(57)【要約】【課題】スケール欠陥模様のない、表面粗さの小さい特殊鋼熱延鋼帯を提供する。【解決手段】平均粒径０．１５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下のショット粒を投射する。【選択図】図１
2007331014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケールを除去した、平均表面粗さＲａが１．５μｍ以上３．５μｍ以下であることを特徴とする特殊鋼熱延鋼帯。
【請求項２】
スケールを除去した、平均表面粗さＲａが１．５μｍ以上３．５μｍ以下であり、板厚６ｍｍ以上１８ｍｍ以下であることを特徴とする特殊鋼熱延鋼帯。
【請求項３】
平均粒径０．１５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下のショット粒を投射することにより製造される、請求項１又は２に記載の特殊鋼熱延鋼帯。
【請求項４】
平均粒径０．１５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下のショット粒を投射することを特徴とするスケールを除去した特殊鋼熱延鋼帯の製造方法。
【請求項５】
板厚６ｍｍ以上１８ｍｍ以下の鋼帯に平均粒径０．１５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下のショット粒を投射することを特徴とする特殊鋼熱延鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特殊鋼熱延鋼帯及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱延鋼帯は、一般的に、加熱炉にて１１００〜１３００℃に加熱した鋼片（一般的にスラブと呼ばれる）を、粗圧延機で３０〜５０ｍｍの厚さまで圧延し、仕上げ圧延機で１〜２５ｍｍの厚さまで圧延し、その後、冷却することにより製造される。
ここで、ＣやＳｉなどを多く含む、いわゆる特殊鋼熱延鋼帯だと、熱間圧延（以下、熱延と略した箇所がある）の際に鋼帯の表層に形成されるスケールが、部分的に剥離し難く、酸洗による脱スケールの後もスケール欠陥模様として残存する場合がある。
【０００３】
このような特殊鋼熱延鋼帯のスケール欠陥模様は、通常、鋼帯表面に、局部的に、帯状、あるいは、斑状に残存する場合が多く、スケール模様、赤スケールなどとも呼ばれる。
これは、ＣやＳｉなどを多く含む場合、そのような特殊鋼のスラブを加熱する際、スラブの表面にファイアライトと呼ばれる強固なスケールが形成され易く、加熱炉から抽出後、熱間圧延する過程で、高圧水を噴射してデスケーリングを行うなどしても、完全には除去しきれないためである。
【０００４】
これらの強固なスケールは、熱間圧延後、酸洗により溶解、除去できるのであるが、酸洗前に強固なスケールが残存していた部分とそうでない部分とでは段差ができる結果、鋼帯表面全体としては凹凸ができ、それが模様（色調ムラ）となって残存するものと考えられている。
特殊鋼熱延鋼帯は、例えば、自動車用打ち抜き部材、自動車用ホイールなどに数多く用いられるため、美麗な表面性状が要求される場合が多く、上記のようなスケール欠陥模様などの表面欠陥のある鋼帯は品質不良になり、需要家に納入できない。
【０００５】
以上のような問題を解決する手段として、例えば、特許文献１には、サイジングプレスを用いた幅圧下によりスケールに圧延方向の亀裂を与え、粗圧延後のある特定の時間内に供給圧力にして３０ＭＰａ以上の高圧水を熱間圧延中の鋼材に噴射してデスケーリングを行う方法が開示されている。
また、特許文献２には、ショット粒を鋼板表面に投射することにより、鋼板表層部に圧縮残留応力を付与することを目的とした、平均表面粗さＲａにして、０．３〜１．５μｍの高強度薄鋼板及びその製造方法が記載されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、ショット粒を鋼板表面に投射することにより、残留応力の範囲を適正化し、平均表面粗さＲａにして、２．０〜３．０μｍの耐フレッティング疲労特性に優れた熱延鋼板およびその製造方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００４‐７４１７８号公報
【特許文献２】特開２００５‐２４８２５９号公報
【特許文献３】特開平８‐２８３８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では、高圧水の噴射により鋼材の温度が低下し、その後の仕上げ圧延の際の圧延機負荷が大きくなるという問題がある。また、熱延条件のばらつきなどのため、スケール欠陥模様の発生を熱延鋼帯の全長にわたり、完全に防止することは困難であった。
特許文献２、特許文献３の方法は、鋼板内部の残留応力の調整を目的としたものであり、本発明で解決しようとしている、ファイアライト赤スケールの除去と目的を異にする。
【０００８】
一方、自動車用の打ち抜き部材として、特殊鋼熱延鋼帯が用いられる場合、板厚が６ｍｍ以上になる場合が多い。これらの用途では、熱間圧延の際に生成するスケールは、除去されて製品とされるのが一般的である。
これは、スケールが存在すると、打ち抜き成形、プレス成形の際に用いる金型の磨耗の進展が早くなるからであり、また、焼鈍の際には脱炭反応を引き起こすため、製品の機械的性質が低下するからである。
【０００９】
通常、熱間圧延にて鋼帯の表層に生じたスケールは、酸洗ラインで除去されるが、特殊鋼熱延鋼帯の場合も酸洗ラインでスケールが除去されるのが好ましい。
しかしながら、上記のような自動車用打ち抜き部材などとして需要が多い、板厚６ｍｍ以上の熱延鋼帯は、酸洗ラインを通板することができない場合が多い。酸洗ラインでは、ルーパーロールなどの搬送用ロールの中に径の小さいものが数多くあるため、あまり板厚の厚い鋼帯は剛性が強すぎて径の小さいロールに沿って曲がらず、通板可能な板厚に上限があるからである。
【００１０】
酸洗でスケールを完全に除去できない場合、研削ブラシにより、スケールを除去する方法などがあるが、大幅なコストアップとなる問題があり、酸洗ラインを通板できない板厚の厚い特殊鋼熱延鋼帯のスケールを効率的に除去する方法の開発が望まれている。
また、もう一つ別な問題として、特殊鋼熱延鋼帯は、自動車用打ち抜き部材、自動車用ホイールなどに数多く用いられるため、美麗な表面性状が要求される場合が多いことは先にも述べたが、この場合、表面粗さが過度に粗いことは好ましくない。
【００１１】
すなわち、特殊鋼熱延鋼帯は、表面をめっき、あるいは、研磨して最終製品とする場合が多く、表面粗さが過度に粗いと、表面をめっきする用途の場合、めっきが不均一になり、また、表面を研磨する用途の場合、研磨パス数が多くなり、生産性が低下するという問題がある。このため、スケール除去後の表面粗さは極力小さい方が好ましく、そのような鋼帯を能率よく得られる方法の開発が望まれている。
【００１２】
本発明は、上記のような課題を解決するものであり、表面品質に優れた特殊鋼熱延鋼帯とその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明者らは、鋭意検討の結果、従来の酸洗によるスケールの除去に代わり、微細なショット粒を用いたショットブラストにより、スケール欠陥模様をなくすことができ、かつ、酸洗した鋼帯の表面粗さに近い鋼帯を得ることができることを知見し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の通りである。
【００１４】
１．スケールを除去した、平均表面粗さＲａが１．５μｍ以上３．５μｍ以下であることを特徴とする特殊鋼熱延鋼帯。
２．スケールを除去した、平均表面粗さＲａが１．５μｍ以上３．５μｍ以下であり、板厚６ｍｍ以上１８ｍｍ以下であることを特徴とする特殊鋼熱延鋼帯。
３．平均粒径０．１５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下のショット粒を投射することにより製造される、上記１．又は２．に記載の特殊鋼熱延鋼帯。
【００１５】
４．平均粒径０．１５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下のショット粒を投射することを特徴とするスケールを除去した特殊鋼熱延鋼帯の製造方法。
５．板厚６ｍｍ以上１８ｍｍ以下の鋼帯に平均粒径０．１５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下のショット粒を投射することを特徴とする特殊鋼熱延鋼帯の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スケール欠陥模様のない、表面粗さの小さい熱延鋼帯を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を完成させるに至った実験について以下に述べる。実験には、板厚４ｍｍの特殊鋼熱延鋼帯より切り出した、幅１５０ｍｍ、長さ３００ｍｍのサンプルを用いた。実験に用いた熱延鋼帯の化学成分は、表１に示す通りである。
【００１８】
【表１】
2007331014.tif 000003
【００１９】
ショットブラストは、投射速度７０ｍ／ｓｅｃ、投射密度１００ｋｇ／ｍ２の条件で行った。投射速度はＪＩＳ  Ｂ  ６６１４‐１９８９に準拠し、ホイール径と回転速度より算出した。投射密度とは、単位面積あたりの鋼帯に投射されたショット粒の重量である。投射距離は、遠心投射装置とサンプルとの垂直距離であり、３５０ｍｍとした。ショット粒には、平均粒径０．６０ｍｍのスチールグリッド（角材）、及び、平均粒径０．４０ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．１０ｍｍのスチールショット（球形）の５種類、合計６種類を用いた。平均粒径は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１に準拠した、公称目開きが７１０、５００、４２５、３５５、３００、２５０、２１２、１８０、１５０、１００、７５、５３μｍの各標準ふるいを用いて粒径選別を行い、重量平均により求めた。また、比較のため、塩酸による酸洗を行った。酸洗は、温度６０℃、濃度１５ｍａｓｓ％の塩酸に６０秒浸漬することにより行った。
【００２０】
各条件で得られた鋼帯に対し、スケール欠陥模様を評価した。スケール欠陥模様は、目視で判定し、スケール欠陥模様が観察された場合を×、観察されなかった場合を○と評価した。また、酸洗、あるいは、ショットブラスト前後のサンプルの重量を測定し、その差をとることにより、脱スケール量を求めた。
さらに、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１‐２００１、ＪＩＳ  Ｂ  ０６５１‐２００１に準拠し、触針式表面粗さ測定器をサンプル表面に当てて長さ方向に移動させ、粗さ曲線用の基準長さ１ｒ（λｃ）を０.８ｍｍ、うねり曲線用の基準長さ１ｗ（λｆ）を８ｍｍ、断面曲線用の基準長さ、すなわち、評価長さ１ｐ（λｎ）を４０ｍｍとしてＲａ（算術平均粗さ）を測定した。
【００２１】
また、得られた熱延鋼帯の表面研磨性を評価した。評価は、#４００研削ブラシを用いて熱延鋼帯の表面を研磨した場合、ショットブラスト時に形成されたクレータ状のショット痕を完全に除去し、平坦な表面とするために、何パスの研磨が必要であるかで行った。
表２に得られた結果を示す。
【００２２】
【表２】
2007331014.tif 000004
【００２３】
通常の酸洗を行ったＮｏ．１、あるいは、平均粒径０．１０ｍｍのショット粒を用いてショットブラストを行ったＮｏ．７では、スケール欠陥模様が観察されたのに対し、平均粒径０.１５〜０.６０ｍｍのショット粒を用いてショットブラストを行った場合、スケール欠陥模様が観察されなかった。
このように、スケール欠陥模様が観察されなくなった理由を以下に説明する。
【００２４】
スケール欠陥模様は、図１に模式的に示すようなメカニズムで発生すると考えられる。
すなわち、ＣやＳｉを多く含む特殊鋼では、スラブを加熱中、図１（１）に示すように、部分的に侵食したようなスケールが形成される。加熱炉から抽出され、熱間圧延されていく過程で、高圧水によりデスケーリングした際、図１（２）に示すように、根が深くはったスケールの部分は除去され難く、残存する。その後、図１（３）に示すように、仕上げ圧延から巻き取りに至る間にもスケールが生成し、薄く延ばされる。
【００２５】
仕上げ圧延後の熱延鋼帯を酸洗すると、残存する根が深くはったスケールの部分は除去できるのであるが、図１（４ａ）に示すように、他の部分と段差ができ、それが見る者には色調ムラとなり、スケール欠陥模様、赤スケール模様になる。
ここで、本発明では、図１（４ｂ）に示すように、平均粒径０．１５ｍｍ以上のショット粒を投射することで、スケールを完全に除去できるとともに、ショット粒を投射後の鋼帯の表面を全体均一に凹凸化でき、色調ムラの発生も防止できることを見出したものである。
【００２６】
いずれの条件の場合も、脱スケール量は２４〜２５ｇ／ｍ２である。別途、測定した上記熱延鋼帯のスケール厚が４μｍであったので、スケール平均密度を６０００ｋｇ／ｍ３と考えれば、両者の積、２４ｇ／ｍ２がスケール重量に相当することから、いずれの条件の場合も、スケールは完全に除去できているといえる。
また、比較例である、平均粒径が０．４０ｍｍよりも大きいショット粒を用いた場合、従来例に対し、表面粗さが著しく大きくなっているのに対し、本発明例である、０．１５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下のショット粒、特に０．３０ｍｍ以下のショット粒を用いた場合、ショット粒の投射は行わず、酸洗だけを行った、従来例に近い、表面粗さであることが分かる。
【００２７】
さらに、本発明例の中でも好適な例である、Ｎｏ．５では、酸洗した場合と同様、１パスの研磨でショット痕を十分に除去できることが確認でき、良好な研磨性を有していることが分かる。
以上のように、本発明によれば、スケール欠陥模様がなく、かつ、表面粗さの小さい鋼板を得ることができる。
【００２８】
本発明において、鋼帯の平均表面粗さＲａを１．５μｍ以上３．５μｍ以下に限定した理由を述べる。
平均表面粗さＲａが１．５μｍ未満の場合、先述の図１（４ａ）で色調ムラを形成する段差と同等以下の凹凸ではないため、スケール欠陥模様が目立たなくなるまでには至らない。一方、前述のように、表面研磨性、めっき性などの観点から、平均表面粗さＲａは小さい方が好ましく、３.５μｍを越えることは好ましくない。そこで、本発明では、鋼板の平均表面粗さＲａを１．５μｍ以上３．５μｍ以下に規定した。好ましくは、１．５μｍｍ以上２．０μｍ以下である。
【００２９】
次に、本発明において、ショット粒の平均粒径を規定した理由を以下に示す。
ショット粒の平均粒径を０．１５ｍｍ以上に規定した理由は、ショット粒の平均粒径がこれより小さいと、ショット粒の重量が軽くなるため、鋼帯に向け投射され、衝突した際の粒子１個あたりの衝突エネルギーが小さくなり、スケール除去能力が低下するからである。この場合、酸洗の代替という観点では、生産性が著しく低下する。また、平均粒径が０．１５ｍｍより小さいショット粒は、ショットブラストの際に発生するスケール粉やショット粒磨耗粉などの粉塵と分別することが困難であるため、回収、再使用が事実上不可能になってしまって、コスト的に不利になる観点から、使用するのに適さない。
【００３０】
ショット粒の平均粒径を０．４０ｍｍ以下に規定した理由は、ショット粒の平均粒径がこれより大きいと、スケールを除去後の鋼帯の平均表面粗さＲａが３.５μｍより大きくなるからである。好ましい平均表面粗さＲａである、１．５μｍ以上２．０μｍ以下を得るためには、平均粒径が０．３０ｍｍ以下のショット粒を用いるのが好ましい。ショット粒としては、鋼製の球状のもの（スチールショット）を用いるのが好ましい。
【００３１】
本発明における、特殊鋼熱延鋼帯とは、Ｃを０．１ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．１ｍａｓｓ％以上１．２ｍａｓｓ％未満、Ｍｎを０．１ｍａｓｓ％以上２．０ｍａｓｓ％以下含有し、残部をＦｅ、及び、その他不可避的不純物からなるものをいう。不可避的不純物としては、Ｐ：０．０５０ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｏ：０．０４０ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．００２０ｍａｓｓ％以下などが許容できる。
【００３２】
また、用途、目的に応じ、Ｎｉを０．１ｍａｓｓ％以上３．０ｍａｓｓ％以下、Ｃｒを０．１ｍａｓｓ％以上２．０ｍａｓｓ％以下、Ｍｏを０．１ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％以下、Ａｌを０．００２０ｍａｓｓ％超０．１ｍａｓｓ％以下、Ｔｉを０．００５ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下、Ｎｂを０．００５ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下、Ｖを０．００５ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下、Ｚｒを０．００５ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下、Ｗを０．０５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下、Ｃａを０．０００５ｍａｓｓ％以上０．００５０ｍａｓｓ％以下、Ｂを０．０００３ｍａｓｓ％以上０．００３０ｍａｓｓ％以下、Ｍｇを０．０００５ｍａｓｓ％以上０．００５０ｍａｓｓ％以下、ＲＥＭを０．０００５ｍａｓｓ％以上０．００５０ｍａｓｓ％以下、含有させるようにしてもよい。
【００３３】
本発明の鋼帯の好ましい製造方法としては、高炉銑を転炉で溶製するなどして成分調整し、ＶＯＤなどで脱ガスしたのち、連続鋳造などの方法で鋼塊にし、１０００〜１３５０℃に加熱して、しかる後、熱間圧延して所望の厚さに延ばした鋼帯に、平均粒径０．１５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下のショット粒を投射する方法などが例として挙げられるが、必ずしも上記した方法に限らない。
【００３４】
本発明を、板厚６ｍｍ以上１８ｍｍ以下の特殊鋼熱延鋼帯に用いて好適な理由について以下に述べる。
板厚が６ｍｍを超えると、一般的な酸洗ラインでは、通板不可能になり、そのため、本発明のようにショットブラストを行うことでスケールを除去できる方法は特に有用といえ、しかも、スケール欠陥模様を生じず、その後の研磨負荷も低減できることから、最適な方法といえる。また、本発明を用いて好ましい板厚の上限は特に規定する必要はないが、特殊鋼熱延鋼帯として玩在ある製品の寸法からして、板厚が１８ｍｍを超えるものはないため占、本発明は、板厚１８ｍｍ以下のものに適用すれば十分である。
【００３５】
なお、以上の説明は、本発明を特殊鋼以外の鋼帯や板厚６ｍｍ未満の鋼帯に適用することを妨げる趣旨ではなく、それらにも本発明を適用して何ら問題はない。
【実施例】
【００３６】
表３に示す化学成分で、板厚１０ｍｍ、板幅１２００ｍｍの高炭素鋼熱延鋼帯を用いた。
【００３７】
【表３】
2007331014.tif 000005
【００３８】
図２に示すショットブラストラインにて、熱延鋼帯を通帯遠度１０ｍ／ｍｉｎで通帯しながらショットブラスト処理を施した。ショットブラストラインは、Ｎｏ．１ショットブラスト装置１１とＮｏ．２ショットブラスト装置２１、払出し機３１、巻取り機４１により構成され、鋼帯の通帯方向から上流側をＮｏ．１ショットブラスト装置、下流側をＮｏ．２ショットブラスト装置とする。ショットブラスト装置は、１基につき、ＯＰ側上面、ＤＲ側上面、ＯＰ側下面、ＤＲ側下面の各位置にそれぞれ１台の遠心式投射装置１２、１３、１４、１５（２２、２３、２４、２５）を備え、ショットブラスト装置１基につき、それぞれ、回収装置１６（２６）、循環装置１７（２７）を有している。本実施例では、各遠心投射装置の投射重量を１０００ｋｇ／ｍｉｎ、投射速度を７０ｍ／ｓｅｃ、投射距離を１２００ｍｍとし、平均粒径０．２５ｍｍのスチールショットを用いた。
【００３９】
得られた熱延鋼帯について、長手方向の表裏面全長にわたり、熱延スケールの残存、スケール欠陥模様の有無を評価した。その結果、熱延スケールの残存、及び、スケール欠陥模様は全く観察されなかった。また、長手方向中央部、幅方向中央部よりサンプルを採取し、前述のと同様な方法で表面粗さＲａを測定した。その結果、表面粗さＲａは、１．６μｍと小さい表面粗さであることを確認した。
【００４０】
なお、図２に示したショットブラストラインは、一般的なライン構成を示したものであり、本発明を適用できる対象はこれに限るものではなく、形状矯正のためのレベラや、スケールへのクラック導入のためのメカニカルスケールブレーカなどを併設しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】スケール欠陥模様の発生原因、及び、本発明の効果を従来例と比較して示す図である。
【図２】熱延鋼帯のショットブラストラインを示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１  Ｎｏ．１ショットブラスト装置
２１  Ｎｏ．２ショットブラスト装置
３１  払出し機
４１  巻取り機
１２、１３、１４、１５、２２、２３、２４、２５  遠心投射機
１６、２６  回収装置
１７、２７  循環装置
【図１】
2007331014.tif 000006
【図２】
2007331014.tif 000007