(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：0.025％以下、Si:1.00％以下、Mn:1.00％以下、Cr：17〜40％およびＮ：0.025％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼の製造において、熱間圧延に当たり、スラブを1115〜1150℃の温度に加熱し、次に、少なくとも1000℃にて再結晶するフェライト単相である鋳片の柱状晶を破壊すると同時に再結晶を促進するための第１の熱間圧延を1000℃超の温度で行い、次いで、第１次熱間圧延板を900℃以下の温度まで冷却し、そして、歪みを蓄積させて組織を改善するための第２の熱間圧延を900℃〜600℃の温度で各パスの圧下率を30％以上で行うことにより、靭性値（DBTT）が-60〜-80を示す鋼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。
【請求項２】
質量％で、Ｃ：0.025％以下、Si:1.00％以下、Mn:1.00％以下、Cr：17〜40％、Ｎ：0.025％以下、Mo:3％以下およびNb:0.8％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼の製造において、熱間圧延に当たり、スラブを1115〜1150℃の温度に加熱し、次に、少なくとも1000℃にて再結晶するフェライト単相である鋳片の柱状晶を破壊すると同時に再結晶を促進するための第１の熱間圧延を1000℃超の温度で行い、次いで、第１次熱間圧延板を900℃以下の温度まで冷却し、そして、歪みを蓄積させて組織を改善するための第２の熱間圧延を900℃〜600℃の温度で各パスの圧下率を30％以上で行うことにより、靭性値（DBTT）が-60〜-80を示す鋼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。
【請求項３】
第２の熱間圧延では、各パスの圧下率を60％以下確保することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
第２の熱間圧延後は、900℃以上1100℃以下の温度で焼鈍することを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼の製造方法に関し、特に機械的性質、なかでも靱性に優れた中厚レベルの高純度フェライト系ステンレス鋼の熱延板を製造する技術についての提案である。
【０００２】
【従来の技術】
靱性の高いフェライト系ステンレス鋼板の製造技術としては、例えば、特開昭55−134131号公報で提案しているような方法がある。この従来技術は、高純度系の鋼種をSUS-430 のような高純度ではない鋼種と同じように熱間圧延すると、靱性の改善が得られないことから、熱間圧延の開始温度を1000℃とし、その最終パスを 500〜750 ℃で圧下率20〜80％にて行うことにより、結晶の微細化を実現し、このことにより靱性の改善を図ろうとする方法である。
そして、この従来技術は、上記の方法で製造した熱延板を、750 〜900 ℃の温度で熱処理し、引き続き 900〜1000℃の軟化処理を行う方法を提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上掲の特開昭55−134131号公報に開示の技術は、実施例を見るとわかるように、連鋳スラブをまず熱間鍛造して組織調整し、その鍛造材を使用して熱間圧延することが前提となっている。従って、実際にはこの鍛造工程において既に組織改善がなされることが多く、そのため、熱間圧延のみによる処理によって靱性の改善を図ることができないというところにこの技術の問題点があった。しかも、この従来技術は生産性が悪く、コスト高になるという欠点もあった。
【０００４】
以上説明したように、この従来技術については、鍛造後の熱間圧延の最終パス温度を1000℃とし、圧下率を20〜80％に限定しているが、これらを充足することのみによって所期の目的, 即ち、組織の改善を図るには、なお確実性に欠けるのではないかという疑問もあった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、靱性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼を、熱間圧延での処理において実現するための方法を提案するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、熱間圧延の初期処理を高温 (1000℃超) で行うことにより、柱状晶および集合組織を確実に破壊すると同時に各パス毎に確実に再結晶を起こさせ、さらに最終段階の熱間圧延ではこれを低温、高圧下で行うことにより、歪みの蓄積を確実に実現して、次工程の焼鈍処理においてより微細な結晶粒を生成させることで達成される。
【０００７】
即ち、本発明は、質量％で、Ｃ：0.025％以下、Si:1.00％以下、Mn:1.00％以下、Cr：17〜40％、Ｎ：0.025％以下、Mo:3％以下およびNb:0.8％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼の製造において、熱間圧延に当たり、スラブを1115〜1150℃の温度に加熱し、次に、少なくとも1000℃にて再結晶するフェライト単相である鋳片の柱状晶を破壊すると同時に再結晶を促進するための第１の熱間圧延を1000℃超の温度で行い、次いで、第１次熱間圧延板を900℃以下の温度まで冷却し、そして、歪みを蓄積させて組織を改善するための第２の熱間圧延を900℃〜600℃の温度で各パスの圧下率を30％以上で行うことにより、靭性値（DBTT）が-60〜-80を示す鋼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である。
【０００８】
また、本発明は、質量％で、Ｃ：0.025％以下、Si:1.00％以下、Mn:1.00％以下、Cr：17〜40％、Ｎ：0.025％以下、Mo:3％以下およびNb:0.8％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼の製造において、熱間圧延に当たり、スラブを1115〜1150℃の温度に加熱し、次に、少なくとも1000℃にて再結晶するフェライト単相である鋳片の柱状晶を破壊すると同時に再結晶を促進するための第１の熱間圧延を1000℃超の温度で行い、次いで、第１次熱間圧延板を900℃以下の温度まで冷却し、そして、歪みを蓄積させて組織を改善するための第２の熱間圧延を900℃〜600℃の温度で各パスの圧下率を30％以上で行うことにより、靭性値（DBTT）が-60〜-80を示す鋼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である。
また、本発明において、第２の熱間圧延では、各パスの圧下率を30％以上60％以下の条件で行うことが好ましい。さらに、本発明において、第２の熱間圧延後、900℃以上1100℃以下の温度で焼鈍することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
一般に、鋼材の機械的特性 (伸び、靱性等) を向上させるためには、組織の改善が必要であるが、フェライト系ステンレス鋼の場合は、組織が製造条件, とりわけ熱間圧延条件の如何によって左右されることが多い。ここで、鋼組織, 特に靱性を向上させるための組織の改善には、結晶粒の微細化が必要である。鋼組織の改善というのは、基本的には、熱間圧延工程以前の連続鋳造で製造したスラブの等軸晶率を上げることによって実現できることである。
【００１０】
ただし、この考え方に立脚する限り、厳しい成分調整が必要なだけでなく、このことだけで実現できるわけでもない。特に、Tiを含有しない鋼の場合は、柱状晶の占める割合が多くなり、通常の圧延を行うと柱状晶に起因する不均一な結晶粒となってしまい、靱性を向上させるための均一で微細な結晶粒の生成は望めない。
【００１１】
そこで、本発明では、鋳造組織 (集合組織) の弊害を除くべくまず、スラブ凝固時の柱状晶を破壊して再結晶を促進する目的の第１の熱間圧延を高温 (＞1000℃) で行う。このことにより、各パス毎に再結晶を起こさせて、柱状晶を完全に破断するようにした。即ち、このような熱間圧延を行うと、従来技術のようにスラブを熱間鍛造をする必要がなくなり、熱間圧延だけでも十分に組織調整をすることができるようになる。
もし、この第１の熱間圧延が適正に行われないと、次の第２の熱間圧延時の条件をいかに制御しても結晶粒微細化の効果は限定されたものにしかならない。
なお、本発明において鋳片とは、例えば、連鋳スラブの他、普通造塊により得られたスラブその他の鋳片を言う。
【００１２】
次に、本発明では、第１の熱間圧延に続き、結晶粒微細化のための低温での強圧下圧延を行う。この段階の第２の熱間圧延というのは、自然放冷または水冷によって1000℃超の状態にある前記第１熱間圧延板を 900℃以下の温度まで冷却し、各パスとも 900〜600 ℃の温度で圧延できるように制御した熱間圧延を行うことにより、結晶粒微細化を確実に実現するための歪みを蓄積させる。このことにより、鋼組織はJIS 粒度No. で６以上の細かい結晶粒に再結晶させることができ、所期した靱性の改善を図ることができるようになる。
【００１３】
本発明において、第１および第２の各熱間圧延の温度を上述のように制御する理由を以下に説明する。
本発明方法においては、スラブ凝固時の柱状晶を破壊して集合組織の軽減を目的として高温で行う第１熱間圧延と、焼鈍時に再結晶させて結晶粒を微細化する上で必要となる歪みを蓄積させるために行う第２熱間圧延の２段階に分けられる。このように２段階にわたって行う熱間圧延の処理において、もし第１の熱間圧延を1000℃以下の低温で行った場合、鋳造組織の破壊による微細結晶粒の生成を阻害するだけでなく、その後の圧延 (第２熱間圧延) で板厚が薄くなるのに従い板温が急速に低下するので、圧延時の変形抵抗が増大する。その結果、所定の板厚になる前に圧延不可能となる危険性がある。このため、第１の熱間圧延は1000℃超の温度で行うことが好ましい。
【００１４】
本発明において、第１熱間圧延を上述したような高温 (1000℃超、好ましくは1100℃以上、より好ましくは1150℃以上、さらに好ましくは1200℃以上) で圧延を行うことはパス毎に再結晶を促進させることを意味し、特に鋳造組織である柱状晶の破壊には効果的である。従って、第１熱間圧延温度は再結晶温度より高いことが必要である。
この意味で、本発明において用いる鋼素材は少なくとも1000℃で再結晶する成分系のものを用いることが重要である。
【００１５】
次に、第２熱間圧延を低温 (900 ℃以下、好ましくは800 ℃以下、より好ましくは825 ℃以下の温度を上限とし、一方、その下限の温度としては 600℃以上、好ましくは650 ℃以上、より好ましくは 675℃以上の温度で行う。この理由は、そもそも第２熱間圧延の目的は、低温圧延により歪みを蓄積させ、次工程の焼鈍により微細結晶粒のための再結晶を確実に行わせることにある。かような歪みの蓄積が起こるのは、 900℃以下で圧延した場合であり、それ以上の温度では回復が優先され歪みが蓄積されない。一方、第２熱間圧延の温度に下限を設けたのは上述したように、低温での変形抵抗の増加を回避するためである。
【００１６】
なお、本発明において、第２熱間圧延時の圧下は強圧下が原則であり、各パスとも圧下率が少なくとも30％は必要である。上限の圧下率は60％程度である。圧下率をこのように限定する理由は、30％未満だと次工程の焼鈍により再結晶を引き起こすに十分な歪みの蓄積が得られないからである。
【００１７】
次に、本発明方法を適用するための鋼素材の組成を上述のように限定した理由を述べる。
【００１８】
Cr：17〜40wt％
Crは、耐食性を高める上で必須の元素であり、この意味においてはCrは多いほど好ましい。しかし、Crが40wt％を越えると熱間および冷間加工性を損ない、一方でCrが17wt％未満では耐食性の向上が望めないばかりでなく、フェライト系ステンレス鋼としての特性を失うことになるので、17wt％を下限とした。
【００１９】
Ｃ：0.025 wt％以下
Ｃは、製造過程において混入する不可避混入元素であるが、フェライト系ステンレス鋼では耐食性および靱性を損なうことからある程度抑制する必要がある。しかし、Ｃが0.025 wt％程度であれば、耐応力腐食割れも損なうことがないので、これを上限として含有させる。
【００２０】
Si：1.00wt％以下
Siは、耐酸化性を向上させる元素であるが、添加量の増加に伴い、靱性が低下するため1.00wt％以下とした。
【００２１】
Mn：1.00wt％
Mnは、鋼の脱酸に有効な元素であるが、Si同様、靱性に悪影響を及ぼすため、1.00wt％以下とした。
【００２２】
Ｎ：0.025 wt％以下
ＮもＣと同様に耐食性および靱性を劣化させる元素であり、Ｃの含有量は少ないほど望ましいが、Ｃほどその悪影響は顕著に表れず、良好な耐食性と結晶粒微細化による靱性向上を期すため窒素含有量を0.025 wt％以下とした。
【００２３】
Mo：３wt％以下
Moは、耐食性を向上させる元素であるとともに、フェライト形成能を有するために必要に応じて添加する。Moの上限を３wt％としたのは、耐食性、加工性の上からこれ以上の添加は不必要で、同時にMoは高価なためにその上限が３wt％に限定される。
【００２４】
Nb：0.8 wt％以下
Nbの析出物である炭化物, 窒化物は、結晶粒の粗大化防止に効果がある。Nbの上限を0.8 wt％としたのは、過度の添加による靱性低下を防ぐためである。
【００２５】
【実施例】
表１に示す成分組成の高純度フェライト系ステンレス鋼を溶製したのち、連続鋳造してスラブを製造した。その連続鋳造スラブを加熱炉にて、表２に示す加熱温度(抽出温度)に加熱し、同表に示すパススケジュール(No.1〜No.6パス)で第１熱間圧延を行った。その後、表３に示すパススケジュール(No.1〜No.6パス)で第２熱間圧延と焼鈍(950℃〜1050℃×5〜10min)とを行い、得られた熱間圧延板の組織をＡＳＴＭの結晶粒径にて評価し同表に併記した。
表２に示すように、第２熱間圧延の温度が低すぎる比較例No.４は、圧延機の能力を越え圧延が困難となった。また、第２熱間圧延の温度を1100℃と高くした比較例No.５は、歪みの蓄積が起こらなかったため再結晶粒が大きくなった。さらに、第１熱間圧延の温度が900℃と低い比較例No.６では、柱状晶の破壊が不十分なため局部的には細かい再結晶粒を示したが、大方は大きく、かつ中央部に帯状の未再結晶粒が多く残存した。
これに対し本発明例No.1〜3は、いずれも結晶粒が小さく、伸び,靱性値(DBTT)ともに良好な数値を示した。
【００２６】
【表１】
0004215851.tif 000002
【００２７】
【表２】
0004215851.tif 000003
【００２８】
【表３】
0004215851.tif 000004
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、圧延前のスラブ組織の悪影響 (柱状晶等) を軽減し、熱間圧延、焼鈍により微細な結晶粒を得ることができるので、靱性の優れた高純度フェライト系ステンレス鋼を容易に製造することができる。