JP3636536B2

JP3636536B2 - 耐ローピング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP3636536B2
Application number: JP10173396A
Authority: JP
Inventors: 富美夫札軒; 純一濱田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: JPH09285803A

Description

【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板、特にＡｌを含有するフェライト系ステンレス鋼板のローピング高さを低減するための製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フェライト系ステンレス鋼板は表面光沢、色調に優れており、かつオーステナイト系ステンレス鋼板等に比べ低価格であることから幅広い分野において用いらている。しかし、フェライト系ステンレス鋼板を冷間圧延した場合、ローピングと呼ばれる圧延方向に平行な“しわ”状模様が鋼板表面に現れ、美観や商品価値が著しく損なわれる。フェライト系ステンレス鋼板に発生するローピングは表面の“しわ”状の凹凸であり、その大きさは前履歴によりかなり異なるが、幅が０．３mmから１mm、高さが０．１μｍから０．８μｍ程度である。このローピングは冷間圧延時に発生し、製品においても残留する。
【０００３】
その対策として、従来から凝固、熱間圧延、熱間圧延後の焼鈍、冷間圧延等の各工程での工夫により改善されつつあるが、まだ満足できるものではない。従来技術として、熱間圧延による柱状晶の破壊、熱間圧延時の再結晶の促進、γ相の析出による粗大粒化防止、焼鈍時の再結晶促進等がある。また、ローピングが発生する冷間圧延工程において硬質ロールを用いて圧延することによって、発生したローピングを押しつぶす塑性加工的な改善が図られてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ローピングの低減技術としては、鋼成分の調整によるγ相の析出（例えば、特開昭５７−１４６４５６号公報）、鋳造時の電磁攪拌（例えば、特開平４−３６７１７号公報）、二回分割熱間圧延方法（例えば、特開平４−１６０１１７号公報）や長時間熱延板焼鈍（例えば、特開昭５５−９７４３０号公報）などがある。しかしながら、電磁攪拌・二回分割熱間圧延を実機製造に導入する場合、巨大で複雑な設備を用いる必要があり、設備費用が莫大なものとなり、またγ相の析出や単なる再結晶による粗大粒の微細化では焼鈍時間が非常に長くなり生産性を著しく低下させるものとなることから工業生産上望ましくなく、ローピング高さを効果的に低減させることができない。
【０００５】
一方、オーステナイト系ステンレス鋼板の冷間圧延工程において硬質ロールを用いて圧延し、鋼板の表面に生じるローピング高さを低減させる改善技術が、特開平２−２４０２１８号公報に開示されている。しかしながら、この方法はローピングが発生する冷間圧延工程に適用されているものの、単純にロール硬度を高めただけであるため、最終的なローピング高さが０．２〜０．３μｍ程度と十分な低減効果を持つに至っていない。また、フェライト系ステンレス鋼はオーステナイト系ステンレス鋼に比べ加工硬化し難いことから、特開平２−２４０２１８号公報に開示された方法はフェライト系ステンレス鋼においては表面凹凸（ローピング）の平滑化効果はさらに劣ったものとなる。
【０００６】
そこで、本発明の主目的は、新規の設備投資を行うことなく、かつ生産性を低下することなく、効果的なローピング高さの低減を図ることが可能なフェライト系ステンレス鋼板の冷間圧延方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的のために成分および冷間圧延条件を検討した結果、完成したもので、その要旨とするところは下記のとおりである。
（１）フェライト系ステンレス鋼を熱延板からの総圧下率が３０％以上とする冷間圧延を行うに際して、熱延板板厚をｔ（mm）とし、ロール表層部における縦弾性係数が２．５×１０⁵〜８．０×１０⁵ＭＰａであるロールの表面からの深さをＤ（mm）としたときに、Ｄ／ｔが２．０以上を満足する作動ロールを仕上パスに用いて冷間圧延し、続いて焼鈍する。
（２）重量％にて、Ｃｒ：１０〜２０％、Ａｌ：０．０３〜０．２０％、Ｎ：０．００１〜０．０４０％を含有するフェライト系ステンレス鋼を、熱延板からの総圧下率が３０％以上とする冷間圧延を行うに際して、熱延板板厚をｔ（mm）とし、ロール表層部における縦弾性係数が２．５×１０⁵〜８．０×１０⁵ＭＰａであるロールの表面からの深さをＤ（mm）としたときに、Ｄ／ｔが２．０以上を満足する作動ロールを仕上パスに用いて冷間圧延し、続いて焼鈍する。
（３）仕上パスの作動ロールの表面粗さとが平均粗さＲａで０．１０μｍ以下とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のフェライト系ステンレス鋼板の冷間圧延方法は、通常のプロセスを経てきた熱延板を冷間圧延するに際して、冷間圧延工程の仕上パスにおいてロールの表層部における弾性係数が高い作動ロールを用いて行うことを特徴としている。
【０００９】
本発明の限定理由を以下に詳細に説明する。
冷間圧延工程において、熱延板から総圧下率が３０％未満では板厚方向の加工が不均一であるため、冷間圧延後の焼鈍による再結晶が不均一となり、良好な組織が得られない。従って、熱延板から総圧下率の範囲としては、３０％以上とした。
【００１０】
先にも述べたように、ローピングはステンレス鋼板の“しわ”状の凹凸であり、高さが０．１〜０．８μｍである。通常ステンレス鋼板は、熱間圧延−焼鈍に引き続き冷間圧延−光輝焼鈍あるいは大気焼鈍酸洗を行い調質圧延を施して製品になるが、ローピングは冷間圧延工程で発生する。従って、製品としてローピング高さの低い鋼板とするために、冷間圧延において押しつぶす手段が最も効果的である。製品において良好な耐ローピングを得るためには、冷間圧延後のローピング高さを０．２μｍ以下にする必要がある。しかし、冷間圧延中に発生するローピングを押しつぶすために、従来から用いられているハイスロールで圧延した場合は、冷間圧延後には０．２〜０．３μｍ程度の高さのローピングが残留する。そこで、本発明者らは従来用いられているロール材質よりも弾性係数が高いものを用いることにより冷間圧延後のローピング高さを効果的に低減できること、さらに冷間圧延工程における仕上バスでの作動ロールの表層部だけを高剛性化することが有効であることを見い出した。ここで、仕上パスとは、総パス数が３から５パスの場合には最終パスを含む２パスであり、総パス数が５バスを超える場合には最終パスを含む３パスである。
【００１１】
主要成分が１７Ｃｒ−０．１２Ａｌ−０．０１ＮのＳＵＳ４３０において、冷間圧延工程における各パス後のローピング高さと高弾性係数ロールを使用する仕上パス数の関係を求めた結果を図１に示す。
この図からわかるように、冷間圧延板のローピング高さは熱延板からの総圧下率６０％付近で０．８μｍと最も高くなり、その後冷間圧延を続けると減少するが、７０％以上では０．３μｍ程度で飽和する傾向にある。しかしながら、作動ロール表層部の縦弾性係数が５．３×１０⁵ＭＰａと高いロールを仕上パスに使用すると、冷間圧延板のローピング高さが目標の０．２μｍ以下となる。更に該ロールを複数パス使用した場合には一層の低減効果が認められる。
【００１２】
冷間圧延工程において、仕上パスの作動ロール表層部の縦弾性係数と冷間圧延後のフェライト系ステンレス鋼板のローピング高さの関係を図２に示す。
この図からわかるように、仕上パスの作動ロールにおける表層部の縦弾性係数を大きくすると冷間圧延後のローピング高さの低減効果が顕著に現れる。すなわち、ローピング高さを顕著に低減させ０．２μｍ以下にするために、仕上パスの作動ロール表層部の縦弾性係数が２．５×１０⁵ＭＰａ以上であればよいことが明らかである。また、縦弾性係数が５．０×１０⁵ＭＰａを超えるとローピング低減効果が飽和し、８．０×１０⁵ＭＰａを超えるとロール表層部の靭性が劣化し、ロール表面にクラックの発生が顕著になる。
従って、本発明のロール表層部における縦弾性係数の範囲は２．５×１０⁵〜８．０×１０⁵ＭＰａとした。
【００１３】
冷間圧延工程において、仕上パスの作動ロールの表層部における縦弾性係数が５．３×１０⁵ＭＰａであるロールの表面からの深さＤと熱延板板厚ｔの比（Ｄ／ｔ）が冷間圧延後のフェライト系ステンレス鋼板のローピング高さに及ぼす影響を示したものを図３に示す。
この図からわかるように、仕上パスの作動ロールにおいてＤ／ｔが１．０を超えると冷間圧延後のローピング高さの低減効果が顕著に現れる。すなわち、ローピング高さを顕著に低減させ０．２μｍ以下にするためには、Ｄ／ｔが２．０以上であればよいことが明らかである。従って、本発明の仕上パスの作動ロールにおけるＤ／ｔの範囲は２．０とした。
また、Ｄ／ｔが４．０を超えるとローピング低減効果が飽和し、１０．０を超えると表層部の靭性が劣化し、ロール表面にクラックの発生が顕著になるので、Ｄ／ｔの望ましい範囲として１０．０以下が良い。
以上のことから図４には本発明のローピング低減に有効な冷間圧延条件を示した。
【００１４】
ロール表層部における縦弾性係数が高いロールは、鍛鋼ロールや鋳鋼ロールの表面をクロム、サイアロン（ＳｉＡＩＯＮ）、タングステンカーバイト（ＷＣ）等で溶射法、複合鋳造法、スリーブ法等により覆って製造できる。また、粉末冶金法にて製造されるタングステンカーバイトの場合には、バインダーとして作用するＣｏの添加量により縦弾性係数を大きく変化させることが可能である。
また、本発明の冷間圧延の検討は、２Ｈｉタイプのロール圧延機を用いて行ったが、４Ｈｉ，６Ｈｉさらには多段クラスタータイプの圧延機で行っても効果は全く同様であり、特に圧延機のタイプに限定されるものでない。
仕上パスにおけるロール表面の平均粗さは、Ｒａで０．１０μｍを超えると製品板の表面光沢が劣化するので、その範囲として０．１０μｍ以下とした。
【００１５】
次に、本発明合金の各元素の限定理由について述べる。
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り、また２０％を超える添加は成形性が劣化するので、１０〜２０％の範囲とした。さらに、耐食性と成形性の確保の点から、１５〜１８％の範囲が望ましい。
【００１６】
Ａｌは、ＡｌＮとして析出することにより加工性を向上させる元素であり、その効果を発揮するためには０．０３％以上の添加が必要である。一方、０．２０％を超えるとＡｌ₂Ｏ₃系介在物量が増えて、Ａｌ₂Ｏ₃起因の耐銹性の劣化が起こる。従って、Ａｌの範囲は０．０３〜０．２０％とした。さらに、Ａｌが少ないと、γ相が析出する温度であるＡｃ₁点が低く最終焼鈍において比較的長時間の焼鈍が必要となり、一方Ａｌ添加はコストアップになるため、生産性と経済性を考慮すると０．０５〜０．１５％が望ましい。
【００１７】
Ｎは，０．０４０％を超えるとＡｌＮ析出による材料の軟化効果が不十分であり、また０．００１％未満では高純化のためのコストアップにつながる。従って、Ｎの範囲は０．００１〜０．０４０％とした。
【００１８】
【実施例】
表１乃至表３に本発明例、比較例および従来例を示す。表１に示すようにＳＵＳ４３０のフェライト系ステンレス鋼スラブを用いて、熱間圧延を行った後、表２に示す条件で冷間圧延を行い、続いて表３に示す光輝焼鈍を窒素−水素混合雰囲気中で９００℃×１分間保定して行った。また、一部の鋼板について光輝焼鈍の代わりに大気中の焼鈍・酸洗（焼鈍；温度９６０℃、保定１分、酸洗；ソルト処理＋硝酸電解酸洗）を行った。これら焼鈍（一部、焼鈍酸洗）板を用いて、調質圧延を行った。ローピング高さ測定結果；及び評価を表３に示す。
【００１９】
ローピング高さは、ＪＩＳＢ０６０１に準じて、触針式の粗さ計を用いて冷間圧延後の鋼板表面の断面曲線のチャートを採り、凹凸の高さを読み取った。また、製品において目視にてローピングランクとして、Ａ；特に良好、Ｂ；良好、Ｃ；不良、Ｄ；特に不良の４段階で評価した。
【００２０】
本発明例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２）はローピングの高さが冷間圧延後に０．２０μｍ以下であり、製品でのローピングランクがＢ以上の合格レベルである。一方、比較例（Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．２３）および従来例（Ｎｏ．２６）はローピングの高さが冷間圧延後に０．２５〜０．５５μｍ程度残留しており、製品でのローピングランクがＣ以下の不合格レベルである。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【表２】

【００２３】
【表３】

【００２４】
【発明の効果】
以上のことから明らかな如く、本発明方法によれば、ローピング高さの低いフェライト系ステンレス鋼板を製造することが可能となる。特にこの技術を用いれば、新しい設備を必要としないため、設備費用が不要である上、さらに素材の前履歴の制約を殆ど受けず余分な工程も必要としないため、ステンレス鋼板の冷間圧延に有効な手段である。
【図面の簡単な説明】
【図１】主要成分が１７Ｃｒ−０．１２Ａｌ−０．０１ＮのＳＵＳ４３０において、冷間圧延工程における各パス後のローピング高さと高弾性係数ロールを使用する仕上パス数の関係を求めた図である。
【図２】冷間圧延工程において、仕上パスの作動ロール表層部の縦弾性係数と冷間圧延後のフェライト系ステンレス鋼板のローピング高さの関係を示す図である。
【図３】冷間圧延工程において、仕上パスの作動ロールの表層部における縦弾性係数が５．３×１０⁵ＭＰａであるロールの表面からの深さＤと熱延板板厚ｔの比（Ｄ／ｔ）が冷間圧延後のフェライト系ステンレス鋼板のローピング高さに及ぼす影響を示した図である。
【図４】ローピング低減に有効な冷間圧延条件範囲を示した図である。

Claims

フェライト系ステンレス鋼を熱延板からの総圧下率が３０％以上とする冷間圧延を行うに際して、熱延板板厚をｔ（mm）とし、ロール表層部における縦弾性係数が２．５×１０⁵〜８．０×１０⁵ＭＰａであるロールの表面からの深さをＤ（mm）としたときに、Ｄ／ｔが２．０以上を満足する作動ロールを仕上パスに用いて冷間圧延し、続いて焼鈍することを特徴とする耐ローピング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
重量％にて、Ｃｒ：１０〜２０％、Ａｌ：０．０３〜０．２０％、Ｎ：０．００１〜０．０４０％を含有するフェライト系ステンレス鋼を、熱延板からの総圧下率が３０％以上とする冷間圧延を行うに際して、熱延板板厚をｔ（mm）とし、ロール表層部における縦弾性係数が２．５×１０⁵〜８．０×１０⁵ＭＰａであるロールの表面からの深さをＤ（mm）としたときに、Ｄ／ｔが２．０以上を満足する作動ロールを仕上パスに用いて冷間圧延し、続いて焼鈍することを特徴とする耐ローピング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
仕上パスの作動ロールの表面粗さが平均粗さＲａで０．１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の耐ローピング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。