JP2000178694A - 表面性状と加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱延鋼帯の再結晶を促進すると共に、これら熱
処理中に生じるリンの粒界偏析が、続く硫酸酸洗工程後
に粒界腐食溝を発生しない鋼成分組成のフェライト系ス
テンレス鋼を製造する。 【解決手段】C:0.12%以下,Si:1.00%以下,Mn:1.00%以下,
P:0.040%以下,S:0.030%以下,Cr:14〜20%,Ni:0.75%以下,
Cu:0.005-0.20%,及びＢ：0.0003〜0.0070%でCu量に応じ
て調整され、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる
フェライト系ステンレス鋼。この鋼の熱延後の巻取り温
度を 700℃以上で保定し、もしくは熱延後に焼鈍温度 7
00-880℃でボックス焼鈍する。その後メカニカルデスケ
ーリング後に硫酸酸洗し、冷延、焼鈍する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フェライト系ステ
ンレス鋼を熱間圧延あるいは更に焼鈍し、デスケール酸
洗し、冷延焼鈍し、冷延鋼帯を製造する際に、製品のリ
ジングとｒ値を向上すると共に製品表面性状の良好な鋼
板、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にフェライト系ステンレス鋼には、
熱間圧延ままあるいは焼鈍を行った後、メカニカルデス
ケーリングと硫酸を組み合わせた脱スケールが行われて
いる。しかしながら、熱間圧延を終えた高温度のフェラ
イト系ステンレス鋼板を７００℃以上でコイル状に巻き
取ってから冷却した場合、または熱間圧延を終えたコイ
ルを８００℃程度でボックス焼鈍した場合、続くデスケ
ール工程の硫酸中で結晶粒界が特に溶解され粒界腐食溝
を発生し、引き続き冷延焼鈍した後の最終製品表面でキ
ラキラ疵（ゴールドダスト）を生じ、表面品質を著しく
損なう問題があった。

【０００３】このような問題は、熱間圧延後の冷却途
中、あるいはボックス焼鈍時とその冷却過程において、
鋼中の不純物元素であるリンが粒界に偏析し、粒界近傍
のリン濃度に対応して硫酸中での溶解が進行するため、
粒界腐食溝が生じてしまうことが原因である。このよう
な問題を回避するため、硫酸に代えてコスト、設備費と
もに高価な硝弗酸酸洗が用いざるを得ない場合があっ
た。

【０００４】これに対して例えば特開昭６１−１９９０
３６号公報では、熱間圧延後あるいは熱間圧延−焼鈍後
の冷却を８３０℃から４００℃まで３０分以内で行うこ
とが開示されている。また特開昭６２−１７４３４９号
公報では、鋼中でリンと相互作用の強いＺｒ，Ｔｉ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ等の元素少量を添加すること
が、また特開平１−１６５７４５号公報では鋼中のＣ
ｕ，Ｍｎの含有量を規制することが、さらに特開平２−
１９０４５０号公報ではＣａ，Ｍｇを少量添加すること
など、さまざまな防止策が開示されているが、十分満足
の行くものとは言えなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、フェライト
系ステンレス鋼を熱間圧延した後のコイル冷却条件、あ
るいは一旦冷却後のコイル焼鈍条件をコントロールして
熱延鋼帯の再結晶を促進すると共に、これらの熱処理中
に生じるリンの粒界偏析が、続く硫酸酸洗工程後に粒界
腐食溝を発生しない、新しい鋼成分組成のフェライト系
ステンレス鋼及びその製造方法を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は以下の要旨からなる。 （１） 重量％で、 Ｃ ：０．１２％以下、 Ｓｉ：１．００％以下、 Ｍｎ：１．００％以下、 Ｐ ：０．０４０％以下、 Ｓ ：０．０３０％以下、 Ｃｒ：１４〜２０％、 Ｎｉ：０．７５％以下、 Ｃｕ：０．００５〜０．２０％、及び Ｂ ：Ｃｕ量が０．０４％未満の場合は０．０００３〜０．００１０％、 Ｃｕ量が０．０４％以上の場合は０．００１０〜０．００７０％、 残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴と
する表面性状と加工性に優れたフェライト系ステンレス
鋼。

【０００７】（２） 前記（１）の鋼を熱間圧延し、熱
延終了後の鋼帯巻取り温度を７００℃以上として保定
し、メカニカルデスケーリング後に硫酸酸洗し、冷延、
焼鈍することを特徴とする表面性状と加工性に優れたフ
ェライト系ステンレス鋼の製造方法。 （３） 前記（１）の鋼を熱間圧延し、熱延後のコイル
を冷却した後に焼鈍温度７００〜８８０℃でボックス焼
鈍し、メカニカルデスケーリング後に硫酸酸洗し、冷
延、焼鈍することを特徴とする表面性状と加工性に優れ
たフェライト系ステンレス鋼の製造方法。 （４） 熱延終了後の保定もしくは熱延後のボックス焼
鈍の焼鈍時間を１時間以上とすることを特徴とする前記
（２）または（３）記載の表面性状と加工性に優れたフ
ェライト系ステンレス鋼の製造方法。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明者らは、製品板でリジング
や成形時の異方性が少ないフェライト系ステンレス鋼の
製造条件を見いだすため、熱延鋼帯の巻取り条件や加熱
条件に着目して検討した。以下実験に基づき詳細に説明
する。

【０００９】この検討のための供試鋼の化学成分（重量
％、以下％と略す）として、Ｃ：０．０２〜０．１１
％、Ｓｉ：０．１０〜０．９４％、Ｍｎ：０．１０〜
０．９０％、Ｐ：０．０１０〜０．０４０％、Ｓ：０．
０１２〜０．０２９％、Ｃｒ：１４〜２０％、Ｎｉ：
０．０５〜０．７０％、Ｃｕ：０．０５〜０．１８％、
残部Ｆｅで、さらにＢを０．００３０％添加したものと
添加しないものを用意した。この熱延鋼帯を、巻取り温
度に所定時間保定または所定時間ボックス焼鈍し、冷却
し、ショットブラストによるメカニカルデスケーリング
後に硫酸酸洗した。このようにして出来た鋼の粒界腐食
溝を調査した結果を図１に示す。

【００１０】図１に示すように、０．００３０％のＢを
添加することで、熱延終了後の鋼帯の巻取り保定温度も
しくはボックス焼鈍温度が７００℃以上とした場合で
も、表面に微細な被さり疵はなく、製品の発銹テストも
良好であり、表面に保護テープを貼り深絞り加工した後
のテープを剥ぎ取る評価でも、きらきら疵やゴールドダ
ストと呼ばれる疵の発生はなく、表面性状と加工性を両
立できることが判明した。

【００１１】次にＢを添加した供試材について、熱延巻
取り温度と保定時間を変更して処理したものについて、
それぞれリジングや異方性を調査した。この温度保定に
ついては、巻取り後のコイルに蓋を被せて加熱すること
で、巻取り温度で１〜５時間保定した。一方、巻取りま
まの熱履歴は、通常の１ｍ巾で１０〜２０ton コイルの
場合、３０分間程度巻取り温度にあった後に冷却した。
その結果、図２および図３に示すように、巻取り温度を
７００℃以上に高温化して、なおかつ１時間以上保定す
ることで、リジング高さを小さくでき、ｒ値も向上し
て、両者を共通して良好化できることが判明した。

【００１２】また、熱延後に一度冷却したコイルをコイ
ルに巻いたままボックス焼鈍した場合の、温度と時間の
関係についても検討した。この結果、図４および図５に
示すようにコイル加熱温度を７００℃以上に高温化する
ことで、コイル巻取り温度と同様にリジングとｒ値を向
上させることができ、さらに長時間化すると一層向上す
ることが判明した。

【００１３】また熱延終了後の鋼帯の巻取り保定温度を
７００℃以上や、ボックス焼鈍の焼鈍温度を７００℃以
上とした場合に、デスケール時の硫酸との組合わせで粒
界腐食溝が生じる理由は、これらの温度で保定されてい
る間や冷却中にＰが粒界に偏析し、硫酸の液自体の性質
がＰの濃化部をより多く溶解させるため、粒界腐食溝を
生じることによる。Ｂの添加によってこのような粒界腐
食溝の発生を防止できるのは、ＢはＰに比べて粒界に偏
析し易く、Ｐの粒界偏析を阻害する作用が大きいためと
考えられる。Ｃｕについては、酸洗時にＰの粒界偏析と
硫酸との組合わせで生じる粒界腐食溝の程度を助長する
作用があるためと考えている。

【００１４】熱延終了後の鋼帯の巻取り保定温度を７０
０℃以上としたり、熱延後に一度冷却したコイルをコイ
ル巻取りままで焼鈍温度を７００℃以上としてボックス
焼鈍した熱延鋼帯を用いて、デスケールの後、冷延焼鈍
した製品板でリジングや成形時の異方性が少なくなる理
由は、これらデスケール前材の組織観察から、７００℃
以上の保定によって熱延鋼帯の再結晶が進行し、結晶方
位がランダム化できたためである。

【００１５】一方、これら熱延巻取り後保定した鋼帯や
熱処理後の鋼帯をデスケールするために、ショットブラ
ストによるメカニカルデスケーリング後に８０〜９５℃
の２５％硫酸溶液中で硫酸酸洗すると、図１に示すよう
に、Ｂを添加しない場合は、７００℃以上で熱延終了後
の鋼帯を巻取り保定したり、熱延後ボックス焼鈍した場
合に、粒界腐食溝を生じた。

【００１６】この粒界腐食溝の生じた酸洗後の鋼帯をそ
のまま冷延すると微細な被さり疵となり、焼鈍後の製品
まで残存した。製品の発銹テストでは、これら微細な被
さり疵を発銹起点として錆が発生する。また、製品表面
に保護テープを貼り、深絞り加工した後にテープを剥ぎ
取る製品評価では、被さり部が起きあがり光が当たるこ
とできらきら光るきらきら疵やゴールドダストと呼ばれ
る疵が発生し、製品の表面性状としては著しく悪いこと
が判った。

【００１７】次に成分の限定理由について説明する。Ｐ
は、熱延終了後の鋼帯の巻取り温度を７００℃以上に保
定する場合や、熱延後に一度冷却しコイル巻きのままで
焼鈍温度を７００℃以上としてボックス焼鈍し保定した
場合や、その後の冷却中に、Ｐ固溶度の低下に伴い粒界
に濃化し粒界偏析を生じ、硫酸との組合わせで粒界腐食
溝を生じる有害元素であり、低いほど望ましいが、製鋼
時の経済性を考えて０．０４０％以下とする。

【００１８】Ｂは、図１に示すようにＰ偏析と硫酸との
組み合わせで生じる粒界腐食溝をなくす作用がある。
０．０００３％未満の少ない含有量ではその効果が不安
定であり、また、０．００７０％を超える過剰な含有量
では熱間加工性を劣化しはじめるので、０．００７０％
以下とした。またＢ添加量は、Ｃｕに応じて量を変化さ
せる必要がある。すなわち、Ｃｕ量が０．０４％未満の
場合、Ｂは０．０００３〜０．００１０％の少量で有効
である。一方、Ｃｕ量が０．０４％以上では、Ｂ量は
０．００１０〜０．００７０％添加する必要がある。

【００１９】Ｃは、耐孔食性や耐食性の点から低い方が
よいが、製造性を考慮して上限を０．１２％とした。Ｓ
ｉは、脱酸作用を持った有用な成分であるが、１．００
％を超えて含有させると熱間加工性が劣化して、熱間圧
延時の表面疵を多発するようになることから１．００％
以下とした。

【００２０】Ｍｎは、機械的強度維持および脱酸に有効
に寄与するが、１．００％を超えると靭性劣化の不利を
招き、熱間圧延での表面疵を多発するようになるので、
１．００％以下とする必要がある。Ｓは、耐食性向上の
ためできるだけ低い方が望ましく、０．０３０％以下と
する。

【００２１】Ｃｒは、耐食性および耐酸化性を向上させ
るステンレス鋼としての重要な元素であるが、そのため
には少なくとも１４％が必要であり、一方、２０％を超
えると靭性の劣化を招くので、１４〜２０％の範囲に限
定した。

【００２２】Ｎｉは、すぐれた耐食性、耐酸性を付与す
る作用があり、耐孔食性ならびに耐隙間腐食性を向上さ
せる作用もある。ただし、０．７５％を超えて添加する
ことは経済性を損なうので、０．７５％以下とした。

【００２３】Ｃｕは、耐食性向上および機械的強度向上
のために有用な元素であるが、０．００５％未満では所
望の効果が得られず、一方、０．２０％を超えると熱間
加工性低下の点で好ましくないので、０．００５〜０．
２０％の範囲に限定した。

【００２４】次に、本発明ステンレス鋼の製造方法につ
いて述べる。上記の様な成分組成のフェライト系ステン
レス鋼は、転炉，電気炉，ＶＯＤ，ＡＯＤなどの溶製炉
で溶製されたのち造塊・分塊あるいは連続鋳造を経て、
熱間圧延される。この熱延終了後の鋼帯の巻取り保定温
度は７００℃以上とすることで、冷延焼鈍後の製品のリ
ジングやｒ値を著しく向上させ、この温度での長時間保
定は一層の向上が認められるため、７００℃以上とし
た。

【００２５】熱延後一度コイルを冷却した後、ボックス
焼鈍した場合の焼鈍温度は、７００℃以上で冷延焼鈍後
の製品のリジングやｒ値を巻取り温度の場合と同様に著
しく向上させ、この温度に長時間保定することで一層の
向上が認められるため、７００℃以上とした。この温度
については高温にするほど効果があるが、８８０℃を超
えてγ相がでるようになると冷延時に耳割れが生じたり
圧延荷重が大きくなるので、８８０℃以下とした。

【００２６】これら巻取り後の保定やボックス焼鈍は、
規定の温度に１時間以上保持することが必要である。こ
れ未満では効果が認められない。上限は特に規定しない
が、必要以上に長くしても効果は飽和してコスト高にな
るので適宜制限される。これら熱処理後の鋼板は、ショ
ットブラストによるメカニカルデスケーリングの後に硫
酸による酸洗にてデスケールし、冷間圧延して焼鈍しフ
ェライト系ステンレス鋼として製造される。

【００２７】

【実施例】フェライト系ステンレス鋼を代表するＳＵＳ
４３０について、厚さ３mmに熱延し、７００〜８５０℃
で巻取り保定時間を変えたコイル、あるいは７００〜８
８０℃で保定時間を変えボックス焼鈍したコイルの、９
０℃２５％硫酸溶液中９０sec 浸漬における粒界腐食溝
評点と、引き続き０．５mmまで冷延し焼鈍して製品にし
た場合の被さり疵、リジングとｒ値を評価した結果を表
１に示す。

【００２８】リン量を約０．０３％程度含有しても、Ｂ
を０．０００３〜０．００７０％添加した本発明鋼は、
比較鋼に比べ硫酸酸洗後に粒界腐食溝を示さない。さら
に本発明鋼は、この鋼板を引き続き冷間圧延し光輝焼鈍
を行った表面に被さり疵は無く、保護テープを貼り深絞
り加工した後にテープを剥ぎ取る製品評価でも、きらき
ら疵やゴールドダストと呼ばれる疵の発生はなく良好な
製品表面が得られた。また、リジングとｒ値についても
比較鋼よりかなり良好な特性が得られた。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明によって、リジングとｒ値を向上
させる熱延鋼帯の巻取り保定温度やボックス焼鈍温度を
確保し、これらの過程や冷却途中に生じるリンの粒界偏
析と硫酸デスケール酸洗との組合わせにより生じる粒界
腐食溝の発生を防止して、その後の冷間圧延表面の優れ
た最終製品の製造を可能としたものであり、その工業的
意義は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱延鋼帯の巻き取り保定温度またはボックス焼
鈍温度と、硫酸酸洗時の粒界腐食溝評点との関係を示す
図。

【図２】熱延鋼帯の巻き取り保定温度，保定時間と、冷
延焼鈍した後のリジング高さとの関係を示す図。

【図３】熱延鋼帯の巻き取り保定温度，保定時間と、冷
延焼鈍した後のｒ値との関係を示す図。

【図４】ボックス焼鈍の保定温度，時間を変更し冷延焼
鈍た場合のリジング高さとの関係を示す図。

【図５】ボックス焼鈍の保定温度，時間を変更し冷延焼
鈍た場合のｒ値との関係を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K037 EA02 EA04 EA05 EA06 EA12 EA13 EA15 EA20 EA23 EA25 EA27 EB06 EB08 FE03 FE05 FF02 FF03 FG00 FH00 GA08 HA06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．１２％以下、 Ｓｉ：１．００％以下、 Ｍｎ：１．００％以下、 Ｐ ：０．０４０％以下、 Ｓ ：０．０３０％以下、 Ｃｒ：１４〜２０％、 Ｎｉ：０．７５％以下、 Ｃｕ：０．００５〜０．２０％、 及び Ｂ ：Ｃｕ量が０．０４％未満の場合、０．０００３〜
   ０．００１０％、 Ｃｕ量が０．０４％以上の場合、０．００１０〜０．０
   ０７０％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるこ
   とを特徴とする表面性状と加工性に優れたフェライト系
   ステンレス鋼。
2. 【請求項２】 請求項１記載の鋼を熱間圧延し、熱延終
   了後の鋼帯巻取り温度を７００℃以上として保定し、メ
   カニカルデスケーリング後に硫酸酸洗し、冷延、焼鈍す
   ることを特徴とする表面性状と加工性に優れたフェライ
   ト系ステンレス鋼の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の鋼を熱間圧延し、熱延後
   のコイルを冷却した後に焼鈍温度７００〜８８０℃でボ
   ックス焼鈍し、メカニカルデスケーリング後に硫酸酸洗
   し、冷延、焼鈍することを特徴とする表面性状と加工性
   に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
4. 【請求項４】 熱延終了後の保定もしくは熱延後のボッ
   クス焼鈍の焼鈍時間を１時間以上とすることを特徴とす
   る請求項２または３記載の表面性状と加工性に優れたフ
   ェライト系ステンレス鋼の製造方法。