JP5338245B2

JP5338245B2 - 強度−伸びバランスが良好で、かつリジングの小さいステンレス冷延鋼板およびその製造方法

Info

Publication number: JP5338245B2
Application number: JP2008265855A
Authority: JP
Inventors: 信介井手; 裕樹太田; 工宇城
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2028-10-15
Also published as: JP2010095742A

Description

本発明は、フェライト系ステンレス冷延鋼板、特に、強度-伸びのバランスが良好で、かつリジングの小さいステンレス冷延鋼板およびその製造方法に関する。

フェライト系ステンレス冷延鋼板は、安価で耐食性に優れているので、建築材料、輸送機器、家庭電化製品、厨房機器、化学プラント、貯水槽、自動車部品などの様々な用途に使用されている。しかし、フェライト系ステンレス冷延鋼板は、高い強度と高い伸びを両立させることが困難であり、また、加工したときに、リジングと呼ばれる圧延方向と平行に凹凸状の欠陥が現れるという問題がある。

そのため、従来より、フェライト系ステンレス冷延鋼板の伸びを向上させたり、リジングを低減させる技術が検討されている。例えば、特許文献1には、フェライト系ステンレス鋼素材に、粗圧延および仕上圧延よりなる熱間圧延を施し、その後熱延板焼鈍、酸洗を経て、冷間圧延、仕上焼鈍を行ってステンレス鋼帯を製造する方法において、フェライト系ステンレス鋼の組成から算出される下記の式(1)で表されるγpを20〜80とし、粗圧延のうちの少なくとも1パスの圧延を、温度970〜1150℃、摩擦係数0.3以下かつ圧下率40〜75%の条件で行い、さらに熱延板焼鈍を、温度750〜950℃で1hr以上保持後、降温過程において温度600〜750℃で1hr以上保持の条件で行うことを特徴とする面内異方性が小さく、強度-伸びバランスに優れるフェライト系ステンレス鋼帯の製造方法が提案されている。
γp=288×[C]+350×[N]+22×[Ni]+7.5×[Mn]-18.75×[Cr]-54×[Si]+338.5・・・(1)
ただし、[M]は元素Mの含有量(質量%)を表す。
特開平8-253818号公報

しかしながら、特許文献1に記載の方法で製造されたステンレス鋼帯では、TS×El≧18000PMa・%(TS:強度、El:伸び)と強度-伸びバランスに極めて優れているが、リジング高さが3μm以上でリジングが大きいという問題がある。

本発明は、強度-伸びバランスが良好で、かつリジングの小さいステンレス冷延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、強度-伸びバランスが良好で、かつリジングの小さいステンレス冷延鋼板について鋭意検討した結果、以下のことを見出した。

i) 組成を最適化し、組織全体に占めるフェライト相の面積率を80〜97%、かつフェライト粒径を5〜20μmにすれば、良好な強度-伸びバランスが得られ、かつリジングを小さくできる。

ii) こうしたミクロ組織とするには、800〜1000℃の仕上温度で熱間圧延後、熱延板焼鈍を行わずに、冷間圧延後、800〜950℃の焼鈍温度で20sec間以上保持して焼鈍し、10℃/sec以上の冷却速度で冷却することが効果的である。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、質量%で、C:0.01〜0.03%、Si:0.02〜0.30%、Mn:0.45〜1.0%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Al:0.01〜0.20%、N:0.01〜0.06%、Cr:16.0〜18.0%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成と、組織全体に占めるフェライト相の面積率が80〜97%で、かつフェライト相の平均粒径が5〜20μmであるミクロ組織と、を有することを特徴とするステンレス冷延鋼板を提供する。

本発明のステンレス冷延鋼板は、例えば、上記の組成を有するスラブを、1050℃超えの加熱温度で加熱後、800〜1000℃の仕上温度で熱間圧延し、酸洗後、冷間圧延し、800〜950℃の焼鈍温度で20sec間以上保持して焼鈍し、10℃/sec以上の冷却速度で冷却する方法により製造できる。

本発明により、TS×El≧15000PMa・%で強度-伸びバランスが良好であり、かつうねり(リジング高さ)が2.4μm未満でリジングの小さいステンレス冷延鋼板を製造できるようになった。

以下に、本発明であるステンレス冷延鋼板およびその製造方法の詳細を説明する。

1) 成分組成(以下の成分含有量の単位を示す「%」は、「質量%」を表す。)
C:0.01〜0.03%
Cは、オーステナイト生成元素であるため、フェライト相中に適量のマルテンサイト相を分散させてフェライト粒のコロニーの粗大化を防止し、リジングを小さくする効果を有するとともに、高強度化にも寄与する。こうした効果を得るには、C量を0.01%以上にする必要がある。一方、C量が0.03%を超えると、Cr炭化物が多量に析出したり、マルテンサイト相の生成が過剰になり、伸びが低下する。したがって、C量は0.01〜0.03%とする。

Si:0.02〜0.30%
Siは、鋼の溶製段階で脱酸剤として用いられる元素である。脱酸には、Si量を0.02%以上にする必要があるが、その量が0.30%を超えると、硬質化し、伸びが低下する。したがって、Si量は0.02〜0.30%とする。

Mn:0.45〜1.0%
Mnは、Cと同様、オーステナイト生成元素であるため、フェライト相中に適量のマルテンサイト相を分散させてフェライト粒のコロニーの粗大化を防止し、リジングを小さくするとともに、高強度化にも寄与する。こうした効果を得るには、Mn量を0.45%以上とする必要がある。一方、Mn量が1.0%を超えると、MnSの生成量が増加して、耐食性が低下する。したがって、Mn量は0.45〜1.0%とする。

P:0.05%以下
P量が0.05%を超えると、硬質化して伸びが著しく低下する。したがって、P量は0.05%以下とする。

S:0.01%以下
S量が0.01%を超えると、耐食性が著しく低下する。したがって、S量は0.01%以下とする。

Al:0.01〜0.20%
Alは、Siと同様、鋼の溶製段階で脱酸剤として用いられる元素である。また、焼鈍時にNと結合して固溶Nによる伸びの低下を抑制する効果を有する。脱酸や伸びの低下の抑制には、Al量を0.01%以上にする必要がある。一方、Al量が0.20%を超えると、Al₂O₃系の介在物が増加し、表面性状が劣化しやすくなる。したがって、Al量は0.01〜0.20%とする。

N:0.01〜0.06%
Nは、CやMnと同様、オーステナイト生成元素であるため、フェライト相中に適量のマルテンサイト相を分散させてフェライト粒のコロニーの粗大化を防止し、リジングを小さくするとともに、高強度化にも寄与する。こうした効果を得るには、N量を0.01%以上とする必要がある。一方、N量が0.06%を超えると、窒化物が多量に析出したり、マルテンサイト相の生成が過剰になり、伸びが低下する。したがって、N量は0.01〜0.06%とする。

Cr:16.0〜18.0%
Crは、鋼板表面に不動態皮膜を形成して耐食性を高める元素である。こうした効果を得るには、Cr量を16.0%以上とする必要がある。一方、Cr量が18.0%を超えると、マルテンサイト相の生成が抑制され、リジングを小さくできない。したがって、Cr量は16.0〜18.0%とする。

残部はFeおよび不可避的不純物であるが、不可避的不純物の量は可能な限り低減することが好ましい。

2) ミクロ組織
2.1) フェライト相の面積率:80〜97%
フェライト相の面積率が80%未満であると、硬質化して伸びが低下する。また、フェライト相の面積率が97%を超えると、フェライト粒のコロニーが粗大化し、リジングが大きくなる。したがって、フェライト相の面積率は80〜97%とする。

ここで、フェライト相の面積率は、任意の鋼板断面を王水で腐食し、光学顕微鏡を用いて100倍で観察した像を画像解析して求めた。

2.2) フェライト相の平均粒径:5〜20μm
フェライト相の平均粒径が5μm未満だと、伸びが低下し、また、20μmを超えると、加工時にオレンジピールやリジングが発生しやすくなる。したがって、フェライト相の平均粒径は5〜20μmとする。

ここで、フェライト相の平均粒径は、上記と同様にして観察した像を用いて測定したASTM(ASTM Designation E 112-82)公称粒径である。

3) 製造条件
上述したように、本発明のステンレス冷延鋼板は、例えば、本発明の範囲内にある組成を有するスラブを、1050℃超えの加熱温度で加熱後、800〜1000℃の仕上温度で熱間圧延し、酸洗後、冷間圧延し、800〜950℃の焼鈍温度で20sec間以上保持して焼鈍し、10℃/sec以上の冷却速度で冷却する方法により製造できる。

まず、本発明の範囲内の組成に調整した鋼を、転炉または電気炉などで溶製し、さらに脱炭処理を施す。得られた溶鋼は、連続鋳造法あるいは造塊法によってスラブとするが、生産性の高い連続鋳造法を用いることが好ましい。

次いで、スラブを、1050℃超えの加熱温度で加熱し、800〜1000℃の仕上温度で熱間圧延して熱延鋼板とする。これは、1050℃以下の加熱温度で加熱したり、800℃未満の仕上温度で熱間圧延すると、熱延鋼板に肌荒れなどの表面欠陥が生じやすくなり、また、1000℃を超える仕上温度で熱間圧延すると、熱間圧延後の組織が展伸してリジングが大きくなるためである。

最後に、熱延鋼板を、酸洗により脱スケール後、冷間圧延し、800〜950℃の焼鈍温度で20sec間以上保持して焼鈍し、10℃/sec以上の冷却速度で冷却して冷延鋼板とする。このとき、焼鈍温度が800℃未満であったり、保持時間が20sec未満だと、再結晶が不十分になり、伸びが低下する。また、焼鈍温度が950℃を超えると、フェライト相の粒が粗大化し、展伸粒も増加して、リジングが大きくなる。さらに、冷却速度が10℃/sec未満では、冷却中に多量の炭窒化物が析出し、伸びが低下する。

なお、焼鈍後は、形状矯正や降伏点伸び除去のため、0.3〜2.0%の伸び率でスキンパス圧延を施すことが好ましい。

表1に示す組成を有するステンレス鋼No.1〜6を、転炉-二次精練工程で溶製し、連続鋳造法によりスラブとした。これらのスラブを、1200℃に加熱し、850℃および1050℃の仕上温度で熱間圧延して板厚4mmの熱延鋼板とした。得られた熱延鋼板を、酸洗後、冷間圧延して板厚0.8mmの冷延鋼板とし、830℃および980℃(それぞれ、800℃以上、950℃以上で30秒間保持)で焼鈍し、20℃/secの冷却速度で200℃まで冷却して鋼板No.1〜10を作製した。そして、得られた鋼板の幅方向中央部から試料を採取し、上記の方法でミクロ組織を評価した。また、圧延方向と平行にJIS 13B号引張試験片を採取し、JIS Z 2241に準拠して歪速度10mm/minで引張試験を行い、TS、Elを求め、TS×Elを算出した。そして、TS×El≧15000PMa・%であれば、強度-伸びバランスが良好であるとした。さらに、圧延方向と平行にJIS 5号引張試験片を各2本採取し、JIS Z 2201に準拠して試験片の片面を600番の研磨紙にて研磨した後、20%の単純引張予歪を付与し、試験片の中央部において、粗度計を用いてJIS B 0601に準拠してうねり(リジング高さ)を測定し、2本の試験片の平均うねりを算出した。そして、平均うねりが2.4μｍ未満であれば、リジングは問題とならない程度に小さいとした。

結果を表2に示す。本発明例である鋼板No.1、4は、TS×El≧15000PMa・%で、うねりが2.4未満であり、強度-伸びバランスが良好で、かつリジングの小さいステンレス冷延鋼板であることがわかる。

Claims

質量%で、C:0.01〜0.03%、Si:0.02〜0.30%、Mn:0.45〜1.0%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Al:0.01〜0.20%、N:0.01〜0.06%、Cr:16.0〜18.0%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成と、組織全体に占めるフェライト相の面積率が80〜97%で、かつフェライト相の平均粒径が5〜20μmであるミクロ組織と、を有することを特徴とするステンレス冷延鋼板。
請求項１に記載の組成を有するスラブを、1050℃超えの加熱温度で加熱後、800〜1000℃の仕上温度で熱間圧延し、酸洗後、冷間圧延し、800〜950℃の焼鈍温度で20sec間以上保持して焼鈍し、10℃/sec以上の冷却速度で冷却し、組織全体に占めるフェライト相の面積率が80〜97%で、かつフェライト相の平均粒径が5〜20μmであるミクロ組織を有することを特徴とするステンレス冷延鋼板の製造方法。