表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板及其制造方法

专利名称：表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及表面光泽和耐锈性优异的省合金型的铁素体系不锈钢板及其制造方法。
背景技术：
铁素体系不锈钢板多用于家电产品、厨房设备等在室内环境中要求具有耐锈性及表面品质的领域。作为这些铁素体系不锈钢板的例子，可举出Jis标准的SUS430LX、SUS430J1L。另外，在非专利文献I中记载了耐锈性优异的SUS430LX及SUS430J1L的代表例。这些铁素体系不锈钢减少了 C和N，且复合添加Cr : 16 20%、Nb :0. 3 O. 6%、以及Ti 和微量的Cu及Mo，从而防止了因点蚀或生锈所引起的表面性状的劣化。以往，关于上述添加了 Nb和Ti等的铁素体系不锈钢板，JISG4305、G4307中规定的No. 2D精制品或No. 2B精制品存在以下缺点与其它的铁素体系不锈钢(SUS430)相比，表面光泽差。专利文献I中公开了一种对添加有Ti、Nb等的铁素体系不锈钢控制了退火时的氧化皮生成量的表面光泽优异的冷轧钢带的制造方法。另外，专利文献2中公开了一种冷轧钢带的脱氧化皮方法、和一种规定了中性盐电解-硝酸电解的工序的光泽和耐蚀性优异的不锈钢冷轧钢带的制造方法，专利文献3中公开了一种控制了冷轧的工作辊的粗细和润滑条件的高光泽不锈钢带的制造方法。上述铁素体系不锈钢板与大量含有近年价格显著高涨的Ni的奥氏体系不锈钢板相比，在经济性上更优异。但现状是在作为不锈钢的构成元素的Cr的价格变动和作为稀有元素的Nb价格高涨的背景下，对于SUS430LX以及SUS430J1L而言，很难说将来也具备充分的经济性。作为解决上述问题的手段，可以考虑利用微量元素来改善耐蚀性的方法。在专利文献4和专利文献5中公开了一种通过积极地添加P来改善耐候性、耐锈性、耐间隙腐蚀性的铁素体系不锈钢。专利文献4涉及Cr :高于20% 40%、P :高于O. 06% O. 2%以下的高Cr,P添加铁素体系不锈钢。专利文献5涉及Cr 11% 低于20%、P :高于O. 04% O. 2%以下的P添加铁素体系不锈钢。但是，P会成为损害制造性、加工性、焊接性的主要因素。迄今为止，本发明者们也从经济性的观点出发公开了不利用Cr和Mo的合金化而利用微量元素来改善了耐锈性的铁素体系不锈钢。专利文献6涉及Cr 13 22%、Sn O. 001 1%、且C、N、Si、Mn、P减少、并且添加了 O. 08 O. 35%的Ti作为稳定元素的铁素体系不锈钢。但是，在这些文献中，关于上述那样的对表面光泽的影响没有进行任何探讨。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开昭61-288021号公报专利文献2 :日本特开平4-232297号公报专利文献3 :日本特开平8-243603号公报专利文献4 :日本特开平6-172935号公报
专利文献5 :日本特开平7-34205号公报专利文献6 :日本特开2009-174036号公报非专利文献非专利文献I :不锈钢便览(^ ^ ^鋼便覧)，第3版，P53
发明内容
发明所要解决的问题如上所述，含有16%以上的Cr且添加有Nb等稳定元素的SUS430LX及SUS430J1L将来会在经济性上存在问题。另一方面，利用微量元素提高了耐锈性的铁素体系不锈钢从制造性和表面光泽的观点出发存在问题。近年来，家电产品、厨房设备等中使用的不锈钢板对表面光泽提高的要求越来越高。
为此，本发明以使省合金型的铁素体系不锈钢板在Cr量低于16%时具有不逊于SUS430LX和SUS430J1L的耐锈性、且表面光泽显著提高为课题，本发明的目的在于提供实现了上述课题的省合金型的铁素体系不锈钢板和其制造方法。用于解决问题的手段本发明者们为了解决上述问题进行了潜心研究，其结果是，关于Cr量低于16%的铁素体系不锈钢，对Sn添加所带来的耐锈性提高效果、以及稳定元素Nb和Ti的添加与表面光泽的关系获得了以下新发现，从而完成了本发明。(a)为了显现由微量Sn添加所带来的耐锈性提高效果，需要12%以上的Cr量。此夕卜，为了维持由Cr和微量Sn形成的钝态被膜的致密性，减少C、N、Si、Mn、P、S而添加稳定元素Nb和Ti是有效的。(b)Nb是不仅对耐锈性而且对显现表面光泽的提高作用有效的稳定元素。在微量Sn添加钢中，其作用从O. 05%开始显现。但是，当添加O. 3%以上时，由于钢材的热轧加热温度及退火温度的提高，会导致因氧化皮引起的表面光泽的降低。(C)Ti除了作为固定C、N的稳定元素起作用外，在热轧加热时会生成Ti系碳硫化物(例如Ti4C2S2)而抑制作为生锈起点的MnS和CaS的生成。在微量Sn添加钢中，其作用从O. 03%开始显现。但是，当添加O. 15%以上时，会因由夹杂物引起的铸痂和氧化被膜中Ti浓化而导致表面光泽的降低。Cd)关于上述微量Sn添加钢中的Nb和Ti的效果，发现当在I ( Nb/Ti彡3. 5的范围内复合添加时更明显。也就是说，发现为了提高微量Sn添加钢的耐锈性和表面光泽而在主体中添加表面光泽的提高作用大的Nb、为了抑制生锈起点来维持钝态被膜的致密性而复合添加微量Ti是有效的。(e)对于Nb添加所带来的表面光泽提高作用还有许多不明之处，但是表面光泽降低的原因即热轧加热或退火时的内部氧化和晶界氧化会因固溶Sn以及固溶Nb的存在而进一步得到抑制。因此，推测Nb添加所带来的光泽提高效果是通过与固溶Sn的重叠而显现的。(f)关于热轧加热后的抽出温度，从表面光泽提高的观点出发，设为以下温度确保用于除去会诱发铸痂的铸坯表面的夹杂物的氧化皮生成量，且生成Ti系碳硫化物(例如Ti4C2S2)而抑制作为生锈起点的MnS和CaS的生成。在Cr量低于16%的微量Sn添加钢中，设为1080 1190°C是有效的。(g)关于热轧后的卷取，从表面光泽提高的观点出发，设为以下温度抑制卷取时的表面缺陷，抑制会导致光泽降低的内部氧化物和晶界氧化的温度。在Cr量低于16%的微量Sn添加钢中，设为500 700°C是有效的。另外，关于退火温度，从确保光泽的观点出发，设为980°C以下是有效的。基于上述(a) (g)的发现而完成的本发明的主要内容如下。( I) ー种表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板，其特征在干，以质量％计含有 C :0. 001 O. 03%、Si :0. 01 I. 0%、Mn :0. 01 I. 5%、P 0. 005 O. 05%、S 0. 0001 O. 01%、Cr 12 16%、N :0. 001 O. 03%,Nb :0. 05 O. 3%、Ti :0. 03 O. 15%,Al :0. 005 O. 5%、Sn 0. 01 I. 0%，残余部分包含Fe和不可避免的杂质，且满足I≤Nb/T i≤3. 5的关系O(2)根据(I)所述的表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板，其特征在于，上述不锈钢板以质量％计进ー步含有Ni :0. 01 O. 5%、Cu :0. 01 O. 5%、Mo :0. 01 O. 5%、
V0. 01 O. 5%、Zr 0. 01 O. 5%、Co 0. 01 O. 5%、Mg 0. 0001 O. 005%、B 0. 0003 O. 005%、Ca 0. 0003 O. 005% 中的 I 种或 2 种以上。(3)—种表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板的制造方法，其特征在于，将具有上述(I)或(2)所述的钢成分的不锈钢的板坯进行加热，在抽出温度为1080 1190°C下从加热炉抽出后进行热轧，在卷取温度为500 700°C下进行卷取。(4)根据上述(3)所述的表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板的制造方法，其特征在于，在上述热轧的卷取后，进行冷轧，然后在850 980°C下进行最終退火。(5)根据上述(3)所述的表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板的制造方法，其特征在于，在上述热轧的卷取后，进行夹有中间退火的2次以上的冷轧，然后在850 980°C下进行最終退火。(6)根据上述(4)或(5)所述的表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板的制造方法，其特征在于，在上述热轧的卷取后且冷轧前，在再结晶温度以上且1050°C以下的退火温度下进行热轧板退火。发明的效果根据本发明，可达到下述显著的效果可获得不会导致合金成本和制造成本的上升而经济性优异、具有不逊于SUS430LX和SUS430J1L的耐锈性、且表面光泽显著提高了的表面光泽和耐锈性优异的省合金型铁素体系不锈钢板。


图I表示Nb/Ti量与表面光泽度的关系Ga45° (0° )。图2表示Nb/Ti量与表面光泽度的关系Ga45° (90° )。
具体实施例方式以下，对本发明的各要件进行详细说明。另外，各元素的含量的“％”是指“质量％”。[I]以下说明成分的限定理由。C由于会使耐锈性劣化，因此将其含量的上限设为O. 03%。从耐锈性的观点出发，其含量越少越好，其上限可以优选设为O. 02%，更优选设为O. 01%，进ー步优选设为O. 005%。另外，过度的減少会导致精炼成本的増加，因此将其含量的下限设为O. 001%。考虑到耐锈性和制造成本，其下限可以优选设为O. 002%。Si有时作为脱氧元素而添加。但是，Si是固溶強化元素，从抑制加工性降低的观点出发，将其上限设为1.0%。从加工性的观点出发，其含量越少越好，可以将其上限优选设为O. 6%、更优选设为O. 3%、进ー步优选设为O. 2%。另外，过度的減少会导致精炼成本的增カロ，因此将Si含量的下限设为O. 01%。考虑到加工性和制造成本，可以将其下限优选设为O. 05%。Mn由于是生成作为生锈的起点的MnS而损害耐锈性的元素，因此其含量越少越好。从抑制耐锈性降低的观点出发，将其含量的上限设为I. 5%。从耐锈性的观点出发，其含量越少越好，可以将其上限优选设为I. 0%、更优选设为O. 3%、进ー步优选设为O. 2%。另外，过度的減少会导致精炼成本的増加，因此将Mn的含量的下限设为O. 01%。考虑到耐锈性和制造成本，可以优选将其下限设为O. 05%。
P由于是损害制造性和焊接性的元素，因此其含量越少越好。从抑制制造性和焊接性降低的观点出发，将其含量的上限设为O. 05%。从制造性和焊接性的观点出发，其含量越少越好，其上限可以优选设为O. 04%、更优选设为O. 03%。另外，过度的減少会导致精炼成本的増加，因此将P的含量的下限设为O. 005%。考虑制造成本，更优选将其下限设为O. 01%。S是杂质元素，由于会损害耐锈性和热加工性，因此其含量越少越好。为了确保耐锈性和热加工性，将S的含量的上限设为O. 01%。从耐锈性和热加工性的观点出发，其含量越少越好，其上限可以优选设为O. 005%,更优选设为O. 003%,进ー步优选设为O. 002%。另夕卜，过度的減少会导致精炼成本的増加，因此优选将其含量的下限设为O. 0001%。考虑耐锈性和制造成本，更优选将其下限设为O. 0002%。Cr是铁素体系不锈钢的构成元素，其是用于确保耐锈性所必需的元素。为了确保本发明的耐锈性，下限设为12%。从与SUS430LX相比的经济性的观点出发，上限设为16%。考虑到耐锈性和Sn添加量，优选设为13 15%。N与C同样地会使耐锈性劣化，所以其含量越少越好，因此将上限设为O. 03%。从耐锈性的观点出发，其含量越少越好，其上限可以优选设为O. 02%，更优选设为O. 012%。另夕卜，过度的減少会导致精炼成本的増加，因此优选将下限设为O. 001%。考虑耐锈性和制造成本，更优选将下限设为O. 005%。Nb在本发明的微量Sn添加钢中不仅提高耐锈性而且还是使表面光泽提高的必需的元素。上述效果从O. 05%以上开始显现。但是，过度的添加会使钢的再结晶温度上升，反而会导致表面光泽的降低。因此，将上限设为O. 3%。考虑耐锈性和表面光泽以及制造性，优选设为O. I O. 2%οTi除了作为固定C、N的稳定元素的作用外，还是使耐锈性提高的必需的元素。上述效果从O. 03%开始显现。但是，过度的添加会因由夹杂物引起的铸痂以及氧化被膜中Ti浓化而导致表面光泽的降低。因此，将上限设为O. 15%。考虑耐锈性和表面光泽及制造性，优选设为O. 05 O. 1%。Al是作为脱氧元素有效的元素，因此将其含量的下限设为O. 005%。但是，过度的添加会导致加工性和韧性以及焊接性的劣化，因此将Al的含量的上限设为O. 5%。从加工性、韧性和焊接性的观点出发，其含量越少越好，其上限可以优选设为O. 1%，更优选设为O. 05%，进ー步优选设为O. 03%。另外，考虑到精炼成本，其含量的下限可以更优选设为
O.01%。Sn是用于能不依赖于Cr和Mo的合金化以及作为稀有元素的Ni和Co等的添加而确保作为本发明的目标的耐锈性所必需的元素。为了获得作为本发明的目标的耐锈性，将Sn的含量的下限设为O. 01%。为了进ー步确保耐锈性，可以优选设为O. 05%以上，更优选设为O. 1%以上。但是，过度的添加不仅会导致表面光泽和制造性的降低，而且耐锈性提高效果也会饱和。为此，将上限设为1.0%。考虑到耐锈性和表面光泽，可以将其含量的上限设为O. 5%以下、更优选设为O. 3%，进ー步优选将上限设为O. 2%。Nb和Ti在上述范围内进行添加，且关于其添加量，为了获得作为本发明的目标的耐锈性和表面光泽，使其满足I < Nb/Ti < 3. 5。当Nb/Ti〈l时，会导致由Ti系夹杂物、Ti系氧化物引起的表面光泽的降低。另ー方面，当3. 5<Nb/Ti时，会导致因热轧加热温度及退火温度的上升而引起的内部氧化或晶界氧化所引起的表面光泽的降低。关于更优选的范围，考虑到作为本发明的目标的耐锈性和表面光泽，设为I. 5 ^ Nb/Ti ^ 3。Ni、Cu、Mo、V、Zr、Co是利用与Sn的协同效果来提高耐锈性的元素，可根据需要来添加。添加时，设为显现其效果的O. 01%以上，优选设为O. 02%以上。更优选设为显著显现效果的O. 05%以上。但是，当超过O. 5%时，会导致材料成本的上升和表面光泽的降低，因此将各含量的上限设为O. 5%。由于这些元素是稀有的，因此添加吋，Ni、Cu的优选范围为O. I O. 4%, Mo的优选范围为O. I O. 3%。V、Zr、Co的优选范围为O. 02 O. 3%。Mg除了在钢水中与Al —起形成Mg氧化物而作为脱氧剂起作用外，还作为TiN的结晶核起作用。TiN在凝固过程中成为铁素体相的凝固核，通过促进TiN结晶，可以在凝固时微细地生成铁素体相。通过使凝固组织微细化，可以防止制品的起皱(ridging)和麻纹(roping)等由粗大凝固组织引起的表面缺陷，还可以提高加工性，因此可根据需要来添加。添加时，设为显现这些效果的O. 0001%以上。但是，当超过O. 005%时，制造性劣化，因此将上限设为O. 005%。考虑制造性，优选将其含量设为O. 0003 O. 002%。 B是提高热加工性和2次加工性的元素，在铁素体系不锈钢中的添加是有效的，因此可根据需要来添加。添加时，设为显现这些效果的O. 0003%以上。但是，过度的添加会导致拉伸性的降低，因此将上限设为O. 005%。考虑材料成本和加工性，优选将其含量设为O.0005 O. 002%。Ca是提高热加工性和钢的清洁度的元素，可根据需要来添加。添加时，设为显现这些效果的O. 0003%以上。但是，过度的添加会导致制造性的降低和因CaS等水溶性夹杂物而引起的耐蚀性的降低，因此将上限设为O. 005%。考虑制造性和耐锈性，优选将其含量设为
O.0003 O. 0015%。[II]以下说明与制造方法相关的限定理由。示出具有上述[I]项所示的成分、且用于获得不逊于SUS430LX和SUS430J1L的耐锈性以及更高的表面光泽所需的制造方法的ー个例子。将具有上述[I]项所示成分的钢的板坯插入热轧加热炉中进行加热。将该板坯从热轧加热炉抽出的抽出温度设为1080°C以上是为了确保用于除去会诱发铸痂的铸坯表层的夹杂物的氧化皮生成量。关于氧化皮生成量，換算成氧化皮厚度为O. 2_以上即可。另夕卜，将抽出温度的上限设为1190°C是为了抑制作为生锈起点的MnS和CaS的生成而使Ti系碳硫化物(例如Ti4C2S2)稳定。考虑到确保作为本发明的目标的耐锈性和表面光泽，抽出温度优选设为1140 1180°C。将热轧后的卷取温度设为500°C以上是为了抑制卷取时的表面缺陷。当卷取温度低于500°C时，会因热轧后的注水而导致热轧钢带的形状不良，在卷材展开和钢板通过时诱发表面缺陷。将卷取温度设为700°C以下是为了抑制会导致光泽降低的内部氧化物和晶界氧化的成长。这是因为，当超过700°C时，含有Ti或P的析出物容易析出，可能会导致耐锈性降低。考虑到确保作为本发明的目标的表面光泽和耐锈性，卷取温度优选设为550 650 °C。经热轧而卷取后，进行冷轧。此时，在冷轧前，可以实施热轧板退火。另外，冷轧可以进行I次或进行2次以上。但是，当进行2次以上的冷轧时，在各冷轧之间进行中间退火。 当实施热轧板退火时，为了抑制会导致光泽降低的内部氧化物和晶界氧化的成长，退火温度优选设为1050°C以下。另外，退火温度的下限优选设为钢的再结晶温度(850°C左右)。这里，再结晶温度是指从压延后的加工组织形成无变形的新的晶粒的温度。在实施冷轧时的中间退火的情况下也优选设为同样的温度范围。冷轧的条件没有特别限定。关于冷轧后的最終退火，考虑到表面光泽，优选设为9800C以下。如上所述那样，退火温度越低，内部氧化、晶界氧化越受到抑制，因此对提高表面光泽是有利的。为此，下限优选设为再结晶温度即850°C。酸洗方法没有特别规定，用产业上常用的方法来实施也没有问题。例如，有碱盐浴浸溃+电解酸洗+硝酸氢氟酸浸溃、碱盐浴浸溃+电解酸洗，电解酸洗只要进行中性盐电解、硝酸电解等即可。[实施例]以下，说明本发明的实施例。将具有表I的成分的铁素体系不锈钢进行熔炼，在抽出温度为1150 1220°C下进行热轧，在卷取温度为480 750°C下制成板厚为4. O 6. Omm的热轧钢板。热轧钢板实施或省略热轧板退火，进行I次或夹有中间退火的2次冷轧，制得O. 4 I. Omm厚的冷轧钢板。得到的冷轧钢板均在再结晶结束的温度即870 1020°C下进行最終退火，实施常用的酸洗处理，制成表面规格由JIS G 4307规定的No. 2B品。关于常用的酸洗处理，例如可以在碱盐浴浸溃(430°C)后进行中性盐电解(50°C，Na2SO4)处理。关于钢的成分，在本发明规定的范围和此外的范围均实施了。关于制造条件，在本发明限定的条件和此外的条件下均实施了。比较钢使用了 SUS430LX(17%Cr-0. 3%Ti)。关于表面光泽度，在钢板的压延方向(0° )和压延直角方向(90° )上測定了 JISZ 8741中规定的光泽度45° Gloss值(Gs45° )。关于耐锈性，制作No. 2B表面及#600研磨表面的钢板试样(板厚X IOOmm见方)，通过在80°C下、O. 5%NaCl水溶液中168小时浸溃试验和根据JIS Z 2371的盐水喷雾试验(168小时连续喷雾试验)来进行评价。关于生锈的程度，与SUS430LX进行比较，将没有锈斑和锈点(spot rusting)而良好的情况评价为“◎”，将同等而不逊色的情况评价为“〇”，将生成流动锈的情况等劣化的情况评价为“ X ”。在表2中统ー示出各试验結果。
权利要求
1.一种表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板，其特征在于，以质量％计含有 C 0. OOl O. 03%、Si :0. 01 I. 0%、Mn :0. 01 I. 5%、P :0. 005 O. 05%、S :0. 0001 O. 01%、Cr : 12 16%、N 0. 001 O. 03%、 Nb :0. 05 O. 3%、Ti :0. 03 O. 15%、Al :0. 005 O. 5%、Sn :0. 01 I. 0%， 残余部分包含Fe和不可避免的杂质， 且满足I < Nb/Ti <3.5的关系。
2.根据权利要求I所述的表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板，其特征在于，所述不锈钢板以质量％计进一步含有Ni :0. 01 O. 5%、Cu :0. 01 O. 5%、Mo :0. 01 O. 5%、V :0. 01 O. 5%、Zr :0. 01 O. 5%、Co :0. 01 O. 5%、Mg 0. 0001 O. 005%、B :0. 0003 O. 005%、Ca :0. 0003 O. 005% 中的I种或2种以上。
3.一种表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板的制造方法，其特征在于，将具有权利要求I或2所述的钢成分的不锈钢的板坯进行加热，在抽出温度为1080 1190°C下从加热炉抽出后进行热轧，在卷取温度为500 700°C下进行卷取。
4.根据权利要求3所述的表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板的制造方法，其特征在于，在所述热轧的卷取后，进行冷轧，然后在850 980°C下进行最终退火。
5.根据权利要求3所述的表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板的制造方法，其特征在于，在所述热轧的卷取后，进行夹有中间退火的2次以上的冷轧，然后在850 980°C下进行最终退火。
6.根据权利要求4或5所述的表面光泽和耐锈性优异的铁素体系不锈钢板的制造方法，其特征在于，在所述热轧的卷取后且冷轧前，在再结晶温度以上且1050°C以下的退火温 度下进行热轧板退火。
全文摘要
本发明的不锈钢板是下述铁素体系不锈钢板，其以质量%计含有C0.001～0.03%、Si0.01～1.0%、Mn0.01～1.5%、P0.005～0.05%、S0.0001～0.01%、Cr12～16%、N0.001～0.03%、Nb0.05～0.3%、Ti0.03～0.15%、Al0.005～0.5%、Sn0.01～1.0%，残余部分包含Fe和不可避免的杂质，且满足1≤Nb/Ti≤3.5的关系。另外，将具有该钢成分的不锈钢板坯进行加热，将抽出温度设为1080～1190℃，将热轧结束后的卷取温度设为500～700℃，热轧后，实施或省略热轧板退火，进行1次冷轧或夹有中间退火的2次以上的冷轧，在850～980℃下进行最终退火，从而制造本发明的不锈钢板。
文档编号C21D8/02GK102822373SQ20118001760
公开日2012年12月12日 申请日期2011年3月22日 优先权日2010年3月29日
发明者秦野正治, 山岸昭仁, 高畑繁则, 石丸咏一朗 申请人:新日铁住金不锈钢株式会社