JP4507666B2 - 曲げ加工性に優れるステンレス冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、曲げ加工性に優れる、特に、180°密着曲げ性に優れるステンレス冷延鋼板の製造方法に関するものである。
近年、ステンレス冷延鋼板は、その優れた耐食性や美麗さを活かして、機械・電気製品の部品や厨房機器等の一般用途のほか、精密・小型部品等の特殊用途に亘る広い分野において、その適用範囲が拡大される傾向にある。ステンレス鋼板の加工には、曲げ加工、プレス加工、張出加工、フランジ加工等の各種方法が用いられているが、中でも曲げ加工は、最も単純で最も広く用いられている加工方法である。しかし、最近の用途の拡大に伴い、このステンレス鋼板の曲げ加工性に対する要求は年々厳しくなりつつあり、例えば、180°密着曲げなどの厳しい加工においても、割れ等の欠陥が全く発生しないことが要求されるようになってきた。
ここで、上記曲げ性とは、折り目が圧延方向と平行になる、いわゆる「Ｃ方向曲げ」のことである。というのは、一般的に、Ｃ方向曲げ性は、折り目が圧延方向と垂直になるいわゆる「Ｌ方向曲げ」)に較べて悪いのが一般的であるからである。この主な理由は、通常の製鋼工程を経て製造されたステンレス鋼板には、非金属介在物が残存しており、この非金属介在物の一部、特に、ＪＩＳ Ｇ ０５５５に規定されているＡ系介在物は、熱間圧延時にＬ方向に圧延されて延ばされ易い性質がある。そのため、Ｃ方向の曲げ加工を受けた場合には、この延ばされた非金属介在物を起点として割れが発生しやすいからと考えられている。
曲げ加工性に影響を及ぼすと考えられている鋼中の主な非金属介在物としては、精錬および連続鋳造工程で使用する酸化物(スラグ、モールドフラックス等)が取り込まれたスラグ系介在物、溶鋼中の脱酸処理を行った際に生成される脱酸生成物、および、鋼中のＳが凝固過程でMnと結合してできるMnＳの硫化物系介在物等が挙げられ、良好な曲げ加工性を確保するには、これらの介在物を極力低減することが有効である。
そこで、Ｃ方向の曲げ加工性を向上させるための手段として、例えば、特許文献１には、Ａ系およびＢ1系介在物が曲げ加工性を劣化させるとの知見をもとに、これらの介在物の密度を10個／cm2以下に制限することで、ステンレス鋼の曲げ性を改善する技術が開示されている。また、特許文献２には、曲げ性に影響するMnＳ系の延伸した介在物粒子の圧延方向長さを３μm以下とし、かつMnＳ粒子の延伸比(＝MnＳ粒子の圧延方向長さ／MnＳ粒子の圧延方向に対する直角方向長さ)を３倍以下に規制することにより、曲げ性を改善する技術が開示されている。しかし、特許文献１の技術のように、非金属介在物を過度に低減することは、精錬処理時間の増大による生産性の低下や原料選定の制限による製造コストの増大など、製造上の問題が生じる。また、特許文献２の技術のように、熱間圧延においてMnＳ粒子の圧延方向長さおよび延伸比を制御することは、スラブ加熱温度や熱延温度、圧下率配分の規制等、操業上の制限を伴うため、実操業において採用するのは困難である。
そこで、特許文献１や２の技術のように、生産性等を悪化させることなく曲げ加工性を改善する技術が特許文献３に開示されている。この技術は、Al：0.005mass％以下、Mn：0.1〜0.8mass％およびSi：0.1〜0.8mass％を含有するステンレス鋼板においては、Mn／Siの比が大きいほど、脱酸生成物中に硬くて変形し難いCr2Ｏ3が増加し、曲げ加工性が改善されるとの知見に基き、鋼中に残存する非金属介在物であるスラグ系介在物、脱酸生成物および硫化物系介在物(MnＳ)の体積割合の総和ＶTを、ＶT≦0.011×{[Mn]／[Si]}＋0.035（ここで、[Mn]，[Si]は、それぞれ溶鋼中のMn，Siの含有量(mass％)である。）の関係を満たすよう制御するものである。
特開平１０−０５３８４３号公報
特開平１１−３０２７９１号公報
特開２００１−３３５８９６号公報
しかしながら、上記従来技術に従って成分組成、介在物量を制御したステンレス鋼板においても、時として、曲げ割れが発生することがあり、その対応に苦慮していた。
本発明の目的は、生産性を悪化させることなく、Ｃ方向の180°密着曲げ性に優れるステンレス冷延鋼板を安定して得ることができる有利な製造方法を提案することにある。
発明者らは、従来技術とは全く異なる観点に基き、熱延母板を冷間圧延したときの鋼板中に存在する非金属介在物の変化に着目し、これらの変化と曲げ加工性との関係を調査した。その結果、鋼板中に存在する非金属介在物の個数、すなわち鋼の清浄度は、冷延圧下率によって変化し、冷延圧下率が50％程度までは圧下率とともに増加するが、50％を超えると減少する方向に転じ、曲げ加工性が改善されることを見出し、本発明を開発するに至った。
すなわち、本発明は、１８０°密着曲げ性に優れるステンレス冷延鋼板を製造するに当たり、ＪＩＳ Ｇ０５５５に規定するＡ系介在物の清浄度が０．０４０〜０．０６０％（ただし、０．０４０％を除く）のステンレス熱延鋼板に、圧下率５０％超えの冷間圧延を行うことを特徴とする曲げ加工性に優れるステンレス冷延鋼板の製造方法である。
本発明の上記ステンレス冷延鋼板は、ＪＩＳ Ｇ ０５５５に規定するＡ系介在物の清浄度が0.050％以下のものであることを特徴とする。
また、本発明の上記ステンレス熱延鋼板は、Ｃ：0.01〜0.80mass％、Si：0.1〜1.0mass％、Cr：12〜32mass％、Al：0.005mass％以下を含有するものであることを特徴とする。
本発明によれば、Ｃ方向の180°密着曲げを行っても割れの発生しない、曲げ加工性に優れるステンレス鋼板を簡便かつ安価に製造することができる。
本発明を開発する契機となった実験について説明する。
Ｃ：0.02〜0.04mass％、Si：0.1〜0.75mass％、Mn：0.1〜1.0mass％、Ｐ：0.04mass％以下、Ｓ：0.030mass％以下、Cr：16.0〜18.0mass％、Ni：0.05〜0.60mass％、Al：0.005mass％以下を含有し、残部が実質的にFeよりなる鋼スラブを、熱間圧延して、板厚：3.0mmの熱延鋼板(母板)とし、この熱延母板を圧下率を種々に変えて冷間圧延し、板厚：0.8〜1.6mmの冷延鋼板とした後、仕上焼鈍と仕上酸洗を行い、最終製品であるステンレス鋼板とした。このステンレス鋼板から、サンプルを採取し、介在物の調査と曲げ加工性について調査した。介在物の調査は、採取したサンプルの圧延方向断面について、ＪＩＳ Ｇ ０５５５に準拠して、曲げ割れ性に影響すると考えられるＡ系介在物(Ａ1系，Ａ2系)の清浄度を測定し、それらを合計してその鋼板の清浄度とした。また、曲げ加工性については、ＪＩＳ Ｚ ２２４８に準拠して、Ｃ方向の180°密着曲げを行い、目視観察により、割れ無しを○、割れ発生を×として評価した。
Ｃ：0.02〜0.04mass％、Si：0.1〜0.75mass％、Mn：0.1〜1.0mass％、Ｐ：0.04mass％以下、Ｓ：0.030mass％以下、Cr：16.0〜18.0mass％、Ni：0.05〜0.60mass％、Al：0.005mass％以下を含有し、残部が実質的にFeよりなる鋼スラブを、熱間圧延して、板厚：3.0mmの熱延鋼板(母板)とし、この熱延母板を圧下率を種々に変えて冷間圧延し、板厚：0.8〜1.6mmの冷延鋼板とした後、仕上焼鈍と仕上酸洗を行い、最終製品であるステンレス鋼板とした。このステンレス鋼板から、サンプルを採取し、介在物の調査と曲げ加工性について調査した。介在物の調査は、採取したサンプルの圧延方向断面について、ＪＩＳ Ｇ ０５５５に準拠して、曲げ割れ性に影響すると考えられるＡ系介在物(Ａ1系，Ａ2系)の清浄度を測定し、それらを合計してその鋼板の清浄度とした。また、曲げ加工性については、ＪＩＳ Ｚ ２２４８に準拠して、Ｃ方向の180°密着曲げを行い、目視観察により、割れ無しを○、割れ発生を×として評価した。
結果を、図１に示す。この図から、母板の清浄度は、冷間圧延により変化することがわかった。すなわち、母板の清浄度が0.02〜0.05％と低くても、その後の冷間圧延によって清浄度は悪化し、曲げ加工性も劣化する。しかし、冷延圧下率が50％を超えると、逆に、清浄度が低下する方向に転じて、曲げ加工性も改善される傾向があることがわかった。この理由について、発明者らは、冷延圧下率が低い領域では、圧下率とともに介在物が延伸・分断されて介在物個数が増加し、清浄度が劣化するが、圧下率が50％を超える領域となると、分断された介在物が微小化し、有害な介在物が減少するため、と考えている。本発明は、このような知見に基き開発したものである。
次に、本発明のステンレス鋼板の製造方法について説明する。
熱延鋼板（母板）のＡ系介在物の清浄度：０．０４０〜０．０６０％（ただし、０．０４０％を除く）
本発明のステンレス冷延鋼板の製造方法において、母板として用いる熱延鋼板のＡ系介在物（Ａ１系およびＡ２系）の清浄度は、０．０４０〜０．０６０％（ただし、０．０４０％を除く）の範囲に制限する必要がある。ここで、上記清浄度とは、圧延方向の鋼板断面における清浄度を、ＪＩＳ Ｇ０５５５に準じてＡ系（Ａ１系、Ａ２系）、Ｂ系およびＣ系それぞれのついて求めたときの、Ａ系介在物の清浄度のことを意味する。というのは、主に曲げ割れに影響すると考えられるのはＡ系介在物であるからである。図１に示したように、母板の清浄度が０．０６０％以下の場合には、その母板に５０％を超える圧下率の冷間圧延を行うことにより、冷延後の鋼板の清浄度を０．０５０％以下に低減することができ、曲げ加工性を向上することができる。一方、清浄度が０．０６０％を超える母板を素材とした場合には、冷間圧延の圧下率を５０％超えとしても清浄度の低下は小さく、十分な曲げ加工性の改善効果は得られない。逆に、清浄度が０．０４０％未満の介在物が少ない母板では、冷延圧下率が低くても清浄度の悪化度が小さく、曲げ加工性が問題となることはないからである。
熱延鋼板（母板）のＡ系介在物の清浄度：０．０４０〜０．０６０％（ただし、０．０４０％を除く）
本発明のステンレス冷延鋼板の製造方法において、母板として用いる熱延鋼板のＡ系介在物（Ａ１系およびＡ２系）の清浄度は、０．０４０〜０．０６０％（ただし、０．０４０％を除く）の範囲に制限する必要がある。ここで、上記清浄度とは、圧延方向の鋼板断面における清浄度を、ＪＩＳ Ｇ０５５５に準じてＡ系（Ａ１系、Ａ２系）、Ｂ系およびＣ系それぞれのついて求めたときの、Ａ系介在物の清浄度のことを意味する。というのは、主に曲げ割れに影響すると考えられるのはＡ系介在物であるからである。図１に示したように、母板の清浄度が０．０６０％以下の場合には、その母板に５０％を超える圧下率の冷間圧延を行うことにより、冷延後の鋼板の清浄度を０．０５０％以下に低減することができ、曲げ加工性を向上することができる。一方、清浄度が０．０６０％を超える母板を素材とした場合には、冷間圧延の圧下率を５０％超えとしても清浄度の低下は小さく、十分な曲げ加工性の改善効果は得られない。逆に、清浄度が０．０４０％未満の介在物が少ない母板では、冷延圧下率が低くても清浄度の悪化度が小さく、曲げ加工性が問題となることはないからである。
冷延圧下率：50％超え
Ａ系(Ａ1系およびＡ2系)介在物の清浄度が0.02〜0.060％の熱延鋼板(母板)を冷間圧延し、Ａ系介在物の清浄度が0.050％以下の冷延鋼板を得るためには、冷間圧延の圧下率を50％超えとする必要がある。圧下率が50％未満では、図１に示したように、母板中に存在する介在物が圧延により延伸されて却って清浄度が悪化し、曲げ加工性を劣化させるからである。好ましくは、冷延圧下率は65％以上である。
Ａ系(Ａ1系およびＡ2系)介在物の清浄度が0.02〜0.060％の熱延鋼板(母板)を冷間圧延し、Ａ系介在物の清浄度が0.050％以下の冷延鋼板を得るためには、冷間圧延の圧下率を50％超えとする必要がある。圧下率が50％未満では、図１に示したように、母板中に存在する介在物が圧延により延伸されて却って清浄度が悪化し、曲げ加工性を劣化させるからである。好ましくは、冷延圧下率は65％以上である。
冷延鋼板のＡ系(Ａ1系およびＡ2系)介在物の清浄度：0.050％以下
本発明の方法で製造されたステンレス冷延鋼板の清浄度は、0.050％以下であることが好ましい。ここで、上記清浄度とは、熱延鋼板(母板)の場合と同様にして求めたＡ系(Ａ1系およびＡ2系)介在物の清浄度のことであり、また、上記冷延鋼板とは、前記母板を冷間圧延した後、仕上焼鈍および仕上酸洗を施した鋼板である。
本発明の方法で製造されたステンレス冷延鋼板の清浄度は、0.050％以下であることが好ましい。ここで、上記清浄度とは、熱延鋼板(母板)の場合と同様にして求めたＡ系(Ａ1系およびＡ2系)介在物の清浄度のことであり、また、上記冷延鋼板とは、前記母板を冷間圧延した後、仕上焼鈍および仕上酸洗を施した鋼板である。
次に、本発明のステンレス鋼板の好ましい成分組成について説明する。
Ｃ：0.01〜0.8mass％
Ｃは、鋼の組織制御、強度確保のために必要な元素であり、0.01mass％以上含有することが必要である。しかし、0.8mass％を超えると、加工性が劣化する。よって、Ｃは、0.01〜0.8mass％の範囲に制限することが好ましい。
Ｃ：0.01〜0.8mass％
Ｃは、鋼の組織制御、強度確保のために必要な元素であり、0.01mass％以上含有することが必要である。しかし、0.8mass％を超えると、加工性が劣化する。よって、Ｃは、0.01〜0.8mass％の範囲に制限することが好ましい。
Cr：12〜32mass％
Crは、ステンレス鋼の耐食性を確保するために必須の元素であり、12mass％以上含有することが必要である。しかし、32mass％を超えると、脱炭精錬の効率が急激に低下する。よって、Crは、12〜32mass％の範囲に制限することが好ましい。
Crは、ステンレス鋼の耐食性を確保するために必須の元素であり、12mass％以上含有することが必要である。しかし、32mass％を超えると、脱炭精錬の効率が急激に低下する。よって、Crは、12〜32mass％の範囲に制限することが好ましい。
Al：0.005mass％以下
Alは、脱酸剤として有効な元素であるが、Al含有量が0.005mass％よりも多い場合には、溶鋼中にAl2Ｏ3介在物が顕著に生成されるようになり、連続鋳造時にイマ−ジョンノズル詰まりが生じやすくなって操業が阻害される。また、クラスター状のAl2Ｏ3が連続鋳造の鋳型内で鋳片表層部に捕捉される確率が高くなって、表面性状が損なわれ、鋼板表面疵が発生しやすくなる。そのため、Alの含有量は0.005mass％以下に制限することが好ましい。
Alは、脱酸剤として有効な元素であるが、Al含有量が0.005mass％よりも多い場合には、溶鋼中にAl2Ｏ3介在物が顕著に生成されるようになり、連続鋳造時にイマ−ジョンノズル詰まりが生じやすくなって操業が阻害される。また、クラスター状のAl2Ｏ3が連続鋳造の鋳型内で鋳片表層部に捕捉される確率が高くなって、表面性状が損なわれ、鋼板表面疵が発生しやすくなる。そのため、Alの含有量は0.005mass％以下に制限することが好ましい。
Si：0.1〜1.0mass％
Siは、Alに代わる脱酸剤として重要な元素であり、0.1〜1.0mass％の範囲で添加することが好ましい。Si含有量が0.1mass％未満だと脱酸不足となり、鋼中の清浄度が著しく劣化する。一方、1.0mass％を超えると、鋼板酸洗時の脱スケール性が悪くなり、スケール残りによる表面欠陥が発生するおそれがあるからである。
Siは、Alに代わる脱酸剤として重要な元素であり、0.1〜1.0mass％の範囲で添加することが好ましい。Si含有量が0.1mass％未満だと脱酸不足となり、鋼中の清浄度が著しく劣化する。一方、1.0mass％を超えると、鋼板酸洗時の脱スケール性が悪くなり、スケール残りによる表面欠陥が発生するおそれがあるからである。
その他の元素については、特に限定するものではなく、ステンレス鋼板として通常含有されている範囲であれば、本発明の効果に影響するものではない。例えば、Ni：0.05〜0.60mass％、Ｐ：0.040mass％以下、Ｓ：0.030mass％以下を含有していてもよい。残部は、Feおよび不可避的不純物であることが好ましい。
Ｃ：0.03mass％、Si：0.35mass％、Mn：0.60mass％、Ｐ：0.040mass％以下、Ｓ：0.030mass％以下、Cr：16mass％、Ni：0.08mass％を含有し、残部が実質的にFeよりなるＳＵＳ４３０の鋼を４チャージ溶製し、連続鋳造して鋼スラブとした。この際、上記４チャージについては、精錬条件を変えることにより鋼の清浄度を変化させた。この鋼スラブを常法に従い熱間圧延して板厚：2.5〜5.0mmの熱延鋼板とし、この熱延母板を、圧下率を種々に変えて冷間圧延して板厚：0.8〜2.1mmの冷延鋼板とした後、仕上焼鈍し、酸洗して表面のスケールを除去し、最終製品であるステンレス鋼板を得た。これらのステンレス鋼板から、サンプルを採取し、前述した方法と同様にして、鋼板中のＡ系介在物の清浄度と、曲げ加工性について調査した。
結果を、表１に示した。No．No.３，４および６は、熱延鋼板の清浄度が本発明範囲内にあり、かつ、冷延圧下率が本発明範囲内のものであるが、いずれも、良好な180°密着曲げ性を示している。また、No.１，２および５は、熱延鋼板の清浄度は本発明範囲内にあるが、冷延圧下率が低く、冷延後の清浄度が改善されないため、曲げ加工性が劣っている。一方、熱延鋼板の清浄度が本願発明の範囲を超えて悪い熱延鋼板を母板とするNo.７，８では、冷延圧下率を70％と大きくしても冷延後の曲げ加工性を十分に改善することはできていない。また、熱延鋼板の清浄度が本願発明の範囲より良好である熱延鋼板を母板とするNo.９，１０では、冷延圧下率が40％でも曲げ加工性は良好である。以上の結果から、清浄度が0.02〜0.060％の範囲にある熱延鋼板を素材として曲げ加工性に優れる冷延鋼板を得るためには、冷延圧下率を50％超えとする必要があることがわかる。
本発明の技術は、ステンレス鋼板のほか、一般冷延鋼板の分野にも適用することができる。
Claims (3)
- １８０°密着曲げ性に優れるステンレス冷延鋼板を製造するに当たり、ＪＩＳ Ｇ０５５５に規定するＡ系介在物の清浄度が０．０４０〜０．０６０％（ただし、０．０４０％を除く）のステンレス熱延鋼板に、圧下率５０％超えの冷間圧延を行うことを特徴とする曲げ加工性に優れるステンレス冷延鋼板の製造方法。
- 上記ステンレス冷延鋼板は、ＪＩＳ Ｇ０５５５に規定するＡ系介在物の清浄度が０．０５０％以下のものであることを特徴とする請求項１に記載のステンレス冷延鋼板の製造方法。
- 上記ステンレス熱延鋼板は、Ｃ：０．０１〜０．８０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１２〜３２ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：０．０５〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０４０ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．０３０ｍａｓｓ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物であることを特徴とする請求項１または２に記載のステンレス冷延鋼板の製造方法。
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| JP2004101835A Expired - Lifetime JP4507666B2 (ja) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | 曲げ加工性に優れるステンレス冷延鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4507666B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59166655A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-20 | Nippon Steel Corp | 耐隙間腐食性、耐銹性のすぐれた高純、高清浄ステンレス鋼とその製造方法 |
| JPH02270942A (ja) * | 1983-03-08 | 1990-11-06 | Nippon Steel Corp | 耐隙間腐食性、耐銹性のすぐれた高純、高清浄ステンレス鋼とその製造方法 |
-
2004
- 2004-03-31 JP JP2004101835A patent/JP4507666B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59166655A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-20 | Nippon Steel Corp | 耐隙間腐食性、耐銹性のすぐれた高純、高清浄ステンレス鋼とその製造方法 |
| JPH02270942A (ja) * | 1983-03-08 | 1990-11-06 | Nippon Steel Corp | 耐隙間腐食性、耐銹性のすぐれた高純、高清浄ステンレス鋼とその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005281833A (ja) | 2005-10-13 |
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