JPH07107177B2 - 表面処理鋼板用原板の製造方法 - Google Patents

表面処理鋼板用原板の製造方法

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JPH07107177B2
JPH07107177B2 JP28235088A JP28235088A JPH07107177B2 JP H07107177 B2 JPH07107177 B2 JP H07107177B2 JP 28235088 A JP28235088 A JP 28235088A JP 28235088 A JP28235088 A JP 28235088A JP H07107177 B2 JPH07107177 B2 JP H07107177B2
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千香子 藤長
俊之 加藤
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、ぶりき用の原板あるいはティンフリー鋼板用
の原板の如き表面処理用原板の製造方法に関し、特に熱
間圧延前のスラブ加熱温度条件を調整して調質度T4とT5
の表面処理用原板を製造する方法に関するものである。
<従来の技術> ぶりき原板の製造方法としては鋼素材に熱間圧延および
冷間圧延を施して得られた冷延鋼板に焼きなましを施
し、さらに必要に応じて調質圧延を行って目的の硬さを
得るのが通常である。このようなぶりき原板の調質度は
JIS G3303によって次のように規定されている。すなわ
ち軟質のものから順に調質度T1〜T6まで区分され、それ
ぞれ硬さ目標値としてロックウェル硬さ(HR30T)で調
質度T1が49±3,T2が53±3,T3が57±3,T4が61±3,T5が65
±3,T6が70±3とされている。
このような各調質度のぶりき原板のうち調質度T4からT6
までのいわゆる硬質ぶりき原板はその焼きなまし工程に
連続焼鈍法を適用して製造するのが通常である。
ところで硬質ぶりき原板、特に調質度T4の原板とT5の原
板との作り分けは、従来は鋼素材の化学成分のみを変え
ることによって行われていた。すなわち調質度T4の原板
は通常の低炭材を素材とし、一方調質度T5の原板はNや
Cを添加して硬質化した鋼を素材として用いるのが一般
的であった。しかし、この場合T4,T5は製鋼段階で溶製
を別々に行わなければならず、少品種多量生産に対応し
た連続鋳造での生産には不利であり、また工程管理も複
雑となっていた。
そこで、鋼素材自体の化学成分は同一とし、製鋼段階以
降の製造条件を変えることによって調質度T4とT5の原板
とを作り分けるための方法が従来いくつか提案されてい
る。
特公昭61−14215号公報では熱間圧延後の巻き取り温度
を変えて調質度を制御する方法が、また特開昭57−7022
7号公報あるいは特開昭61−272323号公報には連続焼鈍
時の冷却速度を変えて調質度を制御する方法が提案され
ている。さらに特開昭55−114401号公報では直径50〜30
0mmのワークロールを具備する特殊な圧延機を用いて調
質圧延の圧下率を高圧下とすることにより、T1〜T6まで
の全調質度の鋼板を同一素材から作り分ける方法が提案
されている。
特公昭61−14215号公報は低炭素Alキルド鋼を素材と
し、連続鋳造鋼片としたのち熱間圧延後の巻き取り温度
をT5の場合は、500〜560℃、T4の場合は560〜580℃とし
てその後酸洗,冷間圧延後連続焼鈍して次に調質圧延を
施すことにより調質度T4,T5の鋼板を作い分けようとす
るものである。しかし巻き取り温度の変化により調質度
を制御する場合巻き取ったコイルの先端と後端の温度差
により硬度にバラツキが生じ、歩留りが悪いという問題
があった。
また特開昭57−70227号公報では通常使用されている低
炭素Alキルド鋼あるいはリムド鋼を素材とし、それを熱
間圧延および冷間圧延後、連続焼鈍するに際して調質度
T4の板を得るためには冷却速度を5〜20℃/sとし、また
調質度T5の板を得るためには冷却速度を100〜300℃/sと
することが適当であると記載されている。しかし連続焼
鈍時の冷却速度の変化幅を大きく広げるためには長大な
連続焼鈍設備が必要であり、また操業コストの増大を招
くために現実に適用するのは困難であった。
さらに特開昭61−272323号公報では連続焼鈍時400〜500
℃の冷却速度を調質度T4の場合は55℃/s以下としさらに
焼鈍後の調質圧延圧下率を1.0〜2.0%とする。また調質
度T5の場合は65℃/s以上としさらに、焼鈍後の調質圧延
圧下率を1.5〜2.5%とすることにより調質度T4とT5の表
面処理用原板を作り分ける方法が記載されている。しか
し生産性向上のためにラインスピードを高速化した場
合、500〜400℃の狭い温度域で冷却速度を細かく制御す
ることは難しく、操業効率の低下という問題があった。
一方、連続焼鈍後の調質圧延における圧下率を変化させ
て調質度を制御する特開昭55−114401号公報記載の方法
では調質度T5の板を製造するためには圧下率を2.7〜2.8
%と高圧下にしなければならず、このためには小径のワ
ークロールが必要であり、通常の調質圧延機の適用は不
可能であるから既存のラインでは製造することができな
い、また調質圧下率を大幅に変化させるためそれにとも
ない冷間圧延仕上がり板厚の変更も必要となるため生産
効率が大きく低下するという問題があった。
以上のように従来提案されている方法では高い生産効率
で調質度T4とT5の原板を作り分けることは不可能であっ
た。
<発明が解決しようとする課題> 本発明では前述のような諸問題を招くことなく同一の化
学成分を含有する鋼素材から調質度T4あるいはT5の表面
処理用原板を効率的に作り分ける方法を提供することを
目的とするものである。
<課題を解決するための手段> 本発明者らは以上の目的を達成するべく硬度に及ぼす製
造条件の影響を詳細に検討し、熱間圧延前のスラブ再加
熱温度が焼鈍後の鋼板の硬度に大きな影響を与え、特定
の化学成分の鋼について、スラブ再加熱温度のみの変化
により調質度T4およびT5の作り分けを効率よく達成し得
ることを見出し、本発明を成すに至ったのである。
すなわち本発明はC:0.01〜0.04%,Mn:0.05〜0.5%,Al:
0.02〜0.1%,N:0.006〜0.015%を含有し、残部Feおよび
不可避的不純物からなる鋼を素材とし、調質度T4もしく
はT5の表面処理用原板を製造するにあたり、鋼片を熱間
圧延前にT4の場合950℃以上1150℃以下、T5の場合1150
℃超1300℃以下に加熱し、ついで仕上温度Ar3点以上で
熱間圧延して600℃以下で巻き取り、酸洗,冷間圧延し
たあと、再結晶温度以上で連続焼鈍を行い、その後調質
圧延を施すことにより効率よく調質度T4の表面処理鋼板
用原板と調質度T5の表面処理鋼板用原板とを作り分ける
ことを特徴とするものである。
<作 用> 本発明の成分中硬度の作り分けに最も大きく関与するの
はNである。ぶりき原板の硬度は鋼中の固溶N,固溶Cや
鋼板の結晶粒径により支配される。硬質ぶりき原板は前
述のように一般に連続焼鈍法により製造されているた
め、箱焼鈍法のように焼鈍時の熱処理時間の長い場合と
は異なり、熱間圧延後のC,Nの析出状態が焼鈍後の析出
状態に与える影響は大きい。とくに鋼素材としてAlキル
ド鋼を用いる場合、Nは熱間圧延時のスラブ再加熱温度
のように比較的高い温度でもAlNとして析出状態で存在
し得るため、Nの固溶,析出量はNの含有量のみならず
熱間圧延前のスラブ再加熱温度(以下SRTとする)によ
り変化し、これが焼鈍後の硬度に大きく影響することが
考えられる。
そこでNの添加量,熱間圧延前のスラブ加熱温度と焼鈍
後のぶりき原板の硬度との関係を調べるためN量の異な
る真空溶解鋼を実験室的に溶製し、以下の実験を行っ
た。
素材の成分はNを0.002〜0.012%まで変え、C:0.02%,S
i:0.02%,Mn:0.2%,P:0.011%,S:0.013%,Al:0.04%と
した。この鋼を鍛造で30mm厚のシートバーとし、一旦室
温まで冷却したのち1250℃あるいは1050℃に加熱し、仕
上温度Ar3点以上として熱間圧延して2.6mmの熱延鋼板と
した後、直ちに550℃の炉中に挿入し、30分徐冷するコ
イル巻き取り温度550℃相当処理を行った。
この鋼板を酸洗後0.26mmまで冷間圧延し、さらに熱処理
シミュレータで15℃/sで680℃まで急速加熱し、該温度
に15秒保持した後20℃/sで室温まで急速冷却する連続焼
鈍サイクウで再結晶焼鈍した。この後0.8±0.2%の圧下
率で調質圧延を施し、さらに250℃×3秒の溶錫相当処
理を施した後、ロックウェル硬さ(HR30T)を測定し
た。その結果を鋼中のN量とSRTとで整理し、第1図に
示す。
この実験結果から、通常の低炭素ぶりき原板のN含有範
囲であるN≦0.004%の範囲では焼鈍後の硬度に及ぼすS
RTの影響は小さく、T4,T5をSRTにより作り分けることは
できないが、鋼中のN量を0.006%以上とすれば同一の
鋼についてSRTのみの調整により、調質度T4とT5のぶり
き原板とを精度良く作り分けることが可能であることが
明らかとなった。
このようにN量の比較的高い場合のみにT4,T5の作り分
けが可能である原因としては、以下のように考えられ
る。すなわち鋼中のNは熱間圧延時にスラブを再加熱す
る前はAlNとして析出しているが、スラブを高温で再加
熱するとAlNはほとんど再固溶し、Nはその添加量に応
じて固溶量が増加し、それに伴い焼鈍後の鋼板の鋼度が
上昇する。また、熱間圧延前にスラブを比較的低温で再
加熱した場合はAlNが完全に再固溶せず熱間圧延後の固
溶N量は高SRTの場合と比べて少なくなる。低SRTではス
ラブ中の固溶Nが少なくなり、結晶粒の成長が阻害され
ないため熱間圧延板の結晶粒径が大きくなり、これにと
もない焼鈍後の粒径も大きくなる。一方ぶりき原板では
結晶粒径が大きくなると連続焼鈍時にCの析出が十分に
起こらず固溶Cが残存し、硬度が上昇することが知られ
ている。このため低SRTでも通常のN含有範囲ではぶり
き原板の硬度が低下しなかったものと考えられる。しか
し本発明範囲のようにN添加量が比較的多い範囲では、
低SRTとすることにより確実に硬度が低下している。こ
の原因としてはN添加量が多い場合、多量に存在するAl
NがCの析出核として働き、低SRTとして結晶粒径が大き
くなっても固溶Cがあまり残存せず、高SRTの場合と比
べて結晶粒径が大きくなり固溶Nが少なくなった分硬度
が低くなったものと考えられる。
次に調質度T4とT5とをSRTにより作り分けるため、N=
0.01%の素材についてSRTと硬度との関係を調査した。
結果を第2図に示す。この結果からSRTを1150℃以下と
することによりT4が、また1150℃超とすることによりT5
が製造できることが判る。なおJISでは調質度T4とT5で
重複している硬度域(HR30T=62〜64)があるが、本発
明ではHR30T≦63でT4が、またHR30T>63でT5が安定して
得られるものとした。
以上のように本発明者らは、鋼中のN量をN≧0.006%
と規制した鋼板についてSRTを制御することにより、調
質度T4あるいはT5のぶりき原板を精度良く作り分けるこ
とができることを新規に見出し、本発明を完成させた。
以下に本発明の成分の限定理由について説明する。
C:鋼中のC量は硬度を決定する大きな要因である。通常
の連続焼鈍で製造するぶりき原板では固溶Cを焼鈍中に
析出させる析出核を確保し安定した硬度を得るため、C
量は0.04%以上とするのが一般的である。しかし耐食性
の観点からは鋼板中の析出炭化物は少ないほど好まし
い。本発明では前述のようにAlNがCの析出核の働きを
すると考えられるため通常より低いC範囲でも安定した
硬度を得ることができる。従って本発明ではC含有量の
上限は、従来以上の耐食性を確保するという観点から0.
04%とする。またCを0.01%未満とするには大幅のコス
ト上昇が伴うためその下限を0.01%とする。
Mn:MnはSによる熱間割れを防止するのに有効な元素で
あって、その効果を得るためには0.05%以上添加する必
要がある。ただし多量に添加すると耐食性が劣化しまた
テンパーカラーも発生するため、その上限を0.5%とす
る。
Al:AlはNをAlNとして固定するのに必要な元素であり、
最低で0.02%必要である。しかし多量の添加コストの上
昇につながるのでその上限を0.1%とした。
N:前述のように硬度をSRTにより調整するためにはN≧
0.006%とする必要がある。ただしN量が多くなりすぎ
ると硬度が高くなりすぎT5の水寸を超えることになるの
で、その上限を0.015%とした。
次に製造条件の限定理由について説明する。以上のよう
に成分を調整して製造されたスラブすなわち鋼片は最終
製品の目標硬度に合わせて熱間圧延前に加熱される。す
なわち、前述のようにT4を製造する場合はSRT≦1150℃
に、T5を製造する場合にはSRT>1150℃に加熱して熱間
圧延を行う。ただしSRTは熱間圧延の仕上温度を確保す
るために950℃以上とする。また1300℃より高い温度に
加熱しても効果が飽和し、コスト的に不利なためSRTの
上限は1300℃とする。また熱間圧延をAr3点より低い温
度域で行うと結晶粒が異常成長し鋼板表面の肌荒れを引
き起こすため、熱間圧延仕上温度はAr3点以上とする。
熱間圧延後の巻き取り温度は600℃を超えると固溶して
いるNがAlNとして固定されT4とT5の作り分けが困難と
なるのみならず、炭化物が粗大化することにより耐食性
が低下する。従って巻き取り温度は600℃以下、好まし
くは560℃以下とする。
このようにして得られた熱延板は酸洗後常法に従って冷
間圧延して所望の板厚とし、次いで連続焼鈍法により再
結晶焼鈍を施す。ただし焼鈍温度がAc1点を超えると結
晶粒界に炭化物が析出し耐食性の低下を招くので焼鈍温
度は再結晶温度以上でかつAc1点を超えない範囲が好ま
しい。
次いで焼鈍後には表面粗度調整および形状調整のために
調質圧延を施す。
以上のように本発明ではCを0.01〜0.04%,Nを0.006〜
0.015%とした鋼を素材とし、熱間圧延前のスラブ加熱
温度のみを変えることにより、調質度T4と調質度T5の表
面処理用原板を正確かつ効率的に作り分けることが可能
となった。
なおこの発明の効果がぶりきあるいはTFSなど表面処理
の方法によって変わるものでなく、従ってこの発明の方
法はぶりき原板,TFS原板,その他すべての表面処理用原
板の製造に適用することができる。
<実施例> 第1表に示す化学成分の鋼を転炉で溶製し、連続鋳造し
た鋼片を第1表記載の条件で加熱し、仕上温度Ar3点以
上で熱間圧延して板厚2.6mmとし、第1表の条件で巻き
取った。次いでこれらの熱延コイルを通常の酸洗後、冷
間圧延して板厚0.3mmにした。その後均熱温度660℃,均
熱時間10秒,冷却速度25℃/sで連続焼鈍を行った。次い
で圧下率1.0〜1.5%で調質圧延を施し、続いてスズめっ
きラインにて#25スズめっきおよびリフロー処理を施し
て製品とした。おのおのぶりき板について硬度および耐
食性を調査した結果を第1表に示す。なお耐食性はI.S.
V.試験値(Iron Solution Test Value)により評価し
た。I.S.V.試験とはめっき前の原板表面およびめっき層
の耐食抵抗を求めるためかん詰中の内容物と鋼板との反
応をシミュレートし、この時に試片から溶出する鉄量を
求める方法であり、本発明ではI.S.V.≦3μg/3in2の場
合耐食性を良好とした。
第1表の供試材1から4は本発明の範囲内にあり、いず
れもSRTのみの調整により調質度T4およびT5の鋼板が得
られ、耐食性も良好であった。鋼5はC量が多いため耐
食性が劣っていた。また鋼6,7は巻き取り温度が高いた
めSRTによる調質度T4,T5の作り分けができず、また耐食
性も劣っていた。鋼8,9はN量が少ないためSRTによる調
質度T4とT5の作り分けができなかった。また鋼10ではN
量が多いため硬度が高くなり、調質度T5の範囲を超えて
いた。
<発明の効果> 本発明によれば同一の化学成分を有する鋼素材につい
て、熱間圧延前のスラブ再加熱温度のみを調整すること
により、その後の工程を全く同一として調質度T4あるい
はT5の表面処理原板を作り分けることができ、これらの
鋼板の生産性を大きく向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は鋼板のN量,スラブ再加熱温度と鋼板の硬度と
の関係を示すグラフ、第2図は鋼板の硬度に及ぼすスラ
ブ再加熱温度の影響を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.01〜0.04%,Mn:0.05〜0.5%, Al:0.02〜0.1%,N:0.006〜0.015%を含有し、残部Feお
    よび不可避的不純物からなる鋼を素材とし、調質度T4も
    しくはT5の表面処理用原板を製造するにあたり、鋼片を
    T4の場合950℃以上1150℃以下、T5の場合1150℃超1300
    ℃以下に加熱し、ついで仕上温度Ar3点以上で熱間圧延
    して600℃以下で巻き取り、酸洗,冷間圧延したのち、
    再結晶温度以上で連続焼鈍を行い、その後調質圧延を施
    すことを特徴とする調質度T4もしくはT5の表面処理鋼板
    用原板の製造方法。
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