JP2001254121A - Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金箔の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 カット後のシートのＬ反りを十分に小さく
でき、かつクロスバックルが発生していてもこれを回復
させることができるFe−Cr−Al合金箔の製造方法を提供
する。 【解決手段】 Fe−Cr−Al合金箔の製造方法において、
Fe−Cr−Al合金熱延板を冷間圧延して箔とし、この箔を
温度500 ℃超850 ℃以下で熱処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Fe−Cr−Al合金箔
の製造方法に関し、特に高温環境での優れた耐酸化性を
要求される触媒コンバータ担体素材として好適なFe−Cr
−Al合金箔の製造方法に関する。なお、本発明における
箔は板状、鋼帯状、双方のものをさすものとし、成分含
有量については質量％を意味するものとする。

【０００２】

【従来の技術】Fe−Cr−Al合金、就中20Cr−５Alと通称
されるCr：10〜30％、Al：２〜10％を含有する鉄基合金
は、特に高温環境での耐酸化性に優れることから、自動
車排ガス中の有害物質を触媒に接触させることで酸化あ
るいは還元して無害化する触媒コンバータの担持部材
（触媒コンバータ担体という）用の素材として広く採用
されている。この触媒コンバータ担体は、自動車エンジ
ンとマフラーを結ぶ排気管の途中に設置されるもので、
その反応表面積を極力拡げるために極薄（20〜100μｍ
程度）の隔壁をもつハニカム（蜂の巣）状構造品（ハニ
カム材という）に製作される。

【０００３】上記触媒コンバータ担体用素材としてのFe
−Cr−Al合金は箔の形で供給される。箔とは通常、金属
業界で厚さ0.15mm（＝150 μｍ）以下の極薄の板材のこ
とをさして呼ばれることばである。この箔は一般にその
素材である熱延板に冷間圧延を施して製造される。この
冷間圧延は多くの場合、例えば図１に示すように、数次
に分けて行われ、その間では、適宜ショットブラストや
グラインダ研磨等の表面手入れが行われ、また、仕上圧
延の前には軟化のための焼鈍が行われる。仕上圧延後の
箔は、硬さ要求値（例えばＨ_V 250 以上）を満たしてい
るので、従来では、そのまま製品とされていた。なお、
箔を製造するためには、冷間圧延の素材（熱延板）板厚
は1.6 〜２mm程度とし、その後中間の冷間圧延を経たの
ち、仕上圧延の入側厚は１パス目の開始前で0.04〜0.5
mm程度とし、それをさらに３〜５パス圧延して仕上厚を
0.02〜0.15mm程度とするのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、仕上圧延まま
の箔製品は、Ｃ方向（圧延方向に対し直角である幅方
向）にシートカットしたとき、カット後のシートに50〜
60mm程度の大きなＬ反りが発生するため、仕上圧延後に
レベラのような矯正機によるしごき矯正を行っている
が、Ｌ反りを15mm以下に抑えることは困難であった。な
お、Ｌ反りとは、図２に示すようにカット後のシートＳ
の切断端部がＬ方向（圧延方向）に反る現象を意味し、
反りの程度はカット後のシートＳの載置面を基準とする
反り端の高さηで表される。

【０００５】また、仕上圧延後の箔には、長さ20〜30mm
程度×幅15〜30mm程度×深さ0.5 〜１mm程度の小さな凹
みが表面全体に分散形成した様相のクロスバックル（以
下、ペコと称する）が発生し、平坦度品質上の問題とな
ることがある。このペコは仕上圧延での前方張力を高め
ると発生しにくくなることが経験的にわかってはいる
が、その一方で前方張力を高くしすぎると圧延方向にシ
ワが発生して巻き取られ、折り重なった部分ができた
り、シワ目が製品に残存したりして外観上品質の不合格
品になってしまうため、前方張力を充分にとることがで
きず、ペコの発生を完全には防ぎきれないという問題が
あった。

【０００６】本発明の目的は、前記従来技術の問題を一
挙に解決できる手段として、カット後のシートのＬ反り
を十分に小さくでき、かつペコが発生していてもこれを
回復させることができるFe−Cr−Al合金箔の製造方法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意考究し、その結果、仕上圧延まま
の箔を特定の温度域で熱処理することにより、カット後
のシートのＬ反りを15mm以下に低減でき、かつペコを回
復させることができ、また、仕上圧延ままの箔製品と同
程度の硬さを保証できるという実験的知見を獲得して本
発明をなした。

【０００８】本発明は、Fe−Cr−Al合金箔の製造方法に
おいて、Fe−Cr−Al合金熱延板を冷間圧延して箔とし、
この箔を温度500 ℃超850 ℃以下で熱処理することを特
徴とするFe−Cr−Al合金箔の製造方法である。前記熱処
理の温度は650 ℃以上750 ℃以下がさらに好ましい。前
記Fe−Cr−Al合金はCr：10〜30％、Al：２〜10％を含有
する鉄基合金であることが好ましい。前記箔の厚みは15
0 μｍ以下であることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明では、まずFe−Cr−Al合金
熱延板を冷間圧延して箔とする。この冷間圧延は通常の
プロセスで実施することができる。次いで、この箔を図
１に示すように温度500 ℃超850 ℃以下で熱処理する。
この熱処理では箔が弛まないようにある程度の張力が加
えられる。これにより、箔の圧延加工歪による残留応力
が低減してＬ反りが15mm以下に軽減すると共に、クリー
プによるものと推定される小規模の変形が進行してペコ
が回復する。熱処理温度が500 ℃以下ではこれらの効果
が不十分であるため、熱処理温度は500 ℃超とする必要
がある。なお、好ましくは650 ℃以上、就中700 ℃以上
である。一方、熱処理温度が850 ℃超では仕上圧延まま
箔と同レベルの硬さを保証できなくなるため、熱処理温
度は850 ℃以下とする必要がある。なお、より好ましく
は750 ℃以下である。

【００１０】なお、これら温度は実際の処理系では操業
の外乱により、最大で20℃程度昇温しすぎることがある
ので、その分を見込み、低めの炉温設定をするなど、実
操業上適宜工夫するのもよい。また、熱処理中の箔張力
は、ペコを十分回復させる一方で余計な塑性変形を回避
する観点から、0.7 〜2.0 MPa に制御することが望まし
い。0.7 MPa を下回ると、ペコの消失が十分でなく、2.
0 MPa を超えると、高温の炉内で張力により鋼帯が塑性
変形して延びてしまい、板厚、板幅が品質保証上の公差
からはずれてしまう不具合が生じる。

【００１１】また、熱処理温度での保持時間は、１秒よ
りも短いとペコが回復しにくく、一方、15秒よりも長い
と軟化が大きくなって硬さの確保が難しくなるため、１
〜15秒が望ましい。ここで、保持時間とは、目標とする
板温度に炉内温度を設定し、その温度以上の状態が継続
する時間のことを指す。炉に入ってから出るまでの時間
はもう少し長く30〜40sec である。残りの時間は予熱時
間、冷却時間等である。

【００１２】Fe−Cr−Al合金の組成については、Cr：10
〜30％、Al：２〜10％がそれぞれ好ましい。Crが10％未
満では耐食性、耐酸化性が不十分となり、一方、Crが30
％超では熱延板の靱性および延性が低下する。また、Al
が２％未満では耐酸化性が低下し、一方、Alが10％超で
は材質がもろくなるため、圧延時に割れが発生し、ライ
ンの生産が長時間停止するトラブルが起こる。このた
め、Alは10％以下に制限する。

【００１３】Fe−Cr−Al合金は、Cr、Al以外に必要に応
じてＹ、La、Ce、Pr、Nd、Ti、Nb、Ta、Ｖ、Zr、Hf、M
o、Ｗの１種または２種以上を添加したものであっても
よい。Ｙ、La、Ce、Pr、Ndは地合金を酸化皮膜との密着
を強固にし耐酸化性を向上させるのみならず、箔として
の寿命を著しく向上させる。ただし、１種または２種以
上の総量で0.01％未満ではかかる効果が十分でなく、一
方、１％を超えると効果が飽和するうえ、非常に高価な
元素であるため原料コストが著しく高いものとなる。よ
って、Ｙ、La、Ce、Pr、Ndの添加範囲は、１種または２
種以上の総量で0.01％以上１％以下が望ましい。

【００１４】Ti、Nb、Ta、Ｖ、Zr、Hfはそれぞれ窒化物
あるいは酸化物を形成して固溶Ｃ、固溶Ｎを減少させる
とともにFe−Cr−Al合金の熱間圧延中に導入される転位
上に析出して組織を微細化させ材料の靱性を向上させ
る。しかし、１種または２種以上の総量で0.01％未満で
はかかる効果が十分でなく、一方、５％を超えると効果
が飽和または低下するうえ、高価な元素であるためコス
ト面で不利となる。よって、Ti、Nb、Ta、Ｖ、Zr、Hfの
添加範囲は、１種または２種以上の総量で0.01％以上５
％以下が望ましい。

【００１５】Mo、ＷはFe−Cr−Al合金の強度を向上させ
る元素である。しかし、１種または２種の総量で１％未
満ではかかる効果が十分でなく、一方５％を超えると効
果が飽和するとともに熱延板の靱性が悪化する。よっ
て、Mo、Ｗの添加範囲は、１種または２種の総量で１％
以上５％以下が望ましい。箔の厚みは、触媒コンバータ
担体用素材の場合、好ましくは150 μｍ以下であり、就
中本発明の効果が段階的に増す100 μｍ以下さらには50
μｍ以下がよりいっそう好ましい。

【００１６】なお、本発明に好ましく用いうる熱処理設
備の一例を図３に示す。この例によれば、コイル状の箔
Ｍをペイオフリール１で払い出し、第１、第３のスクラ
バ２、４を入側、出側に有する脱脂槽３にて脱脂し、洗
浄装置５で洗浄し、ドライヤ６で乾燥した後、熱処理炉
７にて500 ℃超850 ℃以上で熱処理し、テンションリー
ル８で再びコイル状に巻き取る工程を連続して行うこと
ができる。

【００１７】

【実施例】表１に示す組成、厚み、幅のFe−Cr−Al合金
熱延板を素材とし、図１に示す従来または本発明の製造
プロセスに従い表１に示す各種条件で表１に示す厚みの
箔を製造し、製品の硬さ、Ｌ反り、ペコ状況を調査し
た。冷間圧延には20段ゼンジミアミルを用いた。熱処理
には図３に示したものと同類の設備を用いた。熱処理炉
内での箔張力は0.7 〜1.0 MPa の範囲に制御した。Ｌ反
りはカットシートの両切断端幅方向各３点計６点の平均
値で評価した。ペコ状況は目視により○：合格、×：不
合格を判定した。なお、硬さは目標下限値に対する比を
100 倍した値（相対硬さ）で示した。

【００１８】調査の結果を表１に示す。表１より明らか
なように、本発明要件を満たす実施例では、Ｌ反りは小
さく、ペコ状況は合格で、硬さの下限を確保できてい
る。一方、本発明要件に満たない比較例では、一または
二以上の調査項目においてその値が実施例に及ばない。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、Fe−Cr−Al合金箔の硬
さ下限を確保しながら、カット後のシートのＬ反りを十
分に小さくでき、かつペコが発生していてもこれを回復
させることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明と従来の箔製造プロセスの一例を示す工
程図である。

【図２】Ｌ反りを示す説明図である。

【図３】本発明に好ましく用いうる熱処理設備の一例を
示す配置図である。

【符号の説明】

Ｍ 箔 Ｓ カット後のシート １ ペイオフリール ２ 第１のスクラバ ３ 脱脂槽 ４ 第２のスクラバ ５ 洗浄装置 ６ ドライヤ ７ 熱処理炉 ８ テンションリール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩原 俊哉 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 斎数 正晴 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 塩川 隆 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K037 EA01 EA12 FM04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Fe−Cr−Al合金箔の製造方法において、
   Fe−Cr−Al合金熱延板を冷間圧延して箔とし、この箔を
   温度500 ℃超850 ℃以下で熱処理することを特徴とする
   Fe−Cr−Al合金箔の製造方法。
2. 【請求項２】 前記熱処理の温度は650 ℃以上750 ℃以
   下である請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記Fe−Cr−Al合金は質量％でCr：10〜
   30％、Al：２〜10％を含有する鉄基合金である請求項１
   または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記箔の厚みは150 μｍ以下である請求
   項１〜３のいずれかに記載の方法。