JP4413787B2 - 表面色調に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面色調に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板およびその製造方法に関するものである。

オーステナイト系ステンレス鋼板は、耐食性、加工性に優れているため家電製品、厨房機器、電子機器など幅広い分野で使用されている。２Ｂ仕上げと呼ばれる表面仕上げは、熱延鋼帯→焼鈍（あるいは焼鈍省略）→メカニカルデスケール・酸洗→冷延→（中間焼鈍・酸洗→冷延）→焼鈍・酸洗→調質圧延という工程で製造されるのが一般的である。オーステナイト系ステンレス鋼板の２Ｂ仕上げ材は、表面光沢は無いが、白っぽい色調であり、色調均一性が求められる表面仕上げである。ここで均一性とは、表面の光沢ムラやスケール残りが無いことである。また、色調とは色彩が適度に白っぽく、黄色みや青みを帯びた色合いでは無い表面のことである。

オーステナイト系ステンレス鋼板の表面性状に関する従来知見は、光沢度を高くする技術は多いものの、表面色調に関する技術は少ない。近年、種々の分野でステンレス鋼板の２Ｂもしくは２Ｄ（最後の調質圧延を省略）製品板がそのまま利用されることが多くなったことと、見栄えに対するユーザーの感性が変化したため、表面色調が厳格になり、上記の黄色みや青みを帯びた色合いでは無い表面が要求されている。これに対して、従来技術による製造では、黄色みを帯びた色調不良が生じる場合があった。従来技術では、特許文献１には表面の凹みの面積率を小さくすることにより高光沢ステンレス鋼板を得る技術が開示されている。これは、光沢度が７００程度以上の非常に高い光沢を有するステンレス鋼板に適用される技術であり、本発明で課題としている表面光沢および色調の場合には２次元的な凹みの面積率の制御だけでは均質な表面は製造できなかった。また、特許文献２、３のように白筋（圧延方向に筋状に存在する模様で、オイルピットやヒートストリークなどが原因とされている。）が目立たない色調均一性に優れたステンレス鋼板を高生産性の冷間タンデムミルにおいて製造するものが開示されている。これらは、実施例に示されている様に光沢度が１００程度と著しく低い鋼板を高効率に製造する際に適用されるものあり、一般にステンレス鋼板を製造する際に使用されるゼンジミアミルで２Ｄや２Ｂ仕上げ材を製造する場合には十分な技術ではなかった。

特開平６−１８２４０２号公報 特開２００１−３００６０５号公報 特開２００１−３００６０６号公報

本発明の目的は、既知技術の問題点である色調不良を解決し、焼鈍・酸洗工程において表面色調に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明者らはオーステナイト系ステンレス鋼板の表面性状と色調の関係を詳細に研究した。

上記課題を解決する本発明の要旨は、
（１） 表面の凹み深さが０．５μｍ以上１．４μｍ以下、凹み幅が１μｍ以上２．８μｍ以下であるとともに、ＪＩＳＺ８７２９で規定するｂ＊が１．５未満であることを特徴とする２Ｂ仕上げ又は２Ｄ仕上げオーステナイト系ステンレス鋼板。
（２） 冷延鋼板を酸化性雰囲気で焼鈍する際に１０００℃以上１２００℃以下の温度領域において保持される時間が１０秒以上４０秒以下とし、焼鈍した鋼板を溶融アルカリ塩処理する際に、温度が４４０℃以上４９５℃以下である溶融アルカリ塩に２秒以上３０秒以下浸漬させることを特徴とする上記（１）に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば表面色調に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板を特別な新規設備を必要とせず、効率的に提供することができる。

以下に本発明の限定理由について説明する。

ステンレス鋼板の表面色調は、表面性状が大きな影響を与える。鋼板表面には、冷延時に生成したオイルピット、冷延素材に存在する粒界侵食溝および凹凸が倒れ込んで生じた欠陥の他に冷延板を焼鈍・酸洗した際に生じる粒界侵食溝が存在する。これらにより光が乱反射し、色調が決定される。冷延時に生じるオイルピットや倒れ込み欠陥は、冷延板を焼鈍・酸洗した際に溶解されて除去されるため、製品色調への影響は少なく、色調に対しては主に焼鈍・酸洗時に新たに生じる表面の凹みの影響が大きいことを見出した。この表面の凹みは、焼鈍時に生成したＣｒ欠乏層やＳｉを主体とした内部酸化物が酸洗時に溶解して生じるミクロ的な凹みである。これは、主に結晶粒界に生じるが、内部酸化物に起因する場合は、粒内にも生じる凹みである。そして、図１に示す様に、焼鈍・酸洗時に生じる表面凹みの深さと幅が特定の範囲にある場合に適度な色調になることを見出した。図１は、ＳＵＳ３０４／２Ｂ製品の表面の表面凹み深さと幅に対する光沢度を示す図である。ここで、表面凹み深さと幅は、焼鈍・酸洗後の表面をレーザー顕微鏡で測定した値であり、任意に選択したピット状の凹み部を３箇所測定し、平均した値である。表面凹みは最表面から深さ方向にＶ字もしくはＵ字状の形態であるが、最表面からの深さおよび最表面の幅を測定したものである。光沢度は、ＪＩＳＺ８７４１に従い４５°方向の光沢度を圧延方向と直角方向で３箇所測定し、平均した値である。光沢度が３５０超の場合、光沢が良すぎ、ＳＵＳ３０４／２Ｂもしくは２Ｄの表面に求められる白っぽい色調が得られていない。よって、表面の凹み深さおよび表面の幅は、それぞれ下限を０．５μｍおよび１μｍとした。また、それぞれ下限を１μｍおよび２μｍとすると、白筋がもし存在しても目立たなくなり、均一で白っぽい色調が安定化するのでより好ましい。また、表面の凹み深さと幅が過度に大きいと研磨性や汚れ除去性が悪くなることから、上限を表面の凹み深さは１．４μｍ、表面の凹み幅は２．８μｍとした。

先述した様に、オーステナイト系ステンレス鋼板の２Ｂおよび２Ｄ肌には、黄色みを帯びた表面は適さない。本発明では、焼鈍・酸洗後の表面の黄色みと焼鈍・酸洗条件を詳細に検討した。図２に冷延板を焼鈍する際に、昇温度して１０００℃以上１２００℃以下の温度領域における保持時間と酸洗後のｂ＊の関係を示す。冷延板の焼鈍温度をこの範囲に設定した理由は、オーステナイト系ステンレス鋼板を再結晶させるには、１０００℃以上の温度が必要であり、また、焼鈍設備の耐熱性より、１２００℃超の加熱は無理なので、この温度範囲とした。ここで、ｂ＊はＪＩＳＺ８７２９に従い色差計で測定した値で、これが１．５以上になると肉眼で黄色っぽさを認識できる。これより、１０００℃以上１２００℃以下の温度領域における保定時間が４０秒以下の場合にｂ＊が１．５未満となり、黄色っぽい表面肌にはならない。黄色みと焼鈍条件の関係は明確では無いが、１０００℃以上１２００℃以下において保持される時間が長いとＭｎを主体とするスピネル系酸化物が最表面に濃化すること、Ｓｉの内部酸化が過度に進行することを知見しており、これらの酸化物はデスケール性が悪いために、製品板表面に極めて微量なスケール残りが生じると考えられる。１０００℃以上１２００℃以下の温度領域における保持時間が過度に短いと材質上の不具合が生じるため、１０秒以上４０秒以下とした。

ステンレス鋼板は酸化性雰囲気で焼鈍した後、４００〜４３０℃程度の硝酸ナトリウムを主組成とする溶融アルカリ塩でスケール改質処理が成され、硝弗酸もしくは硝酸電解処理によりデスケール処理される。本発明では、溶融アルカリ塩に鋼板を浸漬する際の浴温度および浸漬時間が色調に大きく影響することを見出した。図３に溶融アルカリ塩の温度、鋼板が接触する時間と光沢度およびデスケール状況の関係を示す。これより、溶融アルカリ塩の温度が３５０℃以上で、デスケールは出来るが、４４０℃未満では、酸洗後の光沢度が３５０超となり、白っぽい色調が得られない。これは、粒内の内部酸化層が完全に溶解出来なかったため、酸洗後に表面凹みが十分発達しなかったためと考えられる。そして、溶融アルカリ塩の温度が４４０℃以上で、酸洗後の光沢度が３５０以下となり、従って望ましい色調が得られる。溶融アルカリ塩の温度が４９５℃超の場合は、光沢度は３５０以下で望ましい色調が得られるが、スケール残りが生じる。また、４９５℃超では、鋼板との反応が過度に進行するため酸洗板にムラが生じる場合もある。これは、溶融アルカリ塩との反応が過度に進行し、鉄を主体とする酸化が著しく進行し、後の酸洗処理で除去出来なかったと考えられる。よって、溶融アルカリ塩の温度は、４４０℃以上４９５℃以下とした。更に、浸漬時間は、２秒以上であれば良く、過度に浸漬時間を長くすると、生産効率が著しく低下する他、表面の光沢ムラが生じるため、２秒以上３０秒以下とした。

本発明において、冷延した板を焼鈍する際に１０００℃以上１２００℃以下の温度領域における保持時間を１０〜４０秒の範囲にして処理すると同時に、焼鈍した鋼板を溶融アルカリ塩処理する際に処理温度が４４０℃以上４９５℃以下で２秒以上３０秒以下浸漬させて処理することにより、Ｍｎを主体とするスピネル系酸化物を抑制し、且つ、内部酸化を抑制すると共に、酸洗ムラの少ないさらに色調の優れたオーステナイト系ステンレス鋼板を得ることができる。

オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４を溶製、鋳造、熱間圧延、熱延板焼鈍、酸洗、冷延した後、表１の条件で焼鈍・酸洗処理を行い、調質圧延を行い製品とした。

上記のようにして得られた製品板の表面色調およびデスケール状況を評価した。

表１から明らかなように、本発明で規定する製法は、比較製法に比べて表面色調に優れていることがわかる。

尚、他工程における製法については適宜設計すれば良い。また、冷延板の焼鈍・酸洗における到達温度は、目的に応じて設定すれば良く、焼鈍雰囲気、酸液の種類、酸洗方法、水洗方法などは適宜選択すれば良い。更に、調質圧延は目的に応じて省略（２Ｄ仕上）しても構わず、焼鈍・酸洗処理後にレベラーなどの形状矯正工程を付与しても構わない。

表面の凹みの深さおよび表面の凹みの幅と光沢度の関係を示す図である。 焼鈍条件と製品板表面の色彩（ｂ＊値）の関係を示す図である。 溶融アルカリ処理条件と光沢度およびデスケール状況の関係を示す図である。

Claims (2)

1. 表面の凹み深さが０．５μｍ以上１．４μｍ以下、凹み幅が１μｍ以上２．８μｍ以下であるとともに、ＪＩＳＺ８７２９で規定するｂ＊が１．５未満であることを特徴とする２Ｂ仕上げ又は２Ｄ仕上げオーステナイト系ステンレス鋼板。
2. 冷延鋼板を酸化性雰囲気で焼鈍する際に１０００℃以上１２００℃以下の温度領域において保持される時間が１０秒以上４０秒以下とし、焼鈍した鋼板を溶融アルカリ塩処理する際に、温度が４４０℃以上４９５℃以下である溶融アルカリ塩に２秒以上３０秒以下浸漬させることを特徴とする請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。

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