特表 2024-506596 高温ホーロー用低コスト熱延鋼板及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-14

(54)【発明の名称】高温ホーロー用低コスト熱延鋼板及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20240206BHJP

   C21D 9/46 20060101ALI20240206BHJP

   C22C 38/32 20060101ALI20240206BHJP

【ＦＩ】

C22C38/00 301W

C21D9/46 U

C22C38/32

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023547462

(86)(22)【出願日】2022-02-09

(85)【翻訳文提出日】2023-10-04

(86)【国際出願番号】 CN2022075614

(87)【国際公開番号】W WO2022171112

(87)【国際公開日】2022-08-18

(31)【優先権主張番号】202110175137.0

(32)【優先日】2021-02-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】302022474

【氏名又は名称】宝山鋼鉄股▲分▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】王双成

(72)【発明者】

【氏名】▲孫▼全社

【テーマコード（参考）】

4K037

【Ｆターム（参考）】

4K037EA01

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4K037JA06

4K037JA07

(57)【要約】

開示は、高温ホーロー用低コスト熱延鋼板である。鋼板は、Ｆｅと不可避的不純物に加えて、さらに質量％で以下の化学組成を含む：Ｃ：０．０３～０．１２％、Ｓｉ：０．１～０．５％、Ｍｎ：０．３～１．５％、Ｐ：０．０３～０．１０％、Ａｌ：０．０２～０．１０％、Ｃｒ：０．０１～０．２０％、Ｃｕ：０．０１～０．３０％、Ｎ：０．００７～０．０２０％、及びＢ：０．０００６～０．００３％。高温ホーロー用低コスト熱延鋼板は、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＶを含まない。さらに化学組成は以下の条件を満たし：Ｐ×（Ｎ－１４×Ｂ／１１）×１０^３＞０．３、計算中のＰ、Ｎ及びＢは、それぞれ対応する化学元素の質量％におけるパーセント記号の前の数値が代入される。さらなる開示は、高温ホーロー用低コスト熱延鋼板の製造方法であり、以下の工程を含む：（１）：製錬及び鋳造；（２）：加熱；（３）：熱間圧延：粗圧延温度を８５０℃超に制御し、仕上げ圧延開始温度を９００～１０５０℃に制御し、仕上げ圧延終了温度を８４０～９００℃に制御する；（４）：層流冷却：冷却速度を１０～３５℃／ｓに制御する；及び、（５）：コイリング。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高温ホーロー用低コスト熱延鋼板であって、
熱延鋼板が、Ｆｅと不可避的不純物に加えて、さらに質量％で以下の化学組成を含み：
Ｃ：０．０３～０．１２％、Ｓｉ：０．１～０．５％、Ｍｎ：０．３～１．５％、Ｐ：０．０３～０．１０％、Ａｌ：０．０２～０．１０％、Ｃｒ：０．０１～０．２０％、Ｃｕ：０．０１～０．３０％、Ｎ：０．００７～０．０２０％、及びＢ：０．０００６～０．００３％；
高温ホーロー用低コスト熱延鋼板が、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＶを含まず；並びに
化学組成が、さらに以下の条件を満たし：Ｐ×（Ｎ－１４×Ｂ／１１）×１０^３＞０．３；
計算中のＰ、Ｎ及びＢは、それぞれ対応する化学元素の質量％におけるパーセント記号の前の数値が代入される、
高温ホーロー用低コスト熱延鋼板。

【請求項2】

質量％で以下の化学組成を含み：
Ｃ：０．０３～０．１２％、Ｓｉ：０．１～０．５％、Ｍｎ．０．３～１．５％、Ｐ：０．０３～０．１０％、Ａｌ：０．０２～０．１０％、Ｃｒ：０．０１～０．２０％、Ｃｕ：０．０１～０．３０％、Ｎ：０．００７～０．０２０％、Ｂ：０．０００６～０．００３％、及び残部はＦｅとその他の不可避不純物；
化学組成が、さらに以下の条件を満たし：Ｐ×（Ｎ－１４×Ｂ／１１）×１０^３＞０．３；
計算中のＰ、Ｎ及びＢは、それぞれ、対応する化学元素の質量％におけるパーセント記号の前の数値が代入される、
請求項１に記載の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板。

【請求項3】

熱延鋼板のミクロ組織がフェライトとパーライトである、請求項１または２に記載の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板。

【請求項4】

フェライトの平均結晶粒径が１０～１２グレードである、請求項３に記載の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板。

【請求項5】

熱延鋼板の厚さが１．５～３．５ｍｍである、請求項１または２に記載の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板。

【請求項6】

熱延鋼板の熱延状態での降伏強度が３６４～４１０ＭＰａであり、８７０～９５０℃の温度範囲内での高温ホーロー加工後の降伏強度の低下が１０％以内であり、かつ、降伏強度の値が３４２ＭＰａ以上である、
請求項１から５のいずれか一項に記載の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板。

【請求項7】

以下の工程を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板の製造方法：
工程（１）：製錬及び鋳造；
工程（２）：加熱；
工程（３）：熱間圧延：粗圧延温度を８５０℃超に制御し、仕上げ圧延開始温度を９００～１０５０℃に制御し、仕上げ圧延終了温度を８４０～９００℃に制御する；
工程（４）：層流冷却：冷却速度を１０～３５℃／ｓに制御する；及び、
工程（５）：コイリング。

【請求項8】

工程（２）において、加熱温度が１１５０～１２６０℃に制御される、請求項７に記載の製造方法。

【請求項9】

工程（５）において、コイリング温度が５５０～６８０℃に制御される、請求項７に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼材及びその製造方法に関し、特に、高温ホーロー用低コスト熱延鋼板及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ホーロー産業の発展と新エネルギー技術の急速な進歩に伴い、大容量ホーロー給湯器タンクは、市場での人気が高まっており、主に業務用電気給湯器、空気エネルギー給湯器、加圧太陽熱給湯器などに適用されることがある。

【0003】

このような大容量給湯器タンクを製造する場合、特殊な高温釉薬と、通常８７０～９５０℃までのホーロー加工温度に適合した高いホーロー加工温度のプロセスが、一般的に必要となる。そのため、使用される鋼板に対する要求もそれに応じて高くなり、ホーロー性を確保しつつ高温耐性を有し、かつ、最終製品の性能を保証するために高温で焼成された後であっても十分な降伏強度を有することが鋼板に求められている。

【0004】

先行技術では、給湯器タンク用のホーロー用鋼材に関して、一部の研究者が研究成果を上げている。

【0005】

２０１０年８月２５日に公開された特許文献１は、深絞り用熱延高強度ホーロー鋼板及びその製造方法を開示している。このようなホーロー鋼板は、以下を含む化学組成を採用している。Ｃ：０．０２～０．１０％、Ｓｉ≦０．１０％、Ｍｎ：０．０５～１．００％、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦０．００５～０．０３５％、Ａｌ≦０．０１～０．１０％、Ｎ≦０．０１５％、Ｔｉ≦０．１０％、及び残部はＦｅと不可避不純物である。

【0006】

また、２０１４年１月２９日に公開された特許文献２は、以下を含む化学組成を採用する熱延ホーロー鋼板を開示している。Ｃ：０．０２～０．０７％、Ｓｉ≦０．０５％、Ｍｎ：０．１０～０．５０％、Ｐ≦０．０２０％、Ｓ≦０．０１０％、Ｔｉ：０．０４～０．１０％、Ａｌ：０．０２～０．０８％、Ｎ≦０．００８％、残部はＦｅと不可避不純物であり、Ｔｉ／Ｃ＝１．０～１．５である。

【0007】

２０１１年９月１４日に公開された特許文献３は、給湯器タンク用ホーローに使用される鋼板及び薄スラブ連続鋳造圧延製造法を開示している。給湯器タンク用ホーロー用鋼板は、以下を含む化学組成を採用している。Ｃ：０．０３～０．１０％、Ｍｎ：０．１５～０．４０％、Ｓｉ≦０．０６％、Ｓ：０．００４～０．０４０％、Ｐ≦０．１５％、Ａｌ：０．０３～０．０５％、Ｎ：０．００２～０．００８％、Ｔｉ：０．０２～０．１０％、及び残部はＦｅと不可避不純物である。

【0008】

上記の先行技術は、組成物中にＴｉが添加されているという共通の特徴を示していることがわかる。Ｔｉは、ホーロー用鋼において一般的に使用される合金元素であり、ＣとＮでＴｉＣ及びＴｉＮ等の化合物を形成し、フィッシュスケーリングを防ぐ水素トラップサイトとして機能しうる。さらに、ＴｉＣ相は析出強化の役割も果たす。

【0009】

しかし、Ｔｉ元素を添加する設計は、製造コストが相対的に高くなるだけでなく、高温ホーロー加工中にＴｉＣ析出物の粗大化と成長を引き起こし、強化効果を著しく弱めることに留意すべきである。鋼板の降伏強度は、８７０℃以上の高温ホーロー焼成後に大幅に低下し、典型的には３００ＭＰａ未満となり、大容量給湯器タンクの設計要件を満たすことができない。

【0010】

本発明は、上記従来技術の欠点に基づき、製造コストが低く、Ｔｉ、Ｎｂ又はＶなどの高価な合金元素を添加する必要がなく、一方で、それでもなお良好なホーロー適応性を実現した、高温ホーロー用低コスト熱延鋼板を提供することを目的とする。また、この高温ホーロー用低コスト熱延鋼板は、高温ホーロー加工後であっても優れた機械的特性を有し、大容量給湯器タンク用の高温ホーロー用鋼板の種々の要求に応える。本発明は、実用上重要な意義を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】中国特許出願公開第１０１８１２６３０号明細書

【特許文献2】中国特許出願公開第１０３５４０８４５号明細書

【特許文献3】中国特許出願公開第１０２１８１８０５号明細書

【発明の概要】

【0012】

本発明の目的の一つは、製造コストが低く、Ｔｉ、Ｎｂ又はＶなどの高価な合金元素を添加する必要がなく、一方で、それでもなお良好なホーロー適応性を実現した、高温ホーロー用低コスト熱延鋼板を提供することである。また、この高温ホーロー用低コスト熱延鋼板は、高温ホーロー加工後も優れた機械的特性を有し、大容量給湯器タンク用の高温ホーロー用鋼板の種々の要求に応え、実用上重要な意義を有する。

【0013】

上記目的を達成するために、本発明は、Ｆｅと不可避的不純物に加えて、熱延鋼板が、さらに質量％で以下の化学組成を含む高温ホーロー用低コスト熱延鋼板を提供する：
Ｃ：０．０３～０．１２％、Ｓｉ：０．１～０．５％、Ｍｎ：０．３～１．５％、Ｐ：０．０３～０．１０％、Ａｌ：０．０２～０．１０％、Ｃｒ：０．０１～０．２０％、Ｃｕ：０．０１～０．３０％、Ｎ：０．００７～０．０２０％、及びＢ：０．０００６～０．００３％；
高温ホーロー用低コスト熱延鋼板は、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＶを含まない；並びに
化学組成はさらに以下の条件を満たす：Ｐ×（Ｎ－１４×Ｂ／１１）×１０^３＞０．３；
計算中のＰ、Ｎ及びＢは、それぞれ、対応する化学元素の質量％におけるパーセント記号の前の数値が代入される。例えば、Ｐの質量％が０．１０％の場合、式に代入される数値は０．１０となる。

【0014】

好ましくは、本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板は、質量％で以下の化学組成を含む：
Ｃ：０．０３～０．１２％、Ｓｉ：０．１～０．５％、Ｍｎ．０．３～１．５％、Ｐ：０．０３～０．１０％、Ａｌ：０．０２～０．１０％、Ｃｒ：０．０１～０．２０％、Ｃｕ：０．０１～０．３０％、Ｎ：０．００７～０．０２０％、Ｂ：０．０００６～０．００３％、及び残部はＦｅとその他の不可避不純物；
ここで、化学組成はさらに以下の条件を満たす：Ｐ×（Ｎ－１４×Ｂ／１１）×１０^３＞０．３；
計算中のＰ、Ｎ及びＢは、それぞれ、対応する化学元素の質量％におけるパーセント記号の前の数値が代入される。例えば、Ｐの質量％が０．１０％の場合、式に代入される数値は０．１０となる。

【0015】

本発明では、従来の給湯器用ホーロー鋼と比較して、Ｐ、Ｎ及びＢの含有量が高い組成系を独創的に採用し、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖなどの高価な合金元素の添加を回避することにより、製造コストを効果的に低減することができる。

【0016】

本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板において、各化学元素の設計原理は以下の通りである：
Ｃ：炭素は鋼の重要な強化元素であり、特定の条件下でフェライト中に溶解したり、パーライトを形成したりすることにより、マトリックスを強化し、鋼板の降伏強度を向上させることができる。しかし、本発明ではＴｉ、Ｎｂ、Ｖなどの炭化物形成元素を添加していないため、炭素含有量が多いと、ホーロー加工時にパーライトが過剰に形成され、ＣＯなどのガスが多量に発生しうることに留意すべきである。このため、ホーロー層に気泡やピンホール等の欠陥が発生し、ホーロー品質に重大な影響を与える。したがって、本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板では、Ｃ元素の質量％を０．０３～０．１２％に限定する。

【0017】

Ｓｉ：Ｓｉ元素は鋼の固溶体強化の役割を果たすことができる。さらに、Ｓｉは高温ホーロー加工時の鋼板の耐高温変形性及び耐軟化性を向上させることができる。しかし、鋼中のＳｉの過剰な含有は、その塑性を低下させるだけでなく、鋼板とホーロー層の間の密着性に影響を及ぼしうることに留意すべきである。したがって、本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板では、Ｓｉ元素の質量％を０．１～０．５％に限定する。

【0018】

Ｍｎ：Ｍｎ元素は、鋼の強度を向上させることができる最も費用対効果の高い合金元素の１つであり、本発明において鋼の高い強度を達成するための重要な元素である。しかしながら、さらにＭｎ元素は、オーステナイト相領域を拡大し、Ａｃ３温度を低下させ、鋼板のホーロー特性に悪影響を及ぼしうることに留意すべきである。これは、オーステナイト相がフェライト相よりも水素溶解性が高いため、冷却後にフィッシュスケーリングが発生しやすくなるためである。したがって、鋼へのＭｎの過剰添加は避けるべきである。このことから、本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板では、Ｍｎ元素の質量％を０．３～１．５％に限定する。

【0019】

Ｐ：Ｐは重要な強化元素である。その固溶強化効果は、高温ホーロー加工後でも十分に役立たせることができ、本発明の鋼が高温ホーロー加工後であっても高い降伏強度を有することを保証する上で極めて重要である。しかしながら、鋼中へのＰの過剰添加は避けるべきであることに留意すべきである。Ｐ元素の含有量が高すぎると、鋼の塑性、強靱性及び溶接特性が低下する。したがって、本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板では、Ｐ元素の質量％を０．０３～０．１０％に限定する。

【0020】

Ａｌ：Ａｌは強力な脱酸元素である。鋼中のＯ含有量を低く維持するため、低炭素鋼及び中炭素鋼の脱酸には通常Ａｌが採用される。さらに、鋼中に溶解したＡｌ元素は、遊離Ｎと結合してＡｌＮを析出させることができる。ＡｌＮの析出温度は高く、オーステナイト結晶粒を微細化することができる。本発明では、高温ホーロー加工後の空冷条件下であっても鋼板の降伏強度を高くする必要がある。ＡｌＮの高温結晶粒微細化効果により、高温ホーロー加工後の鋼板は微細な結晶粒組織を有することができ、微細結晶粒強化のメカニズムが十分に活用される。したがって、本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板では、Ａｌ元素の質量％を０．０２～０．１０％に限定する。

【0021】

Ｃｒ及びＣｕ：適切な量のＣｒ元素とＣｕ元素を鋼に添加することは、表面析出に有益である。鋼とホーロー層の間の接着性が改善し、フィッシュスケーリングに対する鋼の耐性が向上する。鋼中のＣｒの一部はＦｅと置換することができ、合金炭化物（Ｆｅ，Ｃｒ）３Ｃを形成し、それにより安定性が向上する。Ｃｒの別の一部はフェライトに溶解して固溶強化をもたらし、フェライトの強度と硬度を効果的に向上させることができる。しかし、鋼中のＣｒ元素とＣｕ元素の過剰添加は避けるべきであると留意すべきである。Ｃｒ元素及びＣｕ元素の含有量が多いと、合金コストを上昇させるだけでなく、鋼の耐食性を高め、鋼板のホーロー加工時のホーロー密着性に悪影響を及ぼす。したがって、本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板では、Ｃｒ元素の質量％を０．０１～０．２０％に限定し、Ｃｕ元素の質量％を０．０１～０．３０％に限定する。

【0022】

Ｎ：通常の条件下では、鋼中のＮ元素の含有量は可能な限り低く抑えるべきである。しかし、本発明においては、適度な遊離ＮがＢＮ析出物とＡｌＮ析出物の生成に重要な前提条件となる。したがって、本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板では、Ｎ元素の質量％を０．００７～０．０２０％に限定する。

【0023】

Ｂ：本発明の技術的解決策において、Ｂは鋼への溶解性が非常に低い。主に鋼中の遊離Ｎと結合し、ＢＮの形で析出する。ＢＮは高温で優先的に析出し、その析出温度はＡｌＮよりも高い。本発明では、ＢＮ析出物を主な水素トラップサイトとして使用することができ、ホーロー加工時のフィッシュスケーリング耐性に寄与する。しかしながら、鋼中の遊離ＮはＢＮの析出過程で消費されるため、ＡｌＮの析出温度が低下し、ＡｌＮの析出量が減少するため、ＡｌＮに起因するオーステナイト結晶粒の微細化に影響を与え、結晶粒径が大きくなることに留意すべきである。したがって、鋼中のＢ元素の含有量は高すぎてはならない。本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板では、Ｂ元素の質量％を０．０００６～０．００３％に限定する。

【0024】

本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板では、Ｐ、Ｎ及びＢの各元素は、各化学元素の質量百分率を制御しながら、次式を満たすように制御する必要がある：Ｐ×（Ｎ－１４×Ｂ／１１）×１０^３＞０．３。本発明者らは、実験研究により、鋼中のＰ元素、Ｎ元素及びＢ元素の含有量が上記の関係式を満足する場合、高温ホーロー加工後の鋼板の降伏強度の低下を１０％以内とし、かつ、降伏強度が３４２ＭＰａ以上のレベルに達することを保証できることを見出した。このような式を満足すると、鋼マトリックス中に水素トラップサイトとして十分な量のＢＮ析出物を形成することができ、続いて十分な量のＡｌＮ析出物が形成されるため、ＡｌＮ析出物の結晶粒微細化効果が十分に利用されるからである。特に、鋼板に高温ホーロー加工を行った後であっても、非常に微細な結晶粒組織を実現することができ、これにより微細結晶粒の強化効果を発揮する。Ｐ元素の固溶強化効果との組み合わせにおいて、鋼板の降伏強度の著しい低下を防止することができ、これは本発明における組成設計の重要な革新的な側面の一つである。

【0025】

好ましくは、本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板のミクロ組織は、フェライトとパーライトである。

【0026】

好ましくは、本発明の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板において、フェライトの平均結晶粒径は１０～１２グレードである。微細な結晶粒により、結晶粒微細化強化の十分な効果が保証される。

【0027】

好ましくは、本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板の厚さは１．５～３．５ｍｍである。

【0028】

好ましくは、本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板において、熱延鋼板の熱延状態での降伏強度は３６４～４１０ＭＰａであり、８７０～９５０℃の温度範囲内での高温ホーロー加工後の降伏強度の低下は１０％以内であり、かつ、降伏強度の値が３４２ＭＰａ以上である。

【0029】

これに対応して、本発明の他の目的は、高温ホーロー用低コスト熱延鋼板の製造方法を提供することである。この製造方法は、製造工程が簡単である。この製造方法を用いることにより、良好なホーロー適応性を有する高温ホーロー用低コスト熱延鋼板を得ることができる。

【0030】

上記目的を達成するために、本発明は、以下の工程を含む高温ホーロー用低コスト熱延鋼板の上記製造方法を提供する：
（１）製錬及び鋳造；
（２）加熱；
（３）熱間圧延：粗圧延温度を８５０℃超に制御し、仕上げ圧延開始温度を９００～１０５０℃に制御し、仕上げ圧延終了温度を８４０～９００℃に制御する；
（４）層流冷却：冷却速度を１０～３５℃／ｓに制御する；及び、
（５）コイリング。

【0031】

本発明において、上記工程（１）の鋳造は、連続鋳造又はダイカストにより実施することができる。これにより、鋳造スラブの均一な組成及び良好な表面品質を確保することができる。他のいくつかの実施態様では、ダイカスト鋳造を使用することもできる。ダイカスト鋼インゴットは、分塊圧延機によって鋼スラブに圧延する必要がある。

【0032】

これに対応して、前記工程（３）の熱間圧延工程の間、加熱された鋳造スラブに粗圧延を行って、まず中間スラブを形成し、次いで仕上げ圧延を行い所望のスラブを得ることができる。

【0033】

本発明の（４）工程においては、１０～３５℃／ｓの冷却速度でスラブを（５）工程のコイリング温度まで水冷した後、室温まで空冷する。本発明において、このような制御された圧延工程と冷却工程を採用することにより、微細なフェライト結晶粒組織を得ることができ、結晶粒微細化強化の十分な効果を確保することができ、鋼板の降伏強度を改善することができるため、鋼板の性能をさらに向上させることができ、大容量給湯器タンクに適した高温ホーロー用低コスト熱延鋼板の製造を実現することができる。

【0034】

好ましくは、上記工程（２）において、加熱温度は１１５０～１２６０℃に制御される。

【0035】

好ましくは、上記工程（５）において、コイリング温度は５５０～６８０℃に制御される。

【0036】

上記の技術的解決手段では、コイリング温度を５５０～６８０℃に制御している。この温度範囲内でのコイリングは、フェライト結晶粒の微細化に有利であるだけでなく、ＢＮ相の均一な析出にも有利であるからである。この結果、良好な機械的性質と、良好なフィッシュスケーリング耐性を有する高温ホーロー用低コスト熱延鋼板が得られる。

【0037】

先行技術と比較して、本発明の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板及びその製造方法は、以下の利点及び有益な効果を有する：
本発明では、高含量のＰ、Ｎ及びＢを有する組成系を独創的に採用し、Ｔｉ、Ｎｂ及びＶなどの高価な合金元素の添加を回避している。また本発明では、化学組成の合理的な設計と、圧延後の制御圧延及び冷却工程の最適化により、大容量給湯器タンクに適した高温ホーロー用低コスト熱延鋼板の製造を実現している。これにより、製造コストを低減しつつ、良好なホーロー適応性を有する高温ホーロー用低コスト熱延鋼板を製造することができる。

【0038】

８７０～９５０℃の温度範囲内での高温ホーロー加工後、高温ホーロー用低コスト熱延鋼板の降伏強度の低下は、わずか１０％以内であり、降伏強度は、まだなお３４２ＭＰａ以上に達する。したがって、この熱延鋼板は優れた機械的特性を保持し、大容量給湯器タンク用高温ホーロー用の鋼の様々な要求を満足する。これは、重要な実用的意義を有する。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】図１は、本発明における、定義された化学元素相乗効果Ｍ^＊と、ホーロー加工後の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板の降伏強度との関係を示す図である。

【図2】図２は、本発明の実施例１における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板のミクロ組織の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下に、本発明における高温ホーロー用低コスト熱延鋼板及びその製造方法について、添付図面及び具体的な実施形態と併せてさらに説明及び記載する。ただし、この説明及び記載は、本発明の技術的解決手段を不当に構成するものではない。

【実施例】

【0041】

実施例１～６及び比較例１～３
実施例１～６の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板及び比較例１～３の比較鋼板を、以下の工程に従って作製する：
（１）製錬及び鋳造：下記表１に示す化学組成に従って製錬と鋳造を行う。その後、製錬及び鋳造後の鋼を真空脱ガス処理し、連続鋳造して連続鋳造スラブを得る；
（２）加熱：得られた連続鋳造スラブを加熱し、加熱温度を１１５０～１２６０℃に制御する；
（３）熱間圧延：粗圧延温度を８５０℃超に制御し、仕上げ圧延開始温度を９００～１０５０℃に制御し、仕上げ圧延終了温度を８４０～９００℃に制御する；
（４）層流冷却：層流水冷を行い、冷却速度を１０～３５℃／ｓに制御する；及び、
（５）コイリング：コイリング温度を５５０～６８０℃に制御する。

【0042】

表１は、実施例１～６の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板及び比較例１～３の比較鋼板における種々の化学元素の質量％を示す。

【0043】

【表1】

【0044】

表２は、実施例１～６の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板及び比較例１～３の比較鋼板の上記製造工程における具体的なプロセスパラメータを示す。

【0045】

【表2】

【0046】

得られた実施例１～６の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板及び比較例１～３の比較鋼板をそれぞれサンプリングする。実施例及び比較例の鋼板の特性を試験して、表３に示す試験結果を得る。関連する性能試験の方法及び手順を以下に記載する。
引張試験：ＧＢ／Ｔ ２２８．１－２０１０ 金属材料－引張試験－Ｐａｒｔ １「室温での試験法」に基づく試験について、ＳＣＬ２３３常温引張試験機を使用する。試験は、ＪＩＳ５の引張試験片を用いて引張速度３ｍｍ／分で実施した；

【0047】

穴広げ試験：ＧＢ／Ｔ ２４５２４－２００９ 金属材料－シート及び帯板－「穴広げ試験」に基づく試験について、ＳＣＬ２５０カッピング試験機を使用する。試験速度は６ｍｍ／分とする；
落錘試験：欧州規格ＢＳ ＥＮ １０２０９－１９９６に記載されている落錘試験法に基づくホーローの密着力試験について、対応する落錘試験装置を採用する；及び
フェライトの平均結晶粒径：平均結晶粒径は、ＧＢ／Ｔ ６３９４－２０１７「金属の平均結晶粒径を推定する決定法」に基づき、金属組織顕微鏡を用いた比較法を採用し、標準グレード表と比較することによって決定する。

【0048】

表３は、実施例１～６の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板及び比較例１～３の比較鋼板の性能試験の結果、ミクロ組織及びフェライトの結晶粒径を示す。

【0049】

【表3】

【0050】

実施例１～６の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板及び比較例１～３の比較鋼板のホーロー加工後の性能をさらに実証するためには、実施例及び比較例の鋼板にホーロー加工を施す必要がある：
具体的には、Ｆｅｒｒｏ ＥＭＰ６５１５高温釉薬を採用し、実施例及び比較例の鋼板に片面湿式ホーロー加工を行う。ホーロー温度８７０～９５０℃、保持時間１０分にホーロー加工を制御し、その後、空冷して実施例１～６及び比較例１～３のホーロー鋼板を得た。

【0051】

上記作業の完了後、実施例１～６のホーロー加工された熱延鋼板及び比較例１～３のホーロー加工された比較鋼板を観察及び試験した。ホーロー加工後、鋼板を４８時間放置したところ、鋼板表面にフィッシュスケーリング現象は観察されなかった。また、鋼板とホーローの密着性を落錘試験で確認したところ、密着性は良好であった。各実施例及び比較例のホーロー鋼板の降伏強度を測定するために引張試験を行った。試験結果を表４に示す。

【0052】

表４は、実施例１～６の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板及び比較例１～３の比較鋼板のホーロー加工後の性能試験の結果を示す。

【0053】

【表4】

【0054】

表４と表１～３を併せて参照すると、実施例１～６の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板は、厚さが１．５～３．５ｍｍの範囲にあり、熱延状態での降伏強度が３６４～４１０ＭＰａ、引張強度が４５６～５１２ＭＰａ、伸びが２７～３１％、及び、穴広げ率が８０～９２％であることがわかる。８７０～９５０℃の温度範囲での高温ホーロー加工後において、実施例１～６の鋼板の降伏強度の低下は１０％以内であり、降伏強度は、まだなお３４２ＭＰａ以上である。このことは、当該鋼板が優れた耐高温ホーロー性を有することを示している。実施例１～６で最終的に得られたホーロー鋼板を４８時間放置した後、ホーロー表面にフィッシュスケーリング現象は観察されなかった。落錘試験により、鋼板とホーロー層の密着性が良好であることが確認され、ユーザーの要求を十分に満たすものであった。

【0055】

これに対し、比較例１～３の比較鋼板の性能は、実施例１～６の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板の性能に比べて著しく劣っている。比較例１～３では、鋼中のＰ元素、Ｎ元素及びＢ元素の含有量が、Ｐ×（Ｎ－１４×Ｂ／１１）×１０^３＞０．３の条件を満足しない。８７０～９５０℃の温度範囲での高温ホーロー加工後において、降伏強度の低下は１８％以上に達し、降伏強度の値は２２０～２９０ＭＰａの範囲内にある。

【0056】

図１は、本発明における、定義された化学元素相乗効果Ｍ^＊と、ホーロー加工後の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板の降伏強度との関係を示す図であり、Ｍ^＊＝Ｐ×（Ｎ－１４×Ｂ／１１）×１０^３である。

【0057】

図１からわかるように、本発明では、ホーロー加工後の鋼板の降伏強度とＭ^＊の値の間に明らかな相関がある。Ｍ^＊の値が０．３以上であれば、降伏強度を３４２ＭＰａ以上とすることができ、製品の設計目標要求を満足する。

【0058】

図２は、実施例１の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板のミクロ組織の写真である。

【0059】

図２に示すように、実施例１の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板のミクロ組織は、フェライトとパーライトであり、フェライトの平均結晶粒径は１０グレードである。

【0060】

本件における技術的特徴の組合せ態様は、本件の特許請求の範囲に記載された組合せ態様又は具体的な実施形態に記載された組合せ態様に限定されるものではなく、また本件に記載された全ての技術的特徴は、それらの間に矛盾がない限り、どのような態様でも自由に組合せ又は組み込むことができることに留意すべきである。

【0061】

上記に列挙された実施形態は、単なる本発明の具体的な実施形態であることにさらに留意すべきである。本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の保護範囲に含まれるように、当業者は本発明により開示された内容から、これと同様の変更または変形を直接的に得ることができるか、又は容易に想到することができる。

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2023-10-04

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高温ホーロー用低コスト熱延鋼板であって、
熱延鋼板が、Ｆｅと不可避的不純物に加えて、さらに質量％で以下の化学組成を含み：
Ｃ：０．０３～０．１２％、Ｓｉ：０．１～０．５％、Ｍｎ：０．３～１．５％、Ｐ：０．０３～０．１０％、Ａｌ：０．０２～０．１０％、Ｃｒ：０．０１～０．２０％、Ｃｕ：０．０１～０．３０％、Ｎ：０．００７～０．０２０％、及びＢ：０．０００６～０．００３％；
高温ホーロー用低コスト熱延鋼板が、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＶを含まず；並びに
化学組成が、さらに以下の条件を満たし：Ｐ×（Ｎ－１４×Ｂ／１１）×１０^３＞０．３；
計算中のＰ、Ｎ及びＢは、それぞれ対応する化学元素の質量％におけるパーセント記号の前の数値が代入される、
高温ホーロー用低コスト熱延鋼板。

【請求項2】

質量％で以下の化学組成を含み：
Ｃ：０．０３～０．１２％、Ｓｉ：０．１～０．５％、Ｍｎ．０．３～１．５％、Ｐ：０．０３～０．１０％、Ａｌ：０．０２～０．１０％、Ｃｒ：０．０１～０．２０％、Ｃｕ：０．０１～０．３０％、Ｎ：０．００７～０．０２０％、Ｂ：０．０００６～０．００３％、及び残部はＦｅとその他の不可避不純物；
化学組成が、さらに以下の条件を満たし：Ｐ×（Ｎ－１４×Ｂ／１１）×１０^３＞０．３；
計算中のＰ、Ｎ及びＢは、それぞれ、対応する化学元素の質量％におけるパーセント記号の前の数値が代入される、
請求項１に記載の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板。

【請求項3】

熱延鋼板のミクロ組織がフェライトとパーライトである、請求項１に記載の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板。

【請求項4】

フェライトの平均結晶粒径が１０～１２グレードである、請求項３に記載の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板。

【請求項5】

熱延鋼板の厚さが１．５～３．５ｍｍである、請求項１に記載の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板。

【請求項6】

熱延鋼板の熱延状態での降伏強度が３６４～４１０ＭＰａであり、８７０～９５０℃の温度範囲内での高温ホーロー加工後の降伏強度の低下が１０％以内であり、かつ、降伏強度の値が３４２ＭＰａ以上である、請求項１に記載の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板。

【請求項7】

以下の工程を含む、請求項１に記載の高温ホーロー用低コスト熱延鋼板の製造方法：
工程（１）：製錬及び鋳造；
工程（２）：加熱；
工程（３）：熱間圧延：粗圧延温度を８５０℃超に制御し、仕上げ圧延開始温度を９００～１０５０℃に制御し、仕上げ圧延終了温度を８４０～９００℃に制御する；
工程（４）：層流冷却：冷却速度を１０～３５℃／ｓに制御する；及び、
工程（５）：コイリング。

【請求項8】

工程（２）において、加熱温度が１１５０～１２６０℃に制御される、請求項７に記載の製造方法。

【請求項9】

工程（５）において、コイリング温度が５５０～６８０℃に制御される、請求項７に記載の製造方法。

【国際調査報告】