JP4344261B2 - 耐錆性に優れた熱延鋼板 - Google Patents
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- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Description
本発明は、製造時に防錆油を塗布してから各種部材等に加工するまでの輸送中や保管中に発錆し難く、また、加工後にも発錆し難い、耐錆性に優れた熱延鋼板に関するものである。
自動車の軽量化と安全性の観点から高強度薄鋼板が自動車用に使用され、足回り部材など比較的厚手の材料には、冷延鋼板よりも安価な熱延鋼板が使用されている。そのほか、自動車以外の各種加工用などにも熱延鋼板が使われている。
熱延鋼板は、所望の厚さに熱間圧延した後、鋼板表面の酸化スケールを塩酸などにより酸洗除去して製造される。
熱延鋼板は、所望の厚さに熱間圧延した後、鋼板表面の酸化スケールを塩酸などにより酸洗除去して製造される。
熱延鋼板は防錆油を塗布して出荷され、加工後には塗装して使用される場合が多い。加工までの保管中や輸送中、さらには加工後、塗装後の使用時に発錆することがあり、従来の熱延鋼板は大気中での耐錆性に問題があった。
鋼材の耐錆性に関して、鋼材材質面からの向上が図られており、３件の公知文献を示す。公知文献の多くは冷延材について検討されているが、特許文献１では熱延鋼板も対象としている。
鋼材の耐錆性に関して、鋼材材質面からの向上が図られており、３件の公知文献を示す。公知文献の多くは冷延材について検討されているが、特許文献１では熱延鋼板も対象としている。
特許文献１には、Ｃ：０．００１〜０．００５質量％の極低炭素鋼を基本に、Ｓｉ：０．１質量％以下に低減し、Ｓ：０．００１〜０．０１質量％に調整し、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｂを少量添加し、Ｓ／Ｃｕ≦０．１とした「耐食性鋼材」が開示されている。熱延鋼板の耐錆性は、塗装後に原板に達するクロスカットを入れ、０．５％ＮａＣｌ水溶液の噴霧試験を行い、腐食深さを測定して評価している。
特許文献２には、Ｃ：０．０００３〜０．００５質量％、Ｓｉ≦０．１質量％、Ｓ：０．００３〜０．０２０質量％に調整し、Ｓ，Ｐ，Ｃｕの関係を限定した「化成処理性に優れた耐食性冷延鋼板」が開示されている。耐食性は、裸材について０．５％ＮａＣｌ水溶液の噴霧試験を行い、腐食減量を測定して評価している。
特許文献３には、Ｃ≦０．００１５質量％、Ｓｉ≦１．０質量％、Ｓ≦０．００３％の低Ｓとし、Ｍｎを０．３〜２．０質量％に高めることで、耐食性とくに耐孔食性に有利な表面性状にした「耐食性に優れた加工用冷延鋼板」が開示されている。耐食性は、裸材について０．５％ＮａＣｌ，０．５％ＣａＣｌ2 ，０．１２５％Ｎａ2 Ｓ2 Ｏ5 腐食液に浸漬し乾燥させることを繰返す試験を行い、最大孔食深さを測定して評価している。
特開平７−９７６５８号公報
特開平８−２２５８８８号公報
特開平５−２８７４４７号公報
上記のように、従来の熱延鋼板は大気中での耐錆性に問題があった。上記各特許文献は耐食性という表現をしているが、いずれも大気中における腐食促進試験を行って評価していることから、耐錆性向上を図ったものである。
特許文献１は、熱延鋼板も対象としているが、深絞りなど成形用の極低Ｃであり、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｂの添加を必須とし、コストアップの問題がある。また、Ｃｕを含有する廃材が、環境問題で活用し難いという問題がある。特許文献２も極低Ｃで、Ｃｕ添加を必須としており、特許文献１と同様の問題がある。特許文献３はＣｕを添加していないが、極低Ｃのプレス成形用冷延薄板を対象としている。
特許文献１は、熱延鋼板も対象としているが、深絞りなど成形用の極低Ｃであり、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｂの添加を必須とし、コストアップの問題がある。また、Ｃｕを含有する廃材が、環境問題で活用し難いという問題がある。特許文献２も極低Ｃで、Ｃｕ添加を必須としており、特許文献１と同様の問題がある。特許文献３はＣｕを添加していないが、極低Ｃのプレス成形用冷延薄板を対象としている。
そこで本発明が解決しようとする課題は、熱延鋼板とくに高強度熱延鋼板において、高価な添加元素を要さずに、環境問題にもならずに、加工までの保管中に防錆油が乾燥した場合や輸送中、さらには加工後、塗装後の使用時における大気中での耐錆性を向上させることである。
上記課題を解決するための本発明は、熱間圧延および酸洗工程を経て防錆油を塗布して製造された鋼板であって、成分組成が質量％にて
Ｃ ：０．０５〜０．１５％、 Ｓｉ：０．９〜３．０％、
Ｍｎ：０．５〜３．０％、 Ｐ ：０．０７％以下、
Ｓ ：０．００３％以下、 Ａｌ：０．０１５〜０．１％、
Ｎ ：０．００１〜０．００８％、 Ｃａ：０．０００５〜０．０００９％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、鋼板表面に存在するＣａとＦを含有する最大長さが０．２μｍ以上の化合物が、１辺１ｃｍの正方形あたり平均１０００個以下であることを特徴とする耐錆性に優れた熱延鋼板である。
Ｃ ：０．０５〜０．１５％、 Ｓｉ：０．９〜３．０％、
Ｍｎ：０．５〜３．０％、 Ｐ ：０．０７％以下、
Ｓ ：０．００３％以下、 Ａｌ：０．０１５〜０．１％、
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を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、鋼板表面に存在するＣａとＦを含有する最大長さが０．２μｍ以上の化合物が、１辺１ｃｍの正方形あたり平均１０００個以下であることを特徴とする耐錆性に優れた熱延鋼板である。
本発明により、高価な添加元素を要さず、廃材の環境問題を懸念することもなく、熱延鋼板の大気中における耐錆性を向上することができる。ＣやＳｉを高めた高強度熱延鋼板においても効果が発揮され、防錆油を塗布したのち加工までの保管中や輸送中、さらには加工後、塗装後の使用時における大気中での耐錆性が向上する。
本発明において、鋼板の成分組成は、自動車の下回り部材などに使用できる高強度と高加工性を有し、あわせて大気中で優れた耐錆性を有するよう、上記範囲に限定した。その限定理由は次のとおりである。各元素の割合は全て質量％である。
Ｃは、０．０５％未満では伸びが低くなり、０．１５％を超えると穴広げ性が低下する。
Ｓｉは、０．９％未満では強度および伸びが低くなり、３．０％を超えると熱延後の酸洗性が低下することにより化成処理性が低下する。
Ｃは、０．０５％未満では伸びが低くなり、０．１５％を超えると穴広げ性が低下する。
Ｓｉは、０．９％未満では強度および伸びが低くなり、３．０％を超えると熱延後の酸洗性が低下することにより化成処理性が低下する。
Ｍｎは０．５％未満では伸びが低くなり、３．０％を超えると酸洗性が低下する。
Ｐは０．０７％を超えると穴広げ性が低下し、また伸びなどの機械的性質が低下する。 Ｓは０．００３％を超えると耐錆性が低下する。
Ａｌは、０．０１５％未満では鋼板表面にＳｉやＭｎの酸化物が生成しやすくなり化成処理性が低下し、０．１％を超えると耐錆性が低下する。
Ｐは０．０７％を超えると穴広げ性が低下し、また伸びなどの機械的性質が低下する。 Ｓは０．００３％を超えると耐錆性が低下する。
Ａｌは、０．０１５％未満では鋼板表面にＳｉやＭｎの酸化物が生成しやすくなり化成処理性が低下し、０．１％を超えると耐錆性が低下する。
Ｎは、０．００１％未満では化成処理性が低下し、０．００８％を超えると伸びが低下する。
Ｃａは穴広げ性を向上するために添加し、０．０００５％未満ではその効果が発揮されず、０．０００９％を超えると耐錆性が低下する。Ｃａは脱硫剤として精錬時に添加し、Ｓを上記範囲に低減したのち鋼中に残ったもの、炉壁などの耐火材から侵入したものなどとすることができる。
Ｃａは穴広げ性を向上するために添加し、０．０００５％未満ではその効果が発揮されず、０．０００９％を超えると耐錆性が低下する。Ｃａは脱硫剤として精錬時に添加し、Ｓを上記範囲に低減したのち鋼中に残ったもの、炉壁などの耐火材から侵入したものなどとすることができる。
一般にＭｎ含有量の高い鋼では、通常、ＭｎＳが鋼中に生成し、熱延で伸ばされたＭｎＳにより穴広げ性が劣化するが、本発明のようにＣａで脱硫するとＭｎＳが生成せず、熱延で伸ばされ難いＣａＳとなるので、穴広げ性が向上する。
しかし本発明者は、Ｃａ脱硫を行うと、脱硫剤にＣａＦ2 を使用した場合や、炉壁にＦを含む耐火材を使用した場合など、鋼中にＦが微量でも存在すると、防錆油を塗布しても大気中で発錆しやすくなることを知見した。
しかし本発明者は、Ｃａ脱硫を行うと、脱硫剤にＣａＦ2 を使用した場合や、炉壁にＦを含む耐火材を使用した場合など、鋼中にＦが微量でも存在すると、防錆油を塗布しても大気中で発錆しやすくなることを知見した。
本発明者は、熱延鋼板の表面を観察した結果、発錆起点にＣａとＦを含む化合物が関与し、低Ｓ化しても鋼板表面に該化合物が存在すると発錆しやすいこと、該化合物の大きさおよび数を制限することで耐錆性が顕著に向上することを明らかにした。
すなわち、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ａｌ，Ｎの含有量が本発明範囲で、ＣａとＦを含む化合物の大きさと数が各種の鋼板について耐錆性を調べた結果、最大長さが０．２μｍ以上の該化合物の数が、１辺１ｃｍの正方形（１ｃｍ平方）あたり平均１０００個以下である場合に、耐錆性が顕著に向上した。最大長さは、楕円状の化合物は長径、延伸したものは延伸方向の長さである。
すなわち、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ａｌ，Ｎの含有量が本発明範囲で、ＣａとＦを含む化合物の大きさと数が各種の鋼板について耐錆性を調べた結果、最大長さが０．２μｍ以上の該化合物の数が、１辺１ｃｍの正方形（１ｃｍ平方）あたり平均１０００個以下である場合に、耐錆性が顕著に向上した。最大長さは、楕円状の化合物は長径、延伸したものは延伸方向の長さである。
図１に、上記大きさの該化合物の数と耐錆性の関係を示す。横軸の化合物個数は、走査型電子顕微鏡で鋼板表面を１０００倍に拡大して、最大長さが０．２μｍ以上のものをカウントし、１ｃｍ平方あたりの個数に換算した。ＣａとＦを含む化合物は、走査型電子顕微鏡のＳＥＭ観察において形状により識別でき、ＥＤＡＸ分析により確認できる。縦軸は耐錆性を示し、気温３５℃、湿度８５％の大気雰囲気中に５日間放置した後の鋼板表面を１０倍のルーペで観察してカウントした、５０ｍｍ平方あたりのサビ個数である。
図１から、鋼板表面に存在するＣａとＦを含む化合物で、最大長さが０．２μ以上のものが１ｃｍ平方あたり平均１０００個以下である場合に、サビ個数が著しく低減し、耐錆性が顕著に向上することがわかる。
図１から、鋼板表面に存在するＣａとＦを含む化合物で、最大長さが０．２μ以上のものが１ｃｍ平方あたり平均１０００個以下である場合に、サビ個数が著しく低減し、耐錆性が顕著に向上することがわかる。
なお、図１の対象鋼板は、脱硫剤ＣａＦ2 の添加量、精錬条件、連続鋳造条件によってＣａとＦを含む化合物の大きさと数が変化した鋼塊を、長さ１２００ｍ、厚さ３．０ｍｍに熱間圧延したものであり、鋼帯の先端部分から３０ｍの位置の幅方向中心部から試験片を切り出し、鋼板表面を日本パーカライジング社製ＦＣ−Ｌ4460を使って脱脂した後に、顕微鏡観察および耐錆性試験に供した。
ＣａとＦを含有する化合物の個数が上記範囲を超えるとサビ発生個数が増加するのは、ふっ化カルシウムなど、ＣａとＦを含む化合物は水を吸収しやすいので、発錆起点となりやすく、かつ錆生成が進行しやすいためと考えられる。
鋼板表面に存在するＣａとＦを含む化合物の大きさと数を上記のように制限するには、精錬工程における脱硫剤のＣａ添加量を適正範囲にすること、二次精錬工程でのＲＨ処理の際の溶鋼還流時間を十分にかけることによって溶鋼中のＣａ浮上を促進させスラグに吸収させること、連続鋳造工程において電磁ブレーキ等により溶鋼中のＣａを浮上除去させること、等の手段がある。
鋼板表面に存在するＣａとＦを含む化合物の大きさと数を上記のように制限するには、精錬工程における脱硫剤のＣａ添加量を適正範囲にすること、二次精錬工程でのＲＨ処理の際の溶鋼還流時間を十分にかけることによって溶鋼中のＣａ浮上を促進させスラグに吸収させること、連続鋳造工程において電磁ブレーキ等により溶鋼中のＣａを浮上除去させること、等の手段がある。
表１に示す成分の連続鋳造スラブを１２００℃に加熱し、仕上温度８６０℃で熱間圧延し、３９０℃まで冷却し、３９０℃で巻き取ったコイルを室温まで放冷した。スラブの厚さは２５０ｍｍ、熱延後の厚さは３．０ｍｍである。酸洗工程において、このコイルを巻き戻して酸洗し、防錆油を塗布して巻き取った。防錆油は出光興産製Ｚ３である。巻き取った熱延コイルから試験片を切り出し、脱脂した。脱脂剤は日本パーカライジング社製ＦＣ−Ｌ4460である。脱脂した試験片を気温３５℃、湿度８５％の大気雰囲気中で５日間放置し、発錆状況を判定した。また、試験片の表面を走査型電子顕微鏡で観察し、最大長さ０．２μ以上のＣａとＦを含む化合物をカウントした。さらに、試験片の化成処理性を判定した。
表１の備考欄には、溶鋼中のＣａ浮上除去促進手段を示した。なお、鋼中のＦ含有量は化学分析では得られないので示していない。
表１の備考欄には、溶鋼中のＣａ浮上除去促進手段を示した。なお、鋼中のＦ含有量は化学分析では得られないので示していない。
結果を表２に示す。鋼板表面のＣａおよびＦを含有する化合物は、ＥＤＡＸ分析で確認し、ＳＥＭ観察により、最大長さ０．２μｍ以上のものをカウントした。観察は、１ｍｍ平方の範囲を１０００倍で行い、１ｃｍ平方あたりの個数に換算した。発錆状況は、鋼板表面の５０ｍｍ平方の範囲を１０倍のルーペで観察してサビ個数をカウントし、１ｃｍ平方あたりの個数に換算した。本発明例は、いずれもサビ個数が１ｃｍ平方あたり１個以下で、耐錆性が顕著に向上していることがわかる。
表２の化成処理性は、上記脱脂した試験片について、実験槽により実際の化成処理と同様の方法で行った。すなわち、脱脂後、表面調整液に３０秒浸漬した後、化成処理液（日本パーカライジング社製ＰＢＷＬ３５）に浸漬して１２０秒の処理を行い、水洗、乾燥した。化成処理性の良否は、ＳＥＭ観察によるスケ有無、および乾燥直後の肉眼観察によるサビ発生有無で判定した。本発明例は、いずれもスケ無、サビ発生無で、優れた化成処理性を有していることがわかる。
Claims (1)
- 熱間圧延および酸洗工程を経て防錆油を塗布して製造された鋼板であって、成分組成が質量％にて
Ｃ ：０．０５〜０．１５％、 Ｓｉ：０．９〜３．０％、
Ｍｎ：０．５〜３．０％、 Ｐ ：０．０７％以下、
Ｓ ：０．００３％以下、 Ａｌ：０．０１５〜０．１％、
Ｎ ：０．００１〜０．００８％、 Ｃａ：０．０００５〜０．０００９％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、鋼板表面に存在するＣａとＦを含有する最大長さが０．２μｍ以上の化合物が、１辺１ｃｍの正方形あたり平均１０００個以下であることを特徴とする耐錆性に優れた熱延鋼板。
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