JPH05228516A - フェライト系ステンレス鋼の熱間圧延方法および熱間圧延用ワークロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、フェライト系ステンレス鋼におい
て、スラブ加熱時に生成する酸化スケールを熱間の粗圧
延で剥離し、熱延疵のない材料を得ることを目的とす
る。 【構成】 熱間の粗圧延のワークロール表面に、ショッ
トブラスト法、フォトエッチング法又はレーザー加工法
により、Ｒmax が３０〜１００μｍの凹凸を付け、この
ロールによってスラブ加熱時に生成する酸化スケールを
剥離することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼の
熱間圧延方法とその熱間圧延用ワークロール。

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
鋼の熱間圧延方法及びそのワークロールに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼は普通鋼に比べて耐食性お
よび耐酸化性が良いため、スラブの加熱時に生成するス
ケールは厚みが薄く、また、局部的に散在しやすい。更
に、高温強度が高いために圧延負荷が大きくなり、熱間
圧延中に疵が発生しやすい。疵防止のためスラブの加熱
条件（例えば温度、時間、雰囲気等）を調整している。
熱延疵の防止方法として、フェライト系ステレンス鋼の
ＳＵＳ４３０では、適度な厚さの、Ｆｅを主体とした酸
化物を生成させ、このスケールの潤滑作用を活用して熱
間圧延を行っている。また、例えばオーステナイト系ス
テンレス鋼のＳＵＳ３０４は、酸素濃度を調整すること
により、できるだけ均一なスケールを生成させ、熱間圧
延時に発生する熱延疵の防止を図っている。しかし、疵
を完全に防止するまでには至っていない。

【０００３】これに加え、近年、ステンレス鋼の精錬技
術が進歩し、安定化元素（例えば、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｂ，
Ｚｒ等）を含有した高Ｃｒ鋼の製造が可能となった。こ
のような高耐食性フェライト系ステンレス鋼は、従来の
熱間圧延法では熱延疵が多発し、従来の技術では熱延疵
を防止することは極めて困難である。従って、発生した
熱延疵を酸洗で重溶剤するかベルト研削等で機械的に重
研削しているのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱延疵の発
生しやすいフェライト系ステンレス鋼の熱間圧延におい
て、スラブ加熱時に生成する酸化スケールを熱間の粗圧
延で剥離し、荒れた表面を仕上げ圧延で均一化し、更
に、次工程のデスケール工程で表面のスケール層を除去
して、欠陥のない表面に仕上げる方法及びそのワークロ
ール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】一般に、ステンレス鋼は
普通鋼に比べて、熱間圧延によって熱延疵が発生しやす
い。これは、スラブ加熱時のスケール組成、厚さ、形態
が異なること、熱間圧延中の変形抵抗、焼付性（圧延材
とロール間の凝着）等が大きいことに起因していると考
えられる。

【０００６】対策として、スラブ加熱時の温度、時間、
雰囲気および熱延中の潤滑方法、圧下率のコントロー
ル、ロール材質の選定等により、重量比１６〜１７％Ｃ
ｒを含有するＳＵＳ４３０程度までは熱延疵を減少する
ことができている。

【０００７】しかし、１８％以上の高Ｃｒの材料例え
ば、ＳＵＳ４３０ＬＸ，ＳＵＳ４３４，ＳＵＳ４３６
Ｌ，ＳＵＳ４４４，ＳＵＳ４４７ＪＩ，ＳＵＳＸＭ２７
は、従来の方法では熱延疵を防止することができていな
い。

【０００８】本発明者らは、この原因を究明するため、
スラブの加熱から熱間圧延の終了までの各工程の材料を
サンプリングし、熱延疵の生成過程を詳細に調査した。
この結果、熱延疵の主原因は、スラブ加熱時に生成す
る酸化スケールの残存、圧延材とロール間の潤滑不良
による焼付きであることがわかった。その他の原因とし
て、圧延材表面のくぼみ部へのメタルのかぶさり、圧延
材の一部がロールに凝着し、それによる圧延材へのプリ
ント又は圧延材への再凝着による押込み、ロールの一部
が脱落し、それによる圧延材への押込み等があることも
わかった。

【０００９】主原因のスラブ加熱時に生成する酸化ス
ケールの断面を模式図で示すと、図２（ａ）のように局
部的に酸化されており、その内部には母材１とスケール
２が櫛の歯状に混在している。そして、この局部酸化の
発生分布は低Ｃｒ材ほど密で、隣の局部酸化と重なりあ
っているが、高Ｃｒ材や安定化元素を含有した材料では
間隔が疎で、局部酸化部は大きくかつ深く成長してい
る。

【００１０】図２（ａ）は高耐食性フェライト系ステン
レス鋼（主成分；２２％Ｃｒ−１％Ｍｏ−０．５％Ｃｕ
−０．０１％Ｃ−０．０１％Ｎ）のスラブを１２１０℃
で４時間（在炉時間）加熱したときの、酸化スケールの
圧延方向と平行な断面の模式図、（ｂ）は（ａ）と同一
成分のスラブを１２１０℃で４時間（在炉時間）加熱
後、砥石研磨のワークロールで熱延した場合の、熱延疵
の圧延方向と平行な断面の模式図である。

【００１１】スラブ加熱時に生成したこのような局部酸
化スケールは、母材よりも硬いため熱延によってあまり
伸延せず、元の形に近い状態で表面に残存するため、１
８％以上の高Ｃｒを含有した材料ほど点状の熱延疵が発
生することがわかった。さらにＭｏ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ
等の安定化元素を含有した材料ほど熱延疵が発生しやす
いことがわかった。熱延後のスケール残りによる疵の深
さは１００μｍ以上に達し、これを次工程の酸洗やベル
ト研削で除去するには、多額の費用を要する。その対策
としては、スラブ加熱時の局部酸化を防止し、全面均一
なスケールを生成することが好ましいが、現在は有効な
手段がない。

【００１２】本発明者らは、熱延疵の生成過程を多くの
材料について調査した結果、時々疵の少ない部分がある
ことに気付き、これを前工程に遡って調査したところ、
粗圧延のワークロールが肌荒れを起こした部分で圧延材
の表面が剥ぎ取られ、スラブ加熱時に生成した酸化スケ
ールが有効に除去されていること、そして、この傾向は
１８％以上の高Ｃｒのフェライト系ステンレス鋼ほど顕
著であることを見出した。

【００１３】これをもとに粗圧延のワークロール表面性
状を種々検討した結果、ショットブラスト法、フォトエ
ッチング法又はレーザー加工法等で３０〜１００μｍの
凹凸をワークロール表面に付与することにより、スラブ
加熱時の酸化スケールを粗圧延で剥離し、仕上げ圧延で
表面を均一化することができた。仕上げ圧延時に深さ１
０μｍ以下の微小なメタルのかぶさりが生成することが
あるが、次工程のデスケール処理によって表面層を除去
（酸洗溶剤あるいはメカニカル研削）して欠陥のない表
面を得ることができる。

【００１４】本発明の熱間粗圧延用ワークロールは、熱
延疵の発生しやすい１８％以上の高Ｃｒのフェライト系
ステンレス鋼の熱間圧延において特に有効であるので、
対象材を含む熱延チャンスの場合に粗圧延ワークロール
として組込めばよい。圧延によって表面凹凸は磨耗する
ので、対象材は熱延チャンスの初期〜前半にもってくる
のが望ましい。また、本発明ワークロールは低Ｃｒのフ
ェライト系ステンレス鋼および他の鋼種への適用を制限
されるものではなく、高Ｃｒ材に引き続いて低Ｃｒ材お
よび他の鋼種を圧延することができる。

【００１５】粗圧延用のワークロール表面の凹凸は、例
えばショットブラスト法、フォトエッチング法又はレー
ザー加工法により付与し、Ｒmax を３０〜１００μｍと
する。ショットブラスト法の場合は、例えばＪＩＳＧ５
９０３に定めるＳ３０〜Ｓ８０のショット粒を用いるこ
とが望ましい。

【００１６】フォトエッチング法又はレーザー加工法の
場合は、例えば凸部の形は図１に示すような円、楕円、
角、菱形又はその組み合わせで、大きさはワークロール
の円周方向およびそれと直角方向の最大長さが１０μｍ
〜１mm、配置は凸部の圧延方向に投影した場合、隙間が
なく、凸部頭部の面積はワークロール表面の３０〜７０
％とすることが望ましい。

【００１７】ワークロール表面の表面あらさＲmax が３
０μｍ未満では、酸化スケールの剥離作用が小さく、ま
た１００μｍを超えると粗圧延ワークロールの凸部が圧
延材にプリントされ、仕上げ圧延後の表面あらさが大き
くなるため、粗圧延用ワークロールの表面あらさＲmax
は３０〜１００μｍとする。

【００１８】凸部の形状はショットブラスト法のように
不規則でもよく、また、フォトエッチング法やレーザー
加工法のように規則的でもよい。しかし、規則的に付与
する場合には、凸部の大きさや配置、面積率が酸化スケ
ールの剥離に影響をおよぼす。

【００１９】従って、フォトエッチング法やレーザー加
工法で凹凸を付与する場合には、図１に示すような円、
楕円、角、菱形の単独形状か又はその組み合わせによっ
て行うことが望ましい。この時の凸部の大きさは、１０
μｍ未満では酸化スケールの剥離作用が小さく、ロール
の寿命が短い。１mmを超えるとまた剥離作用が小さくな
るので、ワークロールの円周方向およびそれと直角方向
の最大長さを１０μｍ〜１mmとする。

【００２０】そして、凸部の配置は、ワークロールを圧
延方向に回転した場合、酸化スケールの剥離されない部
分が生じないように凸部を圧延方向に投影した場合、重
複することが好ましい。一方、凸部頭部の面積率は３０
％未満では酸化スケールの剥離作用が小さく、７０％を
超えると凸部と凸部の距離が小さくなり、剥離作用が悪
くなると同時に、凹部が酸化スケールによって目詰まり
を起こしロールの寿命が短くなるので、凸部の面積率は
３０〜７０％とすることが望ましい。

【００２１】

【実施例】熱延疵の発生しやすい１８％以上のＣｒを含
有する高耐食性フェライト系ステンレス鋼Ａ，Ｂ，Ｃの
３種類（主成分Ａ；１９％Ｃｒ−０．６％Ｎｂ−０．４
％Ｃｕ−０．０１％Ｃ−０．０２％Ｎ、Ｂ；２２％Ｃｒ
−１％Ｍｏ−０．５％Ｃｕ−０．０１％Ｃ−０．０１％
Ｎ、Ｃ；２５％Ｃｒ−４％Ｍｏ−４％Ｎｉ−０．０１％
Ｃ−０．０１％Ｎ，Ｄ；１６．５％Ｃｒ−０．０２％Ｃ
−０．０５％Ｎ）の２５０mm厚さのスラブを用い、１２
００〜１２５０℃加熱炉中に４〜６時間装入し、熱間圧
延に供した。

【００２２】本発明例の粗圧延では、ワークロールの表
面にショットブラスト法、フォトエッチング法およびレ
ーザー加工法により図３に示すような凹凸を付けたもの
で７パス圧延を行い２０mm厚さとした。引き続いて、仕
上げ圧延は通常の砥石研磨のワークロールを用いて６パ
スで４mm厚さとした。

【００２３】図３の（１）はショットブラスト法により
Ｓ６０にて加工した断面図、（２）−ａはフォトエッチ
ング法による断面図、（２）−ｂは（２）−ａの平面図
で凸部頭部の面積率５０％である。

【００２４】比較例は、本発明法の条件から外れたもの
で粗圧延を行い、仕上げ圧延は通常の砥石研磨法による
ワークロールを用いた。従来例は、粗圧延、仕上げ圧延
ともワークロール表面を通常の砥石研磨法によるものを
用いた。なお、砥石研磨によるワークロールの表面あら
さの一例を図４に示す。熱延の終了した板は、焼鈍後硫
酸酸洗を行い、熱延疵を肉眼で判定した。

【００２５】この結果を表１に示すが、本発明例の粗圧
延のワークロール表面をショットブラスト法、フォトエ
ッチング法またはレーザー加工法のいずれかで加工した
ものは熱延疵が見られなかった。比較例では、粗圧延ワ
ークロールの凸部の表面あらさ、凸部の大きさが凸部の
面積率のいずれかの範囲が本発明の範囲から外れてお
り、酸化スケールの剥離が十分でなく、微小な点状疵が
発生したものが多かった。また、従来例の粗圧延のワー
クロール表面が通常の砥石研磨のものは、ほぼ全面に酸
化スケール残りによる点状疵が観察された。

【００２６】疵の断面は図２（ｂ）に示すような形状を
しており、疵の深さは１００μｍ以上に達していた。こ
の疵は、酸洗による重溶剤または機械的な重研削により
除去しないと冷延焼鈍板に表面欠陥として残り、光沢劣
化、ゴールドダストの発生、発銹等ステンレスとしての
機能を著しく損なうことになる。このように、本発明法
では、フェライト系ステンレス鋼の熱延疵を除去するこ
とができるので、従来のように酸洗を何度も繰り返した
り、又はベルト研削で除去する必要がない。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】本発明により、熱延疵の発生しやすい１
８％以上のＣｒを含有する高耐食性フェライト系ステン
レス鋼のスラブ加熱時に生成する酸化スケールでも、熱
間粗圧延で効果的に剥離させることが可能となり、表面
性状の優れた熱延鋼帯を得ることができ、従来、発生し
ていた熱延疵を酸洗で重溶削するか、ベルト研削等で機
械的に重研削していたが、これを著しく軽減することに
より、大幅なコストダウンが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ〜Ｉはフォトエッチング法又はレーザー加工
法で凹凸を付与する場合の凸部の形状と配置図である。

【図２】（ａ）高耐食性フェライト系ステンレス鋼（主
成分；２２％Ｃｒ−１％Ｍｏ−０．５％Ｃｕ−０．０１
％Ｃ−０．０１％Ｎ）のスラブの酸化スケールの圧延方
向になる方向と平行な断面の模式図である。 （ｂ）（ａ）と同一成分のスラブを砥石研磨のワークロ
ールで熱延した場合の熱延疵の圧延方向と平行な断面の
模式図である。

【図３】実施例の本発明例に用いた粗圧延ワークロール
の表面模式図の一例で（１）はショットブラスト法によ
る断面図、（２）−ａはフォトエッチング法による断面
図、（２）−ｂは（２）−ａの平面図である。

【図４】従来例の砥石研磨法により仕上げた粗圧延ワー
クロール表面の表面あらさの一例を示す説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻井 謙一郎 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量比１８％以上のＣｒを含有するフェ
   ライト系ステンレス鋼鋳片の熱間圧延において、表面あ
   らさがRmaxで３０〜１００μｍの凹凸を有するワークロ
   ールを用いて粗圧延することによって、加熱によって生
   じた表面の酸化スケールを剥離することを特徴とするフ
   ェライト系ステンレス鋼の熱間圧延方法。
2. 【請求項２】 表面あらさがＲmax で３０〜１００μｍ
   の凹凸を設けたことを特徴とするフェライト系ステンレ
   ス鋼の熱間圧延用ワークロール。