JP2000094006A - 薄いステンレス鋼ストリップを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄いステンレス鋼ストリップが凝固した後
に、コアに現れる気孔が確実に塞がれることが保証され
るプロセスを提供する。 【解決手段】 二つの冷却された移動壁を有する鋳造装
置において８mm以下の厚さのストリップの形態で溶鋼を
直接凝固させ、そして前記ストリップを熱間圧延するこ
とによって、薄いステンレス鋼ストリップを製造する方
法であって、前記ストリップの凝固がそれが前記壁を出
るときまでに実質的に完了する方法において、熱間圧延
が圧延機上で実施され、この圧延機のワークロールが４
００〜９００mmの直径を有し、ストリップが圧延機を出
るときのそのストリップの温度が８００〜１１００℃で
あり、熱間圧延を行う間のストリップの圧下率が１５〜
５０％であることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄いステンレス鋼の
ストリップの製造方法に関し、ストリップを液体金属か
ら直接に、水平軸を有する二つの回転するロールの外壁
のような、凝固したストリップと同じ速度で移動する二
つの冷却された壁からなる鋳型の中で凝固させる方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】工業規模で展開されていて ”ツインロ
ールキャスティング”と称される鋳造プロセスにおい
て、ストリップの品質に関連する主要な問題の一つは、
ストリップのコアに多孔質巣（porosity）が存在する可
能性があることである。この多孔質巣が、ストリップが
受けるその後の改質工程（酸洗い、焼なまし、冷間圧
延、およびその他の改質処理）から出てくる製品に見い
だされるとき、それは製品の適用分野を限定してしま
う。というのは、この多孔質巣が原因で機械的特性が劣
化するからである。

【０００３】ツインロール鋳造ストリップのコアにおい
てこの多孔質巣が現れる原因は、（もっと大きな範囲の
スケールで）インゴットの中に引け巣（shrinkage cavi
ty）が現れたり、通常の連続鋳造製品における中央部に
多孔質巣が現れる原因と類似している。すなわち、製品
の凝固（これは通常はストリップが鋳型の壁から出ると
きに実質的に完了する、すなわちこのときストリップの
コアは完全に液体状態にはない）が完全に均一に生じな
いときに、まだ液体の金属を含むポケット（孤立した空
所）が固体金属によって閉鎖されるためである。これら
のポケットが含む液体金属の冷却と凝固に伴ってこの金
属は収縮し、それによって空所（void）が生じる。これ
は凝固が終了する前に満たされ得ない。というのは、こ
の閉鎖されたポケットに新しい液体金属はもはや供給さ
れないからである。これらの気孔（pore）は、分解した
ガスの放出が原因で通常は製品の表面の近くに生じる
”ブローホール（blowhole）”と呼ばれる球形の欠陥
とは区別されなければならない。

【０００４】欧州特許（ＥＰ）０,３９６,８６２号は、
鋼ストリップのツインロール・キャスティングの間に、
中央部の多孔質巣とその他のあらゆる内部欠陥と表面欠
陥を解消するためのプロセスを提案している。このプロ
セスによれば、鋳造ロールはそれらの表面上に、両方の
ロール上でオフセット（食い違い）になった形態で配置
された正確な寸法を有する円周溝を有する。その目的
は、ロールの表面上での凝固した金属のシェル（殻）が
分離するのを防ぐことであり、この分離によってストリ
ップの凝固における不規則さが生じるのである。しか
し、そのような分離を防ぐだけでは、中央部の多孔質巣
の出現を完全に防ぐには不十分であるように思われる。

【０００５】日本特許（ＪＰ）８２５２６５３号は、鋳
造工程に伴って、ストリップが下記の不等式を満足する
条件下で熱間圧延を受けることを含むプロセスを提案し
ている： ｒ≧（2.74×10^-5Ｔ²−6.88×10^-2Ｔ＋43.55）（ｔ₀／
ｗ₀） ここで： ｒ：熱間圧延圧下率 Ｔ：熱間圧延温度（℃） ｔ₀：ストリップの厚さ方向での気孔の直径 ｗ₀：ストリップの幅方向での気孔の直径。

【０００６】従って、このプロセスによれば、この圧延
の間に気孔が塞がれるのに十分な圧下率で熱間圧延を実
施する必要があり、この最小の比率は圧延温度（すなわ
ちストリップがロールの先端（nip）に入るときの温
度）および気孔の形状と向きに依存する。しかし、これ
らの圧延条件は全ての気孔を確実に塞ぐには依然として
不十分であり、特に、これらの圧延条件は、塞がれた気
孔が、ストリップを改質する間またはこれから得られる
製品を使用する間に再び開く（これはストリップまたは
製品が破壊する原因となる）のを必ずしも防止しない、
ということが見いだされた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スト
リップが十分に凝固した後にそのコアに現れる中央部の
気孔が確実に塞がれることが保証されるプロセスを提供
することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
の主題は、二つの冷却された移動壁を有する鋳造装置に
おいて８mm以下の厚さのストリップの形態で溶鋼を直接
凝固させ、そして前記ストリップを熱間圧延することに
よって、薄いステンレス鋼ストリップを製造する方法で
あって、前記ストリップの凝固がそれが前記壁を出ると
きまでに実質的に完了する方法において、熱間圧延が圧
延機上で実施され、この圧延機のワークロール（作業ロ
ール：work rolls）が４００〜９００mmの直径を有し、
ストリップが圧延機を出るときのそのストリップの温度
が８００〜１１００℃であり、熱間圧延を行う間のスト
リップの圧下率（厚さ縮小率）が１５〜５０％であるこ
とを特徴とする方法である。好ましくは、熱間圧延はス
トリップの鋳造と直結して実施される。鋳造装置は”ツ
インロール・キャスティング”タイプのものとすること
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】上の説明で理解されるように、本
発明の目的は、熱間圧延機のワークロールの直径と、ロ
ールを出るときのストリップの温度、および熱間圧延を
行う間のストリップの圧下率に関する要件の組み合わせ
によって達成される。

【００１０】本発明は、あらゆるクラスのステンレス鋼
の鋳造に適用され、そのようなクラスとは、通常、１％
以下の炭素含有量、１％以下のケイ素含有量、１５％以
下のマンガン含有量、１０〜３０％のクロム含有量、５
％以下の銅含有量、および０.５％以下の窒素含有量を
有するものである（以上の含有量は重量％を示す）。こ
れらの鋼はまた、多量のニッケル（４０％以下）または
モリブデン（８％以下）を含有していてもよい。さら
に、通常あることであるが、他の元素が不純物としてま
たは合金元素として金属中に存在していて、そのような
元素とは特に、硫黄、リン、チタン、ニオブ、およびジ
ルコニウムである。これらの総含有量は２重量％を超え
てはならない。

【００１１】上述したように、薄いツインロール鋳造ス
テンレス鋼ストリップは、それが凝固する間に液体のポ
ケットが固体の金属で閉鎖されるとき、そのコアに多孔
質巣を生じさせる可能性が高い。この現象は、ペースト
状の領域が凝固する最後のときに生じ、この領域は ”
等軸晶領域”とも呼ばれていてロールと接触する二つの
凝固したシェルの間に位置し、そしてそのシェルは ”
柱状晶領域”とも呼ばれる。等軸晶領域はコントロール
するのが非常に困難であり、その厚さは柱状晶領域の凝
固速度に応じて変化しやすい。すなわち、等軸晶領域
は、柱状晶領域の成長が通常よりも速かった位置におい
て、予期される形態で局部的に閉鎖することがある。等
軸晶領域が閉鎖した位置から下流において、液体のポケ
ットには液体金属はもはや正常には再供給され得ず、こ
れらの液体ポケットが凝固するときに金属の収縮によっ
て気孔が形成される。それにもかかわらず、このような
ケースは非常にまれであり、そして実際には、一般に、
液体ポケットの隔離は液体中で等軸結晶が密集すること
によって生じ、これによって等軸晶領域を遮断するプラ
グ（栓）が形成される。等軸晶領域に形成される気孔は
ガスを含まないチャンネルと巣（cavity）の群からな
り、その最大寸法は、薄板（sheet）の厚さ方向におい
て、等軸晶領域の厚さに相当し（すなわち１００〜４０
０μm）、チャンネルとキャビティの長さは他の方向に
おいて１〜２mm程度であろう。上述したように、これら
は、ガスの放出によって生じる球形のブローホールでは
なく、あるいはストリップの表面に現れる内部欠陥でも
ない。

【００１２】本発明の基本的なアイデアは、凝固したス
トリップが熱間圧延されている間に、中央部の気孔が塞
がれるだけでなく（これは公知のことである）、圧延に
よって、対向する気孔の壁が実際に溶接される条件をつ
くりだすことである。このようにして、ストリップが引
き続き成形される間、またはそのようにして製造された
製品を使用する間に気孔が開く危険がなくなることが保
証されるだろう。ストリップが熱間圧延されている間、
二つの段階が生じる。第一に、ストリップの厚さが減少
するときに、欠陥の内部壁がしだいに接近し、そして互
いに接触する。次いで、この接触が起きたならば、鋼の
成分元素の界面を通しての拡散によって壁の溶接が生じ
る。しかし、ストリップが圧延機のロール先端を離れる
直前には、壁はすでに有効に溶接されていなければなら
ず、さもなければ、ストリップがロールを離れるときに
生じるストリップの圧縮からの解放によって、壁の部分
的な分離が起こるだろう。

【００１３】溶接の有効性は本質的に二つのパラメータ
ーに依存する：圧延機の中での壁の強制接触の持続時
間、およびこの接触が起こるときの温度である。従っ
て、この強制接触はストリップが圧延機に入った後にで
きるだけ早く起きなければならず、そしてその持続時間
は主として、与えられた圧延速度（これは、インライン
（直列式）圧延の場合、圧延される前のストリップの厚
さによって大きく決定される）について、圧延機のワー
クロールの直径とストリップに加えられる圧下率に依存
する。ロールの直径が大きいほど、そして圧下率が大き
いほど、気孔の壁の強制接触は速く行われ、そして時間
が長くなる。しかし、必要なことの全てはストリップを
できるだけ大きな圧下率とロール直径で圧延することで
ある、と説明するのは、課題を満足に解決するための説
明として十分ではないだろう。その理由は、ストリップ
の熱間での変形能を超える過大な圧下率は、絶対に避け
なければならないストリップ上での表面亀裂の出現をも
たらすからである。さらに、気孔の壁の強制接触が起き
る温度は、圧延機の中でのストリップの入り口温度だけ
でなく、ストリップとロールの接触時間にも依存する。
というのは、この接触によってストリップは冷却するか
らである。ストリップの与えられた入り口温度につい
て、ロールが非常に大きい直径を有しているとすれば、
ストリップの冷却によって、気孔壁が十分に溶接され得
るはずの十分に高い温度に達しないという危険性があ
る。このことについては、ストリップがロールを出ると
きのストリップの温度の値が、ロールの先端において気
孔が互いに溶接されたという現実の可能性についての良
好な示唆を与える。

【００１４】従って、ロールを出るときのストリップの
温度は気孔を溶接させるのに十分なほどに高くなければ
ならないが、しかしそれは、ロールへの過大な温度負荷
が避けられるように、あまり高くあってはならない。こ
れはロール表面の劣化をもたらし、ひいては過大な粗さ
の形でのストリップの表面の外観の劣化をもたらすだろ
う。従って、ストリップの一般的な品質に逆影響を及ぼ
す第二の効果を得ることなく、本発明の目的を達成する
ことができるが、それは、ロールの直径、圧下率、およ
び圧延機を出るときのストリップの温度が適当な形で組
み合わされた場合にだけ、そうである。

【００１５】

【実施例】これらのパラメーターをどのように組み合わ
せる必要があるのかを決定するために、一連の試験が行
われ、このとき、与えられたタイプのステンレス鋼につ
いて、圧延機のワークロールの直径、ストリップの圧下
率、および圧延機を出るときのストリップの温度を変化
させた。圧延機は鋳造装置と直結して設置された。各々
の試験は、気孔の溶接が有効であったか否かを決定する
のを可能にする特性表示を含んでいた。この特性表示
は、引張り試験片を破壊し、その破壊表面を検査するこ
とにある。もし破壊表面が引張り試験の間に開いた気孔
を呈するならば、溶接は満足なものでなかったと結論で
きるだろう。もし破壊表面が明らかな気孔を呈しないな
らば、溶接は満足であったと結論できる。

【００１６】表１は試験を行った鋼の組成を示し、試験
結果を表２に示す。種々の元素の含有量は重量％で表し
ている。表１はまた、試験を行ったストリップについ
て、鋳造ロールを出るときのストリップの厚さと、これ
に対応して鋳造ロールと熱間圧延機の間で測定した鋳造
速度をも示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】タイプＡおよびＡ’の鋳造の組成は、ＡＩ
ＳＩ ３０４タイプの通常のオーステナイトステンレス
鋼の組成に相当する。タイプＢの鋳造はＡＩＳＩ ４３
０タイプのフェライトステンレス鋼に相当する。タイプ
Ｃの鋳造はチタン安定化ＡＩＳＩ ４０９タイプのフェ
ライトステンレス鋼に相当する。

【００１９】表２は、対応する試験条件を用いてこれら
の鋳造から得られたストリップについて行った試験の結
果を与える。

【００２０】

【表２】

【００２１】これらの試験から、下記の三つの条件が組
合わさったとき、ストリップの表面での亀裂の発生を伴
わずに、および表面での過剰な粗さを伴わずに、有効な
気孔の溶接が得られることが明らかである：圧延機のワ
ークロールの４００〜９００mmの直径；圧延を行う間の
ストリップの１５〜５０％の圧下率；圧延機を出るとき
のストリップの８００〜１１００℃の温度。

【００２２】一方、試験条件下で、ストリップの厚さと
鋳造速度の組み合わせの影響は認められなかった。タイ
プＡ’の鋳造の結果は、同一の鋳造パラメーターについ
て、タイプＡの鋳造の結果と同一である。

【００２３】前述したように、これらの試験は、鋳造装
置と直結してストリップの巻き取り装置の前に設置した
熱間圧延機を用いて行った。本発明の主旨の範囲内にお
いて、この特徴点は絶対に必須ではなく、熱間圧延は鋳
造装置および巻き取り装置から離れた装置で行ってもよ
く、従って、鋳造ままのストリップがまだ巻き取られて
いない状態で再加熱された後で熱間圧延を行ってもよ
い。しかし、インライン圧延は様々な理由から推奨され
る。第一に、この解決法は操作の連続性と関連して経済
的な利点を有する。まず第一の事実として、ストリップ
の製造プロセスが短縮される。さらに、鋳造ストリップ
は適当な圧延温度を得るのに十分なほどに高温であろう
から、巻き取り機と比較的高出力の再加熱装置を設置し
ないことによる省力化が行われ、このことはおそらく、
鋳造ロールからの出口と圧延機への入り口の間でのスト
リップからの放熱を停止するカバーを用いれば、より可
能である。しかし、ストリップを再加熱する必要がある
ことが判明した場合は、これを低出力の誘導炉を使用し
て実施することができ、その出力は、移動しているスト
リップの温度を数百度上昇させれば十分である。さら
に、インライン圧延は鋳造ままのストリップを巻き取る
必要を不要にし、この巻き取りの間に非再結晶組織を有
する比較的厚いストリップにおいてストリップにダメー
ジを与える危険性を解消する。最後に、ストリップを室
温から熱間圧延温度まで再加熱する必要がないので、通
常この操作の間に生じるストリップの表面の再酸化が無
くなる。そのような再酸化によってスケールが形成さ
れ、これはストリップと圧延機のロールの両者が皮殻で
覆われる危険に至らせ、従って酸洗いの後の製品の表面
の外観の劣化を生じさせる危険に至らせる。

【００２４】本発明は、ツインロール鋳造装置にだけで
なく、移動するストリップのような、二つの冷却された
移動表面の間で薄いステンレス鋼ストリップを鋳造する
ためのあらゆるタイプの装置に適用される。

フロントページの続き (72)発明者 グラタコス・パスカル フランス国57000 メス，プラス・サンジ ャック ４

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二つの冷却された移動壁を有する鋳造装
   置において８mm以下の厚さのストリップの形態で溶鋼を
   直接凝固させ、そして前記ストリップを熱間圧延するこ
   とによって、薄いステンレス鋼ストリップを製造する方
   法であって、前記ストリップの凝固がそれが前記壁を出
   るときまでに実質的に完了する方法において、熱間圧延
   が圧延機上で実施され、この圧延機のワークロールが４
   ００〜９００mmの直径を有し、ストリップが圧延機を出
   るときのそのストリップの温度が８００〜１１００℃で
   あり、熱間圧延を行う間のストリップの圧下率が１５〜
   ５０％であることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 熱間圧延は鋳造装置と直結して設置され
   た装置において行われることを特徴とする、請求項１に
   記載の方法。
3. 【請求項３】鋳造装置の冷却された壁は水平軸を有する
   二つの回転するロールの表面からなることを特徴とす
   る、請求項１または２に記載の方法。