(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０１５％以下、
Ｃｒ：３〜３０％、
Ｔｉ：８×（Ｃ＋Ｎ）〜０．４％、
Ｎ  ：０．０２％以下、
Ｍｇ：０．０００５〜０．００５％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、溶鋼過熱度を５０℃以下として鋳造し、熱間圧延し、前記熱間圧延終了後の鋼板を６５０℃以上で捲き取るか、あるいは前記熱間圧延後の鋼帯を８００〜１１００℃の温度範囲で１０分間以下保持した後、冷間圧延さらに仕上げ焼鈍を行い、前記仕上げ焼鈍後に、最大径が０．５〜１０μｍの範囲のＭｇ系酸化物を１ｍｍ２ 当たり３個以上含有することを特徴とするＣｒ含有薄鋼板の製造方法。
【請求項２】
鋼中に、さらに質量％で、
Ｍｏ：２．０％以下、
Ｎｉ：２．０％以下、
Ｃｕ：２．０％以下
の一種または二種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のＣｒ含有薄鋼板の製造方法。
【請求項３】
鋼中に、さらに質量％で、
Ｎｂ：０．５％以下、
Ｖ  ：０．５％以下、
Ｚｒ：０．５％以下
の一種または二種以上を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のＣｒ含有薄鋼板の製造方法。
【請求項４】
鋼中に、さらに質量％で、
Ｂ  ：０．００５％以下
を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＣｒ含有薄鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣｒ含有薄鋼板、特に耐リジング性に優れる高純度Ｃｒ含有薄鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｃｒ含有鋼は耐食性や耐熱性に優れており、建材や自動車用部品など広い用途に使われている。
特に板厚５ｍｍ以下のいわゆる薄鋼板のうち、Ｃ，Ｎを低下させ、さらに添加Ｔｉでこれらを固定することにより鋼中の固溶Ｃ，Ｎ量の低減を図った高純度Ｃｒ含有薄鋼板は、プレス限界、深絞り限界が高いため、自動車排気系部材などの高い加工性を要求される用途に用いられている。
【０００３】
フェライト系ステンレス鋼に代表されるＣｒ含有薄鋼板をプレス成形すると、リジングとよばれる圧延方向に沿った縞状の凹凸が生じる場合がある。リジングは成形品の美観を損なうのみならず、これを除去する研磨負荷が生じるため、Ｃｒ含有薄鋼板をプレス成形する際の問題点となっている。
【０００４】
耐リジング性を向上させるには、鋳造時の凝固組織に起因する粗大なコロニーバンドを細かく分断することが必要で、熱間圧延時の再結晶を促進させる方法、凝固組織を等軸晶で細粒にする方法が提案されている。
熱間圧延工程および熱間圧延後の焼鈍工程でフェライト系ステンレス鋼の再結晶を促進することでコロニーバンドを細かく分断する技術については、例えば特開平４−１６０１１７号公報、特開平５−１７９３５８号公報に開示されている。これらの技術によりＣ、Ｎ量を特に低減していない汎用フェライト系ステンレス薄鋼板の耐リジング性は改善できる。しかしながら本発明で対象としている高純度Ｃｒ含有鋼では、このような汎用鋼に比較して熱間圧延前の鋳片組織が粗大なため、上述のような技術では鋳片組織を十分に再結晶させることができず、リジングの低減効果もほとんど得られない。
【０００５】
また、鋳片組織を等軸晶化、細粒化することによりコロニーバンドを細かく分断しリジングの発生を抑制する方法として、例えば特開昭５２−４７５２２号公報に低温鋳造と電磁攪拌とを効果的に組み合わせる技術が開示されている。しかしながらこの技術においても、本発明で対象としている高純度Ｃｒ含有鋼に対しては効果が小さく、特に鋳片の厚み方向１／４部付近については柱状晶が粗大に成長してしまう。
【０００６】
また特開平１０−３２４９５６号公報には、Ｍｇを含有する酸化物を凝固の接種核として活用することで鋳片組織を等軸晶化、細粒化する技術が開示されている。この技術によりフェライト系ステンレス鋼の耐リジング性を大きく改善することができるが、Ｍｇ添加後１８０秒以内に溶鋼の凝固を開始しなくてはこのような鋼は得られない。実機製造ラインではＭｇを添加する精錬設備から鋳造設備への溶鋼の移送、鋳造可能なタイミング待ち等に時間を要するため、Ｍｇ添加後１８０秒以内に凝固を開始することは非常に困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の製造技術では高純度Ｃｒ含有薄鋼板の耐リジング性を十分に向上させることは不可能であった。
そこで本発明の課題は、コロニーバンドを細かく分断することで耐リジング性に優れた高純度Ｃｒ含有薄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】
本発明者らは、高純度Ｃｒ含有鋼のコロニーバンドを細かく分断するのに有効な介在物の組成、大きさ、分布を詳細に検討した。また、このような介在物を生成させるのに有効な製造方法についても精査した。その結果、最大径が０．５〜１０μｍの範囲のＭｇ系酸化物が製品板の断面に３個／ｍｍ2 以上存在すると、その薄鋼板の耐リジング性は大きく向上することが明確となった。さらに高純度Ｃｒ含有鋼にＭｇを０．０００５〜０．００５％添加し、溶鋼過熱度を５０℃以下として鋳造することでこのような酸化物を生成させられることを見出し、本発明を完成した。なお、溶鋼過熱度とは液相温度を規準とした際の溶鋼温度のことである。
【０００９】
すなわち本発明の要旨は次の通りである。
（１）  質量％で、
Ｃ：０．０１５％以下、            Ｃｒ：３〜３０％、
Ｔｉ：８×（Ｃ＋Ｎ）〜０．４％、  Ｎ：０．０２％以下、
Ｍｇ：０．０００５〜０．００５％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、溶鋼過熱度を５０℃以下として鋳造し、熱間圧延し、前記熱間圧延終了後の鋼板を６５０℃以上で捲き取るか、あるいは前記熱間圧延後の鋼帯を８００〜１１００℃の温度範囲で１０分間以下保持した後、冷間圧延さらに仕上げ焼鈍を行い、前記仕上げ焼鈍後に、最大径が０．５〜１０μｍの範囲のＭｇ系酸化物を１ｍｍ２  当たり３個以上含有することを特徴とするＣｒ含有薄鋼板の製造方法。
（２）  鋼中に、さらに質量％で、
Ｍｏ：２．０％以下、    Ｎｉ：２．０％以下、    Ｃｕ：２．０％以下
の一種または二種以上を含有することを特徴とする前記（１）に記載のＣｒ含有薄鋼板の製造方法。
（３）  鋼中に、さらに質量％で、
Ｎｂ：０．５％以下、    Ｖ：０．５％以下、    Ｚｒ：０．５％以下
の一種または二種以上を含有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載のＣｒ含有薄鋼板の製造方法。
（４）  鋼中に、さらに質量％で、Ｂ：０．００５％以下を含有することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載のＣｒ含有薄鋼板の製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
始めに本発明を以下の実験結果に基づいて詳細に説明する。
質量％で、Ｃ：０．００５０％、Ｃｒ：１７．２％、Ｔｉ：０．２０％、Ｍｏ：１．２％、Ｎ：０．００６８％、Ｍｇ：０．００２８％の成分組成を有する高純度Ｃｒ含有鋼を実験室で溶製し、過熱度を変化させて鋳造した。さらに得られた鋳片を熱間圧延、冷間圧延さらに仕上げ焼鈍して薄鋼板とし、リジング高さを測定した結果が図１である。リジング高さは薄鋼板に１６％の引張歪を付与し、圧延方向に垂直な方向の凹凸高さを測定した。
図１から明らかなように、溶鋼過熱度を低下させることにより仕上焼鈍板のリジング高さは低下し、溶鋼過熱度５０℃以下とすることで非常に優れた耐リジング性を有するようになる。
【００１１】
これらの薄鋼板を調査すると、リジング高さはＭｇ系酸化物の密度と対応していることが判明した。すなわちＭｇ系酸化物の密度が大きくなるのに従ってリジング高さは小さくなり、最大径が０．５〜１０μｍのＭｇ系酸化物の密度が３個／ｍｍ2 以上の場合にリジング高さが大きく低下していた。
【００１２】
次に本発明の限定範囲について述べる。
Ｃ：０．０１５質量％以下とする必要がある。０．０１５％を超えて含有すると、Ｃｒ炭化物の粒界析出に伴う溶接熱影響部の耐食性劣化が生じ易くなる。また侵入型で固溶するため鋼を著しく強化する元素であり、０．０１５％を超えて含有すると加工性が劣化し、さらにＣを固定するためのＴｉ必要量が増加してしまう。これらの理由から上限を０．０１５％とした。
【００１３】
Ｃｒ：３質量％以上３０質量％以下とする必要がある。優れた耐食性、耐熱性を得るために３％以上の含有が必要である。しかしながら３０％を超えて含有しても要求される性能は既に十分満足しており、単に合金コストの増大を招くのみである。
【００１４】
Ｔｉ：Ｃ＋Ｎの８倍以上で０．４質量％以下とする必要がある。ＴｉはＣ、Ｎと容易に結合し、鋼中に固溶するＣ，Ｎ量を実質的に低減する作用があり、その結果加工性を高めることができる。この効果は８×（Ｃ＋Ｎ）未満の含有量では不十分である。また０．４％を超えて含有しても鋼の熱間加工性を低下させ、熱間圧延中の疵発生の原因となることから、その上限を０．４％とした。
【００１５】
Ｍｇ：０．０００５％以上０．００５％以下とする必要がある。本発明の根幹を成す添加元素であり、コロニーバンドを細かく分断するようなＭｇ系酸化物を得るには、０．０００５質量％以上の添加が必要である。しかしながら０．００５％を超えて含有しても効果は飽和しており、耐食性が劣化するのみであることから、その上限を０．００５質量％とした。
【００１６】
Ｎ：０．０２質量％以下とする必要がある。Ｃと同様に侵入型で固溶するため鋼を著しく強化する元素であり、０．０２％を超えて含有すると加工性が劣化し、さらにＮを固定するためのＴｉ必要量が増加してしまうため、上限を０．０２％とした。
【００１７】
Ｍｏ，Ｎｉ，Ｃｕ：特に高耐食性が必要な用途には、それぞれ２．０質量％以下の範囲でこれらの元素の一種または二種以上を添加することが有効である。２．０％を超えて含有してもその効果は飽和し、合金コストの増大を招くため、上限を２．０％とした。
【００１８】
Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ：特に溶接部の高耐食性が必要な用途には、それぞれ０．５％質量以下の範囲でこれらの元素の一種または二種以上を添加することが有効である。これらの元素はＣ，Ｎと容易に結合し、溶接熱影響部のＣｒ炭窒化物の析出を抑制して耐食性を向上させる。０．５％を超えて含有してもその効果は飽和し、合金コストの増大、延性の低下を招くため、上限を０．５％とした。
【００１９】
Ｂ：特に高い２次加工性が必要な用途の場合には、０．００５％質量以下の範囲で添加することが有効である。Ｂは製品を加工した際に生じた鋼中の欠陥を修復し、２次加工性を高める効果がある。しかしながらＢ含有量が０．００５％を超えると鋼の熱間加工性を低下させ、熱間圧延中で割れや疵を生じることから、その上限を０．００５％とした。
【００２０】
本発明では、Ｍｇ系酸化物が鋳造時にはフェライトの凝固核として作用し鋳片組織を等軸晶化、細粒化することでコロニーバンドを細かく分断するものと考えられ、さらに熱間圧延の再加熱時にはピニング粒子として作用することにより、フェライトの粒成長を抑制し、熱間圧延時の再結晶を促進する効果があるものと考えられる。このような効果を有するＭｇ系酸化物を生成させるためには、上述のようにＭｇを０．０００５％以上０．００５％以下の範囲で鋼に添加したうえで、鋳造時の溶鋼過熱度を５０℃以下とする必要がある。溶鋼過熱度が５０℃を超えると凝固時のＭｇ系酸化物の密度が低下し鋳片組織が粗大な柱状晶となり、また熱間圧延の再加熱時にフェライトが粒成長してしまい、熱間圧延時の再結晶が遅延されるためコロニーバンドは細かく分断されない。
【００２１】
Ｍｇ系酸化物としては、Ｍｇ単独での酸化物のほかにＭｇとＴｉとの複合酸化物、不可避的不純物として鋼中に含まれるＡｌやＣａとＭｇとの複合酸化物などが有り得るが、酸化物中にＭｇを含んでさえいればコロニーバンドを細かく分断する機能を有する。さらにこれらの酸化物をＴｉＮで覆った形であっても、コロニーバンドを細かく分断する効果がある。
【００２２】
Ｍｇ系酸化物の大きさについては、最大径が０．５〜１０μｍの範囲のものがコロニーバンドを細かく分断する機能を有する。最大径が０．５μｍ未満であると鋳造時にフェライトの凝固核として作用しないためである。また最大径が１０μｍを超えるとこのような機能は発現しない。
【００２３】
Ｍｇ系酸化物の個数については、最大径が０．５μｍ〜１０μｍのものが薄鋼板中に３個／ｍｍ２ 以上存在しなくてはならない。最大径が０．５μｍ〜１０μｍのＭｇ系酸化物が薄鋼板中に３個／ｍｍ２ 未満しか存在しなければ、コロニーバンドを細かく分断する機能が不十分で、耐リジング性の向上は望めない。
なお、Ｍｇ系酸化物の大きさや個数は、Ｍｇ原料の種類の選定（金属ＭｇまたはＭｇ合金等、またそのサイズ）、Ｍｇ添加前の溶存酸素量や酸化物の種類の調整、もしくは溶鋼ないし鋳型へのＭｇ添加タイミングや方法等、を適宜選択することで調整できる。
【００２４】
より高い耐リジング性が要求される用途の場合には、熱間圧延終了後の鋼板を６５０℃以上で捲き取るか、熱間圧延後の鋼帯を８００〜１１００℃の温度範囲で１０分間以下保持するとよい。これらの処理で再結晶が促進されることによりコロニーバンドがさらに細かく分断され、非常に優れた耐リジング性を有する高純度Ｃｒ含有薄鋼板が得られる。ここで熱間圧延終了後の鋼板を６５０℃未満の温度で捲き取っても再結晶の促進効果は小さい。
また熱間圧延後の鋼帯を８００℃未満の温度で保持した場合も、再結晶の促進効果は小さいためコロニーバンドは十分には分断されない。また１１００℃を超える温度で保持した場合や１０分間を超えて保持した場合は、粒成長してしまい、冷間圧延後の仕上焼鈍時の再結晶が遅延され加工性が劣化する。
【００２５】
【実施例】
表１に示す化学成分を有する１３種の高純度フェライト系ステンレス鋼Ａ〜Ｍを溶製し、表２に示す溶鋼過熱度のもと連続鋳造により２５０ｍｍ厚の鋳片とした。これらの鋳片を３ｍｍ厚まで熱間圧延した後に温度を変化させてこれらを捲取り、熱間圧延鋼帯とした。一部の熱間圧延鋼帯については焼鈍を施した。これらの鋼帯を０．６ｍｍ厚まで冷間圧延した後仕上焼鈍を施して薄鋼板とした。
得られた薄鋼板の圧延面に平行な面を鏡面研磨、電解エッチングし、抽出レプリカを採取した。このレプリカを成分分析が可能な透過型電子顕微鏡で観察し、最大径が０．５〜１０μｍであるＭｇ系酸化物の数を計測した。またこの薄鋼板のリジング高さも測定した。これら測定結果についても表２に示した。
【００２６】
Ｍｇを０．０００５％以上添加している鋼Ａ〜Ｊについては、鋳造時の溶鋼過熱度が５０℃以下の場合、仕上焼鈍板の最大径が０．５〜１０μｍであるＭｇ系酸化物の密度が３個／ｍｍ2 以上となり、優れた耐リジング性が得られる。また熱間圧延鋼板を６５０℃以上の高温で捲き取ったり、熱間圧延鋼帯に８００〜１１００℃の温度範囲で１０分間以下の焼鈍を施すと、耐リジング性はさらに向上する。
【００２７】
Ｍｇを０．０００５％以上添加している鋼Ａ〜Ｊについても、鋳造時の溶鋼過熱度が５０℃を超えると、仕上焼鈍板の最大径が０．５〜１０μｍであるＭｇ系酸化物の密度が３個／ｍｍ2 未満となり、耐リジング性は向上しない。
一方、Ｍｇ添加量が０．０００５％未満である鋼Ｋ〜Ｍについては、鋳造時の溶鋼過熱度を５０℃以下に低下させても耐リジング性はほとんど向上しない。仕上げ焼鈍板における最大径が０．５〜１０μｍであるＭｇ系酸化物の密度が３個／ｍｍ2 未満となるからである。
【００２８】
【表１】
0004285869.tif 000002
【００２９】
【表２】
0004285869.tif 000003
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明により耐リジング性に優れた高純度Ｃｒ含有薄鋼板を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｍｇ：０．００２８％を含む高純Ｃｒ含有鋼を過熱度を変化させて鋳造し、熱間圧延、冷間圧延さらに仕上げ焼鈍して薄鋼板とし、リジング高さを測定した結果である。
【図１】
0004285869.tif 000004