JP6760425B2 - スケール密着性に優れた熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

スケール密着性に優れた熱延鋼板およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、自動車、家電、建材等に用いられる、スケール密着性に優れた熱延鋼板およびその製造方法に関するものであり、特にレーザー切断加工が施される建産機の部品の素材として好適なスケール密着性に優れた厚物の熱延鋼板およびその製造方法に関するものである。
熱延鋼板は、通常、表面にスケール(黒皮)が不可避に生成する。このスケールが付着した黒皮熱延鋼板に、調質圧延や曲げ成形、プレス成形、レーザー切断等の加工を施すと、スケールの一部が剥離し、加工不良や加工ラインの汚染、加工後の製品における表面欠陥等の原因となる。このような事態を回避するため、鋼板表面のスケールの密着性に優れた熱延鋼板が要望されるようになっており、その要求はますます強くなっている。
また、熱延鋼板のスケールは、熱延鋼板の板厚が大きくなるほど、変形時にスケールに生じる歪が大きくなり、剥離しやすくなる、という側面を有し、曲げ成形やプレス成型など加工度の大きい成形においてはより剥離しやすくなる。一方、板厚の大きい黒皮熱延鋼板のニーズも近年ますます大きくなっており、例えば、5.0mmを超えるより大きい板厚を有する熱延鋼板についても、スケールの密着性の向上が強く求められている。
さらに、鋼板の長手方向においてスケールの密着性にムラがあり、密着性の悪い部分があると、その部分を除いて使用しなければいけなくなる。したがって、歩留り向上の観点から、長手方向においてスケールが均一であり、かつスケールの密着性に優れた熱延鋼板が強く求められている。
熱延鋼板のスケールの構造は、地鉄側から順に、地鉄とスケールの界面から再結晶により生じた微細なマグネタイト(Fe)層(以下、マグネタイトシーム)、この地鉄とスケールの界面から生じたマグネタイト層およびウスタイト(FeO)が共析変態することによって生成した鉄(Fe)とマグネタイトの共析変態組織層、スケール表層から成長したマグネタイト層、およびヘマタイト(Fe)層、となる。なお、未変態のまま室温で残存しているウスタイト層が生成する場合もある。
従来、スケールの密着性の向上について、種々の提案がなされている。例えば、特許文献1には、質量%で、C:0.01〜0.4%、Si:0.001〜2.0%、Mn:0.01〜3.0%、P:0.05%以下、S:0.05%以下、Al:0.3%以下、N:0.01%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる成分を有するスラブを加熱し、粗圧延した後、仕上げ圧延を1100℃以下で開始、1000℃以下で終了し、仕上げ圧延終了温度から800℃までの温度域を80℃/s以上で冷却し、450℃超550℃以下の温度域で巻取りを行い、巻取り後に60分以内に400〜450℃の温度域まで冷却し、400〜450℃の温度域で90分以上保持することにより、鋼板表面に形成されるスケールの厚みが20μm以下であり、鋼板の地鉄とウスタイト、マグネタイト及びヘマタイトを有するスケールとが接触する界面の圧延方向の長さに対する、前記地鉄と前記マグネタイトとが接触する界面の圧延方向の長さの割合が80%以上であり、かつ、マグネタイトの平均粒径が3μm以下であることを特徴とするスケール密着性に優れた熱延鋼板が提案されている。
また、特許文献2には、質量%として、C:0.02〜0.20%、Mn:0.1〜2.0%、Si:0.3%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Ni:0.03〜0.3%、Cu:0.04〜0.5%、Cr:0.03〜0.3%を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなるスラブを1100℃以上で加熱した後、800〜950℃の温度範囲で熱間圧延を終了させ、400℃〜650℃で捲き取ることにより、鋼板表面スケールと鋼板地鉄界面の表面粗度として長さ1インチ当たりの0.5μm以上の凹凸高さの回数が300以上であることを特徴とするタイトスケール性に優れる熱延鋼板が提案されている。
また、特許文献3には、質量%で、C:0.3%以下、Si:0.1%以下、Mn:2.0%以下、P:0.05%以下、S:0.02%以下、Al:0.10%以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材に対して、熱間圧延工程の仕上げ圧延工程において、仕上圧延機内で露点:50℃以上である雰囲気中に1.0〜10s間保持する酸化処理を含み、仕上圧延終了温度:700〜900℃とする圧延とし、該仕上圧延終了後、冷却し、巻取温度:450〜650℃で巻き取る工程により、スケール層が、面積率で0.10〜3.0%の空孔を含み、厚さ:10μm以下であることを特徴とするスケール密着性に優れた熱延鋼板が提案されている。
特許第5799913号公報 特許第4153734号公報 特許第5679112号公報
特許文献1に記載の技術では、仕上圧延終了後から800℃までの温度域を80℃/s以上で冷却し、スケールの厚さを20μm以下に制御しているが、800℃以下の温度範囲の冷却速度の記載がなく、その後の冷却条件によってスケール厚さやスケール組成、マグネタイトの平均粒径などが変動し、安定してスケール密着性を得るのが困難な場合がある。また、スケール密着性の評価は曲げ半径が25mmの条件で90度曲げ試験を行った後の曲げ内周部のスケール剥離状況で評価し、実施例では2〜5mmの板厚で評価しているが、熱延鋼板の板厚がより大きくなった場合、曲げ内周部の加工はより厳しいものとなるため、スケール密着性の低下が懸念される。また、熱延鋼板の板厚が大きい場合、曲げ内周部に比べて曲げ外周部では変形量が大きくなるため、スケール密着性の低下が懸念される。さらに、長手方向において均一なスケールの密着性の向上については言及されていない。
特許文献2に記載の技術は、Ni、Cu、Crを所定量添加した鋼を熱延圧延し、鋼板表面スケールと鋼板地鉄界面の表面粗度と所定の範囲に制御することでタイトスケール性に優れる熱延鋼板が提案されている。しかしながら、スケール層と地鉄との界面の密着性は向上するが、スケール表層あるいはスケール内部でスケール剥離が生じ、密着性が低下することが懸念される。また、熱延鋼板の板厚がより大きくなった場合、スケールの密着性の低下が懸念される。さらに、長手方向において均一なスケールの密着性の向上については言及されていない。
特許文献3に記載の技術では、仕上圧延機内の露点を高めるため、水を噴霧したり、熱延板表面に接した水を水蒸気化する酸化処理が必要となる。しかしながら、このような処理を安定的に行うことは困難であり、製造安定性の低下が懸念される。また、熱延鋼板の板厚がより大きくなった場合、スケールの密着性の低下が懸念される。さらに、長手方向において均一なスケールの密着性の向上については言及されていない。
本発明は、上記課題を解決し、より大きい板厚の熱延鋼板においても、優れたスケール密着性を長手方向において均一に有する熱延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意検討した。その結果、所定の成分組成を有する鋼素材を用いて、熱間圧延時の仕上圧延出側温度、圧延後の冷却速度、巻取温度を調整することにより、スケール層における、地鉄側のマグネタイト層の上層のマグネタイト粒の平均粒径および/または鉄とマグネタイトの共析変態組織の平均ブロックサイズが適正化され、スケールの密着性が向上するという知見を得た。また、スケールの密着性を向上させるため,熱間圧延時の仕上圧延入側温度や仕上圧延入側温度と出側温度の温度差を制御することがより好ましい。さらに、仕上圧延直後の鋼板における長手方向の温度を制御することにより、長手方向において均一にスケールの密着性が向上するという知見を得た。
本発明は以上のような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
[1]表面にスケール層を有する熱延鋼板であって、前記熱延鋼板は、質量%で、C:0.01〜0.3%、Si:0.20%以下、Mn:0.01〜2.0%、P:0.10%以下、S:0.10%以下、Al:0.10%以下、Cr:0.01〜2.0%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる組成を有し、
前記スケール層が、地鉄側からマグネタイト層と、前記マグネタイト層の上層にマグネタイト粒および/または鉄とマグネタイトの共析変態組織を有し、前記マグネタイト粒の平均粒径および/または前記共析変態組織の平均ブロックサイズが3μm以上8μm以下であり、前記スケール層中に含まれるウスタイトの質量分率が10%以下であることを特徴とするスケール密着性に優れた熱延鋼板。
[2]成分組成として、さらに、質量%で、Cu:1.0%以下、Ni:0.50%以下のうちの1種以上を含有することを特徴とする、[1]に記載のスケール密着性に優れた熱延鋼板。
[3]成分組成として、さらに、質量%で、Mo:1.0%以下、Nb:0.1%以下、V:0.1%以下、Ti:0.03%以下、B:0.01%以下、Sb:0.03%以下のうちの1種以上を含有することを特徴とする、[1]または[2]に記載のスケール密着性に優れた熱延鋼板。
[4][1]〜[3]のいずれかに記載の熱延鋼板の製造方法であって、鋼素材を、粗圧延をし、デスケーリングを行い、仕上圧延出側温度:800〜950℃で、下記(1)式を満たす仕上圧延を行い、仕上圧延後から巻取開始までの平均冷却速度:30℃/s以上で冷却した後、巻取温度:430〜580℃で巻き取ることを特徴とする、スケール密着性に優れた熱延鋼板の製造方法。
|T−T|≦50℃かつ|T−T|≦50℃・・・(1)
但し、上記(1)式において、
:仕上圧延後の鋼板における長手方向先端から30mかつ幅方向中央部の温度(℃)
:仕上圧延後の鋼板における長手方向中央かつ幅方向中央部の温度(℃)
:仕上圧延後の鋼板における長手方向尾端から30mかつ幅方向中央部の温度(℃)
である。
[5][1]〜[3]のいずれかに記載の熱延鋼板の製造方法であって、鋼素材を、粗圧延をし、デスケーリングを行い、仕上圧延出側温度:800〜950℃で、下記(1)式を満たす仕上圧延を行い、仕上圧延後から巻取開始までの平均冷却速度:3℃/s以上80℃/s以下で冷却した後、巻取温度:430〜580℃で巻き取ることを特徴とする、スケール密着性に優れた熱延鋼板の製造方法。
|T−T|≦50℃かつ|T−T|≦50℃・・・(1)
但し、上記(1)式において、
:仕上圧延後の鋼板における長手方向先端から30mかつ幅方向中央部の温度(℃)
:仕上圧延後の鋼板における長手方向中央かつ幅方向中央部の温度(℃)
:仕上圧延後の鋼板における長手方向尾端から30mかつ幅方向中央部の温度(℃)
である。
本発明によれば、スケール密着性に優れた熱延鋼板を容易に、かつ安価に製造でき、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、スケール剥離を防止でき、製品の表面品質向上や、製品の加工不良の防止、作業環境の向上に大きく寄与するという効果もある。さらに、熱延鋼板の板厚の増加に伴うスケールの密着性の低下や長手方向における密着性のばらつきといった課題も解決することができる。
なお、本発明における熱延鋼板の板厚は、2.0mm以上25mm以下とし、好ましくは2.0mm超え25mm以下、より好ましくは5.0mm超え25mm以下とする。
以下に、本発明の熱延鋼板およびその製造方法について詳細に説明する。なお、成分組成の含有量の単位である「%」は、特に断らない限り「質量%」を意味するものとする。
1)成分組成
C:0.01〜0.3%
Cは、強度確保のために有用な元素である。その量が0.01%未満では、強度確保の効果が小さいため、C量は0.01%以上とする。Cの0.3%を超える含有は、スケールと地鉄との界面にCOガスを発生して圧延途中にスケールの剥離を生じ、スケール疵の原因となるため、C量は0.3%以下とする。スケールの密着性の観点から、好ましくは0.2%以下である。
Si:0.20%以下
Siは脱酸材として作用する元素であり、このような効果を得るためには、0.01%以上含有することが好ましい。しかし、0.20%を超えるSiの含有は、Siがスケールと地鉄との界面に濃化し、Si酸化層が生じる。このSi酸化層と、その上に形成されるスケール層との界面において、スケールの剥離が生じやすい。このため、Si量は0.20%以下とする。好ましくは、0.10%以下である。
Mn:0.01〜2.0%
Mnは、熱間加工時の脆化の原因となる固溶SをMnSとして無害化するほか、強度の向上にも効果がある元素である。その量が0.01%未満では効果が小さく、一方、2.0%を超えて含有すると靱性低下を招きやすい。このため、Mn量は0.01〜2.0%とする。好ましくは、0.05〜1.0%である。
P:0.10%以下
Pは、粒界脆化に悪影響を及ぼすため、できる限り少なくするのが望ましい元素である。また、Pはスケールと地鉄との界面で非常に脆い酸化層を形成し、スケールの密着性を低下させる。P量が0.10%を超えると、これらの悪影響が大きくなるため、0.10%以下とする。好ましくは0.05%以下とする。
S:0.10%以下
Sは、熱間加工性や靱性を著しく劣化させる元素である。また、Sは、スケールと地鉄との界面で濃化し、スケールの密着性を低下させる。S量が0.10%を超えると、これらの悪影響が大きくなるため、0.10%以下とする。好ましくは0.05%以下とする。
Al:0.10%以下
Alは、脱酸材として作用する元素である。Al量は0.00%であってもよいが、このような効果を得るためには0.01%以上含有することが好ましい。一方、0.10%を超えて含有すると、酸化物系介在物が増加し、清浄度が低下する。このため、Al量は0.10%以下とする。好ましくは0.06%以下とする。
Cr:0.01〜2.0%
Crは強度や焼入れ性、耐食性を高める効果を有する。また、Crはスケールと地鉄の界面に濃化し、界面の凹凸化によりスケールが地鉄に食い込み、スケールの密着性を向上させる効果も有する。Cr量が0.01%未満の場合は前記の効果が小さく、一方2.0%を超えて含有する場合、前記の効果が飽和するため、Cr量は0.01〜2.0%とする。好ましくは、0.01〜1.0%であり、より好ましくは0.07〜1.0%、さらにより好ましくは0.12〜1.0%である。
上記化学成分が本発明の熱延鋼板の必須成分である。なお、本発明の熱延鋼板は、上記化学成分以外に、各種特性の向上のため、必要に応じて、Cu:1.0%以下、Ni:0.50%以下のうちの1種以上を含有しても良い。
Cu:1.0%以下
Cuはスケールと地鉄の界面に濃化して粒界酸化を促進し、スケールの密着性を高める元素である。このような効果を得るためには、Cuを0.01%以上含有することが好ましい。しかし、1.0%を超えて含有すると、粒界酸化が過度に著しくなり、これによりスケールと地鉄の界面の凹凸化が促進される。また、スケールの密着性が過度に高まり、粗圧延後のデスケーリングによってスケールを完全に除去できなくなり、これにより残存したスケールはその後の仕上げ圧延によってスケールが押し込まれ、表面疵の原因となる。このため、Cuを含有する場合は1.0%以下とする。
Ni:0.50%以下
NiもCuと同様に、スケールと地鉄の界面に濃化して粒界酸化を促進し、スケールの密着性を高める元素である。このような効果を得るためには、Niを0.01%以上含有することが好ましい。しかし、Ni量が0.50%を超えると、粒界酸化が過度に著しくなり、これによりスケールと地鉄の界面の凹凸化が促進される。また、スケールの密着性が過度に高まり、粗圧延後のデスケーリングによってスケールを完全に除去できなくなり、これにより残存したスケールはその後の仕上げ圧延によってスケールが押し込まれ、表面疵の原因となる。このため、Niを含有する場合は0.50%以下とする。
本発明では、さらに必要に応じて、Mo:1.0%以下、Nb:0.1%以下、V:0.1%以下、Ti:0.03%以下、B:0.01%以下、Sb:0.03%以下のうちの1種以上を含有しても良い。
Mo:1.0%以下
Moは強度や焼入れ性を向上させ、焼戻しに伴う軟化を抑制する効果を有する。このような効果を得るためには、Moを0.1%以上含有することが好ましい。一方、1.0%を超えて含有すると、過度に強度が上昇し靱性や成形性が劣化するため、Moを含有する場合、その量を1.0%以下とする。
Nb:0.1%以下
Nbは母材の強度と靱性を向上させる元素であり、このような効果を得るためには、0.003%以上含有することが好ましい。一方、0.1%を超えて含有すると、かえって靱性の低下を招くおそれがある。よって、Nbを含有する場合、その量を0.1%以下とする。
V:0.1%以下
Vは母材の強度と靱性を向上させる元素であり、このような効果を得るためには、0.003%以上含有することが好ましい。一方、0.1%を超えて含有すると、かえって靱性の低下を招くおそれがある。よって、Vを含有する場合、その量を0.1%以下とする。
Ti:0.03%以下
Tiは母材の強度と靱性を向上させる元素であり、また、溶接熱影響部での靱性確保に効果がある。これらの効果を得るためには、Tiを0.001%以上含有することが好ましい。一方、0.03%を超えて含有すると、かえって靱性の低下を招くおそれがある。よって、Tiを含有する場合、その量を0.03%以下とする。
B:0.01%以下
Bは鋼の焼入れ性を高める元素であり、この効果によって強度を増加させることができる。このような効果を得るためには、Bを0.0005%以上含有することが好ましい。一方、0.01%を超えて含有すると、この効果は飽和するため、Bを含有する場合、その量を0.01%以下とする。
Sb:0.03%以下
Sbは素材を加熱した際に表層に濃化して、加熱時に表層のC量が低下することを抑制する作用を有する。このような効果を得るためには、Sbを0.001%以上含有することが好ましい。一方、0.03%を超えて含有すると、素材加熱時に液体金属となり、旧オーステナイト粒界に侵食し、スケールの密着性を低下させる。このため、Sbを含有する場合、0.03%以下とする。
上記した化学成分以外の残部は、Feおよび不可避不純物からなる。不可避不純物としては、O:0.005%以下、Mg:0.003%以下、が許容できる。
2)スケール層のミクロ組織
本発明の熱延鋼板のスケール層は、地鉄側からマグネタイト層(マグネタイトシーム)、マグネタイトシームの上層にマグネタイト粒および/または鉄とマグネタイトの共析変態組織を有する。なお、マグネタイトシームとマグネタイト粒は、上記のように生成位置が異なり、また粒径もマグネタイトシームの方が顕著に微細なため、組織観察により容易に区別することができる。
マグネタイトシームの上層のマグネタイト粒の平均粒径、または、鉄とマグネタイトの共析変態組織の平均ブロックサイズは、いずれも3μm以上8μm以下とし、好ましくは3μm以上7μm以下とする。マグネタイトシームの上層のマグネタイト粒の平均粒径、または、鉄とマグネタイトの共析変態組織の平均ブロックサイズが、8μmを超えると、スケールの密着性の低下を招く。これは、地鉄直上のマグネタイトシームの粒が微細であるため、この微細なマグネタイトとマグネタイトシームの上層の粒径との差が大きくなることにより、変形時にクラックが入り、スケールが剥離しやすくなるためと考えられる。また、マグネタイトシームの上層のマグネタイト粒の平均粒径、または、鉄とマグネタイトの共析変態組織の平均ブロックサイズが3μm未満では、スケール自体の硬度上昇により、スケール密着性が低下する場合があるため、3μm以上とする。
なお、マグネタイトシーム、マグネタイト粒および共析変態組織以外に、ウスタイトが未変態のまま室温で残存する場合がある。ウスタイトは室温ではマグネタイトに比べて脆く、スケールにクラックが入ることによりスケールの密着性が損なわれるため、スケール層中に含まれるウスタイトの質量分率は10%以下とする。好ましくは、7%以下である。また、ウスタイトに加え、ヘマタイト層が熱延鋼板の最表層部に生成する場合があるが、ヘマタイト層の生成は本発明の効果を損ねるものではないため、含有してもかまわない。なお、ヘマタイト層は赤スケール等の表面欠陥の原因となるため、ヘマタイトの質量分率は10%以下が好ましい。
また、ウスタイトおよびヘマタイトの質量分率は、X線回折装置を用い、CoKα線源を用いてスケール中の各相の回折ピークの積分強度を測定し、標準試料(Fe、FeO(ウスタイト)、Fe(ヘマタイト)、Fe(マグネタイト)を等重量混合したもの)と被検試料における各相の積分強度の比から、次式(2)を用いて求めることができる。
相Aの質量分率=(I/R)×100/((IFe/RFe)+(IFeO/RFeO)+(IFe2O3/RFe2O3)+(IFe3O4/RFe3O4)) ・・・(2)
但し、上記(2)式において、
:被検試料における相Aの積分強度
:標準試料における相Aの積分強度
A:Fe、FeO、Fe、またはFe
である。
3)製造条件
次に、本発明の熱延鋼板の製造方法について、詳細に説明する。本発明では上記した成分組成からなるスラブ等の鋼素材を所定の加熱温度に加熱する工程(加熱工程)、粗圧延と仕上げ圧延からなる熱間圧延を施して熱延板とする工程(圧延工程)、該熱延板を所定の冷却速度で加速冷却する工程(加速冷却工程)、所定の巻取り温度で巻き取る工程(巻取り工程)で製造され、特に断らない限り、鋼のスラブ加熱温度、仕上圧延の入側および出側温度、冷却停止温度、巻取り温度等の温度は表面温度とし、放射温度計等で測定することができる。また、平均冷却速度は特に断らない限り、((冷却開始温度‐冷却停止温度)/冷却時間)とする。
本発明において、上記の成分組成からなる鋼素材の製造方法は、とくに限定する必要はなく、常用の方法がいずれも適用できる。例えば、上記した成分組成を有する溶鋼を、転炉や電気炉等で溶製し、連続鋳造法等の鋳造方法によりスラブ等の鋼素材とすることが望ましい。なお、造塊−分塊圧延方法を用いても何ら問題はない。通常、鋼素材は、加熱された後、熱間圧延される。この加熱は十分な固溶化がなされればよく、好ましくはAc点以上に加熱する。具体的には、通常のスラブ加熱温度範囲である1060℃〜1300℃が適当である。連続鋳造法で製造されたスラブの場合は、そのままあるいは温度低下を抑制する目的で保持して、圧延する直送圧延を適用してもよい。
熱間圧延工程は、粗圧延および仕上圧延からなる。粗圧延では所定寸法のシートバーとすることができればよく、粗圧延の条件はとくに限定する必要はない。また、所定の温度で仕上圧延を行うため、途中でシートバーヒーター等の加熱手段により被圧延材の加熱を行ってもよい。仕上圧延前に仕上圧延機の入り側で高水圧等によるデスケーリングにより、シートバー表面に生成したスケールを除去する。
次に、仕上圧延を行う。仕上圧延入側温度が1100℃を超えるとスケールの厚さが増加し、スケールの密着性が低下するため、仕上圧延入側温度は1100℃以下とすることが好ましく、より好ましくは1050℃以下とする。一方、仕上圧延入側温度が950℃未満では圧延荷重の著しい増加を招き、生産性が低下する場合がある。また、製品板厚の増加に伴い、仕上圧延入側厚が厚くなるため、例えば、製品板厚が5.0mmを超える場合、仕上圧延開始までの時間が長時間必要となるため、生産性の低下を招く場合がある。したがって仕上圧延入側温度は1100℃以下とすることが好ましく、1050℃以下がより好ましい。また、仕上圧延入側温度の下限は950℃以上とすることが好ましい。
仕上圧延出側温度は、800〜950℃とする。仕上圧延出側温度が800℃未満では、スケールにクラックが生じ、このクラックがスケールの密着性の低下の原因となる場合がある。また、マグネタイトシーム上層のマグネタイト粒の平均粒径または鉄とマグネタイトの共析変態組織の平均ブロックサイズが3μm未満となり、この微細化によるスケール自体の硬度上昇により、スケール密着性が低下する場合がある。一方、仕上圧延出側温度が950℃を超えると、スケールの成長によりスケールの厚さが増加し、スケールの密着性が低下する場合がある。また、前記のマグネタイトシーム上層のマグネタイト粒の平均粒径または鉄とマグネタイトの共析変態組織の平均ブロックサイズが8μmを超えて大きくなり、スケールの密着性が低下する場合がある。
また、特に限定する必要はないが、仕上圧延入側温度と仕上圧延出側温度の温度差を所定の範囲に制御することが好ましい。仕上圧延入側温度と仕上圧延出側温度の温度差は、主に仕上圧延機内の冷却水量(スタンド間冷却水量)にて制御されるが、その温度差が180℃を超えると、スケールの熱収縮によるクラックの生成が顕著となり、スケールの密着性が低下する場合がある。したがって、仕上圧延入側温度と仕上圧延出側温度の温度差は180℃以下とすることが好ましく、130℃以下とすることがより好ましい。
さらに、仕上圧延は、下記(1)式を満たす条件で行う。
|T−T|≦50℃かつ|T−T|≦50℃・・・(1)
但し、上記(1)式において、
:仕上圧延後の鋼板における長手方向先端から30mかつ幅方向中央部の温度(℃)
:仕上圧延後の鋼板における長手方向中央かつ幅方向中央部の温度(℃)
:仕上圧延後の鋼板における長手方向尾端から30mかつ幅方向中央部の温度(℃)
である。なお、T、T、Tは、それぞれの位置における仕上圧延出側の温度である。
|T−T|または|T−T|が50℃を超える場合、長手方向におけるスケールの密着性にバラつきが生じ、長手方向における均一なスケール密着性を得ることができない。
なお、仕上圧延後の鋼板における長手方向の温度の制御(式(1)の制御)は、仕上圧延入側温度を測定し、仕上圧延機内の冷却水量を調整すること等によって行うことができる。
仕上圧延後、巻取りまで、3℃/s以上80℃/s以下であり、好適には30℃/s以上の平均冷却速度で冷却を行う。平均冷却速度が3℃/s未満では、スケールの成長によりスケールの厚さが増加し、スケールの密着性が低下する場合がある。また、マグネタイトシーム上層のマグネタイト粒の平均粒径、または、鉄とマグネタイトの共析変態組織の平均ブロックサイズが粗粒となり、スケールの密着性が低下する場合がある。一方、平均冷却速度が80℃/sを超えると、マグネタイトシーム上層のマグネタイト粒の平均粒径、または、鉄とマグネタイトの共析変態組織の平均ブロックサイズが細粒となり、スケールの密着性が低下する場合がある。したがって、仕上圧延後、巻取り開始までの平均冷却速度は3℃/s以上80℃/s以下とする。より好ましくは5℃/s以上50℃/s以下とする。
さらに、仕上圧延後の冷却は、800℃〜700℃の温度域を45℃/s以上、700℃〜600℃の温度域を35℃/s以上の平均冷却速度で行うことが好ましい。これは、スケールは高温域でより速く成長し、スケールの厚さが増加することによりスケールの密着性が低下するためである。
上記の冷却後、巻取温度:430〜580℃で鋼板を巻き取る。巻取温度が430℃未満の場合、スケール層の共析変態が十分に生じずにウスタイトが室温で過多に残留し、スケールの密着性が低下する。また、巻取温度が580℃を超える場合、マグネタイトシーム上層のマグネタイト粒の平均粒径または鉄とマグネタイトの共析変態組織の平均ブロックサイズが8μmを超えて大きくなり、スケールの密着性が低下する。したがって、巻取温度は430〜580℃とし、好ましくは450℃超540℃以下とする。
なお、巻取後のコイルは、コイルボックス中に装入するか、コイルに覆いを施し、大気から遮断して、最外周や、エッジ部の酸化を抑制することが好ましい。
さらに、コイル状に巻き取った熱延鋼板において、ローラレベラーやテンションレベラー等で鋼板に変形を与えて形状矯正処理を施してもよい。例えば、板厚12mmの熱延鋼板ではφ250mmの上ロールを2本、下ロールを3本配置し、押し込み量2mmの条件で形状矯正処理を行えばよい。
表1に示す組成の鋼を溶製し、鋳造して鋼素材とした。
Figure 0006760425
これら鋼素材を、表2に示す条件で、熱間圧延、加速冷却、巻取を行い、板厚3〜23mmの熱延コイルとした。得られた熱延コイルをレベラー加工により形状矯正処理を行ったのち、所定の長さで切断し、熱延シートとした。得られた熱延シートの各部分から、試験片を採取し、ミクロ組織および密着性を評価した。
ミクロ組織は、採取した試験片の各部分(長手方向先端から30mかつ幅方向中央部、長手方向中央かつ幅方向中央部、長手方向尾端から30mかつ幅方向中央部)に対して、圧延方向断面が観察対象面となるように導電性樹脂に埋め込み、研磨後、走査型電子顕微鏡を用いてスケールの断面の反射電子像を撮影した。観察倍率は3000倍とした。また、スケール中のウスタイトおよびヘマタイトの質量分率を、前記のX線回折による測定方法で求めた。スケール層が、地鉄側からマグネタイト層(マグネタイトシーム)、マグネタイトシームの上層にマグネタイト粒および/または鉄とマグネタイトの共析変態組織を有し、ウスタイトの質量分率が10%以下の場合はA、マグネタイトシームが無い、またはウスタイトの質量分率が10%を超える場合はBと表2に記載した。
また、マグネタイトシームの上層のマグネタイト粒の粒径または鉄とマグネタイトの共析変態組織のブロックサイズは、EBSD(Electron Backscatter Diffraction Pattern)法によりスケールの圧延方向の断面組織における層および結晶方位を同定し、隣接する測定点の結晶方位差が15°以上となる点を結晶粒界と定義し、各結晶粒の円相当径を測定することにより求めた。鉄とマグネタイトの共析変態組織において、EBSD法により測定すると、同じブロックに属するマグネタイトが同一方位を示すため、この同一方位をもつマグネタイトを一つのマグネタイト粒として扱うことで、鉄とマグネタイトの共析変態組織のブロックサイズを求めることができる。マグネタイトシーム上層のマグネタイト粒の平均粒径または鉄とマグネタイトの共析変態組織の平均ブロックサイズは、結晶方位の測定結果から一視野における各結晶粒の平均径を面積平均することにより算出した。
また、レベラー加工後の熱延シートの各部分(長手方向先端から30mかつ幅方向中央部、長手方向中央かつ幅方向中央部、長手方向尾端から30mかつ幅方向中央部)から試験片を採取し、スケールの密着性評価を行った。密着性評価は、鋼板表面にテープを貼り付けて、スケールを剥離させ、スケールの付着したテープを透明なシートに貼りつけた後、スキャナーで取り込み、画像処理によってスケールの剥離量を測定した。全位置にてスケールの剥離面積が10%以下の場合を〇(合格)、剥離面積が10%超の場合を×(不合格)と表2に記載した。
製造条件および評価結果を表2に示す。
Figure 0006760425
表2に示すように、発明例No.1、3、5、7、9、11、13、15、17、18、19、25、26は、いずれも長手方向各部にて優れたスケール密着性を示した。
これに対して、比較例No.2およびNo.4は、仕上圧延出側温度が950℃を超えていたため、スケール粒径が8μmを超え、スケールの密着性に劣っていた。
比較例No.6は、仕上圧延出側温度が800℃未満であったため、スケール層に10質量%以上のウスタイトが生じ、スケールの密着性に劣っていた。
比較例No.8および10は、|T−T|または|T−T|が50℃を超えていたため、スケール層の平均粒径もしくは平均ブロックサイズが8μmを超え、スケールの密着性に劣る部分が存在した。
比較例No.12は、仕上圧延後の平均冷却速度が3℃/s未満であったため、スケール層の平均粒径もしくは平均ブロックサイズが8μmを超え、スケールの密着性に劣っていた。
比較例No.14は、巻取温度が580℃を超えていたため、スケール層の平均粒径もしくは平均ブロックサイズが8μmを超え、スケールの密着性に劣っていた。
比較例No.16は、巻取温度が430℃未満であったため、スケール層に10質量%超えのウスタイトが生じ、スケールの密着性に劣っていた。
比較例No.20、21、22、23は、化学成分のうちC、Si、Cr、Cu、Niのうちいずれかが本発明の範囲外であったため、スケールの密着性が劣化した。
比較例No.24は、仕上圧延後の平均冷却速度が80℃/s超えであったため、スケール層の平均粒径もしくは平均ブロックサイズが3μm未満となり、スケールの密着性に劣っていた。

Claims (5)

  1. 表面にスケール層を有する熱延鋼板であって、前記熱延鋼板は、質量%で、C:0.01〜0.3%、Si:0.20%以下、Mn:0.01〜2.0%、P:0.10%以下、S:0.10%以下、Al:0.10%以下、Cr:0.01〜2.0%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる組成を有し、
    前記スケール層が、地鉄側からマグネタイト層と、前記マグネタイト層の上層にマグネタイト粒および/または鉄とマグネタイトの共析変態組織を有し、前記マグネタイト粒の平均粒径および/または前記共析変態組織の平均ブロックサイズが3μm以上8μm以下であり、前記スケール層中に含まれるウスタイトの質量分率が10%以下であることを特徴とするスケール密着性に優れた熱延鋼板。
  2. 成分組成として、さらに、質量%で、Cu:1.0%以下、Ni:0.50%以下のうちの1種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載のスケール密着性に優れた熱延鋼板。
  3. 成分組成として、さらに、質量%で、Mo:1.0%以下、Nb:0.1%以下、V:0.1%以下、Ti:0.03%以下、B:0.01%以下、Sb:0.03%以下のうちの1種以上を含有することを特徴とする、請求項1または2に記載のスケール密着性に優れた熱延鋼板。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の熱延鋼板の製造方法であって、鋼素材を、粗圧延をし、デスケーリングを行い、仕上圧延出側温度:800〜950℃で、下記(1)式を満たす仕上圧延を行い、仕上圧延後から巻取開始までの平均冷却速度:30℃/s以上で冷却した後、巻取温度:430〜580℃で巻き取ることを特徴とする、スケール密着性に優れた熱延鋼板の製造方法。
    |T−T|≦50℃かつ|T−T|≦50℃・・・(1)
    但し、上記(1)式において、
    :仕上圧延後の鋼板における長手方向先端から30mかつ幅方向中央部の温度(℃)
    :仕上圧延後の鋼板における長手方向中央かつ幅方向中央部の温度(℃)
    :仕上圧延後の鋼板における長手方向尾端から30mかつ幅方向中央部の温度(℃)
    である。
  5. 請求項1〜3のいずれかに記載の熱延鋼板の製造方法であって、鋼素材を、粗圧延をし、デスケーリングを行い、仕上圧延出側温度:800〜950℃で、下記(1)式を満たす仕上圧延を行い、仕上圧延後から巻取開始までの平均冷却速度:3℃/s以上80℃/s以下で冷却した後、巻取温度:430〜580℃で巻き取ることを特徴とする、スケール密着性に優れた熱延鋼板の製造方法。
    |T−T|≦50℃かつ|T−T|≦50℃・・・(1)
    但し、上記(1)式において、
    :仕上圧延後の鋼板における長手方向先端から30mかつ幅方向中央部の温度(℃)
    :仕上圧延後の鋼板における長手方向中央かつ幅方向中央部の温度(℃)
    :仕上圧延後の鋼板における長手方向尾端から30mかつ幅方向中央部の温度(℃)
    である。
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