JPH0234793A - スケール密着性の優れた加工用高強度熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は黒皮鋼板の製造に係り、より詳しくは、黒皮の
ままプレス成形などの冷間加工及び塗装などの表面処理
を施すことができ、引張強さが４０ｋｇｆ／ｍｍ２以上
１００ｋｇｆ／ｍｍ２以下の熱延鋼板の製造方法に関す
る。

（従来の技術及び解決しようとする課題）従来より、自
動車メーカー等の加工メーカーにあっては、プレス成形
などの冷間加工時にプレス型かじりを防止すると共に加
工後の塗装性を向上させ、更には剥離したスケール作業
環境の悪化を防止するなどの目的のために、酸洗鋼板が
使用されてきた。また、製鉄プロセスにあっては、軽量
化のために板厚が薄くなることによる単位重量当たりの
鋼板表面積の増大に伴い、鋼板表面に付着した圧延二次
スケールの除去のための酸洗コストが上昇するという問
題があった。そこで、コスト低減の観点から、黒皮鋼板
であっても酸洗鋼板と同等の上記性能を有する熱延鋼板
が強く望まれ、スケール密着性の優れた熱延鋼板が要請
されてきている。

この点、従来の通常の熱延鋼板は、大気中で冷却される
ことから二次スケール層が形成されているが、そのスケ
ール溜は１５〜３０μｍ程度の厚さで、その構成組成も
Ｆｅ、０４、Ｆｅ、○、及び一部Ｆｅ○からなるもので
あって、二次スケールの密着性は上記要求を到底満たし
得るものではなかった。

もっとも、このような従来法の問題を解決するために１
種々の方法が提案されてはいる。例えば。

熱延工程中での冷却パターンを制御したり、巻取温度を
特定したり、冷却停止温度を規定すると共に無酸化で或
いは非酸化性乃至不活性ガス雰囲気中で巻取るなどの方
法がある（特開昭５６−８１６３２号、同５９−２２９
４２０号、同６０−２４３２０号、（ＥＪ　６０−６３
３１９号、同６ｏ−７７９２１号、同６０−７７９２２
号）。

しかし、これらの方法はいずれもスケールの変態或いは
スケール厚さや組成等をコントロールすることによりス
ケール密着性の優れた熱延鋼板を製造しようとするもの
であるが、密着性向上の効果には限界があった。

更に、これら熱延、冷却条件は、スケール密着性の向上
に主眼を置くあまり、鋼材の機械的性質まで考慮して設
定されておらず、したがって、スケール密着性と鋼板の
加工性を特に高強度鋼板で両立させることは困難であっ
た。

本発明はか）る事情に鑑みてなされたものであって、ス
ケール密着性を向上させると同時に冷間加工性及び塗装
性を満足でき、しかも黒皮のままの引張強さが４０〜１
００　ｋｇｆ　／　ｍｍ”の熱延鋼板を製造する方法を
提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者は、スケール密着性
の向上に関与する地鉄とスケールとの整合性について研
究したところ、スケール組成としてはＦｅ３Ｏ４をでき
るだけ多くした方が密着性が向上するものの、それのみ
では十分な密着性が得られないことから、更に、スケー
ルと地鉄との整合性よりも高い整合性を有する他の中間
層を介在させるならば、スケールの密着性が一層向上す
るとの知見のもとて鋭意実験研究を重ねた。

その結果、鉄窒化物が地鉄及びスケールとの整合性が高
いことが判明した。

更に、か）る知見に基づいて、スケール密着性のほか成
形性、塗装性並びに高強度を併せて実現するための製造
条件について詳細に実験研究を重ね、ここに本発明をな
したものである。

すなわち、本発明に係るスケール密着性の優れた加工用
高強度熱延鋼板の製造方法は、Ｃ：０．０１〜０．１５
％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．５０〜１．５０％
、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下及び５ｏ１
２．ＡＱ：０．０１〜０．１０％を含有し、必要に応じ
て更に、Ｃｕ１．５％以下、Ｎｉ：　１゜５％以下、Ｃ
ｒ：０．６％以下、Ｖ：Ｏ，１５％以下、Ｎｂ：０．１
０％以下、Ｔｉ：Ｏ，１５％以下、希土類元素０．１５
％以下及びＣａ：０．０１％以下のうちの１種又は２種
以上を含有し、残部が実質的にＦｅからなる謂を、Ａｒ
、意思上の仕上温度で熱間圧延した後、７００℃以上の
鋼板温度でＮＨ，雰囲気中に投入して鋼板表面に窒化層
を形成してから、６００℃以下２００℃以上の硝酸塩系
の塩浴に浸漬して、窒化層上にＦｅ５０．を主体とした
二次スケール層を形成することを特徴とするものである
。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

まず、本発明における化学成分の限定理由を説明する。

Ｃ： Ｃは、塩浴処理時の低温変態生成物の体積分率を高め、
４０　ｋｇｆ／　ｎｕｎ”以上の引張強さを得るために
、０．０１％以上が必要である。しかし、０．１５％を
超えると点溶接性が劣化する。よって、Ｃ量は０．０１
〜０．１５％の範囲とする。

Ｓｉ： Ｓｉは、本発明において高強度で全伸びの優れた鋼板を
得るために効果的な元素である。しかし、１．０％を超
えるとＳＬスケール疵の発生が著しく。

スケール密着性も劣化するので、Ｓｉ量は１．０％以下
とする。

Ｍｎ： Ｍｎは高強度を得るのに効果的な元素であるが。

０．５％未満では十分な効果が得られず、また１゜５％
を超えると不経済である。よって、Ｍｎ量は０．５〜１
．５％の範囲とする。

Ｐ　： Ｐは加工性を低下させる場合があるので、可及的に少な
いことが望ましく、０．０３％以下とする。

Ｓ　： Ｓは展伸型の非金属介在物を生成し、冷間加工性を劣化
するので、可及的に少ないことが望ましいが、経済性を
考慮して、上限を０．０１％とする。

Ｓｏ０．ＡＱ： Ｓｏ０．ＡＱは脱酸剤並びに結晶粒度調整剤として有効
であるが、０．０１％未満ではその効果が得られず、ま
た０、１０％を超えて多量に含有させてもその効果は飽
和する。よって、ＳｏＱ　、Ａ　Ｑ量は０．０１〜０，
１０％の範囲とする。

以上の各元素を必須成分とするが、以下に示すＣｕ、　
Ｎｉ、　Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、希土類元素及びＣａの
うちの１種又は２種以上を、必要に応じて適量で添加す
ることができる。

Ｃｕ： Ｃｕは強度を向上させるのに有効であるが、１゜５％を
超えるとＣｕ添加鋼特有の亀甲状割れが発生し、スケー
ル密着性が劣化するので、Ｃｕ量は１．５％以下とする
。

Ｎｉ： Ｎｉは強度を向上させると共に、Ｃｕ割れの防止に有効
であるが、１．５％を超えるとその効果は飽和し、不経
済であるので、Ｎｉ量は１．５％以下とする。

Ｃｒ： ＣｒはＣｕ、Ｎｉと同様に強度の向上に有効であるが、
電気抵抗溶接性やフラッシュバット溶接性の点からは、
好ましくないので、Ｃｒ量は０．６％以下とする。

Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ： ■、Ｎｂ及びＴｉはいずれも炭窒化物を形成し、その析
出硬化作用によって強度の上昇に著しく寄与するが、■
及びＴｉがそれぞれ０．５％を超える場合、Ｎｂが０．
１０％を超える場合は、いずれもその効果が飽和するの
で、■及びＴｉの各量は０゜１５％以下、Ｎｂｉは０６
１０％以下とする。

希土類元素（ＲＥＭ）並びにＣａはいずれも非金属介在
物の形状制御作用を有し、冷間加工性を向上させるが、
希土類元素が０．１５％を超える場合、Ｃａが０．０１
％を超える場合はいずれも非金属介在物が増加し、逆に
冷間加工性が劣化する。

よって、希土類元素量は０．１５％以下、Ｃａ量は０．
０１％以下とする。

なお、該鋼には製造上不可避的に不純物が随伴されるが
、不純物量は本発明の効果を損なわない限度で許容され
る。

次に本発明の製造条件について説明する。

上記化学成分を有する鋼は、通常の方法で溶製。

スラブ製造した後、熱間圧延を施して鋼板とする。

但し、熱間圧延仕上温度はＡｒ、変態点以上とする必要
がある。これは、Ａｒ、変態点未満の低温仕上を行うと
フェライトの加工組織が残留し、加工性を低下させるの
で好ましくないからである。

次に、熱間圧延後、窒化層を形成させるが、そのために
は鋼板温度が７００’Ｃ以上でＮＨ３雰囲気中へ投入す
る必要がある。１板温度が７００℃未満では、十分な窒
化層の生成が達成されない。

次いで、このようにして形成した窒化層の上にＦｅ、０
４を主体とする二次スケールを形成させるために、６０
０”Ｃ以下２００℃以上の硝酸塩系の塩浴（ソルトバス
）に浸漬する。このときの塩浴温度が６００℃を超える
と鋼板は十分な強度が得られず、また２００℃以下では
逆に強度が高くなりすぎ、加工性が劣化する。

この段階で、鋼板の表面には、地鉄上に形成された窒化
層と、Ｆｅ３Ｏ４単独又はＦｅ、０４を主体とする二次
スケール層とで構成された表面層が得られる。本発明者
の研究によれば、Ｆｅ３Ｏ４はＦｅＯ及びＦｅ、０３に
比べて常温での破壊強度が大きいので、スケール密着性
を向上させるためには。

Ｆａ、０４比率が可及的に高いスケール層が好ましく、
Ｆｅ３Ｏ４単独層のスケール層が最適であるが、多少の
ＦｅＯ及びＦｅ２Ｏ，等の混入は許容される。

なお、スケール厚さは特に制限されないが、一応、Ｆｅ
３Ｏ４単独層で１ｏμｍ以下程度を目安にすればよい。

硝酸塩系の塩浴で処理した後は、引き続き室温まで冷却
するが、Ｆｅ３Ｏ４の生成を抑制するためには、容器で
雰囲気をＮ２ガスで置換する等により窒素雰囲気中で冷
却乃至放冷するのが望ましい。

しかし、巻取後又は平板のままで空冷乃至放冷してもよ
い。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に示す化学成分を有する鋼を熱間圧延し、第３表
に示す各仕上温度で仕上げた後、第３表に示す温度の鋼
板をＮＨ，雰囲気中に投入し、第３表に示す処理温度で
窒化処理を施して窒化層を表面に形成し、次いで第３表
に示す処理温度の硝酸塩塩浴に投入してスケールを生成
してから、室温まで放冷した。

得られた熱延鋼板について、窒化層の厚さ、スケール層
の厚さと組成並びに鋼板の引張特性を調べ、更に各種の
冷間加工を施してスケール密着性を調べると共にカチオ
ン塗装後に耐チツピング性試験を行った。それらの結果
を第２表及び第３表に示す。

また、比較のため、通常の条件にて熱間圧延し、４００
℃で巻き取った板厚３ｍｍの熱延タイトスケール鋼板（
第１表中の鋼Ｊ）についても、同様にしてスケール密着
性及び耐チッピング性を調べた。

その結果を第２表に併記する。

なお、冷間加工後のスケール密着性は、幅２００ｍａ＋
、長さ１２０ｍｍの試験片について、第１＠及び第２図
に示す要領にてＵ曲げ加工（Ｒ＝９ｍｍ、荷重２０ｔｏ
ｎ）、■曲げ加工（Ｒ＝　１　ｍｙｒの９０’Ｖ曲げ、
荷重２０ｔｏｎ）を行い、中央＄７ｉ２０ｍｍ（第３図
参照）における加工前、Ｕ曲げ加工後、■曲げ加工後の
スケール剥離量をテープによる剥離テストで測定し、判
定した。

また、耐チツピング性試験は、３ｍｍｔＸ　５０ｍｍ口
の供試材について次の条件でチッピングを行い、供試材
全面についている砕石くず及び剥がれた塗膜をテープ剥
離にて除去した後、目視により評価した。

±１」３色ｐ乱圧 砕石材質：みかげ石 〃　寸法＝５〜１０ｍ１ＩＩφ 射出空気圧：　２　、　Ｏｋｇｆ／　ｃｍ”ノズル−供
試材距離＝３ｏＯＩＩＩＩ１１総射出石量；３００ｇ 第３表に示すとおり、本発明例はいずれもスケール密着
性に優れていると共に引張特性も優れていることがわか
る。一方、比較例はスケール密着性或いは引張特性のい
ずれかが劣っている。これらを図示した第４図からも明
らかなように、本発明例は、スケール密着性と優れた強
度−全伸びバランスが両立していることがわかる。

また、第２表に示すとおり、本発明鋼Ａは、スケール密
着性並びに耐チッピング性が優れているのに対し、比較
鋼Ｊは厳しい冷間加工後のスケール密着性に劣り、また
耐チッピング性も劣っているいる。

【以下余白１ （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、スケール密着性
、特に各種の冷間加工後及び塗装後のスケール密着性が
極めて優れていると共に、冷間加工性及び塗装性も優れ
ており、しかも黒皮ままで４０−１００　ｋｇｆ／　ｍ
ｍ”の高強度の熱延鋼板を得ることができるので、軽量
化の傾向にある自動車用等の鋼板材料の製造に好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はＵ曲げ加工試験の要領を示す説明図、第２図は
Ｖ曲げ加工試験の要領を示す説明図、第３図は各加工試
験後のスケール剥雛量の測定部（斜線部）を示す図で、
（ａ）は加工前の場合、（ｂ）はＵ曲げ加工試験の場合
、（Ｃ）はＶ曲げ加工試験の場合を示し、 第４図は引張強さと全伸びとの関係（強度−全伸びバラ
ンス）を示す図である。 （Ｃ１） 第３ （ｂ） （Ｃ，） 特許出顕六　　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　　中　　村　　　尚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．０１〜０．１
   ５％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．５０〜１．５０
   ％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下及びＳｏ
   ｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１０％を含有し、残部が実質
   的にＦｅからなる鋼を、Ａｒ＿３点以上の仕上温度で熱
   間圧延した後、７００℃以上の鋼板温度でＮＨ＿３雰囲
   気中に投入して鋼板表面に窒化層を形成してから、６０
   ０℃以下２００℃以上の硝酸塩系の塩浴に浸漬して、窒
   化層上にＦｅ＿３Ｏ＿４を主体とした二次スケール層を
   形成することを特徴とするスケール密着性の優れた加工
   用高強度熱延鋼板の製造方法。
2. （２）前記鋼は、更にＣｕ：１．５％以下、Ｎｉ：１．
   ５％以下、Ｃｒ：０．６％以下、Ｖ：０．１５％以下、
   Ｎｂ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．１５％以下、希土類
   元素０．１５％以下及びＣａ：０．０１％以下のうちの
   １種又は２種以上を含有するものである請求項１に記載
   の方法。