(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｍａｓｓ％で、Ｎｉ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．１％以下、Ａｓ：０．００５％以下、Ｇｅ：０．００５％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｐ：０．１％以下を含有する鋼をスラブに鋳造し、この鋳造されたスラブを加熱するに際し、スラブ表層最高加熱温度：１２００℃以下、保持時のスケールオフ量：２ｍｍ以下とし、引き続き、熱間圧延を行うことを特徴とする表面性状に優れた鋼板の製造方法。
【請求項２】
粗圧延前に、衝突圧１ＭＰａ以上の水流で０．０１秒以上のデスケーリングを行うことを特徴とする請求項１に記載の表面性状に優れた鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面性状に優れた鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家電製品や自動車の外板に使用される鋼板は、意匠性の点から、高度の表面品質が求められる。にも係わらず、熱間圧延前にＮｉ、Ｃｕなどの不純物元素のうちＦｅより酸化され難いものが、酸化スケールの生成にともなってスラブ地鉄表層に不均一に濃化し、その濃化部分が酸洗後あるいは電気亜鉛めっき等のめっき処理後に図１に示すような山型の濃色模様(以下、山型模様と称す)となって現れ、製品の表面性状を悪化させている。
【０００３】
上記問題点に対して、例えば、特開平８-３３７８４２号公報には、鋼板表面の模様状欠陥を防止する手段として、Ｎｉ量を低減し、鋼板表層部のＮｉ濃度の上限を制限することで模様状欠陥の発生を防止する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には鋼中のＮｉ量が０．０１％程度と低く、鋼板表層部のＮｉ濃度がオージェ電子分光解析によっても模様部と正常部との差が検出できないような微小な濃度差の場合でも、酸洗後の鋼板の表面には山型模様が発生することがあり、特開平８-３３７８４２号公報の技術では模様状欠陥を十分低減することはできない。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、高温でのスケール生成によるスラブ表層への不純物元素の濃化が起因となる表面欠陥はなく、しかも製造コストも低い表面性状に優れた鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、スケール除去後の鋼板の表層Ｎｉの濃度に着目し、表面性状に優れた鋼板を得るために鋭意研究を重ねた結果、表層最大Ｎｉ濃度および、(表層のＮｉ濃化部のＮｉ濃度)／(表層のＮｉ非濃化部のＮｉ濃度)で表される表層Ｎｉ濃度コントラスト比を所定のレベル以下に規制することにより、スラブ表層の不純物元素の濃化に起因する表面欠陥がない優れた表面性状を有する鋼板が得られること、また、スラブ表層の熱履歴、さらには粗圧延前のデスケーリング条件を適正化することにより、上記のような表面性状に優れた鋼板を安定して且つ安価に製造できることを見出した。
【０００７】
本発明はかかる知見に基づきなされたもので、以下のような構成を有する。
【００１０】
[１]ｍａｓｓ％で、Ｎｉ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．１％以下、Ａｓ：０．００５％以下、Ｇｅ：０．００５％ 以下、Ｓｉ：１％以下、Ｐ：０．１％以下を含有する鋼をスラブに鋳造し、この鋳造されたスラブを加熱するに際し、スラブ表層最高加熱温度：１２００℃以下、保持時のスケールオフ量：２ｍｍ以下とし、引き続き、熱間圧延を行うことを特徴とする表面性状に優れた鋼板の製造方法。
【００１１】
[２]前記[１]において、粗圧延前に、衝突圧１ＭＰａ以上の水流で０．０１秒以上の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鋼板の製造方法。
【００１２】
なお、本明細書において、鋼の成分を示す％はすべてｍａｓｓ％である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の詳細をその限定理由と合わせて説明する。
【００１４】
まず、本発明者らは、従来の鋼板で発生していた鋼板表面の山型模様について詳細に解析するために、通常の条件にて酸洗しスケールを除去した後の熱延鋼板の表層Ｎｉの濃度を、ＥＰＭＡ分析装置を用いて、プローブ径５μｍ、加速電圧１５ｋＶの条件にて測定し、５０μｍ×５０μｍの分析領域のＮｉ／Ｆｅカウント数比を山型模様部および正常部で算出し、(山型模様部のＮｉ／Ｆｅカウント数比)／(正常部のＮｉ／Ｆｅカウント数比)をコントラスト比として評価した。また、酸洗後の熱延鋼板山型模様部のうち、目視で濃く見える箇所５点の表層Ｎｉ濃度分析を行い、その最大値を表層の最大Ｎｉ濃度とした。なお、目視で山型模様として認識されない３ヶ所についても同様に分析した。すなわち、５０μｍ×５０μｍの分析領域を任意に各々１０領域選定し、Ｎｉ／Ｆｅカウント数比を算出し、それらの最大値を表層の最大Ｎｉ濃度、最大値と平均値の比を表層Ｎｉ濃度コントラスト比とした。その結果を図２に示す。図２において、山型模様として認識されるものを表面性状×：ＮＧ、認識されないものを表面性状○：ＯＫとして示している。
【００１５】
ここで、ＥＰＭＡ分析装置とは波長分散型Ｘ線分光により、特定元素の高精度の分析が可能な装置であり、オージェ電子分光解析よりも１桁程度高精度の分析が可能である。
【００１６】
図２によれば、表層Ｎｉ濃度０．９％超えで、かつ、正常部と比較してコントラスト比で２倍以上のＮｉの濃化がある場合、山型模様として認識され、表面性状が劣化していることがわかる。そして、鋼板表面のＮｉ濃度が山型模様部と正常部とのＮｉの濃度比がある程度以上になると（ＥＰＭＡ分析装置を用いた場合では、正常部と比較したコントラスト比で２倍以上のＮｉの濃化）、鋼板表面の山型模様として認識されることがわかった。
【００１７】
さらに、その他の元素の山型模様部への濃化挙動について詳細に調べた結果、Ｎｉ以外の成分元素(Ｃｕ、Ａｓ、Ｇｅ)についても同様に山型模様部に濃化することで表面性状を劣化させており、これらの元素の濃化制御も併せて行うことで初めて山型の模様を抜本的に改善できることが判った。
【００１８】
以上の理由から、まず、本発明では、スケール除去後の熱延鋼板の表層最大Ｎｉ濃度は０．９％以下とする。上記解析結果より、Ｎｉ濃化量が多い箇所が存在するとその箇所は山型模様となって表面性状を劣化させるため、表面の模様を有効に防止するにはＮｉの表面濃度は０．９％以下とする必要がある。
【００１９】
また、スケール除去後の熱延鋼板の表層Ｎｉ濃度コントラスト比は２倍未満とする。ここで、コントラスト比とは、(表層のＮｉ濃化部のＮｉ濃度)／(表層のＮｉ非濃化部のＮｉ濃度)であり、より具体的にはＥＰＭＡ分析装置を用いた場合のコントラスト比：(山型模様部のＮｉ／Ｆｅカウント数比)／(正常部のＮｉ／Ｆｅカウント数比)である。
【００２０】
前記解析結果より、表層のＮｉ濃度が小さい場合でも、山型模様部と正常部でのＮｉ濃度比が大きく違う場合は、鋼板表層において濃淡の色のコントラストが認識され表面性状が劣化する。そのため、表層の山型模様を有効に防止するために、コントラスト比は２倍未満とする必要がある。表層Ｎｉ濃化のない状態、すなわちコントラスト比を１とすることが望ましい。
【００２１】
つぎに本発明おける鋼板の成分の限定理由について説明する。
【００２２】
Ｎｉはスラブ表層部に不均一濃化し山型模様を発現させる元素であり、含有量が多い程、表面濃化のコントラストがつきやすい。そのため、不均一濃化を防ぎ山型模様の発現を押さえるために、Ｎｉは０．０５％以下とする。
【００２３】
Ｃｕは原料に鉄スクラップを用いる場合等に特に混入しやすい元素であり、Ｎｉと同様にスラブ表層部に不均一濃化し、山型模様を発現させて表面性状を劣化させる。そのため、不均一濃化を防ぎ山型模様の発現を押さえるために、Ｃｕは０．１％以下とする。
【００２４】
Ａｓ、ＧｅはＮｉと同様にスラブ表層部に不均一濃化し、山型模様を発現させ表面性状を劣化させる。そのため、不均一濃化を防ぎ山型模様の発現を押さえるために、Ａｓ、Ｇｅはそれぞれ０．００５％以下とする。
【００２５】
Ｓｉは鋼の固溶強化効果のある元素である。しかし、添加量が１％を超えると、デスケーリング時の脱スケール性を劣化させるうえ、スラブ加熱時に表面粗さを増大させることでＮｉ濃化層が深くなり、熱延後もＮｉ濃化部として残るため、Ｓｉは１％以下とすることが好ましい。
【００２６】
Ｐは鋼の固溶強化に寄与する元素である。しかし、０．１％を超える添加はスラブ冷片加熱時にＳｉと低融点酸化物を生成して表面粗さを増大させ、地鉄表層のＮｉ濃化層が深くなるため、Ｐは０．１％以下とすることが好ましい。
【００２７】
また、本発明における鋼板は以下の範囲の成分を含むことが好ましい。
【００２８】
Ｃは鋼の強度を向上させるため、０．１％以下程度添加できる。ただし添加量が０．１％を超えると鋼板の加工性が劣化するため好ましくない。
【００２９】
Ｍｎも鋼の強度を向上させる元素であり、Ｓを固定してスラブ表面疵を低減する効果があるため、０．１％以上の添加が好ましい。しかし添加量が２％を超えると著しく加工性が劣化するため好ましくない。
【００３０】
Ｓは０．０１５％を上限とする。０．０１５％を超えるとスラブ表面疵が増加するため好ましくない。
【００３１】
なお、本発明の効果が得られる範囲で、例えば、強度向上を目的にＴｉ、Ｎｂ、Ｖをそれぞれ０．１％以下程度、例えば、焼入性向上を目的にＣｒ、Ｍｏをそれぞれ０．２％以下程度添加することができる。その他、本発明の効果を妨げない範囲で、例えば、加工性向上を目的に、Ｃａ、ＲＥＭをそれぞれ０．００５％以下程度添加することができる。
【００３２】
次に本発明の表面性状に優れた鋼板の製造方法について説明する。
【００３３】
本発明の表面性状に優れた鋼板は、上述した成分組成を有する鋼を鋳造後、粗圧延を行った後、熱間圧延、酸洗等を行うことにより得られる。
【００３４】
ここで、本発明者らは、熱間圧延試験および表面欠陥の解析を行った。その結果、スラブの熱履歴を以下の２通りの方法で適正化すること、さらに好ましくはデスケーリング条件を適正化することで、酸洗以降の工程における山型模様の発現をきわめて少なくできることがわかった。
【００３５】
すなわち第一の方法として、鋳造後直ちに、あるいは冷片に冷却することなくスラブ表層温度：１２００℃以下、保持時間：９０分以下の条件でスラブを保持した後、熱間圧延を行う。これにより、スラブ表層の酸化量が少なくなるため、スケールオフによるＮｉ等の濃化を低く抑えることができ、山型模様の発現を極めて少なくすることができる。その際、スラブ保持温度が１２００℃超または保持時間が９０分超では、Ｆｅの酸化が促進され、Ｎｉ、Ｃｕなどの難酸化元素が地鉄表層に排出され易くなり、Ｆｅの酸化量が増えることで表面性状が劣化する。そのため、上記のようにスラブ熱履歴を制限することにより、粗圧延前にスラブ表層部が酸化されて、Ｆｅより酸化されにくいＮｉ元素が表層部に濃化することを抑制でき、このためＮｉ濃化量が多くなることで山型模様のコントラストが助長されるのを防ぐことができる。
【００３６】
第二の方法としては、スラブを加熱して圧延に供する場合のスラブ表層最高加熱温度：１２００℃以下、加熱時のスケールオフ量：２ｍｍ以下で熱間圧延を行う。このスラブ最高加熱温度が１２００℃超ではＦｅの酸化が促進され、Ｎｉ、Ｃｕなどの難酸化元素が地鉄表層に排出され易くなる。また、加熱時のスケールオフ量が２ｍｍ超となっても、Ｆｅの酸化量が増えることでＮｉ等の濃化が進行し、表面性状が劣化する。
【００３７】
続いて、本発明においては、粗圧延第１パス前にデスケーリングを行うことが好ましい。ここでの粗圧延とは、例えば、圧下率２０％以上の水平圧延である。よってデスケーリング前に幅調整のための幅圧下や、スラブ端部の形状矯正などのため軽圧下水平圧延を行っても良い。前記デスケーリングの方法は、衝突圧１ＭＰａ以上の水流で、０．０１秒以上の噴射とすることが好ましい。この時、デスケーリング媒体は特に規定しないが、例えば、高圧水を用いることができる。衝突圧１ＭＰａ以上の水流で、０．０１秒以上の噴射でデスケーリングを行うことにより、スラブ表層を削り取る効果、およびスケールを効果的に除去しデスケーリング後に地鉄表面を大気に露出させることで山型模様の元となるＮｉ等の不均一濃化層をスケールオフして除去し易くする効果がある。
【００３８】
以上、本発明により、表面性状に優れた鋼板が得られ、得られた鋼板としては、酸洗材、熱延下地ＥＧ材、冷延下地ＥＧ材、Ｃｒめっき材などに適用可能である。
【００３９】
【実施例】
［実施例１］表１に示す化学成分の鋼（Ａ）を鋳造してスラブとし、引き続き、直ちに圧延を開始するか、あるいは表２に示す所定の温度および時間で保熱炉中でスラブを保持した後、表２に示す条件でデスケーリングを行った。次いで、第１パスを圧延率２２％の水平圧延とした粗圧延を行い、その後、通常の熱間圧延、酸洗を行い、Ｎｏ．１〜６の鋼板を得た。このとき、デスケーリング前の状態におけるスケールオフ量は、Ｎｏ．１、２、５、６については、０．４〜１．３ｍｍであった。
【００４０】
【表１】
0003900851.tif 000002
【００４１】
【表２】
0003900851.tif 000003
【００４２】
得られた熱延鋼板について、表層最大Ｎｉ濃度および表層Ｎｉ濃度コントラスト比を測定した。ここで、表層最大Ｎｉ濃度および表層Ｎｉ濃度コントラスト比の測定は、通常の条件にて酸洗しスケールを除去した後の熱延鋼板の表層Ｎｉの濃度を、ＥＰＭＡ分析装置を用いて、プローブ径５μｍ、加速電圧１５ｋＶの条件にて測定し、次いで、５０μｍ×５０μｍの分析領域のＮｉ／Ｆｅカウント数比を山型模様部および正常部で算出し、(山型模様部のＮｉ／Ｆｅカウント数比)／(正常部のＮｉ／Ｆｅカウント数比)をコントラスト比として評価した。また、酸洗後の熱延鋼板山型模様部のうち、目視で濃く見える箇所５点の表層Ｎｉ濃度分析を行い、その最大値を表層のＮｉ濃度とした。なお、山型模様が発生していないものについては、５０μｍ×５０μｍの分析領域を任意に１０領域選定し、Ｎｉ／Ｆｅカウント数比を算出し、その最大値を表層のＮｉ濃度とした。また、最大値と平均値の比を表層Ｎｉ濃度コントラスト比とした。
【００４３】
得られた結果を表３に示す。なお、表３において、山型模様の評価は通常条件にて酸洗した熱延鋼板を目視にて判定し、山型模様が発生していないものを○、発生しているものを×とした。
【００４４】
【表３】
0003900851.tif 000004
【００４５】
表３より、Ｎｏ．１、２、５、６では、山型模様が発生しておらず、表面性状に優れた鋼板が得られることがわかる。
【００４６】
一方、Ｎｏ．３、４では山型模様が発生し、表面性状が劣っている。
【００４７】
［実施例２］  表４に示す化学成分の鋼スラブ（Ｂ）を、冷片より表５に示す温度に加熱し、スケールオフ量およびデスケーリング条件を表５の条件として、実施例１と同様の圧延条件にて熱間圧延、酸洗を行い、Ｎｏ．７、８の鋼板を得た。得られた熱延鋼板について、実施例１と同様に表層最大Ｎｉ濃度および表層Ｎｉ濃度コントラスト比を求め、山型模様の評価を行った。結果を表６に示す。
【００４８】
【表４】
0003900851.tif 000005
【００４９】
【表５】
0003900851.tif 000006
【００５０】
【表６】
0003900851.tif 000007
【００５１】
表６より、比較例であるＮｏ．７のようにスケールオフ量が大きい場合は、山型模様により表面性状が劣化しているが、本発明例であるＮｏ．８では、表面性状は良好であった。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、表面性状に優れた鋼板を得ることができる。また、本発明の製造方法によれば、生産性を損なうことなく表面性状に優れた鋼板を生産でき、経済性にも優れる。また、得られる鋼板は、山型模様の発生のきわめて少なく表面性状に優れているため、酸洗材、熱延下地ＥＧ材、冷延下地ＥＧ材、Ｃｒめっき材などに適用可能であり、自動車や家電製品の外板に使用される鋼板として最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の鋼板表面に発生するの山型模様の模式図。
【図２】表層の最大Ｎｉ濃度と表層Ｎｉ濃度コントラスト比および表面性状との関係を示す図。
【図１】
0003900851.tif 000008
【図２】
0003900851.tif 000009