JP2983376B2 - 表面品質の優れたオーステナイト系ステンレス鋼冷延板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳片と鋳型壁面の間に
相対速度差のない、所謂同期式連続鋳造プロセスによっ
て鋳造した製品厚さに近い厚さのステンレス鋼薄帯状鋳
片を冷間圧延して、薄板製品を製造する方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱間圧延プロセスで製造されるス
テンレス鋼ホットコイルは、普通鋼等に比べて熱間圧延
時の酸化スケールが薄いため熱間圧延の潤滑作用が十分
でなく、圧延ロールの焼付き現象が起こり易く、しばし
ばスケールが素地に層状に噛込んだスケール噛込み疵が
発生する。特に、高ＣｒあるいはＳｉ，Ａｌ等を含有す
る耐酸化性の優れたステンレス鋼ではこの傾向が著し
い。

【０００３】冷延板の製造においては、製品の表面品質
の点からスケールを完全に除去する必要があり、上記し
たスケール噛込み疵と酸化スケールの除去を冷間圧延前
に行う必要がある。従来の代表的な方法としては、ショ
ットブラスト等のメカニカルデスケールを施してスケー
ルの亀裂や剥離を生じさせ、次いで硝弗酸、硫酸、塩酸
等の酸洗液により仕上げデスケールを行い、その後形状
を矯正するために冷間圧延を行い、然る後ベルト研削で
重研削（〜１００μｍ）してスケール噛込み疵を除去す
る方法が一般に行われている。

【０００４】ステンレス鋼のデスケーリング工程では、
仕上げデスケールを酸洗により行うために、廃液処理お
よび作業環境の悪化等の点から種々の問題があった。こ
れらの問題を解決するために、メカニカルな方法のみで
デスケールする方法が熱間圧延材およびその焼鈍材を対
象に検討されている。即ち、スラリー状研掃剤を圧延油
として供給しつつ圧延することにより鋼帯表面のスケー
ルを破砕せしめ、次いで破砕されたスケールをブラジロ
ールで研掃除去する方法（特開昭57−137023号）や繰返
し曲げを加えてスケールブレーキングを行った後、砥粒
を含むナイロン製剛毛ブラジロールで研削する方法（特
開昭54−122656号）等である。

【０００５】しかし、これらの方法は研削機能がスケー
ル除去を対象としているため鋼帯の表面疵を積極的に除
去するためのものではなく、スケール噛込み疵は後工程
のベルト研削により除去する必要があった。また、ベル
ト研削による表面疵取りを板幅方向に均一に行うには冷
間圧延による形状矯正が必要であり、一般には冷間圧延
ミルを用いて行うため、本来のゲージダウン（減厚）作
業以外に形状矯正作業が余分に入ることになり、冷間圧
延能率を低下させる。

【０００６】このような処理方法では酸洗ライン、圧延
ライン、研削ラインの３ラインを通板させる必要があ
り、生産性が極めて悪く、コスト高であると言う問題が
あった。近年、ホットストリップと同等かあるいはそれ
に近い厚さの鋳片を連続鋳造によって製造するプロセス
の研究が進められている。たとえば、「鉄と鋼」’８５
−Ａ１９７〜’８５−Ａ２５６に特集された論文に紹介
されているような、双ロール法、双ベルト法等、鋳片と
鋳型内壁面に相対速度差のない同期式連続鋳造プロセス
では、１〜１０mm厚みのホットコイルを得るのに熱間圧
延を必要としないため、上記したような層状のスケール
の噛込みが皆無である。したがって、従来の熱間圧延プ
ロセスでは必要であった重研削が不要あるいは著しく軽
減できる。

【０００７】しかしながら、このプロセスではオーステ
ナイト相中にフェライト相が残存する鋼種（代表鋼種と
してはＳＵＳ３０４）では、鋳片と冷却ドラムの間に生
じるエアギャップにより鋳片表面に急冷部と緩冷部が生
じ、その結果、これらの部分におけるフェライト残存量
が異なり、鋳片表面には凝固組織むらが生じる。この組
織むらは冷間圧延後、焼鈍・酸洗を行うと光沢むらを生
じ、製品の表面品質を著しく損ねる。これは、現行の熱
延プロセス材にはみられない本プロセス材特有の表面欠
陥である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋳片と鋳型
壁面の間に相対速度差のない、いわゆる同期式連続鋳造
プロセスによって鋳造した製品厚さに近い厚さのオース
テナイト系ステンレス鋼薄帯状鋳片の凝固組織むらをイ
ンライン熱処理により短時間で解消し、好ましくはさら
に表面に生成した酸化スケールや軽度な表面疵を除去す
る機能を鋳造ライン内に配置して、冷間圧延前の個別の
焼鈍・酸洗処理工程や表面疵取り工程を省略し、溶鋼か
ら直接表面スケールのない薄帯状鋳片を巻取り冷間圧延
工程へ直行させる表面品質の優れたオーステナイト系ス
テンレス鋼冷延板の製造方法を提供することを目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、鋳型壁面が鋳片と同期して移動する連続鋳造機に
より薄帯状鋳片を鋳造する際に、鋳型から出現した鋳片
の冷却を高温域で遅くすることにより鋳片表層のδフェ
ライトを消失させ、得られた鋳片にメカニカルデスケー
ルおよび研削を施すことにより上記表層のδフェライト
消失領域を露出させた後、冷間圧延を行うことを特徴と
する表面品質の優れたオーステナイト系ステンレス鋼冷
延板の製造方法によって達成される。

【００１０】鋳型から出した鋳片の冷却を、１２５０℃
〜１１００℃の温度域での平均冷却速度が５℃／秒以下
となるように行うと、鋳片表層のδフェライトを容易に
消失させることができる。本発明において、δフェライ
トを消失させる深さを鋳片表面から１００μｍ以上と
し、メカニカルデスケールおよび研削を施す合計深さを
鋳片表面から５０μｍ以下とすれば、冷延板の光沢むら
発生防止に十分である。

【００１１】研削による表面粗さをＲｍａｘ２０μｍ以
下とすると、冷延板の研削目残り防止の観点で有利であ
る。

【００１２】

【作用】図１に、代表例としてＳＵＳ３０４鋳片（厚さ
３mm）の場合について、鋳造後のラインを保温カバーす
ることにより、約１２５０℃の温度から各水冷開始温度
までの冷却時間を変えた場合の凝固組織を示す。上記温
度域を約５℃／秒以下で冷却した場合、表層から約１０
０μｍ深さ領域のδフェライトがほぼ消失した凝固組織
が得られた。これは、表層スケールと軽度の表面疵を除
去（約５０μｍ）しても光沢むらを防止するために必要
な均一組織領域が確保されるのに十分である。同図に
は、各処理条件での残存δフェライト量を示している。
例えば、１２５０℃から１１００℃と１０００℃までを
約５℃／秒で冷却した場合の残存δフェライト量には殆
ど差がみられず、δフェライトの拡散消失に効果が認め
られる温度は１１００℃以上と考えられる。また、１２
５０℃以上の温度域はδ／γの２相領域であるため、緩
冷却はδ相の成長を促進させる。

【００１３】したがって、１２５０℃から１１００℃の
温度域を５℃／秒以下で通過させることが望ましい。図
２に比較例として、同じくＳＵＳ３０４鋳片（厚さ３m
m）の場合について、凝固後から常温までを約２０℃／
秒で冷却した鋳片を再加熱処理した場合の凝固組織を示
す。図１に示すインライン熱処理と同等の凝固組織を得
るには１２００℃で１２０秒の保定が必要であった。こ
の理由は、一旦鋳片を冷却した場合、そのδフェライト
の組成は高温状態より高Ｃｒ、低Ｎｉ側へ変化すると考
えられ、再加熱による熱処理温度での平衡組成からのず
れが大きいために、短時間ではその温度の平衡組成に近
づくための時間が必要であるが、インライン熱処理では
高温時のδフェライトの組成が熱処理温度の平衡組成に
近いために短時間で消失させることが可能と考えられ
る。

【００１４】双ロール等のように鋳片が鋳型壁面に同期
して移動する連続鋳造では、表層の凝固冷速は数千℃／
秒オーダーであり、生成されるδフェライトは微細に分
散する。このことが、本発明のインライン加熱処理によ
る短時間化を可能としており、かかる理由から、δ＋γ
相領域を急冷することによりδフェライトをより微細に
分散させる手段として、冷却ドラムのキッシングポイン
ト以降も鋳片を冷却ドラムに押し付けて急冷した後、本
発明のインライン保温を行えばより効果的と考えられ
る。

【００１５】次に、デスケーリングおよび表面研削方法
としては、好ましくは砂鉄等のスラリー研掃剤を高圧の
水、ガス等の媒体とともに投射させるデスケーリングあ
るいはショットブラストによるデスケーリング等に続い
て、弾性砥石ロール等による表面研削が用いられる。こ
の表面研削では、冷間圧延後の研削目残り等が発生しな
い表面性状を得るために、仕上がり表面粗さがＲｍａ×
２０μｍ以下が好ましい。また、表層の均一組織を残存
させるために、表層から５０μｍ以下の研削深さが望ま
しい。本発明で用いられる表面研削は板の形状になじみ
やすい弾性砥石ロール、例えば砥粒が塗布された円盤を
積層しロール状に成形したもの（積層型）やフラップホ
イールを積層しロール状に成形したもの（フラップ型）
等があり、ロール自体が十分な弾性体であることが重要
である。

【００１６】

【実施例】オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４
を内部水冷方式の双ロール連続鋳造機により薄帯状鋳片
（厚さ２〜５mm）に鋳造した。ライン中に設けた加熱バ
ーナー付保温カバーにより、１２５０℃から１１００℃
までに保持される時間を変化させた後、冷却して砂鉄ス
ラリーの高圧水を投射（ＮＩＤ）する、あるいはショッ
トブラストを行ってデスケールした。その後、仕上げ表
面粗さを変化させた表面研削を行って冷間圧延し、最終
焼鈍してステンレス鋼薄板製品を製造した。これらの製
造条件とともに製品の表面性状を観察した結果を表１に
示した。

【００１７】表１によれば、本発明法により得られたＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．１０には表面光沢むらや研削目残り等に
よる表面欠陥の発生は認められなかった。これに対して
比較法のＮｏ．１１，１２では凝固組織むらの解消が充
分でなく、光沢むらが発生した。Ｎｏ．１３〜１６では
光沢むらの発生は認められなかったが、表面研削後の粗
さが大きかったため、研削目残りが発生して、製品の光
沢が不良であった。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【発明の効果】本発明法にしたがい薄帯鋳片を処理すれ
ば、鋳片表層組織の均質化が達成され冷間圧延後の製品
に光沢むらの発生がなく、良好な表面品質のオーステナ
イト系ステンレス鋼冷延板を得ることができる。さら
に、従来の熱間圧延プロセスで行われている冷間圧延前
の個別の焼鈍・酸洗処理工程、形状矯正圧延工程、表面
疵取り重研削工程が省略化でき、大幅な製造コストの削
減、製造工期の短縮が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】薄帯状鋳片のインライン熱処理における冷却条
件と鋳片凝固組織との関係を示すグラフである。

【図２】薄帯状鋳片の再熱処理条件と鋳片凝固組織との
関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 札軒 富美夫 山口県光市大字島田3434番地 新日本製 鐵株式会社光製鐵所内 (56)参考文献 特開 平５−57406（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−158957（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−158902（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−60814（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−27811（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 11/06 330 B22D 11/06 340 B22D 11/00 B22D 11/124

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型壁が鋳片と同期して移動する連続鋳
   造機により薄帯状鋳片を鋳造する際に、鋳型から出した
   鋳片の冷却を高温域で遅くすることにより鋳片表層部の
   δフェライトを消失させ、δフェライトを消失させた鋳
   片表層部の領域が残存する条件で鋳片にデスケールおよ
   び研削を施した後、冷間圧延を行うことを特徴とする表
   面品質の優れたオーステナイト系ステンレス鋼冷延板の
   製造方法。
2. 【請求項２】 前記鋳型から出した鋳片の冷却を、１２
   ５０℃〜１１００℃の温度域での平均冷却速度が５℃／
   秒以下となるように行うことを特徴とする請求項１記載
   の方法。
3. 【請求項３】 前記δフェライトを消失させる鋳片表層
   部の領域を鋳片表面から１００μｍ以上とし、前記デス
   ケールおよび研削を施す合計深さを鋳片表面から５０μ
   ｍ以下とすることを特徴とする請求項１または２記載の
   方法。
4. 【請求項４】 前記研削により表面粗さをＲｍａｘ２０
   μｍ以下とすることを特徴とする請求項１から３までの
   いずれか１項記載の方法。