(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．４２〜０．４８質量％，Ｓｉ：０．１５〜０．３５質量％，Ｍｎ：０．６０〜０．９０質量％，Ｐ：０．０３０質量％以下，Ｓ：０．０３５質量％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼材をＡｒ３〜８１０℃の温度域にある仕上げ温度で熱間圧延し、熱間圧延機から巻取り機まで搬送時間を３３秒以内とし、熱延鋼帯が冷却速度３〜１７℃／秒で冷却されるようにして熱延鋼帯を巻取り機に送り、５５０〜６７０℃の温度域でコイルに巻き取り、酸化スケール層の膜厚を５μｍ以下に抑えることを特徴とする熱延鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、スケール密着性及び加工性に優れた熱延鋼帯を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワッシャ，チェーンプレート等の機械部品用には、機械構造用炭素鋼（Ｓ３５Ｃ〜Ｓ５０Ｃ）等の特殊鋼熱延材を熱処理して使用している。この種の用途では、加工コストを節減するため熱処理前後の研磨工程を省略又は簡略化し、鋼帯からプレス等で得られたブランクにそのまま熱処理，めっき等を施して製品にする方法が採用されるようになってきた。
熱延鋼帯の表面には、スケール層がある。従来の製造法では研磨工程でデスケーリングしてきたが、研磨工程を省略する場合、鋼板表面に存在しているスケール層の厚みが製品の肌に及ぼす影響が無視できなくなる。たとえば、厚いスケール層のあるブランクに焼入れ・焼戻し等の熱処理を施すとき、スケール層が部分的に剥離された状態で熱処理されるため、熱処理後の鋼材表面がアバタ状になる。熱処理後の鋼材を電気めっき又は溶融めっきする場合でも、めっき前処理でスケールが完全に剥離されず、めっき浴と地鉄表面との接触状態が局部的に変動し、均一なめっき層が形成され難い。また、スケール層を介してめっき層が形成されるため、めっき層の密着性が劣り、加工時にめっき層が剥離することにもなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
研磨工程を省略又は簡略化した製法でも製品に使用可能な熱延鋼帯を得るためには、スケール層を薄くし、しかも地鉄に対する密着性を向上させる必要がある。そこで、特開平１１−１３１１８６号公報では、７００〜Ａｒ3点と比較的低温で熱間圧延を終了し、６５０〜５００℃で巻き取ることが紹介されている。しかし、本発明者等の調査・研究によると、熱延仕上げ温度を下げるだけではスケール層を十分に薄くできないことが判った。なかでも、めっき工程を含む製造法で製品化される用途では、スケール層の密着性が依然として十分でなく、加工中にめっき層の剥離が散見された。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、熱間圧延終了から巻取りまでに熱延鋼帯が受ける熱履歴がスケール層の厚み，性状に影響を及ぼしていることに着目し、スケール層が成長し難い条件下で熱間圧延してコイルに巻き取ることにより、スケール層の厚みを５μｍ以下に抑え、スケール密着性を改善し、加工性及びめっき密着性に優れた熱延鋼帯を提供することを目的とする。
本発明の製造方法は、その目的を達成するため、Ｃ：０．３２〜０．５８重量％，Ｓｉ：０．１５〜０．３５重量％，Ｍｎ：０．６０〜０．９０重量％を含む鋼材をＡr3〜８１０℃の温度域にある仕上げ温度で熱間圧延し、熱間圧延機から巻取り機まで搬送時間を３３秒以内として熱延鋼帯を巻取り機に送り、５５０〜６７０℃の温度域でコイルに巻き取ることを特徴とする。
【０００５】
【実施の形態】
本発明で対象とする鋼種は、熱間圧延した機械構造用炭素鋼を焼入れ・焼戻しすることにより１７０〜２２０ＨＶの要求強度をワッシャ，チェーンプレート等の最終製品に付与することから、焼入れ・焼戻し後の強度に大きな影響を及ぼす合金成分を次のように設定する。
Ｃ：０．３２〜０．５８重量％
焼入れ・焼戻し後の強度に大きな影響を及ぼす合金成分であり、ワッシャ，チェーンプレート等の最終製品に必要な強度を得るためＣ含有量を０．３２重量％以上にする。Ｃ含有量が０．３２重量％未満になると、焼入れ時に均一なマルテンサイト組織が形成されず、焼戻し後の強度が不足しがちになる。逆に０．５８重量％を超える過剰量のＣ含有は、延性低下の原因になる。
Ｓｉ：０．１５〜０．３５重量％
製鋼時に脱酸剤として添加される合金成分であり、焼入れ性の向上にも有効に作用する。Ｓｉの添加効果は、０．１５重量％以上で顕著になる。しかし、０．３５重量％を超える過剰量のＳｉ含有は、熱延鋼帯を硬質化し、脆化の原因となる。
Ｍｎ：０．６０〜０．９０重量％
Ｃに次いで焼入れ性を向上させる合金成分であり、０．６０重量％以上でＭｎの添加効果が顕著になる。しかし、０．９０重量％を超える過剰量のＭｎ含有は、熱延鋼帯を硬質化して靭性を低下させる。
【０００６】
熱延鋼帯の表面に生成するスケール層は、熱間圧延後に強冷却することにより薄くできる。しかし、単に強冷却すると、熱延鋼帯が硬質化して加工性が低下する。そこで、仕上げ圧延機から巻取り機までの熱履歴について、製品に要求される加工性，硬さ等の特性が確保されることを前提として薄く緻密なスケール層が生成する条件を調査検討した。
先ず、種々の厚みのスケール層が形成された熱延鋼帯からブランクを切り出し、表面観察によってスケールの剥離状況を調査し、スケール層が顕著に剥離したものを評価点１，部分的に剥離したものを評価点２，剥離が検出されなかったものを評価点３としてスケールの耐剥離性を評価した。
【０００７】
調査結果を示す図１にみられるように、厚さ８μｍ，９μｍのスケール層が形成されたものでは、スケールの耐剥離性が悪く、そのため熱処理品の表面性状が不均一になった。スケール層が６μｍ，７μｍの厚みであっても、スケールの耐剥離性に若干の改善はみられるものの、耐剥離性を高位に安定させ、熱処理品の表面性状均一化には至らなかった。他方、スケール層が５μｍ，４μｍと薄い熱延鋼帯では、ブランクにスケール層の剥離が検出されず、熱処理品が均一な表面性状を呈した。
【０００８】
スケール層を薄くするためには、仕上げ圧延機から出た熱延鋼帯が巻取り機に至る搬送ラインで熱延鋼帯の酸化を可能な限り抑制すること、換言すると熱延鋼帯を可能な限り低温にし、且つ大気暴露時間を短くすることが必要である。しかし、仕上げ圧延機から出た熱延鋼帯を酸化抑制に有効な温度まで強冷却すると焼入れ効果によって熱延鋼帯が硬質化する。
そこで、ＨＶ１７０〜２２０の必要硬さが得られるように巻取り温度Ｔｃを５５０〜６７０℃に設定した条件下で、仕上げ圧延機から巻取り機に送られる熱延鋼帯が冷却速度３〜１７℃／秒で冷却されるように、仕上げ圧延機の出側温度ＴｆをＡｒ３〜８１０℃に、仕上げ圧延機から巻取り機までの搬送時間ｔを３３秒以内（好ましくは、１５〜３３秒）に管理する。
【０００９】
一般的には、出側温度Ｔfの低下及び搬送時間ｔの短縮化がスケール層の成長抑制に有効である。このことを前提として、ブランク加工後に焼入れ・焼戻しを施しても均一表面を得ることが可能なスケール層厚み５μｍ以下の熱延鋼帯が製造される条件を調査したところ、図２に示す関係が出側温度Ｔfと搬送時間ｔとの間に成立していることが判った。この関係から、出側温度Ｔfを８１０℃以下，搬送時間ｔを３３秒以下に設定すると、熱延鋼帯の表面に形成されるスケール層の厚みが５μｍ以下になるといえる。他方、出側温度Ｔfが変態点Ａr3を下回ると熱延鋼帯が著しく硬質化して所定の硬さが得られなくなるので、出側温度Ｔfの下限を変態点Ａr3に設定した。また、１５秒に達しない搬送時間ｔでは安定した熱延形状の確保が困難になるので、最短でも１５秒の搬送時間ｔをとることが好ましい。
【００１０】
熱延鋼帯の硬さは、巻取り温度によっても大きく影響される。本発明が対象とする鋼種で前述した出側温度Ｔf及び搬送時間ｔで巻取り機に送られた熱延鋼帯を巻き取る場合、要求硬さを付与するため巻取り温度を５５０〜６７０℃の範囲に設定する。巻取り温度が５５０℃を下回ると熱延鋼帯が硬くなり過ぎ、６７０℃を超える巻取り温度では所定の硬さが得られない。
このように巻取り温度Ｔcとの関係で出側温度Ｔf及び搬送時間ｔを管理するとき、鋼帯表面に生成する酸化スケール層の膜厚を５μｍ以下に抑えることができ、生成したスケール層も緻密で地鉄に対する密着性に優れたものとなる。したがって、得られた熱延鋼帯からブランクを打ち抜き、スケール除去研磨を省略して熱処理後にめっきしても、めっき層の剥離がない製品が得られる。
【００１１】
【実施例】
ＪＩＳ  Ｓ４５Ｃ相当の鋼種（Ｃ：０．４３重量％，Ｓｉ：０．１８重量％，Ｍｎ：０．７５重量％，Ｐ：０．０１０重量％，Ｓ：０．００５重量％，Ｃｕ：０．０２重量％，Ｎｉ：０．０２重量％，Ｃｒ：０．０６重量％，酸可溶Ａｌ：０．００６重量％）を厚さ２００ｍｍのスラブに鋳造し、１１５０℃に加熱した後、厚さ２５ｍｍのホットバーに粗圧延した。次いで、表１に示す条件で板厚４．５ｍｍに熱間圧延し、コイルに巻き取った。
得られた熱延鋼帯のスケール厚及び硬さを測定した。測定結果を表１に併せ示す。表１から明らかなように、本発明で規定した範囲に出側温度Ｔf及び搬送時間ｔを維持した熱延条件下で得られた熱延鋼帯は、スケール層が５μｍ以下と薄くなっており、硬さも目標値１７０〜２２０ＨＶを満足していた。
【００１２】
これに対し、出側温度Ｔfが８１０℃を超える試験番号４〜６（比較例）では、何れも搬送時間が３３秒以内であるものの５μｍ以下のスケール層が得られていない。巻取り温度を５５０℃まで下げた試験番号６（比較例）では、硬さが２２０ＨＶを超える硬質鋼帯になった。また、搬送時間が３３秒を超える試験番号７（比較例）では、仕上げ出側温度Ｔfが８１０℃以下になっているものの、５μｍ以下のスケール層が得られなかった。
【００１３】
0004828008.tif 000002
【００１４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、仕上げ圧延機から巻取り機に送られる熱延鋼帯の熱履歴を管理することにより、必要硬さに収めながらも、緻密で薄いスケール層を鋼帯表面に生成させている。このようにして得られた熱延鋼帯は、スケール除去研磨を省略して熱処理後にめっきしても、めっき層の剥離がない優れた加工性を呈し、各種機械部品を始めとして広範な分野で使用可能な素材となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  熱延鋼帯の表面に形成されたスケール層の厚みがブランク後の耐剥離性に及ぼす影響を示したグラフ
【図２】  熱延鋼帯の表面に形成されるスケール層の厚みに及ぼす仕上げ圧延機の出側温度及び仕上げ圧延機出側から巻取り機間の搬送時間の影響を示したグラフ
【図１】
0004828008.tif 000003
【図２】
0004828008.tif 000004