JP3581801B2 - 加工性と表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス加工などの一般の加工性が良好で、かつ表面光沢に優れ、ローピングやチリメン皺の発生を抑制した表面性状の優れたフェライト系ステンレス鋼板、およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＵＳ４３０で代表されるフェライト系ステンレス鋼板の薄板製品は、スラブを熱間圧延し焼鈍した後、表面の酸化スケールを除去するための脱スケールを行い、ついで冷間圧延と焼鈍および酸洗を行い、調質圧延して製造される。これは２Ｂ製品と呼ばれるもので、このほか、冷間圧延後に還元性雰囲気の炉で焼鈍し、調質圧延を行うＢＡ製品もある。
熱間圧延後の焼鈍は、コイル状態で箱型炉に入れて行う場合と、帯板を連続焼鈍炉に通板して行う場合がある。熱延板焼鈍後の脱スケールは、ショットブラスト等の機械的処理と酸洗を組合わせた連続酸洗ラインで行われ、連続焼鈍炉で焼鈍する場合は連続焼鈍酸洗ライン（ＡＰライン）で行われる。
【０００３】
フェライト系ステンレス鋼板の従来の問題点は、リジングの発生を抑えることおよびプレス加工などの加工性を向上することであり、その成分組成および製造法に関して多くの提案がなされている。
例えば特公平６−９４５７４号公報には、鋼中にＡｌおよびＮを積極的に添加するとともに、Ａｌ／Ｎ≧２としてＡｌＮ析出物を析出させ、熱延板焼鈍で未再結晶組織の状態にして冷間圧延を行い、仕上焼鈍することで、優れた耐リジング性と高い平均ｒ値を得る製造法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
フェライト系ステンレス鋼板には、上記のようなリジングやｒ値で評価される加工性のほか、製造工程において発生する鋼板の表面性状の問題がある。本発明者らは、市場評価の高い優れた表面性状の製品は、表面光沢を高いレベルに維持するとともに、ローピングおよびチリメン皺の発生を抑制することにより得られるとの認識のもとに研究を行った。
ここでローピングは、冷間圧延において発生するリジングと同様の凹凸模様である。チリメン皺は、調質圧延において、素材の降伏現象に起因して発生する皺状の模様である。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、リジングが発生し難く、プレス加工などの一般の加工性が良好で、かつ表面光沢に優れ、ローピングやチリメン皺の発生を抑制した表面性状の優れたフェライト系ステンレス鋼板を、通常の製造設備を使用して製造することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明鋼板は、質量％にて、
Ｃ ：０．０１〜０．１０％、 Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．００％、 Ｎｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｃｒ：１０〜２０％、 Ｍｏ：０．００５〜０．５０％、
Ｃｕ：０．０１〜０．５０％、 Ｖ ：０．００１〜０．５０％、
Ｔｉ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．０１〜０．２０％、
Ｎｂ：０．００１〜０．５０％、 Ｎ ：０．００５〜０．０５０％、
Ｂ ：０．０００１０〜０．００５００％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、下記 (1)式で示されるγｐが４０％以上で、かつＮ含有量が下記 (2)式で示されるＮ* 以下の組成を有することを特徴とする加工性と表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼板である。
【０００７】
γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋９Ｃｕ＋７Ｍｎ−１１．５Ｃｒ−１１．５Ｓｉ −１２Ｍｏ−２３Ｖ−４７Ｎｂ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋１８９ … (1)
Ｎ* ＝Ａｌ（１４／２７）＋Ｖ（１４／５１）＋Ｔｉ（１４／４８）
＋Ｎｂ（１４／９３）＋Ｂ（１４／１１） ………………………… (2)
(1)式および (2)式において、Ｃ，Ｎ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｍｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｂ，は、それぞれの質量％である。
【０００８】
また上記課題を解決するための本発明法は、上記発明鋼板の成分組成からなるスラブを、圧延終了温度９００℃以下で熱間圧延し、α単相域で焼鈍後、ショットブラスト処理をし、硫酸酸洗を行うことなく、ＨＦ：１０〜１００g/l 、ＨＮＯ3 ：４０〜２００g/l を含有する硝弗酸液で酸洗を行い、冷間圧延、焼鈍、調質圧延を行うことを特徴とする加工性と表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず本発明鋼板の成分限定理由について説明する。
Ｃは、０．１０％を超えると素材が硬質化し加工性の劣化が生じ、０．０１％未満では高純化のために精錬コストが高くなる。したがってＣの範囲は０．０１〜０．１０％とした。さらに経済性と材質特性を考慮すると０．０１〜０．０８％とするのが望ましい。
【００１０】
Ｓｉは、脱酸元素として精錬時に添加されるが、鋼中含有量が０．５０％を超えると耐食性と加工性が劣化し、０．０５％未満では精錬コストの増加につながる。したがってＳｉの範囲は０．０５〜０．５０％とした。さらに材質特性を考慮すると０．０５〜０．４０％とするのが望ましい。
Ｍｎは、１．００％を超えると耐食性と加工性が劣化し、０．０５％未満では精錬コストの増加につながる。したがってＭｎの範囲は０．０５〜１．００％とした。さらに材質特性を考慮すると０．１０〜０．８０％とするのが望ましい。
【００１１】
Ｎｉは、耐食性を向上させるために０．０１％以上添加するが、０．５０％を超えると原料コストの増加につながる。したがってＮｉの範囲は０．０１〜０．５０％とした。さらに経済性を考慮すると０．０１〜０．３０％とするのが望ましい。
Ｃｒは、耐食性および耐高温酸化性の向上のために１０％以上の添加が必要であるが、２０％を超える添加により加工性が劣化する。したがってＣｒの範囲は１０〜２０％とした。さらに耐食性と加工性の確保という観点では１５〜１８％が望ましい。
【００１２】
Ｍｏは、耐食性を向上させるために０．００５％以上添加するが、０．５０％を超えると加工性の低下につながる。したがってＭｏの範囲は０．００５〜０．５０％とした。さらに経済性を考慮すると０．００５〜０．１０％が望ましい。Ｃｕは、耐食性を向上させるために０．０１％以上添加するが、０．５０％を超えると加工性の低下につながる。したがってＣｕの範囲は０．０１〜０．５０％とした。さらに経済性を考慮すると０．０１〜０．３０％が望ましい。
【００１３】
Ｖは、ＴｉやＮｂと同様に固溶Ｃ，Ｎを低減する作用があり、後記Ｔｉの場合と同様の理由でＶの範囲は０．００１〜０．５０％とした。またＶ析出物起因の表面疵と経済性の観点から０．００１〜０．２０％が望ましい。
Ｔｉは、凝固時にＣ，Ｎと結合し、それぞれＴｉＣ，ＴｉＮとして析出することで凝固中に等軸晶の形成核となるとともに、固溶Ｃ，Ｎを低減することで製品を軟質化し加工性を向上させる。Ｔｉが０．００１％以上でこれらの効果が生じるが、０．５０％を超えると固溶Ｔｉの増加による硬質化、Ｔｉ系介在物による表面疵が生じる。したがってＴｉの範囲は０．００１〜０．５０％とした。さらに経済性、表面性状の観点から０．００１〜０．２０％が望ましい。
【００１４】
Ａｌは、焼鈍時にＮと結合しＡｌＮとして析出することで、固溶Ｎを低減することにより製品を軟質化し加工性を向上させる。Ａｌが０．０１％以上でこれらの効果が生じるが、０．２０％を超えるとＡｌ２ Ｏ３ 系介在物が増加して耐銹性、加工性を劣化する。したがってＡｌの範囲は０．０１〜０．２０％とした。
Ｎｂは、Ｔｉ同様に固溶Ｃ，Ｎを低減する作用があり、上記Ｔｉの場合と同様の理由でＮｂの範囲は０．００１〜０．５０％とした。またＮｂ析出物起因の表面疵と経済性の観点から０．００１〜０．２０％が望ましい。
【００１５】
Ｎは、０．０５０％を超えるとＴｉ，Ｎｂ，Ａｌなどとの窒化物析出による固溶Ｎ量低減効果が不十分となり硬質化する。また０．００５％未満では高純化による精錬コストの増加につながる。したがってＮの範囲は０．００５〜０．０５０％とした。さらに経済性と材質特性を考慮すると、０．００８〜０．０３０％が望ましい。
【００１６】
Ｂは、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖと同様に固溶Ｃ，Ｎを低減する作用があるとともに、凝固時および熱間圧延時に析出するオーステナイト相をフェライト粒内に微細析出させる効果がある。これは、Ｂがフェライト粒界に偏析して、オーステナイト相の粒界析出エネルギーが低下するため粒内に優先析出する作用と、硼炭化物の形成がオーステナイト析出サイトになる作用が考えられる。
いずれにしても、フェライト粒内にオーステナイト相が析出することで、熱間圧延中に展伸するフェライト相を分断する作用が強くなる。これらの効果はＢが０．０００１０％以上で生じるが、０．００５００％を超えると溶接性が劣化することから、Ｂの範囲は０．０００１０〜０．００５００％とした。さらに製造性と経済性を考慮すると０．０００１０〜０．００３００％が望ましい。
【００１７】
また （１）式のγｐは、この値が高いほどオーステナイト相が生成しやすいことを示し、γｐを４０％以上とすることにより、図１に示すように、ローピング高さを０．０２μｍ以下に抑えることができる。ローピングは、前述のように冷間圧延により生じるリジングと同様の凹凸模様であり、ローピング高さが０．０２μｍ以下であれば、焼鈍後の調質圧延により、製品板の表面性状として問題ない程度に押え込むことができる。
【００１８】
またＮ含有量を (2)式で示されるＮ* 以下とする。すなわちＮ≦Ｎ* とすることにより、図２に示すようにチリメン皺が発生し難くなる。なお図２において、チリメン皺発生の程度をＡからＤのランク付けしており、Ａランクはチリメン皺がほとんど認められないもの、Ｂランクはわずかに認められるが美観を損ねない程度のもの、Ｃランクは美観を損ねるもの、Ｄランクは著しく美観を損ねるものである。外観上、Ａ、Ｂランクは合格で、Ｃ、Ｄランクは不合格である。
(2)式で示されるＮ* は、窒化物として析出するに必要なＮ量に相当し、Ｎ≦Ｎ* とすることで、ＡｌＮ、ＶＮ、ＴｉＮ、ＮｂＮ、ＢＮといった窒化物の生成により、鋼中の固溶窒素が減少し、降伏応力が低下するため、チリメン皺が生じ難くなる。なおＮは (1)式での係数が大であり、γｐを高めるための有効元素であることから、上記のようにＡｌ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂを添加することでＮ* を高め、上記範囲の量を確保する。
【００１９】
このような本発明鋼板は、本発明法によるほか、前述のような従来の製造法により、通常の製造設備を使用して製造することができる。そして、得られた薄板製品はリジングが発生し難く、プレス加工などの一般の加工性が良好で、かつ表面光沢に優れ、ローピングやチリメン皺の発生が抑制され、表面性状の優れたものである。
【００２０】
つぎに本発明法は、フェライト系ステンレス鋼のスラブを熱間圧延し、熱延板焼鈍を行い、脱スケールし、冷間圧延、冷延板焼鈍、調質圧延を行って薄板製品とする方法において、鋼の成分を上記本発明鋼板の成分組成とし、熱間圧延条件、熱延板焼鈍条件、および熱延板の脱スケール条件を限定したものである。
【００２１】
熱延条件は、仕上圧延の圧延終了温度を９００℃以下とする。上記成分のスラブをこの条件で熱間圧延すると、引続きα単相域で焼鈍後、冷間圧延したときのローピング高さが、図１のように０．０２μｍ以下になるとともに、冷延板焼鈍後の平均ｒ値が向上する。前述のように、冷延板のローピング高さが０．０２μｍ以下であれば、焼鈍後の調質圧延により、製品板の表面性状として問題ない程度に押え込むことができる。また、平均ｒ値向上により薄板製品の深絞り加工性が向上する。
【００２２】
熱延板焼鈍条件は、Ａｃ１点より低いα単相の温度域で行う。焼鈍炉は箱型炉でもよく、ＡＰラインの連続炉でもよい。この熱延板焼鈍によりα単相の再結晶組織とし、また粒界のＣｒ負偏析を減少する。γ相が残存すると薄板製品の加工性劣化の原因となり、粒界にＣｒ負偏析があると引続き行う脱スケール処理において硝弗酸酸洗で粒界腐食が生じ、冷間圧延で光沢が向上し難くなる。
熱延板焼鈍後の脱スケール条件は、ショットブラスト等の機械的処理を行った後、硫酸酸洗を行うことなく硝弗酸酸洗を行う。硝弗酸の濃度は、ＨＦ：１０〜１００ｇ／ｌ 、ＨＮＯ３ ：４０〜２００ｇ／ｌ とする。
【００２３】
従来のこの脱スケールは、機械的処理後に硫酸酸洗し、ついで硝弗酸酸洗する方法がとられていたが、本発明者らの検討結果、硫酸酸洗では不純物元素、特にＰの粒界偏析が非常に敏感に作用して粒界が浸食され、それが原因となって冷間圧延で表面光沢が出難くなることが判明した。
そこで硫酸酸洗を行わずに、硝弗酸酸洗で脱スケールするための条件を検討した。その結果、ＨＦが１０ｇ／ｌ 未満ではＨＮＯ３ 濃度に拘らず脱スケールできず、ＨＦ１０ｇ／ｌ 以上では図３に示すように、ＨＦ濃度およびＨＮＯ３ 濃度は上記範囲が適正であった。図３において、ＨＮＯ３ 濃度が２００ｇ／ｌ を超えると、過酸洗による肌あれが生じ、冷延板光沢が不良であった。図３の結果は液温７０℃での結果であるが、液温３０〜９０℃の範囲で同様の結果が得られた。
【００２４】
熱延板を脱スケールした後は、通常の冷間圧延、冷延板焼鈍および調質圧延を行って薄板製品とする。冷延板焼鈍はＡＰラインあるいはＢＡラインの連続焼鈍炉で行うことができる。前者の場合は引続きＡＰラインの酸洗槽により酸洗する。後者の場合は還元性雰囲気で焼鈍されるので酸洗は不要である。
【００２５】
【実施例】
（１）表１および表２に示す成分からなるフェライト系ステンレス鋼の連続鋳造スラブから、熱間圧延と冷間圧延を行って薄板製品を製造した。熱延板の板厚は３．５ｍｍ、熱間圧延の仕上圧延終了温度は８００℃、巻取温度は６００℃である。熱延板焼鈍は、箱型炉により８３０℃で行い、ショットブラストと硝弗酸酸洗により脱スケールした。ついで０．５ｍｍまで冷間圧延し、ＡＰラインで焼鈍と酸洗を行い、伸び率１．４％の調質圧延を行った。
【００２６】
得られた薄板製品について、チリメン皺およびローピングを評価した結果を表２に示す。チリメン皺の評価は先述した基準で目視評価を行い、ローピングの評価も目視観察により評価を行った。チリメン皺、ローピングとも、Ａランクはほとんど認められないもの、Ｂランクはわずかに認められるが美観を損ねない程度もの、Ｃランクは美観を損ねるもの、Ｄランクは著しく美観を損ねるものである。チリメン皺、ローピングとも外観上、Ａ、Ｂランクは合格で、Ｃ、Ｄランクは不合格である。
【００２７】
本発明例はいずれも、チリメン皺、ローピングとも、ＡランクまたはＢランクであった。
比較例の Ｎｏ．１７， Ｎｏ．１８および Ｎｏ．２６は、Ｎ＞Ｎ＊ であるため、チリメン皺がＣランクまたはＤランクであった。比較例の Ｎｏ．２１， Ｎｏ．２２， Ｎｏ．２３および Ｎｏ．２５は、γｐ＜４０％であるため、いずれもローピングがＤランクであった。比較例の Ｎｏ．１９， Ｎｏ．２０および Ｎｏ．２４は、Ｎ＞Ｎ＊ でかつγｐ＜４０％であるため、いずれもチリメン皺がＤランクでかつローピングがＣランクまたはＤランクであった。
【００２８】
（２）表１および表２における本発明例 Ｎｏ．１のスラブを、表３に示す条件で板厚３．５ｍｍに熱間圧延し、６００℃で巻取り、箱型炉により８３０℃で焼鈍し、ショットブラスト処理後、酸洗した。酸洗条件は表３に示すとおりである。その後０．５ｍｍまで冷間圧延し、ＡＰラインで焼鈍と酸洗を行い、伸び率１．４％の調質圧延を行って薄板製品とした。製品の表面光沢評価結果および平均ｒ値を表３に示す。
表面光沢は、目視観察および光沢度により評価し光沢ランクで示した。Ａランクはスケール残りがなく光沢度８５０％以上のもの、Ｂランクはスケール残りがなく光沢度８００％以上８５０％未満のもの、Ｃランクはスケール残りがなく光沢度７５０％以上８００％未満のもの、Ｄランクはスケール残りがあるもの、である。なお光沢度は、ＪＩＳ Ｚ８７４１ に従い４５度鏡面光沢の値による。
【００２９】
本発明例はいずれも、表面光沢、平均ｒ値ともに良好である。なお平均ｒ値が１．１以上であれば、通常のプレス加工性が良好である。
比較例の Ｎｏ．１１， Ｎｏ．１４， Ｎｏ．１５および Ｎｏ．１６は、熱間圧延の仕上圧延終了温度が９００℃を超えているため、平均ｒ値が低くプレス加工には不適であった。比較例の Ｎｏ．１１および Ｎｏ．１３は、熱延板の酸洗において硫酸酸洗を行ったため粒界が浸食され、製品の肌あれが目立ち光沢がＣランクとなった。
比較例の Ｎｏ．９ および Ｎｏ．１５は、熱延板の硝弗酸酸洗において弗酸濃度が高過ぎたため、デスケールはされたが肌荒れが生じ、光沢がＣランクとなった。比較例の Ｎｏ．１０および Ｎｏ．１２は、熱延板の硝弗酸酸洗において弗酸濃度が高過ぎたため、デスケール不良で光沢がＤランクとなった。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
【発明の効果】
本発明鋼板は、代表的なフェライト系ステンレス鋼板として、家庭用、業務用、工業用の各種用途に広く採用されているＳＵＳ４３０系について、成分的にきめ細かな限定を行ったものであり、リジングが発生し難く、プレス加工などの一般の加工性が良好で、かつ表面光沢に優れ、ローピングやチリメン皺の発生を抑制した表面性状の優れた薄板製品が得られる。
また本発明法は、本発明鋼板を製造するにあたり、熱延条件、熱延板の焼鈍および酸洗条件を限定したものであり、通常の製造設備により、安定した製造ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるγｐの限定理由を説明するためのグラフである。
【図２】本発明におけるＮ含有量とＮ＊ の関係を説明するためのグラフである。
【図３】本発明法における硝弗酸酸洗の酸濃度限定理由を説明するためのグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス加工などの一般の加工性が良好で、かつ表面光沢に優れ、ローピングやチリメン皺の発生を抑制した表面性状の優れたフェライト系ステンレス鋼板、およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＵＳ４３０で代表されるフェライト系ステンレス鋼板の薄板製品は、スラブを熱間圧延し焼鈍した後、表面の酸化スケールを除去するための脱スケールを行い、ついで冷間圧延と焼鈍および酸洗を行い、調質圧延して製造される。これは２Ｂ製品と呼ばれるもので、このほか、冷間圧延後に還元性雰囲気の炉で焼鈍し、調質圧延を行うＢＡ製品もある。
熱間圧延後の焼鈍は、コイル状態で箱型炉に入れて行う場合と、帯板を連続焼鈍炉に通板して行う場合がある。熱延板焼鈍後の脱スケールは、ショットブラスト等の機械的処理と酸洗を組合わせた連続酸洗ラインで行われ、連続焼鈍炉で焼鈍する場合は連続焼鈍酸洗ライン（ＡＰライン）で行われる。
【０００３】
フェライト系ステンレス鋼板の従来の問題点は、リジングの発生を抑えることおよびプレス加工などの加工性を向上することであり、その成分組成および製造法に関して多くの提案がなされている。
例えば特公平６−９４５７４号公報には、鋼中にＡｌおよびＮを積極的に添加するとともに、Ａｌ／Ｎ≧２としてＡｌＮ析出物を析出させ、熱延板焼鈍で未再結晶組織の状態にして冷間圧延を行い、仕上焼鈍することで、優れた耐リジング性と高い平均ｒ値を得る製造法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
フェライト系ステンレス鋼板には、上記のようなリジングやｒ値で評価される加工性のほか、製造工程において発生する鋼板の表面性状の問題がある。本発明者らは、市場評価の高い優れた表面性状の製品は、表面光沢を高いレベルに維持するとともに、ローピングおよびチリメン皺の発生を抑制することにより得られるとの認識のもとに研究を行った。
ここでローピングは、冷間圧延において発生するリジングと同様の凹凸模様である。チリメン皺は、調質圧延において、素材の降伏現象に起因して発生する皺状の模様である。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、リジングが発生し難く、プレス加工などの一般の加工性が良好で、かつ表面光沢に優れ、ローピングやチリメン皺の発生を抑制した表面性状の優れたフェライト系ステンレス鋼板を、通常の製造設備を使用して製造することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明鋼板は、質量％にて、
Ｃ ：０．０１〜０．１０％、 Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．００％、 Ｎｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｃｒ：１０〜２０％、 Ｍｏ：０．００５〜０．５０％、
Ｃｕ：０．０１〜０．５０％、 Ｖ ：０．００１〜０．５０％、
Ｔｉ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．０１〜０．２０％、
Ｎｂ：０．００１〜０．５０％、 Ｎ ：０．００５〜０．０５０％、
Ｂ ：０．０００１０〜０．００５００％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、下記 (1)式で示されるγｐが４０％以上で、かつＮ含有量が下記 (2)式で示されるＮ* 以下の組成を有することを特徴とする加工性と表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼板である。
【０００７】
γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋９Ｃｕ＋７Ｍｎ−１１．５Ｃｒ−１１．５Ｓｉ −１２Ｍｏ−２３Ｖ−４７Ｎｂ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋１８９ … (1)
Ｎ* ＝Ａｌ（１４／２７）＋Ｖ（１４／５１）＋Ｔｉ（１４／４８）
＋Ｎｂ（１４／９３）＋Ｂ（１４／１１） ………………………… (2)
(1)式および (2)式において、Ｃ，Ｎ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｍｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｂ，は、それぞれの質量％である。
【０００８】
また上記課題を解決するための本発明法は、上記発明鋼板の成分組成からなるスラブを、圧延終了温度９００℃以下で熱間圧延し、α単相域で焼鈍後、ショットブラスト処理をし、硫酸酸洗を行うことなく、ＨＦ：１０〜１００g/l 、ＨＮＯ3 ：４０〜２００g/l を含有する硝弗酸液で酸洗を行い、冷間圧延、焼鈍、調質圧延を行うことを特徴とする加工性と表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず本発明鋼板の成分限定理由について説明する。
Ｃは、０．１０％を超えると素材が硬質化し加工性の劣化が生じ、０．０１％未満では高純化のために精錬コストが高くなる。したがってＣの範囲は０．０１〜０．１０％とした。さらに経済性と材質特性を考慮すると０．０１〜０．０８％とするのが望ましい。
【００１０】
Ｓｉは、脱酸元素として精錬時に添加されるが、鋼中含有量が０．５０％を超えると耐食性と加工性が劣化し、０．０５％未満では精錬コストの増加につながる。したがってＳｉの範囲は０．０５〜０．５０％とした。さらに材質特性を考慮すると０．０５〜０．４０％とするのが望ましい。
Ｍｎは、１．００％を超えると耐食性と加工性が劣化し、０．０５％未満では精錬コストの増加につながる。したがってＭｎの範囲は０．０５〜１．００％とした。さらに材質特性を考慮すると０．１０〜０．８０％とするのが望ましい。
【００１１】
Ｎｉは、耐食性を向上させるために０．０１％以上添加するが、０．５０％を超えると原料コストの増加につながる。したがってＮｉの範囲は０．０１〜０．５０％とした。さらに経済性を考慮すると０．０１〜０．３０％とするのが望ましい。
Ｃｒは、耐食性および耐高温酸化性の向上のために１０％以上の添加が必要であるが、２０％を超える添加により加工性が劣化する。したがってＣｒの範囲は１０〜２０％とした。さらに耐食性と加工性の確保という観点では１５〜１８％が望ましい。
【００１２】
Ｍｏは、耐食性を向上させるために０．００５％以上添加するが、０．５０％を超えると加工性の低下につながる。したがってＭｏの範囲は０．００５〜０．５０％とした。さらに経済性を考慮すると０．００５〜０．１０％が望ましい。Ｃｕは、耐食性を向上させるために０．０１％以上添加するが、０．５０％を超えると加工性の低下につながる。したがってＣｕの範囲は０．０１〜０．５０％とした。さらに経済性を考慮すると０．０１〜０．３０％が望ましい。
【００１３】
Ｖは、ＴｉやＮｂと同様に固溶Ｃ，Ｎを低減する作用があり、後記Ｔｉの場合と同様の理由でＶの範囲は０．００１〜０．５０％とした。またＶ析出物起因の表面疵と経済性の観点から０．００１〜０．２０％が望ましい。
Ｔｉは、凝固時にＣ，Ｎと結合し、それぞれＴｉＣ，ＴｉＮとして析出することで凝固中に等軸晶の形成核となるとともに、固溶Ｃ，Ｎを低減することで製品を軟質化し加工性を向上させる。Ｔｉが０．００１％以上でこれらの効果が生じるが、０．５０％を超えると固溶Ｔｉの増加による硬質化、Ｔｉ系介在物による表面疵が生じる。したがってＴｉの範囲は０．００１〜０．５０％とした。さらに経済性、表面性状の観点から０．００１〜０．２０％が望ましい。
【００１４】
Ａｌは、焼鈍時にＮと結合しＡｌＮとして析出することで、固溶Ｎを低減することにより製品を軟質化し加工性を向上させる。Ａｌが０．０１％以上でこれらの効果が生じるが、０．２０％を超えるとＡｌ２ Ｏ３ 系介在物が増加して耐銹性、加工性を劣化する。したがってＡｌの範囲は０．０１〜０．２０％とした。
Ｎｂは、Ｔｉ同様に固溶Ｃ，Ｎを低減する作用があり、上記Ｔｉの場合と同様の理由でＮｂの範囲は０．００１〜０．５０％とした。またＮｂ析出物起因の表面疵と経済性の観点から０．００１〜０．２０％が望ましい。
【００１５】
Ｎは、０．０５０％を超えるとＴｉ，Ｎｂ，Ａｌなどとの窒化物析出による固溶Ｎ量低減効果が不十分となり硬質化する。また０．００５％未満では高純化による精錬コストの増加につながる。したがってＮの範囲は０．００５〜０．０５０％とした。さらに経済性と材質特性を考慮すると、０．００８〜０．０３０％が望ましい。
【００１６】
Ｂは、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖと同様に固溶Ｃ，Ｎを低減する作用があるとともに、凝固時および熱間圧延時に析出するオーステナイト相をフェライト粒内に微細析出させる効果がある。これは、Ｂがフェライト粒界に偏析して、オーステナイト相の粒界析出エネルギーが低下するため粒内に優先析出する作用と、硼炭化物の形成がオーステナイト析出サイトになる作用が考えられる。
いずれにしても、フェライト粒内にオーステナイト相が析出することで、熱間圧延中に展伸するフェライト相を分断する作用が強くなる。これらの効果はＢが０．０００１０％以上で生じるが、０．００５００％を超えると溶接性が劣化することから、Ｂの範囲は０．０００１０〜０．００５００％とした。さらに製造性と経済性を考慮すると０．０００１０〜０．００３００％が望ましい。
【００１７】
また （１）式のγｐは、この値が高いほどオーステナイト相が生成しやすいことを示し、γｐを４０％以上とすることにより、図１に示すように、ローピング高さを０．０２μｍ以下に抑えることができる。ローピングは、前述のように冷間圧延により生じるリジングと同様の凹凸模様であり、ローピング高さが０．０２μｍ以下であれば、焼鈍後の調質圧延により、製品板の表面性状として問題ない程度に押え込むことができる。
【００１８】
またＮ含有量を (2)式で示されるＮ* 以下とする。すなわちＮ≦Ｎ* とすることにより、図２に示すようにチリメン皺が発生し難くなる。なお図２において、チリメン皺発生の程度をＡからＤのランク付けしており、Ａランクはチリメン皺がほとんど認められないもの、Ｂランクはわずかに認められるが美観を損ねない程度のもの、Ｃランクは美観を損ねるもの、Ｄランクは著しく美観を損ねるものである。外観上、Ａ、Ｂランクは合格で、Ｃ、Ｄランクは不合格である。
(2)式で示されるＮ* は、窒化物として析出するに必要なＮ量に相当し、Ｎ≦Ｎ* とすることで、ＡｌＮ、ＶＮ、ＴｉＮ、ＮｂＮ、ＢＮといった窒化物の生成により、鋼中の固溶窒素が減少し、降伏応力が低下するため、チリメン皺が生じ難くなる。なおＮは (1)式での係数が大であり、γｐを高めるための有効元素であることから、上記のようにＡｌ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂを添加することでＮ* を高め、上記範囲の量を確保する。
【００１９】
このような本発明鋼板は、本発明法によるほか、前述のような従来の製造法により、通常の製造設備を使用して製造することができる。そして、得られた薄板製品はリジングが発生し難く、プレス加工などの一般の加工性が良好で、かつ表面光沢に優れ、ローピングやチリメン皺の発生が抑制され、表面性状の優れたものである。
【００２０】
つぎに本発明法は、フェライト系ステンレス鋼のスラブを熱間圧延し、熱延板焼鈍を行い、脱スケールし、冷間圧延、冷延板焼鈍、調質圧延を行って薄板製品とする方法において、鋼の成分を上記本発明鋼板の成分組成とし、熱間圧延条件、熱延板焼鈍条件、および熱延板の脱スケール条件を限定したものである。
【００２１】
熱延条件は、仕上圧延の圧延終了温度を９００℃以下とする。上記成分のスラブをこの条件で熱間圧延すると、引続きα単相域で焼鈍後、冷間圧延したときのローピング高さが、図１のように０．０２μｍ以下になるとともに、冷延板焼鈍後の平均ｒ値が向上する。前述のように、冷延板のローピング高さが０．０２μｍ以下であれば、焼鈍後の調質圧延により、製品板の表面性状として問題ない程度に押え込むことができる。また、平均ｒ値向上により薄板製品の深絞り加工性が向上する。
【００２２】
熱延板焼鈍条件は、Ａｃ１点より低いα単相の温度域で行う。焼鈍炉は箱型炉でもよく、ＡＰラインの連続炉でもよい。この熱延板焼鈍によりα単相の再結晶組織とし、また粒界のＣｒ負偏析を減少する。γ相が残存すると薄板製品の加工性劣化の原因となり、粒界にＣｒ負偏析があると引続き行う脱スケール処理において硝弗酸酸洗で粒界腐食が生じ、冷間圧延で光沢が向上し難くなる。
熱延板焼鈍後の脱スケール条件は、ショットブラスト等の機械的処理を行った後、硫酸酸洗を行うことなく硝弗酸酸洗を行う。硝弗酸の濃度は、ＨＦ：１０〜１００ｇ／ｌ 、ＨＮＯ３ ：４０〜２００ｇ／ｌ とする。
【００２３】
従来のこの脱スケールは、機械的処理後に硫酸酸洗し、ついで硝弗酸酸洗する方法がとられていたが、本発明者らの検討結果、硫酸酸洗では不純物元素、特にＰの粒界偏析が非常に敏感に作用して粒界が浸食され、それが原因となって冷間圧延で表面光沢が出難くなることが判明した。
そこで硫酸酸洗を行わずに、硝弗酸酸洗で脱スケールするための条件を検討した。その結果、ＨＦが１０ｇ／ｌ 未満ではＨＮＯ３ 濃度に拘らず脱スケールできず、ＨＦ１０ｇ／ｌ 以上では図３に示すように、ＨＦ濃度およびＨＮＯ３ 濃度は上記範囲が適正であった。図３において、ＨＮＯ３ 濃度が２００ｇ／ｌ を超えると、過酸洗による肌あれが生じ、冷延板光沢が不良であった。図３の結果は液温７０℃での結果であるが、液温３０〜９０℃の範囲で同様の結果が得られた。
【００２４】
熱延板を脱スケールした後は、通常の冷間圧延、冷延板焼鈍および調質圧延を行って薄板製品とする。冷延板焼鈍はＡＰラインあるいはＢＡラインの連続焼鈍炉で行うことができる。前者の場合は引続きＡＰラインの酸洗槽により酸洗する。後者の場合は還元性雰囲気で焼鈍されるので酸洗は不要である。
【００２５】
【実施例】
（１）表１および表２に示す成分からなるフェライト系ステンレス鋼の連続鋳造スラブから、熱間圧延と冷間圧延を行って薄板製品を製造した。熱延板の板厚は３．５ｍｍ、熱間圧延の仕上圧延終了温度は８００℃、巻取温度は６００℃である。熱延板焼鈍は、箱型炉により８３０℃で行い、ショットブラストと硝弗酸酸洗により脱スケールした。ついで０．５ｍｍまで冷間圧延し、ＡＰラインで焼鈍と酸洗を行い、伸び率１．４％の調質圧延を行った。
【００２６】
得られた薄板製品について、チリメン皺およびローピングを評価した結果を表２に示す。チリメン皺の評価は先述した基準で目視評価を行い、ローピングの評価も目視観察により評価を行った。チリメン皺、ローピングとも、Ａランクはほとんど認められないもの、Ｂランクはわずかに認められるが美観を損ねない程度もの、Ｃランクは美観を損ねるもの、Ｄランクは著しく美観を損ねるものである。チリメン皺、ローピングとも外観上、Ａ、Ｂランクは合格で、Ｃ、Ｄランクは不合格である。
【００２７】
本発明例はいずれも、チリメン皺、ローピングとも、ＡランクまたはＢランクであった。
比較例の Ｎｏ．１７， Ｎｏ．１８および Ｎｏ．２６は、Ｎ＞Ｎ＊ であるため、チリメン皺がＣランクまたはＤランクであった。比較例の Ｎｏ．２１， Ｎｏ．２２， Ｎｏ．２３および Ｎｏ．２５は、γｐ＜４０％であるため、いずれもローピングがＤランクであった。比較例の Ｎｏ．１９， Ｎｏ．２０および Ｎｏ．２４は、Ｎ＞Ｎ＊ でかつγｐ＜４０％であるため、いずれもチリメン皺がＤランクでかつローピングがＣランクまたはＤランクであった。
【００２８】
（２）表１および表２における本発明例 Ｎｏ．１のスラブを、表３に示す条件で板厚３．５ｍｍに熱間圧延し、６００℃で巻取り、箱型炉により８３０℃で焼鈍し、ショットブラスト処理後、酸洗した。酸洗条件は表３に示すとおりである。その後０．５ｍｍまで冷間圧延し、ＡＰラインで焼鈍と酸洗を行い、伸び率１．４％の調質圧延を行って薄板製品とした。製品の表面光沢評価結果および平均ｒ値を表３に示す。
表面光沢は、目視観察および光沢度により評価し光沢ランクで示した。Ａランクはスケール残りがなく光沢度８５０％以上のもの、Ｂランクはスケール残りがなく光沢度８００％以上８５０％未満のもの、Ｃランクはスケール残りがなく光沢度７５０％以上８００％未満のもの、Ｄランクはスケール残りがあるもの、である。なお光沢度は、ＪＩＳ Ｚ８７４１ に従い４５度鏡面光沢の値による。
【００２９】
本発明例はいずれも、表面光沢、平均ｒ値ともに良好である。なお平均ｒ値が１．１以上であれば、通常のプレス加工性が良好である。
比較例の Ｎｏ．１１， Ｎｏ．１４， Ｎｏ．１５および Ｎｏ．１６は、熱間圧延の仕上圧延終了温度が９００℃を超えているため、平均ｒ値が低くプレス加工には不適であった。比較例の Ｎｏ．１１および Ｎｏ．１３は、熱延板の酸洗において硫酸酸洗を行ったため粒界が浸食され、製品の肌あれが目立ち光沢がＣランクとなった。
比較例の Ｎｏ．９ および Ｎｏ．１５は、熱延板の硝弗酸酸洗において弗酸濃度が高過ぎたため、デスケールはされたが肌荒れが生じ、光沢がＣランクとなった。比較例の Ｎｏ．１０および Ｎｏ．１２は、熱延板の硝弗酸酸洗において弗酸濃度が高過ぎたため、デスケール不良で光沢がＤランクとなった。
【００３０】
【表１】
【表２】
【表３】
【発明の効果】
本発明鋼板は、代表的なフェライト系ステンレス鋼板として、家庭用、業務用、工業用の各種用途に広く採用されているＳＵＳ４３０系について、成分的にきめ細かな限定を行ったものであり、リジングが発生し難く、プレス加工などの一般の加工性が良好で、かつ表面光沢に優れ、ローピングやチリメン皺の発生を抑制した表面性状の優れた薄板製品が得られる。
また本発明法は、本発明鋼板を製造するにあたり、熱延条件、熱延板の焼鈍および酸洗条件を限定したものであり、通常の製造設備により、安定した製造ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるγｐの限定理由を説明するためのグラフである。
【図２】本発明におけるＮ含有量とＮ＊ の関係を説明するためのグラフである。
【図３】本発明法における硝弗酸酸洗の酸濃度限定理由を説明するためのグラフである。
Claims (2)
- 質量％にて、
Ｃ ：０．０１〜０．１０％、 Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．００％、 Ｎｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｃｒ：１０〜２０％、 Ｍｏ：０．００５〜０．５０％、
Ｃｕ：０．０１〜０．５０％、 Ｖ ：０．００１〜０．５０％、
Ｔｉ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．０１〜０．２０％、
Ｎｂ：０．００１〜０．５０％、 Ｎ ：０．００５〜０．０５０％、
Ｂ ：０．０００１０〜０．００５００％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、下記 (1)式で示されるγｐが４０％以上で、かつＮ含有量が下記 (2)式で示されるＮ* 以下の組成を有することを特徴とする加工性と表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋９Ｃｕ＋７Ｍｎ−１１．５Ｃｒ−１１．５Ｓｉ −１２Ｍｏ−２３Ｖ−４７Ｎｂ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋１８９ … (1)
Ｎ* ＝Ａｌ（１４／２７）＋Ｖ（１４／５１）＋Ｔｉ（１４／４８）
＋Ｎｂ（１４／９３）＋Ｂ（１４／１１） ………………………… (2)
(1)式および (2)式において、Ｃ，Ｎ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｍｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｂ，は、それぞれの質量％である。 - 質量％にて、
Ｃ ：０．０１〜０．１０％、 Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．００％、 Ｎｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｃｒ：１０〜２０％、 Ｍｏ：０．００５〜０．５０％、
Ｃｕ：０．０１〜０．５０％、 Ｖ ：０．００１〜０．５０％、
Ｔｉ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．０１〜０．２０％、
Ｎｂ：０．００１〜０．５０％、 Ｎ ：０．００５〜０．０５０％、
Ｂ ：０．０００１０〜０．００５００％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、下記 (1)式で示されるγｐが４０％以上で、かつＮ含有量が下記 (2)式で示されるＮ* 以下の組成を有するフェライト系ステンレス鋼のスラブを、圧延終了温度９００℃以下で熱間圧延し、α単相域で焼鈍後、ショットブラスト処理をし、硫酸酸洗を行うことなく、ＨＦ：１０〜１００g/l 、ＨＮＯ3 ：４０〜２００g/l を含有する硝弗酸液で酸洗を行い、冷間圧延、焼鈍、調質圧延を行うことを特徴とする加工性と表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋９Ｃｕ＋７Ｍｎ−１１．５Ｃｒ−１１．５Ｓｉ −１２Ｍｏ−２３Ｖ−４７Ｎｂ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋１８９ … (1)
Ｎ* ＝Ａｌ（１４／２７）＋Ｖ（１４／５１）＋Ｔｉ（１４／４８）
＋Ｎｂ（１４／９３）＋Ｂ（１４／１１） ………………………… (2)
(1)式および (2)式において、Ｃ，Ｎ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｍｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｂ，は、それぞれの質量％である。
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