JP2012172230A - 高張力溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.03〜0.20%、Si:0.5〜1.8%、Mn:1.5〜3.5%、P:0.1%以下、S:0.01%以下、Al:0.02〜0.1%、N:0.005%以下を含む組成の鋼素材に、粗圧延、仕上圧延からなる熱間圧延を施し熱延鋼帯とし、540〜640℃の範囲の温度で巻取ったのち、溶解量を80〜200g/m2とする酸洗処理を施す。その後に、冷間圧延、焼鈍処理、溶融亜鉛めっき処理を施して、溶融亜鉛めっき鋼板とする。このような工程とすることにより、冷間圧延性の低下を防止でき、冷延薄鋼帯の製造が可能となり、さらに不めっき、黒シミ等の表面めっき欠陥の原因となる粒界腐食層が除去できる。これにより、優れた表面めっき品質を有する、高張力溶融亜鉛めっき鋼帯を容易に、しかも安定して製造することが可能となる。
【選択図】図2
Description
なお、ここでいう「表面めっき品質に優れた」とは、めっき後の鋼帯表面を、目視あるいは光学顕微鏡で観察し、不めっき、黒シミ等の欠陥がまったく観察されない、均一なめっき表面が得られた場合をいうものとする。
また、この内部酸化層の形成は、巻取温度に大きく影響され、巻取温度が低温となるほど、その形成傾向は小さくなる。しかし、巻取温度の低下は、鋼帯の硬質化を招き、冷間圧延性を低下させるため、冷間圧延性を加味して、巻取温度を調整する必要があることを見出した。
質量%で、0.13%C−1.5%Si−2.4%Mn−0.03%P−0.004%S−0.03%Al−0.003%N−0.11%V−残部Feからなる組成の鋼素材(スラブ)を熱間圧延し、巻取温度を500℃、550℃、600℃の3水準に変化して、巻き取り、熱延鋼帯(板厚:2.6mm)とした。
得られた熱延鋼帯から、JIS 5号引張試験片を採取し、JIS Z 2241の規定に準拠して、引張試験を行い、熱延板強度(引張強さTS)を求めた。
なお、同一の熱延鋼帯から採取した冷延用試験材について、酸洗液に浸漬する時間(浸漬時間)を変化させて、試験材表面からの酸洗量(溶解量)を種々変化させた。一部の試験材については、10%塩酸液に0.1%の酸化抑制剤(インヒビター)を添加して、酸洗力を調整して、酸洗した。また、酸洗処理による酸洗量(溶解量)は、酸洗処理前後の試験材から採取した試験片の重量を測定し、酸洗処理前後の重量差を算出して、求めた。また、酸洗処理後の試験片について、C方向断面を光学顕微鏡(倍率:500倍)で観察し、残存する粒界腐食層の深さを測定した。
得られた結果を図2に示す。
このようなことから、本発明者らは、冷間圧延に過大な負荷をかけることなく、比較的Si含有量が高い優れた表面めっき品質に優れた高張力溶融亜鉛めっき鋼板(鋼帯)を得るためには、巻取温度が540〜640℃の範囲の温度となる熱間圧延と、さらに熱延鋼帯に、酸洗による溶解量が80g/m2以上となる酸洗処理とを組み合わせて施すことが肝要であるという知見を得た。
(1)質量%で、C:0.03〜0.20%、Si:0.5〜1.8%、Mn:1.5〜3.5%、P:0.1%以下、S:0.01%以下、Al:0.02〜0.1%、N:0.005%以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材に、熱延工程、酸洗工程、冷延工程、焼鈍工程、溶融亜鉛めっき工程を、順次施して高張力溶融亜鉛めっき鋼帯とする、高張力溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法において、前記熱延工程を、粗圧延と仕上圧延とからなる熱間圧延を施して熱延鋼帯とし、該熱延鋼帯を、540〜640℃の範囲の巻取温度で巻取る工程とし、前記酸洗工程を、前記熱延鋼帯に溶解量:80〜200g/m2とする酸洗処理を施す工程とすることを特徴とする、表面めっき品質に優れ、引張強さ:590MPa以上である高張力溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
(2)(1)において、前記組成に加えてさらに、質量%で、Nb:0.005〜0.15%、Ti:0.005〜0.15%、V:0.005〜0.15%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成とすることを特徴とする高張力溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
(3)(1)または(2)において、前記組成に加えてさらに、質量%で、Cu:0.01〜0.20%、Ni:0.01〜0.20%、Cr:0.01〜0.20%、Mo:0.01〜0.20%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成とすることを特徴とする高張力溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
まず、使用する鋼素材(スラブ)の組成限定理由について説明する。なお、以下、とくに断わらない限り、質量%は単に%で記す。
Cは、鋼の強度を増加させる作用を有する元素であり、所望の高強度を確保するために0.03%以上の含有を必要とする。一方、0.20%を超える含有は、鋼板の溶接性を著しく低下させる。このため、Cは0.03〜0.20%の範囲に限定した。
Si:0.5〜1.8%
Siは、Cと同様に、鋼の強度を増加させ、さらに加工性の向上にも寄与する、安価な元素であり、本発明において重要な元素である。このような効果を得るためには、0.5%以上の含有を必要とする。一方、1.8%を超える含有は、鋼板の低温靭性が著しく低下する。このため、Siは0.5〜1.8%の範囲に限定した。
Mnは、鋼の強度を増加させる作用を有する元素であり、所望の高強度を確保するために1.5%以上の含有を必要とする。一方、3.5%を超える含有は、鋼板の溶接性を著しく低下させる。このため、Mnは1.5〜3.5%の範囲に限定した。
P:0.1%以下
Pは、鋼を強化する作用を有する元素であるが、多量の含有は、溶接性、靭性を低下させるため、できるだけ低減することが望ましいが、0.1%までは許容できる。なお、より優れた溶接性、靭性を確保する必要がある使途には、0.05%以下の含有とすることが好ましい。
Sは、鋼中では硫化物として存在し、延性、とくに伸びフランジ性、さらには靭性に悪影響を及ぼす元素であり、できるだけ低減することが望ましいが、0.01%までは許容できる。なお、好ましくは0.005%以下である。また、過度の低減は、精錬コストの高騰を招き、経済的に不利となるため、0.001%以上とすることが好ましい。
Alは、脱酸剤として作用するとともに、Nと結合してAlNを形成し、高温における結晶粒の粗大化を抑制する元素である。このような効果を得るためには、0.02%以上の含有を必要とする。一方、0.1%を超える含有は、鋼の清浄度を低下させる。このため、Alは0.02〜0.1%の範囲に限定した。
Nは、固溶して鋼の強度を増加させる作用を有する元素であるが、溶接性、耐時効性に悪影響を及ぼす。このため、Nは、できるだけ低減することが望ましいが、0.005%までは許容できる。このため、Nは0.005%以下に限定した。
上記した成分が基本の成分であるが、必要に応じて、これら基本の組成に加えて、選択元素として、Nb:0.005〜0.15%、Ti:0.005〜0.15%、V:0.005〜0.15%のうちから選ばれた1種または2種以上、および/または、Cu:0.01〜0.20%、Ni:0.01〜0.20%、Cr:0.01〜0.20%、Mo:0.01〜0.20%のうちから選ばれた1種または2種以上、を選択して含有できる。
Nb、Ti、Vはいずれも、炭窒化物を形成し、析出強化により、鋼板の強度増加に寄与する元素であり、必要に応じて選択して、1種または2種以上含有できる。このような効果を得るためには、Nb:0.005%以上、Ti:0.005%以上、V:0.005%以上の含有を必要とする。一方、Nb:0.15%、Ti:0.15%、V:0.15%を、それぞれ超えて含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できなくなる。このため、Nb:0.005〜0.15%、Ti:0.005〜0.15%、V:0.005〜0.15%の範囲にそれぞれ限定することが好ましい。
Cu、Ni、Cr、Moはいずれも、固溶強化を介して鋼の強度増加に寄与する元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果を得るためには、それぞれ、Cu:0.01%以上、Ni:0.01%以上、Cr:0.01%以上、Mo:0.01%以上、含有することが望ましい。一方、Cu:0.20%、Ni:0.20%、Cr:0.20%、Mo:0.20%、をそれぞれ超えて含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できなくなる。このため、Cu:0.01〜0.20%、Ni:0.01〜0.20%、Cr:0.01〜0.20%、Mo:0.01〜0.20%、のそれぞれの範囲に限定することが望ましい。
上記した成分組成を有する鋼素材の製造方法は特に限定する必要はなく、転炉、電気炉等の通常公知の溶製炉をもちいて、或いはさらにRH脱ガス・脱硫等の取鍋精錬を行って、上記した組成の溶鋼を溶製し、連続鋳造法等の、通常公知の鋳造法を用いてスラブ等の鋼素材とすることが好ましい。
熱間圧延のための再加熱温度は、熱間圧延が可能な温度であればよく、とくに限定する必要はないが、1150〜1300℃の範囲の温度とすることが好ましい。再加熱温度が1150℃未満では、変形抵抗が大きくなりすぎ、圧延機への負荷が過大となる。一方、1300℃を超えると、結晶粒が粗大化しすぎて、所望の特性を確保できない場合がある。
仕上圧延は、所望の寸法形状の熱延板(熱延鋼帯)とすることができればよく、その条件はとくに限定する必要はないが、巻取温度が所望の温度範囲の温度とすることができるように、仕上圧延終了温度を、750〜900℃の範囲とすることが望ましい。
巻取温度:540〜640℃
本発明では、冷間圧延の負荷を軽減するために、ベイナイト等の硬質相の生成を抑制して、軟質の組織を有する熱延板とすることが好ましい。このため、本発明では、巻取温度を、540〜640℃の範囲の温度とする。
熱延工程を施された熱延板(熱延鋼帯)は、ついで、酸洗工程を施される。
酸洗処理による溶解量:80g/m2未満では、生成した粒界酸化物が完全に除去できず、粒界腐食層として10μm以上残存し、黒シミ等の表面めっき欠陥が発生する。一方、200g/m2を超えて溶解量が多くなると、鋼帯歩留の低下を招く。このため、酸洗処理による溶解量:80〜200g/m2の範囲に限定した。この溶解量は、厚み減少量に換算すると、10〜25μmに相当する。
冷延工程では、酸洗処理された熱延板(熱延鋼帯)に冷間圧延を施し、所定寸法の冷延板(冷延鋼帯)とする。冷間圧延は、通常公知のタンデム冷間圧延機がいずれも適用できる。冷間圧延の条件は、所定寸法の冷延鋼帯が製造できる条件であればよく、とくに限定する必要はない。
焼鈍工程では、冷延板に焼鈍処理を施し、冷延焼鈍板とする工程とする。焼鈍処理は、冷間加工された結晶粒が再結晶する条件であればよく、とくに限定する必要はなく、通常公知の条件がいずれも適用できる。なお、焼鈍処理は、とくにSiの表面濃化を防止するために、特開2010−202959号公報に記載された条件で行うことが好ましい。すなわち、直火型加熱炉で、鋼板移動方向の上流側ではバーナーを、空気比1.0以上1.5未満かつ燃焼率70〜80%の酸化条件で燃焼させ、鋼帯表面にFe系酸化物を生成させ、鋼板移動方向最下流のバーナーでは、空気比0.5〜0.95かつ燃焼率100%程度の還元条件で燃焼させ、鋼帯表面のFe系酸化物を還元するように、加熱し、さらに還元雰囲気の均熱帯で、再結晶焼鈍することが好ましい。なお、加熱帯出側温度は500〜700℃の範囲の温度とし、均熱帯の温度は700〜800℃とすることが好ましい。
溶融亜鉛めっき工程では、冷延焼鈍鋼帯を溶融亜鉛めっき浴に浸漬し、鋼帯表面に所定厚さの溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理を行う。本発明における溶融亜鉛めっき処理では、鋼帯表面に、所定厚さの溶融亜鉛めっき層を形成することができればよく、その条件を限定する必要はとくになく、通常公知の溶融亜鉛めっき処理方法がいずれも適用できる。
ついで、酸洗処理を施された熱延鋼帯に、5スタンドタンデム冷間圧延機(ロール径:600mmφ)による冷間圧延を施し、1.4mm厚の冷延鋼帯とする、冷延工程を施した。なお、一部の鋼帯では、変形抵抗が増大し、冷間圧延の圧延荷重が過大となり、1.4mm厚まで冷間圧延ができなかった。この場合、冷間圧延性が不良(×)と評価し、1.4mm厚まで冷間圧延ができた場合には、冷間圧延性良好(○)と評価した。なお、1.4mm厚まで冷間圧延ができなかった鋼帯も、他の鋼帯と同様に、後工程を施した。
Claims (3)
- 質量%で、
C:0.03〜0.20%、 Si:0.5〜1.8%、
Mn:1.5〜3.5%、 P:0.1%以下、
S:0.01%以下、 Al:0.02〜0.1%、
N:0.005%以下
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材に、熱延工程、酸洗工程、冷延工程、焼鈍工程、溶融亜鉛めっき工程を、順次施して高張力溶融亜鉛めっき鋼帯とする、高張力溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法において、
前記熱延工程を、粗圧延と仕上圧延とからなる熱間圧延を施して熱延鋼帯とし、該熱延鋼帯を、540〜640℃の範囲の巻取温度で巻取る工程とし、
前記酸洗工程を、前記熱延鋼帯に溶解量:80〜200g/m2とする酸洗処理を施す工程と、
することを特徴とする、表面めっき品質に優れ、引張強さ:590MPa以上である高張力溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。 - 前記組成に加えてさらに、質量%で、Nb:0.005〜0.15%、Ti:0.005〜0.15%、V:0.005〜0.15%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成とすることを特徴とする請求項1に記載の高張力溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
- 前記組成に加えてさらに、質量%で、Cu:0.01〜0.20%、Ni:0.01〜0.20%、Cr:0.01〜0.20%、Mo:0.01〜0.20%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成とすることを特徴とする請求項1または2に記載の高張力溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
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