(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Cu：０．０１〜０．６％、Sn：０．００１〜０．１％、Ｃ：０．０１〜０．２％、Si：０〜２％、Mn：０．０５〜２％、Nb：０〜０．１％、Ti：０〜０．１％、Ｖ：０〜０．２％、Cr：０〜１％、Mo：０〜１％、希土類元素：０〜０．１％を含み、残部がFeおよび不純物からなるスラブを加熱した後に、熱間圧延を行う熱間圧延鋼材の製造方法であって、
加熱温度が1050〜1300℃、加熱雰囲気の水蒸気の濃度が2〜16体積％で、かつ加熱温度Ｔ（℃）と水蒸気の濃度Ｈ（％）が下記（ａ）式を満足するようにスラブを加熱することを特徴とする熱間圧延鋼材の製造方法。
Ｔ≧１５×Ｈ＋９７５  ・・・  （ａ）
【請求項２】
スラブの鉄源の少なくとも一部に鉄スクラップを利用することを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延鋼材の製造方法。
【請求項３】
コークス炉ガス、高炉ガスおよび天然ガスから選択されるガスの１種または２種以上を燃焼させることにより、スラブの加熱を行い、そのガスの燃焼によって発生した水蒸気で加熱雰囲気の水蒸気の濃度を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の熱間圧延鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面性状に優れた熱間圧延鋼材の製造方法に係り、特に、産業機械、建築あるいは自動車等の構造用の部材として使用される熱間圧延鋼板やさらに冷間圧延される熱延半成品（冷間圧延のための母材）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延鋼材（以下、必要に応じ、熱延鋼材という）は、比較的安価であり、構造材料として、自動車、家電、住宅など様々な製品に広く使用されてきた。そのため、それらの製品の買い換え、あるいは建て替えをする際には、鉄スクラップが発生し、その処理が問題となっていた。
【０００３】
現在、公的機関の主導で省資源化を進める施策が取られたり、あるいはリサイクル運動が活発に行われていることから、このような鉄スクラップも積極的な再利用が望まれている。しかしながら、鉄スクラップには、銅（Cu）や錫（Sn）といった通常の精錬法では除去し難いトランプエレメントが含まれており、鉄スクラップを再利用し、製鉄原料として使用した場合、鋼材中に残留したトランプエレメントにより、鋼材の特性が著しく損なわれる場合がある。
【０００４】
例えば、熱延鋼材では、延性特性がよいなど加工性に優れていることが必要であるとともに、鋼材の表面に発生する表面割れや表面疵などの欠陥がない、あるいは少ない、いわゆる表面性状がよいことが求められる。しかし、トランプエレメントが含まれるスラブを通常行われるように熱間圧延すると、トランプエレメントであるCu-Snが原因となり、表面割れや表面疵が生じていた。
【０００５】
そこで、CuやSnが含まれるスラブ（以下、Cu-Sn含有スラブという）を熱間圧延しても割れや表面疵が発生しない熱間圧延鋼材を得るため、製造面からアプローチを試みた様々な研究・開発がされている。
【０００６】
特開平５−２２０５０４号公報には、高温に熱せられたスラブ（被圧延材）を圧延するに当たり、スラブがロールに噛み込まれる直前で、スラブの表面層を被圧延材の成分により定まる温度（割れ発生温度）以下に冷却する圧延方法の発明が開示されている。この発明では、スラブ表面の冷却により、スラブ表面に濃化するCu-Sn液相を固定し、割れ発生の原因となるCu-Snの鋼中へ拡散を防止する。
【０００７】
特開平５−２２０５０５号公報には、銅、錫含有鋼スラブを950℃以下の温度で加熱し、無酸化雰囲気下で圧延温度に加熱することで、表面疵の発生を抑える表面疵防止方法の発明が開示されている。
【０００８】
特開平６−２９２９４９号公報には、圧延条件に加え、圧延する前に行うスラブ（鋳片）の鋳造における諸条件を適正化することによって、表面割れの発生を防止するCu含有鋼板の製造方法の発明が開示されている。この発明では、鋳造条件を適正化することにより、スラブ表面へのCu融液の析出を防ぐことができるため、その後の熱間圧延においても、Cuがスラブの粒界に侵入することがなく、表面割れを防止できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような発明には、様々な問題を有していた。
【００１０】
特開平５−２２０５０４号公報に記載の圧延方法では、ロールの噛込み口に、例えば、水スプレーなど、スラブを冷却する装置を設ける必要がある。このような冷却装置の新たな設置は、製造コストの上昇を招く。さらに、スラブの表面層のみを冷却しても、スラブの中心部には熱が残っているため、スラブの表面層はその熱によりすぐに高温になる、いわゆる復熱という現象が起こる。実際の操業では、冷却温度の管理に加え、復熱温度の管理もしなければならない。そのため、スラブ自体の温度の制御は困難なものとなり、製造された熱延鋼材の品質が一定に保てないという問題も発生する。
【００１１】
特開平５−２２０５０５号公報に記載の表面疵防止方法では、加熱温度を950℃以下と規定している。この温度以下では、熱延鋼板の機械的な特性向上に必要な析出物の大きさや量を制御することができず、目標とする最終製品の製品特性を確保できない。
【００１２】
特開平６−２９２９４９号公報に記載のCu含有鋼板の製造方法では、熱間圧延を行うスラブの厚さが75mm以下に制限される。また、熱間圧延の際に制御されるスラブ温度も1050℃以上とすることができないため、特開平５−２２０５０５号公報に記載の表面疵防止方法により製造した熱延鋼板と同様に、熱延鋼板に機械的な特性を付与することができず、最終製品の製品特性を確保できない。
【００１３】
以上のように、Cu-Sn含有スラブを熱間圧延しても、割れや表面疵が発生しない表面性状のよい熱間圧延鋼材を得られるものの、製造コストが増大したり、機械的な特性を確保できないといった副次的な問題の発生を避けられなかった。
【００１４】
本願発明の課題は、最終製品である熱延鋼板の特性が従来に比べて低下したり、製造コストが高くなることなく、トランプエレメントによる割れや表面疵の発生を防止することができ、さらに鉄スクラップのリサイクルにも有用である熱間圧延鋼材の製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、製造方法を見直すことによって、上述のような問題を解決することを鋭意検討した。
【００１６】
Cu-Snが作る合金の融点は比較的低い。そのため、スラブに両元素が含有している場合、スラブを加熱する際の温度（加熱温度）により、形成されるCu-Sn合金相の状態が異なり、表面性状が大きく異なると考えた。また、Cu-Sn合金相の状態は、加熱温度の他にも大きく依存する要素があるのではないかと考え、スラブを加熱する際の雰囲気（加熱雰囲気）に注目した。
【００１７】
通常、スラブの加熱は、製鉄所内で副次的に発生したガスを燃焼させることにより行う。このガスは水素を主成分とするガスであり、燃焼させることにより高温の水蒸気が発生する。そこで、この水蒸気のリサイクルをも考慮に入れ、水蒸気によりスラブの加熱雰囲気を変えることに着目し、雰囲気の水蒸気の濃度と加熱温度の関係により、CuやSnが含まれる熱延鋼材（以下、Cu-Sn含有鋼という）の表面性状がどのように変化するのかを調べた。
【００１８】
表面性状を調べるのに当たり、まず、質量％で、Ｃ：０．０５％、Si：０．０２％、Mn：０．３５％、Ｐ：０．０３％、Ｓ：０．００５％、Cr：０．０３％、Ni：０．０２％、Ｎ：０．００５％、Cu：０．３％、Sn：０．０４％の化学組成を有し、寸法をφ８ｍｍ、平行部２０ｍｍとした試験片を、加熱温度を950〜1300℃、体積％で、水蒸気の濃度を2〜30％、酸素濃度を1％、残部を窒素とする加熱工程を模した加熱雰囲気に30分保持した。そして、試験片を炉から取り出し、圧延工程を模して、試験片に歪量40％の引張変形を加え、試験片の平行部における表面割れの発生の有無を調べた。なお、以下に述べる濃度の％表示はいずれも体積％を意味する。
【００１９】
図１は、スラブを加熱する際の加熱温度と加熱雰囲気の水蒸気の濃度による表面割れの有無を示した図である。表面割れの有無は、試験片の平行部において、開孔幅0.5mm以上、深さ0.3mm以上の割れが単位面積（１cm２）あたり１個以上観察された場合を表面割れあり（図１中の×）とし、観察されなかったものを表面割れなし（図１中の○）とした。
【００２０】
図１から、表面割れは加熱温度と水蒸気の濃度に依存し、それらを最適化することで、表面割れが防止できることがわかった。加熱温度が1050℃未満の場合、加熱温度はCu-Sn合金の融点（約1080℃）以下であり、Cu-Sn合金の融液が析出しなかったため、いずれの水蒸気の濃度でも表面割れは発生しなかったと考えられる。また、加熱温度が1050℃以上で、水蒸気の濃度が2〜8％の場合、鉄が選択的に酸化されることが少ないために、その選択的な酸化に伴う鋼材表面（以下、地鉄表面という）でのCu-Snの濃化が鋼材の固溶限より小さくなり、Cu-Sn合金の融液の析出が抑制されたため、表面割れは発生しなかったと考えられる。
【００２１】
加熱温度が1050℃以上で、水蒸気の濃度が8％を超える場合は、その加熱温度により表面割れが発生した。そこで、この原因を詳細に調べるために、この領域に属する３つの試料片（(a)加熱温度1200℃、水蒸気の濃度10％、(b)同1100℃、同10％、(c) 同1200℃、同20％）について、走査型電子顕微鏡で反射電子像の観察を行った。なお、各試料片の顕微鏡用の試料は、加熱保持し、引張変形を加えず室温まで冷却した後、試験片の断面を樹脂に埋め込み、鏡面研磨することで作製した。
【００２２】
図２は、試験片を加熱した後、圧延する前の地鉄表面を模式的に示した図であり、(a)は加熱温度1200℃、水蒸気の濃度10％の試料片、(b)は同1100℃、同10％の試料片、(c)は 同1200℃、同20％の試料片を表したものである。
【００２３】
加熱温度1200℃、水蒸気の濃度10％の場合（図２(a)）、地鉄表面1にはCu-Sn合金4の析出がわずかに見られた。また、選択的に酸化された鉄（以下、酸化スケール2という）の中にもCu-Sn合金5が見られた。このことから、この条件で加熱を行うと、Cu-Snが酸化スケール2へ排出され、さらにCu-Snの拡散速度が速くなるため、場合によっては、Cu-Snが地鉄中に拡散し、表面割れが発生しないと推測できた。
【００２４】
加熱温度1100℃、水蒸気の濃度10％の場合（図２(b)）、酸化スケール2中にはCu-Sn合金はほとんどなかったが、地鉄表面にCu-Sn合金4の析出が見られた。このことから、この条件で加熱を行うと、Cu-Sn合金4が溶融状態で地鉄表面に濃化し、その溶融状態のCu-Sn合金4が地鉄の結晶粒界に侵入し、粒界強度を弱めるために、表面割れが発生すると推測できた。
【００２５】
また、加熱温度1200℃、水蒸気の濃度20％の場合（図２(c)）、図２(a)と同様に酸化スケール中にCu-Sn合金5が見られ、Cu-Snが酸化スケールへ排出されるのが確認できたが、地鉄表面および結晶粒界にファイヤライト6（融点約1120℃の FeSi酸化物）が生成し、これを起点として地鉄表面および結晶粒界にCu-Sn合金7が濃化・析出するため、表面割れが発生すると推測できた。
【００２６】
本発明は、上述の知見をもとに完成に至ったものであり、その要旨は、下記（１）に記載の熱間圧延鋼材の製造方法にある。
【００２７】
（１）質量％で、Cu：０．０１〜０．６％、Sn：０．００１〜０．１％、Ｃ：０．０１〜０．２％、Si：０〜２％、Mn：０．０５〜２％、Nb：０〜０．１％、Ti：０〜０．１％、Ｖ：０〜０．２％、Cr：０〜１％、Mo：０〜１％、希土類元素：０〜０．１％を含み、残部がFeおよび不純物からなるスラブを加熱した後に、熱間圧延を行う熱間圧延鋼材の製造方法であって、
加熱温度が1050〜1300℃、加熱雰囲気の水蒸気の濃度が2〜16体積％で、かつ加熱温度Ｔ（℃）と水蒸気の濃度Ｈ（％）が下記（ａ）式を満足するようにスラブを加熱することを特徴とする熱間圧延鋼材の製造方法。
Ｔ≧１５×Ｈ＋９７５  ・・・  （ａ）
【００２９】
また、スラブの鉄源の少なくとも一部に鉄スクラップを利用することが好ましい。さらに、コークス炉ガス、高炉ガスおよび天然ガスから選択されるガスの１種または２種以上を燃焼させることにより、スラブの加熱を行い、そのガスの燃焼によって発生した水蒸気で加熱雰囲気の水蒸気の濃度を制御することが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明は熱間圧延鋼材の製造方法に関する発明である。ここで、熱間圧延鋼材とは、熱間での圧延工程等の加工工程を経て製造される鋼材を意味し、熱延鋼板を始めとして、継目無鋼管、棒鋼、線材、形鋼、鋼帯等どのような形状を有していてもよい。
【００３１】
以下には、その熱間圧延鋼材の製造方法について、具体的に説明する。なお、以下に述べる化学組成の％表示はいずれも質量％を意味する。
【００３２】
（ａ）化学組成
Cu-Sn：Cu-Snは、トランプエレメントとして鋼材中に含有する。通常、鉄スクラップを用いてスラブを作製した場合、Cu-Snは、スラブ中に混入する。Cu-Snの含有量は、Cu：０．０１〜０．６％、Sn：０．００１〜０．１％とした。Cuについては０．６％、Snについては０．１％を超えると、本発明で規定する加熱温度、加熱雰囲気の条件でスラブの加熱を行ったとしても、熱間圧延の際に発生する表面疵を防止することができない。一方、これらの元素の含有量が、Cuについては０．０１％未満、Snについては０．００１％未満の場合は、通常の熱間圧延を行っても、表面割れの発生は少なく、熱延鋼材の表面品質は許容の範囲内にとどまる。
【００３３】
Ｃ：Ｃは、鋼材の強度を高めるために好ましい成分である。しかし、Ｃ含有量が０．０１％未満ではその効果が得られないことがあり、０．２％を超えると加工性が低下するうえ、溶接性の劣化を招く場合がある。したがって、Ｃ含有量は０．０１〜０．２％とするのが好ましい。
【００３４】
Si：Siは、通常、脱酸剤としての効果を有するので、必要に応じて添加することができる。脱酸剤として使用するには、Si含有量を０．０１％以上とすることが必要である。さらに、Siには固溶強化により鋼材の強度を向上させる効果があるので、Si含有量を０．１％以上とすることがより好ましい。しかし、Si含有量が２％を超えると、その効果が飽和する上、溶接性に悪影響を及ぼす。したがって、Si含有量は、０．０１〜２％が好ましく、０．１〜２％がより好ましい。
【００３５】
Mn：Mnは鋼材の強度を向上させるのに好ましい元素であり、さらに鋼中に不純物として存在するＳをMnＳとして固定し、熱間圧延中に生じる表面割れを抑制する作用も有する。しかし、Mn含有量が０．０５％未満では、その効果が認められないことがある。一方、２％を超えて含有させても加工性が低下する場合がある上、溶接性に悪影響を及ぼすことがある。したがって、Mn含有量は０．０５〜２％が好ましい。
【００３６】
Nb、Ti、Ｖ：Nb、TiおよびＶは、フェライトに炭窒化物として析出して鋼材の強度を向上させる作用を有するので、必要に応じて含有させることができる。炭窒化物の析出により鋼材の強度を向上させるには、Nb含有量、Ti含有量、Ｖ含有量をともに０．００５％以上とすることが必要である。しかし、NbおよびTiはそれぞれ０．１％、Ｖは０．２％を超えて含有させても、その効果は飽和してしまうとともに、経済性も損なうことがある。したがって、Nb、Ti、Ｖの含有量は、それぞれNb：０．００５〜０．１％、Ti：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．２％とするのが好ましい。
【００３７】
Cr、Mo：CrおよびMoは、変態強化により鋼材の強度を向上させる作用を有するので、必要に応じて含有させることができる。変態により鋼材の強度を向上させるには、Cr含有量、Mo含有量をともに０．０１％以上とすることが必要である。しかし、CrおよびMoはそれぞれ１％を超えて含有させても、その効果は飽和するうえ、経済性を損なうことがある。したがって、CrおよびMoの含有量は、いずれも０．０１〜１％とするのが好ましい。
【００３８】
希土類元素：これら元素は介在物の形状を調整して冷間加工性を改善する作用を有するので、必要に応じて含有させることができる。冷間加工性を改善するには、希土類元素の含有量を０．００２％以上とすることが必要である。しかし、０．１％を超えて含有させると、鋼材中の介在物が多くなりすぎて加工性が劣化するなどの悪影響を及ぼす場合がある。したがって、希土類元素の含有量は０．００２〜０．１％とするのが好ましい。
【００３９】
以上、本発明に係る熱間圧延鋼材の製造方法で規定した元素について、説明したが、この他にも、例えば、以下のような元素が含まれていたとしてもなんら問題はない。
【００４０】
Al：Alは、Siと同様に脱酸剤として使用される元素である。鋼の清浄度を劣化させないためにも、Al含有量は０．３％以下とするのが好ましい。
【００４１】
Ｐ：Ｐは溶接性に悪影響を及ぼす元素である。溶接性の観点から、Ｐ含有量は０．０５％以下とするのが好ましい。
【００４２】
Ｓ：Ｓは硫化物系介在物を形成して加工性を低下させる元素である。加工性の観点から、Ｓ含有量は０．００３％以下とするのが好ましい。
【００４３】
（ｂ）製造方法
本発明に係る熱延鋼材の製造方法をその製品形状が鋼板（熱延鋼板）である場合を例として以下に説明する。なお、製品形状が継目無鋼管、棒鋼、線材、形鋼、鋼帯等、他の形状を有していても、成形方法が一部異なるだけで、基本となる製造方法に特段の違いはない。
【００４４】
（ａ）項で述べた化学組成を有するスラブは慣用される方法で製造される。例えば、転炉や電気炉で、成分調整をした鉄源を溶解した後、真空脱ガス処理を施し、連続鋳造法や鋼塊にした後に分塊圧延するなどの方法でスラブを製造する。ここで、使用される鉄源には、少なくともその一部に自動車、建築用鋼材などが廃棄されるときに生じる鉄スクラップを利用することが好ましい。このように鉄スクラップを利用することは、鉄のリサイクル使用に大きく貢献する。
【００４５】
スラブは、通常、厚さ１２０〜２８０ｍｍ、幅７００〜１６００ｍｍ、長さ１０ｍ程度の寸法に整えられる。このようなスラブは加熱された後、連続的に熱間圧延され、必要に応じて焼鈍、酸洗処理が施されることで、最終製品である熱延鋼板となる。
【００４６】
スラブの加熱温度は、熱延鋼板の機械的な性質の向上に必要な析出物の大きさおよび量を確保するため、1050℃以上とすることが必要である。また、1300℃を超えると、鋼板の内部酸化が激しくなり、鋼板自体のスケ−ルロスが大きくなるとともに、表面性状にも悪影響を及ぼす。したがって、スラブの加熱温度の上限は1300℃以下とすることが必要である。スラブの加熱温度は、好ましくは、1120〜1270℃である。
【００４７】
スラブの加熱は、コークス炉内で石炭を乾留する際に発生するコークス炉ガスを燃焼させて行うことができる。もちろんこのガス以外にも高炉の炉頂から排出される高炉ガス、ＬＰガス（液化石油ガス）、ＢＰガス（高炉ガスとＬＰガスの混合ガス）、天然ガス（ＬＮＧ）など、複数のガスを混合して用いることもできる。
【００４８】
そして、この加熱温度で加熱するとともに、加熱炉内の雰囲気（加熱雰囲気）の水蒸気の濃度を2〜16％とし、かつ加熱温度Ｔ（℃）と水蒸気の濃度Ｈ（％）としたとき、下記（ａ）式を満足するような範囲にすることが必要である。
【００４９】
Ｔ≧１５×Ｈ＋９７５  …  （ａ）
加熱炉内をこのような水蒸気の濃度にすることによって、前述したように地鉄表面にCu-Sn合金が析出することもなく、あるいは析出してもごく少量であるので、結果として地鉄の結晶粒界にCu-Sn合金が侵入することがなく、表面割れの発生を防ぐことができる。
【００５０】
しかし、水蒸気の濃度が16％を超える場合は、加熱温度が高いと、融点の低いファイヤライトが地鉄表面に析出するため、それを起点として地鉄の結晶粒界にCu-Sn合金が析出するので、表面割れが発生する。また、水蒸気の濃度が16％を超える場合でも、加熱温度が低いとき、あるいは水蒸気の濃度が16％以下の場合でも、（ａ）式を満たさないときには、地鉄表面にCu-Sn合金が析出し、そのCu-Sn合金が地鉄の結晶粒界に侵入するので、表面割れが発生する。水蒸気の濃度は、好ましくは、2〜14％、より好ましくは、4〜12％である。
【００５１】
水蒸気の濃度の制御方法は、特にその方法には制限がない。前述のコークス炉ガスは水素を主成分とする燃料ガスであるから、コークス炉ガスの燃焼により発生する水蒸気を加熱炉に導入し、水蒸気の濃度を制御すればよい。しかし、コークス炉ガスを空気と燃焼させた排気ガスの水蒸気の濃度は２０％を超える。そのため、コークス炉ガスを単独で用いる場合には、何らかの手段により、水蒸気の濃度を希釈する。燃焼により発生した排気ガスになんらかのガスを加えて希釈する、あるいは燃焼させる燃焼ガスに複数の燃焼ガスを用い、その混合量を調整して、燃焼後に発生する水蒸気を調整すればよい。
【００５２】
例えば、ＬＮＧを燃焼させると16％超の水蒸気が発生する。このため、水蒸気の発生量が約2％の高炉ガスを適宜混合させれば、水蒸気の量を調整することができる。また、前述のＢＰガスを用いるに当たっても、高炉ガスとＬＰガスの混合比を調整することで、水蒸気の濃度を2〜16％の間で制御することが可能である。
【００５３】
より具体的な例を挙げれば、コークス炉ガスおよび／または高炉ガスを燃焼させることにより、スラブの加熱を行い、それらのガスの燃焼によって発生した水蒸気で加熱雰囲気の水蒸気の濃度を制御することが好ましい。こうすれば、製鉄を行う際に副産物として発生したガスをリサイクルするだけでなく、それを燃焼させて得られた水蒸気をも利用することになるので、非常にリサイクル性に優れるからである。
【００５４】
スラブ加熱時の在炉時間（予熱帯、加熱帯、均熱帯での合計時間）は、通常行うように１〜４時間でよい。1050℃以上で均熱する際の保持時間は、地鉄表面におけるCu-Sn合金の析出を抑制するために、２０分以上とすることが好ましい。
【００５５】
所定の温度、水蒸気の濃度で加熱、保持されたスラブは、加熱炉から取り出された後、熱間圧延に先だって脱スケ−ル処理が施される。脱スケ−ル処理は、一般的に９．８０７〜２４．５２ＭPa（＝１００〜２５０kgｆ／cm２）程度の高圧水を噴射する方法で行われる。
【００５６】
熱間圧延は、通常の鋼板の製造に用いられる連続式ロ−ル圧延法により行うことがよい。圧延温度の下限は、９００℃程度とするのが好ましい。熱延鋼板の厚みは、用途によって異なるが２〜２０ｍｍ程度に仕上げられる。熱間圧延後は、必要により、焼鈍および酸洗等の処理を施すのが好ましい。
【００５７】
【実施例】
工場実炉における加熱雰囲気の影響を調べるために、加熱炉モニター試験を行った。なお、試験に当たり、リサイクル性を考慮に入れ、スラブは、鉄スクラップを用いて作製した。
【００５８】
表１は、本発明の実施に当たり使用したスラブ（幅１０３０ｍｍ、厚さ２００ｍｍ、長さ約１０ｍ）およびそのスラブから切り出した試験片（幅１００ｍｍ、厚さ４０ｍｍ、長さ１００ｍｍ）の化学組成を示したものである。
【００５９】
【表１】
0004759818.tif 000002
加熱処理を行うに当たり、試験片の表面には、機械加工を施し、酸化皮膜を除去した。ただし、試験片の片面は、後で地鉄表面を観察するために、意図的に連続鋳造をした時に生成した酸化皮膜を残存させた。このような試験片を、酸化皮膜の残存面を上にして、スラブ上に乗せ、加熱炉に挿入し、加熱処理を行い、一連の処理が終了した後、スラブを加熱炉から取り出す際に一緒に取り出した。
【００６０】
表２は、加熱炉中の加熱処理の条件を示したものである。加熱処理は、１０５０℃で予熱後、徐々に加熱し、任意の加熱温度で均熱状態を30〜60分保つことで行った。試験片およびスラブの加熱には、燃焼ガスとしてコークス炉ガス（ＣＯＧ）、高炉ガスとＬＰガスの混合ガス（ＢＰＧ）を用い、燃焼条件を変えることで、燃焼ガスの燃焼により発生する排気ガスの組成を調整した。そして、この排気ガスを加熱炉内に導入し、加熱雰囲気を変化させた。この際、入炉から出炉までの在炉時間はだいたい１８０〜２２０分である。また、加熱処理は、本発明で規定する範囲に相当する条件に加え、比較のために、本発明で規定する範囲を外れる条件で行った。
【００６１】
【表２】
0004759818.tif 000003
以上のような加熱処理を行った試験片とスラブの評価は、顕微鏡または目視により観察することで行った。試験片についての評価は、析出したCu-Sn合金相を観察することにより行った。Cu-Sn合金相の析出の状態は、試験片から表皮下２０ｍｍ厚さのサンプルを切り出し、試験片の断面を樹脂に埋め込んだ後、鏡面研磨、腐食して、地鉄表面を光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡で観察した。
【００６２】
また、スラブの評価は、4.5mm厚となるように圧延を施し熱延鋼板を製造し、肉眼で表面の品質上、問題となる表面割れ（表面疵）の有無を調べることにより行った。ここで、表面割れ（表面疵）が確認された場合を不合格（×），表面の品質上、問題となる表面割れが確認されない場合を合格（○）とした。
【００６３】
表３に、試験片に析出したCu-Sn合金相の状態と熱延鋼板の表面割れ（表面疵）の判定結果を示す。
【００６４】
【表３】
0004759818.tif 000004
表３において、試番１、４、６、９、１４は、本発明で規定する範囲に相当する条件の例である。これらの試験片の表面にはCu-Sn合金相の析出は確認されず、表面品質を損なう熱延鋼板の表面割れも確認されなかった。また、試番２、５、８、１０も、本発明で規定する範囲に相当する条件の例である。これらの例では、試験片の表面にCu-Sn合金相の析出が所々見られたものの、いずれも少量であったため、熱延鋼板に表面疵は確認されなかった。
【００６５】
一方、試番３、７、１２、１３は、本発明で規定する範囲から外れる条件の例である。これらの例では、試験片の表面にCu-Sn合金相の析出が所々あるいは全面的に見られ、しかも熱延鋼板に表面疵が確認された。
【００６６】
【発明の効果】
本発明に係る熱間圧延鋼材の製造方法は、加熱炉の雰囲気を変えるだけで、トランプエレメントであるCuとSnを含有するスラブから表面性状のよい熱延鋼材を製造できる。しかも、CuやSnを多く含有する鉄スクラップを鉄源として用いることもでき、さらに、製鉄所内で副次的に発生する燃焼ガスをスラブの加熱と加熱炉の雰囲気の調整に用いることができるので、非常にリサイクル性に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラブを加熱する際の加熱温度と加熱雰囲気の水蒸気の濃度による表面割れの有無を示した図である。
【図２】試験片を加熱した後、圧延する前の地鉄表面を模式的に示した図であり、(a)は加熱温度1200℃、水蒸気の濃度10％の試料片、(b)は同1100℃、同10％の試料片、(c)は 同1200℃、同20％の試料片を表したものである。
【符号の説明】
1  地鉄表面
2  酸化スケール
3  地鉄
4  Cu-Sn合金（地鉄表面）
5  Cu-Sn合金（酸化スケール中）
6  ファイヤライト
7  Cu-Sn合金（地鉄の結晶粒界）
【図１】
0004759818.tif 000005
【図２】
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