JPH09217124A - 耐ローピング性に優れるフェライト系ステンレス鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、耐ローピング性の優れるフェライ
ト系ステンレス鋼の製造方法を提供する。 【解決手段】 フェライト系ステンレス鋼の熱延し上げ
終了温度を９００℃以上、巻取り温度を５５０℃以下と
し、最終熱延板の板厚を４．０mm未満にし、当該熱延板
中心層部にマルテンサイトを８％から３５％残存させ、
次の冷延工程で冷延率を７０％以上とすることにより、
冷延板のローピング発生を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐ローピング性の
優れるフェライト系ステンレス鋼板を経済的に製造する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＵＳ４３０鋼に代表されるフェライト
系ステンレス鋼板において、品質上問題となるものに
は、冷延焼鈍を加えた製品をプレス成形等で加工した場
合に、表面性状を損なう現象として知られているリジン
グがある。これは成形後の鋼板表面に１０〜３０μｍ前
後の“しわ”が現れることで、リジングが発生すると表
面の光沢が損なわれるばかりでなく、成形後に研摩によ
って除去する必要が生ずる。

【０００３】リジングの発生機構については、板厚方向
の変形拘束が存在しない場合か、もしくは非常に弱い成
形条件のもとで、比較的小さい加工歪を受ける場合に、
主として｛１１１｝＜１１２＞方位からなるγ繊維組織
と少量のα繊維組織の塑性異方性に起因して発生するこ
とが従来より報告されている。その防止策として、従来
から １）Ｃ，Ｍｎ等のオーステナイト形成元素を増加させ、
オーステナイトポテンシャルを上昇させる（特公平２−
４９３７５号公報参照）、 ２）熱延での仕上げ圧延終了温度低下により歪蓄積をは
かり、続く熱延板焼鈍工程中の再結晶を活性化させる
（特公昭５９−４３９７８号公報、特公平４−９８５１
号公報参照）、 ３）冷延中に再結晶中間焼鈍（２回冷延法）を行う（特
開平２−２９０９１７号公報、特開昭６０−１９７８２
２号公報参照）、等が提示されている。

【０００４】さらに熱延板焼鈍工程や冷延中の中間焼鈍
工程を省略する製造法として、 ４）粗圧延中の再結晶進行を促進させる（特公平１−３
２２９号公報参照）、 ５）熱延後急冷してオーステナイト相を硬いマルテンサ
イト相に変態させる（特開平１−１１１８１６号公報、
特開平２−２９０９１７号公報参照）、等が提示されて
いる。

【０００５】一方、リジングに加えて品質上特に問題と
なるものとして、冷延中に鋼板表面に発生する０．２〜
０．８μｍ前後の高さ（Ｒmax ）を示す畝状の表面欠陥
がある。この表面欠陥はローピングと称して、数〜数十
μｍ以上の凹凸をなすリジングとは区別している。この
ローピングは冷延鋼板の光沢性を劣化させるので、プレ
ス加工に供されない場合にも商品価値を劣化させる。ま
た冷延中にローピングが発生すると、圧延方向に平行な
微細なうねりの谷部に圧延潤滑油の油膜が形成され、オ
イルピットが誘発されて製品の光沢を著しく低下させ
る。このローピング高さは、通常０．１５μｍ以下に管
理すれば上記の問題点が回避される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このロ
ーピングについては前記のリジング防止策をそのまま適
用しても必ずしも０．１５μｍ以下の高さとすることは
できず、有効ではない場合があった。特に熱延板焼鈍を
省略した経済的な製造方法を採用する場合にローピング
が発生する傾向がみられるため、その完全な防止技術が
望まれるが、この問題を工業的に有利に解決する処方は
未だ完成されていない。本発明の目的は、熱延板焼鈍を
行うことなく冷延圧延して最終焼鈍する経済的なフェラ
イト系ステンレス鋼板の製造方法において、冷延中にロ
ーピングの発生を防止し、耐ローピング性の優れたフェ
ライト系ステンレス鋼を製造する方法を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、下記
式により定義されるγpot が４０．０％以下であるフェ
ライト系ステンレス鋼スラブを熱間圧延し、ついで熱延
板焼鈍を行うことなく冷間圧延して最終焼鈍するステン
レス鋼板の製造方法において、上記の熱間圧延を行うに
際し、熱延仕上げ終了温度を９００℃以上、巻取り温度
を５５０℃以下として、最終熱延板の板厚を４．０mm未
満に熱延し、当該熱延板中心層部にマルテンサイトを８
％〜３５％残存させ、次の冷延工程で冷延率を７０％以
上とすることにより、熱延組織をランダム化させること
を特徴とする耐ローピング性に優れるフェライト系ステ
ンレス鋼板の製造方法である。 γpot ＝ 420Ｃ＋ 470Ｎ＋23Ｎｉ＋ 9Ｃｕ＋ 7Ｍｎ−1
1.5Ｃｒ−11.5Ｓｉ−12Ｍｏ−23Ｖ−47Ｎｂ−52Ａｌ＋1
89 ここで、成分の含有量は重量％で表わされる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
まず、熱延板板厚内におけるローピングの発生起点を明
らかにするために、表１のγpot が２３．５％のＳＵＳ
４３０鋼を１１８０℃に加熱後、熱延仕上げ温度８８６
℃、巻取り温度６２２℃で熱間圧延した熱延板を、図１
のように板厚の種々の断面から試料を切り出し、７０％
の冷延率で冷間圧延したままでのローピング高さを測定
した。ここでγpot は、 γpot ＝ 420Ｃ＋ 470Ｎ＋23Ｎｉ＋ 9Ｃｕ＋ 7Ｍｎ−1
1.5Ｃｒ−11.5Ｓｉ−12Ｍｏ−23Ｖ−47Ｎｂ−52Ａｌ＋1
89 なる式で定義される値である。表２にその結果を示す
が、表層からｔ／４層で切り出した場合（図１（ｂ））
にはほとんどローピングが観察されず、ｔ／４層からｔ
／２層を含む場合、特にｔ／２層を中心とする場合（図
１（ａ），（ｅ））にローピング特性が悪化しており、
ローピングの発生起点は板厚中心層にあることが明らか
になった。

【０００９】

【表１】

【００１０】

【表２】

【００１１】次いで、ローピング特性に影響すると考え
られる板厚中心層の結晶方位分布状態を詳細に検討し
た。この際、テンパーカラー法による結晶方位分布を可
視化する手法を用いた。テンパーカラー法はJ.B.Wagner
により報告されており（Trans.AIME.221(1961)257)、酸
化皮膜の成長速度は（１００）方位の結晶粒が最も大き
く、次いで（１１１）方位粒、（１１０）方位粒の順に
変化することを利用した方法である。例えば、フェライ
ト系ステンレス鋼のＳＵＳ４３０鋼（１７Ｃｒ鋼）で
は、大気中で６５０℃で２０分程度加熱すると、（１０
０）方位粒は酸化膜厚が厚くなり、一方、（１１１）方
位粒および（１１０）方位粒は酸化膜厚が薄くなり、テ
ンパーカラーが結晶方位によって異なり、容易に結晶方
位帯を可視化確認できるものである。

【００１２】上記方法を用いて、前述のＳＵＳ４３０鋼
の熱延板を中心層が表面となるように切り出し、それを
研磨（最終的には電解研磨して表面の加工層を除去）し
たものを、大気中で６５０℃で２０分間加熱処理をし
た。その結果、赤色を呈した領域と、青色を呈した領域
が交互に圧延方向に伸びた帯状の結晶方位の分布状態が
観察された。

【００１３】さらに、これらテンパーカラーの異なる領
域は約１mm程度の範囲であることから、それぞれの結晶
方位帯を局所Ｘ線回折法（分析径：約２００μｍφ）で
測定した。その結果、青色を呈した領域は｛１００｝＜
０１１＞方位が発達した領域であり、一方、赤色を呈し
た領域は｛１１１｝＜０１１＞方位の集合組織であるこ
とがわかった。

【００１４】また、これら領域の酸化膜厚については、
ＥＰＭＡによる酸素濃度比較、あるいはグロー放電発光
分光法、オージェ電子分光法や二次イオン質量分析法に
よる深さ方向分析により、酸化膜厚は青色部の方が赤色
部に比べ厚く、上述のように酸化され易い｛１００｝＜
０１１＞方位が酸化膜厚の厚い青色、逆に酸化され難い
｛１１１｝＜０１１＞方位が赤色を呈したことを確認し
た。

【００１５】以上の結果より、ローピングは熱延板板厚
中心層に存在す｛１００｝＜０１１＞方位と｛１１１｝
＜０１１＞方位が圧延方向に伸びた帯状の結晶方位帯を
形成するために発生することが明らかになった。すなわ
ち、ローピングを低減するためには、熱延板中心層に存
在する帯状の結晶方位帯を次の冷延工程で分断すること
が必要であるとの結論に達し、本発明に至った。

【００１６】そこでローピング特性が異なる材料を用い
て、熱延板中心層に存在する結晶方位帯が冷延により変
化する過程をテンパーカラー法で可視化し、さらに冷延
率にともなうローピング特性変化を詳細に検討した。

【００１７】図２は表１のγpot が２３．５％のＳＵＳ
４３０鋼を、熱延仕上げ温度（ＦＴ）が９１２℃、巻取
り温度（ＣＴ）が５０３℃、および熱延仕上げ温度が８
５４℃、巻取り温度が６１５℃の２条件で厚さ３．６mm
の熱延板として、熱延板焼鈍を施すことなく、冷延率を
３０，５０，７０％として冷延し、それらの中心層の
｛１００｝＜０１１＞方位（図中の斜線部）の結晶方位
帯の状態を示すものである。９１２℃仕上げ−５０３℃
巻取りの場合では、熱延板においても｛１００｝＜０１
１＞方位の結晶方位帯は大きいものの、８５４℃仕上げ
−６１５℃巻取り材に比べて分断されている。この原因
は高温仕上げによる再結晶の効果であろうと考えられ
る。

【００１８】これを冷延すると、８５４℃仕上げ−６１
５℃巻取り材では熱延板に存在していた、圧延方向に伸
びる｛１００｝＜０１１＞方位の結晶方位帯は、７０％
の冷延率においても、ある程度の分断が見られるが、や
はり圧延方向に長く伸びた状態で存在している。しかし
ながら、９１２℃仕上げ−５０３℃巻取り材では、冷延
率と共に｛１００｝＜０１１＞方位の結晶方位帯は分断
し、冷延率が７０％では結晶方位がランダム化され、特
定方位の結晶方位帯は存在しなくなる。このランダム化
の程度であるが、本発明者らが特開平６−２２８６４０
号公報にて開示したように、（１００），（１１０），
（１１２）正極点図等の３種類以上の正極点測定データ
を基にしてH.J.Bunge らにより提唱されている級数展開
法による結晶方位分布解析法（Texture Analysis in Ma
terials Science ，Butterworths，London，1982；解析
法アルゴリズムと計算機プログラムを含む）により算出
される結晶方位分布密度が１５．０以下であるものをラ
ンダム化と定義する。

【００１９】同図には５０％および７０％冷延ままの状
態でローピング高さの値を示すが、板厚中心層の｛１０
０｝＜０１１＞方位の分断の進行にともないローピング
高さが減少することが明らかである。特に９１２℃仕上
げ−５０３℃巻取りの７０％冷延材では良好なローピン
グ特性を示しており、この材料を焼鈍後、スキンパス圧
延を行った場合には、製品目標としているローピング高
さ０．１５μｍ以下が達成された。

【００２０】次に、このように熱延仕上げ温度、巻取り
温度の相違によりローピング特性が異なる原因を詳細に
検討した。その結果、熱延仕上げ温度が９１２℃と高温
で、かつ、巻取り温度が５０３℃と低温の場合には熱延
板中心層にはマルテンサイトが圧延方向に伸びた結晶方
位帯の境界や内部に存在していることがわかった。そこ
で前記の両材料の熱延板中心層のマルテンサイト量を測
定し、熱延仕上げ温度が９１２℃、巻取り温度が５０３
℃の材料では熱延板中心層にマルテンサイトが１５％存
在しているのに対して、熱延仕上げ温度が８５４℃、巻
取り温度が６１５℃の場合では、熱延板中心層に存在す
るマルテンサイト量がほぼ０％で、ほとんどα相と炭化
物相に分解していることが明らかになった。このマルテ
ンサイトの役割については明白ではないが、冷延中のす
べり変形機構に関連しているものと考えられる。

【００２１】そこでローピング低減のために必要な熱延
板中心層のマルテンサイト量について調査した。図３
は、γpot が２３％のＳＵＳ４３０を用い、熱延の仕上
げ温度、巻取り温度を変えて、熱延板中心層にマルテン
サイト量を０〜１８％としたもの、γpot が４０％とな
る鋼を用いて熱延板中心層のマルテンサイト量を２０〜
３５％、γpot が５０％となる鋼を用いて熱延板中心層
のマルテンサイト量を３６〜４５％に調整したものを用
いて、熱延板焼鈍を施すことなく圧延率８０％で冷間圧
延し、最終焼鈍（８７５℃、１２０秒）を行ったコイル
に、圧延率１％のスキンパス圧延を加えた後にローピン
グ高さを評価した結果である。

【００２２】マルテンサイト量の増加とともにローピン
グ高さが減少するが、ローピング高さが許容限界値（Ｒ
max ＝０．１５μｍ）以下とするためにはマルテンサイ
ト量が８％以上必要であることがわかった。また、γpo
t が４０％を超え、さらにマルテンサイト量が３５％を
超える場合にはマルテンサイト量が過剰になって、冷延
中にエッジ割れ、コイル破断などの冷延性不良を起こす
原因となる。

【００２３】以上の結果より、熱延板中心層のマルテン
サイトの存在が、ローピングの発生原因となる圧延方向
に伸びた結晶方位帯を分断し、ローピングを低減させる
ことが明らかになった。前述した８〜３５％のマルテン
サイト量を熱延板中心層に確保するためには、熱間圧延
後の冷却が必要となるが、熱延仕上げ温度を９００℃以
上とし、巻取り温度を５５０℃以下とすればよいことを
確認し、熱延仕上げ温度を９００℃以上、巻取り温度を
５５０℃以下に限定した。

【００２４】しかしながら、マルテンサイト量が十分に
確保出来たとしても、そのマルテンサイトがローピング
の発生原因となる板厚中心層の結晶方位帯の分断に作用
しなければ意味がない。そこで、最適なマルテンサイト
の存在状態やその活用条件を検討した。すなわち、マル
テンサイトが結晶方位帯の分断に有効に作用するために
は、 熱延後、マルテンサイトが分断すべき結晶方位帯の境
界や内部に分散していること、 冷延中に中心層に歪を導入して、マルテンサイトの効
果を得ること、が重要であり、その制御方法が本発明の
大きな特徴である。

【００２５】先ず、上記のマルテンサイトを熱延板中
心層に分散させることに対しては、熱延板の板厚を４．
０mm未満にして、熱延中の歪を中心層に十分付与し、マ
ルテンサイトの析出を分散制御することが有効である。
表３は、表１のγpot が２３．５％のＳＵＳ４３０鋼を
熱延仕上げ温度、巻取り温度を調整し、熱延板中心層の
マルテンサイト量を約１７％とした熱延板の板厚を３．
０mm〜５．０mmに変化させて、熱延板焼鈍を施すことな
く、８０％冷延率で冷延し、その後焼鈍し、圧延率１％
でスキンパス圧延した後にローピング高さを測定した結
果である。これより明らかに、熱延板が４．０mm以上で
は目標とするローピング高さ０．１５μｍ以下を達成で
きず、目標値以下とするためには４．０mm未満に熱延板
の板厚を限定する必要がある。

【００２６】

【表３】

【００２７】次に、前記の冷延中でのマルテンサイト
の効果的利用は冷延率と関係がある。すなわち、冷延率
が増して中心層に十分歪を導入されるほど、結晶方位帯
の分断が進行するためローピング特性は向上する。図４
は、γpot が２５％と４５％となる鋼を用いて、低温巻
取りにより熱延板中心層のマルテンサイト量をそれぞれ
１８％と３６％とした熱延板を、熱延板焼鈍することな
く３０，５０，６０，７０，８０，９０％冷延率で冷延
し、最終焼鈍後、圧延率１％でスキンパス圧延した後に
ローピング高さを測定した結果である。

【００２８】マルテンサイト量が１８％ある場合、ロー
ピング高さは冷延率が５０％までは増加し、５０から６
０％程度から減少し始め、さらに冷延率が増して７０％
以上ではローピング高さが許容限界値（Ｒmax ＝０．１
５μｍ）以下となる。当然ながら、結晶方位はランダム
化されている。ローピング高さが冷延率に対してピーク
を持つ原因については明白ではないが、冷延初期段階で
は｛１００｝＜０１１＞方位と｛１１１｝＜０１１＞方
位の冷延変形能の相違が顕著に現れるため冷延率ととも
に増加するが、高冷延率ではその差が小さくなり減少す
るためと考えられる。

【００２９】また、マルテンサイト量が３６％と高い場
合はマルテンサイト量１８％材に比べ、低冷延率からロ
ーピング高さは低く、冷延率依存性が小さく、良好な特
性を示す。しかしながら、マルテンサイト量が３５％を
超えると、冷延中にエッジ割れやコイル破断を起こすの
で好ましくない。本発明では、本発明で規定するγpot
範囲の鋼で、熱延板中心層に適正なマルテンサイト量を
確保した後に、冷延率を７０％以上で冷間圧延すること
を限定した。

【００３０】

【実施例】表４に示すフェライト系ステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ４３０鋼）の連続鋳造鋳片を表５に示す種々の熱間圧
延条件で熱間圧延して、板厚３．０mm〜５．０mmの熱延
コイルを作製した。これらの熱延コイルを熱延板焼鈍す
ることなくゼンジミア圧延機により、冷延率が６０％〜
９０％の範囲で冷間圧延し、その後、最終焼鈍（８７５
℃、保定１２０秒）を加えた。さらに最終焼鈍板コイル
に１％のスキンパス圧延を加え、ローピング高さを測定
した。

【００３１】表５に示す測定結果によれば、本発明冷
（コイルＮｏ．５，６，７，１２，１３，１４，１７，
１８）については、ローピング高さが許容限度（０．１
５μｍ）以下となり良好であったが、比較冷（例えばコ
イルＮｏ．１，２，３，４等）についてはローピング高
さが許容限度を上回り不良であった。

【００３２】

【表４】

【００３３】

【表５】

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば耐ローピング性の優れる
フェライト系ステンレス鋼板を経済的に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ローピングの発生起点解明のために熱延板から
切り出す板厚の部位を示す図である。

【図２】熱延条件の異なる２種類の熱延板を３０〜７０
％冷延した後の中心層における｛１００｝＜０１１＞方
位の分布状態を模式的に示す図である。

【図３】熱延板板厚中心層におけるマルテンサイト量と
冷延−焼鈍−スキンパス後のローピング高さとの関係を
示す図である。

【図４】マルテンサイト量の異なる鋼の冷延板ローピン
グ高さにおよぼす冷延率の影響を示す図である。

フロントページの続き (72)発明者 遠藤 卓嗣 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記式により定義されるγpot が４０．
   ０％以下であるフェライト系ステンレス鋼スラブを熱間
   圧延し、ついで熱延板焼鈍を行うことなく冷間圧延して
   最終焼鈍するステンレス鋼板の製造方法において、上記
   の熱間圧延を行うに際し、熱延仕上げ終了温度を９００
   ℃以上、巻取り温度を５５０℃以下として、最終熱延板
   の板厚を４．０mm未満に熱延し、当該熱延板中心層部に
   マルテンサイトを８％〜３５％残存させ、次の冷延工程
   で冷延率を７０％以上とすることにより、熱延組織をラ
   ンダム化させることを特徴とする耐ローピング性に優れ
   るフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。 γpot ＝ 420Ｃ＋ 470Ｎ＋23Ｎｉ＋ 9Ｃｕ＋ 7Ｍｎ−1
   1.5Ｃｒ−11.5Ｓｉ−12Ｍｏ−23Ｖ−47Ｎｂ−52Ａｌ＋1
   89 ここで、成分の含有量は重量％で表わされる。