JPS6114213B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、時効性に優れるＴ―３級ぶりき板の
製造方法に関し、特に本発明は、低ＮのAl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 3303におい
て、ロツクウエルＴ硬さ（Ｈ_R30T）の値をもつ
て表わすことが規定され、軟質のものからＴ―１
（HR30T；46〜52），Ｔ―２（50〜56），Ｔ―２１／２ （52〜58），Ｔ―３（54〜60），Ｔ―４（58〜64），
Ｔ―５（62〜68）およびＴ―６（67〜73）に区分
されている。これだけの調質度区分をもつたぶり
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、SK圧下率により製造されてい
た。

【表】 ところでリムド鋼はキヤツプ鋼よりＣ含有量が
少ないので、再結晶粒は大きくなり、またマトリ
ツ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Ｃ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
であるため固溶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Ｃ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Ｎとして残留する。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Ｎ量に応じて歪時効硬化は大きくなる。
従つてＴ―５級の製造にはＮを製鋼時に添加する
ので、Ｎによる歪時効硬化が加算されて最も硬質
化する。 よつてぶりき板の調質度を満足させるために、
製鋼時にＣ量とＮ量を調整し、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
Ｃ、固溶Ｎ、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
る鋼片を素材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、使用される鋼種、焼鈍法、調質圧延等の条件
が下記第２表に示すように選択されている。

【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AlN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。従つてそれに代わる方策がとられてお
り、その一つとしてＣ量を高くしたり、あるいは
Mn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１mm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
なつている。かかる要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
つてきた。これは連続焼鈍によれば箱焼鈍に比し
鋼帯に付与される熱履歴の点で鋼帯長手方向、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、加えて生
産能率をげ、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益々厳しい要求
がなされ、例えば美術缶に使用されるぶりき板に
あつては微細な腰折れ（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つては高内圧に耐えると
共にストレツチヤ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
になつている。 上記エアゾール缶の底板のように、高い内圧に
耐えることができるためにはある程度硬度が高く
て、かつぶりき板内の何れの部位から板取りした
ものであつ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ツチヤ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Al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容れない要求である
ということができる。 ところで特公昭55−48574号公報によれば、 「Ｃ：0.12％以下、Mn：0.05％〜0.60％、酸可
溶Al：0.01〜0.20％、Ｎ：0.002〜0.020％、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700℃〜Ar3変態点の温度で熱間圧延し、圧
下率40〜95％の冷間圧延を施し、続いて再結晶温
度以上の温度に、５秒〜10分間保定した後、500
℃以下の温度に10分間以下で冷却する焼鈍を施
し、さらに温度300〜500℃の温度に10秒〜10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10秒〜10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―１〜Ｔ―６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つては、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
ることは困難であつた。 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つ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。 次に本発明を詳細に説明する。 本発明者等は、多くの研究の後下記１〜４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 C0.15％以下のぶりき板にあつては、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Ｃを析
出させるため連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Al含有量に依存す
る。 ３ 箱焼鈍によつ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Ｃ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Ｃ含有量が
高いほど硬度な鋼が得られると考えられていた
が、Ｃ含有量が0.15％乃至0.05％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、Ｃ含有量が0.05％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、同一Ｃ含有
量のものにあつては巻取温度が640℃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、巻取温度と
の関係を示す図であり、供試鋼片のAlは0.052
％、Ｎは0.0033％である。上記の如き関係にな
る理由としては、Ｃ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Ｃが析
出せずに残存するため、C0.05〜0.15％の範囲
内では硬度が上昇しないものと考える。従つて
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0.05％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つて固溶
Ｃ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。 従つて、巻取温度は640℃以下とする。一
方、巻取温度があまり低くなると結晶粒が細か
くなつて硬度が高くなり、また鋼溶に冷却ムラ
が生じて鋼帯の形状不良及び材質のバラツキが
生じるので500℃以上とする必要がある。 上記知見から本発明者等は均一な材質の鋼帯
を得るため、固溶Ｃの析出を計る手段として、
前述のようにセメント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過
時効処理を施し、固溶Ｃを析出させることに想
到した。 連続焼鈍は通常の均熱温度でよく、再結晶温
度以上AC₁の変態点以下とする。なお、AC₁変
態点以下として理由はAC₁変態点を超えると炭
化物が粒界に多く析出するので粒内の固溶Ｃ析
出核としての炭化物が少なくなり、従つてその
後の箱焼鈍による過時効処理の効果を弱めるか
らである。 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、連続焼鈍後箱焼鈍により
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つて決定される
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、350〜500℃の温度範囲に15分間以上保持
持すべきであることが判つた。このような温度
範囲に限定する理由は、350℃未満の温度では
Ｃの拡散速度が小さく過時効が進行せず、一方
500℃を超える温度ではＣの固溶限が大きいの
固溶Ｃ量を低く抑えることができず、さらに保
持時間が15分未満では十分過時効が完了してな
いからである。また、処理時間としては20分位
で飽和し、一方30分処理すると固溶Ｃがほとん
ど析出するので上限を30分間とした。ところで
連続焼鈍炉によれば鋼帯の加熱、均熱帯の滞留
時間が長くなるために鋼板にヒートバツクルが
生起して、場合によつては鋼帯が炉内で破断を
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、従つて本発明によれば箱焼鈍によつて
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鋼板は降伏点
を越える力を加えたときそれ以上力を増さなく
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つて良
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
レツチヤー・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。 従つてストレツチヤー・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.I.と略称する）でなされる。本
発明においては7.5％引張り歪を与えたときの
応力をσａとし、前記歪を与えた後100℃×30
分の時効処理を施して、再び引張試験を行なつ
たときの降伏応力をσｂとして、（σｂ−σ
ａ）をA.I.として求め、時効性の評価を行なつ
た。当然ながら非時効の鋼板にあつてはA.I.は
零である。 第２図にＣ含有量とA.I.との関係を示す。Ｃ
が0.05％未満では箱焼鈍による過時効処理を施
してもA.I.は十分には小さくならないが、
C0.05％以上では極めて小さくなつた。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、Ｃ含有量の如何に
よらずA.I.が十分には小さくならなかつた。 (2) ＮあるいはAl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Ｃと固溶Ｎ
の鋼板内の残留に起因するものであり、固溶Ｃ
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。 Al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0.006％程度のＮが溶鋼中に混入
してAlN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AlNが解離し、Ｎが鋼中に一旦固溶する。こ
の固溶Ｎは、熱間圧延の巻取温度あるいは焼鈍
温度が高くなるに従つて、再度AlNとして析出
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。従つ
て、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。Ｎ量は通常程度のものと、Ｎ量を少なく
するために、Ｎ量の少ない溶銑を使い、Ar等
の不活性ガス、あるいはフラツクスの投入によ
り溶鋼湯面あるいは注入流溶面を大気からしや
断する方法を用いて少なくしたものを準備し
た。又、Al量は、金属Al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つた。次
に巻取温度は高くすると自己焼鈍過程でAlNと
して析出するが、高くすると鋼板表面のスケル
層が厚くなり次工程の酸洗スピードを減じて、
脱スケールを十分行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
つきの耐食性に著しく悪影響を及ぼすため、巻
取温度は640℃以下が望ましく、実験は640℃以
下で行なつた。次に連続焼鈍は再結晶温度以上
で行なつた。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.I.
を調べた。 以上の結果を第３〜５図に示す。これらの図
から判る如く、非時効性のＴ―３級ぶりきを製
造するためにはＮを40PPM以下に規制すると
共に、Ｎ／Alを0.1以下にする必要のあること
を本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鋼帯内の材
質の均一性。 連続焼鈍材、箱焼鈍材、（連続焼鈍＋過時効
処理）材および（連続焼鈍＋箱焼鈍による過時
効処理）材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。連続焼鈍後箱
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つてい
る。その理由は、粒径と固溶ＮのAlNとなつて
の析出は連続焼鈍過程までに決定され、また固
溶Ｃの析出は箱焼鈍の過時効処理を施す本発明
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影響。 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（Fe₃O₄）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
生しやすくなる。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エライ
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
つき工程まで保持される。 第７図は、めつき工程入側において酸洗処理
を行なつためつ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、めつき後
通常行なわれる通電加熱によるリフロー処理
（溶錫）では、この部分は金属錫が再溶融しな
いので、緻密な合金層が得られない。従つて、
耐食性の悪いぶりき板となる。 この関係を第８図に示したが、これによる
と、巻取温度が580℃を越えるとI.S.V.が増加
しはじめ、640℃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、640℃を越え
たものには凝集粗大化炭化物が多数みられた
が、640℃未満のものにはそれほど多くはみら
れず、580℃未満のものにはみられなかつた。 ここにI.S.V.（Iron solution test value）と
は、めつき前の原板表面およびめつき層の耐食
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つた値である。 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
した後調質圧延して、さらに錫めつきを施したぶ
りき板は何れの箇所を測定しても調質度はＴ―３
級であり、鋼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。

【表】

【表】 次にこの鋼片に熱間圧延を施した。この際の仕
上温度は830〜890℃、巻取温度は640℃以下であ
り、仕上板厚は2.6mmであつた。さらに冷間圧延
を施して板厚を0.32mmとした。 この冷延板を710℃に20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350℃の温度に15分間以上保持した後室温
まで冷却し、1.0％の調質圧延を施した後ハロゲ
ンタイプの錫めつき工程にて＃25錫めつきおよび
通常の溶湯処理を施した。 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I.S.V.を測定し、それら
の結果を表に示す。I.S.V.評価は◎が優、〇が
良、×が不可で表わした。表より明らかな如く、
供試鋼No.１〜４の本発明を使用する場合には硬度
HR30Tは54〜60になり、A.I.は０Kg／mm²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囲
外の比較鋼No.５〜９にあつては、A.I.が高く、時
効性が悪いか、もしくはA.I.が低くても硬度が低
いもの、あるいは巻取温度が640℃より高い温度
で巻取つた比較鋼No.８ではI.S.V.が悪くぶりきと
しては不適当であつた。尚表の比較鋼No.５〜９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Ｃ，Ｎ，Alを含む連続鋳造
鋼片を用い、熱間圧延後の巻取温度640℃以下と
低くし、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―３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
つたので、鋼板長手方向、幅方向の材質が均一
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、テイン
フリー鋼板を製造する場合には、ぶりき製造時の
如き、溶錫化処理によ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（CT）とでそれぞれ処理し
た時のＣ含有量とぶりき板硬度との関係を示す
図、第２図は２種の過時効処理をそれぞれ施した
ぶりき板のA.I.とＣ含有量との関係を示す図、第
３図はめつき板の硬度HR30TとＮ／Alとの関係
を示す図、第４図はめつき板のA.I.とＮ含有量と
の関係を示す図、第５図はめつき板のA.I.とＮ／
Al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Al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８図はぶ
りき板のI.S.V.とＣ含有量との関係を示す図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ C0.05〜0.1％、N0.004％以を含み、Ｎ／Alの
   比は0.1より小さく、その他の元素は通常の低炭
   素ア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640℃以
   下500℃以上の温度で巻取り、次いで酸洗、冷間
   圧延を順次施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AC₁変態点以下の温度で焼鈍
   を施した後直ちに冷却し、次に350〜500℃の温度
   範囲内で15分間以上30分間以下保持する箱焼鈍に
   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―３級ぶりき板の製造方
   法。