JPH06192727A

JPH06192727A - ほうろう用アルミニウムキルド冷延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH06192727A
Application number: JP34412392A
Authority: JP
Inventors: Hirotatsu Kojima; 啓達小嶋
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 1994-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】優れたほうろう特性（耐爪飛び性、密着性な
ど）と加工性を兼ね備えた、ほうろう用Alキルド冷延鋼
板の製造方法の提供。【構成】重量％で、Ｃ：0.01〜0.2 ％、Si： 0.8％以
下、Mn： 0.1〜0.5 ％、Ｐ：0.07％以下、Ｓ： 0.007〜
0.04％、Ｎ： 0.002〜0.02％、sol.Al：0.02〜0.1 ％を
含有し、残部がFeと不純物からなる鋼を、1100℃以下の
温度に加熱し、Ar₃変態点以上の温度で熱間圧延した
後、 600℃以下の温度で巻取り、酸洗、冷間圧延し、再
結晶温度以上 750℃以下の温度で脱炭焼鈍（Ｃ含有量：
0.005％以下）する。前記の鋼として、さらに、下記
(1)式を満たす0.02〜0.1 ％Cu、および／または0.0003
〜0.0050％Ｂを含有させた鋼を用いれば、ほうろう密着
性および／または加工性を一層高めることができる。 1.5 ≦Cu（％）／Ｐ（％）≦5.0 ・・・ (1)

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れたほうろう特性
（耐爪飛び性、密着性など）と加工性を兼ね備えた、ほ
うろう用アルミニウム（Al）キルド冷延鋼板の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ほうろう製品は、耐食性、耐薬品性、耐
熱性や耐摩耗性に優れているため、化学機器、厨房機
器、衛生機器、建材等、幅広い分野で利用されている。

【０００３】ほうろう製品の素材として用いられる鋼板
は、加工性のみでなく、ほうろう掛けを行った時に欠陥
のないほうろう被覆を行い得るほうろう性にも優れてい
ることが要求されており、この要求を満足する鋼種とし
て、従来、リムド鋼が使用されてきた。しかし、今日、
連続鋳造の比率が高まっており、連続鋳造が不可能なリ
ムド鋼は製造工程の合理化の妨げとなるので、連続鋳造
が可能なAlキルド鋼を用いたほうろう用鋼板の製造方法
の確立が望まれている。

【０００４】一般に、Alキルド鋼は介在物や析出物が少
ないため耐爪飛び性がリムド鋼より劣るという欠点があ
る。この欠点を克服するため、下記にあげるいくつかの
技術が提案されてきた。

【０００５】例えば、特開昭49−106908号公報には、Zr
を添加することによって耐爪飛び性を向上させたほうろ
う用鋼板が開示されている。Zrが不純物として含まれて
いるＳを硬く、変形しにくい球状硫化物として析出さ
せ、圧延の過程でその周囲の地鉄との間に生じる空隙を
水素のトラップサイトとして利用しようというものであ
る。しかし、Zrは高価であり、微量添加してZrの含有量
を制御することは製鋼技術上困難である。

【０００６】また、特公昭57− 38666号公報では、sol.
Ｂ（ボロン）を増加させて耐爪飛び性を向上させたほう
ろう用冷延鋼板の製造方法が提案されている。具体的に
は、Alを高めに含有する鋼を 950〜1150℃でスラブ加熱
し、ＢＮより優先してAlＮを析出させることによってso
l.Ｂの歩留りを上げることを特徴としている。しかしこ
の方法では、最大0.01重量％ものＢの添加が必要であ
り、製造コストの上昇につながる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、Alキル
ド鋼のほうろう性の改善について種々の研究、開発がな
されているにも関わらず、満足のゆく性能を有するもの
は得られていない。そのため、厳しいほうろう性が要求
される１回掛けほうろう用鋼板としては未だリムド鋼が
使用される場合がある。

【０００８】本発明は、２回掛けほうろう用鋼板として
はもちろん、１回掛けほうろう用鋼板としても適用でき
るほうろう性を向上させたAlキルド鋼板の製造方法を提
供することを課題としてなされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋼中の析出物と耐爪飛び性の関係に
ついて研究を重ねた結果、粗大なMnＳを多量に含む熱延
鋼板から製造した冷延鋼板は耐爪飛び性に優れているこ
とを見いだした。これは、粗大なMnＳを多量に含む熱延
鋼板を冷間圧延すると、MnＳのまわりにクラックが生
じ、その部分が水素のトラップサイトとなって耐爪飛び
性が向上することによるものと推察される。

【００１０】本発明は、この知見に基づいてなされたも
ので、下記〜のほうろう用Alキルド鋼板の製造方法
を要旨とする。

【００１１】重量％で、Ｃ：0.01〜0.2 ％、Si：
0.8％以下、Mn： 0.1〜0.5 ％、Ｐ：0.07％以下、Ｓ：
0.007〜0.04％、Ｎ： 0.002〜0.02％、sol.Al：0.02〜
0.1 ％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からな
る鋼を1100℃以下の温度に加熱し、 Ar₃変態点以上の温
度で熱間圧延した後、 600℃以下の温度で巻取り、次い
で酸洗および冷間圧延し、再結晶温度以上 750℃以下の
温度でＣ含有量が 0.005％以下になるように脱炭焼鈍す
ることを特徴とする、耐爪飛び性、密着性および加工性
に優れたほうろう用Alキルド冷延鋼板の製造方法。

【００１２】前記の鋼が、さらに、重量％で、C
u：0.02〜0.1 ％を含有し、かつ、下記(1)式を満足する
ものである耐爪飛び性、密着性および加工性に優れたほ
うろう用Alキルド冷延鋼板の製造方法。

【００１３】 1.5 ≦Cu（％）／Ｐ（％）≦5.0 ・・・ (1) 前記の鋼が、さらに、重量％で、Ｂ：0.0003〜0.
0050％を含有するものである耐爪飛び性、密着性および
加工性に優れたほうろう用Alキルド冷延鋼板の製造方
法。

【００１４】前記の鋼が、さらに、重量％で、
Ｂ：0.0003〜0.0050％およびCu：0.02〜0.1 ％を含有
し、かつ、下記 (1)式を満足するものである耐爪飛び
性、密着性および加工性に優れたほうろう用Alキルド冷
延鋼板の製造方法。

【００１５】 1.5 ≦Cu（％）／Ｐ（％）≦5.0 ・・・ (1)

【００１６】

【作用】本発明は、Ｓを積極的に添加し、低温スラブ加
熱によりMnＳを粗大化させた熱延鋼板を冷間圧延し、脱
炭焼鈍することを特徴とするほうろう用Alキルド冷延鋼
板の製造方法で、冷間圧延によりMnＳと地鉄の界面に生
じたクラックと、セメンタイトの脱炭により生じたボイ
ドとを水素のトラップサイトとして利用し、耐爪飛び性
を向上させるものである。

【００１７】以下に、本発明方法で用いる素材鋼を構成
する各成分の作用およびそれらの含有量を上記のように
限定する理由について説明する。なお、合金元素の
「％」はいずれも重量％を意味する。

【００１８】Ｃ：鋼中のＣはセメンタイトを形成する
が、脱炭焼鈍時にセメンタイトは消失し、ボイドとな
る。爪飛びは、ほうろう焼成時に鋼板中に侵入した水素
が冷却後にガスとなってほうろう層と地鉄の界面に集中
することにより生じるのであるが、鋼板中に侵入した水
素はこのボイドにトラップされるため、冷却時に再びほ
うろう層と地鉄の界面に集中することがなく、耐爪飛び
性が向上する。必要最小限のボイドを確保するために素
材鋼のＣ含有量は少なくとも0.01％以上とすることが必
要である。一方、Ｃ含有量が 0.2％を超えると脱炭に時
間がかかり、効率的な焼鈍ができなくなる。したがっ
て、素材鋼中のＣ含有量は0.01〜0.2 ％とする。

【００１９】Mn：Mnは鋼の Ac₃変態点を低下させる元素
であり、 0.5％を超えて含有させるとほうろう焼成時に
鋼の一部がオーステナイト変態して焼成歪が発生する。
一方、MnはMnＳを形成して鋼片の熱間割れを抑制する作
用を発揮させると同時に、本発明方法ではMnＳを水素の
トラップサイトとして利用するため、少なくとも 0.1％
以上含有させなければならない。したがって、Mn含有量
は 0.1〜0.5 ％に限定する。

【００２０】Ｓ：Ｓは通常は不純物元素であるが、本発
明方法では素材鋼にＳを積極的に添加する。ＳがMnとMn
Ｓを形成し、水素のトラップサイトとなって爪飛びの発
生を抑制する作用を発揮するためには、その含有量が
0.007％以上であることが必要である。しかしながら、
0.04％を超えて含有させると鋼の延性が低下するので、
Ｓの含有量は 0.007〜0.04％に限定する。

【００２１】Ｎ：熱延鋼板中の固溶Ｎは焼鈍中にAlＮと
なって析出し、深絞りに好ましい集合組織を形成するの
に寄与する。そのためには、少なくとも 0.002％含有さ
せる必要がある。一方、0.02％を超えて含有させると、
それを固定するのに必要なAl量も増加し、鋼が硬質化す
るため好ましくない。したがって、Ｎ含有量は 0.002〜
0.02％に限定する。

【００２２】Si：Siはほうろう性には影響を及ぼさない
元素である。鋼板の強度を上げるために適宜添加してよ
いが、 0.8％を超えて含有させると熱間圧延工程におい
てデスケーリング不良が生じやすいため、上限を 0.8％
に限定する。

【００２３】sol.Al：溶鋼の脱酸を十分に行い、焼鈍時
にＮをAlＮとして固定するためには、sol.Alとして少な
くとも0.02％含有されていることが必要である。一方、
sol.Alの含有量が多すぎ 0.1％を超えると鋼の延性が低
下する。したがって、sol.Alの含有量は0.02〜0.1 ％に
限定する。

【００２４】Ｐ：Ｐは通常は不純物元素であるが、鋼板
の強度を高めるために適宜添加してもよい。また、Ｐは
ほうろう被覆の際の前処理（酸洗）時の酸洗減量に影響
を及ぼす元素であるので、ユーザーの酸洗条件に適した
酸洗減量とするために添加してもよい。しかし、いずれ
にしても0.07％を超えて含有させると鋼が硬質化するの
で好ましくない。したがって、Ｐの含有量は0.07％以下
に限定する。

【００２５】前記のの発明で用いる素材鋼は上記の成
分の他、残部はFeおよび不可避的不純物からなる鋼であ
る。の発明の素材鋼は、の発明の素材鋼の成分に加
えてCuを含有し、かつ、Cu（％）／Ｐ（％）の比が 1.5
〜5.0 の範囲に入るような組成を有する鋼である。ま
た、の発明の素材鋼はの発明の素材鋼の成分に加え
てＢを含有する鋼であり、の発明の素材鋼はの発明
の素材鋼の成分に加えてCu（Cu（％）／Ｐ（％）の比が
1.5〜5.0 ）とＢを含有する鋼である。

【００２６】Cu：CuはＰと同様に酸洗減量に影響を及ぼ
し、酸洗減量を抑制する作用を有する元素である。しか
し、0.02％未満ではその効果はなく、Cu（％）／Ｐ
（％）の比の制御が困難になる。一方、 0.1％を超えて
含有させると製品コストの上昇を招き、またスクラップ
処理の際、Cu含有鋼として区別して取り扱わなければな
らず煩雑である。したがって、Cu含有量は0.02〜0.1 ％
に限定する。

【００２７】Cu／Ｐ：酸洗減量は、Cu（％）／Ｐ（％）
の比によってコントロールされる。この比が5.0を超え
ると酸洗に時間がかかり作業能率が低下する。逆に 1.5
より低いと過酸洗になりやすくなる。したがって、Cu
（％）／Ｐ（％）の比を 1.5〜5.0 に限定する。

【００２８】Ｂ：Ｂは粒界に偏析して粒界を強化する元
素である。脱炭焼鈍により鋼中のＣ量が減少すると粒界
に偏析するＣが不足し、二次加工脆性を起こしやすくな
る。そこで、厳しい加工を行う場合には、Ｂを添加する
ことが有用である。しかし、含有量が0.0003％未満では
効果が認められず、一方、0.0050％を超えて含有量させ
てもその効果は飽和する。したがって、Ｂの含有量は0.
0003〜0.0050％に限定する。

【００２９】次に、上記の素材鋼を用いてほうろう用Al
キルド冷延鋼板を製造する際に、製造条件を前記のよう
に限定する理由について説明する。

【００３０】素材鋼、すなわちスラブの加熱を1100℃以
下で行うのは、前述したように、MnＳを水素のトラップ
サイトとして活用するためには、MnＳを粗大化した方が
有効だからである。

【００３１】加熱後のスラブに対して熱間圧延を行う
が、 Ar₃変態点より低い温度ではフェライト相が存在す
る状態で熱間圧延されるため結晶粒が粗大化するので好
ましくない。従って、 Ar₃変態点以上の温度で熱間圧延
する。

【００３２】熱間圧延後の鋼板は 600℃以下で巻取る。
これは、焼鈍中にAlＮを析出させて深絞り性がよい集合
組織を得るためには、焼鈍前にAlＮを固溶させておかな
ければならないからである。

【００３３】次いで、酸洗した後冷間圧延を行い、セメ
ンタイトを破砕してMnＳと地鉄の界面にクラックを発生
させるが、そのためには圧延率を50〜80％とするのが好
ましい。過剰に圧延すると一旦生じたボイドやクラック
が再び押しつぶされるため耐爪飛び性が劣化する。

【００３４】冷間圧延後、脱炭焼鈍を行うのは、セメン
タイトをボイドに変え、さらに Ac₃変態点を低下させて
ほうろう焼成時に焼成歪を生じさせるＣの含有量を少な
くするためである。また、Ｃは黒点の原因にもなる。焼
鈍時の温度が 750℃を超えると鋼板が軟化し、焼鈍時に
コイルが座屈するおそれがあるので、脱炭焼鈍は再結晶
温度以上 750℃以下の温度範囲で行う。また、脱炭後の
Ｃ含有量は、固溶炭素による歪時効の抑制も考慮して、
0.005％以下とする。

【００３５】焼鈍後、鋼板の降伏点伸びを除去するた
め、 0.2〜2.0 ％の調質圧延を行ってもよい。硬質の鋼
板が必要な場合には、２％以上の調質圧延を行う。

【００３６】

【実施例１】表１に示す化学組成を有する鋼を実験室で
溶製し、熱間鍛造したスラブを供試材とした。これらの
供試材を同表に示す加熱温度で30分加熱した後、仕上温
度 900℃で熱間圧延を行い、強制空冷した後同表に示す
巻取温度で30分保持し、炉冷した。次いで酸洗した後、
圧延率70％の冷間圧延を行い 0.8mm厚の鋼板にした。

【００３７】これらの鋼板を 700℃で脱炭焼鈍した後、
伸び率 1.0％の調質圧延を施した。

【００３８】これらの鋼板について引張試験を行ってｒ
値を求め、さらに水素透過速度試験を行った。水素透過
速度は耐爪飛び性の指標となる値であり、水素透過速度
が 1.5×10^-6cm²/s 以下であれば実用上爪飛びが生じな
いものと評価してよい。

【００３９】試験結果を表２に示す。

【００４０】本発明の条件を満たす鋼 No.１、２、６、
10〜13は、水素透過速度、ｒ値ともに良好である。鋼 N
o.３〜５および９は水素透過速度が大きく、爪飛びが発
生しやすい。この理由は、鋼 No.３〜５についてはスラ
ブ加熱を1100℃以上の高温で行ったためにMnＳが微細に
分布し、水素トラップサイトが少なくなったためであ
り、鋼 No.９についてはＳの含有量が低いためであると
考えられる。

【００４１】鋼 No.７、８のｒ値が低くなっているの
は、熱間圧延後 600℃以上で巻き取ったため、焼鈍中に
析出させなければならないAlＮが巻き取り中に析出して
しまったからである。鋼 No.12、13はSiおよびＰの含有
量を増加させて強度を高めたものであるが、水素透過速
度およびｒ値のいずれも良好である。

【００４２】なお、上記の供試材のうち本発明鋼につい
て実際にほうろう掛けを行ったが、爪飛びは発生しなか
った。

【００４３】

【実施例２】表３に示す化学組成を有する鋼を実験室で
溶製し、熱間鍛造したスラブを供試材とし、実施例１と
同様の工程で冷延鋼板を作製した。但し、スラブ加熱温
度および熱間圧延後の巻取温度（強制空冷後の保持温
度）については同表に示す温度とした。

【００４４】これらの鋼板について実施例１と同様に引
張試験および水素透過速度試験を行い、さらに、酸洗減
量値を測定した。酸洗減量値の測定は、75℃の13％ H₂S
O₄溶液中に５分間浸漬した後の単位面積当たりの重量減
少を求めることによって行った。酸洗減量値が25〜65g/
m²の範囲にある時、良好な密着性が得られる。

【００４５】試験結果を表４に示す。

【００４６】本発明の条件を満たす鋼No. 15〜17は、適
正な酸洗減量値を示し、かつｒ値と水素透過速度も良好
である。これに対して、鋼 No.14は過酸洗であり、鋼 N
o.18は酸洗減量値が小さく、いずれも密着性に問題があ
る。

【００４７】

【実施例３】表５に示す化学組成を有する鋼を実験室で
溶製し、熱間鍛造したスラブを供試材とし、実施例１と
同様の工程で冷延鋼板を作製した。但し、スラブ加熱温
度および熱間圧延後の巻取温度（強制空冷後の保持温
度）については同表に示す温度とした。

【００４８】これらの鋼板について実施例１と同様に引
張試験および水素透過速度試験を行い、さらに、酸洗減
量値と脆性遷移温度を測定した。酸洗減量値の測定は実
施例２と同様に行い、脆性遷移温度の測定は、カップに
絞った後、落重試験を行って求めた。

【００４９】試験結果を表６に示す。本発明の条件を満
たす鋼 No.21〜23はｒ値、水素透過速度、酸洗減量のい
ずれも良好であり、脆性遷移温度もかなり低くなってい
る。これに対して、鋼 No.19および20はＢの添加量が少
ないため脆性遷移温度が高い。一方、鋼 No.24は本発明
で定める範囲を超えて過剰にＢを含有させた場合（Ｂ：
0.0052％）であるが、鋼 No.23の場合（Ｂ：0.0039％）
で遷移温度が既に−40℃以下に下がっているのでＢを加
える意味はなく、コスト高を招くだけである。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】

【００５２】

【表３】

【００５３】

【表４】

【００５４】

【表５】

【００５５】

【表６】

【００５６】

【発明の効果】本発明方法によれば、優れた成形性とほ
うろう性を兼ね備えたほうろう用Alキルド冷延鋼板を安
価に製造することが可能となる。この鋼板は、苛酷な加
工受ける製品にも適用することができ、２回掛けはもち
ろん１回掛けほうろう処理を行う場合でも欠陥のないほ
うろう層を形成することができる。

【００５７】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：0.01〜0.2 ％、Si： 0.8％
以下、Mn： 0.1〜0.5 ％、Ｐ：0.07％以下、Ｓ： 0.007
〜0.04％、Ｎ： 0.002〜0.02％、sol.Al：0.02〜0.1 ％
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を
1100℃以下の温度に加熱し、Ar₃変態点以上の温度で熱
間圧延した後、 600℃以下の温度で巻取り、次いで酸洗
および冷間圧延し、再結晶温度以上 750℃以下の温度で
Ｃ含有量が 0.005％以下になるように脱炭焼鈍すること
を特徴とする、耐爪飛び性、密着性および加工性に優れ
たほうろう用アルミニウムキルド冷延鋼板の製造方法。
【請求項２】重量％で、Ｃ：0.01〜0.2 ％、Si： 0.8％
以下、Mn： 0.1〜 0.5％、Ｐ：0.07％以下、Ｓ： 0.007
〜0.04％、Ｎ： 0.002〜0.02％、sol.Al：0.02〜0.1
％、Cu：0.02〜0.1 ％を含有し、さらに、下記 (1)式を
満足し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を11
00℃以下の温度に加熱し、 Ar₃変態点以上の温度で熱間
圧延した後、 600℃以下の温度で巻取り、次いで酸洗お
よび冷間圧延し、再結晶温度以上 750℃以下の温度でＣ
含有量が 0.005％以下になるように脱炭焼鈍することを
特徴とする、耐爪飛び性、密着性および加工性に優れた
ほうろう用アルミニウムキルド冷延鋼板の製造方法。 1.5 ≦Cu（％）／Ｐ（％）≦5.0 ・・・ (1)
【請求項３】重量％で、Ｃ：0.01〜0.2 ％、Si： 0.8％
以下、Mn： 0.1〜0.5 ％、Ｐ：0.07％以下、Ｓ： 0.007
〜0.04％、Ｎ： 0.002〜0.02％、sol.Al：0.02〜0.1
％、Ｂ：0.0003〜0.0050％を含有し、残部がFeおよび不
可避的不純物からなる鋼を1100℃以下の温度に加熱し、
Ar₃変態点以上の温度で熱間圧延した後、 600℃以下の
温度で巻取り、次いで酸洗および冷間圧延し、再結晶温
度以上 750℃以下の温度でＣ含有量が 0.005％以下にな
るように脱炭焼鈍することを特徴とする、耐爪飛び性、
密着性および加工性に優れたほうろう用アルミニウムキ
ルド冷延鋼板の製造方法。
【請求項４】重量％で、Ｃ：0.01〜0.2 ％、Si： 0.8％
以下、Mn： 0.1〜 0.5％、Ｐ：0.07％以下、Ｓ： 0.007
〜0.04％、Ｎ： 0.002〜0.02％、sol.Al：0.02〜0.1
％、Ｂ：0.0003〜0.0050％、Cu：0.02〜0.1 ％を含有
し、さらに、下記 (1)式を満足し、残部がFeおよび不可
避的不純物からなる鋼を1100℃以下の温度に加熱し、 A
r₃変態点以上の温度で熱間圧延した後、 600℃以下の温
度で巻取り、次いで酸洗および冷間圧延し、再結晶温度
以上 750℃以下の温度でＣ含有量が 0.005％以下になる
ように脱炭焼鈍することを特徴とする、耐爪飛び性、密
着性および加工性に優れたほうろう用アルミニウムキル
ド冷延鋼板の製造方法。 1.5 ≦Cu（％）／Ｐ（％）≦5.0 ・・・ (1)