JP2863407B2

JP2863407B2 - 表面欠陥の少ないステンレス鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2863407B2
Application number: JP8493293A
Authority: JP
Inventors: 哲郎竹下; 健二山田; 阿部　　雅之
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-04-12
Filing date: 1993-04-12
Publication date: 1999-03-03
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JPH06292907A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面欠陥が少ないステ
ンレス鋼板の製造方法、取り分けオーステナイト系ステ
ンレス鋼板の熱間圧延に際して発生する表面疵を、その
熱間圧延条件を規定することで、減少させる方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に熱間圧延されたステンレス鋼板の
エッジ部には表面疵が発生し易く、特に鋼板の割れや表
面凹凸に起因する表面疵内部にはスケールが生成して後
工程の酸洗時に十分除去されず、冷間圧延後に重大な表
面欠陥となり、製品歩留まりの低下を来す。取り分け、
熱間圧延時の微小割れに起因するヘゲ疵と称される表面
欠陥は、割れ発生後に生成するスケールが圧延により内
部に食い込み、酸洗工程で除去されずに冷間圧延工程に
供せられると、圧延方向に長い線状の欠陥となり歩留ま
り低下度が特に大きい。またこの微小割れ起因の表面欠
陥による歩留まり低下が特に問題とされる鋼種は、製品
表面美麗性が問題になり易くかつ熱延での微小割れが発
生し易いオーステナイト系ステンレス鋼である。

【０００３】従って従来より熱間圧延時の表面疵を少な
くするための様々な技術が、主にステンレス鋼に関して
多く考案されてきている。例えば特開昭５７−１６１５
３号ではオーステナイト系ステンレス鋼の成分を規定し
て熱間加工性を確保し、当該鋼の耳われやヘゲ疵を少な
くする技術が開示されている。特開平２−１５８０６号
ではステンレス鋼スラブの表面欠陥（ピンホール）を手
入れ除去してヘゲ疵発生を無くする技術が開示されてい
る。しかしこの技術では熱間圧延時に発生する微小な割
れを防止することはできない。また熱間圧延疵発生をス
ラブ形状で少なくする技術として、特開昭５８−１３８
５０２号及び特開平３−２０７５５１号が挙げられる。
両者ともスラブ短辺中央部を窪ませてフェライト系ステ
ンレス鋼のエッジシーム疵を低減させる技術を開示して
いる。しかしながらこの技術では上述の熱間圧延時の微
小割れを防ぐことはできない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はステンレス鋼
の熱間圧延時に発生する表面欠陥を改善するに当たり、
特段の工程負荷増なく表面疵を改善したステンレス鋼板
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため熱間圧延の圧延条件を特定したもので、その
骨子は、第一に、長辺面のエッジ部寄りに凹部を有する
ステンレス鋼スラブを熱間圧延することによりステンレ
ス鋼板を製造するに際し、水平ロールによる１パス目の
圧延を１０００℃以上の温度域で与え、１パス目の圧下
率を少なくとも１５％以上とし、前記スラブの凹部域に
おける疵発生を減少せしめることである。第二に、１０
００℃以上の温度域で水平ロールによる１パス目の圧延
を実施する前に、垂直ロールによる圧延を少なくとも１
パス以上与え、かつ当該垂直ロールによる全圧下率を少
なくとも５％以上とし、前記スラブの凹部を消失せしめ
ることである。ここで当該垂直ロール圧延による全圧下
率ｒは、当該圧延前のスラブ幅ｗと圧延後の幅ｗ′より
ｒ＝１−ｗ′／ｗとして求められる。

【０００６】

【作用】以下に本発明を詳細に説明する。本発明者らは
熱間圧延時に発生する疵と熱間圧延に関連する種々の条
件との関係を綿密に調査して、本発明を完成したもので
ある。

【０００７】まず本発明者らは熱間圧延疵発生とスラブ
形状との関係を綿密に調査したところ、図１の矩形スラ
ブよりも図２の凹部発生スラブで熱延疵発生が多いこと
を見い出した。矩形スラブとは図１にその横断面を示し
た様に、鋳造時にバルジングが生じなかった時に得られ
るスラブであり、図中のｈとｗは各々スラブ厚みとスラ
ブ幅を意味する。凹部発生スラブとは図２にその横断面
を示した様に、鋳造時にバルジング等によりスラブ長辺
面に凹部が形成されたスラブである。凹部の発生位置は
通常スラブエッジから１０mm〜３００mmの範囲に形成さ
れ、図中のΔｈは最大凹部深さ（スラブ中央部の水平面
からの深さ）を、Δｗはスラブエッジから最大凹部深さ
発生位置までの距離を、ｈ_cはスラブ中央部の平均厚み
を、各々示す。通常の連続鋳造機では、上記凹部を完全
に無くしてスラブ横断面を完全な矩形にするのは一般的
に困難である。取り分け最近では、生産性向上のために
連続鋳造時の鋳造速度を高くする傾向があり、その結果
バルジングが生じ易くなる等、完全矩形スラブを得るこ
とは極めて困難である。

【０００８】また熱延疵の発生位置は、矩形スラブでは
スラブエッジに近くなるほど発生頻度が高くなり、凹部
発生スラブでは矩形スラブを上回る発生頻度で凹部に熱
延疵が発生することが判明した。また凹部発生スラブで
の熱延疵発生頻度は最大凹部深さΔｈに左右される傾向
が認められ、Δｈが大きいほど疵発生頻度が高くなる。
即ち凹部発生スラブを使用すると、熱延疵がエッジより
内側に発生し易くなり、最終製品の歩留まりが著しく低
下する。

【０００９】更に本発明者らは、疵の発生形態を明確に
するために粗熱延１パス（水平ロール圧延）終了後の熱
延疵を調査した。その結果、スラブエッジやスラブ凹部
に発生する疵はすべてＣ方向割れ（圧延方向に直角方向
の割れ）であることが判った。そのサイズはＣ方向に
０．１〜０．２mm程度で深さ０．１mm程度の微小な割れ
で、その後の熱延や冷延等の圧延工程によりＬ方向（圧
延方向）に伸張され、最終製品板で表面品位を致命的に
劣化させるヘゲ疵等になることを確認した。

【００１０】上記事実に鑑みて本発明者らは、取り分け
凹部発生スラブを用いた時の熱延疵を低減させる熱間圧
延条件を開発考案したものである。即ち、第一に、熱間
圧延によりステンレス鋼板を製造するに際し、水平ロー
ルによる１パス目の圧延を１０００℃以上の温度域で与
え、１パス目の圧下率を少なくとも１５％以上とするこ
とである。第二に、１０００℃以上の温度域で水平ロー
ルによる１パス目の圧延を実施する前に、垂直ロールに
よる圧延を少なくとも１パス以上与え、かつ当該垂直ロ
ールによる全圧下率を少なくとも５％以上とすることで
ある。ここでｒは当該垂直ロール圧延による全圧下率を
意味し、当該圧延前のスラブ幅ｗと圧延後の幅ｗ′より
ｒ＝１−ｗ′／ｗとして求められる。

【００１１】以下に特許請求の範囲における限定理由を
述べる。まず第１項記載の発明について述べる。水平ロ
ールによる１パス目の圧延を１０００℃以上でかつ１５
％以上の圧下率とする理由は、熱延疵の発生を完全矩形
スラブ使用時と同等程度にまで減じせしめる為である。
特にコイル幅方向での疵発生位置を、完全矩形スラブ使
用時と同程度のエッジ部にすることができる。ここで１
パス目の圧延温度を１０００℃以上と限定した理由は、
それ以下の温度で通常の凝固組織を有するステンレス鋼
スラブを圧下率１５％以上の１パス圧延すると微小割れ
が発生し易いからである。１パス目の圧延温度の上限は
特に規定しないが、通常のステンレス鋼の熱間圧延では
１３５０℃程度が限度である。しかしながら、鋳造機に
組み込んだ圧延機やピンチロール等で圧延する場合には
１５００℃程度まで可能である。

【００１２】また、初期圧延１パス圧下率を１５％以上
と限定した理由は、それ以下の圧下率では凹部発生スラ
ブを使用した際にその凹部域に疵が発生するからであ
る。上述したように凹部域はスラブエッジから約３００
mm内側まで広がっており、その領域に疵が発生すると製
品歩留まりの低下は甚大となる。１パス目圧下率の上限
は特に規定しないが、あまりに大圧下とするとスケール
疵やロール焼き付き疵等が発生するため、４０％程度以
下であることが望ましい。尚、本発明における凹部発生
スラブを水平ロールにより圧延する際の圧下率Ｒｅは、
圧延前のスラブ中央部の平均スラブ厚みｈ_c（図２参
照）と当該圧延後の板厚ｈ′によりＲｅ＝１−ｈ′／ｈ
_cとして求められ、％表示するときはＲｅを１００倍す
れば良い。

【００１３】つぎに第２項記載の発明について述べる。
１０００℃以上の温度域で水平ロール圧延実施前に垂直
ロールによる圧延を１パス以上でその全圧下率を５％以
上とする理由は、凹部発生スラブを用いて水平ロール熱
延する前に垂直ロール圧延によりその凹部を消失せしめ
て、熱延疵の発生を完全矩形スラブ使用時と同等か或い
はそれ以上に減じせしめる為である。ここで１０００℃
以上と限定した理由は、これ以下の温度域でスラブを圧
延すると疵が発生し易いからである。上限温度について
は特に規定しないが、鋳造機に組み込まれた圧延機等を
使用する場合でも高々１５００℃程度までである。

【００１４】垂直ロールによる全圧下率を５％以上と限
定した理由は、それ以下での圧下率では垂直ロール圧延
によるスラブ凹部消失効果が認められず、その後の水平
ロール圧延時に微小割れ等が発生するからである。全圧
下率の上限については特に規定しないが、極端に大きく
すると新たな割れや疵を誘発するため高々４０％程度ま
でである。また垂直ロール圧延パス数は何パスでも本発
明の効果に影響を与えないが、徒にパス数を増やすとス
ラブの温度低下等の障害を来すので、通常の熱間圧延で
の垂直ロールパス数は５パス程度までで、鋳造機に組み
込んだ垂直ロール圧延機等においても高々１０パス程度
までである。

【００１５】尚、本発明における垂直ロール圧延とはス
ラブ横断面の短辺面をロールで圧延することを意味し、
水平ロール圧延とはスラブ横断面の長辺面を圧延するこ
とを意味する。また、鋳造機に組み込まれた垂直ロール
圧延機等で全圧下率５％以上の圧延を加えた後に、当該
スラブを一旦室温まで下げ、再び１０００℃以上に加熱
して水平ロール圧延を実施しても本発明の効果に何等遜
色を与えないことを付言しておく。本発明における垂直
ロール圧延圧下率ｒとは、垂直ロール圧延前のスラブ幅
ｗと圧延後のスラブ幅ｗ′よりｒ＝１−ｗ′／ｗとして
求められ、％表示する時にはｒを１００倍すれば良い。

【００１６】ところで、上記本発明の第１項及び第２項
に記載された技術で熱延疵を改善乃至解消できる理由に
ついては現在のところ必ずしも明確ではないが、下記と
考えられる。上述したように従来粗熱延時に生成する微
小割れはすべてＣ方向に割れており、圧延時に圧延方向
の張力が作用したことが伺われる。この圧延方向張力
は、スラブ中央部とエッジ部の圧延方向のメタルフロー
の差に起因すると考えられる。即ちエッジ部では圧延時
に幅広がりが生じ、圧延方向へのメタルフロー量が中央
部に比較して小さくなる。その結果、エッジ部のメタル
は中央部のメタルのフローに引きずられ、エッジ部に圧
延方向の張力が発生する。上記が、従来矩形スラブでも
エッジ部に微小割れが生じた理由と考えられる。また図
２に示した凹部発生スラブでは、スラブ厚みが薄く圧延
方向へのメタルフローが少ない凹部域で、水平ロール圧
延初期パス時に圧延方向張力が高くなり、疵発生が集中
したものと考えられる。

【００１７】即ち、本発明第１項記載の技術で凹部発生
スラブを熱延しても熱延疵が減じられる理由は、圧下率
を１５％以上とする事でスラブエッジ凹部のメタルフロ
ー量と中央部のメタルフロー量との差を相対的に少なく
して、圧延方向張力を完全矩形スラブとほぼ同等にし、
熱延疵発生を完全矩形スラブ程度にまで減じせしめたと
考えられる。また第２項記載の技術で凹部発生スラブを
熱延しても熱延疵が減じられる理由は、圧延方向張力が
発生する水平ロール圧延初期パス前の垂直ロール圧延の
全圧下率を５％以上とする事で、スラブエッジの凹部が
消失してメタルフローが完全矩形スラブと同等になると
考えられる。更には垂直ロール圧延でスラブエッジ凹部
が凸部になり、エッジ部のメタルフロー量が増えて圧延
方向張力がなくなり、完全矩形スラブ使用時以上に熱延
疵が減じられたと考えられる。

【００１８】上記仮説を検証するため、三次元剛塑性有
限要素法を用いてスラブエッジに凹部が存在する場合の
圧延方向に生じる応力分布を計算した。用いたスラブ形
状を表１に、その計算結果を図３及び図４に示す。表１
中のｗはスラブ幅を、ｈ_cはスラブ中央部の厚みを、Δ
ｈは凹部発生スラブの凹部最大深さ（図２参照）を、Δ
ｗはスラブエッジから凹部最大深さ発生位置までの距離
（図２参照）を、各々示す。図３は、粗熱延１パス（水
平ロール圧延）の圧下率を従来法の５％とした時の圧延
方向の応力分布を示している。図中の横軸はスラブ幅中
心部からの距離を、縦軸は圧延方向の応力値を示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】図より完全矩形スラブ（図中実線）に比較
して凹部発生スラブ（図中○付きの実線及び破線）では
スラブエッジで高い張力が発生することが判る。しかも
高張力発生域は凹部発生スラブで内側にある等、熱延疵
発生状況と良く一致する。これに対し、図４は圧下率を
本発明第１項記載の技術である２０％とした時の圧延方
向の応力分布を示している。図中の横軸はスラブ幅中心
部からの距離を、縦軸は圧延方向の応力値を示す。図よ
り完全矩形スラブ（図中実線）と凹部発生スラブ（図中
破線）での応力発生状況に大差の無いことが判る。

【００２１】

【実施例】表２に示した成分のステンレス鋼を通常の溶
製法に従って溶製し、スラブ中央部厚みが１６５mmでス
ラブ幅が１２５０mmのスラブを鋳造した。得られたスラ
ブの一部はそのままの形状で熱延に供し、一部はスラブ
手入れしてその形状を変えて熱延に供した。熱延コイル
は全て通常の酸洗・冷延工程を経て１．０mm厚みの冷延
コイルとした。その冷延コイルを巻き戻して圧延方向１
ｍ当たりの疵発生個数を求め、疵発生頻度とした。上記
プロセス条件とスラブ形状及び疵発生頻度をまとめて表
３に示す。表中のｗはスラブ幅を、ｈはスラブ中央部の
厚みを、Δｈはスラブに凹部が存在したときの最大凹部
深さ（スラブ中央部水平面からの深さ）を、Δｗはスラ
ブ最エッジ（スラブ端面）から最大凹部深さ発生位置ま
での距離を、各々意味する。

【００２２】

【表２】

【００２３】表３より明らかな様に、比較法の熱延条件
に比較して本発明法による熱延条件に従って製造したと
きの表面疵の発生が少ないことが認められる。特に通常
得られる凹部発生スラブ（符号：７，８）での疵発生頻
度と本発明法により製造した場合の疵発生頻度を比較す
ると、本発明による効果が明確である。本発明第１項記
載の技術に従った符号１，２の場合と、同程度の凹部発
生スラブを使用した比較法７，８を比べると、格段の疵
発生改善効果が認められ、大略完全矩形スラブと考えら
れる場合（符号９）と同程度の疵発生頻度であることが
判る。また特許請求の範囲第２項記載の本発明により製
造した場合（符号：３，４，５，６）疵発生頻度は極め
て低く、歩留まり向上効果は著しく大きい。

【００２４】

【表３】

【００２５】

【発明の効果】以上詳述した様に、本発明の効果は、熱
間圧延により鋼板を製造するに際し所定の圧延条件で熱
延する事で、製品の表面疵を低減でき、製品歩留まりを
向上できる等、産業上裨益するところ大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳造時にバルジングが生じなかった時に得られ
る矩形スラブの横断面形状を示す。

【図２】鋳造時にバルジング等によりスラブ長辺面に凹
部が形成された時のスラブ横断面形状を示す。

【図３】表１に示した形状を有するスラブを水平ロール
で５％圧下した時の三次元剛塑性有限要素法で計算した
圧延方向の応力分布を示す。

【図４】表１に示した形状を有するスラブを水平ロール
で２０％圧下した時の三次元剛塑性有限要素法で計算し
た圧延方向の応力分布を示す。

【符号の説明】

ｗ対向する長辺の長さ（即ちスラブ幅）ｈ対向する短辺長さ（スラブ厚み） Δｈ最大凹部深さ（スラブ中央部水平面からの深
さ） Δｗスラブエッジ（端面）から最大凹部深さ発生
位置までの距離ｈ_c スラブ中央部の平均厚み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−200801（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−240301（ＪＰ，Ａ) 特公平３−24281（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21B 1/00 - 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】長辺面のエッジ部寄りに凹部を有するス
テンレス鋼スラブを熱間圧延することによりステンレス
鋼板を製造するに際し、水平ロールによる１パス目の圧
延を１０００℃以上の温度域において、圧下率を少なく
とも１５％以上とし、前記スラブの凹部域における疵発
生を減少せしめることを特徴とする表面欠陥の少ないス
テンレス鋼板の製造方法。
【請求項２】長辺面のエッジ部寄りに凹部を有するス
テンレス鋼スラブを熱間圧延することによりステンレス
鋼板を製造するに際し、１０００℃以上の温度域で水平
ロールによる１パス目の圧延を実施する前に、垂直ロー
ルによる圧延を少なくとも１パス以上行い、かつ当該垂
直ロールによる全圧下率を少なくとも５％以上とし、前
記スラブの凹部を消失せしめることを特徴とする表面欠
陥の少ないステンレス鋼板の製造方法。