JPH09184012A

JPH09184012A - 表面光沢性および耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH09184012A
Application number: JP34235995A
Authority: JP
Inventors: Kunio Fukuda; 國夫福田; Yoshikazu Kawabata; 良和河端; Kazuhide Ishii; 和秀石井; Susumu Sato; 佐藤　　進; Masaharu Ikeda; 雅晴池田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】中性塩電解処理後に、酸洗や酸洗後の研磨を
施すことなく、良好な光沢性と耐食性とを備えたオース
テナイト系ステンレス鋼板の製造方法を提供する。【構成】オーステナイト系ステンレス鋼を冷間圧延
し、その後燃焼性ガス雰囲気中で焼鈍し、引き続いて脱
スケールするに当たり、ステンレス鋼のSi量を０．３wt
％以下に制限し、最高温度が９５０〜１２００℃で、か
つ前記最高温度に達するまでの時間がｌｎ｛２．５×１０⁵×（ｔ−２０）｝≦２．２×１０
⁴／（Ｔ＋２７３）Ｔ：最高温度（℃）ｔ：900 ℃から最高温度までの昇温時間（sec ）を満足する条件で焼鈍し、その後ｐＨが０〜２．５の硫
酸ナトリウム溶液中で電解処理を行って脱スケールす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面光沢性および
耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼板（鋼帯
を含む。）の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＵＳ３０４を代表とするオーステナイ
ト系ステンレス鋼板は、耐熱性、耐食性、加工性等の特
性が優れており、その使途は広範囲にわたっている。こ
のオーステナイト系ステンレスの冷延鋼板は、熱間圧
延、熱延板焼鈍、酸洗、そして冷間圧延の一連の工程を
経た後、焼鈍を行い、所定の材質に調整される。焼鈍の
方法には、強還元性雰囲気で処理する方法と燃焼雰囲気
中で処理する方法とがある。前者の方法は、光輝焼鈍
（ＢＡ）と呼ばれ、生成する酸化皮膜（スケール）は、
極めて薄く、ほとんど圧延ままの光沢が得られるが、焼
鈍雰囲気に強還元性ガス（Ｈ₂、Ｈ₂＋Ｎ₂）を用いる
ため操業が困難であるとともに、設備が大変複雑にな
り、コストがかかるという難点がある。一方、後者の方
法は、焼鈍ガスとしてはプロパン、ブタン等の燃焼ガス
を用いるので焼鈍の操業が行いやすという点では好まし
い方法と言えるが、焼鈍時に、鋼板表面に一定厚さ以上
のスケールが生じるため、このままでは耐食性や成形・
加工時のダイス寿命などに悪影響を及ぼす。このため、
燃焼雰囲気中で焼鈍を行う場合には、通常、焼鈍した後
に脱スケールのための酸洗処理を行っていた。

【０００３】ところで、従来、燃焼雰囲気中で焼鈍した
後に施される脱スケール処理としては、溶融アルカリ塩
に浸漬するソルト処理もしくは、硫酸ナトリウム、硝酸
ナトリウム等の中性塩溶液中における電解処理などの工
程の後に、硫酸、硝酸、硝弗酸等の酸溶液に浸漬または
電解処理する工程を組み合わせる方法が用いられてい
た。この酸処理において、硝酸と弗酸からなる混酸を用
いる酸洗工程を取り入れるのが一般的であった。しか
し、このような混酸による脱スケール処理を行った場合
に、スケール層は除去されるものの、酸洗後の鋼板表面
は、混酸により粒界が浸食された状況となり光沢が低下
するという現象を招く。一旦このような表面状態になる
と、その後に鋼板を軽圧下して調質圧延を施しても、そ
の表面光沢は圧延時の表面光沢に比べ、著しく劣るもの
となる。したがって、このような酸洗を行った後で十分
な表面光沢を得るためには、酸洗後の研磨処理が必要不
可欠となっていた。

【０００４】そこで、燃焼雰囲気中焼鈍材の酸洗後にお
ける研磨工程の負荷を小さく、また表面光沢を向上させ
るために、これまでにもいくつかの提案がなされてき
た。例えば、特公昭62-60164号公報では、ステンレス鋼
を冷間圧延後、クロスベルトで表面を研磨後、焼鈍酸洗
し、必要に応じて調質圧延を施して製品とする技術が提
案されているが、クロスベルトでの表面研磨という大が
かりな装置が必要なため、大幅なコストアップをきたす
という欠点がある。また、研磨性を向上させることを目
的として、特公平3-60920 号公報では、熱延焼鈍板を、
特定濃度の硝酸と弗酸の混酸中で脱スケールすることに
よって、粒界浸食性を低減させることを提案したもので
ある。しかし、この技術では、表面を多量に溶解するた
めに、ムラが出やすく、また粒内にも凹凸がでやすく、
酸洗後の表面光沢は必ずしも良好なものとはならないと
いう問題がある。さらに、特開平6-17271 号公報、特開
平6-280064号公報では、焼鈍条件および硝酸・弗酸濃度
を規定して粒界浸食を出来るだけおさえ、研磨性をよく
しようとするものである。しかし、これらの従来技術で
も、調質圧延後に十分な光沢を得るためには、研磨が必
要不可欠であり、また、酸濃度を規定したことにより、
表面の脱クロム層を十分除去しきれず、酸洗後の耐食性
が従来方法に比べて劣るという問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、燃焼
雰囲気中で焼鈍してオーステナイト系ステンレス冷延鋼
板を製造する際における上記既知技術は、いずれも、光
沢を得るためには酸洗後に研磨が必要なこと、得られた
光沢も必ずしも十分ではないこと、また酸洗後の耐食性
も不十分であるといった問題を抱えていた。そこで、本
発明の目的は、上記既知技術が抱えている問題点を惹起
することのないステンレス鋼板の製造方法を提供するこ
とにあり、中性塩電解後必須の工程であった、酸洗や研
磨に伴う品質低下を招くことのない安価なオーステナイ
ト系ステンレス鋼板の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、酸洗後の研磨を必要としない、あ
るいはさらに酸洗をも必要としない、中性塩電解処理の
みで良好な光沢性と耐食性とを備えた、安価なオーステ
ナイト系ステンレス鋼板の製造方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】さて、本発明者らは、上
掲の目的の実現に向けて、先ず、オーステナイト系ステ
ンレス鋼の成分特にSiや焼鈍条件を変えて、鋼板表面に
生成する酸化皮膜（スケール）および地鉄粒界、粒内の
Cr欠乏層を観察するとともに、脱スケール性について詳
細に調査した。その結果、鋼中のSi成分を制限すること
により、地鉄表層のSi濃化を防げることが可能になるこ
と、また900 ℃からの昇温パターンを適正に制御すれば
スケール厚および粒内、粒界でのCr欠乏層の成長を抑え
ることができることを見いだした。また、中性塩電解時
のｐＨを特定の範囲に調整することにより、選択的にF
e、Cr、Siといった元素の酸化物を溶解できることを見
出した。

【０００７】本発明は、以上の知見に基づいて完成され
たものである。すなわち、本発明は、オーステナイト系
ステンレス鋼を冷間圧延し、その後燃焼性ガス雰囲気中
で焼鈍し、引き続いて脱スケールするに当たり、ステン
レス鋼のSi量を０．３wt％以下に制限し、最高温度が９
５０〜１２００℃で、かつ前記最高温度に達するまでの
時間がｌｎ｛２．５×１０⁵×（ｔ−２０）｝≦２．２×１０
⁴／（Ｔ＋２７３）Ｔ：最高温度（℃）ｔ：900 ℃から最高温度までの昇温時間（sec ）を満足する条件で焼鈍し、その後ｐＨが０〜２．５の硫
酸ナトリウム溶液中で電解処理を行って脱スケールする
ことを特徴とする表面光沢性および耐食性に優れるオー
ステナイト系ステンレス鋼板の製造方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。まず、本発明ではオーステナイト系ステンレス鋼
中のSi量を0.3 wt％以下とする必要がある。これは、本
発明者らが、鋼中のSi成分と地鉄界面のSi濃化層を検討
した結果、Si量が0.3 wt％を超えると、鋼板表面に多量
のSi酸化物が生成し、地鉄表面の電気抵抗が増し、中性
塩電解時の脱スケール効率を低下させ、後述する硫酸ナ
トリウム溶液のｐＨを2.5 以下にしても、Si系の酸化物
が除去できなくなり、これを除去するためには後工程で
混酸浸漬を行わなければならなくなる。言い換えれば、
Siの量を0.3 wt％以下に制限すれば、酸化皮膜と地鉄界
面に中性塩電解で除去しにくい、Si系の酸化物が濃化せ
ず、とくに中性塩電解後に混酸に浸漬するなどの処理を
施さなくても、酸化皮膜を除去できる。従って、オース
テナイト系ステンレス鋼中のSi量は、0.3 wt％以下に制
限する必要がある。このSi量は、少ないほど良いので特
に下限を定める必要はないが、製鋼技術から考えて過度
に少なくすると、鋼中の酸素を増加させ、耐食性等に悪
影響を及ぼすことが考えられるので、0.05〜0.25wt％と
するのが好ましい。

【０００９】次に、本発明では、焼鈍ガスとして燃焼性
ガスを用いる。燃焼性ガスとしては、ＬＰＧ，ＬＮＧ、
コークス炉ガス等が考えられるが、本発明では、燃焼前
のガスは、これらいずれのガスを使用しても同様な効果
が得られるので、とくに制限を加える必要はない。

【００１０】本発明においては、この焼鈍の条件を、最
高温度が９５０〜１２００℃で、かつ前記最高温度に達
するまでの時間がｌｎ｛２．５×１０⁵×（ｔ−２０）｝≦２．２×１０
⁴／（Ｔ＋２７３）Ｔ：最高温度（℃）ｔ：９００℃から最高温度までの昇温時間（sec ）を満足する範囲で行う必要がある。これは、発明者ら
が、焼鈍パターンとスケール厚および組成を詳細に検討
した結果、スケールの生成速度は９００℃から急激に速
くなり、スケール厚および組成は、９００℃からの昇温
時間と最高（到達）温度に支配されるという知見に基づ
くものである。

【００１１】まず、最高温度が９５０℃未満では、再結
晶するまでに長時間を必要とし、高速で通板することが
できなくなる。一方、１２００℃を超えると、結晶粒が
粗大化し、加工時にオレンジピール等の悪影響を招くの
で、最高温度は９５０〜１２００℃の範囲、好ましくは
１０００〜１１５０℃とする。また、最高温度に達する
までの昇温時間ｔ（sec ）が、ｌｎ｛２．５×１０⁵×
（ｔ−２０）｝にして、２．２×１０⁴／（Ｔ＋２７
３）（ただし、Ｔ：最高温度（℃））を超えるとスケー
ルが厚くなりすぎ、後工程の中性塩電解のみでは脱スケ
ールできなくなり、また、スケールが厚くなる分、界面
のCr濃度が下がり、表面を多量に溶解させねばならなく
なり、光沢性が劣化する。したがって、焼鈍における昇
温時間は、ｌｎ｛２．５×１０⁵×（ｔ−２０）｝≦
２．２×１０⁴／（Ｔ＋２７３）とする必要がある。

【００１２】さらに、本発明では、ｐＨが０〜2.5 の中
性塩溶液中で電解処理を行うことを必要とする。これ
は、ｐＨが2.5 を超える溶液中では、Fe、Cr系の酸化物
は除去できるが、Si系の酸化物は、鋼中のSi濃度を低減
させ濃化層を薄くしたとしても、完全に除去することが
できず、スケールが残り耐食性を劣化させるからであ
る。したがって、このｐＨを2.5 以下にすれば、極薄い
Si系の酸化物は溶解することができ、硫酸ナトリウム溶
液中での電解のみで脱スケールを完了することができの
である。また、ｐＨが０未満になると、地鉄が多量に溶
解し、表面がピット状に浸食され、またスマット等も発
生し、光沢度が低下する。したがって、中性塩溶液中の
ｐＨは０〜2.5 とする。なお、硫酸ナトリウム溶液中で
の電解電流値、温度、濃度等は通板速度に応じて適宜決
めればよいので、特に限定する必要はないが、例えば電
解電流は４０〜２００ｃ／ｄｍ²、温度は７０〜９０
℃、濃度は１００〜２００ｇ／ｌの範囲として電解する
のが好ましい。

【００１３】上述したように、本発明法をオーステナイ
ト系ステンレス冷延鋼板にすると、中性塩電解のみで脱
スケールが完了し、混酸等による酸洗や研磨を施さなく
ても、十分な光沢を得ることができる。なお、これ以外
の処理、例えば中性塩電解後の硝酸電解、調質圧延等の
付加的な処理も必要としないが、必要に応じて、これら
の付加的処理を適宜採用することは何ら差し支えるもの
ではない。

【００１４】

【実施例】実施例１表１に示す成分組成のオーステナイト系ステンレス鋼を
実験室的に溶製し、熱間圧延、熱延板焼鈍、酸洗の後、
冷間圧延し、板厚1.0mm の冷延鋼板とした。その後、３
５秒で９００℃まで、９００℃から１１００℃までを３
５秒で昇温し、１０秒保持するというパターンで焼鈍し
た。この時の焼鈍雰囲気として用いたガスはコークス炉
ガス燃焼雰囲気中で、空気比は1.1 〜1.5 とした。この
焼鈍板を、浴温８０℃、濃度２０％、ｐＨ＝１のＮａ₂
ＳＯ₄中で１０（Ａ／ｄｍ²）×１２sec の条件で中性
塩電解を行った。

【００１５】

【表１】

【００１６】得られた中性塩電解のままの鋼板につい
て、脱スケール性、表面光沢性および耐食性等を評価し
た。ここに、脱スケール性の判定は目視により、表面光
沢性は光沢度(JIS Z 8741)により評価した。また、耐食
性の判定はＳＳＴ試験（JIS Z 2371）による3 ヶ月後の
発錆面積により評価した。なお、焼鈍効果を確認するた
めに，引張試験（ＪＩＳ−Ｚ−２２０１）による機械的
性質を調査した。これらの実験結果を併せて表１に示
す。表１から、Si量が多い比較例は脱スケール性が悪
く、表面光沢性、耐食性共に劣っているが、発明例はい
ずれも、焼鈍後の機械的性質も良好な上、中性塩電解の
ままでも、これらの全ての特性に優れていることが判
る。

【００１７】実施例２表２に示す成分組成のオーステナイト系ステンレス鋼を
実験室的に溶製し、熱間圧延、熱延板焼鈍、酸洗の後、
冷間圧延し、板厚1.0mm の冷延鋼板とした。その後、３
５秒で９００℃まで、９００℃から最高温度までは表３
に示す条件で昇温し、１０秒間保持するというパターン
で焼鈍した。この時の焼鈍雰囲気として用いたガスはコ
ークス炉ガス燃焼雰囲気で、空気比は1.1 〜1.5 とし
た。この焼鈍板を、浴温８０℃、濃度２０％、ｐＨ＝１
のＮａ ₂ＳＯ₄中で１０（Ａ／ｄｍ²）×１２sec の条
件で中性塩電解を行った。

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】得られた中性塩電解のままの鋼板につい
て、実施例１と同様に、脱スケール性、表面光沢性およ
び耐食性等を評価した。ここに、脱スケール性の判定は
目視により、表面光沢性は光沢度(JIS Z 8741)により評
価した。また、耐食性の判定はＳＳＴ試験（JIS Z 237
1）による3 ヶ月後の発錆面積により評価した。なお、
焼鈍効果を確認するために、引張試験（ＪＩＳ−Ｚ−２
２０１）による機械的性質を調査した。これらの実験結
果を併せて表３に示す。表３から、最高温度までの昇温
時間が発明範囲を外れる比較例は，脱スケール性が悪
く、表面光沢性、耐食性共に劣っている。一方、焼鈍パ
ターンを適正に制御した発明例は、いずれも、焼鈍後の
機械的性質が良好な上、中性塩電解のままでも、これら
の全ての特性に優れていることが判る。

【００２１】実施例３表４に示す成分組成のオーステナイト系ステンレス鋼を
実験室的に溶製し、熱間圧延、熱延板焼鈍、酸洗の後、
冷間圧延し、板厚1.0mm の冷延鋼板とした。その後、３
５秒で９００℃まで、９００℃から１１００℃までを35
秒で昇温し、10秒間保持するというパターンで焼鈍し
た。この時の焼鈍雰囲気に用いたガスは、コークス炉ガ
ス燃焼雰囲気で、空気比は1.1 〜1.5 とした。この焼鈍
板を、表５に示す種々の条件で脱スケール処理を行っ
た。なお、一部のものについては、中性塩電解の後混酸
浸漬、硝酸電解、調質圧延等を追加する処理も行った。

【００２２】

【表４】

【００２３】

【表５】

【００２４】このようにして得られた鋼板について、脱
スケール性、表面光沢性および耐食性等を評価した。こ
こに、脱スケール性の判定は目視により、表面光沢性は
光沢度(JIS Z 8741)により評価した。また、耐食性の判
定はＳＳＴ試験（JIS Z 2371）による３ヶ月後の発錆面
積により評価した。このほか、焼鈍効果を確認するため
に引張試験（ＪＩＳ−Ｚ−２２０１）による機械的性質
も調査した。

【００２５】これらの実験結果を併せて表５に示す。表
５から、脱スケール条件が発明範囲を外れる比較例は、
脱スケール性が悪いか、脱スケール性改善のため混酸を
使用すれば光沢が低下するかのいずれかである。これに
対し、脱スケール条件が適正な発明例は、いずれも、焼
鈍後の機械的性質も良好な上、中性塩（硫酸ナトリウ
ム）電解のみの処理で、これらの全ての特性に優れてい
ることが判る。

【００２６】以上の各実施例から明らかなように、オー
ステナイト系ステンレス鋼のSi量、冷延板の焼鈍条件お
よび中性塩電解条件の全てが本発明範囲を満たしたとき
に初めて、中性塩電解処理のみでも、鋼板の表面光沢性
および耐食性が優れた特性を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明方法によれ
ば、鋼のSi量、焼鈍条件および硫酸ナトリウム電解条件
を適正に制御することにより、焼鈍後の硫酸ナトリウム
電解のみで、極めて良好な表面光沢性および耐食性を有
するオーステナイト系ステンレス鋼板を製造することが
できる。したがって、本発明方法によれば、混酸による
酸洗を行う必要がなく、また酸洗脱スケール後の表面研
磨を省略できるので、優れた表面光沢性および耐食性を
有するオーステナイト系ステンレス鋼板を安価に製造す
ることが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石井和秀千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者佐藤進千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者池田雅晴千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーステナイト系ステンレス鋼を冷間圧延
し、その後燃焼性ガス雰囲気中で焼鈍し、引き続いて脱
スケールするに当たり、ステンレス鋼のSi量を０．３wt
％以下に制限し、最高温度が９５０〜１２００℃で、か
つ前記最高温度に達するまでの時間が下記式を満足する
条件で焼鈍し、その後ｐＨが０〜２．５の硫酸ナトリウ
ム溶液中で電解処理を行って脱スケールすることを特徴
とする表面光沢性および耐食性に優れるオーステナイト
系ステンレス鋼板の製造方法。記ｌｎ｛２．５×１０⁵×（ｔ−２０）｝≦２．２×１０
⁴／（Ｔ＋２７３）Ｔ：最高温度（℃）ｔ：900 ℃から最高温度までの昇温時間（sec ）