JPH0735527B2 - 耐加熱黒変性に優れた溶融Alめっき鋼板用鋳片の製造方法 - Google Patents

耐加熱黒変性に優れた溶融Alめっき鋼板用鋳片の製造方法

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JPH0735527B2
JPH0735527B2 JP25194186A JP25194186A JPH0735527B2 JP H0735527 B2 JPH0735527 B2 JP H0735527B2 JP 25194186 A JP25194186 A JP 25194186A JP 25194186 A JP25194186 A JP 25194186A JP H0735527 B2 JPH0735527 B2 JP H0735527B2
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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、優れた耐加熱黒変性を有する溶融Alめっき鋼
板用の鋳片を連続鋳造によって製造する方法に関するも
のである。
<従来技術> 溶融Alめっき鋼板は鋼自身の持つ優れた強度特性に加え
Alの持つ優れた熱・光反射性をも有することから、電気
・ガス・石油ストーブの熱反射板やヘッド・ライト反射
板のような光反射板用の安価な材料として広く用いられ
ている。これらの用途に用いる溶融Alめっき鋼板に要求
される特性としては、耐加熱黒変性に優れること、すな
わち高温に加熱されてもめっき皮膜と鋼素地との合金化
反応が起きにくい性質、言い換えればめっき皮膜と鋼素
地との合金化開始温度(以下これを黒変化温度と呼ぶ)
が高いことが要求される。
溶融Alめっき鋼板の加熱黒変化現象は、純Alかあるいは
Al-3〜13%Siからなるめっき皮膜と鋼素地とが高温に加
熱されることにより合金化反応が起き、めっき皮膜表面
が光反射性に優れる純AlかあるいはAl-Si合金から光反
射性に劣るFe-Al系合金に置き換えられる結果、生じる
現象である。
従来から、溶融Alめっき鋼板の黒変化温度はリムド鋼を
母材とする場合に約520℃ともっとも高く、Alキルド鋼
やTiキルド鋼を母材とする場合には約350℃とリムド鋼
より低いことはよく知られている。このような母材の違
いによる黒変化温度の変化は、鋼中Nの存在状態の違い
により決まるものと考えられており、AlNやTiNなどの安
定な窒化物として固定され得ない固溶Nが相当量存在す
ることが、リムド鋼を母材とする溶融Alめっき鋼板が優
れた耐加熱黒変性を示すことの原因と理解されている。
またリムド鋼を母材とする溶融Alめっき鋼板に300℃〜5
00℃の範囲でさらに低温焼鈍を施すと、黒変化温度は約
570℃とさらに上昇することも、特公昭56-34629で開示
される通りよく知られたことである。
しかしながら、現在では省エネルギーの見地から鋼の製
造工程を造魂一分魂から連続鋳造法へ変換することは至
上命題であるが、リムド鋼を連続鋳造法によって得るこ
とは非常に困難であり、リムド鋼に代わる耐加熱黒変性
溶融Alめっき鋼板用の連鋳鋼の開発が望まれていた。
また一方で本発明者らは、リムド鋼に代わる連鋳鋼の製
造方法として、特願昭59-257641では耐つまとび性に優
れたほうろう用鋼鋳片の製造方法を、特願昭60-122774
では亜鉛めっきにおいてブリスターを発生しない加工用
熱延鋼板製造用鋳片の製造方法を、さらに特願昭60-127
045では浸炭焼入性の優れた低炭素熱延鋼板の製造方法
をそれぞれ開示している。しかしながら、これらの技術
により直接的に本発明の目的を達成することは困難であ
った。
<発明の目的> 本発明は、耐加熱黒変性に優れた溶融Alめっき鋼板用の
鋳片を連続鋳造によって製造・提供することを目的とす
る。
<発明の構成> 本発明者らは上述の目的を達成するため種々検討を重ね
た結果、Nを固溶Nとして確保すること、そのためには
安定な窒化物を形成するAlやTiなどの脱酸元素の使用は
大幅に制限されること、脱酸元素を使用しない条件でCO
気泡発生による鋳片の表面性状を良好に保つためには鋳
造直前の溶鋼中のC含有量と自由酸素量の適正範囲を定
めること、などに着目し、本発明を完成したものであ
る。
すなわち、本発明の要旨とするところは、重量で C:0.020%以下、 Si:0.10%以下、 Mn:0.05〜1.0% Al:sol.Alとして0.002%以下、 N:0.0005〜0.0050%、 O:全Oとして0.0050〜0.0500%、 を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、 が0.0005%以上である鋼を、鋳造直前の溶鋼の自由酸素
量〔%〕を0.0050%以上としなおかつ〔%C〕×〔%
〕を150×10-6以下となるように脱酸調整したのち連
続鋳造することを特徴とする、耐加熱黒変性に優れた溶
融Alめっき鋼板用鋳片の製造方法である。
Cを0.020%以下と限定したのは次の理由による。固溶
Nを確保する目的で脱酸元素であり、かつ安定な窒化物
形成元素であるAlの多量使用を避けながらCO気泡発生の
ない良好な表面性状の鋳片を得るためには、鋳造直前の
自由酸素量〔%〕との関係において〔%C〕×〔%
〕を150×10-6以下とすることが必要である。Cが0.0
20%を超えると必然的に脱酸元素としてのAlの使用量を
増やさねばならないが、それにより固溶Nを0.0005%以
上安定して確保することが困難となるので、C含有量の
上限を0.020%とした。
Siは本発明においては、合金元素としても脱酸元素とし
ても積極的に使用するものではないが、不可避的に含有
される元素であり、その上限を0.10%と限定した。Siは
脱酸力の強い元素であり、0.10%を超えて含有されると
C含有量と自由酸素量の調整に支障を来たすので、これ
を上限とした。
Mnは0.05〜1.0%の範囲とする。Mnが0.05%以下では熱
間加工性が著しく低下するので、これを下限とした。上
限については1%を超えると製品の加工性を低下させ、
いたずらに製造コストを高めるのみであるので、これを
上限とした。
Alは脱酸調整元素として本発明においては非常に重要な
元素である。脱酸元素として用いるが、しかし、sol.Al
として0.002%を超えて鋼中に含有させてはならない。s
ol.Alが0.002%を超えると鋼中Nと結合してAlNを形成
して、耐加熱黒変性に有効な固溶Nが減少し、黒変化温
度を著しく低下させるばかりではなく、微量のAlNの存
在により、製品の材料特性がきわめて不安定なものとな
るので、これを上限とした。
Nを0.0005〜0.0050%とし、なおかつ を0.0005%以上と限定したのは、次の理由による。溶融
Alめっき鋼板の黒変化温度は母材の により定義される固溶N含有量によって変化し、固溶N
が0%ではAlキルド鋼を母材とする場合と同様で黒変化
温度は約350℃、固溶Nが0%を超えて0.0005%未満の
範囲では黒変化温度は400℃以上520℃未満の範囲に上昇
するが、そのばらつきは大きく不安定である。固溶Nを
0.0005%以上とすることによりはじめて、リムド鋼を母
材とする場合と同様に、黒変化温度は約520℃と高い水
準で安定したものとなるので、これを下限とした。耐加
熱黒変性に関してはNの上限はないが、N含有量が0.00
50%を超えると、製品の機械的性質や加工性が著しく劣
化するので、その上限を0.0050%とした。
Oは、耐加熱黒変性に直接的に関与する元素ではない
が、溶鋼を完全に脱酸しないことにより脱酸元素でかつ
窒化物形成元素であるAlの余剰添加を防止し、鋼中に固
溶Nを0.0005%以上確保する上で、Cとともに本発明の
根幹をなす重要な元素である。まず、CO気泡の発生を抑
止して、良好な表面性状の鋳片を得るためには、〔%
C〕×〔%〕を150×10-6以下とすることが必要であ
る。ここで、Oの下限を0.0050%と限定したのは、Oを
0.0050%未満とするためには脱酸元素としてのAlを多量
に使用せねばならず、コスト面で不利であるばかりでな
く、酸化物のみならず窒化物をも形成して、耐加熱黒変
性に有効な固溶NがAlにより費消されてしまうので、こ
れを下限とした。またOの上限を0.0500%と限定したの
はO含有量が0.0500%を超えると非金属介在物量が増加
することにより、製品の機械的性質の低下に結び付くば
かりでなく、〔%C〕×〔%〕≦150×10-6の条件を
満足させるためにはC含有量をきわめて低くしなければ
ならずいたずらに製造コストを高めるのみであるので、
これを上限とした。
鋳造直前の自由酸素量〔%〕を0.0050%以上とし、か
つ〔%C〕×〔%〕を150×10-6以下となるように調
整するには、たとえば転炉でC含有量を約0.1%以下程
度まで脱炭した未脱酸の溶鋼を、RHなどの真空脱ガス処
理設備を用いてさらにC含有量が0.020%以下になるま
で脱炭し、その後Alなどの脱酸元素を溶鋼の自由酸素量
に応じて適量添加すればよい。
<実施例> 表1に示す鋼No.1〜7を転炉‐真空脱ガス処理によって
溶製し、連続鋳造により鋳片とした。真空脱ガス処理は
RH真空脱ガス設備を用いて行い、鋳造直前の自由酸素量
〔%〕と〔%C〕×〔%〕を次のようにして調整し
た。
転炉では吹止め炭素濃度〔%C〕が0.03〜0.06%となる
ように吹錬し、この溶鋼をRH工程で槽内真空度が5Torr
以下になるように真空排気し、この真空度で10〜15分処
理する。これにより〔%C〕≦0.0070%の溶鋼を得る。
ここまでは通常行われている極低炭素鋼の溶製方法であ
る。
この時点で,溶鋼の自由酸素量(Free〔%〕)を測定
し,その測定値に応じてAlの投入量を決定する。この決
定にさいしては,本発明例の場合には,Al添加後のFree
〔%〕が20ppm以上200ppm以下となるようにAl投入量
を調整する。Free〔%〕がこの範囲にあれば溶鋼中の
Sol.Al量は0.002%以下,実質的にはTr.になる。
実際には〔%C〕≦0.0070%まで脱炭されたときのFree
〔%〕は通常100〜300ppmの範囲であり,Alを0.5〜1.0
kg/tの範囲で添加することにより,溶鋼中のFree〔%
〕を20ppm以上200ppm以下の範囲とすることができ
る。そして,この範囲のFree〔%〕が得られたか否か
を測定して確認する。もし200ppmを超える場合は,さら
に少量のAlを添加する。なおAl投入量が前記のように0.
5〜1.0kg/tの範囲では,Al投入後のFree〔%〕が20ppm
未満となることはない。
これにより,処理後の〔%C〕×〔%〕は0.007×0.0
200以下,すなわち150×10-6以下とすることができる。
また,窒素については,通常の操業において20ppm程度
以上である。したがって,0.0020−(14/27)×0.002=
0.00096となり本発明で規定する0.0005%以上は確保さ
れる。なお,これ以上の窒素量が必要な場合は,例えば
窒化マンガンのような加窒剤を添加する。
このようにして溶鋼中の自由酸素量〔%〕,〔%C〕
×〔%〕,〔%N〕−14/27〔Sol.Al〕を調整し,た
だちに連続鋳造して鋳片とした後,引続いて加熱温度12
00℃、仕上温度900℃、捲取温度600℃の条件で熱間圧延
して板厚を2.7mm、圧下率70%で板厚0.8mmまで冷間圧延
し、ガス還元型溶融Alめっきラインにより呼称めっき付
着量:80g/m2(両面)でいわゆるTypeI型のAl-9%Si合金
めっきを施したのち、伸び率1%の調質圧延を施したも
のを製品Aとした。また上記の溶融Alめっきまでの工程
を経たものにさらに400℃×5hr(保持後炉冷)の低温箱
焼鈍を施したのち、伸び率1%の調質圧延を施したもの
を製品Bとした。
また、比較材として低炭リムド鋼No.8および低炭Alキル
ド鋼No.9の0.88mm厚の冷延板を母材とする、いわゆるTy
peI型の溶融Alめっき鋼板(名目めっき付着量:80g/m
2(両面))についても、溶融Alめっきののちに伸び率
1%の調質圧延を施したものを製品Aと、溶融Alめっき
ののちに、さらに400℃×5h、保持後炉冷の低温箱焼鈍
を施したのち、伸び率1%の調質圧延を施した製品Bと
を用意した。
これらの製品について耐加熱黒変性を調べた。製品A,B
から50mm×50mmの試片を取り出し、電気マッフル炉にて
350℃〜600℃の種々の温度に24時間加熱したのち、めっ
き面の目視観察とX線回折および断面の光学顕微鏡観察
に供し、Alめっき皮膜の合金化の程度を判定した。ここ
ではAlめっき皮膜中にFe-Al系合金相が検出される最低
温度を黒変化温度と定義した。
No.1〜No.4はいずれも本発明の特許請求範囲内の鋼であ
り、鋳片はピンホール欠陥のきわめて少ない優れた性状
を表面を有し、溶融Alめっき鋼板の黒変化温度は製品A
が520℃、製品Bが570℃と、いずれも低炭リムド鋼No.8
を母材とする場合と同等であることが明らかである。
No.5はO含有量および〔%C〕×〔%〕が本発明の特
許請求範囲を外れるものであり、鋳片にはピンホール欠
陥が多発し、熱延板の段階で鋼板表面に綿状疵やヘゲ疵
が発生したため、その段階でスクラップ処理された。
No.6,7はAl含有量が本発明の特許請求範囲を 超え、かつ が本発明の特許請求範囲に満たないものであり、鋳片の
表面性状は良好であったが、No.6の溶融Alめっき鋼板の
黒変化温度は製品AおよびBのいずれも350℃と、低炭A
lキルド鋼No.9を母材とする場合と同等であることが明
らかである。
またNo.7の溶融Alめっき鋼板の黒変化温度は製品Aが42
0℃、製品Bが450℃と低炭Alキルド鋼No.9を母材とする
場合に比べるとかなり低いことが明らかである。
<発明の効果> 以上説明したところから明らかなように、本発明を適用
することにより、連続鋳造により、耐加熱黒変性が低炭
リムド鋼を母材とする溶融Alめっき鋼板と同等である溶
融Alめっき鋼板用の鋳片を得ることが可能となる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で、 C:0.020%以下、 Si:0.10%以下、 Mn:0.05〜1.0%、 Al:sol、Alとして0.002%以下、 N:0.0005〜0.0050%、 O:Total Oとして0.0050〜0.0500%、 を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、 が0.0005%以上である鋼を、鋳造直前の溶鋼の自由酸素
    量〔%〕を0.0050%以上とし、なおかつ〔%C〕×
    〔%〕を150×10-6以下となるように脱酸調整したの
    ち連続鋳造することを特徴とする、溶融Alめっき鋼板用
    鋳片の製造方法。
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