JP3114527B2 - 耐ふくれ性に優れた連続鋳造法によるほうろう用鋼材 - Google Patents

耐ふくれ性に優れた連続鋳造法によるほうろう用鋼材

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JP3114527B2 JP06250725A JP25072594A JP3114527B2 JP 3114527 B2 JP3114527 B2 JP 3114527B2 JP 06250725 A JP06250725 A JP 06250725A JP 25072594 A JP25072594 A JP 25072594A JP 3114527 B2 JP3114527 B2 JP 3114527B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐ふくれ性に優れた連
続鋳造法によるほうろう用鋼材に関する。このような鋼
材としては、例えば鋼板、鋼管、形鋼、棒鋼、並びに鋼
板から成形した形鋼及び管などがある。
【0002】
【従来の技術】従来、ほうろう用鋼材としてリムド鋼が
広く使われてきたが、リムド鋼はコストがかかること、
およびリム層直下に大型介在物が偏析し、ほうろう焼成
時においてふくれ欠陥を起こすなどの理由から、連続鋳
造材に置き換えられつつある。また、リムド鋼は偏析を
起こしやすく、リムド鋼の表面を研削し、リム層を除去
した場合は、Pの偏析部が鋼板表面に存在することがあ
り、耐泡、耐黒点性が劣化するという問題がある。
【0003】連続鋳造法によって製造されるほうろう用
鋼としては、Ti添加鋼、B添加鋼などのように、析出
物によって耐爪とび性を向上させようとしたものがあ
る。しかし、Ti添加鋼、B添加鋼などは、泡、黒点欠
陥等が発生しやすく、製造条件の厳しい管理が必要とな
る。
【0004】他方、高酸素鋼は耐泡、耐黒点性に優れ、
リムド鋼のような大型介在物を起因としたふくれは少な
いものの、鋼中の酸素量が高く溶鋼の表面張力が低いた
め、鋳造の際にパウダーを巻き込みやすく、ほうろう焼
成時においてパウダー巻き込みに起因するふくれを生じ
やすい。このため、実際の操業においては、スラブ手入
れを行うなどして、欠陥の防止に努めているが、パウダ
ー巻き込みを無くすることができないため、ほうろう焼
成時の露点が高いときなど、操業条件によってはふくれ
欠陥が発生することがある。なお、パウダーの巻き込み
は高酸素鋼のように酸素量が多い場合に良く起こる現象
であり、Ti添加鋼やB添加鋼のように酸素量が少ない
鋼では起こりにくい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、高酸素鋼を前提とし、パ
ウダーを巻き込んでも、ほうろう焼成時においてふくれ
が発生しない耐ふくれ性に優れた連続鋳造法によるほう
ろう用鋼材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】本願発明者らは、上記従
来技術の技術的課題を解決すべく検討を重ね、高酸素鋼
について研究した結果、高酸素鋼に特定量のSnを含有
させることにより、ふくれが発生しにくい連続鋳造法に
よるほうろう用鋼材が得られることを見出し、本発明を
完成するに至った。
【0007】ふくれ欠陥は、ほうろう焼成時において鋼
材と水分が反応して生じた水素が鋼材中に侵入し、その
後の鋼材の冷却中に介在物周辺に集まってきてガス状と
なり、ほうろう表面をふくれさせる現象であり、パウダ
ーなど大型介在物が存在するときに発生しやすい。この
欠陥を防ぐために、大型介在物を減らす、鋼材に侵入す
る水素の量を減らす、結晶粒界を強化してふくれを抑え
るなどの対策が考えられる。
【0008】しかし、高酸素鋼のように酸素量が多い材
料では、溶鋼の表面張力が低く、パウダーの巻込みを防
ぐのは困難である。また、鋼材中に介在物が存在して
も、ふくれないように粒界の強度をもたす元素、例えば
Bを添加することも考えられるが、Bは耐泡、耐黒点性
の観点からは添加するのは好ましくない。このため、鋼
材へ侵入する水素の量を減らすことについて検討した。
【0009】鋼材に侵入する水素の量を減らすには、ほ
うろう焼成時の反応を抑えることが有効であるが、単に
抑えるだけでは密着性の低下を招いてしまう。そこで、
密着性の低下を招かずに鋼材へ侵入する水素量を減らす
べく、鋼材に侵入する水素の挙動を詳しく調査した結
果、鋼に侵入する水素は粒界からのものが多いが、密着
性に対しては粒内の荒れ具合の寄与が大きいことが分か
った。このことから、鋼の特に粒界での反応を抑える元
素が、ふくれに対して効果があると考えられる。
【0010】本発明では、このような元素としてSnを
採用している。Snは、ほうろう焼成中において、ほう
ろうと鋼材との反応を遅くすることにより、水素の発生
を抑える元素である。しかも、Snは偏析しやすいこと
から、粒界での反応を特に抑える。これは、Snに特有
な現象であり、例えば同様に水素の発生を抑える元素で
あるCuを単独で添加した場合では、粒界の反応は抑え
られず、さりとてCuを増やしていけば反応は抑制され
るがほうろう密着性が低下するという問題が生じる。ま
た、粒界に偏析し、酸洗を抑える元素としてはAsなど
があるが、Asはほうろう焼成中に鋼中に侵入する水素
量を多くする働きがあり、耐ふくれ性はむしろ劣化す
る。
【0011】このようなSnの作用を考慮してリムド鋼
にSnを添加することも考えられるが、この方法ではS
nは中心部に偏析するため前述のような効果は期待でき
ず、また、表層のSnの濃度を増大させるためにSnの
添加量を増やす方法を採用した場合には、鋼の脆化が著
しいので好ましくない。
【0012】そこで、本発明では、上述したように、連
続鋳造法による高酸素鋼を前提として特定量のSnを添
加したのである。すなわち、本発明は、重量%で、C:
0.003%以下、Mn:0.15〜0.65%、P:
0.004〜0.025%、S:0.005〜0.02
5%、Cu:0.005〜0.05%、N:0.005
%以下、O:0.03〜0.065%、Sn:0.00
05〜0.01%を含有し、残部Fe及び不可避不純物
から実質的になることを特徴とする耐ふくれ性に優れた
連続鋳造法によるほうろう用鋼材を提供するものであ
る。
【0013】
【作用】本発明について、まず成分組成の限定理由を説
明する。なお、以下の説明において%表示は全て重量%
を示す。 C:0.003%以下 Cは、耐泡、耐黒点性等の点から、少ない方が好まし
く、特に、固溶炭素は無いほうがよく、従って、このよ
うな不都合が生じない0.003%以下に規定される。
【0014】Mn:0.15〜0.65% Mnは0.15%未満では鋼中介在物がFeOが主体と
なり、MnOが少なくなるため、耐爪とび性が劣化す
る。よって、Mnの下限を0.15%とする。しかし、
本発明鋼のようにSnが添加されている系では、Mnが
0.65%を超えると伸び、平均r値の劣化が著しいの
で、Mnは0.65%以下であることが必要である。
【0015】P:0.004〜0.025% Pはほうろうの前処理工程において酸洗速度を増大さ
せ、Ni付着量を増大させる効果がある。しかし、この
ような効果はその量が0.004%未満では得ることが
できず、また、その量が0.025%を超えると、ほう
ろう焼成時においてほうろうと鋼材の反応が活発になり
すぎ、鋼材に侵入する水素量の増大はSn添加をもって
しても避けられないものとなる。従って、P量は0.0
04〜0.025%の範囲に規定される。
【0016】S:0.005〜0.025% Sは、ほうろう前処理工程において、酸洗速度を増大さ
せ、スマットの生成を促進する。また、Sが多いほど耐
爪とび性も向上する。しかし、このような効果はその量
が0.005%未満では得ることができず、また、本発
明鋼のようにSnを添加した系では、Sが多すぎると鋼
の脆化が著しく、このような不都合はSが0.025%
を超えると生じる。従って、S量は0.005〜0.0
25%の範囲に規定される。
【0017】Cu:0.005〜0.05% Cuは、ほうろう密着性を向上させるので、その効果が
現れる0.005%以上添加することが必要であるが、
本発明のようにSnが添加されている場合は、0.05
%を超えてCuを添加すると熱間加工性を害するので、
0.05%以下であることが必要である。
【0018】N:0.005%以下 Nは、Snが添加されている場合には、0.005%を
超えると延性が劣化するので、N量は0.005%以下
に規定される。
【0019】O:0.03〜0.065% Oは、耐爪とび性の点から、0.03%以上必要である
が、Snが添加されている系では0.065%を超える
と加工性の劣化が著しいので、O量は0.03〜0.0
65%の範囲に規定される。
【0020】Sn:0.0005〜0.01% 本発明に係る鋼材のようにCが少なく、Bなど粒界強化
元素が添加されていない系では、Snは、耐ふくれ性の
ためには0.0005%以上必要である。しかし、0.
01%を超えると鋼が脆化し、かえって耐ふくれ性が劣
化する。従ってSn量は0.0005〜0.01%の範
囲に規定される。
【0021】なお不可避不純物及び他の微量成分は、本
発明の鋼材の特性に影響を与えない範囲で許容される。
次に、以上のような成分組成の鋼材の製造条件について
説明する。
【0022】まず、連続鋳造により、基本的に以上の成
分範囲に調整した鋼のスラブを製造する。これは、鋼塊
法ではSnの中心偏析のため効果が期待できないためで
ある。ただし、脱炭もしくは脱窒焼鈍を行って上記成分
組成の鋼材を得る場合には、当然ながら、溶鋼の段階
(あるいはスラブの熱延コイルの段階)ではC、Nは上
記範囲の上限を超えても良い。望ましくは、加工性向上
のため、製鋼脱炭、脱窒した上記成分組成の鋼を熱延ま
たは冷延後さらに脱炭、脱窒焼鈍を行うのが良い。
【0023】このようにして得られたスラブは熱間圧延
に供されるが、この熱間圧延の仕上げ温度は、加工性を
確保するため、Ar3 変態点以上にすることが好まし
く、このため、スラブ加熱温度は1100℃以上にする
ことが好ましい。
【0024】巻取温度は、耐爪とび性、そして機械的性
質を考慮すると、500℃〜750℃がよい。その後の
冷間圧延における圧延率(冷圧率)は、耐爪とび性と深
絞り性を確保するために、60%以上とすることが好ま
しいが、冷圧率を高くしすぎると介在物が長手方向に延
ばされやすくなり、ふくれ欠陥が発生しやすくなるの
で、95%以下が良い。
【0025】焼鈍は箱焼鈍、連続焼鈍いずれで行っても
よく、加工性の向上のため、脱炭焼鈍もしくは脱炭脱窒
焼鈍を施しても良い。なお、本発明の鋼材を得るにあた
って、鋼の精錬を電気炉で行っても良く、また、熱間圧
延において、粗圧延を省略して仕上げ圧延を行っても何
ら問題はない。
【0026】
【実施例】表1に示すような成分組成を有する本発明鋼
のスラブおよび比較鋼のスラブを無手入れのまま870
℃で2.8mmに熱間圧延してから640℃で巻き取
り、酸洗後0.8mmに冷間圧延(冷圧率:71%)し
た。
【0027】その後、焼鈍、調圧を行い、試験材とし
た。このような試験材から200×200mmのサンプ
ルをおのおの1000枚作製し、以下の条件でほうろう
掛けを行い、耐ふくれ性を調査した。なお、ほうろう掛
けにおいては、酸洗時間を長くし、焼成時の雰囲気の露
点を高くし、ふくれが発生しやすいようにした。
【0028】−−ほうろう掛け条件−− 前処理:脱脂→硫酸酸洗(15%H2 SO4 ・70℃×
20min)→Niめっき(NiSO4 ・7H2 O・1
3g/l、pH2.6、70℃×5min)→中和 施釉:日本フエロー(株)製1553B 目標:両面に100μmずつ 焼成:840℃×5min、加湿雰囲気(露点30℃) その結果を表1および図1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】表1および図1より、Sn量が0.000
5〜0.01%の範囲では極めてふくれ欠陥が少ないこ
とが分かる。また、表1より、焼鈍方法は箱焼鈍、連続
焼鈍、脱炭焼鈍、脱炭脱窒焼鈍にかかわらずSnの効果
が現れていることが分かる。
【0031】なお、本発明方法によって作られた鋼はコ
イルの長手方向による材質のばらつきは極めて小さく、
均一なものが得られた。また、本発明方法によって作ら
れた鋼は、爪とび、黒点欠陥は発生せず、密着性も良好
であった。また、同様の条件で製造した板厚2.8mm
の熱延板を0.5mmに冷間圧延(冷圧率:82%)し
たものでも同様の結果であった。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来パウダー巻き込みにより歩留まりの低かった高酸素
鋼を前提にして、このようなパウダー巻き込みに起因す
るほうろう焼成時のふくれが発生しない、連続鋳造法に
よるほうろう用鋼材を得ることができる。従って、生産
効率が高く、工業的に有利に製造し得ることとなり、コ
スト上及び省エネルギー上メリットは大きく、工業的価
値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】Sn量とふくれ欠陥の発生率との関係を示す
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60 C23D 5/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.003%以下、M
    n:0.15〜0.65%、P:0.004〜0.02
    5%、S:0.005〜0.025%、Cu:0.00
    5〜0.05%、N:0.005%以下、O:0.03
    〜0.065%、Sn:0.0005〜0.01%を含
    有し、残部Fe及び不可避不純物から実質的になること
    を特徴とする耐ふくれ性に優れた連続鋳造法によるほう
    ろう用鋼材。
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