JP4218750B2 - 表面性状に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面性状に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板及びそ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板の製造方法は、熱間圧延後に再結晶組織にするための熱延板焼鈍が行われ、熱延板焼鈍後にスケール除去のための酸洗が行われる。酸洗は、ショットブラストなどのメカニカルデスケーリングの後、硫酸、塩酸、硝弗酸などの酸洗液に浸漬する方法が一般的である。
【０００３】
フェライト系ステンレス鋼板の重要な特性として表面光沢が挙げられるが、冷延鋼板の表面光沢は冷延前の表面性状に大きく左右される。例えば、熱延焼鈍板を酸洗した後に、ショットブラスト痕やスケール残りなどによる凹凸が大きければ、冷間圧延での表面平滑化は困難になるため、表面光沢の良い製品を製造することができない。
【０００４】
一方、酸洗した熱延鋼板を冷間圧延せずに、そのままの状態で使用する場合もあるが、この場合、表面粗さが粗かったり粒界浸食溝が残存したままで使用すると、耐食性が劣化したり、表面色調が不均一になる場合がある。よって、酸洗後の表面性状は極めて重要であり、表面性状向上のためにはメカニカルデスケール条件や酸洗条件の改善によって表面平滑化を図る必要がある。
【０００５】
フェライト系ステンレス鋼の酸洗液には硫酸が使用される場合が多いが、硫酸を使用すると結晶粒界が侵食され、それによる粒界侵食溝が冷間圧延中に倒れ込み、網目状の欠陥やゴールドダスト疵と呼ばれる表面欠陥が生じるという問題がある。網目状の欠陥やゴールドダスト疵が発生すると表面光沢を劣化させるとともに、これらを起点として発銹するため耐食性をも劣化させる。
【０００６】
粒界侵食の発生原因は、粒界への元素偏析や脱Ｃｒ層の存在が考えられるが、粒界侵食を酸洗工程において効果的に防止する方法はこれまで知られていなかった。そのため、通板速度を極端に低減する必要があったり、酸洗前後もしくは酸洗槽間にて表面研削などの工程が必要となり、生産効率の低減や他の表面品質課題が生じる問題があった。
【０００７】
一方、特許文献１によれば、酸洗促進剤を酸洗槽に添加して酸洗能力を向上させることにより、表面粗度の上昇を抑えることができるので、その分だけショットブラストの投射エネルギーを増加させてスケール残りを防止し、また、酸洗能力が向上した分だけショットブラストの投射エネルギーを減少することよって「キラキラ」と呼ばれる表面欠陥を増加することなく、酸洗速度を増加する方法が開示されている。
【０００８】
しかしながら、この方法は酸洗溶液中に酸洗促進剤を添加しているものの、ショットブラストの投射密度を増加させたり、ライン通板速度を増加させるため、ショットの当たりにばらつきが生じ、部分的に大きなショット痕が残留して鋼板表面粗さが不均一になったり、ショット痕よりも微小な欠陥である粒界侵食溝を防止できない問題点があった。また、生産ラインにおける酸洗液中には、ステンレス鋼の溶解により鉄イオンが溶け込んでおり、鉄イオンは酸洗能力および表面性状に悪影響を及ぼすことが知られている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１４３７６８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼板の酸洗において、酸洗溶液中にＳＨ基を含む添加剤を添加し、鋼板全体の溶削量を増加させることでマクロ的な表面粗さ及びミクロ的な粒界浸食溝を低減することにより、表面性状を改善することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明者らはフェライト系ステンレス鋼を硫酸酸洗する際に酸洗促進剤を添加し、かつ表面平滑化についての詳細な研究を行った。
【００１２】
本発明は、硫酸溶液中のメルカプト酢酸濃度をＶ_SH（体積％）、Ｆｅイオン濃度をＶ_Fe（ｇ／ｌ）としたとき、Ｖ _SH を０．１０体積％以上、Ｖ_SH／Ｖ_Feを０．００１以上とする硫酸溶液に３０ｓｅｃ以上浸漬し、表面の最大表面粗さＲ_maxを１５μｍ以下かつ、粒界浸食溝深さｄを３μｍ以下とすることを特徴とする表面性状に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の限定理由について説明する。
【００１４】
フェライト系ステンレス冷延鋼板の表面欠陥について詳細に調査した結果、冷延鋼板の表面欠陥は冷延鋼板の素材である熱延鋼板の表面性状が大きく影響し、熱延鋼板のマクロ的な凹凸とミクロ的な粒界浸食溝が表面欠陥の起点となっていることが判明した。これらの欠陥は、熱延鋼板をそのまま使用した場合に耐食性劣化に繋がる他、その後冷間圧延した際に倒れ込み欠陥の原因となる。
【００１５】
図１は、ＳＵＳ４３０冷延鋼板の冷延倒れ込み欠陥有無に及ぼす熱延鋼板の最大表面粗さＲ_maxと、粒界浸食溝深さｄの関係を示す。なお、熱延鋼板の酸洗は硫酸２５０（ｇ／ｌ）、Ｆｅイオン濃度５０（ｇ／ｌ）、浸漬時間３０秒とした。酸洗促進剤にはメルカプト酢酸（ＨＳＣＨ₂ＣＯＯＨ）を０．０１〜０．５（体積％）の濃度にした。ここで、最大表面粗さＲ_maxは、ＪＩＳＢ０６０１に準拠して、熱延鋼板の表面を２次元粗度計にてＬ方向（圧延方向と平行方向）及びＣ方向（圧延方向と直角方向）に１０００倍の倍率で計測して、最大粗さを求めた。これを３カ所にて行い、Ｌ，Ｃ方向の平均値を最大表面粗さとした。
【００１６】
また、粒界侵食溝深さｄは、ビーム径０．５μｍのレーザー顕微鏡で結晶粒界の深さを測定し、３〜５点の平均値とした。図１より、冷延鋼板の倒れ込み欠陥を皆無にして表面性状を向上させるには、熱延鋼板にて、Ｒ_maxを１５μｍ以下とし、粒界侵食溝深さｄを３μｍ以下とすることが必要である。
【００１７】
酸洗促進剤は、硫酸酸洗時に鋼と硫酸の溶解反応時に水素の発生を促進する作用があり、鋼の溶削が促進される。硫酸酸洗時の粒界侵食溝発生は、粒界と粒内の溶削差が原因であるが、鋼材全体の溶削が進むと特に粒内の溶削が進み、粒界侵食溝が生じ難くなる。酸洗促進剤は、メルカプト酢酸のようなカルボキシル基とＳＨ基を含む有機化合物が効果的であり、硫酸溶液中で硫黄が分離し、酸洗時に鋼板表面に付着することで水素発生反応すなわち鋼の溶解を促進すると考えられる。
【００１８】
しかしながら、酸洗溶液中に鉄イオン濃度が多量に存在する場合、酸洗溶液と鋼板表面界面に鉄イオンが濃縮するため、酸洗促進剤添加による効果は小さくなると考えられる。図２は、硫酸溶液にメルカプト酢酸を添加した酸洗液を用いたＳＵＳ４３０熱延鋼板の酸洗において、硫酸洗液中のＳＨ基を含む有機系化合物濃度をＶ _SH （体積％）、Ｆｅイオン濃度をＶ_Fe（ｇ／ｌ）としたときのＶ _SH ／Ｖ_Feと酸洗板の最大表面粗さＲ_max の関係を示す。なお、酸洗は硫酸２５０（ｇ／ｌ）、Ｆｅイオン濃度５０（ｇ／ｌ）、浸漬時間３０秒とした。図２より、Ｖ _SH ／Ｖ_Feを０．００１以上とすることにより、最大表面粗さＲ_maxを１５μｍ以下にして表面性状を向上させることができる。ここで、酸洗促進剤としてメルカプト酢酸（ＨＳＣＨ₂ＣＯＯＨ）を使用し、０．０３〜１（体積％）まで添加した。
【００１９】
硫酸溶液に酸洗促進剤を添加しても浸漬時間が極端に短いとスケール残りが生じ、表面性状や耐食性の観点から製品として使用できなくなる。デスケールは３０ｓｅｃ以上の浸漬により完了するため、浸漬時間は３０ｓｅｃ以上とした。熱間圧延および熱延焼鈍の条件によるスケールのばらつきを考慮すると、酸洗溶液への浸漬時間は５０ｓｅｃ以上が望ましい。
【００２０】
【実施例】
表１に代表的フェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０を溶製、鋳造し、熱間圧延後（４．０ｍｍ厚）に熱延板焼鈍を施し、ショットブラストを付与して硫酸酸洗を施した結果を示す。この際、硫酸溶液に添加する酸洗促進剤としてはメルカプト酢酸を選択した。
【００２１】
上記のようにして得られた熱延鋼板の表面性状を観察し、スケール残りの状態を調査した。また、先述した方法により、表面粗さと粒界浸食溝深さを調査した。表１から明らかなように、本発明により製造した熱延鋼板は、比較例と比べて表面性状に優れていることがわかる。更に、酸洗板を冷延（１．０ｍｍ厚）して表面の光学顕微鏡観察により倒れ込み欠陥の有無を評価した。これより、本熱延鋼板を用いることにより、冷延板の表面性状も向上することが確認される。
【００２２】
なお、本発明の効果は、硫酸酸洗後に硝酸や弗酸およびこれらの混酸などに浸漬する場合においても有効である。また、熱延板焼鈍を省略する場合においても有効であり、熱延板焼鈍は連続焼鈍でもバッチ焼鈍のいずれを選択しても良い。また、硫酸浸漬前のメカニカルデスケールは、ショットブラストの他、ブラシ研削、ベンディングタイプなど適宜選択すれば良い。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば表面性状に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＳＵＳ４３０冷延鋼板の倒れ込み欠陥に及ぼす熱延鋼板の粒界浸食溝深さと表面最大粗さの関係を示す図である。
【図２】 ＳＵＳ４３０熱延鋼板の酸洗における硫酸洗液中のＳＨ基を含む有機系化合物濃度とＦｅイオン濃度の比と酸洗板の最大表面粗さの関係を示す図である。

Claims (1)

1. 硫酸溶液中のメルカプト酢酸濃度をＶ_SH（体積％）、Ｆｅイオン濃度をＶ_Fe（ｇ／ｌ）としたとき、Ｖ _SH を０．１０体積％以上、Ｖ_SH／Ｖ_Feを０．００１以上とした硫酸溶液に３０ｓｅｃ以上浸漬することにより、鋼板表面の最大表面粗さＲ_maxを１５μｍ以下かつ、粒界浸食溝深さｄを３μｍ以下とすることを特徴とする表面性状に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。

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