JPH0523703A - オーステナイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】オーステナイト系ステンレス熱延鋼帯の表面両
端部に発生する“小山へげ”と称する微細な割れ疵の減
少を図る。 【構成】オーステナイト系ステンレス熱延鋼帯の製造に
際し、素材のスラブの加熱はその表面温度が1230℃以上
になってからの保持時間を90分以下とした上、下記の
(イ) 〜 (ハ) のうちのいずれか一つ以上の対策を施
す。 (イ) 素材のスラブとして、オッシレーションマークの
平均深さが0.2mm以下のスラブを用いる。 (ロ) 加熱後、スラブの両側面の厚み中央部にスラブ厚
の２〜15％の窪みをスラブ長手方向にわたって付与す
る。 (ハ) 熱間圧延の初期の３パス以上をロール径が1000mm
以下の小径ロールにて圧延を行う。 【効果】“小山へげ”が大幅に減少することにより、コ
イル研削手入れが省略できるとともに歩留りが向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はオーステナイト系ステ
ンレス熱延鋼帯の製造方法に関し、詳しくは、熱間圧延
の際に表面疵の１種である“小山へげ”と称する微少な
割れ疵が生じ難いオーステナイト系ステンレス熱延鋼帯
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス熱延鋼帯の製造においては、
熱間圧延後のステンレス熱延鋼帯の幅方向両端部50〜30
0mm 付近に“小山へげ”と称する微少な割れ疵が発生す
ることがある。この表面疵は冷間圧延後にも残留して製
品品質を損ねるために、通常は冷間圧延前にコイル研削
等により除去しているが、これによって余分な工程が増
加したり、大幅な歩留りの低下を招いている。

【０００３】この“小山へげ”については、今のところ
その発生機構が詳細に解明されていないために、その防
止対策も明確ではなく、経験的に種々の方法が試されて
いるのが実状である。例えば、スラブの端部近傍の表層
部の熱間変形能を高める方法や熱間圧延において変形条
件を緩和させる方法等が試されているが、これらの方法
と“小山へげ”との相関関係が明らかではなく、時とし
て“小山へげ”の集中発生を招いてしまうことがある。

【０００４】従来から、ステンレス鋼の表面疵に関して
は、表面組織の変形能および表面割れの圧延変形能の側
面から多くの研究がなされている。例えば、第80回圧延
理論分科会資料「(1985)日新製鋼 (株) 呉製鋼所」や日
新製鋼技報「第59号 (1988)P16 肥後ら」に、フェライ
ト系ステンレス鋼に発生する表面疵の発生原因を明らか
にするために、加熱によるスラブ表面の脱炭にともなう
組織変化および熱間圧延における表層部のせん断歪みか
ら調査を行った研究論文が報告されている。しかしなが
ら、この発明が解消しようとするようなオーステナイト
系ステンレス鋼の熱延鋼帯の幅方向両端部に発生する
“小山へげ”の再現を行った研究や、実生産での対応策
などを検討したものは今のところ見当たらない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、オ
ーステナイト系ステンレス熱延鋼帯の幅方向両端部に発
生する“小山へげ”の問題を解消することにある。即
ち、この発明の目的は“小山へげ”の発生が少ないオー
ステナイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】オーステナイト系ステン
レス鋼は従来から熱間加工性がしばしば問題となり、こ
れまでにも熱間変形能に関して多くの研究がなされてい
る。オーステナイト系ステンレス鋼の代表的な鋼種はＳ
ＵＳ３０４鋼であるが、この鋼種は鋳造状態でおよそ５
％程度のδフェライト相を有する二相組織になってい
る。このδフェライト相は熱間圧延前のスラブ加熱によ
りその大部分は消失するが、加熱後にもわずかに残留す
る場合がある。このため、この鋼種のオーステナイト系
ステンレス鋼は熱間変形能に対し完全に良好な金属組織
であるとは言えない。

【０００７】前記スラブ加熱によるδフェライト相の消
失挙動は、スラブの鋳造時における凝固速度に依存する
ことが知られている。ところが、連続鋳造スラブの表層
部の凝固条件の影響を考慮して、加熱後のスラブ表層部
の金属組織とその熱間変形能が十分に検討がなされてい
るとは言えない。近年、連続鋳造スラブの表面研削手入
れの省略が進んでおり、加熱後のスラブ表層部の金属組
織とその熱間変形能についての研究はオーステナイト系
ステンレス鋼の熱延鋼帯に発生する表面疵を防止するに
あたり特に重要である。

【０００８】一方、近年、冷間圧延では形状制御に関し
て３次元圧延理論の進展が見られるが、板厚内の不均一
変形や幅広がりを伴う熱間圧延では、その熱間圧延中に
おける鋼板の塑性変形状態は学問的にも未検討の分野が
多い。例えば、板厚内の不均一変形はロールと材料間の
摩擦力と材料の変形抵抗の比が冷間圧延でのそれに比べ
て大きいという特徴に起因するが、この不均一変形の程
度が材料の鋼種や熱間圧延温度、スケール状態とともに
どう変化するかを明らかにする研究は、むしろ熱間圧延
時の材料の集合組織形成や表面疵防止からの関心により
試みられている程度であって、この発明が問題とするよ
うな熱間圧延材の幅方向の表面両端部における塑性変形
状態が圧延条件にどのように変化するかという点に関し
てはほとんど明らかにされていないのが現状である。

【０００９】この発明者らは、オーステナイト系ステン
レス鋼の代表鋼種であるＳＵＳ３０４鋼を使用し、圧
延試験片に共金の細い丸鋼（ワイヤー）を埋め込み、こ
の円形の輪郭の形状が圧延によって板幅方向の各位置で
どのように変化（孔変形）するかを観察する実験、種
々の加熱条件下において連続鋳造（ＣＣ）スラブの表層
部に形成される組織を観察する実験、およびこのＣＣ
スラブを用いて "小山へげ" を再現する熱間圧延実験を
繰り返し行った。

【００１０】まず、の孔変形の実験から、熱間圧延時
の鋼板両端部の表面には圧延長手方向の応力と同時に圧
延直角方向（幅方向）の引張り応力が働いており、この
四方の引張りの応力は鋼板の最側面よりやや内側の位置
で最も大きく、この位置は"小山へげ" が発生する位置
であることがわかった。図１に、板幅方向の各位置にお
ける孔変形の一例を示す。図１は、24mm厚のスラブの幅
方向に一定間隔で２mm径の丸鋼を埋め込み、これを1250
℃に加熱した後、2 パスの熱間圧延で10.3mm厚の鋼板と
し、この鋼板の板幅方向の各位置にける孔変形を調べた
ものである。

【００１１】次いで、上記〜の実験から、スラブ加
熱にスラブ表層部の粗大粒の形成を防止する条件もしく
はδフェライトの消失を促進する条件を採用した上で、
かつ鋼板表面端部での孔変形を小さくする圧延条件とす
ること、表層部に粗大粒の原因となる組織をもたない連
続鋳造スラブを素材に用いること、等により表面疵の発
生を軽減できることがわかった。

【００１２】これらの実験結果を基に、種々のスラブ加
熱条件、熱間圧延条件、圧延素材の形状について、実製
造規模での試験を繰り返した結果、下記の方法でオース
テナイト系ステンレス熱延鋼帯を製造すると、表面両端
部の“小山へげ”が大幅に減少することが確認された。

【００１３】ここにこの発明の要旨は「素材のオーステ
ナイト系ステンレス鋼のスラブを加熱した後、所定板厚
に熱間圧延し、コイルに巻き取るオーステナイト系ステ
ンレス熱延鋼帯の製造方法において、前記加熱はスラブ
の表面温度が1230℃以上になってからの保持時間を90分
以下とする条件で行い、かつ下記 (イ) 〜 (ハ) のうち
のいずれか一つ以上の対策を施すことを特徴とするオー
ステナイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法。

【００１４】(イ) 素材のスラブとして、オッシレーシ
ョンマークの平均深さが 0.2mm以下のスラブを用いる。

【００１５】(ロ) 加熱後、スラブの両側面の厚み中央
部にスラブ厚の２〜15％の深さの窪みをスラブ長手方向
にわたって付与する。

【００１６】(ハ) 熱間圧延の初期の３パス以上をロー
ル径が1000mm以下の小径ロールにて圧延を行う。

【００１７】

【作用】以下に、この発明の製造方法を更に詳細に説明
する。

【００１８】オーステナイト系ステンレス熱延鋼帯は、
素材のスラブを加熱した後、所定板厚に熱間圧延し、コ
イルに巻き取るプロセスによって製造される。スラブの
加熱には、通常、予熱帯、加熱帯および均熱帯からなる
連続式加熱炉が使用されており、スラブはこの連続式加
熱炉によって常温から均熱温度 (1230〜1280℃程度)ま
で加熱される。連続式加熱炉中でスラブの表面温度がこ
の均熱温度となるのはほぼ加熱帯の後半から均熱帯の前
半にかけてであり、これ以降、加熱炉より抽出されるま
での間はスラブの表面温度は1230℃以上を維持したまま
となる。

【００１９】この発明では、前記のスラブの加熱はスラ
ブの表面温度が1230℃以上になってからの保持時間を90
分以下に抑える。スラブの表面温度が1230℃以上となる
条件下ではスラブ表層部の結晶粒の粗大化或いはオース
テナイト形成傾向が小さい場合 (Ni−bal にて約−２以
下の条件）はδフェライトの平衡析出が進行して熱間変
形能が低下する。スラブ表層部の熱間変形能を確保する
ためには、スラブ表面の温度が1230℃以上となる条件下
にさらされる時間を短くするのがよい。

【００２０】スラブの表面温度が1230℃以上になってか
らの保持時間が90分を超えると、次に述べるような製造
上の対策をとっても、“小山へげ”を有効に防止し得な
いので、この時間を90分以下に限定した。

【００２１】“小山へげ”を有効に防止するためには、
上記のように加熱条件を規定した上で、下記 (イ) 〜
(ハ) のいずれか一つ以上の対策を施す必要がある。即
ち、 (イ) 素材のスラブとして、オッシレーションマークの
平均深さが0.2mm以下のスラブを用いる。

【００２２】(ロ) 加熱後、スラブの両側面の厚み中央
部にスラブ厚の２〜15％の深さの窪みをスラブ長手方向
にわたって付与する。

【００２３】(ハ) 熱間圧延の初期の３パス以上をロー
ル径が1000mm以下の小径ロールにて圧延を行う。

【００２４】オッシレーションマークの平均深さが 0.2
mm以下のスラブは、熱間変形能に対して不利な組織が少
ないので、上記 (イ) の対策は“小山へげ”の防止に効
果がある。連続鋳造によって製造されたスラブ表面に
は、凹凸状のオッシレーションマークが形成されてい
る。このオッシレーションマークの谷部の金属組織は熱
間変形能に対して好ましい状態ではない。オッシレーシ
ョンマークの谷部の凝固速度は山部に比べて小さく、結
晶粒径が大きくなりがちである上に、谷部には凝固途上
の溶鋼流動に起因する偏析層が存在していることが通常
である。そして、この偏析層の中にはＰ、Ｎｉ、Ｓ等の
元素が濃化しており、熱間変形能が小さい。

【００２５】また、δフェライト相の消失に関しても凝
固速度が小さいことにより不利である。このような熱間
変形能に対して不利な組織はオッシレーションマークの
深さを浅くすることにより軽減することができる。しか
し、そのオッシレーションマークの深さを平均で 0.2mm
以下にまで浅くしないと、スラブの表面温度が1230℃以
上になってからの保持時間を90分以下とする加熱条件と
しても、“小山へげ”の防止効果が小さい。なお、この
ようなオッシレーションマークの深さが平均で0.2mm以
下のスラブは、連続鋳造時のモールドパウダーの物性を
適切に選ぶことによって鋳造することができる。例え
ば、モールドパウダーの1300℃における粘性を約 1.5ポ
アズ以上とし、160 サイクル／分のオッシレーションサ
イクルおよび 700mm／分の鋳造速度で鋳込めばオッシレ
ーションマークの深さを平均で 0.2mm以下とすることが
できる。

【００２６】(ロ) の加熱後にスラブの両側面の厚み中
央部に長手方向にわたって窪みを付与する対策は、熱間
圧延において、鋼帯の表面両端部での四方の引張り応力
状態を緩和することができるので、“小山へげ”の防止
に効果がある。鋼帯の表面両端部での四方の引張りの応
力状態は熱間圧延における幅広がりに起因するものであ
るが、加熱後にスラブの両側面の厚み中央部に長手方向
にわたって窪みを付与して熱間圧延すると、窪みが熱間
圧延における幅広がりを吸収する役目をはたし、その結
果、四方の引張りの応力状態が緩和される。しかし、窪
みを付与してもその深さがスラブ厚の２％未満であると
上記効果が十分に得らず、スラブ厚の15％を超える深さ
の窪みを付与すると、熱間圧延中に２枚割れ状の折れ込
み疵が熱延鋼帯の両側面に発生する。従って、加熱後の
スラブの両側面の厚み中央部にスラブ長手方向にわたっ
て窪みを付与する場合は、その深さはスラブ厚の２〜15
％となるようにするのがよい。

【００２７】前記窪みは、例えば幅圧下用のカリバーロ
ールや幅圧下用のプレス金型により付与することができ
る。窪みの付与にプレス金型を用いた場合は、幅変形に
ともなうドックボーン形状が比較的少なく、本発明の目
的のためには有利である。図２は窪みを付与した後のス
ラブの正面図を示したものであり、窪みは図２（ａ）の
ような形状でも、図２（ｂ）のような形状であってもよ
く、その形状は特に限定されない。

【００２８】(ハ) の熱間圧延の初期の３パス以上を小
径ロールにて圧延を行う対策も熱間圧延において、鋼帯
の表面両端部での四方の引張り応力状態を緩和すること
ができるので、“小山へげ”の防止に効果がある。熱延
鋼帯を製造する熱間圧延機は、通常粗圧延ロール群と仕
上げロール群から構成されており、粗圧延ロール群の前
半には圧延能率およびロール原単位を考えて一般には大
径のロール（ロール径1200mm以上) が配置されている。
ところが、熱間圧延で鋼板の表面両端部での四方の引張
りの応力が大きく働く圧延パスは粗圧延における初期パ
スである。これは鋼板の板厚と板幅の比が大きいこと、
および鋼板の温度が高いことによる大きな板幅広がりに
起因すると考えられる。この初期パスを大径ロールでは
なくロール径が1000mm以下の小径ロールで圧延すると、
鋼板の表面両端部での四方の引張りの応力状態が緩和さ
れるので、" 小山へげ" が生じ難くなる。この効果を確
実なものとするめには、初期の少なくとも３パス以上を
小径ロールで圧延する必要がある。３パス未満では効果
が小さい。

【００２９】前記 (イ) 〜 (ハ) の対策は、どれか一つ
でも有効であるが、２以上の対策を組み合わせて実施す
れば一層効果が大きい。

【００３０】

【実施例】連続鋳造法で、オッシレーションマークの深
さを変えたＳＵＳ３０４鋼の 200mm厚のスラブを鋳造し
た。これらの連続鋳造スラブの半分はスラブ研削にか
け、残りの半分にはショットブラスト処理を施した。次
いで、これらのスラブを連続式加熱炉で常温から1250〜
1270℃に加熱した後、粗圧延ロール群および仕上ロール
群からなる連続式熱間圧延機で板厚 4.5〜2.8mm の熱延
鋼帯に熱間圧延し、コイルに巻き取った。

【００３１】上記の製造において、加熱後の一部のスラ
ブにはその両側面の厚み中央部に、プレス金型を用いて
図２（ａ）に示す形状の窪みを長手方向にわたって付与
した。また、粗圧延の初期の３パスの圧延はロール径13
50mmの大径ロールまたはロール径 900mmの小径ロールで
行った。

【００３２】しかる後、それぞれの熱延鋼帯を巻き戻し
て酸洗し、表面を検査して鋼帯の表面両端部50〜 300mm
付近に発生した" 小山へげ" の発生率を調べた。その結
果を表１に示す。また、スラブ表面が1230℃以上となっ
てからの加熱保持時間、窪みの深さ、初期の３パスの圧
延に用いたロールの径およびオッシレーションマークの
平均深さを表１に併記した。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１から、この発明の方法で得られたオー
ステナイト系ステンレス熱延鋼帯は、“小山へげ”の発
生率が著しく低いことがわかる。これに対して、比較例
では“小山へげ”の発生率が高い。なお、比較例４は
“小山へげ”の発生率は零であるが、このものは本発明
で規定する深さより大きい窪みを付与したために、熱延
鋼帯の両側面に２枚割れ状の折れ込み疵が発生した。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、オーステナイト系
ステンレス熱延鋼帯をこの発明の方法によって製造する
と、従来、熱延鋼帯の表面両端部に発生していた“小山
へげ”と称する微細な割れ疵が大幅に減少するので、コ
イル研削手入れの省略や歩留りの向上が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】24mm厚のスラブの幅方向に一定間隔で２mm径の
丸鋼を埋め込み、これを1250℃に加熱した後、2 パスの
熱間圧延で10.3mm厚の鋼板としたときの、鋼板の板幅方
向の各位置における丸鋼の輪郭の形状変化（孔変形）を
調べた結果の一例を示したグラフである。

【図２】加熱後のスラブの両側面の厚み中央部に形状の
違う窪みを付与したスラブを示す正面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】素材のオーステナイト系ステンレス鋼のス
   ラブを加熱した後、所定板厚に熱間圧延し、コイルに巻
   き取るオーステナイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法
   において、前記加熱はスラブの表面温度が1230℃以上に
   なってからの保持時間を90分以下とする条件で行い、か
   つ下記 (イ) 〜 (ハ) のうちのいずれか一つ以上の対策
   を施すことを特徴とするオーステナイト系ステンレス熱
   延鋼帯の製造方法。 (イ) 素材のスラブとして、オッシレーションマークの
   平均深さが0.2mm以下のスラブを用いる。 (ロ) 加熱後、スラブの両側面の厚み中央部にスラブ厚
   の２〜15％の深さの窪みをスラブ長手方向にわたって付
   与する。 (ハ) 熱間圧延の初期の３パス以上をロール径が1000mm
   以下の小径ロールにて圧延を行う。