JP2003073741A

JP2003073741A - 加工性に優れるフェライト系ステンレス鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2003073741A
Application number: JP2001262934A
Authority: JP
Inventors: Naoto Hiramatsu; 直人平松; Hiroki Tomimura; 宏紀冨村; Yasutoshi Kunitake; 保利國武
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-12
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: JP4744033B2

Abstract

(57)【要約】【目的】製鋼コストの増大や熱延鋼板の生産性低下を
招くことなく、プレス加工で必要とされる深絞り性およ
び耐リジング性を有するフェライト系ステンレス鋼板の
製造方法を提供する。【構成】式（１）によって定義されるγ_maxが２０以
上７０未満であるフェライト系ステンレス鋼のスラブに
熱間圧延を施した後急冷し、得られた熱延板を６００℃
未満で巻き取り、フェライト相と炭素固溶量の多いマル
テンサイト相の２相組織とした後、熱延板焼鈍を施すこ
となく、２相組織のまま圧延率１０〜８０％の中間冷間
圧延を行ってフェライト相に歪を蓄積し、その後、箱型
炉による焼鈍を施し、歪が蓄積されたフェライト相を再
結晶させると同時に炭素固溶量の多いマルテンサイト相
をフェライト相へ再結晶させて集合組織をランダム化し
た後、さらに仕上げ冷間圧延と再結晶焼鈍を行う。 γ_max＝420C−11.5Si＋7Mn＋23Ni−11.5Cr−12Mo＋9Cu
−49Ti−50Nb−52Al＋470N+189・・・・・・（１）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工性、特にｒ、Δｒ
および耐リジング生に優れたフェラ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】ＳＵＳ４３０に代表させるフェライト系
ステンレス鋼は、良好な耐食性を有し、また高価なＮｉ
を含有せず、オーステナイト系ステンレス鋼に比べると
経済的な利点を併せ持つことなどから、耐久消費財を中
心に広く使用されている。しかしながら、近年、ステン
レス鋼板のプレス成形加工においては、より厳しい加工
が行われる場合が多くなり、さらに優れた加工性を有す
るフェライト系ステンレス鋼板が要望されている。

【０００３】フェライト系ステンレス鋼板の加工性は、
一般にオーステナイト系ステンレス鋼板に比べて劣り、
また、プレス成形時にリジングと呼ばれる独特のシワ状
の表面凹凸を生じる。したがって、フェライト系ステン
レス鋼板において、そのプレス加工性および耐リジング
性が改善されれば，加工性が厳しくオーステナイト系ス
テンレス鋼板が使用されていた箇所に、従来適用困難で
あったフェライト系ステンレス鋼板が使用できるように
なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、フェライト
系ステンレス鋼板のプレス成形性はｒ値に依存すること
が知られている。このｒ値を表す指標として、ｒ値を示
すｒが用いられている。ｒ値を向上させる技術は、いま
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号公報には、Ｃ，Ｎ含有量を極力低減
させ、ＴｉやＮｂ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。しかしながら、この技術は、
Ｃ，Ｎ含有量を低くするために精錬に時間がかかり、ま
た高価なＴｉやＮｂの添加を必要とするため、原材料費
が高価になり、全体として、コスト高になってしまう。

【０００５】また、耐リジング性を改善する方法とし
て、従来から、熱間圧延での仕上圧延温度の低温化によ
り熱延板に蓄積される歪の増大をはかり、熱延板焼鈍で
再結晶を促進する方法や、例えば特開昭６２−１９９７
２１号公報に提案されている圧延中に材料を一時的に待
機させてパス時間を大きくするいわゆるディレイ圧延を
用いる方法などが知られているが、上記の技術は、低温
領域で大きな歪を与える方法であるので、形状不良や噛
み込み不良を招き、また圧延時間の増大を招き、生産性
の低下をもたらす。

【０００６】このように、製鋼コストの増大や熱延鋼板
の生産性低下を招くことなく、プレス加工で必要とされ
る十分な深絞り性を持ち、かつ、十分な耐リジング性を
有するフェライト系ステンレス鋼板の製造方法は確立さ
れていない。本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、優れた加工性を有するフェライト
系ステンレス鋼板を、低コストで生産性良く製造できる
方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の加工性に優れる
フェライト系ステンレス鋼板の製造方法は、その目的を
達成するため、式（１）によって定義されるγ_maxが２
０以上７０未満であるフェライト系ステンレス鋼のスラ
ブに熱間圧延を施した後急冷し、得られた熱延板を６０
０℃未満で巻き取り、フェライト相と炭素固溶量の多い
マルテンサイト相の２相組織とした後、熱延板焼鈍を施
すことなく、２相組織のまま圧延率１０〜８０％の中間
冷間圧延を行ってフェライト相に歪を蓄積し、その後、
箱型炉による焼鈍を施し、歪が蓄積されたフェライト相
を再結晶させると同時に炭素固溶量の多いマルテンサイ
ト相をフェライト相へ再結晶させて集合組織をランダム
化した後、さらに仕上げ冷間圧延と再結晶焼鈍を行うこ
とを特徴とする。 γ_max＝420C−11.5Si＋7Mn＋23Ni−11.5Cr−12Mo ＋9Cu−49Ti−50Nb−52Al＋470N+189・・・・・・（１）箱型炉による焼鈍は、再結晶温度以上Ａｃ１点以下の温
度範囲で均熱１時間以上の長時間焼鈍を行うことが好ま
しく、冷延後の焼鈍は、再結晶温度以上Ａｃ１点以下の
温度範囲で連続焼鈍炉を用いて行うことが好ましい。

【０００８】

【作用】本発明者等は、製鋼コストの増大や熱延鋼板の
生産性低下および冷延時の耳割れ発生を招くことなく、
フェライト系ステンレス鋼板の深絞り性および耐リジン
グ性を向上させるための熱延条件および加工熱処理に関
し種々調査検討した。その結果、本請求項に記載したよ
うな条件で熱延後の巻き取り、中間冷間圧延と中間焼
鈍、および仕上げの冷間圧延と仕上げ焼鈍の条件を細か
く設定し組み合わせることで初期の目的を達成すること
ができた。

【０００９】その細かい加工熱処理条件と鋼板の加工性
向上の関係について説明する。熱延ステンレス鋼板を熱
延巻き取り温度から室温まで冷却する過程で、鋼板が６
００〜８００℃の温度域にあるとき、Ｃｒ系炭化物が析
出しやすくなる。熱延温度域が（フェライト＋オーステ
ナイト）であるＳＵＳ４３０のような鋼板では、冷却中
にオーステナイトがマルテンサイト変態する。熱延後の
巻き取り温度が高く６００℃以上であると、熱延後の冷
却中にオーステナイト中から炭化物が析出し、その後マ
ルテンサイト変態をする。

【００１０】ところが、６００℃未満で巻き取ると、オ
ーステナイト中に炭素が固溶した状態でマルテンサイト
変態するため、硬いマルテンサイトが形成され、しかも
炭素が固溶された状態のオーステナイト相は、マルテン
サイト変態する開始温度Ｍｓ点が低くなり、生成したマ
ルテンサイト変態による変態転位の回復（自己焼戻し）
が起こりにくくなる。したがって、６００℃未満で巻き
取ったものは、６００℃以上で巻き取ったものと比べ
て、炭素固溶量が多く、かつ転位が多く内蔵された硬い
マルテンサイトを有する鋼板となる。

【００１１】つまり、本発明方法における熱延時の鋼板
の組織は、炭素固溶量が多く硬質なマルテンサイト相と
フェライト相の２相組織からなることに特徴がある。フ
ェライト相はマルテンサイト相に比べ非常に軟質である
ので、中間圧延により加工を加えると、軟らかいフェラ
イト相に歪が蓄積される。これを箱型炉で長時間焼鈍を
施すことにより、歪が蓄積されたフェライト相の再結晶
が促進され、また、箱型炉の長時間焼鈍により、マルテ
ンサイト相は炭化物を十分に析出し、フェライト相に再
結晶する。ここで、不均一に多量の歪が蓄積されたフェ
ライト相が再結晶するため、その集合組織はランダム化
する。

【００１２】一般的に、リジングの発生は、冷延焼鈍板
内に存在する結晶方位の近い結晶粒の集合（コロニー）
に起因すると考えられている。コロニーの起源は、凝固
柱状晶が熱延焼鈍後に残存することにより形成される圧
延方向に伸びた粗大な未再結晶であるとされている。こ
の未再結晶フェライト粒は冷延後の焼鈍時においても再
結晶による結晶方位の分散が小さいため、鋼板にコロニ
ーが形成されると考えられている。したがって、箱型炉
による焼鈍後の集合組織のランダム化により、コロニー
が残存しなくなり耐リジング性が改善されたと考えられ
る。

【００１３】また、箱型炉による焼鈍後の集合組織がラ
ンダム化することによって、通常工程では残存しやすい
ｒ値を下げる｛１００｝のコロニーもランダム化されて
おり、｛１００｝のコロニーの悪影響なしで、仕上冷間
圧延、再結晶焼鈍により、ｒ値に有効な｛１１１｝集合
組織が発達する。また、箱型炉による焼鈍後に集合組織
がランダム化しているために、コロニーをもつ通常工程
材に対して結晶粒界の大角粒界の占める割合が大きく、
大角粒界の三重点など再結晶核となり易いサイトも多い
と考えられるため、ｒ値に有効な｛１１１｝集合組織が
発達し易くなったと考えられる。

【００１４】次に、本発明方法の具体的手段の個々につ
いて詳述する。γ_max：２０以上７０未満本発明は、熱延板をフェライト相とマルテンサイト相の
２相組織からなるものとし、中間冷間圧延工程でフェラ
イト相に十分な歪を蓄積させ、フェライトバンドの再結
晶を促進させ、かつ所定量存在させたマルテンサイト相
中固溶炭素の炭化物としての析出によるフェライト相へ
の微細再結晶化と相俟って、再結晶後の集合組織の発達
をコントロールしようとするものである。このためには
少なくとも、２０体積％程度のマルテンサイト相が必要
で、この程度のマルテンサイト相を出現させるために
は、γ_maxを２０以上にする必要がある。２０に満たな
いとマルテンサイト量が少なく、その結果再結晶組織の
発達が不十分でｒ値および耐リジング性の改善は得られ
ない。一方、γ_maxを高くするためには、Ｃ，Ｎ，Ｍｎ
あるいはＮｉなどのオーステナイト形成元素の含有量を
多くすればよいが、これらの元素含有量を多くすると鋼
材の硬質化やコストの上昇を招き、また、γ_maxが高い
熱延板を熱延板焼鈍なしに冷間圧延すると耳切れを生じ
るため、γ_maxは７０未満に規定する。

【００１５】熱延後の巻き取り温度：６００℃未満本発明は上記したように、熱延巻き取り板をフェライト
相とマルテンサイト相の２相組織からなるものとし、そ
の組織を有効に利用することに特徴がある。熱間圧延の
際の加熱時および熱延工程中に生成したγ相を適切にマ
ルテンサイト変態させるためには、巻取り温度を６００
℃未満にする必要がある。巻取り温度が６００℃以上で
あると、生成したγ相が熱延巻き取り後の冷却中にオー
ステナイト中で炭化物の析出が起こり、その後マルテン
サイト変態するものの自己焼戻しにより軟化するため加
工性の改善の効果は得られない。また、熱間圧延は、８
００℃以上の高温で仕上げ圧延を完了し、直ちに水冷す
ることにより５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷し、６
００℃未満の低温で巻き取りを実施することが好まし
い。高温で熱延を仕上げ、急冷することにより、ｒ値の
向上および耐リジング性の改善により好ましい硬質なマ
ルテンサイト相が得られる。

【００１６】中間冷間圧延率：１０％以上８０％以下熱延後、熱延焼鈍を施すことなく、中間冷延によりフェ
ライト相に歪を蓄積させる。１０％より小さい圧延率で
は、その効果が得られない。また８０％を越える中間冷
延を施すと、仕上げ圧延の圧延率が小さくなり、ｒ値に
有効な集合組織の発達が得られない。また、冷間圧延時
の耳切れ発生の虞も生じる。したがって、中間冷間圧延
の圧延率は１０％以上８０％以下に規定する。

【００１７】中間焼鈍：箱型焼鈍，再結晶温度以上Ａｃ
１点以下，均熱１時間以上中間焼鈍は、マルテンサイトを炭化物とフェライトに再
結晶させるためであるから、長時間が必要となる。連続
焼鈍炉でこの焼鈍を実施しようとすると、ライン速度を
極端に遅くする必要があり、非常に効率が悪く経済的で
ない。そのため箱型焼鈍炉による長時間焼鈍とする。中
間焼鈍条件は、再結晶温度以上Ａｃ１点以下の温度で行
うものとし、少なくとも均熱１時間以上の長時間焼鈍が
望ましい。

【００１８】仕上げ冷間圧延および再結晶焼鈍仕上げ冷間圧延および再結晶焼鈍は、箱型炉による長時
間焼鈍により得られたランダムな結晶方位をもつ組織か
ら、ｒ値に有効な｛１１１｝集合組織を発達させるため
に必要である。仕上げ冷間圧延および再結晶焼鈍の条件
は、従来のフェライト系ステンレス鋼の製造条件と同じ
でよい。

【００１９】

【実施例】次に本発明方法を、実施例をもって説明す
る。表１に、本発明方法を試みたフェライト系ステンレ
ス鋼の組成を示す。実施例１および比較例１表１の鋼種Ａの組成を有するスラブを１２００℃に加熱
した後、熱間圧延にて仕上げ熱延後直ちに水冷をするこ
とにより５７５℃で巻き取った熱延板、および仕上げ熱
延後空冷にて７５０℃で巻き取った熱延板を供試材とし
た。それらの熱延板を実験的に熱延板（板厚４．０ｍ
ｍ）→中間冷延（４．０／２．０ｍｍ）→中間焼鈍（８
３０℃×９ｈｒ）→仕上げ冷延（２．０／０．８ｍｍ）
→再結晶焼鈍（８５０℃×０ｓ）を行った。また、比較
のために、前期７５０℃で巻き取った熱延板を従来の方
法、すなわち、熱延板（板厚４．０ｍｍ）→熱延板焼鈍
（８３０℃×９ｈｒ）→仕上げ冷延（４．０／０．８ｍ
ｍ）→再結晶焼鈍（８５０℃×０ｓ）（１回冷延焼鈍）
および熱延板（板厚４．０ｍｍ）→熱延板焼鈍（８３０
℃×９ｈｒ）→中間冷延（４．０／２．０ｍｍ）→中間
焼鈍（８５０℃×０ｓ）→仕上げ冷延（２．０／０．８
ｍｍ）→再結晶焼鈍（８５０℃×０ｓ）（２回冷延焼
鈍）を行った。

【００２０】

【００２１】以上の工程で作製された焼鈍板から試験片
を採取し、ｒ値の測定、リジング判定を行った。なお、
ｒおよびΔｒはそれぞれ、ｒ＝（ｒ_L＋２ｒ_D＋ｒ_T）／
４、Δｒ＝（ｒ_L−２ｒ_D＋ｒ_T）／２である。ただし、
ｒ_L，ｒ_Dおよびｒ_Tは、それぞれ圧延方向，圧延方向に
対して４５度方向および圧延方向に対して９０度方向の
ｒ値を示す。また、耐リジング性の判定は、Ａが最も耐
リジング性がよいもの、Ｄが最も耐リジング性が悪いも
のとし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４段階評価を行った。表２
に、耐リジング性の判定基準を示す。

【００２２】

【００２３】表３に、製造条件とｒ、Δｒおよびリジン
グ性判定結果を示す。この結果から、巻き取り温度５７
５℃の熱延板は、熱延板焼鈍なしに冷延しても、ｒ、Δ
ｒおよび耐リジング性が向上している。一方、巻取り温
度７５０℃の熱延板を熱延焼鈍なしに冷延した鋼板は、
ｒおよびΔｒは良好なものの、耐リジング性の改善は見
られなかった。また、従来工程の２回冷延焼鈍板は、ｒ
は良好なものの、Δｒが大きく耐リジング性も改善され
ていなかった。

【００２４】

【００２５】実施例２および比較例２表１の鋼種Ｂ，Ｃ，Ｄの組成を有するフェライト系ステ
ンレス鋼スラブを熱間圧延にて仕上げ熱延完了後に水冷
もしくは空冷を施すことにより巻取り温度を変え、板厚
４ｍｍの熱延板を作製し、供試材とした。この熱延板
を、熱延板→中間冷延→中間焼鈍（８３０℃×９ｈｒ）
→仕上げ冷延→再結晶焼鈍を行い、板厚０．８ｍｍの焼
鈍板とした（熱延板焼鈍なしで冷延する製造方法）。ま
た、比較のために、前述の熱延板を従来の製造方法、す
なわち、熱延板→熱延板焼鈍（８３０℃×９ｈｒ）→仕
上げ冷延→再結晶焼鈍（１回冷延焼鈍の製造方法）およ
び熱延板→熱延板焼鈍（８３０℃×９ｈｒ）→中間冷延
→中間焼鈍（８５０℃×０ｓ）→仕上げ冷延→再結晶焼
鈍（８５０℃×０ｓ）（２回冷延焼鈍の製造方法）で供
試材を作製した。

【００２６】上記各製造方法で得られた鋼板を供試材と
して、下記の方法でｒ、Δｒおよび耐リジング性の評価
を行った。ｒ値：ＪＩＳ１３Ｂ号試験片を用い、１５％に引張り歪
を与えた後、ｒ_L，ｒ_Dおよびｒ_Tを求めた。ｒ_L，ｒ_Dお
よびｒ_Tは、それぞれ圧延方向，圧延方向に対して４５
度方向および圧延方向に対して９０度方向のｒ値を示
す。上記方法で求めたｒ値から、ｒおよびΔｒはそれぞ
れ、ｒ＝（ｒ_L＋２ｒ_D＋ｒ_T）／４、Δｒ＝（ｒ_L−２ｒ
_D＋ｒ_T）／２で算出した。

【００２７】耐リジング性：圧延方向から採取したＪＩ
Ｓ５号試験片に２０％の引張り歪を与えた後、耐リジン
グ性の判定を行った。耐リジング性の判定は、Ａが最も
耐リジング性がよいもの、Ｄが最も耐リジング性が悪い
ものとし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４段階評価を行った。前記
表２に示した判定基準と同じである。各鋼種、各製造方
法で得られた鋼板の特性値を表４に示す。

【００２８】

【００２９】表４に示す結果から、γ_maxが２０以上７
０未満で、かつ熱間圧延巻取り温度が６００℃未満の熱
延板は、熱延板焼鈍を施すことなしに圧延率１０％以上
８０％以下の中間冷間圧延を施したものは、耳切れも生
じずに、優れたｒ、Δｒおよび耐リジング性を有してい
ることがわかる。しかし、中間圧延率が５％と低い場
合、ｒ値および耐リジング性が不良であり、中間圧延率
が８５％と高い場合は、耳切れが生じている。また、従
来の製造方法である２回冷延焼鈍の製造方法では、ｒは
良好なものの、Δｒが大きく耐リジング性も不良であっ
た。さらに、γ_maxが１１と低い鋼Ｄでは、熱間圧延巻
き取り温度が５５０℃未満の熱延板を、熱延板焼鈍を施
すことなしに圧延率３８％の中間冷間圧延を行う製造方
法で作製しても、耐リジング性は不良であり、γ_maxが
７７と高い鋼Ｅでは、熱延板焼鈍を施すことなしに圧延
率５０％の中間冷延を行うと耳切れが発生していた。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明方法によ
れば、製鋼コストの増大や熱延鋼板の生産性低下を招く
ことなく、プレス加工で必要とされる十分なｒ、Δｒを
有し、かつ、耐リジング性に優れたフェライト系ステン
レス鋼板を得ることができた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者國武保利山口県新南陽市野村南町4976番地日新製鋼株式会社ステンレス事業本部内Ｆターム(参考） 4K037 EA01 EA05 EA12 EA13 EA15 EA17 EA18 EA20 EA23 EA25 EA27 EA31 FD06 FE01 FE02 FE06 FF05 FG03 FH01 FH03 HA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】式（１）によって定義されるγ_maxが２
０以上７０未満であるフェライト系ステンレス鋼のスラ
ブに熱間圧延を施した後急冷し、得られた熱延板を６０
０℃未満で巻き取り、フェライト相と炭素固溶量の多い
マルテンサイト相の２相組織とした後、熱延板焼鈍を施
すことなく、２相組織のまま圧延率１０〜８０％の中間
冷間圧延を行ってフェライト相に歪を蓄積し、その後、
箱型炉による焼鈍を施し、歪が蓄積されたフェライト相
を再結晶させると同時に炭素固溶量の多いマルテンサイ
ト相をフェライト相へ再結晶させて集合組織をランダム
化した後、さらに仕上げ冷間圧延と再結晶焼鈍を行うこ
とを特徴とする加工性に優れるフェライト系ステンレス
鋼板の製造方法。 γ_max＝420C−11.5Si＋7Mn＋23Ni−11.5Cr−12Mo ＋9Cu−49Ti−50Nb−52Al＋470N+189・・・・・・（１）
【請求項２】箱型炉による焼鈍が、再結晶温度以上Ａ
ｃ１点以下の温度範囲で均熱１時間以上の焼鈍であり、
冷延後の焼鈍が、再結晶温度以上Ａｃ１点以下の温度範
囲での連続焼鈍炉を用いた焼鈍である請求項１に記載の
加工性に優れるフェライト系ステンレス鋼板の製造方
法。