(57)【要約】【課題】吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼は、質量％でＣ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：０．２〜１％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ａｌ：０．００１〜０．０１５％、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．０１〜２．５％以下、残部Ｆｅおよび不可避な不純物からなり、フェライト基地に存在し、下記式（１）を満たす介在物が５個／ｍｍ２以上であることを特徴とする。  Ｌ／Ｔ≧３−−−−−−式（１）  ここで、Ｌは、介在物の長辺の長さであり、Ｔは、介在物の短辺の長さである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％でＣ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：０．２〜１％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ａｌ：０．００１〜０．０１５％、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．０１〜２．５％以下、残部Ｆｅおよび不可避な不純物からなり、フェライト基地に存在し、下記式（１）を満たす介在物が５個／ｍｍ２以上であることを特徴とする吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼。
Ｌ／Ｔ≧３−−−−−−式（１）
ここで、Ｌは、介在物の長辺の長さであり、Ｔは、介在物の短辺の長さである。
【請求項２】
前記介在物の長辺の長さが、２μｍ超過であることを特徴とする請求項１に記載の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼。
【請求項３】
Ｃ＋Ｎ：０．０１８％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下を含むことを特徴とする  請求項１に記載の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼。
【請求項４】
Ｃｕ：０．０１％〜０．１５％、Ｍｇ：０．０００２〜０．００１％、Ｃａ：０．０００４〜０．００２％をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼。
【請求項５】
前記フェライト系ステンレス鋼は、下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼。
Ｓｉ／（Ａｌ＋０．１Ｔｉ）≧１５−−−−−−式（２）
【請求項６】
前記介在物の組成は、下記式（３）および式（４）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼。
％（Ａｌ２Ｏ３）＋％（ＭｇＯ）＋％（ＳｉＯ２）＋％（ＣａＯ）＞９０％−−−−−−式（３）
％（Ａｌ２Ｏ３）＋％（ＭｇＯ）＜５０％−−−−−−式（４）
【請求項７】
前記ステンレス鋼の吸音指数は、７．０×１０−４以上であることを特徴とする請求項１に記載の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼。
【請求項８】
質量％でＣ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：０．２〜１％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ａｌ：０．００１〜０．０１５％、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．０１〜２．５％以下、残部Ｆｅおよび不可避な不純物からなるフェライト系ステンレス鋼スラブを熱間圧延する段階を含み、
前記熱間圧延時に、粗圧延工程で初期２パスのうちいずれか一つ以上を４０％以上の圧下率とする前段強圧下を行うことを特徴とする吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項９】
前記粗圧延工程は、Ｒ１、Ｒ２−１、Ｒ２−２、Ｒ２−３、Ｒ３段階からなり、前記Ｒ１、Ｒ２−１の初期２パスは、各パス別に圧下率を次第に増加させ、前記Ｒ２−２、Ｒ２−３、Ｒ３の後期３パスは、各パス別に圧下率を次第に減少させることを特徴とする請求項８に記載の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項１０】
前記Ｒ１段階で２０％以上の圧下率で圧延し、前記Ｒ２−１段階で４０％以上の圧下率で圧延することを特徴とする請求項９に記載の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項１１】
前記Ｒ２−２、Ｒ２−３、Ｒ３段階で４０％未満の圧下率で圧延することを特徴とする請求項９に記載の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項１２】
前記フェライト系ステンレス鋼スラブは、溶鋼を連続鋳造して製造し、
前記溶鋼の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）は、０．９〜１．１であることを特徴とする請求項８に記載の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項１３】
前記溶鋼内介在物の組成は、下記式（３）および式（４）を満たすことを特徴とする請求項９に記載の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼の製造方法。
％（Ａｌ２Ｏ３）＋％（ＭｇＯ）＋％（ＳｉＯ２）＋％（ＣａＯ）＞９０％−−−−−−式（３）
％（Ａｌ２Ｏ３）＋％（ＭｇＯ）＜５０％−−−−−−式（４）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法に係り、より詳しくは、吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、自動車分野においては、環境問題に対する意識の高まりから、排気ガスの規制がさらに強化されると同時に、炭酸ガスの排出抑制のための対処が進められている。また、バイオエタノールやバイオディーゼル燃料等の燃料面からの対処に加えて、軽量化や排気熱を熱回収する熱交換器を設置して燃費の向上を図るか、またはＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）、尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システム等のような排気ガス処理装置を装着する等の対処を実施している。
ここで、ＥＧＲシステムは、エンジンの排気ガスを冷却させた後、吸気系側に再循環させて、燃焼温度を下げ、燃料混合器の熱容量の増大および燃焼室の酸素量の減少を通じて有害ガスである窒素酸化物（ＮＯｘ）を低下させることを目的としている。このＥＧＲシステムには、ＥＧＲクーラーが必須的に装着される。排気ガスおよび冷却水を相互熱交換させて、排気ガスの過度な温度上昇を防止する。ここで、ＥＧＲクーラーは、排気ガスをエンジン冷却水や空気により冷却する装置であって、当該熱交換部分には、良好な熱効率が必要で、熱伝導性に優れることが要求される。
また、一般的に、ＥＧＲクーラーは、ディーゼルエンジン用に設置されるものであるが、最近、燃費の向上と窒素酸化物の低減を両立させるために、ガソリンエンジンへの適用も検討されている。
【０００３】
従来、ＥＧＲクーラーには、一般的には、ＳＴＳ３０４、ＳＴＳ３１６等のようなオーステナイト系ステンレス鋼が使用されている。これに対して、フェライト系ステンレス鋼材は、高価な合金元素が少量添加されるだけで、耐食性に優れ、オーステナイト系ステンレス鋼材に比べて価格競争力が高い鋼材である点から、最近、フェライト系ステンレス鋼材が多く使用される傾向にある。
排気系熱交換器では、騒音および振動が多く発生する問題点があり、このような騒音および振動によって自動車の静粛性が阻害され、また、部品の耐久性が大きく低下する問題点がある。
これを解決するために、従来は、析出物の個数および固溶Ｃ、Ｎを調節して、吸音性を向上させる試みが行われ、その効果について報告されたことがある。しかしながら、フェライトステンレス鋼材に必須不可欠に存在する介在物の種類、個数および形態などが吸音性に及ぼす影響に対する研究は全くない状況であり、また、介在物を利用して吸音性を向上させようとする試みおよび成果は、既存に全くない状況である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国公開第１０−２０１６−００７７５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的とするところは、フェライト系ステンレス鋼を排気系熱交換器などの用途に適用し、静粛性および部品耐久性を向上させる吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼を提供することにある。
また、他の目的とするところは、フェライト系ステンレス鋼の製造工程を再確立して、吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例による吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼は、質量％でＣ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：０．２〜１％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ａｌ：０．００１〜０．０１５％、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．０１〜２．５％以下、残部Ｆｅおよび不可避な不純物からなり、フェライト基地に存在し、下記式（１）を満たす介在物が５個／ｍｍ２以上であることを特徴とする。
Ｌ／Ｔ≧３−−−−−−式（１）
ここで、Ｌは、介在物の長辺の長さであり、Ｔは、介在物の短辺の長さである。
【０００７】
本発明の一実施例によれば、介在物の長辺の長さが２μｍｍ超過であることが好ましい。
また、Ｃ＋Ｎ：０．０１８％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下を含むことができる。
また、Ｃｕ：０．０１％〜０．１５％、Ｍｇ：０．０００２〜０．００１％、Ｃａ：０．０００４〜０．００２％をさらに含むことがよい。
【０００８】
本発明の一実施例によれば、フェライト系ステンレス鋼は、下記式（２）を満たすことが好ましい。
Ｓｉ／（Ａｌ＋０．１×Ｔｉ）≧１５−−−−−−式（２）
また、介在物の組成は、下記式（３）および式（４）を満たすことがよい。
％（Ａｌ２Ｏ３）＋％（ＭｇＯ）＋％（ＳｉＯ２）＋％（ＣａＯ）＞９０％−−−−−−式（３）
％（Ａｌ２Ｏ３）＋％（ＭｇＯ）＜５０％−−−−−−式（４）
また、ステンレス鋼の吸音指数は、７．０×１０−４以上であることができる。
【０００９】
本発明の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼の製造方法は、質量％でＣ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：０．２〜１％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ａｌ：０．００１〜０．０１５％、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．０１〜２．５％以下、残部Ｆｅおよび不可避な不純物からなるフェライト系ステンレス鋼スラブを熱間圧延する段階を含み、熱間圧延時に、粗圧延工程で初期２パスのうちいずれか一つ以上を４０％以上の圧下率とする前段強圧下を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の一実施例によれば、粗圧延工程は、Ｒ１、Ｒ２−１、Ｒ２−２、Ｒ２−３、Ｒ３段階からなり、Ｒ１、Ｒ２−１の初期２パスは、各パス別に圧下率を少しずつ増加させ、Ｒ２−２、Ｒ２−３、Ｒ３の後期３パスは、各パス別に圧下率を少しずつ減少させることが好ましい。
また、Ｒ１段階で２０％以上の圧下率で圧延し、Ｒ２−１段階で４０％以上の圧下率で圧延することができる。
また、Ｒ２−２、Ｒ２−３、Ｒ３段階で４０％未満の圧下率で圧延することがよい。
【００１１】
本発明の一実施例によれば、フェライト系ステンレス鋼スラブは、溶鋼を連続鋳造して製造し、溶鋼の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）は、０．９〜１．１であることがよい。
また、溶鋼内介在物の組成は、下記式（３）および式（４）を満たすことができる。
％（Ａｌ２Ｏ３）＋％（ＭｇＯ）＋％（ＳｉＯ２）＋％（ＣａＯ）＞９０％−−−−−−式（３）
％（Ａｌ２Ｏ３）＋％（ＭｇＯ）＜５０％−−−−−−式（４）
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、フェライト系ステンレス鋼の成分系および製造工程の制御を通じて、フェライト系ステンレス鋼内介在物の種類、個数および形態などを制御することができ、これにより、フェライト系ステンレス鋼を排気系熱交換器などの用途に適用すると、優れた吸音性を得ることができ、これにより排気系熱交換器の静粛性および部品耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例によるフェライト系ステンレス冷延焼鈍板を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真である。
【図２】本発明の一実施例によるフェライト系ステンレス鋼の製造方法を説明するためのグラフである。
【図３】本発明の一実施例によるフェライト系ステンレス鋼の吸音性を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施例による吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼は、質量％でＣ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：０．２〜１％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ａｌ：０．００１〜０．０１５％、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．０１〜２．５％以下、残部Ｆｅおよび不可避な不純物からなり、フェライト基地に存在し、下記式（１）を満たす介在物が５個／ｍｍ２以上であることを特徴とする。
Ｌ／Ｔ≧３−−−−−−式（１）
ここで、Ｌは、介在物の長辺の長さであり、Ｔは、介在物の短辺の長さである。
【００１５】
以下では、本発明の実施例を添付の図面を基にして詳細に説明する。以下の実施例は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明の思想を十分に伝達するために開示するものである。本発明は、ここで開示した実施例に限定されず、他の形態に具体化することができる。図面は、本発明の説明と関係ない部分を省略し、理解を助けるために、構成要素のサイズを多少誇張して表現することがある。
本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼材が排気系熱交換器用に使用されるとき、吸音性を向上させるために多様な検討を行った結果、以下の知見を得ることができた。
【００１６】
一般的に、炭素鋼は、振動時に固溶されているＣ、Ｎが格子内で位置変動をしながらエネルギー損失を誘発し、結果的に音を吸収するので、吸音性を有することになる。しかしながら、Ｃ、Ｎの動きは、温度に敏感なので、狭い温度範囲だけで吸音性を有するようになり、耐食性も劣る。
他方で、高Ｃｒ鋼の場合、耐食性に優れ、ＣおよびＮの内部動きによって吸音効果にも優れる。これは、結晶粒内の磁壁（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｗａｌｌ）の動きによるエネルギー損失によって吸音効果が加えられるためである。
一般的に、排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼材には、高温強度の向上のために微量のＮｂが添加されるが、このようなＮｂ添加フェライト系ステンレス鋼材の場合、不可避に表層部のフェライト基地内Ｎｂ（Ｎ、Ｃ）が多量に析出し、このようなＮｂ（Ｎ、Ｃ）析出物は、振動時に吸音メカニズムの一つである磁壁の移動を抑制（Ｐｉｎｎｉｎｇ）するので、フェライト系ステンレス鋼材の吸音性が本質的に劣る。また、Ｃ、Ｎは、ほとんどがＮｂ、Ｔｉとの析出物の状態に結合されるので、相対的にフェライト基地内にある固溶Ｃ、Ｎがなくなって、振動時に固溶Ｃ、Ｎの動きによる吸音メカニズム（Ｓｎｏｅｋ  Ｅｆｆｅｃｔ）も期待できない。
【００１７】
一方、フェライト系ステンレス鋼に必須不可欠に介在物が存在し、外部から振動が発生するとき、介在物とフェライト基地との界面が振動し、外部の振動を相殺するのに寄与することができる。この場合、介在物の長辺と短辺の長さ比率（長辺の長さ／短辺の長さ）が相対的に高い介在物の個数が多くなれば、介在物とフェライト基地との界面の全体面積（Ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ  ｓｕｒｆａｃｅ  ａｒｅａ）が増加して、吸音性が向上する。
長辺と短辺の長さ比率が高い介在物が形成されるためには、介在物の組成的特徴が熱間圧延温度区間で容易に変形が可能でなければならない。また、熱延工程のうち温度が最も高く形成されている粗圧延前段での圧下率が高い場合、介在物の延伸がさらに容易になって、介在物とフェライト基地との界面の面積が増加して、吸音性が改善される。
【００１８】
以下、本発明の一実施例による吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼の成分系および介在物について詳細に説明する。
本発明の吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼は、質量％でＣ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：０．２〜１％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ａｌ：０．００１〜０．０１５％以下、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．０１〜２．５％以下、残部Ｆｅおよび不可避な不純物からなる。
【００１９】
Ｃ：０．００１〜０．０１％
炭素は、鋼材の強度に大きく影響を及ぼす元素であって、その含量が過剰である場合、鋼材の強度が過度に上昇して軟性が低下するので、上限を０．０１％以下に限定する。ただし、その含量が過度に低い場合、強度が過度に低下するので、その下限を０．００１％に限定することが好ましい。
【００２０】
Ｎ：０．００１〜０．０１％
窒素は、熱間圧延時にオーステナイトを析出させて再結晶を促進させる役割をする元素であって、本発明では、０．００１％以上添加する。ただし、その含量が過剰である場合、鋼の軟性を低下させるので、０．０１％以下に限定することがよい。
【００２１】
Ｓｉ：０．２〜１．０％
珪素は、製鋼時に溶鋼の脱酸とフェライト安定化のために添加される元素であって、本発明では、０．２％以上添加する。ただし、その含量が過剰である場合、材質の硬化を起こして、鋼の軟性が低下するので、１．０％以下に限定することが好ましい。
【００２２】
Ｍｎ：０．１〜２％
マンガンは、耐食性の改善に有効な元素であって、本発明では、０．１％以上添加し、より好ましくは、０．５％以上添加する。ただし、その含量が過剰である場合、溶接時にＭｎ系フュームの発生が急増して溶接性が低下し、過度なＭｎＳ析出物の形成によって鋼の軟性が低下するので、２．０％以下に限定し、より好ましくは１．５％以下に限定することがよい。
【００２３】
Ｃｒ：１０〜３０％
クロムは、鋼の耐食性の向上に効果的な元素であって、本発明では、１０％以上添加する。ただし、その含量が過剰である場合、製造費用が急増すると共に、粒界腐食が起こる問題があるので、３０％以下に限定することが好ましい。
【００２４】
Ｔｉ：０．００１％〜０．１％
チタンは、炭素および窒素を固定して鋼中固溶炭素および固溶窒素の量を低減し、鋼の耐食性の向上に効果的であるが、高温環境に露出すると、変色が発生する短所がある。したがって、Ｔｉの含量は、０．１％以下に制限しなければならない。ただし、溶鋼中のＴｉ成分が不可避な不純物として存在し、これを０％で完全に除去するには、製造費用が上昇するので、０．００１％以上は許容することがよい。
【００２５】
Ａｌ：０．００１％〜０．０１５％
アルミニウムは、強力な脱酸剤であって、溶鋼中酸素の含量を低減する役割をし、本発明では、０．００１％以上添加する。ただし、その含量が過剰である場合、非金属介在物の増加に起因して冷延ストリップのスリーブ欠陥が発生すると同時に、溶接性を劣化させるので、０．０１５％以下に限定することができる。
【００２６】
Ｎｂ：０．３％〜０．６％
ニオブは、固溶Ｃと結合してＮｂＣを析出して、固溶Ｃの含量を低減して、耐食性を増大し、高温強度が増加する効果がある。したがって、本発明では、０．３％以上添加することが好ましい。ただし、その含量が過剰である場合、再結晶を抑制して成形性を劣化させるので、０．６％以下に含量を制限することが好ましい。
【００２７】
Ｍｏ：０．０１〜２．５％
モリブデンは、フェライト系耐食性を増大すると同時に、高温強度を向上させる役割をする。したがって、０．０１％以上添加することが好ましい。ただし、その含量が過剰である場合、金属間（ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ）析出物の生成によって脆性が発生する。したがって、２．５％以下に含量を制限することが好ましい。
例えば、本発明の一実施例による吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼は、Ｃ＋Ｎ：０．０１８％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下を含むことができる。
【００２８】
Ｃ＋Ｎ：０．０１８％以下
炭素と窒素の和は、これらの含量が過剰である場合、鋼材の強度が過度に上昇して軟性が低下するので、これらの和の上限を０．０１８％以下に限定することがよい。
【００２９】
Ｐ：０．０５％以下
リンは、鋼中に不可避に含有される不純物であって、酸洗時に粒界腐食を起こしたり、熱間加工性を阻害する主要原因となる元素であるから、その含量を可能な限り低く制御することが好ましい。本発明では、Ｐの含量の上限を０．０５％に管理することができる。
【００３０】
Ｓ：０．００５％以下
硫黄は、鋼中に不可避に含まれる不純物であって、結晶粒界に偏析して、熱間加工性を阻害する主要原因となる元素であるから、その含量を可能な限り低く制御することが好ましい。本発明では、Ｓの含量の上限を０．００５％に管理することがよい。
例えば、本発明の一実施例による吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼は、Ｃｕ：０．０１％〜０．１５％、Ｍｇ：０．０００２〜０．００１％、Ｃａ：０．０００４〜０．００２％をさらに含むことができる。
【００３１】
Ｃｕ：０．０１％〜０．１５％
銅は、排気系凝縮水の環境で耐食性を増大させる効果がある。したがって、０．０１％以上添加することが好ましい。ただし、その含量が過剰である場合、軟性を低下させて成形品質を劣化させる。したがって、０．１５％以下に含量を制限することが好ましい。
【００３２】
Ｍｇ：０．０００２〜０．００１％
マグネシウムは、製鋼工程で脱酸のために投入される元素であって、脱酸工程後に不純物として残っている。ただし、その含量が過剰である場合、成形性を劣化させる。したがって、０．００１％以下に含量を制限し、完全に除去するには不可能なので、０．０００２％以上に管理することがよい。
【００３３】
Ｃａ：０．０００４〜０．００２％
カルシウムは、製鋼工程で脱酸のために投入される元素であって、脱酸工程後に不純物として残っている。ただし、その含量が過剰である場合、耐食性を劣化させる。したがって、０．００２％以下に含量を制限し、完全に除去するには不可能なので、０．０００４％以上に管理することが好ましい。
【００３４】
図１は、本発明の一実施例によるフェライト系ステンレス冷延焼鈍板を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真である。
本発明の一実施例による吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼は、フェライト基地に存在し、下記式（１）を満たす介在物が５個／ｍｍ２以上である。
Ｌ／Ｔ≧３−−−−−−式（１）
ここで、Ｌは、介在物の長辺の長さであり、Ｔは、介在物の短辺の長さである。
例えば、介在物の長辺の長さは２μｍを超過する長さであることがよい。
【００３５】
上述したとおり、フェライト系ステンレス鋼に必須不可欠に介在物が存在し、この場合、介在物の長辺と短辺の長さの比率（長辺の長さ／短辺の長さ）が相対的に高い介在物の個数が多くなれば、吸音性が向上する。
例えば、式（１）を満たす介在物を有効介在物として定義することができ、このような有効介在物が５個／ｍｍ２以上である場合、吸音性の向上に有効に作用する。
【００３６】
また、例えば、フェライト系ステンレス鋼は、下記式（２）を満たすことが好ましい。
Ｓｉ／（Ａｌ＋０．１×Ｔｉ）≧１５−−−−−−式（２）
フェライト系ステンレス鋼のフェライト基地に存在する介在物の組成は、優先的鋼材の自体の組成に敏感に反応する。
組成に関する関係式である式（２）を満たす場合、本発明の一実施例による介在物の組成を得ることができ、このような介在物の組成を有する場合、介在物が熱間圧延時にに圧延方向に延伸する性質を示すので、式（１）を満たすことができる。介在物の組成の詳細は後述する。
【００３７】
例えば、本発明の一実施例による吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼の介在物の組成は、下記式（３）および式（４）を満たすことができる。
％（Ａｌ２Ｏ３）＋％（ＭｇＯ）＋％（ＳｉＯ２）＋％（ＣａＯ）＞９０％−−−−−−式（３）
％（Ａｌ２Ｏ３）＋％（ＭｇＯ）＜５０％−−−−−−式（４）
介在物の組成が式（３）および式（４）を満たす場合、介在物が熱間圧延時に圧延方向に延伸が可能である。これとは逆に、介在物の組成が式（３）または式（４）を満たさない場合、熱間圧延温度区間である８００〜１，３００℃で延伸が不可能であるので、熱間圧延後にも長辺の長さ／短辺の長さが１に近い介在物だけが存在するようになる。
したがって、本発明の一実施例による吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼の吸音指数は、７．０×１０−４以上であってもよい。これにより、フェライト系ステンレス鋼を排気系熱交換器などの用途に適用するとき、優れた吸音性を得るので、排気系熱交換器の静粛性および部品耐久性を向上させることができる。
【００３８】
図２は、本発明の一実施例によるフェライト系ステンレス鋼の製造方法を説明するためのグラフである。
図２に示したとおり本発明の一実施例による、吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼の製造方法は、質量％でＣ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：０．２〜１％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ａｌ：０．００１〜０．０１５％、Ｎｂ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．０１〜２．５％以下、残部Ｆｅおよび不可避な不純物からなるフェライト系ステンレス鋼スラブを熱間圧延する段階を含み、熱間圧延時に、粗圧延工程で初期２パスのうちいずれか一つ以上を４０％以上の圧下率とする前段強圧下を行う。
【００３９】
長辺部と短辺部の比率が高い介在物が形成されるためには、介在物の組成的特徴が熱間圧延温度区間で容易に変形が可能でなければならない。また、熱延工程のうち温度が最も高く形成されている粗圧延工程で前段圧下率が高い場合、介在物の延伸がさらに容易になって、介在物とフェライト基地との界面の面積が増加して、吸音性が改善される。
一般的に、熱間圧延工程は、スラブを加熱する加熱段階と、加熱したスラブの厚さと幅を制御する粗圧延段階と、粗圧延後に目標とする製品の寸法で最終的に制御する仕上げ圧延段階と、仕上げ圧延後、ストリップの材質を合わせるための水冷段階と、圧延されたストリップを熱延コイルで巻き取るための巻き取り段階とに分けられる。
【００４０】
本発明の一実施例による吸音性に優れた排気系熱交換機用フェライト系ステンレス鋼の荒圧延パスパターンは、Ｒ１、Ｒ２−１、Ｒ２−２、Ｒ２−３およびＲ３の総５回の圧延工程を経るが、粗圧延の後段に行くにつれて、加熱炉抽出後に時間が経過するにつれて温度が低下し、これにロール冷却水の効果が加えられて、温度下落が激しくなる。温度が低減されるに伴って、介在物の延伸が容易に起こらない問題点がある。
例えば、粗圧延工程は、Ｒ１〜Ｒ３段階からなり、Ｒ１、Ｒ２−１の初期２パスは、各パス別に圧下率を次第に増加させ、Ｒ２−２、Ｒ２−３、Ｒ３の後期３パスは、各パス別圧下率を次第に減少させることができる。
【００４１】
ここで、Ｒ１、Ｒ２−１段階は、粗圧延の前段部で加熱炉抽出後にスラブの温度が大きく低下しない段階であって、この段階で圧延時に粗圧延の後段部で圧延することより介在物の延伸がさらに容易になって、式（１）を満たす介在物を得ることができる。
例えば、Ｒ１段階で２０％以上の圧下率で圧延し、Ｒ２−１段階で４０％以上の圧下率で圧延する。以後、Ｒ２−２、Ｒ２−３、Ｒ３段階で４０％未満の圧下率で圧延する。
【００４２】
例えば、溶鋼内介在物の組成は、下記式（３）および式（４）を満たすことができる。
％（Ａｌ２Ｏ３）＋％（ＭｇＯ）＋％（ＳｉＯ２）＋％（ＣａＯ）＞９０％−−−−−−式（３）
％（Ａｌ２Ｏ３）＋％（ＭｇＯ）＜５０％−−−−−−式（４）
例えば、溶鋼は、式（２）を満たすことができる。また、例えば、フェライト系ステンレス鋼スラブは、溶鋼を連続鋳造して製造し、溶鋼の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）は、０．９〜１．１であることがよい。
【００４３】
溶鋼の成分および塩基度を制御することによって、式（３）および式（４）を満たす介在物の組成を達成することができる。
介在物の組成が式（３）および式（４）を満たす場合、介在物が熱間圧延時に圧延方向に延伸が可能である。これとは逆に、介在物の組成が式（３）または式（４）を満たさない場合、熱間圧延温度区間である８００〜１，３００℃で延伸が不可能であるので、熱間圧延後にも長辺の長さ／短辺の長さが１に近い介在物だけが存在するようになる。
【００４４】
以下、本発明の一実施例による吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼を実施例を通じて詳細に説明する。
実施例
下記表１の組成を有する溶鋼を準備し、連続鋳造を通じてスラブを製造した。
【００４５】
【表１】
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この際、スラブを１，３００℃に再加熱した後、それぞれ図２の熱延粗圧延パターンによって熱延粗圧延を行った。以後、冷間圧延および焼鈍処理して、厚さ１ｍｍの冷延焼鈍板を得た。
【００４６】
発明鋼１、２および比較鋼１、２を本発明の粗圧延パターンによって圧延した場合をそれぞれ実施例１、２および比較例３、４に示し、発明鋼１、２および比較鋼１、２を通常の粗圧延パターンによって圧延した場合をそれぞれ比較例１、２、５、６に示した。
すなわち、本発明の粗圧延パターンによって熱延粗圧延する場合、前段部での強圧下のために、Ｒ１で２２％の圧下率、Ｒ２−１で４２％の圧下率、Ｒ２−２で３８％の圧下率、Ｒ２−３で３６％の圧下率、Ｒ３で２９％の圧下率で行った。
これとは異なって、通常の粗圧延パターンによって熱延粗圧延する場合、Ｒ１で５％の圧下率、Ｒ２−１で２３％の圧下率、Ｒ２−２で４２％の圧下率、Ｒ２−３で４７％の圧下率、Ｒ３で４２％の圧下率で行った。
【００４７】
【表２】
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厚さ１ｍｍの冷延焼鈍板に対してＳＥＭ電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真を撮影し、成分分析（ＥＤＳ）およびイメージアナライザー（Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いて介在物の組成を分析し、介在物の形態も分析して、表２に示した。
【００４８】
【表３】
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表２の有効介在物というのは、フェライト基地に存在し、下記式（１）を満たす介在物を意味する。
Ｌ／Ｔ≧３−−−−−−式（１）
ここで、Ｌは、介在物の長辺の長さであり、Ｔは、介在物の短辺の長さである（介在物の長辺の長さが２μｍ超過）
【００４９】
図３は、本発明の一実施例によるフェライト系ステンレス鋼の吸音性を説明するためのグラフである。
吸音性は、ＩＭＣＥ社の「ＲＦＤＡ  ＬＴＶＰ８００」装備を用いて測定した。上記装備は、８０ｍｍ（長さ）×２０ｍｍ（幅）×１ｍｍ（厚さ）のサンプルを一定の力の衝撃を与えて固有の振動数で振動を発生させた後、音の減殺程度を測定することによって、吸音指数（Ｑ−１）を求める。吸音指数が高いほど音の減殺が早く行われる。すなわち吸音性に優れている。上記装備では、２５℃〜６５０℃の温度範囲に対して吸音指数を求めることができる。
【００５０】
図３に示したとおり、全体温度範囲での吸音指数を確認することができる。最終熱処理された各合金に対して常温（２５℃）と高温（６５０℃）の温度に対する吸音指数（Ｑ−１、×１０−４）を求め、表３に示した。
表２および表３に示したとおり、本発明が提案する条件を全部満たす実施例１および２の場合、有効介在物の個数が１ｍｍ２面積当たり５個以上形成され、吸音指数（Ｑ−１）が常温および排気系熱交換器の主使用環境である高温で７．０×１０−４以上を満たして、既存に比べて２倍以上の吸音性を確保することができた。
他方で、比較例の場合は、有効介在物の個数が１ｍｍ２面積当たり５個未満であったので、不十分な吸音性を示した。
【００５１】
図１を基にすると、上段の介在物の写真は、実施例１による冷延焼鈍板に形成された介在物の写真であり、下段の介在物の写真は、比較例５による冷延焼鈍板に形成された介在物の写真である。図１より、吸音性に有効な介在物および有効でない介在物の形態を視覚的に確認することができる。
【００５２】
以上のとおり、本発明の例示的な実施例を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、当該技術分野における通常の知識を有する者なら、下記に記載する特許請求範囲の概念とその範囲を逸脱しない範囲で多様な変更および変形が可能であることを理解すべきである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の実施例による吸音性に優れた排気系熱交換器用フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法は、ＥＧＲクーラーなど排気系熱交換器の用途に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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