JP4295554B2 - Hot rolled steel sheet with excellent scale adhesion - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に酸洗されて用いられる用途の熱延鋼板に関し、スケール層 (以下、単にスケールとも言う) の密着性に優れ、酸洗工程での押し込み疵の原因となるスケール剥離が少ない熱延鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
通常、熱延鋼板は、熱間圧延上がりの状態で、その表面に10μm 前後の厚みの 2次スケール層が形成される。この熱延鋼板表面のスケールは、鋼 (地鉄、鋼素地) との密着性が悪いと、酸洗工程前にその一部が剥離しやすくなる。このスケール剥離が生じた場合には、剥離したスケールが酸洗工程において鋼板表面に押し込まれるため、鋼板表面の押し込み疵となりやすい。この押し込み疵は酸洗して用いる用途での熱延鋼板の表面欠陥となる。このため、酸洗して用いる用途での熱延鋼板では、鋼との密着性に優れ、スケールの剥離の少ないタイトスケールを有する熱延鋼板が望まれている。
【0003】
通常、上記2 次スケール層の構造は 3層構造をとり、下から順に、(1) 地鉄との界面から成長したマグネタイト(Fe3O4 、マグネタイトシーム)、(2) ウスタイト(FeO )が共析変態したマグネタイトと鉄の混在組織、(3) 表層から成長したマグネタイト、及びヘマタイト(Fe2O3 )、となる。一般に、(1) のマグネタイトシーム、及び(2) の共析組織など、スケール層中のマグネタイト量が多いほどスケールの密着性が向上すると言われている。
【0004】
これに対して、製造条件によっては、ウスタイト(FeO )が未変態のまま残留することがある。この場合、ウスタイトの破壊強度は低いため、スケール層中の未変態のウスタイト量が多いほど、スケールにクラックが入って、スケールが剥がれやすくなり、密着性が著しく損なわれる。
【0005】
したがって、従来から、スケールをできるだけマグネタイト化することによって、スケールにクラックが入りにくくし、スケールの密着性向上を図ることが行なわれている。ウスタイト(FeO) からマグネタイト(Fe3O4) への変態は560 ℃近傍で生じる。このことから、従来技術では、熱延終了時の鋼板巻き取り後の冷却速度を遅くして上記変態を十分に進めることにより、ウスタイトからマグネタイトへの変態を促進して、スケールの密着性向上を図っている。また、更に、スケール層の厚みを薄くする薄スケール化も行なっている (例えば、特許文献1〜4参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平11-277105 公報
【特許文献2】
特開平9-272918公報
【特許文献3】
特開平9-271806公報
【特許文献4】
特開平9-272917公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らの知見によれば、特に鋼材中のMn含有量(Mn濃度)が高い場合は、上記のような巻き取り後の冷却速度制御によって、スケールのマグネタイト化を促進しても、密着性が改善されず、スケール剥離が起こる場合が生じる。
【0008】
本発明者らは、スケール組成とスケール密着性の相関を詳細に調査した結果、スケール層中のMnFe2O4 と(Fe,Mn)O とが増加した場合、スケールの密着性が低下することを知見した。即ち、前記従来技術のように、スケールをできるだけマグネタイト化し、また薄スケール化したとしても、スケール層中のMnFe2O4 と(Fe,Mn)O とが増加した場合には、スケールの密着性が著しく低下することを知見した。
【0009】
言い換えると、前記従来技術は、熱延鋼板表面のスケール層中のこれらMn酸化物のスケール密着性への影響に関する認識が無かった。このため、特に鋼材中のMn含有量(Mn濃度)が高い場合に、再現性良く、また確実にスケールの密着性を向上させることができなかった。
【0010】
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、特に鋼材中のMn含有量(Mn濃度)が高い場合であっても、再現性良く、また確実にスケールの密着性を向上させることができる熱延鋼板を提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明熱延鋼板の要旨は、質量% にて、C :0.01〜0.30% 、Si:0.01〜2.0 % 、Mn:0.2 〜2.0 % 、残部Feおよび不可避的不純物からなる熱延鋼板表面のマグネタイトからなるスケール層中に含まれるMnFe2O4 の比率が体積率で0.3%以下であるとともに(Fe,Mn)O の比率が体積率で1.0%以下であり、このスケール層の残留圧縮応力が400Mpa以下であることとする。
【0012】
本発明において、熱延鋼板表面のスケール層がマグネタイトからなるとは、スケール層の密着性を阻害しない範囲で、スケール層中に、マグネタイトの他に、ヘマタイト(Fe2O3) などが含有されることを許容する。熱延鋼板の特にMnを含有する場合のスケール層は、マグネタイト(Fe3O4) を主成分とし、残りが、ヘマタイト(Fe2O3) 、MnFe2O4 、そして未変態のウスタイト(FeO) にMnが固溶したウスタイトである(Fe,Mn)O からなる。本発明では、このスケール層中のMnFe2O4 と(Fe,Mn)O との両者の比率をいずれもできるだけ少なくし、スケールの密着性へのMnFe2O4 と(Fe,Mn)O との悪影響を排除することを特徴とする。
【0013】
ここで、熱延鋼板表面のスケール層を構成するマグネタイト、ヘマタイトの各比率、そして、熱延鋼板表面のスケール層中に含まれるMnFe2O4 や(Fe,Mn)O の各比率は、スケール層に対する体積率(vol%)として、通常の条件でのX 線回折により定量化可能である。
【0014】
後述する通り、鋼材中のMn含有量が高い場合、製造条件によっては、鋼材中のMnが鋼材表面のスケール内に拡散して、MnFe2O4 を形成する。また、同様に、未変態のウスタイトにMnが固溶したウスタイトである(Fe,Mn)O を増加させる。なお、鋼材中のMnが鋼材表面のスケール内に拡散した場合の、スケール層中のMn酸化物の存在形態はほぼこれら二つのMn酸化物形態に特定される。
【0015】
鋼材中のMnあるいはスケール層中のこれらMn酸化物は、ウスタイトの共析変態を阻害するとともに、スケールの残留応力を増加させ、スケールにクラックが導入されやすくなる。このため、スケール層中のこれらMn酸化物含有量が増加した場合、スケールの密着性を低下させ、前記した通り、酸洗工程前にスケールが剥離しやすくなる。
【0016】
MnFe2O4 や(Fe,Mn)O などのMn酸化物の比率が、スケールの密着性に影響する原因として以下のことが考えられる。圧延が終了した後の冷却時にはスケールに圧縮応力が発生する。スケールの破壊強度が低く、スケールと界面の密着力が弱い場合は、圧縮応力に起因してスケール内に発生したクラックが原因となり、スケールが鋼より容易に剥離する。鋼材のMn含有量が高い場合に多く生成するMnFe2O4 は破壊強度が非常に低く、また鉄との熱膨張係数の差が非常に大きい。このために、熱延後の冷却時の温度差により発生する圧縮応力に加えて、MnFe2O4 に起因する圧縮応力が発生するため、スケールに極めて大きい圧縮応力が発生する。そして、この圧縮応力が原因となってスケール内にクラックが多数発生して鋼から容易に剥離してしまう。また、スケール内に拡散したMnがFeO の共析変態を阻害し、未変態のFeO にMnが固溶した(Fe,Mn)O がスケール層内に残留するが、これが破壊強度が極めて低いためにクラックが入りやすくなり、スケールが剥がれやすくなる。
【0017】
【発明の実施の形態】
このため、本発明では、熱延鋼板表面のマグネタイトからなるスケール層中に含まれるMnFe2O4 の比率を体積率で0.3%以下とするとともに、(Fe,Mn)O の比率を体積率で1.0%以下とする。MnFe2O4 の比率が体積率で0.3%を越えた場合、スケール層の残留圧縮応力が、密着性を保障するに必要な上限である、400Mpa以下に小さくならない。また、(Fe,Mn)O の比率が体積率で1.0%を越えた場合、スケールのクラック個数が著しく多くなり、密着性を保障できない。このように、MnFe2O4 の比率と(Fe,Mn)O の比率とは両者とも制御する必要が有る。例えば、(Fe,Mn)O の比率を下げて、スケールのクラック数を少なくしても、(Fe,Mn)O の比率が多く、スケール層の残留圧縮応力が400Mpaを越えた場合には、スケール層の密着性が向上できない。
【0018】
このように、スケール層中におけるMnFe2O4 の生成を抑止してその比率を体積率で0.3%以下、また、スケール層中における(Fe,Mn)O の生成を抑止してその比率を体積率で1.0%以下とすることにより、スケールの残留応力を400MPa以下に低減できるとともに、クラックの無い、密着性の高いタイトスケールを得ることができる。この結果、酸洗工程を通す際の、スケールの密着性が良好で、スケール剥離の少ない熱延鋼板を得ることが出来る。但し、これらMn酸化物量を規制しても、熱間圧延後の水冷条件などの、実際の熱延ラインにおける製造条件によっては、残留応力が増大して、スケールの密着性が低下することもまま起こりうる。このため、本発明では、スケールの密着性向上の再現性や保障を図るために、スケールの残留応力を400MPa以下と、敢えて独立して規定している。
【0019】
図1 に、熱延鋼板におけるマグネタイトからなるスケール層中のMnFe2O4 比率とスケールの残留応力、スケール密着性との関係を示す。また、図2 に、熱延鋼板におけるマグネタイトからなるスケール層中の(Fe,Mn)O の比率とスケールのクラック発生個数、スケール密着性との関係を示す。図1 、2 は後述する実施例表1 に示す、主としてMn含有量が異なるA(Mn:0.22%) 、C(Mn:0.95%) 、D(Mn:1.42%) の各供試鋼を使用し、通常の熱延プロセスを経て得られた各熱延鋼板について、その表面のスケール層中のMn酸化物の比率、スケールの残留応力を測定し、更にスケールの密着性を評価したものである。
【0020】
図1 から分かる通り、スケールの残留応力は、スケール層内のMnFe2O4 含有率が高いほど増大する。また、図2 から分かる通り、スケールのクラック個数はスケール層内の(Fe,Mn)O 含有率が高いほど増大する。そして、スケールの密着性は、共通して。これらMnFe2O4 含有率と(Fe,Mn)O 含有率とが高いほど低下する。これは先に述べたように、MnFe2O4 が鉄との熱膨張係数差が大きいために冷却時にスケールに大きい圧縮応力が残留する上、MnFe2O4 の破壊靭性が小さく脆いこと、また原因は明らかではないが、MnがFeO の共析変態を妨げて、脆い(Fe,Mn)Oが多くなる為である。
【0021】
更に、これら図1 、2 の結果から、MnFe2O4 の比率が体積率で0.3%を越えた場合、または(Fe,Mn)O の比率が体積率で1.0%を越えた場合に、スケール密着性評価方法におけるスケール剥離率が後述するレベル3 を越えて低下することが分かる。したがって、本発明における、熱延鋼板表面のマグネタイトからなるスケール層中に含まれるMnFe2O4 の比率を体積率で0.3%以下とするとともに、(Fe,Mn)O の比率を体積率で1.0%以下とする、本発明規定の臨界的な意義が分かる。
【0022】
ここで、スケール層中のMn酸化物の比率はX 線回折により定量した。同時にスケール層中のマグネタイトやヘマタイトの比率もX 線回折により測定した。その結果は、A 、C 、D の各供試鋼ともマグネタイトの比率は体積率で85〜95% (ヘマタイト比率は3 〜15%)であった。
【0023】
スケールの残留応力は、X 線回折応力測定装置により、鋼板表面近傍の格子歪を測定して、応力を算出した。なお、応力測定にあたっては、スケール組成をマグネタイト(Fe3O4) とし、高角度の回折線を得るべくCrK α線によるFe3O4 (511)面を選択した。
【0024】
クラック発生個数は、スケールの圧延方向の断面をミクロ観察し、スケールの圧延方向の25μm 長さ当たりのクラック発生個数を測定し、この測定を10視野で行なった平均値とした。
【0025】
このスケール密着性評価方法において、評価が上記レベル2 以下であれば、実際の鋼板の曲げ加工やプレス成形によってもスケール剥離がほとんど起こらず、また酸洗や冷間圧延時にも、剥離したスケールを噛み込んで表面品質を損なうと言った問題はほとんど生じない。一方、評価が上記レベル3 を越えた場合、実際の鋼板における上記種々の場合に、スケール剥離が生じ、剥離したスケールを噛み込んで鋼板の表面品質を損なう問題が生じる可能性が高い。
【0026】
スケールの密着性は、引張り試験機により熱延鋼板に10% の引張り歪を与え、その後鋼板表面に粘着テープを貼り付けてスケールを剥離させ、テープに付着したスケールの量を測定した。スケールの剥離量の測定方法は、剥離したスケールの付着したテープを透明シートに貼り付け、これをスキャナーで画像を取り込んだあと、画像の明暗を反転させ、300 ×300 画素の範囲を指定後、2 値化して面積を算出し、スケール剥離率=(剥離スケールの画素数)/ (全画素数)を算出した。そして、スケールの密着性は、スケール剥離率が1%未満のものをレベル1 、1%以上3%未満のものをレベル2 、3%以上5%未満のものをレベル3 、5%以上のものをレベル4 として評価した。
【0027】
このスケール密着性評価方法は、実際における熱延鋼板のスケール密着性 (スケール剥離) の評価乃至状況と良く対応していることが特徴である。引張りの予め歪が10% 未満では、条件が緩すぎ、実際の熱延鋼板のスケール密着性 (剥離) 挙動と対応しにくくなる。また、引張りの予め歪が10% を越えた場合にも、条件が厳し過ぎて、実際の熱延鋼板のスケール密着性挙動と対応しにくくなる。更に、この引張りの予め歪を与えた後で粘着テープを貼り付けてスケールを剥離する方法を採ることで、実際の熱延鋼板のスケール密着性挙動と良く対応する。
【0028】
スケール層中のこれらMnFe2O4 や(Fe,Mn)O などのMn酸化物を上記規定のように出来るだけ少なくするためには、鋼中のMnがスケール層内へ拡散するのを防止することが有効である。鋼が高温で曝される時間が長いほど、スケール層内へのMn拡散が助長され、MnFe2O4 が形成されやすい。したがって、加熱工程における加熱炉内や熱間圧延中の温度、熱延後の水冷時なども、できるだけ低温、もしくは短時間で冷却する方が、脆いMnFe2O4 が出来にくい。
【0029】
このためには、熱延前の加熱工程において、圧延できる範囲で、加熱温度をできるだけ低く、加熱時間をできるだけ短くすることが好ましい。このための好ましい加熱温度範囲は950 〜1100℃である。通常の熱延鋼板の加熱温度範囲は950 〜1300℃である。しかし、加熱温度が1100℃を越えた場合、鋼材中のMnがスケール層内へ拡散しやすくなる。一方、加熱温度が950 ℃未満では、熱間圧延自体が困難となる。
【0030】
また、熱延後の巻き取り温度が低すぎたり、巻き取り後の冷却速度が速すぎたりすると、Mnが固溶したウスタイトである(Fe,Mn)O のマグネタイトへの共析変態が進みにくく、脆い(Fe,Mn)O が残留しやすくなる。なお、巻き取り温度前後ではMnFe2O4 は生成されずないため、共析変態を出来るだけ進行させるよう、巻き取り温度は高い方が良いが、あまり高すぎるとヘマタイトが生成し、スケール内に歪が生じて剥離しやすくなる。
【0031】
これら製造時の諸条件を考慮して、MnFe2O4 の生成比率、(Fe,Mn)O の残留比率、及びスケール内の残留応力を適正に制御しうる為の製造条件を決定すればよい。
【0032】
勿論、これら製造時の諸条件以外に、鋼中のMn含有量を低く抑えることも、鋼材中のMnがスケール層内へ拡散するのを防止するためには有効であるが、熱延鋼板の成分組成 (成分規格) や要求特性からして、大きな限界や限度がある。言い換えると、上記製造時の諸条件の制御によって、鋼材中のMnのスケール層内への拡散が防止できるため、上記成分規格の変更や要求特性を落としてまで、鋼中のMn含有量を低く抑える必要は無い。即ち、本発明では、高Mn鋼であっても、鋼材中のMnがスケール層内へ拡散するのを防止でき、スケール層中のMn酸化物を少なくでき、スケール層の密着性を向上できる利点もある。
【0033】
なお、本発明では、熱延鋼板表面のスケール層がマグネタイトからなることを前提とする。より具体的には、本発明で対象とするMnを含有する熱延鋼板表面のスケール層( 熱延によって生成した2 次スケール層) は、マグネタイト(Fe3O4) を主成分とし、残りが本発明において規制されるべき、ヘマタイト(Fe2O3) 、MnFe2O4 、そして未変態のウスタイト(FeO) にMnが固溶したウスタイトである(Fe,Mn)O からなる。
【0034】
したがって、本発明において、熱延鋼板表面のスケール層がマグネタイトからなるとは、スケール層の密着性を阻害しない範囲で、マグネタイト以外のヘマタイトなどを含むことを許容する。実際問題としても、スケール層をマグネタイトのみから構成させることは困難で、かつ現実的では無い。この点、スケール層中のマグネタイトの比率を体積率で80% 以上とすることが好ましい。また、マグネタイト以外のヘマタイトなどの許容範囲は、スケール層中に含まれるマグネタイト以外のヘマタイトなどの比率をこれらの合計の体積率で20% 以下とすることが好ましい。スケール層におけるマグネタイトの比率が上記80% よりも下がり、また、マグネタイト以外のヘマタイトなどの比率が20% を越えて増えた場合は、元々のスケール層の密着性が著しく低くなり、スケール層中のMn酸化物を少なくする意味が無くなる可能性が高くなる。
【0035】
熱延鋼板表面のスケール層をマグネタイト化させるためには、前記した従来技術と同様に、熱延終了時の鋼板巻き取り後の冷却速度を遅くし、上記変態を十分に進めることにより、ウスタイトからマグネタイトへの変態を促進することが有効である。例えば、熱延終了直後には、通常の加速冷却などの手段で急冷したとしても、ウスタイト(FeO) からマグネタイト(Fe3O4) への変態が生じる560 ℃近傍の温度で一旦保持するか、冷却速度を遅くして徐冷し、上記変態を促進することが好ましい。なお、このスケール層のマグネタイト化が進んだ後は急冷しても良い。
【0036】
更に、熱延鋼板表面のマグネタイトのスケール層の厚みは6μm 以下であることが好ましい。スケール層の厚みが6μm を越えた場合には、スケール層がマグネタイトであったとしても、スケール密着性が低下して、酸洗や冷間圧延、あるいは成形加工時にスケールが剥離する可能性が高くなる。
【0037】
次に、本発明における熱延鋼板の好ましい化学成分および製造方法について、以下に説明する。本発明における熱延鋼板は、前提として、通常の熱延鋼板の化学成分範囲が適用できる。また、製造方法も、鋼材中のMnがスケール層内へ拡散するのを防止する前記加熱温度条件と、スケール層のマグネタイト化を促進する熱延後の冷却条件を除き、通常の製造工程や製造条件が適用できる。また、この点が本発明の利点でもある。
【0038】
本発明熱延鋼板における基本化学成分の範囲は、C :0.01〜0.30% 、Si:0.01〜2.0 % 、Mn:0.2 〜2.0 % 、残部Feおよび不可避的不純物である。これに、必要に応じて、Nb、V 、Ti、Cu、Ni、Cr、Mo、B などの元素群の1 種または2 種以上や、Ca、希土類元素などの元素群の1 種または2 種以上が適宜含有されて良い。
【0039】
以下に各元素の含有量の内の基本元素の説明をする。なお、以下の元素含有量の表示は全て質量% である。
C は鋼の要求強度を確保する元素である。0.01% 未満の含有量ではこの効果が不十分であるが、0.30% を越えて含有されると、スケールと地鉄との界面にCOガスが発生するため、熱間圧延の途中でスケールの剥離が生じやすく、スケール疵の原因となる。したがって、C 含有量は0.01〜0.30% の範囲とすることが好ましい。
【0040】
Siは溶鋼の脱酸や固溶強化するための元素である。0.01% 未満のSi含有量ではこれらの効果が不十分である。また、Siには、その含有量が0.1%以上の比較的高い場合には、鋼材中のMn含有量が1%以上と高い場合でも、界面に生成されるファイアライトが、Mnのスケール層中への拡散を抑制する効果を発揮し、MnFe2O4 の生成量が減少するとともに、応力緩和効果を発揮し、スケールの残留応力が低減されて、密着性の良いスケールが得らる効果もある。但し、Siが2.0 % を越えて含有されると、熱延時のデスケーリング性が著しく低下して、赤スケールのようなスケール疵が発生しやすくなる。したがって、Si含有量は0.01〜2.0 % の範囲とすることが好ましい。
【0041】
Mnは鋼の強度確保のための元素である。0.2%未満の含有ではこの効果が不十分であるが、2.0 % を越えて含有量されると、靱性低下を招く恐れがある。本発明ではMnのスケール密着性低下への影響が大きい、Mnを0.2%以上含有する高Mn熱延鋼板を特に適用対象とする。したがって、Mn含有量は0.2 〜2.0 % の範囲とすることが好ましい。
【0042】
Alは溶鋼の脱酸元素として、固溶酸素を捕捉するとともに、ブローホールの発生を防止して、鋼の靱性の向上のためにも有効な元素である。Al含有量が0.002%未満ではこれらの十分な効果が得られず、一方、Al含有量が0.10% を越えると、逆に、溶接性を劣化させたり、アルミナ系介在物の増加により鋼の靱性を劣化させる。したがって、Al含有量は0.002 〜0.10% の範囲とすることが好ましい。
【0043】
以下に基本元素以外のその他の元素の説明をする。
Nb、V 、Ti、Cu、Ni、Cr、Mo、Co、W 、B などの元素群は、1 種または2 種以上の一定量含有されて、鋼の高強度化や高靱性化に各々寄与する。このために必要に応じて選択的に含有される。
【0044】
Nb、V 、Tiは鋼中に炭窒化物として析出して強度を高めるとともに、鋼のミクロ組織を微細化して強度、靱性などを向上させる。ただ多量に含有させた場合、溶接熱影響部などの靱性を大幅に低下させる。したがって、これらを含有させる場合の各含有量は、Nb:0.001〜0.10% 、V:0.001 〜0.1%、Ti:0.001〜0.2%の各範囲とする。
【0045】
Cu、Ni、Cr、Mo、Co、W 、B は、鋼の焼入れ性を向上させて、強度を高める。ただ多量に含有させた場合、鋼の靱性を大幅に低下させる。したがって、これらを含有させる場合の各含有量は、Cu:0.001〜0.3%、Ni:0.001〜0.3%、Cr:0.001〜0.3%、Mo:0.001〜0.3%、Co:0.001〜0.3%、W :0.001〜0.3%、B:0.0003〜0.003%の範囲とする。
【0046】
Ca や、La、Ceなどの希土類元素(REM) などの元素群は、1 種または2 種以上の一定量含有されて、鋼組織の微細化や高靱性化に各々寄与する。また、耐食性などに有害なS を固定して、鋼マトリックスを清浄化する効果もある、このために必要に応じて選択的に含有される。ただ多量に含有させた場合、却って鋼の靱性を大幅に低下させる。したがって、含有させる場合の各含有量は、Ca:0.0003 〜0.010%、希土類元素:0.001〜0.10% の範囲とする。
【0047】
その他、S 、P 、N 、O などは不純物であり、できるだけ少ない含有量が好ましいが、これらの元素は、製鋼など鋼材の製造過程で含まれてくる可能性もあり、本発明鋼板の諸特性を阻害しない範囲で、通常の不純物レベルで含まれることは許容される。
【0048】
次に、本発明鋼板の製造方法を以下に説明する。本発明鋼板は、前記した加熱温度条件と熱延後の冷却条件とを除き、通常の製造工程や製造条件が適用できる。即ち、連続鋳造や造塊法によって溶製された上記成分範囲の鋼スラブを、分塊圧延乃至熱間鍛造や厚板圧延などの熱間加工を適宜行った後、あるいは行なわずに、加熱された後に熱間圧延されて、所定の板厚の熱延鋼板とされる。そして、その後酸洗工程によって脱スケールされて、本発明熱延鋼板とされる。熱延鋼板はそのままか表面処理されて、あるいは更に冷間圧延および必要により表面処理されて製品鋼板とされる。なお、これら熱延の熱間加工条件や熱間加工後の熱処理の条件は、鋼板の必要強度などの要求特性や仕様に応じて、適宜決定される。したがって、通常の熱延の他に、熱延後のオンラインでの加速冷却などの強制冷却や制御圧延が施されても良い。
【0049】
【実施例】
表1 にA 〜E で示す成分の鋼を溶製し、連続鋳造によってスラブとした後、これを加熱炉内で、表2 に示す種々の温度、時間で加熱し、通常のデスケーリングを行い、さらに通常の熱間圧延にて、表2 に示すように仕上げ圧延温度を変化させて1 〜2mm の板厚まで圧延した。その際、表2 に示すように、仕上げ圧延後の冷却速度を変化させて水冷し、また、種々の巻き取り温度(CT)でコイルに巻き取り、さらに巻き取り後の冷却速度を変えて大気中で冷却した。
【0050】
このようにして作製した熱延鋼板の板幅方向の中央部から試料を採取し、前述した測定方法で、スケール層中のMnFe2O4 と(Fe,Mn )O の比率、及びスケールの残留応力、およびスケールの密着性を評価した。ここで、スケール層中のMn酸化物の比率はX 線回折により定量した。得られた結果を表3 に示す。なお、スケール層中のマグネタイトやウスタイトの比率も同様に測定結果は、A 〜Eの各供試鋼ともマグネタイトの比率は体積率で85〜95% (ヘマタイト比率は3 〜15%)であった。
【0051】
表2 のように、加熱条件、加熱時間、巻き取り温度、巻き取り後の冷却速度を制御することにより、鋼材中のMn含有量が高くても、表3 に示すように、スケール層中のMnFe2O4 や(Fe,Mn)O の比率をコントロールでき、密着性の良いスケールを得ることが出来る。より具体的には、熱延プロセスでの加熱温度が低い、もしくは加熱時間が短い、発明例1 、6 、10、13、17、18は、Mnの拡散が抑制されて、MnFe2O4 の生成量が減るために、スケールの残留応力が減少して、スケール密着性が良好であった。
【0052】
これに対して、加熱温度が高い場合や、加熱温度が低くても加熱時間が長い、比較例2 、4 、7 、9 、11、12、14、15の場合は、MnFe2O4 の生成量が増えて大きい残留応力が発生し、スケール密着性が低下した。
【0053】
また、MnFe2O4 の生成量が抑制されている場合でも、巻き取り後の冷却速度が速く、マグネタイトへの共析変態が進まない比較例3 、8 、16の場合は、脆い(Fe,Mn)O が残留してクラックが発生し、スケール密着性が低下した。
【0054】
一方、加熱温度が低く、加熱時間も短い場合でも、巻き取り温度が低すぎる比較例5 の場合は、共析変態が進まず、クラックが発生して、スケール密着性が低下した。
【0055】
なお、鋼材中のMn含有量が1.45% と最も高い発明例17、18、20の場合には、Si含有量も0.5%と高いために、界面に生成されるファイアライトが、Mnのスケール層中への拡散を抑制する効果を発揮し、MnFe2O4 の生成量が減少するとともに、応力緩和効果を発揮し、スケールの残留応力が低減されて、密着性の良いスケールが得られた。但し、Si含有量が高くても、巻き取り後の冷却速度が速すぎる比較例19の場合は、未変態のFeO が残留してスケールにクラックが入りやすくなり、スケール密着性が低下した。
【0056】
更に、熱延鋼板表面のマグネタイトからなるスケールであっても、また、スケール層中に含まれる(Fe,Mn)O の比率が体積率で1.0%以下であっても、スケール層中に含まれるMnFe2O4 の比率が体積率で0.3%を越える比較例2 、4 、7 、9 、12、14、15は、スケール層の残留圧縮応力が400Mpaを越えており、スケール密着性がレベル4 を越えて著しく低い。
【0057】
そして、熱延鋼板表面のマグネタイトからなるスケールであっても、また、スケール層中に含まれるMnFe2O4 の比率が体積率で0.3%以下であっても、スケール層中に含まれる(Fe,Mn)O の比率が体積率で1.0%を越える比較例3 、5 、 8、16はスケールのクラック個数が多く、スケール密着性がレベル4 を越えて著しく低い。
【0058】
また、スケール厚みが6 μm を越える比較例や発明例は、スケール厚みが6 μm 以下の比較例や発明例に比して、相対的にスケール密着性が劣る。
【0059】
したがって、以上の結果から、スケール層中に含まれる両Mn酸化物の量を規制する本発明規定の臨界的な意義や好ましい規定の意義が分かる。
【0060】
【表1】

Figure 0004295554
【0061】
【表2】
Figure 0004295554
【0062】
【表3】
Figure 0004295554
【0063】
【発明の効果】
本発明によれば、スケールの密着性を大幅に向上させた熱延鋼板を提供することができる。このため、実際の熱延鋼板の酸洗や冷間圧延時にも、また実際の熱延鋼板の曲げ加工やプレス成形時にも、スケール剥離が少ないかほとんど起こらず、剥離したスケールの押し込みや噛み込みにより、表面品質を損なうと言った問題が生じない。したがって、これら処理や加工時の熱延鋼板表面品質を著しく向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱延鋼板スケール層中のMnFe2O4 比率とスケールの残留応力との関係を示す説明図である。
【図2】熱延鋼板スケール層中の(Fe,Mn)O の比率とスケールのクラック個数との関係を示す説明図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot-rolled steel sheet that is used for pickling in particular, and has excellent adhesion of a scale layer (hereinafter also simply referred to as scale), and heat with less scale peeling that causes indentation flaws in the pickling process. It relates to rolled steel sheets.
[0002]
[Prior art]
Normally, a hot-rolled steel sheet is formed with a secondary scale layer having a thickness of about 10 μm on the surface after hot rolling. If the scale on the surface of the hot-rolled steel sheet has poor adhesion to steel (base metal, steel base), a part of the scale tends to peel off before the pickling process. When this scale peeling occurs, the peeled scale is pushed into the surface of the steel sheet in the pickling process, so that it tends to become an indentation flaw on the surface of the steel sheet. This indentation flaw becomes a surface defect of the hot-rolled steel sheet in an application for pickling. For this reason, a hot-rolled steel sheet having a tight scale that has excellent adhesion to steel and little scale peeling is desired for hot-rolled steel sheets used for pickling.
[0003]
Normally, the secondary scale layer has a three-layer structure. From the bottom, (1) magnetite (FeThreeOFour, Magnetite seam), (2) mixed structure of magnetite and iron with eutectoid transformation of wustite (FeO), (3) magnetite grown from the surface layer, and hematite (Fe2OThree). In general, it is said that the adhesiveness of the scale improves as the amount of magnetite in the scale layer increases, such as the magnetite seam (1) and the eutectoid structure (2).
[0004]
On the other hand, depending on the manufacturing conditions, wustite (FeO) may remain untransformed. In this case, since the breaking strength of wustite is low, the larger the amount of untransformed wustite in the scale layer, the more the scale is cracked and the scale is more easily peeled off, and the adhesion is significantly impaired.
[0005]
Therefore, conventionally, by making the scale as magnetite as possible, cracks are hardly formed in the scale and the adhesion of the scale is improved. Wustite (FeO) to magnetite (FeThreeOFourThe transformation to) occurs around 560 ° C. Therefore, in the prior art, the transformation rate from wustite to magnetite is promoted by slowing down the cooling rate after winding the steel sheet at the end of hot rolling and sufficiently proceeding with the transformation, thereby improving the adhesion of the scale. I am trying. In addition, the scale layer is made thinner to reduce the thickness of the scale layer (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-277105
[Patent Document 2]
JP-A-9-272918
[Patent Document 3]
JP-A-9-271806
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-272917
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the knowledge of the present inventors, especially when the Mn content (Mn concentration) in the steel material is high, the magnetization of the scale is promoted by controlling the cooling rate after winding as described above. In some cases, adhesion is not improved and scale peeling occurs.
[0008]
As a result of detailed investigation of the correlation between the scale composition and the scale adhesion, the present inventors have found that MnFe in the scale layer2OFourIt has been found that the adhesion of the scale decreases when and (Fe, Mn) O 2 increase. That is, as in the prior art, even if the scale is magnetized as much as possible and thinned, the MnFe in the scale layer2OFourIt has been found that the adhesion of the scale is remarkably reduced when both (Fe, Mn) O and C are increased.
[0009]
In other words, the said prior art had no recognition about the influence on the scale adhesiveness of these Mn oxides in the scale layer of the hot-rolled steel plate surface. For this reason, especially when the Mn content (Mn concentration) in the steel material is high, the adhesion of the scale could not be improved with good reproducibility.
[0010]
The present invention has been made by paying attention to such circumstances, and the purpose of the present invention is to achieve good reproducibility and reliable scale even when the Mn content (Mn concentration) in the steel material is particularly high. An object of the present invention is to provide a hot-rolled steel sheet that can improve adhesion.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve this object, the gist of the hot-rolled steel sheet of the present invention is as follows:In mass%, C: 0.01 to 0.30%, Si: 0.01 to 2.0%, Mn: 0.2 to 2.0%, balance Fe and inevitable impuritiesMnFe contained in the scale layer composed of magnetite on the surface of hot-rolled steel sheet2OFourAnd the ratio of (Fe, Mn) O 2 is 1.0% or less by volume ratio, and the residual compressive stress of this scale layer is 400 Mpa or less.
[0012]
In the present invention, the scale layer on the surface of the hot-rolled steel sheet is composed of magnetite, as long as the adhesion of the scale layer is not hindered, in addition to magnetite, hematite (Fe2OThree) Etc. are allowed to be contained. The scale layer of hot-rolled steel sheet, especially when containing Mn, is magnetite (FeThreeOFour) As the main component and the rest is hematite (Fe2OThree), MnFe2OFourAnd (Fe, Mn) O, which is wustite in which Mn is dissolved in untransformed wustite (FeO). In the present invention, the MnFe in the scale layer2OFourAnd (Fe, Mn) O are both reduced as much as possible to increase the MnFe to scale adhesion.2OFourAnd (Fe, Mn) O 2 are excluded.
[0013]
Here, each ratio of magnetite and hematite constituting the scale layer on the surface of the hot-rolled steel sheet, and MnFe contained in the scale layer on the surface of the hot-rolled steel sheet2OFourEach ratio of or (Fe, Mn) O 2 can be quantified by X-ray diffraction under normal conditions as a volume ratio (vol%) to the scale layer.
[0014]
As described later, when the Mn content in the steel material is high, depending on the production conditions, Mn in the steel material diffuses into the scale on the steel surface, and MnFe2OFourForm. Similarly, (Fe, Mn) O, which is a wustite in which Mn is dissolved in untransformed wustite, is increased. When Mn in the steel material diffuses into the scale on the steel material surface, the existence form of the Mn oxide in the scale layer is almost specified by these two Mn oxide forms.
[0015]
Mn in steel or these Mn oxides in the scale layer hinders the eutectoid transformation of wustite, increases the residual stress of the scale, and easily introduces cracks into the scale. For this reason, when these Mn oxide contents in a scale layer increase, the adhesiveness of a scale will be reduced and as above-mentioned, a scale will peel easily before a pickling process.
[0016]
MnFe2OFourThe following can be considered as a cause of the influence of the ratio of Mn oxides such as (Fe, Mn) O 2 on the adhesion of the scale. A compressive stress is generated in the scale during cooling after the rolling is completed. When the fracture strength of the scale is low and the adhesion between the scale and the interface is weak, the scale is easily peeled off from the steel due to cracks generated in the scale due to compressive stress. MnFe produced more when the Mn content of steel is high2OFourHas a very low fracture strength and a very large difference in thermal expansion coefficient from iron. For this purpose, in addition to the compressive stress generated by the temperature difference during cooling after hot rolling, MnFe2OFourSince the compressive stress resulting from is generated, an extremely large compressive stress is generated in the scale. And many cracks generate | occur | produce in a scale due to this compressive stress, and it will peel easily from steel. In addition, Mn diffused in the scale hinders the eutectoid transformation of FeO, and (Fe, Mn) O in which Mn is dissolved in untransformed FeO remains in the scale layer, but this is because the fracture strength is extremely low. Cracks easily and the scale is easily peeled off.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
For this reason, in the present invention, MnFe contained in the scale layer composed of magnetite on the surface of the hot-rolled steel sheet.2OFourThe volume ratio is 0.3% or less, and the ratio of (Fe, Mn) O 2 is 1.0% or less. MnFe2OFourWhen the volume ratio exceeds 0.3% by volume ratio, the residual compressive stress of the scale layer does not decrease below 400 Mpa, which is the upper limit necessary to ensure adhesion. If the ratio of (Fe, Mn) O exceeds 1.0% by volume, the number of cracks in the scale increases remarkably, and adhesion cannot be guaranteed. Thus, MnFe2OFourBoth the ratio of (Fe, Mn) O need to be controlled. For example, if the ratio of (Fe, Mn) O is reduced to reduce the number of cracks in the scale, but the ratio of (Fe, Mn) O is large and the residual compressive stress of the scale layer exceeds 400 MPa, The adhesion of the scale layer cannot be improved.
[0018]
Thus, MnFe in the scale layer2OFourThe ratio of the scale is reduced to 0.3% or less by volume ratio, and the production of (Fe, Mn) O in the scale layer is suppressed to the ratio of 1.0% or less by volume ratio. Residual stress can be reduced to 400 MPa or less, and a tight scale having high adhesion without cracks can be obtained. As a result, it is possible to obtain a hot-rolled steel sheet having good scale adhesion when passing through the pickling process and little scale peeling. However, even if the amount of Mn oxide is regulated, the residual stress increases and the adhesion of the scale decreases depending on the manufacturing conditions in the actual hot rolling line such as the water cooling condition after hot rolling. It can happen. For this reason, in the present invention, in order to achieve reproducibility and guarantee of improved adhesion of the scale, the residual stress of the scale is independently defined as 400 MPa or less.
[0019]
Figure 1 shows the MnFe in the scale layer made of magnetite in a hot-rolled steel sheet.2OFourThe relationship between the ratio, the residual stress of the scale, and the scale adhesion is shown. FIG. 2 shows the relationship between the ratio of (Fe, Mn) O in the scale layer made of magnetite in the hot-rolled steel sheet, the number of cracks generated in the scale, and the scale adhesion. Figures 1 and 2 use the test steels of A (Mn: 0.22%), C (Mn: 0.95%), and D (Mn: 1.42%), which have different Mn contents, as shown in Table 1 of Examples below. For each hot-rolled steel sheet obtained through a normal hot-rolling process, the ratio of Mn oxide in the scale layer on the surface, the residual stress of the scale was measured, and the adhesion of the scale was further evaluated. .
[0020]
As can be seen from Fig. 1, the residual stress of the scale is the MnFe in the scale layer.2OFourThe higher the content, the greater. As can be seen from FIG. 2, the number of scale cracks increases as the (Fe, Mn) O content in the scale layer increases. And the adhesion of the scale is common. These MnFe2OFourThe higher the content and the (Fe, Mn) O content, the lower the value. This is, as mentioned earlier, MnFe2OFourHas a large difference in thermal expansion coefficient from that of iron.2OFourThe reason is that the fracture toughness of the steel is small and brittle, and the cause is not clear, but Mn prevents the eutectoid transformation of FeO and increases the amount of brittle (Fe, Mn) O.
[0021]
Further, from the results of FIGS. 1 and 2, MnFe2OFourWhen the ratio of the volume ratio exceeds 0.3% by volume, or when the ratio of (Fe, Mn) O exceeds 1.0% by volume ratio, the scale peeling rate in the scale adhesion evaluation method exceeds level 3 described later. It turns out that it falls. Therefore, in the present invention, MnFe contained in the scale layer made of magnetite on the surface of the hot-rolled steel sheet2OFourThe critical significance of the provisions of the present invention can be understood that the ratio of is made 0.3% or less by volume ratio and the ratio of (Fe, Mn) O is 1.0% or less by volume ratio.
[0022]
Here, the ratio of the Mn oxide in the scale layer was quantified by X-ray diffraction. At the same time, the ratio of magnetite and hematite in the scale layer was also measured by X-ray diffraction. As a result, the ratio of magnetite in each of the test steels A, C and D was 85 to 95% by volume (the hematite ratio was 3 to 15%).
[0023]
The residual stress of the scale was calculated by measuring the lattice strain in the vicinity of the steel sheet surface with an X-ray diffraction stress measuring device. In the stress measurement, the scale composition is magnetite (FeThreeOFour) And Fe with CrK α rays to obtain high-angle diffraction linesThreeOFourThe (511) plane was selected.
[0024]
The number of cracks generated was determined by observing microscopically the cross section in the rolling direction of the scale, measuring the number of cracks generated per 25 μm length in the rolling direction of the scale, and taking this measurement as an average value obtained from 10 fields of view.
[0025]
In this scale adhesion evaluation method, if the evaluation is the above level 2 or less, the scale peeling hardly occurs even by bending or press forming of an actual steel sheet, and the peeled scale is also removed during pickling or cold rolling. The problem of biting and losing surface quality rarely occurs. On the other hand, if the evaluation exceeds the above level 3, scale peeling occurs in the above various cases in an actual steel sheet, and there is a high possibility that a problem of impairing the surface quality of the steel sheet due to biting of the peeled scale occurs.
[0026]
The scale adhesion was determined by applying a tensile strain of 10% to the hot-rolled steel sheet with a tensile tester, then attaching an adhesive tape to the surface of the steel sheet to peel off the scale, and measuring the amount of scale attached to the tape. The scale peeling amount is measured by attaching the tape with the peeled scale to a transparent sheet, capturing the image with a scanner, reversing the brightness of the image, and specifying a range of 300 x 300 pixels. The area was calculated by binarization, and the scale peeling rate = (number of pixels on the peeling scale) / (total number of pixels). For scale adhesion, scale peeling rate of less than 1% is Level 1, 1% to less than 3% is Level 2, 3% to less than 5% is Level 3, and 5% or more Was rated as level 4.
[0027]
This scale adhesion evaluation method is characterized in that it corresponds well with the actual evaluation or situation of scale adhesion (scale peeling) of hot-rolled steel sheets. If the strain in advance of tension is less than 10%, the conditions are too loose, and it becomes difficult to cope with the scale adhesion (peeling) behavior of the actual hot-rolled steel sheet. In addition, even when the tensile strain exceeds 10% in advance, the conditions are too severe and it becomes difficult to cope with the scale adhesion behavior of the actual hot rolled steel sheet. Furthermore, by applying a method in which the scale is peeled off by applying an adhesive tape after pre-straining the tension, it corresponds well with the scale adhesion behavior of an actual hot-rolled steel sheet.
[0028]
These MnFe in the scale layer2OFourIn order to reduce Mn oxides such as (Fe, Mn) O 2 as much as possible, it is effective to prevent Mn in the steel from diffusing into the scale layer. The longer the steel is exposed to high temperatures, the more Mn diffusion into the scale layer is promoted, and MnFe2OFourIs easily formed. Therefore, it is more fragile to cool in the heating furnace and in the hot rolling in the heating process, during water cooling after hot rolling, etc.2OFourIt is difficult to do.
[0029]
For this purpose, in the heating step before hot rolling, it is preferable that the heating temperature is as low as possible and the heating time is as short as possible within a range that can be rolled. The preferred heating temperature range for this is 950-1100 ° C. A normal hot-rolled steel sheet has a heating temperature range of 950 to 1300 ° C. However, when the heating temperature exceeds 1100 ° C., Mn in the steel material tends to diffuse into the scale layer. On the other hand, when the heating temperature is less than 950 ° C., the hot rolling itself becomes difficult.
[0030]
  In addition, if the coiling temperature after hot rolling is too low or the cooling rate after coiling is too fast, the eutectoid transformation of (Fe, Mn) O, which is a wustite in which Mn is dissolved, hardly progresses. , Brittle (Fe, Mn) O tends to remain. In addition, before and after the coiling temperature, MnFe2OFourIs not generated, so the coiling temperature should be high so that the eutectoid transformation proceeds as much as possible. However, if it is too high, hematite will be generated and distortion will occur in the scale, making it easy to peel off.The
[0031]
Considering these manufacturing conditions, MnFe2OFourThe production conditions for appropriately controlling the production ratio of (Fe, Mn) O 2 and the residual stress in the scale may be determined.
[0032]
Of course, in addition to these conditions at the time of production, it is also effective to keep Mn content in steel low to prevent Mn in steel from diffusing into the scale layer. There are significant limits and limits in terms of component composition (component specifications) and required properties. In other words, the Mn content in the steel can be prevented from diffusing into the scale layer by controlling the various conditions at the time of manufacture, so the Mn content in the steel can be reduced until the above-mentioned changes in the component specifications and the required characteristics are reduced. There is no need to suppress it. That is, in the present invention, even in high Mn steel, Mn in the steel material can be prevented from diffusing into the scale layer, Mn oxide in the scale layer can be reduced, and the adhesion of the scale layer can be improved. There is also.
[0033]
In the present invention, it is assumed that the scale layer on the surface of the hot rolled steel sheet is made of magnetite. More specifically, the scale layer (secondary scale layer generated by hot rolling) on the surface of the hot rolled steel sheet containing Mn, which is the subject of the present invention, is magnetite (FeThreeOFour) And the rest should be regulated in the present invention.2OThree), MnFe2OFourAnd (Fe, Mn) O, which is wustite in which Mn is dissolved in untransformed wustite (FeO).
[0034]
Therefore, in the present invention, the fact that the scale layer on the surface of the hot-rolled steel sheet is made of magnetite allows hematite other than magnetite to be included within a range that does not hinder the adhesion of the scale layer. As a practical problem, it is difficult and impractical to make the scale layer only from magnetite. In this regard, it is preferable that the ratio of magnetite in the scale layer is 80% or more by volume ratio. The allowable range of hematite other than magnetite is preferably 20% or less in terms of the total volume ratio of hematite other than magnetite contained in the scale layer. If the ratio of magnetite in the scale layer falls below 80% and the ratio of hematite other than magnetite increases beyond 20%, the adhesion of the original scale layer is significantly reduced, and There is a high possibility that the meaning of reducing the Mn oxide is lost.
[0035]
In order to magnetize the scale layer on the surface of the hot-rolled steel sheet, in the same manner as in the prior art described above, by slowing the cooling rate after winding the steel sheet at the end of hot-rolling and sufficiently proceeding with the above transformation, It is effective to promote the transformation to magnetite. For example, immediately after the end of hot rolling, even if it is rapidly cooled by means such as ordinary accelerated cooling, wustite (FeO) to magnetite (FeThreeOFourIt is preferable to temporarily hold at a temperature in the vicinity of 560 ° C. where the transformation to) occurs, or to slow down the cooling rate and gradually cool to promote the transformation. In addition, after the scale layer is magnetized, it may be rapidly cooled.
[0036]
Furthermore, the thickness of the magnetite scale layer on the surface of the hot-rolled steel sheet is preferably 6 μm or less. When the thickness of the scale layer exceeds 6 μm, even if the scale layer is magnetite, the scale adhesion is reduced, and the scale is likely to peel off during pickling, cold rolling, or molding. Become.
[0037]
Next, the preferable chemical component and manufacturing method of the hot-rolled steel sheet in the present invention will be described below. The chemical composition range of a normal hot-rolled steel sheet can be applied to the hot-rolled steel sheet in the present invention. The manufacturing method also includes normal manufacturing processes and manufacturing, except for the heating temperature condition that prevents Mn in the steel material from diffusing into the scale layer and the cooling condition after hot rolling that promotes magnetization of the scale layer. Conditions are applicable. This point is also an advantage of the present invention.
[0038]
  Basic chemical composition in the hot-rolled steel sheet of the present inventionRange ofThe surroundings are C: 0.01 to 0.30%, Si: 0.01 to 2.0%, Mn: 0.2 to 2.0%The restPart Fe and inevitable impurities. If necessary, one or more elements of Nb, V, Ti, Cu, Ni, Cr, Mo, B, etc., or one or two elements of Ca, rare earth elements, etc. The above may be contained as appropriate.
[0039]
The basic elements of the content of each element will be described below. In addition, the display of the following element content is all the mass%.
C is an element that ensures the required strength of steel. If the content is less than 0.01%, this effect is insufficient, but if the content exceeds 0.30%, CO gas is generated at the interface between the scale and the steel, so the scale peels off during hot rolling. Is likely to cause scale flaws. Therefore, the C content is preferably in the range of 0.01 to 0.30%.
[0040]
Si is an element for deoxidizing and strengthening solid solution of molten steel. These effects are insufficient when the Si content is less than 0.01%. In addition, when the content of Si is relatively high, such as 0.1% or more, even if the Mn content in the steel material is as high as 1% or more, the firelite generated at the interface is in the Mn scale layer. Demonstrates the effect of suppressing diffusion to MnFe2OFourIn addition to the reduction in the amount of formation, the effect of stress relaxation is exhibited, the residual stress of the scale is reduced, and a scale with good adhesion can be obtained. However, if Si is contained in excess of 2.0%, the descaling property at the time of hot rolling is remarkably deteriorated, and scale defects such as red scale are likely to occur. Therefore, the Si content is preferably in the range of 0.01 to 2.0%.
[0041]
Mn is an element for securing the strength of steel. If the content is less than 0.2%, this effect is insufficient, but if the content exceeds 2.0%, the toughness may be reduced. In the present invention, a high Mn hot-rolled steel sheet containing 0.2% or more of Mn, which has a great influence on Mn scale adhesion deterioration, is particularly applicable. Therefore, the Mn content is preferably in the range of 0.2 to 2.0%.
[0042]
Al is an effective element for improving the toughness of steel by capturing solid solution oxygen as a deoxidizing element of molten steel and preventing the occurrence of blowholes. If the Al content is less than 0.002%, these sufficient effects cannot be obtained.On the other hand, if the Al content exceeds 0.10%, the toughness of the steel is deteriorated due to the deterioration of weldability or the increase of alumina inclusions. Deteriorate. Therefore, the Al content is preferably in the range of 0.002 to 0.10%.
[0043]
The following explains other elements other than the basic elements.
Elements such as Nb, V, Ti, Cu, Ni, Cr, Mo, Co, W, and B are contained in a certain amount of one or more, contributing to the strengthening and toughness of steel. To do. For this purpose, it is selectively contained as required.
[0044]
Nb, V and Ti precipitate as carbonitrides in the steel to increase the strength, and the microstructure of the steel is refined to improve the strength and toughness. However, when it is contained in a large amount, the toughness of the weld heat-affected zone is greatly reduced. Therefore, each content in the case of containing these is made into each range of Nb: 0.001-0.10%, V: 0.001-0.1%, Ti: 0.001-0.2%.
[0045]
Cu, Ni, Cr, Mo, Co, W, and B improve the hardenability of the steel and increase the strength. However, when contained in large amounts, the toughness of the steel is greatly reduced. Therefore, each content in the case of containing these, Cu: 0.001-0.3%, Ni: 0.001-0.3%, Cr: 0.001-0.3%, Mo: 0.001-0.3%, Co: 0.001-0.3%, W: The range is 0.001 to 0.3% and B: 0.0003 to 0.003%.
[0046]
Element groups such as Ca, La, Ce, and other rare earth elements (REM) are contained in a certain amount of one kind or two or more kinds and contribute to refinement of steel structure and toughness, respectively. It also has the effect of fixing S, which is harmful to corrosion resistance, etc., and cleaning the steel matrix. For this reason, it is selectively contained as necessary. However, when it is contained in a large amount, the toughness of the steel is greatly reduced. Therefore, the content in the case where it is contained is in the range of Ca: 0.0003 to 0.010% and rare earth element: 0.001 to 0.10%.
[0047]
In addition, S, P, N, O, etc. are impurities, and their content is preferably as low as possible, but these elements may be included in the manufacturing process of steel materials such as steel making, and various properties of the steel sheet of the present invention It is permissible to be contained at a normal impurity level as long as it does not inhibit the above.
[0048]
Next, the manufacturing method of this invention steel plate is demonstrated below. The steel sheet of the present invention can be applied to normal production processes and production conditions except for the heating temperature condition and the cooling condition after hot rolling. That is, a steel slab having the above-mentioned composition range melted by continuous casting or ingot forming is heated after or without appropriate hot working such as ingot rolling, hot forging and thick plate rolling. After that, it is hot-rolled to obtain a hot-rolled steel sheet having a predetermined thickness. And it descals by a pickling process after that and is set as this invention hot-rolled steel plate. The hot-rolled steel sheet is subjected to surface treatment as it is, or is further subjected to cold rolling and surface treatment as necessary to obtain a product steel sheet. Note that the hot working conditions for hot rolling and the conditions for the heat treatment after hot working are appropriately determined according to required characteristics such as required strength and specifications of the steel sheet. Therefore, in addition to normal hot rolling, forced cooling such as online accelerated cooling after hot rolling or controlled rolling may be performed.
[0049]
【Example】
In Table 1, steels of the components indicated by A to E are melted and made into slabs by continuous casting. Then, this is heated in a heating furnace at various temperatures and times shown in Table 2, and normal descaling is performed. Further, in normal hot rolling, as shown in Table 2, the finish rolling temperature was changed and the sheet was rolled to a thickness of 1 to 2 mm. At that time, as shown in Table 2, the cooling rate after finishing rolling is changed to water cooling, and the coil is wound around the coil at various winding temperatures (CT), and the cooling rate after winding is changed to the atmosphere. Cooled in.
[0050]
A sample was taken from the central part in the plate width direction of the hot-rolled steel sheet produced in this way, and the MnFe in the scale layer was measured using the measurement method described above.2OFourAnd the ratio of (Fe, Mn) O 2, the residual stress of the scale, and the adhesion of the scale. Here, the ratio of the Mn oxide in the scale layer was quantified by X-ray diffraction. The results obtained are shown in Table 3. The ratio of magnetite and wustite in the scale layer was also measured, and the ratio of magnetite in each of the test steels A to E was 85 to 95% by volume (the hematite ratio was 3 to 15%). .
[0051]
By controlling the heating conditions, heating time, winding temperature, and cooling rate after winding as shown in Table 2, even if the Mn content in the steel is high, as shown in Table 3, MnFe2OFourAnd the ratio of (Fe, Mn) O 2 can be controlled, and a scale with good adhesion can be obtained. More specifically, Invention Examples 1, 6, 10, 13, 17, and 18 in which the heating temperature in the hot rolling process is low or the heating time is short, Mn diffusion is suppressed, and MnFe2OFourAs a result, the scale residual stress was reduced and the scale adhesion was good.
[0052]
On the other hand, when the heating temperature is high or the heating time is long even when the heating temperature is low, in the case of Comparative Examples 2, 4, 7, 9, 11, 12, 14, 15, MnFe2OFourA large residual stress was generated due to an increase in the amount of produced, and the scale adhesion deteriorated.
[0053]
MnFe2OFourIn the case of Comparative Examples 3, 8 and 16 where the cooling rate after winding is high and the eutectoid transformation to magnetite does not proceed even when the amount of produced is suppressed, brittle (Fe, Mn) O remains. Cracks occurred and scale adhesion decreased.
[0054]
On the other hand, even in the case where the heating temperature was low and the heating time was short, in the case of Comparative Example 5 where the coiling temperature was too low, the eutectoid transformation did not proceed, cracks were generated, and the scale adhesion decreased.
[0055]
In the case of Invention Examples 17, 18, and 20, where the Mn content in the steel material is 1.45%, which is the highest, the Si content is also as high as 0.5%. Demonstrates the effect of suppressing diffusion into MnFe2OFourAs a result, the stress relaxation effect was exhibited, the residual stress of the scale was reduced, and a scale with good adhesion was obtained. However, even in the case of Comparative Example 19 where the cooling rate after winding was too fast even if the Si content was high, untransformed FeO remained and cracks were easily formed in the scale, resulting in a decrease in scale adhesion.
[0056]
Furthermore, even if it is a scale made of magnetite on the surface of a hot-rolled steel sheet, and even if the ratio of (Fe, Mn) O contained in the scale layer is 1.0% or less by volume, it is contained in the scale layer. MnFe2OFourIn Comparative Examples 2, 4, 7, 9, 12, 12, and 15 where the volume ratio exceeds 0.3% in the volume ratio, the residual compressive stress of the scale layer exceeds 400 MPa, and the scale adhesion is significantly higher than level 4. Low.
[0057]
And even if it is a scale made of magnetite on the surface of a hot-rolled steel sheet, MnFe contained in the scale layer2OFourComparative Examples 3, 5, 8, and 16 in which the ratio of (Fe, Mn) O contained in the scale layer exceeds 1.0% by volume even though the ratio of the volume ratio is 0.3% or less is the number of cracks in the scale. The scale adhesion is significantly lower than level 4.
[0058]
In addition, the comparative example and the invention example having a scale thickness exceeding 6 μm are relatively inferior to the scale in comparison with the comparative example and the invention example having a scale thickness of 6 μm or less.
[0059]
Therefore, from the above results, it can be seen that the critical significance of the present invention regulation and the significance of the preferred regulation for regulating the amount of both Mn oxides contained in the scale layer.
[0060]
[Table 1]
Figure 0004295554
[0061]
[Table 2]
Figure 0004295554
[0062]
[Table 3]
Figure 0004295554
[0063]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hot-rolled steel plate which improved the adhesiveness of the scale significantly can be provided. Therefore, there is little or almost no scale peeling during pickling or cold rolling of the actual hot-rolled steel sheet, or during bending or press forming of the actual hot-rolled steel sheet. Thus, the problem of impairing the surface quality does not occur. Therefore, the surface quality of the hot-rolled steel sheet during these treatments and processing can be remarkably improved.
[Brief description of the drawings]
[Fig. 1] MnFe in a hot-rolled steel plate scale layer2OFourIt is explanatory drawing which shows the relationship between a ratio and the residual stress of a scale.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the ratio of (Fe, Mn) O 2 in the hot-rolled steel plate scale layer and the number of cracks in the scale.

Claims (6)

質量% にて、C :0.01〜0.30% 、Si:0.01〜2.0 % 、Mn:0.2 〜2.0 % 、残部Feおよび不可避的不純物からなる熱延鋼板表面のマグネタイトからなるスケール層中に含まれるMnFe2O4 の比率が体積率で0.3%以下であるとともに(Fe,Mn)O の比率が体積率で1.0%以下であり、このスケール層の残留圧縮応力が400Mpa以下であることを特徴とするスケール密着性に優れた熱延鋼板。MnFe 2 contained in a scale layer composed of magnetite on the surface of a hot-rolled steel sheet composed of C: 0.01 to 0.30%, Si: 0.01 to 2.0%, Mn: 0.2 to 2.0%, the balance Fe and inevitable impurities. The scale is characterized in that the ratio of O 4 is 0.3% or less in volume ratio and the ratio of (Fe, Mn) O is 1.0% or less in volume ratio, and the residual compressive stress of this scale layer is 400 Mpa or less. Hot rolled steel sheet with excellent adhesion. 前記熱延鋼板表面のスケール層の厚みが6μm 以下である請求項1記載の鋼板。 The steel plate according to claim 1, wherein the scale layer on the surface of the hot-rolled steel plate has a thickness of 6 µm or less . 前記熱延鋼板表面のスケール層中に含まれるマグネタイトの比率が体積率で80% 以上である請求項1または2に記載の熱延鋼板。 The hot-rolled steel sheet according to claim 1 or 2, wherein the ratio of magnetite contained in the scale layer on the surface of the hot-rolled steel sheet is 80% or more by volume ratio . 前記熱延鋼板が、更に、質量% にて、Al:0.002 〜0.10% を含有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の熱延鋼板。 The hot-rolled steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the hot-rolled steel sheet further contains Al: 0.002 to 0.10% by mass% . 前記熱延鋼板が、更に、質量% にて、Nb、V 、Ti、Cu、Ni、Cr、Mo、Co、W 、B の元素群の1 種または2 種以上を、Nb:0.001〜0.10% 、V:0.001 〜0.1%、Ti:0.001〜0.2%、Cu:0.001〜0.3%、Ni:0.001〜0.3%、Cr:0.001〜0.3%、Mo:0.001〜0.3%、Co:0.001〜0.3%、W :0.001〜0.3%、B:0.0003〜0.003%の範囲で含有する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の熱延鋼板。The hot-rolled steel sheet further contains one or more elements of Nb, V, Ti, Cu, Ni, Cr, Mo, Co, W, and B elements in mass%, Nb: 0.001 to 0.10% , V: 0.001 to 0.1%, Ti: 0.001 to 0.2%, Cu: 0.001 to 0.3%, Ni: 0.001 to 0.3%, Cr: 0.001 to 0.3%, Mo: 0.001 to 0.3%, Co: 0.001 to 0.3%, The hot-rolled steel sheet according to any one of claims 1 to 4, which is contained in a range of W: 0.001 to 0.3% and B: 0.0003 to 0.003%. 前記熱延鋼板が、更に、質量% にて、Ca、希土類元素の元素群の1 種または2 種以上を、Ca:0.0003 〜0.010%、希土類元素:0.001〜0.10% の範囲で含有する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の熱延鋼板。The hot-rolled steel sheet further contains, in mass%, one or more elements of Ca and rare earth elements in a range of Ca: 0.0003 to 0.010% and rare earth elements: 0.001 to 0.10%. The hot-rolled steel sheet according to any one of 1 to 5.
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