JPH09327717A - 表面性状に優れた熱延鋼板及び冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮｉやＣｕが０．０１％以上含有する鋼材に
対し、熱間圧延工程で生じるスケール疵を効率よく安定
して低減できる鋼板の製造方法を確立する。 【解決手段】 質量％でＮｉ＋Ｃｕの含有量が０．０１
％以上であり、かつＳｉ含有量が０．２５％以下である
鋼材を酸化性雰囲気で加熱し、デスケーリング後熱間圧
延する。加熱後熱延前におけるスケール地鉄界面性状の
定量化の指標として、図１に示すように、加熱後の鋼材
表面に対する垂直方向の断面において該垂直方向に直交
する方向に観察範囲の基となる長さ３００μm の線分を
設定し、該線分の両端Ｐ，Ｑを通り前記垂直方向に平行
な２線で挟まれた観察範囲におけるスケール地鉄界面の
界面に沿って測った界面長さ（Ｌ）と前記線分の直線長
さ（Ａ）との比（Ｌ／Ａ）を求め、少なくとも任意の３
箇所における（Ｌ／Ａ）の平均値を採用し、該平均値を
１．７０以下にするように鋼材を加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ＮｉとＣｕを含有
する熱延鋼板および冷延鋼板の製造方法に関し、特にＮ
ｉ、Ｃｕを含む鋼材から熱延鋼板あるいは更に冷延鋼板
を製造する際に、熱延工程で生成するスケールに起因す
る疵の発生を可及的に低減し、表面性状の優れた熱延鋼
板、ひいては疵のない優れた外観の冷延鋼板を製造する
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スラブやブルームなどの鋼材を加熱した
後、熱間圧延を行うことによって得られる熱延鋼板の表
面には、スケール疵と呼ばれる表面疵が生じることがあ
る。このスケール疵は酸洗後も好ましくない模様として
残存し、塗装を施しても消えないことが多い。また、酸
洗を行わずに表面にスケールが付着したままで使用する
場合にも問題となる。更にこのスケール疵は、その後の
冷延圧延工程でも消失することなく、冷延鋼板の表面疵
となって現れる。

【０００３】こうした熱間圧延工程で生じるスケール疵
の発生原因の一つは、製鋼段階でのＡｌ等の脱酸剤に混
入してくるアルミナや、連鋳フラックス等から混入して
くる酸化物系介在物が、熱間圧延工程で表面に露出し、
スケール疵となることが確認されており、製鋼工程や連
鋳工程でこれら酸化物系介在物の混入を極力少なくする
ことにより、ある程度スケール疵を少なくすることが可
能である。

【０００４】ところが、Ｎｉ及び／又はＣｕ（Ｎｉ＋Ｃ
ｕと略記する。）の含有量が０．０１％以上の鋼材で
は、上記のように製鋼工程や連鋳工程で混入する不純物
介在物を少なくするだけでは、スケール疵を満足に低減
することができず、熱延前の加熱工程で発生するスケー
ルがスケール疵の発生に大きな影響を及ぼすことが知ら
れている。すなわち、Ｎｉ＋Ｃｕ含有量の多い鋼材の場
合、加熱工程で生成するスケールの除去性が劣化し、高
圧水デスケーリングにより表面スケールを完全に除去す
ることが困難となり、除去できなかった残存スケールに
起因して熱延鋼板表面にスケール疵が生じる。

【０００５】Ｎｉ＋Ｃｕ含有量の多い鋼材を用いたとき
に生成する表面スケールの除去が困難になる理由は次の
ように考えられている。Ｎｉ＋Ｃｕ含有量の多い鋼を酸
化性雰囲気で加熱すると、ＮｉやＣｕがＦｅより貴なた
め、鋼表面ではＦｅが選択的に酸化され、ＮｉやＣｕが
鋼表面に取り残されて次第に濃化される。濃化部では酸
化速度が低下し、一方濃化部以外の素地鋼材（地鉄）の
Ｎｉ、Ｃｕ量は減少し、その部分が濃化部より優先的に
酸化され、スケール地鉄界面はＮｉ、Ｃｕ濃化部がスケ
ール中に食い込んだ形で残存しするとともに、濃化部以
外は選択的に酸化されスケールが地鉄の探さ方向に食い
込んだ状態となる。その結果スケールの除去は困難とな
り、これがデスケーリングを行っても残存しスケール疵
を起こす原因になる。

【０００６】このため、かかるＮｉ＋Ｃｕ含有鋼におけ
るスケール疵の低減対策について種々検討されており、
例えば、特開平６−２７９９２３号には、Ｎｉが熱延工
程でのスケール疵の発生原因となるとの見地から、Ｓｉ
鋼中におけるＮｉの含有量を製鋼段階で０．０１％未満
に極力少なく抑えることによって生成スケールのデスケ
ーリング性を高め、熱延前に高圧水を噴射してスケール
除去を行う方法が提案されている。Ｎｉ含有量が０．０
１％未満の鋼材では、酸化性雰囲気での加熱により、Ｆ
ｅは均一に酸化され、スケール地鉄界面は凹凸の少ない
滑らかな形態になるため、スケールの除去は容易に行う
ことができ、デスケーリング性が向上するからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＮｉやＣｕ
は、回収スクラップ原料等から鋼成分として不可避的に
混入してくる不純物といえるものであり、これらの総含
有量を０．０１未満にまで製鋼段階で極力少なくするこ
とは多大の製造コストがかかる。また、すでにＮｉやＣ
ｕが混入している鋼材を用いて鋼板を製造する場合に
は、当然のことながら活用することができない。

【０００８】本発明はこの様な従来技術の問題点に鑑み
なされたものであって、ＮｉやＣｕが０．０１％以上含
有する鋼材であっても、これらの元素に起因して熱間圧
延工程で生じるスケール疵を効率よく安定して確実に低
減できる熱延鋼板あるいは冷延鋼板の製造方法を確立す
るものである。

【０００９】尚、特開平６−３４６１４５号には、Ｎｉ
とＣｕを０．０１％以上含みかつ（Ｃｕ／Ｎｉ）比が２
以下で、Ｓｉ含有量が０．２〜３．０％である鋼材をデ
スケーリング温度を１２００℃以下と低めに押さえると
によって、スケール疵を少なくする方法が提案されてい
るが、この方法は、島状スケールの生成を防止すること
を目的とし、鋼素地との界面の凹凸を大きくし、スケー
ル除去性を抑えることによって、鋼板全面に赤スケール
を生成させ、島状スケールに起因する疵の発生を防止す
るものであり、凹凸内に噛み込まれたスケールは熱延工
程で鋼基材内へ巻き込まれ、熱延鋼板あるいはその後の
冷延により製造される冷延鋼板にスケール疵を生じさせ
る原因となるものであって、本発明とは技術的思想が全
く別異である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、加熱工程
で生成するスケールの形態とデスケーリング性との関
係、更にはＳｉ含有量とデスケーリング性との関係に着
目し、熱延前に行われるデスケーリングでのスケール除
去をより確実に行い、ひいては熱延鋼板のスケール疵を
無くすため、鋼材の加熱後熱延前におけるスケール地鉄
界面の凹凸状態を定量化し、Ｓｉ含有量に応じて、その
値を制御することにより、スケール除去ひいてはスケー
ル疵が確実に低減されることを確認し、本発明を完成し
たものである。

【００１１】すなわち、本発明は、質量％でＮｉ＋Ｃｕ
の含有量が０．０１％以上であり、かつＳｉ含有量が
０．２５％以下である鋼材を酸化性雰囲気で加熱し、デ
スケーリング後熱間圧延する熱延鋼板の製造方法であっ
て、加熱後熱延前におけるスケール地鉄界面性状の定量
化の指標として、図１に示すように、加熱後の鋼材表面
に対する垂直方向の断面において該垂直方向に直交する
方向に観察範囲の基となる長さ３００μm の線分を設定
し、該線分の両端Ｐ，Ｑを通り前記垂直方向に平行な２
線で挟まれた観察範囲におけるスケール地鉄界面の界面
に沿って測った界面長さ（Ｌ）と前記線分の直線長さ
（Ａ）との比（Ｌ／Ａ）を求め、少なくとも任意の３箇
所における（Ｌ／Ａ）の平均値を採用し、該平均値を
１．７０以下にするように鋼材を加熱することを特徴と
するものである。

【００１２】観察範囲の基礎となる線分の直線長さＡ
は、極端に短いと、比（Ｌ／Ａ）の値が１に近づいて界
面凹凸の程度を定量的に評価できなくなるので、一応３
００μm に設定する。もっとも、直線長さは極端に短く
ない限り、直線長さを多少変更しても、求められる（Ｌ
／Ａ）の平均値の値はほとんど変わらない。

【００１３】また、比（Ｌ／Ａ）は、一箇所のみでのデ
ータでは、観察位置によりその値がばらつくので、観察
位置を３箇所以上選択して（Ｌ／Ａ）の平均値を採る。
これにより、観察位置の局部的なバラツキが平均化さ
れ、スケール地鉄界面の凹凸状態を全体的なものとして
より正確に把握することができる。

【００１４】上記（Ｌ／Ａ）の平均値が高いと、地鉄中
へスケールが相対的に深く食い込んだ状態となり、しか
も該食い込み部分の地鉄側はＮｉやＣｕが濃化してスケ
ールとの物理的な結合が強化されることから、デスケー
リングを行っても容易に除去されず、この残存スケール
が熱延後のスケール疵となって現れる。一方、平均値が
低いと地鉄中へのスケールの食い込みが少なくなり、こ
のスケールはデスケーリングにより容易に剥離除去さ
れ、熱延後のスケール疵を可及的に少なくすることがで
きる。

【００１５】本発明者らはさらに検討を重ねた結果、ス
ケールの除去性は前記（Ｌ／Ａ）の平均値のみなず、Ｓ
ｉを含有する鋼を酸化した場合に形成されるＳｉＦｅ複
合酸化物の生成に依存することを見い出し、ＳｉＦｅ複
合酸化物量を規制することにより、スケール疵を防止す
るために必要な（Ｌ／Ａ）の平均値をさらに拡大できる
ことを知見した。すなわち、Ｓｉ含有量が０．２５％以
下の場合には、前記平均値が１．７０まで、熱延後のス
ケール疵の発生を抑えられることを突き止めるに至っ
た。

【００１６】その理由は以下のように考えられる。Ｓｉ
を含有する鋼を酸化性雰囲気中で加熱するとＳｉとＦｅ
の複合酸化物がスケール地鉄界面付近に形成される。こ
の酸化物は通常のＦｅ酸化物より強度が高く、これらが
スケール地鉄界面に生成するとスケール除去性が悪化す
る。従って、鋼中のＳｉ含有量を規制しない場合、スケ
ール地鉄界面の凹凸化による物理的なスケール地鉄界面
の密着強度を、（Ｌ／Ａ）の平均値を１．５０以下と十
分に低下して、ＳｉＦｅ複合酸化物による密着強度上昇
分を相殺する必要があった。一方、Ｓｉ含有量を０．２
５％以下に規制した場合は、ＳｉＦｅ複合酸化物がスケ
ール地鉄界面に生成することによる、スケール地鉄界面
の密着強度上昇を抑えることができる。その分、界面の
凹凸化によるスケール地鉄界面の密着強度の増加が許容
され、（Ｌ／Ａ）の平均値を１．７０、好ましくは、
１．６０まで拡張してもスケール除去を確実に行うこと
ができるようになる。勿論、前記平均値を１．５０以下
にすることにより、Ｓｉ含有量が０．２５％を超える場
合に比してスケール除去性は向上する。好ましくは、Ｓ
ｉ含有量を０．２０未満とすることにより、より良好な
スケール除去性が得られる。

【００１７】ところで、鋼材のＮｉ＋Ｃｕ含有量が０．
０１％未満のものでは、熱延前の加熱工程で前述のよう
なスケールの食い込み自体があまり進まず、（Ｌ／Ａ）
の平均値が１．５０を越えることははとんどない。しか
しながら、ＮｉとＣｕは、回収スクラップ原料等から混
入してくる不可避的不純物とも言えるものであり、また
これらの総合有量を０．０１％未満にまで低減するには
多大のコストがかかるので、本発明はこうした点を考慮
して、鋼材の（Ｎｉ＋Ｃｕ）含有量の下限を０．０１％
とした。

【００１８】前記（Ｌ／Ａ）の平均値は、鋼の成分組
成、加熱時の温度や時間、雰囲気中の酸素量、加熱パタ
ーン等によって変わってくるので、それらを考慮して加
熱条件を制御するのがよいが、本発明者らの実験によれ
ば、鋼中の（Ｎｉ＋Ｃｕ）量に応じて、加熱条件を適正
に設定するのがよく、下記に事実を確認している。

【００１９】すなわち、通常のスラブ酸化性雰囲気下で
加熱を行う場合、該加熱時の温度をＴ（℃）、加熱時間
をｔ（ｈｒ）としたとき、下記式(1) によって与えられ
る加熱パラメーター（Ｐ）が鋼中の（Ｎｉ＋Ｃｕ）含有
量に応じて、図２あるいは図３の斜線領域に収まるよう
に、加熱温度、加熱時間を制御することによって、（Ｌ
／Ａ）の平均値を確実に１．５０以下あるいは１．７０
以下にすることができる。 （Ｐ）＝３．１×１０^-4（Ｔ×ｔ）−１．０５×１０^-8（Ｔ×ｔ）² ……(1)

【００２０】本発明によれば、加熱後の鋼材に生成する
スケールを極めて除去しやすいものとすることができ、
常法のデスケーリングにより表面のスケールを可及的に
除去することが可能となる。デスケーリングの具体的な
方法や条件は特に制限されないが、処理効率や作業性を
考慮して最も一般的なのは、高圧水デスケーリング法で
あり、このとき鋼材表面への高圧水ジェットの好ましい
衝突圧は０．９〜４．０ＭＰａの範囲である。衝突圧が
不足する場合は、スケール除去がやや不十分になる傾向
があり、逆に高すぎる場合は、高圧水による冷却能が高
まって、鋼材の温度低下が著しくなり、その後の熱間圧
延に悪影響がでてくるおそれがある。

【００２１】デスケーリング後は、加熱工程で生成した
鋼材表面のスケールはほぼ完全に除去されており、ひき
つづき常法により熱間圧延を行ってもスケール疵の発生
は殆ど起こらず、表面性状の極めて良好な熱延鋼板を得
ることが可能となる。またこの熱延鋼板を酸洗後、更に
冷間圧延しても、熱延鋼板表面にスケール疵がないので
冷延鋼板表面にもスケール疵も当然起こらず、表面性状
の極めて良好な冷延鋼板が得られる。このため、かかる
冷延鋼板を電気めっき鋼板の原板として用いた場合、そ
の表面性状も極めて良好となる。

【００２２】

【実施例】Ｃ：０．０８％、Ｍｎ：０．７１％、Ｐ：
０．０１０％、Ｓ：０．００５％を基本組成とし、Ｎｉ
とＣｕを下記表１に示す種々の含有量とした鋼スラブ
を、通常のスラブ加熱雰囲気下で加熱した後、該スラブ
表面におけるスケール地鉄界面の３箇所から直線長さ３
００mmの観察範囲を設定し、前述の方法によって（Ｌ／
Ａ）の平均値を求めた。

【００２３】それぞれの鋼スラブ表面に、高圧水を同表
に示した衝突圧で吹き付けることによりデスケーリング
を行った後、引き続いて熱間圧延を行い、得られた熱延
鋼板表面のスケール疵を調べた。スケール疵の評価は、
熱延鋼板の圧延方向長さ当たりのスケール疵発生頻度か
ら、発生頻度が５％未満であるものをランク１、発生頻
度が５％以上１０％未満であるものをランク２、１０％
以上１５％未満であるものをランク３、１５％を越える
ものをランク４とした。製品として許容されるランク
は、ランク２以下であれば全く問題はない。調査結果を
表１に併せて示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１から、（Ｌ／Ａ）の平均値が１．７０
以下である実施例は、高圧水デスケーリング時の衝突圧
が比較的低い場合であっても、熱延鋼板表面のスケール
疵評価は２以下となっており、デスケーリングによりス
ケールが効率よく除去され、スケール疵の発生要因がほ
ば解消されていることが分かる。

【００２６】これに対して、試料No. １は（Ｌ／Ａ）の
平均値が１．７０を超えており、Ｓｉ含有量が低いにも
かかわらずデスケーリングが不十分である。また、試料
No.４、８、１３、１６、１７はいずれも（Ｌ／Ａ）の
平均値が１．７０以下であるものの、Ｓｉ含有量が０．
２５％を越えており、デスケーリング時の高圧水衝突圧
を十分にとってもスケール除去が不十分となって熱延工
程でスケール疵が生じたことが分かる。さらに試料No.
９、１２、１５はデスケーリング時の高圧水の衝突圧が
極端に低い例であり、スケール除去が不十分である。

【００２７】図４及び図５は、表１に示した試料No. １
４（実施例）とNo. ６（比較例）のスラブ加熱後のスケ
ール地鉄界面の断面拡大組織写真（いずれも１００倍）
であり、図４では地鉄へのスケールの食い込みがほとん
ど起こっていないが、図５ではスケールが地鉄に深く食
い込んでいる様子が観察される。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、Ｓｉ含有量を０．２５
％以下とし、（Ｌ／Ａ）の平均値を１．７０以下とした
ので、熱間圧延前に行われる加熱工程での生成したスケ
ールが剥離し易い形態に制御され、これによりデスケー
リング性が向上し、熱延鋼板のスケール疵防止、更には
冷延鋼板のスケール疵が防止され、表面性状改善技術と
して実用面で多大な利益を享受し得るものである。

【００２９】具体的には、例えば、シーム溶接管のごと
く熱延ままで使用される熱延鋼板等を得る際のスケール
疵を低減し、その表面外観を改善することができる。ま
た、熱延後に酸洗し、パイプや自動車用ホイール用部材
などに使用される鋼板のスケール起因の疵を低減し、そ
の表面外観を改善することができる。さらには、熱延後
に酸洗し、冷間圧延を行い、自動車部品や家電製品用部
材として使用する冷延鋼板の熱延時のスケール疵に起因
する表面疵を低減し、表面外観の良好な冷延鋼板を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるスケール地鉄界面の凹凸評価基
準の算出法を説明するための加熱鋼材表面部における垂
直断面説明図である。

【図２】スケール地鉄界面における界面長さ（Ｌ）と観
察範囲直線長さ（Ａ）との比（Ｌ／Ａ）が１．４０以下
を満足するために要する（Ｎｉ＋Ｃｕ）含有量と加熱パ
ラメータ（Ｐ）との関係を示すグラフである。

【図３】比（Ｌ／Ａ）が１．６０以下を満足するために
要する（Ｎｉ＋Ｃｕ）含有量と加熱パラメータ（Ｐ）と
の関係を示すグラフである。

【図４】実施例における加熱後熱間圧延前の鋼スラブの
スケール地鉄界面部の垂直断面組織写真である。

【図５】比較例における加熱後熱間圧延前の鋼スラブの
スケール地鉄界面部の垂直断面組織写真である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｇ 5/00 Ｃ２３Ｇ 5/00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量％でＮｉ及び／又はＣｕの含有量が
   ０．０１％以上であり、かつＳｉ含有量が０．２５％以
   下である鋼材を酸化性雰囲気で加熱し、デスケーリング
   後、熱間圧延する熱延鋼板の製造方法であって、 加熱後の鋼材表面に対する垂直方向の断面において該垂
   直方向に直交する方向に観察範囲の基となる長さ３００
   μm の線分を設定し、該線分の両端Ｐ，Ｑを通り前記垂
   直方向に平行な２線で挟まれた観察範囲におけるスケー
   ル地鉄界面の界面に沿って測った界面長さ（Ｌ）と前記
   線分の直線長さ（Ａ）との比（Ｌ／Ａ）を求め、少なく
   とも任意の３箇所における（Ｌ／Ａ）の平均値が１．７
   ０以下となるように鋼材を加熱することを特徴とする表
   面性状に優れた熱延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 鋼材の加熱後のデスケーリングを鋼材表
   面での高圧水ジェットの衝突圧が０．９〜４．０ＭＰａ
   の高圧水デスケーリングによって行う請求項１に記載し
   た熱延鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の製造方法によって得た
   熱延鋼板を、更に冷間圧延することを特徴とする冷延鋼
   板の製造方法。