(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼鈍酸洗ラインで中間焼鈍後中間酸洗されたオーステナイト系ステンレス鋼からなる熱延鋼板を、圧延率Ｘ（％）で冷間圧延する際に、下記（１）式で規定される圧延率定数ＲＮ（％）が前記圧延率Ｘ（％）以下となる条件で中間焼鈍、中間酸洗および冷間圧延することを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
ＲＮ＝Ａ・（ａ・ｅｘｐ（−Ｑ／Ｒ・Ｔ）／Ｖ）n＋Ｂ・（ｂ・Ｓ・Ｌ／Ｖ）m＋Ｃ ・・・（１）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ：定数（％）
ｎ、ｍ：定数
ａ：次元調整用定数（＝１ｍｉｎ／ｍ）
ｂ：次元調整用定数（＝１ｍｉｎ／μｍ）
Ｑ：鋼中における酸素の拡散の活性化エネルギー（Ｊ／ｍｏｌ）
Ｔ：中間焼鈍における焼鈍温度（Ｋ）
Ｒ：気体定数（＝８．３１ｍｏｌ・Ｋ／Ｊ）
Ｖ：焼鈍酸洗ラインの熱延鋼板の搬送速度（ｍ／ｍｉｎ）
Ｓ：中間酸洗時の酸による溶解速度（μｍ／ｍｉｎ）
Ｌ：酸洗槽の有効総長さ（ｍ）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オーステナイト系ステンレス鋼からなる熱延鋼板は、スラブなどの素材を熱間圧延し、その後、１１００℃程度で焼鈍した後、硝酸とふっ酸の混合水溶液などによる酸洗により脱スケールして製造される。また、光沢や研磨性が要求される冷延鋼板は、前記の熱延鋼板の表面をコイルグラインダーなどにより研削した後、冷間圧延、焼鈍および酸洗により製造される。
【０００３】
上記の冷延鋼板を製造する際に行われるコイルグラインダーによる研削は、焼鈍および酸洗により熱延鋼板の表面に生じた粒界腐食部などを除去するためにおこなわれる。しかし、このような処理は、冷延鋼板の製造工程が長くなるばかりでなく、製造コストが大幅に増加する。
【０００４】
そのため、熱延鋼板に施される酸洗の際に酸濃度の高い酸洗液を用いて、熱延鋼板の表面の粒界腐食部を溶解し、前記コイルグラインダーによる研削を省略した冷延鋼板の製造方法が多数提案されている（例えば、特公平３−６０９２０号公報、特開平４−６１０４８号公報、特開平１１−１３１２７１号公報参照）。
【０００５】
しかし、酸洗液は、使用中に劣化して酸濃度が低くなる。特に、酸濃度の高い酸洗液ほど、低下の程度が大きい。一方、鋼板表面の酸による溶解速度は、酸濃度によって大きく変化する。そのため、上記の方法では、使用中に酸濃度が低下することによって、溶解量が少なくなるため、酸洗後の熱延鋼板の表面に粒界腐食部が残るおそれがある。したがって、通常は、酸濃度が低下しても鋼板の表面の所定量が十分に溶解されるような酸洗時間を設定して酸洗がおこなわれる。そのため、酸濃度が高い場合は、鋼板の表面が過剰に溶解されることになり、歩留まりが低下し、酸洗コストが高くなる。。
【０００６】
また、熱延鋼板の表面に生じた粒界腐食部を、冷間圧延の条件により改善することも試みられているが、酸洗後の熱延鋼板の表面に残存した粒界腐食部の深さに差があると、均一に改善されず、表面の光沢や表面の研磨性にムラや不良部分が残存することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、熱延鋼板を過剰に溶解することなく、表面の光沢や研磨性に優れた冷延鋼板を製造することのできるオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨は、次のオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法にある。
【０００９】
すなわち、その製造方法は、焼鈍酸洗ラインで中間焼鈍後中間酸洗されたオーステナイト系ステンレス鋼からなる熱延鋼板を、圧延率Ｘ（％）で冷間圧延する際に、下記（１）式で規定される圧延率定数ＲＮ（％）が前記圧延率Ｘ（％）以下となる条件で中間焼鈍、中間酸洗および冷間圧延することを特徴としている。
【００１０】
ＲＮ＝Ａ・（ａ・ｅｘｐ（−Ｑ／Ｒ・Ｔ）／Ｖ）n＋Ｂ・（ｂ・Ｓ・Ｌ／Ｖ）m＋Ｃ ・・・（１）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ：定数（％）
ｎ、ｍ：定数
ａ：次元調整用定数（＝１ｍｉｎ／ｍ）
ｂ：次元調整用定数（＝１ｍｉｎ／μｍ）
Ｑ：鋼中における酸素の拡散の活性化エネルギー（Ｊ／ｍｏｌ）
Ｔ：中間焼鈍における焼鈍温度（Ｋ）
Ｒ：気体定数（＝８．３１ｍｏｌ・Ｋ／Ｊ）
Ｖ：焼鈍酸洗ラインの熱延鋼板の搬送速度（ｍ／ｍｉｎ）
Ｓ：中間酸洗時の酸による溶解速度（μｍ／ｍｉｎ）
Ｌ：酸洗槽の有効総長さ（ｍ）
【００１１】
なお、以下の説明では、熱延鋼板に施される焼鈍および酸洗を中間焼鈍および中間酸洗と表し、冷延鋼板に施される焼鈍および酸洗を仕上焼鈍および仕上酸洗と表す。
【００１２】
本発明者らは、オーステナイト系ステンレス鋼からなる熱延鋼板の表面に生じる粒界腐食について検討した結果、つぎの▲１▼〜▲３▼の知見を得た。
【００１３】
▲１▼熱延鋼板を中間焼鈍する際に、焼鈍雰囲気中の酸素が粒界に侵入して鋼中のＣｒと反応して、粒界近傍にＣｒ欠乏層が形成される。このＣｒ欠乏層の存在する粒界が、中間酸洗時に選択的に腐食されることにより、粒界腐食が生じるものと推定される。
【００１４】
▲２▼Ｃｒ欠乏層の深さは、熱延鋼板に施される中間焼鈍の条件、具体的には、焼鈍温度と焼鈍時間に依存する。
【００１５】
▲３▼一方、中間酸洗で溶解される熱延鋼板の表面層の厚さは、酸洗時の酸による溶解速度と酸洗時間に依存し、酸による溶解速度は、酸洗液の組成と酸洗温度によりほぼ一義的に決まる。
【００１６】
前記（１）式は以上のような知見に基づいて求めた式である。すなわち、（１）式における第１項は、▲２▼の中間焼鈍時に生じるＣｒ欠乏層の深さに関する項であり、第２項は、▲３▼の中間酸洗で溶解される熱延鋼板の表面層の厚さに関する項である。そして、これらの第１項および第２項に、補正値を加味したのが上記の（１）式である。
【００１７】
一方、冷間圧延では、圧延率が大きいほど、熱延鋼板の表面に残存する粒界腐食の影響が小さくなることは知られている。したがって、（１）式で求めた圧延率定数ＲＮ（％）と、冷間圧延における圧延率Ｘ（％）とを適正に設定した条件で中間焼鈍、中間酸洗および冷間圧延すれば、中間酸洗における溶解量を極力抑えて、表面の光沢や研磨性に優れた冷延鋼板を製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、この発明のオーステナイト系ステンレス鋼板の製造工程の一例を図１に基づいて説明する。
【００１９】
同図に示すように、素材であるオーステナイト系ステンレス鋼からなるスラブは、熱間圧延に適した温度、例えば１１００〜１２５０℃に加熱された後、通常は９０％以上の圧延率で熱間圧延により板状に圧延され、その後、中間焼鈍、ショットブラストおよび中間酸洗とにより熱延鋼板とされる。この中間焼鈍、ショットブラストおよび中間酸洗は、つぎに述べるような焼鈍酸洗ラインでおこなわれる。すなわち、この焼鈍酸洗ラインは、連続焼鈍炉に続いてショットブラスト装置および複数の槽を備えた連続酸洗装置が設けられ、連続焼鈍炉から連続酸洗装置までを通過する際の鋼板の速度が同じ速度になるように構成された装置である。
【００２０】
この焼鈍酸洗ラインでおこなわれる中間焼鈍は、熱延鋼板に所定の組織と強度とを付与することおよびクロム炭化物の溶解等のために必要な処理で、オーステナイト系ステンレス鋼からなる熱延鋼板の場合は、例えば、９５０〜１２５０℃の温度範囲で、保持時間が１０秒程度以上となる搬送速度でおこなわれる。
【００２１】
また、ショトブラストおよび中間酸洗は、熱間圧延および前記中間焼鈍で生じたスケールを除去するための処理であり、そのうちの中間酸洗は、通常、ふっ酸と硝酸との混合水溶液で行われるが、さらに塩酸を混合した水溶液を用いておこなわれる場合もある。また、この中間酸洗中に、研磨ブラシ等でスケールを除去する場合もある。
【００２２】
上記のようにして製造されたオーステナイト系ステンレス鋼からなる熱延鋼板は、４０〜８０％程度の圧延率による冷間圧延により更に圧延された後、仕上焼鈍、仕上酸洗および調質圧延により製品としての冷延鋼板とされる。この仕上焼鈍と仕上酸洗も、上記の中間焼鈍および中間酸洗と同様に焼鈍酸洗ラインでおこなわれる。
【００２３】
仕上焼鈍は、冷延鋼板に所定の組織と強度とを付与するための処理で、オーステナイト系ステンレス鋼からなる冷延鋼板の場合は、例えば、９５０〜１２５０℃の温度範囲で、保持時間が数秒以上となる搬送速度でおこなわれる。また、仕上酸洗は、前記中間酸洗と同様に、仕上焼鈍で生じたスケールを除去するための処理で、Ｎａ２ＳＯ４等の中性塩水溶液による電解または溶融塩によるスケール改質をおこなった後に、硝酸水溶液に浸漬するか、または硝酸水溶液により電解して酸洗をおこなう方法や、ふっ酸と硝酸のとの混合水溶液に浸漬する方法等によりおこなわれる。
【００２４】
また、調質圧延は、仕上焼鈍および仕上酸洗された冷延鋼板に、さらに０．５〜２％程度の圧延率で冷間圧延して、冷延鋼板の表面性状を調整するためのものであり、省略されることもある。
【００２５】
上記の工程でオーステナイト系ステンレス鋼からなる冷延鋼板を製造する際に、中間焼鈍の条件、中間酸洗の条件、および冷間圧延の圧延率を、下記の（１）式で規定される圧延率定数ＲＮ（％）が、冷間圧延における圧延率Ｘ（％）以下となるように設定する。
【００２６】
ＲＮ＝Ａ・（ａ・ｅｘｐ（−Ｑ／Ｒ・Ｔ）／Ｖ）ｎ＋Ｂ・（ｂ・Ｓ・Ｌ／Ｖ）ｍ  ＋Ｃ  ・・・（１）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ：定数（％）
ｎ、ｍ：定数、
ａ：次元調整用定数（＝１ｍｉｎ／ｍ）
ｂ：次元調整用定数（＝１ｍｉｎ／μｍ）
Ｑ：活性化エネルギー（Ｊ／ｍｏｌ）
Ｔ：中間焼鈍における焼鈍温度（Ｋ）
Ｒ：気体定数（＝８．３１ｍｏｌ・Ｋ／Ｊ）
Ｖ：焼鈍酸洗ラインの熱延鋼板の搬送速度（ｍ／ｍｉｎ）
Ｓ：中間酸洗時の酸による溶解速度（μｍ／ｍｉｎ）
Ｌ：酸洗槽の有効総長さ（ｍ）。
【００２７】
上記（１）式は、先に述べた知見▲２▼および▲３▼に基づき、中間焼鈍の焼鈍温度Ｔ（Ｋ）、中間酸洗時の酸による溶解速度Ｓ（μｍ／ｍｉｎ）および焼鈍酸洗ラインの鋼板搬送速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）を種々変化させてオーステナイトステンレス鋼からなる熱延鋼板を製造してその表面状況を評価し、この評価した表面状況から冷間圧延における最低圧延率（限界圧延率）を求め、この結果から回帰計算により、各定数Ａ、Ｂ、Ｃ、ｎ、ｍを決定して求めた式である。
【００２８】
上記（１）式において、活性化エネルギーＱは、鋼中を拡散する酸素の活性化エネルギーと等しいと考えられ、その値は鋼種により若干異なり、文献に記載された値も若干異なるが、本発明では７３，５００（Ｊ／ｍｏｌ）とした。気体定数Ｒは、８．３１（ｍｏｌ・Ｋ／Ｊ）の一定値である。また、中間酸洗時の酸による溶解速度Ｓは、次のようにして予め求めておく。
【００２９】
図２は、酸洗液の組成と酸による溶解速度との関係の一例を示す図であり、酸洗液として硝酸（ＨＮＯ３  ）とふっ酸（ＨＦ）の水溶液を用いて、６０℃の温度でＳＵＳ３０４の熱延鋼板を酸洗した場合の、酸濃度と溶解速度との関係を示す。図３は、酸洗温度と酸による溶解速度との関係の一例を示す図であり、酸洗液として５％硝酸（ＨＮＯ３  ）とふっ酸（ＨＦ）の水溶液を用いて、ＳＵＳ３０４の熱延鋼板を酸洗した場合の、酸洗温度と溶解速度との関係を示す。
【００３０】
図２および図３示すように、溶解速度は、酸濃度によって異なり、また、酸洗温度により異なる。また、図２および図３に示す傾向は、用いる酸洗液の種類により異なる。したがって、中間酸洗をおこなう焼鈍酸洗ラインで用いられる酸洗液の種類に応じて、上記図２および図３に示す関係を予め求めておく。
【００３１】
なお、中間酸洗で用いられる酸洗液の組成は、特に、限定しないが、ふっ酸１０〜４００ｇ／リットルおよび硝酸１０〜４００ｇ／リットルの水溶液、または塩酸１０〜３００ｇ／リットル、ふっ酸１０〜４００ｇ／リットルおよび硝酸２０〜５００ｇ／リットルの水溶液が好ましい。
【００３２】
上記（１）式において、焼鈍酸洗ラインの鋼板搬送速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）は、中間焼鈍における焼鈍時間の逆数に比例した値であり、かつ中間酸洗における酸洗時間の逆数に比例した値である。また、酸洗槽長さＬは、酸洗焼鈍ラインに設けられた酸洗槽の酸洗に寄与する有効総長さで表す。
【００３３】
定数Ａは、焼鈍酸洗ラインの連続焼鈍炉の仕様、焼鈍雰囲気およびヒートパターンにより異なるが、その範囲は１０〜１０００（％）である。例えば、長さが３９ｍの連続焼鈍炉を用い、燃焼雰囲気で通常のヒートパターンで焼鈍する場合は、８２０（％）である。
【００３４】
定数Ｂは、焼鈍酸洗ラインの酸洗槽の有効長さ、槽の個数、酸組成およびショットブラストや研磨ブラシによるスケールの除去程度により異なるが、その範囲は２０〜２００（％）である。例えば、有効長さが１２ｍの２槽構造の酸洗槽で、ふっ酸１５０ｇ／リットルと硝酸５０ｇ／リットルの水溶液を用いる場合は、９８（％）である。
【００３５】
定数Ｃは、補正値である。この値は冷延鋼板の表面性状や研磨性等の要求される品質により異なるが、その範囲は−２００〜０（％）である。例えば、通常の研磨性が要求される用途であれば、−１４６（％）である。
【００３６】
定数ｎは、常数Ａと同様に連続焼鈍炉の仕様、焼鈍雰囲気およびヒートパターンにより異なるが、その範囲は０を超え１以下である。例えば、長さが３９ｍの連続焼鈍炉を用い、燃焼雰囲気で通常のヒートパターンで焼鈍する場合は、０．１８である。
【００３７】
定数ｍは、常数Ｂと同様に焼鈍酸洗ラインの酸洗槽の有効長さ、槽の個数、酸組成およびショットブラストや研磨ブラシによるスケールの除去程度により異なるが、その範囲は−１以上０未満である。例えば、有効長さが１２ｍの２槽構造の酸洗槽で、ふっ酸１５０ｇ／リットルと硝酸５０ｇ／リットルの水溶液を用いる場合は、−０．４５である。
【００３８】
本発明では、上記の（１）式で規定される圧延率定数ＲＮ（％）を、冷間圧延における圧延率Ｘ（％）以下とする。圧延率定数ＲＮ（％）が圧延率Ｘ（％）を超えると、熱延鋼板を中間酸洗した時に生じる粒界腐食部分の影響が残り、表面光沢や研磨性が悪化する。ここで、圧延率Ｘ（％）は、圧延前の板の厚みをｔａ、圧延後の板の厚みをｔｂとしたとき、１００・（ｔａ−ｔｂ）／ｔａ（％）で表わされる。
【００３９】
中間焼鈍、中間酸洗および冷間圧延における圧延率の条件は、例えば、次のようにして設定する。
【００４０】
まず中間焼鈍の条件を設定する。中間焼鈍は、前記のようにオーステナイト系ステンレス鋼からなる熱延鋼板に、所定の組織と強度を付与する処理であり、製造する熱延鋼板の鋼種および寸法に基づいて、中間焼鈍における焼鈍温度Ｔおよび焼鈍酸洗ラインの鋼板搬送速度Ｖを設定する。
【００４１】
一方、中間酸洗で用いられる酸洗液の組成と酸による溶解速度との関係を、酸洗温度毎に例えば図２、図３のように予め求めておく。そして、中間酸洗時における酸洗液の酸濃度と酸洗温度とから酸による溶解速度Ｓを求める。
【００４２】
このようにして、中間焼鈍における焼鈍温度Ｔおよび焼鈍酸洗ラインの鋼板搬送速度Ｖを設定し、また酸による溶解速度Ｓを求めた後、焼鈍炉、酸洗槽の各仕様等により設定された各定数Ａ、Ｂ、Ｃ、ｍ、ｎを用い、（１）式により圧延率定数ＲＮを求める。
【００４３】
このようにして求めた圧延率定数ＲＮが、冷間圧延で通常採用されている圧延率（例えば４０〜８０％）の範囲内であれば、冷間圧延の圧延率Ｘを、前記のようにして求めた圧延率定数ＲＮ以上となるように設定する。この場合、設定する冷間圧延における圧延率Ｘは、前記圧延率定数ＲＮ以上で、かつ圧延率定数ＲＮ＋１０（％）以下とするのが好ましい。
【００４４】
また、求めた圧延率定数ＲＮが、通常採用されている圧延率の範囲を外れる場合は、鋼板搬送速度Ｖと酸による溶解速度Ｓのいずれか一方または両方を再設定する。この再設定では、中間酸洗時の酸洗液の温度を変えて酸による溶解速度Ｓを再設定する方法が最も簡便である。
【００４５】
また、製造条件などにより冷間圧延における圧延率Ｘが、予め決められている場合は、中間焼鈍における焼鈍温度Ｔおよび焼鈍酸洗ラインの鋼板搬送速度Ｖを前記のようにして設定し、これらの設定条件と圧延率Ｘとから、（１）式で求められる圧延率定数ＲＮが圧延率Ｘ以下となるように、中間酸洗における溶解速度Ｓを設定する。この場合も、圧延率定数ＲＮを圧延率Ｘ以下で、かつ圧延率Ｘ−１０（％）以上とするのが好ましい。
【００４６】
そして、設定した溶解速度Ｓとなるように、酸洗液の酸濃度と温度のいずれか一方または両方の条件を設定する。この場合も、酸洗液の温度を変えるのが簡便である。
【００４７】
なお、焼鈍酸洗ラインには、複数の酸洗槽が設けられ、酸洗槽により酸組成や酸濃度が異なる酸洗液を用いる場合がある。このときは、前記（１）式のＳとして複数の酸洗液の平均の溶解速度とするか、または前記（１）式の（Ｓ・Ｌ／Ｖ）を各酸洗槽毎に求め、これらの合計としてもよい。各酸洗槽毎に（Ｓ・Ｌ／Ｖ）を求める場合、Ｓは各酸洗槽内の酸洗液毎の酸による溶解速度を、Ｌは各酸洗槽の有効長さを用いる。
【００４８】
また、冷間圧延が複数回おこなわれる場合には、前記圧延率Ｘは、複数回の冷間圧延におけるトータルの圧延率をいう。
【００４９】
【実施例】
常法により製造したＳＵＳ３０４からなるスラブを１２５０℃に加熱した後圧延率９８％で熱間圧延し、続いて搬送速度を１５ｍ／ｍｉｎに設定した焼鈍酸洗ラインにより、１０００℃または１０５０℃の焼鈍温度での中間焼鈍と、酸洗液の組成および酸洗液の温度を変えた中間酸洗とにより、幅１，０００ｍｍ、厚さ３．５ｍｍの熱延鋼板を製造した。
【００５０】
この熱延鋼板を圧延率５０％または６０％で冷間圧延した後、搬送速度を２０ｍ／ｍｉｎに設定した焼鈍酸洗ラインにより、焼鈍温度１０００℃で仕上焼鈍し、中性塩による電解と、硝酸１５％を含む６０℃の水溶液を用いた電解酸洗による仕上酸洗により冷延鋼板を製造した。
【００５１】
中間焼鈍における焼鈍温度、中間酸洗における酸洗液の組成、酸洗温度、酸による溶解速度、圧延率定数ＲＮおよび冷間圧延における圧延率Ｘを表１に示す。なお、上記の製造工程では、（１）式における各定数は、Ａ：８２０、Ｂ：９８、Ｃ：−１４６、ｎ：０．１８、ｍ：−０．４５であり、活性化エネルギーＱは、７３，５００（Ｊ／ｍｏｌ）とした。
【００５２】
上記のようにして製造した冷延鋼板の表面の光沢および研磨性を評価した。なお、光沢は、冷延鋼板の表面を目視観察して、光沢が極めて良好な場合を５、光沢が著しく不良の場合を１とする５段階の評価をおこない、評価３以上を合格とした。また、研磨性は、冷延鋼板の表面を１パスのバフ研磨後目視観察して、上記光沢と同様な評価を行い、評価３以上を合格とした。結果を表１に併せて示す。
【００５３】
【表１】
0004606633.tif 000002
表１において、Ｎｏ．１およびＮｏ．２は、中間焼鈍の焼鈍温度および中間酸洗における酸組成と酸洗温度を同じ条件とし、冷間圧延の圧延率Ｘを変えた例である。圧延率定数ＲＮが圧延率Ｘ以下のＮｏ．１の本発明例は、光沢および研磨性ともに合格であるが、圧延率定数ＲＮが圧延率Ｘより大きいＮｏ．２の比較例では、光沢は合格であるが、研磨性が不合格である。
【００５４】
Ｎｏ．３の比較例は、中間焼鈍の焼鈍温度、中間酸洗における酸組成および冷間圧延における圧延率Ｘを上記Ｎｏ．２の比較例と同じ条件とし、酸洗温度を低くした例である。この場合は、酸洗温度を低くしたため圧延率定数ＲＮが圧延率Ｘを上回り、光沢、研磨性ともに不合格である。
【００５５】
Ｎｏ．４〜７の本発明例は、中間焼鈍の焼鈍温度および中間酸洗における酸組成と酸洗温度を変え、圧延率Ｘを圧延率定数ＲＮ以上として圧延した例であり、いずれも、光沢、研磨性ともに合格である。
【００５６】
【発明の効果】
この発明のオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法によれば、熱延鋼板を過剰に溶解することなく、表面の光沢や研磨性に優れた冷延鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のオーステナイト系ステンレス鋼板の製造工程の一例を示す図である。
【図２】酸洗液の組成と酸による溶解速度との関係の一例を示す図である。
【図３】酸洗温度と酸による溶解速度との関係の一例を示す図である。
【図１】
0004606633.tif 000003
【図２】
0004606633.tif 000004
【図３】
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