JP7825802B2 - Hot-rolled stainless steel material and its manufacturing method - Google Patents
Hot-rolled stainless steel material and its manufacturing methodInfo
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Description
本発明は、ステンレス熱延鋼材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to hot-rolled stainless steel and its manufacturing method.
ステンレス鋼材は、耐食性などの各種特性に優れるため、自動車用部品、建築用部品、厨房用器具などの広範な用途に用いられている。これらの用途の中には、表面光沢に優れることが要求される場合があり、ステンレス鋼材の表面を研磨することで所望の表面光沢を向上させることが行われている。 Due to its excellent corrosion resistance and other properties, stainless steel is used in a wide range of applications, including automotive parts, construction parts, and kitchen utensils. Some of these applications require excellent surface gloss, and polishing the surface of the stainless steel material to achieve the desired gloss.
ステンレス鋼材は、形状によって、鋼板、条鋼、鋼帯、棒鋼、鋼管などに分類される。一般的なステンレス鋼材であるステンレス鋼板は、次のような工程によって製造される。例えば、熱延鋼板(帯状を含む)は、ステンレス鋼の原料を溶解した溶銑を連続鋳造してステンレス鋼片(スラブ)とし、ステンレス鋼片を熱間圧延した後、焼鈍及び酸洗することによって製造される(例えば、特許文献1~3)。また、光沢性が要求される場合には、焼鈍に続く酸洗後に研磨が施される。このような一般的なステンレス鋼材の製造工程において、酸洗は、ステンレス鋼材の表面に形成されたスケールを除去するために行われている。以下、ステンレス鋼材の表面に形成されたスケールを除去することを「デスケール」と称する。 Depending on their shape, stainless steel materials are classified into steel plates, steel bars, steel strips, steel bars, steel pipes, etc. Stainless steel plates, which are common stainless steel materials, are manufactured using the following process. For example, hot-rolled steel sheets (including strips) are manufactured by continuously casting molten iron, which is made by dissolving stainless steel raw materials, into stainless steel slabs, which are then hot-rolled, annealed, and pickled (see, for example, Patent Documents 1 to 3). Furthermore, if gloss is required, polishing is performed after pickling, which follows annealing. In this common stainless steel manufacturing process, pickling is performed to remove scale formed on the surface of the stainless steel material. Hereinafter, the removal of scale formed on the surface of stainless steel material will be referred to as "descaling."
酸洗以外のデスケール方法としては、例えば、特許文献4には、圧延後のステンレス鋼板を焼鈍した際に該鋼板の表面に生成したスケール層に、レーザ光を照射して該スケールを溶融、蒸発させて除去するデスケール方法が提案されている。 As a descaling method other than pickling, for example, Patent Document 4 proposes a descaling method in which a scale layer formed on the surface of a stainless steel sheet when the sheet is annealed after rolling is irradiated with laser light to melt, vaporize, and remove the scale.
しかしながら、酸洗のみによる特許文献1のデスケール方法では、スケールを十分に除去できない可能性がある。特許文献2及び3では、ショットブラストなどを用いた予備デスケールによって表面に凹凸が生じる。その結果、この凹凸に塩水などの腐食性物質が保持されて銹び易くなるため、耐食性が十分とはいえない。 However, the descaling method of Patent Document 1, which relies solely on pickling, may not be able to sufficiently remove scale. In Patent Documents 2 and 3, preliminary descaling using shot blasting or other methods creates unevenness on the surface. As a result, corrosive substances such as salt water are trapped in these unevenness, making the material more susceptible to rusting, and therefore the corrosion resistance is insufficient.
また、レーザ光を用いた特許文献4のデスケール方法は、レーザ光の種類や条件が明示されていないため、条件によってはスケールを十分に除去できないことがある上、レーザ光の照射後に酸洗を実施した場合であっても、レーザ光によって生じた表面の凹凸によって耐食性が低下することがある。 Furthermore, the descaling method using laser light in Patent Document 4 does not specify the type or conditions of the laser light, so depending on the conditions, scale may not be sufficiently removed. Furthermore, even if pickling is performed after laser light irradiation, surface irregularities caused by the laser light may reduce corrosion resistance.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、耐食性に優れるステンレス熱延鋼材及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide hot-rolled stainless steel material with excellent corrosion resistance and a method for manufacturing the same.
本発明者らは、様々なデスケール方法によって得られたステンレス熱延鋼材の表面性状(表面粗さ)について鋭意研究を行った結果、二乗平均平方根高さSq及び展開界面面積率Sdrを所定の範囲に制御することで、上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。また、本発明者らは、このような表面性状を有するステンレス熱延鋼材が、特定の条件でレーザデスケールを行った後に研削を行うことで容易に得られることも見出した。 As a result of extensive research into the surface properties (surface roughness) of hot-rolled stainless steel obtained by various descaling methods, the inventors discovered that the above-mentioned problems could be solved by controlling the root-mean-square height Sq and developed interface area ratio Sdr within a specified range, leading to the completion of the present invention. The inventors also discovered that hot-rolled stainless steel having such surface properties can be easily obtained by performing laser descaling under specific conditions followed by grinding.
すなわち、本発明は、二乗平均平方根高さSqが5.0μm以下、展開界面面積率Sdrが25.0%以下の表面粗さを有するステンレス熱延鋼材であって、
塩乾湿繰り返し試験において、前記ステンレス熱延鋼材の耐孔食指数(PREN)が30未満の場合は前記ステンレス熱延鋼材の設置角度(表面の傾斜角)を鉛直方向に対して20°、前記ステンレス熱延鋼材の耐孔食指数(PREN)が30以上の場合は前記ステンレス熱延鋼材の設置角度(表面の傾斜角)を鉛直方向に対して水平(0°)とし、5%のNaCl水溶液の噴霧(35℃で15分)、乾燥(相対湿度30%、温度60℃で1時間)及び湿潤(相対湿度95%、温度50℃で3時間)を1サイクルとして10サイクル行った後の発銹面積率が1%以下であり、前記耐孔食指数(PREN)は以下の式(2)によって算出される、ステンレス熱延鋼材である。
耐孔食指数(PREN)=Cr+3.3Mo+16N ・・・(2)
式(2)中、各元素記号は、各元素記号の含有量(質量%)を表す。
That is, the present invention provides a stainless hot-rolled steel material having a surface roughness in which the root mean square height Sq is 5.0 μm or less and the developed interface area ratio Sdr is 25.0% or less,
In a salt-dry-wet cyclic test, if the pitting corrosion resistance index (PREN) of the hot-rolled stainless steel material is less than 30, the installation angle (surface tilt angle) of the hot-rolled stainless steel material is set to 20° with respect to the vertical direction, and if the pitting corrosion resistance index (PREN) of the hot-rolled stainless steel material is 30 or more, the installation angle (surface tilt angle) of the hot-rolled stainless steel material is set to horizontal (0°) with respect to the vertical direction, and after 10 cycles of spraying (at 35°C for 15 minutes) with a 5% NaCl aqueous solution, drying (at 60°C for 1 hour with a relative humidity of 30%) and wetting (at 50°C for 3 hours with a relative humidity of 95%), the rust area ratio is 1% or less , and the pitting corrosion resistance index (PREN) is calculated by the following formula (2) .
Pitting corrosion resistance index (PREN)=Cr+3.3Mo+16N...(2)
In formula (2), each element symbol represents the content (mass %) of each element symbol.
また、本発明は、前記ステンレス熱延鋼材を製造する方法であって、
ステンレス鋼片を熱間圧延する熱延工程と、
前記熱間圧延された鋼材を焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍された鋼材の表面に形成されたスケールを除去するデスケール工程と
を含み、
前記デスケール工程は、パルスレーザ光の照射を行うレーザデスケール工程と、前記レーザデスケール工程後に研削を行う研削工程とを含み、
前記パルスレーザ光は、フルエンスをF[J/cm2]、パルス幅をτ[ns](ただし、τは10~1000nsである)とした場合に、以下の式(1)を満たす方法である。
5.0×(τ/100)1/2≦F≦13.0×(τ/100)1/2 ・・・(1)
The present invention also provides a method for producing the hot-rolled stainless steel material,
a hot rolling process for hot rolling the stainless steel billet;
an annealing step of annealing the hot-rolled steel material;
a descaling step of removing scale formed on the surface of the annealed steel material,
the descaling step includes a laser descaling step of irradiating a pulsed laser beam and a grinding step of grinding the workpiece after the laser descaling step,
The pulsed laser light satisfies the following formula (1) when the fluence is F [J/cm 2 ] and the pulse width is τ [ns] (where τ is 10 to 1000 ns).
5.0×(τ/100) 1/2 ≦F≦13.0×(τ/100) 1/2 ...(1)
本発明によれば、耐食性に優れるステンレス熱延鋼材及びその製造方法を提供することができる。 The present invention provides hot-rolled stainless steel with excellent corrosion resistance and a method for manufacturing the same.
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
なお、本明細書において成分に関する「%」表示は、特に断らない限り「質量%」を意味する。また、「熱延鋼材」とは、熱間圧延(熱延)及び焼鈍が行われた鋼材のことを意味し、材形や板厚は特に限定されない。材形の例としては、板状(帯状を含む)、棒状、管状などが挙げられる。また、断面形状がT形、I形などの各種形鋼であってもよい。
The following is a detailed description of the embodiments of the present invention. The present invention is not limited to the following embodiments, and it should be understood that modifications and improvements made to the following embodiments based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention are also within the scope of the present invention.
In this specification, the "%" designation for components means "mass %" unless otherwise specified. Furthermore, "hot-rolled steel material" refers to a steel material that has been hot-rolled (hot-rolled) and annealed, and the material shape and thickness are not particularly limited. Examples of material shapes include plate (including strip), rod, and tube. Furthermore, various types of sectional shapes such as T-shaped and I-shaped steel are also acceptable.
本発明の実施形態に係るステンレス熱延鋼材は、二乗平均平方根高さSq(以下、「Sq」と略す)が5.0μm以下、好ましくは4.0μm以下、より好ましくは3.0μm以下の表面粗さを有する。Sqは、ISO 25178-2:2012に規定される、平均面からの距離の標準偏差に相当するパラメータであり、表面欠陥の多さを表す指標となる。Sqを上記の範囲に制御することにより、表面欠陥が少なく、表面の平滑性を確保することができる。その結果、腐食性物質がステンレス熱延鋼材の表面に保持され難くなるため、耐食性を向上させることができる。ここで、本明細書において「腐食性物質」とは、ステンレス熱延鋼材と反応して腐食を誘発する物質のことを意味し、海水や体液などの塩水の他、二酸化硫黄、二酸化窒素などの大気汚染物質などが挙げられる。例えば、ステンレス熱延鋼材は、屋外環境において飛来した海塩が付着することで腐食が生じることがあるが、表面が平滑なほど海塩の付着が抑制され、また雨により流され易くする効果が得られる。また、表面の平滑性が高いことは研磨性の向上にもつながる。
なお、Sqは、小さいほど表面欠陥が少なくなるため、その下限値は特に限定されないが、製造コストの観点から、その下限値は例えば1.0μmである。
Sqは、ISO 25178-2:2012に準拠して測定することができる。
The hot-rolled stainless steel material according to the embodiment of the present invention has a surface roughness in which the root-mean-square height Sq (hereinafter abbreviated as "Sq") is 5.0 μm or less, preferably 4.0 μm or less, and more preferably 3.0 μm or less. Sq is a parameter equivalent to the standard deviation of the distance from the mean plane, as defined in ISO 25178-2:2012, and serves as an index of the number of surface defects. By controlling Sq within the above range, surface defects can be reduced and surface smoothness can be ensured. As a result, corrosive substances are less likely to be retained on the surface of the hot-rolled stainless steel material, thereby improving corrosion resistance. Here, "corrosive substances" as used herein refers to substances that react with the hot-rolled stainless steel material to induce corrosion, including saltwater such as seawater and body fluids, as well as air pollutants such as sulfur dioxide and nitrogen dioxide. For example, hot-rolled stainless steel material can corrode due to the adhesion of sea salt that has drifted outdoors. However, a smoother surface reduces the adhesion of sea salt and makes it easier for it to be washed away by rain. Furthermore, high surface smoothness also leads to improved polishing properties.
The smaller the Sq, the fewer the surface defects, so the lower limit of Sq is not particularly limited, but from the viewpoint of manufacturing costs, the lower limit is, for example, 1.0 μm.
Sq can be measured in accordance with ISO 25178-2:2012.
本発明の実施形態に係るステンレス熱延鋼材は、展開界面面積率Sdr(以下、「Sdr」と略す)が25.0%以下、好ましくは20.0%以下、より好ましくは15.0%以下の表面粗さを有する。Sdrは、ISO 25178-2:2012に規定される、表面積の増加割合を表すパラメータであり、表面欠陥の多さを表す指標となる。すなわち、Sdrは、所定領域の表面を平面視した場合の面積に対する所定領域の実際の表面積の増加割合を表す。Sdrを上記の範囲に制御することにより、表面欠陥が少なく、表面の平滑性を確保することができるため、耐食性を向上させることができる。また、表面の平滑性が高いことは研磨性の向上にもつながる。以下に記載する塩乾湿繰り返し試験は、屋外環境における耐食性の促進試験の一つである。
なお、Sdrは、小さいほど表面欠陥が少なくなるため、その下限値は特に限定されないが、製造コストの観点から、その下限値は例えば10.0%である。
Sdrは、ISO 25178-2:2012に準拠して測定することができる。
The hot-rolled stainless steel material according to an embodiment of the present invention has a surface roughness in which the developed interface area ratio Sdr (hereinafter abbreviated as "Sdr") is 25.0% or less, preferably 20.0% or less, and more preferably 15.0% or less. Sdr is a parameter defined in ISO 25178-2:2012 that represents the rate of increase in surface area and serves as an index of the number of surface defects. In other words, Sdr represents the rate of increase in the actual surface area of a given region relative to the area of the surface of that region when viewed in plan. By controlling Sdr within the above range, surface defects are reduced and surface smoothness can be ensured, thereby improving corrosion resistance. Furthermore, high surface smoothness also leads to improved polishability. The salt-dry-wet cycle test described below is one of the accelerated corrosion resistance tests in outdoor environments.
The smaller the Sdr, the fewer the surface defects, so the lower limit of Sdr is not particularly limited, but from the viewpoint of manufacturing costs, the lower limit is, for example, 10.0%.
Sdr can be measured in accordance with ISO 25178-2:2012.
本発明の実施形態に係るステンレス熱延鋼材は、耐食性に優れる。ここで、本明細書において「耐食性に優れる」とは、塩水噴霧、乾燥及び湿潤を繰り返す塩乾湿繰り返し試験(以下、「複合サイクル試験(CCT)」という。)において、塩水噴霧、乾燥及び湿潤を1サイクルとして10サイクル行った場合に発銹面積率が1%以下であることを意味する。
また、ステンレス熱延鋼材の耐食性は、ステンレス熱延鋼材の表面性状以外にステンレス熱延鋼材の組成とも関係する。そのため、複合サイクル試験は、ステンレス熱延鋼材の組成を考慮して行う。具体的には、ステンレス熱延鋼材の耐孔食指数(PREN:Pitting Resistance Equivalent Number)が30未満の場合は、JIS H8502:1999に規定する中性塩水噴霧サイクル試験を参考に試験条件を設定した。このとき、複合サイクル試験機に設置するステンレス熱延鋼材の設置角度(ステンレス熱延鋼材の表面の傾斜角)は、試験片の試験面の角度を鉛直方向に対して20°(試験片の試験面を垂直方向から20°傾斜させて保持するよう)に設定した。また、ステンレス熱延鋼材の耐孔食指数が30以上の場合は、複合サイクル試験機に設置するステンレス熱延鋼材の設置角度として、試験片の試験面を水平(0°)に設置し、その他の条件はステンレス熱延鋼材の耐孔食指数が30未満の場合と同様とした。この耐孔食指数が30以上の場合の設置角度は、JIS G0597:2017に規定される方法を参考にした。また、耐孔食指数は、以下の式(2)によって算出することができる。
耐孔食指数(PREN)=Cr+3.3Mo+16N ・・・(2)
式(2)中、各元素記号は、各元素記号の含有量(%)を表す。
The hot-rolled stainless steel material according to the embodiment of the present invention has excellent corrosion resistance. Here, in this specification, "excellent corrosion resistance" means that in a salt-dry-wet cycle test (hereinafter referred to as "combined cyclic test (CCT)") in which salt spray, drying, and wetting are repeated, the rust area ratio is 1% or less when 10 cycles of salt spray, drying, and wetting are performed.
Furthermore, the corrosion resistance of hot-rolled stainless steel is related not only to the surface properties of the hot-rolled stainless steel but also to its composition. Therefore, the combined cycle test is performed taking into account the composition of the hot-rolled stainless steel. Specifically, when the pitting resistance equivalent number (PREN) of the hot-rolled stainless steel is less than 30, the test conditions were set with reference to the neutral salt spray cycle test specified in JIS H8502:1999. The installation angle of the hot-rolled stainless steel in the combined cycle test machine (the inclination angle of the surface of the hot-rolled stainless steel) was set so that the test surface of the test specimen was tilted 20° from the vertical (so that the test surface of the test specimen was held at an angle of 20° from the vertical). Furthermore, when the pitting corrosion resistance index of the hot-rolled stainless steel material is 30 or more, the installation angle of the hot-rolled stainless steel material in the combined cycle testing machine was such that the test surface of the test piece was set horizontally (0°), and the other conditions were the same as when the hot-rolled stainless steel material has a pitting corrosion resistance index of less than 30. The installation angle when the pitting corrosion resistance index is 30 or more was determined with reference to the method specified in JIS G0597:2017. The pitting corrosion resistance index can be calculated by the following formula (2).
Pitting corrosion resistance index (PREN)=Cr+3.3Mo+16N...(2)
In formula (2), each element symbol represents the content (%) of each element symbol.
本発明の実施形態に係るステンレス熱延鋼材は、表面のビッカース硬さと厚み方向中心部のビッカース硬さとの差ΔHV(以下、「ΔHV」と略す)が、80以下であることが好ましく、60以下であることがより好ましく、40以下であることが更に好ましい。このような範囲にΔHVを制御することができれば、表面の加工硬化が抑制されるため、研磨性を向上させることができる。
なお、ΔHVの下限値は、特に限定されないが、例えば20である。
表面及び厚み方向中心部のビッカース硬さは、JIS Z2244:2009に準拠して測定することができる。また、厚み方向中心部のビッカース硬さを測定するための試験片は、ステンレス熱延鋼材を厚み方向に切断したものを用いればよい。
In the hot-rolled stainless steel material according to the embodiment of the present invention, the difference ΔHV (hereinafter abbreviated as "ΔHV") between the Vickers hardness of the surface and the Vickers hardness of the center portion in the thickness direction is preferably 80 or less, more preferably 60 or less, and even more preferably 40 or less. If ΔHV can be controlled within such a range, work hardening of the surface can be suppressed, thereby improving polishability.
The lower limit of ΔHV is not particularly limited, but is, for example, 20.
The Vickers hardness of the surface and the center in the thickness direction can be measured in accordance with JIS Z2244: 2009. Furthermore, a test piece for measuring the Vickers hardness of the center in the thickness direction may be one obtained by cutting a hot-rolled stainless steel material in the thickness direction.
本発明の実施形態に係るステンレス熱延鋼材は、バフ研磨後に表面の45度鏡面光沢Gs(以下、「Gs(45°)」と略す)が、500%以上であることが好ましく、600%以上であることがより好ましい。このような範囲のGs(45°)を確保することができれば、研磨性に優れるということができる。
Gs(45°)は、JIS Z8741:1997に準拠して測定することができる。
In the hot-rolled stainless steel material according to the embodiment of the present invention, the 45-degree specular gloss Gs (hereinafter abbreviated as "Gs(45°)") of the surface after buffing is preferably 500% or more, and more preferably 600% or more. If a Gs(45°) in this range can be ensured, it can be said to have excellent polishability.
Gs (45°) can be measured in accordance with JIS Z8741:1997.
本発明の実施形態に係るステンレス熱延鋼材の鋼種は、特に限定されず、JIS規格に規定された種々のステンレス鋼種を選択することができる。例えば、鋼種の例として、オーステナイト系、フェライト系、フェライト・オーステナイト二相系、マルテンサイト系などが挙げられる。
典型的なオーステナイト系ステンレス熱延鋼材は、C:0.001~0.100%、Si:5.00%以下、Mn:3.00%以下、Cr:15.0~26.0%、Ni:6.0~26.0%、Mo:0~8.0%、N:0.350%以下、Cu:0~4.0%であり、残部がFe及び不純物からなる組成を有する。オーステナイト系ステンレス熱延鋼材は、好ましくは、C:0.005~0.080%、Si:4.00%以下、Mn:2.00%以下、Cr:16.0~23.0%、Ni:6.5~22.0%、Mo:0.1~7.0%、N:0.250%以下、Cu:0~2.0%であり、残部がFe及び不純物からなる組成を有する。
また、典型的なフェライト系ステンレス熱延鋼材は、C:0.001~0.100%、Si:2.00%以下、Mn:2.00%以下、Cr:11.0~30.0%、Ni:0~2.0%未満、Mo:0~2.5%、N:0.050%以下、Cu:0~0.6%、Nb:0~1.0%、Ti:0~1.0%、Sn:0~0.5%であり、残部がFe及び不純物からなる組成を有する。フェライト系ステンレス熱延鋼材は、好ましくは、C:0.002~0.020%、Si:1.00%以下、Mn:1.00%以下、Cr:13.5~23.0%、Ni:0~0.6%、Mo:0~2.0%、N:0.020%以下、Cu:0~0.5%、Nb:0~0.6%、Ti:0~0.3%、Sn:0~0.2%であり、残部がFe及び不純物からなる組成を有する。
The type of hot-rolled stainless steel material according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, and various stainless steel types specified in the JIS standard can be selected, such as austenitic, ferritic, ferrite-austenite dual-phase, and martensitic.
A typical austenitic hot-rolled stainless steel material has a composition of 0.001 to 0.100% C, 5.00% or less Si, 3.00% or less Mn, 15.0 to 26.0% Cr, 6.0 to 26.0% Ni, 0 to 8.0% Mo, 0.350% or less N, 0 to 4.0% Cu, with the balance being Fe and impurities. A preferred austenitic hot-rolled stainless steel material has a composition of 0.005 to 0.080% C, 4.00% or less Si, 2.00% or less Mn, 16.0 to 23.0% Cr, 6.5 to 22.0% Ni, 0.1 to 7.0% Mo, 0.250% or less N, 0 to 2.0% Cu, with the balance being Fe and impurities.
Furthermore, a typical ferritic stainless hot-rolled steel material has a composition consisting of C: 0.001 to 0.100%, Si: 2.00% or less, Mn: 2.00% or less, Cr: 11.0 to 30.0%, Ni: 0 to less than 2.0%, Mo: 0 to 2.5%, N: 0.050% or less, Cu: 0 to 0.6%, Nb: 0 to 1.0%, Ti: 0 to 1.0%, Sn: 0 to 0.5%, and the balance being Fe and impurities. The ferritic stainless hot-rolled steel preferably has a composition of C: 0.002 to 0.020%, Si: 1.00% or less, Mn: 1.00% or less, Cr: 13.5 to 23.0%, Ni: 0 to 0.6%, Mo: 0 to 2.0%, N: 0.020% or less, Cu: 0 to 0.5%, Nb: 0 to 0.6%, Ti: 0 to 0.3%, Sn: 0 to 0.2%, and the balance being Fe and impurities.
また、典型的なフェライト・オーステナイト二相系ステンレス熱延鋼材は、C:0.001~0.100%、Si:1.50%以下、Mn:6.00%以下、Cr:15.0~30.0%、Ni:1.0~9.0%、Mo:0~5.0%、N:0.370%以下、Cu:0~2.0%であり、残部がFe及び不純物からなる組成を有する。フェライト・オーステナイト二相系ステンレス熱延鋼材は、好ましくは、C:0.005~0.030%、Si:1.00%以下、Mn:4.00%以下、Cr:20.0~26.0%、Ni:1.5~7.0%、Mo:0~4.0%、N:0.200%以下、Cu:0~1.5%であり、残部がFe及び不純物からなる組成を有する。
また、典型的なマルテンサイト系ステンレス熱延鋼材は、C:0.020~0.400%、Si:1.00%以下、Mn:1.00%以下、Cr:10.5~14.0%、Ni:0~0.6%、Mo:0~1.0%、N:0.060%以下、Cu:0~1.0%、Nb:0~1.0%、Ti:0~1.0%であり、残部がFe及び不純物からなる組成を有する。マルテンサイト系ステンレス熱延鋼材は、好ましくは、C:0.100~0.300%、Si:0.50%以下、Mn:0.50%以下、Cr:12.0~13.5%、Ni:0~0.5%、Mo:0~0.5%、N:0.030%以下、Cu:0~0.5%、Nb:0~0.5%、Ti:0~0.5%であり、残部がFe及び不純物からなる組成を有する。
なお、本明細書において「不純物」とは、ステンレス熱延鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップなどの原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。例えば、ステンレス熱延鋼材は、不純物として、P:0.050%以下、S:0.0300%以下を含有してもよい。
A typical ferritic-austenitic duplex stainless steel hot rolled material has a composition of 0.001 to 0.100% C, 1.50% or less Si, 6.00% or less Mn, 15.0 to 30.0% Cr, 1.0 to 9.0% Ni, 0 to 5.0% Mo, 0.370% or less N, 0 to 2.0% Cu, with the balance being Fe and impurities. A preferred ferritic-austenitic duplex stainless steel hot rolled material has a composition of 0.005 to 0.030% C, 1.00% or less Si, 4.00% or less Mn, 20.0 to 26.0% Cr, 1.5 to 7.0% Ni, 0 to 4.0% Mo, 0.200% or less N, 0 to 1.5% Cu, with the balance being Fe and impurities.
Furthermore, a typical martensitic stainless hot-rolled steel material has a composition consisting of C: 0.020 to 0.400%, Si: 1.00% or less, Mn: 1.00% or less, Cr: 10.5 to 14.0%, Ni: 0 to 0.6%, Mo: 0 to 1.0%, N: 0.060% or less, Cu: 0 to 1.0%, Nb: 0 to 1.0%, Ti: 0 to 1.0%, and the balance being Fe and impurities. The martensitic stainless hot-rolled steel preferably has a composition of C: 0.100 to 0.300%, Si: 0.50% or less, Mn: 0.50% or less, Cr: 12.0 to 13.5%, Ni: 0 to 0.5%, Mo: 0 to 0.5%, N: 0.030% or less, Cu: 0 to 0.5%, Nb: 0 to 0.5%, Ti: 0 to 0.5%, and the balance being Fe and impurities.
In this specification, the term "impurities" refers to components that are mixed in during industrial production of hot-rolled stainless steel due to raw materials such as ores and scraps, or various factors in the manufacturing process, and are acceptable within a range that does not adversely affect the present invention. For example, hot-rolled stainless steel may contain, as impurities, P: 0.050% or less and S: 0.0300% or less.
本発明の実施形態に係るステンレス熱延鋼材の厚さは、特に限定されないが、例えば、板状のステンレス熱延鋼材(ステンレス熱延鋼板)の場合、板厚は3mm以上であることが好ましい。 The thickness of the hot-rolled stainless steel material according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, but for example, in the case of a plate-shaped hot-rolled stainless steel material (hot-rolled stainless steel plate), the plate thickness is preferably 3 mm or more.
本発明の実施形態に係るステンレス熱延鋼材は、耐食性に優れるため、耐食性部材として用いることができる。また、このステンレス熱延鋼材は、研磨性にも優れるものとすることができるため、研磨することで平滑で光沢のある表面を与え、意匠性を向上させることができる。そのため、意匠性が要求される耐食性部材に用いるのに好適である。 The hot-rolled stainless steel material according to an embodiment of the present invention has excellent corrosion resistance and can therefore be used as a corrosion-resistant component. Furthermore, this hot-rolled stainless steel material also has excellent polishability, so polishing it can give it a smooth, glossy surface, improving its design. Therefore, it is suitable for use in corrosion-resistant components that require design.
本発明の実施形態に係るステンレス熱延鋼材は、熱延工程(S1)と焼鈍工程(S2)とデスケール工程(S3)とを含む方法によって製造することができる。 The hot-rolled stainless steel material according to an embodiment of the present invention can be manufactured by a method including a hot-rolling process (S1), an annealing process (S2), and a descaling process (S3).
熱延工程(S1)は、ステンレス鋼片を熱間圧延する工程である。具体的には、ステンレス鋼片を所定温度まで加熱し、所定温度に達した状態のステンレス鋼片を熱間圧延機によって粗圧延及び仕上げ圧延を何段階も施すことにより、所定の形状になるまで熱間圧延する。
なお、熱間圧延の条件は、ステンレス鋼片の組成などに応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。また、ステンレス鋼片は、所定の組成となるように溶製し、鍛造又は鋳造によって得ることができる。
The hot rolling step (S1) is a step of hot rolling a stainless steel billet. Specifically, the stainless steel billet is heated to a predetermined temperature, and once the temperature has reached the predetermined temperature, the stainless steel billet is subjected to multiple stages of rough rolling and finish rolling in a hot rolling mill until it has a predetermined shape.
The hot rolling conditions are not particularly limited and may be adjusted appropriately depending on the composition of the stainless steel billet, etc. The stainless steel billet can be obtained by melting to a predetermined composition and then forging or casting.
焼鈍工程(S2)は、熱延工程(S1)で得られた鋼材を焼鈍する工程である。熱間圧延された鋼材を焼鈍炉で焼鈍することにより、熱間圧延によって硬化して延性が低下した鋼材を軟化させ、当該鋼材の延性を回復させることができる。
なお、焼鈍条件は、ステンレス鋼片の組成などに応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。
The annealing step (S2) is a step of annealing the steel material obtained in the hot rolling step (S1). By annealing the hot-rolled steel material in an annealing furnace, the steel material that has been hardened and has lost its ductility due to the hot rolling can be softened and the ductility of the steel material can be restored.
The annealing conditions are not particularly limited and may be adjusted appropriately depending on the composition of the stainless steel flakes.
デスケール工程(S3)は、焼鈍工程(S2)で得られた鋼材の表面に形成されたスケールを除去する工程である。デスケール工程(S3)は、パルスレーザ光の照射を行うレーザデスケール工程(S3a)と、レーザデスケール工程後に研削を行う研削工程(S3b)とを含む。このようなデスケール工程を行うことにより、酸洗によるデスケールを行う必要がないため、酸洗に起因する環境負荷やコストの問題を解消することができる。 The descaling process (S3) is a process for removing scale formed on the surface of the steel material obtained in the annealing process (S2). The descaling process (S3) includes a laser descaling process (S3a) in which pulsed laser light is irradiated, and a grinding process (S3b) in which grinding is performed after the laser descaling process. By performing this descaling process, there is no need to perform descaling by pickling, which eliminates the environmental impact and cost issues associated with pickling.
レーザデスケール工程(S3a)では、焼鈍により鋼材の表面に形成されたスケールに対してパルスレーザ光を照射することよってスケールを蒸散させる。パルスレーザ光の照射条件は、フルエンスをF[J/cm2]、パルス幅をτ[ns](ただし、τは10~1000nsである)とした場合に、以下の式(1)を満たすように設定される。
5.0×(τ/100)1/2≦F≦13.0×(τ/100)1/2 ・・・(1)
パルスレーザ光のフルエンスを式(1)の範囲とすることにより、表面の平滑性を確保しつつ十分なデスケール効果を得ることができる。パルスレーザ光のフルエンスが式(1)の下限値未満であると、デスケール効果が不十分となる。一方、パルスレーザ光のフルエンスが式(1)の上限値を超えると、表面が粗くなってしまい、研磨性が低下してしまう。なお、式(1)の下限値は、好ましくは6.0×(τ/100)1/2である。また、式(1)の上限値は、好ましくは12.0×(τ/100)1/2である。
なお、パルス幅は10~1000nsの範囲で設定される。パルス幅は、好ましくは30~500ns、より好ましくは50~300nsの範囲で設定するのがよい。
In the laser descaling step (S3a), the scale formed on the surface of the steel material by annealing is evaporated by irradiating the scale with a pulsed laser beam. The irradiation conditions of the pulsed laser beam are set so as to satisfy the following formula (1) when the fluence is F [J/cm 2 ] and the pulse width is τ [ns] (where τ is 10 to 1000 ns):
5.0×(τ/100) 1/2 ≦F≦13.0×(τ/100) 1/2 ...(1)
By setting the fluence of the pulsed laser beam within the range of formula (1), it is possible to obtain a sufficient descaling effect while ensuring surface smoothness. If the fluence of the pulsed laser beam is less than the lower limit of formula (1), the descaling effect will be insufficient. On the other hand, if the fluence of the pulsed laser beam exceeds the upper limit of formula (1), the surface will become rough and the polishability will decrease. The lower limit of formula (1) is preferably 6.0 × (τ/100) 1/2 . The upper limit of formula (1) is preferably 12.0 × (τ/100) 1/2 .
The pulse width is set in the range of 10 to 1000 ns, preferably 30 to 500 ns, and more preferably 50 to 300 ns.
ここで、パルス幅は、パルスレーザ光が照射対象に熱作用する1パルス当りの時間である。また、フルエンスは、パルスレーザ光における単位面積当りのエネルギー密度である。本明細書においてフルエンスは、パルスレーザ光の1パルス当りのエネルギーをパルスレーザ光の照射面積で除した値となる。したがって、他の条件が同じであれば、パルスレーザ光のパルス幅が長くなるほどパルスレーザ光のフルエンスが大きくなる。 Here, pulse width is the time per pulse that pulsed laser light exerts a thermal effect on the irradiated object. Furthermore, fluence is the energy density per unit area of pulsed laser light. In this specification, fluence is the value obtained by dividing the energy per pulse of pulsed laser light by the irradiated area of the pulsed laser light. Therefore, if other conditions are the same, the longer the pulse width of the pulsed laser light, the greater the fluence of the pulsed laser light.
パルスレーザ光の照射は、レーザ発振器、レーザヘッド、駆動部及び制御部を備えるレーザ光照射装置を用いて行うことができる。
レーザ発振器は、レーザ光をパルス発振可能なものであれば、その種類は特に限定されない。レーザ発振器は、デスケールの時間短縮の観点から、単位面積当りのレーザ出力が大きい固体レーザであることが好ましい。
レーザヘッドは、レーザ発振器からパルス発振されたパルスレーザ光を集光し、焼鈍後の鋼材の表面に形成されたスケールに照射する。
The pulsed laser beam can be irradiated using a laser beam irradiation device including a laser oscillator, a laser head, a driving unit, and a control unit.
The type of laser oscillator is not particularly limited as long as it is capable of oscillating pulsed laser light. From the viewpoint of shortening the descaling time, the laser oscillator is preferably a solid-state laser with a large laser output per unit area.
The laser head focuses pulsed laser light generated by a laser oscillator and irradiates the light onto the scale formed on the surface of the annealed steel material.
駆動部は、レーザヘッドと接続されており、レーザヘッドを駆動してパルスレーザ光の照射位置を移動させる。
制御部は、レーザ発振器及びレーザヘッドと接続されており、パルスレーザ光の照射条件を制御する。パルスレーザ光の照射条件としては、例えば、フルエンス、パルス幅、発振周期、レーザ出力、照射速度、照射幅及びビーム径が挙げられる。
The driving unit is connected to the laser head and drives the laser head to move the irradiation position of the pulsed laser light.
The control unit is connected to the laser oscillator and the laser head and controls the irradiation conditions of the pulsed laser beam, such as the fluence, pulse width, oscillation period, laser output, irradiation speed, irradiation width, and beam diameter.
パルスレーザ光の発振周期は、特に限定されないが、60~120kHzであることが好ましい。このような範囲内にパルスレーザ光の発振周期を制御することにより、焼鈍により鋼材の表面に形成されたスケールに対してフルエンスが好適化されたパルスレーザ光を照射することができる。パルスレーザ光の発振周期が60kHzより小さいと、スケールへの単位時間当りの照射回数が減少し過ぎてしまう。そのため、デスケールを行うのに十分なフルエンスを有するパルスレーザ光を照射できないおそれがある。また、パルスレーザ光の発振周期が120kHzより大きいと、パルスレーザ光の1パルス当りのフルエンスが小さくなる。そのため、デスケールを行うのに十分なフルエンスを有するパルスレーザ光を照射できないおそれがある。 The oscillation period of the pulsed laser light is not particularly limited, but is preferably 60 to 120 kHz. By controlling the oscillation period of the pulsed laser light within this range, it is possible to irradiate the scale formed on the surface of the steel material by annealing with pulsed laser light with an optimized fluence. If the oscillation period of the pulsed laser light is less than 60 kHz, the number of times the scale is irradiated per unit time will be too small. As a result, it may not be possible to irradiate the pulsed laser light with a fluence sufficient for descaling. Furthermore, if the oscillation period of the pulsed laser light is greater than 120 kHz, the fluence per pulse of the pulsed laser light will be small. As a result, it may not be possible to irradiate the pulsed laser light with a fluence sufficient for descaling.
研削工程(S3b)では、レーザデスケール工程後の鋼材の表面を研削することによって、レーザデスケール工程で生じる可能性がある焼き付きや、耐食性が低下する原因となるCr欠乏層の除去を行う。
研削方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の研削用具(例えば、研削ブラシなど)を用いて行うことができる。
研削用具は、番手#80又はそれよりも粗い砥粒を有することが好ましい。研削をより強める場合には、研削用具は、番手#60又はそれよりも粗い砥粒を有することが望ましい。このような番手の砥粒を有する研削工具を用いることにより、表面欠陥の発生を抑制しつつ、焼き付きやCr欠乏層の除去を容易にすることができる。
In the grinding process (S3b), the surface of the steel material after the laser descaling process is ground to remove Cr-depleted layers that may cause seizure during the laser descaling process and reduce corrosion resistance.
The grinding method is not particularly limited, and can be carried out using a grinding tool known in the art (for example, a grinding brush).
The grinding tool preferably has abrasive grains of #80 or coarser. For stronger grinding, the grinding tool preferably has abrasive grains of #60 or coarser. By using a grinding tool with abrasive grains of this size, it is possible to easily remove seizure and Cr-depleted layers while suppressing the occurrence of surface defects.
デスケール工程(S3)は、レーザデスケール工程(S3a)の前に、予備デスケール工程(S3c)を更に含んでもよい。例えば、予備デスケール工程(S3c)として、ショットブラスト、ベンダー、レベラーを用いて鋼材の表面のスケールにひびや亀裂を入れる工程を含んでもよい。このような機械的な予備デスケール工程(S3c)を行うことにより、スケールが除去され易くなる。
なお、一般に、ショットブラストを用いた予備デスケール工程(S3c)を行うと、鋼材の表面に大きな凹凸が形成されるため、例えば、研削ブラシで研削を行っても、凹部に研削ブラシが接触せずに研削できない部分が生じることがある。しかしながら、研削ブラシによる研削の前にレーザデスケール工程(S3a)を行うと、ショットブラストによる大きな凹凸が低減されるため、研削ブラシによる研削が可能となり、焼き付きやCr欠乏層の除去を行うことができる。
予備デスケール工程(S3c)の種類及びその条件は、鋼種や使用する装置などに応じて適宜選択、調整すればよい。また、必要に応じ、予備デスケール工程(S3c)として、酸性水溶液を用いた酸洗工程を行ってもよい。なお、酸洗工程は、研削工程(S3b)後に行ってもよい。
The descaling step (S3) may further include a preliminary descaling step (S3c) before the laser descaling step (S3a). For example, the preliminary descaling step (S3c) may include a step of creating cracks or fissures in the scale on the surface of the steel material using shot blasting, a bender, or a leveler. By performing such a mechanical preliminary descaling step (S3c), the scale becomes easier to remove.
Generally, when the preliminary descaling step (S3c) using shot blasting is performed, large irregularities are formed on the surface of the steel material, and even if grinding is performed with an abrasive brush, for example, there may be areas that cannot be ground because the abrasive brush does not come into contact with the recesses. However, if the laser descaling step (S3a) is performed before grinding with the abrasive brush, the large irregularities caused by shot blasting are reduced, making grinding with the abrasive brush possible and removing seizure and Cr-depleted layers.
The type and conditions of the preliminary descaling step (S3c) may be appropriately selected and adjusted depending on the type of steel, the equipment used, etc. Furthermore, as necessary, a pickling step using an acidic aqueous solution may be performed as the preliminary descaling step (S3c). The pickling step may be performed after the grinding step (S3b).
以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below using examples.
表1に示すNo.A~Gの鋼種の組成(残部はFe及び不純物である)を有するステンレス鋼30kgを真空溶解で溶製し、厚さ30mmのステンレス鋼片に鍛造した後、1230℃で2時間加熱し、厚さ3mmとなるように熱間圧延した。熱間圧延後の鋼板は、切削加工によって50mm(圧延方向)×50mm(幅方向)に切り出した。次に、切り出された鋼板を、電気炉を用い、大気雰囲気下、表2及び3に示す温度で1分焼鈍した後、空冷した。次に、表2及び3に示すデスケール工程を順次実施することによってステンレス熱延鋼板(試験材)を得た。表2及び3において、デスケール工程は、左側に記載されているほど先に実施したことを意味する。また、「a及びb」は、実施した工程の種類、「〇」は実施したこと、「--」は実施しなかったことを表す。さらに、レーザデスケール工程については、パルスレーザ光のフルエンス(括弧内の数値がフルエンスを表す)も併せて示す。
なお、No.A、C及びFの鋼種はオーステナイト系、No.B及びGの鋼種はフェライト・オーステナイト二相系、No.D及びEの鋼種はフェライト系である。
30 kg of stainless steel having the compositions of steel types A to G shown in Table 1 (the remainder being Fe and impurities) was vacuum melted and forged into a 30 mm thick stainless steel billet. The billet was then heated at 1230°C for 2 hours and hot-rolled to a thickness of 3 mm. The hot-rolled steel sheet was then cut into a 50 mm (rolling direction) x 50 mm (width direction) piece by cutting. The cut steel sheet was then annealed in an electric furnace in an air atmosphere at the temperatures shown in Tables 2 and 3 for 1 minute and then air-cooled. Next, the descaling steps shown in Tables 2 and 3 were sequentially performed to obtain hot-rolled stainless steel sheets (test materials). In Tables 2 and 3, the descaling step listed on the left indicates the earlier step was performed. "a" and "b" indicate the type of step performed, "〇" indicates that the step was performed, and "--" indicates that the step was not performed. For the laser descaling step, the fluence of the pulsed laser light (the number in parentheses indicates the fluence) is also shown.
The steel types of Nos. A, C, and F are austenitic, the steel types of Nos. B and G are ferritic-austenitic two-phase, and the steel types of Nos. D and E are ferritic.
デスケール工程の詳細な条件は以下の通りである。
<予備デスケールa>
ベンダー及び/又はレベラーの代用としてラボ冷間圧延機による予備デスケールを行った。具体的には、このラボ冷間圧延機を用い、焼鈍された鋼板を圧延した。冷間圧延条件は、板厚の伸び率を2%とした。
The detailed conditions for the descaling step are as follows:
<Preliminary descale a>
Preliminary descaling was performed using a laboratory cold rolling mill instead of a bender and/or leveler. Specifically, the annealed steel sheets were rolled using this laboratory cold rolling mill. The cold rolling conditions were a thickness elongation of 2%.
<予備デスケールb>
ショットブラストによる予備デスケールを行った。具体的には、直径が約0.3mmの鉄球を、焼鈍された鋼板の表面に向けてインペラーから投射した。投射時間は10秒とした。
<Preliminary descale b>
Preliminary descaling was performed by shot blasting. Specifically, iron balls with a diameter of approximately 0.3 mm were projected from an impeller onto the surface of the annealed steel sheet for 10 seconds.
<レーザ>
パルスレーザ光を照射することによってレーザデスケールを行った。パルスレーザ光の照射条件(フルエンスを除く)は以下の通りとした。
波長:1085nm
パルス幅:100ns
発振周期:120kHz
照射速度:100Hz
レーザのビーム径:90μm
<Laser>
Laser descaling was performed by irradiating a pulsed laser beam under the following irradiation conditions (excluding the fluence):
Wavelength: 1085nm
Pulse width: 100 ns
Oscillation frequency: 120 kHz
Irradiation speed: 100Hz
Laser beam diameter: 90 μm
<研削>
番手#80の砥粒をナイロンに織り込んだホイール状の研削ブラシを用いて研削を行った。研削は、回転速度が約800rpm、押しつけ量2mm、通板速度20m/分の条件で行った。
<Grinding>
Grinding was carried out using a wheel-shaped grinding brush made of nylon woven with #80 abrasive grains, at a rotation speed of approximately 800 rpm, a pressure of 2 mm, and a sheet running speed of 20 m/min.
上記のようにして得られたステンレス熱延鋼板(試験材)について以下の評価を行った。
<デスケール判定>
ステンレス熱延鋼板の表面におけるスケールの有無を50倍でルーペ観察することによって評価した。この評価において、スケールが観察されず、スケールを十分に除去できたものを「〇」(デスケール性が良好)、スケールが観察され、スケールを十分に除去できなかったものを「×」(デスケール性が不良)と表す。
The hot-rolled stainless steel sheets (test materials) obtained as described above were evaluated as follows.
<Descale judgment>
The presence or absence of scale on the surface of the hot-rolled stainless steel sheet was evaluated by observation with a magnifying glass at a magnification of 50. In this evaluation, if no scale was observed and the scale was sufficiently removed, it was designated "◯" (good descaling ability), and if scale was observed and the scale was not sufficiently removed, it was designated "×" (poor descaling ability).
<表面粗さSq及びSdr>
ステンレス熱延鋼板の表面について、オリンパス株式会社製のレーザ顕微鏡(LEXT OLS410)を用いて画像撮影を行った。撮影した画像の解析は、オリンパス株式会社製のレーザ顕微鏡(LEXT OLS410)の解析ソフトを用いて行った。Sq及びSdrの測定はISO 25178-2:2012にそれぞれ準拠して行った。測定時の温度は23~25℃とした。また、これらの測定結果は、端部から5mmまでの範囲を除く任意の5箇所で測定した値の平均値を測定結果とした。なお、各測定位置の間は5mm以上離した。レーザ顕微鏡及び解析ソフトにおける主要な設定条件は下記の通りである。
光学ズーム倍率:200倍
ビーム径:0.2μm
取込み画像サイズ:4669μm×4720μm
<Surface roughness Sq and Sdr>
Images of the surface of the hot-rolled stainless steel sheet were taken using a laser microscope (LEXT OLS410) manufactured by Olympus Corporation. The captured images were analyzed using analysis software for the laser microscope (LEXT OLS410) manufactured by Olympus Corporation. Measurements of Sq and Sdr were performed in accordance with ISO 25178-2:2012. The temperature during measurement was 23 to 25°C. The measurement results were calculated as the average of values measured at any five locations excluding the range of 5 mm from the end. The measurement positions were separated by 5 mm or more. The main setting conditions for the laser microscope and analysis software are as follows:
Optical zoom magnification: 200x Beam diameter: 0.2 μm
Captured image size: 4669 μm x 4720 μm
<表面のビッカース硬さと厚み方向中心部のビッカース硬さとの差ΔHV>
ステンレス熱延鋼板から試験片を切り出し、ビッカース硬さ試験機を用い、JIS Z2244:2009に準拠して表面及び厚み方向中心部(板厚中心部)のビッカース硬さを求めた。試験力は0.05Nとした。ビッカース硬さは、任意の5箇所で求め、その平均値を結果とした。
なお、厚み方向中心部の測定面は、圧延方向に対して平行な断面とした。
<Difference ΔHV between Vickers hardness on the surface and Vickers hardness at the center in the thickness direction>
Test pieces were cut out from the hot-rolled stainless steel plate, and the Vickers hardness was measured on the surface and at the center in the thickness direction (center of the plate thickness) using a Vickers hardness tester in accordance with JIS Z2244:2009. The test force was 0.05 N. The Vickers hardness was measured at five random locations, and the average value was used as the result.
The measurement surface at the center in the thickness direction was a cross section parallel to the rolling direction.
<耐食性>
耐食性は、塩水噴霧、乾燥及び湿潤を繰り返す塩乾湿繰り返し試験(複合サイクル試験)によって評価した。複合サイクル試験は、複合サイクル試験機(スガ試験機株式会社製CYP-90)にステンレス熱延鋼材を設置した。サイクル条件はJIS H8502:1999に規定する中性塩水噴霧サイクル試験に準拠し、5%のNaCl水溶液の噴霧(35℃で15分)、乾燥(相対湿度30%、温度60℃で1時間)、及び湿潤(相対湿度95%、温度50℃で3時間)を1サイクルとして10サイクル行った。複合サイクル試験機におけるステンレス熱延鋼材の設置角度は、ステンレス熱延鋼材の耐孔食指数(PREN)が30未満の場合(鋼No.A~E)に鉛直方向に対して20°とし、ステンレス熱延鋼材の耐孔食指数(PREN)が30以上の場合(鋼No.F及びG)に水平(0°)とした。その後、ステンレス熱延鋼板を水洗して乾燥させ、ステンレス熱延鋼板の発銹面積率を算出した。
発銹面積率の算出は、次のような手順で行った。複合サイクル試験後のステンレス熱延鋼板の表面を写真撮影し、端面を除いた中央の25mm×25mmの範囲における発銹部分の面積の割合を求めた。発銹部分の面積は、ステンレス熱延鋼板の表面の写真を画像解析により2値化し、1ピクセルあたりの面積を算出した後、発銹部分のピクセル数をカウントして求めた。発銹面積率は、以下の式によって算出した。
発銹面積率(%)=発銹部分の面積(mm2)/観察部全体の面積(625mm2)×100
この評価において、発銹面積率が1%以下であったものを「○」(耐食性が良好)、1%を超えたものを「×」(耐食性が不良)とした。
<Corrosion resistance>
Corrosion resistance was evaluated by a salt-dry-wet cycle test (combined cycle test) in which salt spray, drying, and wetting were repeated. The combined cycle test was performed by placing the hot-rolled stainless steel material in a combined cycle tester (CYP-90 manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.). The cycle conditions were in accordance with the neutral salt spray cycle test specified in JIS H8502:1999, and 10 cycles were performed, each cycle consisting of spraying with a 5% NaCl aqueous solution (35°C for 15 minutes), drying (30% relative humidity, 60°C for 1 hour), and wetting (95% relative humidity, 50°C for 3 hours). The installation angle of the hot-rolled stainless steel material in the combined cycle tester was 20° relative to the vertical when the pitting corrosion resistance index (PREN) of the hot-rolled stainless steel material was less than 30 (Steel Nos. A to E), and horizontal (0°) when the pitting corrosion resistance index (PREN) of the hot-rolled stainless steel material was 30 or more (Steel Nos. F and G). Thereafter, the hot-rolled stainless steel sheets were washed with water and dried, and the rust area ratio of the hot-rolled stainless steel sheets was calculated.
The rust area ratio was calculated using the following procedure. The surface of the hot-rolled stainless steel sheet after the combined cycle test was photographed, and the percentage of the area of the rusted portion in a central 25 mm x 25 mm area excluding the edge was determined. The area of the rusted portion was determined by binarizing the photograph of the surface of the hot-rolled stainless steel sheet using image analysis, calculating the area per pixel, and then counting the number of pixels in the rusted portion. The rust area ratio was calculated using the following formula.
Rust area rate (%) = area of rusted part (mm 2 ) / total area of observed part (625 mm 2 ) × 100
In this evaluation, a rust area rate of 1% or less was evaluated as "◯" (good corrosion resistance), and a rust area rate of more than 1% was evaluated as "×" (poor corrosion resistance).
<研磨性>
番手#400のアルミナを研磨剤として用い、ステンレス熱延鋼板の表面をバフ研磨することにより、約0.6μmの表層を除去した。研磨後のステンレス熱延鋼板の表面を、JIS Z8741:1997に準拠し、光沢度計(日本電色工業株式会社製PG-1M)を用いて45度鏡面光沢Gs(45°)を測定した。Gs(45°)は、端部から5mmまでの範囲を除く5箇所で測定を行い、その平均値を評価結果とした。なお、各測定位置の間は5mm以上離した。この評価において、Gs(45°)が500%以上であったものを「〇」、500%未満であったものを「×」と表す。
上記の各評価結果を表4及び5に示す。
<Abrasiveness>
Using #400 alumina as an abrasive, the surface of the stainless steel hot-rolled steel sheet was buffed to remove approximately 0.6 μm of the surface layer. The polished surface of the stainless steel hot-rolled steel sheet was measured for 45-degree specular gloss Gs (45°) using a glossmeter (PG-1M manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) in accordance with JIS Z8741:1997. Gs (45°) was measured at five locations excluding a range of 5 mm from the end, and the average value was used as the evaluation result. The measurement positions were separated by 5 mm or more. In this evaluation, a Gs (45°) of 500% or more was represented as "◯", and a Gs (45°) of less than 500% was represented as "X".
The results of the above evaluations are shown in Tables 4 and 5.
表4及び5に示されるように、本発明例のステンレス熱延鋼板は、スケールを十分に除去できたため、デスケール性に優れるとともに、Sqが5.0μm以下、Sdrが25.0%以下であったため、耐食性にも優れていた。また、ΔHVが80以下である本発明例のステンレス熱延鋼板は、耐食性に加えて研磨性にも優れていた。
これに対して比較例のいくつかのステンレス熱延鋼板は、スケールを十分に除去できなかったため、デスケール性が不十分であった(No.1-5、1-6、2-5、3-5及び4-5)。また、比較例のいくつかのステンレス熱延鋼板は、Sq及びSdrが上記範囲であったものの、耐食性が十分でなかった(No.1-7、1-9)。これら2つの比較例(No.1-7、1-9)は、オーステナイト系ステンレス鋼を用いたステンレス熱延鋼板であり、レーザデスケール後に研削を行っていないため、Cr欠乏層が残存して耐食性が劣る結果になったものと推測される。さらに、比較例の残りのステンレス熱延鋼板は、Sq又はSdrのいずれかが上記範囲から外れていたため、耐食性が十分でなかった。
As shown in Tables 4 and 5, the hot-rolled stainless steel sheets of the present invention were excellent in descaling properties because scale could be sufficiently removed, and also had excellent corrosion resistance because Sq was 5.0 μm or less and Sdr was 25.0% or less. Furthermore, the hot-rolled stainless steel sheets of the present invention, which had a ΔHV of 80 or less, were excellent in polishability in addition to corrosion resistance.
In contrast, some of the comparative hot-rolled stainless steel sheets had insufficient descaling properties because the scale could not be sufficiently removed (Nos. 1-5, 1-6, 2-5, 3-5, and 4-5). Furthermore, some of the comparative hot-rolled stainless steel sheets had Sq and Sdr within the above ranges but insufficient corrosion resistance (Nos. 1-7 and 1-9). These two comparative examples (Nos. 1-7 and 1-9) were hot-rolled stainless steel sheets made of austenitic stainless steel, and were not ground after laser descaling. It is presumed that this resulted in a Cr-depleted layer remaining, resulting in poor corrosion resistance. Furthermore, the remaining comparative hot-rolled stainless steel sheets had either Sq or Sdr outside the above range, resulting in insufficient corrosion resistance.
以上の結果からわかるように、本発明によれば、耐食性に優れるステンレス熱延鋼材及びその製造方法を提供することができる。 As can be seen from the above results, the present invention can provide hot-rolled stainless steel material with excellent corrosion resistance and a method for manufacturing the same.
Claims (5)
塩乾湿繰り返し試験において、前記ステンレス熱延鋼材の耐孔食指数(PREN)が30未満の場合は前記ステンレス熱延鋼材の設置角度(表面の傾斜角)を鉛直方向に対して20°、前記ステンレス熱延鋼材の耐孔食指数(PREN)が30以上の場合は前記ステンレス熱延鋼材の設置角度(表面の傾斜角)を鉛直方向に対して水平(0°)とし、5%のNaCl水溶液の噴霧(35℃で15分)、乾燥(相対湿度30%、温度60℃で1時間)及び湿潤(相対湿度95%、温度50℃で3時間)を1サイクルとして10サイクル行った後の発銹面積率が1%以下であり、前記耐孔食指数(PREN)は以下の式(2)によって算出される、ステンレス熱延鋼材。
耐孔食指数(PREN)=Cr+3.3Mo+16N ・・・(2)
式(2)中、各元素記号は、各元素記号の含有量(質量%)を表す。 A stainless hot-rolled steel material having a surface roughness in which the root mean square height Sq is 5.0 μm or less and the developed interface area ratio Sdr is 25.0% or less,
In a salt-dry-wet cyclic test, if the pitting corrosion resistance index (PREN) of the hot-rolled stainless steel material is less than 30, the installation angle (surface tilt angle) of the hot-rolled stainless steel material is set to 20° with respect to the vertical, and if the pitting corrosion resistance index (PREN) of the hot-rolled stainless steel material is 30 or more, the installation angle (surface tilt angle) of the hot-rolled stainless steel material is set to horizontal (0°) with respect to the vertical, and after 10 cycles of spraying (at 35°C for 15 minutes), drying (at 60°C for 1 hour, relative humidity of 30%) and wetting (at 50°C for 3 hours, relative humidity of 95%) with a 5% NaCl aqueous solution, the rust area ratio is 1% or less , and the pitting corrosion resistance index (PREN) is calculated by the following formula (2) :
Pitting corrosion resistance index (PREN)=Cr+3.3Mo+16N...(2)
In formula (2), each element symbol represents the content (mass %) of each element symbol.
ステンレス鋼片を熱間圧延する熱延工程と、
前記熱間圧延された鋼材を焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍された鋼材の表面に形成されたスケールを除去するデスケール工程と
を含み、
前記デスケール工程は、パルスレーザ光の照射を行うレーザデスケール工程と、前記レーザデスケール工程後に研削を行う研削工程とを含み、
前記パルスレーザ光は、フルエンスをF[J/cm2]、パルス幅をτ[ns](ただし、τは10~1000nsである)とした場合に、以下の式(1)を満たす方法。
5.0×(τ/100)1/2≦F≦13.0×(τ/100)1/2 ・・・(1) A method for producing a hot-rolled stainless steel material according to any one of claims 1 to 3,
a hot rolling process for hot rolling the stainless steel billet;
an annealing step of annealing the hot-rolled steel material;
a descaling step of removing scale formed on the surface of the annealed steel material,
the descaling step includes a laser descaling step of irradiating a pulsed laser beam and a grinding step of grinding the workpiece after the laser descaling step,
A method in which the pulsed laser light satisfies the following formula (1) when the fluence is F [J/cm 2 ] and the pulse width is τ [ns] (where τ is 10 to 1000 ns):
5.0×(τ/100) 1/2 ≦F≦13.0×(τ/100) 1/2 ...(1)
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