(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｃ  ：０．１２％以下、
Ｓｉ：１．００％以下、
Ｍｎ：１．００％以下、
Ｐ  ：０．１００％以下、
Ｓ  ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：１０〜２０％、
Ｎｉ：０．７５％以下、
Ｃｕ：０．００５〜０．２０％、
Ａｌ：０．００１〜０．５％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延し、熱延終了後の鋼帯巻取り温度を７００℃以上として３０分間以上保定し一旦冷却した後、Ａｌ量との関係で決まる下記式〈１〉あるいは式〈２〉の温度以上に昇温した後、昇熱温度から４００℃までの温度域を０．２ degＣ／sec 以上の冷却速度で冷却し、メカニカルデスケーリング後に硫酸酸洗もしくは塩酸酸洗して鋼帯を得ることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
式〈１〉：昇熱温度（℃）≧1250×Al(%) ＋800 ……（ Al(%)≦ 0.16 ）
式〈２〉：昇熱温度（℃）≧1000  ……………………（ Al(%)＞ O.16 ）
【請求項２】
重量％で、
Ｃ  ：０．１２％以下、
Ｓｉ：１．００％以下、
Ｍｎ：１．００％以下、
Ｐ  ：０．１００％以下、
Ｓ  ：０．０３０％以下、
Ｃｒ：１０〜２０％、
Ｎｉ：０．７５％以下、
Ｃｕ：０．００５〜０．２０％、
Ａｌ：０．００１〜０．５％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延し、熱延後のコイルを冷却した後に焼鈍温度７００〜８８０℃で３０分間以上保持するボックス焼鈍を行い一旦冷却した後、Ａｌ量との関係で決まる下記式〈１〉あるいは式〈２〉の温度以上に昇温した後、昇熱温度から４００℃までの温度域を０．２ degＣ／sec 以上の冷却速度で冷却し、メカニカルデスケーリング後に硫酸酸洗もしくは塩酸酸洗して鋼帯を得ることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
式〈１〉：昇熱温度（℃）≧1250×Al(%) ＋800 ……（ Al(%)≦ 0.16 ）
式〈２〉：昇熱温度（℃）≧1000  ……………………（ Al(%)＞ O.16 ）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼を熱間圧延あるいは更に焼鈍し、デスケール酸洗し、冷延焼鈍して冷延鋼帯を製造する際に、製品のリジングとｒ値を向上すると共に、製品表面性状の良好な鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にフェライト系ステンレス鋼には、熱間圧延ままあるいは焼鈍を行った後、メカニカルデスケーリングと硫酸を組み合わせた脱スケールが行われている。
この熱延後の熱履歴については、引き続き行われる冷延・焼鈍後の製品板のリジングや成形時の異方性を少なくするために、熱延後にコイルに巻いた状態で加熱保持することによる焼鈍や、コイルを巻戻して加熱する連続焼鈍や、さらには熱延後に高温でコイルを巻き取り、コイル自体の保有熱を利用した焼鈍が行われている。
【０００３】
しかしながら、熱間圧延を終えた高温度のフェライト系ステンレス鋼板を７００℃以上でコイル状に巻き取ってから冷却した場合、または熱間圧延を終えたコイルを８００℃程度でボックス焼鈍した場合、続くデスケール工程の硫酸中で結晶粒界が特に溶解され粒界腐食溝を発生し、引き続き冷延焼鈍した後の最終製品表面でキラキラ疵（ゴールドダスト）を生じ、表面品質を著しく損なう問題があった。
【０００４】
このような問題は、熱間圧延後の冷却途中、あるいはボックス焼鈍時とその冷却過程において、鋼中の不純物元素であるリンが粒界に偏析し、粒界近傍のリン濃度に対応して硫酸中での溶解が進行するため、粒界腐食溝が生じてしまうことを原因とする。このような問題を回避するため、硫酸に代えてコスト、設備費ともに高価な硝弗酸酸洗を用いざるを得ない場合があった。
【０００５】
これに対して例えば特開昭６１−１９９０３６号公報では、熱間圧延後あるいは熱間圧延−焼鈍後の冷却を８３０℃から４００℃まで３０分以内で行うことが開示されている。また特開昭６２−１７４３４９号公報では、鋼中でリンと相互作用の強いＺｒ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ等の元素少量を添加することが、また特開平１−１６５７４５号公報では鋼中のＣｕ，Ｍｎの含有量を規制することが、さらに特開平２−１９０４５０号公報ではＣａ，Ｍｇを少量添加することなど、さまざまな防止策が開示されているが、十分満足の行くものとは言えなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼を熱間圧延した後のコイル冷却条件、あるいは一旦冷却後のコイル焼鈍条件をコントロールして熱延鋼帯の再結晶を促進すると共に、これらの熱処理中に生じるリンの粒界偏析が、続く硫酸酸洗工程後に粒界腐食溝を発生しない、新しい鋼成分組成のフェライト系ステンレス鋼の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を要旨とする。
（１）重量％で、
Ｃ  ：０．１２％以下、    Ｓｉ：１．００％以下、
Ｍｎ：１．００％以下、    Ｐ  ：０．１００％以下、
Ｓ  ：０．０３０％以下、  Ｃｒ：１０〜２０％、
Ｎｉ：０．７５％以下、    Ｃｕ：０．００５〜０．２０％、
Ａｌ：０．００１〜０．５％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延し、熱延終了後の鋼帯巻取り温度を７００℃以上として３０分間以上保定し一旦冷却した後、Ａｌ量との関係で決まる下記式〈１〉あるいは式〈２〉の温度以上に昇温した後、昇熱温度から４００℃までの温度域を０．２ degＣ／sec 以上の冷却速度で冷却し、メカニカルデスケーリング後に硫酸酸洗もしくは塩酸酸洗して鋼帯を得ることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
式〈１〉：昇熱温度（℃）≧1250×Al(%) ＋800 ……（ Al(%)≦ 0.16 ）
式〈２〉：昇熱温度（℃）≧1000  ……………………（ Al(%)＞ O.16 ）
【０００８】
（２）重量％で、
Ｃ  ：０．１２％以下、    Ｓｉ：１．００％以下、
Ｍｎ：１．００％以下、    Ｐ  ：０．１００％以下、
Ｓ  ：０．０３０％以下、  Ｃｒ：１０〜２０％、
Ｎｉ：０．７５％以下、    Ｃｕ：０．００５〜０．２０％、
Ａｌ：０．００１〜０．５％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延し、熱延後のコイルを冷却した後に焼鈍温度７００〜８８０℃で３０分間以上保持するボックス焼鈍を行い一旦冷却した後、Ａｌ量との関係で決まる下記式〈１〉あるいは式〈２〉の温度以上に昇温した後、昇熱温度から４００℃までの温度域を０．２ degＣ／sec 以上の冷却速度で冷却し、メカニカルデスケーリング後に硫酸酸洗もしくは塩酸酸洗して鋼帯を得ることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
式〈１〉：昇熱温度（℃）≧1250×Al(%) ＋800 ……（ Al(%)≦ 0.16 ）
式〈２〉：昇熱温度（℃）≧1000  ……………………（ Al(%)＞ O.16 ）
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、製品板でリジングや成形時の異方性が少ないフェライト系ステンレス鋼の製造条件を見いだすため、熱延鋼帯の巻取り条件や加熱条件に着目して検討した。以下実験に基づき詳細に説明する。
【００１１】
この検討のための供試鋼の化学成分（重量％、以下％と略す）として、Ｃ：０．０２％、Ｓｉ：０．５０％、Ｍｎ：０．５０％、Ｐ：０．０３０％、Ｓ：０．０１５％、Ｃｒ：１６％、Ｎｉ：０．３５％、Ｃｕ：０．０６％で、Ａｌ含有量を特に０．００１〜０．５％の範囲で変化させ、残部Ｆｅである鋼を用意した。
この鋼塊を熱延し、７００℃以上の温度で巻取って３０分間以上保定した後、常温まで冷却して熱延鋼帯とした。
この熱延鋼帯に、ショットブラストによるメカニカルデスケーリングした後に、３００ｇ／Ｌ硫酸，９０℃，６０sec で硫酸酸洗したところ、Ａｌ含有量にかかわらず全ての供試鋼で酸洗鋼帯表面に粒界腐食溝が発生した。
【００１２】
一方、上記の熱延鋼帯に対し、保定時間を１０sec として７００〜１１００℃に昇熱した後急冷する熱処理を加えた後、ショットブラストによるメカニカルデスケーリングと硫酸酸洗を施し、このようにして出来た鋼の粒界腐食溝を調査した。その結果を図１に示す。
図１に示すように、Ａｌ含有量に応じた加熱温度にすることで粒界腐食をなくすことが可能であることが判明した。Ａｌ含有量０．１６％以下ではＡｌ含有量の増加にともない必要な加熱温度は高温化するが、０．１６％を超えると必要加熱温度は飽和して１０００℃で充分となった。
【００１３】
さらに、Ａｌ含有量を０．１２％に固定して、昇熱温度ならびに昇熱温度から４００℃までの温度域での冷却速度を変更させた鋼帯について、ショットブラストによるメカニカルデスケーリングした後に硫酸酸洗し、粒界腐食溝を調査した結果を図２に示す。
図２に示すように、冷却速度を０．２ degＣ／sec 以上にすると、粒界腐食溝のない酸洗鋼帯を得ることが出来る。
【００１４】
これら粒界腐食溝のない酸洗鋼帯を引き続き冷延し、焼鈍した後の製品板には、粒界腐食溝を原因として生じる微細な被さり疵はなく、製品の発銹テストも良好であり、表面に保護テープを貼り深絞り加工した後のテープを剥ぎ取る評価でも、きらきら疵やゴールドダストと呼ばれる疵の発生はなかった。
【００１５】
次にこれら熱処理に先立つ熱延終了後の鋼帯巻取り温度や保定時間、ボックス焼鈍の温度や保持時間を変更して処理したものについて、それぞれリジングや異方性を調査した。
熱延終了後の鋼帯巻取り温度保定については、巻取り後のコイルに蓋を被せて加熱することで、巻取り温度で１〜５時間保定した。一方、巻取りままの熱履歴は、通常の１ｍ幅で１０〜２０ton コイルの場合、３０分間程度巻取り温度にあった後に冷却した。
その結果、図３および図４に示すように、巻取り温度を７００℃以上に高温化して、なおかつ１時間以上保定することで、リジング高さを小さくでき、ｒ値も向上して、両者を共通して良好化できることが判明した。
【００１６】
また、熱延後に一度冷却したコイルをコイルに巻いたままボックス焼鈍した場合の、温度と時間の関係についても検討した。この結果、図５および図６に示すようにコイル加熱温度を７００℃以上に高温化することで、コイル巻取り温度と同様にリジングとｒ値を向上させることができ、さらに長時間化すると一層向上することが判明した。
【００１７】
熱延終了後の鋼帯の巻取り保定温度を７００℃以上とした場合や、ボックス焼鈍の焼鈍温度を７００℃以上とした場合に、デスケール時の硫酸との組合わせで粒界腐食溝が生じる理由は、これらの温度で保定されている間や冷却中にＰが粒界に偏析し、硫酸の液自体の性質がＰの濃化部をより多く溶解させるため、粒界腐食溝を生じることによる。この鋼帯をＡｌ量との関係で決まる温度以上に昇温し急冷することで、粒界腐食の生成を防止できる様になる。
Ａｌ量との関係で必要な加熱温度が高温化するのは、Ａｌ量増でＰの固溶化温度が高温化するためであり、この温度以上で一端固溶させた後に急冷することで、高温の固溶したＰの粒界偏析のない状態を凍結させることができるためである。
【００１８】
熱延終了後の鋼帯の巻取り保定温度を７００℃以上としたり、熱延後に一度冷却したコイルをコイル巻取りままで焼鈍温度を７００℃以上としてボックス焼鈍した熱延鋼帯を用いて、デスケールの後、冷延焼鈍した製品板でリジングや成形時の異方性が少なくなる理由は、これらデスケール前材の組織観察から、７００℃以上の保定によって熱延鋼帯の再結晶が進行し、結晶方位がランダム化できたためである。
【００１９】
次に成分の限定理由について説明する。各成分の含有量は重量％である。
Ｃは、耐孔食性や耐食性の点から低い方がよいが、製造性を考慮して上限を０．１２％とした。
【００２０】
Ｓｉは、脱酸作用を持った有用な成分であるが、１．００％を超えて含有させると熱間加工性が劣化して、熱間圧延時の表面疵を多発するようになることから１．００％以下とした。
【００２１】
Ｐは、熱延終了後の鋼帯の巻取り温度を７００℃以上に保定する場合や、熱延後に一度冷却しコイル巻きのままで焼鈍温度を７００℃以上としてボックス焼鈍し保定した場合や、その後の冷却中に、Ｐ固溶度の低下に伴い粒界に濃化し粒界偏析を生じ、硫酸との組合わせで粒界腐食溝を生じる有害元素であり、低いほど望ましいが、製鋼時の経済性を考えて０．１００％以下とする。
Ｓは、耐食性向上のためできるだけ低い方が望ましく、０．０３０％以下とする。
【００２２】
Ｃｒは、耐食性および耐酸化性を向上させるステンレス鋼としての重要な元素であるが、そのためには少なくとも１０％が必要であり、一方、２０％を超えると靭性の劣化を招くので、１０〜２０％の範囲に限定した。
【００２３】
Ｎｉは、優れた耐食性、耐酸性を付与する作用があり、耐孔食性ならびに耐隙間腐食性を向上させる作用もある。ただし、０．７５％を超えて添加することは経済性を損なうので、０．７５％以下とした。
【００２４】
Ａｌは、再結晶を促進させるのに有用な元素である。０．００１％未満では所望の効果が得られず、一方０．５％を超えて添加すると熱間加工性低下の点で好ましくないので、０．００１〜０．５％の範囲に限定した。
【００２５】
Ｃｕは、耐食性向上および機械的強度向上のために有用な元素であるが、０．００５％未満では所望の効果が得られず、一方、０．２０％を超えるとＰの粒界偏析を助長すると共に、熱間加工性低下の点で好ましくないので、０．００５〜０．２０％の範囲に限定した。
【００２６】
Ｍｎは、機械的強度維持および脱酸に有効に寄与する元素であるが、１．００％を超えるとＰの粒界偏析を助長すると共に靭性劣化の不利を招き、熱間圧延での表面疵を多発するようになるので、１．００％以下とする必要がある。
【００２７】
次に、本発明ステンレス鋼の製造方法について述べる。
上記の様な成分組成のフェライト系ステンレス鋼は、転炉，電気炉，ＶＯＤ，ＡＯＤなどの溶製炉で溶製されたのち造塊・分塊あるいは連続鋳造を経て、熱間圧延される。
【００２８】
この熱延終了後の鋼帯の巻取り保定温度は７００℃以上とすることで、冷延焼鈍後の製品のリジングやｒ値を著しく向上させ、この温度での長時間保定は一層の向上が認められるため、７００℃以上とした。
熱延後一度コイルを冷却した後にボックス焼鈍した場合の焼鈍温度は、７００℃以上で冷延焼鈍後の製品のリジングやｒ値を巻取り温度の場合と同様に著しく向上させ、この温度に長時間保定することで一層の向上が認められるため、７００℃以上とした。この温度については高温にするほど効果があるが、８８０℃を超えてγ相がでるようになると冷延時に耳割れが生じたり圧延荷重が大きくなるので、８８０℃以下とした。
【００２９】
これら巻取り後の保定やボックス焼鈍は、規定の温度に３０分間以上保持することが必要であり、これ未満では効果が認められない。上限は特に規定しないが、必要以上に長くしても効果は飽和してコスト高になるので適宜制限される。
【００３０】
熱延終了後の鋼帯巻取り温度を７００℃以上として保定ならびに７００〜８８０℃でボックス焼鈍し、一旦冷却した後の昇熱条件については、硫酸酸洗時の粒界腐食を生じないように設定する必要がある。
昇熱温度については図１に示す様に、
Ａｌ（％）≦０．１６では、
昇熱温度（℃）≧１２５０×Ａｌ（％）＋８００
Ａｌ（％）＞０．１６では、
昇熱温度（℃）≧１０００
が必要である。
【００３１】
冷却速度については図２に示す様に、昇熱温度から４００℃までの温度域を０．２ degＣ／sec 以上の冷却速度で冷却する必要がある。昇温の保定時間については温度に到達していれば良く、０sec 以上で有効に作用する。
【００３２】
これら熱処理後の鋼板は、ショットブラストによるメカニカルデスケーリングの後に硫酸による酸洗にてデスケールし、冷間圧延して焼鈍しフェライト系ステンレス鋼として製造される。また、硫酸の代わりに塩酸を用いて酸洗して同様に製造することが可能である。塩酸は、１００ｇ／Ｌ以上の塩酸ならびに０〜３００ｇ／Ｌの硝酸を含有した塩酸系溶液を用いることで達成できる。
【００３３】
【実施例】
表１に示すフェライト系ステンレス鋼について、厚さ３mmに熱延し、７００〜８５０℃で巻取り保定時間を変えたコイル、あるいは７００〜８８０℃で保定時間を変えボックス焼鈍したコイルを一旦冷却した。その後さらに昇温、冷却を行った。この酸化スケール付きのコイルをショットブラストでメカニカルデスケーリングした後、９０℃，２５％硫酸溶液中９０sec 浸漬における粒界腐食溝を評価し、引き続き０．５mmまで冷延し焼鈍して製品にした場合の被さり疵、リジング、ｒ値を評価した結果を表２および表３に示す。
【００３４】
熱延終了後の鋼帯巻取り温度を７００℃以上として保定したり、焼鈍温度７００〜８８０℃でボックス焼鈍した鋼帯でも、Ａｌ量との関係で決まる温度以上に昇温した後、急速な冷却速度で冷却した本発明鋼帯 No.１〜８は、比較鋼帯に比べ硫酸酸洗後の粒界腐食溝を示さない。
さらに本発明鋼帯は、引き続き冷間圧延し光輝焼鈍を行った表面に被さり疵は無く、保護テープを貼り深絞り加工した後にテープを剥ぎ取る製品評価でも、きらきら疵やゴールドダストと呼ばれる疵の発生はなく、良好な製品表面が得られた。また、リジングとｒ値についても比較鋼帯よりかなり良好な特性が得られた。
【００３５】
【表１】
0004199368.tif 000002
【００３６】
【表２】
0004199368.tif 000003
【００３７】
【表３】
0004199368.tif 000004
【００３８】
【発明の効果】
本発明によって、リジングとｒ値を向上させる熱延鋼帯の巻取り保定温度やボックス焼鈍温度を確保し、これらの過程や冷却途中に生じるリンの粒界偏析と硫酸デスケール酸洗との組合わせにより生じる粒界腐食溝の発生を防止して、その後の冷間圧延表面の優れた最終製品の製造を可能としたものであり、その工業的意義は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱延巻き取り保定あるいは高温保定により硫酸との組み合わせで粒界腐食の生ずる熱延鋼帯について、更に昇温した場合の昇熱温度と鋼帯のＡｌ含有量の間の、昇温処理後の硫酸酸洗時に粒界腐食の生成との関係を示す図。
【図２】熱延巻き取り保定あるいは高温保定により硫酸との組み合わせで粒界腐食の生ずる熱延鋼帯について、更に昇温した場合の昇熱温度と冷却速度の間の、昇温処理後の硫酸酸洗時に粒界腐食の生成との関係を示す図。
【図３】熱延鋼帯の巻き取り保定温度，保定時間と、冷延焼鈍した後のリジング高さとの関係を示す図。
【図４】熱延鋼帯の巻き取り保定温度，保定時間と、冷延焼鈍した後のｒ値との関係を示す図。
【図５】ボックス焼鈍の保定温度，時間を変更し冷延焼鈍た場合のリジング高さとの関係を示す図。
【図６】ボックス焼鈍の保定温度，時間を変更し冷延焼鈍た場合のｒ値との関係を示す図。
【図１】
0004199368.tif 000005
【図２】
0004199368.tif 000006
【図３】
0004199368.tif 000007
【図４】
0004199368.tif 000008
【図５】
0004199368.tif 000009
【図６】
0004199368.tif 000010