JP3383018B2 - 連続焼鈍による非時効性軟質表面処理原板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、錫メッキやクロム酸処
理などの表面処理が施される表面処理原板の硬さレベル
がテンパー度で１〜３の非時効性表面処理用原板を連続
焼鈍で製造する方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】錫メッキやクロム酸処理などの表面処理
が施される非時効性表面処理原板の硬さレベルがテンパ
ー度で１〜３の軟質表面処理用原板（以下、「Ｔ−１〜
Ｔ−３」という）は、これまで、焼鈍時間が２〜３日も
掛かる箱焼鈍法で製造されてきた。この方法は、バッチ
式で、且つ焼鈍に２〜３日も要するため、生産性が極め
て悪いものであった。 【０００３】従来、生産性が比較的良好な連続焼鈍方式
でＴ−１〜Ｔ−３の非時効性の軟質表面処理原板を製造
する方法は、大きく分けて次の２種類の方法が提案され
ている。 【０００４】第１の方法は、ＴｉやＮｂのような炭化物
形成元素を含有した鋼を用いる方法である。この方法
は、ＴｉやＮｂでＣを安定な炭化物として固定すること
で完全非時効とする方法であって、実験室レベルでは軟
質で完全非時効な材質が得られるが、現在実用化されて
いる連続焼鈍設備（以下、「現ＣＡＬ」という）で製造
するには、大きな障害がある。即ち、ＴｉやＮｂを非時
効性が得られる程度以上に添加した鋼は、再結晶温度が
著しく上昇し、現ＣＡＬの製造可能な焼鈍温度の上限を
越えてしまうという大きな障害がある。実用上は、Ｔｉ
やＮｂのような炭化物形成元素を含有した鋼を用いてお
り、現ＣＡＬ方式で非時効の軟質材の製造は、実質的に
は不可能である。現ＣＡＬでは、焼鈍温度を上昇させて
いくと、鋼板の温度の上昇と共に鋼板強度が軟化し、炉
内を通板させるために付与されている張力によって鋼帯
が延びたり、炉内に設置されているハースロールの部位
で「絞り」と称されている板の重なりしわが発生したり
して、炉内破断や、形状不良品が発生するようになる。
この様な不良が発生しない上限の温度が、連続焼鈍炉の
上限温度とされている。 【０００５】第２の方法は、焼鈍温度の上昇の無いＮｂ
やＴｉを含有しない極低炭素鋼を素材とする方法であっ
て、特開昭５９−１２９７３３号公報のものや特開昭６
１−２０７５２０号公報に開示されている。しかし、特
開昭５９−１２９７３３は、非時効性を有するが硬質ブ
リキ原板の製造方法であって、軟質表面処理原板の製造
法ではない。また、特開昭６１−２０７５２０号公報
は、焼鈍温度を７２０〜８５０℃と極めて高くし結晶粒
径を大きくすることと、更に、調質圧延率を５〜１０％
と通常のドライ調質圧延が困難な量を施す方法であり、
焼鈍温度並びに調質圧延率の点で実用化に大きな障害の
ある方法である。 【０００６】本発明のような超短時間連続焼鈍法につい
ても、従来から研究がなされており、特公昭３６−１０
０５２号公報、特公昭３６−２１１５５号公報、特公昭
４０−３０２０号公報、特公昭４６−１９７８１号公
報、がある。しかし、特公昭３６−２１１５５号公報の
ものは、２００〜３００℃でコイルとして巻き取らねば
ならず酸化防止、巻き取り設備、巻き取ったコイルの冷
却方法或いは冷却時のコイル内外周の不均一冷却等の問
題がある。また、特公昭３６−１００５２号公報、特公
昭４０−３０２０号公報、特公昭４６−１９７８１号公
報、特公昭４０−３０２０号公報は、何れも非時効性の
Ｔ−１〜Ｔ−３の軟質表面処理原板の製造は不可能であ
る。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、生産性の障
害も無く生産性の良い連続焼鈍法によるＴ−１〜Ｔ−３
の非時効性軟質表面処理原板の製造方法を提供すること
を目的としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するため、鋼成分、熱延条件、冷間圧延条件、連
続焼鈍条件について総合的に検討し、本発明を見いだし
たものであり、本発明の要旨は、下記の通りである。 【０００９】Ｃ：０．０００５〜０．００５０％，Ｍ
ｎ：０．０５〜０．６０％，Ｐ：０．００１〜０．０２
５％、Ｓ：０．００１〜０．０２５％、ｓｏｌＡｌ：
０．０２０〜０．１２０％，Ｎ：≦０．００６０％，Ｎ
ｂ：｛７．７５×［Ｃ（％）−０．０００４］×０．６
５｝％〜０．０２３％，Ｔ．Ｏ：≦０．００７０％，残
部不可避的不純物及び鉄からなる鋼片を、通常の熱間圧
延条件で加熱、熱間圧延を行い、巻き取って熱延鋼帯と
し、８５％以上の冷間圧延を行い、その後、連続焼鈍に
て少なくとも５００℃以上の温度域を１００℃／ｓ以上
で再結晶温度〜８８０℃に加熱し、３秒以下の保定を行
い、その後室温まで冷却する再結晶焼鈍を行い、次い
で、調質圧延を０．６〜３．５％の範囲で施すことを特
徴とする連続焼鈍による非時効性軟質表面処理原板の製
造方法。 【００１０】以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明者等は、安定した非時効化が達成でき、且つ表面
処理原板の耐食性を阻害する介在物（製鋼での脱酸生成
物）の生成の懸念の無いＮｂを添加する極低炭素鋼を用
いて、生産上の障害も無く生産性の良い連続焼鈍法によ
るＴ−１〜Ｔ−３の非時効性軟質表面処理原板の製造法
について種々検討した。 【００１１】まず、事前検討として、先に述べた連続焼
鈍法において高温焼鈍が困難であることの原因は、ハー
スロールに鋼板が接触することに起因するものと考え、
高温域での滞在時間を短くする方法、即ち、現ＣＡＬと
同じ加熱速度で均熱時間をほぼゼロにして再結晶焼鈍を
行う方法について検討した。しかし、均熱時間がほぼゼ
ロの時のＮｂ添加極低炭素鋼の再結晶温度は、均熱時間
が２０sec 程度である場合に比べて著しく上昇すること
が分り、実機化が困難であることが判明した。 【００１２】更に、種々の方法に付いて検討し、Ｎｂ添
加極低炭素鋼の再結晶温度は、１０００℃／ｓ程度の超
急速加熱を行った場合に顕著に低下するという実験結果
を得た。そこで、このことを更に詳細に検討するため、
Ｎｂ添加極低炭素鋼の再結晶温度に関して、成分含有
量、熱延条件、冷間圧延条件、連続焼鈍条件について総
合的に検討し、「Ｃ：０．０００５〜０．００５０％，
Ｎｂ：｛７．７５×［Ｃ（％）−０．０００４］×０．
６５｝％〜０．０２３％，連続焼鈍にて少なくとも５０
０℃以上の温度域を１００℃／ｓ以上で再結晶温度〜８
８０℃に加熱し３秒以下の焼鈍を行うこと」を主ポイン
トとする連続焼鈍による非時効性軟質表面処理原板の製
造が可能となること、を初めて見い出した。 【００１３】図１は、本発明のポイントである「連続焼
鈍の加熱に於いて少なくも５００℃以上の温度域を１０
０℃／ｓ以上で再結晶温度〜８８０℃に加熱すること」
の効果を示した図である。本発明で製造したＣ：０．０
０１８％、Ｎｂ：０．０１６％、ｓｏｌＡｌ：０．０６
５％，Ｎ：０．００１８％，スラブ加熱温度（以下、
「ＳＲＴ」という）：１１８０℃，Ｃ．Ｔ：６３０℃、
冷間圧延率：９０％で圧延した０．２５mmの冷延板を、
図２に示すヒートサイクルで加熱速度（α_H ）と均熱温
度（Ｔ）を変え、時間（ｔ）を０．１sec 、冷却速度
（α_c ）を２００℃／ｓとし、熱処理を行った鋼板の組
織を調査し、再結晶の完了する温度を求めた。その結果
を示した図１から、加熱速度が現ＣＡＬのような２０℃
／ｓの場合は、先に述べたように、再結晶温度が顕著に
上昇することが分った。この実験結果は、たとえ、均熱
時間が無くとも、あまりにも再結晶温度が高いので鋼板
の強度の低下が著しくなり、高温部を良好な形状で通板
することは困難であることが容易に予測させ得るもので
ある。 【００１４】一方、本発明の範囲の１００℃／ｓ以上の
超急速加熱速度であれば、保持時間が殆ど無い条件でも
再結晶完了温度の顕著な低下が得られることが分った。
この実験結果によって、本発明であれば、生産上の障害
も無くＴ−１〜Ｔ−３の非時効性軟質表面処理原板の製
造が可能になることが明らかになった。 【００１５】このように、１００℃／ｓ以上で加熱する
ことにより、従来の２０℃／ｓより再結晶温度が低下す
るメカニズムについては必ずしも充分に解明できていな
いが、下記のＡおよびＢの効果によるものではないかと
推察される。尚、これらのＡ，Ｂの効果は、連続焼鈍の
加熱において少なくとも５００℃以上の温度域を１００
℃／ｓ以上で再結晶温度〜８８０℃に加熱することによ
り得られた。 【００１６】Ａ． 超急速加熱の場合は、再結晶から粒
成長の間の時間があまりにも短いので再結晶前、途中、
粒成長の段階に於いて、ＮｂＣやＡｌＮの微細析出が殆
ど起こらなくなる。その結果、Ｎｂ添加の極低炭素鋼を
２０℃／ｓ程度のゆっくりした加熱速度で加熱した場合
にみられる再結晶温度の顕著な上昇がなくなり、超急速
加熱を行うことにより再結晶がより低温で起こるととも
に粒成長も容易となり、より軟質材が得られようにな
る。 Ｂ． 超急速加熱の場合は、再結晶のスタート時に於け
るサブグレインの粒界の移動速度並びに粒成長時の粒界
の移動速度が極めて速いので、粒界への偏析元素の粒界
への移動が追従しなくなり粒界の移動を妨げる偏析元素
が少なくなる。その結果、超急速加熱を行うことにより
再結晶がより低温で起こるとともに粒成長も容易となり
より、軟質材が得られるようになった。尚、冷間圧延
率、成分等は、このサブグレインの生成並びに大きさ等
に影響を与えているのではないかと考えられる。 【００１７】図３は、本発明の目的である非時効性のＴ
−１〜Ｔ−３の軟質表面処理原板を得る方法についての
主要ポイントを示した図である。本発明者等は、本発明
で製造した種々のＣ含有量の熱延板を用い９０％の冷間
圧延率で０．２５mmの冷延板を製造し、図３に示すヒー
トサイクルで加熱速度（α_H ）を１０００℃／ｓ、均熱
温度（Ｔ）を７５０℃、時間（ｔ）を０．１sec 、冷却
速度（α_c ）を２５０℃／ｓとし、熱処理を行った焼鈍
板に、１．５％の調質圧延率で調質圧延を行い表面処理
原板を製造し、錫メッキを施してブリキを製造して、非
時効性、硬度並びに光学顕微鏡での組織を調査した。 【００１８】非時効性の評価は、得られた種々のブリキ
板を塗装焼き付け相当の２００℃×３０min の熱処理を
施し、引張り試験を行いＹＰ−Ｅ１を測定し、ＹＰ−Ｅ
１が０．５％未満であったものを非時効性とした。ま
た、硬度（Ｈ_R30T）の測定を行い、Ｔ−１〜Ｔ−３の軟
質材が得られたか否かの評価を行うと共に、光学顕微鏡
による組織調査で未済結晶粒の有無の調査も行った。そ
の結果、完全に再結晶が完了したものは、本実験範囲内
では全てＴ−３以下の軟質な硬度が得られていた。 【００１９】以上の調査結果に基づいて、非時効性が確
保できる条件について検討すると、Ｃ含有量が５〜５０
ppm の範囲では、Ｎｂ含有量を｛７．７５×［Ｃ（％）
−０．０００４］×０．６５｝％以上とすると、良好な
非時効性が得られることが明らかになった。その適用範
囲を、図３に示す。 【００２０】また、未済結晶粒の残存もなくＴ−１〜Ｔ
−３の軟質な材質が得られる範囲を整理すると、本発明
の条件内では、Ｎｂ含有量で整理出来る。これによれ
ば、０．０２３％を越えると本発明の超急速加熱法で再
結晶焼鈍を行っても未再結晶粒が残存するようになり、
Ｔ−３以下の軟質な材質が得られなくなる。図３にＮｂ
含有量の上限を示した。 【００２１】以上、図１および図３に示した内容をポイ
ントとする極めてコンパクトな超短時間焼鈍によって、
従来法のような生産性が極めて悪い箱焼鈍法によらなく
とも、非時効性の軟質表面処理原板の製造が可能である
ことが明らかになった。 【００２２】以下に、製造条件について詳細に述べる。
Ｃは、図３に示すように、非時効性に大きく影響する元
素であって、Ｃ含有量が増加するにつれて非時効化に必
要なＮｂ量は顕著に増加する。Ｃ含有量が５０ppm 超に
なると、未再結晶粒が残存するようになり、軟質な材質
が得られなくなるので、上限を５０ppm とした。尚、Ｃ
量が０．０００５％未満では通常の製鋼の真空脱ガス法
では製造が困難となるので、下限のＣ含有量を０．００
０５％とした。 【００２３】Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、は、材質を硬質化するばか
りではなく、これらの元素が増加すると鋼板の耐食性を
劣化させるので、それぞれの元素の上限値を０．６０
％，０．０２５％，０．０２５％とした。また、Ｍｎ，
Ｐ，Ｓの各々の下限値は、通常の製造法で得られる範囲
をもって下限値とした。 【００２４】ｓｏｌＡｌ量は、非時効化を達成するため
にＮをＡｌＮとして固定し、Ｎ時効を防止する必要があ
り、少なくとも０．０２０％は含有させる必要がある。
また、ｓｏｌＡｌは、多量に含有すると材質を硬質化す
るばかりではなく、鋼板の耐食性を劣化させるので、上
限値を０．１２０％とした。 【００２５】Ｎ含有量は、０．００６０％超になると、
材質が硬質化すると共にＮ時効が生じ易くなるので、
０．００６０％を上限値とした。Ｎ含有量は、低いほど
軟質な鋼板が得られ、特に規制する必要がない。 【００２６】Ｎｂは、ＣをＮｂＣとして非時効化するの
に重要な元素であり、Ｎｂ含有量を｛７．７５×［Ｃ
（％）−０．０００４］×０．６５｝％以上とする事
で、良好な非時効性が得られる。また、０．０２３％を
越えると本発明の超急速加熱法で再結晶焼鈍を行っても
未再結晶粒が残存するようになりＴ−３以下の軟質な材
質が得られなくなるので、これをＮｂ含有量の上限とし
た。 【００２７】Ｔ．Ｏ含有量は、０．００７０％超になる
とスラブの表層付近に気泡が発生し、メッキ原板の表面
傷などが増え良好な製品が得られなくなるばかりでな
く、軟質な材質も得られなくなるので０．００７０％を
上限値とした。下限値は、特に規制する必要がないので
規制しなかった。 【００２８】熱延条件は、特に規制する必要がなく通常
の熱延条件でよいが、Ｎが多い場合には、熱延時に低温
でスラブ加熱（以下、「ＳＲＴ」という）を行ったり、
高温巻き取りをする事によってＮの悪影響をより完全に
なくすることが出来るので、低温ＳＲＴや高温巻き取り
を行うのが好ましい。 【００２９】冷間圧延時の冷間圧延率は、低いと再結晶
焼鈍時の再結晶温度が高く材質が硬くなりＴ−１〜Ｔ−
３が得られ難くなると共に、メッキ製品は、板厚が薄い
ので８５％未満の冷間圧延率では熱延板の板厚が薄くな
りすぎ熱間圧延が困難となるので、下限値を８５％とし
た。尚、上限値は、特に規制する必要がないので規制し
なかった。 【００３０】連続焼鈍時の再結晶焼鈍の加熱速度は、本
発明の最も重要なポイントであり、その効果並びにメカ
ニズムは、先に述べた通りである。加熱速度が１００℃
／ｓ未満では超急速加熱効果が得られず、材質が硬化し
Ｔ−１〜Ｔ−３の硬度が得られなくなるので、１００℃
／ｓを下限値とした。 【００３１】再結晶焼鈍時の焼鈍温度は、本発明の条件
の鋼であって、完全に再結晶が完了していれば、Ｔ−３
以下の軟質な材質が得られるので再結晶温度を下限値と
した。焼鈍温度が８８０℃超になると均熱帯を通過する
時に鋼板が軟化し、延び易くなり通板性が悪くなるの
で、８８０℃を上限値とした。 【００３２】再結晶焼鈍時の均熱時間は、超急速加熱焼
鈍では均熱時間がなくとも充分な再結晶と粒成長が生じ
Ｔ−１〜Ｔ−３の硬度が得られるので、均熱時間の下限
値は規制する必要がない。均熱時間の上限を３sec とし
たのは、本発明の目的である「設備費を大きく軽減し得
る極めてコンパクトな連続焼鈍設備でＴ−１〜Ｔ−３の
製造が可能な連続焼鈍による非時効性軟質表面処理原板
を製造する方法」の思想から外れるようになるので、３
sec を上限値とした。 【００３３】再結晶焼鈍後の冷却条件は、本発明の鋼成
分範囲内では材質に特に影響を与えないので特に規制す
る必要がなく、徐冷となる通常のガスジェット冷却法や
３００℃／ｓのような強力なガスジェット冷却法等で室
温まで冷却すればよい。尚、３００〜５００℃付近で数
秒から数分の過時効処理は、材質に殆ど影響を及ぼさな
いので過時効処理の効果がないが、過時効処理を施して
も差し支えがない。 【００３４】調質圧延は、調質圧延の効果を安定して得
るには少なくとも０．６％以上の調質圧延を行う必要が
あるので０．６％を下限の調質圧延率とした。また、表
面処理原板の調質圧延は通常ドライ調質圧延が行われ、
ドライ調質圧延では３．５％が限界であるので３．５％
を上限とした。 【００３５】 【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて更に説明
する。表１に示す化学成分を有する鋼を、表２に示す熱
延条件で２．５mmの熱延鋼帯を製造し、冷間圧延率９０
％で０．２５mmの冷延鋼板を得た。次いで、図２に示す
ヒートサイクルにより、表２に示す温度、時間条件で連
続焼鈍及び調質圧延を施し、表面処理原板を得て、これ
に錫メッキを施し、ブリキ板を製造した。得られたブリ
キ板の硬度（Ｈ_R30T）を測定し、その結果を、表２に示
す。非時効性の評価は、得られた種々のブリキ板を塗装
焼き付け相当の２００℃×３０min の熱処理を施し、引
張り試験を行い、ＹＰ−Ｅ１を測定し、ＹＰ−Ｅ１が
０．５％未満であったものを非時効性とした。非時効性
が確保できたものは○、確保できなかったものは×とし
て、その結果を表２に示す。 【００３６】 【表１】【００３７】 【表２】 但し、ＳＲＴ：スラブ加熱温度、Ｆ．Ｔ：熱延仕上温
度、Ｃ．Ｔ：巻き取り温度 【００３８】鋼Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、いずれも本発明の範
囲内の成分の鋼である。鋼Ａ，Ｂ，Ｄは、それぞれ、Ｃ
含有量を１０，２２，３６ppm ，Ｎｂ含有量を０．０１
４，０．０１８，０．０２１％と変化させたものであ
る。鋼Ｃは、硬度アップのためにＭｎを０．５１％添加
したものである。 【００３９】鋼Ｅは、Ｃ含有量が０．００６５％と高く
外れ、Ｎｂ含有量も０．０１６％と非時効化に必要な下
限のＮｂ含有量の下方に外れた本発明の範囲外の成分の
ものである。鋼Ｆは、Ｎｂ含有量が０．０３３％と上限
を外れた本発明の範囲外の成分のものである。 【００４０】試料１，２，３，４，５，６，７，８は、
本発明の実施例である。何れもＴ−１〜Ｔ−３の硬度範
囲（Ｈ_R30T＝４９±３〜５７±３）であり、非時効性も
確保できている。本発明によれば、コンパクトで、設備
費の小さい超急速加熱短時間焼鈍法により、非時効性で
軟質なＴ−１〜Ｔ−３の製造が可能であることが分る。
試料３，５，６は、それぞれ、Ｓ．Ｐを２．７％と高
く、Ｍｎを０．５１％と高く、Ｍｎを０．５１％とし、
更にＳ．Ｐを２．２％と高くし、硬さレベルをＴ−２〜
Ｔ−３の範囲にした本発明であって、非時効性も確保で
きている。試料９，１０は、それぞれ、Ｃ量、Ｎｂ量が
本発明の範囲から外れた比較例であり、試料９は非時効
性が、試料１０は、未再結晶が残留し硬くなっている。 【００４１】 【発明の効果】本発明によれば、高温焼鈍が可能で、コ
ンパクトで設備費の小さい超急速加熱短時間の連続焼鈍
設備により、Ｔ−１〜Ｔ−３の非時効性表面処理原板の
製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の連続焼鈍の加熱速度と再結晶温度との
関係を示した説明図である。 【図２】本発明の連続焼鈍のヒートサイクルを示した説
明図である。 【図３】本発明の非時効性が確保できたＣ含有量とＮｂ
含有量の領域を示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長 野 啓一郎 兵庫県姫路市広畑区富士町１番地 新日 本製鐵株式会社 広畑製鐵所内 (56)参考文献 特開 平６−184644（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 9/46 C21D 8/02 C22C 38/00 301 C22C 38/12

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】Ｃ：０．０００５〜０．００５０％，Ｍ
   ｎ：０．０５〜０．６０％，Ｐ：０．００１〜０．０２
   ５％、Ｓ：０．００１〜０．０２５％、ｓｏｌＡｌ：
   ０．０２０〜０．１２０％，Ｎ：≦０．００６０％，Ｎ
   ｂ：｛７．７５×［Ｃ（％）−０．０００４］×０．６
   ５｝％〜０．０２３％，Ｔ．Ｏ：≦０．００７０％，残
   部不可避的不純物及び鉄からなる鋼片を、通常の熱間圧
   延条件で加熱、熱間圧延を行い、巻き取り熱延鋼帯と
   し、８５％以上の冷間圧延を行い、その後、連続焼鈍に
   て少なくとも５００℃以上の温度域を１００℃／ｓ以上
   で再結晶温度〜８８０℃に加熱し、３秒以下の保持を行
   い、その後室温まで冷却する再結晶焼鈍を行い、次い
   で、調質圧延を０．６〜３．５％の範囲で施すことを特
   徴とする連続焼鈍による非時効性軟質表面処理原板の製
   造方法。