JP2009503246A - 光輝表面仕上げおよび優れた機械的特性を有するオーステナイトステンレス鋼ストリップ - Google Patents
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Abstract
本発明は、６００ＭＰａ以上である弾性限界ＲＰ０．２、８００ＭＰａ以上のである破断荷重Ｒｍ、４０％以上のである伸度Ａ８０および光輝焼鈍しタイプの光輝表面仕上げを有するオーステナイトステンレス鋼ストリップに関する。本発明はまた、前記オーステナイトステンレス鋼ストリップを連続的に作成するための方法に関する。
Description
本発明は、６００ＭＰａ以上のオフセット降伏強さＲＰ０．２、８００ＭＰａ以上の最大引張強さＲｍ、４０％以上の伸度Ａ８０、および光輝焼鈍しタイプの光輝表面仕上げを有する、オーステナイトステンレス鋼ストリップに関する。本発明はまた、このオーステナイトステンレス鋼ストリップの連続的な製造のための方法に関する。
高い機械的強度および延性、これらの良好な溶接可能性および優れた耐腐食性によって特徴付けられるこれらの極めて良好な冷間成形能力のため、オーステナイトステンレス鋼は、機械部品、調理器具、およびチューブの製造などの最終的な用途で広範囲に使用される。
オーステナイトステンレス鋼ストリップの意図される用途に応じて、これは、熱処理および、動作条件に応じて、たとえば、皿類では、所定の高い光沢を呈する表面仕上げ、または、建物の外材の製造のための所定のマット表面仕上げのいずれかを付与する最終酸洗いを受ける。本発明によると、光沢は、表面反射率の測定に対応する。本発明の範囲内では、光沢は、国際標準ＩＳＯ７６６８（１９８６）に従って、６０°の表面照射角で測定される。本発明の範囲内では、光輝表面仕上げは、５０を超える、６０°で測定された光沢を有する表面として理解されており、マット表面仕上げは、２０未満の、６０°で測定された光沢を有する表面として理解されている。
従来、光輝表面仕上げを得るために、オーステナイトステンレス鋼ストリップが、ストリップに光輝表面仕上げを付与するシリンダによって、事前に冷感圧延される。その後、冷間圧延されたストリップが、脱脂および洗浄され、次に、その中に還元雰囲気が広がる、「光輝焼鈍し」として説明された垂直炉内で熱処理を受ける。この目的のために、ストリップが、中性のまたは還元ガスがその中で循環する３つのゾーンを備える、外部雰囲気から完全に隔離されたチャンバを構成する炉内へ通過する。このガスは、たとえば、水素、窒素または水素と窒素の混合物（ＨＮＸガス）の中から選択され、かつ−６０から−４５℃の露点を有する。ストリップが、３０から６０℃／ｓの加熱速度で、１０５０から１１５０°の間の温度まで、第１の炉ゾーン内で最初に加熱される。次に、これが、鋼の再結晶化および機械的特性の回復を許すために十分な時間の間、第２の炉ゾーン内でこの温度で維持される。最後に、第３の炉ゾーン内で、これが、ストリップが炉チャンバ内を出るとき、空気からの酸素によるストリップの表面のいかなる再酸化も回避するために、１５０°のオーダーの温度に冷却される。
炉出口で、焼鈍し中に形成される酸素フィルムが極めて薄く、１０オングストロームのオーダーの厚さを有するため、冷間圧延の間ストリップに付与される光輝表面仕上げが維持される。
それでもやはり、このタイプの炉の使用は、特に、水素および／または窒素などのガスの使用、および炉内で一定の露点を有する制御された雰囲気を維持する必要性の理由により、複雑かつ面倒である。
また、水素を含む気体の雰囲気の下でのオーステナイトステンレス鋼ストリップの光輝焼鈍し処理の場合、水素が、ストリップをプレス加工することによって得られる部品のあるゾーン内での亀裂の進展を助けるため、鋼の機械的特性が劣化される。焼鈍し温度が高く、かつＨＮＸ混合物の水素含有量が多いほど、この水素の脆化がより明らかになる。
光輝表面仕上げを有するオーステナイトステンレス鋼ストリップを製造する別の手段は、ストリップに酸洗い焼鈍しの最終処理を受けさせることにあり、これが酸洗い焼鈍しされた表面仕上げ、または、言い換えれば、マット表面仕上げをそれに付与し、次いでストリップの表面が研磨される、またはストリップがスキンパス加工される動作に進む。
酸洗い焼鈍しされたタイプの表面仕上げを有するオーステナイトステンレス鋼ストリップが、以下のように進めることによって得られる。事前に冷間圧延されたストリップが、炉内で約１分間、１１００℃のオーダーの温度で連続焼鈍しを受ける。炉の中で、熱エネルギーが、バーナーへの空気の吸気が酸化された雰囲気を得るように調節される炭化水素の燃焼によって発生される。実際、炭化水素による鋼の再炭化によるストリップの耐腐食性の劣化を防止するために、ストリップが、還元雰囲気、すなわち、言い換えれば、過度の炭化水素を含む雰囲気に曝露される可能性がないことが確実にされる。ストリップが、次に、空気中で冷却を受けるおよび／または炉の外部で水を噴霧することによって強制的に冷却される。最後に、ストリップが、炉内で焼鈍し中にストリップの表面上に形成された酸化物の、０．１から０．３μｍのオーダーでの厚い層を除去するために適した酸洗いを受ける。酸洗いは一般に、硝酸とフッ化水素酸の混合物などの、この酸化物層を除去することが可能な酸溶液を中に含む複数の酸洗いバット内で行われる。
最後に、ストリップが、所望の光輝表面仕上げが得られるまで、スキンパス作業、すなわち言い換えれば、研磨作業を受ける。スキンパス作業は、鋼ストリップに対して光輝表面仕上げを付与する、鏡面研磨作業シリンダとして知られているもの、すなわち言い換えれば、０．０５から０．０８μｍの間の算術平均粗度Ｒａを有するシリンダによって行われる。
しかし、これら２つの方法に従って得られるオーステナイトステンレス鋼ストリップは、５０から６０％の間の伸度Ａ８０に対して、それらのオフセット降伏強さＲＰ０．２が、２５０から３５０ＭＰａの間であり、それらの最大引張強さＲｍが、６００から７００ＭＰａの間であるため、不十分な機械的特性を有する。最後に、スキンパスまたは研磨作業が、余分な行程を構成する。また、研磨作業は長く、かつ困難な作業である。
したがって、本発明の目的は、従来技術の方法の欠点を回避すること、および炭化水素燃焼炉内で処理されたオーステナイトステンレス鋼ストリップに対して、４０％以上の伸度Ａ８０とともに、光輝表面仕上げ、６００ＭＰａのオフセット降伏強さＲＰ０．２、８００ＭＰａの最大引張強さを付与することが可能である方法を提供することである。
この目的のために、本発明の目的は、６００ＭＰａ以上のオフセット降伏強さＲＰ０．２、８００ＭＰａ以上の最大引張強さＲｍ、４０％以上の伸度Ａ８０、およびｗｔ％での以下の組成
０．０２５≦Ｃ≦０．１５％
０．２０≦Ｓｉ≦１．０％
０．５０≦Ｍｎ≦２．０％
６．０≦Ｎｉ≦１２．０％
１６．０≦Ｃｒ≦２０．０％
Ｍｏ≦３．０％
０．０３０≦Ｎ≦０．１６０％
Ｃｕ≦０．５０％
Ｐ≦０．５０％
Ｓ≦０．０１５％
必要に応じて、０．１０≦Ｖ≦０．５０％、かつ０．０３≦Ｎｂ≦０．５０であり、０．１０≦Ｎｂ＋Ｖ≦０．５０％
を有するオーステナイトステンレス鋼ストリップであり、残りは、鉄、およびおそらく溶融精錬の結果生じる不純物であり、オーステナイト粒子の平均サイズは、４μｍ以下であり、表面は、５０よりも大きい、６０°で測定される光沢を有する。
０．０２５≦Ｃ≦０．１５％
０．２０≦Ｓｉ≦１．０％
０．５０≦Ｍｎ≦２．０％
６．０≦Ｎｉ≦１２．０％
１６．０≦Ｃｒ≦２０．０％
Ｍｏ≦３．０％
０．０３０≦Ｎ≦０．１６０％
Ｃｕ≦０．５０％
Ｐ≦０．５０％
Ｓ≦０．０１５％
必要に応じて、０．１０≦Ｖ≦０．５０％、かつ０．０３≦Ｎｂ≦０．５０であり、０．１０≦Ｎｂ＋Ｖ≦０．５０％
を有するオーステナイトステンレス鋼ストリップであり、残りは、鉄、およびおそらく溶融精錬の結果生じる不純物であり、オーステナイト粒子の平均サイズは、４μｍ以下であり、表面は、５０よりも大きい、６０°で測定される光沢を有する。
本発明による鋼ストリップは、有利には、その算術平均粗度が０．０８μｍ以下である表面を有し、こうしてストリップに滑らかな表面、したがってさらに輝度のある表面仕上げを付与する。
本発明の別の目的は、このオーステナイトステンレス鋼ストリップの連続的な製造のための方法である。
本発明の特徴および利点が、限定されない例として与えられた、以下の説明でより明らかになるであろう。
本発明によるオーステナイトステンレス鋼ストリップを得るために、以下の要素を含むオーステナイトステンレス鋼を、最初に精錬し、次に、スラブの形態で鋳造することが必要である。
０．０２５から０．１５ｗｔ％の含有量の炭素。炭素はオーステナイトの形成に有利であり、かつひずみ誘導マルテンサイトの量および硬さを制御する。また、固溶体の形態で存在するとき、炭素は、鋼を硬化し、かつその機械的強度を増加させる。炭素含有量が０．０２５％未満である場合、鋼は不安定になり、より多くのマルテンサイトが形成され、不十分な伸度Ａ８０に至る。他方では、炭素含有量が０．１５％よりも高い場合、鋼は安定になり、ひずみ誘導マルテンサイトの形成が不十分になり、鋼は、再結晶化するために十分なエネルギーをもはや有さない。したがって、再結晶化を開始するために最小焼鈍し温度が上昇し、オーステナイト粒子のサイズが、優れた機械的な特性を得るためには大きすぎるようになる。また、はるかに高い炭素含有量は、それに続く熱処理中の、粒子境界での炭化クロムの形成に有利であり、したがって粒間腐食のリスクを増加させる。
０．２０から１．０ｗｔ％の間の含有量のシリコン。シリコンは、溶融した鋼を還元するために使用され、固溶体で存在するとき、硬化に関与する。鋼がスラブに鋳造されている間、分離の問題を生じさせることによって鋼ストリップを製造する方法の邪魔をする傾向があるため、含有量は、１．０ｗｔ％に制限されている。
０．５０から２．０ｗｔ％のマンガン。マンガンは、オーステナイトの形成に有利である。マンガン含有量が２．０％よりも高い場合、オーステナイトが安定しすぎるようになり、かつひずみ誘導マルテンサイトの形成が不十分になり、したがって、オフセット降伏強さの要求される限界を得ることを不可能にする。しかし、マンガン含有量が０．５０％未満である場合、鋼の還元が不十分である。
１６．０から２０．０％の間の含有量のクロム。クロムは、ひずみ誘導マルテンサイトの形成を有利にし、かつ鋼に良好な耐腐食性を付与するために重要な要素である。クロム含有量が２０．０％よりも高い場合、多すぎるひずみ誘導マルテンサイトが生成され、オーステナイトの形成に有利である、炭素、窒素、ニッケルおよびマンガンなどの要素の含有量を増加させることを必要とする。クロム含有量が１６．０％未満である場合、鋼の耐腐食性は不十分である。
６．０から１２．０％の間の含有量のニッケル。ニッケルは、オーステナイトを安定化させ、かつ再不動態化を有利にする。ニッケル含有量が６．０％未満である場合、鋼の耐腐食性は不十分である。ニッケル含有量が１２．０％よりも高い場合、オーステナイトが過度に安定化され、ひずみ誘導マルテンサイトが、もはや十分に形成されず、鋼の機械的な特徴が不十分になる。
３．０％以下の含有量のモリブデン。モリブデンは、ひずみ誘導マルテンサイトの形成を有利にし、かつ、特に窒素と結合される場合、耐腐食性を増加させる。３．０％の含有量を超えると、鋼の耐腐食性は改善されないことになる。
０．０３０から０．１６０％の間の含有量の窒素。窒素は、オーステナイトの形成を有利にし、炭素の沈着を抑制し、オーステナイトを安定化させ、かつ成形可能性を改善する。また、これは、構造内の粒子のサイズの制御における役割を演じる。しかし、０．１６０％よりも高い含有量で加えられた場合、鋼の熱延性が劣化するというリスクがある。
０．５０％以下の含有量での銅。銅は、オーステナイトの形成を有利にし、かつ耐腐食性に貢献する。しかし、０．５０％の含有量を超えると、オーステナイト内で固溶体でない銅の割合が増加し、かつ、鋼の熱成形可能性が劣化する。
０．５０％以下の含有量でのリン。リンは、分離要素である。固溶体内では、リンは、鋼を硬化させるのに有利であるが、その含有量は、鋼の脆性およびその溶接可能性を増加させるため、０．５０％に制限されなければならない。
０．０１５％以下の含有量での硫黄。硫黄もまた、分離要素であり、熱間圧延中の亀裂を防止するために、その含有量が、制限されなければならない。
また、組成は、必要に応じて、以下のものを含む。
０．１０から０．５０％の間の含有量でのバナジウム。バナジウムは、鋼の溶接可能性を有利にし、かつ熱に影響されるゾーン内でのオーステナイト粒子の成長を抑制する。０．５０％を超えると、バナジウムは、溶接可能性の改善に貢献せず、かつ０．１０％未満では、鋼の溶接可能性は不十分である。
０．０３から０．５０％の間の含有量でのニオビウム。ニオビウムは、鋼の溶接可能性を有利にするが、０．５０％を超えると、鋼ストリップの熱成形可能性を劣化させる。
熱延性へ悪い影響なしに鋼の溶接可能性を保証するために、０．１０から０．５０％の間の全体のニオビウムとバナジウム含有量の和を有する。
組成の残りのものは、求められる特性に影響を与えない割合で、ステンレス鋼の溶融精錬の結果としての不純物として存在することが通常期待される鉄および他の要素で構成されている。
いったんスラブが鋳造された後、スラブが、熱間圧延されたストリップを形成するために、ストリップミル内で熱間圧延され、焼鈍され、必要に応じて酸洗いされる。
熱間圧延されたストリップが、次に、優れた機械的な特性および光輝表面仕上げを同時に呈するストリップを得るように、光輝焼鈍し炉内での焼鈍し、ストリップの表面の最終研磨、または最終のスキンパス作業に頼らずに、様々な処理を受ける。
本発明によるストリップを製造するために使用される装置は、本発明による組成を有するオーステナイトステンレス鋼ストリップがそれらの間を通過する作業シリンダを備えるストリップミルからなる、ストリップの冷間圧延のためのデバイスを備える。作業シリンダは、０．１５μｍ以下の、および好ましくは０．１０μｍ以下の算術平均粗度Ｒａを有する。ストリップミルの作業シリンダの直径は、高い縮小比に対して、すなわち言い換えれば７５％以上の縮小に対して圧延力を最小化するために、５０から１００ｍｍの間である。ストリップミルは、ストリップの厚さを減少させることを可能にするだけでなく、ストリップの前の熱間圧延の結果として生じた不規則性の平坦化を有利にする。
熱間圧延デバイスから下流に、装置は、それを通ってストリップが通過する開いたチャンバ、および炭化水素と空気の気体状の混合物を導入するための手段を有する、炭化水素燃焼炉を備える。開いたチャンバは、示されているストリップの移動方向で提供されており、２つの連続するゾーン、第１の加熱ゾーンおよび第２の温度保持ゾーンを備える。
第１の加熱ゾーンは、加熱速度Ｖ１で、保持温度Ｔ１までストリップを迅速に加熱することが可能である強力な加熱手段（図示せず）を備える。ストリップは、保持時間Ｍの間、第２のゾーン内でこの温度Ｔ１に維持され、次に、炉出口からすぐ下流に位置されている冷却ゾーンで、速度Ｖ２で冷却される。
最後に、冷却ゾーンからの下流に、装置は、酸洗いデバイスを備え、酸洗いデバイスは、酸洗い溶液を中に含んでいる少なくとも１つの耐酸性の酸洗いバットを備える。
本発明によると、事前に熱間圧延されたオーステナイト鋼ストリップが、５５から８５％の間の縮小比で、室温で冷間圧延される。このようにして、０．６から２ｍｍの間の厚さを有する冷間圧延されたストリップが得られる。
５５から８５％の間の縮小比での冷間圧延作業の間、ひずみ誘導α’−マルテンサイトが、５０から９０ｖｏｌ％の間の比率で形成される。ひずみ誘導α’−マルテンサイトが顕微鏡写真撮影によって観察され、かつその体積分率が、ｘ線回折または磁気誘導測定（強磁性相）によって測定されることができる。
縮小比が５５％未満であるとき、ひずみ誘導α’−マルテンサイトと転位マルテンサイトの比は、本発明によるステンレス鋼に必要とされる機械的な特性を付与するために不十分である。実際、縮小比が小さすぎるとき、体積内に保存されるひずみエネルギーは、４μｍ以下の平均サイズを有するオーステナイト粒子が得られるように、鋼の一様な再結晶化を許さない。
高いオフセット降伏強さＲＰ０．２を得るために、その平均サイズが４μｍを超えないオーステナイト粒子が得られることができる再結晶化焼鈍しを実施することが、好ましい。実際、オフセット降伏強さＲＰ０．２が粒子サイズの平方根に反比例することが、ホールペッチの式から知られている。また、微細粒子の構造、すなわち言い換えれば、オーステナイト粒子の平均サイズが４μｍを超えない構造は、以下で見られるように、プレス加工などの冷間形成作業中、マット化現象（光沢の損失）に顕著に抵抗する。
また、冷間圧延後の表面光沢の観点から、５５％未満の縮小比は、前に熱間圧延されたストリップの表面仕上げが回復されることを許さない。したがって、ショットブラストピット、または機械的および化学的デスケーリングの作業によって生じる粒間腐食の残留物が、冷間圧延の前および熱間圧延の後、存在し続ける。５５％よりも大きい縮小比は、ショットブラストピットのタイプおよび／または粒子境界のタイプのマイクロ欠陥の密度を減少させ、このようにして、冷間圧延後、一様な、高い光沢を呈する表面仕上げを得ることを可能にする。
しかし、冷間圧延比が８５％よりも大きいときは、作業シリンダに付与される応力が大きすぎ、ストリップを圧延することがもはや可能でない。また、シリンダと冷間圧延されたストリップの間の境界面での過度のせん断応力による「ヒートマーク」タイプのマイクロ欠陥が生じるリスクが大きくなりすぎる。
好ましくは、滑らかな表面立体形状、すなわち言い換えれば０．０７から０．１２μｍの算術平均粗度Ｒａを呈する、ショットブラストピットおよび／または化学エッチングされた粒子境界のタイプのマイクロ欠陥のないストリップを得るように、縮小比は、７０から８５％の間である。このことは、低い温度でのより迅速な再結晶化を有利にするために、さらに十分な可塑性ひずみエネルギーを保存することを可能にする。
出願人らは、古典的な光輝焼鈍し法による代わりに、酸洗いによって追従される酸化焼鈍し処理による光輝表面仕上げの達成が、それらの理論を基にして、低い光沢を有するマット表面仕上げ、炭化水素燃焼炉内で焼鈍しされた鋼の特性を有するストリップを得ることを期待していた発明者らの最初の期待とは逆であったことを強調したい。実際、それらの理論を基にして、発明者らは、化学エッチングされた粒子境界の表面密度を増加させながら、オーステナイトステンレス鋼の制御された再結晶化によって達成される体積の点での粒子サイズの成長の限界が、表面での光の反射を拡散させること、およびしたがってマットな、かつ非光輝の表面の作成を有利にすることを考えた。
ここで、発明者らは、ストリップが、十分高い縮小比、および０．１５μｍ以下の算術平均粗度Ｒａを有する作業シリンダによって冷間圧延され、次に、炭化水素燃焼炉内で８００℃のオーダーの温度で部分的な再結晶化焼鈍しを受け、粒子境界をエッチングすることなく、酸洗いによって容易に除去されることができる十分薄い酸化物層を形成するとき、ストリップは、優れた機械的特性だけでなく、光輝焼鈍しされたタイプの光輝表面仕上げも呈することを開示した。
本発明の状況の下で、言い換えれば、鋼の粒子境界のエッチングなしで、冷間圧延作業中作業シリンダによってストリップに転写される算術平均粗度Ｒａは、極めてわずかしか劣化されない。すなわち、６０°の照射角で測定されたとき５０よりも大きい光沢を有するストリップを得るために、作業シリンダは、０．１５μｍ以下の、好ましくは０．１０μｍよりも小さい算術平均粗度を有することが必要である。本発明の範囲内で測定される光沢は、表面反射率の測定に対応し、国際標準ＩＳＯ７６６８（１９８６）に従って６０°の照射角で測定される。
本発明によると、冷間圧延されたストリップが、次に、それに、強制冷却によって追従される、鋼の部分的な再結晶化焼鈍しを含む熱処理を受けさせるために、その中に酸化された雰囲気が鉄に向かって広がっている炭化水素燃焼炉の開いたチャンバ内部を通される。
炉内に広められた雰囲気は、１．１から１．５の間の空気／炭化水素体積比で、空気と、少なくとも１つの炭化水素とを含む気体の混合物からなり、この気体の混合物は、３から８ｖｏｌ％の酸素を追加で含む。炉の雰囲気は、好ましくは、１．１から１．５の間の空気／炭化水素体積比での、空気と炭化水素の気体混合物であり、気体の混合物は、３から８ｖｏｌ％の酸素を追加で含む。
少なくとも１つの炭化水素が、天然ガス、ブタンおよびメタンの中から選択される。天然ガスは、好ましくは、その低いコストおよびその輸送の容易さのために選択される。
空気／炭化水素体積比が１．５よりも大きい場合、焼鈍し炉内に広められた雰囲気は酸化されすぎ、形成される酸化物層が、それを除去するために厚すぎ、粒子境界をエッチングする、活性的な酸洗い溶液を使用することが必要となる。ストリップの表面仕上げはそのとき、マットになる。
しかし、空気／炭化水素体積比が１．１未満である場合、焼鈍し炉内に広められる雰囲気が、還元されすぎる。したがって、炭化水素による鋼の加炭を防止することが可能でなくなり、鋼の耐腐食性が劣化されることになる。
その表面が光輝仕上げを有するストリップを得るために、その厚さが０．１０μｍよりも小さい酸化物層によってカバーされたストリップを得るようにして、熱処理条件を制御することに注意がされなければならない。実際、酸化物の厚さが０．１０μｍ以上である場合、この厚い酸化物層を除去するために、活性的な酸洗いの酸を使用することが必要となる。これは、粒子境界をエッチングし、したがってストリップにマット表面仕上げを付与することになる。
必要とされる機械的特性を得るために、その再結晶化された体積分率が６０から７５％の間である鋼ストリップを得るように、熱処理が調節される。実際、再結晶化されていない体積分率（微小顕微鏡観察および画像解析によって測定される）は、４０％よりも大きい場合、鋼のマイクロ構造が、過度に高い値の機械的特性を誘導し、ストリップのＡ８０の伸度は、４０％よりも小さい。他方では、再結晶化されていない体積分率が２５％よりも小さい場合、オフセット降伏強さＲＰ０．２などの機械的特性が、不十分になる。
好ましくは、部分的な再結晶化焼鈍しが、１０から８０℃／ｓの間の速度Ｖ１で、８００から９５０℃の間の温度Ｔ、および１０から１００秒の間の、有利には、６０から８０秒の間の保持時間Ｍで行われる。
８００から９５０℃の間の温度Ｔでのストリップの焼鈍しは、粒子境界へのクロムの拡散を制限すること、およびしたがって、それに続くストリップの化学的な酸洗い中、光輝表面仕上げの作成を有利にする粒子境界のエッチングを制限することを可能にする。
温度Ｔが未満８００℃未満であるとき、鋼が、求められる機械的特性を得るために十分に結晶化されない。結果として、鋼は、６００ＭＰａよりも高いオフセット降伏強さＲＰ０．２であるが、４０％未満という小さい伸度Ａ８０であり、その冷間形成能力を大いに制限する。
温度Ｔが９５０℃よりも高いとき、ストリップのオフセット降伏強さＲＰ０．２が、オーステナイト粒子の拡大によって、完全になくなるマルテンサイトの利益に対して不十分になるだけでなく、酸化物層が大きくなるため、ストリップの表面光沢も減少する。
ストリップの加熱速度Ｖ１が、１０℃／ｓ未満であるとき、ステンレス鋼は、極めて長い保持時間Ｍの間にのみ、再結晶化することができるが、これは、工業的な要求に適合しない。他方では、オーステナイト粒子が、マルテンサイトの利益に対してより大きくなり、オフセット降伏強さＲＰ０．２は、ステンレス鋼に良好な機械的特性を付与するためには不十分である。
温度Ｔでの保持時間Ｍが、１０秒よりも短い場合、ストリップの再結晶化される体積分率は、６０％よりも小さくなり、ストリップの伸度Ａ８０が不十分である。他方では、１００秒を超えると、オーステナイト粒子が、マルテンサイトの利益に対してより大きくなり、かつオフセット降伏強さＲＰ０．２などの機械的特性が不十分になる。
部分的に再結晶化された鋼ストリップが次に、たとえば、空気を吹き付けることによって、または圧力下で空気を吹き付けることによって、および水を噴霧することによって、１０から８０℃／ｓの間の速度Ｖ２で強制冷却を受ける。冷却速度Ｖ２が１０℃／ｓよりも速いとき、オフセット降伏強さＲＰ０．２および最大引張強さが増加する。
ストリップが冷却されるとき、鋼の粒子境界をエッチングすることなく、その厚さおよびその性質に応じて、前記酸化物層を完全に除去することが可能な、酸の酸洗い溶液を使用して酸洗いを受ける。
たとえば、ストリップは、１５０から２００ｇ／Ｌの濃度の、３未満のｐＨを有する硫酸ナトリウムを含む溶液内で、５から１２ｋＡの間の電流で、第１の電解質酸洗いを受ける。
これは次に、８０から１２０ｇ／Ｌの濃度の、３未満のｐＨを有する硝酸を含む溶液内で、５から１２ｋＡの間の電流で、第２の電気化学的酸洗いを受ける。
本発明によるストリップは、以下の利点を追加で有する。
光輝焼鈍し炉（標準２ＢＡ）内で焼鈍しを受けたオーステナイトステンレス鋼ストリップよりも良好な変形後の光沢の耐性。結果として、本発明によるストリップの光沢の損失は、プレス加工後３０％に過ぎず、一方、標準的な光輝焼鈍しされたストリップに対しては８０％である。
標準的な酸洗い焼鈍しタイプの処理（標準２Ｄ）を受けたオーステナイトステンレス鋼ストリップよりも良好な粒間腐食に対する耐性。
標準的な光輝焼鈍しされたオーステナイトステンレス鋼ストリップ（標準２ＢＡ）よりも良好な引掻きに対する耐性。
標準的な酸洗い焼鈍しタイプの処理（標準２Ｄ）を受けたオーステナイトステンレス鋼ストリップのビッカース硬さよりも、および標準的な光輝焼鈍しされたオーステナイトステンレス鋼ストリップ（標準２ＢＡ）のビッカース硬さよりも大きい、くぼみによって測定された、ビッカース硬さＨＶ５。
また、本発明によるオーステナイトステンレス鋼ストリップは、標準的な光輝焼鈍しされた、または標準的な酸洗い焼鈍しされたオーステナイトステンレス鋼ストリップのそれに匹敵する溶接可能性を有する。
ここで、本発明が、例示として与えられ、限定的ではない例として示される。
最初に、本発明によるオーステナイトステンレス鋼ストリップの機械的特性および光沢が、一方では、標準的な酸洗い焼鈍しされたタイプ（標準２Ｄ）のオーステナイトステンレス鋼ストリップと、および他方では、標準光輝焼鈍しされたタイプ（標準２ＢＡ）のオーステナイトステンレス鋼ストリップと比較される。光沢の測定は、国際標準ＩＳＯ７６６８（１９８６）に従って、６０°での照射によって行われる。
次に、これら３つのタイプのストリップのプレス性、プレス後のそれらの光沢の損失、それらの耐引掻き性、および最後にそれらの耐粒間腐食性が、比較されることになる。
この目的のために、本発明による鋼ストリップ、標準２Ｄストリップおよび標準２ＢＡストリップが、最初に、同じオーステナイトステンレス鋼等級ＡＳ３３から製造される。これらの化学組成が、以下の表１に示されている。
１．本発明によるストリップの製造
鋼ＡＳ３３が、スラブを形成するために鋳造され、４．５ｍの厚さを得るように熱間圧延される。このスラブが次に、１回の通過で０．８ｍｍの厚さのストリップを得るように、８２％の縮小比で、０．１μｍの算術平均粗度Ｒａを有する作業シリンダによって、冷間圧延される。
鋼ＡＳ３３が、スラブを形成するために鋳造され、４．５ｍの厚さを得るように熱間圧延される。このスラブが次に、１回の通過で０．８ｍｍの厚さのストリップを得るように、８２％の縮小比で、０．１μｍの算術平均粗度Ｒａを有する作業シリンダによって、冷間圧延される。
この冷間圧延されたストリップが、それを、５０秒の保持時間の間、８２０℃の保持温度まで５０℃／ｓの加熱速度で加熱することによって、燃焼炉内で鋼の部分的な再結晶化焼鈍しを受ける。炉内に広がっている雰囲気は、空気と４ｖｏｌ％の割合を有する酸素を含む天然ガスの混合物である。空気／天然ガス体積比は１．３である。
ストリップが次に、７０℃／ｓの冷却速度で室温に冷却される。
冷却後、０．０８μｍの厚さの酸化物層が、ストリップの表面上に形成される。
最後に、ストリップが、１７５ｇ／Ｌの濃度、２のｐＨで、９ｋＡの電流で、１５秒の継続時間の間、硫酸ナトリウムを含む溶液内で、第１の電解質酸洗いを受け、次に１００ｇ／Ｌの濃度、２のｐＨで、９ｋＡの電流で、１５秒の継続時間の間、硝酸を含む溶液内で第２の電気化学的酸洗いを受ける。
得られるストリップは、それに続く他のいかなる処理も、表面研磨もスキンパス加工も、受けない。
２．マット表面仕上げの標準２Ｄストリップの製造
４．５ｍｍの厚さを得るために熱間圧延される、鋼ＡＳ３３が、スラブを形成するために鋳造される。このスラブが次に、１回の通過で０．８ｍｍ厚さのストリップを得るように、８２％の縮小比で冷間圧延される。
４．５ｍｍの厚さを得るために熱間圧延される、鋼ＡＳ３３が、スラブを形成するために鋳造される。このスラブが次に、１回の通過で０．８ｍｍ厚さのストリップを得るように、８２％の縮小比で冷間圧延される。
この冷間圧延されたストリップは、５０秒の時間の間、１１２０℃の温度で、燃焼炉内で鋼の完全再結晶化焼鈍しを受ける。炉内に広がる雰囲気は、空気と、４ｖｏｌ％の割合の酸素を含む天然ガスとの混合物である。空気／天然ガス体積比は、１．３である。
ストリップが次に、８０℃／ｓの冷却速度で室温に冷却される。
最後に、０．２μｍの厚さの形成された酸化物層を完全に除去するために、ストリップが、硫酸ナトリウムと硫酸の溶液内で、酸洗いを受ける。
得られたストリップは、それに続くいかなる他の処理も、表面研磨もスキンパス加工も、受けない。
３．標準２ＢＡストリップの製造
鋼ＡＳ３３が、スラブを形成するために鋳造され、スラブが、４．５ｍｍの厚さを得るために熱間圧延される。このスラブが次に、１回の通過で０．８ｍｍの厚さのストリップを得るように、８２％の縮小比で光輝表面仕上げをストリップに付与する作業シリンダによって冷間圧延される。
鋼ＡＳ３３が、スラブを形成するために鋳造され、スラブが、４．５ｍｍの厚さを得るために熱間圧延される。このスラブが次に、１回の通過で０．８ｍｍの厚さのストリップを得るように、８２％の縮小比で光輝表面仕上げをストリップに付与する作業シリンダによって冷間圧延される。
この冷間圧延されたストリップは、その内部に１０ｖｏｌ％の窒素と９０ｖｏｌ％の水素を備える気体混合物からなり、−５０℃の露点を有する雰囲気が広がっている光輝焼鈍し炉内で、それを５０℃／ｓの加熱速度で１１００℃の保持温度へ加熱することによって、鋼の完全再結晶化焼鈍しを受ける。
最後に、ストリップが、６０℃／ｓの冷却速度で室温に冷却される。
得られたストリップは、それに続くいかなる他の処理も、表面研磨もスキンパス加工も、受けない。
標準２Ｄおよび標準２ＢＡストリップと比較すると、本発明によるストリップは、光輝表面仕上げおよび良好な機械的な特性を同時に呈する。また、従来技術の２つのストリップの表面硬さに優る表面硬さを有する。
４．プレス性および光沢の結果
ブランクが、本発明による鋼ストリップ、標準２ＢＡストリップ、および標準２Ｄストリップから切り出される。これらのブランクが次に、カップを形成するために、従来どおりにパンチ、ダイおよびブランク固定手段を備えるプレス機内でプレス加工される。
ブランクが、本発明による鋼ストリップ、標準２ＢＡストリップ、および標準２Ｄストリップから切り出される。これらのブランクが次に、カップを形成するために、従来どおりにパンチ、ダイおよびブランク固定手段を備えるプレス機内でプレス加工される。
プレスによる成形作業の後、６０°の照射角で測定された表面光沢が、カップおよびカップのシェルの底部の両方で測定され、このようにして、プレス部品に対する平均光沢値を算定することを可能にする。
結果が、表３に示されている。
平坦な製品の光沢と比較すると、冷間形成された部品の光沢の損失が、従来どおりに観察される。調査された異なるタイプのストリップに対して行われた試験は、本発明によるオーステナイトステンレス鋼ストリップが、標準２Ｄおよび標準２ＢＡストリップよりも、変形による表面のマット化に対して抵抗力があることを示している。
本発明による鋼ストリップのプレス加工の後、光沢の損失は、わずかであり、標準２Ｄおよび標準２ＢＡストリップに対して観察されるものよりもはるかに小さい。
５．耐引掻性
耐引掻性試験が、急冷された鋼のその半球形の先端が、１５００ＨＶの硬さおよび１ｍｍの直径を有する、クレーメン機を使用して、本発明による鋼ストリップに、および国際標準ＩＳＯ１５１８による標準２ＢＡストリップに行われる。試験は、引掻傷を作成するように、５０ｇ、２００ｇ、４００ｇの様々な荷重の下で、ストリップの表面に半球形の先端を付加することからなる。試験結果が、表４に示されている。試験結果が、表４に示されている。
耐引掻性試験が、急冷された鋼のその半球形の先端が、１５００ＨＶの硬さおよび１ｍｍの直径を有する、クレーメン機を使用して、本発明による鋼ストリップに、および国際標準ＩＳＯ１５１８による標準２ＢＡストリップに行われる。試験は、引掻傷を作成するように、５０ｇ、２００ｇ、４００ｇの様々な荷重の下で、ストリップの表面に半球形の先端を付加することからなる。試験結果が、表４に示されている。試験結果が、表４に示されている。
試験の結果は、本発明による鋼ストリップが、ストリップの相対的な表面硬さの差に対応して、平均で４０％のオーダーの割合で、標準２ＢＡストリップよりも良好な耐引掻性を有することを示している。
６．耐粒間腐食性
耐粒間腐食性の試験が、本発明による鋼ストリップから、および標準２Ｄストリップから取られたサンプルに対して行われる。
耐粒間腐食性の試験が、本発明による鋼ストリップから、および標準２Ｄストリップから取られたサンプルに対して行われる。
この試験は、フランス国標準ＮＦＡ０５−１５９に従って行われる。これは、サンプルを、２０時間の継続時間の間、硫酸および硫酸銅の沸騰中の溶液内へ浸漬することからなる。サンプルが次に、９０°に曲げられ、その後、その凸面の観察、および前記溶液内に浸漬されていない標準試料との比較が、最も外側の外皮内の亀裂の程度を決定することを可能にする。粒間腐食に対する低い耐性は、曲げられたサンプルの凸面上での多くの亀裂の存在によって特徴付けられる。耐粒間腐食性の試験は、本発明によるオーステナイト鋼ストリップが、標準２Ｄストリップよりも良い耐粒間腐食性を有することを示している。
Claims (15)
- ６００ＭＰａ以上のオフセット降伏強さＲＰ０．２、８００ＭＰａ以上の最大引張強さＲｍ、４０％以上の伸度Ａ８０、およびｗｔ％での以下の組成、
０．０２５≦Ｃ≦０．１５％
０．２０≦Ｓｉ≦１．０％
０．５０≦Ｍｎ≦２．０％
６．０≦Ｎｉ≦１２．０％
１６．０≦Ｃｒ≦２０．０％
Ｍｏ≦３．０％
０．０３０≦Ｎ≦０．１６％
Ｃｕ≦０．５０％
Ｐ≦０．５０％
Ｓ≦０．０１５％
必要に応じて、０．１０≦Ｖ≦０．５０％、かつ０．０３≦Ｎｂ≦０．５０であり、０．１０≦Ｎｂ＋Ｖ≦０．５０％を有し、
残りは、鉄、およびおそらく溶融精錬の結果生じる不純物であり、オーステナイト粒子の平均サイズが、４μｍ以下であり、表面が、５０よりも大きい、６０°の照射角で測定される光沢を有する、オーステナイトステンレス鋼ストリップ。 - その算術平均粗度Ｒａが０．０８μｍ以下である表面を有することを特徴とする、請求項１に記載のオーステナイトステンレス鋼ストリップ。
- オーステナイトステンレス鋼ストリップを冷間圧延するステップであって、
０．０２５≦Ｃ≦０．１５％
０．２０≦Ｓｉ≦１．０％
０．５０≦Ｍｎ≦２．０％
６．０≦Ｎｉ≦１２．０％
１６．０≦Ｃｒ≦２０．０％
Ｍｏ≦３．０％
０．０３０≦Ｎ≦０．１６％
Ｃｕ≦０．５０％
Ｐ≦０．５０％
Ｓ≦０．０１５％
必要に応じて、０．１０≦Ｖ≦０．５０％、かつ０．０３≦Ｎｂ≦０．５０であり、０．１０≦Ｎｂ＋Ｖ≦０．５０％を、ｗｔ％で含み、残りは、鉄、およびおそらく溶融精錬の結果生じる不純物であり、冷間圧延が、０．１５μｍ以下の算術平均粗旅Ｒａを有する作業シリンダによって行われるステップと、
冷間圧延されたストリップに、酸化物層でカバーされたストリップを得るために、その中に酸化物である雰囲気が鉄に向かって広がっている焼鈍し炉内で熱処理を受けさせるステップであって、前記熱処理が、再結晶化された体積分率が６０から７５％の間であるそのストリップを得るために、鋼の部分的な再結晶化をもたらすように調節されるステップと、
鋼の粒子境界をエッチングすることなく、その厚さおよびその性質に応じて、前記酸化物層を完全に除去することが可能な少なくとも１つの酸の酸洗い溶液を使用して、熱処理を受けたストリップを酸洗いするステップとを含む、請求項１または２のいずれか一項に記載のオーステナイトステンレス鋼ストリップの連続的な製造のための方法。 - 作業シリンダの算術平均粗度Ｒａが、０．１０μｍ以下であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
- ストリップが、５５から８５％の間の縮小比で冷間圧延されることを特徴とする、請求項３または４のいずれか一項に記載の方法。
- 縮小比が、７０から８５％であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
- 炉の雰囲気が、１．１から１．５の間の空気／炭化水素体積比での空気および少なくとも１つの炭化水素の気体混合物であり、前記気体の混合物が、３から８ｖｏｌ％の酸素を追加で含む、請求項２から６のいずれか一項に記載の方法。
- 空気／炭化水素体積比が、１．１から１．３の間であることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
- 少なくとも１つの炭化水素が、天然ガス、ブタンおよびメタンの中から選択されることを特徴とする請求項７または８のいずれか一項に記載の方法。
- 熱処理が、加熱速度Ｖ１で加熱する段階、保持時間Ｍの間温度Ｔに保持する段階、その後で冷却速度Ｖ２で冷却する段階を含むことを特徴とする、請求項３から９のいずれか一項に記載の方法。
- 温度Ｔが、８００から９５０℃の間であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
- 速度Ｖ１が、１０から８０℃／ｓの間であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
- 保持時間Ｍが、１０ｓから１００ｓの間であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
- 速度Ｖ２が、１０から８０℃／ｓの間であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
- 部分的に焼鈍しされたストリップが、１５０から２００ｇ／Ｌの濃度の、３未満のｐＨを有する硫酸ナトリウムを含む溶液内で、５から１２ｋＡの間の電流で第１の電解質酸洗いを受け、次に、８０から１２０ｇ／Ｌの濃度の、３未満のｐＨを有する硝酸を含む溶液内で、５から１２ｋＡの間の電流で、第２の電気化学酸洗いを受けることを特徴とする、請求項３から１４のいずれか一項に記載の方法。
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