JP2002309343A - 表面性状に優れた鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温でのスケール生成によるスラブ表層への
不純物元素の濃化が起因となる表面欠陥はなく、しかも
製造コストも低い表面性状に優れた鋼板およびその製造
方法を提供する。 【解決手段】 ｍａｓｓ％で、Ｎｉ：０．０５％以下、
Ｃｕ：０．１％以下、Ａｓ：０．００５％以下、Ｇｅ：
０．００５％以下を含有し、スケール除去後の鋼板表層
のＮｉ濃度が０．９％以下で、かつ、表層Ｎｉ濃度コン
トラスト比が２倍未満である鋼板。ただし、表層Ｎｉ濃
度コントラスト比とは、(表層のＮｉ濃化部のＮｉ濃度)
／(表層のＮｉ非濃化部のＮｉ濃度)である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面性状に優れた
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】家電製品や自動車の外板に使用される鋼
板は、意匠性の点から、高度の表面品質が求められる。
にも係わらず、熱間圧延前にＮｉ、Ｃｕなどの不純物元
素のうちＦｅより酸化され難いものが、酸化スケールの
生成にともなってスラブ地鉄表層に不均一に濃化し、そ
の濃化部分が酸洗後あるいは電気亜鉛めっき等のめっき
処理後に図１に示すような山型の濃色模様(以下、山型
模様と称す)となって現れ、製品の表面性状を悪化させ
ている。

【０００３】上記問題点に対して、例えば、特開平８-
３３７８４２号公報には、鋼板表面の模様状欠陥を防止
する手段として、Ｎｉ量を低減し、鋼板表層部のＮｉ濃
度の上限を制限することで模様状欠陥の発生を防止する
方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は鋼中のＮｉ量が０．０１％程度と低く、鋼板表層部の
Ｎｉ濃度がオージェ電子分光解析によっても模様部と正
常部との差が検出できないような微小な濃度差の場合で
も、酸洗後の鋼板の表面には山型模様が発生することが
あり、特開平８-３３７８４２号公報の技術では模様状
欠陥を十分低減することはできない。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
のであり、高温でのスケール生成によるスラブ表層への
不純物元素の濃化が起因となる表面欠陥はなく、しかも
製造コストも低い表面性状に優れた鋼板およびその製造
方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】本発明者らは、スケール
除去後の鋼板の表層Ｎｉの濃度に着目し、表面性状に優
れた鋼板を得るために鋭意研究を重ねた結果、表層最大
Ｎｉ濃度および、(表層のＮｉ濃化部のＮｉ濃度)／(表
層のＮｉ非濃化部のＮｉ濃度)で表される表層Ｎｉ濃度
コントラスト比を所定のレベル以下に規制することによ
り、スラブ表層の不純物元素の濃化に起因する表面欠陥
がない優れた表面性状を有する鋼板が得られること、ま
た、スラブ表層の熱履歴、さらには粗圧延前のデスケー
リング条件を適正化することにより、上記のような表面
性状に優れた鋼板を安定して且つ安価に製造できること
を見出した。

【０００７】本発明はかかる知見に基づきなされたもの
で、以下のような構成を有する。

【０００８】[１]ｍａｓｓ％で、Ｎｉ：０．０５％以
下、Ｃｕ：０．１％以下、Ａｓ：０．００５％以下、Ｇ
ｅ：０．００５％以下を含有し、スケール除去後の鋼板
表層のＮｉ濃度が０．９％以下で、かつ、表層Ｎｉ濃度
コントラスト比が２倍未満であることを特徴とする表面
性状に優れた鋼板。ただし、表層Ｎｉ濃度コントラスト
比とは、(表層のＮｉ濃化部のＮｉ濃度)／(表層のＮｉ
非濃化部のＮｉ濃度)である。

【０００９】[２]ｍａｓｓ％で、Ｎｉ：０．０５％以
下、Ｃｕ：０．１％以下、Ａｓ：０．００５％以下、Ｇ
ｅ：０．００５％以下を含有する鋼をスラブに鋳造し、
この鋳造されたスラブを直接または冷片に冷却しないで
熱間圧延するに際し、スラブ表層温度：１２００℃以
下、保持時間：９０分以下の条件でスラブ保持し、引き
続き、熱間圧延を行うことを特徴とする表面性状に優れ
た鋼板の製造方法。

【００１０】[３]ｍａｓｓ％で、Ｎｉ：０．０５％以
下、Ｃｕ：０．１％以下、Ａｓ：０．００５％、Ｇｅ：
０．００５％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｐ：０．１％以下
を含有する鋼をスラブに鋳造し、この鋳造されたスラブ
を加熱するに際し、スラブ表層最高加熱温度：１２００
℃以下、保持時のスケールオフ量：２ｍｍ以下とし、引
き続き、熱間圧延を行うことを特徴とする表面性状に優
れた鋼板の製造方法。

【００１１】[４]前記[２]または[３]において、粗圧延
前に、衝突圧１ＭＰａ以上の水流で０．０１秒以上のデ
スケーリングを行うことを特徴とする表面性状に優れた
鋼板の製造方法。

【００１２】なお、本明細書において、鋼の成分を示す
％はすべてｍａｓｓ％である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の詳細をその限定理
由と合わせて説明する。

【００１４】まず、本発明者らは、従来の鋼板で発生し
ていた鋼板表面の山型模様について詳細に解析するため
に、通常の条件にて酸洗しスケールを除去した後の熱延
鋼板の表層Ｎｉの濃度を、ＥＰＭＡ分析装置を用いて、
プローブ径５μｍ、加速電圧１５ｋＶの条件にて測定
し、５０μｍ×５０μｍの分析領域のＮｉ／Ｆｅカウン
ト数比を山型模様部および正常部で算出し、(山型模様
部のＮｉ／Ｆｅカウント数比)／(正常部のＮｉ／Ｆｅカ
ウント数比)をコントラスト比として評価した。また、
酸洗後の熱延鋼板山型模様部のうち、目視で濃く見える
箇所５点の表層Ｎｉ濃度分析を行い、その最大値を表層
の最大Ｎｉ濃度とした。なお、目視で山型模様として認
識されない３ヶ所についても同様に分析した。すなわ
ち、５０μｍ×５０μｍの分析領域を任意に各々１０領
域選定し、Ｎｉ／Ｆｅカウント数比を算出し、それらの
最大値を表層の最大Ｎｉ濃度、最大値と平均値の比を表
層Ｎｉ濃度コントラスト比とした。その結果を図２に示
す。図２において、山型模様として認識されるものを表
面性状×：ＮＧ、認識されないものを表面性状○：ＯＫ
として示している。

【００１５】ここで、ＥＰＭＡ分析装置とは波長分散型
Ｘ線分光により、特定元素の高精度の分析が可能な装置
であり、オージェ電子分光解析よりも１桁程度高精度の
分析が可能である。

【００１６】図２によれば、表層Ｎｉ濃度０．９％超え
で、かつ、正常部と比較してコントラスト比で２倍以上
のＮｉの濃化がある場合、山型模様として認識され、表
面性状が劣化していることがわかる。そして、鋼板表面
のＮｉ濃度が山型模様部と正常部とのＮｉの濃度比があ
る程度以上になると（ＥＰＭＡ分析装置を用いた場合で
は、正常部と比較したコントラスト比で２倍以上のＮｉ
の濃化）、鋼板表面の山型模様として認識されることが
わかった。

【００１７】さらに、その他の元素の山型模様部への濃
化挙動について詳細に調べた結果、Ｎｉ以外の成分元素
(Ｃｕ、Ａｓ、Ｇｅ)についても同様に山型模様部に濃化
することで表面性状を劣化させており、これらの元素の
濃化制御も併せて行うことで初めて山型の模様を抜本的
に改善できることが判った。

【００１８】以上の理由から、まず、本発明では、スケ
ール除去後の熱延鋼板の表層最大Ｎｉ濃度は０．９％以
下とする。上記解析結果より、Ｎｉ濃化量が多い箇所が
存在するとその箇所は山型模様となって表面性状を劣化
させるため、表面の模様を有効に防止するにはＮｉの表
面濃度は０．９％以下とする必要がある。

【００１９】また、スケール除去後の熱延鋼板の表層Ｎ
ｉ濃度コントラスト比は２倍未満とする。ここで、コン
トラスト比とは、(表層のＮｉ濃化部のＮｉ濃度)／(表
層のＮｉ非濃化部のＮｉ濃度)であり、より具体的には
ＥＰＭＡ分析装置を用いた場合のコントラスト比：(山
型模様部のＮｉ／Ｆｅカウント数比)／(正常部のＮｉ／
Ｆｅカウント数比)である。

【００２０】前記解析結果より、表層のＮｉ濃度が小さ
い場合でも、山型模様部と正常部でのＮｉ濃度比が大き
く違う場合は、鋼板表層において濃淡の色のコントラス
トが認識され表面性状が劣化する。そのため、表層の山
型模様を有効に防止するために、コントラスト比は２倍
未満とする必要がある。表層Ｎｉ濃化のない状態、すな
わちコントラスト比を１とすることが望ましい。

【００２１】つぎに本発明おける鋼板の成分の限定理由
について説明する。

【００２２】Ｎｉはスラブ表層部に不均一濃化し山型模
様を発現させる元素であり、含有量が多い程、表面濃化
のコントラストがつきやすい。そのため、不均一濃化を
防ぎ山型模様の発現を押さえるために、Ｎｉは０．０５
％以下とする。

【００２３】Ｃｕは原料に鉄スクラップを用いる場合等
に特に混入しやすい元素であり、Ｎｉと同様にスラブ表
層部に不均一濃化し、山型模様を発現させて表面性状を
劣化させる。そのため、不均一濃化を防ぎ山型模様の発
現を押さえるために、Ｃｕは０．１％以下とする。

【００２４】Ａｓ、ＧｅはＮｉと同様にスラブ表層部に
不均一濃化し、山型模様を発現させ表面性状を劣化させ
る。そのため、不均一濃化を防ぎ山型模様の発現を押さ
えるために、Ａｓ、Ｇｅはそれぞれ０．００５％以下と
する。

【００２５】Ｓｉは鋼の固溶強化効果のある元素であ
る。しかし、添加量が１％を超えると、デスケーリング
時の脱スケール性を劣化させるうえ、スラブ加熱時に表
面粗さを増大させることでＮｉ濃化層が深くなり、熱延
後もＮｉ濃化部として残るため、Ｓｉは１％以下とする
ことが好ましい。

【００２６】Ｐは鋼の固溶強化に寄与する元素である。
しかし、０．１％を超える添加はスラブ冷片加熱時にＳ
ｉと低融点酸化物を生成して表面粗さを増大させ、地鉄
表層のＮｉ濃化層が深くなるため、Ｐは０．１％以下と
することが好ましい。

【００２７】また、本発明における鋼板は以下の範囲の
成分を含むことが好ましい。

【００２８】Ｃは鋼の強度を向上させるため、０．１％
以下程度添加できる。ただし添加量が０．１％を超える
と鋼板の加工性が劣化するため好ましくない。

【００２９】Ｍｎも鋼の強度を向上させる元素であり、
Ｓを固定してスラブ表面疵を低減する効果があるため、
０．１％以上の添加が好ましい。しかし添加量が２％を
超えると著しく加工性が劣化するため好ましくない。

【００３０】Ｓは０．０１５％を上限とする。０．０１
５％を超えるとスラブ表面疵が増加するため好ましくな
い。

【００３１】なお、本発明の効果が得られる範囲で、例
えば、強度向上を目的にＴｉ、Ｎｂ、Ｖをそれぞれ０．
１％以下程度、例えば、焼入性向上を目的にＣｒ、Ｍｏ
をそれぞれ０．２％以下程度添加することができる。そ
の他、本発明の効果を妨げない範囲で、例えば、加工性
向上を目的に、Ｃａ、ＲＥＭをそれぞれ０．００５％以
下程度添加することができる。

【００３２】次に本発明の表面性状に優れた鋼板の製造
方法について説明する。

【００３３】本発明の表面性状に優れた鋼板は、上述し
た成分組成を有する鋼を鋳造後、粗圧延を行った後、熱
間圧延、酸洗等を行うことにより得られる。

【００３４】ここで、本発明者らは、熱間圧延試験およ
び表面欠陥の解析を行った。その結果、スラブの熱履歴
を以下の２通りの方法で適正化すること、さらに好まし
くはデスケーリング条件を適正化することで、酸洗以降
の工程における山型模様の発現をきわめて少なくできる
ことがわかった。

【００３５】すなわち第一の方法として、鋳造後直ち
に、あるいは冷片に冷却することなくスラブ表層温度：
１２００℃以下、保持時間：９０分以下の条件でスラブ
を保持した後、熱間圧延を行う。これにより、スラブ表
層の酸化量が少なくなるため、スケールオフによるＮｉ
等の濃化を低く抑えることができ、山型模様の発現を極
めて少なくすることができる。その際、スラブ保持温度
が１２００℃超または保持時間が９０分超では、Ｆｅの
酸化が促進され、Ｎｉ、Ｃｕなどの難酸化元素が地鉄表
層に排出され易くなり、Ｆｅの酸化量が増えることで表
面性状が劣化する。そのため、上記のようにスラブ熱履
歴を制限することにより、粗圧延前にスラブ表層部が酸
化されて、Ｆｅより酸化されにくいＮｉ元素が表層部に
濃化することを抑制でき、このためＮｉ濃化量が多くな
ることで山型模様のコントラストが助長されるのを防ぐ
ことができる。

【００３６】第二の方法としては、スラブを加熱して圧
延に供する場合のスラブ表層最高加熱温度：１２００℃
以下、加熱時のスケールオフ量：２ｍｍ以下で熱間圧延
を行う。このスラブ最高加熱温度が１２００℃超ではＦ
ｅの酸化が促進され、Ｎｉ、Ｃｕなどの難酸化元素が地
鉄表層に排出され易くなる。また、加熱時のスケールオ
フ量が２ｍｍ超となっても、Ｆｅの酸化量が増えること
でＮｉ等の濃化が進行し、表面性状が劣化する。

【００３７】続いて、本発明においては、粗圧延第１パ
ス前にデスケーリングを行うことが好ましい。ここでの
粗圧延とは、例えば、圧下率２０％以上の水平圧延であ
る。よってデスケーリング前に幅調整のための幅圧下
や、スラブ端部の形状矯正などのため軽圧下水平圧延を
行っても良い。前記デスケーリングの方法は、衝突圧１
ＭＰａ以上の水流で、０．０１秒以上の噴射とすること
が好ましい。この時、デスケーリング媒体は特に規定し
ないが、例えば、高圧水を用いることができる。衝突圧
１ＭＰａ以上の水流で、０．０１秒以上の噴射でデスケ
ーリングを行うことにより、スラブ表層を削り取る効
果、およびスケールを効果的に除去しデスケーリング後
に地鉄表面を大気に露出させることで山型模様の元とな
るＮｉ等の不均一濃化層をスケールオフして除去し易く
する効果がある。

【００３８】以上、本発明により、表面性状に優れた鋼
板が得られ、得られた鋼板としては、酸洗材、熱延下地
ＥＧ材、冷延下地ＥＧ材、Ｃｒめっき材などに適用可能
である。

【００３９】

【実施例】［実施例１］ 表１に示す化学成分の鋼
（Ａ）を鋳造してスラブとし、引き続き、直ちに圧延を
開始するか、あるいは表２に示す所定の温度および時間
で保熱炉中でスラブを保持した後、表２に示す条件でデ
スケーリングを行った。次いで、第１パスを圧延率２２
％の水平圧延とした粗圧延を行い、その後、通常の熱間
圧延、酸洗を行い、Ｎｏ．１〜６の鋼板を得た。このと
き、デスケーリング前の状態におけるスケールオフ量
は、本発明例のＮｏ．１、２、５、６については、０．
４〜１．３ｍｍであった。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】得られた熱延鋼板について、表層最大Ｎｉ
濃度および表層Ｎｉ濃度コントラスト比を測定した。こ
こで、表層最大Ｎｉ濃度および表層Ｎｉ濃度コントラス
ト比の測定は、通常の条件にて酸洗しスケールを除去し
た後の熱延鋼板の表層Ｎｉの濃度を、ＥＰＭＡ分析装置
を用いて、プローブ径５μｍ、加速電圧１５ｋＶの条件
にて測定し、次いで、５０μｍ×５０μｍの分析領域の
Ｎｉ／Ｆｅカウント数比を山型模様部および正常部で算
出し、(山型模様部のＮｉ／Ｆｅカウント数比)／(正常
部のＮｉ／Ｆｅカウント数比)をコントラスト比として
評価した。また、酸洗後の熱延鋼板山型模様部のうち、
目視で濃く見える箇所５点の表層Ｎｉ濃度分析を行い、
その最大値を表層のＮｉ濃度とした。なお、山型模様が
発生していないものについては、５０μｍ×５０μｍの
分析領域を任意に１０領域選定し、Ｎｉ／Ｆｅカウント
数比を算出し、その最大値を表層のＮｉ濃度とした。ま
た、最大値と平均値の比を表層Ｎｉ濃度コントラスト比
とした。

【００４３】得られた結果を表３に示す。なお、表３に
おいて、山型模様の評価は通常条件にて酸洗した熱延鋼
板を目視にて判定し、山型模様が発生していないものを
○、発生しているものを×とした。

【００４４】

【表３】

【００４５】表３より、本発明例であるＮｏ．１、２、
５、６では、山型模様が発生しておらず、表面性状に優
れた鋼板が得られることがわかる。

【００４６】一方、比較例であるＮｏ．３、４では山型
模様が発生し、表面性状が劣っている。

【００４７】［実施例２］ 表４に示す化学成分の鋼ス
ラブ（Ｂ）を、冷片より表５に示す温度に加熱し、スケ
ールオフ量およびデスケーリング条件を表５の条件とし
て、実施例１と同様の圧延条件にて熱間圧延、酸洗を行
い、Ｎｏ．７、８の鋼板を得た。得られた熱延鋼板につ
いて、実施例１と同様に表層最大Ｎｉ濃度および表層Ｎ
ｉ濃度コントラスト比を求め、山型模様の評価を行っ
た。結果を表６に示す。

【００４８】

【表４】

【００４９】

【表５】

【００５０】

【表６】

【００５１】表６より、比較例であるＮｏ．７のように
スケールオフ量が大きい場合は、山型模様により表面性
状が劣化しているが、本発明例であるＮｏ．８では、表
面性状は良好であった。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、表
面性状に優れた鋼板を得ることができる。また、本発明
の製造方法によれば、生産性を損なうことなく表面性状
に優れた鋼板を生産でき、経済性にも優れる。また、得
られる鋼板は、山型模様の発生のきわめて少なく表面性
状に優れているため、酸洗材、熱延下地ＥＧ材、冷延下
地ＥＧ材、Ｃｒめっき材などに適用可能であり、自動車
や家電製品の外板に使用される鋼板として最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の鋼板表面に発生するの山型模様の模
式図。

【図２】表層の最大Ｎｉ濃度と表層Ｎｉ濃度コントラス
ト比および表面性状との関係を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊池 啓泰 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 石井 吉秀 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4E002 AA04 AD01 4K037 EA13 EA20 EA23 EA27 FA01 FA02 FB05 FB10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｍａｓｓ％で、Ｎｉ：０．０５％以下、
   Ｃｕ：０．１％以下、Ａｓ：０．００５％以下、Ｇｅ：
   ０．００５％以下を含有し、スケール除去後の鋼板表層
   のＮｉ濃度が０．９％以下で、かつ、表層Ｎｉ濃度コン
   トラスト比が２倍未満であることを特徴とする表面性状
   に優れた鋼板。ただし、表層Ｎｉ濃度コントラスト比と
   は、(表層のＮｉ濃化部のＮｉ濃度)／(表層のＮｉ非濃
   化部のＮｉ濃度)である。
2. 【請求項２】 ｍａｓｓ％で、Ｎｉ：０．０５％以下、
   Ｃｕ：０．１％以下、Ａｓ：０．００５％以下、Ｇｅ：
   ０．００５％以下を含有する鋼をスラブに鋳造し、この
   鋳造されたスラブを直接または冷片に冷却しないで熱間
   圧延するに際し、スラブ表層温度：１２００℃以下、保
   持時間：９０分以下の条件でスラブ保持し、引き続き、
   熱間圧延を行うことを特徴とする表面性状に優れた鋼板
   の製造方法。
3. 【請求項３】 ｍａｓｓ％で、Ｎｉ：０．０５％以下、
   Ｃｕ：０．１％以下、Ａｓ：０．００５％、Ｇｅ：０．
   ００５％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｐ：０．１％以下を含
   有する鋼をスラブに鋳造し、この鋳造されたスラブを加
   熱するに際し、スラブ表層最高加熱温度：１２００℃以
   下、保持時のスケールオフ量：２ｍｍ以下とし、引き続
   き、熱間圧延を行うことを特徴とする表面性状に優れた
   鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 粗圧延前に、衝突圧１ＭＰａ以上の水流
   で０．０１秒以上のデスケーリングを行うことを特徴と
   する請求項２または３に記載の表面性状に優れた鋼板の
   製造方法。