(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーステナイト系ステンレス鋼の鋼片を熱間圧延し、８００〜１０５０℃で焼鈍した後、機械的予備脱スケール処理、硝酸：２０〜１００ｇ／ｌ、ふっ酸：５０〜２００ｇ／ｌの混合水溶液中での酸洗、冷間圧延、仕上げ焼鈍・酸洗および調質圧延を施すことを特徴とするバフ研磨性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バフ研磨性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の経済性に優れた製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般のステンレス鋼板２Ｂ材の製造工程は、スラブを熱間圧延→焼鈍・酸洗→冷間圧延→仕上げ焼鈍・酸洗→調質圧延である。
【０００３】
ここで熱間圧延後の焼鈍工程は、熱間圧延後に粒界に析出したＣｒ炭化物を粒内に固溶すなわち溶体化させること及び熱間圧延後に残留した歪みを除去することを目的としており、その焼鈍はＪＩＳ  Ｇ４３０４に規定されるように、オーステナイト系ステンレス鋼の代表鋼種のＳＵＳ３０４では一般に１０１０〜１１５０℃の範囲で焼鈍後急冷処理でおこなわれている。その理由は、上記温度範囲より低温域で焼鈍した場合は、熱間圧延後に析出したＣｒ炭化物の近傍にＣｒ濃度の低下部が存在し、いわゆる鋭敏化状態となり、これに続く仕上げ焼鈍・酸洗でも残存した場合、製品での耐食性が劣るからである。また、上記温度域より高温域で焼鈍した場合は、結晶粒が粗大化し加工性が低下するためである。
【０００４】
上記温度範囲で焼鈍した場合は、焼鈍時に生成した酸化スケールの直下に脱Ｃｒ層が生成する。このようなＣｒ濃度が低下した部分を選択的に溶解する酸組成を選択し、効率的に脱スケールを実施している。このような酸組成としては、硝酸とふっ酸を混合した水溶液（以下、「硝ふっ酸」という）で、硝酸濃度が１００〜２００ｇ／ｌ、ふっ酸濃度が１０〜４０ｇ／ｌの範囲が一般的である。
【０００５】
しかし、このような従来の硝ふっ酸による酸洗工程では、上記のＣｒ濃度が低下した粒界近傍の脱Ｃｒ層が選択的に浸食されて溝状となり、いわゆる粒界浸食溝が生成する。また焼鈍温度が低く十分Ｃｒ炭化物が溶体化されない場合には、上述したように粒界に沿って鋭敏化しており、この状態で従来の組成の硝ふっ酸酸洗液で酸洗を施すと、より深い粒界浸食溝が発生するという問題があった。
【０００６】
このように発生した粒界浸食溝は、続く冷間圧延および仕上げ焼鈍・酸洗工程を経ても残存し、これを除去するためバフ研磨工程で、通板速度の低下やパス回数の増加といった対策が採られていた。また、熱延板の焼鈍・酸洗工程後に表面をベルト研削する工程を追加して、酸洗後に生じた粒界浸食溝を研削除去する場合もあり、コストの増加を招いていた。
【０００７】
最近、熱延板の焼鈍・酸洗後のベルト研削工程を省略しても、このような酸洗後に粒界浸食溝が生じにくいオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法の検討が行われている。
【０００８】
例えば酸洗方法による改善としては、特公平３−６０９２０号公報に熱延板を機械的に予備脱スケール処理した後に、硝酸１００〜４００ｇ／ｌおよびふっ酸７５〜４００ｇ／ｌを含む酸洗液で脱スケールし、冷間圧延後に酸化スケールを生成させない光輝焼鈍（ＢＡ）を行う製造方法が提案されている。
【０００９】
また特開平１１−１３１２７１号公報には硝酸２０〜１００ｇ／ｌおよびふっ酸１００〜３００ｇ／ｌを含む酸洗液で脱スケールする方法も提案されている。
【００１０】
しかし上記の特公平３−６０９２０号公報および特開平１１−１３１２７１号公報に示された通常の焼鈍条件で硝ふっ酸液中のふっ酸濃度を高める方法では、焼鈍・酸洗後に粒界浸食溝が一部残存する。また、特公平３−６０９２０号公報は仕上げ焼鈍を光輝焼でおこなう製造方法、特開平１１−１３１２７１号公報は光沢ムラを発生させない製造方法についてであり、いずれもバフ研磨性改善を目的とするものではない。
【００１１】
さらに熱間圧延条件を加味した方法として、特公平２−５０８１０号公報にはオーステナイト系ステンレス鋼鋼片を熱間圧延後６５０℃以下で巻き取り、焼鈍を省略して、予熱後２０〜２００ｇ／ｌの硝酸と１５〜１００ｇ／ｌのふっ酸、または硝酸２０〜２００ｇ／ｌおよび塩酸２０〜２００ｇ／ｌ、塩化第二鉄３０〜２５０ｇ／ｌからなる水溶液中で酸洗することにより、熱延板焼鈍を省略しても、研磨性に優れる鋼板の製造方法が開示されている。しかし鋼板の化学組成によっては、熱間圧延後の巻き取り温度を低下させると、鋼帯が硬質化し、コイル巻き取り後の形状が崩れる等の問題がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、バフ研磨性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の経済性に優れた製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１４】
「オーステナイト系ステンレス鋼の鋼片を熱間圧延し、８００〜１０５０℃で焼鈍した後、機械的予備脱スケール処理、硝酸：２０〜１００ｇ／ｌ、ふっ酸：５０〜２００ｇ／ｌの混合水溶液中での酸洗、冷間圧延、仕上げ焼鈍・酸洗および調質圧延を施すことを特徴とするバフ研磨性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。」
表面光沢性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板は、表面の平滑化と高光沢をはかるために製品板をさらにバフ研磨する方法で製造されている。オーステナイト系ステンレス鋼板のバフ研磨性を悪化させる主要因が、熱延板の焼鈍・酸洗後に生じる粒界浸食溝の残存と冷間圧延時のオイルピットであって、その防止対策として熱延板の焼鈍・酸洗条件の最適化が有効であることを見いだした。具体的には、本発明の主たる特徴は、８００〜１０５０℃の温度範囲の低温焼鈍と、高濃度ふっ酸（５０〜２００ｇ／ｌ）の硝弗酸水溶液による酸洗の組み合わせである。
【００１５】
通常の熱延板焼鈍は、前述したとおり熱間圧延工程で生じた炭化物の溶体化処理および歪み取りを目的として、ＪＩＳ  Ｇ４３０４で規定されるように、オーステナイト系ステンレス鋼では１０１０℃以上１１５０℃以下で処理される。この溶体化処理時には、鋼板表面にＣｒ濃度の高いスケールが生成するが、スケール直下では、Ｃｒの拡散速度の違いにより粒界に沿って母材深さ方向にＣｒ濃度の低下部が発生する。その後、通常の酸組成で酸洗を行った場合には、粒界に沿って溝状に粒界浸食溝が発生する。
【００１６】
また、焼鈍温度が上記温度域より低くなると、未溶体化部が一部残存し、Ｃｒ炭化物が析出している粒界でＣｒ濃度が低下する。従ってこの場合にも通常の酸組成での酸洗では、深い粒界浸食溝が生成されてしまう。
【００１７】
これらオーステナイト系ステンレス鋼で発生する粒界浸食溝を低減させる酸洗条件については、ふっ酸濃度を高めた硝酸とふっ酸の混酸の酸組成が適しているが、これら酸組成について種々検討した結果、焼鈍温度が通常用いられる１０１０℃〜１１５０℃の範囲では、ふっ酸濃度が高い硝ふっ酸で酸洗しても粒界浸食溝は一部残存し、冷間圧延前の表面ベルト研削工程を省略した場合には、バフ研磨性は不十分である。しかしながら１０５０℃以下の低温で焼鈍した後に、ふっ酸濃度が高い硝ふっ酸液で酸洗すると、その後の表面ベルト研削工程を省略しても、製品板のバフ研磨性は著しく改善されることを見い出した。
【００１８】
また、ふっ酸の濃度範囲としては５０ｇ／ｌ以上２００ｇ／ｌ以下、硝酸濃度は３０ｇ／ｌ以上１００ｇ／ｌ以下が望ましいことがわかった。
【００１９】
以上のように１０５０℃以下の低温焼鈍とふっ酸濃度を高めた硝ふっ酸による酸洗とを組み合わせることにより、冷間圧延前の表面ベルト研削工程を省略しても、表面ベルト研削工程を含む従来工程と同等以上のバフ研磨性を得ることが可能となった。
【００２０】
バフ研磨性が向上した理由は必ずしも明確ではないが、以下のように推定される。
【００２１】
▲１▼低温焼鈍により、焼鈍時のスケール生成によるスケール直下の表面粒界近傍のＣｒ濃度の低下を軽減し、酸洗時の粒界浸食溝生成を抑制する。
【００２２】
▲２▼一方低温焼鈍により未溶体化部が残存しても、高濃度ふっ酸の硝弗酸液の酸洗によれば、粒界浸食溝が生じない。
【００２３】
▲３▼低温焼鈍の第２の効果として、従来の焼鈍条件材より硬質のため、続いて実施される冷間圧延時に通常発生するオイルピット等の欠陥（凸部）を防止する。
【００２４】
このように、本発明の大きな特徴は、低温焼鈍と高濃度ふっ酸の硝弗酸酸洗との組み合わせによる粒界浸食溝と冷延オイルピットの抑制、および、それによるバフ研磨性の改善である。
【００２５】
以上のように、熱延板の焼鈍および酸洗条件を規定することにより、バフ研磨性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼板の経済性に優れた製造方法を確立した。
【００２６】
【発明の実施の形態】
熱延工程については一般の製造方法でよい。
【００２７】
続く熱延板の焼鈍・酸洗工程について以下に説明する。
【００２８】
（１）焼鈍工程
焼鈍温度の上限は、焼鈍時のスケール生成により表面粒界近傍でのＣｒ濃度の低下部を生成させないために１０５０℃、望ましくは１０１０℃とする。一方、下限は、Ｃｒ炭化物を適度に溶体化させる必要があるため８００℃、望ましくは９００℃とする。
【００２９】
なお焼鈍温度が８００℃未満の場合、Ｃｒの拡散が進行せずＣｒ炭化物は残留し、炭化物の残留が多すぎると、後工程での仕上げ焼鈍・酸洗においても十分に溶体化ができず、表面性状のみならず機械特性値も劣化するため望ましくない。
【００３０】
（２）酸洗工程
一部未溶体化部が残存していても粒界腐食を生じない酸組成としては、ふっ酸濃度を５０ｇ／ｌ以上に高める必要がある。ふっ酸濃度は高いほどその効果は大きくなるが、２００ｇ／ｌを超えると逆に効果は低下するばかりか、コスト増を招くため、上限を２００ｇ／ｌとした。ふっ酸濃度は、望ましくは１００ｇ／ｌ以上、１５０ｇ／ｌ以下である。
【００３１】
さらに本発明で規定する焼鈍条件の場合、硝酸濃度は極力低いことが望ましい。硝酸濃度が１００ｇ／ｌを超えると効果は急激に低下するため、その上限は１００ｇ／ｌとした。但し、低すぎるとその効果が得られないため下限を２０ｇ／ｌとした。望ましくは３０ｇ／ｌ以上、９０ｇ／ｌ以下である。
【００３２】
酸洗液の温度としては、特に規定するものではないが、温度が低すぎると反応が進行しにくく、その効果が保てないが、高すぎると蒸発によるロスが大きくまたＮＯxガスが発生しやすくなるので、５０℃以上９０℃以下が望ましい。
【００３３】
この酸洗処理の前処理として、機械的な予備脱スケール処理が必要であるが、この方法はショットブラスト、ベンダー、レベラー等一般に用いられている方法の何れかを単独または組み合わせて用いる。
【００３４】
【実施例】
オーステナイト系ステンレス鋼の代表鋼種であるＳＵＳ３０４鋼を、通常の条件で板厚３．２ｍｍの熱延板とし、表１に示す条件で熱延板焼鈍・酸洗を実施した。この時の酸洗前の予備脱スケールとしては、ベンダーとショットブラストを実施し、酸洗時の酸洗液の液温は６０℃とした。
【００３５】
【表１】
0004008159.tif 000002
【００３６】
続いて、この熱延板を表面ベルト研削することなしに、板厚１．０ｍｍまで冷間圧延した。なお比較のため表面ベルト研削を実施したものもある。これらの冷間圧延板を仕上げ焼鈍・酸洗した。焼鈍条件は１１５０℃、３０秒、その後通常の中性塩電解及び硝ふっ酸浸漬酸洗を実施した。硝ふっ酸の酸組成は、硝酸１２０ｇ／ｌ、ふっ酸１５ｇ／ｌである。その後１％の調質圧延を行い製品とした。
【００３７】
バフ研磨は、上記製品板を円盤状のサイザルバフを重ねた研磨装置を用いて、研磨剤：酸化クロムと油脂の混合物、回転数：１２００ｒｐｍ、通板速度：１０ｍｐｍ、研磨回数：１往復で行った。
【００３８】
焼鈍・酸洗後の熱延板の粒界腐食の発生有無を、電子顕微鏡を使用し５００倍で観察し、その程度を評価した。×は明確に全ての粒界に粒界腐食が認められるもの、△は粒界腐食が一部残存しているもの、○は粒界腐食が認められないもの、◎は粒界腐食が認められずかつ非常に平滑な表面が得られたものとし、◎と○を合格とした。
【００３９】
また製品板の研磨性評価は、研磨後の表面観察により５段階に分類した。値は大きいほど良好で、３以上を合格とした。
【００４０】
製品板の機械特性値についても各焼鈍温度毎に表２に示した。又参考までにＪＩＳで規定されている機械的性質も付記した。
【００４１】
【表２】
0004008159.tif 000003
【００４２】
この結果より、焼鈍温度が８００℃未満では、何れの酸組成でも粒界腐食が発生し、また製品板のバフ研磨性が劣っていた。更に製品板の機械的性質は伸びおよび硬度がＪＩＳ規格をはずれた。
【００４３】
また焼鈍温度が１０５０℃を超える場合は、ふっ酸濃度を高めても一部粒界腐食が残留し、表面ベルト研削を実施しない場合には製品板の研磨性が劣っていた。また、この条件で表面ベルト研削を実施した場合には製品板の研磨性は良好となるが、ベルト研削を必要とするためコスト増となった。
【００４４】
焼鈍温度が本発明で規定する８００〜１０５０℃の範囲においても、ふっ酸および硝酸濃度が本発明で規定する範囲をはずれた場合には、同様に製品板の研磨性評価は低くなった。
【００４５】
一方、熱延板の焼鈍温度及び酸組成のいずれもが本発明で規定する条件の場合には、研磨性および機械的性質が良好であった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、熱延板の焼鈍・酸洗後に表面ベルト研削工程を実施することなく、バフ研磨性に優れたオー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った。これにより製品板製造コスト抑制、工程短縮さらにはバフ研磨時の研磨回数削減等の効果が期待できる。