JPH08269540A - 耐つまとび性に優れるほうろう用熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷延鋼板用として成分設計された鋼材を熱延
鋼板として仕上げても優れたほうろう特性を示す熱延鋼
板とするのに有効な技術を提案する。 【構成】 Tiを、下記式； ４Ｃ＋1.5 Ｓ＋3.4 Ｎ≦Ti(wt%) ≦0.30 を満足するように含む鋼スラブを素材として熱延鋼板を
製造するに当たり、熱間圧延に際し、仕上げ温度(FDT)
と巻取り温度(CT)とを、次式； （℃）≦2250−2(FDT) を満足するように制御する耐つまとび性に優れるほうろ
う用熱延鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐つまとび性に優れる
ほうろう用熱延鋼板の製造方法に関するものであり、特
に、冷延鋼板に供し得る出発材料からほうろう用熱延鋼
板を製造するときに有効な方法を提案する。

【０００２】

【従来の技術】ほうろうは、鋼板表面に塗布した上ぐす
りを高温で焼き付けてガラス質皮膜を形成したものであ
り、耐熱性や耐水性、耐候性、耐薬品性などの面におい
て、他の無機系・有機系の表面処理材に比べて優れた特
性を示すものである。それ故に、建築物の内・外装パネ
ル、薬品容器などの化学工業部品、バスタブやシンクな
どの住宅関連・家庭用品などとして広く使用されてい
る。かかるほうろう用素材としては、従来、冷延鋼板と
熱延鋼板とがあり、たとえば特公平 4-16539号公報に開
示されているようなプレス成形などの加工性、寸法精度
に優れている冷延鋼板、また、特公昭 58-1170号公報、
特公昭 59-6894号公報に開示されているような、板厚が
２〜４mmで、高強度を有する酸洗もしくはショットブラ
スト処理した熱延鋼板などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、鉄鋼メーカーで
は、市場の拡大を図る見地からあらゆる産業のニーズに
応えられるように、多量生産品種はもちろんのこと、少
量生産品種にも対応していた。しかしながら、近年、低
コスト化による収益改善が叫ばれるようになり、例えば
薄板の製品の場合、そうした対策の１つとして、冷延鋼
板に代替しうる熱延鋼板についての研究がすすめられて
いる。

【０００４】こうした趨勢の中で、ほうろう用鋼板の分
野でも、加工のほとんどいらない建築物の内外装パネル
用素材にあっては、冷延鋼板から薄物の熱延鋼板への転
用が図られ、特に、少量生産品種の熱延鋼板について
は、大量生産品種である他の鋼板に統合することによ
り、低コスト化や大量生産化を図っている。たとえば、
バスタブ、シンク、建材パネルなどの種々のほうろう製
品のために大量に生産されているほうろう用冷延鋼板向
けのスラブを、そのまま熱延鋼板用として流用し、ガス
レンジの五徳などのように単品サイズが小さく、かつ、
鋼材使用量が極く少量しかないような用途にも供すると
いう工夫がなされている。

【０００５】さて、冷延鋼板は、熱延鋼板を酸洗したの
ち、冷間圧延、焼鈍、調質圧延工程を経て製造されてい
る。そして、ほうろう用冷延鋼板というのは、冷間圧延
時に鋼中の介在物や析出物の周辺にマイクロボイドや格
子欠陥を形成することにより、この部分にほうろう特有
のつまとび欠陥の原因になる鋼中水素をトラップさせる
ようにしたものであるから、耐つまとび性が非常に良好
なことが特徴である。従って、このような特性は冷延鋼
板に特有のものであると言える。

【０００６】このような特性を有するほうろう用冷延鋼
板のその半製品である熱延鋼板を、ただ単にほうろう用
熱延鋼板として利用したのでは、この熱延鋼板の場合、
前述のような鋼中水素のトラップサイトが少ないので吸
蔵効果が悪く、つまとびが発生しやすい材料となってし
まう。すなわち、かようなトラップサイトがないため
に、酸洗、NiSO₄ 処理等の前処理が不十分なとき、
上ぐすりをかけた後の乾燥が不足したとき、焼成炉内
の露点が高いとき、焼成温度が高すぎたり、逆に低す
ぎる場合にそれぞれつまとび欠陥を発生することにな
る。とりわけ、脱スケールの目的で酸洗処理するときに
は、この処理で多量の水素が鋼板内に侵入してつまとび
の発生を助長するという問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、耐つまとび性に優れるほ
うろう用熱延鋼板を製造する技術を提供することにあ
る。特に、本発明は、本来は冷延鋼板用として成分設計
された鋼材を熱延鋼板として仕上げても優れたほうろう
特性を示す熱延鋼板とするのに有効な技術を提案する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、従来技術が抱え
ている上述した問題点についてそれの解決方法を鋭意研
究した結果、発明者らは、冷間圧延用素材を用いた場合
でも、従来は、冷間圧延工程で導入していた鋼中水素の
トラップサイトを、熱間圧延工程で導入することによ
り、耐つまとび性の優れた熱延鋼板とする方法を見いだ
したのである。

【０００９】すなわち、本発明は、 Ｃ≦0.010wt%、Mn≦3.0wt%、Ｐ≦0.10wt% 、Ｓ≦0.
10wt% 、Al≦0.10wt% 、Ｎ：0.001 〜 0.020wt% 、Cu：
0.01〜0.10wt% を含み、かつTiを、下記式； ４Ｃ＋1.5 Ｓ＋3.4 Ｎ≦Ti(%) ≦0.30 を満足するように含み、残部が鉄および不可避的不純物
からなる鋼スラブを素材として熱延鋼板を製造するに当
たり、熱間圧延に際し、仕上げ温度(FDT) と巻取り温度
(CT)とを、次式； CT（℃）≦2250−2(FDT) を満足するように制御することを特徴とする耐つまとび
性に優れるほうろう用熱延鋼板の製造方法と、 Ｃ≦0.010wt%、Mn≦3.0wt%、Ｐ≦0.10wt% 、Ｓ≦0.
10wt% 、Al≦0.10wt% 、Ｎ：0.001 〜 0.020wt% 、Cu：
0.01〜0.10wt% を含み、かつTiを、下記式； ４Ｃ＋1.5 Ｓ＋3.4 Ｎ≦Ti(wt%) ≦0.30 を満足するように含み、さらにNb、ＢおよびREM のうち
から選ばれる１種または２種以上を合計で0.001 〜0.10
wt% を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼
スラブを素材として熱延鋼板を製造するに当たり、熱間
圧延に際し、仕上げ温度(FDT) と巻取り温度(CT)とを、
次式； CT（℃）≦2250−2(FDT) を満足するように制御することを特徴とする耐つまとび
性に優れるほうろう用熱延鋼板の製造方法である。ま
た、本発明は、上記の鋼スラブが、上記の成分の他に、
Sb、As、Bi、TeおよびSeのうちから選ばれる１種または
２種以上を合計で0.003 〜0.050wt%、重量％で同量の鉄
と置換する形で含有する成分組成を有するものであって
もよい。

【００１０】すなわち、本発明は、本来は冷延鋼板用と
して構成された鋼スラブを熱間圧延するに際し、従来の
熱延仕上温度（Ar₃ 変態点直上）よりもかなり低温で仕
上げ圧延を終了し、巻取ることで意図的に析出物の周辺
に歪みや格子欠陥を密に分散させ、鋼中の水素の見かけ
の拡散係数を小さくし、脱スケールやほうろう前処理の
酸洗時、あるいはほうろう焼成時の鋼中に侵入する水素
量を減少させるようにした点に特徴を有する。このよう
な方法の採用によって得られた熱延鋼板は、マイクロボ
イドや格子欠陥を形成させるための冷間圧延工程がなく
ても、ほうろう加工に供しても十分な耐つまとび性を付
与することができるものである。

【００１１】

【作用】次に、本発明にかかるほうろう用熱延鋼板に用
いる素材の成分組成を限定した理由について説明する。 Ｃ：0.010wt%以下 Ｃは、侵入型固溶元素であり、冷延鋼板の場合には加工
性を劣化させる元素であるから多量に含有させるのは好
ましくない。本発明では、TiC を形成すると共に、冷延
鋼板としての加工性を劣化させることなく耐つまとび性
を向上させる他、高強度が得られることから比較的有益
な元素であるので、少なくとも0.001wt%の含有が望まし
い。しかしながら、0.010wt%を超える含有は材質を硬質
化し、熱間圧延時、とくに本発明のような低温仕上時の
鋼の変形抵抗を大きくして圧延性を阻害することから、
上限を0.010wt%とした。好ましくは0.005wt%以下がよ
い。

【００１２】Mn：3.0wt%以下 Mnは、熱間脆性の原因になるS をMnS として固定する
他、耐つまとび性を向上させるので有効な元素である。
その効果を引き出すためには少なくともS 量の10倍は必
要である。しかしながら、3.0wt%超の添加はコスト高に
なることから、本発明では上限を3.0wt%とした。好まし
くは1.0wt%以下がよい。

【００１３】Ｐ：0.10wt% 以下 Ｐは、酸洗速度を大きくする元素であり、ほうろうの密
着性を向上させる微細な表面凸凹を形成する元素であ
る。しかしながら、Ｐ：0.1wt%超の含有は酸洗速度が大
きくなりすぎて、鋼板表面に酸洗生成物を多量に付着さ
せ、ほうろう表面に泡や黒点等といった表面欠陥を誘発
することから、上限を0.1wt%とした。好ましくは0.05wt
% 以下がよい。

【００１４】Ｓ：0.10wt% 以下 Ｓは、TiS やMnS を形成して耐つまとび性やほうろう密
着性を向上させる元素であることから、本発明の場合は
有用な元素である。好適な下限は0.001wt%であるが0.1w
t%超の含有はＰと同様に表面欠陥を誘発することから、
0.001 〜0.1wt%以下とした。好ましい上限は0.050wt%以
下である。

【００１５】Al：0.10wt% 以下 Alは、製鋼段階で脱酸剤として添加される元素であり、
この作用効果を得るために0.01wt% を添加する。ただ
し、本発明のようにTiを添加する場合には、Ｎを固定す
ることにより、Ｎ時効を防止する必要が薄いことからあ
まり多量の添加は好ましくない。特に、0.10wt%超添加す
ると鋼コストをいたずらに上昇させることから、0.10wt
% 以下とした。好ましくは0.07wt% 以下がよい。

【００１６】Ｎ：0.001 〜0.020wt% Ｎは、TiN を形成して、つまとび欠陥を防止するために
有効な元素であり、少なくとも0.001wt%の含有が必要で
ある。しかしながら、0.020wt%超の含有は、高価なTiを
多量に添加しなければならなくなることから、0.020wt%
を上限とした。好ましい範囲は0.001 〜0.010wt%であ
る。

【００１７】Ti：４Ｃ＋1.5 Ｓ＋3.4 Ｎ≦Ti(wt%)≦0.3
0 Tiは、TiN ，TiC ，TiS を形成し、つまとび欠陥を防止
するすることから本発明では最も重要な役割を担う元素
である。この目的を達成するためには、最低限４C(wt%)
＋1.5S(wt%) ＋3.4N(wt%）の添加が必要である。しかし
ながら、0.30wt% 超の含有は、ほうろう前処理時に鋼板
表面への酸洗生成物の多量付着を招き、ほうろう焼成後
の表面に泡・黒点欠陥を発生しやすくする。従って、本
発明では、４Ｃ＋1.5 Ｓ＋3.4 Ｎ≦Ti≦0.30の範囲とし
た。好ましくは0.03〜0.20wt% がよい。

【００１８】Cu：0.01〜0.10wt% Cuは、ほうろう前処理として行なわれる酸洗時の酸洗速
度をコントロールし、かつほうろう密着性を向上させる
効果がある。この効果を引き出すためには、少なくとも
0.01wt% 含有させる必要がある。しかしながら、0.10wt
% 超も含有させると、鋼板表面が酸洗されずにほうろう
が密着しなくなることから、0.01〜0.10wt% とした。好
ましくは0.02〜0.07wt% がよい。

【００１９】Nb，ＢおよびREM ：0.001 〜0.10wt% Nbは、炭化物、Ｂは窒化物、Ce，LaなどのREM は硫化物
を形成するので、それぞれ、つまとび欠陥を防止すると
いう共通した作用効果を有する元素である。特に、Ti系
析出物が少ない場合に、必要に応じて少なくとも１種ま
たは２種以上の合計で0.001wt%以上含有させる。しかし
ながら、これらの合計量が0.100wt%超では、鋼コストを
著しく上昇させることから上限を0.100wt%とした。好ま
しくは0.001 〜0.05wt% がよい。

【００２０】Sb，As，Bi，Te，Se：0.003 〜0.050wt% Sb，As，Bi，Te，Seは、溶接性を向上させたり、酸洗時
に鋼板表面に付着するスマットを抑制するという共通し
た特性を有する元素であり、このような特性を要求され
るような用途では添加することが望ましい。そのために
は、少なくとも0.003wt%以上の添加が好ましい。しかし
ながら、0.050wt%超では酸洗性ならびにほうろう密着性
を劣化させてしまうことから、0.003 〜0.050wt%の範囲
内とした。好ましくは0.010 〜0.030wt%の範囲である。
なお、これらの成分は重量％で同量のFeと置換させるこ
とが好ましい。

【００２１】次に、上述した成分組成の鋼スラブを熱間
圧延して熱延鋼板とする。この工程は、熱延鋼板につま
とび発生原因となる水素を鋼中に吸蔵するための水素ト
ラップサイトを形成する段階であり、きわめて重要な処
理である。このような趣旨の下に施される本発明にかか
る熱間圧延条件としては、仕上げ温度(FDT) と巻取り温
度(CT)との関係が、次式 CT（℃）≦2250−2(FDT)（℃）、 を満足するものでなければならない。この理由は、CT
（℃）＞2250−2(FDT)（℃）という高い温度では、熱間
圧延中に導入される歪および格子欠陥などが熱間圧延時
の動的再結晶や巻取り時の自己焼鈍作用で解放され、ま
た消滅するためであり、ひいては水素のトラップサイト
が減少して、つまとび欠陥が発生しやすくなってしまう
ためである。因みに、本発明にかかわる、この温度(FD
T) は、一般的な熱延仕上げ温度よりもかなり低温で行
なわれることが特徴である。なお、上記CTとFDT との式
は、つまとびが発生する領域と発生しない領域とのCTと
FDT との関係を明らかにする図１に示す試験結果に基づ
いて算出したものである。

【００２２】

【実施例】次に、本発明の効果を検証するために行った
実施例について説明する。表１に示した成分組成の連続
鋳造スラブを、1000〜1200℃の加熱炉中に４時間保持し
た後、３パスの粗圧延を施して板厚35mmのシートバーと
し、表２に示した条件で仕上圧延機によって仕上げ温度
850℃以下で、板厚：1.6mm になるように熱間仕上げ圧
延を施した後、直ちに水冷し、 700℃以下の温度域で巻
取った。

【００２３】得られた熱延鋼板を酸洗処理して脱スケー
ルを行った後、圧延方向から JIS−５号引張試験片、ほ
うろう密着試験およびつまとび試験用のサンプルを採取
した。その後、この熱延鋼板の引張試験とほうろう試験
（密着試験とつまとび促進試験を同一サンプルで兼用）
を行った。その諸特性を表３に示した。ほうろう試験
は、鋼板のつまとび発生傾向（耐つまとび性）を調査す
るため、つまとびが発生しやすいような条件でほうろう
加工を行った。すなわち、日本フェロー社製Ｈタイプの
上ぐすりを用いて、酸洗やNiSO₄ 処理といった前処理を
行わず単にアルカリ脱脂をしただけの鋼板に、厚さ 100
μｍになるように上ぐすりをスプレー掛けして、乾燥し
た後、低温・高露点（温度： 800℃，露点：＋40℃）の
電気炉に５分間装入して焼成を行った。その後、室温ま
で空冷し、 160℃の恒温槽に16時間保持して、つまとび
が発生するか否かを観察し、全くつまとびが発生しなか
った場合を○印、１ケでもつまとびが発生した場合を×
印として評価した。さらに、同試料での密着性について
も調査した。

【００２４】なお、鋼No.9と同成分のスラブ記号Ｆを同
一条件で熱間圧延して厚さ3.5mm の熱延鋼板としたもの
を、さらに厚さ0.8mm に冷間圧延し、 860℃で60秒焼
鈍、圧下率0.8%の調質圧延を行って製造した冷延鋼板の
特性値も比較鋼 No.10として表３に併記した。その結
果、本発明の製造方法によって製造された鋼板は、冷延
鋼板と同様につまとび促進試験においてつまとびの発生
がなく、耐つまとび性に優れた鋼板であることが判明し
た。なお、材質については、冷延鋼板よりも硬質である
がほうろう用の熱延鋼板の主な成形加工は、「曲げ」や
「打ち抜き」のような軽度の加工しか受けないものがほ
とんどなのでとくに問題にはならない。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、耐
つまとび性に優れるほうろう用熱延鋼板を有利に製造す
ることができる。とりわけ、加工性のほとんどいらない
ような建築物の内・外装パネル用素材（従来は冷延鋼板
の用途）を薄物の熱延鋼板で対応できるので、冷延鋼板
の工程［冷間圧延−焼鈍］を省略することができる。一
方、少量生産品種である熱延鋼板の化学組成を冷延鋼板
のものと統一することができるので、この熱延鋼板を多
量生産品種化ならしめることが可能となり、ひいては鉄
鋼メーカーの製造コストを大幅に低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、つまとび発生挙動におよぼ熱延仕上げ
温度：FDT と熱延巻取り温度：CTの関係を示す図面であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 俊之 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 片山 教幸 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 和田 喜昭 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃ≦0.010wt%、 Mn≦3.0wt%、 Ｐ≦0.10wt% 、 Ｓ≦0.10wt% 、 Al≦0.10wt% 、 Ｎ：0.001 〜 0.020wt% 、 Cu：0.01〜0.10wt% を含み、かつTiを、下記式； ４Ｃ＋1.5 Ｓ＋3.4 Ｎ≦Ti(wt%) ≦0.30 を満足するように含み、残部が鉄および不可避的不純物
   からなる鋼スラブを素材として熱延鋼板を製造するに当
   たり、熱間圧延に際し、仕上げ温度 (FDT)と巻取り温度
   (CT) とを、次式； CT（℃）≦2250−2(FDT) を満足するように制御することを特徴とする耐つまとび
   性に優れるほうろう用熱延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】Ｃ≦0.010wt%、 Mn≦3.0wt%、 Ｐ≦0.10wt% 、 Ｓ≦0.10wt% 、 Al≦0.10wt% 、 Ｎ：0.001 〜 0.020wt% 、 Cu：0.01〜0.10wt% を含み、かつTiを、下記式； ４Ｃ＋1.5 Ｓ＋3.4 Ｎ≦Ti(wt%) ≦0.30 を満足するように含み、さらにNb、ＢおよびREM のうち
   から選ばれる１種または２種以上を合計で0.001 〜0.10
   wt％を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼
   スラブを素材として熱延鋼板を製造するに当たり、熱間
   圧延に際し、仕上げ温度(FDT) と巻取り温度(CT)とを、
   次式； CT（℃）≦2250−2(FDT) を満足するように制御することを特徴とする耐つまとび
   性に優れるほうろう用熱延鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】鋼スラブが、上記の成分の他に、Sb、As、
   Bi、TeおよびSeのうちから選ばれる１種または２種以上
   を合計で0.003 〜0.050wt%含有するものであることを特
   徴とする請求項１または２に記載のほうろう用熱延鋼板
   の製造方法。