(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼鋳片に熱間圧延、焼鈍、酸洗、冷間圧延を順次施して得た鋼板を、円筒状に成形し、該鋼板の突き合わせた両端部を互いに接合する排気ガス管用ステンレス鋼管の製造方法において、
前記鋼鋳片に、Ｃ：０．０２質量％以下、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｃｒ：１２〜１６質量％、Ｎｂ：０．１５〜１．０質量％、Ｃｏ：０．０７〜１．０質量％、Ｍｏ：０．８〜３．０質量％、残り不可避不純物及びＦｅからなる鋼鋳片を用いると共に、９８０℃で熱間圧延後焼鈍し、冷間圧延後１０００℃で冷間圧延後の焼鈍・酸洗を施し、ｒ値を１．５にした鋼板を円筒状に成形することを特徴とする排気ガス管用ステンレス鋼管の製造方法。
【請求項２】
前記接合を、溶接又は圧接で行うことを特徴とする請求項１記載の排気ガス管用ステンレス鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス管用ステンレス鋼管の製造方法に係わり、詳しくは、エンジンからの排気ガスを大気中に放出する排気ガス管に使用されるＣｒを１２〜１６質量％含有するステンレス鋼管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等のエンジンからその燃焼ガスを大気中へ放出するには、通常、エンジンの排気口に別途ガス管を連結し、該ガス管（以下、排気ガス管という）を介して行われる。この排気ガス管５は、エンジン（図示せず）内で生じた燃焼ガスが高温で、且つ普通鋼を腐蝕する性質を有するので、耐熱性及び耐食性に優れたステンレス鋼板、を素材にして製造されている。例えば、図３に示すように、エンジンから遠い側には、ＳＵＨ４０９ステンレス鋼板を素材に製造された鋼管１を、エンジンにより近い側には、１２〜１６Ｃｒステンレス鋼を素材に製造された鋼管２を用い、お互いをフランジ３で接合させている。つまり、ステンレス鋼板を円筒状に成形し、板幅方向の両端を突合せて溶接する所謂「ステンレス製電縫鋼管」の利用である。
【０００３】
ところで、最近は、自動車等排ガスの成分規制が厳しくなり、それに対する対策のため、排ガスの温度上昇が上昇している。そのため、自動車エンジンの排気ガス管を製作する材質は、図２に示すように、時代と共に耐用温度の高いものが求められている。そして、現在は、図２から明らかなように、１９Ｃｒ−２Ｍｏ−Ｎｂ鋼が使われるようになった。
【０００４】
しかしながら、この鋼種は、Ｃｒを１９質量％，Ｍｏを２質量％も含有しているので加工性が悪く、排気ガス管が高価になり過ぎるという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、１９Ｃｒ−２Ｍｏ−Ｎｂ鋼並みの高温強度を有すると共に、加工性が一段と良く、且つ従来より安価な排気ガス管用ステンレス鋼管の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、より安価な１２〜１６Ｃｒステンレス鋼板の特性改良にまでさかのぼった研究を行ない、その成果を本発明に具現化した。
【０００７】
すなわち、本発明は、鋼鋳片に熱間圧延、焼鈍、酸洗、冷間圧延を順次施して得た鋼板を、円筒状に成形し、該鋼板の突き合わせた両端部を互いに接合する排気ガス管用ステンレス鋼管の製造方法において、前記鋼鋳片に、Ｃ：０．０２質量％以下、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｃｒ：１２〜１６質量％、Ｎｂ：０．１５〜１．０質量％、Ｃｏ：０．０７〜１．０質量％、Ｍｏ：０．８〜３．０質量％、残り不可避不純物及びＦｅからなる鋼鋳片を用いると共に、９８０℃で熱間圧延後焼鈍し、冷間圧延後１０００℃で冷間圧延後の焼鈍・酸洗を施し、ｒ値を１．５にした鋼板を円筒状に成形することを特徴とする排気ガス管用ステンレス鋼管の製造方法である。この場合、前記接合は、溶接又は圧接のいずれであっても良い。
【０００８】
本発明によれば、１９Ｃｒ−２Ｍｏ−Ｎｂ鋼に比べ、Ｃｒ及びＭｏを著しく低減し、ＮｂとＣｏを若干増量させるだけで、１９Ｃｒ−２Ｍｏ−Ｎｂ鋼並みの高温強度を有し、さらに圧延条件、熱処理条件を限定することにより、加工性が一段と良い排気ガス管用ステンレス鋼管が製造できるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
発明者は、Ｃｒを１９質量％から１２〜１６質量％へ、Ｍｏを２．０質量％から１.５質量％へ低減させた代わりに、別途添加する成分を検討するため、Ｃｒを１５質量％含有する鋼を基準にして、その高温強度に及ぼすＳｉ及びＭｏ量の影響を研究した。その結果、Ｓｉは、鋼鋳片の凝固時にＭｏのラーベス相の析出を促進するので、その添加量が多いと、Ｍｏの有する固溶強化作用を低減し、圧延後の鋼板においてその高温強度を低下させることがわかった。そのため、発明者は、引き続き該Ｓｉの添加量を種々変更した実験を行い、１.５質量％のＭｏを含有する条件下で図１に示す結果を得た。つまり、高温強度に対してＳｉの最適添加量があり、それは０.１超え〜０.５０質量％である。また、その際、０．２％耐力（０．２ＰＳ）の値は、前記Ｃｒが１９質量％含有する鋼板の値とほぼ同等であった。そこで、本発明では、鋼鋳片のＳｉ含有量を０.１超え〜０.５０質量％とすることにした。
【００１１】
次に、高温強度の以外の重要な特性、つまり、耐酸化性、加工性及び靭性等について考慮し、鋼鋳片を表１に示すような組成とし、その圧延鋼板を用いての鋼管の製造方法を本発明としたのである。以下に、Ｓｉ以外の表１に示した成分の限定理由を説明する。
【００１２】
【表１】
0003855656.tif 000002
【００１３】
・Ｃ：０.０２質量％以下
Ｃは、固溶強化作用を有し、圧延後の鋼板強度を高める。しかし、含有量が多いと、鋼板の靭性や耐錆性が劣化する。また、該鋼板を鋼管に製作後の拡管率を大きくするには、できるだけ低いことが好ましいので、本発明では、０.０２質量％以下とした。
・Ｃｒ：１２〜１６質量％
Ｃｒは、耐食性付与のために必須の元素である。１２質量％未満ではステンレス鋼として通常の耐食性を確保することが難しく、一方、１６質量％を超えて含有させると、鋼板の価格が高くなるばかりでなく、脆化が進む傾向にあるので、本発明では、１２〜１６質量％とした。
・Ｎｂ：０.１５〜１．０質量％
Ｎｂは、Ｃｒの炭化物よりも安定な炭化物を形成してＣを固定する。つまり、ステンレス鋼の基地に固溶するＣを減らし、前記耐粒界腐食性を害するＣｒ炭化物の粒界析出を抑制する。そのため、本発明では、従来のＣｒ：１９質量％鋼より若干多目の０．４５質量％とし、上限を１．０質量％とした。０．１５質量％未満では、添加効果が現れず、１．０質量％超えでは、添加効果が飽和するからである。
・Ｃｏ：０.０７〜１．０質量％
Ｃｏは、その添加で鋼板の耐孔食性を向上させる効果がある。そこで、本発明では０.０７〜１.０質量％添加することにした。０.０７質量％未満では、効果がなく、１.０質量％超えではそれ以上の向上がないので、本発明では、この範囲に限定する。
【００１４】
Ｍｏ：０．８〜３．０質量％
Ｍｏは、鋼板の耐食性を維持するために有効な元素であり、特に耐孔食性の向上と、再不動体化能力の向上に効果がある。しかし、３．０質量％を超えての添加は経済性を損なうので、上限を３．０質量％とした。なお、０．８質量％未満では、添加効果が発揮し難いので、この値を下限とした。
【００１５】
次に、排ガス管を製作する上で重要なことは、その素材であるステンレス鋼管の下式で定義する限界拡管率が高いことである。そのためには、素材であるステンレス鋼板のランクフォード値（以下、ｒ値という）が大きい必要がある。そこで、表１に示した本発明に係る組成（化学成分）のステンレス鋼鋳片を熱間圧延、焼鈍酸洗、冷間圧延し、得られた鋼板の特性を調査した。
【００１６】
限界拡管率（ＥＰ）＝１００・（Ｄ1−Ｄ0）／Ｄ0
Ｄ１：拡管後の外径、Ｄ０：拡管前の外径であり、拡管は、多数個に分割され、組み合わせて円筒状に形成した所謂「セグメント」なる治具を、排ガス管の素管に挿入し、該セグメントを径方向に押し広げることで行われる。
【００１７】
まず、上記調査の１つとして、表１に示した組成の鋼鋳片を熱間圧延、焼鈍酸洗、冷間圧延し、得られた鋼板の強度、伸び及びｒ値を調査した。
【００１８】
その結果を表２に一括して示す。表２より、条件Ａのもとで熱間圧延及び焼鈍酸洗すると、従来の条件Ｂ，Ｃのもとで得た鋼板より、強度が大きく、ｒ値を格段に向上できることが明らかになった。
【００１９】
そこで、発明者は、表１に示した組成の鋼鋳片を９８０℃の熱間圧延後焼鈍及び１０００℃で冷間圧延後焼鈍酸洗することを条件に、本発明を完成させたのである。
【００２０】
【表２】
0003855656.tif 000003
【００２１】
【実施例】
表１に示したステンレス鋼鋳片を、前記表２のＡ〜Ｃの条件で熱間圧延、焼鈍酸洗、冷間圧延して鋼板とし、その後、ＣＢＲ成形（低歪み製造方法）で外径５０．８ｍｍ，肉厚２．０ｍｍの円筒状とした。そして、突き合わせた板幅方向の端部を誘導コイルで加熱して、スクイズ・ロールで圧接させ、電縫ステンレス鋼管とした。これらステンレス鋼管を所定長さ（３００ｍｍ）に切断し、多数本の排気ガス管用の鋼管とした。さらに、それぞれの該鋼管の一端を、セグメントからなる拡管装置で所定サイズまで拡管すると共に、別途拡管されたＳＵＨ４０９ステンレス鋼管１とフランジ接合し、排気ガス管５（図３参照）に製作した。
【００２２】
その結果を、製品合格率で整理し、表３に示す。表３より、本発明によれば、従来通りの工程で、不合格品を出さずに１３〜１６Ｃｒステンレス鋼板を素材にした排気ガス管を安価に製作できることが明らかである。
【００２３】
【表３】
0003855656.tif 000004
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、Ｃｒが１２〜１６質量％であっても、Ｃｒ１９Ｃｒ−２Ｍｏ−Ｎｂ鋼並みの高温強度を有すると共に、加工性が一段と良い排気ガス管用ステンレス鋼管を従来より安価に製造できるようになる。その結果、従来と同じ拡管装置を用いて、排気ガス管が容易、且つ安価に製作できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｃｒ：１５質量％、Ｍｏ：１．５質量％ステンレス鋼板の０．２％耐力に及ぼすＳｉ含有量の影響を示す図である。
【図２】排気ガス管用素材の変遷を示す図である。
【図３】エンジンの排気口に連接する排気ガス管の形状例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    ＳＵＨ４０９ステンレス鋼管
２    １２〜１６Ｃｒステンレス鋼管
３    フランジ
５    排気ガス管
【図１】
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【図２】
0003855656.tif 000006
【図３】
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