JP3484805B2 - 面内異方性が小さく強度−伸びバランスに優れるフェライト系ステンレス鋼帯の製造方法 - Google Patents
面内異方性が小さく強度−伸びバランスに優れるフェライト系ステンレス鋼帯の製造方法Info
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Description
なおかつ強度−伸びバランスが優れたフェライト系ステ
ンレス鋼帯の製造方法に関するものである。
連続鋳造鋳片を加熱した後、熱間圧延(粗圧延および仕
上げ圧延)一熱延板焼鈍一冷間圧延一仕上げ焼鈍の各工
程を経て製造される。このようにして製造されたフェラ
イト系ステンレス鋼帯は、一般に、耐応力腐食割れ性に
優れるとともに安価であることから各種厨房器具、自動
車部品などの分野で幅広く使用されている。しかし、オ
ーステナイト系ステンレス鋼に比べるとプレス加工性
(強度と伸び)の点ではやや劣り、しかもプレス加工の
際にリジングとよばれるしわが発生するという欠点を有
していた。したがって、フェライト系ステンレス鋼は、
その強度と伸び(引張強さTS×伸びElで表し、「強
度−伸びバランス」と略記する。以下、同じ)とリジン
グが改善されれば、従来は適用が困難であったような加
工の厳しい箇所であっても、オーステナイト系ステンレ
ス鋼に代替して使用されるようになる。
レス加工性を改善するために、これまでにも数多くの試
みがなされている。例えば、特開昭53−48018号
公報や特公平2−7391号公報には、極低C,N鋼に
NbやTiを添加することにより、r値を向上させる技術が
提案されている。しかし、この技術では、r値は向上す
るするものの、r値の面内異方性(Δr)が大きく、し
かも強度−伸びバランスに劣るという問題点があった。
また、特開昭62−10217号公報にはフェライト系
ステンレス鋼片の熱間圧延工程において、歪み速度15
0 1/sec以上かつ歪み速度と摩擦係数の関係を規制する
ことにより、耐リジング性を改善する技術が提案されて
いる。しかし、この技術も、耐リジング性を改善するも
のの、r値の面内異方性の点で不十分なであるうえ、強
度−伸びバランスを向上させる技術ではない。
技術は、プレス性の向上の面でr値あるいは耐リジング
性を向上させることができるものの、その反面r値の面
内異方性を大きくするという共通した問題点を有してい
た。その上、これらいずれの既知技術においても、強度
−伸びバランスに着目し、その特性を改善しようとする
試みは全く行われていなかった。
リジング性を改善しても上記既知技術が抱えている上述
した問題を惹起することのないフェライト系ステンレス
鋼帯の製造技術を確立することにある。この発明の他の
目的は、r値および耐リジング性が優れ、しかもr値の
面内異方性が小さく、強度−伸びバランスに優れるフェ
ライト系ステンレス鋼帯を製造する方法を提供すること
にある。この発明のより具体的な目的は、r値の面内異
方性(Δr)が0.3 以下、強度−伸びバランス(TS×
El)が18000以上の特性を有するフェライト系ス
テンレス鋼帯を製造する方法を提供することにある。
に向けて鋭意研究した結果、発明者らは、フェライト系
ステンレス鋼の化学組成と熱間圧延条件とくにその粗圧
延条件さらに熱延板焼鈍条件を適切に制御すれば、r
値、耐リジング性の改善に加えて、面内異方性および強
度−伸びバランスを向上させることが可能となることが
できることを見いだし、本発明を完成するに到った。
構成を要旨とするものである。 (1) フェライト系ステンレス鋼素材に、粗圧延および仕
上げ圧延よりなる熱間圧延を施し、その後熱延板焼鈍、
酸洗を経て、冷間圧延、さらに仕上げ焼鈍を行ってステ
ンレス鋼帯を製造する方法において、前記フェライト系
ステンレス鋼の化学組成から算出される下記(1) 式で表
されるγpを20〜80とし、前記粗圧延工程のうちの
少なくとも1パスの圧延を、圧延温度970〜1150
℃、摩擦係数0.3以下かつ圧下率40〜75%の条件
で行い、さらに前記熱延板焼鈍工程において750〜9
50℃で1hr以上の保持を行い、かつその降温過程に
おいて600〜750℃で1hr以上の保持を行うこと
を特徴とする面内異方性が小さく強度−伸びバランスに
優れるフェライト系ステンレス鋼帯の製造方法。 記 γp=288(Cwt%)+350(Nwt%)+22(Niwt%)+7.5(Mn wt%)―18.75(Crwt%)―54(Siwt%)+338.5……(1)
圧延および仕上げ圧延よりなる熱間圧延を施し、その後
熱延板焼鈍、酸洗を経て、冷間圧延、さらに仕上げ焼鈍
を行ってステンレス鋼帯を製造する方法において、前記
フェライト系ステンレス鋼の化学組成から算出される下
記(1) 式で表されるγpを20〜80とし、前記粗圧延
工程のうちの少なくとも1パスの圧延を、圧延温度97
0〜1150℃、摩擦係数0.3以下かつ圧下率40〜
75%の条件で行い、また前記仕上げ圧延工程のうちの
少なくとも1パスの圧延を、圧延温度600〜950
℃、圧下率20〜45%の条件で行い、さらに前記熱延
板焼鈍工程において750〜950℃で1hr以上の保
持を行い、かつその降温過程において600〜750℃
で1hr以上の保持を行うことを特徴とする面内異方性
が小さく強度−伸びバランスに優れるフェライト系ステ
ンレス鋼帯の製造方法。 記 γp=288(Cwt%)+350(Nwt%)+22(Niwt%)+7.5(Mn wt%)―18.75(Crwt%)―54(Siwt%)+338.5……(1)
900〜1300℃、仕上げ圧延の温度範囲は550〜
1000℃とすることが望ましい。また、上記各発明に
おいて、γpが20〜80を満たすフェライト系ステン
レス鋼の成分組成の好適範囲は、次のとおりである。
C:0.1 wt%以下、より好ましくは0.0010〜0.080wt %
、Si:1.5 wt%以下、より好ましくは0.10〜0.80wt
%、Mn:1.5 wt%以下、より好ましくは0.10〜1.50wt
%、Cr:11〜20wt%、より好ましくは14〜19wt%、Ni:
2.0wt %以下、より好ましくは0.01〜1.0 wt%、P:0.
08wt%以下、より好ましくは0.010 〜0.080wt % 、
S:0.0100wt%以下、より好ましくは0.0010〜0.0080wt
%、N:0.1 wt%以下、より好ましくは0.002 〜0.08wt
%、さらに必要に応じて、Nb:0.050 〜0.30wt%、Ti:
0.050 〜0.30wt%、Al:0.010 〜0.20wt%、V:0.050
〜0.30wt%、Zr:0.050 〜0.30wt%、Mo:0.50 〜2.5
wt%、Cu:0.50 〜2.5 wt%から選ばれる1種又は2種
以上を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物よりなる
組成の鋼。
の成果について説明する。高周波真空溶解炉にてγpが
異なるフェライト系ステンレス鋼(C:0.010〜
0.080―wt%、Si:0.20〜0.60wt%、M
n:0.20〜0.70wt%、P:0.032wt%、
S:0.0029wt%、Cr:16.3wt%、Ni:
0.09〜0.30wt%、N:0.012〜0.060
wt%、A1:0.01wt%)を溶製し、200mm厚の
ブロック片とした。これらを1230℃に加熱し、4パ
スの粗圧延、5〜7パスの仕上げ圧延からなる熱間圧延
を行い、4.0mm厚の熱延鋼板とした。ここで、粗圧延
における最終パスR4 (圧延温度:1030〜1080
℃)の圧下率およびロールと圧延材間の摩擦係数(μ)
を、また仕上げ圧延(圧延温度:800〜870℃)に
おける最終パスF5 又はF7の圧下率の値(18%、3
0%)を変化させた。また、熱延板焼鈍は850℃で4
時間保持後、降温過程(冷却速度:20℃/hr)にお
いて700℃で2時間保持したのち上記冷却速度で50
0℃まで冷却した。ただし、一部のものについては保持
を行わず850℃から500℃まで上記冷却速度で冷却
した。以上の方法で得た熱延鋼板を、酸洗−冷間圧延−
仕上げ焼鈍の工程を経て0.7mm厚の冷延焼鈍板とし
た。この冷延焼鈍板から試験片を採取し、機械的性質
(引張強さ、伸び)およびr値の面内異方性(Δr)を
測定した。なお、Δrは、Δr=(rL -2rD + rC )
/2から求めた。ただし、rL 、rD およびrC は、そ
れぞれ圧延方向、圧延方向に対して45°の方向、圧延
方向に対して90°の方向のr値を表す。以上の方法で
求めた強度−伸びバランスおよびΔrに及ぼす熱延条件
および熱延板焼鈍条件の影響をそれぞれ図1および図2
に示す。
圧延を潤滑一大圧下で圧延した場合には、強度一伸びバ
ランスが大きくなり、かつその効果は仕上げ圧延最終パ
スの圧下率が高いほど顕著である。なお、TS×Elが
18000以上あればプレス成形性は大きく向上すると
言われている。また、図2よりγpが20〜80の範囲
で、粗圧延を潤滑−大圧下および仕上げ圧延を大圧下で
圧延し、さらに熱延板焼鈍の降温過程で700℃の保持
を組み合わせた場合には、面内異方性が非常に小さくな
るが、大圧下圧延を行わない場合や700℃保持を省略
した場合には、面内異方性は0.3を超えてしまうこと
がわかる。
ンレス鋼帯の製造条件を上記要旨構成のとおりに限定し
た理由について説明する。 (1) γp:20〜80 前記(1) 式で示されるγpが、20未満では伸びの増分
よりも強度低下分の方が大きく、一方70を超えると強
度は大きくなるが伸びが著しく低下する。このためいず
れの場合とも強度一伸びバランスが悪く、プレス成形性
が劣化する。したがって、γpの範囲は20〜80とし
た。なお、好ましい範囲は40〜70である。
℃ 粗圧延の圧延温度が970℃未満では、フェライト系ス
テンレス鋼の再結晶が進みにくく加工性が劣り、面内異
方性も改善されないばかりか、大圧下圧延時におけるロ
ール寿命が著しく短くなる。一方1150℃を超えると
フェライト粒が圧延方向に延びた組織になり、面内異方
性が大きくなる。したがって、粗圧延の圧延温度は97
0〜1150℃にする必要がある。なお、好ましい温度
範囲は1000〜1100℃である。
結晶組織が多量に残存するために加工性が劣り、面内異
方性も改善されない。しかし、75%を超えての圧延は
焼き付きを引き起こしたり、噛み込み不良をも引き起こ
す危険性がある。したがって、粗圧延の圧下率は40〜
75%にする必要がある。なお、好ましい圧下率の範囲
は45〜60%である。
強剪断歪み領域では再結晶が起こるが、板厚中心部では
大部分が未再結晶組織として残るので、加工性が劣り、
面内異方性も改善されない。しかも、鋼板とロールとの
焼きつきにより鋼板の表面性状が著しく劣化する。した
がって、粗圧延の摩擦係数は0.30以下、好ましくは
0.2以下とする必要がある。なお、摩擦係数を低下さ
せるための潤滑方法は例えば低融点ガラス系潤滑剤を水
と混合して鋼板またはロールに吹き付ける等任意の方法
でよい。
鈍するのは、鋼板の再結晶をはかることおよび熱延板中
に残存する変態相をフェライト相と炭化物に分解するこ
とを目的とする。焼鈍条件が750℃に満たないか、l
hrに満たないと再結晶温度および変態相の分解が不十
分なため、強度−伸びバランスが低下する。一方950
℃を超えると、γ相が析出するため、冷間圧延性が低下
するとともに強度−伸びバランスも低下する。また、降
温過程において600〜750℃でlh以上の保持を行
うと、r値が向上し、さらに面内異方性も小さくなる。
これは600〜750℃の保持中に鋼中のC,NがCr
炭窒化物として析出するため冷間圧延前の固溶C,Nが
低減し、r値および面内異方性(Δr)が向上したもの
と考えられる。保持条件が600℃に満たないか、lh
rに満たないとCr炭窒化物の析出量が少なく、r値が
低下する。一方750℃を超えると、Cr炭窒化物の析
出はほとんどなく、鋼中のC,Nは固溶状態となるため
r値が著しく低下する。
鋼に対して、(2) (3) および(4) の条件を満たす粗圧延
を少なくとも1パス行い、さらに(5)の熱延板焼鈍を行
うと、製品の強度一伸びバランスが優れ、面内異方性も
改善される。上記1パスは粗圧延工程のどのパスで行っ
てもよい。このような粗圧延、熱延板焼鈍に引き続い
て、さらに下記条件を満たす仕上げ圧延を施すことによ
り、面内異方性をより一層改善することが可能となる。
0℃ 仕上げ圧延の圧延温度が600℃未満では20%の圧下
率を確保することが困難となり、またロールの磨耗も激
しくなる。一方、圧延温度が950℃を超えると圧延歪
みの蓄積が少ないために、面内異方性の改善効果が期待
できなくなる。したがって、仕上げ圧延の圧延温度は6
00〜950℃の範囲にする必要があり、好ましくは7
50〜900℃の範囲がよい。
が認められず、一方、圧下率が45%を超えると鋼板の
表面性状が劣化する。したがって、仕上げ圧延の圧下率
は20〜45%の範囲にする必要があり、好ましくは2
5〜35%の範囲がよい。
件以外の製造条件は常法に従えばよく、例えば、スラブ
加熱1050〜1300℃、粗圧延の温度範囲は900
〜1300℃、仕上げ圧延の温度範囲は550〜105
0℃、冷延板焼鈍は750〜1000℃℃が好ましい。
また、潤滑油の種類、潤滑方法についても常法に従い適
宜に決定すればよい。
フェライト系ステンレス鋼であれば成分組成にかかわら
ず適用可能であるが、下記の成分組成とすればより有利
に適合しうる。C:0.1 wt%以下、より好ましくは0.00
10〜0.080wt % 、Si:1.5 wt%以下、より好ましくは
0.10〜0.80wt%、Mn:1.5 wt%以下、より好ましくは0.
10〜1.50wt%、Cr:11〜20wt%、より好ましくは14〜19
wt%、Ni:2.0wt %以下、より好ましくは0.01〜1.0 wt
%、P:0.08wt%以下、より好ましくは0.010 〜0.080w
t % 、S:0.0100wt%以下、より好ましくは0.0010〜
0.0080wt%、N:0.1 wt%以下、より好ましくは0.002
〜0.08wt%、さらに必要に応じて、Nb:0.050 〜0.30wt
%、Ti:0.050 〜0.30wt%、Al:0.010 〜0.20wt%、
V:0.050 〜0.30wt%、Zr:0.050 〜0.30wt%、Mo:0.
50 〜2.5 wt%、Cu:0.50 〜2.5 wt%から選ばれる1
種又は2種以上を含有し、残部はFeおよび不可避的不純
物よりなる組成の鋼。
た後、1200℃に加熱後、粗4スタンド、仕上げ7ス
タンドからなる熱間圧延機にて板厚4.0mmの熱延板
とした。この際、粗圧延4スタンド目の温度、圧下率、
摩擦係数を変化させた。摩擦係数の調整は潤滑剤(低融
点のガラス系潤滑剤)の濃度を変えることによって行っ
た。なお粗圧延の他のスタンドの圧下率はいずれも4ス
タンド目の圧下率よりは小さくした。また、熱延板焼鈍
は850℃で4時間保持後、降温過程(冷却速度:20
℃/hr)において700℃で2時間保持を行ったの
ち、上記冷却速度で500℃まで冷却した。ただし、一
部のものはこの保持を行わず850℃から500℃まで
20℃/hrの冷却速度で冷却した。この熱延板を通常
の方法に従って、酸洗一冷延一仕上げ焼鈍(850℃×
60秒)により板厚0.7mmの冷延鋼板とした。
て、強度一伸びバランス、r値、Δrおよびリジングの
各特性値を下記の方法により測定した。なお、従来の方
法で製造したステンレス鋼のΔrは、絶対値で0.4〜
0.8程度であるので、絶対値で0.3以下であれば良
好であるといえる。 ・強度一伸びバランス JIS13号B試験片を用い、引張強さTS(N/mm
2 )と伸びEl(%)との積を求めた。 ・r値 JIS13号B試験片を用い15%引張歪みを与えたの
ち、3点法による平均r値を求めた。 ・Δr 上記方法で求めた各方向のr値から、Δr=(rL -2r
D + rC )/2により求めた。ただし、rL 、rD およ
びrC は、それぞれ圧延方向、圧延方向に対して45°
の方向、圧延方向に対して90°の方向のr値を表す。 ・リジング 圧延方向から採取したJIS5号試験片に20%の引張
歪みを与えたのち、リジング高さを測定した。
と得られた特性値を表2に示す。なお、本発明法で製造
した鋼板はすべて、表面性状の劣化、噛み込み不良、形
状不良のいずれをも発生せず良好であった。
Δrが−0.30〜0.30の範囲にあって小さく、T
S×Elが18000以上であり、しかもr値および耐
リジング性にも優れていることがわかる。
た後、1230℃に加熱後、粗4スタンド、仕上げ7ス
タンドからなる熱間圧延機にて板厚4.0mmの熱延板
とした。この際、粗圧延4スタンド目の温度、圧下率、
摩擦係数を変化させた。摩擦係数の調整は潤滑剤(低融
点のガラス系潤滑剤)の濃度を変えることによって行っ
た。なお粗圧延の他のスタンドの圧下率はいずれも4ス
タンド目の圧下率よりは小さくした。さらに仕上げ圧延
の最終パスの温度および圧下率も変化させた。ただし、
仕上げ圧延の他のスタンドの圧下率はいずれも最終スタ
ンドの圧下率よりは小さくした。また、熱延板焼鈍は8
50℃で4時間保持後、降温過程(冷却速度:20℃/
hr)において700℃で2時間保持を行ったのち、上
記冷却速度で500℃まで冷却した。ただし、一部のも
のはこの保持を行わず850℃から500℃まで20℃
/hrの冷却速度で冷却した。この熱延板を通常の方法
に従って、酸洗一冷延一仕上げ焼鈍(850℃×60
秒)により板厚0.7mmの冷延鋼板とした。上記方法
により得られた鋼板を供試材として、TS×El、r
値、Δrおよびリジングの各特性値を実施例1と同様の
方法により測定した。
と得られた特性値を表3に示す。なお、本発明法で製造
した鋼板はすべて、表面性状の劣化、噛み込み不良、形
状不良のいずれをも発生せず良好であった。
Δrが−0.30〜0.30の範囲にあって小さく、T
S×Elが18000以上であり、しかもr値および耐
リジング性にも優れていることがわかる。
の面内異方性が小さく、強度−伸びバランスに優れ、し
かもr値および耐リジング性にも優れるフェライト系ス
テンレス鋼帯の製造が可能となる。したがって、本明法
によれば、従来適用が困難であったような加工部材への
フェライト系ステンレス鋼の適用が可能となり、ステン
レス製品の高品質化、コスト低下に寄与するところ大で
ある。
響を示すグラフである。
件の影響を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】フェライト系ステンレス鋼素材に、粗圧延
および仕上げ圧延よりなる熱間圧延を施し、その後熱延
板焼鈍、酸洗を経て、冷間圧延、さらに仕上げ焼鈍を行
ってステンレス鋼帯を製造する方法において、 前記フェライト系ステンレス鋼の化学組成から算出され
る下記(1) 式で表されるγpを20〜80とし、前記粗
圧延工程のうちの少なくとも1パスの圧延を、圧延温度
970〜1150℃、摩擦係数0.3以下かつ圧下率4
0〜75%の条件で行い、さらに前記熱延板焼鈍工程に
おいて750〜950℃で1hr以上の保持を行い、か
つその降温過程において600〜750℃で1hr以上
の保持を行うことを特徴とする面内異方性が小さく強度
−伸びバランスに優れるフェライト系ステンレス鋼帯の
製造方法。 記 γp=288(Cwt%)+350(Nwt%)+22(Niwt%)+7.5(Mn wt%)―18.75(Crwt%)―54(Siwt%)+338.5 ……(1) - 【請求項2】フェライト系ステンレス鋼素材に、粗圧延
および仕上げ圧延よりなる熱間圧延を施し、その後熱延
板焼鈍、酸洗を経て、冷間圧延、さらに仕上げ焼鈍を行
ってステンレス鋼帯を製造する方法において、 前記フェライト系ステンレス鋼の化学組成から算出され
る下記(1) 式で表されるγpを20〜80とし、前記粗
圧延工程のうちの少なくとも1パスの圧延を、圧延温度
970〜1150℃、摩擦係数0.3以下かつ圧下率4
0〜75%の条件で行い、また前記仕上げ圧延工程のう
ちの少なくとも1パスの圧延を、圧延温度600〜95
0℃、圧下率20〜45%の条件で行い、さらに前記熱
延板焼鈍工程において750〜950℃で1hr以上の
保持を行い、かつその降温過程において600〜750
℃で1hr以上の保持を行うことを特徴とする面内異方
性が小さく強度−伸びバランスに優れるフェライト系ス
テンレス鋼帯の製造方法。 記 γp=288(Cwt%)+350(Nwt%)+22(Niwt%)+7.5(Mn wt%)―18.75(Crwt%)―54(Siwt%)+338.5……(1)
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