JP2002249850A - 加工性、ほうろう密着性、耐泡・黒点性及び耐つまとび性に優れた連続鋳造ほうろう用鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工性、耐泡・黒点性およびほうろう密着性
の優れた連続鋳造ほうろう用鋼板およびその製造方法。 【解決手段】 質量％で、Ｃ ：０．００２５％以下、
Ｍｎ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．０１５％以下、
Ａｌ：０．００３〜０．０１％未満、Ｎ ：０．００４
５％以下、Ｏ ：０．０１５〜０．０５５％、Ｐ ：
０．０１５％未満、Ｓ ：０．０２５％以下、Ｃｕ：
０．０１５〜０．０４５％、Ｎｂ：０．００５〜０．０
５５％、Ｖ ：０．００５〜０．０５％を含有し、さら
に不可避的または必要に応じＡｓ、Ｔｉ、Ｂ、Ｎｉ、Ｓ
ｅ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎの１種以上を合計で
０．０２％以下とし、残部がＦｅおよび不可避的不純物
からなる加工法、ほうろう密着性、耐泡・黒点性および
耐つまとび性の優れた連続鋳造ほうろう用鋼板およびそ
の製造方法

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はほうろう特性（耐泡
・黒点性、密着性、耐つまとび性）及び加工特性の優れ
たほうろう用鋼板及びその製造方法に関し、特に連続鋳
造によって得ることを特徴とするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ほうろう用鋼板は、キャップド鋼
またはリムド鋼を造塊し、分塊、熱延、冷延の後にオー
プンコイル焼鈍法によって脱炭し、更に脱窒焼鈍し、炭
素や窒素を数１０ｐｐｍ以下に減少させることによって
製造されてきた。しかし、このようにして製造されたほ
うろう用鋼板は造塊、分塊法によって製造する点や脱炭
脱窒焼鈍が必要なことや、製造コストが高いという欠点
があった。

【０００３】そこでこれらの欠点を克服すべく、連続鋳
造法によるほうろう用鋼板製造技術が開発された。今日
のほうろう用鋼板は、製造コストの低減をはかるべく、
この連続鋳造法によって製造されるのが通常である。そ
の１例として、例えば特開平０７−１６６２９５号公報
に高酸素鋼を連続鋳造してほうろう用鋼板を得る技術が
開示されている。しかしこの技術によるほうろう用鋼板
は、ほうろう特性が劣り、複雑な形状の深絞り加工製品
には適用できない。

【０００４】そこで、本発明者らは鋭意研究を重ねた結
果、つまとび性、深絞り性に優れたほうろう用鋼板につ
いて特願平１１−１９８６７８号（特開２０００−２６
８４３号公報）で出願した。しかしながら、この技術に
よる鋼板は、安定して高いｒ値が得られることと、ほう
ろう泡、黒点性が純Ａｌレス高酸素鋼と同等レベル以上
であることとの両立が達成できていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前述したほう
ろう用鋼板の問題点を克服し、深絞り性指標のｒ値が高
く、非時効性の１回かけほうろう耐泡・黒点性、密着
性、耐つまとび性が優れた連続鋳造ほうろう用鋼板及び
その製造法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の鋼板、
鋼板製造法の欠点を克服するために種々の検討を重ねて
得られたもので、ほうろう用鋼板の加工性及びほうろう
特性について、下記のような主要元素についての化学組
成、製造条件、更に通常の工業プロセスにおいて鋼中に
不可避的に含有されると考えられる微量元素の影響を検
討した結果、（１）〜（６）の項目を知見した。

【０００７】化学組成： Ｃ ：０．０００５〜０．００５５％ Ｍｎ：０．０５〜０．５％ Ｏ ：０．００２〜０．０７％ Ｎｂ：０〜０．０６％ Ｖ ：０〜０．０７％ Ｃｕ：０．０８％以下 Ｓｉ：０．１２％以下 Ｐ ：０．００５％〜０．０２５％ Ｓ ：０．０３５％以下 Ａｌ：０．０００２〜０．０１５％ Ｎ ：０．０００５〜０．００６５％ 製造条件： 加熱温度：１２５０〜１０５０℃ 仕上温度：７５０〜９５０℃ 巻取温度：５００〜８００℃ 冷間圧延率：５０％以上 焼鈍：６５０〜８５０℃×１〜３００分 ほうろう性：酸洗、Ｎｉ処理を行った後、膜厚：１００
μｍの１回かけほうろう処理を行い、つまとび性、泡・
黒点性表面欠陥、密着性を調査した。 （１） 深絞り性はＣ量が低いほど、酸素量が低いほど
良好になる。 （２） 深絞り性はＣ：０．００２５％以下で、Ｎｂを
０．００５％以上添加すれば、高いｒ値が得られる。 （３） 時効性はＣ：０．００２５％以下、Ｖ：０．０
０５％以上、Ｎｂ：０．００５％以上添加の条件を満足
すれば、焼鈍条件によらず小さく抑えられる。 （４） つまとび性と良い相関のある水素透過時間は酸
素、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ量に影響され、これらの元素は添加
量が多いほど水素透過時間が長くなる。 （５） 水素透過時間と深絞り性は通常は一方を向上さ
せるともう一方が劣化する関係にあるが、上記のように
Ｍｎ、Ｎｂ、Ｖ、Ｏを制御した鋼でも特にＡｌ量を特定
の範囲内に制御することで両特性とも良好になる。 （６） 通常の工業的な製鋼製造プロセスにおいて不可
避的に含有されると考えられる微量元素については含有
量の合計について本発明の効果を阻害しない上限の含有
量が存在する。

【０００８】本発明は以上の事実に基づき完成したもの
で、その発明の要旨は以下の通りである。

【０００９】質量％で、Ｃ ：０．００２５％以下、Ｍ
ｎ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．０１５％以下、Ａ
ｌ：０．００３〜０．０１％、Ｎ ：０．００４５％以
下、Ｏ ：０．０１５〜０．０５５％、Ｐ ：０．０１
５％以下、Ｓ ：０．０２５％以下、Ｃｕ：０．０１５
〜０．０４５％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５５％、好
ましくは０．０４２〜０．０５５％、Ｖ ：０．００５
〜０．０５５％、好ましくは０．０３〜０．０５５％を
含有し、更に不可避的または必要に応じＡｓ、Ｔｉ、
Ｂ、Ｎｉ、Ｓｅ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎの１種以
上を合計で０．０２％以下含有し、残部がＦｅ及び不可
避的不純物からなることを特徴とする、加工性、ほうろ
う密着性、耐泡・黒点性及び耐つまとび性に優れた連続
鋳造ほうろう用鋼板である。そして、製造条件としては
この鋼成分の連続鋳造鋳片を仕上温度８００℃以上、巻
取温度６００〜８００℃で熱間圧延し、冷延率６０％以
上で冷間圧延したのち、再結晶温度以上の温度で焼鈍す
ることを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明について詳述する。

【００１１】まず、鋼組成について詳述する。

【００１２】Ｃは従来から低いほど加工性が良好となる
ことが知られているが、本発明では、時効を抑制し、か
つ高いｒ値を得るために０．００２５％以下にする必要
がある。好ましい範囲は０．００１５％以下である。下
限は特に限定する必要がないが、Ｃ量を低めると製鋼コ
ストを高めるので実用的な下限は０．０００５％であ
る。

【００１３】Ｓｉはほうろう特性を阻害するので、０．
０１５％以下にする必要がある。好ましい範囲は良好な
ほうろう特性を得る点から０．００５％以下である。

【００１４】Ｍｎは酸素、Ａｌ、Ｖ、Ｎｂ添加量と関連
してほうろう特性に影響する重要な成分である。同時に
熱間圧延時にＳに起因する熱間脆性を防止する元素で、
酸素を含む本発明では０．０５％以上が必要である。一
方、Ｍｎ量が高くなるとほうろう密着性が悪くなり、泡
や黒点が発生しやすくなるため、Ｍｎ量の上限を０．４
％に特定した。なお、好ましくはＭｎの上限は、０．１
７％である。

【００１５】酸素はつまとび性、加工性に直接に影響す
ると同時に、Ａｌ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｖ量と関連してほうろ
う密着性、耐泡・黒点性に影響する。これらの効果を発
揮するには０．０１５％は必要である。一方、酸素量が
高くなると酸素が高いことにより直接に加工性を劣化さ
せると共に、Ｎｂ、Ｖ添加効率を低め間接的に加工性、
時効性を悪くするので、上限を０．０５５％に特定し
た。

【００１６】Ａｌは、脱酸元素であり、ほうろう特性と
してのつまとび性を良好にするためには、鋼中の酸素を
適正量鋼材中に酸化物として存在させることが望ましい
が、加工性の観点からは過剰の酸化物として存在すると
加工性を劣化させる。本発明鋼では酸化物の形態を制御
し、つまとび性と加工性の両立を図るため酸素量のみな
らずＭｎ、Ｎｂ、Ｖ量、そしてＡｌ量の制御が重要であ
る。

【００１７】Ｎｂ、Ｖを含有する鋼における加工性（ｒ
値）と耐つまとび性に及ぼすＡｌ含有量の影響を図１に
示す。両特性を共に最良の状態にするにはＡｌを０．０
０３〜０．０１％とすることが極めて望ましく、これに
より鋼中酸化物の形態が好ましく制御され非常に良好な
耐つまとび性と非常に良好な加工性の両立が可能とな
る。

【００１８】ＮはＣと同様に侵入型固溶元素であり、
０．００４５％を超えると、Ｎｂ、Ｖを添加しても加工
性が劣化すると共に非時効性鋼板の製造が出来なくな
る。この理由から、Ｎの上限を０．００４５％に特定し
た。下限は特に限定する必要がないが、現在の製鋼技術
では０．００１％以下に溶製するのはコストがかかるた
め、コストの面から望ましい下限値は０．００１％にな
る。

【００１９】Ｐは含有量が０．０１５％超だとほうろう
前処理時の酸洗速度を速め、泡・黒点の原因となるスマ
ットを増加させる。したがって、本発明ではＰ含有量を
０．０１５％以下に特定した。Ｐ量を０．０１５％未満
とすることで、泡・黒点の大幅な改善が実現できる。そ
のメカニズムは、定かではないが以下のように推定して
いる。Ｐは粒界偏析を生じやすい元素であり、ＦｅＰ化
合物を生成する。このＦｅＰ化合物は酸洗時にスマット
等を生成させるため、泡・黒点を発生させやすい。その
ため、Ｐ量を０．０１５％以下に制御して、ＦｅＰ化合
物の生成を抑制することが必要である。Ｐ量が０．０１
５％超となると粒界のＰ濃度が増加してＦｅＰ化合物が
生成しやすくなる。そうするとＦｅＰ化合物によって、
酸洗時に粒界とマトリックスの電位の差により局部電池
が発生し、局所的に酸洗速度が速まる。その過程でスマ
ットが著しく発生する。これらの酸洗時のスマット発生
を抑制するためには、粒界偏析Ｐを押さえてＦｅＰ化合
物の発生を極力少なくすることが極めて重要である。

【００２０】Ｓはほうろう前処理の酸洗時にスマット量
を増やし、泡・黒点を発生しやすくするので、０．０２
５％以下とする必要がある。

【００２１】Ｖは本発明の重要な構成要件の一つであ
る。ＶはＮを固定し、Ｎによる深絞り性の劣化、時効に
よる伸び低下によるプレス加工性の低下を防止する。ま
た、添加したＶの一部は鋼中酸素と結合して酸化物とな
り、つまとび防止に有効な働きをすると同時に、つまと
び発生を抑えるのに必要な酸素量を低くし、間接的な加
工性の向上効果も有する。この結果は、０．００５％以
上のＶを含有すれば得ることができるが、効果を顕著に
し著しく良好な特性を得るには０．０３％以上とするこ
とが好ましい。一方、Ｖ添加量が多くなるとほうろう密
着性、耐泡・黒点性が劣化するので、上限を０．０５５
％とした。

【００２２】Ｎｂも本発明の重要な元素である。Ｎｂは
Ｃを固定し、深絞り性を向上せしめると共に、非時効化
する。また、添加したＮｂは鋼中酸素と結合し酸化物を
形成し、つまとび防止に有効な働きをする。この効果
は、０．００５％以上のＮｂを含有すれば得ることがで
きるが、効果を顕著にし著しく良好な特性を得るには
０．０４２％以上とすることが好ましい。しかし、添加
量が高すぎると密着性、耐泡・黒点性が劣化するので上
限を０．０５５％に特定した。

【００２３】Ｃｕはほうろう前処理時の酸洗速度を抑制
する働きがあることが良く知られている。本発明ではＣ
ｕの働きを引き出すため０．０１５％は必要である。本
発明はＮｂ、Ｖを添加し、固溶Ｃ、Ｎが極めて少ないの
で酸洗抑制作用が強すぎると低酸洗時間域での密着性が
低下するため、上限を０．０４５％に特定した。

【００２４】その他の不可避的不純物は、材質特性、ほ
うろう特性に悪影響を及ぼすので低くすることが望まし
いが、Ａｓ、Ｔｉ、Ｂ、Ｎｉ、Ｓｅ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、
Ｍｏ、Ｓｎについては１種以上の合計で０．０２％以下
であれば特に本発明の効果を阻害するものではない。言
い換えれば、上記の範囲内であれば本発明で想定してい
るメリット以外の製造上または品質上のメリットを期待
して積極的に添加することも可能である。

【００２５】次に、製造方法について開示した請求項３
の発明について説明する。本発明にかかる鋼スラブは連
続鋳造で製造されるが、インゴット−分塊圧延法で製造
しても本発明の特徴は損なわない。引き続いて熱間圧延
されるが、加熱温度によって本発明の特徴は影響されな
いので、加熱温度は通常行われている１０５０℃〜１２
５０℃の範囲で実施している。熱延仕上り温度は８００
℃以上であれば、何℃でも良いが、熱延操業性からＡｒ
_３点温度以上であることが望ましい。巻き取り温度も良
好な加工性を得たいときは熱延終了後直ちに５０℃以下
の冷却を行うと良い。

【００２６】冷間圧延は深絞り性の良好な鋼板を得るた
めに６０％以上を必要とする。特に深絞り性を必要とす
る場合には、７５％以上とすることが好ましい。

【００２７】焼鈍は箱焼鈍でも連続焼鈍でも本発明の特
徴は変わらなく、再結晶温度以上であれば本発明の特徴
を発揮する。特に本発明の特徴である深絞り性が優れ、
ほうろう特性が良好という特徴を顕現させるには連続焼
鈍が好ましい。箱焼鈍では６５０〜６７０℃で、連続焼
鈍では７００〜８００℃で主に実施することができる。

【００２８】以上、説明したように本発明の化学組成か
らなる鋼板、及び発明による製造条件で製造した鋼板
は、連続鋳造法による鋳片によるものであっても従来の
脱炭キャップド鋼と同等以上にプレス加工性が優れ、直
接１回かけのほうろうでも、泡・黒点欠陥が発生しにく
く、優れたほうろう密着性を有するほうろう用鋼板であ
る。また、直接１回かけ以外の用途のバスタブ、ケトル
等でも、その特性を発揮し、なんら変わることがない。

【００２９】

【実施例】表１に示した種々の化学組成からなる連続鋳
造スラブを表２に示す製造条件で、熱間圧延、冷間圧
延、焼鈍を行った。引き続き１．０％の調質圧延を行っ
た後、機械的特性及びほうろう特性を調査した。調査結
果を表２に併せて示した。

【００３０】機械特性は、焼鈍後、１．０％の調質圧延
後の鋼板をＪＩＳ５号試験片に加工し、引張り試験、ｒ
値、時効指数を調査した。時効指数は引張試験において
１０％の予歪を付与した材料についての１００℃×６０
分の時効前後の耐力の差で示した。

【００３１】ほうろう特性は表３に示した工程で評価し
た。ほうろう特性の内、泡・黒点の表面特性は酸洗時間
を２０分と長い条件を選び、その評価は次の通り表示し
た。 ◎：発生なし、○：少し発生、×：発生多い

【００３２】また、ほうろう密着性は酸洗時間が３分と
短い条件で評価した。ほうろう密着性は通常行われてい
るＰ．Ｅ．Ｉ．密着試験方法（ＡＳＴＭ Ｃ３１３−５
９）では密着性に差がでないため、２ｋｇの球頭の重り
を１ｍ高さから落下させ、変形部のほうろう剥離状態を
１６９本の触診針で計測し、未剥離部分の面積率で評価
した。

【００３３】耐つまとび性は３枚の鋼板を酸洗時間３
分、Ｎｉ浸漬なしの前処理を施し、直接１回かけ用の釉
薬を施釉、乾燥を行い、露点５０℃で８５０℃の焼成炉
に３分間装入して焼成した後、１６０℃の恒温槽中に１
０時間入れるつまとび促進試験を行い、目視でつまとび
発生状況を判定しつぎのとおり表示した。

【００３４】表２の結果から明らかなように、本発明の
鋼板はｒ値、Ｅｌ値が良好であり、かつ耐時効性も良好
で、ほうろう特性も優れたほうろう用鋼板である．一
方、比較例で示した鋼板は、材料特性もしくはほうろう
特性のいずれか一方、または双方の特性が劣っている。
すなわち、化学組成及び化学組成間の密着な関係が本発
明範囲をはずれると材質、ほうろう特性の優れた鋼板が
得られない。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】

【発明の効果】本発明のほうろう用鋼板は、従来使用さ
れているプレス成形性の良好なＴｉ添加鋼と同等、また
はそれ以上の深絞り性を有し、さらにほうろう用鋼板と
して必要な耐泡・黒点性、ほうろう密着性、表面特性の
すべてを満たしている。特にＴｉ添加鋼で問題のあった
泡・黒点欠陥を克服し、連続鋳造法によって製造されて
いる高酸素鋼のように脱炭または脱炭脱窒焼鈍ではな
く、連続焼鈍、または箱焼鈍を行ってもプレス成形性、
耐時効性の優れた鋼板が製造できるので、焼鈍に要する
コストの低減も大きく、工業的異議は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｎｂ−Ｖ鋼の耐つまとび性と加工性に及ぼすＡ
ｌの影響を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末廣 正芳 北九州市戸畑区飛幡町１−１ 新日本製鐵 株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 佐柳 志郎 北九州市戸畑区飛幡町１−１ 新日本製鐵 株式会社八幡製鐵所内 Ｆターム(参考） 4K037 EA01 EA04 EA13 EA15 EA19 EA22 EA23 EA25 EA27 EA32 EB01 FC03 FC04 FC05 FE05 FH01 FH03 FJ04 FJ05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量％で、Ｃ ：０．００２５％以下、
   Ｍｎ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．０１５％以下、
   Ａｌ：０．００３〜０．０１％、Ｎ ：０．００４５％
   以下、Ｏ ：０．０１５〜０．０５５％、Ｐ ：０．０
   １５％以下、Ｓ ：０．０２５％以下、Ｃｕ：０．０１
   ５〜０．０４５％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５５％、
   Ｖ ：０．００５〜０．０５５％を含有し、残部がＦｅ
   及び不可避的不純物からなることを特徴とする加工性、
   ほうろう密着性、耐泡・黒点性及び耐つまとび性に優れ
   た連続鋳造ほうろう用鋼板。
2. 【請求項２】 質量％で、Ｃ ：０．００２５％以下、
   Ｍｎ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．０１５％以下、
   Ａｌ：０．００３〜０．０１％、Ｎ ：０．００４５％
   以下、Ｏ ：０．０１５〜０．０５５％、Ｐ ：０．０
   １５％以下、Ｓ ：０．０２５％以下、Ｃｕ：０．０１
   ５〜０．０４５％、Ｎｂ：０．０４２〜０．０５５％、
   Ｖ ：０．０３〜０．０５５％を含有し、残部がＦｅ及
   び不可避的不純物からなることを特徴とする加工性、ほ
   うろう密着性、耐泡・黒点性及び耐つまとび性に優れた
   連続鋳造ほうろう用鋼板。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の鋼成分の連続
   鋳造鋳片を、仕上温度８００℃以上、巻取温度６００〜
   ８００℃で熱間圧延し、冷延率６０％以上で冷間圧延し
   たのち、再結晶温度以上の温度で焼鈍することを特徴と
   する加工性、ほうろう密着性、耐泡・黒点性及び耐つま
   とび性に優れた連続鋳造ほうろう用鋼板の製造方法。