(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ：０．００５〜０．１０ｗｔ％を含有する鋳片を、粗圧延工程において、１６０ｋｇｆ／ｃｍ2 を越える高圧水ジェットでデスケーリングを１回以上行い、かつデスケーリング以後の温度が１１７０℃を越えないように圧延し、粗圧延終了後に酸素濃度３％以上の雰囲気で保熱温度Ｔ（℃）、保熱時間ｔ（ｍｉｎ）およびＮｉ含有量［Ｎｉ］（ｗｔ％）が（１）式を満足するように保熱処理を行い、その後、高圧水ジェットの圧力Ｐ（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）が（２）式を満足する条件でデスケーリングした後に仕上げ圧延を行うことを特徴とする酸洗性および表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法。
６０≧ｔ≧（２．８×１０5 ）／（［Ｎｉ］＋０．０１２）Ｔ2   …（１）
１６０≧Ｐ≧２．２×１０5 ｛（［Ｎｉ］＋０．５）／（log ６０ｔ＋Ｔ）｝…（２）
ただし、Ｔ：９５０〜１１７０℃
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車部材、建材あるいは、冷延素材等に用いられる酸洗性および表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄鋼板の製造コストを低減するためには、生産効率を高め、かつ歩留低下につながる表面欠陥の発生を最低限に抑える必要がある。なかでも酸洗脱スケール工程の高速化は、生産効率向上の鍵を握る重要な技術で、種々の方法が検討されてきた。主な方法としては、１）スケール厚を低減する方法、２）スケールを溶解しやすい組成にする方法、３）スケールに亀裂を生じさせて酸洗時にスケールの溶解剥離を容易にする方法等がある。
【０００３】
スケール厚を低減する方法としては、例えば、特開平４−２２８２０４あるいは特開平４−２６６４０１において、仕上圧延機出側から巻取機に至る間でローラーにより熱延鋼板をシールする、あるいは不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下で冷却することにより、スケールの生成を抑制する方法が提案されている。しかしながら、この方法は多大な設備投資および多量の不活性ガス、還元性ガスを必要とし、コストが莫大となる。
【０００４】
また、特開平６−３９４１７には、熱延仕上げ温度、巻取温度および仕上げ圧延終了から巻取までの時間を特定範囲に制御し、酸洗性を向上させる技術が提案されている。この技術においては、スケールを溶解しやすい組成にする方法として、巻取温度を３５０〜５５０℃の範囲に制御し、脱スケール性に優れたＦｅＯを残留させることにより、酸洗性の改善を図っている。しかしながら、巻取温度が５５０℃以下の場合、ＡｌＮの析出が十分でなく冷却後も固溶Ｎが残留するため、時効により材質が著しく劣化するという問題がある。これを防ぐには、高純度鋼を使用する必要があるためコスト高となる。これに対して、特開平２−１１７２０には、粗圧延後の被圧延材に１０００℃以下Ａｒ３点以上の温度域で曲げ加工を施し、ＡｌＮを十分に析出させて時効による材質劣化を防ぎ、さらに６００℃以下で巻き取ることによりＦｅＯを残留させて酸洗性を向上させる方法が提案されている。しかしながら、この方法では、シートバーをコイルで巻き取るため、コイルの外周部ほど曲げ半径が大きく、歪み量が減少する。その結果、ＡｌＮの析出形態はコイル外周部ほど粗大、内周部ほど微細となり粒成長性に差異が生じるため、コイル長手方向に材質変動が生じるという問題がある。
【０００５】
また、スケールに亀裂を生じさせ酸洗時にスケールの溶解剥離を容易にする方法としては、特開平４−７２０８３には，スケールブレーカー、スキンパス等の亀裂発生機構にてスケールに亀裂を発生させ、次いで固体粒子を圧力気体により鋼帯表面に衝突させ、酸洗ラインにてスケールを除去する方法が提案されている。しかしながら、この場合も固体粒子を圧力気体で衝突させる装置、およびその後のスケール処理、固体粒子を循環させるための設備等のコストが多大となる。
【０００６】
一方、表面欠陥の発生低減については、最も発生頻度が高いスケール性欠陥について種々の方法が提案されている。例えば、特開平２−５９１０８には仕上げ圧延中に発生する２次スケールの生成量を予測し、予測値が所定の基準値より大きい際には、仕上げ圧延機入り側において、圧延材にスケール発生防止剤を塗布することにより、熱間圧延中に発生するスケール疵を防止している。しかしながら、スケール発生防止剤は高価なことからコストが多大となると同時に、酸洗脱スケール工程において酸液にスケール発生防止剤が混入し、酸洗処理が困難となる。また、特開平７−１３２３０６には、圧延機入り側における鋼板のスケール厚さの推定およびロール表面粗度の測定もしくは推定を行い、予め求めておいたスケール疵が発生する条件との比較によりロールの表面粗度および／またはスケール厚さを制御し、圧延を行っている。ロールの表面粗度の制御においては、砥石・砥粒入り高圧水、あるいは軟質厚物材を圧延するなどしてロール肌荒れの抑制を行っている。しかしながら、このような制御は、設備投資が高額になるだけでなく、コストも莫大となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる状況に鑑み、低コストで、かつ酸洗性および表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、微量のＮｉを添加し、粗圧延工程のデスケーリング条件および温度を適正に制御するとともに、粗圧延終了後に適正条件（雰囲気の酸素濃度、保熱温度、保熱時間）の保熱酸化処理を施した後、圧力を適切に制御した高圧水ジェットによる仕上げ圧延前デスケーリングを行うことにより、生成するスケール厚さが薄くなり、酸洗性を大幅に向上できること、また同時に、スケール性欠陥の発生を防ぐことができるため優れた表面性状が得られることを見出だした。
【０００９】
すなわち、Ｎｉ：０．００５〜０．１０ｗｔ％を含有する鋳片を粗圧延工程において、１６０ｋｇｆ／ｃｍ2 を越える高圧水ジェットでデスケーリングを１回以上行い、かつデスケーリング以後の温度が１１７０℃を越えないように圧延し、粗圧延終了後に酸素濃度３％以上の雰囲気で保熱温度Ｔ（℃）、保熱時間ｔ（ｍｉｎ）およびＮｉ含有量［Ｎｉ］（ｗｔ％）が（１）式を満足するように保熱処理を行い、その後、高圧水ジェットの圧力Ｐ（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）が（２）式を満足する条件でデスケーリングした後に仕上げ圧延を行うことを特徴とする酸洗性および表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法を提供するものである。
【００１０】
６０≧ｔ≧（２．８×１０5 ）／（［Ｎｉ］＋０．０１２）Ｔ2   …（１）
１６０≧Ｐ≧２．２×１０5 ｛（［Ｎｉ］＋０．５）／（log ６０ｔ＋Ｔ）｝…（２）
ただし、Ｔ：９５０〜１１７０℃
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、鋼の酸化挙動あるいはデスケーリング性におよぼす微量元素と酸化条件の影響、さらには高圧水ジェットのデスケーリング圧力の影響を詳しく調査した結果、微量Ｎｉを添加し、粗圧延工程におけるデスケーリング条件および温度を適正制御し、粗圧延終了後仕上げ圧延前の段階での適切な保熱酸化処理、およびその後の適正圧力に制御された高圧水ジェットのデスケーリングを行うことにより、鋼板表面にはＮｉ濃化層が形成され、その後の圧延中およびランナウトテーブル上でのスケールの生成・成長が著しく抑制されることから、生成するスケール厚さが薄くなり、酸洗性を大幅に向上でき、かつスケール性欠陥の発生を防ぐことができ、優れた表面性状が得られることを見出だした。各構成要件の作用効果と数値限定理由について以下に述べる。
【００１２】
Ｎｉ：Ｎｉは、鋼中においてＦｅよりも酸化し難い元素であり、高温酸化時にはスケールと地鉄との界面に濃化してスケールの密着性を向上させることがこれまでにも明らかにされていた。例えば、特開昭５１−４０３２２、特開昭６０−６３３１９、特開平４−１５７１３４では、微量のＮｉ添加によりスケールと地鉄の間にＮｉを富化させスケールの密着性を向上させている。本発明者らは、このような密着性向上効果に加えて、Ｎｉにはさらにスケール生成・成長を抑制して酸洗性を向上させる効果があることを見出だした。ただし、スケール生成・成長抑制効果を得るためには、後述するように加熱および仕上げ圧延前デスケーリング条件を適正化してスケール除去後の鋼表面にＮｉ濃化層を残留させる必要があることがわかった。しかし、Ｎｉ含有量が０．００５％以下では濃化するのに極めて長時間を要し、一方、０．１０％を越えると強度が上昇し延性が低下すると同時にコスト高となるため上限を０．１０％とした。
【００１３】
粗圧延デスケーリング条件：高圧水ジェットの圧力が１６０ｋｇｆ／ｃｍ2 以下であると、鋳片の再加熱等において形成したスケールおよびＮｉ濃化層を完全に除去することができず、スケール性欠陥となってしまう。そのため、高圧水ジェットは１６０ｋｇｆ／ｃｍ2 を越える圧力とする。高圧水ジェットの圧力が１６０ｋｇｆ／ｃｍ2 を越える場合にはデスケーリングの能力が十分に大きいため、たとえスケール／地鉄界面が複雑に入り組んだ構造となっても、完全にスケールを除去できる。このため、鋳片の再加熱温度あるいは復熱温度を規制する必要はない。
【００１４】
デスケーリング後、粗圧延中の温度：１６０ｋｇｆ／ｃｍ2 を越える高圧水ジェットでデスケーリングを行った後の工程で温度が１１７０℃を越えるとＮｉ濃化層の分布が不均一となり、かつスケール／地鉄界面が複雑に入り組んだ構造となるため保熱後のデスケーリング性が悪く、完全にスケールを除去することができない。そのため、局部的にスケールが残留し、スケール性欠陥になってしまうので上限を１１７０℃とした。
【００１５】
保熱温度：保熱温度が１１７０℃を越えると、スケール／地鉄界面におけるＮｉの濃化が促進されるが、再加熱温度・復熱温度の場合と同様にＮｉ濃化層の分布が不均一となり、仕上げ圧延前のデスケーリング性が悪く、スケール性欠陥となってしまうので上限を１１７０℃とした。また、９５０℃よりも保熱温度が低下すると、スケールの成長が遅くスケール厚さが不十分なため仕上げ圧延前のデスケーリング性が劣化し、かつＮｉの濃化に長時間を要し現実的でなくなる。よって、保熱温度の下限を９５０℃とした。
【００１６】
保熱雰囲気：酸素濃度が３％未満であると、スケールが十分に成長する前にＮｉ濃化層が形成され、スケールの成長が著しく遅延して仕上げ圧延前のデスケーリング性が低下する。このため、仕上げ圧延前のデスケーリング時の高圧水ジェットの圧力を高めても局部的にスケールが残留し、スケール性欠陥の発生率増大につながる。
【００１７】
保熱時間：Ｎｉ含有量および保熱温度によりスケールの成長およびＮｉ濃化状態が変化するため保熱時間は（１）式を満足しなければならない。（１）式で規定する保熱時間の下限を下回る場合は、保熱温度が低い場合と同様に、Ｎｉの濃化が不十分でありかつスケール厚さも不十分なため仕上げ圧延前のデスケーリング性が劣化してスケール性欠陥の発生につながる。一方、保熱時間が６０ｍｉｎを越えると生産効率が著しく低下する。なお、保熱は必ずしも一定温度に保持する必要はなく、本発明の定める温度範囲であれば、昇温あるいは降温過程によらず同様の効果が得られるが、その場合は、（１）式中のＴ（℃）は平均温度で代用することができる。
【００１８】
保熱後デスケーリング条件：スケールのデスケーリング性はスケール厚さが大きいほど向上する。このため、スケール厚さに影響をおよぼす保熱温度、保熱時間およびＮｉ含有量に従って（２）式を満足するように高圧水ジェットの圧力を変化させなければならない。（２）式で定める値を下回る圧力ではデスケーリング不良を生じてスケール性欠陥が発生し、表面品質は著しく劣化する。この様な観点からデスケーリングの高圧水ジェットの圧力は、高いほうが望ましいが、１６０ｋｇｆ／ｃｍ2 を越えると保熱条件によらずＮｉ濃化層まで破壊あるいは除去してしまい、その後のスケール生成・成長抑制効果が失われてしまうため１６０ｋｇｆ／ｃｍ2 以下とする。なお、デスケーリング性およびＮｉ濃化層の残留し易さはデスケーリング時の鋼板温度の影響を受けるが、通常のデスケーリングが実施される温度の範囲内であれば大きくは変化せず本発明の効果を得ることができる。
【００１９】
なお、粗圧延工程において１６０ｋｇｆ／ｃｍ2 を越える高圧水ジェットでデスケーリングを行った後もスケールが生成し、かつＮｉ濃化層は形成されるが、Ｎｉ濃化層は最終粗圧延機出側までの圧延中に延ばされ、粗圧延後の保熱により生成するＮｉ濃化層に比べて極めて薄いため、本発明で定める保熱条件には影響しない。
【００２０】
また、本発明の効果は上記以外の製造条件の影響は受けず、巻取温度については材質上最も適当な温度領域で巻き取ることができる。すなわち、６４０℃程度の普通巻取はもちろん、材質の軟質化高延性化のために例えば６８０℃程度の高温巻取を行ってもかまわない。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
表１に示す化学組成の鋼を連続鋳造にて鋳片とし、１２３０℃で再加熱を行い、粗圧延工程において高圧水ジェットの圧力：３００ｋｇｆ／ｃｍ2 でデスケーリングを行い、このデスケーリング以後の温度を１１５０℃以下として引き続き圧延した後、本発明の範囲内でバーナー付き保温カバーにより１０５０〜１１００℃の温度域で３０分間保熱した。ここで、バーナー付き保温カバー内部の雰囲気は、不活性ガスを挿入することにより酸素濃度を１５％に調整した。なお、保温カバー内部雰囲気の酸素濃度の測定は、保温カバー長手方向中心部において行った。保熱後の鋼板について、高圧水ジェットの圧力：１５０ｋｇｆ／ｃｍ2 で仕上げ圧延前デスケーリングを行った後、引き続き仕上げ圧延機により板厚２．８ｍｍまで圧延し、コイルに巻き取った。次いで、得られたコイルについて、塩酸酸洗ラインにおいて脱スケール試験を行った。塩酸酸洗ラインの酸洗液は１０％ＨＣｌで、液温８５℃とした。
【００２２】
表２に、各鋼の巻取温度（ＣＴ）、熱延板のスケール厚さおよび酸洗ライン速度を示す。スケール厚さは断面ミクロ写真を用いて測定したものである。また、酸洗ライン速度は、スケール残りが発生しない限界のライン速度（最大３００ｍｐｍ）である。表２の中で本発明を満足する成分の鋼はスケールが薄く、酸洗ラインの最大速度である３００ｍｐｍまで、スケール残りは発生しなかった。これに対して、本発明の範囲から外れる成分の鋼はスケールが厚く酸洗性に劣るため、スケール残りを避けるためには酸洗ライン速度を下げる必要があった。
【００２３】
（実施例２）
表１に示すＮｏ．１，７，１０の鋼を用いて、表３，表４に示す条件で、連続鋳造〜粗圧延を行った後、バーナー付き保温カバーにより種々の温度あるいは温度域にてシートバーを種々の時間保持し、また同時に、不活性ガスの挿入量を変えて酸素濃度も変化させた。次いで、高圧水ジェットの圧力を種々に変化させて仕上げ圧延前デスケーリングを行い、引き続き仕上げ圧延機により板厚２．８ｍｍまで圧延し、コイルに巻き取った。得られたコイルについて、塩酸酸洗ラインにおいて脱スケール試験を行った。塩酸酸洗ラインの酸洗液は１０％ＨＣｌで、液温８５℃とした。
【００２４】
表５に表３，表４の各製造条件における熱延板のスケール厚さ、酸洗ライン速度および表面性状を示す。スケール厚さは断面のミクロ写真を用いて測定した。また、酸洗ライン速度は、スケール残りの発生しない限界のライン速度（最大３００ｍｐｍ）である。表５の中で本発明の製造条件を満足するものは、スケールが薄く優れた酸洗性を示すと同時に、表面性状が良好である。これに対して、本発明の範囲から製造条件が外れるものは、仕上げ圧延前デスケーリング後の酸化が抑制されずスケールが著しく成長して酸洗性に劣るか、あるいは、仕上げ圧延前デスケーリングが不十分なためにスケール性欠陥が発生して表面性状が不良となった。
【００２５】
【表１】
0003671516.tif 000002
【００２６】
【表２】
0003671516.tif 000003
【００２７】
【表３】
0003671516.tif 000004
【００２８】
【表４】
0003671516.tif 000005
【００２９】
【表５】
0003671516.tif 000006
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、生成するスケール厚さを薄くすることができるので、酸洗性を高めることで酸洗時間を大幅に短縮し、生産性の向上が期待できる。また同時に、スケール性欠陥の発生を防ぐことができるので、表面性状に優れた熱延鋼板の製造が可能である。酸洗脱スケール工程の高速化・生産効率向上、およびスケール性表面欠陥の発生を防止して歩留を向上できるので、酸洗性および表面性状に優れた熱延鋼板を低コストに製造することが可能となる、産業上極めて有用な発明である。