(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．００１〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０２％以下、酸可溶性Ａｌ：０．００５〜０．１０％を含有し、かつ残部がＦｅおよび不可避的不純物の組成を持つ鋼を連続鋳造した後に熱間圧延する際に、熱間圧延仕上げ圧延機出側の温度をＡｒ３点以上、巻取り温度５５０〜７００℃とし、鋼板表面に膜厚６〜１０μｍのスケールと、当該スケールと地鉄界面にＦｅ−Ｓｉ系酸化物を形成することを特徴とする酸洗性および加工性に優れた熱延鋼板の製造方法。
【請求項２】
熱延鋼板の組成が、さらにＣｕ：０．０１〜０．３０％、Ｎｉ：０．０１〜０．２０％、Ｔｉ：０．０１〜０．２０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２０％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％の１種または２種以上を含有するものである請求項１に記載の酸洗性および加工性に優れた熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車部品、建築部材のほか、一般加工用、或いは各種めっき鋼板の原板等に用いられる、表面性状が良好な熱間圧延鋼板（以下、熱延鋼板）の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱延鋼板は、一般的には図１に示すような構成の設備で製造されている。なお、図１では、熱延鋼板の搬送方向は、図の右から左である。
素材となる厚さ２００ｍｍ程度のスラブは、加熱炉（図示せず）にて、例えば、１２００〜１３００℃に加熱されている。その後、表面に生成したスケールを高圧水デスケーリング装置（図示せず）にてデスケーリングした後、粗圧延機１にて厚さ２５〜４５ｍｍ程度まで薄くする。続いて、仕上げ圧延機２にて厚さ１．２〜６．０ｍｍ程度まで圧下して圧延を終えた後、ホットランテーブル４上にて冷却し、コイラー５にて巻取り、熱延鋼板を得ている。なお、仕上げ圧延機２の入側にも、高圧水デスケーリング装置３が設けられている。
巻取った熱延鋼板は、その後、伸び率０．５〜３％程度の軽圧延（スキンパス）またはレベラーにより、熱延鋼板表面のスケールへクラック（微細な割れ）を導入した後に、酸洗ラインにてスケールを除去するのが一般的である。
【０００３】
熱間圧延工程で鋼帯の表面に生成するスケールには、加熱炉の中でスラブの表面が酸化して生成する１次スケール、粗圧延中に生成する２次スケール、さらに仕上げ圧延中およびそれ以降にて生成する３次スケールがある。
１次スケールは粗圧延機１の入側に設置された高圧水デスケーリング装置（図示せず）によって除去される。その後に生成した２次スケールは、仕上げ圧延機２の入側に設置された高圧水デスケーリング装置３によりほとんどの場合除去され、均質な３次スケールが圧延材の表面に生成する。
【０００４】
しかし、２次スケールは、素材成分や圧延材の温度によっては、仕上げ圧延前の高圧水デスケーリング装置で完全に除去しきれず残存する場合があり、その場合、仕上げ圧延機に持ち込まれ、仕上げ圧延機のロールにて圧下され、赤スケールが発生することがある。
赤スケールとは、高圧水デスケーリングによって除去されなかった２次スケールが、鋼帯表面に帯状、あるいは縞状に残存して模様として観察されるものである。
一方、仕上げ圧延中に生成した３次スケールは鋼板と一緒に圧延されるが、鋼板表面温度が高い場合には、仕上げ圧延中に３次スケールが剥離し、仕上げ圧延機の第２列スタンドロールに巻き付き、これに起因して鋼板の表面にスケールの噛込み疵が発生したり、鋼板表面の肌荒れが生じる場合がある。
【０００５】
ここで、熱延鋼板のスケールの厚さは薄いほど好ましい。これは、厚いスケールを酸液により溶解して除去するためには処理時間が長く必要であり、酸洗槽の長さが固定されている酸洗ラインでは通板速度を低下させて処理時間を確保することになるため、生産性が低下してしまうためである。
前述のように、熱延鋼板に軽圧延（スキンパス）またはレベラーを施すことにより表面に生成したスケールへクラック（微細な割れ）を導入するのは、酸液がクラックに入り込み酸とスケールの化学反応が促進され、スケール除去を効率的に進むためである。
【０００６】
そこで、従来より、酸洗性が良好な熱延鋼板の製造方法がいくつか提案されている。
例えば特許文献１では、仕上げ圧延開始前にデスケーリングを実施した後、仕上げ圧延終了温度、巻取温度（５５０℃以下）、仕上げ圧延終了から巻取までの時間を特定範囲に制御することにより、スケールが薄く（６μｍ以下）酸洗性に優れた熱延鋼板の製造方法を提案している。
【０００７】
特許文献２には、地鉄表層にスケ−ルを有する熱延鋼板で、地鉄表層の平均粒径Ｌが２０μｍ以下、スケール厚さｄが１０μｍ以下でかつＬ×ｄ2≦1000を満たすことを特徴とする熱延鋼板と、地鉄表層にスケールを有する熱延鋼板の製造において、仕上げ圧延をＡｒ３点＋５０℃以下で終了し、１秒以内に１００℃／ｓ以上の冷却速度で８０℃以上冷却した後、４００℃以上で巻き取ることにより、表層のスケールが上述の条件を満たすように制御することを特徴とする熱延鋼板の製造方法を提案している。
しかしながら、これらは、コイル長手方向、幅方向で材質がばらつく欠点がある。
【０００８】
特許文献３には、Ｃ：０．００１〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．０５〜２．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｎ：０．０２％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる鋼素材を、Ａｃ３点以上に加熱後粗圧延し、その後衝突圧が２〜５ｋｇｆ／ｍｍ２以上かつ液量密度が０．００２リットル／ｃｍ２以上を満たす条件の超高圧デスケーリングを行い、引き続き圧下率８０％以上、圧延終了温度Ａｒ３点以上の仕上げ圧延を５秒以内に開始し、そして７００℃以下で巻き取る、スケール厚さ５μｍ以下の薄スケール熱延鋼板の製造方法を提案している。
【０００９】
特許文献４には、仕上げ圧延開始温度を９２０℃〜１０５０℃とし、最終より１つ前の圧延機と最終圧延機との間で、１〜５ｋｇｆ／ｍｍ２の張力を加えながら、鋼板の表裏両面を２０ｋｇ／ｃｍ２以上の高圧水を噴射してデスケおよび大気遮断を行い、最終仕上げ圧延温度をＡｒ３点以上に保ちながら最終圧延のロールバイト直下から鋼板表裏面が大気に触れぬように、３０℃／ｓｅｃ以上の冷速で４００〜５５０℃まで冷却し巻き取ることを基本とする極薄スケール鋼板の製造方法を提案している。
【００１０】
この他、特許文献５には、スキンパスやレベラー等によりスケール層に亀裂を生じさせ酸液の浸透性を向上させるものがある。しかし、母材が加工硬化して加工性を劣化させる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−３９４１８号公報
【特許文献２】特開２００１−３２９３４４号公報
【特許文献３】特開平９−６７６４８号公報
【特許文献４】特開平７−２６８４５６号公報
【特許文献５】特開平４−５９１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
表面にスケールを有する熱延鋼板の製造において、巻取り温度を低温にすればスケール厚さは薄くなりやすく、酸洗性は向上する。しかし巻取り温度が低いことにより熱延鋼板の機械的特性劣化する。特に、伸びが劣化し加工性が不良となる。
一方、加工性を重視するため高温巻取りを行うと、スケールが厚く成長しやすく、酸洗性の点で不利である。
本発明は、このような問題点を解消するために案出されたものであり、熱延鋼板を製造する際に、熱延鋼板の酸洗性が良好で、かつ機械的特性も良好な熱延鋼板を得ることができる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の酸洗性および加工性に優れた熱延鋼板の製造方法は、その目的を達成するため、質量％で、Ｃ：０．００１〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０２％以下、酸可溶性Ａｌ：０．００５〜０．１０％を含有し、かつ残部がＦｅおよび不可避的不純物の組成を持つ鋼を連続鋳造した後に熱間圧延する際に、熱間圧延仕上げ圧延機出側の温度をＡｒ３点以上、巻取り温度５５０〜７００℃とし、鋼板表面に膜厚６〜１０μｍのスケールと、当該スケールと地鉄界面にＦｅ−Ｓｉ系酸化物を形成することを特徴とする酸洗性および加工性に優れた熱延鋼板の製造方法である。
なお、熱延鋼板の組成が、さらにＣｕ：０．０１〜０．３０％、Ｎｉ：０．０１〜０．２０％、Ｔｉ：０．０１〜０．２０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２０％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％の１種または２種以上を含有するものあってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の熱延鋼板の製造方法では、Ｓｉ等の成分を所定量含有する熱延鋼板において、熱間仕上げ圧延機の出側の鋼板温度と巻取り温度を規定して巻取り後の熱延鋼板のスケールと地鉄界面にＦｅ−Ｓｉ系の酸化物を形成している。このため、優れた加工性を維持しつつ、酸洗時に地鉄表面への酸液の浸透性を良くして酸洗性が高められた熱延鋼板を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の熱延方法を適用する熱延装置の概略図
【図２】本発明の一つの実施例であって、酸洗完了時間と熱延鋼板が含有するＳｉ量との関係を示す図
【符号の説明】
【００１６】
１：粗圧延機                          ２：仕上げ圧延機
３：高圧水デスケーリング装置          ４：ホットランテーブル
５：コイラー                          
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
発明者らは、種々の組成を有するスラブを準備し、各種の巻取り温度に設定して熱延鋼板を製造し、それらの供試鋼について酸洗性の評価を行った。その結果、熱延鋼板のＳｉ量の増加に伴い同等のスケール厚さでも酸洗性が良好となることが分った。
また、ＥＰＭＡによりスケール／地鉄の界面を詳細に分析した結果、熱延鋼板に含有されるＳｉ量に応じ、一次スケールをデスケーリングした後の仕上げ圧延以降で、地鉄／スケール界面にＦｅ−Ｓｉ系の酸化物が形成されることがわかった。
【００１８】
このＦｅ−Ｓｉ系の酸化物は、一般的に常温で安定なファイアライト（Ｆｅ２ＳｉＯ４）の形態で存在しており、また常温ではウスタイト（ＦｅＯ）と同様に脆いといわれている。このことから、スケール層の亀裂を通じて、酸液が地鉄表面に浸透する速度が早くなり、酸洗性が向上するものと考えられる。
そこで、所定量のＳｉを含有するスラブを熱延する際に、熱間仕上げ圧延機の出側の鋼板温度と巻取り温度を規定して巻取り後の熱延鋼板のスケールと地鉄界面にＦｅ−Ｓｉ系の酸化物を積極的に形成させれば、酸洗効率が向上すると推測し、本発明に到達した。
【００１９】
以下に、その詳細を説明する。
なお本発明は、熱延鋼板や本素材を基材鋼とした冷延鋼板およびめっき鋼板の表面性状に関するものであり、冷延鋼板の焼鈍方法やめっき方法の種類を特定するものではない。
【００２０】
本発明における熱延鋼板の化学成分の効果、含有量限定の理由および熱間圧延条件について、これを個別に説明すると以下の通りである。
Ｃ：０．３０％以下
Ｃは強度を確保するために有効な元素である。添加量が多くなると加工性が低下するとともにスケール剥離が不均一となり疵を発生しやすくなるため、上限値を０．３０％とした。
【００２１】
Ｓｉ：０．０５〜０．４０％
Ｓｉは一般に脱酸と鋼の強化のために添加される。Ｓｉ量の増加に伴ってスケール層と地鉄界面に生成するＦｅ−Ｓｉ系の酸化物の濃化が進み、酸洗性が向上する。０．０５％以下では、Ｆｅ−Ｓｉ系酸化物の濃化が不十分であり酸洗性が劣る。
一方、Ｓｉ量が多くなると、表面肌がスケールの噛み込み疵や赤スケールにより、酸洗性が悪くなるため上限値を０．４０%以下とした。
【００２２】
Ｍｎ：１．０％以下
Ｍｎは強度の改善に添加される元素である。しかし、Ｍｎ含有量が１．０％を超えても、添加量に伴い強度は増大するものの加工性を劣化させる。したがって、１．０％を上限とした。
【００２３】
Ｐ：０．０４％以下
Ｐは高強度化に有効な合金元素である。また、Ｐの増加にともなって、スケール層と地鉄界面にＦｅ−Ｓｉ−Ｐ系の酸化物が生成し濃化する。Ｐ系の酸化物は、共晶温度を低下させ液相が増加するため、スケールの剥離性は良好となる。しかし、０．０４％を超えて含有させてもスケールの剥離性におよぼす効果は飽和するとともに、粒界脆化が起こりやすくなり加工性が劣化する。したがって、０．０４％を上限とした。
【００２４】
Ｓ：０．０２％以下
Ｓは多量に含有すると冷間または熱間加工性を害するので、可能な限り少ないことが好ましいが、通常不可避的に含有される０．０２％以下であれば本発明上何ら問題はない。
Ａｌ：０．００５〜０．１０％
Ａｌは脱酸剤として添加されるが、十分な脱酸効果を得るためには酸可溶Ａｌとして０．００５％以上の添加が必要である。Ａｌ脱酸の効果は０．１０％で飽和しそれ以上に添加しても却って鋼材のコストの上昇を招く。
【００２５】
Ｃｕ：０．０１〜０．３０％
Ｃｕは地鉄からスケール界面、スケール層内に拡散し融点も低いため、デスケーリングの際にスケールの剥離性が向上する。このため、必要に応じて添加する。しかし、添加量が０．０１％未満であると濃化層の地鉄界面側に十分濃化しない。しかし、０．３０％を超えると熱間圧延の際に脆化しやすくなる。
【００２６】
Ｎｉ：０．０１〜０．２０％
Ｎｉは地鉄とスケール界面に濃化し、スラブ加熱時のＣｕ溶融によるスラブの脆化を防止する作用を有するので、必要に応じて添加する。Ｎｉ含有量は、０．０１％未満であると濃化層の地鉄界面側に十分濃化しない。しかし、０．２０％を超えると熱間圧延の際に脆化しやすくなるとともに、表面性状が悪化する。
【００２７】
Ｔｉ：０．０１〜０．２０％
ＴｉはＣ、ＳおよびＮと化合し析出物を形成し、析出強化により鋼帯の高強度化に有効な元素である。さらにこれらの析出物により溶接熱影響部の加工歪の回復を抑制するとともに、溶接加熱時の固溶、再析出により熱影響部の軟化が防止できるので、必要に応じて添加する。添加量が０．０１％に満たないと顕著な効果は発現しない。しかし、０．２０％を超えて添加しても、その効果が飽和するとともに製造コストの上昇を招く。
【００２８】
Ｎｂ：０．０１〜０．２０％
ＮｂはＴｉと同様にＣと化合し析出物を形成し、析出強化により鋼帯の高強度化に有効な元素であるとともに、鋼板の金属組織を微細化して強度を向上させる。さらに溶接部においては、Ｔｉの効果と同様に析出物により溶接熱影響部の加工歪の回復を抑制するとともに固溶、再析出により熱影響部の軟化が防止できるので、必要に応じて添加する。添加量が０．０１%に満たないと顕著な効果は発現しない。しかし、０．２０％を超えて添加しても、その効果が飽和するとともに製造コストの上昇を招く。
【００２９】
Ｂ：０．０００５〜０．００５％
Ｂは、時効性や焼入れ性を改善するために必要に応じて添加する。Ｂの添加量が０．０００５％未満では添加効果がなく、０．００５％を超えると効果が飽和し経済的に不利となる。
【００３０】
熱延仕上げ出側温度：  Ar3点以上
熱延仕上げ圧延の出側温度は、スケール厚さに大きく影響を与える。従って、スケール厚さを薄くするためには、仕上げ出側温度は極力低いほうが望ましい。一方、仕上げ圧延出側温度がAr3点未満では、２相（ガンマ＋フェライト）域圧延となりフェライト粒が粗大化し表面肌が劣化し、加工性が劣化する。
【００３１】
巻取り温度：  ５５０〜７００℃
スケール厚さの観点では、巻取り温度は低いほど好ましい。しかし、巻取り温度が低くなると機械的特性が劣化する。特に、伸びの低下により加工性が悪くなることから、巻き取り温度の下限を５５０℃以上とした。上限は、フェライト粒や炭化物の成長により機械的特性を劣化させることから７００℃以下とした。
【実施例】
【００３２】
表１に示す成分の鋼スラブを準備し、加熱炉にて１２３０℃に加熱し、粗圧延を約１１２０℃で終了させた後、スケールを除去し、仕上げ圧延機にて圧延を行った。その時の仕上げ圧延機入側のデスケーリング温度は約１０５０℃、仕上げ圧延機の出側温度は８４０℃〜９２０℃とした。その後、ホットランテーブル上にて水冷し、巻取り温度を５５０℃〜６５０℃にて板厚２．０ｍｍの熱延板を作製した。仕上げ圧延機出側での鋼板温度と巻取り温度は表２に示している。
【００３３】
得られた熱延鋼板からにおいて、断面観察を行いスケール厚さの測定、ならびにＥＰＭＡにより鋼板表面のスケールと地鉄界面へのＦｅ−Ｓｉ系酸化物の生成を調べた。また、得られた熱延鋼板から、５０ｍｍ長×３５ｍｍ幅の酸洗性評価用試験片を切出して酸洗性を評価した。
試験方法としては、６０℃に加熱した濃度１０％の塩酸中に試験片を浸漬し、浸漬時間を変化させてスケールの残存面積率が０％になった時間を酸洗完了時間とした。
【００３４】
表２には、断面観察結果と酸洗完了時間を合わせて示している。
鋼種Ｎｏ．１、Ｎｏ．２のＳｉ添加量が少ない鋼では、酸洗完了時間が１２０秒、７５秒と非常に長くかかった。それに対し、Ｎｏ．１０鋼は３０秒で酸洗が完了している。これらの３とおりの鋼では、スケール厚さはほぼ同等である。ＥＰＭＡ分析結果では、Ｎｏ．１鋼およびＮｏ．２鋼はいずれもＦｅ−Ｓｉ系酸化物の鋼板表面のスケールと地鉄界面への生成は認められなかったが、Ｎｏ．１０鋼ではＦｅ−Ｓｉ系酸化物が認められた。
鋼種Ｎｏ．３〜Ｎｏ．９のＳｉ添加量が０．０５〜０．４０％のものについては、酸洗完了時間が３０〜４０秒と非常に短時間となった。
これらのＥＰＭＡ分析結果では、いずれも鋼板表面のスケールと地鉄界面へＦｅ−Ｓｉ系酸化物の生成が認められた。なおスケール厚さは６．０〜１０μｍであった。
【００３５】
表３に、熱延条件と熱延鋼板の機械的特性の関係を示す。
表１に示す鋼種Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．７を用いて、上述の実験工程により熱延鋼板を作製した。熱延条件のうち、仕上げ圧延機出側の温度は共通とし、巻取り温度を２水準変化させた。
作製した熱延鋼板よりＪＩＳ５号引張試験片を採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠した引張試験を実施して降伏強度（YS）、引張強さ（TS）、全伸びを測定した。その結果、本発明の範囲内で作製した熱延鋼板の全伸びは、５５０℃以下の低温巻取り材よりも４〜６％高い値を示した。
【００３６】
0005534319.tif 000002
【００３７】
0005534319.tif 000003
【図１】
0005534319.tif 000004
【図２】
0005534319.tif 000005