JP2003003237A - 面内異方性が小さい連続鋳造ほうろう用鋼板およびその製造方法 - Google Patents
面内異方性が小さい連続鋳造ほうろう用鋼板およびその製造方法Info
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Abstract
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 :0.001〜0.00
25%、Mn:0.05〜0.4%、Si:0.015
%以下、Al:0.003〜0.01%、N :0.0
015〜0.0045%、O :0.005〜0.04
5%、P :0.015%以下、S :0.025%以
下、Cu:0.015〜0.045%、Nb:0.00
5〜0.055%、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、Se、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面内異方性が小さく、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
・黒点性、密着性、耐つまとび性)が優れ、面内異方性
が小さいほうろう用鋼板およ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。
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、さらに脱窒焼鈍し、
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。
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。
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号で出願した。しかしな
がら、この技術による鋼板は、材質の面内異方性、特に
r値の面内異方性が十分に小さくなっていないため、加
工形状に大きな異方性を有する用途、例えば浴槽などの
角筒成形を行う場合に成形性が不足する場合があった。
ろう用鋼板の問題点を克服し、形状に異方性を有する加
工を行った場合にも十分な成形性を示し、非時効性の一
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およびその製造法を提供
することを目的とする。
鋼板製造法の欠点を克服するためほうろう用鋼板の加工
性およ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、さらに通常の工業プロ
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
微量元素の影響について種々の検討を重ねた結果、
(1)〜(8)の項目を知見して得られたものである。
μmの一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特に良好となる。 (6) 通常の工業的な鉄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。 (7) Nb、Vを適度に含有した場合、r値の面内異
方性はC≧0.001%かつN≧0.0015%で顕著
に小さくなる。 (8) Nb、Vを適度に含有した場合、r値の面内異
方性はO≦0.045%で顕著に小さくなる。
で、その発明の要旨は以下の通りである。
5%、Mn:0.05〜0.4%、Si:0.015%
以下、Al:0.003〜0.01%、N :0.00
15〜0.0045%、O :0.005〜0.045
%、P :0.015%以下、S :0.025%以
下、Cu:0.015〜0.045%、Nb:0.00
5〜0.055%、好ましくは0.04〜0.055
%、V :0.005〜0.055%、好ましくは0.
03〜0.055%を含有し、さら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および不可避的不純物からなり、製造条
件としては仕上温度800℃以上、巻取温度600〜8
00℃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。
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。しかし、面内異方性の観点からはCの低減は好
ましくなく、0.001%以上にする必要がある。好ま
しい範囲は0.0012〜0.0022%である。
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。一方、過度に低減すると面内異方性が大きくなり本
発明が目的とする異方性が大きな形状の加工への用途に
適さなくなるため下限を0.0015%とする。
で面内異方性に及ぼす影響に特異性が見られる。これは
本発明鋼のように通常の加工用鋼板に比し大量のOを含
む鋼板ではNb、Vは鋼板中で主として酸化物を形成
し、わずかなNb、Vが炭化物や窒化物などを形成して
いるが、この炭・窒化物を形成するためのNb、V量が
少ないために微細な炭・窒化物を形成し結晶粒成長や圧
延・再結晶における方位選択性に影響を及ぼすものと考
えられる。この様子を図2に示すが、一般の加工用鋼板
に比べ、多量の酸素およびNb、Vを含有する本発明鋼
ではC、Nが面内異方性に及ぼす影響が非常に狭い範囲
に限定されていることがわかる。
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。
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、0.17
%である。
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
揮するには含有量は高いことが好ましいが実用的には
0.005%で十分である。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。さらに酸素は面内異方性に影響を及ぼし低す
ぎても高すぎても面内異方性を大きくする。これはA
l、Mn、Nb、V、Feなどとの酸化物の量やサイズ
が特に冷延、再結晶における結晶回転および再結晶方位
に影響を及ぼすためと考えられる。面内異方性を小さく
するための酸素量はつまとび性をはじめとしたほうろう
特性を最適にする酸素量よりは低い範囲にある。この理
由は明確ではないが酸素量が過度に多いと酸化物が粗大
に生成することと関連しており、熱延時の結晶粒の成長
を容易にし熱延板組織が粗大になることが一因と思われ
る。Nb、V含有鋼において含有O量がつまとび性と面
内異方性に及ぼす影響を図1に示す。図中のT値はつま
とび性の指標となる水素透過時間を示し、高いほど耐つ
まとび性が良好である。本発明においてはこれらを総合
的に勘案して本発明における酸素量を0.005〜0.
045%に限定する。
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%以下
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。
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。
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0.03%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0.05
5%に特定した。
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
0.04%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。
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はかるため酸素量のみ
ならずMn、Nb、V量、そしてAl量の制御が重要で
ある。
値)と耐つまとび性に及ぼすAl含有量の影響を図3に
示す。両特性を共に最良の状態にするにはAlを0.0
030〜0.01%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。
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。
可避的成分、あるいは必要に応じて添加する強化成分等
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。
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、何度でも良いが、熱延操業性からAr
3点温度以上であることが望ましい。巻取温度も良好な
加工性を得たいときは熱延終了後直ちに50℃以上の冷
却を行うと良い。
好な鋼板を得るために60%以上を必要とする。特に高
い絞り性および小さな面内異方性を必要とする場合は、
75%以上とすることが好ましい。
徴は変わらなく、再結晶温度以上の温度であれば本発明
の特徴を発揮する。特に本発明の特徴である面内異方性
が小さく、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650〜750℃
で、連続焼鈍では700〜800℃で主に実施すること
ができる。
なる鋼板、およ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
ほうろう用鋼板以上に面内異方性が小さく、直接一回か
け、二回掛けを問わずほうろう焼成時の、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。面内異方性が小さいことから、形状に
大きな異方性を有するバスタブ用途で加工性の向上効果
が顕著であるが、形状的には異方性が小さいケトル、鍋
等でも、加工性が向上し、絞り成形時の耳(イヤリン
グ)発生が小さいため鋼板歩留まりも向上する。
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、成形性およびほうろう特性を調査し
た。
後の鋼板から圧延方向の引張となるようにJIS5号試
験片に加工し、引張り試験、時効指数を調査し、r値に
ついては、圧延方向、圧延45°方向および圧延直角方
向の特性を求め rave.=(r0+2*r45+r90)/4 △r=(r0−2*r45+r90)/2 により特性を示した。ここでr0は圧延方向、r45は圧
延45°方向、r90は圧延直角方向の特性であり、r
ave.は一般に深絞り性、△rは面内異方性の指標として
用いられている値である。
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。
とした一辺280mmの正方形ブランクより100mm
の角筒を絞り加工する際の成形高さで評価した。
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
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)では密着性に差が出ないため、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。
分、Ni浸漬なしの前処理を施し、直接一回かけ用釉薬
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10
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。 ◎:発生なし、○:少し発生、×:発生多い
鋼板はr値、Elが良好でこれらの面内異方性も小さ
く、角筒成形性および耐時効性も良好で、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、材質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
成および化学組成間の密接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。
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すると共にこれを上回る小さ
な面内異方性を有し、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添加鋼で問題であった泡・黒点
欠陥を克服し、連続鋳造法によって製造しても脱炭キャ
ップド鋼以上の表面性状が得られ、鋳片の製造コストが
大幅に低下すると共に、従来加工性が高いTi添加鋼で
も十分な成形性が得られない場合があった形状に大きな
異方性を有するバスタブなどの用途で、特に従来鋼を凌
駕する加工性を示す。また、従来の連続鋳造で製造され
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、工業的意義は大きい。
と面内異方性に及ぼす影響を示す図である。
の影響を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 質量%で、C :0.001〜0.00
25%、Mn:0.05〜0.4%、Si:0.015
%以下、Al:0.003〜0.01%、N :0.0
015〜0.0045%、O :0.005〜0.04
5%、P :0.015%以下、S :0.025%以
下、Cu:0.015〜0.045%、Nb:0.00
5〜0.055%、V :0.005〜0.055%を
含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする面内異方性が小さい連続鋳造ほうろう用鋼
板。 - 【請求項2】 質量%で、C :0.001〜0.00
25%、Mn:0.05〜0.4%、Si:0.015
%以下、Al:0.003〜0.01%、N :0.0
015〜0.0045%、O :0.005〜0.04
5%、P :0.015%以下、S :0.025%以
下、Cu:0.015〜0.045%、Nb:0.04
〜0.055%、V :0.03〜0.055%を含有
し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特
徴とする面内異方性が小さい連続鋳造ほうろう用鋼板。 - 【請求項3】 さらに、As、Ti、B、Ni、Se、
Cr、Ta、W、Mo、Snの1種以上を合計で0.0
2%以下含有することを特徴とする請求項1または請求
項2記載の面内異方性が小さい連続鋳造ほうろう用鋼
板。 - 【請求項4】 鋼成分が請求項1〜3の内のいずれかで
ある連続鋳造鋳片を、仕上温度800℃以上、巻取温度
600〜800℃で熱間圧延し、冷延率65%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
を特徴とする面内異方性が小さい連続鋳造ほうろう用鋼
板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001185909A JP2003003237A (ja) | 2001-06-20 | 2001-06-20 | 面内異方性が小さい連続鋳造ほうろう用鋼板およびその製造方法 |
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JP2001185909A JP2003003237A (ja) | 2001-06-20 | 2001-06-20 | 面内異方性が小さい連続鋳造ほうろう用鋼板およびその製造方法 |
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---|---|
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ID=19025417
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---|---|---|---|
JP2001185909A Pending JP2003003237A (ja) | 2001-06-20 | 2001-06-20 | 面内異方性が小さい連続鋳造ほうろう用鋼板およびその製造方法 |
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---|---|
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- 2001-06-20 JP JP2001185909A patent/JP2003003237A/ja active Pending
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