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発明の名称 酸洗性に優れた熱延鋼板の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−43810
公開日 平成10年(1998)2月17日
出願番号 特願平8−201481
出願日 平成8年(1996)7月31日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】細江 利昭
発明者 藤田 毅 / 稲積 透 / 冨田 邦和 / 坂井 広義 / 田辺 義幸
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 熱間圧延して、640 ℃以上で巻取り、巻取った熱延コイルを、空冷時間(t) が下式(1) を満足するように空冷を行い、その後熱延コイル最外周のテール重なり部の鋼板表面温度が450 ℃以上の温度から、2 ℃/min 以上の冷却速度で、250 ℃以下まで冷却することを特徴とする酸洗性に優れた熱延鋼板の製造方法。
t(min)≧ 18.1exp((148-W)/0.176CT) ・・・(1)但し、CT:巻取温度( ℃) 、W :コイル重量(ton)【請求項2】 酸洗前に0.3%以上の塑性伸びを与えることを特徴とする請求項1記載の酸洗性に優れた熱延鋼板の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車部材、建材あるいは冷延鋼板素材等に用いられる熱延鋼板、特に酸洗性に優れた熱延鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車部材、建材あるいは冷延鋼板素材等に用いられる熱延鋼板の製造コストを低減するためには、生産効率を高めかつ歩留低下につながる表面欠陥の発生を最低限に抑える必要がある。そこで、製造コストの低減の一つとして、生産歩留を向上させるため、熱延コイルの先端および後端が限界まで使用されるようになってきた。しかしながら、熱延コイル後端は酸洗性が著しく劣っており、特に、巻取温度が640 ℃以上の高温巻取り材において顕著であり、酸洗ライン速度の低下を余儀なくされている。
【0003】従来より、酸洗脱スケール工程の高速化は、生産効率向上の鍵を握る重要な技術であり、酸洗性を向上するための種々の方法が検討されてきた。
【0004】主な方法として、1)スケール生成を抑制する方法、2)スケールを溶解しやすい組成にする方法等がある。
【0005】1)のスケール生成を抑制する方法としては、例えば、特開平4-71722 号公報に、熱延コイルを巻取った後、1 時間以内は、酸素濃度4 % 以下の雰囲気にて徐冷し、その後400 ℃以下まで水冷してスケール生成を抑制する方法が提案されている。
【0006】2)のスケールを溶解しやすい組成にする方法としては、特開平8-1229号公報に、熱延コイルを560 ℃以上で巻取った後、保熱装置内で保熱し、次いで、560 ℃以上の高温から200 ℃以下まで水冷することにより、スケール組成を酸洗性の優れるFeO に制御する技術が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記に提案される技術では、いずれも熱延コイルを収納する設備を必要とし、現状の熱間圧延工程において、連続的に製造される多量のコイルを収納するには設備が長大になり、設備投資が莫大になる。
【0008】そのうえ、特開平4-71722 号公報に提案される技術では、材質上の制約も考慮して、巻取り後1時間以内は徐冷しているが、コイル重量が小さい場合、冷却速度が大きくなり、1時間程度では必要な材質確保が困難になる。また、400 ℃以下までの冷却速度が小さい場合、スケールがFeO からFe3O4 へ変態することを抑制できない。さらに、水冷終了温度を400 ℃以下に規定しており、実施例では300 ℃であるが、後記するように300 ℃以上ではその後の空冷中に、スケールのFeO →Fe3O4 への変態が進行するので酸洗性の向上が望めない。
【0009】また、特開平8-1229号公報に提案される技術では、コイルは巻取り後直ちに保熱カバー内に保管され、コイル全体の温度を560 ℃以上に保たなければならず、保熱装置内が酸化雰囲気の場合、保熱中にテール(フィッシュテール状およびタング状テール等の熱延コイルのテール部、以下、テールと称する)重なり部のスケールが成長し、酸洗性に悪影響を及ぼす。
【0010】本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、低コストで、生産性が高く、熱延ままでの材質劣化のない、酸洗性に優れた熱延コイルの製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記状況に鑑み、熱延コイル後端のスケールを詳しく調査した。その結果、テール重なり部近傍は、コイル定常部(長手方向中央部)に比べてスケールが極めて厚く成長し、かつスケール層全体が酸洗性に劣るFe3O4 に変態していることが、コイル後端の酸洗性低下の原因であることをつきとめた。さらに、この様な現象は巻取温度が640 ℃以上の高温巻取り材において顕著であることを確認した。
【0012】そこで、テール重なり部の酸洗脱スケール性の改善を目的として研究を行い、テール重なり部の冷却条件を適正化するとともに、巻取温度およびコイル重量を考慮して、熱延後のコイルの空冷時間を制御することにより、材質を劣化することなくテール重なり部の酸洗性を大幅に向上できることを見出した。
【0013】本発明は、この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。
【0014】請求項1記載の発明は、熱間圧延して、640 ℃以上で巻取り、巻取った熱延コイルを、空冷時間(t) が下式(2) を満足するように空冷を行い、その後熱延コイル最外周のテール重なり部の鋼板表面温度が450 ℃以上の温度から、2 ℃/min以上の冷却速度で、250 ℃以下まで冷却する酸洗性に優れた熱延鋼板の製造方法である。
【0015】
t(min)≧ 18.1exp((148-W)/0.176CT) ・・・(2)但し、CT:巻取温度( ℃) 、W :コイル重量(ton)また、請求項2 記載の発明は、請求項1 記載の発明において、酸洗前に0.3%以上の塑性伸びを与える酸洗性に優れた熱延鋼板の製造方法である。
【0016】本発明者らは、熱延ままでの材質劣化のない酸洗性に優れた熱延鋼板の製造方法を詳細に検討した。本発明の作用効果と数値限定理由について説明する。
巻取温度:Ti、Nb、B 、Al等を含む極低炭素鋼あるいは低炭素アルミキルド鋼等を用いた軟質の熱延鋼板は、固溶C 、N を固定するために、熱間圧延で高温で巻取られる場合が多い。巻取温度が640 ℃以上になると、スケール生成量の増大にともない酸洗性が著しく劣化し、酸洗工程において能率が大幅に低下する。本発明では、640 ℃以上の温度で巻取られた酸洗性が劣る熱延コイルにおいて、特に酸洗性を向上する効果が大きいので、640 ℃以上の温度で巻取られた熱延コイルを対象とする。
【0017】なお、巻取温度が750 ℃を超えるとスケール生成量が極めて著しくなるので、酸洗性の改善効果は相対的に小さくなる。したがって、本発明では、巻取温度が750 ℃以下の場合に、酸洗性の向上効果がより優れる。
【0018】空冷時間:空冷時間は、以下の理由により、前記式(2) で規定される範囲に限定した。
【0019】熱延鋼板は、巻取り後の空冷中にAlN 、BNあるいはTiC 、NbC 等の窒化物、炭化物を析出させ、安定した材質を確保している。しかし、空冷時間が短いと析出が十分になされず、優れた材質を得ることができない。
【0020】ところで、巻取温度が高いものほど窒化物、炭化物の析出が促進されるため、コイルの空冷時間は短時間になる。また、コイル重量の大きいものほど冷却速度が小さく高温で保たれるため、窒化物、炭化物の析出が十分に生じ、コイルの空冷時間は短時間になる。すなわち、コイルの空冷時間は、コイル重量および巻取温度に大きく依存し、前記式(2) で規定される冷却時間よりも空冷時間が短い場合、炭化物または窒化物の析出が不十分になり、材質の劣化を生じる。
【0021】空冷後冷却開始温度:重量% で、C:0.030%、Si:0.01%、Mn:0.20%、P:0.010%、S:0.009%、sol.Al:0.050% 、N:0.0032% 、残部Feおよび不可避不純物からなるアルミキルド鋼鋼片を仕上温度(FT)870 ℃で熱間圧延を終了し、巻取温度(CT)を640 ℃または680 ℃で巻取った熱延コイルについて、室温まで空冷を行ったときの熱延後のコイル各部のスケール厚さの調査結果を図1 に示す。コイル重量は16ton である。スケール厚さの測定箇所は図4 に示す位置であり、先端はコイル内周部 1、後端はコイル外周部2 、テール重なり部はコイルテール部が重なったコイル外周側2 巻目開始部のハッチング部分3 に相当する位置である。スケール厚さは、鋼板断面のスケール組織の顕微鏡観察により測定した。
【0022】テール重なり部は、熱延コイルの中央部および先端、後端と比較して約2〜3倍のスケール厚さになっている。これは、テール重なり部においては保温性が高いと同時に酸素が十分供給されるため、巻取り後の空冷中にスケールが著しく成長するためである。さらに、この空冷中にスケール表面から変態が進行し、難溶解性のFe3O4 となるため、この部分の酸洗脱スケール性は著しく劣化する。
【0023】テール重なり部鋼板表面温度は、テール形状および最外周の巻き形状により変化するが、この温度が450 ℃以上ある状態からコイルを急冷することにより、テール重なり部を除くコイルのスケールがFeO からFe3O4 に変態することを防止できるのみならず、テール重なり部の鋼板表面に生成した厚いスケール層のスケール/地鉄界面にFeO を残留させることができる。しかし、テール重なり部鋼板表面温度が450 ℃未満の状態からコイルを急冷した場合、テール重なり部を除くコイルのスケールのFeO からFe3O4 への変態が増大するのみならず、テール重なり部においてFeO からFe3O4 への変態がスケール/地鉄界面にまで進行し、FeO の残留が不十分になり、酸洗性は改善されない。
【0024】したがって、コイル最外周のテール重なり部を含むコイル全体について優れた酸洗性を得るためには、熱延コイルの空冷後の冷却開始温度は、コイル最外周のテール重なり部の鋼板表面温度が450 ℃以上の温度にする必要がある。
【0025】空冷後冷却速度:前記と同様の成分組成のアルミキルド鋼鋼片を仕上温度(FT)870 ℃で熱間圧延を終了し、巻取温度(CT)680 ℃で巻取った熱延コイルについて、60min の空冷を行った後、冷却速度を種々に変化させて冷却したときのスケール組成の変化をX 線回折により調査した。冷却速度は、スプレー水冷により、水量を種々に変えて変化させた。コイル重量は16ton である。調査結果を図2 に示す。
【0026】通常、巻取り後のコイルは室温まで空冷するため、冷却速度が極めて遅く、一般に0.6 ℃/min 以下である。この場合、図2 より、FeO の大半が酸洗性の劣るFe3O4 に変態している。また、酸洗性の優れるFeO の残留についてみた場合、図2 より、冷却速度が2℃/min 以上でFe3O4 量を超える量のFeO の残留が認められ、冷却速度が5 ℃/min 以上になると大半のFeO を残留させることができ、また冷却速度が10℃/min 以上になると、殆どがFeO になる。
【0027】したがって、優れた酸洗性を得るには、冷却速度を2℃/min 以上にする必要があり、より好ましい冷却速度は5 ℃/min 以上、さらに好ましい冷却速度は10℃/min 以上である。なお、50℃/min を超えるような冷却速度であっても、酸洗性が損なわれないが、このような冷却速度を得るには、設備が大型化し、設備コストがかかるため、経済的には上限を50℃/min 程度にすることが望ましい。
【0028】冷却終了温度:前記と同様の成分組成のアルミキルド鋼鋼片について仕上温度(FT)870 ℃で熱間圧延を終了し、巻取温度(CT)680 ℃で巻取った熱延コイルについて、60min の空冷を行った後、10℃/min の冷却速度で種々の温度までスプレー水冷による冷却を行い、さらに、室温まで空冷してスケール組成をX 線回折により調査した。ここでコイル重量は16ton である。調査結果を図3 に示す。
【0029】図3 より、コイル冷却終了温度が250 ℃を超えると、その後の室温までの空冷中にFeO のほとんどが酸洗性の劣るFe3O4 に変態してしまうので、酸洗性を向上できない。コイル水冷終了温度が250 ℃以下になると、その後の空冷中にFe3O4に変態することが少なくなるので、FeO の大半が残留し、また、コイル冷却終了温度が200 ℃以下になるとほとんどのFeO が残留する。
【0030】したがって、優れた酸洗性を得るには、コイル冷却終了温度は、250 ℃以下にする必要があり、より好ましい温度は200 ℃以下である。また、次工程の酸洗ラインへの装入温度を考慮すると100 ℃以下にすることがさらに好ましい。
【0031】塑性伸び:スケール組成がFe3O4 の場合、スケール強度が高くかつ密着性も高いため、酸洗前の鋼板に2%の表面歪を付与しても酸洗性の向上が認められない。しかし、本発明では、スケール強度の低いFeO の割合が高いので、酸洗前の鋼板に歪を付与すると、表面スケールに亀裂が導入されて、酸洗液による溶解、剥離が促進されて、酸洗性をさらに向上することができる。
【0032】付与する歪量として、0.3 % 以上の塑性伸びを付与すると、例えば酸洗液の濃度や温度が低いより厳しい酸洗条件であっても、酸洗性の向上効果が十分得られる。
【0033】しかし、5%を超える塑性伸びを付与すると、熱延ままで使用される場合の延性が低下するので、塑性伸びの上限は5%以下にすることが好ましい。
【0034】前記により製造された熱延鋼板は、巻取り温度が高い場合であっても、熱延ままでの材質劣化がなく、酸洗性に優れる。また、熱延コイルを収納する設備を必要としないので、低コストで生産性が高い。
【0035】また、本発明の効果は上記以外の製造条件の影響を受けない。例えば、連続鋳造後の鋼片は、常温まで冷却後再加熱、または常温まで冷却することなしに再加熱、あるいはそのまま直送して熱間圧延のいずれを行っても本発明の効果が得られる。
【0036】
【発明の実施の形態】本発明の熱延鋼板は、常法により、溶製した鋼を鋳造、熱間圧延して得た熱延鋼板を640 ℃以上の温度で巻取り、巻取った熱延コイルについて、前記したような所定条件で冷却して製造することができる。
【0037】熱間圧延は、連続鋳造後の鋼片を、そのまま直送して行ってもよく、または常温まで冷却後再加熱した後あるいは常温まで冷却することなく再加熱した後に行ってもよい。
【0038】酸洗前の鋼板に付与する塑性伸びは、曲げ、ストレッチあるいはスキンパス等による単独の歪またはこれらの歪を組み合わせたものであってもよい。塑性伸びは、通常使用されるスケールブレーカーにより付与することができ、塑性伸び率は、通常使用されるスケールブレーカーの塑性伸び率、例えば調質圧延機による伸び率、ローラーレベラーやテンションレベラーの伸び率である。
【0039】本発明により製造された熱延鋼板の酸洗に使用する酸洗液は特に限定されず、各種の酸洗液において優れた酸洗性を示す。
【0040】
【実施例】
[実施例1]表1に示す成分組成と残部Feおよび不可避不純物からなる重量の異なる鋼片を熱間圧延し、巻取温度を変えて巻取った後、空冷時間、空冷後冷却開始温度( テール重なり部表面温度) 、空冷後冷却速度および冷却終了温度を変化させて冷却した後、さらに室温まで空冷して得た熱延鋼板について、酸洗性と機械的性質を調査した。
【0041】酸洗性は、塩酸酸洗ラインにおいて脱スケール試験を行い、スケール残りが発生しない限界ライン速度( 最大速度300mpm) により評価した。塩酸酸洗ラインの酸洗液は10%HClで、液温85℃とした。また、スケールブレーカー( ローラレベラー) における伸び率(塑性伸び率)はゼロとした。
【0042】機械的性質は、塩酸酸洗ラインに通板前の熱延鋼板から採取した試験片について、引張試験を行い、伸び率により評価した。
【0043】なお、テール重なり部鋼板表面温度は、放射温度計と接触温度計を用いて測定した。
【0044】
【表1】

【0045】調査結果を表2 〜表5 に示す。なお、表2、表3 、表4 、表5 は、それぞれ表1 のA 鋼、B 鋼、C 鋼、D 鋼についての調査結果である。
【0046】
【表2】

【0047】
【表3】

【0048】
【表4】

【0049】
【表5】

【0050】表2、表3、表4、表5から、本発明の請求項1 記載の発明の範囲を満足する本発明例の鋼板は、コイル重量、巻取温度が同じ条件の本発明範囲を満足しない比較例の鋼板に比べて、いずれも高い伸び率、高い酸洗ライン速度が得られている。
【0051】[実施例2]表2、表3、表4、表5のそれぞれNo.1、8 、22の条件で製造した熱延鋼板について、スケールブレーカー( ローラレベラー) により種々の塑性伸びを付与した後、塩酸酸洗ラインにおいて、脱スケール試験を行い酸洗性を調査した。塩酸酸洗ラインの酸洗液は7 %HClで、液温60℃とした。酸洗性は、実施例1 と同様に、スケール残りが発生しない限界ライン速度(最大速度300mpm)により評価した。調査結果を表6、表7に示す。
【0052】
【表6】

【0053】
【表7】

【0054】表6、表7から、塑性伸びが0.3%以上で本発明の請求項2 記載の発明の範囲を満足する本発明例2 の鋼板は、塑性伸びが0.3%を下回る以外は同一条件の本発明例1 の鋼板に比べて、より高い酸洗ライン速度が得られており、また、実施例1の場合より、酸洗液が低濃度、低温であるにもかかわらず、スケール残りを発生することなく、最大の酸洗ライン速度で操業することができた。
【0055】
【発明の効果】本発明によれば、巻取り温度が高い場合であっても、熱延ままでの材質を劣化することなく、酸洗性に優れた熱延鋼板を製造することができる。また、熱延コイルを収納する設備を必要としないので、低コストで生産性が高い。
【0056】本発明により製造された熱延鋼板を酸洗した場合、高速で脱スケールすることができるので、従来より酸洗脱スケール工程を高速化することができる。
【0057】本発明により製造された熱延鋼板は自動車部材、建材あるいは冷延鋼板素材等の用途の使用に好適である。




 

 


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