JPH05279734A - 表面性状に優れる高強度熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Siスケールを生じることがない表面性状に優
れる高強度熱延鋼板を製造する。 【構成】 重量％で、Ｃ : 0.25 ％以下、Si: 0.40〜2.
0 ％、Mn: 0.35〜2.0 ％、さらに、Ｂ: 0.0005〜0.01
％、Cr: 0.04〜2.00％、Cu: 0.30〜2.00％、Nb:0.02 〜
0.30％、Ni: 0.30〜2.00％、Ｐ:0.10 ％以下およびTi:
0.02〜0.30％からなる群から選ばれた１種または２種以
上、残部: Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有
するスラブを加熱炉にてスラブ表面温度 1170 〜1250℃
に100 〜150分間加熱保持し、その後の熱間圧延工程で
１回以上デスケーリングを行い、Ar₃点以上で熱間圧延
を終了し、650 ℃以下で巻取る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面性状に優れる高強
度熱延鋼板の製造方法に関し、さらに詳しくは、自動車
用材料、産業機械用材料、建材さらには鋼管用母材等に
使用するのに好適な、引張強さが45 kgf/mm²以上の表面
性状に優れる高強度熱延鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、スケールは高温度に加熱
された鋼材の表面に生じる酸化鉄であり、特に、Siを含
有する熱延鋼板にはSiスケールと呼ばれるスケールが鋼
板表面に生じることが知られている。

【０００３】Siスケールは、熱間圧延後の鋼板表面に赤
褐色の島状模様となって現れ、鋼板の外観品質を著しく
低下させる。また、Siスケールが現れた鋼板表面には微
小な凹凸が形成されるため、酸洗を行っても島状模様を
解消することはできない。したがって、例えば自動車と
いった最終製品の製造段階における塗装後においても島
状模様は消えずに認識されることがある。近年では、例
えば鮮映性を向上させるために塗膜の厚さが以前よりも
低減される傾向にあるとともに、塗装色としてオーソド
ックスな白色系が多用される傾向にあるため、製品段階
においても鋼板表面 (地鉄) の模様が従来以上に浮き出
易くなってきた。

【０００４】そこで、この島状模様の発生低減を図るた
めに、島状模様の原因であるSiスケールを低減すること
を目的として、鋼中のSi含有量を可及的に低減して熱間
圧延前の加熱温度を下げる手段が従来より採用されてい
た。例えば、特開昭58−6937号公報ではSiの含有量が0.
25％ (以下、本明細書においては「％」は特にことわり
がない限り「重量％」を意味するものとする) より多い
と鋼板の表面性状が劣化することから、Siの上限を0.25
％に限定している。しかし、通常の熱間圧延においてSi
スケールを安定して皆無にするにはSiを0.04％以下程度
にまで低減せざるを得ないのが実状である。

【０００５】一方、Siは固溶強化元素であると同時に伸
びを改善する元素であることから、加工用高強度部材に
はSi添加が望まれ、例えば特開昭59−1632号公報では1.
2 ％以下でのSi添加が記載されているが、このような単
純なSi添加では島状模様が発生してしまう。また、低温
加熱はSiスケール低減には有効ではあるが、Si添加鋼に
おいてSiスケールを皆無にするにはかなり低い温度に管
理する必要があり、仕上圧延温度の確保が困難となって
材質劣化あるいは形状劣化を招くとともに熱間圧延の作
業性をも損ねる。このため、仕上圧延温度の確保と低温
加熱とは両立し難く、操業上Siスケールの散発が免れな
かったのが現状である。

【０００６】また、特開平３−72031 号公報には、Ｃ：
0.03〜0.25％、Si：1.1 〜2.0 ％、Mn：0.3 〜1.5 ％、
Al：0.005 〜0.1 ％、残部Feおよび不可避的不純物から
なる鋼組成のスラブを加熱炉によりスラブ表面温度1100
℃以上に加熱し、その際のスラブ最高表面温度をＴ℃と
した場合の（Ｔ−60) ℃以上の温度となる在炉時間をｔ
とした場合、Ｔ≦−2.75t ＋1420となるようにし、その
後の熱間圧延において１回以上のデスケーリングを行っ
た後、(Ar₃点−30℃）以上で熱間圧延を終了し、700 ℃
以下350 ℃以上で巻取ることにより、引張強さが50kgf/
mm² 以上の、表面性状に優れる高強度熱延鋼板の製造方
法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この特開平３−72031
号公報により提案された技術は、略述すれば、スラブの
加熱段階で加熱温度および加熱時間を制御することによ
り、Siスケールの低減ではなく、Siスケールをスラブ表
面に均一に発生させ、その後の熱間圧延の際に生成した
スケールをまとめて除去することによって、島状模様の
発生を抑制して表面性状の改善を狙ったものである。

【０００８】しかし、本発明者らの確認結果によれば、
この技術によってもSiスケールの発生を完全に抑制する
ことはできなった。すなわち、スケールとしてスラブ表
面に生成するFeＯ相とFe₂SiO₄ 相との共晶点は約1170℃
であるため、特開平３−72031 号公報により提案された
技術で規定するような1100℃以上1160℃以下の温度域で
の加熱では、加熱保持には該当せず、Siスケールはスラ
ブ表面に均一に生成しないのである。さらに、1300℃以
上の高温域においては、スケール生成速度が大きく成り
過ぎるためにスラブ表面に生成するスケールの厚さが不
均一となり、結果的に、鋼板表面では部分的なSiスケー
ル剥離が原因となるスケール疵が散在してしまう。

【０００９】ここに、本発明の目的は、表面性状に優れ
る高強度熱延鋼板の製造方法、さらに詳しくは、自動車
用材料、産業機械用材料、建材さらには鋼管用母材等に
使用するのに好適な、引張強さが45 kgf/mm²以上の表面
性状に優れる高強度熱延鋼板の製造方法を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、スラブの
表面にスケールを均一に生成することができる条件を調
べた。その結果、FeＯおよびFe₂SiO₄ の共晶点が約1170
℃であること、すなわち1170〜1250℃の温度域でFeＯと
Fe₂SiO₄ とはともに半溶融状態になっていることを利用
し、スラブ表面温度が上記温度域に入るように加熱する
ことにより、FeＯおよびFe₂SiO₄ が混在するスケールが
スラブ表面に確実に生成することを知見した。

【００１１】しかし、本発明者らはさらに検討を重ねた
結果、この温度域に加熱しても、特開平３−72031 号公
報により提案された技術のように加熱時間が短いと、混
在するスケールはスラブ全面を覆い尽くさないままの状
態で不均一に生成し、その後の熱間圧延工程においてデ
スケーリングされるため、スケール疵発生の原因となっ
てしまうことを知見した。

【００１２】そこで、混在スケールが均一な厚さでスラ
ブ表面全体を均一に覆うのに必要な時間充分に加熱を行
い、この混在スケールを熱間圧延時にデスケーリングに
よって完全に剥離させることにより、表面性状に優れる
高強度熱延鋼板を製造することができることを知見し
て、本発明を完成した。

【００１３】ここに、本発明の要旨とするところは、 Ｃ : 0.25 ％以下、Si: 0.40〜2.0 ％、Mn: 0.90〜2.0
％、 残部: Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有する
スラブを加熱炉にてスラブ表面温度 1170 〜1250℃に10
0 〜150 分間加熱保持し、その後の熱間圧延工程で１回
以上デスケーリングを行い、Ar₃ 点以上で熱間圧延を終
了し、650 ℃以下で巻取ることを特徴とする表面性状に
優れる高強度熱延鋼板の製造方法である。

【００１４】また別の面からは、本発明は、 Ｃ : 0.25 ％以下、Si: 0.40〜2.0 ％、Mn: 0.35〜2.0
％、 さらに、 Ｂ: 0.0005〜0.01％、Cr: 0.04〜2.00％、Cu: 0.30〜2.
00％、Nb:0.02 〜0.30％、Ni: 0.30〜2.00％、Ｐ:0.10
％以下およびTi: 0.02〜0.30％の１種または２種以上、 残部: Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有する
スラブを加熱炉にてスラブ表面温度 1170 〜1250℃に10
0 〜150 分間加熱保持し、その後の熱間圧延工程で１回
以上デスケーリングを行い、Ar₃ 点以上で熱間圧延を終
了し、650 ℃以下で巻取ることを特徴とする表面性状に
優れる高強度熱延鋼板の製造方法である。

【００１５】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。ま
ず、本発明において用いるスラブの組成を限定する理由
を説明する。Ｃ: 0.25％以下 Ｃは、成品の強度を確保するために添加されるが、0.25
％超添加すると加工性および溶接性の劣化が著しい。そ
こで、本発明では、Ｃ含有量は0.25％以下と限定する。

【００１６】Si: 0.40％以上2.0 ％以下 Siは、Ｃとともに強度を確保するとともに、Fe₂SiO₄(フ
ァイアライト) を安定して生成させるために添加され
る。Si含有量が0.40％未満ではFe₂SiO₄ の生成が不安定
となり、一方2.0 ％超ではスケール生成効果が飽和して
コスト増となってしまう。そこで、本発明では、Si含有
量は0.40％以上2.0 ％以下と限定する。

【００１７】Mn: 0.90％以上2.0 ％以下、または0.35％
以上2.0 ％以下 Mnは、強度確保のために添加される。Mn含有量が0.90％
未満 (スラブが後述するように任意添加元素としてＢ等
を含有する場合には0.35％未満) であると強度を確保す
ることができず、一方2.0 ％超含有されると加工性が低
下する。そこで、本発明では、Mn含有量は、0.90％以上
2.0 ％以下、または0.35％以上2.0 ％以下と限定する。

【００１８】上記以外の組成は、Feおよび不可避的不純
物であるが、本発明では、さらに以下に列記する元素群
から選ばれた１種または２種以上を強度を確保するため
に添加してもよい。

【００１９】Ｂ: 0.0005％以上0.01％以下 Ｂは、粒界の強度を確保するために添加される。Ｂ含有
量が0.0005％未満であると強度を確保することができ
ず、一方0.01％超であると効果が飽和し、コスト高とな
る。そこで、本発明では、Ｂを添加する場合の添加量は
0.0005％以上0.01％以下とすることが望ましい。

【００２０】Cr: 0.04％以上2.00％以下 Crは、強度を確保するとともに耐食性を向上させるため
に添加される。Cr含有量が0.04％未満であると強度を確
保することができず、一方2.00％超であると、焼入れ性
上昇に伴う強度上昇のために加工性が劣化する。そこ
で、本発明では、Crを添加する場合の添加量は0.04％以
上2.00％以下とすることが望ましい。

【００２１】Cu: 0.30％以上2.00％以下 Cuは、固溶、析出強化により強度を確保するとともに耐
食性を向上するために添加される。Cu含有量が0.30％未
満であると強度を確保することができず、一方2.00％超
であるとスラブ加熱時に脆化し易くなり、その分だけNi
を添加する必要が生じ、コスト高となる。そこで、本発
明では、Cuを添加する場合の添加量は0.30％以上2.00％
以下とすることが望ましい。

【００２２】Nb:0.02 ％以上0.30％以下 Nbは、析出強化により強度を確保するために添加され
る。Nb含有量が0.02％未満であると強度を確保すること
ができず、一方0.30％超であると加工性が低下する。そ
こで、本発明では、Nbを添加する場合の添加量は0.02％
以上0.30％以下とすることが望ましい。

【００２３】Ni: 0.30％以上2.00％以下 Niは、スラブ加熱時のCu溶融によるスラブ脆化を防止し
て強度を確保するために添加される。Ni含有量が0.30％
未満であるとCu溶融防止効果が不足し、一方2.00％超で
あると効果が飽和し、コスト高となる。そこで、本発明
では、Niを添加する場合の添加量は0.30％以上2.00％以
下とすることが望ましい。

【００２４】Ｐ:0.10 ％以下 Ｐは、強度を確保するとともに耐食性を向上するために
添加される。Ｐ含有量が0.10％超であると偏析が多くな
り、溶接性が低下する。そこで、本発明では、Ｐを添加
する場合の添加量は0.10％以下とすることが望ましい。

【００２５】Ti: 0.02％以上0.30％以下 Tiは、析出強化により強度を確保するとともに溶接後の
HAZ 軟化を防止するために添加される。Ti含有量が0.02
％未満であると強度を確保することができず、一方0.30
％超であるとTi系介在物を多数形成し、特性が劣化す
る。そこで、本発明では、Tiを添加する場合の添加量は
0.02％以上0.30％以下とすることが望ましい。

【００２６】本発明では、上記組成を有するスラブを加
熱炉にてスラブ表面温度 1170 ℃以上1250℃以下に100
分間以上150 分間以下加熱保持する。本発明において加
熱温度を限定するのは、FeＯおよびFe₂SiO₄ の混在スケ
ールを生成させるためである。加熱温度が1170℃未満で
あると共晶点以下であるため半溶融状態とならず、スケ
ールは不均一に生成してしまう。一方、加熱温度が1250
℃超であるとスケールの生成速度が大きいため、実質ス
ラブ表面のスケール厚が不均一となってしまう。そこ
で、加熱温度は、1170℃以上1250℃以下と限定する。

【００２７】なお、図1(a)ないし図1(c)は、本発明にお
いて、加熱時間が100 〜150 分間の場合における、加熱
温度の違いによるスケールの生成状況の違いを示す説明
図である。図1(b)から明らかなように加熱温度が1170℃
以上1250℃以下の範囲内であると、混在スケールが半溶
融状態となってスラブ表面に一様に生成するため、スケ
ールが均一に生成するが、図1(a)から明らかなように加
熱温度が高すぎるとスケール生成速度が大きく成りすぎ
るために初めに生成したスケールが優先的に成長してス
ケール厚が不均一になり、また図1(c)から明らかなよう
に加熱温度が低すぎるとスケールの生成が不均一にな
り、いずれにしてもスケールが不均一に生成してしまう
ことがわかる。

【００２８】本発明において加熱時間を限定するのは、
混在スケールがスラブ表面を覆いつくす時間を確保する
ためである。加熱時間が100 分間未満であるとスラブ表
面に均一にスケールが生成せず、一方加熱時間が150 分
間超であると効果が飽和しコスト増となる。そこで、加
熱温度は100 分間以上150 分間以下と限定する。

【００２９】なお、図1(d)および図1(e)は、本発明にお
いて、加熱温度が1170〜1250℃の場合における、加熱時
間の違いによるスケールの生成状況の違いを示す説明図
である。図1(d)から明らかなように加熱時間が０分以上
100 分間未満の範囲内であると加熱時間が足りないため
にスケールがスラブ表面では充分均一に成長できずスケ
ールが不均一に生成するが、図1(e)から明らかなように
加熱時間が100 分間以上150 分間以下であると混在スケ
ールが半溶融状態となってスラブ表面に一様に生成する
ため、スケールが均一に生成していることがわかる。

【００３０】その後の熱間圧延工程で１回以上デスケー
リングを行って、スラブ表面を完全に覆いつくしている
スケールを完全に除去する。デスケーリングの方法は公
知の方法によればよく、例えば高圧水や縦ロールによる
圧縮応力付加といった通常の方法でよい。熱間圧延は、
通常の条件で行えばよく、材質の確保上Ar₃ 点以上で仕
上圧延を終了する。

【００３１】圧延に引き続き行われる巻取りは650 ℃以
下で行う。650 ℃超の巻取り温度とすると、フェライト
の軟化やパーライトの生成等により強度を確保すること
ができなくなる。そこで、本発明では、巻取り温度は65
0 ℃以下、望ましくは伸びフランジ性向上の観点から65
0 ℃以下400 ℃以上とする。

【００３２】以上のようにして、本発明により、例えば
自動車用材料、産業機械用材料、建材さらには鋼管用母
材等に使用するのに好適な、引張強さが45 kgf/mm²以上
の表面性状に優れる高強度熱延鋼板の製造方法を提供す
ることが可能となった。さらに、本発明を実施例を参照
しながら説明するが、これは本発明の例示であり、これ
により本発明が限定されるものではない。

【００３３】

【実施例】表１に示す化学組成を有するスラブを転炉に
て溶製後加熱炉に装入し、同じく表１に示すスラブ表面
温度になるまで加熱し、表１に示す加熱時間分だけ温度
保持を行った。そして、表１に示す加熱炉抽出温度から
高圧水によるデスケーリングを行いながら表１に示す仕
上圧延温度で熱間圧延を終了し、さらに表１に示す巻取
温度で巻取り、熱延鋼板とした。

【００３４】そして、酸洗後に表面観察し、表面性状を
判定した。試料No.1ないし試料No.11 が本発明例であ
り、いずれも強度45kgf/mm² 以上であって、Si島状スケ
ール疵の残存も皆無であり表面性状は良好であった。試
料No.12 は、組成が本発明の範囲外であるため、スラブ
段階でのスケールが均一に生成できず、表面性状が劣っ
た結果となった。

【００３５】

【表１】

【００３６】さらに、試料No.23 は、通常の加熱炉条件
で加熱し、熱間圧延を行った。そして、酸洗後に表面観
察を行った。その結果、表面性状は不良であった。な
お、図２には本実施例の結果であって、加熱温度と加熱
時間との関係をグラフで示し、図３には本発明例 (試料
No.5および６）と従来法 (試料No.23)との双方における
加熱パターンの違いをグラフで示す。図２における凡例
は以下の通りである。 ○：合格 (Si島状スケール疵は残存せず) △：不合格 (Si島状スケール疵85〜95％発生) ×： 〃 (Si島状スケール疵30〜85％発生) ※： 〃 (Si島状スケール疵10〜30％発生)

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、例
えば自動車用材料、産業機械用材料、建材さらには鋼管
用母材等に使用するのに好適な、引張強さが45 kgf/mm²
以上の表面性状に優れる高強度熱延鋼板の製造方法を提
供することができた。かかる効果を有する本発明の意義
は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、スラブ表面におけるSiスケールの生成
状況を示す説明図であり、図1(a)ないし図1(c)は、本発
明において、加熱時間が100 〜150 分間の場合におけ
る、加熱温度の違いによるスケールの生成状況の違いを
示す説明図であり、図1(d)ないし図1(e)は、本発明にお
いて、加熱温度が1170〜1250℃の場合における、加熱時
間の違いによるスケールの生成状況の違いを示す説明図
である。

【図２】本実施例の結果であって、加熱温度と加熱時間
との関係を示すグラフである。

【図３】本発明例 (試料No.5および６）と従来法 (試料
No.23)との双方における加熱パターンの違いを示すグラ
フである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ : 0.25 ％以下、Si: 0.40〜2.0 ％、Mn: 0.90〜2.0
   ％、 残部: Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有する
   スラブを加熱炉にてスラブ表面温度 1170 〜1250℃に10
   0 〜150 分間加熱保持し、その後の熱間圧延工程で１回
   以上デスケーリングを行い、Ar₃ 点以上で熱間圧延を終
   了し、650 ℃以下で巻取ることを特徴とする表面性状に
   優れる高強度熱延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 さらに前記鋼組成は、重量％で、 Ｂ: 0.0005〜0.01％、Cr: 0.04〜2.00％、Cu: 0.30〜2.
   00％、Nb:0.02 〜0.30％、Ni: 0.30〜2.00％、Ｐ:0.10
   ％以下およびTi: 0.02〜0.30％からなる群から選ばれた
   １種または２種以上を含有するとともに、Mn：0.35〜2.
   0 ％であることを特徴とする請求項１記載の表面性状に
   優れる高強度熱延鋼板の製造方法。