JPS583922A - 時効性に優れるｔ−３級ぶりき板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、時効性に優れるＴ−ｊ級ぶりき板の製造方法
に閃し、特に本発明は、低ＨのＡ！キルド連鋳鋼材に常
法により熱間圧延、冷間圧延。

連続焼鈍を施した後低温短時間の箱焼鈍を施すことによ
り鋼帯内の材質が均一で時効性に優れたぶりき板の製造
方法に関するものである。

ぶりき板は、その調質度をＪＩＳ　Ｇ　３３ｏ、ｙにお
いて、ロックウェルＴ硬さく　ＨＲＪθｊＴ）の値をも
って表わすことが規定され、軟質のものからＴ−／（Ｈ
，Ｒ３０Ｔ　：　１ＩＡ−１）　ｌ　Ｔ−，２（ｊθ〜
ｔｘ）。

Ｔ−ＪＴ　（！：１〜ｊＩｒ）　　＊　Ｔ　　３　（！
ｉ４’〜Ａｏ）　　ｒ　Ｔ　　４’（ｊｆｆ〜Ａ４’）
　＋　Ｔ　　！　（４２〜Ａｆｆ　）およびＴ−４（Ａ
り〜７３）に区分されている。これだけの調質度区分を
もったぶりき板は従前には造塊材を用いて下記第１表に
示す鋼種、焼鈍法ｔ　ＳＫ圧下率により製造されていた
。

第　　ｌ　　表 ところでリムド鋼はキャップド鋼よりＯ含有量が少ない
ので、再結晶粒は大きくなり、またマトリックスの強度
が小さいので軟質になる。また箱焼鈍によれば連続焼鈍
によるよりも焼鈍時間が長いため、結晶粒は大きくなり
、かつ冷却速度は遅いので固溶０は残留することなく、
セメンタイトとして十分に析出させることができる。一
方連続焼鈍によれば焼鈍時間が短く、かつ冷却速度は急
速であるため固＃Ｃは十分には析出できずに固溶状態の
まま残留するので固溶０による歪時効硬化が加算される
。さらにＮは焼鈍工程においては析出せず固溶１１とし
て残留する。かかる固溶Ｎの残留は箱焼鈍、連続焼鈍の
何れによる場合でも同じであり、固溶ＮＭに応じて歪時
効硬化は大きくなる。

従ってＴ−、を級の製造にはＮｌ製鋼時に添加するので
、Ｎによる歪時効硬化が加算されて最も硬質化する。

よってぶりき板の調質度を満足させるために、製鋼時に
０量とＨｉｔを調整し、焼鈍時に粒成長と固溶Ｃの残留
量を調整する手段が行なわれてきた。

上記諸要因中硬度を支配する度合は、固溶０．固ｉＮ、
結晶粒の順序であることも知られている。

一方製鋼工程における高生産性ならびに成分変動の少な
い鋼種を得るため連続鋳造により得られる鋼片を素イオ
としてぶりき板を製造する方法が普及しており、目標と
する硬度のぶりき板を得るため、使用される１４種、焼
鈍法、調質圧延等の条件が下記第ユ表に示すように選択
されている。

第　　−表 連鋳材を素材としてぶりき板を製造する方法は基本的に
すなわち熱間圧延、冷間圧延、焼鈍を施す点では従前の
造塊材を素材とした方法と同じであるが、箱焼鈍を施し
た原板は固溶ＮはＡＩＮとして析出するため固溶Ｎによ
る歪時効硬化は期待できない。従ってそれに代わる方策
がとられており、その一つとしてＣｆｔを高くしたり、
あるいはＫｎ量を高くしている。

さて最近製缶技術の進歩によりぶりき板の板幅端部ｌ闘
以下まで製品として使用されるようになり、このため材
質の均一化が一層望まれるようになっている。かかる斐
望に答えるためからも従来箱焼鈍を施して製造されてい
たＴ−３級以下の軟質ぶりきも連続焼鈍を施して製造さ
れるようになってきた。これは連続焼鈍によれば箱焼鈍
に比し銅帯に付与される熱履歴の点で鋼帯長手方向２幅
方向の材質変動を小さくでき、鋼板形状の優れたぶりき
板が得られるという利点があり、加えて出産能率をあげ
、省エネルギーが達成できるためである。

一方ぶりき用途の多様化ならびに商品価値を高めるため
に、ぶりき品質については益々厳しい要求がなされ、例
えば善術缶に使用されるふりき板にあっては微細な腰折
れ（ダイヤモンドとも称せられる）の発生しないもの、
あるいはエアゾール缶の底板に用いるものにあっては高
内圧に耐えると共にストレッチャーストレインの如き外
観不良の発生しない材質を有するもの等が要求されるよ
うになっている。

上記エアゾール缶の底板のように、高い内圧に耐えるこ
とかできるためにはある程度硬度が高くて、かつぶりき
板肉の何れの部位から板取りしたものであっても同一材
質すなわち均質な材質のものであり、さらに絞り加工を
施すことができ、かつ絞り加工時にストレッチャースト
レインが発生しないよう非時効性のぶりき板であること
が要求される。

上記要求を満足するぶりき板の素材としては連鋳Ａｔキ
ルド鋼が、また焼鈍は連続焼鈍によることが適当である
点については従来知られているが、材質的に硬度がある
程度高く、かつ非時効性であることの要求は基本的には
相客れない要求であるということができる。

ところで特公昭＆ｊ　−ＬＬｔ？Ｖ号公報によれば、。

［ＯＩθ。／ツ％以下ｔ　Ｍｎ　＋　０．０！；　−０
，４０％、酸可溶Ａ−１：　０゜θ／〜ＯＩコ０％ｒ　
Ｎ　ｌ　Ｏ，００コ〜θ、０２０％、残部鉄および不可
避的不純物からなる鋼片を、仕上温度が７θＯ″Ｃ＝　
Ａｒ　Ｊ変態点の温度で熱間圧延し、圧下率ダＯ−灯％
の冷間圧延を施し、続いて再結晶温度以上の温度に、３
秒〜ｌＯ分間保定した後、ＳＯＯ″Ｃ以下の温度に７０
分間以下で冷却する焼鈍を施し、さらに温度３００〜Ｓ
ＯＯ°Ｃの温度に１０秒〜ｌＯ分間保定する過時効処理
を施し、しかる後レベリング加工あるいは調質圧延を施
すことを特徴とする軟質な表面処理用鋼板の製造法。」 が提案されており、特に鋳造には連続鋳造手段が、焼鈍
には連続焼鈍手段が、また７０秒〜７０分間保定する過
時効処理が採用されており、上記公報によればＴ−／〜
Ｔ−４の硬度を有するぶりき原板を製造することができ
ることが記載されているが、同公報記載の発明によって
は、硬度がある程度高く、かつ非時効性を有するぶりき
板を製造することは困難であった。

本発明は、従来の連続鋳造鋼素材に常法により熱間、冷
間圧延を施した後連続焼鈍を施すぶりき板の製造方法に
よれば、硬度をある程度高くすることはできるが非時効
性にはならないという欠点を除去、改善した製造方法を
提供することを目的とするものであり、特許請求の範囲
記載の製造方法を提供することによって前記目的を達成
することができる。すなわち本発明によれば、Ｎ含有量
が低く、Ｃ含有量が特定の範囲の連鋳キルド鋼を素材と
し、熱間圧延後の巻取温度を低温に規制し、また連続焼
鈍後さらに箱焼鈍による過時効処理を施すことによりＴ
−３級程度の軟質であり、かつ時効硬化の少ないぶりき
原板を得ることができる。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明者等は、多くの研究の後下記ｌ）〜４）に記載の
現象を知見し、さらにこの現象の生ずる原因を考察した
結果、本発明に想到した。

１）００゜／夕％以下のぶりき板にあっては、その硬度
はＣ含有量および熱間圧延コイルの巻取温度に依存する
。また非時効性とすべく固溶０を析出させるため通続焼
鈍後過時効処理を施す。

２）　固溶Ｎはぶりき板に時効硬化を及ぼし、また鋼板
中の固溶Ｎ量は酸可溶Ａノ含有量に依存する。

３）箱焼鈍によって過時効処理を十分に施したものも鋼
帯内の材質は均一になる。

４）熱延後の巻取温度が高いと、酸洗性が劣化するばか
りでなく耐食性が悪くなる。

次に本発明を実験データについて説明する。

（１）適正Ｃ含有量と巻取温度ならびに過時効処理手段
との関係について。

通常の連続焼鈍により製造されるぶりき板の硬度に及ぼ
すＯ量と熱延後の巻取温度との関係は非常に複雑である
。一般に鋼中の０含有量が高いほど硬質な鋼が得られる
と考えられていたが、Ｏ含有量がθ。／ｊ−％乃至０．
０２％の範囲内においてはＣ含有量が増加しても鋼板の
硬度は増加せず、０含有量がＯ，ＯＳ％より少ないと逆
に硬度は高くなり、また前記巻取温度が高くなるほど鋼
板の硬度が低くなるとは限らず、同−Ｃ含有量のものに
あっては巻取温度がｌ−り０°Ｃ附近のとき最も軟質の
鋼板を得ることができることを新規に知見した。第１図
は上記関係すなわちＣ含有量と硬度ならびに熱延仕上温
度１巻取温度との関係を示す図であり、供試鋼片のＡ／
はｏ、ｏｓｔ％、Ｎはｏ、ｏθ３３％である。上記の如
き関係になる理由としては、０含有量が少ないと析出核
としてのセメンタイトが少ないので、固溶Ｏが析出せず
に残存するため、Ｃθ、ＯＳ〜θ、１５％の範囲内では
硬度が上昇しないものと考える。

従って過時効処理を施しても非時効性鋼板を得るために
はＣ含有量をｏ、ｏｒ％以上にする必要がある。

また巻取温度が高いと熱延コイルの自己焼鈍が十分に進
んで炭化物が凝集して粗大化し、鋼板中の固溶Ｃの析出
移動距離が長くなって固溶０が十分には析出しなくなる
ため、鋼板の硬度は低くなるとは限らないと考えられる
。

上記知見から本発明者等は均一な材質の銅帯を得るため
、固溶０の析出を計る手段として、前述のようにセメン
タイトを微細に密に分散させることを基本とし、その上
で連続焼鈍後退時効処理を施し、固溶Ｏを析出させるこ
とに想到した。

前記過時効処理手段としては連続焼鈍炉において直接施
す手段と、連続焼鈍後筒焼鈍により施す手段とがあり、
何れの手段によるかは目標とするぶりき板の品質要求に
よって決定されるが、本発明の目的とする非時効性鋼板
を得るためには、色々検討の結果箱焼鈍による手段が必
要であることを知見して本発明を完成したのである。

本発明の研究によれば、過時効処理の条件として１．Ｂ
−０−３００℃の温度範囲に７５分間以上保持すべきで
あることが判った。このような温度範囲に限定する理由
は、３左０°Ｃ未満の温度では０の拡散速度が小さく過
時効が進行せず、一方！θＯ′Ｃを超える温度では０の
固溶限が大きいので固溶０ｆｉｌを低く抑えることがで
きず、さらに保持時間が１１分未満では十分過時効が完
了しないからである。ところで連続焼鈍炉によれば銅帯
の加熱、均熱帯の滞留時間が長くなるために鋼板にヒー
トバックルが生起して、場合によっては銅帯が炉内で破
断を起すことも少なくないので、連続焼鈍炉と直結する
過時効処理炉を用いて前記長時間の保持時間を要する過
時効処理を施すことは一般に困難であり、従って本発明
によれば箱焼鈍によって過時効処理を施すことが必要で
ある。

ところで降伏点伸びの発生する内板は降伏点を越える力
を加えたときそれ以上刃を増さなくても伸びだけが進行
する。プレス作業において変形は加えられた力に比例す
ることによって良好な加工ができるが、ある箇所に来て
降伏点伸びの如き大きな伸びが急に生起するとその余分
に伸びた箇所には皺が発生する。この皺はストレッチャ
ー・ストレインと呼ばれ、薄板のプレス作業においては
最も忌避される現象である。

従ってストレッチャー・ストレインの発生を防止するに
は、材料に歪を与えても時効により強度が上昇するか、
あるいは降伏点伸びの生起しない鋼板を使用することが
必要である。尚周知の如く降伏点伸びの出現する現象は
歪時効と呼ばれ、降伏点の生起しない鋼板は非時効性鋼
板と呼ばれている。

降伏点伸びと歪時効は同一の原因から生じ、鋼板に含有
される炭素または窒素の如き侵入型に固溶している元素
に起因しているので、これらの元素を少なくすると降伏
点伸びあるいは歪時効は生起しなくなる。前記歪時効性
の評価は歪時効指数（Ａ、１．と略称する）でなされる
。

本発明においては７゜３％引張り歪を与えたときの応力
をσａとし、前記中を与えた後１００″ｃ　ｘ　３゜分
の時効処理を施して、再び引張試験を行なったときの降
伏応力をσｂとして、（σｂ−σ＆）をＡ、　Ｉ。とじ
て求め、時効性の評価を行なった。

当然ながら非時効の鋼板にあってはＡ、　１．は零であ
る。

第一図にＣ含有量とＡ、　Ｉ。との関係を示す。

０がθ。ＯＳ％未満では箱焼鈍による過時効処理を施し
てもＡ、　１．は十分には小さくならないが、ｏ　ｏ、
ｏｓ％以上では極めて小さくなった。一方連続焼鈍炉に
直結された過時効炉において短時間過時効処理を施した
鋼板は、０含有量の如何によらずＡ。工、が十分には小
さくならなかった。

（２）ＮあるいはＡノ含有量とＡ、　Ｉ。との関係につ
いて。

時効性を悪化させる原因は、固溶０と固溶Ｎの内板内の
残留に起因するものであり、固溶０による影響について
は前述の如くであり、次に固溶Ｎによる影響を説明する
。

ｈｔキルド鋼は出鋼から鋳込工程までの間に空気が溶鋼
中に巻込まれ、特別な手段が採られない限り最高ｏ、ｏ
ｏｂ％程度のＮが溶鋼中に混入してＡＩＮとして残存す
る。

この鋼が熱間圧延工程の加熱炉で加熱されるとＡＩＮが
解離し、Ｎが鋼中に一旦固溶する。この固溶Ｎは、熱間
圧延後の巻取温度あるいは焼鈍温度が高くなるに従って
、再度ＡｊＮと岬て析出する。しかし、完全には析出し
きれず固溶Ｎとして残り、歪時効を生ずる原因となる。

従って１非時効性鋼板を得るためには固溶Ｎを少なくす
る必要がある。

そこで、非時効性鋼板を得るための条件を調べた。Ｎｕ
は通常程度のものと、Ｎ量を少なくするために、Ｎｆｔ
の少ない溶銑を使い、Ａｒ等の不活性ガスｔあるいはフ
ラックスの投入により溶＆Ｍ湯面あるいは注入流溶鋼面
を大気からしや断する方法を用いて少なくしたものを準
備した。又、Ａｌｉは、金属Ａ！の投入量を変えること
により、含有量の異なるものをつくった。次に巻取湿度
は高くすると自己焼鈍過程でＡＩＮとして析出するが、
高くすると鋼板表面のスケール層が厚くなり次工程の酸
洗スピードを減じて、脱スケールを十分性なわないと美
麗な冷延鋼板が得られないのみならず、後述する如く、
錫めっきの耐食性に著しく悪影響を及ぼすため、巻取湿
度はｔｌＩｏ″Ｃ以下が望ましく、実験はμ０°Ｃ以下
で行なった。次に連続焼鈍は再結晶温度以上で行なった
。このようにして得られたものを通常の工程を経てぶり
き板とした後、硬度とＡ、　１．を調ぺた。

以上の結果を第３〜ｊ図に示す。これらの図から判る如
く、非時効性のＴ−Ｊ級ぶりきを製造するためにはＮを
１１０２′ＰＭ以下に規制すると共に、ＶＡｌをθ。／
以下にする必要のあることを杢発明者等は新規に知見し
たのである。

（３）箱焼鈍により過時効処理を施した銅帯内の材質の
均一性。

連続焼鈍材１箱焼鈍材、（連続焼鈍十過時効処理）材お
よび（連続焼鈍子箱焼鈍による過時効処理）拐のそれぞ
れの代表的材質について幅方向の硬度分布を第６図に示
す。連続焼鈍後筒焼鈍により過時効処理を施したもの、
すなわち本発明方法によるものは材質は均一になってい
る。その理由は、粒径と固溶ＮのＩＮとなっての析出は
連続焼鈍過程までに決定され、また固溶Ｏの析出は箱焼
鈍の過時効処理を施す本発明方法を採用したために十分
にその析出が計られるためである。

（４）　　巻取温度のぶりき板の耐食性に及ぼす彰響。

前述した如く、熱延鋼帯の巻取温度が高くなると、表面
に生成される酸化被膜がマグネタイト（Ｉｉ″θ３０４
）を主成分として緻密になるので脱スケール性が極端に
低下する。そのため通常の熱延板と同程度の酸洗速度で
酸洗すると、脱スケール不良となり、最終製品に表面欠
陥が発生しゃすくなる。元来ぶりき板は表面性状が極め
て重要な製品であるので表面欠陥は致命的な欠陥となる
。

さらに、熱延巻取温度が高いと、熱延板中のカーバイド
が通常の低温巻取材の如くフェライト中に微細に析出せ
ず粒界に凝集した組織になり、この組織は冷延、焼鈍、
調質圧延を経てめっき工程まで保持される。

第７図は、めっき工程入側において酸洗処理を行なった
めっき原板表面を電顕観察で調べて発見された凝集粗大
炭化物を示す写真である。この炭化物は電流を通さない
ために、めっき後通常行なわれる通電加熱によるり７０
−処理（溶錫）では、この部分は金属銅が再溶融しない
ので、緻密な合金層が得られない。従って、耐食性の悪
いぶりき板となる。

この関係を第ｇ図に示したが、これによると、巻取温度
がｓｇｏ″Ｃを越えると１．　Ｓ、　Ｖ、が増加しはじ
め、Ａ’ｌＯ″Ｃを越えるとその増加は顕著になるので
、ぶりき板の耐食性を著しく劣化させる結果となること
が判る。また、６グ０　’Ｃを越えたものには凝集粗大
炭化物が多数みられたが、ｔｒｉ。

℃未満のものにはそれほど多くはみられず、ｒｔ。

°Ｃ未満のものにはみられなかった。

ここに１．　Ｓ。Ｖ、　（Ｉｒｏｎ　５ｏｌｕｔｉｏｎ
　ｔｅｓｔ　ｖａｌｕ　）とは、めっき前の原板表面お
よびめっき層の耐食抵抗を求めるため、缶詰の反応をま
ねた試験状態で、ぶりき試片から溶解したＦｅの量を求
め、耐食性の評価を行なった値である。

前記（１）　＋　（２）　＋　（３）において説明した
限定条件により、連続焼鈍および箱焼鈍による過時効処
理を施した移調質圧延して、さらに錫めっきを施したぶ
りき板は何れの箇所を測定しても調質度はＴ−Ｊ級であ
り、顕帯内の材質が均一で時効性および耐食性に優れた
製品となる。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例 下記の表に示す如き成分組成の鋼を転炉を用いて溶製し
て連続鋳造により鋼片を得た。

／ 次にこの鋼片に熱間圧延を施した。この際の仕上湿度は
に３０−　ｇ’！０″Ｃ１巻取温度は６ｙｏ”ｃ以下で
あり、仕上板厚はコ、６簡であった。さらに冷間圧延を
施して板厚をＯ０３，２闘とした。

この冷延板を７！Ｏ°Ｃに９秒保持する連続焼鈍を施し
た後直ちに室温まで冷却した。その後箱焼鈍により３！
Ｏ”Ｃの温度にｌＳ分間以上保持した後室温まで冷却し
、八θ％の調質圧延を施した後ハロゲンタイプの錫めっ
き工程にてす２に錫めっきおよび通常の溶鍋処理を施し
た。

かくして得られたぶりき板の硬度＋　Ａ、Ｉ−および耐
食性を示す一例として工。Ｓ、　Ｖ、を測定し、それら
の結果を表に示す。１．　Ｓ、　Ｖ、評価は◎が優、○
が良、×が不可で表わした。表より明らがな如く、供試
ｗ４ｍ／−Ｑの本発明鋼を使用する場合には硬度ＨＲ，
３０Ｔはタダ〜乙０になり、Ａ。工。はｏｋｇ／ａ＋ｍ
２であり、すなわち非時効の鋼板が得られ、また耐食性
にも優れていた。

一方成分組成が本発明において用いられる範凹外の比較
！４屋ｓ〜デにあっては、Ａ、　１．が高く、時効性が
悪いか、もしくはＡ、　１．が低くても硬度が低いもの
、あるいは巻取温度がｔｔｉｏ”ｃより高い温度で巻取
った比較鋼ＭＥでは工。Ｓ、　Ｖ、が悪くぶりきとして
は不適当であった。尚表の比較鋼Ａｋ−デの成分中アン
ダーラインを施した組成は本発明で用いる鋼の組成範囲
を外れたものである。

上記実施例より明らかな如く、本発明によれば、所定組
成範囲のＯｒ　Ｎ　ｒ　１’、ｌを含む連続鋳造鋼片を
用い、熱間圧延後の巻取温度をＡ４ｆθ°Ｃ以下と低く
シ、かつ連続焼鈍条件と箱焼鈍による過時効処理条件を
特定することにより、下記の如く本発明の効果を達成す
ることができる。

（イ）常に安定して非時効な調質度Ｔ−，，？級ぶりき
板を製造することができる。

（ロ）本発明により製造される鋼板は、連続鋳造鋼を使
用し、連続焼鈍→箱焼鈍過時効処理法によったので、鋼
板長手方向１１１１１ｉｉ方向の材質が均一である。

（ハ）本発明により得られたぶりき板は、加工性に優れ
ていることは勿論、鋼板形状および表面性状も著しく良
好である。

尚、本発明はぶりき板のみについて記載したが、本発明
法によるぶりき原板を用いて、ティンフリー鋼板を製造
する場合には、ぶりき製造時の如き、溶銅化処理ににる
歪時効工程がないので、ぶりきより、さらに一層、非時
効な鋼板を得ることができることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は連鋳鋼片を３種の熱延仕上温度（ＦＤＴ）と巻
取温度（ＯＴ）とでそれぞれ処理した時の０含有量とぶ
りき板硬度との関係を示す図、第一図は一種の過時効処
理をそれぞれ施したぶりき板のＡ、　１．と０含有量と
の関係を示す図、＠３図はめつき板の硬度ＨＲ，３０’
［’とＮ／　Ａｊとの関係を示す図、第１図はめつき板
のＡ、　１．とＮ含有量との関係を示す図、第Ｓ図はめ
っき板のＡ、　１．とＮ／Ａ）との関係を示す図、第６
図は焼鈍法とぶりき板幅方向の硬度分布との関係を示す
図、第７図は連鋳Ａ！キルド鋼片から製造した冷延板表
面に凝集した炭化物を示す電子顕微鏡写真、第を図はぶ
りき板の１、　Ｓ。■。とＣ含有量との関係を示す図で
ある。 代理人弁理士　村　　１］（政　　治

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、００．０３〜θ。／％ｊ　Ｎ　Ｏ，００グー以下を
   含み、Ｎ／）ｌの比は０．７より小さく、その他の元素
   は通常の低炭素子ルミキルド鋼に含まれる含有量である
   連続鋳造鋼片に常法により熱間圧延を施した後Ａ＋！θ
   °Ｃ以下の温度で巻取り、次いで酸洗、冷間圧延を順次
   節した後の冷延鋼帯に連続焼鈍炉において再結晶温度以
   上の温度で焼鈍を施した後直ちに冷却し、次に３５θ〜
   ｒｏｏ′ｃの温度範囲内で７３分間以上保持する箱焼鈍
   による過時効処理を施すことを特徴とする耐食性ならび
   に時効性に優れるＴ−，７級ぶりき板の製造方法。