(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒ：１５〜２０ｗｔ％を含有するフェライト系ステンレス鋼において、Ｖを  ０．００５〜１．０  ｗｔ％の範囲で含有させると共に、Ａｌを  ０．００５ｗｔ％以下、Ｏを  ０．００１〜０．００７  ｗｔ％の範囲とし、かつ鋼中の酸化物系介在物の成分中、  Ａｌ２Ｏ３およびＣｒ２Ｏ３  をそれぞれ、  Ａｌ２Ｏ３：５ｗｔ％以下、  Ｃｒ２Ｏ３：１０〜５０ｗｔ％の範囲としたことを特徴とする、表面性状およびプレス成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項２】
請求項１において、鋼中の酸化物系介在物の成分中、  Ａｌ２Ｏ３およびＣｒ２Ｏ３  をそれぞれ  Ａｌ２Ｏ３：５ｗｔ％以下、  Ｃｒ２Ｏ３：１０〜５０ｗｔ％にすると共に、  ＭｎＯを１０〜５０ｗｔ％およびＳｉＯ２を２０ｗｔ％以下としたことを特徴とする、表面性状およびプレス成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面性状およびプレス成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼に関し、特にフェライト系ステンレス鋼における酸化物系介在物の組成状態を適切に制御すると共に、Ｖを適量添加することによって、表面性状の劣化を招くことなしにプレス成形性の有利な改善を図ろうとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＵＳ  ４３０  で代表されるフェライト系ステンレス鋼は、高価なＮｉを殆ど含まないため、オーステナイト系ステンレス鋼に比べると安価なだけでなく、耐応力腐食割れ性に優れることから、各種厨房器具、自動車排気系部品などの分野で幅広く使用されている。
【０００３】
このフェライト系ステンレス鋼のプレス成形性に関しては、絞り、張り出し、深絞り加工性などが要求され、これらの特性を改善するために、これまで数多くの試みがなされている。
例えば、特開平１−２０１４４５号公報には、低Ｐ，Ｓ化と共に、Ｎｂ，Ｔｉ等の炭窒化物生成元素の添加による深絞り性の改善技術が提唱されている。しかしながら、この技術は、低Ｐ，Ｓ化が不可欠であるため、製鋼工程での負荷が大きいという問題があった。
【０００４】
また、特開昭５８−７１３５６号公報には、熱間圧延前におけるスラブ加熱温度を１１３０℃を超えないように制御することによって、平均ｒ値を向上する製造方法が提唱されている。しかしながら、スラブ加熱温度を下げると、熱間加工性が低下し、コイル表面にヘゲ疵などの表面欠陥が発生する危険性が高く、その後のグラインダー手入れや酸洗によるコスト増を招くという問題があった。
【０００５】
さらに、特開平１−１３６９３０号公報には、熱間圧延における仕上げ圧延条件を規定することによって平均ｒ値を向上させる方法が提唱されている。
しかしながら、この方法は、熱延工程における制御圧延であり、仕上げ温度が低い上にロール潤滑を行わなければならないなど、工程的な負荷が大きいという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおり、従来の技術は、たとえｒ値の改善がなされても、製造コストの増加や工程的な負荷が大きい、あるいは鋼板の表面性状を大きく損なうといった各種の問題を残していた。
この発明は、上記の実情に鑑み開発されたもので、ｒ値に優れるのはいうまでもなく、従来技術が抱えている工程負荷およびヘゲ発生等の問題を有利に解決したフェライト系ステンレス鋼を提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
さて、発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、ｒ値は、フェライト系ステンレス鋼における酸化物系介在物の組成状態に強く依存し、従ってかかる酸化物系介在物の組成を適切に制御すると共に、Ｖを適量添加することが、所期した目的の達成に極めて有効であるとの知見を得た。
この発明は、上記の知見に立脚するものである。
【０００８】
すなわち、この発明は、Ｃｒ：１５〜２０ｗｔ％を含有するフェライト系ステンレス鋼において、Ｖを  ０．００５〜１．０  ｗｔ％の範囲で含有させると共に、Ａｌを  ０．００５ｗｔ％以下、Ｏを  ０．００１〜０．００７  ｗｔ％の範囲とし、かつ鋼中の酸化物系介在物の成分中、  Ａｌ２Ｏ３およびＣｒ２Ｏ３  をそれぞれ、  Ａｌ２Ｏ３：５ｗｔ％以下、  Ｃｒ２Ｏ３：１０〜５０ｗｔ％の範囲としたことを特徴とする、表面性状およびプレス成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼である。
【０００９】
この発明において、鋼中の酸化物系介在物については、上記したとおり、  Ａｌ２Ｏ３およびＣｒ２Ｏ３  をそれぞれ  Ａｌ２Ｏ３：５ｗｔ％以下、  Ｃｒ２Ｏ３：１０〜５０ｗｔ％にすると共に、ＭｎＯ  を１０〜５０ｗｔ％およびＳｉＯ２を２０ｗｔ％以下とすることがより好ましい。
【００１０】
なお、この発明において、酸化物系介在物とは、製鋼工程で生成する脱酸生成物と原料から混入する酸化物の両者を含む。また、製鋼工程で生成する脱酸生成物とは、単なる酸化物だけでなく、硫化物等が混在した複合形態を含む。ここに、酸化物系介在物としては、上記した  Ａｌ２Ｏ３やＣｒ２Ｏ３，  ＭｎＯ，  ＳｉＯ２の他、  ＭｇＯおよびＦｅＯ  等が挙げられる。
【００１１】
【発明実施の形態】
以下、この発明を導くに至った実験結果について説明する。
Ｃ：０．０６ｗｔ％、Ｃｒ：１６．４ｗｔ％、Ｏ：４０  ｐｐｍに固定し、ＡｌおよびＶをそれぞれ、Ａｌ：０．０００６〜０．０５ｗｔ％、Ｖ：０．００１  〜３．０  ｗｔ％の範囲で変化させた組成の鋼を、真空溶解炉で溶製し、小型鋼塊（５０ｋｇ）とした。その際、酸化物系介在物の組成状態を、溶製条件を変更することによって種々に変化させた。
ついで、１１８０℃に加熱後、熱間圧延により４．０  ｍｍ厚の熱延板とし、ついでこれらの熱延板に  ８６０℃，  ８ｈの焼鈍を行い、１５℃／ｈ程度の冷却速度で徐冷処理を施した後、冷間圧延により０．５  ｍｍ厚の冷延板とした。その後、冷延板に  ８１０℃，  ３０ｓの仕上げ焼鈍を施して製品板とした。
【００１２】
かくして得られた製品板から、圧延方向（Ｌ方向）、圧延方向と４５°をなす方向（Ｘ方向）および圧延方向と直角な方向（Ｃ方向）からＪＩＳ  １３号Ｂ試験片を採取し、引張試験を実施して、各方向のｒ値（ｒＬ，ｒＸ，ｒＣ  ）を測定し、平均ｒ値を求めた。ここで、平均ｒ値は次式で定義するものとする。
平均ｒ値＝（ｒＬ  ＋２ｒＸ  ＋ｒＣ  ）／４
【００１３】
図１に、Ｖ添加量と平均ｒ値との関係について調査した結果を示す。
同図に示したとおり、Ｖ量を  ０．００５ｗｔ％以上添加した場合には良好な平均ｒ値が得られることが分かる。
なお、Ｖ量の上限は、製造コストおよび過剰添加による硬質化の面から１．０  ｗｔ％とする必要がある。
【００１４】
次に、図２に、酸化物系介在物中の  Ａｌ２Ｏ３濃度と平均ｒ値との関係について調べた結果を、また図３には、酸化物系介在物中の  Ｃｒ２Ｏ３濃度と平均ｒ値との関係について調べた結果を、それぞれ示す。
図２に示したとおり、酸化物系介在物中の  Ａｌ２Ｏ３濃度が５ｗｔ％以下であれば平均ｒ値の改善が見込まれることが分かる。
また、図３に示したとおり、酸化物系介在物中の  Ｃｒ２Ｏ３濃度が１０〜５０ｗｔ％の範囲を満足する場合に、平均ｒ値が著しく改善されることが分かる。
【００１５】
そこで、この発明では、フェライト系ステンレス鋼に、  ０．００５〜１．０  ｗｔ％の範囲でＶを添加すると共に、酸化物系介在物の成分中、特に  Ａｌ２Ｏ３およびＣｒ２Ｏ３  について、それぞれ  Ａｌ２Ｏ３≦５ｗｔ％、  Ｃｒ２Ｏ３：１０〜５０ｗｔ％の範囲に制限することにしたのである。
【００１６】
上述したとおり、酸化物系介在物の成分中、ｒ値に特に影響を及ぼす成分は、  Ａｌ２Ｏ３およびＣｒ２Ｏ３  であるが、その他にも、ＭｎＯ  などもｒ値に影響を及ぼすことが判明した。
図４に、酸化物系介在物中の  ＭｎＯ濃度と平均ｒ値との関係について調べた結果を示す。
同図に示したとおり、満足できる平均ｒ値が得るためには、酸化物系介在物中の  ＭｎＯ濃度を１０〜５０ｗｔ％程度とするのが好ましいことが判る。
【００１７】
さらに、酸化物系介在物のうち、ＳｉＯ２も加工性に影響を及ぼし、この加工性の面からはＳｉＯ２濃度を２０ｗｔ％以下に制限するのが有利であることが判明した。
従って、良好な加工性を得るためには、鋼中の酸化物系介在物の各成分につき、  Ａｌ２Ｏ３およびＣｒ２Ｏ３  をそれぞれ  Ａｌ２Ｏ３：５ｗｔ％以下、  Ｃｒ２Ｏ３：１０〜５０ｗｔ％にすると共に、  ＭｎＯを１０〜５０ｗｔ％およびＳｉＯ２を２０ｗｔ％以下とすることが好ましい。
【００１８】
次に、この発明の素材成分について説明する。
この発明は、Ｃｒを１５〜２０ｗｔ％の範囲で含有し、Ａｌを  ０．００５ｗｔ％以下かつＯ量を  ０．００１〜０．００７  ｗｔ％の範囲に制限したものであれば、いわゆるフェライト系ステンレス鋼全般に適用することができる。
ここに、Ｃｒ，  ＡｌおよびＯ含有量を上記の範囲に限定した理由を、Ｖ含有量の限定理由と共に説明する。
Ｃｒ：１５〜２０ｗｔ％
Ｃｒは、ステンレス鋼としての耐食性を確保するために不可欠な元素である。しかしながら、その量が１５ｗｔ％未満では耐食性が不足し、一方２０ｗｔ％を超えると冷間加工性の低下や靱性の劣化を招くので、含有量は１５〜２０ｗｔ％の範囲に限定した。より好適には１６〜１８ｗｔ％の範囲である。
【００１９】
Ａｌ：０．００５  ｗｔ％以下
Ａｌを添加すると、酸化物系介在物中の  Ａｌ２Ｏ３濃度が上昇し、耐食性を劣化させるばかりでなく、コイルの表面品質を劣化させる原因となる。また、酸化物系介在物中のＡｌ２Ｏ３  濃度が上昇すると、酸化物系介在物中の  Ｃｒ２Ｏ３濃度が減少し、Ｖ炭窒化物が周りに析出しにくくなり、仕上げ焼鈍時に固溶Ｃ，Ｎ量の低減が期待できない。従って、Ａｌは意図的な添加を避け、上限を  ０．００５ｗｔ％とした。より好適には０．００３  ｗｔ％以下である。
【００２０】
Ｏ：０．００１  〜０．００７  ｗｔ％
Ｏは、溶鋼中でＡｌやＭｎと結合し酸化物系介在物を生成する。その結果、耐食性の劣化や鋼板表面の傷の原因となるため、Ｏの上限は  ０．００７ｗｔ％とした。一方、この発明において、酸化物系介在物、ＶやＣｒ等の炭窒化物の析出サイトとして作用するため、０．００１  ｗｔ％に満たないと固溶Ｃ，Ｎの低減に寄与しない。従って、この発明では、Ｏ量について  ０．００１〜０．００７  ｗｔ％の範囲に限定した。より好適には０．００１５〜０．００６  ｗｔ％の範囲である。
【００２１】
Ｖ：０．００５  〜１．０  ｗｔ％
Ｖは、炭窒化物として酸化物系介在物の周りに析出し、プレス成形性に有害なＣ，Ｎを固定するためのサイトとして有効に作用し、軟質化およびｒ値向上に極めて有用な元素である。しかしながら、含有量が  ０．００５ｗｔ％未満ではこれらの効果が期待できず、一方  １．０ｗｔ％を超える添加は効果が飽和するばかりか、製造性の低下やコストの上昇を招く。従って、Ｖの添加量は  ０．００５〜１．０  ｗｔ％の範囲に限定した。より好適には０．０１〜０．５  ｗｔ％の範囲である。
【００２２】
その他の成分については、特に限定されることはないが、特に好ましい成分組成範囲は次のとおりである。
Ｃ：０．１  ｗｔ％以下
Ｃは、ｒ値および伸び特性を低下させる元素である。とくに、０．１  ｗｔ％を超えるとその影響が顕著になるので、Ｃは  ０．１ｗｔ％以下とすることが望ましい。より好適には０．０７ｗｔ％以下である。
【００２３】
Ｓｉ：１．０  ｗｔ％以下
Ｓｉは、脱酸のために有効な元素であるが、過剰の添加は硬質化を招くので、その添加量は  １．０ｗｔ％以下とすることが望ましい。より好適には  ０．５ｗｔ％以下である。
【００２４】
Ｍｎ：１．０  ｗｔ％以下
Ｍｎは、鋼中に存在するＳを析出固定し、熱間圧延性を保つために有効な元素であるが、過剰の添加は冷間加工性の低下を招くので、その添加量は  １．０ｗｔ％以下とすることが望ましい。より好適には  ０．８ｗｔ％以下である。
【００２５】
Ｎ：０．１  ｗｔ％以下
Ｎは、Ｃと同様、ｒ値および伸び特性を低下させる元素である。特に、０．１  ｗｔ％を超えるとその影響が顕著になるので、Ｎは  ０．１ｗｔ％以下とすることが望ましい。より好適には０．０７ｗｔ％以下である。
【００２６】
なお、この発明では、ＰおよびＳ等については、特に厳しく制限しなくても、十分に所定の材質を得ることができる。
【００２７】
この発明に従い、Ｖ添加量ならびに酸化物系介在物中の  Ｃｒ２Ｏ３濃度および  Ａｌ２Ｏ３濃度を所定の範囲に制限することによってｒ値が改善される理由は、まだ明確に解明されたわけではないが、冷延板焼鈍中の再結晶挙動が関与しているものと思われる。
すなわち、酸化物系介在物中の  Ａｌ２Ｏ３濃度が５ｗｔ％以下、Ｃｒ２Ｏ３  濃度が１０〜５０ｗｔ％、さらに好ましくは  ＭｎＯ濃度が１０〜５０ｗｔ％の範囲を満足していると、Ｖ添加により酸化物系介在物の周りに析出したＶ炭窒化物が析出サイトとして作用し、さらにその周りにＣｒの炭窒化物が析出し、仕上げ焼鈍時に固溶Ｃ，Ｎの低減が図られる。その結果、引き続く再結晶において、ｒ値の向上に有効な（１１１）集合組織を優先的に発達させることができる。
一方、  Ａｌ２Ｏ３濃度が５ｗｔ％を上回るか、  Ｃｒ２Ｏ３濃度が１０ｗｔ％未満または５０ｗｔ％超の場合には、前述したＶ炭窒化物の析出サイトとしての効果が小さく、仕上げ焼鈍時に固溶Ｃ，Ｎの低減が望めないことから、（１１１）集合組織の発達が抑制されてしまうためと考えられる。
【００２８】
この発明において、上記したような酸化物系介在物の組成状態は、次のようにして制御することができる。
まず、溶製時におけるスラグとして、  ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３  三元系のものを用いる。そして、このスラグ中における  Ａｌ２Ｏ３濃度を５ｗｔ％以下に制御すると共に、塩基度（ＣａＯ  ／ＳｉＯ２）を１．５  以下に調整する。なお、溶鋼中のＡｌ量は  ０．００５ｗｔ％以下に抑制しておく必要があり、またＯ量については７０  ｐｐｍ以下まで低減することが望ましい。
上記の処理によって、酸化物系介在物における  Ａｌ２Ｏ３濃度および  Ｃｒ２Ｏ３濃度を所定の範囲に制御することができる。
なお、連続鋳造スラブの冷却速度を３０℃／ｓ以下とすることも有利である。
【００２９】
その後の処理については、常法に従って行えば良く、例えば１３００〜７００  ℃で熱間圧延したのち、圧下率：５０〜９０％程度で冷間圧延し、ついで  ７００〜１０００℃程度の温度で仕上げ焼鈍を施せば良い。
なお、この発明鋼は、熱延焼鈍薄鋼板、タンデム圧延−達続焼鈍を行った冷延鋼板、光輝焼鈍板等にも適用可能である。
【００３０】
【実施例】
表１に示す成分組成の鋼を溶製し、連続鋳造により２００  ｍｍ厚のスラブとした。その際、脱酸方法、鋳造条件を変えることによって、スラブ中における酸化物系介在物の組成状態を変化させた。
このとき  ＭｎＯ−ＳｉＯ２系介在物とする場合には、スラグの塩基度を１．４  とし、スラグ中の  Ａｌ２Ｏ３濃度を５ｗｔ％以下まで低減した。一方、  Ａｌ２Ｏ３系介在物とする場合には、塩基度を２．０  以上とし、スラグ中の  Ａｌ２Ｏ３濃度を２０％以上とした。
この実験において、脱酸に要した時間は３０分であり、Ｏ量を４０  ｐｐｍまで低減させた。なお、鋳造に先立って鋳型内に不活性ガスを吹き込み、溶鋼の温度制御ならびに介在物の浮上除去を促進させた。
【００３１】
鋳造に際しては、ＳｉＯ２，  ＣａＯ  を主成分とするモールドパウダーを鋳型内で鋳片表面に投入し、鋳片と鋳型の間を潤滑すると同時に、鋳造中に鋳片内部から浮上してくる介在物を捕捉除去した。
ついで、この連続鋳造スラブを、通常の熱間圧延により熱延板とし、熱延板焼鈍後、酸洗したのち、冷間圧延により０．５  ｍｍ厚の冷延板とし、ついで仕上げ焼鈍を施して製品板とした。
【００３２】
かくして得られた製品板について、前述の方法で、平均ｒ値を求めた。
また、各製品板の組織を走査型電子顕微鏡で  ２００視野について観察ならびに同定を行い、さらに抽出分析により酸化物系介在物の組成を調査した。
さらに、重量：約２０ｔのコイル全長にわたって表面性状を観察し、ヘゲ疵の定量を行った。ここに、ヘゲ疵の量は、１個／コイル以下を良好と判断した。
これらの結果を表２に示す。
【００３３】
【表１】
0003608383.tif 000002
【００３４】
【表２】
0003608383.tif 000003
【００３５】
表２に示したとおり、この発明に従い、所定量のＶを添加すると共に、Ａｌ２Ｏ３  およびＣｒ２Ｏ３  をそれぞれ、  Ａｌ２Ｏ３≦５ｗｔ％、  Ｃｒ２Ｏ３：１０〜５０ｗｔ％の範囲に制限したものはいずれも、優れたｒ値が得られ、またヘゲ疵の発生もほとんど認められなかった。
【００３６】
【発明の効果】
かくして、この発明によれば、表面性状の劣化なしに、プレス成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼を安価に得ることができ、産業上極めて有用であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｖ添加量と平均ｒ値との関係を示すグラフである。
【図２】酸化物系介在物中の  Ａｌ２Ｏ３濃度と平均ｒ値との関係を示すグラフである。
【図３】酸化物系介在物中の  Ｃｒ２Ｏ３濃度と平均ｒ値との関係を示すグラフである。
【図４】酸化物系介在物中の  ＭｎＯ濃度と平均ｒ値との関係を示すグラフである。
【図１】
0003608383.tif 000004
【図２】
0003608383.tif 000005
【図３】
0003608383.tif 000006
【図４】
0003608383.tif 000007