JP2016151059A - 外観美麗な熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｐを０．０２質量％以上の高濃度で含有する高Ｐ鋼であっても、表面に形成されるスケールの膨れや剥離が発生することがない外観美麗な熱延鋼板の製造方法を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｐを０．０２〜０．５％含有する熱延鋼板を製造する熱延鋼板の製造方法であって、前記熱延鋼板中のＰの含有量Ａ（質量％）と仕上圧延開始温度Ｔ（℃）の関係が、Ｔ≦−３３．３５ｌｎ（Ａ）＋９４７．６２の関係を満足すると共に、仕上圧延終了後の巻き取り温度が４００〜６５０℃であり、且つ、仕上圧延開始から巻き取りまでの平均冷却速度が２０℃／ｓｅｃ以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、Ｐを０．０２質量％以上の高濃度で含有する高Ｐ鋼であるに拘らず、外観不良が殆どない熱延鋼板を製造することができる外観美麗な熱延鋼板の製造方法に関するものである。

一般に熱延鋼板は、加熱炉で加熱されたスラブを粗圧延し、その加熱炉中で形成された１次スケールを高圧デスケーラーで除去し、その後に仕上圧延した後、所定の材質となるよう冷却し、巻き取ることにより製造されている。しかし、これらの工程は全て大気中で行われるため、仕上圧延直前に高圧デスケーラーで１次スケールを除去しても高温の熱延鋼板の表面には５〜１５μｍ厚程度の２次スケールと呼ばれるスケールが再び形成されてしまう。

２次スケールが剥離した場合、鋼板表面の外観品質を劣化させることから、従来から密着性に優れたタイトスケール熱延鋼板を製造する技術が特許文献１〜３等により種々提案されている。

一方、強度向上、耐候性向上等の目的でＰを高濃度で含有する高Ｐ鋼が製造されているが、高Ｐ鋼では前記対策を講じても鋼板とスケールの界面にＰ含有酸化物が形成されてしまうため、形成されたＰ含有酸化物が鋼板とスケールの密着性を阻害し、スケールの膨れや剥離が発生してしまうという問題があった。

特開昭５８−１２２１０５号公報 特開昭６３−１４５７２３号公報 特開平１１−１２９０１６号公報

本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、Ｐを０．０２質量％以上の高濃度で含有する高Ｐ鋼であっても、表面に形成されるスケールの膨れや剥離が発生することがない外観美麗な熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とするものである。

本発明の外観美麗な熱延鋼板の製造方法は、質量％で、Ｐを０．０２〜０．５％含有する熱延鋼板を製造する熱延鋼板の製造方法であって、前記熱延鋼板中のＰの含有量Ａ（質量％）と仕上圧延開始温度Ｔ（℃）の関係が、Ｔ≦−３３．３５ｌｎ（Ａ）＋９４７．６２の関係を満足すると共に、仕上圧延終了後の巻き取り温度が４００〜６５０℃であり、且つ、仕上圧延開始から巻き取りまでの平均冷却速度が２０℃／ｓｅｃ以下であることを特徴とする。

また、前記熱延鋼板が、更に、質量％で、Ｃを０．０００５〜０．１％、Ｓｉを０．５％以下（０％を含まない）、Ｍｎを０．０５〜１．５％、Ｓを０．１％以下（０％を含まない）含有することが好ましい。

本発明の外観美麗な熱延鋼板の製造方法によると、Ｐを０．０２質量％以上の高濃度で含有する高Ｐ鋼であっても、鋼板とスケールの界面のＰ含有酸化物の生成量を低減することができ、スケールの膨れや剥離が発生することがない外観美麗な熱延鋼板を得ることができる。

本発明者らは、Ｐを０．０２質量％以上の高濃度で含有する高Ｐ鋼であっても、表面に形成されるスケールの膨れや剥離などが発生することがない外観美麗な熱延鋼板を得ることができる熱延鋼板の製造方法を見出すため、鋭意、検討を行った。

その結果、スケールの膨れや剥離などの外観不良の発生を防止するには、鋼板とスケールの界面に生成されるＰ含有酸化物の生成量を低減すると共に、スケール内の圧縮応力を低減することが有効であることを見出し、本発明を完成させるに至った。

以下、本発明を実施形態に基づいて更に詳細に説明する。

（熱延鋼板の成分組成）
本発明の外観美麗な熱延鋼板の製造方法が対象とする鋼板は、質量％で、Ｐを０．０２〜０．５％含有する熱延鋼板であり、更に、質量％で、Ｃを０．０００５〜０．１％、Ｓｉを０．５％以下（０％を含まない）、Ｍｎを０．０５〜１．５％、Ｓを０．１％以下（０％を含まない）含有することが好ましく、残部は鉄および不可避的不純物である。以下、前記各元素について詳細に説明する。尚、単位は全て％と記載するが、質量％のことを示す。

・Ｐ：０．０２〜０．５％
本発明が対象とする熱延鋼板は、Ｐを０．０２〜０．５％含有する高Ｐ鋼である。Ｐの含有量が０．０２％未満の鋼では、スケールの膨れや剥離による外観不良は殆ど発生することがないので、Ｐの含有量の下限は０．０２％とする。好ましい下限は０．０２５％、より好ましい下限は０．０３％である。一方、Ｐの含有量が０．５％を超えると、鋼板の延性およびめっきの密着性を確保するのが困難になるため、Ｐの含有量の上限は０．５％とする。好ましい上限は０．４％、より好ましい上限は０．３％である。

・Ｃ：０．０００５〜０．１％
本発明が対象とする熱延鋼板は、Ｃを０．０００５〜０．１％含有していることが好ましい。Ｃは鋼板が強度を確保するために有効な元素であるが、その含有量が０．０００５％未満であると必要強度を確保することが困難になる。従って、Ｃの含有量は０．０００５％以上であることが好ましい。より好ましい下限は０．００１％、更に好ましい下限は０．００１５％である。一方でＣの含有量が０．１％を超えると冷間加工を行うことが困難になるため、Ｃの含有量は０．１％以下であることが好ましい。より好ましい上限は０．０８％、更に好ましい上限は０．０６％である。

・Ｓｉ：０．５％以下（０％を含まない）
本発明が対象とする熱延鋼板は、Ｓｉを０．５％以下含有していることが好ましい。Ｓｉは強度確保や脱酸作用という効果を奏するために有効な元素であるが、０．５％を超えて過剰に含有させると溶接性が劣化する。よって、Ｓｉの好ましい含有量は０．５％以下である。より好ましい上限は０．３％、更に好ましい上限は０．１％である。

・Ｍｎ：０．０５〜１．５％
本発明が対象とする熱延鋼板は、Ｍｎを０．０５〜１．５％含有していることが好ましい。Ｍｎは鋼板が強度を確保するために有効な元素であるが、その含有量が０．０５％未満であると必要強度を確保することが困難になる。従って、Ｍｎの含有量は０．０５％以上であることが好ましい。より好ましい下限は０．１％、更に好ましい下限は０．１５％である。一方でＭｎの含有量が１．５％を超えると延性を確保することが困難になるため、Ｍｎの含有量は１．５％以下であることが好ましい。より好ましい上限は１．４％、更に好ましい上限は１．３％である。

・Ｓ：０．１％以下（０％を含まない）
Ｓは不純物でもあるが、その含有量が多くなると鋼板の腐食を促進する元素である。また、Ｓの含有量が多すぎた場合、Ｍｎとの化合物であるＭｎＳの偏析で鋼材が脆化する。よって、Ｓの含有量の上限は０．１％とすることが好ましい。より好ましい上限は０．０９％であり、更に好ましい上限は０．０８％である。しかし、工業的に鋼板中のＳを０％にすることは困難である。

（熱延鋼板中のＰの含有量Ａ（質量％）と仕上圧延開始温度Ｔ（℃）の関係が、Ｔ≦−３３．３５ｌｎ（Ａ）＋９４７．６２）
鋼板とスケールの界面に生成されるＰ含有酸化物の生成量は、熱延鋼板中のＰの含有量Ａと仕上圧延開始温度Ｔに大きく依存する。熱延鋼板中のＰの含有量Ａ（質量％）と仕上圧延開始温度Ｔ（℃）の関係が、Ｔ≦−３３．３５ｌｎ（Ａ）＋９４７．６２を満足することで、Ｐ含有酸化物の生成量を低減することができ、スケールの膨れや剥離の発生を防止することができるが、前記式を満足しない場合は、鋼板とスケールの界面のＰ濃度が３．０原子％を超え、スケールが膨れたり、剥離を発生したりする可能性が出てくる。鋼板とスケールの界面のＰ濃度の好ましい上限は２．５％、より好ましくは２．０％である。

（仕上圧延終了後の巻き取り温度が４００〜６５０℃、仕上圧延開始から巻き取りまでの平均冷却速度が２０℃／ｓｅｃ以下）
スケール内の内部応力（圧縮応力）は、仕上圧延開始から巻き取りまでの冷却速度に依存し、その平均冷却速度が２０℃／ｓｅｃを超える場合は内部応力（圧縮応力）が大きくなり過ぎてスケールの膨れや剥離が発生することがある。本発明では仕上圧延開始から巻き取りまでの平均冷却速度の下限は特に限定しないが、実質上の下限は１０℃／ｓｅｃ程度であると想定される。

また、スケールの密着性には、仕上圧延終了後の巻き取り温度も影響する。巻き取り温度が４００℃を下回ると、巻き取り後のＦｅＯからＦｅ_３Ｏ_４への共析変態が阻害されスケールの密着性が低下し鋼板の外観を劣化させる。一方、巻き取り温度が６５０℃を上回ると、巻き取り後にＭｎがＦｅＯに固溶して（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏとなることで同じくＦｅ_３Ｏ_４への共析変態が阻害されスケールの密着性が低下し鋼板の外観を劣化させる。よって、仕上圧延終了後の巻き取り温度は４００〜６５０℃とする。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。

表１に示す各成分組成の溶鋼を用い２３０ｍｍ厚さのスラブを作製し、熱間圧延を施した。加熱炉での加熱温度を１１５０℃とし６０分間均熱をした。その後、加熱炉中で形成された１次スケールを高圧デスケーラーで除去し、３８ｍｍ厚になるまで粗圧延を施した。更に、粗圧延中に形成されたスケールを除去した。尚、粗圧延では次の仕上圧延の温度を制御するために温度調整を行った。

仕上圧延は表２に示す温度条件で実施し、鋼板の厚さが２．０ｍｍ厚になるまで圧延を行った。尚、表２に示すＦＥＴは仕上圧延開始温度である。その後、所定の材質となるよう表２に示す冷却速度（平均冷却速度）で冷却した後、表２に示す温度条件で巻き取りを行った。尚、表２に示すＣＴは巻き取り温度であり、ＣＴは仕上圧延後の冷却水の水量等を調整することで制御した。

巻き取り終了後のコイルを巻き開いて各熱延鋼板の表面を目視で点検し膨れの有無を確認した。尚、膨れ部のスケール脱落も膨れであると認定した。膨れが確認できなかったものを○、膨れが１箇所でも確認できたものを×とし、表２に示す。

スケールの剥離の確認は、各熱延鋼板の中央部から、幅７０ｍｍ、長さ２００ｍｍの曲げ試験片を切り出して、曲げ内側の半径２０ｍｍで９０°曲げを行い、その曲げ加工終了後にテープ剥離試験を行うことで実施した。テープ剥離試験は、曲げ試験片の曲げ加工外周部にセロハンテープを貼り付けた後、そのテープを剥がし、鋼板から剥離したスケールの剥離面積率を算出することで、スケール密着性を評価した。尚、スケールの剥離面積率は、曲げ試験片のテープを貼り付けた部位に相当する表面積に対する剥離したスケールの面積の割合である。剥離面積率が５０％以下のものを○、剥離面積率が５０％を超えたものを×とし、表２に示す。

鋼板とスケールの界面のＰ濃度（Ｐ濃化量）は、各熱延鋼板の中央部から、２０ｍｍ×２０ｍｍの試験片を切り出し、断面観察ができるように樹脂埋め研磨加工を施した後、ＳＥＭ−ＥＤＸで、鋼板とスケールの界面の元素分析を行うことで求めた。界面部の任意の５点でポイント分析を行い、Ｐ濃度の平均値を求めＰ濃化量とした。その値（原子％）を表２に示す。

本実施例では、表２に示す膨れが○、剥離が○、Ｐ濃化量が３．０原子％以下であるものを、外観美麗な熱延鋼板であるとして合格とした。

Ｎｏ．１，２，４，５，８，９，１１，１２，１５〜１８は、本発明の全ての要件を満足するため、膨れが○、剥離が○、Ｐ濃化量が３．０原子％以下であり、外観美麗な熱延鋼板であるということができる。

これに対し、Ｎｏ．３は、仕上圧延開始から巻き取りまでの平均冷却速度が２０℃／ｓｅｃ以下という要件を満足しないため、熱延鋼板の表面に膨れが確認された。また、Ｎｏ．６，１３，１４は、−３３．３５ｌｎ（Ａ）＋９４７．６２から求められる計算値が仕上圧延開始温度Ｔより低く、鋼板とスケールの界面のＰ濃度（Ｐ濃化量）が３．０原子％を超えてしまい、また、熱延鋼板の表面に膨れも確認された。Ｎｏ．７，１０は、巻き取り温度が４００〜６５０℃という要件を満足しないため、熱延鋼板の表面に剥離が確認された。

Claims (2)

1. 質量％で、Ｐを０．０２〜０．５％含有する熱延鋼板を製造する熱延鋼板の製造方法であって、
   前記熱延鋼板中のＰの含有量Ａ（質量％）と仕上圧延開始温度Ｔ（℃）の関係が、Ｔ≦−３３．３５ｌｎ（Ａ）＋９４７．６２の関係を満足すると共に、
   仕上圧延終了後の巻き取り温度が４００〜６５０℃であり、且つ、仕上圧延開始から巻き取りまでの平均冷却速度が２０℃／ｓｅｃ以下であることを特徴とする外観美麗な熱延鋼板の製造方法。
2. 前記熱延鋼板が、更に、質量％で、Ｃを０．０００５〜０．１％、Ｓｉを０．５％以下（０％を含まない）、Ｍｎを０．０５〜１．５％、Ｓを０．１％以下（０％を含まない）含有する請求項１記載の外観美麗な熱延鋼板の製造方法。