JPH06279923A - デスケーリング性の良好な鋼材およびスケール疵のない熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

デスケーリング性の良好な鋼材およびスケール疵のない熱延鋼板の製造方法

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JPH06279923A
JPH06279923A JP6701993A JP6701993A JPH06279923A JP H06279923 A JPH06279923 A JP H06279923A JP 6701993 A JP6701993 A JP 6701993A JP 6701993 A JP6701993 A JP 6701993A JP H06279923 A JPH06279923 A JP H06279923A
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steel
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steel material
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JP6701993A
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Tomoki Fukagawa
智機 深川
Hikari Okada
光 岡田
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】(1) Si含有量が 0.1〜3.0 重量%で、Niの含有
量が0.01重量%未満のデスケーリング性の良好な鋼材。 (2) Si含有量が 1.5〜3.0 重量%で、Niの含有量が0.01
重量%未満の鋼を素材として、熱延鋼板を製造するに際
し、圧延の前にノズル出口圧力が200kgf/cm2以上の高圧
水を噴射してデスケールするスケール疵のない熱延鋼板
の製造方法。 【効果】本発明の鋼材はスケールの剥離性が良く、デス
ケーリングの不良に起因するスケール疵が発生しにく
い。また、本発明の鋼を素材として、熱間圧延で鋼板等
を製造する場合には圧延の前に高圧水を吹きつける通常
のデスケーリングを行うだけで脱スケールすることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、Siを含有していても
デスケーリング性の良い鋼材、およびその鋼を素材とし
てスケール疵を発生させることなく、例えば自動車の車
体等に適用するのに好適な熱延鋼板を製造する方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】自動車の燃費を向上させる手段の一つと
して車体の軽量化がある。高強度鋼板を用いれば、従来
よりも薄い厚みで車体に必要な強度を満足させることが
できるので、車量の軽量化に適している。これらの用途
に用いる高強度鋼板には、成形性の良さが要求されるの
で、フェライト組織を固溶強化させて製造するのが良
い。
【0003】フェライト組織を固溶強化させるには、
P、Si、Mn等を添加すれば良いのであるが、Pは鋼の脆
化をまねくのでさほど添加できず、Mnは高価である上に
鋼板の延性を低下させてしまう。Siは延性をそれほど低
下させず、原料も安価であるが、次のような問題があ
る。
【0004】1)スケール疵の発生 図3はSi含有鋼材に発生するスケールがデスケーリング
および圧延の前後でどのように変化するのかを説明する
断面模式図である。図3(a) に示すとおり、Siを含有す
る鋼材を加熱すると、FeO(ウスタイト) と地鉄との界面
近傍には FeO−Fe2SiO4(ファイアライト) 共晶化合物層
が形成される。この層と地鉄とは複雑に噛み合っている
ので、デスケーリングによって完全に除去することがで
きず、共晶化合物と、この共晶化合物内に複雑に入り込
んだ FeOが鋼材表面に残存する (図3(b))。その後の圧
延工程で FeOは粉砕されながら空気と接触してFe2O3(ヘ
マタイト) となって鋼材の表面に押し込まれる。このよ
うにして鋼材の表面に赤スケールと呼ばれるものが発生
する (図3(c))。この赤スケールは鋼板表面に不均一に
(島状に)発生するので島状スケールとも呼ばれるが、
鋼材の外観を損ない、酸洗後もその部分が凹んだスケー
ル疵として残るので、疲労破壊の起点となりやすい。
【0005】2)溶融亜鉛めっきのめっき不良。 前述のようにしてスケール疵が発生した鋼材であって
も、冷間圧延を施せばこの凹みを消滅させることができ
るが、黒スケール(FeO、Fe3O4 を主体とする緻密なスケ
ール) が発生した部分と赤スケールが発生していた部分
とでは、鋼の表面付近の化学組成に違いがあるので、溶
融亜鉛めっきの際の合金化が不均一に進行し、めっきむ
らを生じる。
【0006】鋼材の強度をあげる方法として、Siを添加
するにはこれらの問題を解決しなければならない。
【0007】特開平3−72031 号公報および特開平3−
79718 号公報の発明は、表面性状を均一化するために、
鋼材のSi量を増やして鋼板全面に赤スケールを発生させ
るものであるが、溶融亜鉛めっきの際のめっき不良が激
しくなり根本的な解決策とはならない。また、スラブの
裏面は加熱中のスキッドの接触や、スケールの落下等に
より表面状態が不均一になりやすく、裏面まで全面赤ス
ケールにすることは困難である。
【0008】特開平1−246318号公報には、加熱する前
のスラブ表面に CaO、 MgO等の酸化物を塗布しておき、
加熱炉中における表面酸化状態を変化させてスケールと
地鉄との界面の状態を改良する方法が記載されている。
しかし、スラブ表面に均一に酸化物を塗布することは極
めて困難で手間のかかる作業である。しかも、この方法
も裏面に適用するのは困難である。
【0009】特公昭60−15682 号公報の発明は、加熱炉
雰囲気の空燃比を制御してスラブ表面の酸化状態を変化
させるものであるが、燃焼効率等の制限により空燃比を
制御できる範囲が限られており一般には使用できない。
【0010】島状スケール発生の対策として、その他に
鋼材を通常より高温で加熱したり、逆に低温で加熱する
というものがあるが、前者では加熱炉の寿命の短縮、加
熱エネルギーの浪費が問題であるし、後者では目的とす
る圧下量を得られないので実際に行うことは困難であ
る。また、デスケーリングにメカブラシを用いる方法
や、ある程度圧延を行った後で高圧水を噴射する発明
(特公昭60−1085号公報)があるが、赤スケールの発生
を防止する根本的な解決にはならない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、Siを含有
していてもデスケーリング性の良い鋼材、およびその鋼
を素材としてスケール疵を発生させることなく熱延鋼板
を製造する方法の提供を目的とする。
【0012】
【問題を解決するための手段】本発明者らは、Siを含有
する鋼が難剥離性のスケールを発生させる機構に関する
研究を重ねた結果、Niの含有量がスケールの剥離性に大
きく関与していることを見出した。すなわち、本発明は
次の (1)の鋼材と、その鋼材の一部を素材として熱延鋼
板を製造する方法、すなわち次の (2)を要旨とする。
【0013】(1) Si含有量が 0.1〜3.0 重量%で、Niの
含有量が0.01重量%未満のデスケーリング性の良好な鋼
材。
【0014】(2) Si含有量が 1.5〜3.0 重量%で、Niの
含有量が0.01重量%以下の鋼を素材として、熱延鋼板を
製造するに際し、圧延の前にノズル出口圧力が 200kgf/
cm2 以上の高圧水を噴射してデスケールするスケール疵
のない熱延鋼板の製造方法。
【0015】
【作用】本発明者らは、Siを含有する鋼材を加熱する
と、鋼中のNiがスケールと鋼(地鉄)との界面に濃化
し、界面の凹凸を複雑にしてデスケーリング性が極めて
悪化することを見出した。通常の鋼材は、高炉原料成分
や転炉において使用するスクラップからの混入等により
0.01重量%(以下、単に「%」という)以上のNiを含有
しており、不純物として0.01〜0.02%程度は許容量とさ
れている。しかし、この不純物程度のNiが鋼材のデスケ
ーリング性に悪影響を及ぼすことは知られておらず、意
図的にNi含有量を極微量に抑えることは行われていない
のが現状である。
【0016】島状スケールの発生に対するNiの影響は次
のとおりである。図1はSi含有鋼とその表面に発生する
スケールとの界面が凹凸状になることを説明するための
鋼(地鉄)とスケールとの界面の模式的断面図である。
先に図3を用いて説明したように、Si含有鋼では、地鉄
とウスタイト(FeO) の層との間にFeO−Fe2SiO4(ファイ
アライト) 共晶化合物層が形成される。このとき、粒界
が選択的に酸化されて、共晶化合物が粒界に侵入する形
となるので、地鉄には凹凸が形成される。
【0017】一方、図1(a) に示すように、このファイ
アライト層の発達にともなって、地鉄の表層部でも酸化
が進行し、内部酸化物が生成する。これらの内部酸化物
は成長して、Mn2SiO4 等として上部の共晶化合物層に取
り込まれ、それが抜けた後は地鉄の凹部となる。一方、
酸素との親和力が小さいNiは地鉄内に取り残されて濃化
するので、酸化時間が長くなっても酸化されずに地鉄の
凸部となって残存することになる。このようにして地鉄
とスケールとの界面は図1(b) に示すような凹凸状にな
るのである。
【0018】凹凸の激しい地鉄と噛み合っているスケー
ルは、先に説明した通り通常のデスケーリングによって
取り除くことができないので、残存している FeOがその
後の圧延の際に粉砕されながら空気と接触してヘマタイ
トとなり鋼材の表面に押し込まれる。このようにして鋼
材の表面に島状の赤スケールが発生するのである。
【0019】次に本発明の鋼材について説明する。 (1) 鋼材に含まれる元素 Si: 0.1〜3.0 % 固溶強化に有効な量として 0.1%以上必要である。一
方、 3.0%を超えて含有すると、粒界における選択酸化
の程度が大きくなり、FeO-Fe2SiO4 共晶化合物が地鉄中
へ深く侵入してしまうので、Niの含有量を減らしても赤
スケールの発生を防止できなくなる上に、溶接性が悪く
なったり、冷間圧延の際に端部に「割れ」が生じ易くな
る。
【0020】延性の低下を防止するためにMn含有量を低
く抑えた場合には、Siの含有量が多いと、熱間圧延後に
粗大伸張粒が発生して冷間圧延や焼鈍後のr値等の機械
的特性を損なうことがある。したがって、これらの弊害
をなくする上からもSiは 3.0%以下に抑える必要があ
る。
【0021】Ni:0.01%未満 すでに述べたようにNiは島状スケールの発生に極めて大
きな影響を及ぼす元素である。Siの含有量が 0.1〜0.3
%の鋼材のデスケーリング性が良好であるためにはNiの
含有量は0.01%未満、より好ましくは 0.005%以下とす
る必要がある。
【0022】Ni含有量を0.01%以下とするのは、高炉原
料の成分を吟味して使用する、ステンレスを含んだスク
ラップを使用しない、さらには転炉精錬を 100%の溶銑
操業とする等によりNiの混入を防止することによって達
成できる。
【0023】以下の元素は、鋼材のデスケーリング性に
大きな影響を及ぼすものではないが、次に示す目的に応
じて含有していても良い。
【0024】(P:0.07%以下) Pは固溶強化能の最も大きな元素である。スケールと鋼
との界面でスケール側に濃化するので、デスケーリング
性をよくする効果もある。しかし、Pが過剰になると粒
界脆化の原因となるので0.07%を超えて含有させるのは
好ましくない。
【0025】(S:0.02%以下) Sはスケールと鋼との界面にPと同様に濃化して、スケ
ールの剥離性を改善する効果がある。また一方で、鋼の
機械的特性(特に熱間加工性)を劣化させる有害な元素
として知られ、Mnによって固定することにより、熱間脆
化を防止する方法が取られている。したがって、熱間脆
化を防ぐのに十分な量のMnと併用するのであれば、含有
していても良い。ただし、その量は0.02%以下であるの
が好ましい。
【0026】(Mn:0.10〜3%) すでに述べたように、Mnを多く含有すると鋼が固溶硬化
して圧延性が低下するので3%を超えて含有するのは好
ましくない。またSを固定するためには 0.1%以上含有
するのが良い。
【0027】その他の成分(Ti、Nb、V) について Ti、NbおよびVはいずれもフェライト地に炭窒化物とし
て析出し、鋼板のさらなる高強度化に有効な元素であ
り、必要に応じてこれらの元素を1種以上含有しても良
い。ただし、いずれの含有量も 0.005%未満では所望の
効果が得られず、またTi、Nbの場合は0.10%を、Vの場
合は0.20%を超えて含有しても効果が飽和するので経済
的ではない。したがって、これらの元素を含有させる場
合には、Ti含有量は 0.005〜0.10%、Nb含有量は 0.005
〜0.10%、V含有量は 0.005〜0.20%とするのが望まし
い。
【0028】(2) デスケーリング性について 本発明の鋼材は、地鉄の表面に濃化し易いNiの含有量が
少ないので、地鉄とスケールとの界面に凹凸が形成され
にくく、デスケーリング性に優れている。したがって、
通常の高圧水(ノズル出口圧力が 120kgf/cm2 以上)を
噴射するデスケーリングで十分に脱スケールすることが
できる。
【0029】ところが、Siの含有量が 1.5%以上である
とファイアライト相の層が厚くなるとともにスケールと
鋼との界面の凹凸が大きくなるので、通常の圧力では脱
スケールが不十分になることがある。このような場合で
も本発明の鋼材は水圧を上げるだけで十分にデスケーリ
ングすることが可能である。その時の高圧水噴射の圧力
はノズル出口圧力にして200kgf/cm2以上あれば良い。
【0030】(3) 熱間圧延について 本発明の鋼材は従来の鋼材と同様の条件で圧延すること
ができる。したがって、例えば目的とする巻取り温度を
得るために加熱温度や仕上圧延温度を決定すればよく、
これらの圧延条件は特に制限されない。
【0031】
【実施例1】図2に模式的に示した圧延ラインにおい
て、厚さが30mmの、表1に示すAからPまでの組成の鋼
片(スラブ)を大気中で1220℃に加熱してその表面にス
ケールを生成させた後、ノズル出口圧力が 120kgf/cm2
の高圧水を噴射してデスケーリングし、その後直ちに粗
圧延機1で厚さを25mmとする粗圧延を行った。
【0032】さらに40秒待機して2次スケールを発生さ
せ、再び同じ圧力でデスケーリングを行った後、仕上圧
延機2で3パスの圧延(圧下率70%)を行った。仕上温
度は800℃とした。その後、鋼板上に残存している赤ス
ケールの量を観察し表1に併記した。
【0033】Si含有量が 1.5%未満である本発明の鋼材
はいずれも赤スケール発生の面積率が10%未満であっ
た。本発明の鋼材I、JおよびKはSi含有量が多かった
ので、15〜30%の赤スケールが発生したが、いずれもNi
含有量が本発明で定める範囲(0.01%未満)より多い場
合にくらべてその発生が著しく減少していることが分か
る。
【0034】鋼種LはSi含有量が2.01%と比較的多い
が、他と比べて多めに含有しているS(硫黄)がスケー
ルの剥離性を向上しているので、赤スケールの発生が少
ない。
【0035】鋼種AとBを比べてみると適量のP(リ
ン)がスケールの剥離性を向上させていることが分か
る。
【0036】
【表1】
【0037】
【実施例2】本発明の鋼材のうち、Siを 1.5%以上含有
する鋼種I、JおよびKの鋼片を、実施例1と同様に加
熱しデスケーリングした。デスケーリングは、高圧水の
ノズル出口での水圧を、120 、150 、170 、200 、300k
gf/cm2の5段階に変えて行い、その後実施例1と同様に
して熱間圧延を行った。圧延後に鋼板の表面に発生した
赤スケールの量を観察した結果を表2に示す。なお、比
較のためにNiの含有量が本発明の範囲外である鋼種Oを
用いて同様の試験を行った。
【0038】鋼種中のSi含有量が増加するにつれて、ス
ケールの剥離性が低下して赤スケールの発生量が増加す
るが、本発明の鋼材は200kgf/cm2の水圧で十分にデスケ
ーリングすることができた。それに対し、鋼種Oではデ
スケーリングの水圧を300kgf/cm2としても十分にデスケ
ーリングすることができず、赤スケールが大量に発生し
た。
【0039】
【表2】
【0040】
【発明の効果】本発明の鋼材はスケールの剥離性が良
く、デスケーリングの不良に起因するスケール疵が発生
しにくい。また、本発明の鋼を素材として、熱間圧延で
鋼板等を製造する場合には圧延の前に高圧水を吹きつけ
る通常のデスケーリングを行うだけで脱スケールするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Si含有鋼とその表面に発生するスケールとの界
面が凹凸上になることを説明するための図である。
【図2】実施例で使用した熱間圧延ラインの概略図であ
る。
【図3】Si含有鋼材に発生するスケールがデスケーリン
グおよび圧延の前後でどのように変化するのかを説明す
る断面模式図である。
【符号の説明】
1:粗圧延機、2:仕上圧延機。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Si含有量が 0.1〜3.0 重量%で、Niの含有
    量が0.01重量%未満であることを特徴とするデスケーリ
    ング性の良好な鋼材。
  2. 【請求項2】Si含有量が 1.5〜3.0 重量%で、Niの含有
    量が0.01重量%未満の鋼を素材として、熱延鋼板を製造
    するに際し、圧延の前にノズル出口圧力が 200kgf/cm2
    以上の高圧水を噴射してデスケールすることを特徴とす
    るスケール疵のない熱延鋼板の製造方法。
JP6701993A 1993-03-25 1993-03-25 デスケーリング性の良好な鋼材およびスケール疵のない熱延鋼板の製造方法 Pending JPH06279923A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190247902A1 (en) * 2016-10-18 2019-08-15 Jfe Steel Corporation Hot-rolled steel sheet for electrical steel sheet production and method of producing same
JP2021508767A (ja) * 2017-12-19 2021-03-11 アルセロールミタル 被覆鋼基材
JP2021095614A (ja) * 2019-12-18 2021-06-24 日本製鉄株式会社 厚鋼板
WO2024204437A1 (ja) * 2023-03-29 2024-10-03 日本製鉄株式会社 熱間圧延設備、及び熱間圧延方法

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