(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Cr：10〜30wt％、Si：0.5〜3.0wt％、Ni：0.1〜5.0wt％、Mn：0.1〜1.5wt％、Al：0.001〜0.1wt％を含有し、さらに、Ti：0.01〜0.3wt％またはNb：0.01〜0.65wt％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる熱延鋼板であって、鋼板表面には、厚さ３μm以下の熱延スケール層が形成され、しかも前記熱延スケール層には、下地合金との界面に、Si濃化層が0.08μm以上形成されてなることを特徴とする耐食性に優れるステンレス熱延鋼板。
【請求項２】
上記成分組成に加えてさらに、Mo：0.1〜2.0wt％および／またはCu：0.1〜0.5wt％を含有することを特徴とする請求項１に記載のステンレス熱延鋼板。
【請求項３】
Cr：10〜30wt％、Si：0.5〜3.0wt％、Ni：0.1〜5.0wt％、Mn：0.1〜1.5wt％、Al：0.001〜0.1wt％を含有し、さらに、Ti：0.01〜0.3wt％またはNb：0.01〜0.65wt％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを、スラブから熱延鋼帯への展伸比：150以上にて熱間圧延することにより、鋼板表面に厚さ３μm以下の熱延スケール層が形成され、しかも前記熱延スケール層には、下地合金との界面に、Si濃化層が0.08μm以上形成されてなる熱延鋼板を得ることを特徴とする耐食性に優れるステンレス熱延鋼板の製造方法。
【請求項４】
上記成分組成に加えてさらに、Mo：0.1〜2.0wt％および／またはCu：0.1〜0.5wt％を含有することを特徴とする請求項３に記載のステンレス熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に熱延スケールが付着したままでも耐食性が良好なステンレス熱延鋼板（以下、熱延鋼帯も含む。）およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼は、CrやNiといった元素を多量に含有しているため、普通鋼と比較して著しく優れた耐食性を有している。このステンレス鋼板は、一般には、次のような工程で製造される。先ず、精錬された溶鋼を連続鋳造設備によりスラブとされ、1100〜1300℃程度の温度に加熱後、熱間圧延される。その後、焼鈍および酸洗を経て、熱延焼鈍酸洗板とされる。熱延焼鈍酸洗板の一部は、このままの状態でも使用されるが、その大部分は、さらに冷間圧延、仕上げ焼純および酸洗が行われて、冷延製品とされる。
上記の工程のうち、熱延鋼板の酸洗は、熱間圧延工程で鋼板表面に生成した (Fe・Cr)2O3や（Fe・Cr)3O4を主体とした酸化スケールを除去するためのものであり、この酸洗には、塩酸、硫酸、硝酸と弗酸の混酸などが用いられている。
【０００３】
ところで、酸洗に用いられるこれらの酸は、それ自体はさほど高価ではないが、腐食性が強い。このために、酸洗設備が必然的に高価になり、その維持管理費も高価となる。さらに、酸洗後の酸液は有害な金属イオンを含んだ強酸であるため、廃酸処理にも多大なコストが必要となる。
そこで、光沢などの表面特性があまり問題とされない用途に対しては、ステンレス熱延鋼板の表面にスケールを残したまま使用することができれば、酸洗工程を省略することができ、大幅なコストダウンと廃酸処理の問題を一挙に解決できることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来からの通常の工程で製造されたステンレス熱延鋼板では、鋼板表面にスケールを有したままの状態では、耐食性が十分でなく、腐食環境での使用は困難であるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、上記既知技術が抱えていたこれらの問題を解決し、ステンレス鋼の熱間圧延工程で生成する表面スケールを除去しなくても、優れた耐食性を有するステンレス熱延鋼板とその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
さて、発明者らは、上掲の目的の実現に向けて鋭意研究した結果、ステンレス鋼の化学成分および熱間圧延における展伸比を適正化して、熱延鋼板のスケール構造を制御することによって、上記目的を達成できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
(1) Cr：10〜30wt％、Si：0.5〜3.0wt％、Ni：0.1〜5.0wt％、Mn：0.1〜1.5wt％、Al：0.001〜0.1wt％を含有し、さらに、Ti：0.01〜0.3wt％またはNb：0.01〜0.65wt％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる熱延鋼板であって、鋼板表面には、厚さ３μｍ以下の熱延スケール層が形成され、しかも前記熱延スケール層には、下地合金との界面に、Si濃化層が0.08μｍ以上形成されてなることを特徴とする耐食性に優れるステンレス熱延鋼板。
(2) 上記成分組成に加えてさらに、Mo：0.1〜2.0wt％および／またはCu：0.1〜0.5wt％を含有することを特徴とする(1)に記載のステンレス熱延鋼板。
【０００７】
(3) Cr：10〜30wt％、Si：0.5〜3.0wt％、Ni：0.1〜5.0wt％、Mn：0.1〜1.5wt％、Al：0.001〜0.1wt％を含有し、さらに、Ti：0.01〜0.3wt％またはNb：0.01〜0.65wt％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを、スラブから熱延鋼帯への展伸比：150以上にて熱間圧延することにより、鋼板表面に厚さ３μm以下の熱延スケール層が形成され、しかも前記熱延スケール層には、下地合金との界面に、Si濃化層が0.08μm以上形成されてなる熱延鋼板を得ることを特徴とする耐食性に優れるステンレス熱延鋼板の製造方法。
(4) 上記成分組成に加えてさらに、Mo：0.1〜2.0wt％および／またはCu：0.1〜0.5wt％を含有することを特徴とする(3)に記載のステンレス熱延鋼板の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
発明者らは、種々の成分と熱延条件で製造された、スケールの構造が異なるステンレス熱延鋼板を用いて、スケール構造が耐食性へ及ぼす影響について検討を行った。その結果、スケール厚みが３μｍ以下、かつこのススケール層には、下地合金との界面に、Si濃化層が0.08μｍ以上の厚さで形成されている場合に、良好な耐食性が得られることを見いだした。
このような構造のスケール層が耐食性を向上させる機構は、必ずしも明確ではないが、発明者らは主として次の２つに集約されると考えている。
▲１▼スケールが着いたままの熱延鋼板での発銹は、スケール中に金属として存在しているFeを起点として生じる。スケール厚みを減らすと、このFe量が減り発銹が抑制される。
▲２▼Siを含んだスケール皮膜は緻密性および電気絶縁性が高く、腐食反応にかかわるイオンや電子の拡散を抑制し、腐食の進行を遅らせる。
【０００９】
さらに、発明者らは、上述したようなスケール構造を得るために必要な鋼成分と熱延条件について検討した。その結果、スケールの生成量には、スラブから熱延鋼帯への展伸比、すなわち熱延前のスラブと熱延後の鋼帯との圧延比（（鋼帯の圧延面の面積）／（熱延前スラブの圧延面の面積）、実際の圧延では（スラブ厚み）／（熱延板仕上げ厚み）に等しい）の影響が大きく、展伸比が大きくなればそれに従いスケール厚さは薄くなり、特に、前記展伸比を150 以上として熱間圧延した場合には、スケールの厚さが３μｍ以下になることを見いだした。
このとき、展伸比が大きくなれば、スケール層における下地合金との界面に生成するSiが濃化した酸化物層も薄くなる。そこで、展伸比150 以上の場合でも、厚さ0.08μｍ以上のSiが濃化した酸化物層を生成させるための方法についても検討を行い、鋼中のSi量を0.5 wt％以上含有させることにより解決できることを見いだした。
【００１０】
次に、本発明について、限定理由を含めて説明する。
Cr：10〜30wt％
Crは、耐食性維持に必要な元素であり、その含有量が10wt％未満では、ステンレス鋼としての耐食性を具備することができないほか、熱延により生成するスケールが増加し、本発明に従う方法で製造しても、薄スケール化が困難となるので10wt％以上含有させる必要がある。なお、Cr濃度が高くなると熱間加工性が低下すること、高価になることを考慮して、30wt％を上限とする。
【００１１】
Si：0.5〜3.0wt％
Siは、スケールの構造と関連する重要な元素である。熱延時にFe、Crのスケール層と下地合金の界面に耐食性向上に有効なSiが濃化した酸化物層(主としてSiＯ2層と考えられる)を形成する。Si含有量が0.5wt％未満では本発明の方法によってもSiが濃化した酸化物層を耐食性に必要な0.08μm以上確保することができないため、0.5wt％以上含有させる必要がある。なお、3.0wt％を超えて含有すると、熱延鋼板の靱性が低下するので、3.0wt％を上限とする。
【００１２】
本発明で対象とするステンレス鋼の成分組成はそれぞれ常法に沿った範囲であれば良く、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、上記成分の他に、耐食性を向上させるために0.1〜5.0wt％のNi、鋼中Ｓを固定するために0.1〜1.5wt％のMn、脱酸のために0.001〜0.1wt％のAl、鋼中のＣ、Ｎの析出固定のためにそれぞれ0.01〜0.3wt％のTi、0.01〜0.65wt％のNbが含まれる。またこの他に、耐食性向上のために0.1〜2.0wt％のMo，0.1〜0.5wt％のCuなどが添加されてもよい。
【００１３】
スケール構造
前述したように、スケール層の厚さが３μｍを超えると、その中に金属Feを起点に短時間で発銹するため、スケール層の厚さは３μｍ以下、望ましくは 2.5μｍ以下に制限する必要がある。
また、上記スケール層の一部を構成し、下地合金との界面に生成する、Siが濃化した酸化物層の厚さはSi濃化層が0.08μｍ以上とする必要がある。この理由は、0.08μｍ未満では腐食の進行が速く、耐食性が劣るためである。
【００１４】
熱間圧延における展伸比熱間圧延における展伸比は、前記組成を満足するステンレス鋼スラブを、展伸比を大きくして熱間圧延することにより、形成されるスケール厚さは薄くなる。この、展伸比を150以上とする、大圧下条件で圧延することによって、熱延鋼板の表面に生成するスケール厚さを３μm以下に抑制することができる。上述した構造のスケール層を有する、耐食性に優れるステンレス熱延鋼板を製造するためには、上記範囲の展伸比で熱間圧延すれば達成できるので、基本的には、そのほかの製造条件については特に定める必要はないが、好適な条件として以下の条件が挙げられる。すなわち、スラブ加熱温度は1000〜1250℃、熱間圧延終了温度は700〜1100℃、巻き取り温度は100〜1000℃の範囲である。なお、巻き取り温度が高いと巻き取り後にスケール厚が増え、また、スケール中の酸化鉄が金属鉄に還元されて、発銹の起点となるので、600℃以下が好ましい。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例に基づいて、具体的に説明する。
表１に示す成分組成からなるステンレス鋼スラブを、1050〜1150℃に加熱し、圧延終了温度 900〜1050℃にて、表２に示す種々の条件で熱間圧延して鋼帯とし、300 〜700 ℃でコイルに巻き取った。
【００１６】
【表１】
0003697853.tif 000002
【００１７】
【表２】
0003697853.tif 000003
【００１８】
得られた熱延鋼板を酸洗することなく、そのままの状態で供試材とし、スケールの構造および耐食性を調査した。
スケールの厚さおよびSi濃化層の厚さは、熱延鋼板から試料を切り出し、断面を研磨し、ＳＥＭ観察により求めた。一方、Si濃化層の厚さは、ＳＥＭ観察およびＡＥＳ分析により、スケール層の組成を同定し、Siピーク（Si濃度は約２〜30％程度と推定される）が観察される層の厚さを測定することにより求めた。
また、耐食性は、巻き取り後の熱延鋼板から50×100mm の試験片を切り出し、塩水噴霧試験（ＳＳＴ：ＪＩＳ  Ｚ２３７１、５％NaClを35℃で噴霧）を24時間行ない、試験後の板面を目視観察して、次の４段階で評価した。
１：発銹なし（発銹面積０％）
２：軽微な発銹がある（発銹面積10％以下）
３：発銹している（発銹面積10％以上30％未満）
４：激しく発銹している（発銹面積30％以上）
これらの結果を、表２に併記する。
【００１９】
鋼中Si濃度が0.9 wt％のＡ鋼、1.4 wt％のＢ鋼および0.8 wt％のＣ鋼を、展伸比150 以上で圧延すことにより、本発明範囲にあるスケール厚およびSi濃化層が得られたNo. １、２、５、６および８は、耐食性評価がいずれも２であり良好な耐食性を示した。
これに対して、Ａ鋼でも展伸比が67や50と低く、スケール厚さが本発明範囲を外れて厚いNo. ３や４は、耐食性評価は３あるいは４と悪かった。同じく、Ｂ鋼で展伸比53でスケール厚みが厚いNo. ７も耐食性評価は３で悪かった。
また、鋼中Si量が0.3 wt％のＤ鋼および0.2 wt％のＥ鋼は、展伸比が150 未満ではスケール厚みが３μｍ以上となり、また展伸比が150 以上ではSi濃化層の厚みが少なすぎて、いづれも耐食性評価は３あるいは４と悪かった。
このように、本発明に従う熱延鋼板は、いずれも、酸洗を行うことなく、鋼板表面にスケールを有したままで良好な耐食性を示すことが明らかである。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来は、熱延後または熱延焼鈍後に行っていた、酸洗を省略して、スケールを鋼板表面に残したままでも、優れた耐食性を有するステンレス熱延鋼板を提供することができる。
したがって、本発明によれば、廃酸処理に伴う問題がなくなり、また酸洗処理に伴うコストが不要となるので、低廉なステンレス熱延鋼板を効率よく提供することが可能になり、その工業的な価値は極めて大きい。