JP5023452B2

JP5023452B2 - 表面性状に優れた熱延鋼板

Info

Publication number: JP5023452B2
Application number: JP2005243539A
Authority: JP
Inventors: 博士中田; 正井上; 聡石島; 聡瀬戸
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2021-04-10
Also published as: JP2006016695A

Description

本発明は鋼板エッジ付近に発生するスケール疵の少ない、表面性状に優れた熱延鋼板に関するものである。

自動車や家電製品の外板に使用される鋼板には、商品性の点から、高度の表面品質が求められる。にも係わらず、熱間圧延後の板エッジの近傍位置にスケール起因の疵が発生することがあり、表面に光沢のむらができてしまい問題となっている。

特に、Ｓｉ添加鋼においては、加熱時にＳｉに起因したファイアライト（Ｆｅ₂ＳｉＯ₄）が表層の酸化物中に生成して脱スケール性が低下することから、スケールが埋込まれたスケール疵が生成し易く、表面性状を劣化させる。これに対し、種々の防止技術が考案されている。しかし、Ｓｉ添加量が０．１％以下と低い鋼であっても、わずかなスケール残りが圧延により埋め込まれてスケール疵が発生することがある等、従来の方法では完全に防止できていない。

この低Ｓｉ鋼におけるスケール疵は、発生位置が鋼板エッジ付近であり、また、鋼板全体に対する面積率が高々１％以下と小さく、かつ発生確率が比較的低いため、今までは特に問題とはされていなかった。しかし、近年の表面品質ニーズの高度化により、この鋼板エッジ部のスケール疵を防止することが求められている。

また、省エネルギーおよび生産性の向上を目的として、スラブを直接または冷片まで冷却しないで熱間圧延する方法が行われており、このような方法ではスラブの加熱は最低限度もしくは行わないのが通常である。この場合スラブコーナー部表面は、温度が最も低くなる箇所であるためデスケーリング性が低く、また、スラブコーナー部近傍は粗圧延にて過酷な変形を受ける箇所であるため、スケールが埋め込まれた箇所が発生する。スラブコーナー部は通常、熱間圧延後の鋼板エッジ近傍に相当するため、結果として鋼板エッジに表面欠陥が発生し易い。

このような表面欠陥（スケール疵）を防止し、表面品質に優れた鋼板を得るために下記の技術が開示されている。

特許文献１には、スラブ表層のスケール残りによるスケール疵を防止する手段として、サイジングプレスを使用し、スラブ表層の冷却によりスケールを脆化させて除去する技術が開示されている。

特許文献２には、スラブエッジ位置の疵防止の手段として、エッジをα変態させることによりシーム疵を防止する技術が開示されている。
特開平５-５７３３１号公報特開平１０-２３５４０１号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術は、スラブコーナー部の近傍においては効率的に歪を加えることが困難なため、微小なスケール残りが発生することがあり、スケール残りに起因した欠陥を完全には防止できない。

また、特許文献２に開示される技術は、スラブコーナー部近傍での温度低下によりスケール強度が上昇することで、粗圧延により硬いスケールが埋込まれ、鋼板エッジにスケール起因の欠陥が発生してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、粗圧延時のスラブコーナー部近傍におけるスケール残りに起因する表面欠陥がなく、しかも製造コストも低い表面性状に優れた熱延鋼板を提供することを目的とする。

本発明者らは、表面性状に優れた鋼板を得るために鋭意研究を重ねた結果、表面性状を改善するには、熱間圧延、酸洗後の鋼板の表面粗さＲｚを小さくする必要があること、さらに、スラブコーナー部近傍の欠陥発生はデスケーリング性に相関しており、スラブを直接または冷片まで冷却しないで熱間圧延する場合、粗圧延初期段階にスラブコーナー部の温度が低下して脱スケール性が不足するために加熱時にスケールが残存し、以降の圧延によってそのスケールが埋め込まれてスケール疵になることを知見した。

本発明はかかる知見に基づきなされたもので、以下のような構成を有する。

[１]ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：０．１〜２．５％、Ｓ：０．０３％以下を含有し、熱間圧延および酸洗した後の鋼板の表面粗さＲｚが１０μｍ未満であることを特徴とする表面性状に優れた熱延鋼板。

[２]ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：０．１〜２．５％、Ｓ：０．０３％以下を含有し、熱間圧延および酸洗した後の鋼板の表面粗さＲｚが１０μｍ以上である領域の鋼板幅方向での幅が１ｍｍ未満であり、前記領域以外の領域の鋼板の表面粗さＲｚが１０μｍ未満であることを特徴とする表面性状に優れた熱延鋼板。

なお、本明細書において、鋼の成分を示す％はすべてｍａｓｓ％である。

以上述べたように、本発明によれば、表面性状に優れた熱延鋼板を得ることができる。また、得られる熱延鋼板は、スラブコーナー部近傍におけるスケール残りが起因となる表面欠陥がなく表面性状に優れているため、酸洗材、熱延下地の亜鉛めっき材、冷延材、冷延下地の亜鉛めっき材などに適用可能であり、自動車や家電製品の外板に使用される鋼板として最適である。

以下に本発明の詳細をその限定理由と合わせて説明する。

まず、本発明者らは、熱間圧延、酸洗後の鋼板エッジの表面欠陥を調査した。その結果、圧延方向に長さが３０ｍｍ以上にわたり、深さが１０μｍ以上の多数の窪みのある領域が存在し、この領域は圧延直角方向（鋼板幅方向）において幅が１ｍｍ以上あるため、明瞭なコントラストをもつ欠陥部として視認できることがわかった。また、この欠陥はスラブコーナー部近傍に相当する、熱延板エッジより５〜１５０ｍｍの位置に発生が集中していることがわかった。

引き続き、上記欠陥部がある領域の粗さを、接触走査式粗さ計を用いて圧延方向に５ｍｍの長さにわたって測定し、表面粗さの一つの指標であるＲｚで評価した。得られた結果を図１に示す。図１は熱延板エッジからの距離とＲｚおよび欠陥部との関係を示している。図１より、Ｒｚが１０μｍ以上の部分が欠陥部であることがわかる。この結果、欠陥部を低減させるためには、表面粗さＲｚを小さくする必要があることが判った。

以上の理由により、本発明においては、熱間圧延、酸洗後の鋼板の表面粗さＲｚを１０μｍ未満とする、もしくは熱間圧延、酸洗後の鋼板の表面粗さＲｚが１０μｍ以上の領域が存在する場合、前記表面粗さＲｚが１０μｍ以上である領域の鋼板幅方向での幅はそれぞれ１ｍｍ未満であることとする。熱間圧延、酸洗後の鋼板の表面粗さＲｚが１０μｍ以上であってもその領域が鋼板幅方向での幅が１ｍｍ未満と狭い範囲に限定されていれば、明瞭なコントラストとして視認されなくなるため、鋼板の表面性状は良好と判断される。

さらに、表面性状のより優れた鋼板を得るためには、熱間圧延、酸洗後の鋼板の表面粗さＲｚが１０μｍ以上の領域は鋼板幅方向での幅が１ｍｍ未満であることに加え、圧延方向での長さが３０ｍｍ未満とすることが好ましい。圧延方向での長さが３０ｍｍ未満であれば、明瞭なコントラストとして視認されなくなるため、鋼板の表面性状は良好と判断され、さらに表面性状に優れた鋼板を得ることができる。

つぎに本発明における鋼板の成分の限定理由について説明する。

Ｃは添加することにより鋼板の強度が向上する。しかし、０．１％を越えての添加は連続鋳造時のスラブ割れをきたし、表面欠陥を増加させて表面性状を劣化させるのみならず、加工性の劣化が著しくなる。以上より、Ｃは０．１％以下とする。

Ｓｉは固溶強化元素として有用である。しかし、１％を越えての添加は表面に低融点酸化物を形成して圧延時の脱スケール性を劣化させる。このためＳｉは１％以下とする。

Ｍｎは固溶強化および焼入性向上の作用を有する。Ｓを固定して鋳造時および熱間加工中の脆化割れを防止し、表面性状劣化を防止するためには０．１％以上の添加が必要である。しかし、２．５％を越えての添加は加工性や溶接性に支障をきたす。このためＭｎは０．１〜２．５％とする。

Ｓの０．０３％を越えての添加は連続鋳造冷却中あるいは熱間加工中に偏析による脆化割れをおこし、表面性状を劣化させる。また、硫化物の増加により製品の加工性が劣化する。このためＳは０．０３％以下とする。脆化割れを抑制するためには０．０１５％以下とすることが好ましい。

なお、本発明の効果が得られる範囲で、例えば、強度向上の目的でＴｉ、Ｎｂ、Ｖをそれぞれ０．１％以下程度、例えば、焼入性向上の目的でＣｒ、Ｍｏをそれぞれ０．５％以下程度添加することができる。その他、加工性向上を目的に、Ｃａ、ＲＥＭをそれぞれ０．００５％以下程度添加することができる。

次に本発明の表面性状に優れた鋼板の製造方法について説明する。

本発明の表面性状に優れた鋼板は上述した成分組成を有する鋼をスラブに鋳造後、このスラブを保持し、粗圧延を行った後、通常の熱間圧延、酸洗等を行うことにより得られる。

ここで、本発明者らは、欠陥の発生し易い鋼種を用いて熱間圧延試験および欠陥の解析を行った。その結果、スラブコーナー部近傍のデスケーリング性が欠陥発生に相関していること、スラブを直接または冷片まで冷却しないで熱間圧延する場合、粗圧延初期段階のスラブコーナー部の温度低下により脱スケール性が不足するため、加熱時にスケールが残存し、以降の圧延によってそのスケールが埋め込まれてスケール疵になることがわかった。また、熱間圧延時のスラブ表層は、コーナー部のみが大きく温度低下してスケールが残りやすいことがわかった。

以上より、粗圧延初期段階のスラブコーナー部の温度低下を防ぐため、本発明においては、熱間圧延前に保持を行うこととし、この保持の条件として温度は１１００℃以上とする。また、温度が１３００℃超では粗圧延時にＳｉ系酸化物の溶融によりスケール性欠陥が生じる。よって温度は１１００℃以上１３００℃以下とする。好ましくは、１１００℃以上１２５０℃以下である。

また、粗圧延初期段階のスラブコーナー部の温度低下を防ぎ、スラブコーナー部を均熱するためには１分超の保持時間が必要である。しかし保持時間が９０分を超えると、スケール地鉄界面でＳｉを含むスケールが成長して脱スケール性を劣化させる。よって、保持時間は１分超９０分以下とする。

スラブコーナー部の加熱保持を行う方法については限定しないが、通常はバーナーによるスラブ側面の加熱もしくは加熱炉中での保持が行われる。

また、引き続いて行われる粗圧延第１パス開始時において、スラブコーナー部温度が８００℃未満になると、コーナー部のα変態により、α相／γ相界面の不均一変形によるスケール巻き込みが発生しやすく、またスケールの強度が上昇してスケールの噛み込みが起こり易くなり、表面性状を劣化させる。よって粗圧延第１パス開始時におけるスラブコーナー部温度は８００℃以上とする。

本発明における粗圧延時の粗圧下パスの方向は限定されない。水平圧延、垂直圧延いずれの圧延も可能である。

また、本発明においては、粗圧延時にスラブコーナー部近傍のデスケーリングを行うことが好ましい。前記デスケーリングの方法は特に限定されないが、衝突圧１ＭＰａ以上の水流で、０．０１秒以上０．２秒以下の方法で行うことが好ましい。この時、媒体としては、例えば、高圧水を用いることができる。衝突圧１ＭＰａ以上の水流で、０．０１秒以上の噴射でデスケーリングを行うことにより、粗圧延時にスケールを効果的に除去し、スケール残りを発生させないことが可能となる。また、長時間のデスケーリングはスラブ表面温度が低下しすぎて脱スケール性を損なうため、噴射時間の上限を０．２秒とすることが好ましい。

なお、本発明において、スラブコーナー部近傍とはスラブコーナーより１００ｍｍ程度までの範囲であり、熱延板エッジより５〜１５０ｍｍ程度までの範囲である。

以上、本発明により、表面性状に優れた鋼板が得られ、得られた鋼板としては、酸洗材、熱延下地の亜鉛めっき材、冷延材、冷延下地の亜鉛めっき材などに適用可能である。

表１に示す化学成分の鋼を鋳造してスラブとし、引き続き、鋳造直後のスラブコーナー部を表２に示す所定の温度および時間で加熱炉もしくはバーナー加熱により加熱保持した。次いで、第１パスを圧延率２４％、水平圧延として粗圧延を行った。その際のスラブコーナー部温度は８９０〜１０２０℃の範囲であった。その後、通常の熱間圧延、酸洗を行い、鋼板を得た。

得られた鋼板に対し、鋼板エッジ近傍（エッジから５〜８０ｍｍ）の表面粗さ：Ｒｚを測定した。また、鋼板エッジ近傍の表面欠陥の程度を目視で判定し、○：欠陥０．０３個以下／鋼板長さ１ｍ、×：欠陥０．０３個超え／鋼板長さ１ｍとした。得られた結果を表３に示す。

表３より、Ｎｏ．１、２、３、６、７、８は本発明例であり、表面粗さが低減され、表面欠陥がない表面性状に優れた鋼板が得られることがわかる。

一方、Ｎｏ．４、９はスラブコーナー部加熱保持時間が本発明範囲外であるため、Ｎｏ．５はスラブコーナー部加熱保持温度が本発明範囲外であるため比較例となったものであり、Ｎｏ．４、５、９は表面粗さＲｚの最大値が１０μｍ以上でかつＲｚ≧１０μｍ以上の領域の鋼板幅方向の幅が大きくなっており、表面欠陥の程度も悪いことがわかる。

本発明の鋼板は、自動車や家電製品の外板等を中心に、表面欠陥がなく優れた表面性状性を要求される分野に使用される鋼板として最適である。

熱延板エッジからの距離と表面粗さ：Ｒｚおよび欠陥との関係を示すグラフ。

Claims

ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：０．１〜２．５％、Ｓ：０．０３％以下を含有し、熱間圧延および酸洗した後の鋼板の表面粗さＲｚが１０μｍ以上である領域の鋼板幅方向での幅が１ｍｍ未満であり、前記領域以外の領域の鋼板の表面粗さＲｚが１０μｍ未満であることを特徴とする表面性状に優れた熱延鋼板。