JP2000079405A - 表面性状の良好なオーステナイト系ステンレス薄鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷間圧延前の薄鋳片の結晶粒を５０μｍ以下に
制御することなく、畳目状の微小な凹凸のない表面性状
の良好なオーステナイト系ステンレス鋼板を製造する。 【解決手段】焼鈍後の薄鋳片の温度を２０℃以下にし
て、所定の圧下率で冷間圧延することにより、被圧延材
の加工熱による温度上昇を防止して加工誘起マルテンサ
イトの生成を促進して、冷延鋼板を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳型表面が鋳片と
同期して移動する連続鋳造機によって鋳造した薄鋳片
を、冷間圧延して表面性状の良好なオーステナイト系ス
テンレス薄鋼板を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造法によってステンレス薄鋼板を
製造する従来の方法は、溶鋼を水冷鋳型に注湯して凝固
した部分を下降させて得られた厚さ１００ｍｍ前後の厚
鋳片（スラブ）を熱間圧延して厚さ数ｍｍの熱延鋼板と
し、さらに冷間圧延、焼鈍して冷延鋼板とする方法であ
る。従来の方法では、鋳片が厚いために、熱間圧延して
厚さ数ｍｍの熱間圧延鋼板を得るのに、大規模な連続鋳
造設備や熱間圧延設備を必要とし、製造に要する設備費
やエネルギーが莫大となる。

【０００３】最近、鋳型表面が鋳片と同期して移動する
連続鋳造機により、薄い鋳片を製造する連続鋳造法（い
わゆるストリップキャスティング法で、以下単に「Ｓ
Ｃ」法と記す）が開発されている。その製造法は以下の
ようなものである。

【０００４】溶鋼は、双ロール法や双ベルト法などで代
表される鋳型表面が鋳片と同期して移動する連続鋳造機
により鋳造されて厚さ数ｍｍから数十ｍｍの薄鋳片にな
る。この薄鋳片は、通常、鋳造時の成分偏析の軽減と、
鋳造時に生じる歪みを除去し冷間圧延を容易にすること
を目的として焼鈍が施され、酸洗された後製品板厚まで
冷間圧延される。冷間圧延は１回ないし焼鈍を挟んだ２
回以上おこなわれる。製品板厚まで冷間圧延された鋼板
には、最終焼鈍が施され、形状修正や表面の光沢を改善
するための調質圧延が施され製品となる。

【０００５】ＳＣ法によれば、鋳片が薄いので熱間圧延
工程を省略することができ、従来の方法に比べて極めて
経済的に冷延鋼板を製造することができる。しかし、こ
の方法でオーステナイト系ステンレス鋼の薄鋼板を製造
すると、冷間圧延後の鋼板表面に微少な凹凸や光沢ムラ
が発生して製品の外観を損なう場合があり問題となって
いる。この微少な凹凸は幅方向に細長く伸びており、一
見畳目状に見える凹凸である。圧延方向の断面形状から
は凹凸が観察できないものの、目視では凹凸として見え
る微小なものであり、表面粗さＲａで０．２μｍ以上に
なると表面不良と判断される。

【０００６】この微小凹凸の大きさは、冷間圧延前の母
材の平均結晶粒径に対応していることが判明している。
冷間圧延前の平均結晶粒径が大きいほどＲａが大きくな
る傾向にある。母材の平均結晶粒径が５０μｍ未満であ
ればＲａは０．２μｍ未満になることも判明している。

【０００７】ＳＣ法で鋳造される薄鋳片の平均結晶粒径
は、５５〜６５μｍの場合が多いので、これらを上述の
ような通常の方法で製造した冷延鋼板では、微小凹凸が
発生している。従来の連続鋳造法（ＣＣ法）で製造した
厚スラブを熱間圧延して得られる熱延鋼板を母材にして
冷延鋼板を製造する方法においては、冷間圧延前の熱延
鋼板の平均結晶粒径は１０〜２５μｍの範囲であり、こ
の方法の場合には、ＳＣ法で生じる微小凹凸は発生しな
い。

【０００８】光沢ムラは冷延板の焼鈍酸洗後、表面に白
色と灰色がかった部分が生じ、ムラとして見える表面欠
陥である。微小凹凸も光沢ムラも共に冷延鋼板としての
美観を著しく損ねるのでこれらの抑制策の確立が望まれ
ている。

【０００９】特公平７−８８５３４号公報には、表面品
質が優れたＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼薄板の製造方法が
開示されている。この方法は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ
などの酸化物生成元素を含有させた溶鋼を１０ｍｍ以下
の薄鋳片に鋳造し、その冷却過程の１２０〜６００℃の
温度域を１０℃／秒以上の冷却速度で冷却し、これを冷
間圧延して焼鈍した後０．３〜２．５％の延び率の調質
圧延を施すことにより、微小な表面凹凸を改善する方法
である。

【００１０】特公平７−９６６８５号公報には、表面品
質と材質が優れたＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼薄板の製造
方法が開示されている。この方法は、Ｃｒ−Ｎｉ系ステ
ンレス鋼成分のδ−Ｆｅcal（％）を０〜１０％に制御
した溶鋼をＮ₂またはＨｅを主成分とする雰囲気中で鋳
造し、次いで鋳造によって得られた薄鋳片を８００〜１
２５０の温度域で８０分以下保持し、冷間圧延し、最終
焼鈍をおこなう方法である。

【００１１】これらの方法は、冷延前の結晶粒径を５０
μｍ未満と小さくすることにより微小凹凸の発生を防止
する方法である。そのため、鋳造中の粒成長を抑制する
ため冷却帯などに大がかりな装置を必要とするだけでな
く、偏析軽減するための長時間焼鈍、焼鈍温度の高温化
などができなくなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冷間
圧延前の薄鋳片の結晶粒を５０μｍ以下に制御すること
なく、畳目状の微小な凹凸のない表面性状の良好なステ
ンレス薄鋼板を製造する方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の趣旨は、下記
（１）〜（２）に記載したオーステナイト系ステンレス
薄鋼板の製造方法にある。

【００１４】（１）下記式で示すＮｉバランスが−０．
６未満のオーステナイト系ステンレス鋼の溶鋼を、厚さ
８ｍｍ以下の薄鋳片に連続鋳造し、１０００〜１１５０
℃の温度域で１〜８分保持する焼鈍を施し、次いで酸洗
して冷間圧延するに際し、各パスの圧延直前の薄鋳片の
温度を２０℃以下とし、５パス目までの各パスの圧下率
を、各パス前の板厚の１５％以下とし、６パス目以降か
ら最終パスまでの各パスの圧下率を、各パス前の板厚の
１０％以下とし、かつ、パス回数の総数を９回以上、総
圧下率を６０〜８０％として冷間圧延することを特徴と
する、表面平均粗さＲａが０．２μm 未満の表面性状良
好なオーステナイト系ステンレス薄鋼板の製造方法。

【００１５】Niハ゛ランス＝Ni+30(C+N)+0.5Mn-1.1(Cr+Mo+1.
5Si)+8.2 ここで、元素記号は各元素の鋼中含有量（重量％）を示
す （２）下記式で示すＮｉバランスが−１未満のオーステ
ナイト系ステンレス鋼の溶鋼を、厚さ８ｍｍ以下の薄鋳
片に連続鋳造し、１０００〜１１５０℃の温度域で１〜
８分保持する焼鈍を施し、次いで酸洗して冷間圧延する
に際し、５パス目までの各パスの圧下率を、各パス前の
板厚の１５％以下とし、６パス目以降から最終パスまで
の各パスの圧下率を、各パス前の板厚の１０％以下と
し、かつ、パス回数の総数を９回以上、総圧下率を６０
〜８０％として冷間圧延することを特徴とする、表面平
均粗さＲａが０．２μm 未満の表面性状良好なオーステ
ナイト系ステンレス薄鋼板の製造方法。

【００１６】Niハ゛ランス＝Ni+30(C+N)+0.5Mn-1.1(Cr+Mo+1.
5Si)+8.2 ここで、元素記号は各元素の鋼中含有量（重量％）を示
す上記表面平均あらさＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１の規
定によるものである。

【００１７】本発明者らは、冷間圧延前の薄鋳片の結晶
粒を５０μｍ以下の細粒に制御しないで、微小な凹凸の
ない表面性状のステンレス冷延鋼板を製造する方法を開
発するため鋭意、実験検討した結果、以下の知見を得て
本発明を完成させた。

【００１８】ａ）薄鋳片を冷間圧延した場合に発生する
微小な凹凸は、冷間圧延時に発生する加工誘起マルテン
サイトの発生量が少ないほど発生し易い傾向にあるた
め、Ｎｉバランスが−０．６未満のオーステナイト系ス
テンレス鋼は、圧延前の鋳片温度を２０℃以下にして加
工誘起マルテンサイトの発生を促進させるのがよい。

【００１９】ｂ）Ｎｉバランスが−１未満のステンレス
鋼は、鋳片の温度が２０℃以上の状態で冷間圧延しても
加工誘起マルテンサイトが発生し易いので、圧延前に鋳
片温度を必ずしも制御する必要はない。

【００２０】ｃ）また、圧延中の鋳片の温度が上昇して
加工誘起マルテンサイトの発生が低下するのを防止する
ため、５パス目までの各パスの圧下率を、各パス前の板
厚の１５％以下とし、６パス目以降から最終パスまでの
各パスの圧下率を、各パス前の板厚の１０％以下とし、
かつ、パス回数の総数を９回以上、総圧下率を６０〜８
０％として冷間圧延するのがよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の製造方法で規定した各条
件について詳細に説明する。

【００２２】（１）Ｎｉバランスが−０．６未満のオー
ステナイト系ステンレス鋼 本発明の製造方法が対象とするオーステナイト系ステン
レス鋼（以下、単にステンレス鋼と記す）は、Ｎｉバラ
ンスが−０．６以上であると、冷間圧延した際鋼板のマ
ルテンサイト量が少なく（約５０％未満）なり、本発明
の製造方法を適用しても表面粗さＲａが０．２μｍ以上
となるからである。また、下限は特に限定しないが、−
２．５以下では冷間圧延中に加工硬化が顕著となるので
−２．５を超えるようにするのが好ましい。

【００２３】（２）薄鋳片の厚さ：８ｍｍ以下 鋳片の厚さが８ｍｍを超えると鋳造後の鋳片の冷却速度
が遅くなり、結晶粒が粗大化し、本発明の製造方法を適
用しても微小凹凸をの発生を防止することができないた
め、本発明が対象とする鋳片の厚さは８ｍｍ以下とし
た。

【００２４】（３）焼鈍条件：１０００〜１１５０℃で
１〜８分間保持 鋳造ままの鋳片は偏析の度合いが大きいため、冷間圧延
前に鋳片の焼鈍をおこなう。焼鈍温度が１０００℃未
満、および焼鈍時間が１分未満であると焼鈍による再結
晶が不十分となり、鋼が充分軟化しないので冷間圧延が
困難になる。一方、焼鈍温度が１１５０℃を超え、およ
び焼鈍時間が８分を超えると結晶粒が過度に成長して、
圧延パス条件を適正にした場合でも微小凹凸が発生し易
くなる。したがって、焼鈍条件は１０００〜１１５０℃
で１〜８分とした。

【００２５】この焼鈍は、保持時間が短く焼鈍温度が高
いので連続焼鈍方式で施すのが好適である。加熱速度、
冷却速度および焼鈍雰囲気等は特別な制限はなく、通常
のオーステナイト系ステンレス鋼の焼鈍または焼鈍酸洗
処理と同様の条件でおこなえばよい。

【００２６】図１は、焼鈍温度が冷間圧延後の鋼板表面
に発生する微小凹凸にどのように影響するかを調べるた
めに試験した結果の一例を示す図である。

【００２７】ＳＣ法により、Ｎｉバランスが−０．７８
と−１．２８である２種のオーステナイト系ステンレス
鋼の厚さ２ｍｍの薄鋳片を鋳造し、この鋳片を温度を種
々変化させて焼鈍した後、酸洗して下記条件で冷間圧延
を施し、得られた冷延鋼板の表面平均粗さＲａを測定し
た。

【００２８】 冷間圧延前の鋳片の冷却：Ｎｉハ゛ランス −０．７８ ・・１５℃に冷風冷却 Ｎｉハ゛ランス −１．２８ ・・冷却なし（室温２２℃） 圧下率［（ハ゜ス前の板厚 −ハ゜ス後の板厚）／（ハ゜ス前の板厚） ×１００］： パスNO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 圧下率(%) 14/18 11/16 11/16 12/18 10/16 6/10 5/10 7/10 4/9 総パス回数：９回 総圧下率 ：６５〜６８％ 図１から明らかなように、焼鈍温度が１１５０℃を超え
ると平均表面粗さＲａは、０．２μｍより大きくなっ
た。

【００２９】（４）酸洗 酸洗は、鋳造、焼鈍により鋳片表面に生成した酸化スケ
ールを除去するために通常の方法によりおこなえばよ
い。例えば、ふっ硝酸水溶液に浸漬する処理でよい。

【００３０】（５）圧延直前の鋳片温度：２０℃以下 圧延直前の鋳片温度を２０℃以下と制御するのは、鋳片
の温度が２０℃以上になった状態で冷間圧延すると、圧
延中の加工誘起マルテンサイトの生成が低下するので、
それを防止するために制御する。特にＮｉバランスが−
１〜−０．６のステンレス鋼は、Ｎｉバランスが−１．
未満のステンレス鋼に比べ、同じ圧延条件のもとでの加
工誘起マルテンサイトの発生量は少ない。したがって、
２０℃以下に制御しないと微小凹凸の発生を防止するこ
とができない。しかし、Ｎｉバランスが−１未満の薄鋳
片の場合は、温度が２０℃を超えた状態で圧延しても加
工誘起マルテンサイトが発生し易いため、−１未満のス
テンレス鋼は、冷間圧延前の温度制御を必ずしもする必
要はないが、２０℃以下に制御すると加工誘起マルテン
サイトがより生成し易くなるので制御してもよい。

【００３１】Ｎｉバランスが−１〜−０．６のステンレ
ス鋼は、夏期など気温が高い時のみ、圧延直前の鋼板に
スポットクーラーを当てて冷風冷却する程度で充分であ
る。Ｎｉバランスが高いオーステナイト系ステンレス鋼
は鋳片焼鈍後の結晶粒径が大きくなる傾向にあり、微小
凹凸が発生しやすため、冷延直前の冷却は不可欠であ
る。

【００３２】Ｎｉバランスが−１〜０．６のステンレス
鋼は、いわゆるＳＵＳ３０４、３０１、３０８、３１６
等である。

【００３３】（６）冷間圧延 冷間圧延は、５パス目までの各パスの圧下率は、各パス
の圧延前の板厚の１５％以下とする。１５％を超える
と、圧延時の過度の温度上昇により、加工誘起マルテン
サイト生成量が減少し、微小凹凸が発生し易くなるから
である。

【００３４】図２は、冷間圧延時の１パス当たりの最大
圧下率の圧延後の鋼板表面に発生する微小凹凸におよぼ
す影響を調べるために試験した結果の一例を示す図であ
る。この試験の条件は、前記（３）の焼鈍温度の影響を
調べた試験と焼鈍温度を１０８０℃とした以外は同じで
ある。

【００３５】図２から明らかなように、１パスの圧下率
が１５％を超えると、冷間圧延中に被圧延材の温度が上
昇するため平均表面粗さＲａは０．２を超えた。

【００３６】６パス目以降は、各パスの圧下率は各パス
圧延前の板厚の１０％以下とする。圧延が進むにつれて
鋼板が硬化するので、圧延時の温度上昇が大きくなる。
よって、６パス以降は１パスの圧下率を小さくして、圧
延時の温度上昇を抑制し、加工誘起マルテンサイトの発
生を促進させる必要がある。

【００３７】次に、パス回数の総数は９回以上とする必
要がある。総圧下率が等しい場合、パス回数は多いほど
微小凹凸は小さい。これは、パス回数が多いほど１パス
毎の圧下率が小さくなるため、圧延中の温度上昇（発
熱）が小さくなり、加工誘起マルテンサイトの発生が増
加することによる。微小凹凸が消失したと判断できるパ
ス回数は最低９パス必要であることを後述する試験によ
り確認した。

【００３８】パス回数が多いほど微小凹凸は発生しにく
いとはいえ、仕上げまで２０パスを超えるような圧延で
は生産効率が極端に悪くなり実用的でない。また、２０
回を超えてパス回数を増加させても微小凹凸を消失させ
る効果は飽和し、光沢が鈍くなるだけである。よって、
仕上げ冷延までのパス回数の総数の上限は２０回とする
のが好ましい。

【００３９】冷延の総圧下率は下記する理由により６０
〜８０％とする必要がある。

【００４０】すなわち、冷間圧延の総圧下率が６０％未
満であると、圧延後の鋼板表面の平均粗さを０．２μｍ
以下にすることができないからであり、また８０％を超
えると冷間圧延中に加工熱により被圧延材の温度が高く
なり加工誘起マルテンサイトの生成が少なくなるからで
ある。図３は、パス回数が冷間圧延後の鋼板表面に発生
する微小凹凸にどのように影響するかを調べるために試
験した結果の一例を示す図である。

【００４１】図４は、総圧下率が冷間圧延後の鋼板表面
に発生する微小凹凸にどのように影響するかを調べるた
めに試験した結果の一例を示す図である。

【００４２】これらの試験は以下の条件でおこなった。

【００４３】ＳＣ法により、Ｎｉバランスが−０．７８
と−１．２８である２種のオーステナイト系ステンレス
鋼の厚さ２．０ｍｍの薄鋳片に鋳造し、次いで１０８０
℃で焼鈍して下記の２条件で冷間圧延を施し、得られた
冷延鋼板の表面平均粗さＲａを測定した。

【００４４】 冷間圧延前の鋳片の冷却：Ｎｉハ゛ランス −０．７８ ・・１５℃に冷風冷却 Ｎｉハ゛ランス −１．２８ ・・ 冷却なし（室温２２℃ ） １）図３の圧延条件 ４パス圧延の各圧下率：各約２５％ ５パス圧延の各圧下率：各約２０％ ６パス以上の圧延の５パスまでの各圧下率：各１５％ ６パス以上の圧延の６パス以降の各圧下率：各１０％ ２）図４の圧延条件 総圧下率 : 45% 55% 65% 70% 80% １〜５パスまでの各圧下率(%):各5/9 各8/12 各11/15 各10/15 各9/14 ６以降の各圧下率(%) :各3/8 各4/7 各 6/9 各 7/10 各5/10 総パス回数 : 9 9 9 10 14 総圧下率 ：４５〜８０％ 図３に示すように、パス回数が９回以上で平均表面粗さ
Ｒａが０．２μｍ以下となった。また、図４に示すよう
に総圧下率が６０％以上の圧延では、平均表面粗さは
０．２μｍ以下となった。

【００４５】なお、８０％を超える圧延では板の形状が
良好でない場合が生じ、加工硬化によりロールにかかる
負担も大きい。

【００４６】圧延ままで製品に使用することができ、必
要に応じて焼鈍酸洗しても表面状態は良好である。

【００４７】

【実施例】表１に示す５種の化学組成のオーステナイト
系ステンレス鋼を溶製した。温度が１５１５℃〜１５３
０℃の１０ｔｏｎの溶鋼を内部水冷方式の双ロール横注
ぎ式連続鋳造機により、７０ｍ／分の鋳造速度で、厚さ
２〜３ｍｍ、幅７００ｍｍの鋳片に連続鋳造した。

【００４８】

【表１】

【００４９】それらの鋳片は、表２〜４に示す各温度で
焼鈍した後、酸洗して鋳片を冷間圧延した。

【００５０】

【表２】

【００５１】

【表３】

【００５２】

【表４】

【００５３】表２〜４に示すように一部の鋳片は、圧延
前に冷風により冷却して２０℃以下にして圧延した。ま
た、全て総圧下率を７０％とし、各パスの圧下率は表２
〜４に示す通りとした。

【００５４】圧延後の鋼板の表面粗さは、圧延方向に１
０点測定し、平均をその試料の表面粗さ（Ｒａ）とし、
０．２μｍ未満を表面性状が良好として、表２〜４の評
価欄に○印を、０．２μｍ以上の場合は×印を付した。

【００５５】なお、微小凹凸とマルテンサイト量は相関
関係があるので、各試料のマルテンサイト量も求めた。
マルテンサイト量は、フェライト量から算出した。フェ
ライトメーターで１０点のフェライト量を測定し、平均
をその試料のフェライト量とした。フェライト量から
式によりマルテンサイト量を算出した。

【００５６】 Ｆ（X）＝−０．０１３５・X・X＋２．２７・X ・・・・・・ Ｆ（X）：加工誘起マルテンサイト量（％）、X：フェライト量（％） 表２〜４から明らかなように、本発明で規定する範囲内
のＮｉバランス、冷却条件、パス回数で冷間圧延するこ
とにより表面性状の良好な冷延板が得られる。しかし、
Ｎｉバランス、冷却条件、パス回数が本発明で規定する
範囲外であると表面性状が良好な冷延板は得られない。

【００５７】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、薄鋳片の結
晶粒の制御をおこなわずに冷間圧延しても、微小凹凸の
ない表面性状の良好なオーステナイト系ステンレス薄鋼
板を安定的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼鈍温度と平均粗さの関係を示す図である。

【図２】１パス最大圧下率と平均粗さの関係を示す図で
ある。

【図３】パス回数と平均粗さの関係を示す図である。

【図４】仕上げ冷延率と平均粗さの関係を示す図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白井 善久 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E002 AA07 AD05 BC01 BC05 BC07 BD02 BD07 BD09 BD10 CA02 CB03 4K037 EA12 EA21 EB14 EC02 FF03 FG01 FG10 HA05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記式で示すＮｉバランスが−０．６未満
   のオーステナイト系ステンレス鋼の溶鋼を、厚さ８ｍｍ
   以下の薄鋳片に鋳造し、１０００〜１１５０℃の温度域
   で１〜８分保持する焼鈍を施し、次いで酸洗して冷間圧
   延するに際し、各パスの圧延直前の薄鋳片の温度を２０
   ℃以下とし、５パス目までの各パスの圧下率を、各パス
   前の板厚の１５％以下とし、６パス目以降から最終パス
   までの各パスの圧下率を、各パス前の板厚の１０％以下
   とし、かつ、パス回数の総数を９回以上、総圧下率を６
   ０〜８０％として冷間圧延することを特徴とする、表面
   平均粗さＲａが０．２μm 未満の表面性状の良好なオー
   ステナイト系ステンレス薄鋼板の製造方法。 Niハ゛ランス＝Ni+30(C+N)+0.5Mn-1.1(Cr+Mo+1.5Si)+8.2 ここで、元素記号は各元素の鋼中含有量（重量％）を示
   す
2. 【請求項２】下記式で示すＮｉバランスが−１未満のオ
   ーステナイト系ステンレス鋼の溶鋼を、厚さ８ｍｍ以下
   の薄鋳片に鋳造し、１０００〜１１５０℃の温度域で１
   〜８分保持する焼鈍を施し、次いで酸洗して冷間圧延す
   るに際し、５パス目までの各パスの圧下率を、各パス前
   の板厚の１５％以下とし、６パス目以降から最終パスま
   での各パスの圧下率を、各パス前の板厚の１０％以下と
   し、かつ、パス回数の総数を９回以上、総圧下率を６０
   〜８０％として冷間圧延することを特徴とする、表面平
   均粗さＲａが０．２μm 未満の表面性状の良好なオース
   テナイト系ステンレス薄鋼板の製造方法。 Niハ゛ランス＝Ni+30(C+N)+0.5Mn-1.1(Cr+Mo+1.5Si)+8.2 ここで、元素記号は各元素の鋼中含有量（重量％）を示
   す