(57)【要約】【課題】冷間圧延におけるローピングや耳割れの発生を抑制するステンレス冷延鋼板用素材およびその製造方法を提供する。【解決手段】  Ｃ：0.01〜0.05質量％，Si：0.02〜0.30質量％，Mn：0.40〜1.0質量％，Ｐ：0.05質量％以下，Ｓ：0.01質量％以下，Al：0.02質量％以下，Ｎ：0.01〜0.06質量％，Cr：16.0〜18.0質量％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつSi含有量を［％Si］としMn含有量を［％Mn］として−12≦7.5×［％Mn］−54×［％Si］≦４を満たす組成と、ビッカース硬さ700以下のマルテンサイト相を25〜50％有する組織と、を有するステンレス冷延鋼板用素材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：0.01〜0.05質量％、Si：0.02〜0.30質量％、Mn：0.40〜1.0質量％、Ｐ：0.05質量％以下、Ｓ：0.01質量％以下、Al：0.02質量％以下、Ｎ：0.01〜0.06質量％、Cr：16.0〜18.0質量％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつSi含有量を［％Si］としMn含有量を［％Mn］として
−12≦7.5×［％Mn］−54×［％Si］≦４
を満たす組成と、ビッカース硬さ700以下のマルテンサイト相を25〜50％有する組織と、を有することを特徴とするステンレス冷延鋼板用素材。
【請求項２】
Ｃ：0.01〜0.05質量％、Si：0.02〜0.30質量％、Mn：0.40〜1.0質量％、Ｐ：0.05質量％以下、Ｓ：0.01質量％以下、Al：0.02質量％以下、Ｎ：0.01〜0.06質量％、Cr：16.0〜18.0質量％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつSi含有量を［％Si］としMn含有量を［％Mn］として
−12≦7.5×［％Mn］−54×［％Si］≦４
を満たす組成を有するスラブの熱間圧延を仕上げ温度800〜1000℃で行ない、さらにＣ含有量が0.01質量％以上0.03質量％未満のとき400〜600℃で、Ｃ含有量が0.03質量％以上0.05質量％以下のとき400〜700℃で巻取ることにより、ビッカース硬さ700以下のマルテンサイト相を25〜50％有する組織を得ることを特徴とするステンレス冷延鋼板用素材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間圧延によるローピングや耳割れが発生し難いステンレス冷延鋼板用素材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フェライト系ステンレス鋼板は、耐食性に優れており、かつ容易に加工できるので、建築材料，家電製品，厨房機器，化学プラント，貯水槽，自動車部品等の様々な用途に使用されている。しかしフェライト系ステンレス鋼板は、冷間圧延によって表面に凹凸（いわゆるローピング）が発生し易いという問題がある。ローピングが発生するとステンレス製品に特有の表面光沢が損なわれるので、ローピングの発生を抑制する技術が検討されている。
【０００３】
たとえば特許文献１には、各元素の含有量を用いて算出される指標γpotが20.0〜40.0の範囲内を満足するように成分を調整したスラブを所定の条件で熱間圧延してフェライト結晶粒の結晶方位を調整し、次いで所定の条件で冷間圧延してフェライト結晶粒の結晶方位をさらに調整することによって、フェライト系ステンレス鋼板のローピングを抑制する技術が開示されている。
【０００４】
また特許文献２には、特許文献１と同じ指標γpotが40.0以下となるように成分を調整したスラブを所定の条件で熱間圧延してマルテンサイト相の割合を調整し、次いで所定の条件で冷間圧延してフェライト結晶粒の結晶方位をランダム化することによって、フェライト系ステンレス鋼板のローピングを抑制する技術が開示されている。
しかしながら、これらの技術で得られるフェライト系ステンレス鋼板は、いずれも冷間圧延によって発生するローピングの高さが0.10μｍ以上であり、ローピングを抑制する効果は十分ではない。
【特許文献１】特開平8-49017号公報
【特許文献２】特開平9-217124号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、冷間圧延におけるローピングの発生を抑制し、かつ耳割れの発生を抑制できるステンレス冷延鋼板用素材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
特許文献１，２の他にも、ローピングを抑制する技術は従来から検討されている。たとえば、ステンレス冷延鋼板用素材に高硬度のマルテンサイト相を生成させて、冷間圧延によるフェライト結晶粒の展伸を分断することによって、ローピングの発生を抑制する技術の研究が進められている。しかし、このような従来の技術ではローピングの抑制効果を大幅に向上することは困難である。
【０００７】
発明者らは、スラブを熱間圧延してステンレス冷延鋼板用素材を得るまでの設定条件やステンレス冷延鋼板用素材の成分を種々変更して実験を行ない、冷間圧延におけるローピングの発生機構について検討した。そして、ステンレス冷延鋼板用素材では高硬度のマルテンサイト相が層状に生成することに着目し、詳細に調査した。その結果、マルテンサイト相が層状である故に、冷間圧延によるフェライト結晶粒の展伸を十分に分断できず、また硬質なマルテンサイト相はそれ自身がローピングの原因になり得ることが分かった。
【０００８】
一方で、ローピングの主原因であるフェライト相のコロニーの量を低減するためには、一定量以上のマルテンサイト相の確保は必須である。そこで、軟質なマルテンサイト相を一定量生成させることにより、フェライト相のコロニーの残留を効果的に抑制できることが分かった。しかもステンレス冷延鋼板用素材が軟質化するので、冷間圧延による耳割れも抑制できることが判明した。
【０００９】
次に、ステンレス冷延鋼板用素材を得るまでの設定条件やステンレス冷延鋼板用素材の成分が、ローピングや耳割れに及ぼす影響について調査した。その結果、
(a)Ｃ，Si，Mn，Ｐ，Ｓ，Al，Ｎ，Crの含有量を規定し、かつスラブを熱間圧延する際の仕上げ温度と巻取り温度を規定することによって、比較的軟質なマルテンサイト相を生成させたステンレス冷延鋼板用素材を得ることができる、
(b)そのステンレス冷延鋼板用素材に占める軟質なマルテンサイト相の割合を規定することによって、冷間圧延におけるローピングや耳割れを抑制できる
という知見を得た。
【００１０】
本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、Ｃ：0.01〜0.05質量％，Si：0.02〜0.30質量％，Mn：0.40〜1.0質量％，Ｐ：0.05質量％以下，Ｓ：0.01質量％以下，Al：0.02質量％以下，Ｎ：0.01〜0.06質量％，Cr：16.0〜18.0質量％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつSi含有量を［％Si］としMn含有量を［％Mn］として
−12≦7.5×［％Mn］−54×［％Si］≦４
を満たす組成と、ビッカース硬さ700以下のマルテンサイト相を25〜50％有する組織と、を有するステンレス冷延鋼板用素材である。
【００１１】
また本発明は、Ｃ：0.01〜0.05質量％，Si：0.02〜0.30質量％，Mn：0.40〜1.0質量％，Ｐ：0.05質量％以下，Ｓ：0.01質量％以下，Al：0.02質量％以下，Ｎ：0.01〜0.06質量％，Cr：16.0〜18.0質量％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつSi含有量を［％Si］としMn含有量を［％Mn］として
−12≦7.5×［％Mn］−54×［％Si］≦４
を満たす組成を有するスラブの熱間圧延を仕上げ温度800〜1000℃で行ない、さらにＣ含有量が0.01質量％以上0.03質量％未満のとき400〜600℃で、Ｃ含有量が0.03質量％以上0.05質量％以下のとき400〜700℃で巻取ることにより、ビッカース硬さ700以下のマルテンサイト相を25〜50％有する組織を得るステンレス冷延鋼板用素材の製造方法である。
【００１２】
なお、マルテンサイト相の割合（％）は、ステンレス冷延鋼板用素材の任意の断面（面積をＡとする）におけるマルテンサイト相の面積Ｍの割合を百分率で示した値（＝100×Ｍ／Ａ）である。つまり、マルテンサイト相の割合が35〜50％であれば、残部（すなわち65〜50％）はフェライト結晶粒である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、冷間圧延におけるローピングや耳割れを抑制できるステンレス冷延鋼板用素材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まず、本発明のステンレス冷延鋼板用素材の成分の限定理由を説明する。
Ｃ：0.01〜0.05質量％
Ｃは、ステンレス冷延鋼板用素材に軟質なマルテンサイト相を生成させる重要な元素である。Ｃ含有量が0.01質量％未満では、軟質なマルテンサイト相が十分に生成されないので、冷間圧延におけるローピングを抑制する効果が得られない。一方、0.05質量％を超えると、高硬度のマルテンサイト相が生成するので、冷間圧延における耳割れが発生し易くなり、フェライト系ステンレス鋼板の破断の原因になる。したがって、Ｃは0.01〜0.05質量％の範囲内とする。
【００１５】
Si：0.02〜0.30質量％
Siは、フェライト系ステンレス鋼の溶製段階で脱酸剤として用いられ、かつステンレス冷延鋼板用素材に軟質なマルテンサイト相を生成させる重要な元素である。Si含有量が0.02質量％未満では、脱酸の効果が十分に得られない。一方、0.30質量％を超えると、軟質なマルテンサイト相の生成が減少し、冷間圧延におけるローピングを抑制する効果が得られない。したがって、Siは0.02〜0.30質量％の範囲内とする。
【００１６】
Mn：0.40〜1.0質量％
Mnは、ステンレス冷延鋼板用素材に軟質なマルテンサイト相を生成させる元素である。Mn含有量が0.40質量％未満では、軟質なマルテンサイト相が十分に生成されないので、冷間圧延におけるローピングを抑制する効果が得られない。一方、1.0質量％を超えると、後述するＳと結合してMnＳの析出が促進され、フェライト系ステンレス鋼板の耐食性が低下する。したがって、Mnは0.40〜1.0質量％の範囲内とする。
【００１７】
7.5×［％Mn］−54×［％Si］：−12〜４
Si含有量（質量％）を［％Si］とし、Mn含有量（質量％）を［％Mn］として、［％Si］と［％Mn］のバランスは、軟質なマルテンサイト相を生成させる上で重要である。既に説明したように、Siはマルテンサイト相を減少させ、Mnはマルテンサイト相を増加させる。7.5×［％Mn］−54×［％Si］の値が−12未満では、マルテンサイト相の生成量が不足し、ローピングの抑制効果が小さくなる。一方、４を超えると、マルテンサイト相の生成量が過剰になり、耳割れの発生が顕著になる。したがって、7.5×［％Mn］−54×［％Si］は−12〜４の範囲内とする。
【００１８】
Ｐ：0.05質量％以下
Ｐは、フェライト結晶粒の粒界に偏析して脆性破壊を誘起する。Ｐ含有量が0.05質量％を超えると、粒界における偏析の問題に加えて、固溶強化によってステンレス冷延鋼板用素材が硬質化して、延性が著しく低下する。ステンレス冷延鋼板用素材の延性低下は、冷間圧延におけるローピングや耳割れを助長する。したがって、Ｐは0.05質量％以下とする。
【００１９】
Ｓ：0.01質量％以下
Ｓは、Mnと結合してMnＳを生成する元素である。MnＳは冷間圧延における耳割れの起点となる。Ｓ含有量が0.01質量％を超えると、MnＳが多量に析出して耳割れの起点となり、フェライト系ステンレス鋼板の破断を招く。したがって、Ｓは0.01質量％以下とする。
Al：0.02質量％以下
Alは、フェライト系ステンレス鋼の溶製段階で脱酸剤として用いられ、かつステンレス冷延鋼板用素材に軟質なマルテンサイト相を生成させる重要な元素である。Al含有量が0.02質量％を超えると、軟質なマルテンサイト相の生成が減少し、冷間圧延におけるローピングを抑制する効果が得られない。したがって、Alは0.02質量％以下とする。
【００２０】
Ｎ：0.01〜0.06質量％
Ｎは、ステンレス冷延鋼板用素材に軟質なマルテンサイト相を生成させる元素である。Ｎ含有量が0.01質量％未満では、軟質なマルテンサイト相が十分に生成されないので、冷間圧延におけるローピングを抑制する効果が得られない。一方、0.06質量％を超えると、高硬度のマルテンサイト相が生成され、冷間圧延におけるローピングや耳割れを十分に抑制できない。したがって、Ｎは0.01〜0.06質量％の範囲内とする。
【００２１】
Cr：16.0〜18.0質量％
Crは、フェライト系ステンレス鋼板の表面に不動態皮膜を形成して耐食性を高める元素である。Cr含有量が16.0質量％未満では、十分な耐食性が得られない。一方、18.0質量％を超えると、ステンレス冷延鋼板用素材のフェライト相が増加し、軟質なマルテンサイト相が十分に生成されないので、冷間圧延におけるローピングを抑制する効果が得られない。したがって、Crは16.0〜18.0質量％の範囲内とする。
【００２２】
上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。不可避的不純物は可能な限り低減することが望ましい。
次に、ステンレス冷延鋼板用素材の組織を説明する。
軟質なマルテンサイト相の割合：25〜50％
ここで軟質なマルテンサイト相とは、ビッカース硬さが700以下のマルテンサイト相を指す。冷間圧延におけるローピングや耳割れは、冷間圧延の素材となるステンレス冷延鋼板用素材が硬質化することが原因になっている。そのため本発明では、高硬度のマルテンサイト相を減少させて、軟質なマルテンサイト相の生成を促進する。その指標として、軟質なマルテンサイト相（すなわちビッカース硬さ700以下）が、ステンレス冷延鋼板用素材に占める割合を規定する。軟質なマルテンサイト相の割合が25％未満では、ステンレス冷延鋼板用素材が硬質化し、冷間圧延におけるローピングや耳割れを十分に抑制できない。一方、50％を超えると、ステンレス冷延鋼板用素材が硬質化し、耳割れの発生が顕著となる。したがって、軟質なマルテンサイト相の割合は25〜50％の範囲内とする。なお軟質なマルテンサイト相の割合（％）は、ステンレス冷延鋼板用素材の任意の断面の面積をＡとし、その断面に占める軟質なマルテンサイト相の面積をＭとして、ＭをＡで除して百分率で示した値（＝100×Ｍ／Ａ）である。
【００２３】
次に、本発明のステンレス冷延鋼板用素材の製造方法を説明する。
転炉，電気炉等を用いて所定の成分を有するフェライト系ステンレス鋼を溶製（いわゆる１次精錬）し、さらに脱炭処理（いわゆる２次精錬）を施す。２次精錬は、強攪拌真空酸素脱炭法（いわゆるＶＯＤ法）を採用することが好ましい。
得られた溶鋼を連続鋳造法あるいは造塊法によってスラブとする。ただし、生産性の高い連続鋳造法を採用することが好ましい。
【００２４】
次いでスラブを、必要に応じて再加熱し、さらに仕上げ温度800〜1000℃で熱間圧延して熱延鋼帯とし、その熱延鋼帯を、Ｃ含有量が0.01質量％以上0.03質量％未満のとき400〜600℃で、Ｃ含有量が0.03質量％以上0.05質量％以下のとき400〜700℃で巻取って熱延コイルとする。本発明の成分では800〜1000℃の温度範囲で熱間圧延を終了させると、オーステナイト相の生成量が増加する。したがって、この温度範囲で熱間圧延を終了して、熱延鋼帯に多量のオーステナイト相を生成させる。その後、熱延鋼帯を400〜700℃（Ｃ含有量が少ない場合は400〜600℃）まで冷却して巻取ることによって、オーステナイトからフェライトへの変態を抑制し、軟質なマルテンサイト相を所定の割合で生成させる。
【００２５】
熱間圧延の仕上げ温度が900〜1000℃の範囲を外れると、熱延鋼帯のオーステナイト相が減少するので、熱延コイルの軟質なマルテンサイト相が減少する。また、熱延鋼帯の巻取り温度が400℃未満では、熱延鋼帯の変形抵抗が増大するので、巻取った熱延コイルに種々の欠陥が生じ易くなる。一方、巻取り温度が700℃（Ｃ含有量が少ない場合は600℃）を超えると、熱延コイルの冷却中にオーステナイトからフェライトへの変態が進行し、軟質なマルテンサイト相の生成が阻害される。
【００２６】
このようにして製造した熱延コイルを室温まで冷却したものが、ステンレス冷延鋼板用素材である。このステンレス冷延鋼板用素材は、冷間圧延におけるローピングおよび耳割れを抑制できる。
次に、本発明のステンレス冷延鋼板用素材を冷間圧延して、フェライト系ステンレス鋼板を製造する方法を説明する。
【００２７】
ステンレス冷延鋼板用素材を酸洗して冷間圧延を行ない、冷延鋼帯とする。得られた冷延鋼帯に焼鈍，酸洗を順次施して、フェライト系ステンレス鋼板とする。冷間圧延は、中間焼鈍を経て２回以上行なっても良い。また、降伏点の伸びを消失させるため、冷延鋼板にスキンパス圧延を施しても良い。スキンパス圧延の圧下率は、0.5〜1.5％の範囲内が好ましい。
【実施例】
【００２８】
実験炉を用いて表１に示す成分のフェライト系ステンレス鋼（30kg）をアルゴン雰囲気で溶製し、さらにスラブとした。そのスラブを1200℃に加熱して熱間圧延を行ない、板厚４mm，幅150mmの熱延鋼板とした。得られた熱延鋼板を所定の温度で１時間保持した後、冷却した。この熱延鋼板を所定の温度で１時間保持する処理は、実際の操業における熱延鋼帯を巻取って熱延コイルとしたときの保熱効果を想定した処理である。なお、熱間圧延の条件は表２に示す通りである。
【００２９】
この実験は、実際の操業に用いる設備を使用せず、実験設備を使用して行なったものであるが、このようにして得た熱延鋼板がステンレス冷延鋼板用素材に該当する。
【００３０】
【表１】
2010001504.tif 000002
【００３１】
得られた熱延鋼板を酸洗して、各熱延鋼板の幅方向中央部から組織観察用試験片（幅10mm，長さ15mm）を切り出した。この組織観察用試験片の圧延方向に平行でかつ圧延面に垂直な断面の板厚方向中央部（１mm×１mm）を王水と村上試薬で腐食し、光学顕微鏡で写真を撮影した。その写真を用いてマルテンサイト相を識別し、マルテンサイト相が占める面積比を画像処理で算出してマルテンサイト相の割合を求めた。その結果を表２に示す。
【００３２】
さらに、各組織観察用試験片のマルテンサイト相のビッカース硬さ（測定荷重：10kg）を測定した。各組織観察用試験片ごとに10点ずつビッカース硬さを測定し、その最大値と最小値を除いた８点の平均値を表２に示す。
組織観察用試験片を切り出した残りの熱延鋼板を冷間圧延して、厚さ0.8mmの冷延鋼板とした。その冷延鋼板の表面を目視で観察して耳割れを調査した。耳割れは、幅方向に長さ２mm以上の割れが認められたものを割れ発生（×）として評価した。その結果を表２に示す。
【００３３】
さらに冷延鋼板のローピングを評価するために、表面粗度Ｒmaxを測定した。表面粗度Ｒmaxの測定は、ＪＩＳ規格B0601（2001）に準拠して行ない、測定長さ50mmで圧延方向に対して直角に３回ずつ測定した。その平均値が0.10未満を良（○），0.10以上を不良（×）として評価した。その結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2010001504.tif 000003
【００３５】
表２に示した発明例（すなわち実験No.１，４，７，９，11，13，15，17）は、成分，組織，製造条件が本発明の範囲を満足する例であり、いずれもローピングが小さく、かつ耳割れは発生していない。
表２の実験No.２，３，５，６，８，10，12，14，16，18は、成分は本発明の範囲を満足するが、製造条件が本発明の範囲を外れる例である。これらの例では軟質なマルテンサイト相が少ないので、大きいローピングが発生した。
【００３６】
表２の実験No.19は、Ｃ含有量が小さいので、高硬度のマルテンサイト生成量が不足し、大きいローピングが発生した。表２の実験No.20は、Ｃ含有量が大きいので、高硬度のマルテンサイトが多量に発生し、耳割れが発生した。
表２の実験No.21，22，23，26は、Si，Mn，Al，Crの含有量が本発明の範囲を外れるので、軟質なマルテンサイト相が少なく、大きいローピングが発生した。
【００３７】
表２の実験No.24は、Ｎ含有量が小さいので、軟質なマルテンサイトが不足し、大きいローピングが発生した。実験No.25は、Ｎ含有量が大きいので、高硬度のマルテンサイトが多量に発生し、耳割れが発生した。
表２の実験No.27は、Si含有量とMn含有量のバランスが本発明の範囲を外れるので、マルテンサイト相が少なく、大きいローピングが発生した。