(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳片を粗圧延し、次いで、下記（１）式、
４００−３００×ｌｏｇｔ≦Ｖ≦１１４０−８９０×ｌｏｇｔ---（１）
但し、上記（１）式において、
ｔ：鋼板の仕上板厚（ｍｍ）
Ｖ：仕上圧延ベース速度（ｍｐｍ）（仕上圧延機の最終スタンドに鋼板の先端部が噛み込むときの鋼板速度）
で表される条件下で仕上圧延し、そして、６００〜７００℃の温度範囲で巻き取り、コイルを巻取り後、２０分以内に且つ５００℃以上の温度で徐冷カバー内に装入し、酸素濃度が５％以下の雰囲気中にて、４００℃まで冷却速度２〜１０℃／ｈｒの範囲内で冷却し、かくして、ＦｅＯの残留が無く且つ地鉄と接する部分に、Ｆｅ3Ｏ4層が生成したスケールを形成させることを特徴とする、スケール密着性に優れた熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スケール密着性に優れた熱延鋼板の製造方法、特に、スケール（黒皮）付きの熱延鋼板ままで使用される自動車部材、建材等に用いられる、低コストで生産性が高く、しかも、スケール密着性に極めて優れた熱延鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より黒皮付熱延鋼板は、自動車部材や建材等に使用され、曲げ加工時のスケールの剥離や押込みによる疵発生の防止、コイル搬送時のスケールの剥がれ難さ、そして、外観品質の観点から、スケールが均一で薄く密着性に優れていることが求められる。
【０００３】
このようなスケール密着性に優れた熱延鋼板の製造技術として、下記のものが提案されている。
（１）特開平４−２２８２０４号公報および特開平４−２６６４０１号公報には、仕上圧延機出側から巻取機に至る間で、ローラーにより熱延鋼板をシールするか、あるいは、不活性ガスや還元性ガス雰囲気下で冷却することによって、スケールの生成を抑制し、これによりスケールを薄肉化して密着性を高める技術が開示されている。以下、この技術を従来技術１という。
（２）特開昭５９−２２２５３３号公報には、熱延コイルを５５０〜７００℃の温度範囲内で巻き取り、非酸化性雰囲気中で３５０℃まで冷却することにより、スケールの組成をＦｅから密着性の良いＦｅ3Ｏ4に完全に変態させ、かくして、スケール密着性を向上させる技術が開示されている。以下、この技術を従来技術２という。
（３）特開昭６２−１３６５６１公報には、鋼板を熱間圧延後、急冷し、５５０〜４５０℃の温度範囲内で１０分以上、２時間以下保持し、４５０℃から１℃／分以上の冷却速度でコイルを冷却し、スケールがＦｅ3Ｏ4−ＦｅＯ‐Ｆｅ3Ｏ4の３層構造を示し，熱延鋼板の地鉄と接するＦｅ3Ｏ4層の平均厚さが全スケールの１／５以下とすし、かくして、スケール密着性を向上させる技術が開示されている。以下、この技術を従来技術３という。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術は、以下のような問題点を有していた。
【０００５】
従来技術１は、莫大な設備投資が必要なことやガスの使用に伴い、安全性の問題がより厳しく求められる。
【０００６】
従来技術２は、スケールの組成に関して、ＦｅＯを単にＦｅ3Ｏ4に完全に変態させることについて記載されているだけであり、スケールの構造については詳述されていない。また、コイルの冷却速度について規定されていないため、冷却速度が高すぎると、未変態ＦｅＯが残留して、スケール密着性が低下する場合もある。
【０００７】
従来技術３は、巻取り後にコイルの温度保持を行うために加熱装置が必要になりコスト面で不利である。また、スケールの組成に関しての記載はあるものの、３層中の中間層であるＦｅＯ層は、Ｆｅ3Ｏ4層に挟まれているため、密着性に悪影響を及ぼさないとしている。しかし、このような構造を有するスケールは、ＦｅＯ残存のために、１８０度曲げ等の加工の厳しい部位においては、密着性が劣化する場合がある。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決し、特別な設備を使用せずに仕上圧延速度を適正化して、ランナウトテーブル上における鋼板の大気暴露時間をできる限り短くすることによって、スケールの成長を抑え、次いで、雰囲気を調整した徐冷カバー内で、ＦｅＯの残留が無く且つ地鉄と接する部分にマグネタイトシームが生成した構造にスケールを調整することによって、スケール密着性に極めて優れた熱延鋼板を製造することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載された発明は、鋳片を粗圧延し、次いで、下記（１）式、
４００−３００×ｌｏｇｔ≦Ｖ≦１１４０−８９０×ｌｏｇｔ---（１）
但し、上記（１）式において、
ｔ：鋼板の仕上板厚（ｍｍ）
Ｖ：仕上圧延ベース速度（ｍｐｍ）（仕上圧延機の最終スタンドに鋼板の先端部が噛み込むときの鋼板速度）
で表される条件下で仕上圧延し、そして、６００〜７００℃の温度範囲で巻き取り、コイルを巻取り後、２０分以内に且つ５００℃以上の温度で徐冷カバー内に装入し、酸素濃度が５％以下の雰囲気中にて、４００℃まで冷却速度２〜１０℃／ｈｒの範囲内で冷却し、かくして、ＦｅＯの残留が無く且つ地鉄と接する部分に、Ｆｅ3Ｏ4層（マグネタイトシーム）が生成したスケールを形成させることに特徴を有するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、熱延鋼板のスケール密着性に対する製造条件の影響について詳細に検討した。その結果、圧延条件、徐冷カバー使用条件を適正に制御することにより、スケール密着性に極めて優れた熱延鋼板が得られることを見い出した。以下、この発明について詳述する。
（１）仕上圧延ベース速度：
４００−３００×ｌｏｇｔ≦Ｖ≦１１４０−８９０×ｌｏｇｔ---（１）
但し、上記（１）式において、
ｔ：鋼板の仕上板厚（ｍｍ）
Ｖ：仕上圧延ベース速度（ｍｐｍ）（仕上圧延機の最終スタンドに鋼板のの先端部が噛み込むときの鋼板速度）
Ｃ：０．００２０〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：２．５％以下、Ｐ：０．０１〜０．１０％、Ｓ：０．００１〜０．０１５％、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｎ：０．００１５〜０．００３５％、Ｎｂ：０〜０．０４％、Ｔｉ：０〜０．０８％（以上、質量％）に調整した種々の鋳造スラブを粗圧延し、種々の仕上板厚：２〜１０ｍｍ、仕上圧延ベース速度（仕上圧延機の最終スタンドに鋼板の先端部が噛み込むときの鋼板速度）：１００〜６００ｍｐｍで熱間圧延を終了し、巻取り後、１８分経過後に、徐冷カバーに装入し、次いで、酸素濃度が４％の窒素ガス雰囲気中にて４００℃まで冷却速度５℃／ｈｒで冷却し、大気中にて放冷した。
【００１１】
このようにして得られた鋼板は、コイルのＭ部、即ち、板幅方向中央部相当の２巻目部（以下、同じ）からサンプルを切り出し、９０度曲げ加工後、テープ剥離試験によりスケール密着性を評価した。ここで、テープ剥離試験とは、鋼板の全幅に粘着性テープを一定圧力で押し当て、テープを剥がした後、テープ面に付着したスケール量によってスケール密着性を評価する方法である。この結果を、図1に示す。
【００１２】
図１は、スケール密着性に及ぼす仕上圧延ベースおよび仕上板厚の影響を示すグラフである。
【００１３】
図１から明らかなように、図中の曲線▲１▼（Ｖ＝４００−３００×ｌｏｇｔ）を境界として、仕上圧延ベース速度を低下させすぎると、鋼板温度の低下が著しく、巻取時の温度が６００℃未満、徐冷力バー装入温度が５００℃未満に低下して、後述するように、密着性の高いマグネタイトシームが得られず、しかも、変態が十分に進行しないので、ＦｅＯが残留してスケール密着度が低くなっている。また、図中の曲線▲２▼（Ｖ＝１１４０−８９０×ｌｏｇｔ）を境界として仕上圧延ベース速度を増大させすぎると、巻取温度が７００℃を超えるため、後述するように、ＦｅＯの残留は無く、地鉄と接する部分にＦｅ3Ｏ4層（マグネタイトシーム）も生成するが、スケール自体の厚さが増大してスケール密着度が低くなっている。
【００１４】
上記曲線▲１▼および▲２▼において、（ｔ）は、鋼板の仕上板厚（ｍｍ）を示し、（Ｖ）は、仕上圧延ベース速度（ｍｐｍ）を示す。
【００１５】
上述した理由から、この発明においては、スケール密着性に優れた熱延鋼板を製造するために、鋼板の仕上板厚と仕上圧延ベース速度との関係を上記のように限定した。
【００１６】
なお、仕上圧延ベース速度（Ｖ）は、スケールの生成量に最も影響を及ぼすランナウトテーブル上での平均通板速度と比例しており、生産における制御の容易さから用いた。
（２）巻取温度：６００〜７００℃
巻取温度は、その後の冷却過程に大きな影響を及ぼす。そこで、まず、スケールの厚さ、スケールの密着度およびマグネタイトシームの有無について、以下のようにして調査した。
【００１７】
Ｓ４５Ｃ相当の鋼（Ｃ：０．４５％、Ｓｉ：０．２％、Ｍｎ：０．７５％、Ｐ：０．０１６％、Ｓ：０．００３％、Ａｌ：０．００８％）の鋳造スラブを調製した。次いで、このようにして調製したスラブを粗圧延し、仕上圧延ベース速度：４００ｍｐｍ、仕上圧延温度：８００℃で熱間圧延を終了し、種々の温度で巻取り、１８分経過後に、徐冷カバーへ装入し、酸素濃度が４％の窒素ガス雰囲気中にて、４００℃まで５℃／ｈｒの冷却速度で冷却し、そして、大気中にて放冷した。板厚は何れも４．５ｍｍであった。
【００１８】
このようにして得られた鋼板について、以下のようにして、スケール密着性を調べた。
【００１９】
先ず、コイルのＭ部からサンプルを切り出し、光学顕微鏡による断面観察によってスケールの厚さを測定し、また、走査型電子顕微鏡によってマグネタイトシームの有無を、そして、９０度曲げ加工後、テーブ剥離試験によってスケール密着性を評価した。この結果を、図２に示す。
【００２０】
図２は、スケール厚さ、スケール密着性およびマグネタイトシームの有無に及ぼす巻取温度の影響を示すグラフである。
【００２１】
図２から明らかなように、巻取温度が６００℃未満であると、スケール厚さは１０μｍと薄いもののスケール密着度が低い。これは、徐冷カバー装入前にコイルの温度が低下しすぎてしまい、徐冷カバー内で下限温度５００℃に到達せずに、後述するように、密着性の高いマグネタイトシームが得られないと共に、変態が十分に進行しなかったためである。一方、７００℃を超えると、徐冷カバー装入温度までにスケール自体の厚さが増大して、スケール密着度が低くなる。
【００２２】
以上のことから巻取温度範囲は、６００〜７００℃の範囲内とした。
（３）徐冷カバーまでのコイル搬送時間：２０分以内
コイルの搬送時間が長くなると、コイルを徐冷カバーに装入する前にコイルの温度が５００℃未満に低下して、地鉄と接する部分に密着性の高いマグネタイトシームが得られない。このために、徐冷カバーまでのコイル搬送時間は、２０分以内とした。
（４）コイルの徐冷カバー装入温度：５００℃以上
スケールは、冷却時に５６０℃以下でＦｅＯからＦｅ3Ｏ4へ変熊する。この変態挙動は、冷却速度に依存し、スケール組織は、スケール密着性に大きな影響を及ぼす。そこで、以下のようにして、スケール密着性に及ぼす徐冷カバ一装入温度の影響を調査した。
【００２３】
Ｓ４５Ｃ相当の鋼（Ｃ：０．４５％、Ｓｉ：０．２％、Ｍｎ：０．７５％、Ｐ：０．０１６％、Ｓ：０．００３％、Ａｌ：０．００８％）の鋳造スラブを調製した。次いで、このようにして調製したスラブを粗圧延し、仕上圧延ベース速度：４００ｍｐｍ、仕上圧延温度：８００℃で熱間圧延を終了し、６４０℃で巻取り、次いで、コイル搬送時間を変化させることにより、種々の温度で徐冷カバーに装入し、次いで、酸素濃度が４％の窒素ガス雰囲気中にて、４００℃まで５℃／ｈｒの冷却速度で冷却し、そして、大気中にて放冷した。板厚は、何れも４．５ｍｍであった。
【００２４】
このようにして得られた鋼板について、スケールの密着性およびスケール構造について調べた。
【００２５】
先ず、コイルのＭ部からサンプルを切り出し、Ｘ線回折によりスケール組成を測定し、そして、９０度曲げ加工後、テープ剥離試験によりスケール密着性を評価した。また、走査型電子顕微鏡によるミクロ組織観察によってスケールの構造を観察した。この結果を、表1に示す。
【００２６】
【表１】
0004320891.tif 000002
【００２７】
表１から明らかなように、スケール密着性は、最表層組織がＦｅ3Ｏ4、中間層が共析組織（Ｆｅ3Ｏ4＋Ｆｅ）および地鉄接触部分がマグネタイトシームの三層構造の時が最も優れていることが分かった。マグネタイトシームは、徐冷カバー装入温度が５００℃以上に保持され、５００℃未満ではマグネタイトシームが得られなくなる。
【００２８】
以上のことから、コイルの徐冷カバー装入温度の下限を５００℃とした。
（５）冷却速度：２〜１０℃／ｈｒ（４００℃まで）
スケールの変態率は、冷却速度に大きく依存し、冷却速度は、コイル内の部位によって異なることから、スケールの変態率、スケールの密着性は、コイルの部位によって異なる。
【００２９】
そこで、Ｓ４５Ｃ相当の鋼（Ｃ：０．４５％、Ｓｉ：０．２％、Ｍｎ：０．７５％、Ｐ：０．０１６％、Ｓ：０．００３％、Ａｌ：０．００８％）の鋳造スラブを調製した。次いで、このようにして調製したスラブを粗圧延し、仕上圧延ベース速度：４００ｍｐｍ、仕上圧延温度：８００℃で熱間圧延を終了し、６４０℃で巻取り、１８分経過後に、５００℃以上の温度で徐冷カバーに装入し、酸素濃度が４％の窒素ガス雰囲気中にて、４００℃まで種々の冷却速度で冷却した後、大気中にて放冷した。板厚は、何れも４．５ｍｍであった。
【００３０】
このようにして得られた鋼板について、以下のようにして、スケール密着性を調べた。
【００３１】
先ず、コイルのＴ（トップ部：巻始め、以下、同じ）、Ｍ、（Ｂボトム部：巻終わり、以下、同じ）からサンプルを切り出し、９０度曲げ加工後、テープ剥離試験によりスケールの密着性を評価した。この結果を、図３に示す。
【００３２】
図３は、スケールの密着性に及ぼす冷却速度の影響を示すグラフである。
【００３３】
図３から明らかなように、冷却速度が１０℃／ｈｒ超であると、スケールの変態がコイル全体に亘って均一且つ十分に進行せず、スケールの密着性がコイルの部位よって不均一になる。従って、冷却速度の上限を１０℃／ｈｒとした。但し、大気放冷開始温度については、ＦｅＯからＦｅ3Ｏ4への変態が４００℃でほぼ完了することから、４００℃を下限とした。
【００３４】
一方、冷却速度が２℃／ｈｒ未満では、スケールの密着性に関しては問題がないものの、操業時間が長くなって好ましくない。従って、冷却速度の下限を２℃／ｈｒとした。
（６）徐冷カバー内の雰囲気：酸素濃度５％以下
Ｓ４５Ｃ相当の鋼（Ｃ：０．４５％、Ｓｉ：０．２％、Ｍｎ：０．７５％、Ｐ：０．０１６％、Ｓ：０．００３％、Ａｌ：０．００８％）の鋳造スラブを調製した。次いで、このようにして調製したスラブを粗圧延し、仕上圧延ベース速度：４００ｍｐｍ、仕上圧延温度：８００℃で熱間圧延を終了し、６４０℃で巻取り、１８分経過後に、５００℃以上の温度で徐冷カバーに装入し、種々の酸素濃度の窒素ガス雰囲気中にて、４００℃まで５℃／ｈｒの冷却速度で冷却し、そして、大気中にて放冷した。板厚は、何れも４．５ｍｍであった。
【００３５】
このようにして得られた鋼板について、以下のようにして、スケールの密着性を調べた。
【００３６】
先ず、コイルのＭ部からサンプルを切り出し、Ｘ線回折によりスケール中のＦｅ2Ｏ3の厚さ（μｍ）を測定し、そして、９０度曲げ加工後、テーブ剥離試験によりスケールの密着性を測定した。この結果を、図４に示す。
【００３７】
図４は、Ｆｅ2Ｏ3の厚さおよびスケール密着性に及ぼす酸素濃度の影響をグラフである。
【００３８】
図４から明らかなように、酸素濃度が高い場合には、酸化が進行してＦｅ2Ｏ3が形成されるために、密着性が劣化する。従って、酸素濃度範囲は、５％以下とした。
【００３９】
本発明鋼板は、冷延素材として使用することもできる。この場合、冷延前に酸洗工程を経ることになるが、この発明は、鋼板のスケール薄肉化を可能とすることから、酸洗性の観点からも好ましい。本発明鋼板を製造する場合、スラブ加熱後圧延する方法、連続鋳造後、短時間の加熱処理を施して、あるいは、この加熱工程を省略して直ちに圧延する方法の何れであっても良いが、特に、スラブを室温まで冷却せずに再加熱する方法は、省エネルギーの観点からより好ましい。
【００４０】
また、優れたスケール密着性を付与するためには、粗圧延後、仕上圧延機直前において高圧水ジェットを用いてデスケーリングを行い、一次スケールを完全に除去するのが好ましい。なお、熱間圧延中においては、バーヒーターにより加熱を行っても良い。バーヒーターによる加熱は、コイルボックス等を用いた連続熱延プロセスに対しても効果的に使用できる。この際、粗圧延バーの加熱は、上記以外に、コイルボックスの前後や粗圧延機の間または後に行っても良い。また、コイルボックスの後で溶接機の前後で粗圧延バーの加熱を行っても、この発明の効果は十分に発揮される。また、二次スケールの生成を抑制するためには、仕上スタンド間でのデスケーリングを行うのが好ましい。
【００４１】
鋼板の仕上圧延機出側温度は、通板可能な範囲で出来るだけ低く且つ鋼板の材質の均一性を確保するために、Ａｒ3点以上に設定することが好ましい。そのため、適正な仕上圧延機出側温度を保持するために、仕上スタンド間における冷却を兼ねたデスケーリングは、仕上板厚および仕上圧延速度に応じて、水圧、水量を調節して行うのが好ましい。更に、熱間圧延中において、不活性ガスあるいは還元性ガスを使用してもこの特性を低下させない。
【００４２】
【実施例】
次に、この発明を実施例により更に説明する。
【００４３】
表２に示す化学組成を有する鋼を連続鋳造にて鋳片とし、粗圧延および高圧水を用いたデスケーリングを行い、仕上圧延を終了した後、表３に示すような条件下でコイルに巻き取り、次いで、徐冷カバーに装入後、窒素ガス雰囲気中にて４００℃まで種々の冷却速度で冷却し、その後、大気中にて放冷した。
【００４４】
【表２】
0004320891.tif 000003
【００４５】
【表３】
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【００４６】
このようにして得られたコイルのＴ、ＭおよびＢ部からサンプルを切り出し、Ｘ線回折によりスケール組成を測定し、光顕観察によりスケールの厚さを測定し、そして、１８０度曲げ加工後、テーブ剥離試験によりスケールの密着性を評価した。この結果を、表４に示す。なお、表４において、Ｔ部５ｍとは、コイルのトップ側端部から鋼板長手方向５ｍでコイル幅方向中央部の部分をいい、Ｂ部５ｍとは、コイルのボトム側端部から鋼板長手方向５ｍでコイル幅方向中央部の部分をいう。
【００４７】
【表４】
0004320891.tif 000005
【００４８】
表４から明らかなように、何れの鋼種および板厚においても巻取条件および徐冷カバーの使用条件がこの発明の範囲内にある本発明例は、何れも、コイルの位置によらず、極めて優れたスケール密着性が得られていることが分かる。なお、何れのサンプルにおいても、ＦｅＯの残留は認められなかった。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、仕上げ圧延ベース速度、巻取温度を適正化すると共に、徐冷カバーを使用することによって、ＦｅＯの残留がなく、地鉄との境界にマグネタイトを生成させることによって、曲げ加工時のスケールの剥離・押込みによる疵発生が低減し、表面性状に極めて優れた高炭素熱延鋼板を低コストで製造することができるといった産業上極めて有用な効果がもたらさされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スケール密着性に及ぼす仕上圧延ベース速度および鋼板の仕上板厚の影響について示したグラフである．
【図２】スケール厚さ、スケール密着性およびマグネタイトシームの有無に及ぼす巻取温度の影響について示したグラフである。
【図３】スケール密着度に及ぼす冷却速度の影響について示したグラフである。
【図４】Ｆｅ2Ｏ3の厚さおよびスケール密着性に及ぼす酸素濃度の影響について示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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