(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延においてＳi：１．１質量％以上を含むＳi含有鋼板のデスケーリング方法であって、Ｓi：1．1質量％以上を含むスラブを加熱炉内で１１７５℃以上に焼き込み８０分以上保持したのち、１２００℃まで加熱して抽出し、前記スラブの表面温度が１１７５℃以上においてスラブ表面の水の衝突圧が０．４〜１．３ＭＰaとなるようにデスケーリングを行い、更に該デスケーリング終了後より第１の圧延以前までの間において２０秒間以上、スラブ表面の水切りを行って復熱させ、再度、スラブ表面の水の衝突圧が０．４〜１．３ＭＰaとなるようにデスケーリングを行い、その後に粗圧延と仕上圧延を行い、巻き取り後に酸洗することを特徴とする塗装後に表面性状に優れた熱延鋼板のデスケーリング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用のホイール、足まわりの強度都材等として熱延鋼板を塗装後に使用される塗装後の表面性状に優れた熱延鋼板のデスケーリング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からＳｉを多く含む鋼材を加熱すると加熱雰囲気中の酸素と反応して表面にＦｅＯ―Ｆｅ2ＳｉＯ4の共晶化合物（ファイアライト）を生じ、地鉄中にくさび状に食い込み、通常の水圧によるデスケーリングを実施しても、まだら状に残存してＳｉスケールまたは赤スケールと呼ばれるスケール模様欠陥となる。このＳｉスケールは酸洗後に、除去されるが酸洗前に残存していた部分と発生の無い部分とで酸洗後の鋼材表面に凹凸を生じ部材として使用する際に塗装ムラとなって自動車ホイール等の最終製品の美観を損なう。特に近年ではフルフェースホイール化が進展しており鋼材表面の露出部は塗装後の高表面性状が要求されてきているためこの解決が必要であった。
【０００３】
そのためこれまでにもこのスケール疵を防止する技術が提案されている。例えば、特開平４―２３８６２０号公報には、難剥離性スケール鋼種を熱間圧延するに際し、仕上圧延前に、単位散布面積あたりの衝突圧が２０ｇｆ／ｍｍ２以上４０ｇｆ／ｍｍ２以下（約０．２ＭＰａ以上０．４ＭＰａ以下）で、かつ流量が０．１リットル／ｍｉｎ・ｍｍ２以上０．２リットル／ｍｉｎ・ｍｍ２以下の高圧水スプレーを鋼板表面に噴射する技術が開示されている。また、特開平７―１４４２１３号公報には、Ｓｉ：０．１５ｗｔ％以上を含むＳｉ含有鋼板の熱延スケール疵防止方法において、Ｐ：０．０１２〜０．０３０ｗｔ％を含有させたスラブを１２３０℃超〜１３００℃に加熱し、加熱後少なくとも仕上圧延前までに衝突圧２ＭＰａ以上の高圧水でデスケーリングを行う技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記特開平４―２３８６２０号公報に開示された技術では、大部分のスケールは剥離されるが、高Ｓｉ鋼で形成される地金に食い込むようなスケールは除去されずに残る場合があり、Ｓｉスケールや他のスケール疵を完全に回避することはできないため、酸洗後の鋼材表面に凹凸を生じ部材として使用する際に塗装ムラとなって自動車ホイール等の最終製品の美観を損なうという問題があった。また、上記特開平７―１４４２１３号公報に開示された技術では、衝突圧を２ＭＰａ以上の超高圧デスケーリング装置を必要とするため初期投資および、電力原単位等のランニングコストが極めて高価であり経済性を損ねるという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決し、塗装後の表面性状に優れた熱延鋼板のデスケーリング方法を提供することを課題とする。即ち、Ｓi：１．１質量％以上を含むＳi含有鋼板であって、全面に亘って均一に表面粗さが小さく、最終製品の美観を損ねることなく、しかも製造においては初期投資および、電力原単位等のランニングコストが少なくて済む経済性に優れ、塗装後の表面性状に優れた熱延鋼板のデスケーリング方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記の目的を達成すべく、まず部材として使用する除の塗装ムラを防止した塗装後の表面性状に優れた熱延鋼板の条件として酸洗後の鋼板の粗度（平均租度、最大粗度）の適正条件を見出した。さらに従来の技術ではＳiスケールの除去であったことに対して発想の転換を行い、最終製品の美観を確保するために均一な薄いＳｉスケールをほぼ全面に発生させることによって、酸洗後の鋼材の表面粗度を適正化し、部材として使用する際の塗装ムラを防止させることに着目した。
このような鋼板を得る製造条件として、まずＳiスケールの根元となるＦｅＯ−Ｆｅ2ＳｉＯ4の共晶化合物（ファイアライト）をその共晶温度以上の液層状態において、衝突圧０．４〜１．３ＭＰaでデスケーリングすることにより、粗圧延以前におけるスラブ表層のファイアライトの厚みを１００〜２００ミクロン程度から１０〜２０ミクロン程度まで９割方除去し圧延後には僅かに残存したファイアライトによる極薄い均−なＳiスケールを残存させるデスケーリング方法を見出したのである．さらにＳiの添加畳、加熱炉の焼き込み方法について種々の条件を変更した試験を行い、鋼板表面の全而に渡っでＳiスケールを生成させる製造条件を明らかにし、最終的に上記のデスケーリング方法と組み合わせることによって本熱延鋼板のデスケーリング方法を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、特許請求の範囲に記載した下記内容をその要旨とする。
【０００８】
（１）熱間圧延においてＳi：１．１質量％以上を含むＳi含有鋼板のデスケーリング方法であって、Ｓi：1．1質量％以上を含むスラブを加熱炉内で１１７５℃以上に焼き込み８０分以上保持したのち、１２００℃まで加熱して抽出し、前記スラブの表面温度が１１７５℃以上においてスラブ表面の水の衝突圧が０．４〜１．３ＭＰaとなるようにデスケーリングを行い、更に該デスケーリング終了後より第１の圧延以前までの間において２０秒間以上、スラブ表面の水切りを行って復熱させ、再度、スラブ表面の水の衝突圧が０．４〜１．３ＭＰaとなるようにデスケーリングを行い、その後に粗圧延と仕上圧延を行い、巻き取り後に酸洗することを特徴とする塗装後に表面性状に優れた熱延鋼板のデスケーリング方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず、Ｓｉ：１．１質量％以上を含むＳｉ含有熱延鋼板において、熱延鋼板の酸洗後における鋼板表面の粗度（平均粗度Ｒａと最大粗度Ｒｍａｘ）と熱延鋼板を自動車ホイールに加工しそれを塗装後の表面の塗装ムラにより意匠性の調査を行った。
図１は、粗度（平均粗度Ｒａと最大粗度Ｒｍａｘ）と塗装ムラの関係をしめすもので、塗装ムラの有無は、鋼板の表面に塗装を行い１０００ルクス以上の光に反射させて人の目によって確認した場合に、指紋状の小さなものから年輪状の大きなものを含む「マダラ」模様であって表面が一様でなく見えるものは、「塗装ムラあり」、見えないものは「塗装ムラなし」と定義した。なお、ここで、塗装前の熱延鋼板の粗度は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１により測定した。
【００１０】
図１より、熱延鋼板の表面粗度として平均粗度Ｒａが２．０μｍ以下であり、かつ最大粗度Ｒｍａｘが２０μｍ以下の場合に、塗装ムラが少なく塗装後の表面性状に優れた製品が得られることが判った。但し、平均粗度Ｒａが１．５μｍ以下又は最大粗度Ｒｍａｘが１６μｍ未満の場合には、光沢がやや鏡面的に変化してスリガラス状の特有な表面性状が逆に劣化するようになることから、熱延鋼板の表面粗度として平均粗度Ｒａが１．５μｍ超〜２．０μｍ以下であり、かつ最大粗度Ｒｍａｘが１６μｍ超〜２０μｍ以下の場合を本発明の範囲とする。
【００１１】
次に、塗装後の表面性状に優れた前記熱延鋼板を得るための製造条件として好ましい実施形態について以下に詳細に説明する。
まず、諸条件を得るに至った実施例につき説明し、その後その試験の結果に基づき得られた諸条件について説明する。
【００１２】
（実施例１）
Ｓｉ：１．１〜２．０質量％を含有するスラブについて、スラブ表面温度を変え、スラブ表面での水の衝突圧が０．２ＭＰａ〜１．３ＭＰａとなるようにデスケーリングを行い、その後、粗圧延、仕上圧延、冷却、巻き取り、酸洗を行ってデスケーリング噴射時のスラブ表面温度および、デスケーリング方法（スラブ表面での水の衝突圧、デスケーリング回数、複数回デスケーリングする場合にはそれぞれのデスケーリングの間の時間）がコイル表面の粗度に及ぼす影響を調べた。
【００１３】
試験条件はデスケーリングの水噴射時のスラブ表面温度および、デスケーリング方法のみを変化させ粗圧延、仕上圧延、冷却、巻き取り、酸洗条件は一定とした。デスケーリングの水噴射時のスラブ表面温度はＦｅＯ―Ｆｅ2ＳｉＯ4の共晶化合物（ファイアライト）の共晶温度以上（１１８９〜１１９５℃）の場合と共晶温度未満（１１５５〜１１６０℃）の場合とで行った。デスケーリングのスラブ表面での水の衝突圧はそれぞれのデスケーリング噴射時のスラブ表面温度において０．２ＭＰａ〜１．３ＭＰａに変化させた。
【００１４】
デスケーリングは１回のみ実施する場合と、前記デスケーリング終了後にスラブ表面の水を十分に水切りして一定時間経過させて復熱後に再度デスケーリングを行い合計２回実施する場合とで行った。１回目と２回目のデスケーリング間の時間は１０秒の場合と２０秒の場合とで行った。デスケーリングの水噴射時のスラブ表面温度は加熱炉焼き上げもしくは加熱抽出後の空冷時間にて調整しサーモトレーサーにて測温を行った。デスケーリングのスラブ表面での水の衝突圧はデスケーリングノズルに水を供給するポンプ電源の周波数を変更して吐出圧を調整した。粗圧延、仕上圧延条件はトータル圧下率を９８％とし、冷却は仕上圧延後１００℃以下に冷却して巻き取りを行った。試験条件と試験後の酸洗後コイル表面の粗度測定結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
なお、ここでスラブ表面の水の衝突圧ｐは、例えば「熱間圧延における高圧水脱スケール時の衝突圧」（「鉄と鋼」第７７年（１９９１）第９号７０頁〜７７頁）に開示があるように、デスケーリング用のノズル流量Ｖ、水吐出圧力Ｐ、デスケーリングノズルからスラブまでの垂直距離Ｈから下記（１）式を基に算出することができる。
ｐ＝５．６４ＰＱ／Ｈ2・・・（１）
ここで、
ｐ：スラブ表面衝突圧（ＭＰａ）
Ｐ：吐出圧（ＭＰａ）
Ｑ：吐出量（リットル／ｓｅｃ）
Ｈ：スラブ表面とノズルとの距離（ｃｍ）
【００１７】
試験方法を図２に示すように二通りのデスケーリング方法とし、加熱炉１から抽出した鋼板２に１回目のデスケーリング３を施しその後、粗圧延、仕上圧延、冷却、巻き取り、酸洗を行うケースと、復熱によるスケールオフ効果を見極めるため、１回目のデスケーリング３を行い、デスケーリング間の復熱時間を一定時間確保した後で、２回目のデスケーリング４を行いその後、粗圧延、仕上圧延、冷却、巻き取り、酸洗を行うケースとで実施した。
【００１８】
図３は表１の粗度測定結果をグラフ化したものであるが試験ＮｏのＪ，Ｋ，Ｌにおいて平均表面粗度Ｒａおよび最大粗度Ｒｍａｘともに適正な粗度条件（Ｒａが１．５μｍ超〜２．０μｍ以下、Ｒｍａｘが１６μｍ超〜２０μｍ）が得られることがわかる。
このことから試験ＮｏのＪ，Ｋ，Ｌの試験条件より、表面粗度の適正範囲にするための必要な条件は、デスケーリング噴射時の鋼板の表面温度がファイアライトの共晶温度以上（＝１１７５℃以上）であり、かつ衝突圧０．４〜１．３ＭＰａでデスケーリングを行い、さらにスラブ表面の水を十分に水切りしてデスケーリング間の復熱時間を２０秒以上とした後で、衝突圧０．４〜１．３ＭＰａのデスケーリングを行う場合であることが判る。
【００１９】
（実施例２）
加熱炉で焼き込みする場合のＦｅＯ―Ｆｅ2ＳｉＯ4の共晶化合（ファイアライト）の共晶点以上の加熱炉在炉時間と加熱抽出温度が粗圧延、仕上圧延、冷却、巻き取りを行って、コイル表面に発生するＳｉスケールの発生度合い（鋼板表面の生成面積率）に及ぼす影響を調査した。
鋼板のＳｉ質量％は０．３％〜１．５％に変化させ、鋼板の共晶点以上の加熱炉在炉時間は５０分〜２５０分、加熱抽出温度は１１４０℃〜１２６０℃に変化させ、巻き取り後の黒皮状態でのコイルの表面へのＳｉスケールの発生が面積率で９８％以上を「全面発生」、面積率で９８％未満を「マダラ」状の発生と定義した。ここで、スラブ温度は焼き上がりにくいコーナー部も含め全面をもれなく共晶点以上にするため、実験では１１７５℃以上の焼き込みを行った。
【００２０】
図４はＳｉ質量％が１．５％における鋼板の共晶点以上の加熱炉在炉時間と加熱抽出温度がＳｉスケールの全面発生度合いに及ぼす影響を図示した結果を示す。また図５、図６および図７は同様にそれぞれＳｉ＝１．２５％、Ｓｉ＝１．１％、Ｓｉ＝１．０％の場合を示す。
図４〜７の試験結果より鋼板表面にＳｉスケールの発生が面積率で９８％以上にほぼ全面に発生するにはＳｉ≧１．１％を含むＳｉ含有鋼板であって、ファイアライトの共晶点（＝１１７５℃）以上の加熱炉在炉時間は８０分以上保持し、加熱炉抽出温度は１２００℃以上であることが必要であることがわかる。なお、「マダラ」模様のものは、その後酸洗して塗装した後では、何れも前記したような「塗装ムラあり」が発生していたが、「Ｓｉスケールがほぼ「全面発生」した場合には、酸洗後に塗装した後では何れも「塗装ムラ」は発生していなかった。
【００２１】
以上の実施例１と２の結果から、本発明における熱延鋼板の製造方法の諸条件について説明する。
（デスケーリング）
最終部材として使用する際の表面の塗装ムラを防止するためには、酸洗後における鋼材表面の粗さを適正範囲にする必要であり、その具現化手段として、Ｓｉスケールの根元となるＦｅＯ―Ｆｅ2ＳｉＯ4の共晶化合物（ファイアライト）をその共晶温度以上（鋼材表面温度が１１７５℃以上）の液層状態でデスケーリングし極薄い均一なＳｉスケールを残存させなければならない。そこで、炉内で生成した１次ファイアライト層は１００〜２００ミクロンの厚さがあるが液層状態で一旦、除去するため衝突圧は、０．４〜１．３ＭＰａで良い。但し、１回目のデスケーリング終了後にスラブ表面の水切りを十分に行い，復熱させ，表面２次酸化および，地鉄界面の再液層化をさせて２回目のデスケーリングでスケールオフを行うことで、くさび状に食い込んだ根部のファイアライトを除去させる必要がある。
【００２２】
また復熱時間はスケールの成長を促すためスラブ表面の水切りを十分に行った上で２０秒以上は必要である。デスケーリング後も粗圧延入口の時点において、根部のファイアライトは完全には除去されず１０〜２０ミクロンは残存するが仕上圧延の終了時にはファイアライト層は１〜２ミクロンまで圧縮されて極薄く均一に発生するため酸洗後にまだら模様とならず塗装によって可視不可となり美観を確保できる。
【００２３】
（Ｓｉ含有量）
上述した加熱抽出直後のデスケーリング方法によって極薄い均一なＳｉスケールを残存させる手だてを得たが最終部材を全面が均一な薄いＳｉスケールで復われている表面性状として美観を確保するには加熱炉内において鋼材表面にもれなく全面に１次Ｓｉスケールを発生させる必要がある。一般的に加熱温度が共晶物の融点以上であっても部分的に共晶−融解の現象が生じない部位が存在することが分かっており、Ｓｉ量が少ない程その傾向が強く生じることが知られている。その理由として鋼中には様々な元素が存在するためＦｅ，Ｓｉ以外の酸化物が共存し融点が異なる。結晶粒径がことなり３重点、粒界面へのＦｅ2ＳｉＯ4の侵入に偏りが生じ濃化が遅れている部位で十分な量の共晶物が得られていない等が考えられるが、発明者らは実機ラインでの試験結果から操業上有効な全面にＳｉスケールを発生させるＳｉ含有量の条件として１．１％以上であることをつきとめた。
【００２４】
（加熱炉焼き上げ条件）
加熱炉在炉時間が長くなると表面スケール内部および、スケール地鉄界面にＦｅ2ＳｉＯ4が発達するが加熱炉在炉時間、焼き上げパターンの加熱炉焼き上げ条件の変化によりＦｅ2ＳｉＯ4の溶解形態が変化して厚み，凹凸といったＦｅ2ＳｉＯ4発達形態が大きく変化しており炉内での１次Ｓｉスケールの発生に影響していると考えられる。炉内において全面Ｓｉスケールの鋼板表面を確実に得るにはＳｉ含有量を１．１％以上とし更にＦｅ2ＳｉＯ4の炉内での発達形態を踏まえた加熱炉の焼き上げ条件が必要である。発明者らは実機ラインでの試験結果から操業上有効な全面Ｓｉスケールの発生条件として加熱炉内でＦｅＯとＦｅ2ＳｉＯ4の共晶点である１１７５℃以上に焼き込み８０分以上保持したのち１２００℃まで加熱して抽出する焼き込み方法にすれば良い知見を得た。
【００２５】
Ｓｉ：１．０〜１．４質量％のスラブを加熱炉に挿入して加熱し、抽出後にスラブ表面のデスケーリングを行った後に、粗圧延、仕上圧延して巻き取り、巻き取り後、酸洗した。そしてその熱延鋼板に塗装を行った後、その表面の塗装ムラを調査した。塗装ムラの有無は、前記のように鋼板の表面に塗装を行い１０００ルクス以上の光に反射させて人の目によって確認した。なお、酸洗前に熱延鋼板の表面のＳｉスケール被覆（面積率）を調査し、酸洗後には熱延鋼板の表面の粗度（Ｒａ、Ｒｍａｘ）をＪＩＳ  Ｂ０６０１に従って測定した。
【００２６】
表２にスラブＳｉ濃度、加熱条件、デスケーリング条件とその結果を示す。表２に示す通り本発明例（ａ〜ｄ）は全て、鋼板表面がほぼ全面に薄いＳｉスケールに覆われ（９８％以上），且つ酸洗後の鋼板表面の平均粗さＲａが１．５μｍ超〜２．０μｍ以下でありかつＲｍａｘが１６μｍ超〜２０μｍであり、その後の塗装ムラもなく意匠性に優れた鋼板の表面を確保できた。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
一方、比較例ｅは、Ｓｉ質量［％］の条件が外れたのでＳｉスケール面積率が低くまだら模様を発生した結果、塗装ムラが発生した。比較例ｆは、加熱炉内での１１７５℃以上の保持時間の条件が外れたのでＳｉスケール面積率が低くまだら模様を発生した結果、塗装ムラが発生した。比較例ｇは、加熱炉抽出温度の条件が外れたのでＳｉスケール面積率が低くまだら模様を発生した結果、塗装ムラが発生した。
【００２９】
比較例ｈは、デスケーリング噴射時のスラブ表面温度の条件が外れたのでＳｉスケール面積率は良好であったが表面粗度を縮小化できなかった結果、塗装ムラが発生した。比較例ｉ，ｊは、復熱後のデスケーリング噴射または十分な復熱を行っていない為、Ｓｉスケール面積率は良好であったが表面粗度を縮小化できなかったため、塗装ムラが発生した。比較例ｋはデスケーリング噴射時の衝突圧の条件が外れたのでＳｉスケール面積率は良好であったが表面粗度を縮小化できなかったため、塗装ムラが発生した。比較例ｌはデスケーリング噴射時のスラブ表面温度と衝突圧の条件が外れたのでＳｉスケール面積率は良好であったが表面粗度を縮小化できなかったため、塗装ムラが発生した。比較例ｍはＳｉ質量［％］  および、加熱炉内での１１７５℃以上の保持時間の条件が外れたのでＳｉスケール面積率が低くまだら模様を発生した結果、塗装ムラが発生した。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によればデスケーリング、Ｓｉ含有量、加熱炉焼き上げ条件を確保することにより熱間圧延における既存の標準装備を逸脱していないため大きな初期投資を必要とせずまた電力原単位の大幅な悪化もさせることなく、全面が均一な薄いＳｉスケールで覆われている熱延鋼板を得、最終部材の表面においてはＳｉスケールによるまだら模様の無い十分な美観を確保することができるなど、産業上極めて有用な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  粗度（平均粗度Ｒａと最大粗度Ｒｍａｘ）と塗装ムラの関係を示す図である。
【図２】  実施例１の試験方法を示す図である。
【図３】  実施例１における製品表面の粗度測定結果を示す図である。
【図４】  Ｓｉ質量％が１．５％における鋼板の共晶点以上の加熱炉在炉時間と加熱抽出温度がＳｉスケールの全面発生度合いに及ぼす影響を示す図である。
【図５】  Ｓｉ質量％が１．２５％における鋼板の共晶点以上の加熱炉在炉時間と加熱抽出温度がＳｉスケールの全面発生度合いに及ぼす影響を示す図である。
【図６】  Ｓｉ質量％が１．１％における鋼板の共晶点以上の加熱炉在炉時間と加熱抽出温度がＳｉスケールの全面発生度合いに及ぼす影響を示す図である。
【図７】  Ｓｉ質量％が１．０％における鋼板の共晶点以上の加熱炉在炉時間と加熱抽出温度がＳｉスケールの全面発生度合いに及ぼす影響を示す図である。
【記号の説明】
１：加熱炉
２：鋼板
３：１回目のデスケーリング装置
４：２回目のデスケーリング装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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