JPH05329508A

JPH05329508A - 高Ｃｒ鋼材の圧延方法

Info

Publication number: JPH05329508A
Application number: JP13485592A
Authority: JP
Inventors: Kunio Goto; 邦夫後藤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】【目的】製品に疵をつけることなく、高Cr鋼材を圧延す
る。【構成】Crを13重量％以上含有する鋼材を熱間圧延する
方法において、被圧延材およびロールよりも酸化しやす
い炭素鋼または低合金鋼の粉末を、圧延前の鋼材の表面
に供給するか、あるいは、被圧延材およびロールよりも
酸化しやすい炭素鋼または低合金鋼の鋼材を圧延した
後、ロールを交換することなく高Cr鋼材を圧延する。【効果】人為的に生成させた酸化スケール被膜を被圧延
材とロールとの間に介在させて、製品の表面に疵をつけ
ることなく圧延することができ、ロール寿命も延長でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面品質の低下をきた
すことなく、高Cr鋼材を圧延する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼に代表されるような、Crを
13重量％（以下、「重量％」を「％」と記す。）以上含
有する高Cr鋼は耐酸化性に非常に優れており、様々な分
野において利用されている。一般に、Cr鋼材を熱間圧延
する時にその表面に生成する酸化スケールの量は、主に
鋼材中に含まれるCr量の影響をうけ、その含有量が13％
以上になると急激に減少する。すなわち、このような高
Cr鋼は、1000℃以上の熱間圧延においても、表面酸化ス
ケール被膜の発生は、極めて少ない。

【０００３】一方、熱間圧延の際には、通常、圧延用ロ
ールの表面にも黒皮と呼ばれる酸化スケール被膜が生成
する。この黒皮は、ロールの自己酸化あるいは鋼材表面
の酸化スケールが剥離してロール表面に付着（以下、こ
の現象を「移着」という）して形成されると推定されて
いる。ロール材質としては高Cr鋳鉄 (例えば、Ｃ：2.0
〜2.9 ％、Si：0.4 〜1.0 ％、Mn：0.5 〜1.5 ％、Ni：
0.5 〜1.5 ％、Cr：13〜20％、Mo：0.5 〜2.0 ％の鋳鉄
ロール）や高炭素系高速度鋼( 例えば、Ｃ：1.0 〜3.5
％、Si：0.3 〜1.5 ％、Mn：0.5 〜1.5 ％、Cr：2.0 〜
10.0％、Mo：1.0 〜9.0 ％、Ｖ：2.0 〜15％、Ｗ：2.0
〜15％の高速度鋼ロール) 等に代表されるような高合金
材質が使用されており、ロールの自己酸化もあまり期待
できないと考えられる。すでに述べたように、Cr含有量
が13％以上になると熱間鋼材表面の酸化スケールの発生
も非常に少なくなるので、前記の圧延用ロール表面への
移着による十分なロール黒皮の生成もない。

【０００４】このように、高Cr鋼材を熱間圧延する場合
には、鋼材自体およびワークロールのどちらにも酸化ス
ケールの発生が少ないので、鋼材表面のスケール被膜も
ロール表面のスケール被膜も十分でなく、鋼材とロール
の金属間接触が起こる。この金属間接触を原因とする焼
付きが発生し、ロール表面の肌荒れと、その結果として
生ずる疵等の製品表面の品質低下が問題となっていた。

【０００５】安定したスケールが発生しにくい条件で圧
延を行う際に、熱間圧延ロール表面の酸素濃度を高めて
圧延することによって、ロールの自己酸化により表面の
酸化スケールの生成を促す方法が特開昭61−212412号公
報に開示されている。ところが、このようにロール自体
にスケール被膜を生成させる方法は、ロールが前記のよ
うなスケールをほとんど発生しない材質である場合には
利用できない。また、圧延用ロールの表面粗さ、および
表面のビッカース硬さを調整することによって、熱間圧
延時の被圧延材の酸化スケールをロール表面に移着させ
強固に付着させた熱間圧延用ロールが特開昭62−64411
号公報に開示されている。しかし、このロールもスケー
ルをほとんど発生しない高Cr鋼材の圧延には利用できな
い。

【０００６】さらには、熱間圧延油や、黒鉛、マイカ等
の固形潤滑剤をロールと被圧延材の間に導入し、極圧添
加剤を用いて圧延ロールと被圧延材の表面に化学吸着膜
を形成させることにより、金属間接触を防止することが
試みられているが、この方法も 100分の１秒程度の接触
時間内に、これらの潤滑材や極圧添加剤を十分にロール
ギャップ内に導入、反応させることができないので、ロ
ールの肌荒れやそれに伴う製品の表面品質の低下は避け
られない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐酸
化性に優れた高Cr鋼材を、表面性状を損なうことなく熱
間圧延する方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】鋼材の熱間圧延におい
て、ロール表面の肌荒れを防ぎ表面品質の良い圧延製品
を得るためには、被圧延材の表面とロールとの間に適当
な酸化物の被膜が存在していなければならない。

【０００９】本発明者は、熱間圧延中の表面に酸化スケ
ール被膜の生成が極めて少ない鋼材を、同じく表面の酸
化スケール（黒皮）生成の少ないロールで圧延する場合
には、両者間に、外部から酸化被膜となりうるものを供
給して圧延すればよいことを見出した。特に、それ自身
が酸化スケール化するような炭素鋼または低合金鋼（以
下、これらをまとめて「普通鋼」と呼ぶ）の粉末を供給
して熱間圧延するか、あるいは普通鋼と交互に圧延すれ
ば、鋼材あるいはロールの表面にスケール被膜が生成す
ることを見出し、本発明を完成したのである。また、こ
のとき形成される酸化スケール被膜は、鋼材との密着性
あるいはロールへの移着性等の面から緻密なものである
方がより優れた効果を発揮する。

【００１０】すなわち、本発明は下記の (1)または (2)
の圧延方法をその要旨とする。 (1)Crを13重量％以上含有する鋼材を熱間圧延する方法
において、被圧延材およびロールよりも酸化しやすい炭
素鋼または低合金鋼の粉末を、圧延前の鋼材の表面に供
給することを特徴とする高Cr鋼材の圧延方法。

【００１１】(2)Crを13重量％以上含有する鋼材を熱間
圧延する方法において、被圧延材およびロールよりも酸
化しやすい炭素鋼または低合金鋼の鋼材を圧延した後、
ロールを交換することなく上記Crを13重量％以上含有す
る鋼材を圧延することを特徴とする高Cr鋼材の圧延方
法。

【００１２】また、上記(1) または(2) を実施する際に
おいて、鋼材の表面に供給する鋼材の粉末、またはCrを
13重量％以上含有する鋼材を熱間圧延する前に圧延する
鋼材は、Ｃを0.05〜0.50％、Siを0.35％以下およびMnを
0.20〜1.20％含有し、他の合金元素の含有量の総和が３
％以下のものであることが望ましい。

【００１３】上記(1) または(2) の方法において、Crを
13重量％以上含有する鋼材とは、主たる合金成分として
13％以上のCrを含有するフェライト系のステンレス鋼、
あるいは13％以上のCrに加えてNiを主要成分として含有
するオーステナイト系のステンレス鋼等で、要するにCr
を多量に含有するために、普通鋼に比べ熱間圧延の際に
表面に酸化スケールが生じ難い鋼である。また、低合金
鋼とは、合金元素の合計含有量がおよそ５％以下の鋼
で、熱間圧延の際に酸化しやすいものを意味する。な
お、本発明方法によって製造される鋼材は、鋼板、鋼
管、形鋼、線材等のいずれであってもよい。

【００１４】

【作用】前記(1) の本発明方法において被圧延材（鋼
材）の表面に供給する粉末は、それ自身が酸化しスケー
ルとなって鋼材表面に被膜を形成する。また、鋼材表面
の被膜がロール表面に移着して被膜を形成し、鋼材とロ
ールの金属間接触を防止する。また、前記(2) の方法で
は、あらかじめ圧延する普通鋼の表面が酸化されてスケ
ールとなり、このスケールが圧延時にロール表面に移着
してスケール被膜となり、次の高Cr鋼材の圧延時におけ
る鋼材とロールの金属間接触を防止する。

【００１５】前記(1) の方法において使用する粉末は、
圧延機に入る前の加熱された鋼材の表面で迅速に酸化さ
れてスケール化するものであればよい。また、(2) の方
法であらかじめ圧延する鋼材は、熱間圧延過程でその表
面が酸化されてスケールを生成し、これがロール表面に
移着して被膜を形成するものでなければならない。この
ような性質をもつ粉末または鋼材は種々あるが、粉末で
も鋼材でも、その成分として、Ｃを0.05〜0.50％、Siを
0.35％以下およびMnを0.20〜1.20％含有し、他の合金元
素の含有量の総和が３％以下のものが望ましい。その理
由は以下のとおりである。

【００１６】すなわち、Ｃは酸化スケールの緻密化に関
与し、これが0.05％未満であるとこの効果が十分でな
く、粉末として供給した場合に高Cr鋼の表面に形成され
るスケールの密着性が不足する。また、あらかじめ圧延
した鋼材から酸化スケールをロール表面に移着させた場
合にも、移着したスケール被膜のロールとの密着性が不
足する。一方、Ｃ含有量が0.50％を超えると、発生した
酸化スケールが多孔質となり、高Cr鋼表面に生成するス
ケール被膜またはロール表面に移着するスケール被膜が
安定しない。

【００１７】Si含有量が0.35％を超えると、酸化スケー
ルの鋼材との密着性が大きくなり、ロールに十分な酸化
スケール被膜が形成されない。

【００１８】Mn含有量が0.20％より少ない場合、または
1.20％を超える場合には、粉末から生成する酸化スケー
ルと高Cr鋼材との密着性が劣る。また、あらかじめ圧延
した鋼材からロールに移着する酸化スケールのロールへ
の密着性もよくない。

【００１９】さらに、上記の粉末または鋼材は、含有量
が合計で３％以下であれば、Cr、Mo、Ni、Cu等の合金元
素の１種以上を含有していても構わない。それらの合計
量が３％を超えると、緻密で密着性の良い酸化スケール
の発生を妨げるので、本発明の効果が十分に期待できな
いほか、熱間変形抵抗が増大するため圧延反力も増大
し、スケール形成を阻害する。

【００２０】前記(1) の方法で使用する粉末には、酸化
して生成するスケールの鋼材への付着性を向上させるた
めに、SiO₂、Na₂O、Al₂O₃、B₂O₃などの無機ガラスを、
結合材として添加してもよい。

【００２１】普通鋼の粉末を供給する方法は特に限定さ
れるものではないが、一例として、圧縮空気流と混合し
て鋼材表面にふきつけるエアーアトマイズ法が使用でき
る。

【００２２】この方法を用いると、鋼材の上下表面に均
一に粉末を付着させることができる。

【００２３】さらに、高Cr鋼材に特有の１μｍ以下のCr
₂O₃、SiO₂などからなる不安定な薄い二次スケールを剥
離させて新生面を露出させることができる。このように
新生面が露出した状態で粉末を供給すれば、鋼材表面が
活性化しているので、鋼材表面と粉末との反応性が良く
なり、密着性の良い酸化スケール被膜が形成できる。こ
のように新生面への粉末の供給は、上記エアーアトマイ
ズ法による他、多段式の熱間圧延ラインにおいては、前
段階の圧延の直後かあるいは脱スケール処理の直後に粉
末を供給することによっても達成できる。

【００２４】酸化速度や酸化スケールの膜厚に影響を及
ぼす普通鋼の粉末の粒径は、鋼材の搬送スピードや鋼材
の表面温度等を考慮して適宜決定しうるが、平均粒径が
１μｍ〜50μｍであれば、実用上問題なく使用できる。
また、その量は鋼材の搬送速度によって鋼材が一様に覆
われる量であればよく、おおむね鋼材の１ton 当たり１
〜10kg程度でよい。

【００２５】次に、普通鋼材を圧延した後に高Cr鋼を圧
延する前記(2) の方法について説明する。この方法にお
いて使用するのに望ましい鋼の組成は前述のとおりであ
る。

【００２６】この方法においては、高Cr鋼材の圧延中
に、ロール表面に付着している酸化スケールが摩耗した
り、あるいは剥離して、鋼材と圧延用ロールとが金属間
接触を起こす前に普通鋼材を熱間圧延することで圧延用
ロール表面の酸化スケール被膜を修復すればよい。圧延
する高Cr鋼材の品種、ロール材質、圧延条件等により、
ロール表面の酸化スケールの摩耗および剥離の程度が異
なるから、これらの条件を考慮して普通鋼材の圧延を挟
む間隔を決定すればよい。

【００２７】高Cr鋳鉄ロールを使用する場合、おおむね
次のような量の高Cr鋼材を圧延するたびに、普通鋼材を
40〜60トン程度圧延すれば良い。

【００２８】 13％Cr ・・・・・・2000トン以下 18％Cr ・・・・・・1500トン以下 20％Cr ・・・・・・1000トン以下 20％Cr− 2％Mo・・・・・・ 500トン以下 20％Cr− 5％Al・・・・・・ 250トン以下また、高炭素系高速度鋼ロールを使用する場合には、こ
の約 1.5〜2.5 倍の間隔で普通鋼圧延を挿入すれば、本
発明の目的は達成できる。

【００２９】普通鋼材の圧延は、圧延温度を 900〜1100
℃、圧下率を20％以下として行うことがスケール被膜を
効率良くロール表面に形成させる点から好ましい。

【００３０】以下、実施例によって本発明方法の効果を
具体的に説明する。

【００３１】

【実施例１】図１は、Fe基粉末を高Cr鋼の被圧延材表面
に供給して熱間圧延する方法を説明する図である。図に
おいて、高Cr鋼材４の上下表面にはエアーアトマイズ装
置1a、1bから粉末が供給される。その後、高Cr鋼材４は
バックアップロール３とワークロール２を有する圧延機
で圧延される。

【００３２】表１は、被圧延鋼材の化学組成を示すもの
である。表２は、本発明の効果を確認するために用いた
粉末の化学組成を示すものである。表２の粉末No.1〜10
は炭素鋼または低合金鋼の粉末であり、No.11 と12は酸
化しにくい高合金鋼粉末である。

【００３３】図１に示すような４段式圧延機を有する熱
間圧延ラインにおいて、1000℃に加熱された表１の２種
類の高Cr鋼材の表面に、表２に記載の12種類の組成の粉
末を、エアーアトマイズ法により５kg/ton供給し、その
後、圧下率が20％の熱間圧延（圧延速度4m/sec）を行っ
た。この時のロール材質は高Cr鋳鉄であり、潤滑剤とし
て一般市販熱間圧延油を使用した。

【００３４】このようにして圧延をおこなった後の、ロ
ールおよび鋼板の表面疵の有無を調査した。その結果を
表３（「実施例１」の欄) に示す。同表中、○は全く疵
が発生しなかったことを、△は部分的に疵が発生したこ
とを表し、×は全体的に疵が発生したことを表す。

【００３５】表３から明らかなように、本発明例の粉末
（試験No.1〜20）を供給すると、十分な厚みの、密着性
の良い酸化スケール被膜が形成したので、圧延後もロー
ル表面には黒皮が安定的に生成しており、鋼板表面にも
疵は認められなかった。それに対し、比較例（試験No.2
1,22,24,25）に示すように、粉末の化学組成が適当でな
い粉末を供給すると十分なスケールが発生せず、ロール
および鋼板表面に部分的に焼付き疵の発生が認められ
た。また、粉末を全く供給せずに熱間圧延を行った場合
（試験No.23,26）は全体的に焼付き疵が発生した。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】

【実施例２】実施例１と同じ被圧延材と粉末を使用し
て、圧下率を30％に高めた圧延を行った。この場合、図
２に示すように、粉末を供給する前に高圧水噴射脱スケ
ール装置5a、5bで、被圧延材の表面の脱スケールを行
い、その直後にエアーアトマイズ装置1a、1bによりFe基
粉末を５kg/ton供給した。

【００４０】圧延後のロール表面および圧延鋼板の表面
を実施例１と同じように検査した。

【００４１】その結果を表３（「実施例２」の欄）に併
記する。なお、表中××は疵の程度が×よりも著しいこ
とを表し、その他は実施例１と同じである。この実施例
においても、ロール表面および圧延鋼板表面に疵の発生
は認められなかったが、比較例においてはいずれもロー
ルと圧延鋼板表面全域にわたって疵の発生が観察され
た。特に、粉末を全く供給せずに熱間圧延を行った場合
の焼付き疵は、他の比較例に比べ著しいものであった。

【００４２】

【実施例３】図３は、多段式圧延ライン（タンデムミ
ル）を用いて、前段階の熱間圧延直後にFe基粉末を供給
して熱間圧延する本発明方法を説明する図である。図
中、6a、6bは遮蔽板であり、粉末がバックアップロール
あるいはワークロールへふりかかるのを防止するもので
ある。

【００４３】図３に示すような第１スタンドと第２スタ
ンドの４段式圧延機を有する圧延ラインにおいて、第１
スタンド圧延直後にエアーアトマイズ装置1a、1bにより
Fe基粉末を５kg/ton供給した。

【００４４】第２スタンドでの圧下率を40％とした他は
実施例１と同様にして熱間圧延を行った。その結果を表
３（「実施例３」の欄）に併記する。表中×××は××
で表される以上に疵が発生していることを表し、他は実
施例１および２中の記号と同様である。

【００４５】この実施例では、第２スタンドでの圧下率
を40％と大きくしたにもかかわらず、本発明方法ではロ
ール表面および圧延鋼板表面に疵の発生は認められなか
った。これは第１スタンドの圧延直後の新しい鋼材表面
にFe基粉末を供給したために均一で緻密なスケール被膜
が形成され、第２スタンドでの圧延の際に疵発生が効果
的に防止されたからである。しかし、比較例においては
いずれもロールと圧延鋼板表面全域にわたって無数の疵
の発生が観察された。

【００４６】表３からわかるとおり、高Cr鋼材の熱間圧
延において、普通鋼の粉末を供給して圧延する本発明の
方法を用いれば、疵のない鋼材を製造することができ
る。特に、圧延時の圧下率が大きいときには、その効果
が顕著に現れる。

【００４７】

【実施例４】表４に示すのは、本発明の効果を確認する
ために用いた高Cr鋼材の鋼種およびその組成と、それぞ
れの鋼材を、普通鋼材と交換するまでの圧延トン数であ
る。

【００４８】表５は、本発明の効果を確認するために用
いた、普通鋼材の化学組成である。

【００４９】図３に示すような第１スタンドと第２スタ
ンドの４段式圧延機を有する圧延ラインを用いて、普通
鋼材を圧延した後に、高Cr鋼材を圧延した。その後、高
Cr鋼材を高Cr鋳鉄ロールによって潤滑圧延してロールの
スケール被膜が剥離、摩耗し金属間接触が起きる前に、
普通鋼材を再び同様の条件で軽圧下（20％）圧延してロ
ール表面にスケール皮膜を修復および形成させたのち、
高Cr鋼材を圧延した。

【００５０】まず、表５に示す鋼材を40〜60トン仕上圧
延機入側鋼材温度1000℃の熱間で、軽圧下圧延（圧延速
度２ m/sec、圧下率20％）した後、表４に示す各種鋼材
をそれぞれ、表４に示したとおりの量を熱間圧延した。
この時の、高Cr鋼材を圧延する前および圧延した後にお
けるロールの表面性状と、圧延後における鋼板の表面性
状を確認した。その結果、目的とする高Cr鋼材の圧延前
に、No.1〜6 の普通鋼材を圧延した本発明例の場合に
は、いずれも十分な厚みの酸化スケールがロール上に移
着し、酸化スケール被膜を形成したので、ロール焼付き
とそれに伴う製品疵の発生は起こらなかった。また、高
Cr鋼材の圧延前に、No.7〜10の普通鋼材を圧延した本発
明例においては、No.1〜6 の普通鋼材を圧延した時と比
べて、ロール上に十分な量の酸化スケール被膜が形成さ
れなかったり、安定した膜厚にならないものがあった。
その後、高Cr鋼材の圧延を開始した時点からしばらくの
間は焼付き疵の発生は認められなかったが、鋼材No.1〜
6 の圧延後に高Cr鋼材を圧延した時と同量の高Cr鋼材を
圧延した場合には、ロール焼付きおよび鋼板表面の焼付
き疵の発生が認められた。それに対し、比較例として挙
げたNo.11 の鋼材を圧延した例においては、鋼材から十
分な量の酸化スケールが発生しなかったので、ロールに
酸化スケール被膜が形成されず、すべての高Cr鋼材にそ
の圧延当初から焼付き疵が発生した。

【００５１】

【表４】

【００５２】

【表５】

【００５３】

【発明の効果】本発明の方法によれば、酸化スケールの
発生量が少ない高Cr鋼材を同じく酸化スケールの発生し
難いロールで圧延する場合であっても、人為的に生成さ
せた酸化スケール被膜を被圧延材とロールとの間に介在
させて、製品の表面に疵をつけることなく圧延すること
ができる。さらに、ロール表面に移着する酸化スケール
被膜は高温硬度が高く、耐摩耗性に優れるので、ロール
の摩耗を低減し、ロールを長時間使用することができ
る。すなわち圧延用ロールの交換回数を少なくすること
ができるので、操業上の有効性のみならず鋼板の製造コ
スト削減の効果の大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】普通鋼の粉末を供給して熱間圧延する本発明方
法を説明する図である。

【図２】被圧延材の脱スケール処理直後に普通鋼の粉末
を供給して熱間圧延する本発明方法を説明する図であ
る。

【図３】多段式圧延ライン（タンデムミル）を用いて、
前段階の熱間圧延直後に普通鋼の粉末を供給して熱間圧
延する本発明方法を説明する図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Crを13重量％以上含有する鋼材を熱間圧延
する方法において、被圧延材およびロールよりも酸化し
やすい炭素鋼または低合金鋼の粉末を、圧延前の鋼材の
表面に供給することを特徴とする高Cr鋼材の圧延方法。
【請求項２】Crを13重量％以上含有する鋼材を熱間圧延
する方法において、被圧延材およびロールよりも酸化し
やすい炭素鋼または低合金鋼の鋼材を圧延した後、ロー
ルを交換することなく上記Crを13重量％以上含有する鋼
材を圧延することを特徴とする高Cr鋼材の圧延方法。
【請求項３】鋼材の表面に供給する粉末、またはCrを13
重量％以上含有する鋼材を熱間圧延する前に圧延する鋼
材が、Ｃを0.05〜0.50％、Siを0.35％以下およびMnを0.
20〜1.20％含有し、他の合金元素の含有量の総和が３％
以下であることを特徴とする請求項１または２記載の高
Cr鋼材の圧延方法。