JP2000288619A - バフ研磨性が良好なオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バフ研磨用として高い平滑性を有する表面性状
の優れたオーステナイト系ステンレス鋼板を低コストで
製造する方法を提供する。 【解決手段】オーステナイト系ステンレス熱延鋼板を焼
鈍し、機械的脱スケールを施し、塩酸５０〜２５０ｇ／
リットル、硝酸５０〜２００ｇ／リットル、およびふっ化水素酸
５〜５０ｇ／リットルを含むステンレス鋼用酸洗液で酸洗し
た後、冷間圧延する方法であって、予め前記熱延鋼板の
酸洗液への浸漬時間と総冷間圧下率および酸洗により生
じた粒界溝の冷間圧延後の残存面積率の関係を求めてお
き、熱延鋼板の酸洗液への浸漬時間を、冷間圧延後の粒
界溝の残存面積率が３〜６％となる時間に制御する方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷間圧延後のバフ
研磨性が良好なオーステナイト系ステンレス鋼板の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼の薄鋼板
は、一般に次のような製造プロセスにより製造される。

【０００３】すなわち、熱延鋼帯を焼鈍し、ショットブ
ラスト処理等の機械的手段でスケールを破壊した後酸洗
し、鋼帯表面に欠陥がある場合には、ベルト研削による
コイルグラインディング（以下、ＣＧと略記する）で疵
取りをおこない、次いで冷間圧延し、さらに仕上の焼
鈍、酸洗を施し、必要に応じて調質圧延を施すことによ
り薄鋼板が製造される。

【０００４】オーステナイト系ステンレス鋼板のなか
に、建材や装飾用鋼板としてバフ研磨により光輝度の高
い表面に仕上げた鋼板がある。

【０００５】このような鋼板においては、バフ研磨を施
す前の板表面に微小な凹み欠陥があると、これを除去す
るのに長時間のバフ研磨が必要となったり、バフ研磨後
も前記欠陥が残存して、十分な高輝度が得られなかった
りする。したがって、バフ研磨性を良好にするために
は、バフ研磨前の鋼板の表面をできるだけ微小な凹み欠
陥のない平滑な状態に仕上げることが必要となる。

【０００６】ところで、オーステナイト系ステンレス鋼
の酸洗には、従来から硝酸とふっ化水素酸の混合水溶液
（以下、硝ふっ酸と記す）が多用されている。硝ふっ酸
によって酸洗された熱延鋼板の表面、特に焼鈍、酸洗後
の表面には、結晶粒界（以下、単に粒界と記す）近傍が
選択的に溝状に浸食された、いわゆる粒界溝が発生す
る。

【０００７】この粒界溝は冷間圧延において、総圧下率
の増加にともない次第に消失するが、製品化後の表面品
質に悪影響を及ぼさないところまで消失させるには、非
常に大きな総圧下率が必要となる。

【０００８】前述のように、バフ研磨製品の主な用途は
建材であるため、製品板厚は１．２ｍｍ以上と厚いもの
が大半である。したがって、冷間圧延での総圧下率を大
きくすることができないため、粒界溝を消失させること
が困難であった。

【０００９】冷間圧延後に残存した粒界溝は、仕上焼
鈍、酸洗、調質圧延後も微小な凹み欠陥として残存する
ため、通常の方法で製造したオーステナイト系ステンレ
ス鋼板はバフ研磨性が著しく劣る。そのためバフ研磨仕
上用の素材となる熱延鋼板には、焼鈍、酸洗後に表面欠
陥がない場合でも粒界溝の除去を目的として前記ＣＧが
施されているが、ＣＧを施すことにより、工程が増える
とともに、歩留も大きく低下する。

【００１０】バフ研磨性が良好な鋼板表面を低コストで
かつ効率よく得ることは容易ではなく、これまでにも高
い平滑性を有する鋼板表面を得るための方法が種々検討
されてきた。

【００１１】例えば、特開平７−１００１号公報には、
鏡面材用ステンレス鋼板およびその製造方法が開示され
ている。このステンレス鋼板は、鏡面（バフ）研磨前の
素材表面において、深さが０．０５μm以上の表面凹の
数が、長さ１０ｍｍ当たり６０個以下である鏡面材用ス
テンレス鋼板である。また、その製造方法は、冷間圧延
において、ロール表面粗さ、圧下率および圧延速度を所
定の条件に規定したことを特徴としている。

【００１２】オーステナイト系ステンレス鋼板におい
て、バフ研磨回数を増加させる表面凹凸の発生原因に
は、冷間圧延前の熱延鋼板の表面凹凸、さらに熱延鋼板
の酸洗時に発生する粒界溝等がある。したがって、上記
公報に開示されている発明で規定されている鏡面研磨前
の素材表面を得るためには、酸洗後の熱延鋼帯に前記Ｃ
Ｇを施して上記したような表面凹凸を除去しなければな
らない。

【００１３】また、特開平６−６５７６５号公報には、
ステンレス鋼帯の高速酸洗方法が開示されている。この
方法は、５０〜４００ｇ／リットルのふっ化水素酸、５０〜
４００ｇ／リットルの硝酸、０．５〜５０ｇ／リットルの塩酸を
含み、必要によりＰｔ、Ｐｄ等の貴金属イオンの一種あ
るいは二種以上を含有する酸洗液で酸洗することによ
り、酸洗効率を上げると共に、鋼板の表面性状を平滑化
する酸洗方法である。

【００１４】しかしながら、この方法では、原単価の高
いふっ化水素酸を高濃度に含有させるため、酸コストが
高騰したり、ふっ化水素ガスの発生が増加して作業環境
が悪化する等の問題がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するためになされたものであり、バフ研磨用として
高い平滑性を有する表面性状の優れたオーステナイト系
ステンレス鋼板を低コストで製造する方法を提供するこ
とを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、「オー
ステナイト系ステンレス熱延鋼板を焼鈍し、機械的脱ス
ケールを施し、塩酸５０〜２５０ｇ／リットル、硝酸５０〜
２００ｇ／リットル、およびふっ化水素酸５〜５０ｇ／リットル
を含む水溶液で酸洗した後冷間圧延する方法であって、
予め前記熱延鋼板の酸洗液への浸漬時間と総冷間圧下率
および酸洗時の浸食により生じた粒界溝の冷間圧延後の
残存面積率との関係を求めておき、熱延鋼板の酸洗液へ
の浸漬時間を、前記関係から求めた冷間圧延後の粒界溝
の残存面積率が３〜６％の範囲内となる浸漬時間に制御
することを特徴とするバフ研磨性が良好なオーステナイ
ト系ステンレス鋼板の製造方法」にある。

【００１７】なお、粒界溝の残存面積率は、画像解析装
置により１００倍の視野において粒界溝の占める面積比
率とする。

【００１８】本発明者らは、オーステナイト系ステンレ
ス熱延鋼板の酸洗時に粒界溝が発生しにくい酸洗液を開
発することにより、粒界溝を除去するためのＣＧを省略
することのできる製造方法を確立するために種々の実験
を実施した。

【００１９】先ず、オーステナイト系ステンレス鋼の代
表鋼種であるＳＵＳ３０４の熱延鋼板を用い、従来から
使用されている硝ふっ酸による酸洗が、冷間圧延後に残
存する粒界溝に及ぼす影響について詳細に調査すると共
に、新しい酸洗液を開発するため酸洗試験を繰り返した
結果、以下の知見を得て本発明を完成させるに至った。

【００２０】ａ）従来から使用されている硝ふっ酸によ
る酸洗では、地金の溶解力が小さく溶解減量は少ない
が、粒界が選択的に浸食されて粒界溝の発生が顕著とな
る。また、この場合の粒界溝は幅が狭く、深さが深いの
で冷間圧延において総圧下率の増加とともに減少はする
が、８０％程度の高い総圧下率まで圧延しても粒界溝の
痕跡が残存し、調質圧延後もほぼそのまま微小凹み欠陥
として残存し、バフ研磨性を劣化させている。

【００２１】ｂ）酸洗液として、塩酸、硝酸およびふっ
化水素酸を適切な濃度にした水溶液(以下、塩硝ふっ酸
と記す)を用いると、発生する粒界溝は幅が広く、深さ
が浅くなり冷間圧延で消失し易いが、浸漬時間が短い場
合は比較的高圧下率での圧延が必要となる。

【００２２】ｃ）塩硝ふっ酸による酸洗では、硝ふっ酸
による酸洗と比較して、Ｃｒ濃度の高い母材部を溶解す
る能力が高い。したがって、浸漬時間を長くして地金の
溶解量を多くすれば粒界近傍だけでなく結晶粒内を含む
鋼板の全面が浸食されて粒界溝がほとんど消失し、冷間
圧延において圧下率が非常に小さい段階で微小凹み欠陥
のないバフ研磨性に優れた鋼板が得られ、ＣＧの省略が
可能となる。ただし、鋼板の溶解量が増大して歩留が低
下するとともに、酸消費量が増加して酸コストも大幅に
増加する。

【００２３】ｄ）しかし、浸漬時間を短くして粒界溝の
発生を許容しても、冷間圧延後の粒界溝残存面積率が３
〜６％になるような浸漬時間にすれば、冷間圧延後のバ
フ研磨性は良好となる。したがって、製品板厚が厚くて
高圧下率で冷間圧延ができない場合でも短時間浸漬の酸
洗が可能となる。 ｅ）塩硝ふっ酸液中のふっ化水素酸の含有量を低減する
と酸洗速度が低下するが、塩酸を多量に含有させること
により酸洗速度の低下を防止することができると共に、
粒界溝が生じ難くなる。

【００２４】ｆ）塩硝ふっ酸による酸洗では、調質圧延
後の粒界溝残存量と冷間圧延後の粒界溝残存量には、ほ
とんど差異が認められない。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明で規定した製造条件
について詳細に説明する。

【００２６】オーステナイト系ステンレス熱延鋼板、焼
鈍 熱延鋼板は、一般のオーステナイト系ステンレス鋼であ
れば、化学組成に関係なく本発明の製造方法に適用でき
る。バフ研磨用として一般に用いられるのは、ＳＵＳ３
０４、ＳＵＳ３１６等である。熱延鋼板には、冷間圧延
する前に焼鈍を施すが、この焼鈍は一般におこなわれる
処理であり、通常の温度 １０５０〜１１５０℃程度で
おこなえばよい。

【００２７】機械的脱スケール 熱延鋼板の酸化スケールが厚い場合や強固である場合、
機械的脱スケールを施す。機械的脱スケールは一般に知
られているショットブラスト、繰り返し曲げ加工、ワイ
ヤブラシによるブラッシング、およびこれらを組み合わ
せる方法等がある。酸洗前にこのような処理を施すこと
により、酸洗時間を短縮することができる。

【００２８】酸洗液 １）塩酸 塩酸は、ステンレス鋼、特にＣｒ濃度の高い母材部を溶
解する能力が高いため重要な成分であり、濃度が高いほ
ど溶解速度は増加する。また、従来の塩酸を含有してい
ない硝ふっ酸では、粒界が選択的に腐食され粒界溝にな
るが、塩酸を含有させると鋼板の全面が腐食されて粒界
溝になりにくい。しかし、２００ｇ／リットルを超えると肌
荒れが顕著になるので上限を２００ｇ／リットルとした。ま
た、５０ｇ／リットル未満では全面腐食効果が得られないの
で、下限を５０ｇ／リットルとした。

【００２９】２）硝酸 硝酸は、ステンレス鋼の溶解を促進すると共に、スマッ
トの付着を防止する働きもする。しかし、２００ｇ／リッ
トルを超えるとステンレス鋼を不動態化する作用が強ま
り、かえって溶解速度が遅くなる。また、塩酸濃度が低
い場合に硝酸濃度が２００ｇ／リットルを超えるとマクロ的
な局部腐食を生じるため、上限を２００ｇ／リットルとし
た。また、５０ｇ／リットル未満では孔食が発生するため、
下限を５０ｇ／リットルとした。

【００３０】３）ふっ化水素酸 ふっ化水素酸は、塩酸と同様にステンレス鋼を溶解する
のに必要であり、濃度が高いほど溶解速度は速いが高価
な酸洗液となる。５０ｇ／リットルを超えると、ふっ化水素
ガスの発生が多くなるのみならず、設備の耐久性に問題
が生じるため上限を５０ｇ／リットルとした。また、５ｇ／
リットル未満では溶解速度が遅くなるため下限を５ｇ／リットル
とした。

【００３１】熱延鋼板の酸洗液への浸漬時間と総冷間圧
下率および冷間圧延後の粒界溝の残存面積率との関係 熱延鋼板を焼鈍、ショットブラスト処理後、前記塩硝ふ
っ酸で酸洗するに際して、酸洗液への浸漬時間が十分に
長いと粒界溝は生成しないが、酸洗による地金の溶解減
量が多くなるとともに酸消費量が多くなって酸コストが
増加する。一方、浸漬時間を短くすると、地金の溶解減
量は少なくすることができるが、粒界溝が発生する。し
かしながら、粒界溝は次の冷間圧延で総圧下率の増加と
ともに減少する。

【００３２】したがって、酸洗時間は、鋼板の溶解減量
および粒界溝の発生ができるだけ少なくなるように制御
する必要がある。

【００３３】そこで、酸洗に先立ち、熱延鋼板の酸洗液
への浸漬時間と総冷間圧下率および冷間圧延後の酸洗に
より生じた粒界溝の残存面積率との関係を求めておく。

【００３４】すなわち、酸洗浸漬時間を種々変えて酸洗
した鋼板について冷間圧延をおこない、総圧下率を変化
させた場合に粒界溝残存量がどのように変化するかを求
めておく。

【００３５】図１は、酸洗浸漬時間を２５〜９０秒と種
々変えた場合の総冷間圧下率と粒界溝残存面積率との関
係を示す図であり、このような図を求めておくことによ
り、以下に説明するように適切な酸洗浸漬時間を容易に
得ることができる。

【００３６】熱延鋼板の酸洗液への浸漬時間を、粒界溝
の残存面積率が３〜６％の範囲となる時間に制御 冷間圧延後の粒界溝残存面積率が３〜６％の範囲内であ
れば、バフ研磨性が良好となり、比較的研磨量が少なく
なり、研磨効率がよくなる。３％未満では浸漬時間が長
くなり過ぎ、鋼板の溶解減量が増加する。また６％を超
えるとバフ研磨性が劣化する。したがって、冷間圧延後
の粒界溝残存面積率は３〜６％とする必要がある。

【００３７】冷間圧延後の粒界溝残存面積率を３〜６％
の範囲内にするための酸洗時間は、下記のようにして予
め求めることができる。

【００３８】すなわち、図１で示したような図から、目
標総圧下率における粒界溝残存面積率が３〜６％の範囲
になる酸洗浸漬時間を求めればよい。例えば、図１の場
合で、総圧下率を７０％とする冷間圧延をおこなう場
合、適切な酸洗浸漬時間は、３３〜６０秒であり、好ま
しいのは酸洗時間が最も短い３３秒となる。

【００３９】このように、酸洗浸漬時間を段階的に変化
させて酸洗した材料を冷間圧延して、各浸漬時間別に冷
間圧下率と粒界溝残存率の関係を、求めておくことによ
り、最適な浸漬時間を容易に求めることができる。

【００４０】なお、前記熱延鋼板の酸洗液への浸漬時間
の制御は、通板速度を変更することによって容易に行う
ことができる。ただし、一般にオーステナイト系ステン
レス鋼の酸洗は、連続焼鈍酸洗（ＡＰ）ラインで、焼鈍
と連続しておこなわれ、通板速度は焼鈍時間によって決
まるため、大幅に変更することができない。

【００４１】図２は、鋼板の酸洗浸漬時間を制御する方
法を説明するための図である。前記ＡＰラインでの酸洗
には、図２に示すように、酸洗槽１内の片側の浸漬ロー
ル２を上下動できるようにしておき、このロールの位置
を調節することによって、鋼板３の酸洗液４へ浸漬して
いる部分の長さを制御する方法を採用すればよい。

【００４２】冷間圧延に用いるワークロールとしては、
直径２５０ｍｍ以下、表面粗さＲａ０．１５μm以下の
ものが望ましい。ワークロールの直径が２５０ｍｍを超
えるとワークロールと圧延材との間（ロールバイト内）
に導入される圧延油量が増加して油膜厚が厚くなるた
め、高い総圧下率まで粒界溝が残存するようになる。ま
た、ワークロールの表面粗さがＲａ０．１５μmを超え
るような粗く研削されたロールでは、鋼板材表面への研
削肌の転写痕が調質圧延後も残存してバフ研磨性を阻害
するため、好ましくない。

【００４３】

【実施例】以下、実施例により、本発明の効果をさらに
詳しく説明する。

【００４４】表１に示す化学組成のオーステナイト系ス
テンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の厚さ４．５ｍｍの熱延鋼
板を焼鈍し、ショットブラスト処理を施した後、この鋼
板から幅７０ｍｍ、長さ１００ｍｍの酸洗試験片を切出
した。

【００４５】

【表１】

【００４６】酸洗試験片を表２に示す酸Ｎｏ．１（塩硝
ふっ酸）の酸洗液で浸漬時間を３０秒、４５秒、６０秒
および７５秒と種々に変えて酸洗をおこなった。

【００４７】

【表２】

【００４８】次いで、直径が１００ｍｍ、表面粗さがＲ
ａ０．１０μmのワークロールの圧延機で、総圧下率を
４０〜８０％と変えて冷間圧延をおこなった後、試験片
表面の粒界溝残存面積率を測定して、酸洗浸漬時間別に
総冷間圧下率と粒界溝残存面積率の関係を求めた。

【００４９】なお、粒界溝残存面積率は、画像解析装置
を用いて測定した。１００倍の視野に占める凹み部（粒
界溝残存部）の面積比率である。

【００５０】図３は、求めた酸洗浸漬時間別の総冷間圧
下率と粒界溝残存面積率との関係を示す図である。

【００５１】上記のショットブラスト処理を施した４．
５ｍｍ厚の熱延鋼板を重量測定した後、表２に示す２種
の酸洗液によって、表３に示す条件で酸洗し、酸洗後の
重量を測定して、酸洗による溶解減量を求めた。

【００５２】

【表３】

【００５３】その後、直径が９０ｍｍ、表面粗さがＲａ
０．１３μmのワークロールの圧延機で目標仕上板厚が
１．５ｍｍ（目標総圧下率＝６６．７％）および１．２
ｍｍ（目標総圧下率＝７３．３％）の冷間圧延をおこな
った。

【００５４】表３に示した酸洗条件のうち、Ｎｏ．１お
よびＮｏ．２の浸漬時間は、前記冷間圧延での総圧下率
が６６．７％および７３．３％の時、冷間圧延後の粒界
溝残存面積率を目標の６％以下とするために必要な最短
の時間であって、図３から求めたものである。

【００５５】また、前記酸洗での浸漬時間は、図２に示
したように、片側の浸漬ロールを上下に移動させる方法
で制御した。冷間圧延に用いた圧延油は、市販のステン
レス鋼用鉱油系ニート油である。

【００５６】次に、大気焼鈍炉にて、１１００℃の温度
で仕上焼鈍を施し、続いて中性塩電解処理した後、硝ふ
っ酸浸漬により仕上酸洗をおこなった。中性塩電解処理
は２０％硫酸ナトリウム水溶液（８０℃）中で２秒間陽
極電解後、１秒間陰極電解（電流密度８０ｍＡ／ｃ
ｍ²）することを３０回繰り返す方法でおこない、その
後の酸洗は８％硝酸＋０．７％ふっ化水素酸（５０℃）
中に３０秒間浸漬する方法でおこなった。

【００５７】さらに、直径３５０ｍｍのブライトロール
の２段圧延機により、無潤滑で圧下率０．５％の条件で
調質圧延した。

【００５８】以上のようにして得られた調質圧延後の鋼
帯から採取した幅、長さとも１００ｍｍの鋼板を用いて
バフ研磨試験を行った。バフ研磨試験はバフ研磨装置を
小型化した試験機でおこなった。研磨ブラシ目は＃１２
００番を用い、湿式で一定圧力に調整して３パスまで研
磨した。この際、各パス毎に試験材表面の光沢と写像性
を目視観察して、下記の基準で評価した。

【００５９】○：バフ研磨後、光沢、写像性ともに優れ
る。

【００６０】△：バフ研磨後、光沢、写像性ともやや劣
る。

【００６１】×：バフ研磨後、光沢、写像性とも劣る。

【００６２】その結果を表３に併せて示す。

【００６３】ここで、表３中の「酸洗での溶解減量率」
は、焼鈍、酸洗前の熱延鋼帯重量に対する酸洗での溶解
減量（焼鈍、酸洗前の熱延鋼帯重量−焼鈍、酸洗後の熱
延鋼帯重量）の比率である。

【００６４】また、「酸コスト比率」は、通常の硝ふっ
酸による酸洗での酸コストを１．０とした時の、各条件
で消費される酸コストの比率である。

【００６５】表３から明らかのように、比較例の塩硝ふ
っ酸による酸洗で浸漬時間を制御しないで、従来の酸洗
時間と同じ６６秒としたＮｏ．４およびＮｏ．５では、
調質圧延後のバフ研磨性は良好であるが、溶解減量率が
大きく、酸コストも高かった。これに対し、塩硝ふっ酸
による酸洗で浸漬時間を冷間圧延後の粒界溝残存面積率
が約６％となる浸漬時間に制御したＮｏ．１およびＮ
ｏ．２では、調質圧延後のバフ研磨性が良好であるとと
もに、溶解減量率が小さく、酸コストも低く抑えられる
ことが判る。なお、通常の硝ふっ酸による酸洗Ｎｏ．６
およびＮｏ．７では、バフ研磨性が非常に劣ることが改
めて確認された。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、熱延鋼帯の焼鈍後の酸
洗における溶解減量と酸消費量を低減しつつ、粒界溝の
発生を抑制することができ、酸洗後のＣＧを省略してバ
フ研磨性の良好なオーステナイト系ステンレス鋼板の製
造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】塩硝ふっ酸による酸洗浸漬時間と総冷間圧下率
および粒界溝残存面積率の関係を示す図である。

【図２】酸洗浸漬時間を制御する方法を説明するための
図である。

【図３】塩硝ふっ酸による酸洗浸漬時間毎の総冷間圧下
率と粒界溝残存面積率の関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オーステナイト系ステンレス熱延鋼板を焼
   鈍し、機械的脱スケールを施し、塩酸５０〜２５０ｇ／
   リットル、硝酸５０〜２００ｇ／リットル、およびふっ化水素酸
   ５〜５０ｇ／リットルを含む水溶液で酸洗した後冷間圧延す
   る方法であって、予め前記熱延鋼板の酸洗液への浸漬時
   間と総冷間圧下率および酸洗時の浸食により生じた粒界
   溝の冷間圧延後の残存面積率との関係を求めておき、熱
   延鋼板の酸洗液への浸漬時間を、前記関係から求めた冷
   間圧延後の粒界溝の残存面積率が３〜６％の範囲内とな
   る浸漬時間に制御することを特徴とするバフ研磨性が良
   好なオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。