JP3473534B2 - Ｃｒ系ステンレス鋼板の熱間圧延方法 - Google Patents

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系ステンレス
鋼板の熱間圧延中に鋼板表面に発生する焼付き疵を防止
することのできる熱間圧延方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】Ｃｒ系ステンレス鋼は、熱延鋼板として
利用されることもあるが、特にその冷延鋼板は、耐食性
に優れていることに加え、表面が美麗なため厨房用、意
匠用など美観を求められる用途に利用される。いずれの
場合も、表面疵のない表面性状のよい製品が要求され
る。なお、Ｃｒ系ステンレス鋼とは、本発明ではフェラ
イト系ステンレス鋼とマルテンサイト系ステンレス鋼と
をいう。 【０００３】通常、ステンレス鋼板は連続鋳造スラブ
（厚さ：１３０ｍｍ〜２８０ｍｍ、幅７００〜１６００
ｍｍ、長さ１０ｍ程度）を熱間圧延し、焼鈍、酸洗をお
こなって熱延鋼板（厚さ２〜１０ｍｍ程度）を製造す
る。冷延鋼板を製造する場合には、さらに厚さ０．３〜
２ｍｍ程度まで冷間圧延し、焼鈍および必要に応じて酸
洗、洗浄を施して仕上げられる。 【０００４】Ｃｒ系ステンレス鋼は、普通鋼と比較して
スラブ加熱時に生成するスケ−ル厚さが非常に薄いこと
から、熱間圧延時に被圧延材と圧延ロ−ルとの金属間接
触による焼付き疵が発生しやすいという問題を有してい
る。焼付き疵は、熱延鋼板を酸洗したとき、圧延方向に
沿って筋状に鋼板表面が割れた状態、程度の悪い場合、
スケ−ルが噛み込んだ形態で確認することができる。 【０００５】熱延鋼板に焼付き疵が発生した場合、軽度
なものは研削により除去できるが、重度なものは鋼板ご
とスクラップにせざるを得ないので、生産性や歩留りが
著しく低下する。さらに、焼付きが発生するとワークロ
ールの表面に被圧延材が移着してロ−ル肌荒れが発生す
る。したがって、焼付が発生したロールは、その表面を
研削して肌荒れを除去しないと使用できなくなる。その
ため、熱延鋼板の生産性や歩留の低下に加え、ロ−ル原
単位の上昇を招くという問題が発生することになる。 【０００６】近年、Ｃｒ系ステンレス鋼の需要はＮｉ系
ステンレスと比較して多くなっているが、Ｃｒ系ステン
レス鋼は、熱間圧延時の焼付き疵が発生しやすい化学組
成になっている。例えば、自動車排気系部品、スト−ブ
等の燃焼装置用材料として使用されるＣｒ系ステンレス
鋼は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、ＡｌおよびＳｉの含有
量を多くなっており、耐酸化性が改善されているのでス
ラブ加熱時に生成するスケ−ル厚さも薄くなる傾向にあ
る。 【０００７】また、Ｃｒ系ステンレス鋼板の冷間成形時
に発生するリジングの対策には、仕上げ圧延温度の低下
（９５０℃以下）が要求される。仕上げ圧延温度を低く
することは、変形抵抗が大きくなるので鋼板とロ−ル間
の焼付きの発生を助長することになる。 【０００８】通常、Ｃｒ系ステンレス鋼の熱延鋼板は、
連続鋳造スラブを１０５０〜１２７０℃に加熱した後、
高圧水の噴射によるデスケ−リング処理をおこない、２
〜６スタンド（レバ−ス含む）の粗ミル、さらに引き続
く６〜７スタンドの仕上げミルにより圧延することによ
り製造される。これらの工程のうち、焼付によるロ−ル
肌荒れが問題となるのは、圧延負荷の大きな仕上げミル
の前段スタンドで、一旦焼付きが発生すると、仕上げミ
ルの最終スタンドまで焼付く場合もある。 【０００９】焼付疵の発生を防止する対策として、一般
には被圧延材を高温で長時間加熱することにより、スラ
ブ加熱時に生成するスケ−ルを厚くするとともに、仕上
げ圧延温度を上昇させる方法が知られている。しかしな
がら、この対策は上記リジング対策上の制約や、高温加
熱時にスラブ垂れが発生するという問題が生じる。近
年、上記の問題を解決するために、以下に示すようなス
テンレス熱延鋼板の製造方法が提案され一部実施されて
いる。 【００１０】特開平８−２５７６０５号公報には、熱間
圧延に際して通過する被圧延材の温度が９００〜１１０
０℃の範囲にある圧延スタンドのワ−クロ−ル表面に、
潤滑剤として水酸化鉄含有の流体を塗布またはスプレ−
する方法が開示されている。 【００１１】特公平４−４２０８２号公報には、粗ミル
のスタンド間あるいは粗ミルと仕上げミルのスタンド間
で被圧延材に空気、酸素、水蒸気を吹き付ける方法が開
示されている。 【００１２】特公昭６０−５０５２２号公報には、仕上
げ圧延前に被圧延材に空気、酸素、水蒸気を吹き付け上
層スケールを成長させる方法が開示されている。 【００１３】上記の方法は、仕上げ圧延で被圧延材と圧
延ロ−ルとの金属間接触による焼付きを回避するため
に、潤滑剤を使用するか、あるいは被圧延材表面に酸化
スケ−ルを生成させ方法である。 【００１４】しかしながら、これら各公報に開示された
技術を実施するためには、新たな工程や設備を設置する
必要があるため、設備費が嵩むという問題がある。これ
ら問題に加え、潤滑剤を使用する場合には、ワ−クロ−
ルの下ロ−ルにおいて焼付きを回避するのに十分な潤滑
効果を得るための設備設計が困難であるという問題があ
る。また、被圧延材表面に酸化スケ−ルを生成させる場
合、耐酸化性の良好なＣｒ系ステンレス鋼において、圧
延中の数分間で酸化スケ−ルを生成させることは非常に
困難である。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、Ｃｒ
系ステンレス鋼のスラブを熱間圧延するに際し、新たな
工程や設備を設置することなく、被圧延材と圧延ロ−ル
との焼付きによる表面疵の発生を防止することのできる
熱間圧延方法を提供することにある。 【００１６】 【発明が解決するための手段】本発明の要旨は、次のＣ
ｒ系ステンレス熱延鋼板の製造方法にある。 【００１７】「Ｃｒ含有量が、１０〜３５質量％のＣｒ
系ステンレス鋼板の熱間圧延において、仕上げ圧延機の
第１および第２スタンドのワークロ−ルに、ロールの軸
方向の表面粗さが、中心線平均粗さＲａで３μｍ以下で
あるロールを用いて圧延する方法であって、少なくとも
第２スタンドのワークロールの中心線平均粗さＲａが、
下記式を満足していることを特徴とするＣｒ系ステン
レス鋼板の熱間圧延方法。 【００１８】 Ｒａ≦０．００５Ｘ²−０．３３５Ｘ＋６．１ ・・・・ ここで、Ｘは被圧延材のＣｒ含有量（質量％）とする」 なお、中心線平均粗さＲａは、JIS B0601 の規定によ
る。本発明者らは、前記の課題を解決すべく、Ｃｒ系ス
テンレス熱延鋼板の焼付き疵の発生に及ぼす被圧延材の
スケ−ル厚さと圧延条件の影響について実験、検討した
結果、以下の知見を得るに至った。 【００１９】１）被圧延材の焼付き疵は、幅０．１〜
０．３ｍｍ程度、深さ１０〜５０μｍ程度の微細な横ひ
び割れが圧延方向に連続して連なったもので、被圧延材
表面がスケ−ルの潤滑不足により圧延ロ−ルの突起部で
引っ掻かれて生じた熱間加工割れである。 【００２０】２）熱間圧延の仕上げ圧延においては、被
圧延材の焼付き疵の発生は第１スタンドおよび第２スタ
ンドのロール表面粗さ（中心線平均粗さＲａ）と被圧延
材のスケール厚さｄとが大きく影響しており、Ｒａが３
μm以下で、Ｒａ／ｄ≦０．２を満足させれば焼付き疵
の発生は防止できる。 【００２１】３）被圧延材の表面に生成するスケールの
厚さｄは、被圧延材のＣｒ含有量の影響を受け、ｄとＣ
ｒ含有量の関係は下記式により整理できる。 【００２２】ｄ＝０．０２５Ｘ²−１．６７５Ｘ＋３
０．５（Ｘ：Ｃｒ含有量で質量％） ４）上記２）および３）の関係から、焼付き発生を防止
するには、仕上げ圧延における第１、第２スタンドにお
けるワークロールのうち少なくとも第２スタンドのワー
クロールが、上記２）および３）に記載の式から求まる
下記式を満足させるのがよい。 【００２３】Ｒａ≦０．００５Ｘ²−０．３３５Ｘ＋
６．１ 【００２４】 【発明の実施の形態】以下に、本発明のＣｒ系ステンレ
ス熱延鋼板の製造方法について、具体的に説明する。 【００２５】(a) Ｃｒ系ステンレス鋼板（以下、化学組
成の％表示は、全て質量％とする） Ｃｒ系ステンレス鋼は、普通鋼と比較して焼付き疵が発
生しやすい傾向にある。本発明が対象とする鋼は、Ｃｒ
含有量が１０〜３５％の範囲にあるフェライト系ステン
レス鋼およびマルテンサイト系ステンレス鋼とする。Ｃ
ｒ含有量が１０％未満の場合、焼付きが発生しにくく、
また３５％を超えるとスラブ加熱時に生成するスケール
は、Ｃｒ酸化物（Ｃｒ₂Ｏ₃）であり、その厚さは数十μ
mと非常に薄いため熱間圧延時の焼付きは避けられな
い。したがって、本発明の対象とするステンレス鋼のＣ
ｒ含有量は１０〜３５％とした。 【００２６】(b) ロール軸方向の表面粗さ 熱間圧延仕上げ圧延における焼付き疵の発生は、圧下率
が高くなる第１スタンドおよび第２スタンドで発生して
おり、これらのスタンドのワークロールの軸方向の表面
粗さを、中心線平均粗さＲａで３μm 以下にしなけれ
ば、通常の圧延工程で被圧延材の表面に生成するスケー
ル厚さでは焼付き疵が発生する。したがって、第１スタ
ンドおよび第２スタンドのワークロールの軸方向の表面
粗さを、中心線平均粗さＲａで３μm 以下とした。 【００２７】 (c) Ｒａ≦０．００５Ｘ^２−０．３３５Ｘ＋６．１ 仕上げ圧延機の第１スタンドおよび第２スタンドのワー
クロールの軸方向の表面粗さが、中心線平均粗さＲａで
３μm 以下であっても、被圧延材表面のスケール厚さが
薄ければ焼付き疵が発生する。焼付疵には第１スタンド
および第２スタンドのロール表面粗さ（中心線平均粗さ
Ｒａ）と被圧延材のスケール厚さｄとが大きく影響して
おり、Ｒａ／ｄ≦０．２とすれば焼付き疵の発生は防止
できる。また、被圧延材の表面に生成するスケール厚さ
ｄは、被圧延材のＣｒ含有量に関係しており、ｄ＝０．
０２５Ｘ^２−１．６７５Ｘ＋３０．５（Ｘ：Ｃｒ含有
量、質量％）で整理できる。 【００２８】したがって、これらの式から下記式が求ま
り、下記式を満足すれば焼付き疵の発生を防止すること
ができる。 Ｒａ≦０．００５Ｘ²−０．３３５Ｘ＋６．１ ・・・・・・ 被圧延材のスケ−ル厚さは、粗圧延後の仕上げ圧延機の
１スタンド直後にあるフライングシャ−により切断、採
取したサンプルを用いて測定した。スケ−ル厚さは、サ
ンプル断面を樹脂に埋め込み、鏡面研磨を施して、光学
顕微鏡または走査型電子顕微鏡を用いて観察することに
より測定できる。 【００２９】さらに、実生産ラインでのスケール厚さの
測定は、Ｘ線回折により定量分析することにより簡便に
実施できる。定量分析は、原則として酸化スケ−ルを構
成する種々の酸化物の回折強度を用いておこなう。種々
の酸化物の回折強度は、一般に、Ｘ線回折装置にて回折
線幅の２θ値を指定し、その間を２θ走査法で自動的に
回折強度測定をおこない、バックグラウンド強度を差し
引いた純粋の回折強度をプリントアウトする手法でよ
い。 【００３０】なお、Ｒａは仕上げ圧延機の第１スタンド
および第２スタンドのワークロールの両方が上記式を
満足しているのが好ましいが、第２スタンドのみでもよ
い。 【００３１】普通鋼を熱間圧延する場合、仕上げ圧延で
スリップが発生し易いので、仕上げ第１スタンドのワー
クロールの表面粗さ、Ｒａを３μｍ程度に粗く仕上げる
場合がある。普通鋼の圧延の後で、同じワークロールを
用いてＣｒ系ステンレス鋼を圧延する場合、仕上げ第１
スタンドおよび第２スタンドにおいて、上記被圧延材に
焼付き疵が生じる場合がある。このような場合、第１ス
タンドの表面粗さはそのままにしておいても、第２スタ
ンドのロ−ル表面粗さＲａを小さくして上記式を満足
させることにより、焼付き疵の発生を最小限に抑制する
ことがでる。したがって、その後の酸洗処理あるいは必
要により酸洗処理後に軽度の研削を施すことにより無害
化することができる。 【００３２】上記のことは、下記のような試験をおこな
い求めたものである。 【００３３】被圧延材として、１２％Ｃｒ系、１８％Ｃ
ｒ系、２０％Ｃｒ系、３０％Ｃｒ系ステンレス鋼の熱延
鋼板から、厚さ３ｍｍ、幅３０ｍｍ，長さ２００ｍｍの
圧延試験片を製作した。この試験片を８００〜１２００
℃の温度範囲で、温度、保持時間を種々変えてスケール
厚さの異なる試験片を用意した。これらの試験片を、圧
下率３５〜４５％、圧延温度９００〜１０５０℃の範囲
でロ−ルの軸方向表面粗度Ｒａを種々変化させた圧延機
で１パスの熱間圧延をおこなった。圧延ロ−ルは、材質
ＳＫＤ１１、ロ−ル径４インチのものを用いた。ロ−ル
表面粗度は、砥石により円周方向に平行な研磨筋を入れ
て平均粗さＲａを０．１〜３．０μｍに調整した。 【００３４】１パス圧延後、焼付き疵の発生の有無は、
圧延後のスケールが付着したままの試験片表面を走査型
電子顕微鏡を用いて観察し、反射電子像法により金属表
面の露出部の有無により判定した。反射電子像は、原子
番号に依存した反射電子の放出によりコントラストが得
られる。このことから、酸化スケ−ルからなる部位と金
属表面が露出した部位を識別して観察することができ
る。実際は、熱間圧延後、金属表面の焼付による金属露
出部に薄いテンパ−カラ−が付着するが、その酸化皮膜
は非常に薄いために本手法にて識別が可能である。その
結果の一例として１８％Ｃｒのステンレス鋼の結果を表
１に示す。 【００３５】 【表１】 表１から明らかなように、焼付き疵が発生していないの
は、ロ−ルの表面粗さ、Ｒａ（μｍ）と被圧延材のスケ
−ル厚さ、ｄ（μｍ）が、Ｒａ／ｄ≦０．２を満足して
いる場合である。 【００３６】次いで、この圧延試験で焼付き疵の発生し
た試験番号１、２、８および１１のスケールが付着して
いる試験片を用いて圧下率３５〜４５％、圧延温度９０
０〜１０００℃の範囲でロ−ルの軸方向表面粗さ、Ｒａ
を０．１〜１μmの範囲で変化させて、１パスの圧延を
おこなった。 【００３７】圧延後、試験片は、酸洗処理を施して焼付
き疵の有無を目視観察した。酸洗処理は、５００℃のア
ルカリソルトバスに１分間浸漬した後、５０℃の１０％
硝酸−２％弗酸水溶液中に１分間浸漬することによりお
こなった。その際、金属表面の腐食減量は３μｍ未満で
あった。結果を表２に示す。 【００３８】 【表２】表２より明らかなように、１回目の圧延で焼付疵が発生
していた試験片でも、２回目の圧延で使用したロールの
軸方向表面粗さＲａとスケール厚さの関係がＲａ／ｄ≦
０．２を満足する場合は、酸洗後に焼付疵は観察されな
かった。これは、１回目の圧延で発生した焼付疵は２回
目の圧延により疵が延ばされより軽微なものとなり、酸
洗により除去されたものと考えられる。 【００３９】一方、Ｒａ／ｄ≦０．２を満足しない条件
で圧延した場合、圧延前に存在していた焼付き疵は、酸
洗処理後も確認された。 【００４０】上記のような焼付き疵をの発生を防止する
ことのできる条件は、１２％Ｃｒ系、２０％Ｃｒ系、３
０％Ｃｒ系のステンレス鋼板における試験においても１
８％Ｃｒの結果と同じ結果となった。 【００４１】(d) ワークロール 本発明のＣｒ系ステンレス熱延鋼板の熱間圧延方法にお
いて使用されるワークロールの材質としては、一般的に
熱間圧延で使用されているロールの材質であればよい。 【００４２】例えば、高Ｃｒ鋳鉄（２．８％Ｃ−１８％
Ｃｒ系）、特公平６-３５６４０号、特公昭６１-１６３
３６号、特公昭６１-１６４１５号各公報に開示される
ような金属組織中に黒鉛を晶出させた高Ｃｒ鋳鉄、高合
金グレン鋳鉄(３.３％Ｃ-４.４％Ｎｉ-１.５％Ｃｒ
系)、金属組織中に球状黒鉛とセメンタイトを有したダ
クタイル鋳鉄、アダマイト(１.５％Ｃ-１.０％Ｎｉ-
１.２％Ｃｒ系)および高速度工具鋼のＣ量を１〜３%程
度に高めた高炭素系高速度工具鋼(ハイス、熱延ハイス、
耐摩耗鋳鉄などとも呼ばれる)などである。 【００４３】高炭素系高速度工具鋼は、Ｃｒ，Ｍｏ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｗ等のごとく、高硬度複合炭化物を形成する
元素を含有したもので、特開平２-２４０６３４号、特
開平２-２５２０５号、特開平２-８８７４５号、特開平
３-１２６８３８号、特開平３-２１９０４７号、特開平
４-１４１５５３号、特開平５-１４８５８４号、特開平
５-２７１８７５号の各公報等に開示されているような
一般的な化学成分は、質量％でＣ:０.８〜３.８％、Ｓ
ｉ:０.２〜３.５％、Ｍｎ:０.１〜２％、Ｃｒ:０〜１０
％、Ｍｏ:０〜１０％、Ｖ:０〜１０％、Ｗ:０〜１０
％、Ｃｏ:０〜１０.０％、Ｎｂ:０〜８％、その他実質
的にＦｅである。さらに上記元素に加えてＢ，Ａｌ，Ｔ
ｉ等の特殊元素を添加した例や特開平６-２５６８８９
号、特開平９-１７００４０号、特開平９-１７００４３
号各公報に開示されているような金属組織中に黒鉛を晶
出させた例も見られるが、いずれにしても基本的には高
速度工具鋼の範疇に入るものである。特に、焼付き抑制
効果の点で、高Ｃｒ鋳鉄、高合金グレン鋳鉄、高速度工
具鋼が好ましい。さらに高速度工具鋼がより好ましく、
黒鉛晶出高速度工具鋼が最も適している。 【００４４】 【実施例】表３に示す化学組成の、厚さ２００ｍｍ、幅
１０００ｍｍのステンレス鋼スラブの被圧延材を１２０
０〜１２５０℃の温度範囲に加熱後、高圧水デスケ−リ
ング処理をおこない、２組のスタンドからなる粗ミル
（レバ−スミル）、７組のスタンドからなる仕上げミル
により圧延し、板厚４．５〜３ｍｍに仕上げた。 【００４５】その際、仕上げ圧延機のスタンドの内、第
１および第２スタンドのワークロールには、高速度工具
鋼からなりロ−ルの軸方向表面粗さ、Ｒａを表４に示す
ように１〜３μmと変化させたロールを使用した。 【００４６】 【表３】 得られた熱延鋼板は、焼鈍および酸洗処理を施し、焼付
き疵の発生の有無を目視により検査した。焼付き疵が確
認された熱延鋼板は、ベルト研削機４基から構成される
疵取りラインにより焼付疵が除去されるまで表面を研削
した。研削条件はベルト番手を６０番とし、ライン速度
は１０ｍ／分とした。疵取りラインを１回通板した場合
を研削工程１パスとし、２回通板場合したを３パスとし
た。 【００４７】焼付き疵の評価は、焼付き疵が酸洗処理後
に観察されなかった場合を◎（良好）、酸洗処理で焼付
き疵が観察され、研削工程１パスにより除去された場合
を○（やや良好）、焼付き疵の除去に研削工程を２パス
以上必要とした場合を×（不良）とした。その結果を表
４に示す。表４中の第１スタンド直後のスケール厚さ
は、第一スタンド通過後のスラブトップから３００ｍｍ
の位置（板厚が１８〜２５ｍｍ）での測定結果である。 【００４８】 【表４】表４より明らかなように、第１、第２スタンド両者のロ
−ル表面粗さが、本発明で規定する式を満足している本
発明例であるＡ１、Ｃ１、Ｄ１では、酸洗処理後に焼付
き疵のない良好な表面性状が得られた。また、本発明例
である第２スランドのロールについてのみ本発明で規定
する式を満足しているＡ２、Ｂ１、Ｃ２、Ｄ２は、酸洗
処理後に僅かな焼付疵が確認されたが、研削工程１パス
により焼付き疵が無害化された。 【００４９】一方、比較例の試番Ａ３、Ｂ２、Ｃ３、Ｄ
３は、第１、第２スタンドの両ロール共に表面粗さは３
μm以下であるが、第２スタンドのロールの表面粗さが
本発明で規定する式を満足していないため、酸洗処理後
に焼付き疵が確認され、これを除去するための研削は２
パス以上が必要であった。 【００５０】 【発明の効果】本発明のＣｒ系ステンレス鋼板の製造方
法によれば、被圧延材と圧延ロ−ルとの焼付きによる表
面疵の発生を防止することができ、表面性状に優れた熱
延鋼板、さらに冷延鋼板を製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−99304（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−178415（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−174111（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−253712（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 3/02 B21B 1/26 B21B 27/00 C22C 38/00 C22C 38/50

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】Ｃｒ含有量が、１０〜３５質量％のＣｒ系
   ステンレス鋼板の熱間圧延において、仕上げ圧延機の第
   １および第２スタンドのワークロ−ルに、ロールの軸方
   向の表面粗さが、中心線平均粗さＲａで３μｍ以下であ
   るロールを用いて圧延する方法であって、少なくとも第
   ２スタンドのワークロールの中心線平均粗さＲａが、下
   記式を満足していることを特徴とするＣｒ系ステンレ
   ス鋼板の熱間圧延方法。 Ｒａ≦０．００５Ｘ²−０．３３５Ｘ＋６．１ ・・・・・ ここで、Ｘは被圧延材のＣｒ含有量（質量％）とする