(57)【要約】【課題】スケール密着性に優れた熱延鋼板およびその製造方法を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．５％、Ｐ≦０．１％、Ｓ≦０．１％、Ａｌ：０．００１〜０．１０％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋳片を１１７０℃以上に再加熱し、粗圧延及びデスケーリングを行った後、仕上げ圧延開始まで８８０℃以上で１秒間以上保持し、次に８８０℃以上で仕上げ圧延を開始し、８００℃〜８８０℃の温度域で仕上げ圧延を終了し、次に１０℃／秒以上で冷却し、巻き取りを行うことにより、鋼板地鉄表面の粗度を表面粗さ（Ｒａ）で０．５μｍ以上、１インチ当たりの山数（ＰＰＩ）を２５０以上、スケール平均厚みを１０μｍ以下に制御する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０１〜０．２％、
Ｓｉ：０．１〜１．０％、
Ｍｎ：０．１〜１．５％、
Ｐ  ≦０．１％、
Ｓ  ≦０．１％、
Ａｌ：０．００１〜０．１０％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼板地鉄表面の粗度が表面粗さ（Ｒａ）で０．５μｍ以上であり、１インチ当たりの山数（ＰＰＩ）が２５０以上であり、スケール平均厚みが１０μｍ以下であることを特徴とするスケール密着性に優れた熱延鋼板。
【請求項２】
質量％で、
Ｃｒ：０．１〜１．５％、
Ｎｉ：０．１〜１．５％、
Ｍｏ：０．１〜１．５％、
Ｃｕ：０．１〜１．５％の内１種または２種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載のスケール密着性に優れた熱延鋼板。
【請求項３】
質量％で、
Ｎｂ：０．０１〜０．０５％、
Ｔｉ：０．０１〜０．１％の内１種または２種を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスケール密着性に優れた熱延鋼板。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の成分からなる鋳片を１１７０℃以上に再加熱し、粗圧延およびデスケーリングを行った後、仕上げ圧延開始まで８８０℃以上で１秒間以上保持し、次に８８０℃以上で仕上げ圧延を開始し、８００℃〜８８０℃の温度域で仕上げ圧延を終了し、次に１０℃／秒以上で冷却し、巻き取りを行うことを特徴とするスケール密着性に優れた熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として建築用材料等に用いられるスケール密着性に優れた熱延鋼板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱延鋼板は、熱間圧延により製造された後は、鋼板表層に主としてマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）、ウスタイト（ＦｅＯ）からなるスケール層が付着している。通常、スケール層は酸洗処理により除去して用いられるが、建築用材料等の一部の用途においては、スケールが付着したままで曲げ等の成形加工が施され用いられる。
その場合、成形工程において、スケールが剥がれると、成形後の製品の外観を劣化させる。また、剥がれたスケールが粉塵となるため、労働環境を劣化させる。このため、成形によってもスケールが剥離しない鋼板が望まれている。
スケール密着性に関しては、ウスタイトと地鉄の界面にマグネタイトを生成させた場合に良好となることが示されている（例えば、非特許文献１参照）。この理由は地鉄とウスタイトの界面から生成したマグネタイト層は地鉄との整合性が良好であるためと推定されている。この原理の基づいて、地鉄−ウスタイト界面からマグネタイトを生成させる方法が提示されている（例えば特許文献１参照）。しかし、この原理に基づいた方法は、巻き取り温度の制御が必要であり、歩留り、生産性の劣化を招くため、好ましくない。
【０００３】
【非特許文献１】日本鉄鋼協会第１３６回秋期講演大会講演論文集（「材料とプロセス−材料の組織と特性」、Ｐ１０８７
【特許文献１】特開昭６３−１１１１２５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、スケール密着性に優れた熱延鋼板およびその製造方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するため、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
発明１は、  質量％で、
Ｃ  ：０．０１〜０．２％、
Ｓｉ：０．１〜１．０％、
Ｍｎ：０．１〜１．５％、
Ｐ  ≦０．１％、
Ｓ  ≦０．１％、
Ａｌ：０．００１〜０．１０％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼板地鉄表面の粗度が表面粗さ（Ｒａ）で０．５μｍ以上であり、１インチ当たりの山数（ＰＰＩ）で２５０以上であり、スケール平均厚みが１０μｍ以下であることを特徴とする、スケール密着性に優れた熱延鋼板である。
発明２は、質量％で、
Ｃｒ：０．１〜１．５％、
Ｎｉ：０．１〜１．５％、
Ｍｏ：０．１〜１．５％、
Ｃｕ：０．１〜１．５％の内１種または２種以上を含むことを特徴とする発明１に記載のスケール密着性に優れた熱延鋼板である。
方法３は、質量％で、
Ｎｂ：０．０１〜０．０５％、
Ｔｉ：０．０１〜０．１％の内１種または２種を含むことを特徴とする発明１または発明２に記載のスケール密着性に優れた熱延鋼板である。
発明３は、  前記方法１〜３に記載の成分からなる鋳片を１１７０℃以上に再加熱し、粗圧延およびデスケーリングを行った後、仕上げ圧延開始まで８８０℃以上で１秒間以上保持し、次に８８０℃以上で仕上げ圧延を開始し、８００℃〜８８０℃の温度域で仕上げ圧延を終了し、次に１０℃／秒以上で冷却し、巻き取りを行うことを特徴とするスケール密着性に優れた熱延鋼板の製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
熱延鋼板のスケール密着性を改善するため、本発明者らは、熱延鋼板（板厚＝３．０ｍｍ）のスケール密着性の支配要因について検討した。そして、スケール密着性は、スケール平均厚み、鋼板表面の粗さ（平均粗さＲａ、１インチ当たりの山数ＰＰＩ）に関係することを見いだした。即ち、スケール平均厚みが薄く、また、表面粗度が粗く（Ｒａが大きい）、かつ鋼板地鉄表面のＰＰＩ（鋼板地鉄表面の単位長さ当たりの山数）が大きいほどスケール剥離性が良好となることが分かった。
【０００７】
図１は、諸々の表面粗度（Ｒａ）にて、スケール平均厚みを変えスケール剥離性測定を行った結果である。スケール剥離性試験は、曲げ半径＝板厚×２の条件で９０度曲げ試験を行い、鋼板の曲げ外側でのスケールの剥離程度によって評点０〜２として評価した。評点０はまったくスケール剥離が見られなかった水準であり、評点１はスケールの若干の剥離が見られたもの（剥離部面積率＜１０％）、評点２は面積率で１０％以上のスケールが剥離している水準である。本図から、ＰＰＩ＞２５０の場合、スケール平均厚みが１０μｍ以下、かつ、鋼板表面粗度（Ｒａ）が０．５μｍ以上の場合、スケール密着性が安定して良好（評点０）であることが分かる。また、ＰＰＩ＜２５０の場合には、スケール平均厚みが１０μｍ以下、かつ、鋼板表面粗度（Ｒａ）が０．５μｍ以上の場合でもスケール密着性は良好ではないことも分かる。
以上から、十分なスケール密着性を得るには、Ｒａ≧０．５μｍ、ＰＰＩ≧２５０、スケール平均厚み≦１０μｍが必要であることを知見した。但し、Ｒａは好ましくは３．０μｍ未満とした方がよい。これは、３．０μｍ以上の場合、成形段階において表面粗度の凹凸による切り欠き効果が現れ破断を起こしやすくなることが懸念されるためである。
尚、ここで用いられた鋼板のスケール層は、実験室の熱処理により得られたものであるが、８０％以上がマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）からなるものである。
また、ここで、Ｒａ、ＰＰＩの値はＪＩＳＢ６０６１に準拠し求めた値である。Ｒａを求める際のカットオフ値は０．８μｍとした。また、ＰＰＩはカウントレベルを０．５μｍとし、「＋−方式」で求めた。
【０００８】
次に、本発明の鋼板の組成について説明する。
Ｃは、強化元素のために必要な元素であるが、過度の添加は鋼の加工性を劣化させるので、上限を０．２％とする。下限は特に定めることなく本発明の効果を得ることができるが、極度にＣ量を低減するとコストを著しく増加させるので、０．０１％以上であることが好ましい。
Ｓｉも、強化元素として必要な元素であるが、過多にあると強度を上昇させ加工性を損なうため、鋼の加工性を良好に保つために上限を１．０％とする。下限は特に定めることなく本発明の効果を得ることができる。Ｓｉには鋼板表面粗度を粗くする効果もあり、低減しすぎると、粗度が小さくなるので下限は０．１％ととする。
Ｍｎは、強化元素として必要な元素である。過度の添加は鋼の加工性を劣化させるので、上限を１．５％とする。下限は特に定めることなく本発明の効果を得ることができる。しかし、極度にＭｎ量を低減するとコストの増加要因となるため、０．１％以上であることが好ましい。
Ｐは不純物であり、その含有量が増加すると延性低下の原因になるとともに粒界脆化の起因となるため、極力減らした方がよく、極度の延性低下・粒界脆化を回避するために上限を０．１％とする。
【０００９】
Ｓは、不純物であり、ＭｎＳの生成により、延性に悪影響を及ぼすので、上限を０．１％とする。
Ａｌは、脱酸元素として鋼中の介在物を低減するために必要であり、過度に少ない場合は脱酸が不十分となるので下限を０．００１％とする。しかし、過多にあるとコスト増加を招くので上限を０．１％とする。
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕは強化元素として最低１種以上の添加が好ましい。その効果を得るためにはＣｒは０．１％以上、Ｎｉは０．１％以上、Ｍｏは０．１％以上必要である。しかし、過度の添加は鋼の加工性を劣化させるので、それぞれの元素の含有量の上限を１．５％とする。
また、Ｎｂ、Ｔｉは強度確保のため最低１種以上の添加が好ましい。その効果を得るためにはＮｂは０．０１％以上、Ｔｉは０．０１％以上必要である。しかし、過度の添加は鋼の加工性を劣化させるので、それぞれＮｂは０．０５％，Ｔｉは０．１％を上限とする。
【００１０】
次に、鋼板地鉄の表面粗さ（Ｒａ）を所定のものとする製造方法について説明する。Ｃ＝０．０９％、Ｓｉ＝０．１２％、Ｍｎ＝０．９５％、Ｐ＝０．０１％、Ｓ＝０．００３％、Ａｌ＝０．０１５％の組成の鋼を用い、種々の熱延条件にて熱延を行い、巻き取り温度を６００℃として熱延鋼板（板厚＝２．６ｍｍ）の試作試験を行った結果に基づいて説明する。
図２は鋳片の再加熱温度を１２００℃とし、仕上げ圧延開始温度を９００℃、仕上げ圧延終了温度を８２０℃の場合の、粗圧延と仕上げ圧延の間でデスケーリングを行い、最終デスケーリングから仕上げ圧延開始までの時間（以下「ｔｄｆ」と称す）と表面粗さ（Ｒａ）の関係である。これより、Ｒａ＞０．５μｍとするには仕上げ圧延前の最後のデスケーリングから仕上げ圧延開始までの時間が１秒以上とする必要があることが分かる。ｔｄｆが長いほどＲａが大きいのは、デスケーリング〜仕上げ圧延開始までの間に生成したスケールに十分な厚みがある場合に、そのスケールが仕上げ圧延時に噛み込まれて鋼板表面の粗度を粗くするためと考えられる。仕上げ圧延前のデスケーリングから仕上げ圧延開始までの時間の上限は特に定めないが、圧延開始温度の過度の低下を防ぐ観点からは、５秒以下であることが好ましい。
【００１１】
図３は、ｔｄｆ＝１．１秒、仕上げ圧延終了温度＝８２０〜８５０℃の場合の仕上げ圧延開始温度と表面粗さ（Ｒａ）の関係である。図示するようにＲａ＞０．５μｍとするには仕上げ圧延開始温度は８８０℃以上とする必要がある。これは、仕上げ圧延開始温度が８８０℃より低い場合、仕上げ圧延開始前の保持段階で十分にスケールが生成しないためと考えられる。
図４はｔｄｆ＝１．１秒、仕上げ圧延開始温度＝８８０〜１０００℃の場合の仕上げ圧延終了温度と表面粗さ（Ｒａ）の関係である。仕上げ圧延終了温度が低いほど表面粗さは大きくなり、表面粗さ（Ｒａ）を０．５μｍ以上とするためには仕上げ圧延終了温度を８８０℃以下とする必要がある。これは仕上げ圧延終了温度が低いほど表面粗さが大きくなるのは、仕上げ圧延温度が低いほどスケールが塑性を失い、圧延中により異物として鋼板表面へ押し込まれるためと考えられる。仕上げ圧延温度の下限は８００℃とする。これは、これより低温の場合、Ａｒ３変態点以下となるため、製造された熱延鋼板に粗大粒が発生し成形性が劣化するためである。
【００１２】
また、仕上げ圧延終了後の冷却速度は、１０℃／秒以上とする必要がある。これはこれより冷却速度が小さい場合、スケールが厚くなりすぎるためである。
また、ＰＰＩ＞２５０とするためには、組成制御と加熱温度制御が必要であり、Ｓｉを０．１％以上添加した上で、更に加熱温度を１１７０℃以上とする必要がある。これは、Ｓｉ添加鋼は高温で酸化されるとＳｉ酸化物を含む低融点の液相スケールを生成し、その場合に地鉄の形状により局所的に酸化反応が加速される箇所が現れ、地鉄の凹凸が発達するためであろうと推定される。尚、ここで加熱温度は炉内の最高温度である。加熱温度の上限は特に定めることなく本発明の効果を得ることができるが、省エネルギー・製造コストの低減のためには１２５０℃以下とすることが好ましい。
以上の条件を満たした上で仕上げ圧延終了後、巻き取りを行うことによりスケール密着性の良好な鋼板を製造することができる。巻き取り温度は好ましくは４００℃以上とした方がよい。これは、この場合に、スケール組成が初期に生成したウスタイトからマグネタイトととなる割合が増え、よりスケール密着性が良好となるためである。
スケール密着性は、本発明の地鉄表面粗度、スケール平均厚みが得られれば、スケールの組成、分率とは関係なく、良好となる。
【００１３】
【実施例】
次に、本発明により、良好な成形性を得た例について説明する。
表１に示す組成の鋳片を同じく表１に示す熱延条件にて製造した熱延鋼板のスケール密着性を表２に示す。スケール密着性は前述と同様の方法にて測定した。前述の評価指標で評点０を「良」としており、評点１、２を「劣」としている。
鋼Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇは本発明の要件を満たしており、良好なスケール密着性が得られている。
一方鋼Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍは比較例であり、鋼Ｈでは、仕上げ圧延開始温度が低すぎるため、仕上げ圧延開始前のスケール生成量が少なく、鋼板表面粗さ（Ｒａ）が小さい。このため、スケール密着性は良好ではない。
【００１４】
鋼Ｉでは、最終デスケーリングから仕上げ圧延開始の間の保持時間が短すぎるため、同じく仕上げ圧延開始前のスケール生成量が少なく、鋼板表面粗さ（Ｒａ）が小さい。このため、スケール密着性は良好ではない。
鋼Ｊでは、仕上げ圧延終了温度が高すぎるため鋼板表面粗さ（Ｒａ）が小さく、スケール密着性は良好ではない。
鋼Ｋでは、加熱温度が低すぎるため、表面の１インチ当たりの山数（ＰＰＩ）が不十分であり、スケール密着性が良好でない。
鋼Ｌでは、冷却速度が小さいため、スケール厚みが大きすぎ、スケール密着性が良好でない。
鋼Ｋは、Ｓｉ量が小さいため、表面の１インチ当たりの山数（ＰＰＩ）が不十分であり、スケール密着性が良好でない。
【表１】
2004244680.tif 000002
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、スケール密着性に優れた熱延鋼板および製造方法を提供することができ、自動車軽量化および燃費低減に大きく貢献するなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼板の表面粗度（表面粗さ）とスケール密着性の関係を示す図である。
【図２】熱間圧延工程における最終のデスケーリングから仕上げ圧延開始までの時間と鋼板表面粗度（表面粗さ）の関係を示す図である。
【図３】仕上げ圧延開始温度と鋼板表面粗度（表面粗さ）の関係を示す図である。
【図４】仕上げ圧延終了温度と鋼板表面粗度（表面粗さ）の関係を示す図である。
【図１】
2004244680.tif 000003
【図２】
2004244680.tif 000004
【図３】
2004244680.tif 000005
【図４】
2004244680.tif 000006