JP3448542B2 - 成形性とリジング特性に優れたフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形性とリジング
特性に優れたフェライト系ステンレス鋼板及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェライト系ステンレス鋼は耐食性に優
れており、多くの用途に用いられている。しかし、オー
ステナイト系ステンレス鋼の代表鋼種であるＳＵＳ３０
４に比べて成形性が劣り、成形時にリジングと呼ばれる
表面凹凸が発生すると言う問題があった。

【０００３】成形性の指標であるｒ値を高めるために、
特開昭６１−２６１４６０号公報のようにＣやＮを低減
し、且つＴｉやＮｂを添加して固溶Ｃ、Ｎを減らす方法
が用いられている。このようにフェライト系ステンレス
鋼を高純化し、Ｃ，Ｎ固定元素を添加することで成形性
は向上するが、逆にリジング特性は劣化する場合があっ
た。

【０００４】リジングの成因は鋳造組織の粗大粒にある
と考えられている。フェライト系ステンレス鋼はδ→γ
→α完全変態が無いため、元々存在する粗大粒は類似方
位の結晶粒集団（以下、コロニーと呼ぶ）として成品板
に残存し、リジングとなると考えられている。このコロ
ニーを小さくすればリジングは改善する。

【０００５】コロニーのサイズを測定する方法として
は、ＥＣＰ（Electron Channeling Pattern ）法や、Ｅ
ＢＳＰ（Electron Back Scattering Pattern）法が用い
られている。「鉄と鋼」７６−９(1990),P.1520 では、
ＥＣＰにより測定したコロニーの分布とリジング特性の
関係を述べている。また「ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ」１１(1
998),P.590では、ＥＢＳＰにより測定したコロニーサイ
ズからリジング発生を予測するモデルが提示されてい
る。

【０００６】リジング改善法（すなわちコロニー微細化
法と考えられる）として、鋳造組織の等軸晶化や熱延、
焼鈍等の製造条件の適正化が行われてきた。凝固組織を
等軸晶化する手法としては、特開昭５０−１２３２９４
号公報に代表されるように、鋳造時の電磁撹拌、凝固核
の接種、鋳造温度の低下等がある。また、熱間圧延条件
や焼鈍条件を適正化する手法である特公昭６１−１９６
８８号公報、特公昭５７−３８６５５号公報が知られて
いる。最近では特開昭９−２６３９００号公報、特開平
１０−３３０８８７号公報のように、熱間圧延条件を規
定して成品板の板幅及び板厚方向のコロニーサイズを限
定する手法が公知となっている。

【０００７】しかし、上記の手法では良好なリジング特
性が安定して得られなかったり、熱間圧延で大圧下（圧
下率４０％以上）を行うことによるキズの発生等、製造
性を大きく低下させる問題が生じていた。また板幅及び
板厚方向のコロニーサイズを限定しても、目視でリジン
グが認められる場合があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、製造性の大
幅な低下なく、成形性が良好で安定したリジング特性を
有するフェライト系ステンレス鋼板、及びその製造方法
を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者らは、実験室で数
種のフェライト系ステンレス鋼薄板を作製し、鋼板のコ
ロニー構造とリジング特性の関係を調査した。成品板の
板厚は０．４〜１．５ｍｍとした。結晶方位測定にはＥ
ＢＳＰを用いた。｛ｈｋｌ｝コロニーの定義は、｛ｈｋ
ｌ｝方位より±１５°以内の結晶方位を有する粒が２ヶ
以上隣接している範囲とした。｛ｈｋｌ｝は板面に垂直
な方位を示す。リジングはＬ方向に１５％引張した後の
試験片形状から目視で判断した。

【００１０】（１）コロニーには主として｛１００｝、
｛１１１｝、｛１１０｝がある。 （２）コロニーのサイズ（幅、厚、長さ）が小さいほど
リジング特性は良好となる。リジングが目視では観察で
きないくらいに低減するのは、上記のコロニーの大きさ
を圧延方向に２０００μｍ以下、板幅方向に５００μｍ
以下、板厚方向に３００μｍ以下にした場合である。こ
こで重要なことは、コロニーサイズを板幅方向と板厚方
向のみ細かくしても、圧延方向に展伸していると目視で
リジングが認められることである。リジングが目視で認
められなくなるのは、コロニーサイズの圧延方向長さを
２０００μｍ以下にしたときであった。

【００１１】また、コロニーの大きさに及ぼす成分及び
製造条件の影響を調査し、さらに下記の知見を得た。 （３）フェライト系ステンレス鋼にＴｉとＭｇを適量添
加した際にコロニーサイズが小さくなり、リジングが極
めて良好な場合があった。このときの介在物はＭｇ系介
在物をＴｉＮが覆った形態を有するものが多く認められ
た。 （４）コロニーサイズは熱間圧延条件によって大きく変
わり、９００℃〜１２００℃で圧下率１５％以上の圧延
を１０回以上行った場合に、コロニーサイズが小さくな
った。 （５）上記の（３）と（４）を組み合わせたときに、
（２）に示すようなコロニーの大きさが得られる。

【００１２】本発明は上記知見に基づくものであって、
その要旨とするところは以下の通りである。 （１） ｍａｓｓ％で、 Ｃ ：０．０００５〜０．０３％、 Ｓｉ：０．０１〜１％、 Ｍｎ：０．０１〜１％、 Ｐ ：０．０４％未満、 Ｓ ：０．０００１〜０．０１％、 Ｃｒ：１０〜２５％、 Ｔｉ：０．０１〜０．８％、 Ａｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ ：０．０００５〜０．０３％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％ を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、最大
径が０．０５〜５μｍのＭｇ系介在物をＴｉＮで覆った
形態を有する介在物が３個／ｍｍ² 以上の密度で鋼中存
在し、さらに、｛１００｝，｛１１０｝，｛１１１｝コ
ロニーのうち最も大きいコロニーの大きさが圧延方向に
２０００μｍ以下、幅方向に５００μｍ以下、板厚方向
に３００μｍ以下であることを特徴とする成形性とリジ
ング特性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。

【００１３】 （２） ｍａｓｓ％で、 Ｂ ：０．０００５〜０．００５％、 Ｎｂ：０．０５〜０．５％、 Ｖ ：０．０５〜０．５％、 Ｔａ：０．０５〜０．５％、 Ｗ ：０．０５〜０．５％、 Ｈｆ：０．０５〜０．５％、 Ｚｒ：０．０５〜０．５％ の１種もしくは２種以上を、さらに含有することを特徴
とする前記（１）に記載の成形性とリジング特性に優れ
たフェライト系ステンレス鋼板。 （３） ｍａｓｓ％で、 Ｍｏ：０．１〜２％、 Ｎｉ：０．１〜２％、 Ｃｕ：０．１〜２％ の１種もしくは２種以上を、さらに含有することを特徴
とする前記（１）又は（２）記載の成形性とリジング特
性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。 （４） ｍａｓｓ％で、 Ｙ：０．０００２〜０．００５％、 Ｌａ：０．０００２〜０．００５％、 Ｃｅ：０．０００２〜０．００５％ の１種もしくは２種以上を、さらに含有することを特徴
とする前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の成形性
とリジング特性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。

【００１４】（５） ｍａｓｓ％で、 Ｃａ：０．０００２〜０．００５％ を、さらに含有することを特徴とする前記（１）〜
（４）のいずれかに記載の成形性とリジング特性に優れ
たフェライト系ステンレス鋼板。 （６） ｍａｓｓ％で、 Ｓｂ：０．０００２〜０．００５％、 Ｓｎ：０．００１〜０．１％ の１種もしくは２種を、さらに含有することを特徴とす
る前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の成形性とリ
ジング特性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
（７） ｍａｓｓ％で、 Ａｇ：０．０００５〜０．３％ を、さらに含有することを特徴とする前記（１）乃至
（６）のいずれかに記載の成形性とリジング特性に優れ
たフェライト系ステンレス鋼板。 （８） 前記（１）乃至（７）のいずれかに記載のフェ
ライト系ステンレス鋼板を製造するに際し、熱間圧延工
程において９００〜１２００℃で圧下率１５％以上の圧
延を１０回以上行うことを特徴とする成形性とリジング
特性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。なお、下記の説明における％とはｍａｓｓ％を示す
ものである。 Ｃ，Ｎ：Ｃ，Ｎを多量に添加すると強度が上昇して成形
加工性が低下するため、それぞれ上限は０．０３％とし
た。一方、下限は精錬段階での大幅なコスト増加なしに
製造できるのは０．０００５％である。厳しい加工用途
等に用いる場合には、Ｃ，Ｎ共に０．０００５〜０．０
１５％とすることが好ましい。

【００１６】Ｓｉ：Ｓｉは脱酸元素として必要である
が、多量の添加により成形性が低下する。したがって上
限は１％とした。下限は脱酸効果を得るために０．０１
％とした。

【００１７】Ｍｎ：Ｍｎは多量の添加により強度を上昇
させ、成形性を低下させる為、上限を１％とした。下限
はコストの観点より０．０１％とした。

【００１８】Ｐ：Ｐは成形加工性の点からは低い方が好
ましく、０．０４％未満とする必要がある。低いほど延
性は向上するので、０．０２％以下にすることが好まし
い。下限は原料コストの点から０．００５％程度が望ま
しい。

【００１９】Ｓ：Ｓは多量に添加すると耐食性、加工性
が低下するため、上限は０．０１％とした。下限は近年
の脱硫技術で極低化が可能であるので、０．０００１％
とした。

【００２０】Ｃｒ：Ｃｒは１０％未満ではステンレス鋼
としての耐食性が不十分であり、２５％を超えると強度
上昇のために成形しづらくなるばかりでなく、靱性が低
下する場合があるため、１０〜２５％を範囲とした。ま
た、Ｃｒ量が多くなると加工性が低下するため、加工用
途としては１０〜１９％が好ましい。

【００２１】Ｔｉ：ＴｉはＣ，Ｎを固定して成形性を高
めるだけでなく、Ｍｇとの組み合わせでＴｉＮを晶出さ
せて本発明の課題であるリジング特性を向上させる重要
な元素である。本発明では成形性向上効果があるのは
０．０１％以上であり、これを下限とした。またＴｉ量
が多すぎると強度が増加し、延性の低下を招くため、上
限を０．８％とした。延性に加えて製造性等の観点か
ら、最も好ましい範囲は０．０８〜０．３％である。

【００２２】Ａｌ：ＡｌはＮ等を固定して加工性を向上
する元素であるが、多量の添加は成形性の低下及びコス
トの増加をもたらすため、上限は０．１％とした。一
方、Ａｌ量の低減により脱酸が困難になるため、下限は
０．００５％とした。

【００２３】Ｍｇ：Ｍｇは介在物を形成して、本発明の
課題であるリジング性を向上させる重要な元素である。
その効果を発揮する下限は０．０００５％であり、これ
を下限とした。また多量に添加してもその効果は飽和す
るため、０．０１％を上限とした。

【００２４】Ｂ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ、Ｗ，Ｈｆ，Ｚｒ：こ
れらは成形性を向上する元素であり、必要に応じて上記
のうち１種又は２種以上を組み合わせて添加する。Ｂ：
０．０００５％、Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ、Ｗ，Ｈｆ，Ｚｒ：
０．０５％以上添加することで効果が現れる。しかし、
Ｂは０．００５％、Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ、Ｗ，Ｈｆ，Ｚｒは
０．５％より多くてもその効果は飽和する。

【００２５】Ｍｏ，Ｎｉ，Ｃｕ：これらは耐食性を向上
する元素であり、耐食性が問題となる用途ではＭｏ，Ｎ
ｉ，Ｃｕのうち１種又は２種以上を組み合わせて添加す
る。それぞれ０．１％以上添加することにより効果が現
れる。しかし加工性を考慮すると、上限はいずれも２％
である。

【００２６】Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ：これらは溶鋼の流動性を
向上し、清浄度をあげる。その効果が発揮される０．０
００２％を下限とした。また、０．００５％超添加して
も効果は飽和されるため、これを上限とした。 Ｃａ：Ｃａは脱酸、脱硫材として用いられる。その効果
が発揮される下限は０．０００２％である。０．００５
０％超存在すると、逆に成形性や耐食性を低下させるた
め、上限を０．００５０％とした。

【００２７】Ｓｂ，Ｓｎ：これらの元素は圧延時に変形
帯を生成しやすくするため、リジング向上効果がある。
Ｓｂ：０．０００２％、Ｓｎ：０．００１％以上で効果
を発揮するためこれを下限とした。しかしＳｂ：０．０
０５％、Ｓｎ：０．１％超添加すると強度上昇等成形性
への悪影響をもたらすため、これを上限とした。

【００２８】Ａｇ：Ａｇは抗菌性を向上させる元素であ
る。その効果が発揮される０．０００５％を下限とし
た。しかし０．３％超添加すると成形性の低下等をもた
らすため、これを上限とした。

【００２９】さらに本発明では、Ｍｇ系介在物の最大径
は０．０５〜５μｍのサイズが必要である。０．０５μ
ｍより小さいとＴｉＮの晶出核として働かず、リジング
の原因であるコロニーのサイズを小さくできない。５μ
ｍ超であると製造欠陥（キズ）が増加する。

【００３０】また、Ｍｇ系介在物を覆ってＴｉＮが存在
する形態が必要となる。これは任意の断面で観察した際
に、図１に示すようにＭｇ系介在物の周囲全面を囲んで
ＴｉＮが存在することを示す。このような形態の介在物
分布密度は３個／ｍｍ² 以上が必要となる。これより少
ないとコロニーサイズを小さくできない。リジング特性
をさらに向上させるには３０個／ｍｍ² 以上とすること
が好ましい。密度の上限は強度上昇が著しくない範囲で
１００００個／ｍｍ² が望ましい。これらの介在物のサ
イズの調査は、鋼塊及び鋼板の任意の断面において介在
物の抽出レプリカあるいは薄膜を作成し、電子顕微鏡で
調査する方法がよい。分布は、前述のごとく電子顕微
鏡、あるいはＥＰＭＡを用いて調査する方法がよい。

【００３１】リジングの成因となる｛１００｝，｛１１
０｝，｛１１１｝コロニーのうち、最も大きいコロニー
のサイズは圧延方向に２０００μｍ以下、板幅方向に５
００μｍ以下、板厚方向に３００μｍ以下とする必要が
ある。このことによってリジングをほとんど皆無に出来
る。このコロニーサイズを得るには、介在物制御と後述
の熱延条件制御の両者が必要である。コロニーサイズの
調査にはＥＢＳＰ法を用いると良い。

【００３２】Ｍｇは脱酸材としても用いられる元素であ
り、長時間溶鋼中に存在すると粗大化して浮上すること
があるため、Ｍｇ介在物を上記のようなサイズ及び分布
で存在させるには、Ｍｇを添加後１２０ｍｉｎ以内に鋳
造させる必要がある。他の成分元素を添加した最後にＭ
ｇを添加する方法が好ましい。Ｍｇ系介在物とは、Ｍｇ
を含有する介在物を示す。酸化物（ＭｇＯ、ＭｇＡｌ ₂
Ｏ₄ 等）や硫化物（ＭｇＳ）等、いずれの組成でも良
い。ＥＤＳで解析した際にＭｇのピークが認められる介
在物を指す。

【００３３】また、上記のフェライト系ステンレス鋼の
製造方法は、通常、鋼塊を熱延、焼鈍、冷延、焼鈍する
が、熱延板の焼鈍を省略しても、冷延途中に焼鈍を行っ
ても、また熱延を省略しても良い。ただし熱間圧延工程
において９００℃〜１２００℃で圧下率１５％以上の圧
延を１０回以上行うことを必要としている。圧延温度が
９００℃未満あるいは１２００℃超、圧下率が１５％未
満、回数１０回に満たない場合にはコロニーサイズが小
さくならない。好ましくは、熱間圧延途中の再結晶を促
進させるために圧下率は２５％以上がよい。但し４０％
以上のような大圧下は必要としない。この方法は通常の
熱間圧延に比べて製造性を大きく低減することはない。

【００３４】本発明により、成形性とリジング特性が良
好なフェライト系ステンレス鋼が得られる原因を次のよ
うに考えている。溶鋼中にＭｇ介在物を多数存在させ、
これを核としてＴｉＮを晶出させる。このＴｉＮはフェ
ライト相の凝固時の凝固核となるため凝固組織が微細な
等軸晶になる。すなわちコロニーの単位と考えられる結
晶粒が微細になり、｛１００｝に成長している柱状晶を
減らすことによって方位がランダム化する。この組織を
スタートとして熱延をした場合には、組織が細かいため
に再結晶核となる結晶粒界が多いことに加えて、熱間再
結晶しづらい方位である｛１００｝が少ないため、熱間
圧延中に再結晶しやすくなる。したがって熱延時に軽圧
下を繰り返すだけで再結晶によって組織は微細に、すな
わちリジングの成因であるコロニーを細分化していると
考えられる。

【００３５】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。 ［実施例１］表１に示すフェライト系ステンレス鋼を溶
製し、熱延後、冷延、焼鈍等により０．４〜１．０ｍｍ
の鋼板を作成した。熱延では９００℃〜１２００℃の範
囲で圧下率１５％以上の圧延を１０回以上行う条件で行
った。鋼板のＬ及びＣ断面の結晶方位分布をＥＢＳＰで
調査し、コロニーサイズを求めた。また、板厚中心近傍
のＺ断面組織より電顕及びＥＰＭＡにより介在物の調査
を行った。

【００３６】鋼板から引張試験片を採取し、ｒ値測定試
験（１５％引張、Ｌ、Ｄ、Ｃ方向の平均（ｒＬ＋２ｒＤ
＋ｒＣ）／４））及びリジング測定用の１５％引張試験
に供した。引張後、目視及びリジング高さ（Ｃ方向の表
面粗度の山と谷の最大差）でリジング特性を評価した。
目視のランクはＡ：リジングが全く認められない、Ｂ：
リジングが目視で若干認められる、Ｃ：リジングが目視
ではっきりと認められる、である。リジング高さはＡ：
５μｍ以下、Ｂ：１５μｍ以下、Ｃ：３０μｍ以下、
Ｄ：３０μｍ超である。

【００３７】各種評価結果を表２に示す。本発明鋼は比
較鋼に比べて成形性、リジング特性が優れている。特に
リジングは目視でも認められないくらいに大きく改善さ
れている。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】［実施例２］表１に示すフェライト系ステ
ンレス鋼のＣ，Ｇについて、熱延条件を数水準変化させ
て熱延板を作製した。この熱延板を焼鈍、冷延等により
０．６ｍｍの鋼板を作成した。鋼板のＬ及びＣ断面の結
晶方位分布をＥＢＳＰで調査し、コロニーサイズを求め
た。また、板厚中心近傍のＺ断面組織より電顕及びＥＰ
ＭＡにより介在物の調査を行った。鋼板より引張試験片
を採取し、ｒ値測定試験及びリジング測定用の１５％引
張試験に供した。引張後、目視及びリジング高さ（Ｃ方
向の表面粗度の山と谷の最大差）でリジング特性を評価
した。各種評価結果を表３に示す。本発明法は比較法に
比べて成形性、リジング特性が優れている。

【００４１】

【表３】

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、成分、介在物及びコロ
ニーサイズを限定することで、製造性の大幅な低下無く
成形性とリジング特性に優れたフェライト系ステンレス
鋼板を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における介在物の形態を示す模式図であ
る。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｍａｓｓ％で、 Ｃ ：０．０００５〜０．０３％、 Ｓｉ：０．０１〜１％、 Ｍｎ：０．０１〜１％、 Ｐ ：０．０４％未満、 Ｓ ：０．０００１〜０．０１％、 Ｃｒ：１０〜２５％、 Ｔｉ：０．０１〜０．８％、 Ａｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ ：０．０００５〜０．０３％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％ を含有し、最大径が０．０５〜５μｍのＭｇ系介在物を
   ＴｉＮで覆った形態を有する介在物が３個／ｍｍ² 以上
   の密度で鋼中存在し、さらに、｛１００｝，｛１１
   ０｝，｛１１１｝コロニーのうち最も大きいコロニーの
   大きさが圧延方向に２０００μｍ以下、幅方向に５００
   μｍ以下、板厚方向に３００μｍ以下であることを特徴
   とする成形性とリジング特性に優れたフェライト系ステ
   ンレス鋼板。
2. 【請求項２】 ｍａｓｓ％で、 Ｂ ：０．０００５〜０．００５％、 Ｎｂ：０．０５〜０．５％、 Ｖ ：０．０５〜０．５％、 Ｔａ：０．０５〜０．５％、 Ｗ ：０．０５〜０．５％、 Ｈｆ：０．０５〜０．５％、 Ｚｒ：０．０５〜０．５％ の１種もしくは２種以上を、さらに含有することを特徴
   とする請求項１に記載の成形性とリジング特性に優れた
   フェライト系ステンレス鋼板。
3. 【請求項３】 ｍａｓｓ％で、 Ｍｏ：０．１〜２％、 Ｎｉ：０．１〜２％、 Ｃｕ：０．１〜２％ の１種もしくは２種以上を、さらに含有することを特徴
   とする請求項１又は２記載の成形性とリジング特性に優
   れたフェライト系ステンレス鋼板。
4. 【請求項４】 ｍａｓｓ％で、 Ｙ ：０．０００２〜０．００５％、 Ｌａ：０．０００２〜０．００５％、 Ｃｅ：０．０００２〜０．００５％ の１種もしくは２種以上を、さらに含有することを特徴
   とする請求項１乃至３のいずれかに記載の成形性とリジ
   ング特性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
5. 【請求項５】 ｍａｓｓ％で、 Ｃａ：０．０００２〜０．００５％ を、さらに含有することを特徴とする請求項１乃至４の
   いずれかに記載の成形性とリジング特性に優れたフェラ
   イト系ステンレス鋼板。
6. 【請求項６】 ｍａｓｓ％で、 Ｓｂ：０．０００２〜０．００５％、 Ｓｎ：０．００１〜０．１％ の１種もしくは２種を、さらに含有することを特徴とす
   る請求項１〜５のいずれか記載の成形性とリジング特性
   に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
7. 【請求項７】 ｍａｓｓ％で、 Ａｇ：０．０００５〜０．３％ を、さらに含有することを特徴とする請求項１乃至６の
   いずれかに記載の成形性とリジング特性に優れたフェラ
   イト系ステンレス鋼板。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載のフェラ
   イト系ステンレス鋼板を製造するに際し、熱間圧延工程
   において９００〜１２００℃で圧下率１５％以上の圧延
   を１０回以上行うことを特徴とする成形性とリジング特
   性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。