(57)【要約】【課題】製造工程における消費エネルギーを低減して製造することができ、かつ高い伸び率を有するフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法を提供する。【解決手段】フェライト系ステンレス鋼板は、下記（１）式で定義されるＡｃ１の値が８２５以上となり、かつ下記（２）式で定義されるＴｒの値が７７５未満となる組成である。  Ａｃ１＝−２２１Ｃ＋６４Ｓｉ−４０Ｍｎ−８０Ｎｉ＋２０Ｃｒ−２４７Ｎ＋５００Ａｌ＋４２０  ・・・（１）  Ｔｒ＝４００（Ｃ＋Ｎ）＋２０Ｃｒ＋４０（Ｎｉ＋Ｓｉ＋Ａｌ）＋５０（Ｍｎ＋Ｃｕ）＋４６３．５  ・・・（２）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（１）式で定義されるＡｃ１の値が８２５以上となり、かつ下記（２）式で定義されるＴｒの値が７７５未満となる組成であることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板。
Ａｃ１＝−２２１Ｃ＋６４Ｓｉ−４０Ｍｎ−８０Ｎｉ＋２０Ｃｒ−２４７Ｎ＋５００Ａｌ＋４２０  ・・・（１）
Ｔｒ＝４００（Ｃ＋Ｎ）＋２０Ｃｒ＋４０（Ｎｉ＋Ｓｉ＋Ａｌ）＋５０（Ｍｎ＋Ｃｕ）＋４６３．５  ・・・（２）
【請求項２】
前記鋼板は、下記（３）式で定義されるγｍａｘの値が５０以上となる組成であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
γｍａｘ＝４２０Ｃ−１１．５Ｓｉ＋７Ｍｎ＋２３Ｎｉ−１１．５Ｃｒ＋９Ｃｕ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋４７０Ｎ＋１８９  ・・・（３）
【請求項３】
前記鋼板は、質量％で
Ｃｒ：１１．０％以上１４．０％以下
Ｎｉ：０．５０％以下
Ｃ：０．０３５％以下
Ｎ：０．０２５％以下
Ｍｎ:０．８０％以下
Ｃｕ：０．５０％以下
Ｓｉ：０．６５％以下
Ａｌ：０．０１％以上０．１８％以下
Ｔｉ：０．０５％以下
を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成であることを特徴とする請求項１または２に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項４】
下記（１）式で定義されるＡｃ１の値が８２５以上となり、かつ下記（２）式で定義されるＴｒの値が７７５未満となるように成分調整されたスラブを１１００℃〜１３００℃の温度域に加熱する前処理工程と、
前記前処理工程にて加熱されたスラブを熱間圧延する熱延工程と、
前記熱延工程にて圧延された鋼板を７８５℃〜８２５℃の温度域で連続焼鈍する仕上焼鈍工程とを含むことを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
Ａｃ１＝−２２１Ｃ＋６４Ｓｉ−４０Ｍｎ−８０Ｎｉ＋２０Ｃｒ−２４７Ｎ＋５００Ａｌ＋４２０  ・・・（１）
Ｔｒ＝４００（Ｃ＋Ｎ）＋２０Ｃｒ＋４０（Ｎｉ＋Ｓｉ＋Ａｌ）＋５０（Ｍｎ＋Ｃｕ）＋４６３．５  ・・・（２）
【請求項５】
前記鋼板は、下記（３）式で定義されるγｍａｘの値が５０以上となる組成であることを特徴とする請求項４に記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
γｍａｘ＝４２０Ｃ−１１．５Ｓｉ＋７Ｍｎ＋２３Ｎｉ−１１．５Ｃｒ＋９Ｃｕ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋４７０Ｎ＋１８９  ・・・（３）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法に関する。詳しくは、製造工程における消費エネルギーを低減して製造することができ、高い伸び率を有するフェライト系ステンレス鋼板、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な種類（規格）のステンレス鋼が種々の用途に用いられている。例えば、ＳＵＳ４１０Ｌ等、Ｃｒ（クロム）を１３質量％程度含む１３Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼は、耐熱材料、耐食材料等に使用されている。
【０００３】
１３Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼板は、一般に、鋳造されたスラブを熱間圧延し、その後、ベル型焼鈍炉を用いて７００〜９００℃の温度で焼鈍し、次いで、冷間圧延および仕上焼鈍を行って製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０７９１８号公報（２００４年１１月０４日公開）
【特許文献２】特開２０１１−２５６４４０号公報（２０１１年１２月２２日公開）
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】沢谷  精、他５名、「１７％Ｃｒステンレス鋼板の連続焼鈍技術の開発」製鉄研究、新日本製鐵株式会社、１９８２年１２月、第３１０号、ｐ．３３５−３５０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、概して、あらゆる分野において省エネルギー化について強い要求がある。上記ベル型焼鈍炉を用いる焼鈍（以下、ベル焼鈍と称することがある）は、バッチ式であるとともに長時間の熱処理を必要とする。製造工程に上記のようなベル焼鈍が含まれる場合、圧延工程から焼鈍後の酸洗処理工程まで連続して行う連続設備を構成することができない。そのため、消費エネルギーの低減、生産性の向上等の改良を行うことは難しい。
【０００７】
これまで、上記のような長時間のベル焼鈍を省略するための技術が各種提案されている。例えば非特許文献１には、１７Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０について、Ａｌ（アルミニウム）を添加することにより、Ａ１変態（オーステナイト相が生成）が生じる温度（Ａｃ１点）を高め、高温焼鈍による連続焼鈍を可能とする技術が開示されている。この技術は、上記連続設備を構成するためには有効であるといえる。しかし、焼鈍温度は９００〜１０００℃であり、そのような高い焼鈍温度ではエネルギー消費の低減には必ずしもつながらない。また、焼鈍後のステンレス鋼の酸化スケールが厚くなるため脱スケール性が低下することも問題となり得る。
【０００８】
また、特許文献１には、脱スケール性の改善および加工性の向上を目的として成分組成を規定した、Ａｌを１．０質量％以上含むＡｌ含有ステンレス鋼が開示されている。具体的には、Ｔｉを添加するとともに、ステンレス鋼中のＣ、Ｎ含有量を低減し、Ａｌ、Ｓｉ含有量を適正化してＡｌ含有ステンレス鋼を製造する。このＡｌ含有ステンレス鋼は、比較的低温での焼鈍が可能となっている。
【０００９】
特許文献２には、耐リジング性の向上を目的として、Ｚｒを添加することによってステンレス鋼中に含まれるＣ、Ｎを固定するとともに結晶粒径を微細化する技術が開示されている。特許文献２にはＺｒ添加のメリットが次のように述べられている。すなわち、一般に、ステンレス鋼にＮｂを添加することによっても結晶粒径を微細化し得るが、Ｎｂは再結晶温度を上昇させるため、焼鈍温度を高くすることが求められる。一方、Ｚｒは再結晶温度を上昇させないため、低温焼鈍が可能となる。
【００１０】
以上のように、ステンレス鋼を製造するにあたってベル焼鈍を省略する技術および再結晶温度を低減する技術が報告されている。
【００１１】
しかしながら、ステンレス鋼は、種々の鋼種および用途に応じてそれぞれ求められる特性が異なり、所望の特性に応じて必須となる成分がある。そのため、或る鋼種について開発された技術が、必ずしも他の鋼種に対して活用できるわけではない。
【００１２】
ＳＵＳ４１０Ｌ等、１３Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼板の製造工程には、依然としてベル焼鈍が含まれ得る。また、製造後の１３Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼板は、曲げ加工等の加工を施されて使用されるため、高い伸び率が要求される。
【００１３】
本発明の一態様は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、製造工程における消費エネルギーを低減して製造することができ、かつ高い伸び率を有するフェライト系ステンレス鋼板およびそ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】
【００１４】
本発明者らが鋭意検討を行った結果、仕上焼鈍後の鋼板が特性として２５％の伸び率（破断伸び率）を示す場合の仕上焼鈍の温度を表す下記の成分回帰式を見出した。すなわち、マルテンサイト＋炭化物組織からオーステナイト相への逆変態が起こる温度を表す成分回帰式をＡｃ１とし、回復および再結晶が生じる温度を表す成分回帰式をＴｔとした。上記Ａｃ１が８２５以上、かつ上記Ｔｒが７７５未満となるように、成分組成を緻密に調製することにより、８００±２５℃の範囲の温度にて仕上焼鈍を行い、該仕上焼鈍後のフェライト系ステンレス鋼板の伸び率が２５％以上とすることができることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼板は、下記（１）式で定義されるＡｃ１の値が８２５以上となり、かつ下記（２）式で定義されるＴｒの値が７７５未満となる組成であることを特徴としている。
Ａｃ１＝−２２１Ｃ＋６４Ｓｉ−４０Ｍｎ−８０Ｎｉ＋２０Ｃｒ−２４７Ｎ＋５００Ａｌ＋４２０  ・・・（１）
Ｔｒ＝４００（Ｃ＋Ｎ）＋２０Ｃｒ＋４０（Ｎｉ＋Ｓｉ＋Ａｌ）＋５０（Ｍｎ＋Ｃｕ）＋４６３．５  ・・・（２）。
【００１６】
本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼板は、前記鋼板は、下記（３）式で定義されるγｍａｘの値が５０以上となる組成であることが好ましい。
γｍａｘ＝４２０Ｃ−１１．５Ｓｉ＋７Ｍｎ＋２３Ｎｉ−１１．５Ｃｒ＋９Ｃｕ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋４７０Ｎ＋１８９  ・・・（３）。
【００１７】
また、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼板は、前記鋼板は、質量％でＣｒ：１１．０％以上１４．０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃ：０．０３５％以下、Ｎ：０．０２５％以下、Ｍｎ:０．８０％以下、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｓｉ：０．６５％以下、Ａｌ：０．０１％以上０．１８％以下、Ｔｉ：０．０５％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成であることが好ましい。
【００１８】
本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼板の製造方法は、下記（１）式で定義されるＡｃ１の値が８２５以上となり、かつ下記（２）式で定義されるＴｒの値が７７５未満となるように成分調整されたスラブを１１００℃〜１３００℃の温度域に加熱する前処理工程と、前記前処理工程にて加熱されたスラブを熱間圧延する熱延工程と、前記熱延工程にて圧延された鋼板を７８５℃〜８２５℃の温度域で連続焼鈍する仕上焼鈍工程とを含むことを特徴としている。
Ａｃ１＝−２２１Ｃ＋６４Ｓｉ−４０Ｍｎ−８０Ｎｉ＋２０Ｃｒ−２４７Ｎ＋５００Ａｌ＋４２０  ・・・（１）
Ｔｒ＝４００（Ｃ＋Ｎ）＋２０Ｃｒ＋４０（Ｎｉ＋Ｓｉ＋Ａｌ）＋５０（Ｍｎ＋Ｃｕ）＋４６３．５  ・・・（２）。
【００１９】
また、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼板の製造方法は、前記鋼板は、下記（３）式で定義されるγｍａｘの値が５０以上となる組成であることが好ましい。
γｍａｘ＝４２０Ｃ−１１．５Ｓｉ＋７Ｍｎ＋２３Ｎｉ−１１．５Ｃｒ＋９Ｃｕ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋４７０Ｎ＋１８９  ・・・（３）。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一態様によれば、製造工程における消費エネルギーを低減して製造することができ、かつ高い伸び率を有するフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼板について、仕上焼鈍の温度と、各温度において仕上焼鈍した後のフェライト系ステンレス鋼板の伸び率の特性との関係を模式的に示すグラフである。
【図２】比較例としてのフェライト系ステンレス鋼板の焼鈍温度と伸び率の特性との関係を模式的に示すグラフであり、（ａ）は逆変態温度が比較的低い比較例１について、（ｂ）は回復および再結晶が生じる温度が比較的高い比較例２について、それぞれ示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の記載は発明の趣旨をよりよく理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものでは無い。また、本出願において、「Ａ〜Ｂ」とは、Ａ以上Ｂ以下であることを示している。
【００２３】
なお、本明細書において、「フェライト系ステンレス鋼」との用語は、鋼帯、鋼板等の具体的な形状は限定されず、素材自体の性質について説明するために用いられる。また、「鋼板」は「鋼帯」の一部分であると考えることができるので、「フェライト系ステンレス鋼板」は、「フェライト系ステンレス鋼帯」を含む意味で用いる。
【００２４】
また、本明細書において、「伸び率」との用語は、材料の延性について表現するために用いており、特に指定のない限り、破断伸び率を意味する。本明細書において、鋼板の伸び率が高いと表現する場合には、当該鋼板の延性が高いことを意味する。
【００２５】
本発明の一態様は、汎用的な耐熱、耐食材料として使用されるＳＵＳ４１０Ｌ等の１３Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼の製造技術に関する。
【００２６】
＜発明の知見の概略的な説明＞
一般に、ＳＵＳ４１０Ｌ等の１３Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼板は、加工された後、建材、構造部品等の用途に用いられる。この場合、フェライト系ステンレス鋼板は、加工によって割れが生じる等の不具合が発生しないように、少なくとも２０％以上の破断伸び率を有することが求められる。
【００２７】
本発明者らは、ベル焼鈍を省略し、焼鈍温度を８００℃程度に低減した連続焼鈍によって仕上焼鈍を行うことにより、フェライト系ステンレス鋼板を製造することを目標とした。具体的には、連続焼鈍における温度の変動を考慮して、仕上焼鈍の温度を８００±２５℃の範囲として検討を行った。また、フェライト系ステンレス鋼板の特性として、仕上焼鈍後に、２５％以上の破断伸び率を有することを目標とした。
【００２８】
仕上焼鈍を行う直前のフェライト系ステンレス鋼板の材料組織は、その時点に至るまでの熱間圧延等の加工によって、マルテンサイト相、フェライト相、炭窒化物等を含む。このようなフェライト系ステンレス鋼板は、仕上焼鈍によって回復および再結晶が生じることにより、伸び率が向上する。一方、マルテンサイト相＋炭化物組織からオーステナイト相への逆変態が起こる逆変態温度よりも高い温度にて仕上焼鈍を行う場合、仕上焼鈍後の鋼板は、冷却した際にマルテンサイト変態が生じる。この場合、仕上焼鈍後のフェライト系ステンレス鋼板の伸び率が低下する。
【００２９】
本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼における成分組成を緻密に調整することによって、回復および再結晶が生じる温度、並びに上記逆変態温度を適切に調整して上記目標を達成することを試みた。
【００３０】
ここで、上記温度の調整に関して説明する便宜上、図１および図２を参照して、本発明の一態様および比較例におけるフェライト系ステンレス鋼の、仕上焼鈍の温度と伸び率との関係について説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼板について、仕上焼鈍の温度と、各温度において仕上焼鈍した後のフェライト系ステンレス鋼板の伸び率の特性との関係を模式的に示すグラフである。また、図２は、比較例としてのフェライト系ステンレス鋼板の焼鈍温度と伸び率との関係を模式的に示すグラフであり、（ａ）は逆変態温度が比較的低い比較例１について、（ｂ）は回復および再結晶が生じる温度が比較的高い比較例２についてそれぞれ示している。
【００３１】
図１に示すように、本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼板（以下、単に本フェライト系ステンレス鋼と称することがある）は、仕上焼鈍の温度が８００±２５℃の範囲において、仕上焼鈍後のフェライト系ステンレス鋼板（以下、単に仕上焼鈍後の鋼板と称することがある）の伸び率が２５％以上となっている。
【００３２】
ここで、一般に、回復および再結晶が生じる温度は、測定によって或る値として具体的に求めることは困難であるといえる。また、逆変態温度については、試験片を加熱したときの形状変化の挙動から測定することは可能であるが、明確な測定基準は存在しない。
【００３３】
そこで、本発明者らは、仕上焼鈍後の鋼板が特性として２５％の伸び率を示す場合の仕上焼鈍の温度を、回復および再結晶が生じる温度、並びに逆変態温度として採用することとした。具体的には、図１に示すように、仕上焼鈍後の鋼板が特性として２５％の伸び率を示す２点のうちの低い方の温度を回復および再結晶が生じる温度ＴＴｒ（以下、再結晶温度ＴＴｒと称することがある）、該２点のうちの高い方の温度を逆変態温度ＴＡｃ１と定義する。
【００３４】
なお、仕上焼鈍後の鋼板が２５％の伸び率を示す焼鈍温度を決定する方法は、一般的な手法を用いてよく、特に限定されない。例えば、対象とする試料について、幾つかの温度にて実験を行って得られた伸び率をプロットする。そして、複数のプロットに基づいて近似曲線を求め、該近似曲線と２５％の伸び率を示す仮想直線との交点を２５％の伸び率を示す焼鈍温度として採用してよい。また、仕上焼鈍後の鋼板が略２５％（例えば２５％±１％、２５％±２％等）の伸び率を示すときの焼鈍温度から、２５％の伸び率を示す焼鈍温度を近似的に推定して採用してもよい。
【００３５】
上記のような定義に基づけば、８００±２５℃の範囲の温度にて仕上焼鈍を行い、該仕上焼鈍後のフェライト系ステンレス鋼板の伸び率が２５％以上とするためには、逆変態温度ＴＡｃ１が８２５以上、かつ再結晶温度ＴＴｒが７７５未満であることを要する。
【００３６】
本発明者らは、上記目標を達成するために、１３Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼の成分組成を種々調整して鋭意検討を行った。そして、得られた結果に基づいて、下記の知見を見出し、本願発明を想到した。
【００３７】
すなわち、本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼の成分組成と上記逆変態温度ＴＡｃ１との関係、および上記成分組成と温度ＴＴｒとの関係は、それぞれ下記の式（１）および式（２）の成分回帰式に整理することができることを見出した。
【００３８】
Ａｃ１＝−２２１Ｃ＋６４Ｓｉ−４０Ｍｎ−８０Ｎｉ＋２０Ｃｒ−２４７Ｎ＋５００Ａｌ＋４２０  ・・・（１）
Ｔｒ＝４００（Ｃ＋Ｎ）＋２０Ｃｒ＋４０（Ｎｉ＋Ｓｉ＋Ａｌ）＋５０（Ｍｎ＋Ｃｕ）＋４６３．５  ・・・（２）
ここで、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎ、Ａｌ、Ｃｕはそれぞれ質量％である。
【００３９】
上記Ａｃ１を示す式（１）は、逆変態温度ＴＡｃ１を表す成分回帰式である。上記Ｔｒは、再結晶温度ＴＴｒを表す成分回帰式である。式（１）および式（２）は、本発明者らが行った多数の実験の結果を整理することにより得られた成分回帰式である。
【００４０】
本フェライト系ステンレス鋼は、上記Ａｃ１が８２５以上、かつ上記Ｔｒが７７５未満となるように、緻密に調製された成分組成となっている。これにより、本フェライト系ステンレス鋼は、焼鈍温度を８００℃程度に低減した連続焼鈍によって仕上焼鈍を行う場合であっても、仕上焼鈍後に伸び率が２５％以上の特性を示す。本フェライト系ステンレス鋼は、仕上焼鈍温度が８００℃から多少変動しても、仕上焼鈍後に伸び率が２５％以上の特性を安定して示す。
【００４１】
これに対して、図２の（ａ）に示すように、比較例１のフェライト系ステンレス鋼は、上記Ａｃ１が８２５未満であり、図２の（ｂ）に示すように、比較例２のフェライト系ステンレス鋼は、上記Ｔｒが７７５より大きい。この場合、フェライト系ステンレス鋼は、仕上焼鈍後に伸び率が２５％未満となることが有り得る。
【００４２】
ここで、上記Ａｃ１およびＴｒの成分回帰式の内容からすると、上記Ａｃ１を高める上では、影響度の大きいＡｌの含有量を高めることが有効であり、上記Ｔｒを下げる上では、ＣｒおよびＡｌ以外の元素全般を低減すればよいと考えられる。また、そのように成分組成を調整した場合、オーステナイト形成元素が比較的少なくなる。そのため、熱延後のマルテンサイト相も少なくなり得ることから、製造工程におけるベル焼鈍を省略するためには有効であると考えられた。
【００４３】
しかしながら、実際上、以下のような現象が生じることがわかった。すなわち、単純に、Ａｌの含有量を高め、ＣｒおよびＡｌ以外の元素全般を低減した場合、少ないマルテンサイト相中にＣ、Ｎが濃化する。そのようなＣ、Ｎが濃化した部位では、仕上焼鈍後に炭化物および窒化物が多く存在することとなり、その結果、仕上焼鈍後のフェライト系ステンレス鋼板の延性（伸び率）が低下し得ることがわかった。
【００４４】
本発明者らは、さらなる検討を行った結果、１０００℃に加熱した場合におけるオーステナイト相の比率を表す成分回帰式として、下記式（３）で表されるγｍａｘを用いることとした。そして、該γｍａｘの値が５０以上となるように成分調整をすることによって仕上焼鈍後のフェライト系ステンレス鋼板の延性の低下を抑制できることを見出した。
【００４５】
γｍａｘ＝４２０Ｃ−１１．５Ｓｉ＋７Ｍｎ＋２３Ｎｉ−１１．５Ｃｒ＋９Ｃｕ−４９Ｔｉ−５２Ａｌ＋４７０Ｎ＋１８９  ・・・（３）
ここで、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎはそれぞれ質量％である。
【００４６】
またγｍａｘが低い場合、フェライト系ステンレス鋼板は、スラブ割れを生じやすい。そのため、γｍａｘの値を制御することは、製造性の観点からも好ましい。
【００４７】
したがって、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、上記Ａｃ１およびＴｒが本発明の範囲を満たすことに加えて、γｍａｘの値が５０以上となるような成分組成に調整されていることが好ましい。上記Ａｃ１、Ｔｒ、およびγｍａｘに係る条件を全て満足するように成分組成を調整することにより、８００℃程度に低減した連続焼鈍によって仕上焼鈍を行う場合であっても、仕上焼鈍後の伸び率の特性がより一層優れたフェライト系ステンレス鋼とすることができる。
【００４８】
（成分元素）
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、質量％で、Ｃｒ：１１．０％以上１４．０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃ：０．０３５％以下、Ｎ：０．０２５％以下、Ｍｎ:０．８０％以下、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｓｉ：０．６５％以下、Ａｌ：０．０１％以上０．１８％以下、を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成であることが好ましい。
【００４９】
Ｃｒはステンレス鋼として必要な耐食性を付与するうえでの必須元素であり、使用環境に応じて適正なＣｒ含有量に設計される。本発明においては、Ｃｒ含有量を１１．０〜１４．０質量％、好ましくは１１．５〜１３．５質量％とする。なお、Ｃｒ含有量が増加すると、γｍａｘ値が低くなることから、他の元素を増やすことが求められる。この場合、Ｔｒの値が増大することにつながる。そのためＣｒ含有量の上限は１４．０質量％とした。
【００５０】
ＣはＣｒの炭化物を析出させ、ＮはＣｒの窒化物を析出させる。そのため、ＣおよびＮは、仕上焼鈍における回復および再結晶を妨げる。その観点からは、ＣおよびＮの含有量はできるだけ少ない方が好ましい。よって、Ｃ含有量の上限を０．０３５質量％、Ｎ含有量の上限を０．０２５質量％に設定した。より好ましくは、Ｃ含有量の上限は０．０２０質量％であってよく、Ｎ含有量の上限は０．０１５質量％であってよい。
【００５１】
Ｍｎ、Ｎｉ、ＣｕはいずれもＴｒを上昇させる。その観点からは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕの含有量はできるだけ少ない方が好ましい。よって、Ｍｎ含有量の上限を０．８０質量％、Ｎｉ含有量の上限を０．５０質量％、Ｃｕ含有量の上限を０．５０質量％に設定した。より好ましくは、Ｍｎ含有量の上限は０．６０質量％であってよい。また、Ｃｕ含有量の上限は０．１０質量％であってよい。また、Ｎｉ含有量の上限は０．２０質量％であってよい。
【００５２】
ただし、Ｃ、Ｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕは、オーステナイト形成元素であり、それら全ての含有量が少ないと、熱延時の鋼板はオーステナイト相が少なくなる。その結果、オーステナイト中にＣおよびＮが濃化することにより、炭化物および窒化物の析出に繋がる。この場合、回復および再結晶が起こり難くなる。したがって、γｍａｘを調整するために、それぞれの上限以下で含有する。
【００５３】
Ｓｉ、Ａｌは、その他の合金元素と同様に、回復および再結晶を起こりにくくさせる。またフェライト生成元素であることから、Ｓｉ、Ａｌの含有量が高いと、γｍａｘが低くなる。それらの観点からは、Ｓｉ、Ａｌは少ない方が好ましい。ただし、製造工程における脱酸材として必要であるとともに、Ａｃ１点を高めるために必要な元素である。Ａｃ１を高める上では、特にＡｌが有効であることから、Ａｃ１調整には主にＡｌを用いることとした。Ｓｉは低い方が好ましいが、製造性を考慮して範囲を設定した。Ｓｉ含有量は０．６５質量％以下であり、Ａｌ含有量は０．０１質量％以上０．１８質量％以下であってよい。より好ましくは、Ｓｉ含有量は０．３５質量％以下であってよく、Ａｌ含有量は０．０４質量％以上０．１５質量％以下であってよい。
【００５４】
過剰量のＳが含まれると、鋼板製造時の熱間加工性が低下し、耳割れを生じやすくなる。また、腐食の起点となるＭｎＳ系の硫化物が鋼中に多量に分散する結果、耐食性にも悪影響を及ぼし得る。Ｓ含有量を０．０１質量％以下に規制することが好ましい。
【００５５】
Ｔｉは、ＣおよびＮを炭化物、窒化物として固定する。一方で、Ｔｉはフェライト生成元素であるため、Ｔｉの含有量が高いとγｍａｘが低くなる。そのため、Ｔｉ含有量の上限を０．０５質量％とする。
【００５６】
Ｐは、耐食性を劣化させる成分であるため、極力少量に低減することが好ましく、Ｐ含有量の上限を０．０４０質量％とする。
【００５７】
＜製造方法＞
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法の一例について、以下に説明する。
【００５８】
（前処理工程）
前処理工程では、先ず、真空溶解炉を用いて、本発明の範囲内となるように組成を調整した鋼を溶製する。この鋼を鋳造して鋼塊を製造する。その後、該鋼塊から圧延用のブロックを切り出す。そして、該ブロックを大気雰囲気中で１１００℃〜１３００℃の温度域に加熱する。該ブロックを加熱して保持する時間は、限定されないが、例えば、数十分間〜３時間であってよい。なお、鋼塊からブロックを切り出さずに、鋼塊をそのまま加熱してもよい。なお、工業的に上記前処理工程を行う場合、上記鋳造は連続鋳造であってよく、上記鋼塊はスラブであってよい。
【００５９】
（圧延工程）
圧延工程（熱延工程）では、上記前処理工程後のブロック（鋼塊）を熱間圧延することにより、熱延鋼帯を製造する。圧延工程における仕上温度は一般的な範囲内であってよく、例えば９００℃〜１０００℃程度であってよい。巻取温度は、必要に応じて、４００℃〜９００℃の範囲で設定すればよい。仕上げの熱間圧延を行う装置の構造も一般的な構造であってよく、タンデムおよびステッケルのいずれであって構わない。
【００６０】
なお、いずれの条件で熱間圧延を施しても、圧延後の熱延板の組織は、マルテンサイト相、フェライト相、炭化物、窒化物等からなる組織である。熱延板に含まれる成分から求まるγｍａｘ値が低いと、該熱延板中のマルテンサイト相の比率が少なくなる。そのため、マルテンサイト中へのＣ、Ｎの濃化が大きくなり、その箇所のみ次の仕上焼鈍工程での回復および再結晶が起こり難くなる。その結果、仕上焼鈍後の鋼板に不均一組織が形成することによって、目標レベルの伸びを確保することが難しくなり得る。
【００６１】
（仕上焼鈍工程）
仕上焼鈍工程では、上記圧延工程後の熱延板を脱スケールした後、冷間圧延を行い、その後、仕上焼鈍を行う。この仕上焼鈍は、８００℃程度に低減した温度にて連続焼鈍により行うことができる。そのため、上記仕上焼鈍は、連続焼鈍処理設備（一般にC.A.P.L.と呼ばれることがある）を用いて行うことができる。
【００６２】
仕上焼鈍（連続焼鈍）を行う時間は、数十秒〜数十分程度であってよく、例えば、１分〜２０分の範囲内、１分〜１０分の範囲内、等であってよい。或いは、例えば全長５０ｍの加熱炉内を２０〜５０ｍ／分の速度で鋼帯を通板し、所定の温度に到達後直ちに冷却を開始することによって仕上焼鈍を行ってよい。
【００６３】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法では、仕上焼鈍工程は、鋼板を加熱する炉内の温度変動を考慮して、７８５℃〜８２５℃の温度域で連続焼鈍するようになっている。この理由は以下である。
【００６４】
仕上焼鈍工程における上記温度は、フェライト系ステンレス鋼板の板温を示している。連続焼鈍処理設備が備える加熱炉や均熱炉では、板温制御が行われるが、炉内温度（焼鈍温度）を８００℃となるように設定したとしても、炉内に温度の変動が生じ得る。これは、それらの炉は一般に電気炉ではなく、燃料（例えばコークスガス）を用いた加熱方式の炉であることも一因である。あるいは、炉内温度が一定であったとしても、鋼帯の板厚、表面状態、通板速度等によって材温の変動が生じ得る。
【００６５】
なお、Ｃ、Ｎ含有量が多いと、鋼板中に炭化物および窒化物が多く分布するため回復および再結晶の妨げとなり得る。また、Ｓｉ、Ｍｎ等の合金元素の含有量が多い場合も、回復および再結晶が妨げられて、目標レベルの伸びを確保することが難しくなり得る。
【００６６】
（酸洗工程）
次いで、仕上焼鈍後の鋼板を酸洗する。
【００６７】
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法では、ベル焼鈍が省略されている。つまり、上記圧延工程および仕上焼鈍工程は、ベル型焼鈍炉を用いて長時間の熱処理を行う工程を含まない。そして、ベル焼鈍が省略されていることから、圧延工程から焼鈍後の酸洗処理まで連続して行う連続設備を用いて、フェラ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、製造工程における消費エネルギーを低減して製造することができる。また、製造後のフェライト系ステンレス鋼板は、２５％以上の高い伸び率を有する。
【００６８】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上記説明において開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００６９】
以下、本発明に係るフェライト系ステンレス鋼板の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。
【００７０】
表１に示す組成の本発明鋼Ａ１〜Ａ３、および比較鋼Ｂ１〜Ｂ４をそれぞれ、真空溶解炉にて溶解した後、鋳造してスラブを製造した。製造したスラブのそれぞれから、厚み４０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍのブロックを切り出した。
【００７１】
【表１】
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【００７２】
切り出したブロックを１２００℃まで昇温し、２時間均熱加熱した。加熱後のブロックを熱間圧延することにより、板厚４．０ｍｍの熱延鋼板を得た。
【００７３】
その熱延鋼板を脱スケールした後、冷間圧延することにより、板厚１．０ｍｍの冷延鋼板を得た。該冷延鋼板について、７７５〜８２５℃、均熱０秒（所定温度に到達後、ただちに冷却）の焼鈍（仕上焼鈍）を行った後に酸洗した。
【００７４】
得られた試料について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠した方法にて伸び率を測定した。具体的には、本発明鋼Ａ１〜Ａ３、および比較鋼Ｂ１〜Ｂ４のそれぞれについて、７７５〜８２５℃の範囲の幾つかの温度で仕上焼鈍した後、酸洗して供試材を得た。複数の供試材のそれぞれから、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠した１３Ｂ号引張試験片を作製した。作製した複数の試験片のそれぞれについて、標点間距離５０ｍｍ、引張速度４０ｍｍ／ｍｉｎの条件にて試験を行い、破断伸び率を測定した。
【００７５】
そして、本発明鋼Ａ１〜Ａ３、および比較鋼Ｂ１〜Ｂ４のそれぞれについて、７７５〜８２５℃の範囲で得られた伸び率の結果のうち、最も低い伸び率の値を表１に示している。
【００７６】
また、表１に、本発明鋼Ａ１〜Ａ３、および比較鋼Ｂ１〜Ｂ４のそれぞれの組成に基づいて、前述した成分回帰式（１）および式（２）によって得られるＡｃ１およびＴｒの値を示している。
【００７７】
表１に示すように、本発明例のＡ１〜Ａ３鋼は、組成、Ａｃ１、Ｔｒ、およびγｍａｘの値が本発明の範囲を満たす。そのため、８００±２５℃の温度範囲で仕上焼鈍後に、フェライト系ステンレス鋼板は、２５％以上の伸び率を有する。本実施例から、本発明により、製造工程における消費エネルギーを低減して製造することができ、かつ高い伸び率を有するフェライト系ステンレス鋼板が得られることがわかる。
【００７８】
これに対し、比較例のＢ１〜Ｂ４鋼は、組成、Ａｃ１、Ｔｒ、およびγｍａｘのいずれかの値が本発明の範囲外であるため、伸び率が２５％未満となった。なお、比較鋼Ｂ４は、７７５〜８２５℃の温度範囲で、伸び率が２５％以上となることがなかった。
【００７９】
より詳しくは、比較鋼Ｂ１は、成分回帰式（２）に基づけば、再結晶温度ＴＴｒが７７５℃より大きい。そのため、仕上焼鈍の温度が７７５℃程度の場合、回復および再結晶が充分に生じない。その結果、７７５〜８２５℃の範囲で得られた伸び率の結果のうち、最も低い伸び率の値が２３％と低くなっている。
【００８０】
比較鋼Ｂ３は、成分回帰式（１）に基づけば、逆変態温度ＴＡｃ１が７８１℃である。そのため、仕上焼鈍の温度が７８１℃よりも高い場合（具体的には、例えば７８２〜８２５℃の場合）、オーステナイト相への逆変態が生じ、冷却した際にマルテンサイト変態が生じることにより、冷却後の鋼板の伸び率が低下する。その結果、７７５〜８２５℃の範囲で得られた伸び率の結果のうち、最も低い伸び率の値が２２％と低くなっている。
【００８１】
比較鋼Ｂ２は、γｍａｘの値が５０よりも小さいため、マルテンサイト相中にＣ、Ｎが濃化し、仕上焼鈍後に、Ｃ、Ｎが濃化した部位に炭化物および窒化物が多く存在する。その結果、７７５〜８２５℃の範囲で得られた伸び率の結果のうち、最も低い伸び率の値が２１％と低くなっている。また、比較鋼Ｂ２はスラブ割れを生じやすい。
【００８２】
比較鋼Ｂ４は、成分回帰式（１）および（２）に基づけば、Ａｃ１よりもＴｒの方が高くなっている。これは、再結晶する温度において、逆変態も起こることを示しており、比較鋼Ｂ４は、７７５〜８２５℃の範囲で伸びを確保しにくいことを意味している。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、例えば建材、構造部品等を製造する素材として利用することができ、製造工程における消費エネルギーを低減して製造することができる。
【図１】
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【図２】
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