JPH07150252A - 連続焼鈍によるほうろう用冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 加工性およびほうろう密着性に優れたほうろ
う用冷延鋼板を連続焼鈍によって製造する。 【構成】 重量％で、Ｃ：０.００１５〜０.００３０
％、Ｓｉ：０.２％以下、Ｍｎ：０.５％以下、Ｐ：０.
００３〜０.０２４％、Ｓ：０.０２％以下、Ａｌ：０.
０１％以下、Ｎ：０.００４０％以下、Ｏ：０.０１５０
〜０.０４００％、Ｃｕ：０.０１５〜０.０６０％、
（Ｃｕ／Ｐ）：２.５〜５.５、残部はＦｅおよび不可避
的不純物からなる連続鋳造スラブを熱延した後、巻取温
度：５００〜７００℃で巻取り、酸洗した後、焼鈍温
度：６６０℃〜８５０℃において、炉内の露点：−２０
℃〜１０℃に制御しながら脱炭しつつ連続焼鈍を行い、
焼鈍後冷却速度：４０〜１２０℃／sec で冷却すること
を特徴とする連続焼鈍によるほうろう用冷延鋼板の製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工性およびほうろう
密着性に優れたほうろう用冷延鋼板の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ほうろう用鋼板は古くからリムド鋼が用
いられてきたが、近年鋼材の製造に連続鋳造（以下ＣＣ
と称す）化比率が高まり、ほうろう用鋼板の製造にもＣ
Ｃ化が進みつつある。

【０００３】代表的なほうろう用ＣＣ鋼として、製鋼段
階でＲＨ脱ガス処理法により脱ガスを行ってＣ量を約５
０ｐｐｍ以下とし、酸素を１００〜２００ｐｐｍ程度残
留させたリムド鋼に近い鋼質を有する高酸素鋼（特公昭
５９−２５００８号公報）がある。

【０００４】ほうろう製品にとって最も重要な性能は耐
爪飛性である。爪飛びはほうろうの焼成時に鋼板中に侵
入した水素が冷却後にガスとなってほうろう層と地鉄の
界面に集中しほうろうが破壊される現象である。爪飛の
防止には介在物や析出物と鉄地との隙間に水素をトラッ
プすることが有効であり、高酸素鋼では水素をトラップ
するのに介在物が利用されている。

【０００５】また、最近はほうろう製品メーカーからの
鋼板に対する要望がシビアになってきており、鋼板の耐
爪飛び性の性能以外に鋼板とほうろう層との密着（密着
性）およびほうろう層表面の泡、ピンホール等を低減し
た表面性状（表面性状性）が優れていることが重要な性
能となってきている。

【０００６】一方、ほうろう用鋼は鋼中に固溶Ｃ、Ｎが
残るため時効劣化を起こしやすく、加工性への要求の厳
しい台所器物などの成形が困難になるケースがある。本
発明者らの経験では台所器物の成形を可能にするために
は、０.８mm程度の板厚で時効劣化しても伸び４６％以
上、ＹＰ２００Ｎ/mm²以下を満足させることが必要であ
る。また、鋼中の固溶Ｃが原因となりほうろう焼成中に
泡を発生しやすく、直接一回掛けほうろう用途には用い
難い。そのため、オープンコイル焼鈍により脱炭を行い
鋼中Ｃ量をさらに下げる必要がある。

【０００７】しかし、オープンコイル焼鈍では、脱炭量
の微妙な制御が困難であり、脱炭量が多すぎ鋼中のＣ量
が５ppm以下になる場合がある。この場合、鋼板の結晶
粒界が脆化しほうろう製品の成形に多く用いられる絞り
加工中あるいは絞り加工に引き続くスピニング加工時
に、たて割れと呼ばれる脆性破壊が発生するという問題
が生じる。

【０００８】最近、高酸素鋼にＢ、ＭｏやＷを添加する
ほうろう用鋼板が提案されている（ａ.特開平３ー１０
０４８号公報、ｂ.特開平３−１６６３３６号公報）。
これらの発明鋼は優れたほうろう性を有しているが、成
形性については製鋼段階でしか脱炭が行なわれないた
め、固溶Ｃによる時効劣化の問題が生じる。特に冷却速
度の速い連続焼鈍では、この固溶Ｃによる時効劣化が顕
著に現われる。台所器物の成形を可能にすると考えられ
る、時効劣化後の伸び４６％以上を確保するためには、
製鋼段階でスラブのＣ量を１０ppm以下にする必要があ
ると考えられる。しかし、製鋼段階でスラブのＣ量を１
０ppm以下にするためには、製鋼脱炭を十分に行う必要
があり、そのため製鋼処理時間が極端に長くなり、それ
に伴い製鋼コストが急激に上昇するという問題が生じ
る。

【０００９】これらの発明鋼は優れたほうろう性を有し
ているが、一面時効劣化の問題を有している。すなわ
ち、従来技術の一つである上記特開昭３ー１００４８号
公報のほうろう用鋼板のＣ量は０.００２５％以下であ
り、またもう一つの特開平３−１６６３３６号公報のほ
うろう用鋼板のＣ量は０.００４％以下であるが、一般
にＣ量が０.００１０％以上では、鋼中のＣが充分固定
されておらず、鋼板製造後、日数が経過するにつれて、
鋼中のＣが徐々に拡散して転位を固着し、伸び、γ値等
の機械的特性の劣化が顕著に現われ（これを固溶Ｃによ
る時効劣化という）、深絞り加工に耐えきれなくなり、
ほうろう製品用途が限定されるという問題があった。

【００１０】一方、固溶Ｃによる時効劣化防止のためＣ
量が０.００１０％未満にしようとすれば、引例方法で
は、製鋼処理時間が極端に長くなり、それに伴い製鋼コ
ストが急激に上昇するという問題が生じる。

【００１１】本発明は、製鋼段階で比較的安価に脱炭で
きる０.００１５〜０.００３０％までの脱炭にとどめる
ことにより脱炭コストを抑制するとともに、一方冷間圧
延後の薄板を連続焼鈍炉にて焼きなまし熱処理をする際
に、炉内雰囲気を調整することにより鋼中のＣ量を０.
００１０％未満に脱炭するものである。これは薄板通板
中の脱炭であり、脱炭量はわずかであるため、脱炭コス
トは殆どかからず、しかも通板スピードを落とすことな
く脱炭処理できる点に着目したものである。また、製鋼
脱炭しない場合は、必要脱炭量が多すぎ、高速鋼板の連
続焼鈍炉では脱炭できない。

【００１２】ＮｂやＢは酸化物も形成しやすく、高酸素
鋼では炭窒化物を形成できるだけのＮｂやＢを適正量に
製鋼段階で制御することは困難である。また、ＮｂやＢ
の炭窒化物はほうろう焼成時に再固溶する可能性もあ
り、再固溶したＣによるほうろう焼成後の泡、ピンホー
ルの発生や、同じく再固溶したＮｂやＢに起因する密着
性不良の問題も懸念される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】理想的なほうろう用鋼
板は、鋼中の固溶Ｃ量がその時効による成形性の劣化や
ほうろう施工後の泡が発生しない程度に低く、また、逆
に固容Ｃ量は最低限鋼板にたて割れが発生しない程度に
存在していることが必要である。さらにたて割れ性につ
いて言えば、鋼中のＰの粒界偏析がこれに関係してお
り、ほうろう用鋼板は、Ｐがたて割れを生じさせない程
度の偏析状態となっている鋼板であると言える。

【００１４】オープンコイル焼鈍で鋼中の固溶Ｃ量およ
びＰの粒界偏析を前述の程度に制御することは現在の技
術では困難である。さらに短納期化への要求が高まって
いる最近のユーザーニーズに対応しにくい。連続焼鈍は
数十分で焼鈍が完了するため、さらに短納期化の要望に
対応できる焼鈍方法である。

【００１５】本発明は台所器物に代表される比較的加工
の難しいほうろう製品に適するほうろう用冷延鋼板を短
納期化が可能な連続焼鈍で安価に製造することを目的と
する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは連続焼鈍に
より、台所用途として必要な加工性、耐たて割れ性をも
ち、ほうろう焼成層中に泡やピンホールが少なく、か
つ、密着性に優れたほうろう用冷延鋼板を連続焼鈍によ
って製造すべく種々の検討を重ねた結果、焼鈍中の温
度、露点および焼鈍後の冷却速度を適正に制御すること
により、鋼中の固溶Ｃ量およびＰの粒界偏析を適正化で
きる方法を見いだした。

【００１７】上記の課題を解決する手段としての本発明
の構成は以下のとおりである。重量％で、Ｃ：０.００
１５〜０.００３０％、Ｓｉ：０.２％以下、Ｍｎ：０.
５％以下、Ｐ：０.００３〜０.０２４％、Ｓ：０.０２
％以下、Ａｌ：０.０１％以下、Ｎ ０. ００４０％以
下、Ｏ：０.０１５０〜０.０４００％、Ｃｕ：０.０１
５〜０.０６０％、（Ｃｕ／Ｐ）：２.５〜５.５、残部
はＦｅおよび不可避的不純物からなる連続鋳造スラブを
熱延した後、巻取温度：５００〜７００℃で巻取りを行
い、酸洗した後、焼鈍温度：６６０℃〜８５０℃におい
て炉内の露点：−２０℃〜１０℃に制御しながら脱炭し
つつ連続焼鈍し、焼鈍後冷却速度：４０〜１２０℃／se
c で冷却することを特徴とする連続焼鈍によるほうろう
用冷延鋼板の製造方法。

【００１８】

【作 用】以下に本願発明をその構成要件のもたらす作
用を中心にさらに詳細に説明する。 Ｃ：０.００３０wt.％以上のＣでは後述する連続焼鈍で
の脱炭が不十分となり、時効劣化やほうろう焼成後の泡
を発生しやすくなる。スリバー疵とよばれる表面疵が発
生しやすくなる。一方、０.００１５wt.％以下では製鋼
段階での処理時間が長くなり、製鋼コストも上昇する。
そこで、Ｃ含有量は、０.００１５〜０.００３０wt.％
の範囲と定めた。

【００１９】Ｓｉ：成形性、ほうろう性への影響は小さ
いが、低い方が望ましく、０.２wt.％を超えると鋼板の
表面清浄が劣化することからその含有量を０.２wt.％以
下とした。

【００２０】Ｍｎ：ＭｎもＳｉと同様に成形性、ほうろ
う性への影響は小さいが、Ａ₃変態温度を低下させる元
素であり、その含有量が０.５wt.％を超えるとＡ₃変態
点が下がりすぎてほうろうの焼成中に変態がおこり焼成
歪みが発生する。

【００２１】Ｐ：ＰはＣｕとともにほうろう前処理（酸
洗）時に影響をおよぼす。すなわち、鋼中のＰとＣｕの
含有量に応じて、鋼板の酸への溶け易さが変化する。後
述するＣｕ量およびＣｕ／Ｐ比についてそれぞれ最適範
囲を選んだとき、Ｃｕ／Ｐ比の関係より、Ｐの最適範囲
が定まり、その下限は０.００３wt.％、上限は０.０２
４wt.％となる。

【００２２】Ｓ：Ｓは熱間圧延中に割れを引き起こす原
因となる。その防止のためにはＭｎを多量に添加しなけ
ればならず、コストアップになるのでその上限を０.０
２wt.％にした。

【００２３】Ａｌ：Ａｌは製鋼段階で脱酸材として用い
られるが、本発明ではＯを含有させ、形成された介在物
によって爪飛びを抑制している。０.０１wt.％を超える
Ａｌ添加は爪飛び抑制に有効なＯの含有を困難とする。
そこで、Ａｌ含有量は０.０１wt.％以下とした。

【００２４】Ｎ：Ｎはほうろう性への影響は少ないもの
の、Ｃと同様に時効劣化をおこし、成形性を低下させ
る、それを防止するためには０.００４０wt.％以下であ
ることが必要である。

【００２５】Ｏ：Ｏは鋼中に介在物を形成し、爪飛び発
生を抑制する重要な元素である。爪飛び発生を抑制する
には比較的多量のＯ量を要し、０.０１５０wt.％以上で
あることがが必要である。一方、０.０４００wt.％以上
になると連続鋳造時にピンホールが発生しやすくなり、
表面疵を引き起こしたり、また粗大な介在物がてきやす
くほうろうの前処理として行われる酸洗時に膨れ欠陥が
発生する。そこで、Ｏ含有量の範囲を０.０１５０〜０.
０４００wt.％と定めた。

【００２６】Ｃｕ：Ｃｕはほうろうの密着性確保のため
に有効な元素であり、０.０１５wt.％以上の添加でその
効果を発揮する。一方、ほうろうの前処理として行われ
る酸洗での酸洗速度を下げる元素でもあり、０.０６０w
t.％を超えるとほうろうの密着に必要な酸洗後の表面の
適度な凹凸が得られなくなる。したがって、Ｃｕ含有量
は０.０１５〜０.０６０wt.％の範囲と定めた。

【００２７】Ｃｕ／Ｐ比：Ｃｕ／Ｐ比はほうろう掛け後
の良好な表面性状性を確保するために必要である。Ｃｕ
／Ｐ比が高い場合も低い場合でも泡、ピンホールが発生
しやすくなり表面性状性が劣化する。そこでＣｕ／Ｐ比
を２.５〜５.５とした。

【００２８】巻取温度：巻取温度が７００℃を超えると
熱延後の結晶粒が異常に大きくなり、またＰの粒界偏析
による脆化が起こり冷間圧延が困難になる。一方、５０
０℃以下では伸びの劣化が問題となるため、巻取温度の
範囲を５００〜７００℃とした。

【００２９】焼鈍温度：焼鈍温度が６６０℃未満では再
結晶粒が十分成長せず、後述する成形性へ影響を与える
冷却速度の制御を行っても、本発明の目的である台所器
物の成形に必要な時効後の伸び４６％以上、ＹＰ２００
Ｎ/mm²以下を得ることが困難になる。また、８５０℃を
超える焼鈍では後述する露点制御を行っても固溶Ｃ含有
量が十分下がらなくなる。

【００３０】露点：焼鈍中の炉内雰囲気［例えば、Ｎ₂
９０％、Ｈ₂ １０％の組成をもつ］の露点を−２０〜１
０℃とすると、適当な脱炭が起こり、また、焼鈍前すな
わちスラブでのＣ量を３０ppm以下とすれば、焼鈍中の
脱炭によって鋼中のＣ量が５〜１５ppmとなり泡発生の
抑制が可能となる。さらにこのような脱炭した鋼板に、
後述する焼鈍後の冷却速度の制御を行うことにより、時
効劣化、たて割れの防止が可能となる。よって、その露
点を−２０〜１０℃とした。

【００３１】冷却速度：連続焼鈍ラインでの焼鈍後の冷
却速度について種々検討を加えた結果、時効劣化および
たて割れが、この冷却速度に影響を受けることを確認し
た。

【００３２】表１に示すスラブを連続鋳造で鋳込み、１
１５０℃加熱後、８８０℃〜９２０℃仕上げ、６００〜
６３０℃巻取の熱延条件で３.８mmまで熱間圧延した。
酸洗後、冷圧率７９％で冷間圧延し、連続焼鈍ラインで
８００℃の焼鈍後、５〜１６０℃/Sの冷却速度で４００
℃まで冷却した。

【００３３】

【表１】

【００３４】その結果、脱炭後にＣ量＝１５ppmと若干
高くかつ焼鈍後の冷却速度が早い（１２０℃/S以上）の
場合、時効劣化が生じやすく、本発明の目標である時効
後の伸びが４６％以上を得ることが困難になる。また、
脱炭後にＣ量＝５ppmと低くかつ冷却速度が遅い（３０
℃/S以下）場合、たて割れの発生温度が上昇し、台所用
器物の成形に必要な耐たて割れ性の確保が困難になるこ
とを確認した。この結果を図１に示す。

【００３５】このような結果となる理由として冷却速度
が早い場合には、Ｃが拡散する時間が少なく多くのＣの
固溶Ｃとして鋼中に残るため時効劣化を生じ、反対に冷
却速度が遅い場合には、Ｐの粒界への偏析が進み耐たて
割れ性を劣化させるものと考えられる。これより、時効
劣化の防止およびたて割れの抑制の両立が可能となる範
囲として冷却速度を４０〜１２０℃/Sとした。

【００３６】

【実施例】転炉で溶製しＲＨ真空脱ガス処理で成分で調
整を行った溶鋼を連続鋳造で鋳込んだ。得られたスラブ
を１１５０℃〜１２２０℃で加熱し、仕上げ温度８８０
〜９２０℃、巻取温度５２０〜５４０℃で３.８mmまで
熱間圧延した。酸洗後、冷圧率７９％で冷間圧延し、連
続焼鈍ライン７８０℃〜８００℃の焼鈍を行い、冷却速
度５〜１６０℃/Sで４００℃まで冷却し、次いで伸び率
０.６〜１.０％のスキンパスを行った。

【００３７】このようにして得られた本発明鋼１〜１５
と比較鋼の〜の合金組成、および連続焼鈍炉の雰囲
気ガスの露点および連続焼鈍後の冷却速度を表２に示
す。これらの鋼板を表３に示す条件で時効後の引張試験
およびたて割れ発生温度を、さらに表４に示す条件で直
接一回掛けほうろうを行い、ほうろう性能を調査した。

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】

【表４】

【００４１】なお、密着指数はＰＥＩ法で求め、爪飛発
生数は１００×２００（mm）の試験片での表面での発生
数を求めた。また、泡は外観目視によって判定した。そ
の結果を表５に示す。

【００４２】

【表５】

【００４３】本発明鋼は何れも良好な加工性、ほうろう
性を示すのに対し、比較鋼は冷却速度が遅いため、た
て割れが０℃で発生している。（これまでの調査より、
たて割れ発生温度は器物の加工度により異なるが、−２
０℃以下であれば問題はない。）比較鋼、はともに
冷却速度が早く、時効後の伸びが目標値（４６％以上）
を下回っている。比較鋼は冷却速度が遅いため、たて
割れが０℃で発生している。また、Ｏ量が少なく爪飛び
も発生している。比較鋼はＯ量が低く、爪飛びを発生
している。比較鋼は露点が低く脱炭が不十分のため、
ほうろう後に泡が発生している。比較鋼は冷却速度が
遅いため、たて割れが０℃で発生している。

【００４４】

【発明の効果】本発明方法により製造したほうろう用冷
延鋼板は高い成形性とほうろう性が要求される台所器物
に適用できるだけでなく、当然ながらシステムキッチン
や家電部品などのほうろう製品にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷却速度に対する時効後の伸びおよびたて割れ
発生温度の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０.００１５〜０.００３
   ０％、Ｓｉ：０.２％以下、Ｍｎ：０.５％以下、Ｐ：
   ０.００３〜０.０２４％、Ｓ：０.０２％以下、Ａｌ：
   ０. ０１％以下、Ｎ：０.００４０％以下、Ｏ：０.０１
   ５０〜０.０４００％、Ｃｕ：０.０１５〜０.０６０
   ％、（Ｃｕ／Ｐ）：２.５〜５.５、残部はＦｅおよび不
   可避的不純物からなる連続鋳造スラブを熱延した後、巻
   取温度：５００〜７００℃で巻取り、酸洗した後、焼鈍
   温度：６６０℃〜８５０℃において、炉内の露点：−２
   ０℃〜１０℃に制御しながら脱炭しつつ連続焼鈍を行
   い、焼鈍後冷却速度：４０〜１２０℃／sec で冷却する
   ことを特徴とする連続焼鈍によるほうろう用冷延鋼板の
   製造方法。