(57)【要約】【課題】ケミカルタンカ−の構造部材としても十分に満足できる優れた耐酸性を有する高強度オ−ステナイト系ステンレス鋼板を低コストで安定提供する。【解決手段】オ−ステナイト系ステンレス鋼板を、その成分組成がＣ：０．０１〜０．０３％，Ｓｉ：１．００％以下，Ｍｎ：２．００％以下，Ｃｒ：１６．０〜２０．０％，Ｎｉ：　７．０〜１５．０％，Ｍｏ：　１．２〜　４．０％，Ｎ：　０．０１０〜　０．０５０％，Ｃｕ：０．１２〜１．００％を含有し、かつ式Ｎｉ−ｂａｌ＝Ｎｉ＋３０　（Ｃ＋Ｎ）＋　０．５Ｍｎ＋　０．５Ｃｕ−１．１（Ｃｒ＋　１．５Ｓｉ＋Ｍｏ）＋８．２で表されるＮｉ−ｂａｌが「−２〜＋１」を満足するように構成する。また、この成分組成の鋼を熱間圧延し、圧延最終パス温度：８００℃以上で圧延を終了した後、放冷することにより、前記所望特性の鋼板を低コストで安定製造する。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％にて、Ｃ：０．０１〜０．０３％，Ｓｉ：１．００％以下，Ｍｎ：２．００％以下，Ｃｒ：１６．０〜２０．０％，Ｎｉ：　７．０〜１５．０％，Ｍｏ：　１．２〜　４．０％，Ｎ：　０．０１０〜　０．０５０％，Ｃｕ：０．１２〜１．００％を含有すると共に、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式で表されるＮｉ−ｂａｌが「−２〜＋１」を満足することを特徴とする、耐酸性と延性に優れた高強度オ−ステナイト系ステンレス鋼板。
Ｎｉ−ｂａｌ＝Ｎｉ＋３０　（Ｃ＋Ｎ）＋　０．５Ｍｎ＋　０．５Ｃｕ−１．１（Ｃｒ＋　１．５Ｓｉ＋Ｍｏ）＋８．２
【請求項２】
質量％にて、Ｃ：０．０１〜０．０３％，Ｓｉ：１．００％以下，Ｍｎ：２．００％以下，Ｃｒ：１６．０〜２０．０％，Ｎｉ：　７．０〜１５．０％，Ｍｏ：　１．２〜　４．０％，Ｎ：　０．０１０〜　０．０５０％，Ｃｕ：０．１２〜１．００％を含有すると共に、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式で表されるＮｉ−ｂａｌが「−２〜＋１」を満足する成分組成の鋼を熱間圧延し、圧延最終パス温度：８００℃以上で圧延を終了した後、放冷することを特徴とする、耐酸性と延性に優れた高強度オ−ステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
Ｎｉ−ｂａｌ＝Ｎｉ＋３０　（Ｃ＋Ｎ）＋　０．５Ｍｎ＋　０．５Ｃｕ−１．１（Ｃｒ＋　１．５Ｓｉ＋Ｍｏ）＋８．２
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばケミカルタンカ−の隔壁等といった船体内部構造部材として好適な耐酸性と延性に優れた高強度オ−ステナイト系ステンレス鋼板、並びにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高温特性や耐食性に優れるオ−ステナイト系ステンレス鋼は、これらの特性を生かして従来から耐熱材料や耐食材料として広く使用されてきたが、使用に際しては組織を均一化すると共に炭化物を固溶させるための溶体化処理を施して耐食性の向上を図る必要があったことから十分に高い強度（特に降伏強度）を確保するのが難しく、そのため建材，船体，車両，水門等といった構造物に適用する構造用材料としてはその用途が制限されざるを得なかった。
【０００３】
それでも、近年、強酸に対する優れた耐食性の故にオ−ステナイト系ステンレス鋼板が化学薬品運搬用ケミカルタンカ−の隔壁として頻繁に使用されるようになってきたが、前述したように十分な降伏強度が得られないことから設計厚を厚くして構造材としての強度を確保する対策を余儀なくされていた。そのため、船体重量が増加し、鋼材コストも嵩むという問題を脱却することができず、板厚の薄い鋼板を使用して船体の軽量化を推進したいとの業界の強い要望に十分応え得なかった。
【０００４】
ところで、特開平５−３２０７５６号公報を見ると、Ｃ：０．０８％以下，Ｃｒ：１６〜２０％，Ｎｉ：６〜２０％，Ｍｏ：　０．１〜３％，Ｎ：　０．１〜　０．５％（何れも重量％）を含有する鋼を１１００〜１３００℃に加熱し、８００〜１０５０℃において鍛造比が　１．２以上となるように鍛造した後、８００〜５００℃間を５０℃／ｍｉｎ以上の平均冷却速度で冷却することにより鍛造時に導入された歪みを残留させて耐力及び海水中での疲労強度の改善を図ったところの、耐海水性に優れる高強度オ−ステナイト系ステンレス鋼板の製造方法が提案されている。
【０００５】
しかし、この方法によって得られる鋼板はＮを　０．１〜　５．０％と多量に含有させる必要があるので製造コストが高くなり、また製造過程で表面疵が発生する頻度が高くて疵除去等のための工程数が増えることも製造コストを押し上げることとなって、これが幅広い普及の障害となることを懸念されるものであった。また、当該鋼板はケミカルタンカ−の隔壁等として必要な耐強酸性について配慮されたものではなく、そのような用途に適しているとすることはできなかった。
【０００６】
一方、特開平８−１７６７４４号公報には、０．０５〜０．１０重量％の「Ｃ＋Ｎ」量を確保して固溶Ｃ，Ｎによる降伏強度の向上を図ると共に、引張強度の増大と加工誘起塑性現象による良好な塑性の確保のためにＭｄ３０（オ−ステナイトの安定度指標）を調整したオ−ステナイト系ステンレス鋼を１１５０〜１３００℃で一次圧延し、次いで９５０〜１０００℃の温度域に３０〜１２０秒間保持した後、８００℃以上９００℃未満の温度域で２０〜４５％の圧下率となるように最終圧延を行ってから　０．５℃／ｓ以上の速度で冷却することからなる、高強度・高延性オ−ステナイト系ステンレス鋼板の製造方法が開示されており、これによって降伏強度：４００ｋｇ／ｍｍ２以上，引張強度：６００ｋｇ／ｍｍ２以上，伸び：４０％以上のオ−ステナイト系ステンレス鋼板が得られるとの報告もなされている。
【０００７】
しかしながら、上記特性を有した鋼板は、一次圧延を施してから一旦特定温度域での保持時間（待ち時間）を確保し、その後に最終圧延を行うという煩雑な工程によって製造する必要があることから製造能率が良くなく、そのため製品コストの点で十分に満足できないことが懸念されるものであった。その上、この鋼板もケミカルタンカ−の隔壁等として必要な耐強酸性について配慮されたものではなく、やはりそのような用途に適しているとすることはできなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このようなことから、本発明が目的としたのは、ケミカルタンカ−の構造部材としても十分に満足できる優れた耐酸性を有すると共に、４００ＭＰａ以上の降伏強度（０．２％耐力）と２５％以上の伸びを示し、かつ加工性が良好な比較的低コストの高強度オ−ステナイト系ステンレス鋼板を安定提供できる手段を確立することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、Ｃ：０．０１〜０．０３％（以降、成分割合を表す％は質量％とする），Ｓｉ：１．００％以下，Ｍｎ：２．００％以下，Ｃｒ：１６．０〜２０．０％，Ｎｉ：７．０〜１５．０％，Ｍｏ：１．２〜　４．０％，Ｎ：　０．０１０〜　０．０５０％，Ｃｕ：０．１２〜１．００％を含有すると共に残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつＮｉ−ｂａｌが「−２〜＋１」を満足する成分組成の鋼を素材鋼とすれば、これに圧延最終パス温度が８００℃以上（好ましくは８５０℃以上）となる熱間圧延を施して放冷するだけで、ケミカルタンカ−の構造部材としても十分に満足できる優れた耐酸性を有すると共に、　０．２％耐力が４００〜６００ＭＰａ、伸びが２５％以上であって、かつ加工性の良好な高強度オ−ステナイト系ステンレス鋼板を安定製造できることが明らかとなった。
【００１０】
本発明は、上記知見事項等に基づいてなされたものであり、次の▲１▼項及び▲２▼項に示す高強度オ−ステナイト系ステンレス鋼板とその製造方法を提供するものである。
▲１▼　Ｃ：０．０１〜０．０３％，Ｓｉ：１．００％以下，Ｍｎ：２．００％以下，Ｃｒ：１６．０〜２０．０％，Ｎｉ：　７．０〜１５．０％，Ｍｏ：　１．２〜　４．０％，Ｎ：　０．０１０〜　０．０５０％，Ｃｕ：０．１２〜１．００％を含有すると共に、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式で表されるＮｉ−ｂａｌが「−２〜＋１」を満足することを特徴とする、耐酸性と延性に優れた高強度オ−ステナイト系ステンレス鋼板。
Ｎｉ−ｂａｌ＝Ｎｉ＋３０　（Ｃ＋Ｎ）＋　０．５Ｍｎ＋　０．５Ｃｕ−１．１（Ｃｒ＋　１．５Ｓｉ＋Ｍｏ）＋８．２
▲２▼　Ｃ：０．０１〜０．０３％，Ｓｉ：１．００％以下，Ｍｎ：２．００％以下，Ｃｒ：１６．０〜２０．０％，Ｎｉ：　７．０〜１５．０％，Ｍｏ：　１．２〜　４．０％，Ｎ：　０．０１０〜　０．０５０％，Ｃｕ：０．１２〜１．００％を含有すると共に、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式で表されるＮｉ−ｂａｌが「−２〜＋１」を満足する成分組成の鋼を熱間圧延し、圧延最終パス温度：８００℃以上で圧延を終了した後、放冷することを特徴とする、耐酸性と延性に優れた高強度オ−ステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
Ｎｉ−ｂａｌ＝Ｎｉ＋３０　（Ｃ＋Ｎ）＋　０．５Ｍｎ＋　０．５Ｃｕ−１．１（Ｃｒ＋　１．５Ｓｉ＋Ｍｏ）＋８．２
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明において鋼の成分組成及び鋼板の製造条件を前記の如くに限定した理由を、本発明の実施の形態を交えながら説明する。
【００１２】
［Ａ］　鋼の成分組成
Ｃ：
Ｃはオ−ステナイト系ステンレス鋼板の強度を確保する作用を有しているが、その含有量が０．０１％未満では所望強度の確保が叶わず、一方、０．０３％を超えてＣを含有させるとクロムと結合した炭化物が圧延後の放冷時に結晶粒界に析出して耐食性劣化を招くようになる。従って、Ｃ含有量は０．０１〜０．０３％と定めたが、耐食性の観点からは０．０１〜０．０２％に調整することが好ましい。
【００１３】
Ｓｉ：
Ｓｉは脱酸のために必要な成分であるが、その含有量が１．００％を超えると熱間加工性を著しく阻害することから、Ｓｉ含有量の上限を１．００％と定めた。
Ｍｎ：
ＭｎもＳｉと同様に脱酸のために必要な成分であるが、その含有量が２．００％を超えると耐食性の劣化を招くことから、Ｍｎ含有量の上限を２．００％と定めた。
【００１４】
Ｃｒ：
Ｃｒは鋼板に耐食性を付与する上で欠かせない元素であり、その含有量が１６．０％未満であると所望の耐食性を確保することができない。一方、Ｃｒ含有量が２０．０％を超えると鋼板の製造性が劣化する。そのため、Ｃｒ含有量は１６．０〜２０．０％と定めた。
【００１５】
Ｎｉ：
Ｎｉはオ−ステナイト組織の形成及び耐酸性を確保するために　７．０％以上含有させることが必要であるが、１５．０％を超えて含有させると熱間加工性の劣化を招くようになる。従って、Ｎｉ含有量は　７．０〜１５．０％と定めたが、耐硫酸性の観点からは１２．０％以上含有させることが好ましい。
【００１６】
Ｍｏ：
Ｍｏはオ−ステナイト系ステンレス鋼板の耐食性を向上させる成分であるが、その含有量が　１．２％未満であると熱延後放冷の条件では十分な耐食性を確保することが困難である。一方、Ｍｏの多量添加は鋼板コストの高騰を招く。従って、Ｍｏ含有量は　１．２〜　４．０％と定めたが、耐硫酸性の観点からは　２．５％以上含有させることが好ましい。
【００１７】
Ｎ：
Ｎはオ−ステナイト系ステンレス鋼板の強度と耐食性を改善するために添加される元素であるが、その含有量が　０．０１０％未満では所望する強度及び耐食性を確保することができず、一方、　０．０５０％を超えて含有させると熱間加工性が劣化して圧延時に表面疵を多発したり、表層に混粒を発生させるおそれが生じる。そのため、Ｎ含有量は　０．０１０〜　０．０５０％と定めた。
【００１８】
Ｃｕ：
Ｃｕはオ−ステナイト系ステンレス鋼板の耐食性を向上させるために０．１２％以上（好ましくは０．２０％以上）含有させるが、過剰な添加は熱間加工性を低下させることからＣｕ含有量の上限を１．００％とした。
【００１９】
Ｎｉ−ｂａｌ：
「Ｎｉ＋３０　（Ｃ＋Ｎ）＋　０．５Ｍｎ＋　０．５Ｃｕ−１．１（Ｃｒ＋　１．５Ｓｉ＋Ｍｏ）＋８．２」で表される“Ｎｉ−ｂａｌ”はオ−ステナイト系ステンレス鋼の連続鋳造スラブを再加熱したときに生成するデルタフェライト量と相関があり、Ｎｉ−ｂａｌの負の値が大きいほどデルタフェライト含有量が高くなる。本発明者等は、適量のデルタフェライトの生成が熱間加工性においては有利に働くことを見出した。
ただ、Ｎｉ−ｂａｌが−２を下回るとデルタフェライト量が多くなり過ぎて熱間加工性が低下し、圧延鋼板の幅端で割れが生じるほか、デルタフェライトが金属間化合物に変化して耐食性を低下させる場合がある。一方、Ｎｉ−ｂａｌが＋１を上回るとデルタフェライトが熱間圧延時に殆ど生成せず、この場合も熱間加工性が低下して圧延鋼板の幅端の割れ及び表面疵の発生を招くおそれがある。従って、Ｎｉ−ｂａｌが「−２〜＋１」の間となるように成分組成を調整することと定めたが、好ましくは「−１〜＋０．５」の範囲に、より好ましくは「−１以上０未満」の範囲に成分調整するのが良い。
【００２０】
なお、本来、Ｎｉ−ｂａｌが０以上であればデルタフェライトは殆ど生じない筈であるが、「Ｍｏを必須成分として含有している本発明鋼では凝固時に生成したデルタフェライトを再加熱してもオ−ステナイトに変態しにくい」ということを解明済である。
【００２１】
［Ｂ］　鋼板の製造条件
圧延最終パス温度：
本発明に係るオ−ステナイト系ステンレス鋼板に構造用材料として必要十分な延性（伸び２５％以上）と強度（　０．２％耐力４００ＭＰａ以上）を共に確保するためには、圧延最終パス温度が８００℃以上（好ましくは８５０℃以上）となるように熱間圧延を実施する必要がある。なお、そのためには当然ながらスラブ設計段階での形状，寸法の工夫、また熱間圧延時の圧延温度による熱間変形抵抗予測精度の向上、粗圧延機から仕上圧延機までの移送厚の適正化、移送速度上昇等といった圧延最終温度向上対策が必要である。
【００２２】
ここで、構造部材としては　０．２％耐力が４００ＭＰａ以上であることが望まれるが、強度が高すぎると鋼板加工時のスプリングバック量が増すので加工性の観点からは好ましくない。
図１はオ−ステナイト系ステンレス鋼板の　０．２％耐力と９０度曲げ加工時のスプリングバック量との関係を整理したグラフであるが、この図１は、　０．２％耐力が６００ＭＰａを上回るとスプリングバック量が２度を超えてしまい加工性の悪化を招くことを示している。従って、構造材料として使用する本発明に係るオ−ステナイト系ステンレス鋼板は、　０．２％耐力を４００〜６００ＭＰａに調整するのが良い。なお、　０．２％耐力の調整は、本発明の規定範囲内での強化元素量の調整や熱間圧延条件の調整によって可能である。
【００２３】
続いて、本発明を実施例により更に具体的に説明する。
【実施例】
まず、表１に示す成分組成のオ−ステナイト系ステンレス鋼を溶製して熱間圧延用スラブとした。なお、表１中に記載されている化学成分以外の不可避的不純物元素の含有量は通常のステンレス鋼と同程度であった。
【００２４】
【表１】
2004010933.tif 000002
【００２５】
次に、これらスラブを表２に示す各種条件で熱間圧延し、放冷するかあるいは固溶化熱処理を施して鋼板とした。
ここで、試験番号１では、１３０ｍｍ厚スラブから巾出し圧延無しで１２ｍｍ厚まで圧延した後、放冷した。
また、試験番号２では、１３０ｍｍ厚スラブから巾出し圧延無しで１２ｍｍ厚まで圧延した後、固溶化熱処理を施した。
【００２６】
試験番号３及び５では、２００ｍｍ厚スラブを一次圧延において巾出し圧延をして１３０ｍｍ厚まで圧延し、二次圧延にて１２ｍｍ厚まで圧延した後、放冷した。
試験番号４では、２００ｍｍ厚スラブを一次圧延で巾出し圧延をして１３０ｍｍ厚まで圧延し、二次圧延にて１２ｍｍ厚まで圧延した後、固溶化熱処理を施した。
【００２７】
試験番号６では、２００ｍｍ厚スラブから巾出し圧延をして１２ｍｍ厚まで圧延した後、放冷した。
試験番号７では、２００ｍｍ厚スラブからパス回数減少対策を行いつつ巾出し圧延をして１２ｍｍ厚まで圧延した後、放冷した。
試験番号８では、２００ｍｍ厚スラブからパス回数減少対策を行いつつ巾出し圧延をして１６ｍｍ厚まで圧延した後、放冷した。
試験番号９では、２００ｍｍ厚スラブから巾出し圧延をして２５ｍｍ厚まで圧延した後、放冷した。
【００２８】
試験番号１０では、比較鋼の２００ｍｍ厚スラブから温度制御圧延によって巾出し圧延をして２０ｍｍ厚まで圧延した後、放冷した。
試験番号１１では、比較鋼の２００ｍｍ厚スラブから巾出し圧延をして１２ｍｍ厚まで圧延した後、固溶化熱処理を施した。
【００２９】
試験番号１２及び１３では、比較鋼の２００ｍｍ厚スラブから巾出し圧延をして１２ｍｍ厚まで圧延した後、固溶化熱処理を施した。
試験番号１４及び１５では、比較鋼の１３０ｍｍ厚スラブから巾出し圧延をして１２ｍｍ厚まで圧延した後、固溶化熱処理を施した。
【００３０】
次いで、得られた各鋼板について機械的特性及び腐食度の評価を行った。
なお、機械的特性の評価は、得られた各鋼板の　１／４巾位置よりＪＩＳ１３Ｂ号試験片を切り出し、　０．２％耐力，引張強さ及び伸びを測定して行った。
また、腐食度評価の１つとして粒界腐食に対する感受性を調査したが、この調査はＪＩＳ　Ｇ０５７５に規定されている硫酸・硫酸銅腐食試験（ストラウス試験）に従って実施した。
更に、ケミカルタンカ−での使用状況再現テストとして、５０℃の９８％濃硫酸溶液中に４８時間浸漬したときの腐食度も調査した。
以上の調査結果を、圧延状況の評価結果と共に表２に併せて示した。
【００３１】
【表２】
2004010933.tif 000003
【００３２】
表２に示した調査結果からも明らかなように、本発明に係る試験番号１，３，７，８，９で得られた鋼板は、９８％濃硫酸中でも腐食度が０．２５ｇ／ｍｍ２／ｈｒ以下と固溶化熱処理鋼板と同等かそれ以上の耐腐食性（耐強酸性）を示している。
特に、放冷のみの条件で本発明鋼板と比較鋼板を比較すると、耐食性に関して本発明鋼板に大きな優位性のあることが分かる。この理由として、本発明鋼板は８００℃以上で圧延を終了しているために粒界に炭化物等が析出していないことが挙げられると考える。
【００３３】
また、本発明鋼板は、放冷のみの条件で　０．２％耐力が４００〜６００ＭＰａ、伸びが２５％以上と、構造材料として十分に満足できる特性が確保されている。
なお、放冷のみの条件で得られる特性の優れた本発明鋼板は、固溶化熱処理が省略できるためコスト面でも極めて有利である。
【００３４】
【発明の効果】
以上に説明した如く、この発明によれば、耐強酸性を始めとした耐食性に優れると共に、降伏強度（０．２％耐力）が４００〜６００ＭＰａ、伸びが２５％以上で、良好な成形加工性をも示す高強度・高延性オ−ステナイト系ステンレス鋼板を提供することが可能となり、ケミカルタンカ−用構造材料として船体の軽量化に大きく貢献できる上、従来のオ−ステナイト系ステンレス鋼板製造法とは異なり熱間圧延後の再加熱による溶体化処理を省略してエネルギ−コストの低減，設備の省略，工程の短縮という製造コストの大幅な削減下で上記鋼板を安定提供する道が開かれるなど、産業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オ−ステナイト系ステンレス鋼板の　０．２％耐力と９０度曲げ加工時のスプリングバック量との関係を整理して示したグラフである。
【図１】
2004010933.tif 000004