JP3651665B2

JP3651665B2 - プレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板

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Publication number: JP3651665B2
Application number: JP2001091004A
Authority: JP
Inventors: 保博曽谷; 幸雄木村; 雅康植野; 省吾富田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002285237A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形性と塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板、およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品や建築材料の分野等で一般に使用される金属鋼板は、熱延コイルを酸洗処理した後、冷間圧延によって一定の板厚まで減厚し、その後、焼鈍および調質圧延等のプロセスを経て製造される。調質圧延は、鋼板に0.5〜2.0％程度の軽度の伸長率を付与することによって、鋼板の降伏点伸びを除去するなど機械的性質を調整するものである。ただし、調質圧延の機能としては、それにとどまるものではなく、鋼板の形状をフラットにすること、圧延ロールの粗度を転写させ鋼板の表面粗さを調整することも含まれる。
【０００３】
このようにして製造された冷延鋼板は、検査工程などを経て製品となる。冷延鋼板は通常そのままで用いられることは少なく、部品形状にするためにプレス加工や曲げ加工が施されるのに加えて、耐食性や外観を向上させるために化成処理や塗装が施される。
【０００４】
鋼板の表面粗さは、プレス加工を行う際の潤滑性や塗装後の鮮映性に大きな影響を与える因子である。調質圧延によって表面粗さを調整する方法として、圧延ロールの表面にショットブラスト加工、放電加工、レーザー加工、電子ビーム加工などを施すことで、一定の凹凸を形成し、それを鋼板に転写させるものが知られている。例えば、特開昭６３−５０３２８号公報に示されるようなレーザダル加工を行った規則的な凹凸を持つロールを用いて調質圧延を行い、鋼板表面に凹凸を転写する方法がある。
【０００５】
一方、調質圧延とは異なる手段で鋼板の表面粗さを調整する方法として、鋼板の表面に固体粒子を投射して表面粗さを調整する方法がある。例えば、鋼板の最大粗さRmaxについては、固体粒子の投射速度を変えることによって調整できることが知られている（ショットピーニングの方法と効果、日刊工業新聞社発行、1997年、p.39）。また、また特開平３−２９４４１８号公報には、調質圧延後の鋼板表面に平均粒径20〜100μmのショット粒を投射し、クレータ部の鋼板表面に対する比率を15〜100％以下とし、かつ表面粗さWcaを0.7μm以下に調整することを特徴とするプレス成形性と塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板の製造方法が示されている。
【０００６】
そして、具体的な製造方法として、空気式ショット投射装置を用いて、圧縮空気をノズルから噴射することで、ショット粒子を加速させ鋼板表面に投射する方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６３−５０３２８号公報に示されるような調質圧延でロールの表面の凹凸を転写する方法には、以下のような問題点がある。すなわち、鋼板の機械的性質を調整する目的から伸長率の範囲が限定されており、それに従い圧延ロールの表面粗さの転写率も一定割合に限定され、鋼板側には密な凹凸が形成されにくい。またロールの凸部が摩耗しやすく、圧延長によって鋼板表面に転写される表面粗さが変化するため頻繁にロール組替えを行う必要がある。
【０００８】
また、特開平３−２９４４１８号公報に記載される調質圧延後の鋼板表面にショット粒を投射する技術には、以下のような問題点がある。すなわち、同公報には、その技術を実施するための発明者が認識している最良のものとして（特許法施行規則）、実施例に、空気式の投射装置を用い、圧力１〜４kg/cm^２で平均粒径44または75μmのショット粒を調質圧延後の鋼板に投射することでWca≦0.7μmの冷延鋼板を得る方法が示されている。
【０００９】
しかしながら、空気式投射は圧縮空気をノズルから噴射させることで、空気流れを加速させ、その粘性的性質を利用してショット粒子を加速させる方法である。この場合、空気を圧縮する膨大なコンプレッサーが必要である。またショット粒子を加速させるためのエネルギーは空気の圧縮仕事にほとんどが費やされ、過剰なエネルギーが消費される。そのため運転費が増大するという問題点がある。また、単独のノズルで投射できる面積が狭いため、冷延鋼板のように広幅の材料を高速で処理するためには、数百本のノズルを配置しなければならない。また特開平３−２９４４１８号公報にはショット粒の材質、投射密度等が明確に記載されておらず、場合によっては所望の表面粗さが全く得られないことや、鋼板表面が著しく研削され損傷することも生じる。さらに、発明者らの検討の結果、表面うねりWcaとクレータ部の被覆率を規定するのみでは、満足すべきプレス成形性や塗装後鮮映性が得られないこともわかった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、安価に製造でき、プレス成形性や塗装後鮮映性が飛躍的に向上した冷延鋼板を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、冷間圧延、焼鈍、調質圧延を経た冷延鋼板の表面に、固体粒子を投射して表面粗さを調整する工程を有するプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板の製造方法であって、前記固体粒子の平均粒径が30〜300μmであり、かつ、前記固体粒子を、投射距離が700mm以内の遠心式投射装置で投射することを特徴とするプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板の製造方法である。
【００１２】
本手段は、冷間圧延、焼鈍、調質圧延を経た冷延鋼板の表面に、固体粒子を投射して表面粗さを調整することについては、特開平３−２９４４１８号に記載される技術と同じであるが、固体粒子の平均粒径を30〜300μmに規定していること、固体粒子投射する装置を、投射距離（ローターの中心から投射面までの最短距離）が700mm以内の遠心式投射装置に限定していることが異なる。
【００１３】
冷延鋼板の表面に、ショット粒子を遠心式投射装置により投射したとき鋼板表面に形成される圧痕は、投射される固体粒子の粒径が大きいほど大きくなる。粒子径が300μmを越える場合には圧痕が大きくなり、密な凹凸が形成できない。すなわち鋼板表面のピークカウントPPIが低下し、プレス成形性および塗装後鮮映性が悪化する。また30μmを下回る粒子は、投射する場合の速度の低下が大きくなり、目的とする表面粗さを形成できなくなる他、搬送や回収などのハンドリングが難しく、粉塵対策等も講じる必要が出てくる。そのため粒子径の下限値は30μmとする。
【００１４】
本手段において、固体粒子投射する装置を、投射距離が700mm以内の遠心式投射装置に限定しているのは、以下の理由による。まず、前述のような理由で、特開平３−２９４４１８号公報に記載されているエアー式ショット方式を採用することは好ましくない。よって、遠心投射方式のショット装置を用いることを検討した。従来、遠心投射式装置は、鋼板の表面に付着したスケールを剥離する等の目的で使用されており、本手段のように、鋼板の表面に凹凸を形成する目的には使用されてこなかった。このこともあり、粒径の小さい、例えば100μm以下のショット投射はエアー式が適し、遠心力方式である機械式投射は適さないと言われてきた。
【００１５】
１mm以上の平均粒径の粒子を用いる遠心式投射装置では投射面積を拡大するために投射距離を１〜1.5m程度とするのが通常であった。すなわち、遠心式投射装置では、固体粒子はローターから扇状に投射されるので、投射距離が大きいほど鋼板に投射される幾何学的面積は拡大する。従来技術では、単独の遠心式投射装置でより広い面積に対して投射を行うために、できる限り投射距離を大きくして、投射距離を少なくとも１ｍ程度確保するのが通常であった。
【００１６】
しかし、この投射距離での条件で粒径が１mm以下の微細な固体粒子を投射すると、空気中の減衰により固体粒子が対象物に衝突したときに充分な運動エネルギーを有さず、圧痕を対象物表面に形成できない。本発明者らは、本手段のように300μm以下の微細な粒子を投射して一定の表面粗さを付与する場合には、異なった位置関係が最適であることを発見した。すなわち投射装置と対象物との距離をできるだけ近づけることにより、これまでの常識とは逆に表面粗さを効果的に付与できる面積が拡大することを見出した。これは、投射距離が短いほど固体粒子が減速せずに鋼板に衝突すること、および投射幅端部に衝突する小さな粒子であっても、減速せずに鋼板に衝突し、密な凹凸が形成されるためである。
【００１７】
一般に市販される固体粒子は一定の粒径分布を有している。投射距離が１ｍ程度離れていると、小さい粒子は衝突までに減速して、鋼板表面に圧痕である凹部を形成することができず、もっぱら大きい粒子が鋼板表面に凹部を形成する。逆に投射距離を従来技術に比べて大幅に短くすることによって、小さな粒子が減速せずに鋼板表面に衝突し、圧痕を残すため密な凹凸が形成される。また、表面粗さの付与に寄与する粒子の割合が大きく増加するため、大量の固体粒子を供給する必要がなくなるという利点も出てくる。
【００１８】
さらに、投射面積のうち粒子速度の高い部分の面積が増えるので、投射面積の端部であっても有効に表面粗さを付与できる結果、有効な投射面積も拡大する。また投射距離が短いほど鋼板表面に形成される凹凸が密になり、加えて表面粗さの付与に必要な投射密度も大幅に低減できる。
【００１９】
具体的には、通常使用するローター径200〜500mmの投射装置であればローターの軸心と対象物である鋼板との距離を700mm以内とすることが必要である。
【００２０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記固体粒子の投射初速度が60m/s以上、固体粒子の密度が２g/cm^３以上、投射密度が0.2〜50kg/m^２であることを特徴とするものである。
【００２１】
冷延鋼板上に目的とする圧痕を形成するためには、投射される固体粒子の初速度は60m/s以上であることが望ましい。発明者らは、プレス成形性と塗装後鮮映性に優れた鋼板を得るために必要な表面粗さであるRa≧0.3μmを得るためには、投射距離が700mm以下の条件で、固体粒子の密度が２g/cm^３以上、平均粒径30〜300μmの粒子を用いればよいことを見出した。固体粒子の密度が２g/cm^３未満の場合には、鋼板表面に衝突する際の運動エネルギーが小さくなり、圧痕を形成することができずRaを0.3μm以上にすることができない。またガラスビーズのように破砕しやすいものは循環回収使用には適さない。したがって密度２g/cm^３以上の金属系材料またはセラミックス系材料を用いる。具体的には鉄系材料である炭素鋼、ステンレス鋼、高速度工具鋼（ハイス）、あるいはセラミックスとしてはアルミナ、ジルコニアなどがある、またタングステンカーバイドなどの超硬合金でもよい。この中で密度が大きく、高硬度で表面に圧痕を残しやすく低価格という観点からは鉄系材料が最も好ましい材料である。速度の上限は遠心式投射装置の性能で制限される。
【００２２】
投射密度に関しては、所望の表面の凹凸をできるだけ広い面積にわたり付与できる投射密度を選定する。平均投射密度が0.2kg/m^２未満では鋼板に衝突する粒子数が少なく、表面の加工される面積が少なく効果が無いため、投射密度は0.2kg/m^２以上とする。
【００２３】
一方、投射密度が高すぎると表面皮膜に損傷を与えてしまう。すなわち投射密度が高くなると一旦形成した凹凸がその後投射される粒子につぶされてしまい、逆にPPIが低下する場合がある。また固体粒子により鋼板表面が研削され減量し、あるいは投射速度が高い条件と重なると表層の急激な温度上昇が起こり組織変化を生じる場合もある。さらに粒径が100μmを越える条件で投射密度が過大になると、鋼板自体に大きな反りが発生する。表面皮膜の損傷や反りの発生しない上限の投射密度は50kg/m^２である。
【００２４】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記調質圧延後の表面粗さを、PPI≦200、Wca≦0.7μmに調整した冷延鋼板に固体粒子を投射することを特徴とするものである。
【００２５】
調質圧延は、冷延鋼板の表面粗さを調整する機能を有するので、調質圧延により鋼板の機械的性質を調整した後に、固体粒子を付与するのが望ましい。このとき調質圧延では、できるだ長周期の凹凸も平坦化する意味からブライトロール等の表面粗さが小さい圧延ロールを使用することが好ましい。ブライトロールはRa0.3μm以下の平滑な表面に研削仕上げしたものである。ただし、ダルロールを用いて調質圧延をすることも可能である。ロールのダル加工はショットブラスト、放電加工、電子ビーム加工、レーザー加工などがある。予め調質圧延によってピークカウントPPIを100以下、中心線うねりWcaを0.7μm以下に調整しておけば、固体粒子を投射して短周期の凹凸を付与し所望の高PPIを実現し、中心線うねりWcaを0.8μm以下に抑えることが容易である。調質圧延後の鋼板の平均表面粗さRaは固体粒子投射後の製品のRaより小さい範囲で調整すればよい。製品のPPIが高く、中心線うねりWcaが低い値であれば、自動車用外板用途等に対する塗装後鮮映性としては十分なものとなる。
【００２６】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前記固体粒子の平均粒子径をｄとするとき、固体粒子のうち直径が0.5ｄ〜２ｄの範囲の間に含まれるものの重量比率が85％以上であることを特徴とするものである。
【００２７】
粒子径が平均粒子径ｄの２倍を超える粒子が多く含まれる場合には、空気中での減衰が小さいため、鋼板表面に大きな凹部を形成して、細かなピッチの凹凸を形成するのが難しくなる。一方、平均粒子径ｄに対して、0.5ｄを下回る粒子が多く含まれる場合には、それらの粒子は表面粗さの付与に寄与しなくなるため、一定の表面粗さを得るために必要な投射量が増大してしまう。発明者らが発見した知見によれば、粒子径0.5ｄ〜２ｄの範囲に含まれる粒子の重量比率が85％以上であれば、実用上投射量が増大することなく、密な凹凸を表面に形成することが可能となる。粒子径分布がシャープで、すべての粒子が平均粒子径ｄであれば理想的であるが、そのように分級した粒子は粒子製造時の歩留りが大幅に低下するため、価格が上昇し経済的ではない。
【００２８】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第４の手段によって製造された冷延鋼板であって、表面に凹状クレータが形成され、表面粗さがRa：0.3〜5μm、PPI≦100、Wca≦0.8μmであることを特徴とするプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板である。
【００２９】
プレス成形性の向上には金型と鋼板の界面における保油性を確保し、型かじりを防止することが有効である。金型と鋼板の界面における保油性を向上させるためには、鋼板表面の平均粗さRaを大きくするとともに、ピークカウントPPIを大きくすることが効果的である。
【００３０】
また塗装後の鮮映性については、下塗り工程等において短周期の凹凸は埋められるため、長周期の凹凸が塗装後に残留して鮮映性を悪化させる。この場合、中心線うねりWcaまたはピークカウントPPIが、塗装後の鮮映性と密接な関係がある。周期の長い凹凸を小さくすること、すなわち中心線うねりWcaを小さくすることが、塗装後の鮮映性を良好にするための条件である。逆に、ピークカウントを大きくして短周期の凹凸を形成させることも塗装後の鮮映性を向上させる。平均粗さRaおよびうねりWcaとはJISB0601に規定されるそれぞれ中心線平均粗さおよび中心線うねりであり、ピークカウントPPIとはSAE911で規定される1インチ当りの凹凸のピーク数である。
【００３１】
Raが0.3μmを下回る場合には金型と鋼板との保油性が不足し、型かじりが発生しやすくなる。一方Raが5μmを越えると、金型と鋼板界面に導入される油量が飽和するとともに、鋼板表面の高い凸部と金型との接触が局在化するために局所的に焼付きが発生しプレス加工性は悪化する。よって、本手段においては鋼板表面の平均粗さRaを0.3〜5μmとする。
【００３２】
また、鋼板表面のピークカウントが100を下回る場合には、プレス加工時の金型と鋼板との保油性が不足し、型かじりが発生しやすくなる。また表面に形成される凹凸のピッチが大きくなるため、表面の周期の長い凹凸も大きくなり塗装後の鮮映性も悪化する。よって、本手段においては鋼板表面のピークカウントPPIを100以上とする。
さらに、Wcaについては、0.8を越えると塗装後鮮映性が悪化するので、0.8以下に限定する。
本手段においては、前記第１の手段から第４の手段を用いているので、安価で安定的に製造をおこなうことができる。
【００３３】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段から第４の手段によって製造された冷延鋼板であって、冷延鋼板の表面に形成される凹状クレータが、隣り合うクレータ間の中心間距離をＤとし、クレータ平均半径をrcとするとき、rc≦Ｄ≦４rcを満足することを特徴とするプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板である。
【００３４】
後に実施例において詳しく説明するように、上記関係式が満たされる範囲で、冷延鋼板の摩擦係数が臨界的に小さくなる。よって、本手段においては、隣り合うクレータ間の中心間距離と、クレータ平均半径の関係を上記のように限定する。
本手段においては、前記第１の手段から第４の手段を用いているので、安価で安定的に製造をおこなうことができる。
【００３９】
【実施例】
（実施例１）
Ｃ：0.02重量％を含むAlキルド鋼で、板厚0.8mmに冷間圧延したものを800℃で連続焼鈍し、調質圧延で0.8％の伸長率を付与した後、図１に示す遠心式投射装置を用いて表面粗さを付与した結果について説明する。
【００４０】
図１に示す遠心式投射装置においては、ブレード２で区分されたローター１の中心部分に粒子供給管４から固体粒子６を供給すると共に、モータ３によりローター１を高速回転させる。すると、固体粒子６はローター１の遠心力によって加速され、冷延鋼板５の表面に投射される。
【００４１】
調質圧延はRa：0.21μmのブライトロールを用いて行った。調質圧延後の鋼板の平均粗さRaは0.25μm、ピークカウントPPIは48、うねりWcaは0.6μmであった。使用した遠心式投射装置は、ローター直径330mm、最大投射速度が92m/sの装置である。また、固体粒子として、図１３に示す粒径分布を持った平均粒子径60μmのSUS304粒子を使用した。
【００４２】
粒子形状はほぼ球形、すなわち長径と短径の平均径からの差が20％以内のものを95％以上含む形状である。固体粒子の投射速度が92m/sとなるローター回転数として3600rpmに設定し、連続的に移送される冷延鋼板コイルに１台の遠心式投射装置を用いて投射を行った。遠心式投射装置は、鋼板の進行方向に垂直な平面内でローターが回転する配置としている。すなわち、鋼板の幅方向に向かって固体粒子を投射するように配置した。
【００４３】
本実施例では、鋼板のライン速度を90mpmとして、固体粒子の投射量を225kg/minに調整して、冷延鋼板の表面に投射した。そして、鋼板の板幅方向に平均粗さRaおよびピークカウントPPIの分布を測定した。
【００４４】
図２に、図１に示す投射距離を250〜1000mmの範囲で変更した場合の平均粗さRaおよびピークカウントPPIの板幅方向の分布を示す。図２の横軸は、図１においてローター回転中心直下の位置を原点として、向かって右側を正と定義した。図からは、投射距離が1000mmの場合には、Ra、PPI共に固体粒子投射前の表面粗さと大きな違いがみられないが、投射距離を短くすることによって、平均粗さ、ピークカウント共に増加していることが分かる。
【００４５】
すなわち投射距離が700mm以下であればRaが0.3μm以上、ピークカウントPPIが100以上の領域が板幅500mmにわたり得られる。さらに投射距離を順次縮めることによりRa、PPIともに増加する。投射距離を400mmにするとRaが1μm以上、PPIが400以上の領域が板幅400mmにわたって得られ、投射距離を300mmにするとその領域が板幅500mmに広がる。
【００４６】
次に、投射距離250〜700mmの範囲で、投射密度を変更した場合の表面粗さについて測定を行った。なお、使用した鋼板、ライン速度、遠心式投射装置のローター回転数、投射した粒子は上記の条件と同一として、単位時間当たりの粒子投射量を調整することで投射密度を変更した。
【００４７】
図３は、有効投射幅内での平均粗さRaおよびピークカウントPPIと、投射密度との関係を示したものである。平均粗さRaは投射密度の増加とともに増加し、投射密度が0.2kg/m^２以上となると、平均粗さRaも0.3μm以上とすることができる。一方、ピークカウントPPIは投射密度0.2kg/m^２以上で100以上となり、投射密度の増加とともにPPIは増加する。しかし投射密度が50kg/m^２を超えるとPPIは低下する傾向がみられる。
【００４８】
これは、一旦形成した凹凸が、その後に投射される粒子によってつぶされて、逆に密な凹凸を形成することができなくなってしまうためである。したがって、冷延鋼板のRaを0.3μｍ以上、PPIを100以上とするには投射密度を0.2kg/m^２以上にする必要があるが、冷延鋼板のRaを1μｍ以上、PPIを300以上とするには投射密度の範囲を1〜50kg/m^２とすることが好ましい。
【００４９】
（実施例２）
Ｃ：0.002重量％を含むAlキルド鋼で板厚1.0mmに冷間圧延したものを820℃で連続焼鈍し、調質圧延で1.0％の伸長率を付与した冷延鋼板に対して、図１の遠心式投射装置を用いて表面粗さに及ぼす固体粒子の粒径の影響を調査した結果について説明する。
【００５０】
調質圧延後の鋼板の表面粗さはRa：0.3μm、PPI：30、Wca：0.54μmである。投射距離を280mm、投射密度が5kg/m^２となるように投射量を設定した。使用した固体粒子は硬度：Hv750の炭素鋼のショット粒子であり、振動式ふるいを用いて分級を行った後、平均粒子径ｄに対して、粒子径 0.5ｄ〜２ｄの範囲に含まれる粒子の重量比率が85％以上となるように調整した。粒子形状はほぼ球形、すなわち長径と短径の平均径からの差が20％以内のものを95％以上含む形状である。なお、遠心式投射装置からの投射速度は85m/sで一定とした。
【００５１】
図４は、平均粒子径と平均粗さRa、ピークカウントPPIとの関係を示す図である。平均粒子径が大きいほど、平均粗さRaは増加し、Raが0.3〜5μmとなるような平均粒子径はおよそ30〜300μmの範囲である。ただし、投射速度を低下させることで、平均粒子径が300μmを超えてもRaを5μm以下にすることは可能である。
【００５２】
一方、ピークカウントPPIは、粒子径の増加に伴って一旦急激に増加する。これは、粒子径が小さい場合には、ある程度微細な凹凸が表面に形成されるものの、平均粗さRaが小さいため、測定したピークカウントのカウントレベルに達しない凹凸がかなり含まれ、PPIの値としては小さな値を示すからである。また、平均粒子径が100μmよりも大きくなるとピークカウントPPIは低下し、平均粒子径300μmを超えるとPPIの値が100を下回ることになる。
【００５３】
図５は、平均粒子径と中心線うねりWcaとの関係を示す図である。平均粒子径が300μmを超えない範囲であれば、鋼板のうねりWcaは0.8μm以下となるが、平均粒子径が300μmを越えると急激にWcaが増加する。これは鋼板表面に形成される圧痕が大きくなるにしたがい、長周期のうねり成分が増加すること、および局部的に鋼板に反り等の形状不良が発生することによる。
【００５４】
（なお、以上のような平均粗さRaとピークカウントPPIの傾向は、投射速度、投射距離、投射密度によっても変化して、Raが0.3〜5μmとなる平均粒子径およびPPIが極値をとる平均粒子径も変化する。例えば、投射速度が大きいほど、投射距離が短くなるほど、あるいは投射密度が大きくなるほど、Raが0.3〜5μmとなる平均粒子径およびピークカウントが最大値をとる平均粒子径の値は小粒径側に移動する。また、使用する固体粒子の密度によっても変化して、密度が小さいほど、平均粒子径が大きい側に移動する。）
【００５５】
次にＣ：0.01重量％を含むAlキルド鋼で板厚0.7mmに冷間圧延したものを800℃で連続焼鈍し、調質圧延で0.6％の伸長率を付与した冷延鋼板を用い、表面粗さに及ぼす投射速度の影響を調査した。投射距離を280mm、投射密度が5kg/m^２となるように投射量を設定した。使用した固体粒子は平均粒径が40μmおよび125μmの、２種類のハイスの球形ショット粒子である。ここでは、ローター回転数を変更することによって、投射速度を調整した。
【００５６】
図６は、平均粒径が40μmの場合の、投射速度の平均粗さRa、ピークカウントPPI、うねりWcaへの影響を示した図である。図７は、平均粒径が125μmの場合の、投射速度と平均粗さRa、ピークカウントPPI、うねりWcaへの影響を示した図である。図からは、投射速度の増加に伴って、平均粗さ、ピークカウント共に増加し、一旦ピークカウントが極大値をとった後、若干低下する傾向が見られる。
【００５７】
投射速度が小さい場合には、固体粒子の運動エネルギーが小さいため、鋼板表面に十分な圧痕が形成されないため、平均粗さ、ピークカウントともに低い値を示すものである。また、投射速度が非常に高い場合には、投射された粒子によって形成される凹部が大きくなって、平均粗さRaは増加するものの、凹凸のピッチが僅かながら大きくなるためピークカウントは若干低下する。
【００５８】
平均粒径が40μmの場合には投射速度が60ｍ/ｓ以上でRaが0.3μm以上およびPPIが100以上となる。平均粒径が125μmの場合には投射速度が60ｍ/ｓ以上でPPIが100以上となる。Wcaは投射速度の上昇とともに若干上昇する傾向を示すが、いずれの粒径の場合も100ｍ/ｓまではWcaは0.8μmを越えない。
【００５９】
（実施例３）
Ｃ：0.01重量％を含むAlキルド鋼で板厚1.2mmに冷間圧延したものを850℃で連続焼鈍し、調質圧延で0.8％の伸長率を付与した冷延鋼板に対して、平均粒径30〜300μmのSUS304の固体粒子を使用して、投射距離およびローター回転数を変更して、平均粗さRaが1.2〜1.8μmとなるように調整しながら、ピークカウントPPIを大きく変えた冷延鋼板を製造した。
【００６０】
このようにして得られた冷延鋼板のプレス成形性を調査するために、平面摺動試験によって摩擦係数を測定した。摺動試験では、冷延鋼板を対向する摺動工具で挟み、７MPaの接触面圧を負荷しながら、1000mm/minの速度で引抜くときの摩擦係数を測定した。また、比較例として従来技術である調質圧延によって表面粗さを付与した鋼板についても同一の条件にて測定を行った。なお、調質圧延は、放電加工によって平均粗さを2.4〜3.4μm、ピークカウントPPIを240〜320の範囲で調整したダルロールを用いた。
【００６１】
図８は冷延鋼板のピークカウントと摺動試験の摩擦係数との関係を示した図である。本発明によって得られた冷延鋼板は、従来のダルロールを用いて調質圧延して表面粗さを調整した冷延鋼板に比べて低い摩擦係数を示している。すなわち、鋼板と摺動工具との間の保油性が向上して、界面に導入される油量が向上していることを示している。また、図からはピークカウントPPIが大きいほど摩擦係数が低下していることが分かる。これは、短ピッチの凹部が密に形成されていることによって、界面の保油性を向上させる効果と、固体粒子の衝突によって皮膜自体が硬化している効果の両者が影響を与えている結果である。
【００６２】
さらにプレス成形性向上に与える効果を表面形態の観点から詳しく調査した。図９に、本実施例による冷延鋼板の表面写真を示す。また、比較例として、従来の調質圧延によって得られた冷延鋼板の表面写真を図１０に示す。本発明によって製造された冷延鋼板は、球形の固体粒子を投射して圧痕を形成していることから、表面にはディンプル状の凹部が密に形成されている、言い換えれば多数の微小クレータの集合であることが分かる。
【００６３】
この表面形態を、図１１に示すように、クレータの半径ｒ、隣り合うクレータ間の中心距離Ｄで表す。発明者らは、プレス成形性とクレータ間の中心距離に密接な関係があることを見出した。図１２に示すようにクレータの平均半径をrcとしたときに、Ｄ/rcが４を越えると摺動試験の摩擦係数が高くなる。Ｄ/rcが大きいと鋼板表面のクレータが疎に形成されているために、鋼板表面のクレータ以外の平滑な部分で焼付きを生じやすい。Ｄ/rcが減少するに従いクレータの密度は増加し、それに従い界面の保油性は改善され摩擦係数は低下する。
【００６４】
Ｄ/rc＝２でクレータ同志が接する、すなわち鋼板表面がほぼ100％の被覆率でクレータが形成された状態となる。Ｄ/rcが２より小さくなると、隣り合うクレータ同志がオーバーラップする状態となり、この条件でも充分な保油性が発揮され摩擦係数は安定して低い。しかしＤ/rcが１より小さくなると逆に摩擦係数は上昇する。これはクレータのオーバーラップが著しくクレータ同志が近接しすぎるために、ポケット状に油を保持する効果が低下することに起因するものである。
【００６５】
（実施例４）
固体粒子を投射する前の調質圧延によって得られる鋼板の表面粗さの影響を調べた。Ｃ：0.005重量％を含むAlキルド鋼で板厚0.8mmに冷間圧延したものを800℃で連続焼鈍した鋼板に、ブライトロールまたはダルロールにより伸長率0.8％の調質圧延を施し表１に示すような種々のRa、PPI、Wcaを有する鋼板を得た。
【００６６】
これらの鋼板に平均粒径110μmの炭素鋼の粒子を投射して、表面粗さの付与を行った。投射速度は65ｍ/ｓ、投射距離を300mm、投射密度が３kg/m^２となるように投射量を設定した。従来技術の比較例として調質圧延によって冷延鋼板に表面粗さを付与した。なお、比較例の調質圧延は、放電加工によって平均粗さを2.2μm、ピークカウントPPIを320に調整したダルロールを用い伸長率0.8で行った。
【００６７】
鋼板の塗装後の鮮映性を調べるために、日本パーカーライジング（株）製の「PB-L3080」を使用して、試験片に化成処理を施し、次いで関西ペイント（株）製の「El-2000」「TP-37グレー」「TM-13(RC)」を使用して、それぞれED塗装、中塗り塗装、上塗り塗装からなる3コート塗装を施した。このようにして塗装された試験片のNSIC値を、スガ試験機（株）製の「写像鮮明度測定装置NSIC型」を使用して塗装後の鮮映性を評価した。なお、NSIC値は黒板研磨ガラスを100とし、その値が100に近いほど良好な鮮映性となる。
【００６８】
表１に示すように調質圧延によって平均表面粗さRaを0.3μm以下、ピークカウントPPIを200以下、中心線うねりWcaを0.7μm以下に調整した鋼板は固体粒子投射後も中心線うねりWcaが0.8μm以下と小さな値を示し、またPPIも安定して280以上と高い値になり、塗装後鮮映性を表すNSIC値も90以上の高い値で優れた鮮映性を示している。
【００６９】
Wcaが0.7μmを越える鋼板の場合は、固体粒子投射後にうねりWcaが0.8μmより大きくなり塗装後鮮映性を表すNSIC値が60程度かそれ以下になり鮮映性が悪化する。また調質圧延後のRaが大きい場合には固体粒子投射後も調質圧延の粗さが残る。調質圧延後のPPIが200より高いと固体粒子後のPPIは280までは高くならない。いずれの場合も固体粒子投射後のうねりWcaは0.8より大きく増加している。これは調質圧延によって形成される表面形態と固体粒子を投射して形成される表面形態とが異なるために、調質圧延により大きな粗さを付与した鋼板に固体粒子を投射すると、形態の異なる凹凸が重畳されて新たなうねりが発生し鮮映性が悪化するものと考えられる。
【００７０】
また比較例ではRaは0.8μmで固体粒子投射の本発明とほぼ等しいが、PPIが低くさらにWcaが大きな鋼板しか得ることができず、NSIC値は非常に低く鮮映性は劣る。
【００７１】
【表１】

【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価に製造でき、プレス成形性や塗装後鮮映性が飛躍的に向上した冷延鋼板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】遠心式投射装置の構成を示す概要図である。
【図２】投射距離を250〜1000mmの範囲で変更した場合の平均粗さRaおよびピークカウントPPIの板幅方向の分布を示す図である。
【図３】有効投射幅内での平均粗さRaおよびピークカウントPPIと、投射密度との関係を示した図である。
【図４】平均粒子径と平均粗さRa、ピークカウントPPIとの関係を示す図である。
【図５】平均粒子径と中心線うねりWcaとの関係を示す図である。
【図６】平均粒径が40μmの場合の、投射速度の平均粗さRa、ピークカウントPPI、うねりWcaへの影響を示した図である。
【図７】平均粒径が125μmの場合の、投射速度の平均粗さRa、ピークカウントPPI、うねりWcaへの影響を示した図である。
【図８】冷延鋼板のピークカウントと摺動試験の摩擦係数との関係を示した図である。
【図９】本実施例による冷延鋼板の表面写真を示す図である。
【図１０】従来の調質圧延によって得られた冷延鋼板の表面写真を示す図である。
【図１１】この表面形態を、クレータの半径ｒ、隣り合うクレータ間の中心距離Ｄで表した図である。
【図１２】クレータの平均半径と摩擦係数の関係を示す図である。
【図１３】実験に使用した固体粒子の粒径分布を示す図である。
【符号の説明】
１…ローター
２…ブレード
３…モータ
４…粒子供給管
５…冷延鋼板
６…固体粒子

Claims

冷間圧延、焼鈍、調質圧延を経た冷延鋼板の表面に、固体粒子を投射して表面粗さを調整する工程を有する、プレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板の製造方法であって、前記固体粒子の平均粒径が30〜300μmであり、かつ、前記固体粒子を、投射距離が700mm以内の遠心式投射装置で投射するプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板の製造方法によって製造された冷延鋼板であって、表面に凹状クレータが形成され、表面粗さが Ra ： 0.3 〜 5 μ m 、 PPI ≧ 100 、 Wca ≦ 0.8 μ m であることを特徴とするプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板。
冷間圧延、焼鈍、調質圧延を経た冷延鋼板の表面に、固体粒子を投射して表面粗さを調整する工程を有する、プレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板の製造方法であって、前記固体粒子の平均粒径が30〜300μmであり、かつ、前記固体粒子を、投射距離が700mm以内の遠心式投射装置で投射することを特徴とするプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板の製造方法によって製造された冷延鋼板であって、冷延鋼板の表面に形成される凹状クレータが、隣り合うクレータ間の中心間距離をＤとし、クレータ平均半径を rc とするとき、下記式を満足することを特徴とするプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板。
rc ≦Ｄ≦４ rc
請求項１又は請求項２に記載のプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板であって、前記冷延鋼板の製造方法における前記固体粒子の投射初速度が 60m/s 以上、固体粒子の密度が２ g/cm ^３以上、投射密度が 0.2 〜 50kg/m ^２であることを特徴とするプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板。
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板であって、前記冷延鋼板の製造方法が、前記調質圧延後の表面粗さを、 PPI ≦ 100 、 Wca ≦ 0.7 μ m に調整した冷延鋼板に固体粒子を投射するものであることを特徴とするプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板。
請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載のプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板であって、前記冷延鋼板の製造方法における、前記固体粒子の平均粒子径をｄとするとき、固体粒子のうち直径が 0.5 ｄ〜２ｄの範囲の間に含まれるものの重量比率が 85 ％以上であることを特徴とするプレス成形性および塗装後鮮映性に優れた冷延鋼板。