JP3067944B2 - 表面性状の優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フェライト系ステンレ
ス鋼の熱間圧延時にヘゲ及びエッヂシーム疵等の表面疵
の少ない鋼板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にステンレス鋼には高度な表面品質
が求められ、表面欠陥の低減が大きな問題となってい
る。表面欠陥の発生により、品質低下、歩留まりの低
下、表面疵研削工程または再酸洗工程付加によるコスト
の上昇等を招く。表面欠陥には数多くの種類があり、ス
ラブ加熱時に生じる酸化スケールによるスケール疵、不
純物元素の偏析等による割れ、表面に線状の皺疵が残る
ヘゲ疵及びエッヂシーム疵、ロールの焼き付きによる肌
荒れ等がある。

【０００３】中でもフェライト系ステンレス鋼特有のも
のとしてヘゲ疵及びエッヂシーム疵がある。ヘゲ疵は熱
延鋼板のエッヂより約１００mm以内、エッヂシーム疵は
エッヂより約３０mm以内に発生する線状の皺疵である
が、これらの表面疵は深さが約１００μｍと深いため、
疵研削にかかるコストも高く、歩留まりを低下させる。

【０００４】このヘゲ疵及びエッヂシーム疵低減のため
に多くの対策がとられてきた。ヘゲ疵を防止する技術と
しては特開平４−３５０１２３号公報、特開昭６３−１
２３５１６号公報に記載の発明が提案されている。特開
平４−３５０１２３号公報では、スラブの両側面の厚み
中央部に窪みを与えること、あるいは熱間圧延初期３パ
スのワークロールサイズを１０００mm以下の小径ロール
にすること、あるいは熱間圧延初期３パスの合計圧下率
を３５〜５５％とすることを規定している。また特開昭
６３−１２３５１６号公報では露点６０℃以上を特徴と
するスラブ加熱条件を規定している。しかし、上記の技
術では、スラブの形状制御及びワークロールの規定によ
る大幅なコストアップをもたらしたり、高露点により、
加熱炉本体の損傷が大きく、補修回数増加によるコスト
アップをもたらしたりする。

【０００５】エッヂシーム疵を低減する方法としては、
特開平４−２７９２０２号公報及び特公平６−２４１号
公報記載の発明がある。特開平４−２７９２０２号公報
では潤滑圧延し端部のバルジング量を低減し、トリミン
グ量を低減する方法を示している。これはエッヂシーム
の発生範囲を狭くしただけであり、エッヂシーム疵に対
する根本的な解決方法にはならない。特公平６−２４１
号公報では垂直圧延時の圧下率を規定しており、水平圧
延時に生じる熱延鋼板端部の皺を垂直圧延によって平滑
にする方法であるが、皺の発生は避けられず、皺深さは
減少するが、皺数は低減しない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したフ
ェライト系ステンレス鋼で特有な熱間圧延時に発生する
ヘゲ疵ならびにエッヂシーム疵を防止する方法に関する
ものであって、熱間圧延時にヘゲ疵やエッヂシーム疵等
の表面疵が少ない鋼板の製造方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、フェライ
ト系ステンレス鋼におけるヘゲ疵及びエッヂシーム疵の
発生過程を調査した。その結果、ヘゲ疵及びエッヂシー
ム疵は熱間圧延時のスラブ表層面に接した柱状晶粒の変
形にともない発生すること、柱状晶粒を単位とする凹凸
量（凹凸深さ）が疵発生に大きく関係することが判明し
た。本発明は上記の観点から熱間圧延時凹凸が発生しに
くいスラブ表層組織を検討した結果、凹凸深さは、表層
部の粒径（粒径測定法は図１に示す）や熱間圧下率に大
きく影響を受け、表層部の結晶粒がある臨界値を超えて
大きくなると熱間圧延時凹凸深さが低減することを見い
だし完成したものであり、その要旨は以下に示すもので
ある。

【０００８】すなわち本発明は、フェライト系ステンレ
ス鋼の熱間圧延を行うにあたり、スラブ圧延方向に垂直
なスラブ横断面の長辺部表層においてエッヂより１００
mm以内、及びスラブ横断面の短辺部表層においてエッヂ
より１／４ｔ（ｔはスラブ厚み）以内の表層部の８０％
以上を、表層において表層に平行な粒径が２０mm以上の
粒が占めるスラブを用いることを特徴とする表面疵の少
ない鋼板の製造方法である。

【０００９】ここで本発明におけるスラブ及び結晶粒径
測定法を明示する。図１（ａ）は圧延方向に垂直なスラ
ブ横断面を示している。同図（ｂ）は（ａ）の部分拡大
図である。図のスラブ表層の太線部を結晶粒径測定範囲
とし、本発明法に用いるスラブは、粒径が２０mm以上の
粒の粒径の合計長さが、４箇所の太線の合計長さの８０
％以上を占めることを特徴としている。本発明における
“表層に平行な粒径”とは、圧延方向に垂直なスラブ横
断面における表層に接する粒の表層における表層に平行
な粒径を意味するものである。

【００１０】

【作用】本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼にお
けるヘゲ及びエッヂシーム疵の発生過程を調査した。代
表的なフェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０鋼
の鋳造スラブ（スラブ厚み２５０mm）を熱間圧延機で厚
み３mmまで圧延する間に数段階で中断し、各段階におけ
る試験片横断面の短辺部の凹凸を調査した。その結果、
圧延時試験片横断面の短辺部に生じる凹凸は圧下率が３
０％を超えると生じ始め、後は圧下率が高まるにつれて
凹凸深さが深くなった（図２）。凹凸深さ測定方法は図
３に示すように、隣合う凸部の頂点を結ぶ直線より最大
凹部に垂線を引きその長さをもって凹凸深さとした。

【００１１】この熱延鋼板横断面の短辺部の凹凸は結晶
粒単位で生じること、この凹凸は水平圧延の圧下率が高
くなると熱延鋼板表面に回り込み線状に残存しエッヂシ
ーム疵となること、スラブ横断面の長辺部へ回り込む範
囲は短辺部のエッヂより１／４ｔ（ｔはスラブ厚み）の
範囲であることを確認した。また、ヘゲ疵は垂直圧延時
にエッヂより約１００mm以内に生じた表面の凹凸が水平
圧延時に潰され皺となり、線状に残存することを発見し
た。

【００１２】このようにヘゲ疵とエッヂシーム疵は共に
圧延時に生じる表面の凹凸に起因する皺疵であるので、
熱間圧延時にエッヂシーム及びヘゲ疵が生じる範囲にお
いて圧延時の凹凸が生じにくい組織を持つスラブを用い
ればエッヂシーム疵及びヘゲ疵が抑制される。

【００１３】次に、熱間圧延前のスラブの組織と発生す
る熱延鋼板端部の凹凸の深さの関係を調査した。まず、
代表的なフェライト系ステンレス鋼としてＳＵＳ４３０
鋼を用いて加熱条件を変えることによって柱状晶粒径を
調製した。この試験片を熱間圧延機で３０〜５０％圧延
後、試験片横断面の短辺部の凹凸部における深さと圧延
前の結晶粒径の関係を調査した。凹凸は粒単位で生じて
おり、図４に示すように、圧延前結晶粒径が約１０mmま
では結晶粒径の増加にともない凹凸深さは増加する。粒
径が約１０mmのとき凹凸深さが最大約２mmに達する。し
かし、粒径が１０mmを超えると凹凸深さは急減し、粒径
２０mm以上では凹凸深さは粒径に依存せず約０．２mmと
ほぼ一定である。

【００１４】このように３０〜５０％圧延後の凹凸深さ
を測定し、その後９８％まで熱間圧延を施したところ、
３０〜５０％圧延後の凹凸深さが１mm以上の箇所がヘゲ
及びエッヂシーム疵になることを確認した。したがっ
て、ヘゲ及びエッヂシーム疵を低減するためには約２０
mm以上の径を持つ結晶粒を表層に揃えれば良いことが判
明した。

【００１５】次に粒径２０mm以上の粒の被覆率とヘゲ及
びエッヂシーム疵発生との関係を調査した。このとき被
覆率が熱間圧延後ヘゲ及びエッヂシーム疵発生域にあた
る範囲に占める粒径２０mm以上の粒の粒径の合計長さの
割合とする。熱間圧延後ヘゲ及びエッヂシーム疵発生域
にあたる範囲はスラブ横断面の長辺部のエッヂより１０
０mm以内ならびにスラブ横断面の短辺部からの回り込み
も考慮し、スラブ横断面の短辺部のエッヂより１／４ｔ
（ｔはスラブ厚み）以内（図５参照）とした。ＳＵＳ４
３０鋼の２５０mm厚の鋳造スラブを用いて、粒径２０mm
以上の粒の被覆率を測定後、厚み３mmまで熱間圧延を施
し、ヘゲ及びエッヂシーム疵の発生を調べた。結果を表
１に示す。表１におけるヘゲ及びエッヂシーム評価は、
◎：発生なし（全板長に占めるヘゲ及びエッヂシーム疵
の占める長さ１％未満）、○：僅かに発生（１〜３
％）、△：発生（３〜１０％）、×：多量に発生（１０
％以上）で示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】ヘゲ及びエッヂシーム疵発生範囲における
被覆率が１００％のスラブはヘゲ疵、エッヂシーム疵と
も全く発生しなかった。被覆率が８０％以上のスラブは
発生率が３％以下であり、ヘゲ及びエッヂシーム疵成績
としては合格であったが７０％以下のスラブではヘゲ及
びエッヂシーム疵の発生率が高く不合格であった。

【００１８】したがって、ヘゲ及びエッヂシーム疵の発
生を抑制するには、粒径が２０mm以上の結晶粒の被覆率
がヘゲ及びエッヂシーム疵発生範囲の８０％以上（好ま
しくは１００％）を占めるようなフェライト系ステンレ
ス鋼のスラブを用いて熱間圧延を施せば良い。

【００１９】前記のように２０mm以上の粒が存在すると
きにヘゲ及びエッヂシーム疵の発生が抑制される理由は
明確ではないが、次のように考えられる。熱間圧延時に
生じる凹凸は粒単位で生じていることから各粒の塑性異
方性によるものと考えられる。例えばスラブ横断面の短
辺部において隣合う粒の方位が異なり、各々の粒のｒ値
が異なるとき、熱間圧延時の板幅方向の歪量が異なるた
め、表面起伏（凹凸）が発生する。凹凸の単位となる粒
径が大きくなると、凹凸深さも増加する。しかし、粒径
が２０mmを超えるとその粒の担う変形量が大きくなり凹
凸深さを減少させるようなすべり系が働き、全体として
平坦な表面が得られると考えられる。

【００２０】上述してきたように、ヘゲ及びエッヂシー
ム疵発生域にあたる範囲において粒径を２０mm以上の結
晶粒を８０％以上とすることで熱間圧延時のエッヂシー
ム疵やヘゲ疵を防止できるようになった。このように表
層部に２０mm以上の粒を作る方法としては、ＳＵＳ４３
０鋼におけるγ相のように粒成長を阻害する第２相があ
る場合には第２相が溶体化できる高温に加熱すること、
あるいは加熱時間を長くすることにより粒成長を促す方
法がある。またヘゲ及びエッヂシーム疵発生域にあたる
範囲以外の部分に脱炭防止材を塗布し、加熱雰囲気を脱
炭雰囲気に調整し、ヘゲ及びエッヂシーム疵発生域にあ
たる範囲を脱炭させ、粒成長を阻害するγ相の析出を抑
制し、粒成長を促進する方法が挙げられる。また加熱前
に若干の加工を加えて歪誘起による粒成長促進方法もあ
り、鋳造時にピンチロール等で圧下を行うことや、加熱
前にスラブ表層に冷間歪を与えることも有効である。さ
らに鋳造時の鋳造温度を高くしたり、冷却速度を遅くす
ることにより鋳造時の粒径を大きくすることも上記の加
熱時の粒径粗大化促進には有効である。

【００２１】以下に本発明の限定理由を述べる。粒径の
測定範囲をスラブ圧延方向に垂直なスラブ横断面の長辺
部表層においてエッヂより１００mm以内及びスラブ横断
面の短辺部表層においてエッヂより１／４ｔ（ｔはスラ
ブ厚み）以内とした理由は、ヘゲ発生範囲が熱延鋼板の
エッヂより約１００mm以内であること及び熱間圧延時ス
ラブ横断面の短辺部から長辺部への回り込む範囲が、短
辺部のエッヂより１／４ｔ（ｔはスラブ厚み）以内であ
ることによる。

【００２２】上記範囲における粒径２０mm以上の被覆率
を８０％以上とした理由は、表１より、全板長に占める
ヘゲ及びエッヂシーム疵の占める長さが３％未満になる
のは被覆率が８０％以上であるからである。粒径を２０
mm以上とした理由は、図４より、３０〜５０％熱間圧延
後の凹凸深さが粒径２０mm以上になると急減し、約０．
２mmの一定値を示すからである。

【００２３】結晶粒径測定法をスラブ表層における表層
に平行な粒径としたのは、表層より内側５mmまでは粒径
はほとんど変化しないため、表層に平行方向の粒径とし
て表層における粒径を代表値とした。

【００２４】

【実施例】フェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３
０鋼を用いて熱間圧延前のヘゲ及びエッヂシーム疵発生
域にあたる範囲における表層に接する粒の、結晶粒径２
０mm以上の粒の被覆率と熱間圧延後のヘゲ及びエッヂシ
ーム疵発生状況の関係を調査した。図６に示すように厚
み２５０mmの鋳造スラブを用いてヘゲ及びエッヂシーム
疵発生域にあたる範囲以外（ハッチング部分）に脱炭防
止材を塗布し（図６）、１２３０℃で加熱することによ
り、ヘゲ及びエッヂシーム疵発生域にあたる範囲におけ
る結晶粒の粒成長を促し、加熱時間を３０〜１５０分と
変えることにより、粒径２０mm以上の粒の被覆率を調整
した。

【００２５】被覆率を測定後、粒成長の生じない１２０
０℃で３０分再加熱し、３．０mmまで熱間圧延し、熱間
圧延前のヘゲ及びエッヂシーム疵発生域における範囲の
粒径２０mm以上の粒の被覆率と熱間圧延後のヘゲ及びエ
ッヂシーム疵の発生の関係を調査した。結果を表２に示
す。

【００２６】

【表２】

【００２７】粒径２０mm以上の粒の被覆率が８０％を超
える本発明法においてはいずれもヘゲ及びエッヂシーム
疵の発生が少なく３％以下を示す○または、１％未満を
示す◎であった。これに対し、２０mm以上の粒の被覆率
が８０％未満の比較法においてはいずれもヘゲ及びエッ
ヂシーム発生率が３〜１０％の△、または１０％以上の
×であった。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の効果は、
フェライト系ステンレス鋼の熱間圧延時に所定のスラブ
を用いて、ヘゲ及びエッヂシーム疵等の表面疵を少なく
することにより、歩留まりを向上し、疵研削及び再酸洗
工程を省略できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法に用いるスラブを明示した図であっ
て、（ａ）は圧延方向に垂直なスラブ横断面を示し、ス
ラブ表層の太線部に接する結晶粒の粒径を測定した。結
晶粒径測定方法は、（ｂ）に示すように表層太線部に接
する粒の表層における粒径をもってその粒の粒径とし
た。

【図２】熱間圧延時に生じるスラブの横断面における短
辺部の凹凸の発生過程を表す模式図であり、スラブ圧延
方向より見た図である。（ａ）は圧下前、（ｂ）は５０
％圧下後、（ｃ）は８０％圧下後を示している。

【図３】熱間圧延後、スラブ横断面における短辺部に生
じる凹凸の深さを測定する方法を示している。点線は隣
合う凸部を結ぶ直線であり、矢印は凹凸深さを表してい
る。

【図４】ＳＵＳ４３０鋼を３０〜５０％熱間圧延した後
のスラブ横断面における凹凸深さと圧延前の結晶粒径と
の関係を示すグラフである。

【図５】熱間圧延後ヘゲ及びエッヂシーム疵発生域にあ
たる範囲を示した模式図であり、斜線部がその範囲を表
している。斜線部は、スラブ横断面の長辺部においては
エッヂより１００mm以内、短辺部においてはエッヂより
１／４ｔ以内（ｔはスラブ厚み）である。

【図６】ＳＵＳ４３０鋼においては脱炭防止材を塗布し
た領域を示す模式図であり、斜線部がその領域を示す。

フロントページの続き (72)発明者 槌永 雅光 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭60−240301（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 3/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェライト系ステンレス鋼の熱間圧延を
   行うにあたり、スラブ圧延方向に垂直なスラブ横断面の
   長辺部表層においてエッヂより１００mm以内、及びスラ
   ブ横断面の短辺部表層においてエッヂより１／４ｔ（ｔ
   はスラブ厚み）以内の表層部の８０％以上を、表層にお
   いて表層に平行な粒径が２０mm以上の粒が占めるスラブ
   を用いることを特徴とする表面疵の少ない鋼板の製造方
   法。