JP2003226990A - フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼
板の製造方法を提供する。 【解決手段】 質量％にてＣｕが０．０３％以下である
フェライト系ステンレス鋼熱延鋼板を酸洗する際、ショ
ットブラストと研削ブラシによる予備デスケールを行っ
た後、酸洗促進剤が体積％で０．０１％以上１．０％以
下、硫酸濃度が２００ｇ／ｌ以上４００ｇ／ｌ以下、水
溶液の温度が８０℃以上１００℃以下の硫酸水溶液に６
０秒以上６００秒以下浸漬して酸洗し、続いて圧下率７
０％以上９５％の冷間圧延を施して長径／短径が２以上
の倒れ込み欠陥面積率が０．１％以下とするフェライト
系ステンレス鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【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鋼板およびその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼の製造方法は、熱間圧延
後、再結晶組織にするために熱延板焼鈍が行われ、スケ
ール除去のために酸洗が行われる。この際、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、硝弗酸などの酸液に浸漬させる方法が一般的であ
る。

【０００３】ステンレス鋼の重要な特性として表面光沢
が挙げられ、この向上のために各製造工程で様々な方法
が採用されている。表面光沢は特に冷間圧延で大幅に向
上するために、冷間圧延前素材の表面性状制御は極めて
重要である。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。よって、
酸洗後の表面性状は極めて重要であり、メカニカルデス
ケール条件や酸洗条件によって表面平滑化を図る必要が
ある。

【０００４】前述したように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、この場合
結晶粒界が侵食され、これ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
じる問題がある。硫酸酸洗時に発生する粒界侵食溝およ
びこれに起因した網目状欠陥やゴールドダスト疵による
光沢不良は、フェライト系ステンレス鋼に特有である。
ショットブラスト痕は、ショットブラスト投射密度の制
御によって防止することは可能であるが、硫酸酸洗時の
粒界侵食溝については、防止が困難であり、通板速度の
低減や酸洗後に表面研削などの工程が必要であった。こ
の粒界侵食溝により倒れ込み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。硫酸酸洗
時に粒界侵食が生じる原因は、硫酸液に溶解し易い元素
（例えばＰなど）が粒界に偏析しているためと考えられ
るが、硫酸で酸洗する場合にこれを効果的に防止する方
法はこれまでなかった。

【０００５】一方、ゴールドダスト疵はショットブラス
ト痕の凹凸によっても生じる場合があり、特開平９−１
４３７６８号公報においては、ショットブラストの投射
エネルギー増加にともない、酸洗促進剤を酸洗槽に添加
して酸洗能力を向上させ、ショットブラストの投射エネ
ルギー増加による表面粗度の増大を防止すると共に、酸
洗速度を大きくすることよって「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こと
が可能になることが開示されている。しかしながら、こ
の方法は酸洗水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ているため、ショットブラストの
当たりにばらつきが生じ、部分的に大きなショットブラ
スト痕が残留して鋼板表面粗さが不均一になったり、シ
ョットブラスト痕よりも微小な欠陥である粒界侵食溝は
防止できない問題点があった。これにより冷延製品にお
いて倒れ込み欠陥やゴールドダスト疵が生じることは防
げないのが実状であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、既知
技術の問題点を解決するために、硫酸酸水洗液に酸洗促
進剤を添加し、フェライト系ステンレス鋼板全体の溶削
量を増加させることで粒界と粒内の溶削量の差を抑え、
酸洗板の粒界侵食溝を低減し、冷間圧延時に発生する倒
れ込み欠陥およびゴールドダスト疵を解決することを目
的とした。

【０００７】

【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、かつ粒界侵食溝現出お
よび冷延板表面の倒れ込み欠陥を抑制するための酸濃
度、温度および酸洗時間、更には酸洗の予備デスケール
処理として、ショットブラストと研削ブラシによるメカ
ニカルデスケールおよび冷間圧延条件について詳細な研
究を行った。

【０００８】本発明は、 （１） 長径／短径が２以上の倒れ込み欠陥面積率が
０．１％以下であるフェライト系ステンレス鋼板。 （２）フェライト系ステンレス鋼の化学成分が、質量％
にて、Ｃｕが００５％以上０．０３％以下であることを
特徴とする上記（１）記載のフェライ系ステンレス鋼
板。 （３）フェライト系ステンレス鋼熱延鋼板を酸洗する
際、酸洗促進剤が体積％で０．０１〜１．０％、硫酸濃
度が２００ｇ／ｌ以上４００ｇ／ｌ以下、硫酸水溶液の
温度が８０℃以上１００℃以下の硫酸水溶液に６０秒以
上６００秒以下浸漬して酸洗し、続いて圧下率７０％以
上９５％以下の冷間圧延を施すことを特徴とするフェラ
イト系ステンレス鋼板の製造方法。 （４）フェライト系ステンレス鋼の化学成分が、質量％
にて、Ｃｕが０．００５％以上０．０３％以下であるこ
とを特徴とする上記（３）記載のフェライト系ステンレ
ス鋼板の製造方法。 （５）酸洗の前処理として、ショットブラストと研削ブ
ラシによる予備デスケールを行なうことを特徴とする上
記（３）又は（４）記載のフェライト系ステンレス鋼板
の製造方法。

【０００９】

【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。

【００１０】冷延板の倒れ込み欠陥を詳細に調査した結
果、この倒れ込み欠陥の長径と短径の比が２以上ある欠
陥が表面光沢を著しく阻害し、ゴールドダスト疵の起点
になることが判明した。倒れ込み欠陥は、酸洗板の結晶
粒界が冷延時に倒れ込んで発生するため、倒れ込んだ欠
陥の長径は圧延方向の長さで、短径は幅方向の長さであ
る。

【００１１】なお、倒れ込み欠陥面積率の測定方法は、
ステンレス鋼板の表面を１００倍の光学顕微鏡で、１平
方ミリの表面積において、長径／短径が２以上の倒れ込
み欠陥の総面積を１平方ミリで除して１００倍したもの
を倒れ込み欠陥面積率とした。これを任意の箇所１０箇
所で測定し、平均値を採用した。

【００１２】図１に倒れ込み欠陥の面積率とゴールドダ
ストランクの関係を示す。ここで、ゴールドダストラン
クとは、製品板の表面にビニールテープを貼り付け、剥
がした時に表面がキラキラ光るかどうかを試し、Ａ，Ｂ
ランクであれば、表面品質上問題無く、Ｃ，Ｄランクで
あれば表面品質を損なう他、耐食性も劣化するレベルで
ある。また、倒れ込み欠陥の長径／短径比毎に図中の記
号を変えている。長径／短径比が１．５以下の□及び◇
印については倒れ込み欠陥面積率が０．２％以下でゴー
ルドダストランクがＡ又はＢの良好な結果を示すが、長
径／短径比が２以上の△及び○印については倒れ込み欠
陥面積率が０．１％以下においてゴールドダストランク
がＡ又はＢの良好な結果となる。これより、倒れ込み欠
陥の長径／短径が２以上である表面欠陥が０．１％以下
であれば、ゴールドダストが発生せず、表面性状に優れ
ていることがわかる。

【００１３】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、粒界侵食溝が生じなくなること
を見出した。酸洗促進剤は、メルカプト酢酸のようなカ
ルボキシル基と硫黄を有する有機化合物が効果的であ
り、硫酸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。
図２に酸洗促進剤濃度と酸洗板の粒界侵食溝発生の関係
を示す。ここで、粒界侵食溝ランクとして、最も軽微な
レベルをＡとして以下最も激しいレベルＥまで評点を付
けた。ランクがＡおよびＢであれば、冷延板で倒れ込み
欠陥やゴールドダスト疵が発生しないレベルである。こ
れより、酸洗促進剤の濃度は体積％で０．０１％の添加
が必要である。また、多量の添加は、製造コストの増加
やスラッジと呼ばれる金属溶解生成物が多量に発生して
酸洗ラインの操業管理が困難になるため、１．０％以下
とした。望ましくは、０．０５〜０．２５％が良い。

【００１４】硫酸液は、酸洗促進剤を添加しても低濃
度、低温ではスケール残りが生じたり、粒界侵食溝が生
じるため、濃度が２００ｇ／ｌ以上、温度８０℃以上が
必要である。しかしながら、過度に高濃度、高温にする
と、酸洗液コストが著しく増加する他、酸洗槽が劣化す
るため、濃度４００ｇ／ｌ以下、温度１００℃以下とし
た。望ましくは、濃度が２５０〜３００ｇ／ｌ、温度８
５〜９０℃がよい。

【００１５】図３に酸洗時間と酸洗板の粒界侵食溝発生
の関係を示す。これより、酸洗時間は６０秒以上が必要
である。これは、短時間では酸洗促進剤を添加しても、
酸洗初期に粒界侵食溝が現出するが、６０秒以上の酸洗
では粒内の溶削が進み、粒界との凹凸差が無くなるため
である。しかしながら、過度な長時間浸漬は、酸洗能率
の低下や表面肌荒れなどの品質トラブルをまねくため、
６００秒以下とした。望ましくは、１００秒〜２５０秒
の酸洗時間がよい。また、本酸洗条件によれば、母地が
十分溶削されるため、ショットブラスト痕や研削ブラシ
痕は残らず、スケール残りも当然生じない。なお、図２
においては酸洗時間を１００秒として実験を行った。

【００１６】従来は、硫酸酸洗時間としては３０〜５０
秒程度の短時間酸洗が用いられていた。従来の、例えば
特開平９−１４３７６８号公報に記載の方法において粒
界侵食溝起因の欠陥が発生していた原因は、主に酸洗時
間の不足によるものであることが判明した。

【００１７】冷延圧下率は、所定の板厚を得るために決
められるが、倒れ込み欠陥はロールによる鋼板表面の平
滑化に伴い押しつぶされていくため、圧下率の増加とと
もに消失する。このために必要な圧下率は７０％以上で
ある。しかしながら、過度な高圧下圧延は、圧延能力の
低下につながるため、９５％以下とした。望ましくは７
５〜８５％の圧下率がよい。

【００１８】フェライト系ステンレス鋼には、所定の特
性を得るためにＣｕが添加される場合があるが、無添加
の場合でも微量（０．０３〜０．０５％程度）にＣｕが
含有してしまう。主に、ステンレス鋼溶製の原料として
用いるスクラップ中に含有する成分として混入する。こ
の微量Ｃｕは硫酸酸洗時の酸洗性を劣化させ、溶削量の
低下が生じる。溶削量が少ない場合、粒界と粒内の溶削
差が大きくなるため、粒界侵食溝が発生し易くなる。ま
た、スケール残りも生じやすく、スケール疵が製品にお
いて発生し易くなる。更に、鋼中のＣｕは硫酸酸洗時に
一旦溶け出すが、Ｃｕ酸化物となり鋼板表面に付着す
る。Ｃｕ量が０．０３％超の場合、Ｃｕ酸化物が鋼板表
面の色調を黒っぽくしてしまうため、酸洗板の表面品質
に支障をきたす場合がある。よって、Ｃｕ量は０．０３
％以下に抑える必要がある。しかしながら、過度なＣｕ
量の低減は、精錬コストの増加につながるため、０．０
０５％以上０．０３％以下とした。更に、酸洗性や原料
コストを考慮すると、望ましくは０．００７〜０．０１
５％が良い。ステンレス鋼中のＣｕ含有量を０．０３％
以下とするためには、スクラップ原料の選択を注意すれ
ばよく、例えば脱酸剤として用いられる場合があるＡｌ
などに含まれるＣｕを除外するために、純Ａｌを選定す
るなどの工夫をすればよい。なお、図２、図３において
はステンレス鋼中のＣｕ含有量を０．０３％として実験
を行った。

【００１９】本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼
のゴールドダストには、上記のような粒界侵食溝起因に
よるもののほか、ショットブラスト起因のゴールドダス
トが発生することを見いだした。熱延板および熱延・焼
鈍板の酸洗には、一般的にメカニカルデスケールによる
予備デスケール処理がなされる。最も一般的な方法がシ
ョットブラストによるものであるが、ショットブラスト
のみでは、ショットブラスト痕による表面品質劣化（ゴ
ールドダスト）が生じる場合がある。そこで、本発明で
は、予備デスケール処理としてショットブラストに研削
ブラシを加えた。研削ブラシとは、例えば、直径が１〜
２ｍｍのナイロンおよび２酸化珪素製ブラシを５〜１０
本結束した束を円盤上取り付け、これが回転することに
より鋼板表面に均一にブラシが作用するものである。シ
ョットブラストを施した後に、研削ブラシを施すことに
より、ショットブラストによる凹凸の凸部が削られるた
め、ショットブラストの当たりが多少ばらついてもこれ
により凹凸形状が均質化され、かつ凹凸高さの低減が図
れる。よって、ショットブラスト後の研削ブラシ付与に
より、従来課題であったショットブラスト痕による表面
品質劣化を防止するとともに、デスケール性も向上す
る。なお、図２〜図４においては、粒界侵食溝起因のゴ
ールドダストの有無のみを調査する目的であるから、シ
ョットブラストに研削ブラシを加えた予備デスケール処
理を行っている。

【００２０】尚、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。冷間圧延においては、圧下率
のみを考慮すればよく、ロール径や圧延速度、圧延油種
は適宜選択すれば良い。更に、表面仕上は２Ｄ、２Ｂ、
ＢＡ製品など全ての表面仕上材に対して適用可能であ
る。

【００２１】

【実施例】表１に化学成分を示すフェライト系ステンレ
ス鋼ＳＵＳ４３０を溶製、鋳造し、熱間圧延後に熱延板
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。この際、硫酸酸洗中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。その後、０．５ｍｍ厚ま
で冷間圧延し、更に連続焼鈍、調質圧延を施して製品板
とした。

【００２２】

【表１】

【００２３】上記にようにして得られた０．５ｍｍ厚の
製品板の表面性状を観察し、倒れ込み欠陥の発生を評価
した結果を表１に示す。

【００２４】表１から明らかなように、本発明法で製造
したＮｏ．１〜９の鋼は、比較鋼に比べて倒れ込み欠陥
が抑えられ、表面性状に優れていることがわかる。本発
明例のＮｏ．９においては、粒界侵食溝ランクおよび倒
れ込み欠陥面積率は良好であり、粒界侵食溝起因のゴー
ルドダストは防止できたが、予備デスケーリング処理と
して研削ブラシを使用していないので、ショットブラス
ト起因のゴールドダスト発生が見られる。

【００２５】比較例では、酸洗板の粒界腐食発生に起因
した倒れ込み欠陥が発生したり、スケール残りやゴール
ドダスト疵が発生したりする。比較例Ｎｏ．１０、１１
は、酸洗における硫酸水溶液条件が適正範囲から外れて
おり、比較例Ｎｏ．１２は酸洗時間が不足しており、い
ずれも粒界侵食溝ランク、倒れ込み欠陥面積率ともに不
良であり、さらにスケール残りが発生した。比較例Ｎ
ｏ．１３〜１５は酸洗促進剤を添加していないか酸洗促
進剤条件が不適切であり、粒界侵食溝ランク、倒れ込み
欠陥面積率ともに不良であり、さらにゴールドダストが
発生している。比較例Ｎｏ．１６は冷延圧下率が不足し
ており、倒れ込み欠陥面積率が不良である。比較例Ｎ
ｏ．１７、１８はＣｕの含有量が適正範囲上限を外れて
おり、さらにＮｏ．１８は酸洗促進剤無添加であり、い
ずれも粒界侵食溝ランク、倒れ込み欠陥面積率ともに不
良であり、さらにゴールドダストが発生している。比較
例Ｎｏ．１９は、Ｃｕが１．２％と高いため酸洗促進剤
を添加しても溶解Ｃｕの酸化物が鋼板表面に付着して鋼
板表面を黒色化するとともに、表面荒れが生じることに
より冷延後に倒れ込み欠陥が発生する。比較例Ｎｏ．２
０は、予備デスケーリング処理として研削ブラシを使用
しておらず、さらに酸洗促進剤を使用していないので、
粒界侵食溝ランク、倒れ込み欠陥面積率ともに不良であ
り、さらにスケール残りが発生するとともにショットブ
ラスト起因ゴールドダストが発生した。

【００２６】

【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鋼板
を提供することができる。すなわち、長径／短径が２以
上の倒れ込み欠陥面積率を０．１％以下とすることによ
ってゴールドダストが発生しない。また、フェライト系
ステンレス鋼熱延鋼板を酸洗する際、酸洗促進剤を添加
すると共に酸洗条件を適正化することにより粒界侵食溝
やゴールドダストの発生を防止することができる。さら
に、ステンレス鋼中のＣｕ含有量を０．０３％以下とす
ることにより、粒界侵食溝の発生を抑え、スケール残り
を減少させることができる。さらに、酸洗前の予備デス
ケーリング処理としてショットブラストと共に研削ブラ
シを用いることにより、ショットブラスト起因のゴール
ドダスト発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】倒れ込み欠陥の面積率とゴールドダストランク
の関係を示す図である。

【図２】酸洗促進剤濃度と酸洗板の粒界侵食溝発生の関
係を示す図である。

【図３】酸洗時間と酸洗板の粒界侵食溝発生の関係を示
す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 慎二 光市大字島田3434番地 新日本製鐵株式会 社光製鐵所内 Ｆターム(参考） 4E002 AA07 AD05 AD06 BC05 BD10 CB03 4K053 PA05 PA12 QA01 RA15 RA68 SA06 SA13 SA17 TA02 ZA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長径／短径が２以上の倒れ込み欠陥面積
   率が０．１％以下であることを特徴とするフェライト系
   ステンレス鋼板。
2. 【請求項２】 フェライト系ステンレス鋼の化学成分
   が、質量％にて、Ｃｕが０．００５％以上０．０３％以
   下であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト
   系ステンレス鋼板。
3. 【請求項３】 フェライト系ステンレス鋼熱延鋼板を酸
   洗する際、酸洗促進剤が体積％で０．０１〜１．０％、
   硫酸濃度が２００ｇ／ｌ以上４００ｇ／ｌ以下、硫酸水
   溶液の温度が８０℃以上１００℃以下の硫酸水溶液に６
   ０秒以上６００秒以下浸漬して酸洗し、続いて圧下率７
   ０％以上９５％以下の冷間圧延を施すことを特徴とする
   フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 フェライト系ステンレス鋼の化学成分
   が、質量％にて、Ｃｕが０．００５％以上０．０３％以
   下であることを特徴とする請求項３に記載のフェライト
   系ステンレス鋼板の製造方法。
5. 【請求項５】 酸洗の前処理として、ショットブラスト
   と研削ブラシによる予備デスケールを行なうことを特徴
   とする請求項３又は４に記載のフェライト系ステンレス
   鋼板の製造方法。