冷延鋼板の製造方法
【課題】深絞り性に優れた冷延鋼板を生産性よく工業的に容易な方法で製造する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：0.010％未満、Si：1.5％以下、Mn：2.0％以下、Ｐ：0.10％以下、Ｓ：0.010％以下、Al：0.0005〜0.10％、Ｎ：0.0060％以下、Ti：0.001〜0.10％およびNb：0.001〜0.10％を含有し、（Ｃ/12＋Ｎ/14＋Ｓ/32）／(Ti/48＋Nb/93)≦1.4を満足する化学組成を有する鋼塊または鋼片に、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を45％未満かつ最終パスの圧下率を25％超とし、（Ar３点−30℃）以上かつ880℃以上で圧延を完了する多パスの熱間圧延を施し、前記熱間圧延完了後0.5秒間以内に400℃／秒以上の平均冷却速度で820℃まで冷却し、400℃以上700℃未満の温度域で巻き取って熱延鋼板とし、この熱延鋼板に酸洗後、圧下率：60〜95％の冷間圧延を施し、得られた冷延鋼板に700〜910℃の温度域で焼鈍を施す。
【解決手段】質量％で、Ｃ：0.010％未満、Si：1.5％以下、Mn：2.0％以下、Ｐ：0.10％以下、Ｓ：0.010％以下、Al：0.0005〜0.10％、Ｎ：0.0060％以下、Ti：0.001〜0.10％およびNb：0.001〜0.10％を含有し、（Ｃ/12＋Ｎ/14＋Ｓ/32）／(Ti/48＋Nb/93)≦1.4を満足する化学組成を有する鋼塊または鋼片に、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を45％未満かつ最終パスの圧下率を25％超とし、（Ar３点−30℃）以上かつ880℃以上で圧延を完了する多パスの熱間圧延を施し、前記熱間圧延完了後0.5秒間以内に400℃／秒以上の平均冷却速度で820℃まで冷却し、400℃以上700℃未満の温度域で巻き取って熱延鋼板とし、この熱延鋼板に酸洗後、圧下率：60〜95％の冷間圧延を施し、得られた冷延鋼板に700〜910℃の温度域で焼鈍を施す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス加工等により様々な形状に成形されて用いられる冷延鋼板の製造方法に関する。より具体的には、本発明は、自動車サイドフレームアウター等のパネル類のように、非常に厳しい成形が施される部品の素材として好適な、深絞り性に優れる冷延鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
深絞り成形を多用して製造される部材、例えば自動車のボディーパネル、中でもサイドフレームアウター等のような部材の素材として使用される冷延鋼板には、高い深絞り性が要求される。
【０００３】
冷延鋼板の深絞り性を高めるには、鋼中のＣ含有量を著しく低減させた極低炭素鋼とし、さらにＴｉやＮｂ等の炭窒化物生成元素を添加することにより、固溶炭素や固溶窒素を低減させることが有効である。固溶炭素や固溶窒素を低減させることにより、冷間圧延後の焼鈍工程において深絞り性に有利な｛１１１｝集合組織が発達するからである。
【０００４】
また、冷間圧延に供する熱延鋼板の結晶粒を微細化することも深絞り性の向上に有効である。これは、冷間圧延後の焼鈍工程において、冷間圧延組織から加工歪みの解放によって再結晶組織が形成される際に、冷間圧延に供される熱延鋼板において結晶粒界であった部位の方が結晶粒内であった部位に比して、深絞り性に有利な｛１１１｝集合組織が発達しやすいという理由による。すなわち、冷間圧延に供する熱延鋼板の結晶粒が微細であればあるほど、結晶粒界の部位の割合が高くなるので、冷間圧延および焼鈍後の冷延鋼板の深絞り性が高くなるのである。
【０００５】
ところで、冷延鋼板のプレス成形においては、深絞り性の指標であるｒ値が高いことのみならず、ｒ値の面内異方性（以下、単に「面内異方性」ともいう）が小さいことが一般に要求される。ここで、面内異方性は、圧延方向に対して（以下、方向は「圧延方向」を基準として示す）４５°方向のｒ値（ｒ４５）が０°方向のｒ値（ｒ０）や９０°方向のｒ値（ｒ９０）に比して低いことに起因して大きくなっていることが多い。このため、ｒ４５を高めることができれば、面内異方性を低減することが可能となる場合が多い。
【０００６】
また、面内異方性の比較的小さい冷延鋼板であっても、例えばサイドフレームアウターなどの鋼板部材の素材として用いられる場合には、冷延鋼板からのプレス用切板の採取の都合から、加工量の大きい部位において４５°方向の加工性が高いことが要求されることが多い。このような観点からもｒ４５を高めることが望まれている。一般に強度の上昇とともにｒ値は低下する傾向にあるため、特に３４０ＭＰａ以上の引張強度を有する高張力鋼板についてｒ４５を高めることが望まれている。
【０００７】
そこで、上述した熱延鋼板の結晶粒の微細化等を利用して冷延鋼板の深絞り性を向上させる方法がこれまでにいくつか提案されている。
例えば、下記特許文献１には、仕上温度をＡｒ３点〜（Ａｒ３点＋５０℃）とし、最終圧下率を３０％以上の強加工とする熱間圧延を施し、熱間圧延直後から冷却を開始し、開始から３秒間の平均冷速が６０℃／ｓ以上で、特に開始から１秒間の平均冷速が８０℃／ｓ以上とする冷却を行う方法が提案されている。
【０００８】
下記特許文献２には、０.０５０％超のＴｉと０.０００３％以上のＢを含有させ、好ましくは動的再結晶温度域で５パス以上圧延し、仕上圧延温度を（Ａｒ３点−２０℃）以上とする熱間圧延を施し、熱間圧延終了後、０.２秒以内に急冷処理を開始する方法が提案されている。
【０００９】
下記特許文献３には、最終パス前の２パスの合計圧下率を４５％超、７０％以下、最終パスの圧下率を５％以上、３５％以下とし、さらに仕上温度を、Ａｒ３点〜（Ａｒ３点＋５０℃）とする熱間圧延を施し、熱間圧延終了後１秒以内に２００〜２０００℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却を開始して仕上温度から６５０〜８５０℃まで冷却を行う方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−１１２８３１号公報
【特許文献２】特開２０００−２３９７８６号公報
【特許文献３】特開２００１−３１６７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、熱延鋼板の結晶粒の微細化により冷延鋼板の深絞り性を向上させる方法がいくつか提案されているが、いずれも実用化に問題を有するか、または本来目的とする熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十分に享受できないという問題を抱える。
【００１２】
例えば、特許文献１の実施例には、熱延鋼板を微細粒化するために４０％以上という極めて高い最終圧下率を必要とすることが示されている。このため、この方法には、圧延荷重が過大となり、既存設備への適用が困難であり、得られる熱延鋼板については形状不良が生じやすいという問題がある。
【００１３】
特許文献２に記載された方法は、動的再結晶温度域における熱間圧延が任意であるかの如き記載がなされているものの、その実施例の記載から明らかなように、熱延鋼板を安定して微細粒化するには、動的再結晶下限温度〜（動的再結晶下限温度＋８０℃）という動的再結晶低温域において５パス以上かつ合計圧下率８０％以上の圧延を行うことが必要である。このため、この方法には、精緻な圧延温度管理やパススケジュール管理が必要であり、工業的生産への適用が困難であるという問題がある。
【００１４】
特許文献３に提案されている方法によれば、上記問題点は解消される。しかし、「冷却開始時間を０.５秒以下にすると、熱延板の細粒化による材質向上は期待できるが、冷却開始時間のわずかなずれにより材質が大きく変化するため、鋼板長手方向で材質の不均一が生じる」と本特許文献に記載されていることからもわかるように、特許文献３に提案されている方法では熱間圧延直後の急冷による熱延鋼板の結晶粒の微細化作用が不十分である。このため、この方法では、本来目的とする熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十分に享受できない。
【００１５】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、本来目的とする熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十分に享受できるとともに、工業的生産が容易で実用性の高い、深絞り性に優れた冷延鋼板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】
【００１６】
本発明者らは、上記目的を達成するために、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十分に享受し、特にｒ４５の高い冷延鋼板の製造方法を確立すべく、鋭意検討を行った。
【００１７】
その結果、所定の化学組成を有する鋼塊または鋼片に、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満かつ最終パスの圧下率を２５％超とし、（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上で圧延を完了する多パスの熱間圧延を施し、上記熱間圧延完了後０.５秒間以内に４００℃／秒以上の平均冷却速度で８２０℃まで冷却することによって、板厚中心部から鋼板表面にかけて結晶粒の粒径が小さくなる傾斜組織を有する熱延鋼板が得られ、斯かる組織を有する鋼板に冷間圧延および焼鈍を施すことによって、従来困難であった優れた深絞り特性を有する冷延鋼板の安定製造が可能となることを見出したのである。
【００１８】
検討内容を以下に詳細に述べる。
(ａ)熱延鋼板の結晶粒を微細化する方法として、主として熱延鋼板を最終製品とする場合に、結晶粒の微細化による高強度化を目的として、熱間圧延直後に急冷却する方法が従来から検討されている。これらの従来技術は、熱延鋼板の高強度化を目的とするものであるため、検討対象である鋼種は比較的Ｃ含有量の高い低炭素鋼であり、Ｃ含有量の極めて低い極低炭素鋼を対象とした検討は十分になされていない。
【００１９】
(ｂ)一方、本発明が目的とする深絞り性に優れた冷延鋼板を得るには、Ｃ含有量が極めて低い極低炭素鋼を用いる必要がある。しかし、極低炭素鋼は粒成長性が高いため、熱延鋼板の高強度化を目的として従来検討がなされていたような冷却条件では結晶粒の微細化を図ることはできず、したがって、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十分に享受することができないことが、本発明者らの検討によって明らかになった。
【００２０】
(ｃ)すなわち、熱間圧延時に生じる鋼板と圧延ロールとの間の摩擦によって、鋼板の表面近傍領域には大きな剪断歪みが導入される。このため、熱間圧延により加えられる歪の板厚方向の分布は、板厚中心部から鋼板表面に向かうにしたがって大きくなる。したがって、本来であれば、板厚中心部から鋼板表面にかけて粒径が小さくなるという傾斜組織を有する熱延鋼板が得られることになる。
【００２１】
しかし、歪量の多いことは回復および再結晶の駆動力が大きいことでもあるから、適切な冷却を施さないと容易に粒成長が進行してしまう。特に、本発明が対象とする極低炭素鋼は粒成長性が高いため、その粒成長性の高さも相俟って、鋼板の表面近傍領域における粒成長の進行が著しくなる。その結果、従来技術では、熱延鋼板の鋼板表面近傍領域において本来の結晶粒の微細化が達成できなかったのである。
【００２２】
また、そのような状況であったために、鋼板表面近傍領域に導入される剪断歪みによって結晶粒の微細化効果が顕著に得られるということについても、従来は全く考慮されていなかったのである。このため、従来技術における冷間圧延および焼鈍後の鋼板は、鋼板表面近傍領域において深絞り性に好ましい集合組織の発達が不十分となり、鋼板全体としての深絞り性を十分に向上させることができなかった。
【００２３】
(ｄ)特許文献３において、熱間圧延後の冷却開始時間を０.５秒以下にすると、冷却開始時間のわずかなずれによって材質が大きく変動してしまい、鋼板長手方向で材質の不均一が生じると指摘されているのは、まさにこのことが原因であると推察される。すなわち、特許文献３において検討されている冷却条件は、従来の熱延鋼板の高強度化を目的として検討されている程度の冷却条件であったために、著しい粒成長性を有する極低炭素鋼については鋼板表面近傍領域における粒成長が進行してしまい、冷却開始時間のわずかなずれによって鋼板表面近傍領域における粒成長の進行の度合いが大きく異なってしまい、これによって熱延鋼板の結晶粒の粒径が大きく変動し、その結果、材質の大きな変動を招いてしまったと推察される。
【００２４】
(ｅ)そこで、著しい粒成長性を有する極低炭素鋼について、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十分に享受する条件を詳細に検討した結果、ＴｉおよびＮｂを含有する特定の化学組成を有する極低炭素鋼に、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満かつ最終パスの圧下率を２５％超とし、（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上で圧延を完了する多パスの熱間圧延を施し、熱間圧延完了後０.５秒間以内に４００℃／秒以上の平均冷却速度で８２０℃まで冷却することが最も重要であるとの新知見を得た。これは、従来検討されていなかった熱間圧延の極直後領域における冷却条件を詳細に検討することによって初めて明らかになったものである。
【００２５】
ここで、特筆すべきことは、熱間圧延後の冷却条件を、熱間圧延完了から急冷を開始するまでの時間ではなく、熱間圧延完了から８２０℃まで冷却するのに要する時間により規定していることであり、この時間を０.５秒間以下とすることにより、この間の平均冷却速度が４００℃／秒以上でありさえすれば、冷却開始時間によらず「安定して」目的とする冷延鋼板の深絞り性の改善が得られるのである。熱間圧延を大圧下で行う必要がないので、この方法は工業的生産に容易に適用できる。
【００２６】
(ｆ)上記(ｅ)項の冷却条件を適用することによって、上記(ｃ)項において述べた、歪量の多い鋼板表面近傍領域における粒成長の進行を抑制し、当該領域において本来の結晶粒の微細化を実現することができる。その結果、冷間圧延および焼鈍後に優れた深絞り性が得られる。
【００２７】
すなわち、上記(ｃ)項で述べたように、熱間圧延により加えられる歪の板厚方向の分布は板厚中心部から鋼板表面に向かうにしたがって大きくなるが、粒成長性の高い極低炭素鋼においては鋼板表面近傍領域における歪が極めて容易に解放されてしまうため、当該領域においては本来の結晶粒の微細化が困難であったのであるが、上記(ｅ)項の冷却条件を適用することによって、これらの歪の解放が抑制され、鋼板表面近傍領域において本来の結晶粒の微細化が可能となる。これによって、板厚中心部から鋼板表面にかけて粒径が小さくなるという傾斜組織を有する熱延鋼板が得られる。
【００２８】
そして、斯かる組織を有する鋼板に冷間圧延および焼鈍を施すことによって、板厚中心部のみならず鋼板表面近傍領域においてもｒ値を向上させるとともにｒ値の面内異方性を低下させる集合組織を十分に発達させることができ、鋼板全体としての深絞り性を著しく向上させることができるのである。
【００２９】
(ｇ)このように、熱間圧延時に鋼板と圧延ロールの間の摩擦によって鋼板表面近傍領域に導入される剪断歪みを、結晶粒の微細化に最大限に活用するので、熱間圧延後の冷却速度を高くすることが困難となる熱延鋼板の板厚が厚い場合でも、極めて高い冷却能を有する特殊な冷却装置を導入せずとも、良好な深絞り性を有する冷延鋼板を製造することができる。
【００３０】
(ｈ)さらに、上記(ｅ)項の熱間圧延条件、すなわち最終３パスの圧下条件を適用することによって、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を鈍化させる熱延鋼板の集合組織の発達を抑制することができる。これによって、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十二分に享受することができ、冷間圧延および焼鈍後にさらに優れた深絞り性が得られる。
【００３１】
すなわち、上記(ｅ)項の冷却条件を適用することによる熱延鋼板の結晶粒の微細化は、熱間圧延における圧下率を高めることによって促進される。しかし、熱間圧延の最終３パスの圧下条件が不適切であると、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性向上に有利な集合組織の発達を鈍化させる熱延鋼板の集合組織が顕著に発達してしまう。したがって、このような熱延鋼板の集合組織の発達を極力抑制しつつ結晶粒の微細化を図ることが重要である。このために、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満とし、かつ最終パスの圧下率を２５％超とするのである。
【００３２】
(ｉ)以上のことは、鋼板表面近傍領域において深絞り性に有利な集合組織の発達を促すことによって、鋼板全体としての深絞り性を向上させることである。そのためには、熱延鋼板の鋼組織は、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径が１６μｍ以下であり、かつ鋼板表面から板厚の１／１６深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｓ）と板厚中心位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｃ）との比（ｄｓ／ｄｃ）が０.９０以下であることが好ましい。
【００３３】
上記新知見に基づく本発明は、下記工程(Ａ)〜(Ｄ)を含むことを特徴とする冷延鋼板の製造方法である：
(Ａ)質量％で、Ｃ：０.０１０％未満、Ｓｉ：１.５％以下、Ｍｎ：２.０％以下、Ｐ：０.１０％以下、Ｓ：０.０１０％以下、Ａｌ：０.０００５％以上０.１０％以下、Ｎ：０.００６０％以下、Ｔｉ：０.００１％以上０.１０％以下、およびＮｂ：０.００１％以上０.１０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなるとともに、下記式(１)式を満足する化学組成を有する鋼塊または鋼片に、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満かつ最終パスの圧下率を２５％超とし、（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上で圧延を完了する多パスの熱間圧延を施し、前記熱間圧延完了後０.５秒間以内に４００℃／秒以上の平均冷却速度で８２０℃まで冷却し、４００℃以上６４０℃未満の温度域で巻き取って熱延鋼板とする熱間圧延工程；
（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２）／(Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３)≦１.４・・・(１)
上記式中の元素記号は各元素の鋼中における含有量（単位：質量％）を示す；
(Ｂ)前記熱延鋼板に酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程；
(Ｃ)前記酸洗鋼板に圧下率：６０〜９５％の冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程；および
(Ｄ)前記冷延鋼板に７５０〜８８０℃の温度域で焼鈍を施す焼鈍工程。
【００３４】
本発明の制限を意図しない実施態様をいくつか示すと次の通りである。
・前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｖ：１質量％以下を含有するとともに、前記式(１)に代えて下記式(２)を満足する：
（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２)／(Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１）≦１.４
・・・ (２)
上記式中の元素記号は各元素の鋼中における含有量（単位：質量％）を示す。
【００３５】
・前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｂ：０.００３０質量％以下を含有する。
・前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｒ：１.０％以下および／またはＭｏ：１.０％以下を含有する。
【００３６】
・前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ：０.０１０％以下、Ｚｒ：０.１０％以下およびＲＥＭ：０.１０％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。
【００３７】
・工程(Ａ)で得られた熱延鋼板が、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径が１６μｍ以下であり、かつ、鋼板表面から板厚の１／１６深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｓ）と板厚中心位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｃ）との比（ｄｓ／ｄｃ）が０.９０以下である組織を有する。
【００３８】
・工程(Ｃ)で冷間圧延が施されるす酸洗鋼板の板厚が２.８ｍｍ以上である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の方法によれば、サイドパネルアウターといった自動車部品の一体成形などで行われる非常に厳しい深絞り加工に利用できる、深絞り性に優れた冷延鋼板を容易にかつ高生産性で製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に本発明についてより詳しく説明する。以下の説明において、鋼の化学組成に関する％は質量％を意味する。
(１)化学組成
本発明に係る冷延鋼板の製造方法において、鋼の化学組成は下記の通りである。
【００４１】
Ｃ：０.０１０質量％未満
Ｃは、延性および深絞り性を低下させる作用を有するので、本発明では不純物として含有される元素である。そのため、Ｃ含有量は０.０１０％未満とする。好ましくは０.００８０％未満であり、さらに好ましくは０.００４０％未満である。Ｃ含有量は少なければ少ないほど好ましいので、Ｃ含有量の下限は特に規定する必要はない。しかし、Ｃ含有量の過剰な低減は著しい精錬コストの上昇をもたらす。したがって、精錬コストの観点から、Ｃ含有量は０.０００５％以上とすることが好ましい。
【００４２】
Ｓｉ：１.５％以下
Ｓｉは、不純物として含有される元素であるが、延性の低下を抑制しつつ高強度化を可能にする固溶強化元素としての有用性も有する。それにより良好な強度−延性バランスを確保しつつ、鋼板の高強度化が可能となる。したがって、Ｓｉを必要に応じて含有させてもよい。しかし、Ｓｉ含有量が過剰になると、鋼板の表面処理性の劣化が著しくなる。このため、Ｓｉを含有させる場合でも、Ｓｉ含有量は１.５％以下とする。好ましくは１.０％以下であり、さらに好ましくは０.５％以下である。また、深絞り性の観点からは、強度が低い方が好ましいので、Ｓｉ含有量は０.１％以下であることが好ましい。さらに好ましくは、０.０５％以下であり、より好ましくは０.０３％以下である。一方、Ｓｉによる高強度化を目的とする場合には、Ｓｉ含有量は０.１％を超えることが好ましい。深絞り性の観点からは、Ｓｉ含有量は少ないほど好ましいが、Ｓｉ含有量の過剰な低減は著しい製造コストの上昇をもたらすので、Ｓｉ含有量は０.００１％以上とすることが好ましい。
【００４３】
Ｍｎ：２.０％以下
Ｍｎは、不純物として含有される元素であるが、固溶強化により鋼の強度を高める有用な作用も有する。また、ＳをＭｎＳとして固定し、ＦｅＳ生成による鋼の赤熱脆性を抑制する作用を有する。さらにまた、オーステナイトからフェライトへの変態温度を低下させる作用を有するため、熱間圧延の仕上温度の低下を可能にし、これによって、熱延鋼板の結晶粒の微細化を促進させることができる。したがって、必要に応じてＭｎを含有させてもよい。しかし、Ｍｎ含有量が過剰になると、延性の劣化が著しくなるため、Ｍｎを含有させる場合でも、Ｍｎ含有量は２.０％以下とする。好ましくは１.５％以下、さらに好ましくは１.０％以下である。また、Ｍｎは深絞り性を低下させる作用を有するので、深絞り性の観点からはＭｎ含有量を０.５％以下とすることが好ましく、０.３％以下とすることがさらに好ましく、０.２％以下とすることがより好ましい。鋼の赤熱脆性を抑制する観点からは、Ｍｎ含有量を０.０５％以上とすることが好ましい。
【００４４】
Ｐ：０.１０％以下
Ｐは、不純物として含有される元素であるが、ｒ値の低下を抑制しつつ高強度化を可能にする固溶強化元素としての有用性も有する。それにより良好な強度−深絞り性バランスを確保しつつ高強度化を可能にするので、必要に応じてＰを含有させてもよい。しかし、Ｐ含有量が過剰になると耐二次加工脆性が劣化するので、Ｐを添加する場合でも、Ｐ含有量を０.１０％以下とする。好ましくは０.０８％以下である。Ｐによる固溶強化を要しない場合には、耐二次加工脆性の観点からＰ含有量は低いほど有利であり、０.０２５％以下とすることが好ましく、０.０２０％以下とすることがさらに好ましい。Ｐ含有量の下限は特に限定する必要はないが、Ｐ含有量の過剰な低減は著しい製造コストの上昇をもたらすので、Ｐ含有量は０.００１％以上とすることが好ましい。なお、Ｐによる固溶強化を確実に得るには、Ｐは０.０２５％を超えて含有させることが好ましい。
【００４５】
Ｓ：０.０１０％以下
Ｓは、不純物元素であり、延性および深絞り性を低下させる作用を有する。このため、Ｓ含有量は０.０１０％以下とする。好ましくは０.００８％以下であり、より好ましくは０.００５％以下、さらに好ましくは０.００３％以下である。Ｓ含有量は少なければ少ないほど好ましいので、Ｓ含有量の下限は特に規定する必要はない。しかし、Ｓ含有量の過剰な低減は著しい製造コストの上昇をもたらす。したがって、製造コストの観点から、Ｓ含有量は０.０００３％以上とすることが好ましい。
【００４６】
Ａｌ：０.０００５％以上、０.１０％以下
Ａｌは、溶鋼を脱酸する作用を有する。この効果を得るためにＡｌ含有量を０.０００５％以上とする。好ましくは０.００５％以上である。一方、Ａｌ含有量が過剰になると介在物が増加して延性の低下が著しくなるため、Ａｌ含有量は０.１０％以下とする。好ましくは０.０５％以下、さらに好ましくは０.０３％以下である。
【００４７】
Ｎ：０.００６０％以下
Ｎは、不純物元素であり、延性および深絞り性を低下させる作用を有する。このため、Ｎ含有量は０.００６０％以下とする。好ましくは０.００４０％以下であり、さらに好ましくは０.００２５％以下である。Ｎ含有量は少なければ少ないほど好ましいので、Ｎ含有量の下限は特に規定する必要はない。しかし、Ｎ含有量の過剰な低減は著しい製造コストの上昇をもたらす。したがって、製造コストの観点から、Ｎ含有量は０.０００３％以上とすることが好ましい。
【００４８】
Ｔｉ：０.００１％以上、０.１０％以下
Ｔｉは、炭窒化物を形成することによって固溶Ｃおよび固溶Ｎを低減し、深絞り性および延性を向上させる作用を有する。このため、Ｔｉ含有量は０.００１％以上とする。好ましくは０.０１０％以上、さらに好ましくは０.０１５％以上、より好ましくは０.０２０％以上である。一方、０.１０％を超えるＴｉを含有させても、上記作用による効果が飽和していたずらにコストの増加をもたらすのみならず、鋼が硬質化して加工性の劣化を招く。したがって、Ｔｉ含有量は０.１０％以下とする。より好ましくは０.０８％以下、更に好ましくは０.０７％以下、特に好ましくは０.０６％以下である。
【００４９】
Ｎｂ：０.００１％以上、０.１０％以下
Ｎｂは、炭窒化物を形成することによって固溶Ｃおよび固溶Ｎを低減し、深絞り性および延性を向上させる作用を有する。また、オーステナイトの再結晶を抑制する効果あり、熱延板の結晶粒を微細化する作用も有する。このため、Ｎｂ含有量は０.００１％以上とする。好ましくは０.００５％以上である。一方、０.１０％を超えるＮｂを含有させると、再結晶温度の著しい上昇を招き、所要の性能を得るために必要な焼鈍温度が高温となり、焼鈍設備の損傷や製造コストの上昇を招く。したがって、Ｎｂ含有量は０.１０％以下とする。好ましくは０.０５％以下、より好ましくは０.０３％以下、特に好ましくは０.０１５％以下である。
【００５０】
ＴｉおよびＮｂの含有量は、さらに下記式(１)を満足することが必要である。
（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２）／(Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３)≦１.４・・・(１)
上記式中の元素記号は各元素の鋼中における含有量（単位：質量％）を示す。
【００５１】
式(１)の左辺は、ＴｉおよびＮｂと結合して化合物を形成する、Ｃ、ＮおよびＳに対するＴｉおよびＮｂの当量比を表すパラメータ式であり、この値が小さいほど、上述したＴｉおよびＮｂによる深絞り性および延性を向上させる作用をより確実に発現させることができる。式(１)の右辺は、好ましくは１.２、より好ましくは１.０、よりいっそう好ましくは０.８、最も好ましくは０.６である。式(１)の左辺パラメータ式の値の下限は、上記ＴｉおよびＮｂの含有量の上限値によって自ずと定まるため、特に規定する必要はないが、該パラメータ式の値が過剰に小さくなることはＴｉおよびＮｂの添加効率の低下を意味するので、０.０１以上とすることが好ましい。より好ましくは０.０５以上、特に好ましくは０.１０以上である。
【００５２】
本発明の冷延鋼板の製造方法に供される鋼塊または鋼片は、上記の各元素を含有するとともに、上記(１)式を満足し、残部はＦｅおよび不純物からなる化学組成を有するものである。ただし、上記鋼塊または鋼片の化学組成は、各種性能を向上させる目的で、以下に示す元素を場合により含有していてもよい。
【００５３】
Ｖ：１％以下
Ｖは、ＴｉやＮｂと同様に、炭窒化物を形成することによって固溶Ｃおよび固溶Ｎを低減し、深絞り性および延性を向上させる作用を有する。また、該炭窒化物はフェライトの粗大化を抑制する作用を有し、熱延鋼板の結晶粒の微細化を促進する。さらにまた、炭化物を形成して析出強化により鋼を高強度化する作用も有する。このため、必要に応じてＶを含有させてもよい。しかし、Ｖ含有量が過剰になると延性や加工性の劣化が著しくなるので、含有させる場合でもＶ含有量は１％以下とする。好ましくは０.５％以下である。より好ましくは０.３％以下である。なお、Ｖによる深絞り性および延性を向上させる作用をより確実に得るには、Ｖ含有量を０.０１％以上とすることが好ましい。
【００５４】
ＶはＴｉやＮｂと同様の作用を有するので、Ｖを含有させる場合には上記式(１)に代えて、Ｖの寄与を考慮した下記式(２)を満足する化学組成とすることが好ましい。
（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２)／(Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１）≦１.４
・・・ (２)
上記式中の元素記号は各元素の鋼中における含有量（単位：質量％）を示す。
【００５５】
式(２)の右辺は、好ましくは１.２、より好ましくは１.０、さらにいっそう好ましくは０.８、最も好ましくは０.６である。式(２)の左辺パラメータ式の値の下限は、式(１)の場合と同様に、０.０１以上とすることが好ましい。より好ましくは０.０５以上、特に好ましくは０.１０以上である。
【００５６】
Ｂ：０.００３０％以下
本発明が対象とするＴｉおよびＮｂを含有させて固溶Ｎや固溶Ｃを低減させた極低炭素鋼板は、粒界強度が弱く耐二次加工脆性に劣る場合がある。Ｂは、上記粒界強度を高めることにより、耐二次加工脆性を向上させる作用を有する。したがって、必要に応じてＢを含有させてもよい。一方、０.００３０％を超えるＢを含有させても上記作用による効果は飽和するのみならず、Ｂにはｒ値を低下させる作用も有するので、Ｂを含有させる場合には、その含有量を０.００３０％以下とするのが好ましく、０.００１０％以下とするのがさらに好ましい。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｂ含有量を０.０００３％以上とすることが好ましい。
【００５７】
Ｃｒ：１.０％以下および／またはＭｏ：１.０％以下
ＣｒおよびＭｏは、熱延鋼板を細粒化する作用や固溶強化により鋼板を高強度化する作用を有する。このため、必要に応じて、これらの元素の一種または二種を含有させてもよい。一方、これらの元素の含有量が過剰になると上記作用による効果が飽和していたずらにコストを増加させるため、それぞれの含有量を１.０％以下とするのが好ましい。より好ましくは０.５％以下、特に好ましくは０.２％以下、最も好ましくは０.１％以下である。上記作用による効果をより確実に得るには、Ｃｒの含有量を０.０３％以上とするか、Ｍｏの含有量を０.０２％以上とすることが好ましい。
【００５８】
Ｃａ：０.０１０％以下、Ｚｒ：０.１０％以下、ＲＥＭ：０.１０％以下の１種または２種以上
Ｃａ、Ｚｒ、ＲＥＭ（希土類元素）は、何れも介在物の形態制御によって延性を代表とする加工性を改善する作用を有する。このため、必要に応じて、これらの元素の１種以上を含有させてもよい。一方、０.０１０％を超えるＣａを含有させるか、ＺｒおよびＲＥＭについてはそれぞれ０.１０％を超えて含有させると、鋼中の介在物が多くなりすぎて却って加工性の劣化を招く。したがって、それぞれの含有量を、Ｃａ：０.０１０％以下、Ｚｒ：０.１０％以下、ＲＥＭ：０.１０％以下とするのが好ましい。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｃａを含有させる場合にはその含有量を０.０００２％以上とすることが好ましく、ＺｒまたはＲＥＭを含有させる場合にはその含有量を０.００１％以上とすることが好ましい。
【００５９】
なお、本発明にいう「ＲＥＭ」とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドの合計１７元素の総称であり、ＲＥＭの含有量は上記元素の合計含有量を指す。
(２)冷間圧延に供する鋼板の組織
冷間圧延および焼鈍後において、優れた深絞り性、特にｒ４５の高い冷延鋼板を得るには、冷間圧延に供する鋼板（熱間圧延工程で得られた熱延鋼板）の表面から板厚の１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径を１６μｍ以下とすることが好ましい。熱延鋼板の表面から板厚の１／４深さ位置（以下、単に１／４深さ位置ともいう）は鋼板の表面と板厚中心位置との中間点の深さに対応するので、１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径は、当該鋼板全体としてのフェライト平均結晶粒径の代表値である。
【００６０】
この１／４深さ位置における熱延鋼板のフェライト平均結晶粒径が１６μｍを超えると、冷間圧延および焼鈍後における深絞り性、特にｒ４５の低下が著しくなる。したがって、１／４深さ位置における熱延鋼板のフェライト平均結晶粒径を１６μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは１５μｍ以下、さらに好ましくは１４μｍ以下である。前記フェライト平均結晶粒径が微細であるほど、冷間圧延および焼鈍後における深絞り性が向上するので、前記フェライト平均結晶粒径の下限は特に限定する必要はない。しかし、結晶粒の著しい微細化には高い冷却能力を要し、冷却能力を上げるために冷却設備が大掛かりとなり、製造コストが嵩む。このため、１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径は２μｍ以上とすることが好ましい。
【００６１】
さらに、冷間圧延および焼鈍後において、優れた深絞り性、特にｒ４５の高い冷延鋼板を得るには、冷間圧延に供する熱延鋼板の表面から板厚の１／１６深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｓ）と板厚中心位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｃ）との比（ｄｓ／ｄｃ）を０.９０以下とするのが好ましい。
【００６２】
本発明は、熱間圧延において板厚中心部に比して多くの歪量が付与されることに起因して、結晶粒の微細化が期待されるとともに著しい粒成長性により結晶粒の微細化の困難性を伴う鋼板表面近傍領域について、適切な冷却を施すことにより著しい粒成長を抑制して結晶粒を微細化するものである。したがって、ｄｓ／ｄｃは、本発明が目的とする微細化が実現されていることを確認するのに有効な指標である。すなわち、ｄｓ／ｄｃが低いということは、より適切な冷却が施されることにより本発明が目的とする微細化がより確実に実現されていることを示す。
【００６３】
ｄｓ／ｄｃを０.９０以下とすることにより、冷間圧延および焼鈍後において、深絞り性、特にｒ４５を向上させることができる。この比は好ましくはより０.８５以下、さらに好ましくは０.８０以下、特に好ましくは０.７５以下、最も好ましくは０.７０以下である。ｄｓ／ｄｃが小さいほど、冷間圧延および焼鈍後における深絞り性が向上するのでｄｓ／ｄｃの下限は特に限定する必要はない。しかし、ｄｓ／ｄｃの著しい低減には高い冷却能力を要し、冷却能力を上げるために冷却設備が大掛かりとなり、製造コストが嵩む。このため、ｄｓ／ｄｃは０.２０以上とすることが好ましい。
【００６４】
冷間圧延および焼鈍後において、深絞り性向上に有効な集合組織をさらに発達させて、深絞り性をより一層向上させるには、冷間圧延に供する鋼板の表面から板厚の１／１６深さ位置において、｛１１０｝＜２２３＞方位の密度をランダムに対して２.０倍以上、さらには３.０倍以上とし、｛２１１｝＜１１１＞方位の密度をランダムに対して１.５倍以上、さらには２.０倍以上とすることが好ましい。しかし、これらの集合組織の発達に伴って、本来目的とする熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を鈍化させる熱延鋼板の集合組織が発達する場合がある。したがって、冷間圧延に供する鋼板の表面から板厚の１／１６深さ位置において、｛１１０｝＜２２３＞方位の密度をランダムに対して１０倍以下とし、｛２１１｝＜１１１＞方位の密度をランダムに対して１０倍以下とすることが好ましい。
【００６５】
(３)熱間圧延
上述した化学組成を有する鋼塊または鋼片に、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満かつ最終パスの圧下率を２５％超とし、（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上で圧延を完了する多パスの熱間圧延を施す。
【００６６】
本発明では、熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に歪を蓄積させ、蓄積された歪の解放を熱間圧延後の冷却によって抑制し、所定の低温域になった段階でこの歪を駆動力として、オーステナイトからフェライトへの変態を一気に促進させることにより、結晶粒の微細化を図る。したがって、熱間圧延はオーステナイト域で行うことが基本となる。しかし、熱間圧延時に金属製の圧延ロールとの接触によって抜熱が生じるため、鋼板の表面から１００μｍの深さ位置までの最表層領域において局所的な変態がしばしば生じる。特に、本発明のようにＣ含有量の極めて低い鋼種においては、このような最表層領域における局所的変態が生じ易い。このような局所的変態を防ぐ方法として、仕上温度の高温化が一応考えられるが、後述するように仕上温度の高温化は結晶粒の微細化を困難にし、板厚全体の結晶粒が粗大化してしまうので、本発明の本質が損なわれてしまう。
【００６７】
そこで、本発明者が詳細に検討したところ、鋼板の最表層領域が機械特性に及ぼす影響は小さく、変態が生じる領域が板厚の１／３２以下であれば、最終製品の特性が殆ど損なわれないことが明らかになった。そして、変態が生じる領域を板厚の１／３２以下とするには、熱間圧延完了温度（以下、「仕上温度」ともいう）を（Ａｒ３点−３０℃）以上とすればよいことも判明した。また、仕上温度が８８０℃を下回ると、熱延板の集合組織発達が顕著となり、冷延鋼板の深絞り性が低下することから、仕上温度を８８０℃以上ととすればよいことも判明した。
【００６８】
したがって、熱間圧延の仕上温度は、（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上とする。冷間圧延および焼鈍後において冷延鋼板の深絞り性を一層向上させるには、仕上温度をＡｒ３点以上かつ８８０℃以上とすることが好ましく、Ａｒ３点以上かつ９００℃以上とすることがさらに好ましい。仕上温度が過度に高温であると、熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に蓄積された歪が容易に解放されてしまい、上述した機構による結晶粒の微細化を効率的に行うことができなくなる。そのため、仕上温度は１０００℃以下とすることが好ましく、９８０℃以下とすることがさらに好ましい。なお、上記温度は鋼板の表面温度であり、放射温度計等によって測定することができる。
【００６９】
熱間圧延に供する鋼塊または鋼片の温度は、仕上温度の観点から決定すればよいので特に限定する必要はないが、１１００℃未満では（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上の仕上温度を確保することが一般に困難であり、１２８０℃を超えると、加熱コストの増大やスケールロスによる歩留り低下を招く。したがって、前記温度は、１１００〜１２８０℃とするのが好ましい。前記温度が低温であるほど、最終製品である冷延鋼板の延性および深絞り性が向上するので、１２００℃以下とすることがさらに好ましく、１１５０℃以下とすることがより好ましい。
【００７０】
熱間圧延に供する鋼塊または鋼片が、Ａｒ３点以下の温度域、例えば常温まで冷却された所謂冷片である場合にはＡｃ３点以上の温度域まで加熱することを要する。一方、連続鋳造後または分塊圧延後の高温状態にある鋼塊または鋼片である場合には、上記仕上温度を確保できるのであれば特段加熱を施さずともよい。
【００７１】
熱間圧延を施す設備は、リバースミルおよびタンデムミルのいずれであってもよい。工業的生産性の上からは、少なくとも最終の数段はタンデムミルを用いるのが好ましい。
熱間圧延における総圧下量は、熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に効率的に歪を蓄積する観点から、板厚減少率で９０％以上とすることが好ましい。９２％以上することがさらに好ましく、９４％以上とすることが最も好ましい。（圧延完了温度＋１００℃）から熱間圧延完了までの温度範囲における板厚減少率で４０％以上とすることが好ましく、（圧延完了温度＋８０℃）から熱間圧延完了までの温度範囲における板厚減少率で６０％以上とすることがさらに好ましい。
【００７２】
熱間圧延は、多パス圧延とし、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満かつ最終パスの圧下率を２５％超とする。これは、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を鈍化させる熱延鋼板の集合組織の発達を抑制しつつ結晶粒の微細化を図るためである。すなわち、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率が４５％以上では、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を鈍化させる熱延鋼板の集合組織の発達が顕著となり、最終パスの圧下率が２５％以下では冷延鋼板の深絞り性の向上作用を得るのに十分な熱延鋼板の結晶粒の微細化を図ることが困難となる。熱延鋼板の結晶粒微細化の観点からは、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率は３０％以上とすることが好ましい。また、最終パスの圧下率は２８％以上とすることが好ましい。熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を鈍化させる熱延鋼板の集合組織の発達を抑制する観点からは、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率は４２％以下とすることが好ましい。また、最終パスの圧下率は５０%以下することが好ましく、４０%以下とすることがさらに好ましく、３５％以下とすることが特に好ましい。
【００７３】
(４)熱間圧延後の冷却
熱間圧延完了後０.５秒間以内に４００℃／秒以上の平均冷却速度で８２０℃まで冷却し、４００℃以上６４０℃未満の温度域で巻き取る。
【００７４】
本発明では、熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に歪を蓄積させ、蓄積された歪の解放を熱間圧延後の冷却によって抑制し、所定の低温域になった段階でこの歪を駆動力として、オーステナイトからフェライトへの変態を一気に促進させることにより、結晶粒の微細化を図る。そのため、熱間圧延完了後０.５秒間以内に４００℃／秒以上の平均冷却速度で８２０℃まで冷却する。これにより、熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に蓄積された歪の解放を８２０℃以下の温度域まで抑制し、８２０℃以下の温度域において当該歪を駆動力として、オーステナイトからフェライトへの変態を一気に促進させることにより結晶粒を微細化させることができる。
【００７５】
熱間圧延完了から８２０℃までの冷却時間が０.５秒間を超えたり、熱間圧延完了温度から８２０℃までの平均冷却速度が４００℃／秒未満であったり、冷却完了温度が８２０℃を超えたりすると、熱間圧延によってオーステナイト結晶粒内に蓄積された歪が８２０℃を超える温度域において容易に解放されてしまい、熱延鋼板の結晶粒の微細化を図ることが困難となる。熱間圧延完了から７８０℃までの冷却時間を０.５秒間以内とすることが好ましく、熱間圧延完了から７５０℃までの冷却時間を０.５秒間以内とすることがさらに好ましい。なお、ここでいう平均冷却速度は、空冷部分を除外し、水冷却等により強制冷却を行っている部分における平均冷却速度を意味する。
【００７６】
これらの冷却時間は、短ければ短いほど前記歪の解放を抑制できるので、下限は特に規定する必要はない。０.４０秒間以下とすることが好ましく、０.３６秒間以下とすることがさらに好ましく、０.３０秒間以下とすることが特に好ましい。
【００７７】
前記平均冷却速度は、高ければ高いほど前記歪の解放を抑制できるので、上限は特に規定する必要はない。５００℃／秒以上とすることが好ましく、６００℃／秒以上とすることがより好ましく、７００℃／秒以上とすることがさらに好ましく、８００℃／秒以上とすることが最も好ましい。
【００７８】
冷間圧延および焼鈍後の深絞り性の観点から前記平均冷却速度の上限を規定する必要はないが、冷却能力を上げるには冷却設備が大掛かりとなり製造コストが嵩むだけでなく、冷却ムラの発生あるいは冷却停止温度の制御が困難となる場合がある。このため、２０００℃／秒以下としてもよい。
【００７９】
冷却完了温度は、後述する巻取温度を確保できる範囲内において、低ければ低いほど前記歪の解放を抑制できるので好ましい。したがって、８００℃以下とすることが好ましく、７７０℃以下とすることがさらに好ましく、７００℃以下とすることが特に好ましく、６５０℃以下とすることが最も好ましい。
【００８０】
上記冷却完了温度から巻取り温度までの降温過程においては、フェライトの核生成密度が高いことや比較的低温域であることにより顕著な粒成長は生じにくい。したがって、この降温過程における平均冷却速度は特に規定する必要はなく、放冷してもよい。しかし、この過程でもある程度の粒成長は生じうるので、結晶粒の粗大化をより確実に抑制するために水冷してもよい。水冷する場合には、この降温過程における平均冷却速度を１０℃／秒以上とすることが好ましい。さらに好ましくは２０℃／秒以上、より好ましくは３０℃／秒以上である。
【００８１】
巻取りは、４００℃以上、７００℃未満の温度域で行う。巻取温度が７００℃以上になると巻取り後の徐冷中に結晶粒が粗大化したり、鉄−りん化合物が析出して、冷間圧延および焼鈍後の深絞り性が低下する場合がある。さらに表面疵の発生やスケールロスによる歩留り低下といった問題が生じる場合がある。したがって、巻取温度は７００℃未満とする。本発明に係る冷延鋼板は、従来技術に比して冷間圧延および焼鈍後の冷延鋼板の深絞り性に及ぼす巻取温度の影響が小さいので、深絞り性の確保のために巻取温度を高温化する必要はない。したがって、従来技術よりも巻取温度の低く抑えることによって表面疵の発生を抑制することができる。このような観点から、巻取温度は、好ましくは６４０℃以下、さらに好ましくは６２０℃以下、特に好ましくは６００℃以下である。一方、巻取温度が４００℃を下回ると、微細な炭窒化物が析出したり、炭窒化物の析出が不十分となって固溶Ｃや固溶Ｎが残存したりして、冷間圧延および焼鈍後の深絞り性が低下する場合がある。したがって、巻取温度は４００℃以上とする。好ましくは４５０℃以上であり、さらに好ましくは５００℃以上である。
【００８２】
(５)冷却設備
本発明では、上記の熱間圧延完了からの急速冷却を行う設備を限定しない。工業的には、水量密度の高い水スプレー装置を用いることが好適である。例えば、圧延板搬送ローラーの間に水スプレーヘッダーを配置し、板の上下から十分な水量密度の高圧水を噴射することで冷却することができる。
【００８３】
(６)酸洗
上記熱間圧延により得られた熱延鋼板に酸洗を施す。本発明における酸洗は、熱延鋼板の表面に形成されたスケールの除去のみを目的とするものであるから、酸洗の態様は特に限定する必要はなく、常法でかまわない。
【００８４】
(７)冷間圧延
上記酸洗により得られた酸洗鋼板に圧下率：６０％以上、９５％以下の冷間圧延を施す。極低炭素鋼の場合、冷間圧延率がある程度高くなるほど焼鈍後のｒ値が高くなる傾向を示す。冷間圧延の圧下率が６０％未満では、焼鈍後のｒ値の向上が不十分であり好ましくない。一方、冷間圧延の圧下率が９５％を超えると、深絞り性を劣化させる集合組織が発達するようになり、却って焼鈍後のｒ値を低下させる。また、冷間圧延の生産性も低下する。したがって、冷間圧延の圧下率は６０％以上、９５％以下とする。
【００８５】
冷間圧延に供する鋼板の板厚は、生産性と冷間圧延率の両立の観点から、２.８ｍｍ以上とすることが好ましい。さらに３.０ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは３.２ｍｍ以上である。
【００８６】
(８)焼鈍
上記冷間圧延により得られた冷延鋼板に７００℃以上、９１０℃以下の温度域で焼鈍を施す。焼鈍温度が７００℃未満では再結晶が不十分となり、得られる鋼板が硬質となるだけでなく、伸びや深絞り性が劣化する。一方、焼鈍温度が９１０℃を超えると、製造コストの増大を招くだけでなく、オーステナイトへの変態が過剰に起きてｒ値にとって好ましい集合組織の形成が阻害される。したがって、焼鈍温度は７００℃以上、９１０℃以下とする。焼鈍温度の下限は、７５０℃以上が好ましく、７８０℃以上がさらに好ましく、８００℃以上が特に好ましい。上限は８８０℃以下が好ましく、８５０℃以下がさらに好ましい。
【００８７】
焼鈍方法は連続焼鈍、箱焼鈍のいずれでもかまわない。また、連続溶融亜鉛めっきラインを用いて焼鈍後、溶融亜鉛めっきもしくは合金化溶融亜鉛めっきを行ってもよい。また、焼鈍後の鋼板に電気めっき、たとえば亜鉛系めっき（純亜鉛めっきおよびＺｎ−Ｎｉ合金めっきのような亜鉛合金めっきを包含する）を施してもよい。これらのめっきはいずれも常法にしたがって行えばよい。
【００８８】
連続焼鈍を行うときは、７００℃以上、９１０℃以下の温度域に保持する均熱時間（焼鈍時間）を１０〜１３０秒間とすることが好ましい。この均熱時間が１０秒間以下では再結晶が不十分となる場合がある。一方、均熱時間が１３０秒間を超えると製造コストの増大を招く。均熱時間は２０秒以上がさらに好ましく、３０秒以上がより好ましい。一方、上限は１００秒間以下がさらに好ましく、６０秒間以下がより好ましい。
【００８９】
(９)スキンパス圧延
降伏点伸び発生が懸念される場合には、プレス成形時のストレッチャーストレイン抑制のために、焼鈍後に伸び率０.５〜２％のスキンパス圧延することが好ましい。
【実施例１】
【００９０】
表１に示す化学組成の鋼片を、１２００℃に加熱した後、実験圧延機を使用して、表２に示す条件で熱間圧延、冷却制御および巻取りシミュレーションを行い、板厚３.５ｍｍの熱延鋼板を得た。ここで、冷却停止後の温度から、巻取りシミュレーションの温度までは、放冷を行った。その後、熱延鋼板の表面のスケールを酸洗により除去した後、圧下率８０％の冷間圧延をして板厚０.７ｍｍとした。昇温速度１０℃／秒、焼鈍温度８２０℃、均熱時間３０秒、冷却速度１０℃／秒の連続焼鈍相当の焼鈍を施した後、１％の調質圧延を行った。
【００９１】
なお、巻取りシミュレーションとは、巻取り温度まで冷却した鋼板を、巻取り温度に相当する温度に保持した電気炉に装入し、その温度で３０分保持した後、２０℃／時で冷却することにより行うものであり、巻取り後の温度履歴を模擬したものである。
【００９２】
上記の熱延鋼板については、ＥＢＳＰ（Electron Back Scattering Pattern）法を用いて結晶方位解析を行うことにより、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置（１／４ｔ位置と略記）でのフェライトの平均結晶粒径を求めるとともに、鋼板表面から板厚の１／１６深さ位置での平均結晶粒径（ｄｓ）および板厚中心位置での平均結晶粒径（ｄｃ）を測定し、これらの比（ｄｓ／ｄｃ）を求めた。
【００９３】
さらに、上記の熱延鋼板の表面から板厚の１／１６深さ位置（１／１６ｔ位置と略記）において、Ｘ線回折によって測定した｛１１０｝、｛２００｝、｛２１１｝極点図から３次元集合組織解析を行い、｛１１０｝＜２２３＞および｛２１１｝＜１１１＞方位のランダムに対する密度を求めた。
【００９４】
上記の冷延鋼板については、圧延方向に対して０°、４５°および９０°方向のＪＩＳ ５号試験片を採取して引張り試験を行い、圧延方向に対して０°、４５°および９０°方向のＹＳ（それぞれ、ＹＳ０，ＹＳ４５およびＹＳ９０と表記する）、ＴＳ（それぞれ、ＴＳ０，ＴＳ４５およびＴＳ９０と表記する）、Ｅｌ（それぞれ、Ｅｌ０，Ｅｌ４５およびＥｌ９０と表記する）およびｒ値（それぞれ、ｒ０，ｒ４５およびｒ９０と表記する）を求めた。ＹＳ、ＴＳ、Ｅｌおよびｒ値について、次の方法で平均ＹＳ、平均ＴＳ、平均Ｅｌ、平均ｒ値およびΔｒを求めた：
平均ＹＳ＝（ＹＳ０＋ＹＳ９０＋ＹＳ４５×２）／４
平均ＴＳ＝（ＴＳ０＋ＴＳ９０＋ＴＳ４５×２）／４
平均Ｅｌ＝（Ｅｌ０＋Ｅｌ９０＋Ｅｌ４５×２）／４
平均ｒ値＝（ｒ０＋ｒ９０＋ｒ４５×２）／４
Δｒ＝（ｒ０＋ｒ９０−ｒ４５×２）／２
平均ｒ値および｜Δｒ｜の値を、ｒ４５（圧延方向に対して４５°方向のｒ値）および最小ｒ値（ｒ０、ｒ４５、ｒ９０の中の最小値）とともに記録した。なお、｜Δｒ｜の値はｒ値の面内異方性の指標である。
【００９５】
以上の試験結果を表３に示す。
【００９６】
【表１】
【００９７】
【表２】
【００９８】
【表３】
【００９９】
表２および３から明らかなように、本発明の条件を満たす試験番号１〜４、８、９、１２、１３、１５、１７、１９および２１では、何れも深絞り性の良好で、特にｒ４５が向上した冷延鋼板が得られた。さらに、軟鋼板についてのｒ値の面内異方性の指標｜Δｒ｜も低減し、最小ｒ値も顕著に向上した。
【０１００】
熱間圧延後の急冷停止温度のみが異なる試験番号１〜３を比較すると、圧延完了から７５０℃までの冷却時間が０.５秒間以内であった試験番号３が、深絞り性に関するすべての試験項目（平均ｒ値、最小ｒ値、｜Δｒ｜、ｒ４５）で最も結果がよく、特にｒ４５の値が高くなった。次にｒ４５の値が高かったのは圧延完了から７８０℃までの冷却時間が０.５秒間以内であった試験番号２であった。したがって、本発明では、圧延完了から０.５秒間以内で到達する冷却温度は８２０℃以下とするが、好ましくは７８０℃以下であり、特に好ましくは７５０℃以下であることがわかる。
【０１０１】
一方、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率が４５％以上、または最終パスの圧下率が２５％以下の試験番号５および６は、深絞り性は比較的良好なものの、発明例に比べると低い。さらに、熱間圧延完了から８２０℃までの冷却時間が０.５秒間を超え、かつ熱間圧延完了から８２０℃までの平均冷却速度が４００℃／秒未満であった試験番号７、１０、１１、１４、１６、１８、２０および２２では、熱延鋼板において、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径が１６μｍを超えるか、ｄｓ／ｄｃが０.９０を超え、いずれもｒ４５の値が小さく、深絞り性に劣っていた。さらに、軟鋼板についてはｒ値の面内異方性の指標である｜Δｒ｜が上昇し、最小ｒ値は低下した。また、本発明の成分を外れる鋼種Ｈ、Ｉを使用した試験番号２３および２４では、平均ｒ値、最小ｒ値、ｒ４５の値がともに低かった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス加工等により様々な形状に成形されて用いられる冷延鋼板の製造方法に関する。より具体的には、本発明は、自動車サイドフレームアウター等のパネル類のように、非常に厳しい成形が施される部品の素材として好適な、深絞り性に優れる冷延鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
深絞り成形を多用して製造される部材、例えば自動車のボディーパネル、中でもサイドフレームアウター等のような部材の素材として使用される冷延鋼板には、高い深絞り性が要求される。
【０００３】
冷延鋼板の深絞り性を高めるには、鋼中のＣ含有量を著しく低減させた極低炭素鋼とし、さらにＴｉやＮｂ等の炭窒化物生成元素を添加することにより、固溶炭素や固溶窒素を低減させることが有効である。固溶炭素や固溶窒素を低減させることにより、冷間圧延後の焼鈍工程において深絞り性に有利な｛１１１｝集合組織が発達するからである。
【０００４】
また、冷間圧延に供する熱延鋼板の結晶粒を微細化することも深絞り性の向上に有効である。これは、冷間圧延後の焼鈍工程において、冷間圧延組織から加工歪みの解放によって再結晶組織が形成される際に、冷間圧延に供される熱延鋼板において結晶粒界であった部位の方が結晶粒内であった部位に比して、深絞り性に有利な｛１１１｝集合組織が発達しやすいという理由による。すなわち、冷間圧延に供する熱延鋼板の結晶粒が微細であればあるほど、結晶粒界の部位の割合が高くなるので、冷間圧延および焼鈍後の冷延鋼板の深絞り性が高くなるのである。
【０００５】
ところで、冷延鋼板のプレス成形においては、深絞り性の指標であるｒ値が高いことのみならず、ｒ値の面内異方性（以下、単に「面内異方性」ともいう）が小さいことが一般に要求される。ここで、面内異方性は、圧延方向に対して（以下、方向は「圧延方向」を基準として示す）４５°方向のｒ値（ｒ４５）が０°方向のｒ値（ｒ０）や９０°方向のｒ値（ｒ９０）に比して低いことに起因して大きくなっていることが多い。このため、ｒ４５を高めることができれば、面内異方性を低減することが可能となる場合が多い。
【０００６】
また、面内異方性の比較的小さい冷延鋼板であっても、例えばサイドフレームアウターなどの鋼板部材の素材として用いられる場合には、冷延鋼板からのプレス用切板の採取の都合から、加工量の大きい部位において４５°方向の加工性が高いことが要求されることが多い。このような観点からもｒ４５を高めることが望まれている。一般に強度の上昇とともにｒ値は低下する傾向にあるため、特に３４０ＭＰａ以上の引張強度を有する高張力鋼板についてｒ４５を高めることが望まれている。
【０００７】
そこで、上述した熱延鋼板の結晶粒の微細化等を利用して冷延鋼板の深絞り性を向上させる方法がこれまでにいくつか提案されている。
例えば、下記特許文献１には、仕上温度をＡｒ３点〜（Ａｒ３点＋５０℃）とし、最終圧下率を３０％以上の強加工とする熱間圧延を施し、熱間圧延直後から冷却を開始し、開始から３秒間の平均冷速が６０℃／ｓ以上で、特に開始から１秒間の平均冷速が８０℃／ｓ以上とする冷却を行う方法が提案されている。
【０００８】
下記特許文献２には、０.０５０％超のＴｉと０.０００３％以上のＢを含有させ、好ましくは動的再結晶温度域で５パス以上圧延し、仕上圧延温度を（Ａｒ３点−２０℃）以上とする熱間圧延を施し、熱間圧延終了後、０.２秒以内に急冷処理を開始する方法が提案されている。
【０００９】
下記特許文献３には、最終パス前の２パスの合計圧下率を４５％超、７０％以下、最終パスの圧下率を５％以上、３５％以下とし、さらに仕上温度を、Ａｒ３点〜（Ａｒ３点＋５０℃）とする熱間圧延を施し、熱間圧延終了後１秒以内に２００〜２０００℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却を開始して仕上温度から６５０〜８５０℃まで冷却を行う方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−１１２８３１号公報
【特許文献２】特開２０００−２３９７８６号公報
【特許文献３】特開２００１−３１６７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、熱延鋼板の結晶粒の微細化により冷延鋼板の深絞り性を向上させる方法がいくつか提案されているが、いずれも実用化に問題を有するか、または本来目的とする熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十分に享受できないという問題を抱える。
【００１２】
例えば、特許文献１の実施例には、熱延鋼板を微細粒化するために４０％以上という極めて高い最終圧下率を必要とすることが示されている。このため、この方法には、圧延荷重が過大となり、既存設備への適用が困難であり、得られる熱延鋼板については形状不良が生じやすいという問題がある。
【００１３】
特許文献２に記載された方法は、動的再結晶温度域における熱間圧延が任意であるかの如き記載がなされているものの、その実施例の記載から明らかなように、熱延鋼板を安定して微細粒化するには、動的再結晶下限温度〜（動的再結晶下限温度＋８０℃）という動的再結晶低温域において５パス以上かつ合計圧下率８０％以上の圧延を行うことが必要である。このため、この方法には、精緻な圧延温度管理やパススケジュール管理が必要であり、工業的生産への適用が困難であるという問題がある。
【００１４】
特許文献３に提案されている方法によれば、上記問題点は解消される。しかし、「冷却開始時間を０.５秒以下にすると、熱延板の細粒化による材質向上は期待できるが、冷却開始時間のわずかなずれにより材質が大きく変化するため、鋼板長手方向で材質の不均一が生じる」と本特許文献に記載されていることからもわかるように、特許文献３に提案されている方法では熱間圧延直後の急冷による熱延鋼板の結晶粒の微細化作用が不十分である。このため、この方法では、本来目的とする熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十分に享受できない。
【００１５】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、本来目的とする熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十分に享受できるとともに、工業的生産が容易で実用性の高い、深絞り性に優れた冷延鋼板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】
【００１６】
本発明者らは、上記目的を達成するために、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十分に享受し、特にｒ４５の高い冷延鋼板の製造方法を確立すべく、鋭意検討を行った。
【００１７】
その結果、所定の化学組成を有する鋼塊または鋼片に、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満かつ最終パスの圧下率を２５％超とし、（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上で圧延を完了する多パスの熱間圧延を施し、上記熱間圧延完了後０.５秒間以内に４００℃／秒以上の平均冷却速度で８２０℃まで冷却することによって、板厚中心部から鋼板表面にかけて結晶粒の粒径が小さくなる傾斜組織を有する熱延鋼板が得られ、斯かる組織を有する鋼板に冷間圧延および焼鈍を施すことによって、従来困難であった優れた深絞り特性を有する冷延鋼板の安定製造が可能となることを見出したのである。
【００１８】
検討内容を以下に詳細に述べる。
(ａ)熱延鋼板の結晶粒を微細化する方法として、主として熱延鋼板を最終製品とする場合に、結晶粒の微細化による高強度化を目的として、熱間圧延直後に急冷却する方法が従来から検討されている。これらの従来技術は、熱延鋼板の高強度化を目的とするものであるため、検討対象である鋼種は比較的Ｃ含有量の高い低炭素鋼であり、Ｃ含有量の極めて低い極低炭素鋼を対象とした検討は十分になされていない。
【００１９】
(ｂ)一方、本発明が目的とする深絞り性に優れた冷延鋼板を得るには、Ｃ含有量が極めて低い極低炭素鋼を用いる必要がある。しかし、極低炭素鋼は粒成長性が高いため、熱延鋼板の高強度化を目的として従来検討がなされていたような冷却条件では結晶粒の微細化を図ることはできず、したがって、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十分に享受することができないことが、本発明者らの検討によって明らかになった。
【００２０】
(ｃ)すなわち、熱間圧延時に生じる鋼板と圧延ロールとの間の摩擦によって、鋼板の表面近傍領域には大きな剪断歪みが導入される。このため、熱間圧延により加えられる歪の板厚方向の分布は、板厚中心部から鋼板表面に向かうにしたがって大きくなる。したがって、本来であれば、板厚中心部から鋼板表面にかけて粒径が小さくなるという傾斜組織を有する熱延鋼板が得られることになる。
【００２１】
しかし、歪量の多いことは回復および再結晶の駆動力が大きいことでもあるから、適切な冷却を施さないと容易に粒成長が進行してしまう。特に、本発明が対象とする極低炭素鋼は粒成長性が高いため、その粒成長性の高さも相俟って、鋼板の表面近傍領域における粒成長の進行が著しくなる。その結果、従来技術では、熱延鋼板の鋼板表面近傍領域において本来の結晶粒の微細化が達成できなかったのである。
【００２２】
また、そのような状況であったために、鋼板表面近傍領域に導入される剪断歪みによって結晶粒の微細化効果が顕著に得られるということについても、従来は全く考慮されていなかったのである。このため、従来技術における冷間圧延および焼鈍後の鋼板は、鋼板表面近傍領域において深絞り性に好ましい集合組織の発達が不十分となり、鋼板全体としての深絞り性を十分に向上させることができなかった。
【００２３】
(ｄ)特許文献３において、熱間圧延後の冷却開始時間を０.５秒以下にすると、冷却開始時間のわずかなずれによって材質が大きく変動してしまい、鋼板長手方向で材質の不均一が生じると指摘されているのは、まさにこのことが原因であると推察される。すなわち、特許文献３において検討されている冷却条件は、従来の熱延鋼板の高強度化を目的として検討されている程度の冷却条件であったために、著しい粒成長性を有する極低炭素鋼については鋼板表面近傍領域における粒成長が進行してしまい、冷却開始時間のわずかなずれによって鋼板表面近傍領域における粒成長の進行の度合いが大きく異なってしまい、これによって熱延鋼板の結晶粒の粒径が大きく変動し、その結果、材質の大きな変動を招いてしまったと推察される。
【００２４】
(ｅ)そこで、著しい粒成長性を有する極低炭素鋼について、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十分に享受する条件を詳細に検討した結果、ＴｉおよびＮｂを含有する特定の化学組成を有する極低炭素鋼に、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満かつ最終パスの圧下率を２５％超とし、（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上で圧延を完了する多パスの熱間圧延を施し、熱間圧延完了後０.５秒間以内に４００℃／秒以上の平均冷却速度で８２０℃まで冷却することが最も重要であるとの新知見を得た。これは、従来検討されていなかった熱間圧延の極直後領域における冷却条件を詳細に検討することによって初めて明らかになったものである。
【００２５】
ここで、特筆すべきことは、熱間圧延後の冷却条件を、熱間圧延完了から急冷を開始するまでの時間ではなく、熱間圧延完了から８２０℃まで冷却するのに要する時間により規定していることであり、この時間を０.５秒間以下とすることにより、この間の平均冷却速度が４００℃／秒以上でありさえすれば、冷却開始時間によらず「安定して」目的とする冷延鋼板の深絞り性の改善が得られるのである。熱間圧延を大圧下で行う必要がないので、この方法は工業的生産に容易に適用できる。
【００２６】
(ｆ)上記(ｅ)項の冷却条件を適用することによって、上記(ｃ)項において述べた、歪量の多い鋼板表面近傍領域における粒成長の進行を抑制し、当該領域において本来の結晶粒の微細化を実現することができる。その結果、冷間圧延および焼鈍後に優れた深絞り性が得られる。
【００２７】
すなわち、上記(ｃ)項で述べたように、熱間圧延により加えられる歪の板厚方向の分布は板厚中心部から鋼板表面に向かうにしたがって大きくなるが、粒成長性の高い極低炭素鋼においては鋼板表面近傍領域における歪が極めて容易に解放されてしまうため、当該領域においては本来の結晶粒の微細化が困難であったのであるが、上記(ｅ)項の冷却条件を適用することによって、これらの歪の解放が抑制され、鋼板表面近傍領域において本来の結晶粒の微細化が可能となる。これによって、板厚中心部から鋼板表面にかけて粒径が小さくなるという傾斜組織を有する熱延鋼板が得られる。
【００２８】
そして、斯かる組織を有する鋼板に冷間圧延および焼鈍を施すことによって、板厚中心部のみならず鋼板表面近傍領域においてもｒ値を向上させるとともにｒ値の面内異方性を低下させる集合組織を十分に発達させることができ、鋼板全体としての深絞り性を著しく向上させることができるのである。
【００２９】
(ｇ)このように、熱間圧延時に鋼板と圧延ロールの間の摩擦によって鋼板表面近傍領域に導入される剪断歪みを、結晶粒の微細化に最大限に活用するので、熱間圧延後の冷却速度を高くすることが困難となる熱延鋼板の板厚が厚い場合でも、極めて高い冷却能を有する特殊な冷却装置を導入せずとも、良好な深絞り性を有する冷延鋼板を製造することができる。
【００３０】
(ｈ)さらに、上記(ｅ)項の熱間圧延条件、すなわち最終３パスの圧下条件を適用することによって、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を鈍化させる熱延鋼板の集合組織の発達を抑制することができる。これによって、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を十二分に享受することができ、冷間圧延および焼鈍後にさらに優れた深絞り性が得られる。
【００３１】
すなわち、上記(ｅ)項の冷却条件を適用することによる熱延鋼板の結晶粒の微細化は、熱間圧延における圧下率を高めることによって促進される。しかし、熱間圧延の最終３パスの圧下条件が不適切であると、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性向上に有利な集合組織の発達を鈍化させる熱延鋼板の集合組織が顕著に発達してしまう。したがって、このような熱延鋼板の集合組織の発達を極力抑制しつつ結晶粒の微細化を図ることが重要である。このために、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満とし、かつ最終パスの圧下率を２５％超とするのである。
【００３２】
(ｉ)以上のことは、鋼板表面近傍領域において深絞り性に有利な集合組織の発達を促すことによって、鋼板全体としての深絞り性を向上させることである。そのためには、熱延鋼板の鋼組織は、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径が１６μｍ以下であり、かつ鋼板表面から板厚の１／１６深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｓ）と板厚中心位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｃ）との比（ｄｓ／ｄｃ）が０.９０以下であることが好ましい。
【００３３】
上記新知見に基づく本発明は、下記工程(Ａ)〜(Ｄ)を含むことを特徴とする冷延鋼板の製造方法である：
(Ａ)質量％で、Ｃ：０.０１０％未満、Ｓｉ：１.５％以下、Ｍｎ：２.０％以下、Ｐ：０.１０％以下、Ｓ：０.０１０％以下、Ａｌ：０.０００５％以上０.１０％以下、Ｎ：０.００６０％以下、Ｔｉ：０.００１％以上０.１０％以下、およびＮｂ：０.００１％以上０.１０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなるとともに、下記式(１)式を満足する化学組成を有する鋼塊または鋼片に、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満かつ最終パスの圧下率を２５％超とし、（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上で圧延を完了する多パスの熱間圧延を施し、前記熱間圧延完了後０.５秒間以内に４００℃／秒以上の平均冷却速度で８２０℃まで冷却し、４００℃以上６４０℃未満の温度域で巻き取って熱延鋼板とする熱間圧延工程；
（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２）／(Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３)≦１.４・・・(１)
上記式中の元素記号は各元素の鋼中における含有量（単位：質量％）を示す；
(Ｂ)前記熱延鋼板に酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程；
(Ｃ)前記酸洗鋼板に圧下率：６０〜９５％の冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程；および
(Ｄ)前記冷延鋼板に７５０〜８８０℃の温度域で焼鈍を施す焼鈍工程。
【００３４】
本発明の制限を意図しない実施態様をいくつか示すと次の通りである。
・前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｖ：１質量％以下を含有するとともに、前記式(１)に代えて下記式(２)を満足する：
（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２)／(Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１）≦１.４
・・・ (２)
上記式中の元素記号は各元素の鋼中における含有量（単位：質量％）を示す。
【００３５】
・前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｂ：０.００３０質量％以下を含有する。
・前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｒ：１.０％以下および／またはＭｏ：１.０％以下を含有する。
【００３６】
・前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ：０.０１０％以下、Ｚｒ：０.１０％以下およびＲＥＭ：０.１０％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。
【００３７】
・工程(Ａ)で得られた熱延鋼板が、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径が１６μｍ以下であり、かつ、鋼板表面から板厚の１／１６深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｓ）と板厚中心位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｃ）との比（ｄｓ／ｄｃ）が０.９０以下である組織を有する。
【００３８】
・工程(Ｃ)で冷間圧延が施されるす酸洗鋼板の板厚が２.８ｍｍ以上である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の方法によれば、サイドパネルアウターといった自動車部品の一体成形などで行われる非常に厳しい深絞り加工に利用できる、深絞り性に優れた冷延鋼板を容易にかつ高生産性で製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に本発明についてより詳しく説明する。以下の説明において、鋼の化学組成に関する％は質量％を意味する。
(１)化学組成
本発明に係る冷延鋼板の製造方法において、鋼の化学組成は下記の通りである。
【００４１】
Ｃ：０.０１０質量％未満
Ｃは、延性および深絞り性を低下させる作用を有するので、本発明では不純物として含有される元素である。そのため、Ｃ含有量は０.０１０％未満とする。好ましくは０.００８０％未満であり、さらに好ましくは０.００４０％未満である。Ｃ含有量は少なければ少ないほど好ましいので、Ｃ含有量の下限は特に規定する必要はない。しかし、Ｃ含有量の過剰な低減は著しい精錬コストの上昇をもたらす。したがって、精錬コストの観点から、Ｃ含有量は０.０００５％以上とすることが好ましい。
【００４２】
Ｓｉ：１.５％以下
Ｓｉは、不純物として含有される元素であるが、延性の低下を抑制しつつ高強度化を可能にする固溶強化元素としての有用性も有する。それにより良好な強度−延性バランスを確保しつつ、鋼板の高強度化が可能となる。したがって、Ｓｉを必要に応じて含有させてもよい。しかし、Ｓｉ含有量が過剰になると、鋼板の表面処理性の劣化が著しくなる。このため、Ｓｉを含有させる場合でも、Ｓｉ含有量は１.５％以下とする。好ましくは１.０％以下であり、さらに好ましくは０.５％以下である。また、深絞り性の観点からは、強度が低い方が好ましいので、Ｓｉ含有量は０.１％以下であることが好ましい。さらに好ましくは、０.０５％以下であり、より好ましくは０.０３％以下である。一方、Ｓｉによる高強度化を目的とする場合には、Ｓｉ含有量は０.１％を超えることが好ましい。深絞り性の観点からは、Ｓｉ含有量は少ないほど好ましいが、Ｓｉ含有量の過剰な低減は著しい製造コストの上昇をもたらすので、Ｓｉ含有量は０.００１％以上とすることが好ましい。
【００４３】
Ｍｎ：２.０％以下
Ｍｎは、不純物として含有される元素であるが、固溶強化により鋼の強度を高める有用な作用も有する。また、ＳをＭｎＳとして固定し、ＦｅＳ生成による鋼の赤熱脆性を抑制する作用を有する。さらにまた、オーステナイトからフェライトへの変態温度を低下させる作用を有するため、熱間圧延の仕上温度の低下を可能にし、これによって、熱延鋼板の結晶粒の微細化を促進させることができる。したがって、必要に応じてＭｎを含有させてもよい。しかし、Ｍｎ含有量が過剰になると、延性の劣化が著しくなるため、Ｍｎを含有させる場合でも、Ｍｎ含有量は２.０％以下とする。好ましくは１.５％以下、さらに好ましくは１.０％以下である。また、Ｍｎは深絞り性を低下させる作用を有するので、深絞り性の観点からはＭｎ含有量を０.５％以下とすることが好ましく、０.３％以下とすることがさらに好ましく、０.２％以下とすることがより好ましい。鋼の赤熱脆性を抑制する観点からは、Ｍｎ含有量を０.０５％以上とすることが好ましい。
【００４４】
Ｐ：０.１０％以下
Ｐは、不純物として含有される元素であるが、ｒ値の低下を抑制しつつ高強度化を可能にする固溶強化元素としての有用性も有する。それにより良好な強度−深絞り性バランスを確保しつつ高強度化を可能にするので、必要に応じてＰを含有させてもよい。しかし、Ｐ含有量が過剰になると耐二次加工脆性が劣化するので、Ｐを添加する場合でも、Ｐ含有量を０.１０％以下とする。好ましくは０.０８％以下である。Ｐによる固溶強化を要しない場合には、耐二次加工脆性の観点からＰ含有量は低いほど有利であり、０.０２５％以下とすることが好ましく、０.０２０％以下とすることがさらに好ましい。Ｐ含有量の下限は特に限定する必要はないが、Ｐ含有量の過剰な低減は著しい製造コストの上昇をもたらすので、Ｐ含有量は０.００１％以上とすることが好ましい。なお、Ｐによる固溶強化を確実に得るには、Ｐは０.０２５％を超えて含有させることが好ましい。
【００４５】
Ｓ：０.０１０％以下
Ｓは、不純物元素であり、延性および深絞り性を低下させる作用を有する。このため、Ｓ含有量は０.０１０％以下とする。好ましくは０.００８％以下であり、より好ましくは０.００５％以下、さらに好ましくは０.００３％以下である。Ｓ含有量は少なければ少ないほど好ましいので、Ｓ含有量の下限は特に規定する必要はない。しかし、Ｓ含有量の過剰な低減は著しい製造コストの上昇をもたらす。したがって、製造コストの観点から、Ｓ含有量は０.０００３％以上とすることが好ましい。
【００４６】
Ａｌ：０.０００５％以上、０.１０％以下
Ａｌは、溶鋼を脱酸する作用を有する。この効果を得るためにＡｌ含有量を０.０００５％以上とする。好ましくは０.００５％以上である。一方、Ａｌ含有量が過剰になると介在物が増加して延性の低下が著しくなるため、Ａｌ含有量は０.１０％以下とする。好ましくは０.０５％以下、さらに好ましくは０.０３％以下である。
【００４７】
Ｎ：０.００６０％以下
Ｎは、不純物元素であり、延性および深絞り性を低下させる作用を有する。このため、Ｎ含有量は０.００６０％以下とする。好ましくは０.００４０％以下であり、さらに好ましくは０.００２５％以下である。Ｎ含有量は少なければ少ないほど好ましいので、Ｎ含有量の下限は特に規定する必要はない。しかし、Ｎ含有量の過剰な低減は著しい製造コストの上昇をもたらす。したがって、製造コストの観点から、Ｎ含有量は０.０００３％以上とすることが好ましい。
【００４８】
Ｔｉ：０.００１％以上、０.１０％以下
Ｔｉは、炭窒化物を形成することによって固溶Ｃおよび固溶Ｎを低減し、深絞り性および延性を向上させる作用を有する。このため、Ｔｉ含有量は０.００１％以上とする。好ましくは０.０１０％以上、さらに好ましくは０.０１５％以上、より好ましくは０.０２０％以上である。一方、０.１０％を超えるＴｉを含有させても、上記作用による効果が飽和していたずらにコストの増加をもたらすのみならず、鋼が硬質化して加工性の劣化を招く。したがって、Ｔｉ含有量は０.１０％以下とする。より好ましくは０.０８％以下、更に好ましくは０.０７％以下、特に好ましくは０.０６％以下である。
【００４９】
Ｎｂ：０.００１％以上、０.１０％以下
Ｎｂは、炭窒化物を形成することによって固溶Ｃおよび固溶Ｎを低減し、深絞り性および延性を向上させる作用を有する。また、オーステナイトの再結晶を抑制する効果あり、熱延板の結晶粒を微細化する作用も有する。このため、Ｎｂ含有量は０.００１％以上とする。好ましくは０.００５％以上である。一方、０.１０％を超えるＮｂを含有させると、再結晶温度の著しい上昇を招き、所要の性能を得るために必要な焼鈍温度が高温となり、焼鈍設備の損傷や製造コストの上昇を招く。したがって、Ｎｂ含有量は０.１０％以下とする。好ましくは０.０５％以下、より好ましくは０.０３％以下、特に好ましくは０.０１５％以下である。
【００５０】
ＴｉおよびＮｂの含有量は、さらに下記式(１)を満足することが必要である。
（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２）／(Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３)≦１.４・・・(１)
上記式中の元素記号は各元素の鋼中における含有量（単位：質量％）を示す。
【００５１】
式(１)の左辺は、ＴｉおよびＮｂと結合して化合物を形成する、Ｃ、ＮおよびＳに対するＴｉおよびＮｂの当量比を表すパラメータ式であり、この値が小さいほど、上述したＴｉおよびＮｂによる深絞り性および延性を向上させる作用をより確実に発現させることができる。式(１)の右辺は、好ましくは１.２、より好ましくは１.０、よりいっそう好ましくは０.８、最も好ましくは０.６である。式(１)の左辺パラメータ式の値の下限は、上記ＴｉおよびＮｂの含有量の上限値によって自ずと定まるため、特に規定する必要はないが、該パラメータ式の値が過剰に小さくなることはＴｉおよびＮｂの添加効率の低下を意味するので、０.０１以上とすることが好ましい。より好ましくは０.０５以上、特に好ましくは０.１０以上である。
【００５２】
本発明の冷延鋼板の製造方法に供される鋼塊または鋼片は、上記の各元素を含有するとともに、上記(１)式を満足し、残部はＦｅおよび不純物からなる化学組成を有するものである。ただし、上記鋼塊または鋼片の化学組成は、各種性能を向上させる目的で、以下に示す元素を場合により含有していてもよい。
【００５３】
Ｖ：１％以下
Ｖは、ＴｉやＮｂと同様に、炭窒化物を形成することによって固溶Ｃおよび固溶Ｎを低減し、深絞り性および延性を向上させる作用を有する。また、該炭窒化物はフェライトの粗大化を抑制する作用を有し、熱延鋼板の結晶粒の微細化を促進する。さらにまた、炭化物を形成して析出強化により鋼を高強度化する作用も有する。このため、必要に応じてＶを含有させてもよい。しかし、Ｖ含有量が過剰になると延性や加工性の劣化が著しくなるので、含有させる場合でもＶ含有量は１％以下とする。好ましくは０.５％以下である。より好ましくは０.３％以下である。なお、Ｖによる深絞り性および延性を向上させる作用をより確実に得るには、Ｖ含有量を０.０１％以上とすることが好ましい。
【００５４】
ＶはＴｉやＮｂと同様の作用を有するので、Ｖを含有させる場合には上記式(１)に代えて、Ｖの寄与を考慮した下記式(２)を満足する化学組成とすることが好ましい。
（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２)／(Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１）≦１.４
・・・ (２)
上記式中の元素記号は各元素の鋼中における含有量（単位：質量％）を示す。
【００５５】
式(２)の右辺は、好ましくは１.２、より好ましくは１.０、さらにいっそう好ましくは０.８、最も好ましくは０.６である。式(２)の左辺パラメータ式の値の下限は、式(１)の場合と同様に、０.０１以上とすることが好ましい。より好ましくは０.０５以上、特に好ましくは０.１０以上である。
【００５６】
Ｂ：０.００３０％以下
本発明が対象とするＴｉおよびＮｂを含有させて固溶Ｎや固溶Ｃを低減させた極低炭素鋼板は、粒界強度が弱く耐二次加工脆性に劣る場合がある。Ｂは、上記粒界強度を高めることにより、耐二次加工脆性を向上させる作用を有する。したがって、必要に応じてＢを含有させてもよい。一方、０.００３０％を超えるＢを含有させても上記作用による効果は飽和するのみならず、Ｂにはｒ値を低下させる作用も有するので、Ｂを含有させる場合には、その含有量を０.００３０％以下とするのが好ましく、０.００１０％以下とするのがさらに好ましい。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｂ含有量を０.０００３％以上とすることが好ましい。
【００５７】
Ｃｒ：１.０％以下および／またはＭｏ：１.０％以下
ＣｒおよびＭｏは、熱延鋼板を細粒化する作用や固溶強化により鋼板を高強度化する作用を有する。このため、必要に応じて、これらの元素の一種または二種を含有させてもよい。一方、これらの元素の含有量が過剰になると上記作用による効果が飽和していたずらにコストを増加させるため、それぞれの含有量を１.０％以下とするのが好ましい。より好ましくは０.５％以下、特に好ましくは０.２％以下、最も好ましくは０.１％以下である。上記作用による効果をより確実に得るには、Ｃｒの含有量を０.０３％以上とするか、Ｍｏの含有量を０.０２％以上とすることが好ましい。
【００５８】
Ｃａ：０.０１０％以下、Ｚｒ：０.１０％以下、ＲＥＭ：０.１０％以下の１種または２種以上
Ｃａ、Ｚｒ、ＲＥＭ（希土類元素）は、何れも介在物の形態制御によって延性を代表とする加工性を改善する作用を有する。このため、必要に応じて、これらの元素の１種以上を含有させてもよい。一方、０.０１０％を超えるＣａを含有させるか、ＺｒおよびＲＥＭについてはそれぞれ０.１０％を超えて含有させると、鋼中の介在物が多くなりすぎて却って加工性の劣化を招く。したがって、それぞれの含有量を、Ｃａ：０.０１０％以下、Ｚｒ：０.１０％以下、ＲＥＭ：０.１０％以下とするのが好ましい。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｃａを含有させる場合にはその含有量を０.０００２％以上とすることが好ましく、ＺｒまたはＲＥＭを含有させる場合にはその含有量を０.００１％以上とすることが好ましい。
【００５９】
なお、本発明にいう「ＲＥＭ」とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドの合計１７元素の総称であり、ＲＥＭの含有量は上記元素の合計含有量を指す。
(２)冷間圧延に供する鋼板の組織
冷間圧延および焼鈍後において、優れた深絞り性、特にｒ４５の高い冷延鋼板を得るには、冷間圧延に供する鋼板（熱間圧延工程で得られた熱延鋼板）の表面から板厚の１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径を１６μｍ以下とすることが好ましい。熱延鋼板の表面から板厚の１／４深さ位置（以下、単に１／４深さ位置ともいう）は鋼板の表面と板厚中心位置との中間点の深さに対応するので、１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径は、当該鋼板全体としてのフェライト平均結晶粒径の代表値である。
【００６０】
この１／４深さ位置における熱延鋼板のフェライト平均結晶粒径が１６μｍを超えると、冷間圧延および焼鈍後における深絞り性、特にｒ４５の低下が著しくなる。したがって、１／４深さ位置における熱延鋼板のフェライト平均結晶粒径を１６μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは１５μｍ以下、さらに好ましくは１４μｍ以下である。前記フェライト平均結晶粒径が微細であるほど、冷間圧延および焼鈍後における深絞り性が向上するので、前記フェライト平均結晶粒径の下限は特に限定する必要はない。しかし、結晶粒の著しい微細化には高い冷却能力を要し、冷却能力を上げるために冷却設備が大掛かりとなり、製造コストが嵩む。このため、１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径は２μｍ以上とすることが好ましい。
【００６１】
さらに、冷間圧延および焼鈍後において、優れた深絞り性、特にｒ４５の高い冷延鋼板を得るには、冷間圧延に供する熱延鋼板の表面から板厚の１／１６深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｓ）と板厚中心位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｃ）との比（ｄｓ／ｄｃ）を０.９０以下とするのが好ましい。
【００６２】
本発明は、熱間圧延において板厚中心部に比して多くの歪量が付与されることに起因して、結晶粒の微細化が期待されるとともに著しい粒成長性により結晶粒の微細化の困難性を伴う鋼板表面近傍領域について、適切な冷却を施すことにより著しい粒成長を抑制して結晶粒を微細化するものである。したがって、ｄｓ／ｄｃは、本発明が目的とする微細化が実現されていることを確認するのに有効な指標である。すなわち、ｄｓ／ｄｃが低いということは、より適切な冷却が施されることにより本発明が目的とする微細化がより確実に実現されていることを示す。
【００６３】
ｄｓ／ｄｃを０.９０以下とすることにより、冷間圧延および焼鈍後において、深絞り性、特にｒ４５を向上させることができる。この比は好ましくはより０.８５以下、さらに好ましくは０.８０以下、特に好ましくは０.７５以下、最も好ましくは０.７０以下である。ｄｓ／ｄｃが小さいほど、冷間圧延および焼鈍後における深絞り性が向上するのでｄｓ／ｄｃの下限は特に限定する必要はない。しかし、ｄｓ／ｄｃの著しい低減には高い冷却能力を要し、冷却能力を上げるために冷却設備が大掛かりとなり、製造コストが嵩む。このため、ｄｓ／ｄｃは０.２０以上とすることが好ましい。
【００６４】
冷間圧延および焼鈍後において、深絞り性向上に有効な集合組織をさらに発達させて、深絞り性をより一層向上させるには、冷間圧延に供する鋼板の表面から板厚の１／１６深さ位置において、｛１１０｝＜２２３＞方位の密度をランダムに対して２.０倍以上、さらには３.０倍以上とし、｛２１１｝＜１１１＞方位の密度をランダムに対して１.５倍以上、さらには２.０倍以上とすることが好ましい。しかし、これらの集合組織の発達に伴って、本来目的とする熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を鈍化させる熱延鋼板の集合組織が発達する場合がある。したがって、冷間圧延に供する鋼板の表面から板厚の１／１６深さ位置において、｛１１０｝＜２２３＞方位の密度をランダムに対して１０倍以下とし、｛２１１｝＜１１１＞方位の密度をランダムに対して１０倍以下とすることが好ましい。
【００６５】
(３)熱間圧延
上述した化学組成を有する鋼塊または鋼片に、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満かつ最終パスの圧下率を２５％超とし、（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上で圧延を完了する多パスの熱間圧延を施す。
【００６６】
本発明では、熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に歪を蓄積させ、蓄積された歪の解放を熱間圧延後の冷却によって抑制し、所定の低温域になった段階でこの歪を駆動力として、オーステナイトからフェライトへの変態を一気に促進させることにより、結晶粒の微細化を図る。したがって、熱間圧延はオーステナイト域で行うことが基本となる。しかし、熱間圧延時に金属製の圧延ロールとの接触によって抜熱が生じるため、鋼板の表面から１００μｍの深さ位置までの最表層領域において局所的な変態がしばしば生じる。特に、本発明のようにＣ含有量の極めて低い鋼種においては、このような最表層領域における局所的変態が生じ易い。このような局所的変態を防ぐ方法として、仕上温度の高温化が一応考えられるが、後述するように仕上温度の高温化は結晶粒の微細化を困難にし、板厚全体の結晶粒が粗大化してしまうので、本発明の本質が損なわれてしまう。
【００６７】
そこで、本発明者が詳細に検討したところ、鋼板の最表層領域が機械特性に及ぼす影響は小さく、変態が生じる領域が板厚の１／３２以下であれば、最終製品の特性が殆ど損なわれないことが明らかになった。そして、変態が生じる領域を板厚の１／３２以下とするには、熱間圧延完了温度（以下、「仕上温度」ともいう）を（Ａｒ３点−３０℃）以上とすればよいことも判明した。また、仕上温度が８８０℃を下回ると、熱延板の集合組織発達が顕著となり、冷延鋼板の深絞り性が低下することから、仕上温度を８８０℃以上ととすればよいことも判明した。
【００６８】
したがって、熱間圧延の仕上温度は、（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上とする。冷間圧延および焼鈍後において冷延鋼板の深絞り性を一層向上させるには、仕上温度をＡｒ３点以上かつ８８０℃以上とすることが好ましく、Ａｒ３点以上かつ９００℃以上とすることがさらに好ましい。仕上温度が過度に高温であると、熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に蓄積された歪が容易に解放されてしまい、上述した機構による結晶粒の微細化を効率的に行うことができなくなる。そのため、仕上温度は１０００℃以下とすることが好ましく、９８０℃以下とすることがさらに好ましい。なお、上記温度は鋼板の表面温度であり、放射温度計等によって測定することができる。
【００６９】
熱間圧延に供する鋼塊または鋼片の温度は、仕上温度の観点から決定すればよいので特に限定する必要はないが、１１００℃未満では（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上の仕上温度を確保することが一般に困難であり、１２８０℃を超えると、加熱コストの増大やスケールロスによる歩留り低下を招く。したがって、前記温度は、１１００〜１２８０℃とするのが好ましい。前記温度が低温であるほど、最終製品である冷延鋼板の延性および深絞り性が向上するので、１２００℃以下とすることがさらに好ましく、１１５０℃以下とすることがより好ましい。
【００７０】
熱間圧延に供する鋼塊または鋼片が、Ａｒ３点以下の温度域、例えば常温まで冷却された所謂冷片である場合にはＡｃ３点以上の温度域まで加熱することを要する。一方、連続鋳造後または分塊圧延後の高温状態にある鋼塊または鋼片である場合には、上記仕上温度を確保できるのであれば特段加熱を施さずともよい。
【００７１】
熱間圧延を施す設備は、リバースミルおよびタンデムミルのいずれであってもよい。工業的生産性の上からは、少なくとも最終の数段はタンデムミルを用いるのが好ましい。
熱間圧延における総圧下量は、熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に効率的に歪を蓄積する観点から、板厚減少率で９０％以上とすることが好ましい。９２％以上することがさらに好ましく、９４％以上とすることが最も好ましい。（圧延完了温度＋１００℃）から熱間圧延完了までの温度範囲における板厚減少率で４０％以上とすることが好ましく、（圧延完了温度＋８０℃）から熱間圧延完了までの温度範囲における板厚減少率で６０％以上とすることがさらに好ましい。
【００７２】
熱間圧延は、多パス圧延とし、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満かつ最終パスの圧下率を２５％超とする。これは、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を鈍化させる熱延鋼板の集合組織の発達を抑制しつつ結晶粒の微細化を図るためである。すなわち、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率が４５％以上では、熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を鈍化させる熱延鋼板の集合組織の発達が顕著となり、最終パスの圧下率が２５％以下では冷延鋼板の深絞り性の向上作用を得るのに十分な熱延鋼板の結晶粒の微細化を図ることが困難となる。熱延鋼板の結晶粒微細化の観点からは、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率は３０％以上とすることが好ましい。また、最終パスの圧下率は２８％以上とすることが好ましい。熱延鋼板の結晶粒の微細化による冷延鋼板の深絞り性の向上作用を鈍化させる熱延鋼板の集合組織の発達を抑制する観点からは、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率は４２％以下とすることが好ましい。また、最終パスの圧下率は５０%以下することが好ましく、４０%以下とすることがさらに好ましく、３５％以下とすることが特に好ましい。
【００７３】
(４)熱間圧延後の冷却
熱間圧延完了後０.５秒間以内に４００℃／秒以上の平均冷却速度で８２０℃まで冷却し、４００℃以上６４０℃未満の温度域で巻き取る。
【００７４】
本発明では、熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に歪を蓄積させ、蓄積された歪の解放を熱間圧延後の冷却によって抑制し、所定の低温域になった段階でこの歪を駆動力として、オーステナイトからフェライトへの変態を一気に促進させることにより、結晶粒の微細化を図る。そのため、熱間圧延完了後０.５秒間以内に４００℃／秒以上の平均冷却速度で８２０℃まで冷却する。これにより、熱間圧延によりオーステナイト結晶粒内に蓄積された歪の解放を８２０℃以下の温度域まで抑制し、８２０℃以下の温度域において当該歪を駆動力として、オーステナイトからフェライトへの変態を一気に促進させることにより結晶粒を微細化させることができる。
【００７５】
熱間圧延完了から８２０℃までの冷却時間が０.５秒間を超えたり、熱間圧延完了温度から８２０℃までの平均冷却速度が４００℃／秒未満であったり、冷却完了温度が８２０℃を超えたりすると、熱間圧延によってオーステナイト結晶粒内に蓄積された歪が８２０℃を超える温度域において容易に解放されてしまい、熱延鋼板の結晶粒の微細化を図ることが困難となる。熱間圧延完了から７８０℃までの冷却時間を０.５秒間以内とすることが好ましく、熱間圧延完了から７５０℃までの冷却時間を０.５秒間以内とすることがさらに好ましい。なお、ここでいう平均冷却速度は、空冷部分を除外し、水冷却等により強制冷却を行っている部分における平均冷却速度を意味する。
【００７６】
これらの冷却時間は、短ければ短いほど前記歪の解放を抑制できるので、下限は特に規定する必要はない。０.４０秒間以下とすることが好ましく、０.３６秒間以下とすることがさらに好ましく、０.３０秒間以下とすることが特に好ましい。
【００７７】
前記平均冷却速度は、高ければ高いほど前記歪の解放を抑制できるので、上限は特に規定する必要はない。５００℃／秒以上とすることが好ましく、６００℃／秒以上とすることがより好ましく、７００℃／秒以上とすることがさらに好ましく、８００℃／秒以上とすることが最も好ましい。
【００７８】
冷間圧延および焼鈍後の深絞り性の観点から前記平均冷却速度の上限を規定する必要はないが、冷却能力を上げるには冷却設備が大掛かりとなり製造コストが嵩むだけでなく、冷却ムラの発生あるいは冷却停止温度の制御が困難となる場合がある。このため、２０００℃／秒以下としてもよい。
【００７９】
冷却完了温度は、後述する巻取温度を確保できる範囲内において、低ければ低いほど前記歪の解放を抑制できるので好ましい。したがって、８００℃以下とすることが好ましく、７７０℃以下とすることがさらに好ましく、７００℃以下とすることが特に好ましく、６５０℃以下とすることが最も好ましい。
【００８０】
上記冷却完了温度から巻取り温度までの降温過程においては、フェライトの核生成密度が高いことや比較的低温域であることにより顕著な粒成長は生じにくい。したがって、この降温過程における平均冷却速度は特に規定する必要はなく、放冷してもよい。しかし、この過程でもある程度の粒成長は生じうるので、結晶粒の粗大化をより確実に抑制するために水冷してもよい。水冷する場合には、この降温過程における平均冷却速度を１０℃／秒以上とすることが好ましい。さらに好ましくは２０℃／秒以上、より好ましくは３０℃／秒以上である。
【００８１】
巻取りは、４００℃以上、７００℃未満の温度域で行う。巻取温度が７００℃以上になると巻取り後の徐冷中に結晶粒が粗大化したり、鉄−りん化合物が析出して、冷間圧延および焼鈍後の深絞り性が低下する場合がある。さらに表面疵の発生やスケールロスによる歩留り低下といった問題が生じる場合がある。したがって、巻取温度は７００℃未満とする。本発明に係る冷延鋼板は、従来技術に比して冷間圧延および焼鈍後の冷延鋼板の深絞り性に及ぼす巻取温度の影響が小さいので、深絞り性の確保のために巻取温度を高温化する必要はない。したがって、従来技術よりも巻取温度の低く抑えることによって表面疵の発生を抑制することができる。このような観点から、巻取温度は、好ましくは６４０℃以下、さらに好ましくは６２０℃以下、特に好ましくは６００℃以下である。一方、巻取温度が４００℃を下回ると、微細な炭窒化物が析出したり、炭窒化物の析出が不十分となって固溶Ｃや固溶Ｎが残存したりして、冷間圧延および焼鈍後の深絞り性が低下する場合がある。したがって、巻取温度は４００℃以上とする。好ましくは４５０℃以上であり、さらに好ましくは５００℃以上である。
【００８２】
(５)冷却設備
本発明では、上記の熱間圧延完了からの急速冷却を行う設備を限定しない。工業的には、水量密度の高い水スプレー装置を用いることが好適である。例えば、圧延板搬送ローラーの間に水スプレーヘッダーを配置し、板の上下から十分な水量密度の高圧水を噴射することで冷却することができる。
【００８３】
(６)酸洗
上記熱間圧延により得られた熱延鋼板に酸洗を施す。本発明における酸洗は、熱延鋼板の表面に形成されたスケールの除去のみを目的とするものであるから、酸洗の態様は特に限定する必要はなく、常法でかまわない。
【００８４】
(７)冷間圧延
上記酸洗により得られた酸洗鋼板に圧下率：６０％以上、９５％以下の冷間圧延を施す。極低炭素鋼の場合、冷間圧延率がある程度高くなるほど焼鈍後のｒ値が高くなる傾向を示す。冷間圧延の圧下率が６０％未満では、焼鈍後のｒ値の向上が不十分であり好ましくない。一方、冷間圧延の圧下率が９５％を超えると、深絞り性を劣化させる集合組織が発達するようになり、却って焼鈍後のｒ値を低下させる。また、冷間圧延の生産性も低下する。したがって、冷間圧延の圧下率は６０％以上、９５％以下とする。
【００８５】
冷間圧延に供する鋼板の板厚は、生産性と冷間圧延率の両立の観点から、２.８ｍｍ以上とすることが好ましい。さらに３.０ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは３.２ｍｍ以上である。
【００８６】
(８)焼鈍
上記冷間圧延により得られた冷延鋼板に７００℃以上、９１０℃以下の温度域で焼鈍を施す。焼鈍温度が７００℃未満では再結晶が不十分となり、得られる鋼板が硬質となるだけでなく、伸びや深絞り性が劣化する。一方、焼鈍温度が９１０℃を超えると、製造コストの増大を招くだけでなく、オーステナイトへの変態が過剰に起きてｒ値にとって好ましい集合組織の形成が阻害される。したがって、焼鈍温度は７００℃以上、９１０℃以下とする。焼鈍温度の下限は、７５０℃以上が好ましく、７８０℃以上がさらに好ましく、８００℃以上が特に好ましい。上限は８８０℃以下が好ましく、８５０℃以下がさらに好ましい。
【００８７】
焼鈍方法は連続焼鈍、箱焼鈍のいずれでもかまわない。また、連続溶融亜鉛めっきラインを用いて焼鈍後、溶融亜鉛めっきもしくは合金化溶融亜鉛めっきを行ってもよい。また、焼鈍後の鋼板に電気めっき、たとえば亜鉛系めっき（純亜鉛めっきおよびＺｎ−Ｎｉ合金めっきのような亜鉛合金めっきを包含する）を施してもよい。これらのめっきはいずれも常法にしたがって行えばよい。
【００８８】
連続焼鈍を行うときは、７００℃以上、９１０℃以下の温度域に保持する均熱時間（焼鈍時間）を１０〜１３０秒間とすることが好ましい。この均熱時間が１０秒間以下では再結晶が不十分となる場合がある。一方、均熱時間が１３０秒間を超えると製造コストの増大を招く。均熱時間は２０秒以上がさらに好ましく、３０秒以上がより好ましい。一方、上限は１００秒間以下がさらに好ましく、６０秒間以下がより好ましい。
【００８９】
(９)スキンパス圧延
降伏点伸び発生が懸念される場合には、プレス成形時のストレッチャーストレイン抑制のために、焼鈍後に伸び率０.５〜２％のスキンパス圧延することが好ましい。
【実施例１】
【００９０】
表１に示す化学組成の鋼片を、１２００℃に加熱した後、実験圧延機を使用して、表２に示す条件で熱間圧延、冷却制御および巻取りシミュレーションを行い、板厚３.５ｍｍの熱延鋼板を得た。ここで、冷却停止後の温度から、巻取りシミュレーションの温度までは、放冷を行った。その後、熱延鋼板の表面のスケールを酸洗により除去した後、圧下率８０％の冷間圧延をして板厚０.７ｍｍとした。昇温速度１０℃／秒、焼鈍温度８２０℃、均熱時間３０秒、冷却速度１０℃／秒の連続焼鈍相当の焼鈍を施した後、１％の調質圧延を行った。
【００９１】
なお、巻取りシミュレーションとは、巻取り温度まで冷却した鋼板を、巻取り温度に相当する温度に保持した電気炉に装入し、その温度で３０分保持した後、２０℃／時で冷却することにより行うものであり、巻取り後の温度履歴を模擬したものである。
【００９２】
上記の熱延鋼板については、ＥＢＳＰ（Electron Back Scattering Pattern）法を用いて結晶方位解析を行うことにより、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置（１／４ｔ位置と略記）でのフェライトの平均結晶粒径を求めるとともに、鋼板表面から板厚の１／１６深さ位置での平均結晶粒径（ｄｓ）および板厚中心位置での平均結晶粒径（ｄｃ）を測定し、これらの比（ｄｓ／ｄｃ）を求めた。
【００９３】
さらに、上記の熱延鋼板の表面から板厚の１／１６深さ位置（１／１６ｔ位置と略記）において、Ｘ線回折によって測定した｛１１０｝、｛２００｝、｛２１１｝極点図から３次元集合組織解析を行い、｛１１０｝＜２２３＞および｛２１１｝＜１１１＞方位のランダムに対する密度を求めた。
【００９４】
上記の冷延鋼板については、圧延方向に対して０°、４５°および９０°方向のＪＩＳ ５号試験片を採取して引張り試験を行い、圧延方向に対して０°、４５°および９０°方向のＹＳ（それぞれ、ＹＳ０，ＹＳ４５およびＹＳ９０と表記する）、ＴＳ（それぞれ、ＴＳ０，ＴＳ４５およびＴＳ９０と表記する）、Ｅｌ（それぞれ、Ｅｌ０，Ｅｌ４５およびＥｌ９０と表記する）およびｒ値（それぞれ、ｒ０，ｒ４５およびｒ９０と表記する）を求めた。ＹＳ、ＴＳ、Ｅｌおよびｒ値について、次の方法で平均ＹＳ、平均ＴＳ、平均Ｅｌ、平均ｒ値およびΔｒを求めた：
平均ＹＳ＝（ＹＳ０＋ＹＳ９０＋ＹＳ４５×２）／４
平均ＴＳ＝（ＴＳ０＋ＴＳ９０＋ＴＳ４５×２）／４
平均Ｅｌ＝（Ｅｌ０＋Ｅｌ９０＋Ｅｌ４５×２）／４
平均ｒ値＝（ｒ０＋ｒ９０＋ｒ４５×２）／４
Δｒ＝（ｒ０＋ｒ９０−ｒ４５×２）／２
平均ｒ値および｜Δｒ｜の値を、ｒ４５（圧延方向に対して４５°方向のｒ値）および最小ｒ値（ｒ０、ｒ４５、ｒ９０の中の最小値）とともに記録した。なお、｜Δｒ｜の値はｒ値の面内異方性の指標である。
【００９５】
以上の試験結果を表３に示す。
【００９６】
【表１】
【００９７】
【表２】
【００９８】
【表３】
【００９９】
表２および３から明らかなように、本発明の条件を満たす試験番号１〜４、８、９、１２、１３、１５、１７、１９および２１では、何れも深絞り性の良好で、特にｒ４５が向上した冷延鋼板が得られた。さらに、軟鋼板についてのｒ値の面内異方性の指標｜Δｒ｜も低減し、最小ｒ値も顕著に向上した。
【０１００】
熱間圧延後の急冷停止温度のみが異なる試験番号１〜３を比較すると、圧延完了から７５０℃までの冷却時間が０.５秒間以内であった試験番号３が、深絞り性に関するすべての試験項目（平均ｒ値、最小ｒ値、｜Δｒ｜、ｒ４５）で最も結果がよく、特にｒ４５の値が高くなった。次にｒ４５の値が高かったのは圧延完了から７８０℃までの冷却時間が０.５秒間以内であった試験番号２であった。したがって、本発明では、圧延完了から０.５秒間以内で到達する冷却温度は８２０℃以下とするが、好ましくは７８０℃以下であり、特に好ましくは７５０℃以下であることがわかる。
【０１０１】
一方、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率が４５％以上、または最終パスの圧下率が２５％以下の試験番号５および６は、深絞り性は比較的良好なものの、発明例に比べると低い。さらに、熱間圧延完了から８２０℃までの冷却時間が０.５秒間を超え、かつ熱間圧延完了から８２０℃までの平均冷却速度が４００℃／秒未満であった試験番号７、１０、１１、１４、１６、１８、２０および２２では、熱延鋼板において、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径が１６μｍを超えるか、ｄｓ／ｄｃが０.９０を超え、いずれもｒ４５の値が小さく、深絞り性に劣っていた。さらに、軟鋼板についてはｒ値の面内異方性の指標である｜Δｒ｜が上昇し、最小ｒ値は低下した。また、本発明の成分を外れる鋼種Ｈ、Ｉを使用した試験番号２３および２４では、平均ｒ値、最小ｒ値、ｒ４５の値がともに低かった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程(Ａ)〜(Ｄ)を含むことを特徴とする冷延鋼板の製造方法：
(Ａ)質量％で、Ｃ：０.０１０％未満、Ｓｉ：１.５％以下、Ｍｎ：２.０％以下、Ｐ：０.１０％以下、Ｓ：０.０１０％以下、Ａｌ：０.０００５％以上０.１０％以下、Ｎ：０.００６０％以下、Ｔｉ：０.００１％以上０.１０％以下、およびＮｂ：０.００１％以上０.１０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなるとともに、下記式(１)式を満足する化学組成を有する鋼塊または鋼片に、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満かつ最終パスの圧下率を２５％超とし、（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上で圧延を完了する多パスの熱間圧延を施し、前記熱間圧延完了後０.５秒間以内に４００℃／秒以上の平均冷却速度で８２０℃まで冷却し、４００℃以上７００℃未満の温度域で巻き取って熱延鋼板とする熱間圧延工程；
(Ｂ)前記熱延鋼板に酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程；
(Ｃ)前記酸洗鋼板に圧下率：６０〜９５％の冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程；および
(Ｄ)前記冷延鋼板に７００〜９１０℃の温度域で焼鈍を施す焼鈍工程。
（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２)／(Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３）≦１.４・・・ (１)
上記式中の元素記号は各元素の鋼中における含有量（単位：質量％）を示す。
【請求項２】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｖ：１質量％以下を含有するとともに、前記式(１)に代えて下記式(２)を満足する、請求項１に記載の冷延鋼板の製造方法。
（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２)／(Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１）≦１.４
・・・ (２)
上記式中の元素記号は各元素の鋼中における含有量（単位：質量％）を示す。
【請求項３】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｂ：０.００３０質量％以下を含有する、請求項１または２に記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｒ：１.０％以下および／またはＭｏ：１.０％以下を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ：０.０１０％以下、Ｚｒ：０.１０％以下およびＲＥＭ：０.１０％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、請求項１〜４のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項６】
工程(Ａ)で得られた熱延鋼板が、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径が１６μｍ以下であり、かつ、鋼板表面から板厚の１／１６深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｓ）と板厚中心位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｃ）との比（ｄｓ／ｄｃ）が０.９０以下である組織を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項７】
工程(Ｃ)で冷間圧延が施される酸洗鋼板の板厚が２.８ｍｍ以上である、請求項１〜６のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項１】
下記工程(Ａ)〜(Ｄ)を含むことを特徴とする冷延鋼板の製造方法：
(Ａ)質量％で、Ｃ：０.０１０％未満、Ｓｉ：１.５％以下、Ｍｎ：２.０％以下、Ｐ：０.１０％以下、Ｓ：０.０１０％以下、Ａｌ：０.０００５％以上０.１０％以下、Ｎ：０.００６０％以下、Ｔｉ：０.００１％以上０.１０％以下、およびＮｂ：０.００１％以上０.１０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなるとともに、下記式(１)式を満足する化学組成を有する鋼塊または鋼片に、最終パスの１つ前および２つ前の２パスの合計圧下率を４５％未満かつ最終パスの圧下率を２５％超とし、（Ａｒ３点−３０℃）以上かつ８８０℃以上で圧延を完了する多パスの熱間圧延を施し、前記熱間圧延完了後０.５秒間以内に４００℃／秒以上の平均冷却速度で８２０℃まで冷却し、４００℃以上７００℃未満の温度域で巻き取って熱延鋼板とする熱間圧延工程；
(Ｂ)前記熱延鋼板に酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程；
(Ｃ)前記酸洗鋼板に圧下率：６０〜９５％の冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程；および
(Ｄ)前記冷延鋼板に７００〜９１０℃の温度域で焼鈍を施す焼鈍工程。
（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２)／(Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３）≦１.４・・・ (１)
上記式中の元素記号は各元素の鋼中における含有量（単位：質量％）を示す。
【請求項２】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｖ：１質量％以下を含有するとともに、前記式(１)に代えて下記式(２)を満足する、請求項１に記載の冷延鋼板の製造方法。
（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２)／(Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３＋Ｖ／５１）≦１.４
・・・ (２)
上記式中の元素記号は各元素の鋼中における含有量（単位：質量％）を示す。
【請求項３】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｂ：０.００３０質量％以下を含有する、請求項１または２に記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｒ：１.０％以下および／またはＭｏ：１.０％以下を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ：０.０１０％以下、Ｚｒ：０.１０％以下およびＲＥＭ：０.１０％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、請求項１〜４のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項６】
工程(Ａ)で得られた熱延鋼板が、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径が１６μｍ以下であり、かつ、鋼板表面から板厚の１／１６深さ位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｓ）と板厚中心位置におけるフェライト平均結晶粒径（ｄｃ）との比（ｄｓ／ｄｃ）が０.９０以下である組織を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項７】
工程(Ｃ)で冷間圧延が施される酸洗鋼板の板厚が２.８ｍｍ以上である、請求項１〜６のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
【公開番号】特開２０１１−２１４０６８（Ｐ２０１１−２１４０６８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８３２８７（Ｐ２０１０−８３２８７）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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