(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％（以下鋼成分に関しては同様）で、
Ｃ  ：０．０００３〜０．００７％、
Ｓｉ：０．５〜２．５％、
Ｍｎ：０．０５〜２．０％、
Ｐ  ：０．００５〜０．１％、
Ｓ  ：０．０００１〜０．０５％、
Ａｌ：０．０００１〜０．１％、
Ｎ  ：０．０００５〜０．００５％、
Ｎｉ：０．０５％以下を含有し、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物から成り、表層Ｓｉ酸化膜厚が１．０〜７．５ｎｍであることを特徴とする、腐食しにくく地磁気シールド性に優れた高強度冷延鋼板。
【請求項２】
請求項１記載の鋼にさらにＢ：０．０００１〜０．００３０％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物から成り、表層Ｓｉ酸化膜厚が１．０〜７．５ｎｍであることを特徴とする、腐食しにくく地磁気シールド性に優れた高強度冷延鋼板。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の鋼スラブを１２００℃以下で加熱後、ロール中心線粗さを２μｍ以下とした仕上圧延ロールを使用し、巻取温度を６００〜７５０℃以下とし、酸洗後連続焼鈍するに当たり、水素濃度を１．０％以上、残部窒素ガス及び不可避的ガスからなる雰囲気で均熱温度を７５０〜９００℃、露点１０℃以下とすることによって得られる表層Ｓｉ酸化膜厚が１．０〜７．５ｎｍであることを特徴とする、腐食しにくく地磁気シールド性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地磁気シールド性に優れ、冷延ままで腐食しにくい冷延鋼板とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄鋼板が使用される家庭電気製品、自動車、家具、建築用途に必要な特性としては、強度、防錆性、加工性等があげられるが、たとえばＴＶブラウン管用材料などでは、電子ビームが地磁気により偏向しないようにすることが重要となっており、地磁気シールド性が求められている。地磁気シールド性とは、地磁気に相当する直流地場における磁化力、０．３エールステッド前後での初透磁率μ0.3 で表され、大きい方が優れている。またこうした材料でも他の家電製品や自動車等に見られるように軽量化のために高強度化についても要請されている。
【０００３】
高強度でかつ地磁気シールド性を良好とすることは、ＪＩＳ  Ｃ２５５２に規定するような無方向性電磁鋼板を用いることで容易に実現できるが、無方向性電磁鋼板は、製造設備と製造方法が限定され、プレス用薄鋼板のような様々な板厚のものを製造することが出来ず高コストである。また、前記ＴＶブラウン管用材料では電磁鋼板のように高磁場での特性を必要とせず、これを用いることは過剰品質となる。
【０００４】
本発明者らはこれに鑑み、特願平９−３０２６３０号や特願平９−３０２６３１号に示すように、降伏強度が２５０〜３００ＭＰａ以上の高強度でかつ、初透磁率μ0.3 が地磁気シールド性を満たすレベル、すなわちμ0.3 が５００程度となる鋼板を製造する技術を開発してきた。しかし、ＳｉやＭｎ等の酸化しやすい元素を多く含むため、冷延ままにおける耐錆性に課題があり、地磁気シールド性と耐錆性を両立し得る高強度冷延鋼板がないというのが現状であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は上述のような問題を解決し、腐食しにくく、地磁気シールド性に優れた高強度冷延鋼板とその製造方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、高強度化のためＳｉ，Ｍｎ，Ｐ等の添加を基本としており、さらに磁気特性の向上と腐食しにくい冷延鋼板であることを両立させる必要があることから、冷延鋼板の表面についてＥＳＣＡ、ＡＥＳ等の表面分析手段を用いて鋭意研究を重ねた。その結果、鋼板表面にＳｉ酸化膜がない場合や反対に厚過ぎる場合に点錆が発生し易いということを知見した。このメカニズムの詳細は明らかでないが恐らくＳｉ酸化膜は耐錆性があり、厚過ぎる場合はＳｉ酸化膜が脆いために調質圧延や取り扱い時に割れが入り、これが錆の起点となると考えられる。
【０００７】
これは、スケールキズの発生と、ある程度の相関が見られたことから、スケールキズが発生しないような手段をとることが有効であると考え、Ｎｉ等の元素を抑制したり、圧延ロール粗さの制限やデスケーリングの強化を行った。しかし、このような手段を講じても耐錆性の向上があまり見られなかった。そこで、鋼板表面の元素の濃化は、焼鈍温度、雰囲気、冷却方法に影響されることも考えられるため、熱延条件に加えて、焼鈍条件についても検討を行った。そして、再結晶焼鈍の雰囲気や温度をある範囲としたところＳｉの酸化膜厚が１．０〜７．５ｎｍとなり、耐錆性に向上が見られることを突き止めた。
【０００８】
本発明は、これらの新知見に基づいてさらに構成分や製造条件を鋭意検討した結果、磁化力０．３エールステッドでの初透磁率が５００以上の地磁気シールド性に優れ、腐食しにくい高強度冷延鋼板を得ることを可能としたものであり、その要旨は下記の通りである。
（１）Ｃ：０．０００３〜０．００７％、Ｓｉ：０．５〜２．５％、Ｍｎ：０．０５〜２．０％、Ｐ：０．００５〜０．１％、Ｓ：０．０００１〜０．０５％、Ａｌ：０．０００１〜０．１％、Ｎ：０．０００５〜０．００５％、Ｎｉ：０．０５％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物から成り、表層Ｓｉ酸化膜厚が１．０〜７．５ｎｍであることを特徴とする、腐食しにくく地磁気シールド性に優れた高強度冷延鋼板。
【０００９】
（２）請求項１記載の鋼にさらにＢ：０．０００１〜０．００３０％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物から成り、表層Ｓｉ酸化膜厚が１．０〜７．５ｎｍであることを特徴とする、腐食しにくく地磁気シールド性に優れた高強度冷延鋼板。
（３）請求項１又は請求項２記載の鋼スラブを１２００℃以下で加熱後、ロール中心線粗さを２μｍ以下とした仕上圧延ロールを使用し、巻取温度を６００〜７５０℃以下とし、酸洗後連続焼鈍するに当たり、水素濃度を１．０％以上、残部窒素ガス及び不可避的ガスからなる雰囲気で均熱温度を７５０〜９００℃、露点１０℃以下とし、表層Ｓｉ酸化膜厚が１．０〜７．５ｎｍであることを特徴とする、腐食しにくく地磁気シールド性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法にある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。まず、鋼成分について説明する。
Ｃは鋼を強化する重要な元素であり、単に高強度化するには添加量を増やせばよいが、添加量が増えると炭化物の析出により磁化を阻害し地磁気シールド性を劣化させるため極低炭素鋼とすべきであり、上限を０．００７％とする。一方０．０００３％未満では製鋼工程における脱炭時間がかかりすぎるため、これを下限とした。
【００１１】
Ｓｉは、固溶強化元素であるとともに初透磁率への悪影響がＰ、Ｍｎより小さく、重要な元素であり、０．５％以上の添加が必要である。そして２５０〜３００ＭＰａ以上の降伏強度を得るには、０．６％以上の添加が望ましい。しかし２．０％を超えて添加すると鋼が脆化するためこれを上限とした。
Ｍｎも固溶して鋼を強化し、また、Ｓによる鋼の脆化を防止するため、０．０５％以上の添加が必要である。しかし、ＰやＳｉに比べ強化代が小さいため高強度を得るためには多量の添加を必要とするが、２．０％を越えて添加すると鋼が脆化するため上限を２．０％とした。
【００１２】
Ｐも鋼を強化し、強化代はＭｎ、Ｓｉよりも大きいことから有力な元素であるが、結晶粒界に析出しやすく、結晶粒を微細化するため地磁気シールド性への悪影響が大きい。また、多量の添加は鋼を脆化させるため上限を０．１％とした。一方０．００５％未満とするには脱Ｐコストがかかりすぎるため、これを下限とした。
Ｓは、鋼を脆化し、またＭｎＳとしてＳを固定し脆化を防止した場合でも、地磁気シールド性を劣化させるため、０．０５％を上限とする。一方、０．０００１％未満とすることは工業的に困難であるため、０．０００１〜０．０５％とした。
【００１３】
Ａｌは、ＡｌＮとして微細析出すると地磁気シールド性が極端に劣化するため、なるべく少ない方が望ましいがＮ時効による機械特性の劣化を防止する役割も持っており上限を０．１％とする。一方、Ａｌは脱酸剤として製鋼工程にて添加されるため０．０００１％以下とすることは困難であるため、これを下限とし、０．０００１〜０．１％とした。
Ｎは、ＡｌＮとして微細析出することで地磁気シールド性を劣化させるため上限を０．００５％とし、一方０．０００５％未満とするには高コストとなるので、０．０００５〜０．００５％とした。
【００１４】
Ｎｉは、本発明にとって重要な元素であり、この添加は、局部的濃化を通じて地鉄・スケール界面の粗さを粗くし、スケールキズを発生しやすくするとともに、Ｓｉの酸化膜が局部的に濃化し、耐錆性を劣化するため、上限を０．０５％とする。望ましくは０．０２％以下である。
Ｂは、鋼中でＢＮを形成し、地磁気シールド性に悪影響を与えるＡｌＮの微細析出を抑制するために必要に応じて添加される。０．０００１％未満ではその効果がなく、０．０３０％を越えるとＢＮの析出が地磁気シールド性に悪影響を及ぼすため０．０００１〜０．００３０％とした。
【００１５】
次に製造方法について述べる。鋼の鋳造から熱間圧延に至るまでの工程については特に限定はないが、熱延工程での加熱温度は、１２００℃を越えるとＳｉ起因のスケールによって表面性状が劣化するとともに、鋼中のＭｎＳが再固溶し、熱間圧延工程中に微細析出し粒成長を抑制し、地磁気シールド性が劣化するため１２００℃以下とする。
熱間圧延工程は冷延・焼鈍後の表面の状態に影響を与えるが、仕上げ工程までは通常の方法で構わない。仕上圧延に用いるロールの中心線粗さは２μｍ以上とすることで、均一にスケールが剥離されスケールキズの発生とＳｉ酸化膜厚の不均一さを回避することが出来る。
【００１６】
巻取温度は、冷延・焼鈍後の粒径を通して磁気特性に影響し、地磁気シールド性の向上と冷延焼鈍後のＳｉ酸化膜の成長のためには、なるべく高温であることが望ましく、少なくとも６００℃以上とすべきであり、好ましくは６５０℃以上とする。一方、高温にしすぎると酸洗ラインでの脱スケール時間が長くなり、またＳｉ酸化膜厚が厚くなりすぎて耐錆性も劣化するため上限を７５０℃とする。
【００１７】
酸洗、冷延後の焼鈍工程は本発明にとり重要である。焼鈍均熱温度は、フェライト粒径に影響し、粒径が大きい程地磁気シールド性が良いことからなるべく高温であることが望ましく、少なくとも７５０℃以上であることが必要である。しかし、高温にし過ぎるとα鉄からγ鉄への変態が生じ、冷却時のフェライト粒径が小さくなり地磁気シールド性が劣化するとともに、Ｓｉ酸化膜が厚くなり過ぎて耐錆性が劣化するので上限を９００℃とする。焼鈍雰囲気は、水素濃度を１％以上、残部窒素ガス及び不可避的ガスからなる雰囲気とする。この理由は水素濃度が１％未満であるとＳｉの選択酸化が高温中で起こるとともに拡散が伴い、Ｓｉ酸化膜が局所的に濃化し、膜厚が大きくなり過ぎて錆の原因となるためである。また、焼鈍露点も同様の理由で１０℃以下とする。
【００１８】
焼鈍後の調質圧延については特に規定しないが、地磁気シールド性にとっては、なるべく小さくすることが有効であり、０．５％以下とすることが望ましい。以上のようにすることで焼鈍後の鋼板表面のＳｉの濃化層の厚さが１．０〜７．５ｎｍとなり、腐食しにくく、地磁気シールド性に優れた冷延鋼板となる。次に本発明を実施例にて説明する。
【００１９】
【実施例】
表１に示す組成からなるスラブを溶製し、表２に示すように、抽出温度１１２１〜１２５３℃で抽出後、ロール中心線粗さを０．８〜２．４μｍとした仕上げロールを用いて仕上温度８８３〜９４８℃、巻取温度５９０〜８１０℃とした熱間圧延を行った。その後冷延率６５〜８０％の冷間圧延を行い、連続焼鈍ラインにおいて、水素濃度０．５〜２．０％で露点−２０〜＋２０℃の焼鈍雰囲気において６８３〜９０２℃で均熱後、０．３％の調質圧延を行った。このようにして製造された鋼帯から圧延方向に平行に試片を切り出し、表面をＸ線光電子分光法により分析し、Ｓｉ酸化膜の厚みを計測した。磁気特性は、鋼帯から切り出した３０ｍｍ×３００ｍｍの試験片を組み合わせてＪＩＳＣ２５５０の方法にて直流エプスタイン法にて磁化力０．３エールステッドでの初透磁率を求めた。また圧延方向に平行にＪＩＳ５号引張試験片を切り出し、引張試験を行った。
【００２０】
【表１】
0004132252.tif 000002
【００２１】
【表２】
0004132252.tif 000003
【００２２】
耐錆性は、防錆油を各１ｇ／ｍ2 塗油したものを５ヶ月放置した後の発錆状況を目視で評価した。Ｎｏ１〜１２は本発明例であり、耐錆性に優れ初透磁率も大きく地磁気シールド性に優れている。一方、Ｎｏ１３〜２９は比較例であり、Ｎｏ１３は抽出温度が高過ぎるため地磁気シールド性が悪い。Ｎｏ１５と１９は仕上ロール中心線粗さが大き過ぎるため、耐錆性が悪い。Ｎｏ１６は巻取温度が高過ぎるため、表層Ｓｉ酸化膜が厚く生成するが脆いために調質圧延中やその後の取り扱い時に割れが生じ錆発生の起点となる。
【００２３】
Ｎｏ１７は巻取温度が低すぎるためＳｉ酸化膜が生成せず耐錆性に劣るとともに初透磁率も小さい。Ｎｏ２２は焼鈍均熱温度が高くＳｉ酸化膜が厚過ぎるため錆発生しやすい。Ｎｏ２６は焼鈍温度が低すぎるため初透磁率が低く、かつＳｉ酸化膜厚みが小さ過ぎて耐錆性が悪い。Ｎｏ１４と２３は焼鈍雰囲気の水素濃度が低すぎるためＳｉ酸化膜が厚くなり過ぎて耐錆性が悪い。Ｎｏ１８は露点が高過ぎてＳｉ酸化膜が厚くなり過ぎて内部酸化状態となっており耐錆性が悪い。Ｎｏ２４から２９は鋼成分が本発明から外れており耐錆性又は地磁気シールド性が悪い。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば地磁気レベルの直流磁場における初透磁率が大きく、冷延ままにおける耐錆性に優れた高強度冷延鋼板とその製造方法を提供出来る。もちろん本発明鋼は、電気亜鉛めっきや溶融亜鉛めっき等のめっき用原板としても使用可能である。またプレス加工用の薄鋼板の製造に一般的に用いられている連続焼鈍設備を用いて容易に製造できるためＴＶブラウン管用の防爆バンドや各種磁気シールド材に用いることが出来るばかりか、家庭電気製品や自動車、家具、建築等の広い用途に適用できるため、産業上に与える効果は極めて大きい。