(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０００５〜０．０１０％、
Ｓｉ：０．０１〜１．０％、
Ｍｎ：０．０１〜１．０％、
Ｓ  ：０．００１０〜０．０４０％、
Ｐ  ：０．０２５％以下、
Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、
Ｔｉ：０．４％以下、
Ａｌ：０．００５〜０．０５％、
Ｎ  ：０．０００５〜０．０２０％、
Ｏ  ：０．０１％以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、２≦Ｓ／Ｃ≦４及び１．５（Ｐ＋Ｓ）＋４（Ｃ＋Ｎ＋Ｏ）≦Ｔｉを満足するフェライト系ステンレス鋼を熱間圧延するに際し、加熱温度を１２５０℃以下とし、粗圧延の全圧下率が８０％以上で、かつ粗圧延の最終３パスを累積圧下率６０％以上として１０００℃以上で粗圧延を終了した後、粗圧延の全歪（対数歪：εr ）と仕上圧延の全歪（対数歪：εf ）をεr ≦εf となるように仕上圧延を行った後、６００℃未満で捲取り、熱延板焼鈍を実施することなく酸洗し、冷延、焼鈍を実施することを特徴とする表面特性が優れ、異方性が小さいフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項２】
さらに質量％で、Ｂ：０．０００３〜０．００２０％を含有することを特徴とする請求項１に記載の表面特性が優れ、異方性が小さいフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項３】
さらに質量％で、Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の表面特性が優れ、異方性が小さいフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項４】
さらに質量％で、
Ｍｏ：０．０５〜２．０％、
Ｎｂ：０．０５〜２．０％、
Ｚｒ：０．０５〜２．０％、
Ｗ  ：０．０５〜２．０％、
Ｖ  ：０．０５〜２．０％
の１種以上を含有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の表面特性が優れ、異方性が小さいフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項５】
熱間圧延に際し、仕上圧延におけるロールと圧延板の平均摩擦係数を０．２以下となるように潤滑することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の表面特性が優れ、異方性が小さいフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面特性が優れ、異方性が小さいフェライト系ステンレス鋼の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フェライト系ステンレス鋼はオーステナイト系ステンレス鋼に比べてNi含有量が少なく低価格であるため、厨房器具や自動車の排気系部品等をはじめ広く使用されている。
【０００３】
このような製品に加工される場合に必要な特性として、プレス加工性と加工後の表面特性が挙げられるが、フェライト系ステンレス鋼はオーステナイト系ステンレス鋼に比較して加工性及び表面特性の点で劣っているのが実状である。
【０００４】
フェライト系ステンレス鋼の場合、プレス加工性を示す特性値としてｒ値が挙げられる。ｒ値が高いほど深絞り特性が向上するが、フェライト系ステンレス鋼では面内異方性が大きく、特に圧延方向に対して４５゜方向のｒ値が圧延方向や圧延方向に直角方向のｒ値より低いのが通常である。
【０００５】
このため、加工性改善の観点からは全体のｒ値を高くすることが検討されてきた。しかし、４５゜方向のｒ値が低いと、加工性が４５゜方向のｒ値に影響されるため、むしろ面内の異方性が小さい鋼板が加工性の点からは望ましい。
【０００６】
また表面特性としては、加工するとリジングと言われる表面凹凸が発生することが知られている。このリジングは加工度に比例して大きくなるため、強加工したところでは著しく美観を損ねることになる。また、一旦成形後２次加工を受ける場合は、凹凸によって加工条件が局所的に変化して割れの原因となることもあり、耐リジング性の良好な鋼板が望まれる。
【０００７】
上記に対して、これまでも多くの検討がなされいる。すなわち、加工性改善の観点からは特開平４−９９１５１号公報には、９００℃以下の圧下率を５０％以上とし、８００℃以下の仕上温度で圧延を行い、６００℃以上で捲取りを行い、熱延板焼鈍を実施する方法が開示されている。また、特開平５−９８３５２号公報にも同様に仕上圧延温度を８００℃以下とし熱延板焼鈍する方法が開示されている。さらに、特開平９−２３５６２１号公報には成分規定を行ってかつ６００℃以上で捲取る方法が開示されている。
【０００８】
リジング対策として、特開平９−５３１５５号公報では、耐リジング性が良好な合金が示されているが、その実施例で示されているように熱間圧延後、熱延板焼鈍を実施するものであり、熱延板焼鈍を行うことによるコストアップやまた焼鈍によるスケール増加による酸洗コスト増などの原因となる。
【０００９】
従って、リジング低減のために従来工程に新工程を付加することは、安価なフェライト系ステンレス鋼のメリットを失う可能性が大きく、耐リジング特性及び加工性が良好なフェライト系ステンレス鋼を熱延板焼鈍を省略した、いわゆる普通鋼プロセスで製造できれば、フェライト系ステンレス鋼をさらに安価に提供できることとなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、フェライト系ステンレス鋼の異方性を改善し、かつ耐リジングを改善できるフェライト系ステンレス鋼の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、従来プロセスで実施されている熱延板焼鈍や、冷延と冷延の間に中間焼鈍を実施する、いわゆる２回冷延法を用いずとも耐リジング性や加工性を改善できる方法を検討した。その結果、微量成分を規定して熱間圧延時の圧下条件また熱延後の捲取条件を一貫で適正化することで耐リジング性と加工性を同時に改善できることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
すなわち、本発明は以下の構成を要旨とする。
（１）質量％で
Ｃ  ：０．０００５〜０．０１０％、  Ｓｉ：０．０１〜１．０％、
Ｍｎ：０．０１〜１．０％、          Ｓ  ：０．００１０〜０．０４０％、
Ｐ  ：０．０２５％以下、            Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、
Ｔｉ：０．４％以下、                Ａｌ：０．００５〜０．０５％、
Ｎ  ：０．０００５〜０．０２０％、  Ｏ  ：０．０１％以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、２≦Ｓ／Ｃ≦４及び１．５（Ｐ＋Ｓ）＋４（Ｃ＋Ｎ＋Ｏ）≦Ｔｉを満足するフェライト系ステンレス鋼を熱間圧延するに際し、加熱温度を１２５０℃以下とし、粗圧延の全圧下率が８０％以上で、かつ粗圧延の最終３パスを累積圧下率６０％以上として１０００℃以上で粗圧延を終了した後、粗圧延の全歪（対数歪：εr)と仕上圧延の全歪（対数歪：εf ）をεr ≦εf となるように仕上圧延を行った後、６００℃未満で捲取り、熱延板焼鈍を実施することなく酸洗し、冷延、焼鈍を実施することを特徴とする表面特性が優れ、異方性が小さいフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【００１３】
（２）さらに質量％で、Ｂ：０．０００３〜０．００２０％を含有することを特徴とする前項（１）に記載の表面特性が優れ、異方性が小さいフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【００１４】
（３）さらに質量％で、Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％を含有することを特徴とする前項（１）または（２）に記載の表面特性が優れ、異方性が小さいフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【００１５】
（４）さらに質量％で、
Ｍｏ：０．０５〜２．０％、        Ｎｂ：０．０５〜２．０％、
Ｚｒ：０．０５〜２．０％、        Ｗ  ：０．０５〜２．０％、
Ｖ  ：０．０５〜２．０％
の１種以上を含有することを特徴とする前（１）乃至（３）の何れか１項に記載の表面特性が優れ、異方性が小さいフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【００１６】
（５）熱間圧延に際し、仕上圧延におけるロールと圧延板の平均摩擦係数を０．２以下となるように潤滑することを特徴とする前項（１）乃至（４）の何れか１項に記載の表面特性が優れ、異方性が小さいフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、実験室で１１Ｃｒ−０．００２〜０．００７Ｃ−０．００４〜０．０１５Ｎ−Ｔｉ添加鋼を基本成分とするフェライト系ステンレス鋼の５０kg鋼塊を溶製し、熱延実験を行って３〜５mmの熱延板を製造し、酸洗〜冷延〜焼鈍を行った。ｒ値は、製品板から圧延方向に対して０，４５，９０℃方向からＪＩＳ５号試験試験片を採取し、１５％引張試験後に測定した。またリジング特性は、製品板の圧延方向からからＪＩＳ５号試験試験片を採取し、１６％引張試験を行った後、圧延方向に対して直角方向に粗度計により凹凸を測定した。この両特性値に及ぼす成分、熱延条件の影響を調査し、成分、及び熱間圧延を一貫して制御することで表面特性及び加工性を改善することが可能となった。
【００１８】
以下に、本発明を詳細に説明する。
成分では、耐リジング特性、加工性改善の点からＰを０．０２５％以下にし、下記式で示されるＳとＣ、及びＰ，Ｓ，Ｃ，Ｎ，ＯとＴｉの関係を満足するリジング、ｒ値が改善されることが判明した。
２≦Ｓ／Ｃ≦４及び１．５（Ｐ＋Ｓ）＋４（Ｃ＋Ｎ＋Ｏ）≦Ｔｉ
成分的にこの式を満たすと、加熱〜熱間圧延時の析出物の安定化が図られ、加熱時の粒成長を防止し、また粗圧延時の再結晶を促進することができ、鋳造組織の破壊を押し進めることができる。
【００１９】
本発明において、加熱温度を１２５０℃以下としたのは、１２５０℃を超えるような高温加熱では粒径が粗大になり、熱延時の再結晶が遅延したり、本発明の成分制御を行っても析出物が加熱時に溶解し、熱延時中や捲取時また、冷延後の焼鈍時に再析出するなど、再結晶を遅延させるため、１２５０℃以下とする。
【００２０】
加熱温度の下限は特に定めないが、１０００℃より低温では、圧延中の再結晶を活用できず、また圧延温度が低温化するために焼き付きによる疵が発生しやすくなるため、実用上１０００℃が加熱温度の下限と考えられる。
【００２１】
粗圧延では鋳造組織を破壊し、仕上圧延の前に再結晶組織とすることが重要であり、このためには粗圧延では初期板厚に対し８０％以上の圧下率をとること、また粗圧延から仕上圧延の間に十分再結晶を促すために、粗圧延の最終３パスの累積圧下率（最終３パス前の板厚に対する圧下率）として６０％以上を確保し、粗圧延終了温度を１０００℃以上とすることで、仕上圧延前の組織として混粒組織等の組織的異方性をなくすことができる。
【００２２】
仕上圧延に関しては、上述の粗圧延条件を満足させてかつ粗圧延の全ひずみ（対数歪みεr ）と仕上圧延の全ひずみ（対数歪みεf ）がεr ≦εf となるように仕上圧延を行うことがｒ値の異方性を小さくし、またリジング改善に有効である。
【００２３】
また、潤滑圧延の適用により熱延板表層の剪断変形を防止する効果があるため、仕上圧延に実施すると加工性改善が可能となる。この際に仕上圧延としてロールと圧延板の平均摩擦係数を０．２以下となる潤滑圧延を実施することが重要である。ここで、ロールと圧延板の間の摩擦係数を０．２以下としたのは、摩擦力による剪断歪みの影響を小さくすることが可能となるからであり、摩擦係数が小さいほどｒ値改善効果が大きくなる。
【００２４】
熱延後の冷却は可能な限り急冷とするのが望ましく、また捲取は６００℃より低温にする。６００℃以上の捲取温度では、捲取後の冷却中に回復、再結晶が生じてしまい、製品板の４５゜方向のｒ値が小さくなり異方性が大きくなり、またコイルの冷却時の熱履歴が長手方向で変化するため加工性のバラツキが生じてしまうためであり、本発明では６００℃より低温で巻き取ることでコイル内の特性のバラツキを防止できることになる。
【００２５】
上記の関係について成分範囲を広げて検討した結果、本発明は下記の成分系で成り立つことが判明した。すなわち、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、質量％で、
Ｃ  ：０．０００５〜０．０１０％、  Ｓｉ：０．０１〜１．０％、
Ｍｎ：０．０１〜１．０％、          Ｓ  ：０．００１０〜０．０４０％、
Ｐ  ：０．０２５％以下、            Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、
Ｔｉ：０．４％以下、                Ａｌ：０．００５〜０．０５％、
Ｎ  ：０．０００５〜０．０２０％、  Ｏ  ：０．０１％以下、
また、必要に応じ、
Ｂ  ：０．００２０％以下、        Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％の１種または２種、さらに、選択元素として下記の元素の１種以上を添加できる。
Ｍｏ：０．０５〜２．０％、        Ｎｂ：０．０５〜２．０％、
Ｚｒ：０．０５〜２．０％、        Ｗ  ：０．０５〜２．０％、
Ｖ  ：０．０５〜２．０％
【００２６】
以下に本発明における成分の限定理由を述べる。
Ｃ：Ｃは加工性、耐食性の点では有害であり、特に溶接部の耐食性に悪影響を与えるため、低いほど望ましい。現状では０．０００５％未満にするには製造コストが高くなり、また０．０１０％を超えて添加すると加工性、靭性及び耐食性が劣化するために、Ｃは０．０００５〜０．０１％とした。
【００２７】
Ｓ：Ｓは本発明では加工性、リジング特性改善にとって重要な元素であり、Ｃとの関係で規制されるため、下限は０．００１０％であり、上限は０．０４％である。これを超えて添加しても、特性改善効果は少なく、また降伏強度が高くなり加工性が劣化する。
【００２８】
Ｐ：Ｐは本発明において耐リジング性及び加工性に対しても有害であり、その含有量は少ないほど望ましく、０．０２５％以下とする。
【００２９】
Ｃｒ：Ｃｒは本発明のフェライト系ステンレス鋼の主要元素であり、耐食性の観点から１０％以上添加する必要がある。しかし、２０％を超えて添加しても耐食性は向上するが、コストアップが大きく、また加工性や靭性が劣化するので、Ｃｒの上限は２０％とした。
【００３０】
Ｔｉ：本発明においては耐リジング性及び加工性の観点から、Ｃ，Ｎ，Ｐ，Ｓ，Ｏを固定するために必要な元素であり、上記成分との関係から１．５（Ｐ＋Ｓ）＋４（Ｃ＋Ｎ＋Ｏ）以上含有する。また、過剰に含有すると靭性が低下し加工性を低下させるため、０．４％以下とする。
【００３１】
Ｎ：ＮはＣと同様に含有量が少ないほど耐食性、加工性には好ましいが、０．０００５％未満にすることは工業的には困難であり、また０．０２％を超えて添加すると加工性、靭性が劣化するために、Ｎは０．０００５〜０．０２％の範囲で添加する。
【００３２】
Ｏ：Ｏは熱延板の靭性を劣化させたり、鋳造時のノズル詰まりやキズ発生また熱延板の靭性を劣化の原因となるため、本発明では０．０１％以下とした。
【００３３】
Ｂ：Ｂは粒界に偏析しやすい元素であり、本発明のような加工性を改善するために添加し、特に２次加工割れに対しては有効であり、０．０００３％以上で添加する。また０．００２０％を超えて添加すると、熱間圧延時や冷延焼鈍後の再結晶を遅延させ加工性、耐リジング性を劣化させるため、０．０００３〜０．００２０％で添加する。
【００３４】
Ｍｇ：Ｍｇは凝固組織微細化に有効であり、０．０００５％以上添加する。また、０．００５０％を超えて添加してもその効果は飽和するため、０．０００５〜０．００５０％で添加する。
【００３５】
本発明ではさらに選択元素としてＭｏ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ，Ｖのいずれか１種以上を添加することができる。
Ｍｏ：Ｍｏは耐食性の点や、また排気材料として高温での強度を必要とする場合も有効な元素であり、０．０５％以上添加できる。また、２．０％を超えて添加してもその効果は飽和し、また高価となるため、０．０５〜２．０％とした。
【００３６】
Ｎｂ：ＮｂはＣやＮを固定し耐食性の点で好ましい元素であり、また排気材料として高温での強度を必要とする場合も有効な元素であり、０．０５％以上で添加できる。また、２．０％を超えて添加してもその効果は飽和し、また高価となるため、０．０５〜２．０％とした。
【００３７】
Ｚｒ：ＺｒはＣやＮを固定するため、また、特に溶接部でのＣｒ炭窒化物の析出を抑制して耐食性を向上させ、また排気材料として高温での強度を必要とする場合も有効な元素であり、０．０５％以上で添加できる。また、２．０％を超えて添加してもその効果は飽和し、また高価となるため、０．０５〜２．０％とした。
【００３８】
Ｗ：ＷはＣやＮを固定するため、また、特に溶接部でのＣｒ炭窒化物の析出を抑制して耐食性を向上させ、また排気材料として高温での強度を必要とする場合も有効な元素であり、０．０５％以上で添加できる。また、２．０％を超えて添加してもその効果は飽和し、また高価となるため、０．０５〜２．０％とした。
【００３９】
Ｖ：ＶはＣやＮを固定するため、また、特に溶接部でのCr炭窒化物の析出を抑制して耐食性を向上させ、また排気材料として高温での強度を必要とする場合も有効な元素であり、０．０５％以上で添加できる。また、２．０％を超えて添加してもその効果は飽和し、また高価となるため、０．０５〜２．０％とした。
【００４０】
また、本発明では脱酸元素として通常使用されるＳｉ，Ｍｎ，Ａｌを使用する。この場合、本発明の特性に影響しない範囲として下記の成分範囲とする。
Ｓｉ：０．０１〜１．０％、        Ｍｎ：０．０１〜１．０％、
Ａｌ：０．００５〜０．０５％。
【００４１】
Ｓｉ：Ｓｉは脱酸剤として０．０１％未満では十分な効果がなく、また１％を超えて添加すると本発明の加工性を劣化させるため、０．０１〜１．０％が望ましい。
Ｍｎ：Ｍｎは脱酸元素として、０．０１％未満では効果が十分ではなく、１％を超えて添加してもその効果が飽和するため、０．０１〜１．０％が望ましい。Ａｌ：Ａｌは脱酸元素として０．００５％以上で効果があり、０．０５％を超えても脱酸程度も飽和するため、０．００５％〜０．０５％が望ましい。
【００４２】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。表１の成分を有する厚み２５０mmのフェライト系ステンレス鋼スラブを用いて、表２に示す条件で加熱、熱延後、熱間圧延を行い、３〜５mmの熱延板を製造した。
この後、熱延板焼鈍を実施したNo．Ｂ以外は、熱延板焼鈍を省略して酸洗、冷延を行い、加工性及びリジング特性を評価した。熱延板焼鈍実施材No．Ｂの熱延板焼鈍条件は８２０℃×６ｈとして箱焼鈍にて実施した。また冷延圧下率は８０％とし、仕上焼鈍は８００℃〜１０７０℃で３０〜６０秒とした。
【００４３】
得られた製品から、ｒ値、異方性△ｒ及びリジング高さを下記の方法で測定した。
ｒ値及び異方性の尺度である△ｒは、圧延方向に対して０゜方向、４５゜方向、９０゜方向からＪＩＳ５号試験試験片を採取し、１５％引張試験を行い、次式で求めた。
ｒ値＝（ｒL ＋２ｒD ＋ｒC ）／４
△ｒ＝（ｒL −２ｒD ＋ｒC ）／２
ここで、ｒL ：圧延方向のｒ値、ｒD ：圧延方向に対して４５゜方向の
ｒ値、ｒC ：圧延方向に対して９０゜方向のｒ値である。
ｒ値としては１．５以上、また△ｒは０．３以下であれば、４５゜方向のｒ値不足による加工性低下は問題とならない。
【００４４】
リジング特性は、製品板の圧延方向からＪＩＳ５号引張試験片を採取し、１６％引張試験を行い、圧延方向に対して直角方向に粗度計を用いて凹凸を測定した。
【００４５】
リジングの評価は、Ａ：７μｍ未満、Ｂ：７μｍ以上〜１５μｍ未満、Ｃ：１５μｍ以上〜３０μｍ未満、Ｄ：３０μｍ以上とした。実用上はＡ，Ｂランクは問題ない。
【００４６】
その結果、本発明鋼は加工性もｒ値は１．５以上であり、異方性を示す△ｒも０．３以下と熱延板焼鈍プロセス材や本発明の条件を満たさないものに比べて極めて良好であり、またリジング特性も良好であることが示された。
【００４７】
【表１】
0003857807.tif 000002
【００４８】
【表２】
0003857807.tif 000003
【００４９】
【発明の効果】
上記のように、本発明は熱延板焼鈍を省略した簡略なプロセスで成分制御と熱延条件を一貫で制御することにより、フェライト系ステンレス鋼の課題である加工性の異方性を改善し、かつリジング特性を改善したフェライト系ステンレス鋼を製造することができる。