下としていた。しかしＴｉ脱酸でかつＮ含有量が０．００３０質量％以下となると、ｓｏｌ．Ｔｉと当量のＮがすべてＴｉＮになるのではなく、上述のとおり、ｓｏｌ．Ｔｉに当量のＮより少なくとも０．０００５質量％少ない量しかＴｉＮにならない。従って、ｓｏｌ．Ｔｉ含有量がＮ当量より低い場合、少なくともＮ：０．０００５質量％当量、最大、Ｎ：０．００１５質量％当量のＴｉがＮを固定せずに残存することとなる。

すなわち、図１に示すように、ｓｏｌ．Ｔｉ含有量に対応して、ｓｏｌ．Ｔｉと当量のＮ量が直線関係にあり、この状態ではＴｉが一部のＮを固定せずに残存することとなる。この状態は、ｓｏｌ．Ｔｉ含有量をＮ当量48/14×Ｎより増加させても、48/14×（N+0.0005）までは、Ｔｉが一部のＮを固定せずに残存することとなる。ｓｏｌ．Ｔｉ含有量が48/14×（N+0.0005）の時に固定できるＮ量は、（Ｎ−０．００１０質量％）以上、Ｎ量全量以下、の範囲となる。しかし、ｓｏｌ．Ｔｉ含有量を48/14×（N+0.0005）を超えて増加させると、焼付硬化性を付与するために必要なＣをＴｉＣとして固定してしまう。

このように、ｓｏｌ．Ｔｉ含有量がＮ当量よりも過剰となったとき、Ｎを固定せずに残存するＴｉ量が増大し始めるのは、ｓｏｌ．Ｔｉ含有量が48/14×（Ｎ＋0.0005）を超えたときからである。そこで本発明では、Ｎを固定せずに残存するＴｉ量を最少に抑えられる範囲にＴｉ含有量を限定する趣旨で、Ｔｉ含有量として下記（１）式を満たすこととした。ただし、Ｔｉはｓｏｌ．Ｔｉを意味し、（１）〜（３）式でＴｉ、Ｎ、Ｂ、Ｖ、Ｃ、Ｎｂはそれぞれの元素の含有量（質量％）を示す。
Ｔｉ ≦ 48/14×（Ｎ＋0.0005） （１）

ここで、ｓｏｌ．Ｔｉは、分析上では酸可溶Ｔｉである。Ｔｉ酸化物は酸に溶解しないことを利用して、酸に溶解したＴｉ量を測定すればよい。ここで、酸とは、例えば塩酸１、硝酸１、水２の割合（質量比）で混合した混酸が例示できる。この様な酸を用いて、酸に可溶なＴｉと、酸に溶解しないＴｉ酸化物とに分別でき、酸可溶Ｔｉ濃度が測定できる。

本発明の鋼板はＴｉ脱酸あるいはＴｉ−希土類脱酸によって製造するので、ｓｏｌ．Ｔｉ含有量のばらつきを避けることができない。ｓｏｌ．Ｔｉ含有量の上限が（１）式によって決められるので、狙いとするｓｏｌ．Ｔｉ含有量はばらつきの分だけ低い含有量となる。含有するｓｏｌ．Ｔｉと当量のＮを超えて含有するＮの部分については、当然ながらＴｉによって固定されない。さらに上述のとおり、含有するｓｏｌ．Ｔｉと当量のＮがすべてＴｉＮになるわけではない。Ｔｉ脱酸を行うＮ含有量０．００３０質量％以下の本発明においては、Ｔｉ当量以下のＮ量であっても、最低でもＮ含有量で０．０００５質量％、最大で０．００１５質量％のＮについては、Ｔｉによって固定されない。

これら、Ｔｉによって固定されないＮを放置すると、鋼板の焼付硬化性を適正に制御することが困難となる。

ＢやＶは、鋼中で窒化物を形成することが知られているが、同様に炭化物も形成する。焼付硬化性鋼板において、Ｎを固定するためにＴｉとともにＢやＶを含有させ、Ｔｉ含有量がばらついてＴｉ、Ｂ、Ｖの総量がＮ当量よりも多くなった場合、たとえＴｉ含有量単独ではＮ当量以下であっても、過剰なＢやＶが固溶炭素と結合して炭化物を形成するので、焼付硬化性発現に必要なExcessＣを消費してしまうという問題があった。そのため、焼付硬化性鋼板においてＮを固定する目的でＢやＶを含有させることはなされていなかった。

本発明において、Ｃ含有量が０．００５質量％以下の極低炭素であれば、Ｔｉ、Ｂ、Ｖの総量がＮ当量よりも多く、ＢやＶが過剰になっても、過剰なＢやＶが炭化物を形成しないことが明らかになった。

そこで本発明においては、Ｃ濃度０．００５質量％以下、Ｎ濃度０．００３質量％以下の極低炭素極低窒素とする焼付硬化性鋼板において、上述の（１）式のようにｓｏｌ．Ｔｉ含有量の上限を定め、Ｔｉ脱酸によってｓｏｌ．Ｔｉ含有量がばらついてＮを固定するＴｉが不足し、さらにはｓｏｌ．Ｔｉと当量のＮよりも少ない量のＮしかＴｉＮとして固定されず、固溶Ｎが残存するというＴｉ脱酸特有の問題に対して、ＢとＶの一方又は両方を含有させ、これによってＮを固定して焼付硬化性を発現させ、焼付硬化性鋼板においてＴｉ脱酸を適用することを可能とした。

但し、本発明はＴｉ脱酸を前提としていることから、ｓｏｌ．Ｔｉが大きくばらつくので、添加したＴｉによって含有Ｎが全く固定されないような場合も想定される。従って、ＢあるいはＶでＮの全量を固定できるだけの分量を含有させることとした。即ち、ＢとＶの一方又は両方を下記（２）式を満たすように含有することとした。Ｂ、Ｖのそれぞれについて上限を定める。本発明が対象としているＮ量の上限の０．００３質量％と当量の、Ｂ：０．００２５質量％以下、V：０．０２質量％以下とする。これを超えて添加しても焼付硬化性の安定化効果は増加せず、むしろ鋳造時の割れの懸念が高まるため、この値を上限とした。
Ｎ/14 ≦ Ｂ/11＋Ｖ/51 （２）

本発明において、ＢとＶの一方又は両方を含有させるが、ＢとＶの両方を含有させるとより好ましい。Ｂを単独で添加すると、Ｂは粒界偏析しやすいため、結晶粒内のＮを固定する効率が低下するが、ＢとＶを複合添加すると、Ｖによって結晶粒内のＮを確実に固定できるからである。

Ｎｂ含有量については、下記（３）式を満たす条件とする。これにより、ExcessＣ量（質量％）（Ｃ−12/93×Ｎｂ）が０．０００３〜０．００２５質量％の範囲に制御される。ExcessＣ量が少なすぎると、最終的な固溶Ｃ量が少なくなりすぎ、焼付硬化性を十分に付与できない。ExcessＣ量が０．０００３質量％以上であれば、十分な焼付硬化性を付与することができる。逆に固溶Ｃ量が多すぎると、焼付硬化性は大きくなるが、時効後、降伏点伸びが現れ、ストレッチャーストレインが発生するため、外板用素材として適さない。ExcessＣ量が０．００２５質量％以下であれば、これらの問題を起こすことなく良好な焼付硬化性鋼板とすることができる。
0.0003 ≦ Ｃ−12/93×Ｎｂ ≦ 0.0025 （３）

Ｓｉ、Ｍｎについては、焼付硬化性鋼板の強度を確保する必要がある場合に含有させるが、その上限はＳｉ：０．０５質量％以下、Ｍｎ：１．０質量％以下とする。Ｓｉは溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、めっき密着性が劣化するため、０．０５質量％以下とする。Ｓｉ含有量の下限は０質量％を含む。また、Ｍｎの過剰な添加は、伸びやｒ値の劣化が懸念されるため、１．０質量％以下とする。Ｍｎ含有量下限は熱間脆化を防止するために０．０３質量％とすると好ましい。

Ｐ含有量は０．０８質量％以下とする。Ｐは鋼板強度向上に有効であるが、過剰添加は溶融亜鉛めっき層の密着性を劣化させるほか、鋳片や熱延時の割れを生じるためＰ含有量の上限を０．０８質量％とする。Ｐ含有量の下限は０質量％を含む。Ｓ含有量は、加工性低下や熱間脆化を防ぐため０．０２質量％以下とする。Ｓ含有量の下限は０質量％を含む。

前述の通り、本発明においてＢとＶの両方を含有させるとより好ましい。Ｂを単独で添加すると、Ｂは粒界偏析しやすいため、結晶粒内のＮを固定する効率が低下するが、ＢとＶを複合添加すると、Ｖによって結晶粒内のＮを確実に固定できるからである。ＢとＶをともに添加する本発明において、ＢとＶの含有量は下記（４）式を満たすこととすると好ましい。ただし、（４）式でＢ、Ｖはそれぞれの元素の含有量（質量％）を示す。（４）式の左片の数値４．７は、Ｖの原子量５１をＢの原子量１１で除した値であり、（４）式を満たすようにＢとＶを含有させることにより、Ｖのモル数はＢのモル数以上になる。この結果、結晶粒内にＶが十分に分布し、結晶粒内のＮを確実に固定することができるからである。
４．７ ≦ Ｖ／Ｂ （４）

本発明においては、Ｃｕ：０．０６質量％以下、Ｎｉ：０．０６質量％以下、Ｃｒ：０．０６質量％以下の１種又は２種以上を含有しても良い。Ｃｕは鋼板の強度やｒ値の向上に有効であり、０．００１質量％以上でその効果を発揮するが、含有量が多すぎると熱間脆化を生じるであるため、０．０６質量％以下とする。Ｎｉは強度向上のほか、Ｃｕ含有による熱間脆化抑制に有効であり、０．００１質量％以上でその効果を発揮するが、含有量が多すぎると合金コスト上昇を招くため、Ｃｕ含有量上限と同じく０．０６質量％以下とする。Ｃｒは強度向上に有効であり、０．００１質量％以上でその効果を発揮するが、含有量が多すぎると鋼板を硬質化し加工性を劣化させるので、０．０６質量％以下とする。

本発明において、Ｔｉ脱酸のみならず、Ｔｉ−希土類脱酸を適用することができる。Ｔｉと希土類による脱酸を組み合わせることにより、介在物の凝集性をより一層低減することができ、連続鋳造におけるノズル詰まりを低減することができる。希土類脱酸を有効に機能させるためには、鋼板中にＣｅ、Ｌａ、Ｎｄの１種又は２種以上を合計で０．０００５〜０．００４０質量％含有することとすればよい。含有量をこの範囲とすることにより、希土類脱酸効果を発揮する。この範囲より少なくても、過剰でもノズル詰まり低減効果が得られなくなる。

次に本発明の焼付硬化性鋼板の製造方法について説明する。

本発明の焼付硬化性鋼板は、Ｃ濃度０．００５質量％以下、Ｎ濃度０．００３質量％以下の極低炭素極低窒素とする。真空脱ガス装置を用いた脱炭により、Ｃ濃度０．００５質量％以下を実現することができる。また、真空脱ガス装置による精錬以降、鋳造までの工程で溶鋼中へのＮの吸収を防ぐシール技術等を適用することにより、Ｎ濃度０．００３質量％以下を実現することができる。

本発明では、鋼板を溶製するに際し、Ｔｉ脱酸あるいはＴｉ−希土類脱酸を適用することができる。Ｔｉ脱酸あるいはＴｉ−希土類脱酸に際しては、Ａｌ予備脱酸を全く行わないことも可能であるが、Ａｌ予備脱酸を行えば、Ｔｉの酸化ロスを低減して経済的な溶製を可能にし、また製品ｓｏｌ．Ｔｉのばらつきを低減することができるので好ましい。Ａｌ予備脱酸を行う場合、Ａｌを添加して予備脱酸を行ったのちにＴｉを添加する。Ｔ．Ａｌ含有量が本発明範囲内となるようにＡｌ添加量を調整すればよい。

Ｔｉ−希土類脱酸を適用する場合には、Ｔｉ添加と同時又はその後に、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄの一種又は２種以上を添加すると良い。これにより、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄの添加歩留まりを高め、経済的な溶製を行うことが可能となる。

成分調整した溶鋼を連続鋳造によって鋳片とし、一般的な常法によって、スラブを加熱、熱延、冷延、焼鈍することにより、本発明の焼付硬化性鋼板とすることができる。

転炉で脱炭精錬し、還流式真空脱ガス装置で成分調整を行い、表１に示す成分の溶鋼を溶製した後、幅１８００ｍｍ×厚み２５０ｍｍのスラブに連続鋳造した。鋳造した鋳片は８５００ｍｍ長さに切断し、常法によって、スラブを加熱、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍し、幅１８００ｍｍ×厚み０．８ｍｍの冷延鋼板１コイルを作成した。

脱酸については、真空脱ガス装置で脱炭を完了した後、まずＡｌを添加して予備脱酸を行い、そのあとにＴｉを添加してＴｉ脱酸を行った。Ｔｉ−希土類脱酸を適用する場合には、Ｔｉ添加の後に、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄを添加した。

ＢＨ量は以下の方法で評価した。試験片はＪＩＳ５号引張試験片を同一箇所から複数採取し、その一方を用いて引張試験を行い、他方については、２％の予ひずみを加えた後、１７０℃×２０分間の焼付処理相当の熱処理を加え、その後引張試験を行った。両者の引張強度を比較し、強度増加量をＢＨ量とした。鋼板幅方向のＢＨ量の均一性を測るために、１／４幅、１／２幅、３／４幅から試験片を採取し、それぞれ、ＢＨ量（１）、ＢＨ量（２）、ＢＨ量（３）とした。評価基準は、（ａ）幅方向３ヶ所のそれぞれのＢＨ量が５ＭＰａ以上、５０ＭＰａ以下（ＢＨ量が５ＭＰａ未満ではＢＨ量の増加効果がほとんど認められず、一方ＢＨ量が５０ＭＰａを超えるとストレッチャストレインが発生するため）であること、（ｂ）幅方向３ヶ所のＢＨ量の標準偏差σが、３ヶ所のＢＨ量の平均値に対して１０％以内であること、好ましくは５％以内であることとした。

鋼板の表面品質については、冷間圧延後の検査ラインで目視観察を行い、１コイル当たりに発生する表面欠陥の発生個数を測定した。評価基準は（ｃ）１コイル当たり５個以下、好ましくは発生ゼロであることとした。

表２に試験結果を示す。Ｎｏ．１から１２が本発明の実施例であり、Ｎｏ．１３から１８は比較例である。

Ｎｏ．１から３は、Ｂを添加した場合であり、式（１）から（３）を満たしている。幅方向それぞれのＢＨ量は、５．０ＭＰａ以上、５０．０ＭＰａ以下であり、幅方向３ヶ所のＢＨ量の標準偏差σは平均値に対して１０％以内であるため、ＢＨ量についての評価基準（ａ）と（ｂ）を満足しており、ＢＨ量についての評価は○であった。また、１コイルあたりの表面欠陥個数は５個以下、特に希土類元素を添加したＮｏ．１と３では発生ゼロであり、表面品質に関する評価基準（ｃ）を満足し、表面品質についての評価は○、または◎であった。

Ｎｏ．４から７は、ＢとＶを複合添加した場合であり、式（１）から（３）を満たしている。ＢＨ量の測定結果は評価基準（ａ）と（ｂ）を満足しており、ＢＨ量に関する評価は○であった。そして、表面品質に関する評価基準（ｃ）を満足したため、表面品質についての評価は○、または◎であった。

Ｎｏ．８から１０は、ＢとＶを複合添加した場合であり、式（１）から（３）、および式（４）を満たしている。ＢＨ量の測定結果は評価基準（ａ）と（ｂ）を満たし、更に、幅方向３ヶ所のＢＨ量の標準偏差σは平均値に対して５％以内と良好であるため、ＢＨ量についての評価は◎であった。表面品質について評価基準（ｃ）を満たし、評価は○または◎であった。

Ｎｏ．１１と１２は、Ｖを添加した場合であり、式（１）から（４）を満足している。式（４）については、分母が０となり無限大であるので条件を満たしている。ＢＨ量の測定結果は評価基準（ａ）と（ｂ）を満たし、更に、幅方向３ヶ所のＢＨ量の標準偏差が平均値に対して５％以内であるため、ＢＨ量の評価は◎である。表面品質についての評価は○または◎であった。

Ｎｏ．１３から１８は比較例である。Ｎｏ．１３はＡｌ脱酸である。そのため、表面欠陥が多く発生し、評価基準（ｃ）を満たさないため、表面品質についての評価は×であった。Ｎｏ．１４から１８はＴｉ脱酸、またはＴｉ脱酸を行って、希土類元素を添加したものである。Ｎｏ．１４は式（１）の上限を超えてＴｉを含有しているため、Ｎだけでなく、ＢＨ量発現のために残存させるべき一部のＣをＴｉで固定してしまったため、ＢＨ量が５．０ＭＰａ未満の場合が現れた。このため、ＢＨ量についての評価は×である。Ｎｏ．１５はＢとＶを添加した場合、Ｎｏ．１６はＶを添加した場合であるが、式（２）を満たさないため、Ｔｉに固定されないＮが残存し、ＢＨ量が５０ＭＰａを超える箇所が出現した。このため、ＢＨ量についての評価は×であった。Ｎｏ．１７と１８は、式（３）を満たしていない。このため、Ｎｏ．１７ではＢＨ量が５．０ＭＰａ未満、Ｎｏ．１８では５０ＭＰａを超える箇所が出現したため、評価は×であった。

Ｔｉ脱酸であり、ＮをＴｉ当量より多く含有する場合において、ＴｉＮとしてのＮ含有量とＴｉ含有量との関係を示す図である。

Claims (4)

1. 質量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０８％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｔ．Ａｌ：０．０２０％以下、Ｎ：０．００３０％以下であり、
   Ｔｉ含有量を下記（１）式を満たす条件とし、
   Ｂ：０．００２５％以下とV：０．０２％以下の一方又は両方を下記（２）式を満たすように含有し、
   Ｎｂ含有量が下記（３）式を満たし、さらに、Ｃｕ：０．０６％以下、Ｎｉ：０．０６％以下、Ｃｒ：０．０６％以下の１種又は2種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物であることを特徴とする焼付硬化性鋼板。
   Ｔｉ ≦ 48/14×（Ｎ＋0.0005） （１）
   Ｎ/14 ≦ Ｂ/11＋Ｖ/51 （２）
   0.0003 ≦ Ｃ−12/93×Ｎｂ ≦ 0.0025 （３）
   ただし、Ｔｉはｓｏｌ．Ｔｉを意味し、（１）〜（３）式でＴｉ、Ｎ、Ｂ、Ｖ、Ｃ、Ｎｂはそれぞれの元素の含有量（質量％）を示す。
2. 下記（４）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の焼付硬化性鋼板。
   ４．７ ≦ Ｖ／Ｂ （４）
   ただし、（４）式でＢ、Ｖはそれぞれの元素の含有量（質量％）を示す。
3. Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄの１種又は２種以上を合計で０．０００５〜０．００４０％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の焼付硬化性鋼板。
4. Ｔｉ添加と同時又はその後に、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄの一種又は２種以上を添加することを特徴とする、請求項３に記載の焼付硬化性鋼板の製造方法。

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