(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％において、
アルミニウム（Ａｌ）を０．０２％以下、かつ、
カルシウム（Ｃａ）を８ｐｐｍ以下、
であり、
クロム（Ｃｒ）を、１０．５％以上および１３％以下の範囲で含み、
炭素（Ｃ）が０．０３％以下、
ケイ素（Ｓｉ）が０．７５％以下、
マンガン（Ｍｎ）が１％以下、および
チタン（Ｔｉ）が０．１％以上で１％以下、
残部が鉄（Ｆｅ）および不可避的不純物であることを特徴とするリジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項２】
前記フェライト系ステンレス鋼を製造する際、請求項１に記載の範囲に溶鋼成分を調整することにより、連続鋳造スラブの等軸晶率を６０％以上にすることを特徴とするリジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成分調整によって等軸晶率を高めたリジング性に優れる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。
【０００２】
【従来の技術】
フェライト系ステンレス鋼は、主たる合金元素としてクロム（Ｃｒ）を含み、その含有量が約１１〜１４％の低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼は、自動車の排ガス浄化装置用などに広く用いられている。フェライト系ステンレス鋼は、連続鋳造後にスラブとして切り出され、スラブを熱間圧延および冷間圧延した後で、製品の必要に応じてプレス加工などが施される。なお、本件明細書で、含有量を示す百分率は重量％（ｗｔ．％）を示すものとする。
【０００３】
図１は、フェライト系ステンレス鋼を連続鋳造したスラブの模式的な断面マクロ組織の状態を示す。連続鋳造した際、スラブ１の表層部は柱状晶２が発達しており、中心部には等軸晶３が形成される。柱状晶２はある特有の結晶方位に優先的に凝固が進行した組織であり、粗大な組織となっている。等軸晶３は結晶方位がランダムに分散した組織であり、柱状晶３に比べ、微細な組織となっている。
【０００４】
図２は、柱状晶２および等軸晶３を含むスラブ１に対してロール４，５により熱間圧延を行っている状態の圧延方向に対し平行な断面を模式的に示している。スラブ表層部は圧延による歪が大きく、スラブ中心部ほど小さい。一方、柱状晶２は粗大な組織であり、結晶粒界の密度が小さく、等軸晶３は微細な組織で結晶粒界密度が高い。熱間圧延中に圧延による歪が大きい部位、あるいは結晶粒界が多い部位では、熱間圧延中に動的あるいは静的再結晶が生じ、微細な組織となりうる。この結果、スラブ表層の柱状晶２あるいはスラブ中心の等軸晶３は熱延後に微細な組織となりうる。一方、中心付近の柱状晶２は熱間歪も小さく、結晶粒界密度も小さい為、再結晶し難く、動的回復により熱延後に粗大な回復組織となる。
【０００５】
図３は前述した粗大な回復組織を含む熱延板の冷熱焼鈍後の断面金属組織を模式的に示したものである。前述の熱延板で形成された粗大な回復組織は冷延−焼鈍工程においても残存しやすく、冷延工程後においても金属組織内で粗大な回復組織（以下バンド状組織６と呼ぶ）として残存しやすい。このようなバンド状組織６が存在するとプレス加工した際、圧延方向に沿ってリジングと呼ばれる縞状の起伏が発生し、外観を著しく損なうという問題がある。
【０００６】
リジングあるいはバンド状組織の発生防止策としては、複数回冷間圧延と焼鈍とを繰返す方法がある。これは、リジング性の起因が集合組織に絡む問題であることが一般的に知られており、この集合組織の改善を図るものであり、バンド状組織６に対しても、この方策により、再結晶を促進させ、バンド状組織６の分断化、微細化を図るものである。また、連続鋳造でスラブ１を製造する段階で、柱状晶２の割合を小さくし、等軸晶３の割合を大きくする方法もある。等軸晶３の割合を６０％以上にすれば、リジングあるいはバンド状組織６の発生を防止可能であることが知られている。
【０００７】
フェライト系ステンレス鋼を連続鋳造する際に、等軸晶３の割合を６０％以上とするための先行技術して、たとえば本件出願人は、特開平９−４９０１０を開示している。この先行技術では、チタン（Ｔｉ）を含有し、クロム（Ｃｒ）が１０．５〜２０％であるフェライト系ステンレス鋼で、アルミニウム（Ａｌ）の含有量が０．００１〜０．０４％で、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）との比がＴｉ／Ａｌ≧８となるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
フェライト系ステンレス鋼のリジングを防止するとき、冷間圧延を複数回に分けて行い、冷間圧延と焼鈍とを繰返す方法では、余分な工程が必要となり、生産コストが増大してしまう。
【０００９】
スラブ１を鋳造する段階で、等軸晶３の割合が６０％以上となるようにするためには、たとえばできるだけ低い温度で鋳造する低温鋳造などがあるが、低温鋳造ではノズル詰まり等が生じ易く、製造が困難である。また、Ｃｒの含有量範囲が１０．５〜１３％の場合には、特開平９−４９０１０の先行技術のみでは、等軸晶率６０％が得られにくい傾向があることが判明している。
【００１０】
本発明の目的は、プレス加工などの際にリジングが発生しにくい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ことである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、質量％において、
アルミニウム（Ａｌ）を０．０２％以下、かつ、
カルシウム（Ｃａ）を８ｐｐｍ以下、
であり、
クロム（Ｃｒ）を、１０．５％以上および１３％以下の範囲で含み、
炭素（Ｃ）が０．０３％以下、
ケイ素（Ｓｉ）が０．７５％以下、
マンガン（Ｍｎ）が１％以下、および
チタン（Ｔｉ）が０．１％以上で１％以下、
残部が鉄（Ｆｅ）および不可避的不純物であることを特徴とするリジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼である。
【００１２】
本発明に従えば、アルミニウムが０．０２％以下でカルシウムが８ｐｐｍ以下となるように成分調整した後、フェライト系ステンレス鋼を連続鋳造しスラブを製造すると、連続鋳造設備としてその仕様で決まる通常の鋳造温度の範囲と鋳造速度の範囲で、容易に等軸晶率を６０％以上にすることができる。
【００１４】
また、フェライト系ステンレス鋼のクロム（Ｃｒ）含有量は１０．５％以上で１３％以下の範囲である場合、たとえば連続鋳造前の成分調整の段階でＡｌを添加して脱酸し、さらにＴｉを添加して、Ｔｉ／Ａｌの比が８以上となるように含有量を調整しても、それだけの条件では等軸晶率６０％以上を得ることが困難であるが、ＡｌおよびＣａの含有量を減少させれば、６０％以上の等軸晶率を確実に得ることができる。
【００１５】
また、本発明で前記フェライト系ステンレス鋼を製造する際、前述の範囲に溶鋼成分を調整することにより、連続鋳造スラブの等軸晶率を６０％以上にすることを特徴とするリジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図４は、本発明の実施の一形態として１０．５〜１３％Ｃｒを含有するフェライト系ステンレス鋼を含む各種試料について、連続鋳造スラブの等軸晶率とＡｌ含有量との関係を示す。連続鋳造設備の仕様に従って通常の鋳造温度と鋳造速度でフェライト系ステンレス鋼の連続鋳造を行い、Ａｌの含有量（重量％）と得られたスラブの断面の等軸晶率（％）との関係を示す。等軸晶率は、特開平９−４９０１０の先行技術と同様に、たとえば図１でスラブ１の全体の厚さをａとし、等軸晶３の部分の厚さを、端部付近でｂ１、中間付近でｂ２、中央付近でｂ３として、次の第１式のようにして算出する。
【００１７】
【数１】
0003909731.tif 000002
【００１８】
図４から、リジング防止のために等軸晶率６０％以上とするためには、Ａｌの含有量を、少なくとも０．０２％以下とする必要があることが判る。Ａｌは、フェライト系ステンレス鋼の製造工程のうち、脱酸のために投入するＡｌの残留分が主である。したがって、Ａｌの含有量を小さくするためには、脱酸のために投入するＡｌの量が過剰とならないように、必要量を精度よく算出する。図４からは、Ａｌが０．０２％以下となっても、必ずしも等軸晶率が６０％以上とはならないことも判る。
【００１９】
図５は、Ｃａの含有量と等軸晶率との関係を示す。Ａｌ≦０．０２％でも、Ｃａ＞８ｐｐｍであると、等軸晶率が６０％に達しないことが判る。Ｃａ≦８ｐｐｍであると、等軸晶率は７０％を超える高い値が得られる。しかしながら、Ｃａ≦８ｐｐｍでもＡｌ＞０．０２％であれば、等軸晶率は低くなってしまう。
【００２０】
鋼中のＣａは、たとえば連続鋳造時のノズル詰まりを防止する目的で溶鋼中にＣａ含有合金が投入される場合があるが、このような場合、鋼中にＣａが残存する。したがって、Ｃａ含有量を抑制するため、製鋼工程におけるＣａ含有合金の投入あるいは混入を最小限にとどめることが好ましい。
【００２１】
図４および図５から、Ａｌ≦０．０２％かつＣａ≦８ｐｐｍの含有量となるようなフェライト系ステンレス鋼が、連続鋳造後のスラブに柱状晶が成長しにくく、等軸晶率６０％を容易に得ることができることが判る。
【００２２】
図６は、ＴｉとＡｌとの含有量の比率Ｔｉ／Ａｌと等軸晶率との関係を示す。特開平９−４９０１０で開示したＴｉ／Ａｌの比が８以上の条件でも、■で示すＡｌ≦０．０２％かつＣａ＞８ｐｐｍの条件と、△で示すＡｌ＞０．０２％の条件の試料とでは、等軸晶率は６０％に達していない。◇で示すＡｌ≦０．０２％かつＣａ≦８ｐｐｍの条件で、初めて等軸晶率は６０％を超えることが判る。すなわち、Ｃｒが１０．５〜１３％の低フェライト系ステンレス鋼では、特開平９−４９０１０で開示した条件だけではなく、さらにＡｌおよびＣａについても低く抑える必要がある知見が得られた。
【００２３】
図７は、ＡｌおよびＣａについて図６に示す３種類の条件のうちから、代表的な試料についての断面の組織を示す。図７（ａ）は、本実施形態の一実施例として、Ａｌが０．００１〜０．０２％かつＣａ≦８ｐｐｍの連続鋳造スラブ試料の断面組織を示す。等軸晶率は、１００％となっていることが判る。図７（ｂ）は、比較例１として、Ａｌが０．００１〜０．０２％であるけれども、Ｃａ＞８ｐｐｍである連続鋳造スラブ試料の一例の断面組織を示す。等軸晶率は１２％である。図７（ｃ）は、比較例２として、Ａｌ＞０．０２％である連続鋳造スラブ試料の断面積を示す。等軸晶率は０％であり、全部柱状晶で占めていることが判る。これら３つの試料の連続鋳造条件は同一であり、連続鋳造設備の仕様に従って通常行われる鋳造温度および鋳造速度である。
【００２４】
図７（ａ）の実施例と図７（ｂ）の比較例１と図７（ｃ）の比較例２との組成について、ＡｌおよびＣａの他の成分を含めて次の表１に示す。
【００２５】
【表１】
0003909731.tif 000003
【００２６】
表１に示した組成分から、Ｃの含有量が少ないので、焼入れ硬化性が小さく、加工性が良好であることが判る。また、Ｔｉを含むので、耐食性を改善することができることが判る。
【００２７】
なお、Ｃａの含有量は、ＪＩＳ  Ｇ  １２５７に規定されている分析方法に従い、原子吸光分析によって計測している。Ａｌ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉの含有量は、カントバックと呼ばれる発光分光分析装置を用いて計測している。
【００２８】
図８は、表１の実施例を含むフェライト系ステンレス鋼の溶鋼中に、Ｃａ含有合金を投入したときのＣａ含有合金投入量と鋼中Ｃａ残留量の関係を示したものである。投入量０は投入なしを示す。図５によればＡｌ≦０．０２４％においてはＣａ含有合金投入量が多いほどＣａ残留量が高くなる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＡｌとＣａとの量を低く抑えて成分調整した後、連続鋳造により、等軸晶率が６０％以上のスラブを製造することができ、リジング性に優れるフェライト系ステンレス鋼を得ることができる。
【００３０】
また、Ｃｒの含有量が低い範囲でリジング性に優れるフェライト系ステンレス鋼を得ることができる。
【００３１】
また本発明によれば、加工性や耐食性の良好なフェライト系ステンレス鋼を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続鋳造されたフェライト系ステンレス鋼のスラブ断面マクロ組織の模式図である。
【図２】連続鋳造されたフェライト系ステンレス鋼のスラブを熱間加工している状態を示す簡略化した断面図である。
【図３】粗大な回復組織を含む熱延板の冷延焼鈍後の断面金属組織を模式的に示したものの図である。
【図４】本発明の実施の一形態のフェライト系ステンレス鋼を含む連続鋳造スラブのＡｌ含有量と等軸晶率との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の一形態のフェライト系ステンレス鋼を含む連続鋳造スラブのＣａ含有量と等軸晶率との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の一形態のフェライト系ステンレス鋼を含む連続鋳造スラブのＴｉ／Ａｌと等軸晶率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施例の連続鋳造スラブと２種類の比較例による連続鋳造スラブとの断面組織を比較して示す図である。
【図８】本発明の実施の一形態のフェライト系ステンレス鋼を含む連続鋳造スラブで、Ｃａ含有合金投入量と残留する鋼中Ｃａ含有量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  スラブ
２  柱状晶
３  等軸晶
４  ロール
５  ロール
６  バンド状組織
【図１】
0003909731.tif 000004
【図２】
0003909731.tif 000005
【図３】
0003909731.tif 000006
【図４】
0003909731.tif 000007
【図５】
0003909731.tif 000008
【図６】
0003909731.tif 000009
【図７】
0003909731.tif 000010
【図８】
0003909731.tif 000011