JPH08120406A - 溶接性に優れたほうろう用鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】溶接性および加工性に優れ、耐泡性、耐黒点欠
陥性、耐爪飛性、ほうろう密着性等のほうろう性にも優
れるほうろう用鋼板およびその製造方法を提供する。 【構成】重量％で、Ｃ： 0.004％以下、Mn：0.25〜0.40
％、Ｐ： 0.005〜 0.1％、Ｓ：0.005〜 0.015％、Cu：
0.020〜 0.1％、Ｎ： 0.002〜 0.006％、Ti：0.03〜0.0
7％、Mo： 0.015〜0.31％を含有し、かつCu／Ｐ： 1.0
〜 4.0、Ti≧(4×Ｃ)+(3.4×Ｓ)+(1.5×Ｎ) を満足し、
残部がFeおよび不可避不純物からなる溶接性に優れたほ
うろう用鋼板。さらには、上記鋼組成を有する連続鋳造
スラブを、熱間圧延後 600℃以下の温度で巻取り、酸洗
後、冷間圧延を施し、ついで連続焼鈍による再結晶焼鈍
を行って製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接性に優れ、かつ耐
泡性、耐黒点欠陥性、耐爪飛性、ほうろう密着性等のほ
うろう性にも優れた鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ケトル、鍋、流し台、浴槽等のほうろう
製品は、ほうろう用鋼板をプレス加工し、必要に応じて
溶接を行った後に、その表面にほうろう釉薬と呼ばれる
ガラス質の粉末と水とを混合したものを塗布し、その後
800℃以上の高温で焼成することによって製造される。
したがって、ほうろう用鋼板にはプレス成形等での加工
性および溶接性と共に、ほうろう密着性、耐泡性・耐黒
点欠陥性、耐爪飛性等のほうろう性を兼ね備えていなけ
ればならない。

【０００３】上記のような特性を備えたほうろう用鋼板
として、従来は脱炭キャップド鋼が用いられていたが、
製造コスト低減の点から現在では連続鋳造法にて製造さ
れた鋼が広く用いられるようになってきている。そのよ
うなほうろう用鋼板に供される連鋳鋳造法による鋼の１
つにTi添加鋼があり、特公昭42-12348号公報、特公昭44
-18066号公報には、Ｃ量を 0.005重量％以下にすると優
れたプレス成形性が得られることが開示されている。ま
た、特公昭45-40655号公報、特開昭53−131919号公報や
特開昭56−9357号公報には、Ti添加鋼は鋼中で炭化物、
窒化物、硫化物を形成し、これらの析出物が爪飛びの原
因である鋼中水素をトラップするため、優れた耐爪飛性
を備えていることが開示されている。

【０００４】しかし、Ti添加鋼は特開昭61−276958号公
報で開示されているように、密着性が劣ったり、溶接性
不良が原因となる欠陥が生じる。また、特開昭60−1108
45号公報で開示されているように、ほうろう密着性、耐
泡性、耐黒点欠陥性の点で従来用いられていた脱炭キャ
ップド鋼よりも劣っていると言われている。その対策と
して、特開昭61−276958号公報にSe、Teを微量添加する
ことにより溶接性不良が改善されることが開示されてい
るが、これらの元素は有毒であり、取り扱いに注意を要
する。

【０００５】また、特開平4-235226号公報には連鋳スラ
ブの表層を１〜５mm研削することにより、耐泡性、耐黒
点欠陥性が改善できることが開示されているが、スラブ
手入れによるコストアップは避けられない。

【０００６】さらに、Ti添加鋼の溶接性、耐泡性、耐黒
点欠陥性、ほうろう密着性が脱炭キャップド鋼より劣る
理由は明確ではないが、Ti量を減少させれば改善される
ことは分かっている。しかし、Ti量を減少させれば、Ti
系析出物が減少し、爪飛びが発生するという問題があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、溶接性およ
び加工性に優れ、耐泡性、耐黒点欠陥性、耐爪飛性、ほ
うろう密着性等のほうろう性にも優れた鋼板および製造
方法を提供することを目的としてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、溶接性、耐
泡性、耐黒点欠陥性、ほうろう密着性を改善できる低Ti
含有鋼に着目し、さらに、耐爪飛性をも改善させるため
に、ほうろう焼成時の水素トラップサイトとなる鋼中の
析出物の生成挙動につき検討した結果、下記の知見を
得、本発明を完成させるに至った。

【０００９】従来は、Ti系析出物をほうろう焼成時に
発生する水素のトラップサイトとし、耐爪飛性を改善し
ていたが、多量のTi含有は密着性、耐泡性の劣化や黒点
発生の原因となり、さらには溶接性をも劣化させる。一
方、低Ti含有鋼では爪飛びが発生する。

【００１０】Ti含有量を低く抑え、さらに適当量のMo
とＰを含有させると、析出したFeMoＰがほうろう焼成時
に発生する水素のトラップサイトとなり耐爪飛性が改善
されるのみでなく、密着性、耐泡性、耐黒点欠陥性およ
び溶接性も改善される。

【００１１】低含有量のTi量を、(4×Ｃ)+(3.4×Ｓ)+
(1.5×Ｎ) 以上含有することで、Ｃ、Ｓ、ＮをTi系析出
物として固定させることで加工性が向上し、かつ固溶Ｃ
が残ることによる泡欠陥の発生を防止する。

【００１２】さらに、ほうろう前処理の酸洗時にFeMo
Ｐが生成していると、鋼板中の固溶Ｐの減少により酸洗
速度が低下してほうろう密着性が低下するため、ほうろ
う焼成時にFeMoＰが生成するように熱間圧延時の巻取り
温度を低く抑え、かつ再結晶焼鈍も短時間の加熱となる
連続焼鈍とすることが好ましい。

【００１３】本発明は、重量％で、Ｃ： 0.004％以下、
Mn：0.25〜0.40％、Ｐ： 0.005〜 0.1％、Ｓ： 0.005〜
0.015％、Cu： 0.020〜 0.1％、Ｎ： 0.002〜 0.006
％、Ti：0.03〜0.07％、Mo： 0.015〜0.31％を含有し、
かつCu／Ｐ： 1.0〜 4.0、Ti≧(4×Ｃ)+(3.4×Ｓ)+(1.5
×Ｎ) を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなる
溶接性に優れたほうろう用鋼板である。

【００１４】さらには、上記鋼組成を有する連続鋳造ス
ラブを、熱間圧延後 600℃以下の温度で巻取り、酸洗
後、冷間圧延を施し、ついで連続焼鈍による再結晶焼鈍
を行って製造する。

【００１５】

【作用】以下に本発明鋼板の化学組成および製造条件の
限定理由につき詳細に説明するが、以下に述べる「％」
は、「重量％」のことである。

【００１６】（化学組成について） Ｃ： 0.004％以下 Ｃはほうろう焼成中の発泡の原因となる元素であり、Ｃ
含有量が 0.004％を超えると泡欠陥が発生しやすくなる
ので上限を 0.004％とした。好ましくは、 0.002％以下
である。

【００１７】Mn：0.25〜0.40％ Mnは、鋼板中のＳをMnＳとして固定し、熱間および冷間
圧延の際に必要な鋼板の延性を向上させる効果を有す
る。また、MnＳは水素を吸蔵して爪飛びを防止する効果
を有する。Mn含有量が0.25％より少ないと上記効果が期
待できない。一方、Mn含有量が0.40％を超えると析出物
が多量に発生してほうろう製品成形時の成形性が劣化す
る。そこで、Ｍｎの含有量は0.25〜0.40％とした。

【００１８】Ｐ： 0.005〜 0.1％ Ｐは、ほうろう被覆の前処理として行われる酸洗時の酸
洗減量を増大させる（酸洗速度を速める）作用を有する
元素であると同時に、ほうろう焼成時に発生する水素の
トラップサイトとなるFeMoＰを析出させ、耐爪飛性を向
上させるために必要な元素である。Ｐ含有量が 0.005％
以下だと充分な量の析出物が形成されないためその効果
が期待できない。一方、Ｐ含有量が 0.1％を超えるとほ
うろう製品成形時の成形性が著しく劣化するのでＰ含有
量を 0.005〜 0.1％とした。

【００１９】なお、上記の酸洗速度は鋼板中に固溶した
Ｐが影響するため、FeMoＰが析出した鋼板を酸洗する際
にFeMoＰの析出により固溶したＰが減少して酸洗速度が
低下し生産性を低下させる場合がある。したがい、Ｐ含
有量は0.02％を超えとするのが好ましい。また、後述す
るように酸洗性向上のために固溶したＰを確保するた
め、酸洗前にFeMoＰが析出せずに、ほうろう焼成時にFe
MoＰが析出する条件でほうろう用鋼板を製造するのが好
ましい。

【００２０】Ｓ： 0.005％〜 0.015％ Ｓは、鋼板中においてMnＳを形成し、前述のように爪飛
びを防止する効果を有する。Ｓ含有量が 0.005％未満で
はこの効果がほとんど認められず、一方、Ｓ含有量が
0.015％を超えると、ほうろう製品成形時の成形性が劣
化する。従って、Ｓ含有量は 0.005〜 0.015％とした。

【００２１】Cu：0.02〜0.10％およびCu／Ｐ： 1.0〜
4.0 Cuはほうろう前処理としての酸洗時の酸洗減量を減少さ
せる作用を有し、酸洗速度（酸洗減量）の調節を行うた
めに必要な元素である。Cu含有量が0.02％未満ではその
効果がない。一方、Cu含有量が0.10％を超えると鋼板の
熱間圧延の際の延性が低下するとともにコストアップに
なる。そこでCu含有量を0.02％〜0.10％とした。

【００２２】さらに、酸洗速度はＰの含有量によっても
影響を受ける。すなわち、溶液濃度、液温および酸洗時
間を一定とした酸洗処理において、CuとＰの含有量の比
（Cu／Ｐ）によって酸洗速度が変化する。Cu／Ｐが 1.0
未満の場合には酸洗速度が速くて腐食量が多くなり、酸
洗による表面の凹凸部分に酸洗スマッジが堆積し、ほう
ろう焼成時にスマッジがガス化して泡欠陥の発生原因と
なる。一方、Cu／Ｐが4.0を超えると逆に酸洗速度が遅
くなりすぎて鋼板表面の凹凸が少ないためほうろう密着
性が低下する。したがい、Cu／Ｐを、 1.0〜 4.0に制御
すれば、適切な酸洗速度となり、鋼板表面に適度の凹凸
を付与することができるので良好なほうろう密着性を得
ることができる。そこでＣｕとＰの含有量の比、Cu／Ｐ
を 1.0〜4.0とした。

【００２３】Ｎ： 0.002〜 0.006％ Ｎは、TiＮとする事により爪飛びを防ぐ役割を果たす。
Ｎ含有量が 0.002％未満ではその効果が期待できない。
一方、Ｎ含有量が 0.006％を超えると、TiＮを形成する
のに要するTi量が増加するため、多量のTi含有が必要と
なり、密着性、耐泡性、耐黒点欠陥性のみならず溶接性
も悪化する。したがい、Ｎ含有量は 0.002〜 0.006％と
した。

【００２４】Ti：0.03〜0.07％およびTi≧(4×Ｃ)+(3.4
×Ｓ)+(1.5×Ｎ) Tiは鋼中のＣ、Ｓ、Ｎを、TiＣ、TiＳ、TiＮ等のTi系析
出物とすることにより耐爪飛性を向上させる元素であ
る。Ti含有量が0.03％未満だとその効果は得られない。
一方、Ti含有量が0.07％を超えると、溶接性、密着性、
耐泡性、耐黒点欠陥性が悪化する。したがい、Ti含有量
は0.03〜0.07％とした。上記の性能改善のためにはTi含
有量をより低くした方がよく、0.05％以下が好ましい。

【００２５】また、鋼中のＣ、Ｓ、ＮをTi系析出物とし
て固定することで加工性特に深絞り性が向上する。その
ため、Ti含有量は(4×Ｃ)+(3.4×Ｓ)+(1.5×Ｎ) 以上と
することが必要である。さらに、上記式を満足しない場
合、ＣがTiＣとして固定されずに固溶Ｃとして残るため
泡欠陥が発生しやすくなる。

【００２６】Mo： 0.015〜0.31％ Moは、ほうろう焼成時に発生する水素のトラップサイト
として従来用いられていたTi系析出物の代わりに、FeMo
Ｐを析出させて耐爪飛性の向上を図る重要な元素であ
る。Mo含有量が 0.015％未満では、FeMoＰの析出が少な
く耐爪飛性が改善されない。一方、Mo含有量が0.31％を
超えると強度上昇により成形性が低下するのみならずコ
ストアップとなる。したがい、Mo含有量は 0.015〜0.31
％とした。

【００２７】（製造条件について）まず、本発明で定め
る化学組成を有する鋼を連続鋳造してスラブとする。熱
間圧延前のスラブ加熱温度は特に規制する必要はなく、
通常の1200℃で十分であるが、必要に応じて、1100℃〜
1300℃の範囲で変化させても問題ない。また、高温のス
ラブを直接熱間圧延に供してもよい。熱間圧延条件も特
に規制する必要はないが、深絞り性を向上させるために
Ａr₃点以上の温度域で仕上圧延を終了することが望まし
い。

【００２８】また、上述したように、鋼板中に固溶した
Ｐは酸洗速度を速める効果がある。

【００２９】しかし、鋼板製造時にFeMoＰが析出した場
合には、ほうろう焼成の前処理として行う酸洗時に固溶
したＰが少なくなって酸洗速度が遅くなり、酸洗不足に
よるほうろう性の低下という問題が発生する場合があ
る。それを防止するため酸洗時間を長くする等の酸洗条
件の変更が必要となり生産性の低下等の問題が生じる。

【００３０】その対策として、酸洗時にはFeMoＰを析出
させずに、ほうろう焼成時にFeMoＰを析出させ水素のト
ラップサイトとすれば、生産性の低下を来すことなくほ
うろう性に優れた鋼板を製造することができる。酸洗処
理前の鋼板にFeMoＰが析出しないようにするには、熱間
圧延後の巻取温度をFeMoＰが析出する温度以下とする必
要がある。したがい、巻取り温度を 600℃以下とした。

【００３１】熱間圧延後の鋼板は、酸洗、冷間圧延後再
結晶焼鈍される。冷間圧延条件については特に規制する
必要はないが、合計圧下率を70％以上とすると、高いｒ
値が得られるので好ましい。

【００３２】その後の再結晶焼鈍は通常のバッチ焼鈍や
連続焼鈍で行われるが、焼鈍温度は通常の再結晶温度以
上、Ａc₃点以下で行えばよい。また、再結晶焼鈍時にFe
MoＰが析出して酸洗速度を低下することも考えられるた
め、FeMoＰの析出防止のために連続焼鈍による短時間の
熱処理が好ましい。

【００３３】

【実施例】次に、本発明の実施例を示す。

【００３４】表１〜表３に示す組成を有する鋼を溶製
し、連続鋳造によってスラブにした後、スラブを1200℃
に再加熱し、仕上温度900 ℃で厚さ5mm まで熱間圧延を
行った。その後、表１〜表３に示す種々の温度で巻取っ
た。続いて、酸洗後 0.8mmまで冷間圧延を施し、 800℃
×40秒の連続焼鈍による再結晶焼鈍を行った。

【００３５】得られた鋼板を用いて、下記の引張り試
験、溶接試験およびほうろう試験を行った。

【００３６】引張り試験は、鋼板から圧延方向に対して
0度、45度、90度方向のJIS5号引張試験片を採取し、引
張試験により伸びとｒ値を求めた。表には上記３方向の
試験値の平均値を記載した。

【００３７】溶接性は、10cm×40cmの試験片を２枚切り
出し長辺部を突き合わせて、溶接電流130A、速度50cm/m
inで TIG溶接を行い、溶接開始から孔あきが発生するま
での溶接距離で評価した。

【００３８】また、溶接後の20cm×40cmの鋼板に表４に
示す条件で直接１回掛けほうろうを行い、泡、黒点、爪
飛びの発生状況を目視で観察した。また、密着性はアメ
リカほうろう協会が推奨する PEI法を用いて行い、その
結果を PEI指数として評価した。引張り試験、溶接試験
およびほうろう試験の結果を表１〜表３に合わせて示
す。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】表１〜表３から明らかなように、表１、表
２の本発明で規定する化学組成を有する鋼板では伸び、
ｒ値ともに良好で、かつ溶接性に優れており、泡、黒
点、爪飛び等のほうろう欠陥の発生が無くほうろう密着
性も優れている。一方、表３の本発明の組成範囲から外
れる鋼板は機械的特性、溶接性およびほうろう特性のい
ずれかに問題が生じた。

【００４４】さらに、化学組成が本発明範囲内で、熱間
圧延後の巻取温度が 600℃を超える鋼板は、機械的特
性、溶接性およびほうろう性の目視観察結果は良好だ
が、ほうろう前処理として行う酸洗時の酸洗速度が遅く
酸洗が不十分なため密着性が若干低くなっている。しか
し、酸洗時間を10分間と長くした鋼板を用いてほうろう
試験をした結果 PEI指数が全て 100％と良好な結果を得
た。

【００４５】

【発明の効果】本発明により、溶接性および加工性に優
れ、耐泡性、耐黒点欠陥性、耐爪飛性、ほうろう密着性
等のほうろう性にも優れるほうろう用冷延鋼板が得られ
た。

【００４６】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、Ｃ： 0.004％以下、Mn：0.25〜
   0.40％、Ｐ： 0.005〜 0.1％、Ｓ：0.005〜 0.015％、C
   u： 0.020〜 0.1％、Ｎ： 0.002〜 0.006％、Ti：0.03
   〜0.07％、Mo： 0.015〜0.31％を含有し、かつCu／Ｐ：
   1.0〜 4.0、Ti≧(4×Ｃ)+(3.4×Ｓ)+(1.5×Ｎ) を満足
   し、残部がFeおよび不可避不純物からなることを特徴と
   する溶接性に優れたほうろう用鋼板。
2. 【請求項２】請求項１記載の組成を有する連続鋳造スラ
   ブを、熱間圧延後 600℃以下の温度で巻取り、酸洗後、
   冷間圧延を施し、ついで連続焼鈍による再結晶焼鈍を行
   うことを特徴とする溶接性に優れたほうろう用鋼板の製
   造方法。