熱延鋼板の製造方法及び溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
【課題】熱間圧延で鋼板表面に酸化スケール（黒皮スケール）の生成を抑制できる熱延鋼板の製造方法を提供する。また、Ｓｉ含有熱延鋼板に対して、赤スケールに起因する表面欠陥の発生を防止して、良好な外観を有する熱延鋼板の製造方法を提供する。また、不めっきや赤スケールに起因する外観不良の発生を防止して美麗な外観を有する溶融亜鉛めっき鋼板の製造に適した熱延鋼板の製造方法を提供する。また、ＣＧＬの加熱炉の形式に係わらず、不めっきや赤スケールに起因する外観不良が発生せず、美麗な外観を有する溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供する。
【解決手段】鋼スラブをスラブ加熱炉にて加熱するスラブ加熱工程、加熱した鋼スラブを粗圧延機及び仕上圧延機で熱間圧延してストリップとする工程、ストリップを巻取り機で巻き取る巻取り工程を行なう熱延鋼板の製造方法において、スラブ加熱工程〜巻取り工程までの工程の雰囲気を非酸化性雰囲気にする。
【解決手段】鋼スラブをスラブ加熱炉にて加熱するスラブ加熱工程、加熱した鋼スラブを粗圧延機及び仕上圧延機で熱間圧延してストリップとする工程、ストリップを巻取り機で巻き取る巻取り工程を行なう熱延鋼板の製造方法において、スラブ加熱工程〜巻取り工程までの工程の雰囲気を非酸化性雰囲気にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼スラブを熱間圧延する際に鋼表面に酸化スケールが生成するのを抑制し、良好な外観を有する熱延鋼板を製造する方法に関する。また、本発明は、溶融亜鉛めっきに適したＳｉ含有熱延鋼板の製造方法に関する。また、本発明は、Ｓｉ含有高強度鋼板を母材として溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱延鋼板は、鋼スラブを熱間圧延し、巻取り機に巻き取られて製造される。巻取り機に巻き取られた熱延鋼板の表面には、スラブ加熱工程から巻取り工程までの熱間圧延工程で生成した酸化スケール（黒皮スケール）が存在する。
【０００３】
熱延鋼板には、熱間圧延工程で生成した酸化スケールが存在する状態で出荷するもの（所謂「黒皮材」）と、酸化スケールを除去した状態で出荷するもの（所謂「白皮材」）がある。白皮材は、熱延鋼板を酸洗して表面の酸化スケールを除去した後出荷する。
【０００４】
熱間圧延工程で酸化スケールの生成を抑制できれば、酸化スケールを除去するための酸洗工程が不要になるが、これまで、熱間圧延工程で酸化スケールの生成を抑制する技術は提案されていない。
【０００５】
近年、地球環境の保全の見地から、自動車の燃費向上が重要な課題となっており、車体材料の高強度化により薄肉化を図り、車体そのものを軽量化しようとする動きが活発となってきている。鋼中にＳｉを添加すると、加工性に優れた高強度鋼板を製造出来る可能性がある。しかし、鋼中にＳｉを添加した鋼スラブを使用すると、熱間圧延工程で赤スケールと呼ばれる表面欠陥（以下「赤スケール疵」と記載する。）が多発する問題があり、熱延鋼板の外観品質を劣化させる。
【０００６】
また、近年、自動車、家電、建材等の分野において、鋼板に防錆性を付与した表面処理鋼板、中でも防錆性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板が使用されている。熱延鋼板は、溶融亜鉛めっき用途にも使用される。溶融亜鉛めっき用途に使用するときは、熱延鋼板を酸洗して表面の酸化スケールを除去した薄鋼板、または酸洗後さらに冷間圧延を施した薄鋼板をめっきの母材鋼板とする。この母材鋼板を、ＣＧＬ（連続溶融亜鉛めっきライン）で、前処理工程にて脱脂して再結晶焼鈍し、その後、溶融亜鉛めっきを施し、またはさらに合金化処理を施すことで、溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。
【０００７】
Ｓｉ含有高強度鋼板を溶融亜鉛めっきすると、赤スケール疵に起因する外観不良だけでなく、鋼板表層にＳｉ酸化物が生成してめっき性を阻害する問題がある。
【０００８】
ＣＧＬの加熱炉の形式には、ＤＦＦ（直火型）、ＮＯＦ（無酸化型）、オールラジアントチューブ型等があるが、近年、操業し易く、炉内ロールにピックアップが発生しにくいことからオールラジアントチューブ型ＣＧＬの建設が増加している。オールラジアントチューブ型ＣＧＬは、ＤＦＦ（直火型）、ＮＯＦ（無酸化型）と異なり、事前に酸化工程がないため、Ｓｉ、Ｍｎ等の易酸化性元素を含む高強度鋼板は鋼板表層にＳｉ酸化物、Ｍｎ酸化物が生成し、良好なめっき性を確保する上で不利である。
【０００９】
めっきの母材鋼板にＳｉ、Ｍｎ等の易酸化性元素を多量に含む高強度鋼板を使用して、オールラジアントチューブ型ＣＧＬで良好なめっき性を確保する技術として、特許文献１には、溶融亜鉛めっきままのめっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）を製造する際に還元炉における加熱温度を雰囲気の水蒸気分圧との関係で規定するとともに、露点を上げ、酸素ポテンシャルを上げることで、Ｓｉ、Ｍｎ等を内部酸化させる技術が開示され、特許文献２には、溶融亜鉛めっき後めっき層を合金化処理する溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）を製造する際に還元炉における加熱温度を雰囲気の水蒸気分圧との関係で規定するとともに、露点を上げ、酸素ポテンシャルを上げることで、Ｓｉ、Ｍｎ等を内部酸化させる技術が開示されている。しかしながら、これらの技術では、炉体の損傷が激しいため良好な外観を有するＳｉ含有高強度溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができない。
【００１０】
また特許文献３には、還元帯の雰囲気として、酸化性ガスであるＨ２Ｏ、Ｏ２濃度の規定に加えて、さらにＣＯ２濃度を規定することで、酸素ポテンシャルを上げてＳｉ、Ｍｎ等を内部酸化させて外部酸化を抑制し、めっき外観を改善する技術が開示されている。しかしながら、この技術には、ＣＯ２に起因する炉内汚染によるめっき外観の劣化や、鋼板表層への浸炭による機械特性の変化などの懸念がある。
【００１１】
そのため、めっきの母材鋼板として、Ｓｉ、Ｍｎ等の易酸化性元素を多量に含む高強度鋼板を使用した場合、オールラジアントチューブ型ＣＧＬでは、良好なめっき性を有する溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−３２３９７０号公報
【特許文献２】特開２００４−３１５９６０号公報
【特許文献３】特開２００６−２３３３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、熱間圧延工程で鋼板表面に酸化スケール（黒皮スケール）の生成を抑制できる熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、Ｓｉ含有熱延鋼板に対して、さらに、赤スケール疵の発生を防止して、美麗な外観を有する熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
【００１４】
また、本発明は、不めっきや赤スケール疵に起因する外観不良の発生を防止して美麗な外観を有する溶融亜鉛めっき鋼板の製造に適した熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、ＣＧＬの加熱炉の形式に係わらず、不めっきや赤スケール疵に起因する外観不良が発生せず、美麗な外観を有する溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決する本発明の手段は、次のとおりである。
【００１６】
［１］鋼スラブをスラブ加熱炉にて加熱するスラブ加熱工程、加熱した鋼スラブを粗圧延機及び仕上圧延機で熱間圧延してストリップとする工程、ストリップを巻取り機に巻き取る巻取り工程を行う熱延鋼板の製造方法において、スラブ加熱工程〜巻取り工程までの工程の雰囲気を非酸化性雰囲気にすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【００１７】
［２］前記非酸化性雰囲気はＮ２雰囲気であることを特徴とする［１］に記載の熱延鋼板の製造方法。
【００１８】
［３］ 前記非酸化性雰囲気は、さらにＨ２を１〜１０ｖｏｌ％含み、かつ露点が−４０℃〜＋２０℃であることを特徴とする［２］に記載の熱延鋼板の製造方法。
【００１９】
［４］前記鋼スラブは、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｓｉ：０．１〜１．８％、Ｍｎ：１．０〜２．７％、Ａｌ：０．０１〜１．５％、Ｐ：０．００５〜０．０２５％、Ｓ：０．０１％以下を含むことを特徴とする［２］ま［３］に記載の熱延鋼板の製造方法。
【００２０】
［５］ 前記鋼スラブは、さらに、質量％で、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．０５〜１．０％、Ｂ：０．００１〜０．００５％から選ばれる１種以上の元素を含むことを特徴とする［４］に記載の熱延鋼板の製造方法。
【００２１】
［６］ ［４］又は［５］に記載の方法で製造した熱延鋼板を酸洗して酸化スケールを除去し、またはさらに冷間圧延し、その後、溶融亜鉛めっきすることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００２２】
［７］ ［６］に記載の方法で製造した溶融亜鉛めっき鋼板をさらに合金化処理することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、スラブ加熱から熱間圧延して巻き取るまでの工程を非酸化性雰囲気に制御することで、鋼板表面の酸化スケール（黒皮スケール）の生成が抑制され、表面に酸化スケールのない熱延鋼板を製造できる。この熱延鋼板は、酸化スケールを除去する酸洗工程を行わなわずに「白皮材」の熱延鋼板として出荷できる。また、本発明によれば、酸洗工程の省略及び酸減りがなくなることによる歩留まり向上が可能になる。
【００２４】
Ｓｉ含有熱延鋼板では、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素が内部酸化されているため、赤スケール疵の発生、テンパーカラーの発生が防止され、美麗な外観の熱延鋼板を製造できる。このＳｉ含有熱延鋼板を溶融亜鉛鋼板の母材鋼板とすると、ＣＧＬで焼鈍時にＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素が選択外部酸化されることがないので、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素の選択外部酸化に起因する不めっきの発生を防止でき、また赤スケール疵に起因する外観不良も発生しないので、美麗な外観の溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】雰囲気制御設備を説明する概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明について具体的に説明する。
【００２７】
図１は、本発明を実施する際に使用する雰囲気制御設備の実施形態を説明する概略斜視図である。図１において、１は鋼スラブ、２はスラブ加熱炉、３は粗圧延機、４は仕上圧延機、５は巻取り機、６は熱延鋼板（ストリップ）である。鋼スラブ１は、スラブ加熱炉２で所定温度に加熱され、粗圧延機３及び仕上圧延機４で熱間圧延されて所定厚みの熱延鋼板６となり、巻取り機５で巻き取られる。
【００２８】
従来技術では、スラブ加熱炉〜巻取り機で巻き取られるまでの工程で、大気酸化によって鋼板表面に酸化スケールが不可避的に生成する。また、Ｓｉ含有鋼スラブを使用すると、赤スケール疵が発生する問題がある。赤スケール疵とは、スラブ加熱時に何らかの原因で局所的にＦｅ酸化スケールが生成したところと、地鉄界面にＦｅ２ＳｉＯ４（ファイアライト）が生成してＦｅ酸化スケールの生成が抑制されたところが生じ、Ｆｅ酸化スケールが熱間圧延でのばされて筋状のスケール模様になった表面欠陥で、Ｓｉ含有鋼板に特有の表面欠陥である。
【００２９】
本発明では、図１に示すように、スラブ加熱炉２〜巻取り機５までの間は、囲いを設けて外気を遮断して酸素が混入しない設備とされ、この囲い内の雰囲気を鉄が酸化しない非酸化性雰囲気に制御する。
【００３０】
鉄が酸化しない非酸化性雰囲気は、好ましくはＮ２雰囲気である。Ｈｅ、Ａｒ雰囲気でも構わないがコストアップとなるので好ましくない。
【００３１】
さらに、Ｎ２雰囲気にＨ２を１〜１０ｖｏｌ％含有させ、露点を−４０℃〜＋２０℃の範囲内とすることが好ましい。Ｈ２を１ｖｏｌ％以上含有させ、かつ露点を＋２０℃以下とすることで、雰囲気に万が一外気が混入して鋼表面が酸化しても生成した鉄酸化物を還元できるため、テンパーカラーのない美麗な外観を得ることができる。露点は、２０℃を超えると鉄が酸化し、−４０℃未満は制御が困難でコストアップとなるので、−４０℃〜２０℃が好ましい。Ｈ２が１ｖｏｌ％未満では鋼表面に生成した鉄酸化物を還元できなくなる。Ｈ２％は鉄酸化物還元の点からは高い方が有利であるが、１０％を超えるとコストアップになる。従って、Ｈ２は１〜１０ｖｏｌ％が好ましい。雰囲気の露点制御は、露点を上げる場合は加湿ガスを吹き込むことで、露点を下げる場合は水分を低減した乾燥Ｎ２を導入するか、雰囲気の水分を吸収除去することで可能である。
【００３２】
雰囲気を上記のように制御する以外のスラブ加熱工程から巻取り工程まので製造条件は通常の方法でよい。
【００３３】
なお、スラブ製造工程で形成される酸化スケールはスラブ加熱炉に装入する前に、研削等の手法で除去しておくことが必要である。
【００３４】
本発明では、スラブ加熱工程から巻取り工程までの雰囲気を鉄が酸化しない非酸化性雰囲気に制御することで、鋼板表面の酸化スケールの生成が抑制され、巻取り機に巻き取られた鋼板表面には酸化スケールがないので、酸化スケールを除去するための酸洗を行うことなくそのまま白皮材として出荷できる表面状態が得られる。酸化スケールの生成を抑制する作用が奏される鋼スラブの成分組成は特に限定されない。
【００３５】
鋼中にＳｉを添加したＳｉ含有鋼は、スラブ加熱時に加熱雰囲気を非酸化性雰囲気に制御してＦｅ酸化スケールが生成しないようにすると同時にスラブ表層に固溶するＳｉを内部酸化させることで、地鉄界面にＦｅ２ＳｉＯ４（ファイアライト）が生成しないため、熱延鋼板には赤スケール疵が発生しない。また、Ｍｎ、Ａｌなどの易酸化性元素が添加されている場合は、スラブ加熱時に、Ｍｎ、Ａｌなどの易酸化性元素が内部酸化される。
【００３６】
Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌなどの易酸化性元素が内部酸化された熱延鋼板を酸洗し、または酸洗後さらに冷間圧延し、酸洗した熱延鋼板または冷間圧延した冷延鋼板をめっきの母材鋼板とすると、ＣＧＬの焼鈍過程で、内部酸化したＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素が鋼板表面に移動することがないので、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素の外部酸化に起因するめっき不良が発生せず、また赤スケール疵に起因する外観不良も発生しない。
【００３７】
赤スケール疵、テンパーカラーの発生を防止し、またＣＧＬでＳｉ等の易酸化性元素が外部酸化してめっき性を阻害するのを防止する点から、鋼中にＳｉを添加した鋼スラブは下記の成分組成が好ましい。なお、成分に関する「％」表示は特に断らない限り質量％を意味するものとする。
【００３８】
Ｃ：０．０１〜０．１５％
鋼の高強度化のために０．０１％以上含有させる。０．１５％を超えると溶接性が劣化するため、上限を０．１５％に規定する。
【００３９】
Ｓｉ：０．１〜１．８％
Ｓｉは鋼の高強度化に有効な元素である。Ｓｉ量が０．１％未満では、本発明によらずとも赤スケール疵が発生しない。Ｓｉ量が１．８％を超えると、本発明法をもってしてもスラブ加熱工程でＳｉを十分に内部酸化できず、固溶Ｓｉが残存し、Ｓｉが表層で選択酸化してテンパーカラーが発生する。またＣＧＬの焼鈍過程で残存した固溶Ｓｉが選択外部酸化してめっき不良となる。そのため１．８％以下に規定する。
【００４０】
Ｍｎ：１．０〜２．７％
鋼を高強度化するにはＭｎを添加することがより効果的である。Ｍｎ量が１．０％未満では本発明によらずとも外観不良が発生しない。Ｍｎ量が２．７％を超えると、スラブ加熱工程でＭｎを十分に内部酸化できず、固溶Ｍｎが残存し、Ｍｎが表層で選択酸化してテンパーカラーが発生する。またＣＧＬの焼鈍過程で残存した残存した固溶Ｍｎが選択外部酸化してめっき不良となる。そのため２．７％以下に規定する。
【００４１】
Ａｌ：０．０１〜１．５％
下限は不可避的に混入する量である。Ａｌは残留γ相安定化効果があり、機械特性向上のために添加することができる。そのためには、０．１％以上含有させることが好ましい。Ａｌ量が１．５％を超えると、スラブ加熱工程でＡｌを十分に内部酸化できず、固溶Ａｌが残存し、Ａｌが表層で選択酸化してテンパーカラーが発生する。またＣＧＬの焼鈍過程で残存した固溶Ａｌが選択外部酸化してめっき不良となる。そのため１．５％以下に規定する。
【００４２】
Ｐ：０．００５〜０．０２５％
Ｐは不可避的に含有される元素であり、一方セメンタイトの析出を遅延させ変態の進行を遅らせるため、０．００５％以上含有させる。０．０２５％を超えると、溶接性が劣化するだけでなく、スラブ加熱工程で内部酸化しきれずにＣＧＬの焼鈍過程で酸化して表面品質が劣化するため、０．０２５％以下に規定する。
【００４３】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは不可避的に含有される元素である。下限は規定しないが、多量に含有されると溶接性が劣化するだけでなく焼鈍時にＳが表面に析出して外観が劣化するため０．０１％以下に規定する。
【００４４】
残部はＦｅおよび不可避的不純物である。なお、これらの成分元素に加えて、鋼板の機械特性を上昇させるために、必要であれば、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．０５〜１．０％、Ｂ：０．００１〜０．００５％から選ばれる１種以上の元素を添加しても良い。なお、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎｉは単独もしくは２種以上の複合添加でＳｉの内部酸化を促進し、選択外部酸化を抑制する効果を有するため、これら元素は機械特性改善のためでなく、Ｓｉの内部酸化を促進させるために添加しても良い。
【００４５】
上記元素を添加する場合の限定理由を説明する。
【００４６】
Ｃｒは０．０５％未満では焼き入れ性やＳｉの内部酸化を促進する効果が得られにくく、１．０％超えではかえってＣｒが選択外部酸化するため、めっき性が劣化する。そのため、Ｃｒは０．０５〜１．０％に規定する。
【００４７】
Ｍｏは０．０５％未満では強度調整の効果やＮｂ、Ｎｉ、Ｃｕとの複合添加時におけるＳｉの内部酸化を促進する効果が得られにくく、１．０％超えではコストアップを招く。そのため、Ｍｏは０．０５〜１．０％に規定する。
【００４８】
Ｎｂは０．００５％未満では強度調整の効果やＭｏとの複合添加時におけるＳｉの内部酸化を促進する効果が得られにくく、０．０５％超えではコストアップを招く。そのため、Ｎｂは０．００５〜０．０５％に規定する。
【００４９】
Ｔｉは０．００５％未満では強度調整の効果が得られにくく、０．０５％超えではめっき性の劣化を招く。そのため、Ｔｉは０．００５〜０．０５％に規定する。
【００５０】
Ｃｕは０．０５％未満では残留γ相形成促進効果やＮｉやＭｏとの複合添加時におけるＳｉの内部酸化を促進する効果が得られにくく、１．０％超えではコストアップを招く。そのため、Ｃｕは０．０５〜１．０％に規定する。
【００５１】
Ｎｉは０．０５％未満では残留γ相形成促進効果やＣｕやＭｏとの複合添加時におけるＳｉの内部酸化を促進する効果が得られにくく、１．０％超えではコストアップを招く。そのため、Ｎｉは０．０５〜１．０％に規定する。
【００５２】
Ｂは０．００１％未満では焼き入れ促進効果が得られにくく、０．００５％超えではめっき性が劣化する。そのため、Ｂは０．００１〜０．００５％に規定する。
但し言うまでもなく機械的特性改善上添加する必要がないと判断される場合は添加する必要はない。
【００５３】
上記の成分組成を有する鋼スラブを用いて熱延鋼板を製造する際に、スラブ加熱工程から巻取り工程までを、外気を遮断して酸素が混入しない非酸化性の制御雰囲気下におくことで、鋼板表層のＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素を内部酸化させることができる。すなわち、酸素が混入するとＦｅより酸化し易いＳｉ、Ｍｎ、Ａｌのような易酸化性元素は選択外部酸化されて内部酸化しないが、酸素が混入しない非酸化性雰囲気にすると、雰囲気中のＨ２Ｏから供給されたＯが酸素供給源となり、Ｆｅが酸化せずに鋼中に固溶しているＳｉ、Ｍｎ、Ａｌのような易酸化性元素が内部酸化される。その結果、赤スケール疵、テンパーカラーの発生を防止できる。
【００５４】
巻取り機に巻き取った熱延鋼板は、表面に熱間圧延工程の途中で生成した極薄い酸化皮膜が存在するので、めっきの母材鋼板とするときは、熱間圧延工程の後、通常の酸洗処理によって酸洗し、表面の酸化皮膜を完全に除去する。酸洗した熱延鋼板、または酸洗した熱延鋼板を常法で冷間圧延した冷延鋼板をめっきの母材鋼板とし、この母材鋼板をＣＧＬに装入する。
【００５５】
前記の母材鋼板（Ｓｉ含有高強度鋼板）は、熱間圧延工程でＳｉ、Ｍｎ、Ａｌのような易酸化性元素が内部酸化されており、赤スケール疵もないので、ＣＧＬでは、加熱炉の形式に係わらず、ＤＦＦ（直火型）、ＮＯＦ（無酸化型）、オールラジアントチューブ型のいずれの加熱炉で加熱しても、内部酸化したＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素の酸化物は鋼板表面に拡散しないので、良好なめっき性を確保でき、また赤スケール疵に起因する外観不良がなく、良好な外観が得られる。ＣＧＬの加熱炉の条件は通常の条件でよい。
【００５６】
めっき付着量は片面あたり２０〜１２０ｇ／ｍ２が好ましい。２０ｇ／ｍ２未満は耐食性の確保が困難になり、１２０ｇ／ｍ２超えは耐めっき剥離性が劣化する。また合金化溶融亜鉛めっき鋼板はめっき層のＦｅ含有量は７〜１５％が好ましい。７％未満は合金化ムラの発生、耐フレーキング性の劣化が起こり、１５％超えは耐めっき剥離性が劣化する。
【００５７】
溶融亜鉛めっき条件、合金化処理条件は通常の方法でよい。
【実施例１】
【００５８】
表１に示す化学成分と残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる厚さ２００ｍｍの軟鋼スラブを準備し、下記の条件でスラブ加熱工程〜巻取り工程までを行う熱延鋼板製造のラボ試験を行った。すなわち、スラブを加熱炉で加熱した後、粗圧延機および仕上圧延機で圧延を行い厚さ３ｍｍのストリップとし、巻取り機で巻き取った。加熱炉のスラブ加熱温度は１２５０℃、仕上圧延の仕上げ温度は９００℃、巻取り温度は５５０℃とした。加熱炉〜巻取り機までの雰囲気を表２に記載の雰囲気に制御した。巻き取ったコイルを冷却した後巻き戻し、外観を評価した。外観は、色調を目視観察し、テンパーカラーの発生がなく、従来の白皮材と同等の外観を有するものを「白色」、従来の黒皮材と同等の黒色の外観をするものを「黒色」、テンパーカラーが発生し、薄褐色に変色した外観を有するものを「薄褐色」と評価した。評価が「白色」の熱延鋼板は、スケール除去の酸洗を行うことなく白皮材として出荷可能な外観である。評価が「薄褐色」、「黒色」の熱延鋼板は、白皮材として出荷するには、スケール除去の酸洗を行う必要がある外観である。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
結果を表２に示す。表２から明らかなように、雰囲気を本発明範囲内に制御した発明例の熱延鋼板は、そのまま白皮材として出荷できる美麗な外観が得られている。これに対して、雰囲気が本発明範囲外の比較例の熱延鋼板は、そのまま白皮材として出荷できる美麗な外観が得られていない。
【実施例２】
【００６２】
Ｓｉ含有鋼スラブを用いて熱延鋼板の製造実験を行った結果を説明する。
表３に示す化学成分と残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる厚さ３００ｍｍの鋼スラブを準備し、下記の条件でスラブ加熱工程〜巻取り工程までを行う熱延鋼板製造のラボ試験を行った。すなわち、スラブを加熱炉で加熱した後、粗圧延機及び仕上圧延機で圧延を行い厚さ３ｍｍのストリップとし、巻取り機で巻き取った。加熱炉のスラブ加熱温度は１２５０℃、仕上圧延の仕上げ温度は９００℃、巻取り温度は５５０℃とした。加熱炉〜巻取り機までの雰囲気を表４に記載の雰囲気に制御した。巻き取ったコイルを冷却した後巻き戻し、外観を目視観察し、色調と赤スケール疵の有無を評価した。色調は実施例１と同様の評価を行った。白皮材として出荷可能な外観であるか否かの判断基準も実施例１と同様である。
【００６３】
【表３】
【００６４】
【表４】
【００６５】
結果を表４に示す。表４から明らかなように、本発明の請求項４又は請求項５で規定する鋼スラブを用いて本発明法で雰囲気制御をして熱延鋼板を製造した発明例の熱延鋼板は、そのまま白皮材として出荷できる程度の美麗な外観が得られており、赤スケール疵の発生もない。これに対して、雰囲気が本発明範囲外の比較例の熱延鋼板は、そのまま白皮材として出荷できる美麗な外観が得られていない。
【実施例３】
【００６６】
実施例２で作成した熱延鋼板を酸洗して熱間圧延で生成した酸化皮膜を除去し、一部は酸洗ままの熱延鋼板とし、一部は酸洗後さらに圧下率５０％で冷間圧延を施して冷延鋼板とした。前記で作製した熱延鋼板と冷延鋼板を、オールラジアント型ＣＧＬシミュレータで、８５０℃で焼鈍した後溶融亜鉛めっきし、一部はさらに合金化処理した。溶融亜鉛めっき後合金化処理を行う溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）は０．１４％Ａｌ含有Ｚｎ浴、溶融亜鉛めっき後合金化処理を行わない溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）は０．１８％Ａｌ含有Ｚｎ浴を用いた。めっき付着量はガスワイピングにより片面あたり５０ｇ／ｍ２に調節した。溶融亜鉛めっき方法、合金化処理方法は通常の方法で実施した。
【００６７】
前記で製造しためっき鋼板の外観を観察し、赤スケール疵に起因する欠陥の発生有無、不めっきの有無を観察し、赤スケール疵に起因する欠陥、不めっきの少なくとも一方が認められるものを外観が不良、いずれも認められないものを外観が美麗と評価した。
【００６８】
【表５】
【００６９】
調査結果を表５に示す。表５から明らかなように、本発明の請求項４又は請求項５で規定する鋼スラブを用いて本発明法で製造された発明例の溶融亜鉛めっき鋼板は、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ添加鋼であっても良好な外観のめっき鋼板が得られている。一方、本発明の請求項４又は請求項５で規定する成分組成範囲を外れる鋼スラブを使用して製造した溶融亜鉛めっき鋼板、または本発明法を外れる雰囲気条件で製造された溶融亜鉛めっき鋼板は、赤スケール疵または不めっきが発生し、外観が劣る。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明によれば、酸化スケールを除去する酸洗工程を行わなくても「白皮材」として出荷できる熱延鋼板を製造することができる。Ｓｉ含有熱延鋼板では、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素が内部酸化されているため、赤スケール疵の発生、テンパーカラーの発生のない美麗な外観のＳｉ含有熱延鋼板を製造することができる。このＳｉ含有熱延鋼板を溶融亜鉛鋼板の母材鋼板とすると、ＣＧＬの焼鈍時にＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素が選択外部酸化されることがなくなるので、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素の選択外部酸化に起因する不めっきの発生を防止でき、また赤スケール疵に起因する外観不良がなく、美麗な外観の溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ スラブ
２ スラブ加熱炉
３ 粗圧延機
４ 仕上げ圧延機
５ 巻取り機
６ 熱延鋼板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼スラブを熱間圧延する際に鋼表面に酸化スケールが生成するのを抑制し、良好な外観を有する熱延鋼板を製造する方法に関する。また、本発明は、溶融亜鉛めっきに適したＳｉ含有熱延鋼板の製造方法に関する。また、本発明は、Ｓｉ含有高強度鋼板を母材として溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱延鋼板は、鋼スラブを熱間圧延し、巻取り機に巻き取られて製造される。巻取り機に巻き取られた熱延鋼板の表面には、スラブ加熱工程から巻取り工程までの熱間圧延工程で生成した酸化スケール（黒皮スケール）が存在する。
【０００３】
熱延鋼板には、熱間圧延工程で生成した酸化スケールが存在する状態で出荷するもの（所謂「黒皮材」）と、酸化スケールを除去した状態で出荷するもの（所謂「白皮材」）がある。白皮材は、熱延鋼板を酸洗して表面の酸化スケールを除去した後出荷する。
【０００４】
熱間圧延工程で酸化スケールの生成を抑制できれば、酸化スケールを除去するための酸洗工程が不要になるが、これまで、熱間圧延工程で酸化スケールの生成を抑制する技術は提案されていない。
【０００５】
近年、地球環境の保全の見地から、自動車の燃費向上が重要な課題となっており、車体材料の高強度化により薄肉化を図り、車体そのものを軽量化しようとする動きが活発となってきている。鋼中にＳｉを添加すると、加工性に優れた高強度鋼板を製造出来る可能性がある。しかし、鋼中にＳｉを添加した鋼スラブを使用すると、熱間圧延工程で赤スケールと呼ばれる表面欠陥（以下「赤スケール疵」と記載する。）が多発する問題があり、熱延鋼板の外観品質を劣化させる。
【０００６】
また、近年、自動車、家電、建材等の分野において、鋼板に防錆性を付与した表面処理鋼板、中でも防錆性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板が使用されている。熱延鋼板は、溶融亜鉛めっき用途にも使用される。溶融亜鉛めっき用途に使用するときは、熱延鋼板を酸洗して表面の酸化スケールを除去した薄鋼板、または酸洗後さらに冷間圧延を施した薄鋼板をめっきの母材鋼板とする。この母材鋼板を、ＣＧＬ（連続溶融亜鉛めっきライン）で、前処理工程にて脱脂して再結晶焼鈍し、その後、溶融亜鉛めっきを施し、またはさらに合金化処理を施すことで、溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。
【０００７】
Ｓｉ含有高強度鋼板を溶融亜鉛めっきすると、赤スケール疵に起因する外観不良だけでなく、鋼板表層にＳｉ酸化物が生成してめっき性を阻害する問題がある。
【０００８】
ＣＧＬの加熱炉の形式には、ＤＦＦ（直火型）、ＮＯＦ（無酸化型）、オールラジアントチューブ型等があるが、近年、操業し易く、炉内ロールにピックアップが発生しにくいことからオールラジアントチューブ型ＣＧＬの建設が増加している。オールラジアントチューブ型ＣＧＬは、ＤＦＦ（直火型）、ＮＯＦ（無酸化型）と異なり、事前に酸化工程がないため、Ｓｉ、Ｍｎ等の易酸化性元素を含む高強度鋼板は鋼板表層にＳｉ酸化物、Ｍｎ酸化物が生成し、良好なめっき性を確保する上で不利である。
【０００９】
めっきの母材鋼板にＳｉ、Ｍｎ等の易酸化性元素を多量に含む高強度鋼板を使用して、オールラジアントチューブ型ＣＧＬで良好なめっき性を確保する技術として、特許文献１には、溶融亜鉛めっきままのめっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）を製造する際に還元炉における加熱温度を雰囲気の水蒸気分圧との関係で規定するとともに、露点を上げ、酸素ポテンシャルを上げることで、Ｓｉ、Ｍｎ等を内部酸化させる技術が開示され、特許文献２には、溶融亜鉛めっき後めっき層を合金化処理する溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）を製造する際に還元炉における加熱温度を雰囲気の水蒸気分圧との関係で規定するとともに、露点を上げ、酸素ポテンシャルを上げることで、Ｓｉ、Ｍｎ等を内部酸化させる技術が開示されている。しかしながら、これらの技術では、炉体の損傷が激しいため良好な外観を有するＳｉ含有高強度溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができない。
【００１０】
また特許文献３には、還元帯の雰囲気として、酸化性ガスであるＨ２Ｏ、Ｏ２濃度の規定に加えて、さらにＣＯ２濃度を規定することで、酸素ポテンシャルを上げてＳｉ、Ｍｎ等を内部酸化させて外部酸化を抑制し、めっき外観を改善する技術が開示されている。しかしながら、この技術には、ＣＯ２に起因する炉内汚染によるめっき外観の劣化や、鋼板表層への浸炭による機械特性の変化などの懸念がある。
【００１１】
そのため、めっきの母材鋼板として、Ｓｉ、Ｍｎ等の易酸化性元素を多量に含む高強度鋼板を使用した場合、オールラジアントチューブ型ＣＧＬでは、良好なめっき性を有する溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−３２３９７０号公報
【特許文献２】特開２００４−３１５９６０号公報
【特許文献３】特開２００６−２３３３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、熱間圧延工程で鋼板表面に酸化スケール（黒皮スケール）の生成を抑制できる熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、Ｓｉ含有熱延鋼板に対して、さらに、赤スケール疵の発生を防止して、美麗な外観を有する熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
【００１４】
また、本発明は、不めっきや赤スケール疵に起因する外観不良の発生を防止して美麗な外観を有する溶融亜鉛めっき鋼板の製造に適した熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、ＣＧＬの加熱炉の形式に係わらず、不めっきや赤スケール疵に起因する外観不良が発生せず、美麗な外観を有する溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決する本発明の手段は、次のとおりである。
【００１６】
［１］鋼スラブをスラブ加熱炉にて加熱するスラブ加熱工程、加熱した鋼スラブを粗圧延機及び仕上圧延機で熱間圧延してストリップとする工程、ストリップを巻取り機に巻き取る巻取り工程を行う熱延鋼板の製造方法において、スラブ加熱工程〜巻取り工程までの工程の雰囲気を非酸化性雰囲気にすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【００１７】
［２］前記非酸化性雰囲気はＮ２雰囲気であることを特徴とする［１］に記載の熱延鋼板の製造方法。
【００１８】
［３］ 前記非酸化性雰囲気は、さらにＨ２を１〜１０ｖｏｌ％含み、かつ露点が−４０℃〜＋２０℃であることを特徴とする［２］に記載の熱延鋼板の製造方法。
【００１９】
［４］前記鋼スラブは、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｓｉ：０．１〜１．８％、Ｍｎ：１．０〜２．７％、Ａｌ：０．０１〜１．５％、Ｐ：０．００５〜０．０２５％、Ｓ：０．０１％以下を含むことを特徴とする［２］ま［３］に記載の熱延鋼板の製造方法。
【００２０】
［５］ 前記鋼スラブは、さらに、質量％で、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．０５〜１．０％、Ｂ：０．００１〜０．００５％から選ばれる１種以上の元素を含むことを特徴とする［４］に記載の熱延鋼板の製造方法。
【００２１】
［６］ ［４］又は［５］に記載の方法で製造した熱延鋼板を酸洗して酸化スケールを除去し、またはさらに冷間圧延し、その後、溶融亜鉛めっきすることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００２２】
［７］ ［６］に記載の方法で製造した溶融亜鉛めっき鋼板をさらに合金化処理することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、スラブ加熱から熱間圧延して巻き取るまでの工程を非酸化性雰囲気に制御することで、鋼板表面の酸化スケール（黒皮スケール）の生成が抑制され、表面に酸化スケールのない熱延鋼板を製造できる。この熱延鋼板は、酸化スケールを除去する酸洗工程を行わなわずに「白皮材」の熱延鋼板として出荷できる。また、本発明によれば、酸洗工程の省略及び酸減りがなくなることによる歩留まり向上が可能になる。
【００２４】
Ｓｉ含有熱延鋼板では、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素が内部酸化されているため、赤スケール疵の発生、テンパーカラーの発生が防止され、美麗な外観の熱延鋼板を製造できる。このＳｉ含有熱延鋼板を溶融亜鉛鋼板の母材鋼板とすると、ＣＧＬで焼鈍時にＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素が選択外部酸化されることがないので、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素の選択外部酸化に起因する不めっきの発生を防止でき、また赤スケール疵に起因する外観不良も発生しないので、美麗な外観の溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】雰囲気制御設備を説明する概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明について具体的に説明する。
【００２７】
図１は、本発明を実施する際に使用する雰囲気制御設備の実施形態を説明する概略斜視図である。図１において、１は鋼スラブ、２はスラブ加熱炉、３は粗圧延機、４は仕上圧延機、５は巻取り機、６は熱延鋼板（ストリップ）である。鋼スラブ１は、スラブ加熱炉２で所定温度に加熱され、粗圧延機３及び仕上圧延機４で熱間圧延されて所定厚みの熱延鋼板６となり、巻取り機５で巻き取られる。
【００２８】
従来技術では、スラブ加熱炉〜巻取り機で巻き取られるまでの工程で、大気酸化によって鋼板表面に酸化スケールが不可避的に生成する。また、Ｓｉ含有鋼スラブを使用すると、赤スケール疵が発生する問題がある。赤スケール疵とは、スラブ加熱時に何らかの原因で局所的にＦｅ酸化スケールが生成したところと、地鉄界面にＦｅ２ＳｉＯ４（ファイアライト）が生成してＦｅ酸化スケールの生成が抑制されたところが生じ、Ｆｅ酸化スケールが熱間圧延でのばされて筋状のスケール模様になった表面欠陥で、Ｓｉ含有鋼板に特有の表面欠陥である。
【００２９】
本発明では、図１に示すように、スラブ加熱炉２〜巻取り機５までの間は、囲いを設けて外気を遮断して酸素が混入しない設備とされ、この囲い内の雰囲気を鉄が酸化しない非酸化性雰囲気に制御する。
【００３０】
鉄が酸化しない非酸化性雰囲気は、好ましくはＮ２雰囲気である。Ｈｅ、Ａｒ雰囲気でも構わないがコストアップとなるので好ましくない。
【００３１】
さらに、Ｎ２雰囲気にＨ２を１〜１０ｖｏｌ％含有させ、露点を−４０℃〜＋２０℃の範囲内とすることが好ましい。Ｈ２を１ｖｏｌ％以上含有させ、かつ露点を＋２０℃以下とすることで、雰囲気に万が一外気が混入して鋼表面が酸化しても生成した鉄酸化物を還元できるため、テンパーカラーのない美麗な外観を得ることができる。露点は、２０℃を超えると鉄が酸化し、−４０℃未満は制御が困難でコストアップとなるので、−４０℃〜２０℃が好ましい。Ｈ２が１ｖｏｌ％未満では鋼表面に生成した鉄酸化物を還元できなくなる。Ｈ２％は鉄酸化物還元の点からは高い方が有利であるが、１０％を超えるとコストアップになる。従って、Ｈ２は１〜１０ｖｏｌ％が好ましい。雰囲気の露点制御は、露点を上げる場合は加湿ガスを吹き込むことで、露点を下げる場合は水分を低減した乾燥Ｎ２を導入するか、雰囲気の水分を吸収除去することで可能である。
【００３２】
雰囲気を上記のように制御する以外のスラブ加熱工程から巻取り工程まので製造条件は通常の方法でよい。
【００３３】
なお、スラブ製造工程で形成される酸化スケールはスラブ加熱炉に装入する前に、研削等の手法で除去しておくことが必要である。
【００３４】
本発明では、スラブ加熱工程から巻取り工程までの雰囲気を鉄が酸化しない非酸化性雰囲気に制御することで、鋼板表面の酸化スケールの生成が抑制され、巻取り機に巻き取られた鋼板表面には酸化スケールがないので、酸化スケールを除去するための酸洗を行うことなくそのまま白皮材として出荷できる表面状態が得られる。酸化スケールの生成を抑制する作用が奏される鋼スラブの成分組成は特に限定されない。
【００３５】
鋼中にＳｉを添加したＳｉ含有鋼は、スラブ加熱時に加熱雰囲気を非酸化性雰囲気に制御してＦｅ酸化スケールが生成しないようにすると同時にスラブ表層に固溶するＳｉを内部酸化させることで、地鉄界面にＦｅ２ＳｉＯ４（ファイアライト）が生成しないため、熱延鋼板には赤スケール疵が発生しない。また、Ｍｎ、Ａｌなどの易酸化性元素が添加されている場合は、スラブ加熱時に、Ｍｎ、Ａｌなどの易酸化性元素が内部酸化される。
【００３６】
Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌなどの易酸化性元素が内部酸化された熱延鋼板を酸洗し、または酸洗後さらに冷間圧延し、酸洗した熱延鋼板または冷間圧延した冷延鋼板をめっきの母材鋼板とすると、ＣＧＬの焼鈍過程で、内部酸化したＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素が鋼板表面に移動することがないので、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素の外部酸化に起因するめっき不良が発生せず、また赤スケール疵に起因する外観不良も発生しない。
【００３７】
赤スケール疵、テンパーカラーの発生を防止し、またＣＧＬでＳｉ等の易酸化性元素が外部酸化してめっき性を阻害するのを防止する点から、鋼中にＳｉを添加した鋼スラブは下記の成分組成が好ましい。なお、成分に関する「％」表示は特に断らない限り質量％を意味するものとする。
【００３８】
Ｃ：０．０１〜０．１５％
鋼の高強度化のために０．０１％以上含有させる。０．１５％を超えると溶接性が劣化するため、上限を０．１５％に規定する。
【００３９】
Ｓｉ：０．１〜１．８％
Ｓｉは鋼の高強度化に有効な元素である。Ｓｉ量が０．１％未満では、本発明によらずとも赤スケール疵が発生しない。Ｓｉ量が１．８％を超えると、本発明法をもってしてもスラブ加熱工程でＳｉを十分に内部酸化できず、固溶Ｓｉが残存し、Ｓｉが表層で選択酸化してテンパーカラーが発生する。またＣＧＬの焼鈍過程で残存した固溶Ｓｉが選択外部酸化してめっき不良となる。そのため１．８％以下に規定する。
【００４０】
Ｍｎ：１．０〜２．７％
鋼を高強度化するにはＭｎを添加することがより効果的である。Ｍｎ量が１．０％未満では本発明によらずとも外観不良が発生しない。Ｍｎ量が２．７％を超えると、スラブ加熱工程でＭｎを十分に内部酸化できず、固溶Ｍｎが残存し、Ｍｎが表層で選択酸化してテンパーカラーが発生する。またＣＧＬの焼鈍過程で残存した残存した固溶Ｍｎが選択外部酸化してめっき不良となる。そのため２．７％以下に規定する。
【００４１】
Ａｌ：０．０１〜１．５％
下限は不可避的に混入する量である。Ａｌは残留γ相安定化効果があり、機械特性向上のために添加することができる。そのためには、０．１％以上含有させることが好ましい。Ａｌ量が１．５％を超えると、スラブ加熱工程でＡｌを十分に内部酸化できず、固溶Ａｌが残存し、Ａｌが表層で選択酸化してテンパーカラーが発生する。またＣＧＬの焼鈍過程で残存した固溶Ａｌが選択外部酸化してめっき不良となる。そのため１．５％以下に規定する。
【００４２】
Ｐ：０．００５〜０．０２５％
Ｐは不可避的に含有される元素であり、一方セメンタイトの析出を遅延させ変態の進行を遅らせるため、０．００５％以上含有させる。０．０２５％を超えると、溶接性が劣化するだけでなく、スラブ加熱工程で内部酸化しきれずにＣＧＬの焼鈍過程で酸化して表面品質が劣化するため、０．０２５％以下に規定する。
【００４３】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは不可避的に含有される元素である。下限は規定しないが、多量に含有されると溶接性が劣化するだけでなく焼鈍時にＳが表面に析出して外観が劣化するため０．０１％以下に規定する。
【００４４】
残部はＦｅおよび不可避的不純物である。なお、これらの成分元素に加えて、鋼板の機械特性を上昇させるために、必要であれば、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．０５〜１．０％、Ｂ：０．００１〜０．００５％から選ばれる１種以上の元素を添加しても良い。なお、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎｉは単独もしくは２種以上の複合添加でＳｉの内部酸化を促進し、選択外部酸化を抑制する効果を有するため、これら元素は機械特性改善のためでなく、Ｓｉの内部酸化を促進させるために添加しても良い。
【００４５】
上記元素を添加する場合の限定理由を説明する。
【００４６】
Ｃｒは０．０５％未満では焼き入れ性やＳｉの内部酸化を促進する効果が得られにくく、１．０％超えではかえってＣｒが選択外部酸化するため、めっき性が劣化する。そのため、Ｃｒは０．０５〜１．０％に規定する。
【００４７】
Ｍｏは０．０５％未満では強度調整の効果やＮｂ、Ｎｉ、Ｃｕとの複合添加時におけるＳｉの内部酸化を促進する効果が得られにくく、１．０％超えではコストアップを招く。そのため、Ｍｏは０．０５〜１．０％に規定する。
【００４８】
Ｎｂは０．００５％未満では強度調整の効果やＭｏとの複合添加時におけるＳｉの内部酸化を促進する効果が得られにくく、０．０５％超えではコストアップを招く。そのため、Ｎｂは０．００５〜０．０５％に規定する。
【００４９】
Ｔｉは０．００５％未満では強度調整の効果が得られにくく、０．０５％超えではめっき性の劣化を招く。そのため、Ｔｉは０．００５〜０．０５％に規定する。
【００５０】
Ｃｕは０．０５％未満では残留γ相形成促進効果やＮｉやＭｏとの複合添加時におけるＳｉの内部酸化を促進する効果が得られにくく、１．０％超えではコストアップを招く。そのため、Ｃｕは０．０５〜１．０％に規定する。
【００５１】
Ｎｉは０．０５％未満では残留γ相形成促進効果やＣｕやＭｏとの複合添加時におけるＳｉの内部酸化を促進する効果が得られにくく、１．０％超えではコストアップを招く。そのため、Ｎｉは０．０５〜１．０％に規定する。
【００５２】
Ｂは０．００１％未満では焼き入れ促進効果が得られにくく、０．００５％超えではめっき性が劣化する。そのため、Ｂは０．００１〜０．００５％に規定する。
但し言うまでもなく機械的特性改善上添加する必要がないと判断される場合は添加する必要はない。
【００５３】
上記の成分組成を有する鋼スラブを用いて熱延鋼板を製造する際に、スラブ加熱工程から巻取り工程までを、外気を遮断して酸素が混入しない非酸化性の制御雰囲気下におくことで、鋼板表層のＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素を内部酸化させることができる。すなわち、酸素が混入するとＦｅより酸化し易いＳｉ、Ｍｎ、Ａｌのような易酸化性元素は選択外部酸化されて内部酸化しないが、酸素が混入しない非酸化性雰囲気にすると、雰囲気中のＨ２Ｏから供給されたＯが酸素供給源となり、Ｆｅが酸化せずに鋼中に固溶しているＳｉ、Ｍｎ、Ａｌのような易酸化性元素が内部酸化される。その結果、赤スケール疵、テンパーカラーの発生を防止できる。
【００５４】
巻取り機に巻き取った熱延鋼板は、表面に熱間圧延工程の途中で生成した極薄い酸化皮膜が存在するので、めっきの母材鋼板とするときは、熱間圧延工程の後、通常の酸洗処理によって酸洗し、表面の酸化皮膜を完全に除去する。酸洗した熱延鋼板、または酸洗した熱延鋼板を常法で冷間圧延した冷延鋼板をめっきの母材鋼板とし、この母材鋼板をＣＧＬに装入する。
【００５５】
前記の母材鋼板（Ｓｉ含有高強度鋼板）は、熱間圧延工程でＳｉ、Ｍｎ、Ａｌのような易酸化性元素が内部酸化されており、赤スケール疵もないので、ＣＧＬでは、加熱炉の形式に係わらず、ＤＦＦ（直火型）、ＮＯＦ（無酸化型）、オールラジアントチューブ型のいずれの加熱炉で加熱しても、内部酸化したＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素の酸化物は鋼板表面に拡散しないので、良好なめっき性を確保でき、また赤スケール疵に起因する外観不良がなく、良好な外観が得られる。ＣＧＬの加熱炉の条件は通常の条件でよい。
【００５６】
めっき付着量は片面あたり２０〜１２０ｇ／ｍ２が好ましい。２０ｇ／ｍ２未満は耐食性の確保が困難になり、１２０ｇ／ｍ２超えは耐めっき剥離性が劣化する。また合金化溶融亜鉛めっき鋼板はめっき層のＦｅ含有量は７〜１５％が好ましい。７％未満は合金化ムラの発生、耐フレーキング性の劣化が起こり、１５％超えは耐めっき剥離性が劣化する。
【００５７】
溶融亜鉛めっき条件、合金化処理条件は通常の方法でよい。
【実施例１】
【００５８】
表１に示す化学成分と残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる厚さ２００ｍｍの軟鋼スラブを準備し、下記の条件でスラブ加熱工程〜巻取り工程までを行う熱延鋼板製造のラボ試験を行った。すなわち、スラブを加熱炉で加熱した後、粗圧延機および仕上圧延機で圧延を行い厚さ３ｍｍのストリップとし、巻取り機で巻き取った。加熱炉のスラブ加熱温度は１２５０℃、仕上圧延の仕上げ温度は９００℃、巻取り温度は５５０℃とした。加熱炉〜巻取り機までの雰囲気を表２に記載の雰囲気に制御した。巻き取ったコイルを冷却した後巻き戻し、外観を評価した。外観は、色調を目視観察し、テンパーカラーの発生がなく、従来の白皮材と同等の外観を有するものを「白色」、従来の黒皮材と同等の黒色の外観をするものを「黒色」、テンパーカラーが発生し、薄褐色に変色した外観を有するものを「薄褐色」と評価した。評価が「白色」の熱延鋼板は、スケール除去の酸洗を行うことなく白皮材として出荷可能な外観である。評価が「薄褐色」、「黒色」の熱延鋼板は、白皮材として出荷するには、スケール除去の酸洗を行う必要がある外観である。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
結果を表２に示す。表２から明らかなように、雰囲気を本発明範囲内に制御した発明例の熱延鋼板は、そのまま白皮材として出荷できる美麗な外観が得られている。これに対して、雰囲気が本発明範囲外の比較例の熱延鋼板は、そのまま白皮材として出荷できる美麗な外観が得られていない。
【実施例２】
【００６２】
Ｓｉ含有鋼スラブを用いて熱延鋼板の製造実験を行った結果を説明する。
表３に示す化学成分と残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる厚さ３００ｍｍの鋼スラブを準備し、下記の条件でスラブ加熱工程〜巻取り工程までを行う熱延鋼板製造のラボ試験を行った。すなわち、スラブを加熱炉で加熱した後、粗圧延機及び仕上圧延機で圧延を行い厚さ３ｍｍのストリップとし、巻取り機で巻き取った。加熱炉のスラブ加熱温度は１２５０℃、仕上圧延の仕上げ温度は９００℃、巻取り温度は５５０℃とした。加熱炉〜巻取り機までの雰囲気を表４に記載の雰囲気に制御した。巻き取ったコイルを冷却した後巻き戻し、外観を目視観察し、色調と赤スケール疵の有無を評価した。色調は実施例１と同様の評価を行った。白皮材として出荷可能な外観であるか否かの判断基準も実施例１と同様である。
【００６３】
【表３】
【００６４】
【表４】
【００６５】
結果を表４に示す。表４から明らかなように、本発明の請求項４又は請求項５で規定する鋼スラブを用いて本発明法で雰囲気制御をして熱延鋼板を製造した発明例の熱延鋼板は、そのまま白皮材として出荷できる程度の美麗な外観が得られており、赤スケール疵の発生もない。これに対して、雰囲気が本発明範囲外の比較例の熱延鋼板は、そのまま白皮材として出荷できる美麗な外観が得られていない。
【実施例３】
【００６６】
実施例２で作成した熱延鋼板を酸洗して熱間圧延で生成した酸化皮膜を除去し、一部は酸洗ままの熱延鋼板とし、一部は酸洗後さらに圧下率５０％で冷間圧延を施して冷延鋼板とした。前記で作製した熱延鋼板と冷延鋼板を、オールラジアント型ＣＧＬシミュレータで、８５０℃で焼鈍した後溶融亜鉛めっきし、一部はさらに合金化処理した。溶融亜鉛めっき後合金化処理を行う溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）は０．１４％Ａｌ含有Ｚｎ浴、溶融亜鉛めっき後合金化処理を行わない溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）は０．１８％Ａｌ含有Ｚｎ浴を用いた。めっき付着量はガスワイピングにより片面あたり５０ｇ／ｍ２に調節した。溶融亜鉛めっき方法、合金化処理方法は通常の方法で実施した。
【００６７】
前記で製造しためっき鋼板の外観を観察し、赤スケール疵に起因する欠陥の発生有無、不めっきの有無を観察し、赤スケール疵に起因する欠陥、不めっきの少なくとも一方が認められるものを外観が不良、いずれも認められないものを外観が美麗と評価した。
【００６８】
【表５】
【００６９】
調査結果を表５に示す。表５から明らかなように、本発明の請求項４又は請求項５で規定する鋼スラブを用いて本発明法で製造された発明例の溶融亜鉛めっき鋼板は、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ添加鋼であっても良好な外観のめっき鋼板が得られている。一方、本発明の請求項４又は請求項５で規定する成分組成範囲を外れる鋼スラブを使用して製造した溶融亜鉛めっき鋼板、または本発明法を外れる雰囲気条件で製造された溶融亜鉛めっき鋼板は、赤スケール疵または不めっきが発生し、外観が劣る。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明によれば、酸化スケールを除去する酸洗工程を行わなくても「白皮材」として出荷できる熱延鋼板を製造することができる。Ｓｉ含有熱延鋼板では、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素が内部酸化されているため、赤スケール疵の発生、テンパーカラーの発生のない美麗な外観のＳｉ含有熱延鋼板を製造することができる。このＳｉ含有熱延鋼板を溶融亜鉛鋼板の母材鋼板とすると、ＣＧＬの焼鈍時にＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素が選択外部酸化されることがなくなるので、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の易酸化性元素の選択外部酸化に起因する不めっきの発生を防止でき、また赤スケール疵に起因する外観不良がなく、美麗な外観の溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ スラブ
２ スラブ加熱炉
３ 粗圧延機
４ 仕上げ圧延機
５ 巻取り機
６ 熱延鋼板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼スラブをスラブ加熱炉にて加熱するスラブ加熱工程、加熱した鋼スラブを粗圧延機及び仕上圧延機で熱間圧延してストリップとする工程、ストリップを巻取り機に巻き取る巻取り工程を行う熱延鋼板の製造方法において、スラブ加熱工程〜巻取り工程までの工程の雰囲気を非酸化性雰囲気にすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記非酸化性雰囲気はＮ２雰囲気であることを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記非酸化性雰囲気は、さらにＨ２を１〜１０ｖｏｌ％含み、かつ露点が−４０℃〜＋２０℃であることを特徴とする請求項２に記載の熱延鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記鋼スラブは、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｓｉ：０．１〜１．８％、Ｍｎ：１．０〜２．７％、Ａｌ：０．０１〜１．５％、Ｐ：０．００５〜０．０２５％、Ｓ：０．０１％以下を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の熱延鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記鋼スラブは、さらに、質量％で、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．０５〜１．０％、Ｂ：０．００１〜０．００５％から選ばれる１種以上の元素を含むことを特徴とする請求項４に記載の熱延鋼板の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の方法で製造した熱延鋼板を酸洗して酸化スケールを除去し、またはさらに冷間圧延し、その後、溶融亜鉛めっきすることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法で製造した溶融亜鉛めっき鋼板をさらに合金化処理することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項１】
鋼スラブをスラブ加熱炉にて加熱するスラブ加熱工程、加熱した鋼スラブを粗圧延機及び仕上圧延機で熱間圧延してストリップとする工程、ストリップを巻取り機に巻き取る巻取り工程を行う熱延鋼板の製造方法において、スラブ加熱工程〜巻取り工程までの工程の雰囲気を非酸化性雰囲気にすることを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記非酸化性雰囲気はＮ２雰囲気であることを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記非酸化性雰囲気は、さらにＨ２を１〜１０ｖｏｌ％含み、かつ露点が−４０℃〜＋２０℃であることを特徴とする請求項２に記載の熱延鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記鋼スラブは、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｓｉ：０．１〜１．８％、Ｍｎ：１．０〜２．７％、Ａｌ：０．０１〜１．５％、Ｐ：０．００５〜０．０２５％、Ｓ：０．０１％以下を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の熱延鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記鋼スラブは、さらに、質量％で、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．０５〜１．０％、Ｂ：０．００１〜０．００５％から選ばれる１種以上の元素を含むことを特徴とする請求項４に記載の熱延鋼板の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の方法で製造した熱延鋼板を酸洗して酸化スケールを除去し、またはさらに冷間圧延し、その後、溶融亜鉛めっきすることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法で製造した溶融亜鉛めっき鋼板をさらに合金化処理することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−２２４５８４（Ｐ２０１１−２２４５８４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９４６２１（Ｐ２０１０−９４６２１）
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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