JPH0390600A - 耐食性と外観性の優れたＣｒ含有冷延鋼板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は建築内外装部材、家庭用器具類、車両部材など
の各用途に使用されるＣｒ含有冷延鋼板の製造法に関す
るものである。

（従来の技術） Ｃｒ含有冷延鋼板は、その仕様も多種多様で製造工程も
多岐にわたっているが、一般には熱間圧延されたＣｒ含
有厚板を表面研削したのち冷間圧延し、焼鈍し、酸洗し
、さらに必要によっては調質圧延や冷間圧延、表面処理
が施されて製品に供される。

Ｃｒ含有冷延鋼板は一般に耐食性が優れているものの、
焼鈍時生成する酸化膜が製品表面の平滑性を害し、絞り
加工時のダイスの寿命を短縮したり、電気抵抗溶接作業
をできにくくするなどの問題がある。

この問題を解決する方法として酸化膜除去法が多くの文
献で紹介されている。たとえば、酸洗方法としては「鋼
鉄便覧　昭和３７年４月５日　■丸首発行　第１２５８
頁表１５−３Ｊには〔硝酸−弗酸〕　〔硫酸−弗酸−ク
ロム酸〕　〔硫酸−硝酸−弗酸〕などのような種々の酸
洗液が開示されている。

また、このほかにも、特開昭５６−８１６８８号公報に
は〔硫酸溶液〕　〔硫酸第２鉄−硫酸〕の混合溶液など
、各種の酸洗溶液が明らかにされている。また中性塩電
解法としては硫酸ナトリウム水溶液を用いる方法が「日
立評論５８　　Ｎα９　Ｐ、６９８　（１９８３）Ｊに
Ｎａ、Ｓ０４水溶液を用いる方法が、また溶融塩処理法
としては〔苛性ソーダー苛性カリ−硫酸ソーダ〕の混合
溶融塩で酸化膜を処理する方法が「金属表面技術便覧　
昭和４８年　日刊工業新聞社　第８版Ｐ、２０７Ｊに紹
介されている。

しかしながら、これらの酸化膜除去法にはそれぞれ問題
があった。鉄鋼便覧や特開昭５６−８１６８８号公報で
紹介された各種の混合酸を用いた「浸漬酸洗法」は９０
℃程度の高温で操業してもなお酸洗を終了するのに数１
０秒を要する場合が多く、また溶液性能の劣化が著しく
早いので酸洗コストが高くなる欠点がある。また「中性
塩電解法」は肉眼的には仕上げ表面は良いが、鋼板素地
の溶解が少ないため、微細な酸化膜が残留して耐食性を
劣化させる問題があるので、処理時間を長く行う必要が
ある。さらにまた、「溶融塩処理法」は高温の溶融塩を
用いることから派生する作業の困難さ、長時間処理およ
びコスト高の難点がある。

このようにＣｒ含有鋼板の製造工程において、鋼板の酸
洗に先立って施される焼鈍工程との関連で酸洗作業時間
が長くなったり、酸洗後の表面品質が不安定になるなど
の解決すべき問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者らは、このような問題を解消して耐食性と外観
性の優れたＣｒ含有冷延鋼板を製造することを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らはかかる課題を解決すべく、研究と実験を重
ねた結果、Ｃｒ含有冷延鋼板の製造工程における焼鈍過
程において、焼鈍雰囲気とその露点を厳格に管理するこ
とにより酸化膜の生成量が少なく、しかも電解酸洗で短
時間にそれが溶解除去されやすいように改質されること
を知見した。本発明はこの知見に基づいて構成したもの
で、その要旨は、Ｓｉ　：　０．８％以下、Ｃｒ：８〜
２５％を含有するＣｒ含有冷延調板を、露点−１５℃〜
−４０℃の弱酸化性雰囲気中でかつ該鋼板の再結晶開始
温度〜再結晶完了温度プラス５０°Ｃの温度で焼鈍し、
しかる後に２０〜４００　ｇ／ｌの硫酸水溶液にフルオ
ロケイ酸塩、若しくはフルオロホウ酸塩を添加し、更に
硝酸塩、硫酸塩の１種または２種を混合した酸洗水溶液
で電解酸洗することを特徴とする耐食性と外観性の優れ
たＣｒ含有冷延鋼板の製造法にある。

以下、本発明について詳細を説明する。

転炉、電気炉などの溶解炉あるいはさらに真空脱ガス処
理で溶製された溶鋼を連続鋳造または造塊、分塊法を経
て鋼片を製造し、熱間圧延し、表面が清浄化されて冷間
圧延が施され、Ｓｉ　：　０．８％以下、Ｃｒ：８〜２
５％を含有するＣｒ系鋼板の冷延板が製造される。

Ｓｉは一般的に鋼板の高温酸化性を高める目的で添加さ
れる。しかしながら本発明においてＳｉは別の目的から
制限する。すなわち第１図で示すようにＳｉ含有量の増
加に従って鋼板の表面に生成する酸化膜が厚くなり、ま
たその酸化膜を除去する酸洗時間が長時間化する。した
がってＳｉの含有量は前述の高温酸化性保持効果と、低
下する酸洗性を配慮して０．８％以下とし、その含有量
も本発明の目的から少ないほど好ましい。

Ｃｒは鋼板の耐食性を改善する有効な成分である。

その効果を得るためのＣｒの量は８％以上であるが２５
％を越えると第１図に示すように、鋼表面に厚い酸化膜
を生成して酸洗時間を著しく長時間化する。したがって
本発明においてＣｒの含有量は８〜２５％とした。

さらに本発明においてはＳＵＳ　２０１，５ＵＳ３４７
の如く多量のＮｉを含有させても良く、Ｎｂ、　Ｔｉ、
　Ｍｏ、　ｊＶなどの機械的性質改善成分を少量添加し
ても良い。

なお、不純物成分としてのＰ、　　Ｓなどは少ないほど
好ましい。

本発明はこのような成分組成の冷延板を焼鈍する。焼鈍
は鋼板に靭性、展延性を与えて加工を容易にするために
行うのであるが、その処理効果を高めるためには雰囲気
ガスとその露点および加熱温度を管理する必要がある。

ステンレス鋼板の製造プロセスにおいて焼鈍処理は、焼
鈍のあと酸洗されないいわゆるＢＡ裏表面得るための非
酸化性雰囲気（光輝焼鈍炉）、もしくは２Ｂ、２０表面
を得るために、後工程で表面の酸化膜を除去することを
前提とした燃焼ガス雰囲気（大気焼鈍炉）が−船釣に用
いられる。しかし本発明では焼鈍中に鋼板表面に発明目
的を達成するのにふされしい酸化膜を生成させるため弱
酸化性雰囲気を採用する。弱酸化性雰囲気に保つ本発明
と従来法の効果上の差異をを比較すると下記表に示すと
おりである。

上表に示した、昇温速度が速い性質は普通鋼より再結晶
温度が高いステンレス鋼板には特に有用である。酸化膜
があれば昇温速度が上昇するは表面の黒度が上がるため
である。また、非酸化性雰囲気中で焼鈍されたものに表
面介在物が存在するのは、焼鈍後酸洗されないため、介
在物が表面に残留するためである。

弱酸化性雰囲気に保つには、雰囲気中のＨ２濃度と露点
が重要な要因となる。本発明におけるＨ２濃度は１〜２
０％に限定する。Ｈ２濃度が１％未満であれば酸化膜の
厚みは著しく厚くなり、後で行われる酸洗作業が煩雑に
なる。またＨ２濃度が２０％を越すと供給するガスのコ
ストがかさみ、操業面での安全管理に間朋を生ずる。

一方、雰囲気の露点制御は酸化膜の生成が過剰になるこ
とを防止する有効な要因である。現在、いわゆる連続焼
鈍装置として普通鋼の分野で採用されている雰囲気焼鈍
は、露点が±０°Ｃから一１０°Ｃで行われている。こ
れは普通鋼がこの程度の露点でも表面が着色しないばか
りか、むしろ表面が適当に活性化されて後の工程でなさ
れるメツキ処理、塗装前処理などが容易に行え、しかも
高性能を確保できるためである。しかし、ステンレス鋼
の場合はこの程度の露点では酸化膜が厚くなりすぎて前
述の不都合を生じる。各種のステンレス鋼板を用いた実
験で調査した結果、露点は昇温速度の確保、後処理とし
ての酸洗性向上の観点から−１５℃〜−４０°Ｃと規定
される。すなわち、露点が一１５゛Ｃより高いと酸化膜
が厚くなり酸洗に要する時間が極端に長くなる。また、
大量生産に適した大規模な連続焼鈍設備を一４０°Ｃよ
り低い露点に維持することは、炉のシール度、大量に供
給する雰囲気ガスの精製のためにコスト高となり、しか
もステンレス鋼表面の着色が薄くなって昇温性が低下す
るという不都合な問題を生ずる。

第２図、第３図は上述の露点に関する技術内容を説明す
るものである。第２図は加熱雰囲気の露点が酸化膜厚み
、酸洗完了までに要する時間に及ぼす影響、第３図は露
点と生成する酸化膜の厚み方向の組成の関係について示
したものである。第２図から明らかなように、代表的鋼
成分を、同じく代表的焼鈍条件、酸洗条件で処理すると
露点が一１５℃を境に、酸化膜の厚み、性状および酸洗
性が急激に変動する。さらに露点は一４０°Ｃより低く
なると酸化膜はより薄くなるが、この露点を確保するに
は炉内に導入する雰囲気ガスの費用と、清浄性の保持費
用のために具入なコスト高をきたす。従って露点範囲は
一１５℃〜−４０°Ｃとすべきである。

また第３図は、焼鈍によって鋼板の最表面に生成する酸
化膜のＣｒの濃度が高くなる結果、皮膜直下の鋼中Ｃｒ
濃度の低下、いわゆる脱Ｃｒ層が、雰囲気中の露点が高
いほど厚くなることを示している。

したがって本発明の目的において露点は一１５°Ｃ以下
にする必要がある。また、酸化膜直下の脱Ｃｒ層が厚く
なると、酸洗における素地の溶解が促進されるので、酸
洗仕上がり外観が過度の凹凸粗面になりやすく、製品価
値を減じる不都合がもたらされる。

この場合の焼鈍加熱温度について第４図に示す。

すなわち、第４図は、加熱温度が酸化膜厚み、酸洗完了
までの時間に及ぼす影響について示したものである。第
４図から明らかなように、代表的鋼成分、焼鈍雰囲気で
処理すると、加熱温度は高くなればなるほど酸化膜を増
大し酸洗性を劣化するので、採用する加熱温度は再結晶
完了温度プラス５０℃までである。また、再結晶開始温
度未満であれば当然酸化膜は薄いが、材質性能の点で本
発明の目的とする良加工性が得られない。

上記のようにして製造されたＣｒ含有冷延鋼板の焼鈍板
は、２０〜４００ｇ／ｎの硫酸水溶液にフルオロケイ酸
塩、若しくはフルオロホウ酸塩を添加し、更に硝酸塩、
硫酸塩の１種または２種を混合した酸洗溶液で電解酸洗
する。この酸洗法は特公昭６３−４５４８０号公報で示
された方法に増始する。

その技術のうちまず酸洗溶液組成について説明する。硫
酸は酸化膜の溶解作用、通電性向上のために添加するも
ので、使用する他の溶質と共存する場合、２０　ｇ　／
　１未満の濃度では酸洗効率が著しく悪く、４００ｇ／
ｌ超の濃度では過酸洗となって表面外観を害する。硫酸
水溶液中に必然的に添加されるフルオロケイ酸ソーダ、
フルオロホウ酸ソーダのごとき塩は酸化膜の除去速度を
大幅に向上させる。また選択的に混合される硝酸塩は酸
化膜の除去速度を向上させるが、素地の過酸洗を抑制す
る効果がある。また、交番電解酸洗が適用される場合に
、この硝酸塩は陰極反応時に素地表面の溶解を促進する
ため、酸洗速度を向上させる効果がある。硫酸塩は電解
酸洗における過酸洗を抑制する効果がある。その効果は
比較的Ｃｒ含有率の低いＣｒ含有鋼板において顕著であ
る。

本発明では酸洗に電解反応が採用されることでＣｒ酸化
膜の溶解が促進される結果、酸洗性が飛躍的に向上する
。電解によるこの挙動は、陽極部分における（Ｆ）イオ
ンの存在が〔ペルオキソ硫酸〕を生成させ、この物質が
難溶解性のＣｒ酸化膜を変質させるものと考えられる。

次に本発明の実施例を示す。

実施例１ 第１表に示した各種のＣｒ含有鋼板の冷延コイル（厚み
１．Ｏｎｍ、幅１０００ａｕ）を、第２表に示す加熱条
件および酸洗条件で製造した。その結果、同じく第２表
に示す酸洗作業性、品質性能を得た。第２表下欄に示し
た従来法と比較すれば本発明の優位さが明確である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、短時間の酸洗で、し
かも仕上がり外観性など解決すべき課題の多かったＣｒ
含有冷延鋼板の従来法を改善することができる。

すなわち、本発明は ｌ　短時間酸洗が可能であるから高速大量生産を実現で
きる、 ２　得られる品質は外観が平滑である、３　焼鈍時に発
生する脱ＣｒＪｉが少ないので、表面のＣｒ濃度を確保
できるのでＣｒ含有冷延鋼板特有の表面特性を発揮でき
る、 ４　酸洗の遂行によって酸洗液中に混入してくるＦｅを
中心とする素地溶解骨は、生成する脱Ｃｒ層の少ない本
発明品の酸洗では少ないので、酸洗の遂行によって回避
できない酸洗液の老化を遅らせる効果がある、 などの利点があるので、工業的な貢献は計りしれない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋼中のＣｒ、　Ｓｉ量と酸化膜厚みおよび酸
洗完了時間の関係を示す図、第２図は、加熱時の雰囲気
露点と酸化膜厚みおよび酸洗完了時間の関係を示す図、
第３図は露点と生成する酸化膜の組織に関するグロー放
電分光分析計分析結果を示す図、第４図は加熱温度と酸
化膜厚みおよび酸洗完了時間の関係を示す図である。 第１図〜第４図の原板組成、焼鈍条件、酸洗条件は下記
のとおりである。 第１図：鋼中Ｃｒ、　Ｓｉ含有量と表面特性第２図：加
熱雰囲気露点と表面特性 第３図：加熱雰囲気の露点と表面近傍Ｃｒ。 Ｆｅ濃度 （ＧＤＳ ニゲロー放電分光分析計による） 第４図：加熱温度と表面特性

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉ：０．８％以下、Ｃｒ：８〜２５％を含有するＣｒ
   含有冷延鋼板を、露点−１５℃〜−４０℃の弱酸化性雰
   囲気中でかつ該鋼板の再結晶開始温度〜再結晶完了温度
   プラス５０℃の温度で焼鈍し、しかる後に２０〜４００
   ｇ／ｌの硫酸水溶液にフルオロケイ酸塩、若しくはフル
   オロホウ酸塩を添加し、更に硝酸塩、硫酸塩の１種また
   は２種を混合した酸洗水溶液で電解酸洗することを特徴
   とする耐食性と外観性の優れたＣｒ含有冷延鋼板の製造
   法。