JP4312276B2 - 表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板およびその製造方法 - Google Patents
表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板およびその製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ほうろうとは金属よりなる基体の表面にガラス成分を薄く焼き付けた素材であり、金属の堅牢性とガラスの耐食性および外観上の美しさ等を兼ね備えているため、台所用品、医療器具、化学容器等の広範な分野に使用されている。ほうろう用鋼板は、鋼板に釉薬を塗布し、８００℃以上の高温で焼成して製造されるため、つまとび、黒点等のほうろう欠陥が発生し、問題となる場合がある。
【０００３】
つまとびは焼成中で鋼板に拡散侵入した水素が冷却中に鋼と釉薬の界面に凝集し、高圧となり釉薬をはじき飛ばすことにより生じるほうろう層の欠陥である。つまとびを防止するためには、鋼板側で水素の吸蔵能（水素のトラップサイト）を多くすることが必要となる。
【０００４】
また、黒点は焼成後でのほうろう層の点欠陥であり、焼成中に鋼中のガス成分が釉薬中の酸化物や雰囲気中の酸素、水と反応して泡欠陥を形成し、その泡の成長により生成されると考えられている。
【０００５】
ほうろう性（つまとび性）を改善するための技術が特開昭６２−１０９９２１号公報に開示されている。この技術は、転炉出鋼時にＡｌを適量添加し、次いで真空脱炭時に、場合によりＲＥＭ元素を添加し、Ｃ≦３０ｐｐｍ、酸素：３００〜７００ｐｐｍに調整した鋼を連続鋳造し、Ｃ系の非金属介在物の平均粒径を５〜１５μｍ、清浄度を０．２〜０．７％とすることにより、耐つまとび性の優れたほうろう用鋼板を得ようとするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術をもってしても黒点性も含めたほうろう性を総合的に解決するに至らず、さらには鋼板製造時に表面欠陥が発生し、歩留まりの低下を招くといった問題もしばしば生じる。また、この技術では性能向上を意図してＲＥＭを添加するため、コストが高いといった問題も有している。
【０００７】
このように、従来、表面性状およびほうろう性（つまとび性、黒点性）をともに改善した高酸素ほうろう用鋼板およびその製造方法は未だ提案されておらず、このような技術が切望されていた。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、ほうろう性の優れた鋼板を得るためには、Ｃ、Ｎ、Ｏ量の制御、および酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率を適正値とすることが必要であること、および、表面性状を優れたレベルとするためには、板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率を特定値以下とすることが必要であることがそれぞれ明らかとなった。また、このような介在物を有する鋼を得るための成分系として、Ｃｒ量を適正化することが好ましいことも明らかとなった。また、上記した鋼板を得るための製造方法としては、高炉から出銑された溶銑を予備処理後、転炉に装入し、酸素を吹き込んでＣ：０．０３％まで脱炭し、その後ＲＨ真空脱ガス装置でＣ：０．００５％以下まで脱炭してから、目的の成分系となるように合金鉄を添加して成分調整し、この溶鋼を連続鋳造設備でスラブに鋳造する一連の工程において、ＲＨ脱ガス後の酸素量の制御をすることが必要であることが明らかとなった。
【００１０】
本発明はこのような知見に基づいて完成されたものであり、第１に、重量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｏ：０．０４〜０．０７％、Ｃｒ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．３１％以下を含み、残部鉄および不可避的不純物からなり、かつ板厚をｔとした場合に、表面から１／８ｔまでの部分以外の中央部での酸化物系の介在物の粒径分布が１．５０μｍ≦ｄ−２σ≦２．０１μｍ、６．０５μｍ≦ｄ＋２σ≦８．１１μｍ（ただし、ｄは平均粒径、σは粒径分布の標準偏差を示す）、該介在物の体積分率が０．１〜１．０％であり、かつ表面から１／８ｔまでの表層部での酸化物系の介在物の粒径分布が０．２０μｍ≦ｄ−２σ≦１．４５μｍ、４．１１μｍ≦ｄ＋２σ≦６．５４μｍ、該介在物の体積分率が０．８％以下、粒径５０μｍ以上の酸化物系介在物の体積分率が０．１％以下であるとともに、酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率が前記中央部と前記表層部で異なったレベルに制御されていることを特徴とする表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板を提供するものである。
【００１１】
第２に、上記鋼板において、さらに、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒの１種または２種以上を総和で０．０１〜０．１０％の範囲で含むことを特徴とする表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板を提供するものである。
【００１２】
第３に、転炉精錬後、ＲＨ真空脱ガス処理してＣ：０．００５％以下まで脱炭し、さらに合金鉄を添加して成分調整し、この溶鋼から上記いずれかの鋼板を製造するに際し、前記ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素を０．０２〜０．０４％とすることを特徴とする表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板の製造方法を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るほうろう用高酸素鋼板は、Ｃ、Ｎ、Ｏ量を適正に制御し、Ｃｒ量を適正化して、酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率を適正値とすることでほうろう性を優れたものとするとともに、板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率を特定値以下とすることで表面性状を優れたものとするものである。また、このような介在物を有する鋼を得るための成分系として、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ量を適正化することが好ましい。また、このような鋼板を製造するためには、ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素を特定範囲に制御することが有効である。
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
（１）鋼板の組成
Ｃ：０．００５％以下
Ｃは黒点性に有害な元素である。Ｃ量が０．００５％を超えると、焼成時に泡の発生傾向が著しくなり、黒点が発生しやすくなるため、Ｃ量を０．００５％以下とする。
【００１５】
Ｎ：０．００５％以下
Ｎは黒点性に有害な元素である。Ｎ量が０．００５％を超えると、焼成時に泡の発生傾向が著しくなり、黒点が発生しやすくなるため、Ｎ量を０．００５％以下とする。
【００１６】
Ｏ：０．０４〜０．０７％
Ｏ量の制御は、本発明で規定する後述の酸化物系の介在物の体積分率を制御する上で重要である。Ｏ量が０．０４％未満では板厚中央部（１／８ｔより中央）および板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系の介在物の体積分率が本発明で規定する範囲の下限未満となる。一方、Ｏ量が０．０７％を超えると、板厚中央部（１／８ｔより中央）および板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物径の介在物の体積分率が本発明で規定する範囲の上限を超え、表面欠陥およびプレス性の問題が発生する。また、粒径５０μｍ以上の酸化物系介在物の体積分率が０．１％を超え、ヘゲ状の表面欠陥の発生傾向が高くなる。したがって、Ｏ量は０．０４〜０．０７％の範囲とする。
【００１７】
Ｃｒ：０．０１〜０．１５％
Ｃｒ量の制御は、本発明で規定する酸化物系介在物の粒径分布を制御する上で重要である。Ｃｒ量が０．０１％未満では酸化物系の介在物の粒径分布が小さくなる。一方、Ｃｒ量が０．１５％超えでは、黒点性が劣化する。したがって、Ｃｒ量は０．０１〜０．１５％の範囲とする。
【００１８】
（２）鋼板の介在物
本発明においては、許容される酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率を鋼板の板厚方向で異なったレベルに制御することがつまとび性と表面性状を共に優れたレベルにするために必要である。
【００１９】
板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の粒径分布−２σ〜＋２σ：０．１〜１０μｍ
板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の体積分率：０．１〜１．０％
【００２０】
板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の粒径分布における−２σが０．１μｍ未満では本発明で特徴とする耐つまとび性が得られず、さらには焼鈍時の鋼板の結晶粒の成長性が悪くなり、加工性が劣化する。一方、板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の粒径分布における＋２σが１０μｍを超えると、プレス性が劣化する。したがって、板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の粒径分布−２σ〜＋２σは０．１〜１０μｍの範囲に規定する。
【００２１】
また、板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の体積分率が０．１％未満では本発明で特徴とする耐つまとび性が得られず、一方、１．０％を越えるとプレス成形性が劣化する。したがって、板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の体積分率は０．１〜１．０％の範囲に規定する。
【００２２】
板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の粒径分布−２σ〜＋２σ：０．１〜７μｍ
板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の体積分率：０．８％以下
板厚表層部（１／８ｔより表層）での粒径５０μｍ以上の酸化物系介在物の体積分率：０．１％以下
【００２３】
板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の粒径分布における−２σが０．１μｍ未満では、本発明で特徴とする優れた耐つまとび性が得られず、さらには焼鈍時の鋼板の結晶粒の成長性が悪くなり、加工性が劣化する。一方、板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の粒径分布における＋２σが７μｍを超えると、表面性状が劣化する。したがって、板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の粒径分布−２σ〜＋２σは０．１〜７μｍの範囲に規定する。
【００２４】
また、板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の体積分率が０．８％を超えると微細なヘゲ状の表面欠陥の発生が著しくなる。したがって、板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の体積分率を０．８％以下と規定する。
【００２５】
本発明においては、上記の介在物の制御に加えて、板厚表層部（１／８ｔより表層）での粗大な介在物も制御する。すなわち、粒径５０μｍ以上の酸化物の体積分率が０．１％を超えると、本発明で対象とする鋼で粗大なヘゲ状の表面欠陥の発生傾向が高くなるため、板厚表層部（１／８ｔより表層）におけるそのような粗大な酸化物系介在物の体積分率を０．１％以下とする。
【００２６】
なお、上記ｔは鋼板の板厚であり、σは粒径分布の標準偏差である。また、「１／８ｔより中央部」とは、鋼板の表面から１／８ｔまでの部分以外の中央部をいい、「１／８ｔより表層部」とは、鋼板の表面から１／８ｔまでの部分をいう。
【００２７】
（３）上記介在物分布を得るために好ましい成分制御
本発明に特徴的な上記介在物分布を得るためには、以下のようにＮｂ、Ｖ、Ｚｒを制御することが好ましい。
Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒの１種または２種以上の総和：０．０１〜０．１０％
本発明においては、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒを適正量添加することにより、ほうろう性を損なうことなく、加工性を向上させることができる。しかし、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒの１種または２種以上の総和が０．０１％未満ではこのような効果が得られず、一方０．１０％を超えると黒点性が劣化する。したがって、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒの１種または２種以上を合計で０．０１〜０．１０％添加することが好ましい。
【００２８】
なお、本発明に係る鋼板は上記成分の他に、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｎ、Ｂ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｎｉなどの１種または２種以上を一般的に含まれる範囲内で含有していてもよい。また、本発明に係る鋼板は、熱延材および冷延材のいずれでもよい。
【００２９】
（４）本発明に係る鋼板を得るための製造条件
ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素：０．０２〜０．０４％
本発明においては、転炉精錬後、ＲＨ真空脱ガス処理してＣ：０．００５％以下まで脱炭し、さらに合金鉄を添加して成分調整し、この溶鋼から連続鋳造および熱間圧延、またはさらに冷間圧延を経て上記組成の鋼板を製造するに際し、ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素を０．０２〜０．０４％とする。
【００３０】
Ｏ量の制御は、本発明で規定する酸化物系の介在物の体積分率を制御する上でキーポイントである。したがってＯ量を決定する工程であるＲＨ脱ガスでのＯ量管理は特に重要である。溶存酸素が０．０２％未満では酸化物系の介在物の体積分率が本発明で規定する範囲の下限未満となり、一方、溶存酸素量が０．０４％を超えでは、酸化物系の介在物の体積分率が本発明で規定する範囲の上限を超え、上述したように表面欠陥およびプレス性の問題が発生する。また、溶存酸素が多すぎると、粒径５０μｍ以上の酸化物系介在物の体積分率が０．１％を超え、ヘゲ状の表面欠陥の発生頻度が高くなる。したがって、ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素を０．０２〜０．０４％の範囲とした。
図１に、ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素量と表面性状およびつまとび指数との関係を示す。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を比較例とともに説明する。
高炉で出銑した溶銑を脱Ｓおよび脱Ｐ処理した後、転炉で吹錬した鋼（Ｃ：０．０３〜０．０４％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０２％以下）約２５０トンを取鍋に出鋼した。その後、この溶鋼をＲＨ脱ガス装置で極低Ｃ化処理を行い、Ｃ：０．００５％以下とした後、Ｍｎ等の成分調整を実施した。このＲＨ処理終了時に酸素プローブで溶鋼中の溶存酸素を測定した。その後取鍋中の溶鋼は、連続鋳造機にて鋳造条件を制御してスラブとされ、その後、常法にて熱延、冷延を行って供試材を得た。出鋼した試験材の化学組成を表１に、酸化物系介在物の粒径分布および体積分率等、ならびにＲＨ脱ガス終了時の溶存酸素量を表２に、表面欠陥（粗大なものおよび微細なもの）、ほうろう特性（耐つまとび性、耐黒点性）ならびに加工性（ｒ値）を表３にそれぞれ示す。
【００３２】
表面欠陥は、冷延後の表面のヘゲ状の表面欠陥（粗大なものおよび微細なもの）の発生率が０．１％未満の場合を○（良好）、０．１％超えを×（不良）とした。なお、粗大なものは長さ１０ｍｍ以上のものであり、微細なものは長さ１０ｍｍ未満のものである。
【００３３】
耐つまとび性は、脱脂した鋼板にした釉薬（日本フェロー製Ｈ）を施釉、露点３０±１℃の大気中で８５０℃×４分焼成した５枚のサンプル（寸法：１００ｍｍ×１００ｍｍ）のつまとび発生までの時間とつまとび発生枚数で評価し、つまとび指数で表示した。つまとび指数は焼成後１時間で全量（５枚）につまとびが発生した場合を１０とし、４週間後でも全くつまとびが発生しない場合を０とし、次式で求めた。なお、ほうろう膜厚は１００〜１３０μｍとした。
つまとび指数＝Σｔｉ・ｎｉ
ここで、ｔｉ：調査時期ｉでの時間係数
ｎｉ：調査時期ｉでのつまとび発生枚数
なお、つまとび検査時期と時間の係数を表４に示す。
【００３４】
また、耐黒点性は、以下に示す条件にて行った。
サンプル ：１００ｍｍ×１００ｍｍ
酸洗条件 ：１５％Ｈ２ＳＯ４水溶液、７０℃で１５分間酸洗。
Ni dip条件 ：１３ｇ／ｌのＮｉＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、ｐＨ＝２．６、７０℃中に６分間浸漬。ただし、前処理時には予め、ＳＵＳ３１６製のφ８丸棒を接触させる。
施釉条件 ：日本フエロー（株）製Ｔ３７２４釉薬を鋼板両面に１００μｍ施釉。ただし、ミル引きの際、亜硝酸ナトリウムの代わりに塩化カルシウムを添加する。
焼成条件 ：ほうろう焼成炉にて、８４０℃で５分間焼成（露点＝３０℃）。
黒点評価 ：黒点の発生の有無を目視観察により行う（発生有は×、発生無は○）。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】
表１〜表３から明らかなように、本発明の範囲内であるＮｏ．１〜５はいずれも優れたほうろう性および表面性状が得られた。それに対し、本発明の範囲外の比較例であるＮｏ．６，７はいずれかの特性が劣っていた。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板およびその製造方法が提供される。したがって、本発明のほうろう用鋼板は建材用板、台所用品、医療器具、化学容器等の広範な分野に適用することができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素量と表面性状およびつまとび指数との関係を示す図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ほうろうとは金属よりなる基体の表面にガラス成分を薄く焼き付けた素材であり、金属の堅牢性とガラスの耐食性および外観上の美しさ等を兼ね備えているため、台所用品、医療器具、化学容器等の広範な分野に使用されている。ほうろう用鋼板は、鋼板に釉薬を塗布し、８００℃以上の高温で焼成して製造されるため、つまとび、黒点等のほうろう欠陥が発生し、問題となる場合がある。
【０００３】
つまとびは焼成中で鋼板に拡散侵入した水素が冷却中に鋼と釉薬の界面に凝集し、高圧となり釉薬をはじき飛ばすことにより生じるほうろう層の欠陥である。つまとびを防止するためには、鋼板側で水素の吸蔵能（水素のトラップサイト）を多くすることが必要となる。
【０００４】
また、黒点は焼成後でのほうろう層の点欠陥であり、焼成中に鋼中のガス成分が釉薬中の酸化物や雰囲気中の酸素、水と反応して泡欠陥を形成し、その泡の成長により生成されると考えられている。
【０００５】
ほうろう性（つまとび性）を改善するための技術が特開昭６２−１０９９２１号公報に開示されている。この技術は、転炉出鋼時にＡｌを適量添加し、次いで真空脱炭時に、場合によりＲＥＭ元素を添加し、Ｃ≦３０ｐｐｍ、酸素：３００〜７００ｐｐｍに調整した鋼を連続鋳造し、Ｃ系の非金属介在物の平均粒径を５〜１５μｍ、清浄度を０．２〜０．７％とすることにより、耐つまとび性の優れたほうろう用鋼板を得ようとするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術をもってしても黒点性も含めたほうろう性を総合的に解決するに至らず、さらには鋼板製造時に表面欠陥が発生し、歩留まりの低下を招くといった問題もしばしば生じる。また、この技術では性能向上を意図してＲＥＭを添加するため、コストが高いといった問題も有している。
【０００７】
このように、従来、表面性状およびほうろう性（つまとび性、黒点性）をともに改善した高酸素ほうろう用鋼板およびその製造方法は未だ提案されておらず、このような技術が切望されていた。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、ほうろう性の優れた鋼板を得るためには、Ｃ、Ｎ、Ｏ量の制御、および酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率を適正値とすることが必要であること、および、表面性状を優れたレベルとするためには、板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率を特定値以下とすることが必要であることがそれぞれ明らかとなった。また、このような介在物を有する鋼を得るための成分系として、Ｃｒ量を適正化することが好ましいことも明らかとなった。また、上記した鋼板を得るための製造方法としては、高炉から出銑された溶銑を予備処理後、転炉に装入し、酸素を吹き込んでＣ：０．０３％まで脱炭し、その後ＲＨ真空脱ガス装置でＣ：０．００５％以下まで脱炭してから、目的の成分系となるように合金鉄を添加して成分調整し、この溶鋼を連続鋳造設備でスラブに鋳造する一連の工程において、ＲＨ脱ガス後の酸素量の制御をすることが必要であることが明らかとなった。
【００１０】
本発明はこのような知見に基づいて完成されたものであり、第１に、重量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｏ：０．０４〜０．０７％、Ｃｒ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．３１％以下を含み、残部鉄および不可避的不純物からなり、かつ板厚をｔとした場合に、表面から１／８ｔまでの部分以外の中央部での酸化物系の介在物の粒径分布が１．５０μｍ≦ｄ−２σ≦２．０１μｍ、６．０５μｍ≦ｄ＋２σ≦８．１１μｍ（ただし、ｄは平均粒径、σは粒径分布の標準偏差を示す）、該介在物の体積分率が０．１〜１．０％であり、かつ表面から１／８ｔまでの表層部での酸化物系の介在物の粒径分布が０．２０μｍ≦ｄ−２σ≦１．４５μｍ、４．１１μｍ≦ｄ＋２σ≦６．５４μｍ、該介在物の体積分率が０．８％以下、粒径５０μｍ以上の酸化物系介在物の体積分率が０．１％以下であるとともに、酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率が前記中央部と前記表層部で異なったレベルに制御されていることを特徴とする表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板を提供するものである。
【００１１】
第２に、上記鋼板において、さらに、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒの１種または２種以上を総和で０．０１〜０．１０％の範囲で含むことを特徴とする表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板を提供するものである。
【００１２】
第３に、転炉精錬後、ＲＨ真空脱ガス処理してＣ：０．００５％以下まで脱炭し、さらに合金鉄を添加して成分調整し、この溶鋼から上記いずれかの鋼板を製造するに際し、前記ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素を０．０２〜０．０４％とすることを特徴とする表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板の製造方法を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るほうろう用高酸素鋼板は、Ｃ、Ｎ、Ｏ量を適正に制御し、Ｃｒ量を適正化して、酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率を適正値とすることでほうろう性を優れたものとするとともに、板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率を特定値以下とすることで表面性状を優れたものとするものである。また、このような介在物を有する鋼を得るための成分系として、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ量を適正化することが好ましい。また、このような鋼板を製造するためには、ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素を特定範囲に制御することが有効である。
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
（１）鋼板の組成
Ｃ：０．００５％以下
Ｃは黒点性に有害な元素である。Ｃ量が０．００５％を超えると、焼成時に泡の発生傾向が著しくなり、黒点が発生しやすくなるため、Ｃ量を０．００５％以下とする。
【００１５】
Ｎ：０．００５％以下
Ｎは黒点性に有害な元素である。Ｎ量が０．００５％を超えると、焼成時に泡の発生傾向が著しくなり、黒点が発生しやすくなるため、Ｎ量を０．００５％以下とする。
【００１６】
Ｏ：０．０４〜０．０７％
Ｏ量の制御は、本発明で規定する後述の酸化物系の介在物の体積分率を制御する上で重要である。Ｏ量が０．０４％未満では板厚中央部（１／８ｔより中央）および板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系の介在物の体積分率が本発明で規定する範囲の下限未満となる。一方、Ｏ量が０．０７％を超えると、板厚中央部（１／８ｔより中央）および板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物径の介在物の体積分率が本発明で規定する範囲の上限を超え、表面欠陥およびプレス性の問題が発生する。また、粒径５０μｍ以上の酸化物系介在物の体積分率が０．１％を超え、ヘゲ状の表面欠陥の発生傾向が高くなる。したがって、Ｏ量は０．０４〜０．０７％の範囲とする。
【００１７】
Ｃｒ：０．０１〜０．１５％
Ｃｒ量の制御は、本発明で規定する酸化物系介在物の粒径分布を制御する上で重要である。Ｃｒ量が０．０１％未満では酸化物系の介在物の粒径分布が小さくなる。一方、Ｃｒ量が０．１５％超えでは、黒点性が劣化する。したがって、Ｃｒ量は０．０１〜０．１５％の範囲とする。
【００１８】
（２）鋼板の介在物
本発明においては、許容される酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率を鋼板の板厚方向で異なったレベルに制御することがつまとび性と表面性状を共に優れたレベルにするために必要である。
【００１９】
板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の粒径分布−２σ〜＋２σ：０．１〜１０μｍ
板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の体積分率：０．１〜１．０％
【００２０】
板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の粒径分布における−２σが０．１μｍ未満では本発明で特徴とする耐つまとび性が得られず、さらには焼鈍時の鋼板の結晶粒の成長性が悪くなり、加工性が劣化する。一方、板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の粒径分布における＋２σが１０μｍを超えると、プレス性が劣化する。したがって、板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の粒径分布−２σ〜＋２σは０．１〜１０μｍの範囲に規定する。
【００２１】
また、板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の体積分率が０．１％未満では本発明で特徴とする耐つまとび性が得られず、一方、１．０％を越えるとプレス成形性が劣化する。したがって、板厚中央部（１／８ｔより中央）での酸化物系の介在物の体積分率は０．１〜１．０％の範囲に規定する。
【００２２】
板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の粒径分布−２σ〜＋２σ：０．１〜７μｍ
板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の体積分率：０．８％以下
板厚表層部（１／８ｔより表層）での粒径５０μｍ以上の酸化物系介在物の体積分率：０．１％以下
【００２３】
板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の粒径分布における−２σが０．１μｍ未満では、本発明で特徴とする優れた耐つまとび性が得られず、さらには焼鈍時の鋼板の結晶粒の成長性が悪くなり、加工性が劣化する。一方、板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の粒径分布における＋２σが７μｍを超えると、表面性状が劣化する。したがって、板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の粒径分布−２σ〜＋２σは０．１〜７μｍの範囲に規定する。
【００２４】
また、板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の体積分率が０．８％を超えると微細なヘゲ状の表面欠陥の発生が著しくなる。したがって、板厚表層部（１／８ｔより表層）での酸化物系介在物の体積分率を０．８％以下と規定する。
【００２５】
本発明においては、上記の介在物の制御に加えて、板厚表層部（１／８ｔより表層）での粗大な介在物も制御する。すなわち、粒径５０μｍ以上の酸化物の体積分率が０．１％を超えると、本発明で対象とする鋼で粗大なヘゲ状の表面欠陥の発生傾向が高くなるため、板厚表層部（１／８ｔより表層）におけるそのような粗大な酸化物系介在物の体積分率を０．１％以下とする。
【００２６】
なお、上記ｔは鋼板の板厚であり、σは粒径分布の標準偏差である。また、「１／８ｔより中央部」とは、鋼板の表面から１／８ｔまでの部分以外の中央部をいい、「１／８ｔより表層部」とは、鋼板の表面から１／８ｔまでの部分をいう。
【００２７】
（３）上記介在物分布を得るために好ましい成分制御
本発明に特徴的な上記介在物分布を得るためには、以下のようにＮｂ、Ｖ、Ｚｒを制御することが好ましい。
Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒの１種または２種以上の総和：０．０１〜０．１０％
本発明においては、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒを適正量添加することにより、ほうろう性を損なうことなく、加工性を向上させることができる。しかし、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒの１種または２種以上の総和が０．０１％未満ではこのような効果が得られず、一方０．１０％を超えると黒点性が劣化する。したがって、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒの１種または２種以上を合計で０．０１〜０．１０％添加することが好ましい。
【００２８】
なお、本発明に係る鋼板は上記成分の他に、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｎ、Ｂ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｎｉなどの１種または２種以上を一般的に含まれる範囲内で含有していてもよい。また、本発明に係る鋼板は、熱延材および冷延材のいずれでもよい。
【００２９】
（４）本発明に係る鋼板を得るための製造条件
ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素：０．０２〜０．０４％
本発明においては、転炉精錬後、ＲＨ真空脱ガス処理してＣ：０．００５％以下まで脱炭し、さらに合金鉄を添加して成分調整し、この溶鋼から連続鋳造および熱間圧延、またはさらに冷間圧延を経て上記組成の鋼板を製造するに際し、ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素を０．０２〜０．０４％とする。
【００３０】
Ｏ量の制御は、本発明で規定する酸化物系の介在物の体積分率を制御する上でキーポイントである。したがってＯ量を決定する工程であるＲＨ脱ガスでのＯ量管理は特に重要である。溶存酸素が０．０２％未満では酸化物系の介在物の体積分率が本発明で規定する範囲の下限未満となり、一方、溶存酸素量が０．０４％を超えでは、酸化物系の介在物の体積分率が本発明で規定する範囲の上限を超え、上述したように表面欠陥およびプレス性の問題が発生する。また、溶存酸素が多すぎると、粒径５０μｍ以上の酸化物系介在物の体積分率が０．１％を超え、ヘゲ状の表面欠陥の発生頻度が高くなる。したがって、ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素を０．０２〜０．０４％の範囲とした。
図１に、ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素量と表面性状およびつまとび指数との関係を示す。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を比較例とともに説明する。
高炉で出銑した溶銑を脱Ｓおよび脱Ｐ処理した後、転炉で吹錬した鋼（Ｃ：０．０３〜０．０４％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０２％以下）約２５０トンを取鍋に出鋼した。その後、この溶鋼をＲＨ脱ガス装置で極低Ｃ化処理を行い、Ｃ：０．００５％以下とした後、Ｍｎ等の成分調整を実施した。このＲＨ処理終了時に酸素プローブで溶鋼中の溶存酸素を測定した。その後取鍋中の溶鋼は、連続鋳造機にて鋳造条件を制御してスラブとされ、その後、常法にて熱延、冷延を行って供試材を得た。出鋼した試験材の化学組成を表１に、酸化物系介在物の粒径分布および体積分率等、ならびにＲＨ脱ガス終了時の溶存酸素量を表２に、表面欠陥（粗大なものおよび微細なもの）、ほうろう特性（耐つまとび性、耐黒点性）ならびに加工性（ｒ値）を表３にそれぞれ示す。
【００３２】
表面欠陥は、冷延後の表面のヘゲ状の表面欠陥（粗大なものおよび微細なもの）の発生率が０．１％未満の場合を○（良好）、０．１％超えを×（不良）とした。なお、粗大なものは長さ１０ｍｍ以上のものであり、微細なものは長さ１０ｍｍ未満のものである。
【００３３】
耐つまとび性は、脱脂した鋼板にした釉薬（日本フェロー製Ｈ）を施釉、露点３０±１℃の大気中で８５０℃×４分焼成した５枚のサンプル（寸法：１００ｍｍ×１００ｍｍ）のつまとび発生までの時間とつまとび発生枚数で評価し、つまとび指数で表示した。つまとび指数は焼成後１時間で全量（５枚）につまとびが発生した場合を１０とし、４週間後でも全くつまとびが発生しない場合を０とし、次式で求めた。なお、ほうろう膜厚は１００〜１３０μｍとした。
つまとび指数＝Σｔｉ・ｎｉ
ここで、ｔｉ：調査時期ｉでの時間係数
ｎｉ：調査時期ｉでのつまとび発生枚数
なお、つまとび検査時期と時間の係数を表４に示す。
【００３４】
また、耐黒点性は、以下に示す条件にて行った。
サンプル ：１００ｍｍ×１００ｍｍ
酸洗条件 ：１５％Ｈ２ＳＯ４水溶液、７０℃で１５分間酸洗。
Ni dip条件 ：１３ｇ／ｌのＮｉＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、ｐＨ＝２．６、７０℃中に６分間浸漬。ただし、前処理時には予め、ＳＵＳ３１６製のφ８丸棒を接触させる。
施釉条件 ：日本フエロー（株）製Ｔ３７２４釉薬を鋼板両面に１００μｍ施釉。ただし、ミル引きの際、亜硝酸ナトリウムの代わりに塩化カルシウムを添加する。
焼成条件 ：ほうろう焼成炉にて、８４０℃で５分間焼成（露点＝３０℃）。
黒点評価 ：黒点の発生の有無を目視観察により行う（発生有は×、発生無は○）。
【００３５】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
表１〜表３から明らかなように、本発明の範囲内であるＮｏ．１〜５はいずれも優れたほうろう性および表面性状が得られた。それに対し、本発明の範囲外の比較例であるＮｏ．６，７はいずれかの特性が劣っていた。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板およびその製造方法が提供される。したがって、本発明のほうろう用鋼板は建材用板、台所用品、医療器具、化学容器等の広範な分野に適用することができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素量と表面性状およびつまとび指数との関係を示す図。
Claims (3)
- 重量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｏ：０．０４〜０．０７％、Ｃｒ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．３１％以下を含み、残部鉄および不可避的不純物からなり、かつ板厚をｔとした場合に、表面から１／８ｔまでの部分以外の中央部での酸化物系の介在物の粒径分布が１．５０μｍ≦ｄ−２σ≦２．０１μｍ、６．０５μｍ≦ｄ＋２σ≦８．１１μｍ（ただし、ｄは平均粒径、σは粒径分布の標準偏差を示す）、該介在物の体積分率が０．１〜１．０％であり、かつ表面から１／８ｔまでの表層部での酸化物系の介在物の粒径分布が０．２０μｍ≦ｄ−２σ≦１．４５μｍ、４．１１μｍ≦ｄ＋２σ≦６．５４μｍ、該介在物の体積分率が０．８％以下、粒径５０μｍ以上の酸化物系介在物の体積分率が０．１％以下であるとともに、酸化物系の介在物の粒径分布および体積分率が前記中央部と前記表層部で異なったレベルに制御されていることを特徴とする表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板。
- さらに、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒの１種または２種以上を総和で０．０１〜０．１０％の範囲で含むことを特徴とする請求項１に記載の表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板。
- 転炉精錬後、ＲＨ真空脱ガス処理してＣ：０．００５％以下まで脱炭し、さらに合金鉄を添加して成分調整し、この溶鋼から請求項１または請求項２の鋼板を製造するに際し、前記ＲＨ真空脱ガス処理終了時の溶鋼の溶存酸素を０．０２〜０．０４％とすることを特徴とする表面性状およびほうろう性に優れたほうろう用高酸素鋼板の製造方法。
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