JP2765392B2 - 二相ステンレス鋼熱延鋼帯の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、耳割れなどの欠陥の
ない表面品質の良好な二相ステンレス鋼熱延鋼帯を効率
よく製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】二相ステンレス鋼は、耐海水性をはじめ
とする優れた耐食性を有するため、各種化学工業プラン
トや海洋構造物など、広範な分野において賞用されてい
る。

【０００３】しかし、二相ステンレス鋼は熱間加工性が
良くないため、連続熱間圧延で鋼帯を製造する際に、熱
延板に耳割れ等の表面欠陥が発生し、またコイル巻取り
時にコイル破断が起こりやすく、生産の歩留りと能率が
低下するという問題がある。

【０００４】そのために、従来二相ステンレス鋼の鋼帯
の製造は鋼塊法で製造したインゴットを分塊圧延して得
たスラブあるいは連続鋳造法により製造したスラブを事
前に加工−熱処理して熱間圧延をしてきた。

【０００５】例えば、特開昭52−6330号公報には、二相
ステンレス鋼の分塊圧延前あるいは厚板圧延前または厚
板圧延後の仕上処理において、鋼に 500〜 800℃で温間
加工を加えてフェライト粒を伸長粒にすると同時に粒界
に析出したオーステナイト相を分断し、その後 900〜11
00℃に１〜20hr保持して、フェライト粒とオーステナイ
ト粒を整粒化して均一なフェライト−オーステナイト二
相共存鋼とすることにより、耳割れの発生を防止する方
法が開示されている。

【０００６】一方、本出願人は二相ステンレス鋼の化学
組成および熱間圧延法の両面から改善を加えて、耳割れ
およびコイル破断を防止する発明をなし、先に特許出願
を行った (特開平２− 25203号公報参照) 。

【０００７】上記本出願人の先願の発明の方法では、
Ｂ： 0.002〜 0.008％（以下、成分含有量の％は質量％
を意味する）を含有させて、Mo、Ｗなどの粗大炭化物や
窒化物の粒界偏析を防止して、粒界脆化による割れを防
止する、粗圧延 (予備圧延) でスラブ表面およびコー
ナー部の結晶粒を微細化し、粗圧延後の混粒を再加熱に
より整粒化し、偏析を軽減する、上記の粗圧延の
後、再加熱し、仕上圧延温度 950℃以上で熱間圧延を行
い、σ相の析出を防止して、σ相脆化による割れを防止
する、という改良の総合効果により、熱延板の耳割れ発
生が抑制される。

【０００８】また、 450℃以下でコイルに巻取ることに
より、 475℃脆化 (15〜70％のCrを含有するステンレス
鋼を 450〜500 ℃に長時間曝したときに現れる脆化現
象) によるコイル破断が防止される。

【０００９】しかし、上述の方法はいずれも熱間圧延前
に２回以上の加熱、或いは加熱と予備圧延を行う必要が
あり、生産能率が高いとは言えず、実生産上は未だ解決
すべき課題を残している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、連続鋳造ス
ラブの予備の粗圧延や熱処理を行わなくても耳割れやコ
イル破断を発生させることなしに熱間圧延およびコイル
巻取りを行うことができ、歩留りと生産能率の向上を達
成できる二相ステンレス鋼の熱延鋼帯の製造方法を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記Ｉのお
よびの化学組成をもつ二相ステンレス鋼の連続鋳造ス
ラブを、下記IIのプロセスで処理することを特徴とする
二相ステンレス鋼熱延鋼帯の製造方法を要旨とする。

【００１２】Ｉ．連続鋳造スラブの化学組成（質量％） Ｃ：0.2 ％以下、 Si： 2.0％以下、 Mn： 2.0％
以下、Ｐ：0.04％以下、 Ｓ：0.03％以下、 Cr： 20
〜35％、Mo：0.5 〜 6.0％、Ｎ：0.08〜0.30％、Ni：
4.0〜9.0 ％、Ｂ：0.0020〜0.0080％、 sol.Al:0.010
〜0.050 ％、Ca：0.0010〜0.0080％、残部Feおよび不可
避不純物。

【００１３】 上記の合金成分に加えて、更に、C
u：0.60％以下、Ｗ：0.05〜0.8 ％、Ｖ：0.05〜 1.5
％、Nb：0.01〜 0.5％およびTi：0.01〜0.5 ％の中の１
種以上を含有する組成。

【００１４】II. 処理プロセス 上記組成の連続鋳造スラブを、予備熱処理や予備圧延を
行うことなく、1200〜1300℃の温度に加熱し、仕上温度
950℃以上で熱間圧延し、450 ℃以下で巻き取る。

【００１５】

【作用】本発明の二相ステンレス鋼熱延鋼帯の製造方法
では、上記の化学組成と処理プロセスの組合せの相乗的
な効果として前記の目的を達成し得るのであるが、特に
二相ステンレス鋼中に適正範囲のＢ、CaおよびAlを含有
させ、熱延加熱からコイル巻取りまでの温度条件を適正
化したことが本発明方法の大きな特徴である。

【００１６】まず本発明の対象となる二相ステンレス鋼
の化学組成を上述のように限定した理由を説明する。

【００１７】Ｃ： 0.2％以下 Ｃは鋼の強度を得るために通常 0.005％以上含有させる
が、Ｃ含有量が過大になると炭化物が結晶粒界に析出し
て耐食性と熱間加工性を劣化させるので 0.2％以下にと
どめるのがよい。

【００１８】Si： 2.0％以下 溶鋼精錬時に脱酸剤として作用するとともに、フェライ
ト生成元素としてフェライト (α) とオーステナイト
(γ) の比率を望ましい範囲に保ち、耐食性を向上させ
る成分である。しかし、Siが 2.0％を超えると鋼の靱性
を害する。

【００１９】Mn： 2.0％以下 溶鋼精錬時に脱酸剤として作用し、またＳと化合してMn
Ｓを形成して熱間脆性を抑える。さらにオーステナイト
安定化元素として作用するが、二相組織のバランスを保
つために 2.0％以下とする。

【００２０】Ｐ：0.04％以下 Ｐは結晶粒界の結合力を低下させ、熱間加工性を劣化さ
せる不純物である。特に二相ステンレス鋼においては、
Ｐはオーステナイト粒よりもフェライト粒に多く固溶し
てフェライト相の高温変形能を著しく劣化させ、フェラ
イトとオーステナイトの結晶界面からの割れ発生の原因
となる。0.04％は許容上限値であるが、これ以下ででき
るだけ少ない方がよい。

【００２１】Ｓ：0.03％以下 Ｓも結晶粒界に偏析して結晶粒界の結合力を著しく低下
させ、熱間加工性を劣化させる不純物である。0.03％以
下でできるだけ少ない方がよい。

【００２２】Cr：20〜35％ Crはフェライト安定化元素で、耐食性の改善のために必
須の成分である。適正な二相組織を得るために20％以上
を含有させる必要がある。しかし、35％を超えるとσ相
脆化が生じやすくなるので上限を35％とする。

【００２３】Mo： 0.5〜6.0 ％ 二相ステンレス鋼の耐酸性、耐孔食性は主にNi、Cr、M
o、Ｎの含有量で支配される。Moはフェライトをベース
にした二相ステンレス鋼を得るためには 0.5％以上の含
有が必要であるが、6.0 ％を超えると種々の脆化が生じ
やすくなる。

【００２４】Ｎ：0.08〜0.30％ Ｎは強力なオーステナイト安定化元素で、耐局部腐食性
と機械的性質、特に引張強さ、靱性、延性を向上させる
ので0.08％以上含有させる。しかし、Ｎ含有量が0.30％
を超えると衝撃遷移温度特性を劣化させる。

【００２５】Ni： 4.0〜9.0 ％ Niも強力なオーステナイト安定化元素で、耐食性の改善
に有効であり、二相ステンレス鋼の基本的な組織と性質
を確保するためには、その含有量を 4.0％以上とする必
要がある。しかし、フェライト・オーステナイトの二相
組織を得るために、Cr、Cu、Mo、Ｎとのバランスを考慮
して上限を 9.0％とする。

【００２６】Ｂ：0.0020〜0.0080％ Ｂは結晶粒界にＢ炭窒化物として微細に析出し、結晶粒
を微細化するとともに粒界の脆化を防止する作用をもつ
元素である。即ち、Ｂが0.0020％以上になると、熱間加
工性が改善され、熱間圧延時に粒界から発生する耳割れ
が抑制される。

【００２７】一方、Ｂが0.0080％を超えるとＢ炭窒化物
が粗大になり、かえって耳割れが発生しやすくなる。

【００２８】sol.Al： 0.010〜0.050 ％ Alはフェライト安定化元素で、また強力な脱酸剤として
作用し、結晶粒を微細化して熱間加工性を改善する。こ
のような作用効果を得るには 0.010％以上含有量させる
必要がある。ただし、脱酸作用、結晶粒微細化作用は
0.050％までで充分である。

【００２９】Ca：0.0010〜0.0080％ Caは熱間加工性を低下させる鋼中の硫化物をCaＳに置換
して、結晶粒内や粒界に微細に分散させ、粒界の脆化を
防止する。したがってCaを適正量含有させると、耳割れ
の発生を防止することができる。かかる効果が顕著にな
るのはCa含有量が0.0010％以上になったときである。し
かし、その含有量が0.0080％を超えると溶接性等が低下
する。

【００３０】本発明の対象となる二相ステンレス鋼は、
上記の成分以外に下記の成分の中から選ばれる１種以上
の成分を含有させることができる。

【００３１】Cu：0.60％以下 Cuはオーステナイト生成元素で、鋼中に均一に固溶し耐
食性を増す。また浸炭、窒化に対する抵抗を増し、耐酸
化性を向上させるが、0.60％を超えると鋼の熱間加工性
が劣化するので添加する場合はその含有量の上限を0.60
％とする。

【００３２】Ｗ：0.05〜0.8 ％ Ｗは、その適量がCr、Moと共存する場合に海水に対する
鋼の耐孔食性と耐隙間腐食性を向上させる。その効果は
0.05％未満では発揮されない。一方、Ｗが 0.8％を超え
ると鋼の加工性と溶接性が劣化する。

【００３３】Ｖ：0.05〜1.5 ％ Ｖはフェライト生成元素であり、0.05％以上を含有させ
ることにより結晶粒を微細化し、高温クリープ強度を増
大させるが多量に添加すると熱間加工性が劣化する。適
正な含有量の範囲は0.05〜1.5 ％である。

【００３４】Nb：0.01〜0.5 ％ Nbはフェライト安定化元素であり、0.01％以上含有させ
ることにより微細な炭窒化物を形成して結晶粒を微細化
するとともに耐食性を改善する。しかし 0.5％以上含有
させても効果の増大は少ないので上限値を 0.5％とす
る。

【００３５】Ti：0.01〜0.5 ％ Tiはフェライト生成元素で強化な脱酸・脱窒効果があ
り、Ｃ％の５倍以上の含有量で粒界腐食防止の効果が顕
著になる。しかし、Tiを多量に添加するとTiの酸化物や
窒化物の介在物が生成し、表面性状を劣化させるのでそ
の含有量は0.01〜0.5 ％の範囲とすべきである。

【００３６】本発明の製造方法においては、上述の化学
組成を有する二相ステンレス鋼を溶製し、連続鋳造によ
ってスラブを製造する。このスラブを必要に応じて適度
に表面疵の手入れをした後、1200〜1300℃に加熱して熱
間圧延を行う。

【００３７】スラブの加熱温度を1200〜1300℃とする理
由は次のとおりである。即ち、加熱温度が1300℃を超え
るとスラブ表面が溶融して、いわゆるバーニング現象が
起こり、加熱炉内でのスラブ形状が悪化し、酸化ロスに
よって歩留りも低下する。また、スラブ加熱温度が1200
℃よりも低い場合には、熱間圧延の仕上温度が低くなり
すぎて、σ相析出温度域で圧延することになり熱延板に
耳割れが発生しやすくなる。

【００３８】スラブ加熱後の熱間圧延工程では、およそ
150〜240mm 厚のスラブから２〜８mm厚の鋼帯に圧延す
る。この時、仕上温度（最終パスでの温度）を 950℃以
上とする。前述したように 950℃より低温になるとσ相
が生成し、そこで加工するとσ相脆化による耳割れ等の
欠陥が発生するからである。

【００３９】熱間圧延で製造された鋼帯はコイルに巻取
られる。この巻取り温度を 450℃以下とするのは、これ
より高い温度で巻取ると、450 〜 500℃で 475℃脆性が
現れ、あるいはσ相の生成によりコイルが破断すること
があるからである。

【００４０】なお、仕上げ圧延後はσ相の生成防止およ
び 475℃脆性の抑制と工程短縮のために、ホットランス
プレーなどによって冷却することが望ましい。

【００４１】上述のごとく、本発明の製造方法において
は素材の二相ステンレス鋼中に熱間加工性を改善する効
果を有するＢ、sol.AlおよびCaを含有させるとともに、
連続鋳造スラブの熱間圧延前の加熱温度、熱延仕上温度
およびコイル巻取り温度がσ相脆性、475 ℃脆性を回避
できるように選定されている。したがって、熱間圧延に
先立ってスラブの予備圧延や熱処理を行わなくても、熱
間圧延中の耳割れなどの欠陥がなく、巻取りの際のコイ
ル破断のない鋼帯を製造することができ、歩留りの向
上、生産能率の向上が達成できる。

【００４２】以下、実施例により本発明方法の効果を具
体的に説明する。

【００４３】

【実施例】表１に示す組成を有する二相ステンレス鋼
（No.1〜７）を電気炉−ＡＯＤプロセスで溶製し、連続
鋳造によってそれぞれ異なった厚みのスラブにした。な
お、No.1の鋼は、sol.AlとCaの含有量を図１に示すよう
に種々変化させたものを多数溶製し、表１にはその平均
組成を示してある。

【００４４】上記の各スラブにプレーナーで表面疵手入
れを施した後、後述する表２、表３および表４の各条件
で圧延を行って鋼帯を製造し、そのときの欠陥の発生状
況を調べた。その結果を表２〜４中に併記する。なお、
耳割れは目視観察で検出してその長さを計測した。

【００４５】

【表１】

【００４６】実施例１ 実施例１は本発明の請求項１記載の化学組成を有する二
相ステンレス鋼（表１のNo.1の鋼）であって、sol.Alと
Caの量を図１に示すように変えたものを素材とする例で
あり、表２に示すように事前の粗圧延 (予備圧延) を行
うことなく、本発明の条件で熱間圧延を行った。

【００４７】比較例１〜４は、Ｂ、sol.Al、Ca無添加の
鋼 (表１のNo.2の鋼) を使用したもので、その比較例１
では予備の粗圧延を２回行い、比較例２では、予備の粗
圧延を３回実施した。比較例４は実施例１とほぼ同じ条
件であるが、熱間圧延の仕上温度を 900℃と低くした。

【００４８】

【表２】

【００４９】図１は実施例１の二相ステンレス鋼熱延鋼
板の耳割れ発生状況を示す図である。なお、図中の○印
の中の数字は、耳割れ深さ(mm)を示す。

【００５０】図に示すように、Ｂ：0.0032％を含有する
素材で、sol.Alの 0.010％以上、Caの0.0010％以上を複
合添加することにより、耳割れ深さは０〜５mmとなり、
耳割れの発生を大幅に抑制ないし防止することができ
る。また表２に示すように、実施例１ではコイル破断は
発生しなかった。

【００５１】表２の比較例２および比較例３では、素材
の二相ステンレス鋼がAl、CaおよびＢを含有していない
ため、熱間圧延は本発明の条件を満たし、かつ予備の粗
圧延を実施して熱間圧延の加工度を低下させているにも
かかわらず耳割れの発生が実施例１より著しい。なお、
コイル巻取り温度は、実施例１と同様に450 ℃より低く
したので、コイル破断は発生しなかった。比較例４は熱
間圧延仕上温度が 950℃より低いため耳割れの発生が実
施例１より高い。

【００５２】実施例２ 実施例２は、本発明の請求項２記載の化学組成を有する
二相ステンレス鋼 (表１のNo.3の鋼) を素材とする例で
あり、表３に示すように予備の粗圧延を行うことなく、
本発明の圧延条件で熱間圧延を行った。比較例５では、
Ca無添加のNo.4の鋼を使用し、予備の粗圧延を２回実施
したこと以外は実施例２と同様の熱間圧延を行った。こ
の比較例５では、素材の二相ステンレス鋼がCaを含有し
ていないため、仕上熱間圧延は本発明の条件を満たし、
予備の粗圧延を実施して仕上熱間圧延の加工度を低下さ
せているにもかかわらず耳割れの発生が実施例２より著
しい。また、コイル巻取り温度が 450℃より高いためコ
イル破断が発生した。

【００５３】比較例６および比較例７は、Ｂ、Alおよび
Caを含有するNo.5の鋼を用いたが、比較例６は熱間圧延
の仕上温度が 950℃より低いため耳割れの発生が実施例
２より高い。比較例７はコイル巻取り温度が 450℃より
高いためコイル破断が発生した。これらに対し、本発明
の実施例２では耳割れの発生が極めて少なく、コイル破
断も発生しなかった。

【００５４】

【表３】

【００５５】実施例３ 実施例３は本発明の請求項２記載の化学組成を有する二
相ステンレス鋼 (表１のNo.6の鋼) を素材とする他の例
であり、表４に示すように予備の粗圧延を行うことな
く、本発明の条件で熱間圧延を行った。比較例８および
比較例９は実施例３と同様、Ｂ、Al、Caを含有する素材
(表１のNo.7の鋼) を使用したが、比較例８は熱間圧延
の仕上温度が 950℃より低いため耳割れの発生が実施例
３より多い。比較例９は仕上温度が 950℃より低く、か
つコイル巻取り温度は 450℃より高いために耳割れの発
生は比較例８よりも更に多くなり、コイル破断も発生し
た。

【００５６】これに対し、実施例３では耳割れの発生が
極めて少なく、コイル破断も発生しなかった。

【００５７】

【表４】

【００５８】上述のとおり、本発明方法によれば、予備
の粗圧延および再加熱や熱処理を行わず、一回の加熱と
熱間圧延で耳割れの発生が極めて少なく、コイル破断も
発生しない熱延板を製造することができる。比較例の結
果からみて、素材の二相ステンレス鋼中に特に適正量の
Ｂ、AlおよびCaを含有させることと、加工条件を適正に
選ぶことの両方が重要で、この二つの要件の総合効果と
して上記の効果が得られることが明らかである。

【００５９】

【発明の効果】本発明方法によれば、通常の熱間圧延に
先立ってスラブを熱処理したり、予備の粗圧延を行っ
て、再加熱してから熱間圧延を行うという手間のかかる
プロセスを採らなくても、耳割れ等の欠陥のない二相ス
テンレス鋼の熱延鋼帯が連続鋳造スラブから製造でき
る。また、コイル巻取り時のコイル破断を防止すること
ができる。したがって、生産能率の向上、製造工程の合
理化および歩留り向上と省エネルギーによる製造コスト
の低減効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】素材の二相ステンレス鋼のCaおよびsol.Alの含
有量と、熱延板の耳割れ発生との関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21D 8/02 C21D 9/46

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】質量％で、Ｃ： 0.2％以下、Si： 2.0％以
   下、Mn： 2.0％以下、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.03％以
   下、Cr：20〜35％、Mo：0.5 〜 6.0％、Ｎ：0.08〜0.30
   ％、Ni：4.0 〜 9.0％、Ｂ：0.0020〜0.0080％、sol.A
   l：0.010 〜 0.050％およびCa：0.0010〜0.0080％を含
   有し、残部Feおよび不可避不純物からなる二相ステンレ
   ス鋼の連続鋳造スラブを、予備熱処理および予備圧延を
   行うことなく、1200〜1300℃の温度に加熱し、仕上温度
   950℃以上で熱間圧延し、450 ℃以下で巻き取ることを
   特徴とする二相ステンレス鋼熱延鋼帯の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の合金成分に加えて更に質量
   ％で、Cu：0.60％以下、Ｗ：0.05〜0.8 ％、Ｖ：0.05〜
   1.5 ％、Nb：0.01〜0.5 ％およびTi：0.01〜0.5 ％の中
   の１種以上を含有する二相ステンレス鋼の連続鋳造スラ
   ブを、予備熱処理および予備圧延を行うことなく、1200
   〜1300℃の温度に加熱し、仕上温度 950℃以上で熱間圧
   延し、450 ℃以下で巻き取ることを特徴とする二相ステ
   ンレス鋼熱延鋼帯の製造方法。