JPH03126814A - 高張力ほうろう用鋼板の製造方法 - 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、高張力ほうろう用鋼板の製造方法に関する。

さらに、詳しくは、本発明は例えばプレス成形時には軟
らかく高成形性を有し、ほうろう焼成後に硬くなる性質
を有し、製品における強度を著しく上昇させることがで
きるため、製品の軽量化を図ることが可能な、高張力ほ
うろう用ＩＩＩ　＋ｌｉの製造方法に関する。

（従来の技術） ほうろう製品は、周知のように、鉄および鉄合金、銅、
アルミ等の金属の表面に無機のガラス質を塗り、高温条
件下で焼き付けて得られるものであり、例えば薄鋼板を
用いて、浴槽、家庭用器物、建材等が製造されている。

−例として、ほうろう浴槽の場合は、従来は、２．３１
厚のほうろう用極低炭素鋼板を使用して、１０（ｌｏｔ
圧搾機により深絞り１回で成形され、その後に大型連続
焼成窯で焼成される。

このようなほうろう用極低炭素鋼板として用いることが
できる冷延鋼板には、製鋼段階で充分に脱炭処理をして
極低炭素鋼としてからＴｉを添加した極低炭素Ｔｉ添加
鋼をベースに、Ｐ、　Ｓｉ、　Ｍｎ、　Ｃｒを適量添加
して強度を上げた高張力冷延銅板があり、この高張力冷
延鋼板については多くの提案が従来から既になされてい
る。

例えば、特公昭５７−５７（１４５号公報においては、
上記極低炭素Ｔｉ添加鋼にさらに多量のＰを添加した冷
延鋼板が開示されている。また、特公昭５８２９１２９
号公報においては、上記極低炭素Ｔｉ添加鋼に多量のＭ
ｎを単独添加した例が開示されている。

しかし、いずれの場合も強度の割りには高いｒ値が得ら
れ難く、その結果、連続焼鈍後に水焼き入れを行う必要
が生じており、実用性が乏しい提案となっている。

一方、特公昭５０−３１０８９号公報には上記極低炭素
Ｔｉ添加鋼にＳｉを添加する例が開示されているが、ｒ
（ａのレベルは必ずしも高くない上に、実用的には鋼板
の酸化が問題となり、なかなか実用化されていないのが
現状である。

これらのいずれの極低炭素Ｔｉ添加鋼にも、母材の降伏
点が低いという特徴があり、低炭老鋼板と比較した場合
、成形加工性は良好であるが、成形加工後の降伏点も低
いために実際に描込部材として用いた場合に、変形し易
く強度が不足するという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） このため、鋼中の固溶炭素あるいは固？８Ｎ素の歪時効
硬化を利用することにより、塗装焼付時（１７０°Ｃ×
２０分程度）に降伏点が４〜６　ｋｇｆ／ｍ−上昇する
低炭素鋼からなる鋼板が提案されている。これは、低炭
素鋼においては既に実用化されている手段であるが、極
低炭素Ｔｉ添加鋼においては、もともと鋼中の炭素量が
少ないため大きな焼付硬化性、すなわち降伏応力の上昇
を期待することは難しい。また、ほうろう用鋼板として
、低炭素鋼を用いた場合は、ほうろう焼成中に釉薬と鋼
中炭素とが反応してピンホールを発生し易く、また極低
炭素Ｔｉ添加鋼を用いた場合は、ほうろう焼成中に鋼中
炭素がＴｉＣとして析出するため降伏応力の上昇を期待
できない。

一方、鋼中にＣｕを多量に含むと、いわゆるジュラルミ
ンのように、ε−Ｃｕの析出硬化を利用して、鋼を強化
できることは古くから知られていた。

そこで、特開昭６４−４４２９号公報には、鋼中にＣｕ
を添加して、ブレス成形後、４５０〜７００°Ｃの温度
範囲で０．１分以上熱処理を施すことによって、高張力
鋼板が得られることが開示されている。

しかし、この提案にはほうろう用鋼板として有用か否か
は示されておらず、特にブレス成形後、一般に施釉し、
８００°Ｃ以上の高温で焼成されるほうろう製品につい
ての知見は全く得られていない。

以上のような状況下において、本発明者らはもちろん他
の当業者も、引張強さが約３３ｋｇｆ’／ｍ−以上の高
張力冷延鋼板であって、低い降伏応力と高いｒ値とを有
し、成形性が軟質鋼板並みに良好であって、かつほうろ
う焼成後には硬くなる冷延鋼板を製造する方法を希求し
て長年にわたって研究してきた。

ここに、本発明の目的は、ほうろう焼成前には降伏応力
が低く、成形性が良好であり、ｒ値１．６以上であって
、かつほうろう焼成後には降伏応力が著しく上昇し、製
品における強度が増大する高張力ほうろう用鋼板の製造
方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記の課題を解決するため、種々検討を
重ねた結果、前述の極低炭素Ｔｉ添加鋼板に着目して鋭
意研究を続けた。

その結果、極低炭素Ｔｉ添加鋼をベースに０．５重量％
以上のＣｕの添加と、０．３５重量％以下のＭｎ含有量
の抑制とを行い、かつ熱間圧延の巻き取り温度を通常の
熱延鋼板に比較して低くし、その後に冷間圧延と焼鈍と
を行うと、ほうろう焼成前には適性な強度とｒ値とが得
られ、かつほうろう焼成後に降伏応力が著しく上昇する
ことを知見して、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、重量％で、 Ｃ：ｏ、ｏｏａｏ％以下、　　Ｓｉ：１．０％以下、Ｍ
ｎ：０．３５％以下、　　　Ｐ：０．１０％以下、Ｓ　
：ｏ、ｏ２ｏ％以下、　ｓｏｌ、へＱ：Ｏ，ｌＯ％以下
、Ｎ　：０．００６０〜０．０１５％、　Ｔｉ：Ｏ，Ｏ
Ｉ〜０．２０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％、　　　Ｎｉ
：２．０％以下、残部Ｆ６および不可避的不純物 からなる鋼組成を有する鋼片を熱間圧延後、６００°Ｃ
以下の温度で巻き取り、次いで冷間圧延と再結晶温度以
上Ａｃ３点以下の温度での焼鈍とを行うことを特徴とす
る高張力ほうろう用鋼板の製造方法である。

本発明の１つの態様においては、前記鋼片がさらに、重
量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．０２％を含有してもよ
い。

また、本発明の別の態様においては、前記鋼片がさらに
、［ｌ：０．０００１〜０゜００２０％を含有してもよ
い。

このように、本発明にかかる高張力ほうろう用鋼板の製
造方法により得られる鋼板は、例えば科学機器、厨房機
器、衛生機器等のほうろう製品に使用されることが好適
であり、特にそれらに要求される成形性と強度とを同時
に付与することが可能である。したがって、今日、特に
要求されるそれらの製品の薄肉化すなわち軽量化を効果
的に達成することができるのである。

（作用〉 以下、本発明を作用効果とともに詳述する。なお、本明
細書においては、特にことわりがない限り、１％」は「
重量％」を意味するものとする。

まず、本発明において、用いる洞の組成を限定する理由
を説明する。

ＣＴＣは鋼中に必然的に含有される。しかし、Ｃが多く
なると強化には寄与するが、後述するＴｔの必要量が増
加してコストアップとなる。したがって、本発明にあっ
てはＣの上限を０．００８０％と限定する。

Ｓｌ：本発明においては、必ずしも添加しなくてもよい
元素であるが、Ｓｉには安価に鋼板の強度を向上させる
ことができるという利点がある。しかし、１，０％を越
えると酸洗性が悪化したり、加熱時の表面酸化も甚だし
くなるため、１．０％以下と限定することとした。

Ｍｎ：）’１．ｎはＳの固着のために必要な元素である
が、含有量が多くなるとｒ値の低下が著しい。特に、０
．３５％を越えると１．６以上のｒ値を得ることが困難
となるため、本発明においては０．３５％以下に限定す
る。

Ｐ：Ｓｉと同様に安価な強化元素である。また、ほうろ
う前処理工程での酸洗性を改善するために添加すること
が望ましいが、その添加量が多くなると粒界脆化を起こ
しやすい。したがって、０．１０％以下に限定する。

Ｓ；本発明において、Ｓは特に低下することが望ましい
、ｓＮが０．０２０　対培越えるとＭｎＳが形成され、
これが加工性を劣化させるからである。

したがって、０．０２０％以下に制限する。望ましくは
、０．０１％以下である。

ｓｏｌ、ＡＱ：脱酸調整のために添加される元素である
。

本発明においては、必ずしも添加する必要はないが、そ
のときはＴＩの添加歩留が低下するため、添加すること
が好適である。一方、ｓｏｌ、Ａ（！が多いとコストの
上昇をもたらすため、上限を０．１０％とする。

Ｎ：ｊｌｄ爪飛び性を改善するために添加する元素であ
る。　０．００６０％未満であるとその効果がなく、多
いほうが望ましい。しかし、あまり多いと多量のＴｉ添
加が必要なことから上限を０．０１５％とする。

られる、これは従来から用いられている弐であり、Ｃ，
、ＮをＴｉＣ、ＴｉＮとして固着するに足るＴｔｌｌを
添加すべきであることを示している。Ｔｉ残存するため
、ｒ値が低下する。一方、Ｔｉが０．０１％未満は上式
からも現実的でないし、また０、２０％超添加するとコ
ストアンプをもたらすため０．０１％以上０．２０％以
下に限定する。

Ｃｕ：Ｃｕは鋼板中にε−Ｃｕとして析出し、鋼板の強
度を上げる作用があるため、本発明において添加は必須
である。０．５％未満ではこの効果が不充分であり、一
方３．０％を越えるとｒ値の低下が大きいうえに、熱延
スラブにおいて割れを起こし易くなるので０．５〜３．
０％に限定する。

Ｎｉ：Ｎｉ　はＣｕ添加鋼においては熱間赤熱脆性を防
止するために必要に応して添加される。

−ｉにＮｉをＣｕの１／２以上添加するのが好ましい、
しかし、非常に高価であるので上限を２．０％に限定す
る。

Ｎｂ：　Ｎｂは鋼板の面内異方性を改善する目的で必要
に応して添加される元素である。０．００５％未満では
その効果がなく、また０、０２％超では再結晶温度が上
昇し、より高温焼鈍を必要とする。よって、ｏ、ｏｏｓ
％以上０．０２％以下と限定する。

ＢＩＢは粒界に偏析し粒界を強化する作用を有するので
２次加工脆性の防止が特に必要な場合に必要に応して、
少量添加される元素である。この場合、Ｂの添加量は、
０．０００１％未満では効果がなく、また０、００２０
％超では添加コストの上昇やスラブ割れの原因となるた
め、０．０００１〜０．００２０％と限定する。

次に、本発明における製造条件の限定理由について、説
明する。

！！Ｊ１　　　正　　°１　ｏ　　　正　　　　ｉ（工
率発明においては、上記組成を有する鋼片に熱間圧延を
行って、板厚が２．５〜６．０１程度の熱延鋼板とする
。熱間圧延時の圧下率等は通常程度であればよく、何ら
限定を必要としない。

そして、熱間圧延終了後の巻き取り温度は、６００゛Ｃ
以下にする必要がある。この理由は次の如くである。通
常のＴｉ添加鋼板のｒ値は巻き取り温度が高いほど大き
いとされ、６００°Ｃ超の温度で巻き取られるのが一般
的である。しかし、本発明のように、Ｃｕを多量に含む
鋼を対象にする場合においては、６００　’Ｃ超の温度
で巻き取りを行うと冷間圧延および焼鈍後のｒ値が著し
く低下するため、６００°Ｃ以下の温度で巻き取るので
ある。下限は特に限定する必要がないが、−殻内には常
温である。

熱間圧延後、必要に応じて行われる脱スケールに次いで
冷間圧延と焼鈍とが行われる。

脱スケールは通常の冷延鋼板の製造の場合と同様に、例
えばスケールブレーカ−により高圧水をその表面に噴射
すればよい。また、冷間圧延についても圧下率等は通常
の冷延鋼板における場合と同様に、６０〜９０％程度と
すればよく、特に限定を要さない。

そして、冷間圧延後の焼鈍処理は、箱型焼鈍または連続
焼鈍のどちらでもよく限定を必要としないが、箱型焼鈍
のほうが鋼板がより硬くなり内外装用途等には望ましい
、この硬質化の理由は、焼鈍冷却中にε−Ｃｕが析出す
るためであると考えられる。したがって、本発明にかか
る高張力ほうろう用鋼板の製造方法の適用に際しては、
品質、コスト等を勘案して、箱型焼鈍と連続焼鈍とを使
い分けることが最も望ましい。

また、焼鈍温度は、再結晶温度未満であると、得られる
鋼板の加工性が低下し、一方Ａｃ、１点超であるとオー
ステナイト相が生成するため、加工性が低下する。した
がって、本発明においては、焼鈍温度を再結晶温度以上
Ａｃ、点板下と限定する。

なお、保持時間については、箱型焼鈍の場合は５〜２０
時間程度、連続焼鈍の場合は２０〜１８０秒程度が例示
される。

この後、必要に応して、適当量の調質圧延が行われ、高
張力ほうろう用鋼板が製造される。

かくして、本発明によれば、引張強さが高く、降伏応力
が引張強さに比べて低く、ｒ値が１．６以上であって、
成形加工後の熱処理、つまりほうろう坑底により硬化す
る高張力ほうろう用ｗＪ板が容易に製造されるのである
。

なお、本発明において、上述のようなＣｕおよびＭｎの
添加量の制限により、上記の如くの効果が得られる理由
は正確には不明であるが、次のように推測される。

すなわち、Ｃｕの添加量の増加は成形加工後のほうろう
焼成後の麿却時にε−Ｃｕが、ジュラルミンのＧｌｌゾ
ーンのように、析出して鋼板の降伏応力の上昇に寄与す
るものであり、高温でのほうろう焼成にはこのＣｕを溶
体化させる作用があり、一方Ｍｎ星の０．３５％以下へ
の低減と巻き取り温度の低下は、冷間圧延前の組織を清
浄にして、冷間圧延集合組織を形成させ、その結果とし
て高ｒ値化に好ましい（１１１１方位粒の再結晶を促進
させることに寄与すると考えられる。

さらに、本発明を実施例を用いて説明するが、これは本
発明の例示であり、これにより本発明が限定的に解釈さ
れるものではない。

実施例Ｉ Ｃ：０．００２％、Ｓｉ：０．０１％、門ｎ：ｏ、１２
％、Ｐ：０．００５％、Ｓ：０．００６％、ｓｏｌ、Ａ
Ｑ：０．０３％、１ｉ：０．００７％、Ｔｉ：０．０６
％、ｃｕ：ｏ＋０．５，１．０．１．５゜２．０％、ま
たは３．０％、 Ｎｉ：０．３％、残部Ｐｅ よりなる組成の５種の鋼片をそれぞれ熱間圧延し、仮ｆ
ｆ３．２ｍｓ＋の熱延＠板とした。　Ｃｕ添加量の違い
に起因する、それぞれ鋼の再結晶温度および胱８点には
大差なく、再結晶温度は連続焼鈍で７２０〜７５０でＡ
ｃ３点は９１０’Ｃ程度である。

巻き取り温度はそれぞれの熱延鋼板について５００　”
Ｃおよび６５０°Ｃとした。次いで、脱スケール後、こ
れを板厚０．６５ｍｍにまで冷間圧延し、さらに８５０
　’ＣＸ６０秒保持からなる連続焼鈍を行って、試料と
した。得られた試料から引張試験片を採取し、圧延方向
について引張試験を行った。

結果を第１図にグラフでまとめて示す。同図中、・は巻
き取り温度が６５０″Ｃの場合、Ｏは巻き取り温度が５
００　’Ｃの場合の試料から得た引張試験片をそれぞれ
示す。

第１図からも明らかなように、調板の降伏応力、引張強
さはＣｕ量の増加により直線的に上昇する。

一方、ｒ値はＣＩ＋量の増加によって低下するが、巻き
取り温度が高い場合（・）にはＣｕ量の増加につれてｒ
値の低下が著しく、巻き取り温度が低い場合（○）には
、ｒ値の低下が小さく、例えばＣｕを１．５％添加して
も、ｒ値≧１．６となることが分かる。

次に、ほうろう焼成をシミュレートする実験として、上
記鋼板に２％の歪を与えてから、６００°Ｃ×３分→８
３０°ＣＸ３分→６００℃×３分の熱処理を行った場合
の降伏応力の上昇量を測定した。結果を第２図にグラフ
で示す。第２図から明らかなよ・うに、Ｃｕ量が０．５
％以上となると巻き取り温度の差には無関係に降伏応力
が著しく上昇しているのが分かる。

すなわち、第１図および第２図に示す結果より、本発明
にかかる方法により製造した引張試験片は、引張強さが
高く、降伏応力が引張強さに比べて低く、ｒ値が１．６
以上であって、成形加工後の熱処理によって硬化すると
いう、ほうろう製品の素材として極めて好適な特性を具
備していることがわかる。

実施例２ 第１表に示す組成を有する８ＮαＡないしＩＮαＫを実
施例１と同様の製造条件で０．６５ＩＩｍの冷延鋼板に
仕上げて試料とした。なお、巻き取り温度は全ての冷延
鋼板について５００°Ｃであり、鋼Ｎｌ１Ｃないし鋼Ｎ
ｃｉＦおよび鋼ＮＱＫから得た試料については、連続焼
鈍（８５０°ＣＸ６０秒）と箱焼鈍（７３０“ＣＸｌ０
時間）を行い、鋼ＮＱＡＳ鋼ＮＣＬＢ、洞弘Ｇないし鋼
Ｎｏ、　Ｊから得た試料については、連続焼鈍（８５０
°ＣＸ６０秒）を行って、第２表に示すように、試料石
工ないし試料Ｎα１６とした。

得られた試料より引張試験片を採取し、圧延方向につい
て引張試験を行った。

また、ほうろう焼成後の強度上昇を求めるため、実施例
１と同様な方法で降伏応力の上昇量（熱硬化量）を求め
た。

さらに、ほうろう掛けは、脱脂、酸洗、Ｎｉミツランシ
ュメンキ１、市販の直接１問掛は用釉薬を用いて評価し
た。ビン−ホール特性は目視によりまた爪飛び性はその
発生の有無により評価した。

これらの結果を第２表に示す。

これから、明らかなように、試料Ｎα１１、試料Ｎα１
２、試料Ｎ１１１３はそれぞれＣＳＭｎＸ５の含有量が
本発明の範囲より高く、ｒ値が１．６以下になっている
。また、試料Ｎａ１４はＮが低く、爪飛びが発生してい
る。

さらに、鋼恥Ｃ１鋼恥Ｄ、鋼ＮαＥ、鋼ＮαＦおよ゛び
ａＮαＫから得た試料について、連続焼鈍と箱型焼鈍と
の比較を行い、その結果を第３図、第４図に示す０図中
、口は連続焼鈍、■は箱型焼鈍である。

図中結果より明らかなように、箱型焼鈍のほうがｒ値が
高く、引張強度も高い、また、熱硬化量（降伏応力の上
昇りは連続焼鈍のほうが全般的にやや高いが、箱型焼鈍
によってもＣｕ添加量が０゜５％以上であると熱硬化量
が著しく増大していることがわかる。

このように、本発明により得られた鋼板は、引張強さが
高く、この高い引張応力値の割りには、降伏応力が低く
、また強度の割りには伸びが良く、ｒ値も１．６以上と
高いことがわかる。また、熱硬化性も５　ｋｇｆ／ｎｎ
”以上である。そのうえ、ピンホール特性、爪飛び性等
のほうろう特性も良好である。

さらに、２次加工脆性については、いずれも２０°Ｃ以
下であり、実用上も問題なく、またＢを添加した場合に
は一６０°Ｃ以下でさらに低い。

二次加工脆性は、絞り比２．０で円筒カップに成形した
後常温より一６０°Ｃまでの種々の温度で保持し、その
後５０ｋｇの重錘を２ｍの高さから落雷した際の破面が
脆性破面より延性破面に変化する温度で評価した。

（発明の効果） 以上、詳述したように、本発明により、成形性に優れ、
かつほうろう焼成により硬化する高張力ほうろう用鋼板
を製造することが可能となった。

すなわち、本発明により、例えばブレス成形特には軟ら
かく、ほうろう焼成後に硬くなる性質を有し、製品にお
ける強度を著しく上昇させることが可能なため、製品の
軽量化を図ることが可能な、高張力ほうろう用鋼板を提
供することが可能となった。

かかる効果を有する本発明の実用上の意義は極めて著し
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｃａｘとｒ（！、降伏応力および引張強さと
の関係を示すグラフ； 第２図は、Ｃａｘとほうろう焼成後の降伏応力の上昇量
との関係を示すグラフ； 第３図は、Ｃａｘとｒ値、降伏応力および引張応力との
関係を示すグラフ；および 第４図は、Ｃａｘとほうろう焼成後の降伏応力の上昇量
との関係を示すグラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．００８０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：
   ０．３５％以下、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．０２０
   ％以下、ｓｏｌ、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．００
   ６０〜０．０１５％、Ｔｉ：０．０１〜０．２０％、Ｔ
   ｉ≧４〔Ｃ＋１２／１４・Ｎ〕 Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｎｉ：２．０％以下、残部Ｆ
   ｅおよび不可避的不純物 からなる鋼組成を有する鋼片を熱間圧延後、６００℃以
   下の温度で巻き取り、次いで冷間圧延と再結晶温度以上
   Ａｃ＿３点以下の温度での焼鈍とを行うことを特徴とす
   る高張力ほうろう用鋼板の製造方法。
2. （２）前記鋼片がさらに、重量％で Ｎｂ：０．００５〜０．０２％ を含有することを特徴とする請求項１記載の高張力ほう
   ろう用鋼板の製造方法。
3. （３）前記鋼片がさらに、重量％で Ｂ：０．０００１〜０．００２０％ を含有することを特徴とする請求項１または請求項２記
   載の高張力ほうろう用鋼板の製造方法。