(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐高温ＦｅＣｒＡｌ鋼ストリップの製造方法であって、希土類金属としてセリウム、ランタン、イットリウムを添加したＦｅＣｒ鋼を最初に製造し、熱間圧延および冷間圧延により上記鋼を鋼ストリップに圧延し、上記圧延の全ての工程間で中間再結晶化焼鈍を行う方法において、次の工程：
上記鋼ストリップを被覆用チャンバー（１８）に供給し、このチャンバー（１８）内で、上記鋼ストリップ上に物理的気相成長技術によりアルミニウム（１３）を堆積させる工程と、
上記鋼ストリップ中にアルミニウムを均質に拡散させるために、９５０〜１１５０℃の温度でチャンバー（１９）内で２０秒間以上、上記鋼ストリップ（１２）の均質化熱処理を行う工程と
を組み合わせたことを特徴とする方法。
【請求項２】
上記鋼ストリップを９５０〜１１５０℃での上記熱処理の直後に熱間矯正を施すことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記被覆用チャンバー内で、上記鋼ストリップ（１２）の両面に３〜１０μｍの純アルミニウム被覆（１３ｂ）を形成することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
上記被覆用チャンバーに装入する前に脱イオン水で洗浄する処理区間を上記鋼ストリップが通り、上記均質化熱処理が終わった直後に上記鋼ストリップに熱間矯正を施すことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
アルミニウム堆積用の上記被覆用チャンバー（１８）を通った後、上記鋼ストリップを所望の最終寸法に冷間圧延した後に均質化熱処理することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
最終寸法に冷間圧延した上記鋼ストリップに最終の再結晶化焼鈍を施すことを特徴とする請求項５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般的に”物理的気相成長”（ＰＶＤ）法といわれる物理堆積技術を用いることによる、フェライト系（ＦｅＣｒ）ステンレスから耐高温ＦｅＣｒＡｌ鋼ストリップを製造する新規な方法に関する。アルミニウムを多く添加した鋼ストリップは高温や急激な温度変化が必要な用途で使用される。１例は、鋼表面を腐食から保護するのにアルミニウムが酸化膜を形成するため使用されている金属触媒コンバータ用の薄い箔がある。本発明の著しい利点の１つは上記鋼を変化させる化学成分、主にアルミニウム含有量自由度が増大していることである。
先行技術において金属触媒コンバータを用いた自動車ガスの浄化のような耐熱用途にＦｅＣｒＡｌ合金を使用している。酸素拡散が遅く最も安定な酸化物の１つであるアルミニウム酸化物を形成させるため鋼にアルミニウムを添加する。アルミニウム酸化物は酸化雰囲気での高温において良い耐腐食性を示す。スクラップを用いた冶金工程から鋳造、熱間圧延と冷間圧延を経る従来の製鋼技術では、そのような合金を製造することは困難である。主にアルミニウム系の巨視的又は微視的な介在物が必然的に形成するため、そのような製造が複雑になり、主に材料を最終寸法まで薄くする冷間圧延の際の効率が悪化する。金属間化合物相が４５０〜５００℃で形成し、その析出によって材料の靱性が低下し鋼が脆化する。このことは製造に含まれる熱処理工程が非常に慎重に行われなければならず、すなわち材料は金属間化合物が形成する領域以下に急冷されなければならないことを意味する。そのような製法上の問題を最小化するため従来の製造技術においては、アルミニウム含有量に最大６％という制限を設けることが確立している。
この種の材料を製造するのに適用できる他の方法があり、その１つでは、フェライト系ステンレス鋼をアルミニウム箔と合わせて圧延する（米国特許５，３６６，１３９号、５，４４７，６９８号）。フェライト系クロム鋼は適当な帯厚みに圧延され、その後上記帯鋼は周囲のアルミニウム箔と合わせて最終寸法まで圧延される。そのような冷間圧延された３層からなる複合材料はアルミニウムがフェライト地の中に一様に分布した均質な材料を得るため熱処理される。
他の方法では、帯鋼を液体アルミニウム又はアルミニウム合金槽に浸す（米国特許３，９０７，６１１号、３，３９４，６５９号および、４，０７９，１５７号）。この方法はしかしながら複雑であり、製造条件を制御しがたい。このことが商業的に可能でない多大な製造コストの原因となる。
本発明の主要な目的は、従来の方法に伴ったのと同様なＡｌ含有量の制限をすることなく、耐高温ＦｅＣｒＡｌ帯鋼の新しい製造方法を提供することである。非常に安価なコスト水準で連続製造、すなわち”オンライン”で製造可能な方法を提供することが、もう１つの目的である。そのような目的は添付された請求項１に記載した本発明による方法によって達成される。
添付図面を参考にしいくつかの実施例を参照することで本発明を述べると、
図１はアルミニウムに適用した物理堆積法の主要な概略図であり、
図２はＦｅＣｒＡｌ帯を製造する連続製造ラインの実施例であり、
図３は本発明の実施態様による製造工程図であり、そして、
図４は本発明における他の工程順序での工程図である。
本発明によれば、高温強度を増加させるためセリウム、ランタン、イットリウムなどの希土類金属を含む適当な添加剤を含有するフェライト系ステンレスのクロム鋼を原材料とし、そのような材料はスクラップを用いた冶金技術により製造され、可能な限り薄いストリップ厚みになるまで熱間圧延にかけられる。そして材料を適当な寸法まで冷間圧延し、その後物理的気相成長（ＰＶＤ）技術によりアルミニウムを堆積させる。鋼ストリップを最終寸法に圧延した後アルミニウムで被覆する、もしくは中間寸法で被覆した後そのようなアルミニウム被覆したストリップを最終冷間圧延寸法までさらに加工することもできる。アルミニウムがフェライト中に一様に分布した完全に均質なストリップを確実に得るために、上記ストリップに適当な時間、約９５０℃〜約１１５０℃の熱処理を行うことが必要である。
アルミニウムはフェライト鋼中に拡散し、この一様な分布に必要な時間は、選択した時間−温度条件とフェライト系クロム鋼の厚みに依存する。１つの実施態様によれば、ストリップを巻き取る前にＰＶＤ装置と連携し、熱処理を”オンライン”で行う。そのような構成の結果として、７０〜７５重量％Ｆｅ、１５〜２５重量％Ｃｒ、５〜１０重量％Ａｌを含む均質な鋼ストリップが、この製造工程手順によって製造可能となった。
アルミニウムを原子に分解できる様々な種類の蒸着源を使用した多くの種類のＰＶＤ法が知られている。熱による気化あるいは蒸発はアルミニウム堆積に非常に適した技術である。典型的な方法として抵抗、電子線、誘導、アーク抵抗、レーザーによる加熱が挙げられる。電子線による蒸着が比較的簡単でかつ安価であり、アルミニウムの堆積には有利に使用することができる。
図１に模式的に示した装置は、水冷の銅製取鍋１０に溶融アルミニウム１１が収容され十分な温度に保たれている。フェライト系クロム鋼の鋼帯１２が上記取鍋上を長さ方向に変位する。上記帯１２上に被覆１４ｂを形成するため十分なアルミニウムのプラズマ１４ａを確保するように、電子銃１３を上記取鍋１０上の適当な距離に配置する。
図２に示したＦｅＣｒＡｌ帯の連続製造装置は、コイル１５から上記帯１２が洗浄装置１６に供給されて洗浄される。上記帯１２は次に弁（sluice）１７に送られ、そこから次に図１に示した装置がある被覆用チャンバー１８に送られる。上記帯が上記チャンバー１８内でアルミニウムの層を付与された後、上記帯は熱処理用チャンバー１９に送られ、次いで帯冷却機２０、最後に弁（sluice）２１に達する。この装置から出た後、上記帯は巻取機２２に送られる。
実施例１
本発明の好ましい実施態様を図３に示した製造工程図を参照して、より詳細に説明する。
まず、クロムフェライト系ステンレス鋼に希土類元素を添加した厚み２〜２．８ｍｍの熱間圧延した帯１２を作る。上記帯１２を３０〜４５μｍの冷間圧延帯厚みを得るまで、数段階の冷間圧延にかけ、上記圧延工程間で、所定回数の再結晶化工程にかける。アルミニウム堆積用のＰＶＤ装置内での最初の工程として、脱イオン水を備えたコンテナ１６内で材料を洗浄する。５〜１０重量％のアルミニウムを得るため、上記帯の両面を上記被覆用チャンバー１８内で厚さ３〜１０μｍの純アルミニウム層で被覆する。上記チャンバー１９内で使用される加熱の方式に依存して２０秒から数分の間、上記帯に９５０〜１１５０℃の熱処理を施す。上記熱処理は同一ラインで、又は、連続コンベヤ炉もしくはベル型炉内での一連の工程で行うことが可能である。上記熱処理は触媒コンバータの製造と連携して行うことも可能である。上記熱処理をＰＶＤ被覆工程と同一ラインで行えば、例えば誘導加熱やロールを通しての直接加熱により、急激な加熱ができるという利点がある。ＰＶＤラインでの焼鈍後の形状問題は、熱処理後に上記材料に熱間矯正を施すことで避けられる。上記帯は上記冷却機２０を通過した後、巻取機２２でコイルになる前に真空弁２１を通って送られる。
実施例２
他の実施態様をここで図４に示した工程図を参照して説明する。まず、希土類元素を添加したフェライト系クロム鋼帯を帯厚み２〜２．８ｍｍで作り、その後中間厚み０．１〜０．３ｍｍに圧延する。その後、上記チャンバー１８内で上記帯に厚み１０〜３０μｍの蒸着したアルミニウム被覆を付与する。上記材料をその後同一ライン又は一連の製造工程において９５０〜１１５０℃で熱処理するため上記チャンバー１９に送り込む。帯厚みが厚いほど長い焼鈍時間を必要とする事実のため、上記熱処理はＰＶＤ被覆後に独立の工程で行われることが望ましい。上記熱処理は最終寸法への冷間圧延前に行われる通常の再結晶化焼鈍の代わりになる。上記鋼帯上にアルミニウムを堆積し、上記フェライト系クロム鋼の均質化が行われた後、最終寸法３０〜５０μｍへの冷間圧延を受ける。
更なる他の実施態様によると、アルミニウムが鋼帯中に拡散したものを得るための均質化を上記材料がその最終寸法に圧延された後に行うことができる。上記熱処理を触媒コンバータの製造と連携して行うことも可能である。
本発明に従った新しい製造方法により、帯へのアルミニウム堆積を高速で連続的に行える装置が使用可能となる。他の方法と比較すると、先に述べたように、この新しい方法は価格競争力がある。高速の被覆はより気密度の高い弁と組み合わせることで可能となる、利用可能な先進の真空方式を使用することで可能となる。他の方法と比較してこのＰＶＤ法のもう１つの利点は、被覆厚みを高精度で帯に沿って一様に制御可能な点である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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