JP3222057B2 - 表面品質と加工性の優れたCr−Ni系ステンレス熱延鋼板および冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

表面品質と加工性の優れたCr−Ni系ステンレス熱延鋼板および冷延鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Cr−Ni系ステ
ンレス鋼を板厚10mm以下の薄肉鋳片に鋳造し、引続き
熱延鋼板または冷延鋼板とするプロセスにおいて、表面
品質と加工性の優れたCr−Ni系ステンレス鋼熱延鋼
板および冷延鋼板を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、溶鋼から鋳造によって直接的に板
厚10mm以下の薄鋳片を得る技術が開発され、実機規模
の試験がなされるに至っている。新しいこの技術によれ
ば、熱延工程を簡略あるいは省略することが可能にな
る。従来は、板厚が100mmを越えるスラブを熱間圧延
ミルによって多大なエネルギーを費やして熱延してお
り、熱間圧延工程が簡略あるいは省略されるメリットは
製造コストを下げるだけでなく、環境面からも望まれる
ものである。以後、溶鋼から板厚10mm以下の薄帯を鋳
造する工程を含むプロセスを新プロセスと呼び、スラブ
を熱間圧延して薄帯にする工程を含むプロセスを現行プ
ロセスと称する。
【0003】18%Cr−8%Ni鋼に代表されるCr
−Ni系ステンレス冷延鋼板を新プロセスによって製造
すると、製品の表面品質や加工性に問題が生じることが
報告されている。
【0004】たとえば、日新製鋼技報第62号62頁に
記載された論文では、新プロセスで製造したSUS30
4冷延鋼板の表面品質(オレンジピール状の肌荒れ、本
発明者等はローピングと呼ぶ)や加工性(延性)が現行
プロセス材に比べて劣っていることが述べられている。
すなわち、鋳片の粗大な結晶粒によってオレンジピール
に類似する表面肌荒れが生じること、オレンジピール状
肌荒れ改善のためには鋳造後の溶体化処理前に、室温な
ら圧下率10%、500℃では11%、1200℃では
約17%の圧延を施し、30〜40μm程度の再結晶組
織にすることが必要であると述べられている。また、延
性の低下についてはδフェライトに起因する組織の不均
一やNi偏析が原因と考えられており、均質化のために
1150℃で3時間の熱処理を行うか、中間焼鈍を行う
か、或いは1200℃で圧下率5%の熱間圧延を行うこ
とが有効であると述べられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】新プロセスによって良
好な表面品質と加工性を有するCr−Ni系ステンレス
冷延鋼板を製造するためには、上記の公知技術だけでは
不十分である。すなわち、上記の論文においては、鋳片
を再加熱して熱間圧延を行っているため、鋳造直後の鋳
片に熱間圧延を行った場合に生じる現象については記述
されていない。本発明者等の調査によると、鋳造直後に
熱間圧延を行うと熱間圧延で導入された転位を核にMn
S等の析出物が微細析出し製品の加工性を著しく損ねる
事がわかった。また、前記の論文にある熱延条件では鋳
片の粗大な結晶粒を十分に微細化出来ず良好な表面品質
を有する製品を安定して製造することが出来なかった。
従って、鋳片の粗大結晶粒を微細化して良好な表面品質
を安定して得ると共に、加工性も向上させる技術の開発
が必要になった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次のように構成されている。すなわち、Cr−
Ni系ステンレス溶鋼を鋳型壁面が鋳片と同期して移動
する連続鋳造機によって板厚2〜10mmの薄帯状鋳片に
連続鋳造し、前記薄帯状鋳片を1250〜1130℃ま
で5〜20℃/秒の平均冷却速度で冷却し、950〜1
130℃の温度域で圧下率20〜35%の熱間圧延を行
い、1000℃〜1150℃で5〜50秒の熱処理を行
った後巻取って熱延鋼板を製造するか、または前記熱処
理で得られた熱延鋼帯を600℃以下の温度域で巻取
り、この熱延鋼帯をデスケーリングし、冷延し、焼鈍酸
洗又は光輝焼鈍を行い、続いて調質圧延を行って冷延鋼
板を製造する。なお、前記熱処理後に巻取り温度まで冷
却する際には900〜600℃の温度域を20℃/秒以
上の冷却速度で冷却することが望ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】薄肉鋳片を鋳造直後に熱間圧延す
る場合、熱間圧延によって導入された転位上に析出物が
微細析出すると、加工性が著しく低下する。従って、熱
間圧延前に析出物を予め析出させておくことが必要であ
る。本発明者らは加工性低下の原因となる析出物がMn
Sであり、熱間圧延前の鋳片の冷却速度を制御すること
によってMnSを粗大に析出させて無害化することが出
来ることを見いだした。また、その後の熱間圧延では微
細な再結晶粒を得ると共に熱延疵の発生を防止するため
熱延温度と圧下率を所定の範囲に制御することが必要で
あることを見いだした。また、引き続き行う熱処理につ
いても微細な再結晶粒を得ると共に粒界酸化を防止して
良好な表面品質を得るために熱処理温度と時間を所定の
範囲に制御することが必要であることを見いだした。
【0008】次に、本発明の構成用件の限定理由を説明
する。鋼種としては18%Cr−8%Ni鋼に代表され
るCr−Ni系ステンレス鋼を対象とした。Cr系ステ
ンレス鋼等ではこの様な加工性低下現象は見られない。
鋳片の板厚は2〜10mmとした。鋳片の板厚が10mmを
越えると凝固時の結晶粒が粗大になり、熱延再結晶によ
って結晶粒を微細化するためには、板厚10mm以下の鋳
片に行う熱間圧延よりも高圧下率が必要になる。そのた
めには、熱間圧延機を複数配置するか、単独の巨大な熱
間圧延機とすることが必要になり、経済的な効果がなく
なる。また、鋳片厚みが2mm未満になると熱延疵が発生
しやすくなるため表面品質が低下する。鋳片厚さの望ま
しい範囲は3.0〜5.0mmである。
【0009】鋳造した鋳片の1250〜1130℃間の
平均冷却速度は5〜20℃/秒の緩冷却とした。緩冷却
開始温度はMnSの析出開始温度である1250℃とし
た。これ以上の温度域における緩冷却は粒界酸化を助長
し表面光沢を損ねる。また、緩冷却終了温度は1130
℃とした。これは熱延温度を1130〜900℃として
いるために熱延温度以上で安定して析出物の無害化を行
うことを意図した。また、緩冷却速度については次の実
験により求めた。即ち、SUS304鋼を板厚4.3mm
の薄鋳片に鋳造し1250〜1130℃間の平均冷却速
度を2〜50℃/秒まで変化させて冷却し、1100℃
で圧下率30%の熱間圧延を行い、引続いて1050〜
1150℃で10秒間の焼鈍を行い、気水冷却を行って
500℃で巻取った。前記巻取り鋼帯をデスケーリング
後70%の圧延率で冷間圧延を行い、光輝焼鈍を行い、
引続き調質圧延を行って冷延鋼板とし、伸びおよび表面
品質を評価した。その結果を図1に示す。
【0010】図1(A)に示すように1250℃〜11
30℃間の平均冷却速度が5℃/秒未満になると粒界酸
化によって光沢が低下し、図1(B)に示すように20
℃/秒を越えるとMnSの析出が不十分になり伸びが低
下する。表面品質と加工性を両立する冷却速度範囲は5
〜20℃/秒の範囲である。望ましい冷却速度範囲は1
0〜15℃/秒である。
【0011】熱間圧延温度と圧下率については次の実験
によって求めた。即ち、SUS304鋼を板厚4.3mm
の薄鋳片に鋳造し1250〜1130℃間を10℃/秒
の冷却速度で冷却し、圧延温度を850〜1200℃ま
で変化させ、圧下率を5〜40%まで変化させて熱間圧
延を行い、引き続いて1050〜1150℃で10秒間
の焼鈍を行い、気水冷却を行って500℃で巻取った。
この鋼帯をデスケーリング後70%の圧延率で冷間圧延
を行い、光輝焼鈍を行い、引続き調質圧延を行って冷延
鋼板とし、伸びおよび表面品質を評価した。その結果を
図2に示す。熱延圧下率が20%未満であるか、または
熱延温度が1130℃を越えると再結晶粒が粗大になり
ローピングが発生するために表面品質が不良となる。ま
た、熱延圧下率が35%を越えるか、熱延温度が950
℃未満になると熱延疵が発生するために表面品質が不良
となる。従って、熱延温度は950℃〜1130℃と
し、圧下率は20〜35%とすることが必要である。望
ましい熱延温度範囲は1000〜1100℃であり、ま
た望ましい熱延圧下率は28%〜33%である。
【0012】熱延後の熱処理条件については次の実験に
より求めた。即ち、SUS304鋼を板厚4mmに鋳造
し、1250〜1130℃間を10℃/秒の平均冷却速
度で冷却し、1100℃で20%の熱間圧延を行った
後、誘導加熱によって1250〜900℃までの温度域
において、2〜60秒保持する熱処理を行い、気水冷却
を行って500℃で巻取った。この鋼帯をデスケーリン
グ後、70%の圧下率で冷間圧延を行い、光輝焼鈍を行
い、引き続き調質圧延を行って冷延鋼板とし、伸びおよ
び表面品質を評価した。その結果を図3に示す。熱処理
温度が1150℃を越えるか熱処理時間が50秒を越え
ると、表面の粒界酸化が厳しくなり光沢が低下する。ま
た、熱処理温度が1000℃未満または熱処理時間が5
秒未満になると再結晶が進まないためにローピーングが
発生し、表面品質が低下する。従って、熱延後の熱処理
条件は1000〜1150℃で5〜50秒にすることが
必要である。望ましい熱処理温度範囲は1050℃〜1
130℃であり、また望ましい熱処理時間は7〜20秒
である。
【0013】その後、熱処理鋼帯は600℃以下で巻取
られる。この条件を満たされないと、粒界に炭化物が析
出して、酸洗時に粒界腐食が生じ、製品の表面光沢を損
ねる。望ましい範囲は550℃〜300℃である。
【0014】
【実施例】18%Cr−8%Ni鋼を基本とする成分の
Cr−Ni系ステンレス鋼を溶製し、内部水冷式の垂直
型双ロール連続鋳造機によって板厚2〜10mmの間の種
々の厚さの鋳片を鋳造した。鋳造後は搬送ラインの断熱
材を変えて1250℃〜1130℃までの冷却速度を5
〜20℃/秒まで変化させた。引続き、1130℃〜9
50℃で圧下率20%〜35%の熱間圧延を行った。引
続き1000℃〜1150℃で5秒から50秒の熱処理
を行い、600℃以下で巻取った。比較例は鋳造条件、
鋳造後の冷却条件、熱延条件、熱延後の熱処理条件、巻
取り温度が本発明範囲外のものである。
【0015】しかる後、熱処理鋼帯を酸洗し、冷間圧延
し焼鈍酸洗し、調質圧延を行って冷延鋼板とした。
【表1】
【表2】 こうして得られた冷延鋼板の表面品質(ローピング、光
沢)と加工性(伸び)を調査した。表1に示すように、
本実施例に示したものは鋳造条件、鋳造後の冷却条件、
熱延条件、熱処理条件、巻取り条件を最適化しているた
め、良好な表面品質と加工性が得られている。一方、比
較例では、鋳造条件、鋳造後の冷却条件、熱延条件、熱
処理条件、巻取り条件が不適切であるため、表面品質ま
たは加工性が不良であった。
【0016】
【発明の効果】本発明はCr−Ni系ステンレス鋼の新
プロセスにおいて、鋳造条件、鋳造後の冷却条件、熱延
条件、熱処理条件、巻取り条件を制御することによっ
て、良好な表面品質と加工性を有する熱延鋼板および冷
延鋼板の製造を可能にするものである。従って、その工
業的効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳造直後の1250℃から1130℃までの薄
鋳片の冷却速度と冷延鋼板の表面品質(同図(A))お
よび伸びの(同図(B))関係を示す図である。
【図2】薄肉鋳片に行う熱間圧延の熱延温度と熱延圧下
率が冷延鋼板の表面品質と伸びに及ぼす影響を示す図で
ある。
【図3】薄肉鋳片に熱間圧延に引続いて行う熱処理の温
度と時間が製品の表面品質と伸びに及ぼす影響を示す図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−71902(JP,A) 特開 昭63−421(JP,A) 特開 平4−232208(JP,A) 特開 平6−100989(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 9/46 C21D 8/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cr−Ni系ステンレス溶鋼を鋳型壁面
    が鋳片と同期して移動する連続鋳造機によって板厚2〜
    10mmの薄帯状鋳片に連続鋳造し、次いで前記薄帯状鋳
    片を1250〜1130℃の温度範囲まで5〜20℃/
    秒の平均冷却速度で冷却し、続いて該薄帯状鋳片に95
    0〜1130℃の温度域で圧下率20〜35%の熱間圧
    延を行い、得られた熱延鋼帯に1000℃〜1150℃
    で5〜50秒の熱処理を施し、しかる後、該熱処理鋼帯
    を巻取ることを特徴とする表面品質と加工性の優れたC
    r−Ni系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の製造方法で製造した熱
    処理鋼帯を600℃以下の温度域で巻取り、デスケーリ
    ングし、冷延し、焼鈍酸洗または光輝焼鈍を行い、次い
    で調質圧延を行うことを特徴とする表面品質と加工性の
    優れたCr−Ni系ステンレス冷延鋼板の製造方法。
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