(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ≦０．００５％、
Ｓｉ≦０．１％、
Ｍｎ≦０．５％、
Ｐ  ≦０．０５％、
Ｓ  ≦０．０２％、
Ａｌ≦０．００４％、
Ｎ  ≦０．００５％、
Ｏ  ：０．００１〜０．０１％
を含有し、更に
Ｔｉ：Ｔｉ／４８＞Ｎ／１４、
かつＴｉ及びＮｂの一方あるいは双方を
｛（Ｔｉ／48＋Ｎｂ／93）＞（Ｃ／12＋Ｎ／14＋Ｓ／32）｝
となるように含有し、更に加えて
Ｍｇ≧０．０００３％、かつ０．１≦Ｍｇ／Ｏ≦２．３
となるように含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするエンドレス圧延性と成形性に優れた極低炭素鋼。
【請求項２】
質量％で、更に
Ｂ：０．０００３〜０．００２％
を含有することを特徴とする請求項１記載のエンドレス圧延性と成形性に優れた極低炭素鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粗圧延材を接合して連続的に熱間圧延するエンドレス圧延性と、特に冷延鋼板の成形性に優れた極低炭素鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延ラインにおいては従来、加熱されたかあるいは連続鋳造ラインから直送されたスラブを一本ずつ粗圧延、仕上圧延して巻き取り、熱間圧延コイルを製造していた。この方法では、圧延材の先端及び後端部分の温度制御や張力制御が困難なため、材質不良や形状不良を起こし易く歩留りの低下を招いていた。
そこで最近、この問題を解決する手段として、粗圧延後の熱延材（以下、粗バーという）を仕上圧延前に次々と接合して複数の粗バーを連続的に仕上圧延し、適宜切断して熱間圧延コイルを製造するエンドレス圧延と呼ばれる方法が採用されるようになってきた。
【０００３】
粗バーの接合は極めて短時間に高温の端部同士に対してなされ、かつその後の仕上圧延及び巻取り時の付与張力に対して十分な強度を有していなければならないから、高い信頼性が要求される技術であり、各種の提案がなされている。
例えば特開昭６１−１５９２８５号公報には、二対のロールの手前で切断した先行鋼片の後端と後行鋼片の先端とを二対のロール間で突き合わせ、該ロールを介して突合わせ部を通電加熱し圧椄する方法が開示されている。一方、特開平９−３１４３６６号公報には、粗バー端部の接合をレーザー光線による溶接で行う方法が示されている。
【０００４】
またこれらとは別に、接合される粗バー端部の形状や切断の方法などを工夫して接合強度を維持したり、生産性や圧延材の材質への悪影響を回避するための提案も行われている。特開平４−６４４１号公報、特開平４−２８８９０６号公報、特開平５−６２０３５号公報、特開平５−１０４１０７号公報、および特開平９−１０８０３号公報などがそれである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らはこうしたエンドレス圧延に取り組み、試験を繰り返した。その結果、試験ごとに成功（接合後の仕上圧延から巻取りの過程で破断の発生しないことを指す）する割合が上昇したが、統計的に調査したところ、用いた鋼種毎に成功率に違いがあり、極低炭素鋼おいて特に低いことが判明した。
【０００６】
このように特定鋼種の接合成功率が低い状況では、エンドレス圧延設備の能力が十分には活かされず、むしろ操業管理が煩雑になるという問題点も生じてきたが、このような点について言及した例は見当たらない。
本発明は、粗圧延材を接合して連続的に熱間圧延するエンドレス圧延において、他鋼種と同程度の接合成功率が得られる極低炭素鋼を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
極低炭素鋼粗バーの接合成功率が他の鋼種に比べて低い理由は明らかではないが、炭素のみならず、珪素やマンガンなどの含有元素濃度が高強度鋼などに比較して総じて低いことが何らかの影響を与えているものと考え、化学成分を検討し、従来の高成形性を損なわせることなく粗バーの接合成功率を高めるべく研究を行い、本発明を完成させた。なお本発明においては、上記のように粗バー接合の成功率の高いことを指して「エンドレス圧延性に優れる」と称する。
【０００８】
本発明は上記経緯を経て完成したものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）  質量％で、
Ｃ  ≦０．００５％、    Ｓｉ≦０．１％、
Ｍｎ≦０．５％、        Ｐ  ≦０．０５％、
Ｓ  ≦０．０２％、      Ａｌ≦０．００４％、
Ｎ  ≦０．００５％、    Ｏ  ：０．００１〜０．０１％
を含有し、更に
Ｔｉ：Ｔｉ／４８＞Ｎ／１４、
かつＴｉ及びＮｂの一方あるいは双方を
｛（Ｔｉ／48＋Ｎｂ／93）＞（Ｃ／12＋Ｎ／14＋Ｓ／32）｝
となるように含有し、更に加えて
Ｍｇ≧０．０００３％、かつ０．１≦Ｍｇ／Ｏ≦２．３
となるように含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするエンドレス圧延性と成形性に優れた極低炭素鋼。
（２）  質量％で、更に
Ｂ：０．０００３〜０．００２％
を含有することを特徴とする前記（１）記載のエンドレス圧延性と成形性に優れた極低炭素鋼。
【０００９】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明を完成するに至った実験について以下に説明する。
既に述べたように、粗バー接合の成功率は鋼種によって異なっていた。その理由は接合中の、あるいは直前、直後の冶金的挙動を把握出来れば解明出来る可能性が高いと思われるが、接合は極めて短時間のプロセスであり、また接合部の一部を切り出すことはその後の仕上圧延を不可能にすることから、そのような手段を採ることは出来ない。
【００１０】
そこで次善の方法として、まず各鋼種毎に接合直前に切断した粗バーの後端部および先端部を急冷し、そのミクロ組織の観察を行なったところ、極低炭素鋼の結晶粒径は他の鋼種のそれらに比べて著しく大きいことが明らかとなった。
【００１１】
また、高温材の接合ではないが、極低炭素鋼のスポット溶接部やアーク溶接部などの近傍では結晶粒が粗大化することもよく知られた事実であり、この両者を考え合わせると、極低炭素鋼の粗バー接合時には接合線の前後の結晶粒が極めて粗大化し、それが接合後の仕上圧延中の他の部分に比べて強度低下や異常伸びに繋がり、破断に至るのではないかとの仮説に行き着いた。
そこで接合時に結晶粒を粗大化させないようにすると共に、最終的に冷延鋼板として使用する際にもその成形性を損なわないような添加元素の探索を行なった。
【００１２】
元素の添加は二次精錬、成分調整を経た溶湯に対して最後に行い、添加後に化学成分分析用溶湯採取を行なうと共に、該溶湯から鋳造したスラブ同士をエンドレス圧延ラインに通してエンドレス圧延性を評価した。またエンドレス圧延性に問題のなかった鋼については常法に基づいて冷延鋼板とし、その成形性の評価も行なった。
その結果、Ｍｇの添加が極めて有効であり、かつ酸素濃度、および両者の関係を適切に制御することにより、成形性を損なうことなくエンドレス圧延性に優れた鋼を得ることが出来ることが明らかとなり、本発明を完成するに至った。
【００１３】
以下に本発明の限定理由を述べる。
まず化学成分の限定理由について述べる。成分の含有量は質量％である。
Ｃは冷延時に固溶状態で鋼中に存在していると、後の焼鈍時に深絞り性にとって好ましくない方位が生成するので、０．００５％以下とする。
【００１４】
Ｓｉは固溶強化元素であり、０．１％超添加すると固溶硬化が著しくなり成形性に悪影響を与えるばかりでなく、深絞り性の指標であるランクフォード値を劣化させるので０．１％以下とする。好ましくは０．０５％以下とするのがよい。Ｍｎは０．５％超添加するとランクフォード値が劣化し、また延性も低下するため、０．５％以下とする。
【００１５】
Ｐは粒界に偏析し粒界脆化を起こし、二次加工割れの原因となる元素である。ただし、０．０５％以下ならば許容できる範囲である。
Ｓは多すぎると熱間圧延時の割れを引き起こすばかりでなく、ランクフォード値の劣化を起こすので極力低減させるべきであるが、０．０２％以下ならば許容できる範囲である。
【００１６】
Ａｌは溶鋼脱酸のために添加するが、生成物が凝集粗大化して連続鋳造ノズルの目詰まりを引き起こしたり、鋼板製造時の傷発生の原因となるため、０．００４％以下とする。
Ｎはランクフォード値向上にとって好ましくない元素であるので、その含有量は０．００５％以下とする。
【００１７】
Ｏは後述の実施例で示すように、Ｍｇと何らかの連携をもってエンドレス圧延性を向上させる働きをする。その効果を得るためには０．００１％以上必要である。しかし０．０１％超では、恐らくアルミナ系と思われる粗大な酸化物が生成して連続鋳造ノズルの目詰まりを引き起こしたり、鋼板製造時の傷発生の原因となるため、その含有量は０．００１〜０．０１％とする。
【００１８】
Ｂは薄鋼板の二次加工割れを防止するために必要に応じて添加する。ただし、０．０００３％未満の添加ではその効果がなく、０．００２％超添加してもその効果は飽和してしまう。従ってその添加量は０．０００３〜０．００２％とする。
【００１９】
Ｔｉ、Ｎｂは｛（Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３）＞（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２）｝の関係を満たす範囲で、Ｎ，Ｃ，Ｓを析出物として固定し成形性を向上させる働きをする。またＴｉは、γ相の高温域においてＴｉＮとして析出するが、Ｔｉ／４８≦Ｎ／１４ではＴｉＮとして固溶Ｎが十分固定されず、残存した固溶Ｎが深絞り性を劣化させるだけでなく、ＢＮとして析出して二次加工性に有効なＢが確保されない。
一方、過剰なＮｂは再結晶温度を上昇させるので、焼鈍時に十分に再結晶を完了させることができずランクフォード値の劣化を招く。
以上の理由から、Ｔｉ，Ｎｂの含有量は、Ｔｉ／４８＞Ｎ／１４、かつ｛（Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３）＞（Ｃ／１２＋Ｎ／１４＋Ｓ／３２）｝を満たす範囲に限定し、好ましくは、Ｔｉ≦０．０７％、Ｎｂ≦０．０３％がよい。
【００２０】
Ｍｇは、恐らく酸素と何らかの形で連帯してエンドレス圧延性を向上させる働きをする。その効果は０．０００３％以上で発現される。しかし、酸素濃度の０．１倍未満および２．３倍超ではその効果が損なわれるばかりか、２．３倍超では冷間圧延性が劣る弊害が生じるようになる。そこでＭｇ≧０．０００３％、かつ０．１≦Ｍｇ／Ｏ≦２．３であるようにする。
なお、本発明において上記以外の成分はＦｅとなるが、スクラップ等の溶製原料から混入する不可避的不純物の含有は許容される。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と共に説明する。
（実施例１）
表１に示す化学成分の鋼スラブを各々１１本ずつ製造した。これらのスラブを１１５０℃に再加熱後、粗圧延しエンドレス圧延に供したところ、いずれの鋼においてもエンドレス圧延は完全に成功し、各々１１個の熱延コイルが得られた。粗バーの接合は入熱５．２ｋＪ／cmのレーザー溶接にて行った。エンドレス圧延は同鋼同士間で行なった。
【００２２】
更に熱延コイルを常法に従って冷間圧延、再結晶焼鈍した後、元のスラブの長さ方向の中央部に相当する部位から試験片を採取して、それらの機械的性質を調べた。その結果を表２に示す。これらの値は１１個の冷延コイル（熱延コイル１個から冷延コイル１個を得た）の内、エンドレス圧延の最初と最後に圧延されたものを除く９個のコイルについて調べた結果を平均したものである。
Ｎｏ．５，６および７は本発明の範囲外である。表２から明らかなように、本発明鋼ではエンドレス圧延性に問題が無いのみならず、軟質・高延性でランクフォード値（平均ｒ値ｒｍで示す）が高く、成形性にも優れた特性を示すことがわかる。
【００２３】
（実施例２）
表３に示す化学成分の鋼スラブを各々２０本ずつ製造した。これらのスラブを１１５０℃に再加熱後粗圧延し、粗圧延材２枚を一組としたエンドレス圧延をそれぞれ１０組について行なった。粗バーの接合は周波数３００ｋＨｚの高周波誘導加熱圧接にて行った。
その結果、一部の鋼では仕上圧延機列後段や仕上圧延直後位置で接合部が破断する事態が発生した。その結果をＭｇ濃度および酸素濃度を座標軸として図１に示す。図において、記号●は成功率１００％を、同○は１００％未満を示す。
このように本発明の範囲内であれば、エンドレス圧延性に優れた極低炭素鋼を得られることが明らかである。
【００２４】
【表１】
0004197375.tif 000002
【００２５】
【表２】
0004197375.tif 000003
【００２６】
【表３】
0004197375.tif 000004
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、エンドレス圧延性と成形性に優れた極低炭素鋼を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続的に熱間圧延するエンドレス圧延の成功率をＭｇ濃度および酸素濃度を座標軸として示すグラフである。
【図１】
0004197375.tif 000005