JP4529510B2 - 表面性状に優れる熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面性状に優れる熱延鋼板の製造方法に関し、特に、酸洗後の鋼板表面に山型模様の発生のない表面性状に優れる熱延鋼板の製造方法に関するものである。

家電製品や自動車の外板材等に使用される鋼板は、優れた加工性が求められるほか、意匠性の観点から優れた表面品質が求められている。特に、近年、表面品質に対する要求は厳しくなる一方であり、従来は問題とされなかった表面欠陥が問題視されるようになってきている。そのような欠陥の１つとして、山型模様と呼ばれるものがある。

この山型模様は、熱延鋼板を酸洗した鋼板表面に山型の黒色模様となって現れるもので、その後の冷間圧延によっても消失せず、冷延鋼板の表面品質を低下させる。さらに、冷延鋼板ではその表面に山型模様が確認されていない場合でも、この鋼板表面に電気めっき等の表面処理を施した時に初めて表面模様となって浮き出てくることがある。そのため、従来から山型模様の対策に苦慮しているのが実情である。

しかし、最近の研究により、この山型模様は、鋼中に含まれる不純物元素のうち、Feより酸化され難いNi，Cu等の元素が、熱間圧延前のスラブ再加熱時に、酸化スケールの生成に伴ってスラブ地鉄の表層部に不均一に濃化し、その濃化部分が熱間圧延により延伸され、酸洗後に山型の黒色模様となって現れるものであることがわかってきた。

この結果に基づき、上記山型模様を低減する技術が幾つか提案されている。例えば、特許文献１には、山型模様の部分には他の部分と比較してNi濃化量が多いことに着目し、このNi濃化量を制御するために、鋼中のNi量を0.06％以下に抑制すると共に、熱間圧延時のスラブの加熱抽出温度を1200℃以下に制限する技術が開示されている。また、特許文献２には、スケール除去後の鋼板表層のNi濃度に着目し、スラブ加熱時の表層最高加熱温度を1200℃以下、スケールオフ量を２mm以下およびデスケーリング条件を適正化することによって鋼板表層のNi濃化を抑制し、表面性状に優れた鋼板を得る技術が開示されている。
特開平０８−３３７８４２号公報 特開２００２−３０９３４３号公報

しかしながら、酸洗後の鋼板表面に山型模様が発生した鋼板の中には、鋼中のNi量が0.06％以下と低いものや、鋼板表層部のNi濃度がオージェ電子分光解析によっても模様部と正常部との差が検出できないような微小なNi濃度差しかないようなものも含まれていることから、特許文献１の技術は、山型模様の低減には必ずしも有効ではない。また、材質を確保する必要や別の表面欠陥を抑制する必要から、逆に、スラブ加熱条件を高温、長時間とせざるを得ない場合があり、特許文献２の技術を、全ての鋼板に対して適用することはできない。そのため、上記従来の技術では、山型模様の発生を確実に低減することはできないという問題があった。

本発明の目的は、従来技術が抱える上記問題点を解決し、酸洗後の鋼板表面に発生する山型模様の発生を防止し、ひいては、冷延鋼板や表面表面処理鋼板の表面性状を向上することができる熱延鋼板の製造方法を提案することにある。

発明者らは、スラブ加熱等の熱間圧延前の条件を制御する上記従来技術とは視点を変えて、熱間圧延後の酸洗条件に着目し、表面性状に優れた熱延鋼板を得るための検討を重ねた。その結果、Ni：0.01〜0.05mass％および／またはCu：0.01〜0.1mass％を含有する熱延鋼板の表面を、酸洗によって地鉄表面から1.0μm以上溶解させることにより、山型模様の発生のない表面性状に優れた熱延鋼板を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、Ｎｉ：０．０１〜０．０５ｍａｓｓ％および／またはＣｕ：０．０１〜０．１ｍａｓｓ％を含有する鋼スラブを熱間圧延し、酸洗して熱延鋼板を得る製造方法において、熱延鋼板を、インヒビタを添加した常法の酸洗でスケール除去した後、さらにインヒビタを添加しない最終酸洗により鋼板表層を１．０μｍ以上溶解することを特徴とする表面性状に優れる熱延鋼板の製造方法である。
本発明における上記常法の酸洗に用いる酸洗液、および、上記最終酸洗に用いる酸洗液は、塩酸または硫酸のいずれかであることを特徴とする。

本発明によれば、酸洗後の熱延鋼板の表面に発生する山型模様を確実に防止することができるので、熱延鋼板の表面品質の向上だけでなく、この熱延鋼板を素材とした冷延鋼板や表面処理鋼板の表面品質を安定して向上することができる。

一般の熱延鋼板を対象とする酸洗工程では、表面に形成された酸化スケールを除去するために、酸洗液として塩酸または硫酸を使用している。この酸洗液中には、酸化スケールを選択的に溶解・除去し、地鉄の溶解を抑制するために、インヒビタなどの酸洗抑制剤を添加しているのが普通である。そのため、鋼板の地鉄表層はほとんど溶出しないとされており、多くても溶解厚は0.3μm程度である。

そこで、発明者らは、敢えて上記酸洗液中に投入されているインヒビタを除いた酸洗液で山型模様が発生している鋼板を酸洗したところ、山型模様が消失することがあることを見出した。そこで、さらに酸洗量と山型模様の発生との関係について調査したところ、通常酸洗により表面のスケールを除去した後、さらに、再酸洗(以降、「最終酸洗」という)を行い地鉄表層から1.0μm以上溶解した場合には、山型模様がほぼ完全に消失し得ることがわかった。

山型模様が発生した鋼板表層のNi濃化部は、深いもので約10μm程度である。そのようなものでも、通常の酸洗後、最終酸洗し、地鉄表層を1.0μm以上溶解することにより、山型模様をほぼ確認できなくなる。その理由はまだ明らかではないが、山型模様が黒色に見える原因は、鋼板表面に濃化したNiの存在そのものではなく、表層に濃化し、酸化したNiが黒色を呈するために模様となって現れるものと考えられる。すなわち、山型模様を除去するためには、鋼中に濃化したNi層を完全に溶解除去する必要はなく、鋼板表層の酸化したNi濃化層だけを除去すれば十分であるためと考えられる。
本発明は、上記知見に基づき開発したものである。

次に、熱延鋼板の素材の成分組成を限定した理由について説明する。
Ni：0.01〜0.05mass％
Niは、加熱時にスラブ表層に不均一に濃化し、山型模様を発生させる元素であり、その含有量が多いほど、スラブ表面の濃化量も多く、山型模様の程度もきつくなる。そのため、素材中に含まれるNi量が0.05mass％を超えて多くなり過ぎると、1.0μmの酸洗量では、山型模様が消失しなくなる。そこで、Ni含有量は0.05mass％以下に制限する。一方、Niの含有量が0.01mass％未満では、Ni元素の表層への濃化はほとんど問題とならず、通常の酸洗でも山型模様は発生しないので、下限は0.01mass％とする。

Cu：0.01〜0.1mass％
Cuは、主に減量のスクラップから混入する元素であり、Niと同様、加熱時にスラブ表層に不均一に濃化し、山型模様を発生させ、表面性状を悪化させる。その含有量が多いほど、スラブ表面の濃化量も多く、山型模様の程度もきつくなる。そのため、素材中に含まれるCu量は0.1mass％以下に制限する。一方、Cuの含有量が0.01mass％未満では、Cu元素の表層への濃化はほとんど問題とならず、通常の酸洗でも山型模様は発生しないので、下限は0.01mass％とする。

その他の成分については、特に制限するものではなく、その鋼板の要求特性に応じて、Si，Mn，Al，Ti，Nb，Ｖ，Cr，Mo等の必要成分を含むことができる。

次に、酸洗条件について説明する。
最終酸洗の溶解量：鋼板表面から1.0μm以上
上記に説明したように、熱延前のスラブ加熱により発生するNi濃化層の厚みは、熱延後の段階において、鋼板表面から約10μm程度である。しかし、山型模様を消失させるためには、この濃化層を全て溶解除去する必要はなく、最終酸洗において鋼板表層の酸化Ni層を1.0μm以上溶解するだけで十分である。より確実に山型模様を防止するためには、３μm以上とするのが望ましい。なお、溶解量の上限値については、特に定めないが、鋼板の歩留り、酸洗液の原単位を考慮すれば10μm以下が好ましく、より好ましくは５μm以下である。

上記最終酸洗での溶解量を確保するには、酸洗液中にインヒビタを添加する必要はない。また、スケールの付いた鋼板を、直接インヒビタ無添加の酸洗液で酸洗することにより、酸洗での溶解量を確保することはできるが、この場合には、酸の劣化が著しく、安定操業が難しくなり、酸原単位が上昇する他、酸洗溶解厚みを一定に維持することが困難となる。したがって、酸洗工程は、鋼板表面の酸化スケール除去だけのためのインヒビタを添加した前酸洗と、山型模様をなくすためのインヒビタを添加しない最終酸洗との２回に分けて行う必要がある。なお、酸洗溶解量を調整する方法として、酸洗液の濃度や温度を上げたり、酸洗速度を下げたりして溶解を促進させる方法を併用してもよい。なお、塩酸酸洗、硫酸酸洗の場合とも、酸洗液の濃度は、５％以上、酸洗浴温は60℃以上、酸洗時間は７秒以上とするのが好ましい。

表１に示す成分組成を有する鋼を転炉で溶製し、連続鋳造して鋼スラブとし、これらの鋼スラブを加熱温度1200〜1300℃の温度範囲に加熱し、800〜950℃の温度範囲で仕上圧延を終了する熱間圧延をし、350〜650℃の温度範囲で巻取り、板厚3.2mmの熱延鋼板とした。これらの熱延鋼板を、表２に示す各種条件で酸洗し、酸洗後の鋼板表面を目視で観察し、山型模様の発生の無いものを良(○)、山型模様の発生が認められたものを劣(×)と評価した。なお、酸洗は、酸洗液にインヒビタを添加した通常の前酸洗の後に、インヒビタを添加しないまたは添加した最終酸洗の２回の酸洗で行った。鋼板表面の溶解量は、酸洗減量値から求めた。なお、インヒビタは、杉村化学(株)ヒピロンAK505を用い、酸洗での鋼板表面の溶解量の調整は、インヒビタ添加有無の他に、酸濃度、酸洗液温度、酸洗速度を調整することで行った。

酸洗溶解量と酸洗後の鋼板表面の観察結果を表２に示した。この表から、Ni，Cu含有量が本発明の組成範囲内にある熱延鋼板では、酸洗で、鋼板表面を1.0μm以上溶解させることにより、山型模様の発生を防止できることがわかる。

本発明の技術は、自動車や家電製品等の表面品質への要求が厳しい用途向けの酸洗材、熱延下地ＥＧ材、冷延下地ＥＧ材、Crめっき材などに適用することができる。

Claims (3)

1. Ｎｉ：０．０１〜０．０５ｍａｓｓ％および／またはＣｕ：０．０１〜０．１ｍａｓｓ％を含有する鋼スラブを熱間圧延し、酸洗して熱延鋼板を得る製造方法において、熱延鋼板を、インヒビタを添加した常法の酸洗でスケール除去した後、さらにインヒビタを添加しない最終酸洗により鋼板表層を１．０μｍ以上溶解することを特徴とする表面性状に優れる熱延鋼板の製造方法。
2. 上記常法の酸洗に用いる酸洗液は、塩酸または硫酸のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板の製造方法。
3. 上記最終酸洗に用いる酸洗液は、塩酸または硫酸のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板の製造方法。