JP2006249503A - 冷間圧延性、波付け加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な冷間圧延性を確保しつつ、加工性、特に波付け加工後の寸法精度に優れた溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板の製造方法を提供すること。
【解決手段】質量％で、Ｃ:０．０３％未満、Ｓｉ:０．０３％以下、Ｍｎ:０．１０〜０．３０％、Ｐ:０．０３０％以下、Ｓ:０．０３０％以下、Ａｌ:０．０１０〜０．０６０％、Ｎ:０．００６０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を溶製後、連続鋳造によって鋳片とし、この鋳片を熱間圧延するに際し、鋼板幅方向のセンターとエッジ部との仕上温度差を１０℃以内に確保しつつ仕上温度をＡｒ_３変態点−２０℃超からＡｒ_３変態点までの温度範囲とし、熱間圧延後、巻取温度６４０℃以上で巻取る。
【選択図】なし

Description

本発明は、冷間圧延性、波付け加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板（ＧＩ熱延原板）の製造方法に関する。

トタン（波板）用ＧＩ鋼板の製造にあたっては、加工（波付け）後の寸法をさほど要求されない場合は、Ｃ≦０．０８％、Ｓｉ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１０〜０．３０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．０１０〜０．０６０％、Ｎ：０．００６０％以下を含有する鋼を適用し、Ａｒ_３変態点以上で熱間圧延を実施し、冷間圧延にて焼鈍なしで薄鋼板を製造するのが一般的である。

しかしながら、このような薄鋼板は結晶粒が小さく降伏点が高いため、このような薄鋼板をトタン（波板）に加工すると、加工後にスプリングバックにより目標とした波板寸法を確保することが困難であるという問題を抱えていた。

加工（波付け）後の寸法精度を要求される場合は、波付け加工後のスプリングバックを低減させることを目的として鋼の降伏点を低下させるためにＣの含有量を０．０１％以下とした鋼を適用してＡｒ_３変態点以上で熱間圧延を実施し、冷間圧延にて薄鋼板を製造する方法や、粗大結晶による降伏点低下を目的としてＡｒ_３変態点を下回る温度で熱間圧延することが知られている。

特許文献１には、Ｃ≦０．０６％の鋼についてＡｒ_３変態点−２０℃以下７９０℃以上の温度で仕上圧延を終了し、６００〜６６０℃の高温で巻取る方法が開示されている。この技術では、仕上温度が低いため、大幅な降伏点低下が期待されるものの、０．０６％という高いＣ含有量まで許容しているため、仕上圧延温度が低くても十分な降伏点低下を達成できない場合が生ずる。また、仕上温度がＡｒ_３変態点−２０℃以下７９０℃以上では温度が低いために再結晶が困難となり、混粒となって伸びの低下を招いたり、さらに、幅方向に温度偏差が生じやすく幅方向の組織不均一による強度変化が発生するおそれがある。このため冷間圧延時に耳伸びが発生しやすく、極薄冷間圧延鋼板を主体とするトタン（波板）用ＧＩ鋼板には適さない。
特公平６−６８１２４号公報

加工（波付け）後の寸法精度を要求される場合、上述のように、Ｃ量を低減してもＡｒ_３変態点以上で熱間圧延を実施する場合には、降伏点は結晶粒径に依存する部分が大きいため、大幅な降伏点低減効果は期待できない。また、特許文献１のようにＡｒ_３変態点を２０℃以上下回る温度で熱間圧延を実施した場合には、大幅な降伏点低減効果を期待することができるものの、熱間圧延温度が低いために特に鋼板エッジ部の再結晶が十分行われず、トタン（波板）用ＧＩ鋼板は一般的に成品厚が薄いために冷間圧延段階で未再結晶の鋼板エッジ部の伸び不足によりクラックが発生し、冷間圧延中に鋼板が破断するというトラブルが発生しやすくなる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、良好な冷間圧延性を確保しつつ、加工性、特に波付け加工後の寸法精度に優れた溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、鋼板幅方向のセンターとエッジ部との仕上温度差を小さくしつつ仕上温度をＡｒ_３変態点以下極狭い範囲に管理することにより、優れた冷間圧延性および優れた波付け加工性を兼備した溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板を得ることができることを見出した。

すなわち、本発明は、質量％で、Ｃ:０．０３％未満、Ｓｉ:０．０３％以下、Ｍｎ:０．１０〜０．３０％、Ｐ:０．０３０％以下、Ｓ:０．０３０％以下、Ａｌ:０．０１０〜０．０６０％、Ｎ:０．００６０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を溶製後、連続鋳造によって鋳片とし、この鋳片を熱間圧延するに際し、鋼板幅方向のセンターとエッジ部との仕上温度差を１０℃以内に確保しつつ仕上温度をＡｒ_３変態点−２０℃超からＡｒ_３変態点までの温度範囲とし、熱間圧延後、巻取温度６４０℃以上で巻取ることを特徴とする、冷間圧延性、波付け加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板の製造方法を提供する。

本発明によれば、優れた冷間圧延性と優れた波付け加工性を兼備した溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板を製造することが可能となり、波板加工後の寸法矯正プロセスを省略して低コスト化を実現することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
まず、鋼板の化学成分組成について説明する。以下の説明において％は質量％を示す。

Ｃ:０．０３％未満
Ｃは降伏点を上昇させる元素であり、熱間圧延の仕上温度がＡｒ_３変態点以下であっても、Ｃ含有量が０．０３％以上となると降伏点が十分低減されない。後述する実施例の表３には、Ｃ量および熱間圧延の仕上圧延温度を変化させた結果が示されているが、この結果からもＣ含有量が０．０３％以上になると熱間圧延の仕上温度がＡｒ_３変態点以下であっても降伏点が２００ＭＰａを超える高い値であることがわかる。以上より、降伏点２００ＭＰａ以下といった十分な低降伏点を確保する観点から、Ｃ含有量を０．０３％未満とする。

Ｓｉ:０．０３％以下
Ｓｉは溶融亜鉛めっき性を劣化させ、かつ固溶強化元素であるため、溶融亜鉛めっき性を確保し、かつ強度を低く抑えて降伏点を低下させる観点からは低いほうが好ましく、そのため０．０３％以下とする。

Ｍｎ:０．１０〜０．３０％
Ｍｎは鋼中のＳをＭｎＳとして固定してＳ起因の熱間脆化による表面疵を防止するために、少なくとも０．１０％必要である。一方、０．３０％を超えると強度が上昇して冷間圧延性を損なうばかりか製造コストの上昇につながってしまう。このため、Ｍｎ含有量を０．１０〜０．３０％とする。

Ｐ：０．０３％以下
Ｐ量が０．０３％を超えると硬質化し、冷間圧延性を損なうので０．０３％以下とする。

Ｓ：０．０３％以下
Ｓが多いと熱間脆化により表面疵を発生させるため、それを防止するために０．０３％以下とする。

Ａｌ：０．０１０〜０．０６０％
Ａｌが低いとブローホールが発生しやすくなり、それを回避するためには０．０１０％以上必要である。一方、Ａｌが高いとめっき性を損なうおそれや、Ｎと結びついて微細粒となり硬質化するおそれがあるため、０．０６０％以下とすることが必要である。したがって、Ａｌ含有量を０．０１０〜０．０６％とする。

Ｎ：０．００６０％以下
軟質鋼帯を得るためには、Ａｌと同様、Ｎは低いほうがよく、０．００６０％以下とする。

なお、以上の元素および残部のＦｅの他、製造過程で各種不純物元素および製造過程で必須な微量添加元素等が不可避的に混入するが、このような不可避的な不純物は本発明の効果に特に影響を及ぼすものではなく、許容される。

次に、製造条件について説明する。

仕上温度：Ａｒ_３変態点−２０℃超からＡｒ_３変態点までの範囲
降伏点を低減する観点から、仕上温度をＡｒ_３変態点以下とする。このことを表１に基づいて説明する。表１は、Ｃ含有量を０．０４２％、０．００１％、０．０１８％と変化させ、仕上温度をＡｒ_３変態点超えとしたＡ，Ｂ，Ｃの３種類と、Ｃ含有量を０．０１８％として仕上温度をＡｒ_３変態点以下としたＤについて、板厚２ｍｍでの引張試験を行った結果を示すものである。なお、巻取温度はいずれも６４０℃とした。表１に示すように、仕上温度をＡｒ_３変態点超えとした場合には、Ｃ含有量の低下にともなって若干の降伏点の低下は見られるもののその程度は小さいのに対し、仕上温度をＡｒ_３変態点以下とすることにより、著しく低下することがわかる。したがって、降伏点の低減を目的として仕上げ温度をＡｒ_３変態点以下とする。一方、Ａｒ_３変態点以下の低い仕上温度であっても、Ａｒ_３変態点を大きく下回った場合、具体的にはＡｒ_３変態点−２０℃以下の場合は、鋼板組織が再結晶されず混粒となり、降伏点低減効果が見込めないばかりか、伸びの低下も顕著となり、延いては、冷間圧延のトラブルとなる。よって、仕上温度は、Ａｒ_３変態点−２０℃超からＡｒ_３変態点までの範囲とする。

鋼板幅方向のセンターとエッジ部との仕上温度差：１０℃以内
熱間圧延時の仕上温度は、鋼板幅方向のセンターと比較してエッジが低くなりやすいので幅方向の組織不均一による応力集中やエッジ伸び不足により冷間圧延中の耳伸び、破断のようなトラブルが発生する可能性がある。表２は、Ｃ量０．０１〜０．０２％鋼における鋼板幅方向のセンターとエッジ部（エッジから２５ｍｍ）の仕上温度差と冷間圧延時の破断発生率および平坦度について示す。なお、冷間圧延は、圧下率９１％で行い、厚さ２．０ｍｍの熱延鋼板を０．１８ｍｍの冷延鋼板とした。この表に示すように、センターとエッジ部の仕上温度差が１０℃以内では、冷間圧延時の破断発生率は低く、平坦度もほとんど問題がないのに対し、１０℃を超えると急激に破断発生率、平坦度ともに悪化することがわかる。このため、鋼板幅方向のセンターとエッジ部の仕上温度差を１０℃以内とする。ここで「エッジ部」とは、鋼板幅方向端部（エッジ）から内側に２５ｍｍの位置をいう。このように鋼板幅方向のセンターとエッジ部の温度差１０℃以内を実現するためには、仕上圧延機の上流側にエッジヒーターを設け、これによりエッジ部を加熱して温度制御を行う等の方法が適用可能である。

巻取温度：６４０℃以上
巻取温度が高いほど再結晶が促進され、降伏点が低減し、伸びが向上する。本発明では、降伏点２００ＭＰａといった十分低い降伏点を確保する観点から、巻取温度を６４０℃以上とする。なお、巻取温度が高くなりすぎるとスケール欠陥が発生したり、コイル潰れが発生するおそれがあるため、６４０〜６８０℃とすることが望ましい。

以下、本発明の実施例について説明する。
表３に示す化学組成の鋼を同じく表３に示した条件で仕上圧延し、巻取って板厚２．０ｍｍの熱延板を得た。なお、仕上圧延機の上流側にエッジヒーターを設け、鋼板幅方向センターとエッジ部の温度が１０℃になるように加熱制御した。このようにして得られた熱延鋼板を０．１８ｍｍ（圧下率９１％）まで冷間圧延した後、その冷延板について機械特性を調査した。その結果を表３に併記する。また、このようにして得られた冷延板について、図１に示すように、波高さ９ｍｍ、波幅３２ｍｍに加工した後の波板幅を実測した。その結果を表４に示す。なお、波板の目標幅は６３５ｍｍである。

ここで、試験Ｎｏ．８，９，１４，１５は本発明例であり、試験Ｎｏ．１〜７，１０〜１３，１６〜１８は本発明の範囲外の比較例である。なお、表３に示した仕上温度は鋼板センターのものであるが、本発明例の試験Ｎｏ．８，９，１４，１５はエッジ部の仕上温度がＡｒ_３変態点−２０℃超からＡｒ_３変態点までの温度範囲であった。

表３に示すように、本発明例である試験Ｎｏ．８，９，１４，１５は熱延板の降伏点が２００ＭＰａ以下と低降伏点であり、表４に示すように、波板幅は目標値に対し５ｍｍ以内に収まっていることが確認された。これに対し、比較例の試験Ｎｏ．１〜７，１０〜１３，１６〜１８は熱延板の降伏点が２００ＭＰａを超えており、波板幅は目標幅に対し５ｍｍ以上広がっていることが確認された。

次に、試験Ｎｏ．８の条件を用い、エッジヒーターの加熱条件を変化させて鋼板幅方向のセンターとエッジ部（エッジから２５ｍｍ）の仕上温度差を変化させて試験Ｎｏ．８ａ，８ｂ，８ｃの３種類の熱延板について、冷間圧延したときの破断発生率と冷延板の平坦度を調査した。その結果を表５に示す。

表５に示すように、鋼板幅方向のセンターとエッジ部の仕上温度差が１０℃以内のＮｏ．８ａ，８ｂについては、冷間圧延時の破断発生率が低く、冷延板の平坦度も良好であったが、仕上温度差が１０℃を超えたＮｏ．８ｃについては冷間圧延時の破断発生率が高く、冷延板の平坦度も悪かった。

実施例で製造した波板の形状を説明するための図。

Claims (1)

1. 質量％で、Ｃ:０．０３％未満、Ｓｉ:０．０３％以下、Ｍｎ:０．１０〜０．３０％、Ｐ:０．０３０％以下、Ｓ:０．０３０％以下、Ａｌ:０．０１０〜０．０６０％、Ｎ:０．００６０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を溶製後、連続鋳造によって鋳片とし、この鋳片を熱間圧延するに際し、鋼板幅方向のセンターとエッジ部との仕上温度差を１０℃以内に確保しつつ仕上温度をＡｒ_３変態点−２０℃超からＡｒ_３変態点までの温度範囲とし、熱間圧延後、巻取温度６４０℃以上で巻取ることを特徴とする、冷間圧延性、波付け加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板用熱延原板の製造方法。

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