(57)【要約】【課題】  高濃度（0.2 〜5.0 質量% ）のSiを添加した鋼板であっても、スケール疵が少なくて表面性状に優れた熱延鋼板を得ることができる熱延鋼板の製造方法、及び、表面性状に優れた熱延鋼板を提供する。【解決手段】  質量% で、Ｃ：0.02〜0.3%、Si：0.2 〜5.0%、Mn：0.2 〜2.0%、Al：0.002 〜0.1%を含有し、更に、Ti：0.005 〜0.10% 、Nb：0.005 〜0.10% 、Cr：0.05〜1.0%、Mo：0.01〜1.0%から選ばれる少なくとも１種を含有する鋼材を素材として熱延鋼板を製造する熱延鋼板の製造方法であって、熱延の前に、1170℃以上1350℃以下の温度、雰囲気中酸素濃度２％以下の雰囲気下で30〜60分加熱した後、デスケーリングを行い、更に、1050〜1170℃の温度で水蒸気を100 〜900 秒の時間噴射して再加熱を行った後、再デスケーリングを行うことを特徴とする表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法等。【選択図】        図１
2005193291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：0.02〜0.3 ％、Ｓｉ：0.2 〜5.0 ％、Ｍｎ：0.2 〜2.0 ％、Ａｌ：0.002 〜0.1 ％を含有し、更に、Ｔｉ：0.005 〜0.10％、Ｎｂ：0.005 〜0.10％、Ｃｒ：0.05〜1.0 ％、Ｍｏ：0.01〜1.0 ％から選ばれる少なくとも１種を含有する鋼材を素材として熱延鋼板を製造する熱延鋼板の製造方法であって、熱延の前に、1170℃以上1350℃以下の温度、雰囲気中酸素濃度２％以下の雰囲気下で30〜60分加熱した後、デスケーリングを行い、更に、1050℃以上1170℃以下の温度で、水蒸気を100 秒以上900 秒以下の時間噴射して再加熱を行った後、再デスケーリングを行うことを特徴とする表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記加熱の際の雰囲気中酸素濃度を１％以下とし、前記再加熱の際の水蒸気噴射時間を300 秒とする請求項１記載の表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記デスケーリングおよび再デスケーリングを高圧水を噴射することにより行う請求項１または２記載の表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記高圧水の噴射をノズル出口圧力：100kgf/cm2以上の高圧水を噴射して行う請求項３記載の表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法。
【請求項５】
質量％で、Ｃ：0.02〜0.3 ％、Ｓｉ：0.2 〜5.0 ％、Ｍｎ：0.2 〜2.0 ％、Ａｌ：0.002 〜0.1 ％を含有し、更に、Ｔｉ：0.005 〜0.10％、Ｎｂ：0.005 〜0.10％、Ｃｒ：0.05〜1.0 ％、Ｍｏ：0.01〜1.0 ％から選ばれる少なくとも１種を含有する鋼材を素材として得られる熱延鋼板であって、鋼材の圧延方向断面を任意に３個所以上観察したとき、スケール起因表面疵の最大深さが50μm であり、且つ、深さ：0.01〜50μm のスケール起因表面疵の鋼材表面に占める面積比が平均10％未満であることを特徴とする表面性状に優れた熱延鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面性状に優れた熱延鋼板およびその製造方法に関する技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
Siを含有する熱延鋼板では、地鉄との界面で複雑に入り組んだ溶融スケール（Fe2SiO4 ：ファイアライト）や、地鉄内部に生成されるSi，Mn等を含有した内部酸化物から構成される、デスケーリングされにくいサブスケールが加熱中に生成される。サブスケールが熱間圧延途中のデスケーリングで除去されずに鋼板表面に残存したまま圧延された場合、鋼板の表面にスケールが押し込まれると同時にスケールが破壊し、縞状赤スケールと呼ばれるスケール疵が発生する。縞状赤スケールは鋼板表面に不均一に発生するため外観を損なうばかりでなく、また、酸洗後もくぼみが発生するため疲労破壊の起点となる可能性も考えられる。
【０００３】
近年では、ユーザーの表面品質要求が厳格化し、熱延鋼板の縞状赤スケール不良の改善が強く望まれてきている。縞状赤スケールを防止するための提案は多く、加熱条件や圧延条件を規定する方法が特開平6-192728号公報、特開平4-247829号公報、特開2000-273579 号公報に、スケール除去（デスケーリング）条件を規定する方法が特開平6- 279923 号公報、特開2000-15323号公報に、更にはスケール剥離性を阻害するSi濃化層近傍への元素濃化による剥離性向上による方法が特開平11-302783 号公報等に提案されている。
【特許文献１】特開平６−１９２７２８号公報
【特許文献２】特開平４−２４７８２９号公報
【特許文献３】特開２０００−２７３５７９号公報
【特許文献４】特開平６−２７９９２３号公報
【特許文献５】特開２０００−１５３２３号公報
【特許文献６】特開平１１−３０２７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように高濃度のSiを添加した鋼板で問題となるスケール疵の発生を防止するために数多くの検討がなされてきているが、十分満足できる解決手段は見出されていない。
【０００５】
本発明はこのような事情に着目してなされたものであって、その目的は、高濃度（0.2 〜5.0 質量％）のSiを添加した鋼板であっても、スケール疵が少なくて表面性状に優れた熱延鋼板を得ることができる熱延鋼板の製造方法、及び、表面性状に優れた熱延鋼板を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意研究を行なった結果、本発明を完成するに至った。本発明によれば上記目的を達成することができる。
【０００７】
このようにして完成され上記目的を達成することができた本発明は、表面性状に優れた熱延鋼板およびその製造方法に係わり、特許請求の範囲の請求項１〜４記載の熱延鋼板の製造方法（第１〜４発明に係る熱延鋼板の製造方法）、請求項５記載の熱延鋼板（第５発明に係る熱延鋼板）であり、それは次のような構成としたものである。
【０００８】
即ち、請求項１記載の熱延鋼板の製造方法は、質量％で、Ｃ：0.02〜0.3 ％、Ｓｉ：0.2 〜5.0 ％、Ｍｎ：0.2 〜2.0 ％、Ａｌ：0.002 〜0.1 ％を含有し、更に、Ｔｉ：0.005 〜0.10％、Ｎｂ：0.005 〜0.10％、Ｃｒ：0.05〜1.0 ％、Ｍｏ：0.01〜1.0 ％から選ばれる少なくとも１種を含有する鋼材を素材として熱延鋼板を製造する熱延鋼板の製造方法であって、熱延の前に、1170℃以上1350℃以下の温度、雰囲気中酸素濃度２％以下の雰囲気下で30〜60分加熱した後、デスケーリングを行い、更に、1050℃以上1170℃以下の温度で、水蒸気を100 秒以上900 秒以下の時間噴射して再加熱を行った後、再デスケーリングを行うことを特徴とする表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法である〔第１発明〕。
【０００９】
請求項２記載の熱延鋼板の製造方法は、前記加熱の際の雰囲気中酸素濃度を１％以下とし、前記再加熱の際の水蒸気噴射時間を300 秒とする請求項１記載の表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法である〔第２発明〕。
【００１０】
請求項３記載の熱延鋼板の製造方法は、前記デスケーリングおよび再デスケーリングを高圧水を噴射することにより行う請求項１または２記載の表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法である〔第３発明〕。
【００１１】
請求項４記載の熱延鋼板の製造方法は、前記高圧水の噴射をノズル出口圧力：100kgf/cm2以上の高圧水を噴射して行う請求項３記載の表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法である〔第４発明〕。
【００１２】
請求項５記載の熱延鋼板は、質量％で、Ｃ：0.02〜0.3 ％、Ｓｉ：0.2 〜5.0 ％、Ｍｎ：0.2 〜2.0 ％、Ａｌ：0.002 〜0.1 ％を含有し、更に、Ｔｉ：0.005 〜0.10％、Ｎｂ：0.005 〜0.10％、Ｃｒ：0.05〜1.0 ％、Ｍｏ：0.01〜1.0 ％から選ばれる少なくとも１種を含有する鋼材を素材として得られる熱延鋼板であって、鋼材の圧延方向断面を任意に３個所以上観察したとき、スケール起因表面疵の最大深さが50μm であり、且つ、深さ：0.01〜50μm のスケール起因表面疵の鋼材表面に占める面積比が平均10％未満であることを特徴とする表面性状に優れた熱延鋼板である〔第５発明〕。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高濃度（0.2 〜5.0 質量％）のSiを添加した鋼板であっても、スケール疵が少なくて表面性状に優れた熱延鋼板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
Si添加鋼の１次スケールの構造ならびにそのデスケーリング性について詳細に検討した結果、下記 (A)、(B) のような知見を得た。
【００１５】
(A)  Fe2SiO4（ファイアライト）が溶融しない低温域（＜1170℃）では、Si濃度の増大に伴い、地鉄内部に生成されるSi，Mn，Al，Ti，Cr，Nb，Mo等を含有した内部酸化物、粒界酸化が主成分で、固相の Fe2SiO4（ファイアライト）を含むサブスケールから、固相のFe2SiO4(ファイアライト）を主成分とするサブスケールへと変化する。固相の Fe2SiO4（ファイアライト）主体のサブスケールが、脆く剥離しやすい FeO（ウスタイト）の生成を抑えると同時に表面酸化により緻密で剥離しにくい Fe3O4（マグネタイト）に変化するため、Si濃度が増大するとデスケーリング性が悪化する。以上のことを模式的に図で示すと図１のようになる。
【００１６】
(B)  Fe2SiO4（ファイアライト）が溶融する高温域（≧1170℃）では、Si濃度の増大に伴い、液相の Fe2SiO4（ファイアライト）の割合が増え、脆く剥離しやすい FeO（ウスタイト）の成長が促進されるため、デスケーリング性は向上する。しかし、Si濃度が２質量％（重量％）以上になると、液相の Fe2SiO4（ファイアライト）が鋼界面に食い込んで、アンカー効果によりデスケーリング性が悪化する。以上のことを模式的に図で示すと図１のようになる。
【００１７】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであって、デスケーリング性悪化の原因となる固相ファイアライト、および、地鉄内部のSi，Mn，Al，Ti，Cr，Nb，Mo等を含有した内部酸化物、粒界酸化を抑え、かつ効率的に除去すべく、加熱条件を検討した。その結果、本発明を完成するに至った。このようにして完成された本発明は前述のような構成を有し、この構成、特に、熱延の前に、1170℃以上1350℃以下の温度、雰囲気中酸素濃度２％以下の雰囲気下で30〜60分加熱した後、デスケーリングを行い、更に、1050℃以上1170℃以下の温度で、水蒸気を100 秒以上900 秒以下の時間噴射して再加熱を行った後、再デスケーリングを行うという構成要件により、高濃度（0.2 〜5.0 質量％）のSiを添加した鋼板であっても、スケール疵が少なくて表面性状に優れた熱延鋼板を得ることができる。      
【００１８】
本発明の構成要件に係る鋼組成および製造条件での数値限定理由等について、以下説明する。
【００１９】
(1) 鋼組成
Ｃは強度上昇に必要な元素であるが、含有量が0.02質量％（以下、％という）未満では強度確保ができず、一方、 0.3％を超えると冷間加工性が低下する。従って、Ｃ含有量は0.02〜0.3 ％の範囲とする。
【００２０】
Ｓｉは、延性を劣化させずに、必要な強度確保が可能な重要な元素であり、そのためには0. 2％以上の含有量が必要であるが、 5.0％を超えて含有すると延性が劣化してくる。従って、Ｓｉ含有量は0.2 〜5.0 ％の範囲とする。
【００２１】
Ｍｎは、強度と靱性を確保するために必要不可欠な元素であるが、含有量が0.2 ％未満ではその効果は得られない。一方、含有量が2.0 ％を超えると著しく強度が上昇し冷間加工が困難となる。従って、Ｍｎ含有量は 0.2〜2.0 ％の範囲とする。
【００２２】
Ａｌは、溶鋼の脱酸元素として、固溶酸素を捕捉するとともに、ブローホールの発生を防止して、鋼の靭性向上のためにも有効な元素である。Ａｌ含有量が0.002 ％未満ではこれらの十分な効果が得られず、0.10％を超えると、逆に溶接性を劣化させたり、アルミナ系介在物の増加により鋼の靭性を劣化させる。従って、Ａｌ含有量は0.002 〜0.1 ％の範囲とする。
【００２３】
上記以外の元素として、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏの１種または２種以上を含有する。これらは、鋼の高強度化や高靭性化に寄与する。
【００２４】
Ｔｉ、Ｎｂは、鋼中に炭窒化物として析出して強度を高め、鋼のミクロ組織を微細化して強度、靭性等を向上させる。但し、多量に含有させると、靭性を大幅に劣化させる。従って、Ｔｉ：0.005 〜0.10％、Ｎｂ：0.005 〜0.10％とする。
【００２５】
Ｃｒ、Ｍｏは、鋼の焼入れ性を向上させて、強度を向上させる。但し、多量に含有させると、鋼の靭性を大幅に劣化させる。従って、Ｃｒ：0.05〜1.0 ％、Ｍｏ：0.01〜1.0 ％とする。
【００２６】
(2) 製造条件
前記 (A)、(B) のように加熱炉での温度は、１次スケールのサブスケール層の構造を変え、それによって１次スケールのデスケーリング性は大きな影響を受ける。
【００２７】
前記(B) のように、高温加熱を行うと、デスケーリングが高温のファイアライトが溶融した状態で行われることとなり、デスケーリング性は向上するといわれている。しかしながら、低Si濃度の場合には溶融したファイアライトは容易に除去されるものの、地鉄内部の内部酸化物（Si，Mn，Al，Ti，Cr，Nb，Moなどを含有した内部酸化物）は依然として残り、圧延中に巻き込まれて疵発生の原因となる。一方、高Si濃度の場合には溶融したファイアライトが地鉄内部にも食い込み、デスケーリング性が悪化する。なお、このようにデスケーリング性の問題は、Ｓｉ含有量が 0.2％程度から生じ、 0.5％を超える場合に特に顕著になる。
【００２８】
一方、前記(A) のような低温加熱では、緻密な固相のファイアライトおよび粒界酸化がデスケーリング性を悪化させるとともに、地鉄内部に発生するSi，Mn，Al，Ti，Cr，Nb，Mo等を含有した内部酸化物も残り、圧延中に巻き込まれて疵発生の原因となる。
【００２９】
以上のことから、ファイアライトが溶融する1170〜1300℃で加熱し、かつ、出来るだけ内部酸化、粒界酸化を抑えるべく、雰囲気中の酸素濃度を２％以下に抑える。なお、加熱温度の上限は、高すぎると加熱炉損傷の恐れがあるため、上限を1300℃とした。下限を1170℃に設定したのは、ファイアライトを溶融させるためである。加熱時間は、材料の均熱を確保するため、最小30分とした。ただし、あまり加熱時間が長すぎても、スケール厚みが厚くなりすぎて、却ってデスケーリング性が悪化するため、最大で60分とした。
【００３０】
しかしながら、上記加熱をした後、この加熱後の状態でデスケーリングすると、溶融したファイアライト層を含む外部スケールは除去されるが、地鉄内部に食い込んだファイアライトやSi，Mn，Al，Ti，Cr，Nb，Mo等を含有した内部酸化物は容易には除去されない。      
【００３１】
従って、地鉄内部に食い込んだファイアライトやSi、Mn等を含有した内部酸化層を含む地鉄表層部を脆い FeO（ウスタイト）としてスケール化して除去するため、第１回目のデスケーリングを行った後、地鉄表面に水蒸気を噴射しながら1050℃以上1170℃以下の温度で再加熱し、その後、第２回目のデスケーリング（再デスケーリング）を行って、圧延を行う。
【００３２】
上記の地鉄内部に食い込んだファイアライトや、Si，Mn，Al，Ti，Cr，Nb，Mo等を含有した内部酸化物を含む層は、地鉄表面から20〜30μm 程度の表層部であるが、これをスケール化して除去するために、水蒸気の噴射を100 秒以上900 秒以下の時間行う。水蒸気の噴射時間が900 秒を超えると、地鉄のスケール化した厚みが厚くなりすぎて、内部酸化物を含まない鋼の健全部までスケール化してしまうこととなり、鋼材の損耗が激しくなる。100 秒未満では、スケール化の効果が十分でなく、溶融したファイアライトの食い込みや内部酸化層を除去しきれない。
【００３３】
再加熱温度の下限は、圧延機の能力のほか、水蒸気効果を得るに必要な温度から決定されるもので、水蒸気の効果を得つつ、材料の均熱を確保し圧延をスムーズに行うため、再加熱温度の下限を1050℃とする。
【００３４】
上記1170〜1300℃での加熱の際の雰囲気中酸素濃度を１％以下とすることが望ましい〔第２発明〕。そうすると、前述のような内部酸化、粒界酸化をより高水準で抑えることができるようになるからである。
【００３５】
前記1050℃以上1170℃以下での再加熱の際の水蒸気噴射時間を300 秒とすることが望ましい〔第２発明〕。そうすると、前述のようなスケール化の程度が丁度よく、鋼材の損耗が少なく、かつ、溶融したファイアライトの食い込みや内部酸化層を除去できるようになるからである。
【００３６】
なお、本発明においてデスケーリングおよび再デスケーリングは、通常の方法で行えばよく、その方法として例えば高圧水を噴射する方法（高圧水デスケーリング）を用いることができる〔第３発明〕。この高圧水デスケーリングの場合、デスケーリング性の観点から、ノズル出口圧力：100kgf/cm2以上の高圧水を噴射して行うことが推奨される〔第４発明〕。デスケーリング性の観点から、このノズル出口圧力を300kgf/cm2以上とすることは更に望ましい。
【００３７】
本発明に係る熱延鋼板の製造方法によって得られる熱延鋼板は、鋼材の圧延方向断面を任意に３個所以上観察したとき、スケール起因表面疵の最大深さが50μm であり、且つ、深さ：0.01〜50μm のスケール起因表面疵の鋼材表面に占める面積比が平均10％未満となり、表面性状に優れたものとなる。かかる熱延鋼板が本発明に係る熱延鋼板である〔第５発明〕。
【００３８】
本発明に係る熱延鋼板の製造方法によって得られる熱延鋼板において、スケール起因の表面疵（縞状赤スケール）が存在する場合、そのスケール起因の表面疵は、その疵内に、鋼表層から、Fe2O3 （ヘマタイト）、Fe3O4 （マグネタイト）、FeO （ウスタイト）と、Fe2SiO4(ファイアライト）もしくはSiO2等のSiが濃化したスケールの４層構造で存在し、スケール疵の底、即ち、スケールと鋼の界面部にSiが濃化する。このSiが濃化した層（Si濃化層）の厚みは、0.005 〜10μm 程度である。
【００３９】
本発明において、深さ：0.01〜50μm のスケール起因表面疵は、このようなスケールと鋼の界面部におけるSiの平均濃度が地鉄部のSi濃度の２倍以上となっているものをいう。      
【００４０】
本発明において、スケール起因表面疵の深さの測定は、例えば、製品（熱延鋼板）の先端部（先端から約30ｍの位置）、中央部、及び、後端部（後端から約30ｍの位置）から500mm 長さの試験片を採取し、その圧延方向の断面（圧延方向と直角な断面）を光学顕微鏡もしくは SEM（走査型電子顕微鏡）で500 倍から1000倍程度で観察して、評価することにより行う。
【００４１】
スケール起因表面疵の鋼材表面に占める面積比は、製品（熱延鋼板）の先端部（先端から約30ｍの位置）、中央部、及び、後端部（後端から約30ｍの位置）から500mm 長さの試験片を採取し、その表面の全幅を写真撮影し、面積率の平均値を算出する。
【００４２】
スケールと鋼の界面部のSi濃度の測定は、スケール疵部の断面試料を用い、鋼部からスケール疵部にわたってEPMAによりライン分析することによって測定する。
【実施例】
【００４３】
本発明の実施例および比較例について、以下説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４４】
表１に示す組成の鋼を作製し、連続鋳造した後に加熱炉内で加熱処理を行い、その後一旦デスケーリングし、次に、地鉄表面に水蒸気を吹き付けて再加熱を行った後、再デスケーリングを行い、この後、通常の熱間圧延を行い、縞状スケールの発生状況を調査した。      
【００４５】
熱間圧延後の縞状スケールの発生状況は、目視により行い、縞状スケールが全く発生しない場合を◎、縞状スケールが発生した割合（発生面積比）が鋼板面積の20％以上を×、10％以上20％未満を△、10％未満の場合を○とし、縞状スケールが発生した割合が10％未満の場合を良品とした。調査結果を表２に示す。
【００４６】
比較例に係るものは×（発生面積比：20％以上）または△（発生面積比：10〜20％）である。これに対して、本発明の実施例に係るものは、◎（縞状スケール発生せず）または○（発生面積比：10％未満）であり、良品であった。
【００４７】
加熱温度は全般的に高い方が、界面のファイアライト層が液相となって除去しやすく、スケール疵の発生率（発生面積比）が低い傾向にある。ただし、加熱温度が高くても、加熱の際の雰囲気中の酸素濃度が3.0 ％と２％を超えて高い場合や、加熱時間が60分を超えて長い場合は、地鉄内部の内部酸化層が深く形成されるとともに、スケール層が厚く成長するため、水蒸気中で（水蒸気を吹き付けて）再加熱を行って再デスケーリングを行っても、スケール層および内部酸化層を完全には除去し難く、スケール疵が多く発生する。
【００４８】
【表１】
2005193291.tif 000003
【００４９】
【表２】
2005193291.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る熱延鋼板の製造方法によれば、高濃度（0.2 〜5.0 質量％）のSiを添加した鋼板であっても、スケール疵が少なくて表面性状に優れた熱延鋼板を得ることができるので、スケール疵が少なくて表面性状に優れた熱延鋼板を得る場合の製造方法として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】スケールの性状に及ぼす加熱温度の影響を示す模式図である。
【図１】
2005193291.tif 000005