JPH0525548A - 材質と表面品質の優れたＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼薄板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は薄肉連鋳法によってＣｒ−Ｎｉ系ス
テンレス鋼薄鋳片を鋳造し、該鋳片から薄板製品を製造
するプロセスにおいて、前記Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼
成分と鋳片温度を制御する事によって良好な表面品質と
加工性を有する薄板製品を製造する事を目的とする。 【構成】 １８重量％Ｃｒ−８重量％Ｎｉ鋼に代表され
るＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼成分のＭｄ₃₀を３０〜５０
℃、δ−Ｆｅを０〜１０％に制御した上で板厚６mm以下
の薄鋳片に鋳造し、１２００〜９００℃の温度域で５〜
１２０秒保持した後、９００〜５５０℃の温度域を２０
℃／sec で冷却する。該鋳片を酸洗し冷間圧延し、最終
焼鈍を行って薄板製品を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレ
ス鋼を板厚６mm以下の薄肉鋳片に鋳造し、該薄肉鋳片を
冷間圧延して薄板製品とするプロセスによって、材質と
表面品質の優れたＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼薄板を製造
する方法に関する。近年、溶鋼から板厚１０mm以下の薄
鋳片を直接鋳造する技術が開発され、すでに工業的規模
での実施も行われている。新しいこの技術によれば、ス
ラブの熱間圧延工程が省略でき、省エネルギー、省コス
トの点で大きな効果をもたらす。以後、前記技術に基づ
くプロセスをＳＴＣプロセス(Strip Casting Process)
と称し、連続鋳造によって板厚１００mm以上のスラブを
鋳造し、熱間圧延を行って板厚数mm程度の熱延板とし、
該熱延板から冷間圧延薄板製品を製造するプロセスを現
行熱延プロセスと称する。

【０００２】

【従来の技術】従来、１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ鋼に代表さ
れるＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼薄板製品をＳＴＣプロセ
スで製造する際においては、製品の材質（伸び）の低
下、製品の表面における肌荒れ（オレンジピール又はロ
ーピングと一般に言われる）の発生等の問題があった。

【０００３】例えば、日本鉄鋼協会講演論文集「材料と
プロセス」ｖｏｌ．１（１９８８）Ｐ．１６９４−１６
９７，Ｐ．１６９８−１７０１、「日新製鋼技法」第６
２号１９９０ Ｐ．６２−７８、「材料とプロセス」ｖ
ｏｌ．１（１９９０）Ｐ．７６９に掲載された論文にお
いて製品の材質（伸び）が低くなる現象が述べられてい
る。これらの論文においては、製品の材質（伸び）が低
下する原因は鋳片に残存するδフェライトによって、冷
延板焼鈍時に再結晶粒の成長が抑制され、製品の組織が
細粒となるため伸びが低下する、又は鋳片のミクロ偏析
が製品まで残存し、このミクロな組成の不均一のため伸
びが低下すると書かれている。

【０００４】また、製品の伸びの向上策としては以下の
３種類の方法が述べられている。 鋳片に熱間圧延を行う（例えば、１２００℃で５％
の熱延を行う）。 中間焼鈍を行い、２回冷延法を行う（例えば、圧下
率６０％で圧延し、１０５０℃で１分間焼鈍し、全圧下
率８０％まで冷延する）。 均質化熱処理を行う（例えば１１５０℃で３時間の
熱処理を行う）。 また、Ｍｄ₃₀が変化してもＳＴＣプロセスで製造した薄
板は伸びに影響しない事が示されている。

【０００５】一方、「材料とプロセス」ｖｏｌ．１（１
９９０）Ｐ．７７０に掲載された論文において製品の表
面品質が劣化する現象が述べられている。この論文では
仕上げ冷延前の粗大結晶粒に起因して冷延板表面にオレ
ンジピール状の肌荒れ（ローピング）が発生し、その防
止策としては、以下の２種類の方法によって仕上げ冷延
前の粒径を微細化し、冷延板表面肌荒れを防止する事が
述べられている。 鋳片に熱間圧延を行う（例えば、１２００℃で１６
％の熱延を行う）。 中間焼鈍を行い、２回冷延法を行う（例えば、室温
で１０％の圧延を行い、５００℃で１１％以上の予備冷
延を中間焼鈍を介挿して行う）。 また、特開平０２−２３３５２９においてδ−Ｆｅ ｃ
ａｌ（％）を−２〜１０（％）とする成分設計と凝固後
の１００℃／sec 以上の冷却速度で鋳片を急冷する事に
よって鋳片のγ粒径が微細化し、ローピングが改善され
る事が示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＳＴＣプロセスで良好
な表面品質と加工性を有する薄板製品を製造するため
に、前記の加工性改善方法、表面品質改善方法を用いる
と、生産性、また設備構成上種々の問題が生じる。例え
ば、熱間圧延を行うためには、熱延設備が必要となり、
設備コストが大きくなるため、現行プロセスに比べて設
備コストが安いと言うＳＴＣプロセスのメリットが生か
されなくなる。

【０００７】また、２回冷延、中間焼鈍法で製造すると
冷延・焼鈍の手間が２倍になり生産性が著るしく低下す
る。均質化熱処理法では数時間オーダーの高温熱処理が
必要であり、このような長時間熱処理はコイルをバッチ
炉を用いて熱処理する事になる。炉の熱量、コイル単重
にもよるが昇温と熱処理に約６時間以上必要となり、現
行熱延プロセス材の熱延板焼鈍が数十秒である事と比べ
ると非常に効率が悪い事は明白である。また、鋳造直後
の鋳片を急冷する事は設備的に困難である。例えば、気
水冷却、水冷等を行えば急冷する事は可能であるが、冷
却時に発生する水蒸気によって水蒸気爆発が起こる可能
性もあり大変危険である。また鋳片を接触冷却法によっ
て冷却する事も可能であるが、鋳片全幅を均一冷却する
事は困難である。

【０００８】本発明はＳＴＣプロセスにおいて問題とな
る表面品質、加工性の問題を現行プロセスに比べて生産
性を低下させることなく、また熱延設備等を必要とせず
に、効率良く改善する方法を提供する事を目的として完
成された。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次のような構成とした。その特徴は、１８％Ｃ
ｒ−８％Ｎｉ鋼に代表されるＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼
を板厚６mm以下の薄鋳片に鋳造し、該鋳片から冷間圧延
薄板製品を製造するプロセスにおいて、前記Ｃｒ−Ｎｉ
系ステンレス鋼成分のＭｄ₃₀を３０〜５０℃、δ−Ｆｅ
ｃａｌを０〜１０％とし、鋳造後の鋳片を１２００〜９
００℃の温度域で５〜６０秒保持し、その後９００〜５
５０℃までを２０℃／sec 以上の冷却速度で冷却し、次
いで該鋳片を酸洗、冷間圧延、仕上げ焼鈍・酸洗又は光
輝焼鈍を行って薄板製品を製造するところにある。 但し Ｍｄ₃₀＝４１３−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ −１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ−９．１（Ｎｉ＋Ｃｕ） （成分は重量％） δ−Ｆｅ ｃａｌ（％）＝３（Ｃｒ＋１．５Ｓｉ＋Ｍｏ＋２．５Ａｌ） −２．８（Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋０．５Ｃｕ） −８４（Ｃ＋Ｎ）−１９．８ （成分は重量％）

【００１０】

【作用】薄肉連鋳鋳片は現行スラブ連鋳鋳片に比べて凝
固速度が速いだけでなく、凝固後の冷却速度も速い。ま
た現行プロセスで行っていた熱延前のスラブ加熱の工程
もないため、鋳片に熱が加えられる機会は現行プロセス
に比べて、少なくなっている。そのため、δフェライト
相や析出物の状態は現行プロセスの熱延板に比べて大き
く異なっている事が推察される。

【００１１】本発明者の調査結果では、ＳＴＣプロセス
で製品の加工性（伸び）を劣化させる原因は鋳片又は冷
延焼鈍板に微細に析出したＭｎＳである。この微細Ｍｎ
Ｓによって製品の粒成長が抑制され細粒組織となるため
に、製品の加工性（伸び）が劣化するわけである。従っ
てＭｎＳは鋳片段階で粗大に析出させる事が必要であ
る。

【００１２】一旦室温まで冷却された鋳片を再加熱し、
均質化熱処理によって粗大化させた場合粗大化には高温
長時間の熱処理が必要である。これは鋳片が室温に冷却
される過程又は冷却後、再加熱される過程でＭｎＳが微
細に析出するため、その成長がオストワルド成長になる
ためと考えられる。

【００１３】そこで本発明のように鋳造直後の鋳片を高
温（１２００−９００℃）で保熱する方法を取れば、室
温域におけるＭｎＳの析出サイトは少ないため比較的短
時間で粗大析出し、ＭｎＳを無害化させる事ができる。
従って、高温巻取りしてＭｎＳを無害化させた鋳片から
製造した薄板製品は良好な加工性（伸び）を有するので
ある。

【００１４】図１に本発明を実施する際の設備の概要を
記す。薄肉連鋳機（双ドラム鋳造機）１で鋳造した鋳片
Ｓは保熱炉（又は加熱炉）２を通って炉内で十分にＭｎ
Ｓを粗大析出させた後、２次冷却帯で５００℃以下まで
冷却され、その後巻き取られる。保熱炉（又は加熱炉）
２の形態としては図１（ａ）のような横型炉２−１また
は図１（ｂ）のような縦型炉２−２のどちらのタイプで
も良い。

【００１５】本発明において保熱温度を１２００〜９０
０℃とした理由を説明する。１２００℃超の温度域にお
いてもＭｎＳは析出するがδフェライトの安定化温度域
に入るためδフェライト相が増え、最終製品にδフェラ
イト相が残留し、問題になる事が考えられる。そこで保
持温度の上限は１２００℃とした。また９００℃未満の
温度ではＭｎＳ析出に長時間を要するため、炉長を長く
する事が必要になり、設備コストが大きくなる等問題が
大きい。そこで保熱温度の下限を９００℃とした。

【００１６】保熱条件（温度、時間）と鋳片から製造し
た冷延焼鈍薄板製品の伸びの関係を図２に示す。１０５
０℃では約５秒で伸びが向上し、９００℃では６０秒で
伸びが向上する事が判る。そこで保熱時間は５〜６０秒
の範囲とした。

【００１７】鋳片は上記のようにオンラインでＭｎＳ析
出処理が行われるので巻取り温度を低くして炭化物の析
出を防止し、鋳片の容体化熱処理を省略する事が出来
る。そこで保熱後の鋳片は９００〜５５０℃の温度域を
２０℃／sec 以上の冷却速度で冷却し、炭化物の析出を
完全に防止する事が必要である。この温度域を２０℃／
sec 以下の冷却速度で冷却し、炭化物が析出した状態で
酸洗すると鋳片表面にミクログルーブが発生し、このミ
クログルーブが製品まで残って製品の表面光沢を劣化さ
せることになる。

【００１８】また本プロセスでは、鋳片に若干量のδフ
ェライトが残存するため最終製品に僅かな偏析が残る事
が考えられる。そこで、請求項２に記載されているよう
に鋳片に１０００〜１２００℃で２０〜１８０秒の短時
間拡散熱処理を行う事も有効である。

【００１９】鋳片を冷間圧延した際に冷延板表面に発生
する表面粗さ（ローピング）はＭｄ ₃₀で規定される成分
をＭｄ₃₀＝３０〜５０℃にδ−Ｆｅｃａｌを０〜１０
（％）に制御する事によって改善する事が出来る。この
様にオーステナイト不安定成分系にして冷延時に生成す
る加工誘起マルテンサイト量を増加させると共に、δフ
ェライト量を制御して鋳片γ粒径を微細化する事によっ
て、冷延時の塑性変形を均一化すれば、冷延時に発生す
る肌荒れは防止する事が出来る。図３に成分（Ｍｄ₃₀，
δ−Ｆｅｃａｌ）とローピングの関係を示す。Ｍｄ₃₀，
δ−Ｆｅｃａｌの増加に伴ってローピングは小さくな
り、δ−Ｆｅｃａｌ＝０％以上、Ｍｄ₃₀＝３０℃以上で
ローピングが認められなくなる。

【００２０】しかし、あまりＭｄ₃₀を高くすると製品板
の冷間加工性を劣化し、加工製品に磁性が現れる等の問
題が生じるため５０℃以下とする。また、δ−Ｆｅｃａ
ｌを１０％以上にすると最終製品にδフェライトが残存
する等の問題が発生する事が考えられるので１０％以下
とした。尚、本発明のような高Ｍｄ₃₀成分系において
は、製品の時効割れの問題が発生する。例えば、「鉄と
鋼」ｖｏｌ．６５（１９７９）ＮＯ．４，Ｓ４７２の論
文にも時効割れに及ぼすＣ，Ｎの影響が記述されてお
り、Ｃ＋Ｎはその合計量を０．０９％以下にする事が望
ましい。

【００２１】

【実施例】表１に示す１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ鋼を基本と
する本発明範囲内の成分（表１）の各種Ｃｒ−Ｎｉ系ス
テンレス鋼を溶製し、内部水冷式の双ドラム鋳造機によ
って板厚２〜３mmの薄鋳片に鋳造し、１２００〜９００
℃の温度域で５〜６０秒保持した後、９００〜５５０℃
の温度域を水冷して２０℃／sec 以上の冷却速度で冷却
した。該鋳片を酸洗、冷間圧延を行い、最終焼鈍、酸
洗、調質圧延を行って薄板製品とした。薄板製品は加工
性（伸び）、表面品質（ローピング）を評価した。

【００２２】また、比較例として本発明範囲外の成分の
Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼からも同様の方法で薄鋳片を
鋳造し、１２００〜９００℃の温度域を急冷して５秒未
満の保持時間とした後、９００〜５５０℃の温度域を種
々の冷却速度で冷却して巻き取った。該鋳片に酸洗、冷
間圧延を行い、最終焼鈍、酸洗、調質圧延を行って薄板
製品とした。薄板製品は加工性（伸び）、表面品質（ロ
ーピング）を評価した。

【００２３】本発明で製造した薄板製品は表２に示すよ
うに加工性（伸び）に優れ、表面品質も良好であった
が、比較例で製造した薄板製品は加工性（伸び）又は表
面品質が不十分なものであった。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】本発明によりＳＴＣ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
鋼薄板製品を効率的に製造する事が出来る。従って、経
済性の点でその技術的効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する設備の概略図である。

【図２】鋳片の保熱条件と該鋳片から製造した冷延焼鈍
薄板製品の伸びの関係を示した図である。

【図３】鋳片の成分（δ−Ｆｅｃａｌ，Ｍｄ₃₀）と、冷
延後の表面粗さの関係を示した図である。

【符号の説明】

１…双ドラム鋳造機 ２…保熱炉 ３…２次冷却帯 ４…巻取機 ５…鋳片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/44 (72)発明者 末広 利行 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 (72)発明者 新井 貴士 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 (72)発明者 岡 秀毅 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】 １８％Ｃｒ−８％Ｎｉ鋼に代表されるＣ
   ｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼を板厚６mm以下の薄肉鋳片に鋳
   造し、冷間圧延薄板製品を製造する方法において、前記
   Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼成分のＭｄ₃₀を３０〜５０
   ℃、δ−Ｆｅｃａｌを０〜１０％とするとともに、鋳造
   直後の鋳片を１２００〜９００℃の温度域で５〜６０秒
   間保持し、その後、９００〜５５０℃の温度域を２０℃
   ／sec 以上の冷却速度で冷却し、次いで酸洗後冷間圧延
   し、その後焼鈍・酸洗或いは光輝焼鈍を行って薄板製品
   とする事を特徴とするＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼薄板製
   造方法。 但し Ｍｄ₃₀（℃）＝４１３−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ −１３．７Ｃ−１８．５Ｍｏ−９．１（Ｎｉ＋Ｃｕ） （成分は重量％） δ−Ｆｅ ｃａｌ（％）＝３（Ｃｒ＋１．５Ｓｉ＋Ｍｏ＋２．５Ａｌ） −２．８（Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋０．５Ｃｕ） −８４（Ｃ＋Ｎ）−１９．８ （成分は重量％）
2. 【請求項２】 １８％Ｃｒ−８％Ｎｉ鋼に代表されるＣ
   ｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼を板厚６mm以下の薄肉鋳片に鋳
   造し、冷間圧延薄板製品を製造する方法において、前記
   Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼成分のＭｄ₃₀を３０〜５０
   ℃、δ−Ｆｅｃａｌを０〜１０％とするとともに、鋳造
   直後の鋳片を１２００〜９００℃の温度域で５〜６０秒
   間保持し、その後、９００〜５５０℃の温度域を２０℃
   ／sec 以上の冷却速度で冷却し、該鋳片を１０００〜１
   ２００℃の温度域で２０〜１８０秒熱処理し、次いで、
   酸洗後冷間圧延し、その後最終焼鈍・酸洗或いは光輝焼
   鈍を行って薄板製品とする事を特徴とするＣｒ−Ｎｉ系
   ステンレス鋼薄板製造方法。 但し Ｍｄ₃₀（Ｃ^O ）＝４１３−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ −１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ−９．１（Ｎｉ＋Ｃｕ） （成分は重量％） δ−Ｆｅｃａｌ（％）＝３（Ｃｒ＋１．５Ｓｉ＋Ｍｏ＋２．５Ａｌ） −２．８（Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋０．５Ｃｕ） −８４（Ｃ＋Ｎ）−１９．８ （成分は重量％）