JP4530559B2 - 表面光沢に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面光沢に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼板は、優れた耐食性が製品肌で得られることから広範囲に使用されており、更なる耐食性向上、加工性向上の他、高表面光沢を有することが要望されている。
ステンレス鋼板は、スラブを熱間圧延、熱延板焼鈍、冷間圧延、冷延板焼鈍後に調質圧延を施し、場合によってはテンションレベラーにより形状矯正される。
従来、ステンレス鋼板の表面光沢を向上させる方法としては、冷間圧延条件や調質圧延条件の最適化により成されてきた。
【０００３】
これまで、ステンレス鋼板の表面光沢については特開平６−１８２４０３号公報、特開平６−１８２４０２号公報、特開平７−３２００４号公報など多数公開されているが、これら従来技術は、冷間圧延後に平滑表面を得るために、圧延時に表面粗さが平滑なロールを使用して多パス圧延し、表面凹凸を低減していく方法である。
しかしながら、調質圧延後にテンションレベラーで形状矯正した際に、自由変形領域において表面にうねりが発生して、光沢が劣化する課題があった。また従来の冷間圧延方法では、ロール研磨目とは異なり、ロール表面に存在する超微細な突起が鋼板表面に転写されて、表面光沢が劣化する課題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、既知技術の問題点を解決するために、冷間圧延については、冷延ロール表面に存在する超微細な突起の形状を制御し、焼鈍において表層近傍の結晶粒度を制御することで、調質圧延−テンションレベラー矯正後の表面光沢に優れたステンレス鋼板を提供することにある。尚、ここで取り上げるロール表面に存在する超微細な突起は、数十〜数百ｎｍの円形の突起であり、通常のロール研削により生じる研削目とは形状が異なり小さいものである。
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明者らはステンレス鋼板表面についても圧延トライボロジー、結晶学的研究を、冷間圧延、焼鈍、調質圧延、テンションレベラー矯正工程について詳細に行った結果、以下に示す発明を完成した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は以下の構成を要旨とする。
（１） オーステナイト系ステンレス鋼板の冷間圧延において、Ｒａが０．０４μｍ以下かつ、直径５μｍ以上の表面突起高さが１００ｎｍ以下の圧延ロールで圧延した後、調質圧延を施すことを特徴とする表面光沢に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
（２） オーステナイト系ステンレス鋼板の冷間圧延において、Ｒａが０．０４μｍ以下かつ、直径５μｍ以上の表面突起高さが１００ｎｍ以下の圧延ロールで圧延した後、９００〜１１００℃で焼鈍して表面から１００μｍ深さ以内の結晶粒度が８〜１１とした後、調質圧延を施し、テンションレベラーで矯正することを特徴とする表面光沢に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
（３） 前記（１）又は（２）の調質圧延の伸び率は０．５％〜１．５％とすることが好ましい。
（４） 前記（２）のテンションレベラー矯正の伸び率は０．１％〜０．５％とすることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、ステンレス鋼板の冷間圧延において、Ｒａが０．０４μｍ以下かつ、直径５μｍ以上の表面突起高さが１００ｎｍ以下の圧延ロールで１パス以上圧延した後、９００〜１１００℃で焼鈍して表面から１００μｍ深さ以内の結晶粒度が８〜１１とした後、調質圧延を施し、テンションレベラーで矯正する表面光沢に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法である。
【０００８】
以下に本発明の限定理由について説明する。
通常、ステンレス鋼板の冷間圧延は、小径ロールによる多パス圧延が行われることが多い。この際、圧延ロールに平滑ロールが使用される場合がある。平滑ロールを使用した場合、鋼板表面の光沢は向上するが、しばしば超微細な鋼板表面の凹みにより白っぽい表面になる場合がある。
【０００９】
この超微細な凹みについて、原子間力顕微鏡やレーザー顕微鏡を用いたナノオーダーレベルの詳細な解析を行った結果、圧延ロール表面に存在する超微細突起が転写されていることが判明した。この超微細突起は圧延ロールを製造する際に凝固組織に起因して生成するもので、この突起が圧延時に鋼板表面を押しつけることで超微細凹みが形成される。
【００１０】
そこで、冷間圧延ロール表面と鋼板表面の光沢の関係を鋭意検討した結果、Ｒａが０．０４μｍ以下かつ、直径５μｍ以上の表面突起高さが１００ｎｍ以下の圧延ロールで１パス以上圧延することで、高光沢な冷延鋼板が得られることが可能になった。突起の直径については、１０ｎｍ未満では鋼板表面への影響は少ないため、本発明では直径１０ｎｍ以上の突起について限定した。ここで突起高さは、通常の触針式粗さ計では測定困難であるため、原子間力顕微鏡を使用して測定した。
【００１１】
Ｒａについては、ＪＩＳ Ｂ０６０１に規定された方法に準じて、中心線平均粗さ（Ｒａ）を測定した。Ｒａが０．０４μｍ超の粗い圧延ロールで圧延すると、ロール目の残存したり、圧延油がトラップされることによるオイルピットが形成され、光沢が劣化する。また圧延ロール表面の超微細突起については、直径５μｍ以上の突起が光沢劣化に影響し、その高さが１００ｎｍ以下であれば鋼板表面の凹み形成への影響は少ない。
図１に圧延ロール表面の超微細突起高さと冷延板光沢度の関係を示す。これより、冷延ロール表面についてはＲａが０．０４μｍ以下かつ、直径５μｍ以上の表面突起高さが１００ｎｍ以下の圧延ロールで１パス以上圧延するとした。
【００１２】
次に結晶粒度について説明するが、調質圧延後に製品とする場合は光沢に及ぼす結晶粒度の影響は少ないが、調質圧延後にテンションレベラーを付与する場合は結晶粒度が光沢度に大きく影響する。ステンレス鋼板の光沢に及ぼす要因として、表面の粗さやオイルピットと呼ばれる表面欠陥が最も影響し、平滑性が問題となる。
【００１３】
しかしながら、圧延スケジュールなどの工夫により製造された粗さが小さくオイルピットが少ない鋼板においても、調質圧延後にテンションレベラー加工を受けた場合、表面に微小なうねりが生じ、白っぽい表面となり光沢が劣化する場合がある。これは、テンションレベラー矯正時には鋼板表面が自由変形するために、伸び率の増加とともに表面うねりが発生するため、光沢が劣化するのである。
ここで、テンションレベラーは形状矯正が目的で付与され、平均的には伸び率０．３％が付与される。この現象について詳細に検討した結果、表層近傍において、結晶粒毎に異なる変形が異なることによりうねりが生じて表面凹凸が発生することを見出した。
【００１４】
そこで、テンションレベラー加工時に生じる表面凹凸を抑制するための条件を鋭意検討した結果、表面から１００μｍまでの結晶粒度が８〜１１とすることによって、表面光沢度がＧｓ８００以上有する高光沢ステンレス鋼板の製造が可能になった。
【００１５】
結晶粒度の測定は、ＪＩＳ Ｇ０５５１に規定された方法に準じ、表層から１００μｍ深さにおける結晶粒度を測定した。光沢度の測定は、ＪＩＳ Ｚ８７４１に規定された方法でＣ方向（幅方向）について、入射角４５°方向の光沢度 （Ｇｓ４５°）を測定した。
【００１６】
図２に示す様に、結晶粒度が大きいとテンションレベラー加工後の光沢が劣化する。結晶粒度が８以上で光沢度が８００以上になるが、８未満では光沢度が８００未満となり、表面が白っぽく、光沢不良となる。これは、結晶粒度が大きい即ち結晶粒が細かい場合、結晶粒界により拘束されるためうねりが生じにくくなるが、結晶粒度が小さい即ち結晶粒が粗い場合、粗粒部が優先的に塑性変形すると共に、粒界の拘束が少ないためと考えられる。
【００１７】
よって、本発明のステンレス鋼板は、表面から１００μｍ深さまでの結晶粒度が８〜１１にすることが必要である。ここで、表面から１００μｍまでの結晶粒度という点については、１％以下のテンションレベラー矯正では表層近傍の結晶粒単位の変形が表面凹凸の主要因になるためである。また、結晶粒度が１１を超えるような細粒材では延性が低下するため、上限を１１以下とした。
【００１８】
次に、表面から１００μｍ深さの結晶粒度が８〜１１を得るための焼鈍温度について説明する。
焼鈍温度が低いと再結晶後の粒成長が生じ難くなるため細粒組織となり、テンションレベラー矯正時の結晶粒単位のうねりは生じ難くなる。しかしながら、過度に低温で焼鈍した場合、延性の低下や光輝焼鈍時にブルーイングと呼ばれる表面着色が生じるため、９００〜１１００℃とした。更に、材質や製造コストを考慮すると焼鈍温度は、９５０〜１０５０℃が望ましい。
【００１９】
また、調質圧延については、高い伸び率ほどロールの転写性が良く、光沢が向上するが、過度に高くすると材質が劣化したりロール肌荒れが生じるため、伸び率は０．５〜１．５％が望ましい。更に、テンションレベラーは伸び率が高いと表面うねりが発生し易くなり、光沢が劣化するため、その伸び率は０．１〜０．５％が望ましい。図３に調質圧延とテンションレベラーの伸び率と光沢度の関係を示すが、上記範囲内であれば光沢度が８００以上有り、テンションレベラーを付与しても高光沢を維持できる。
【００２０】
【実施例】
オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ）を溶製、鋳造してスラブとした後、熱間圧延、熱延板焼鈍、冷間圧延、冷延板焼鈍を施し、調質圧延（伸び率０．８％）、テンションレベラー（伸び率０．３％）工程を経て製品板とした。
【００２１】
上記にようにして得られた０．７ｍｍ厚の製品板について、光沢度（Ｃ方向）と表層から１００μｍ深さ以内の結晶粒度を測定した。
表１から明らかなように、本発明例は比較例に比べて光沢度が高く、表面光沢に優れている。特に、表面から１００μｍ深さまでの結晶粒度が８〜１１の本発明例は、テンションレベラー後も高光沢を有している。
【００２２】
なお本発明の効果は、冷間圧延−焼鈍を２回繰り返す２回冷延法においても有効である。また冷間圧延と調質圧延条件については、本発明範囲内であれば圧延速度、圧下率、潤滑油の有無や種類は適宜選択すれば良い。冷延板焼鈍については、表面光沢を考慮して無酸化雰囲気で焼鈍する光輝焼鈍が望ましいが、大気焼鈍−酸洗工程において適用することも可能である。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によればテンションレベラー矯正時の光沢劣化を防止でき、表面光沢に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷延ロール表面の超微細突起高さと光沢度の関係を示す図である。
【図２】表層から１００μｍ深さの結晶粒度と光沢度の関係を示す図である。
【図３】調質圧延伸び率、テンションレベラー伸び率と光沢度の関係を示す図である。

Claims (4)

1. オーステナイト系ステンレス鋼板の冷間圧延において、Ｒａが０．０４μｍ以下かつ、直径５μｍ以上の表面突起高さが１００ｎｍ以下の圧延ロールで圧延した後、調質圧延を施すことを特徴とする表面光沢に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
2. オーステナイト系ステンレス鋼板の冷間圧延において、Ｒａが０．０４μｍ以下かつ、直径５μｍ以上の表面突起高さが１００ｎｍ以下の圧延ロールで圧延した後、９００〜１１００℃で焼鈍して表面から１００μｍ深さ以内の結晶粒度が８〜１１とした後、調質圧延を施し、テンションレベラーで矯正することを特徴とする表面光沢に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
3. 調質圧延の伸び率を０．５％〜１．５％とすることを特徴とする請求項１又は２記載の表面光沢に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
4. テンションレベラー矯正の伸び率を０．１％〜０．５％とすることを特徴とする請求項２記載の表面光沢に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。

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