JPH07118758A

JPH07118758A - ステンレス鋼帯の製造方法

Info

Publication number: JPH07118758A
Application number: JP26645093A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Ikeda; 雅晴池田; Genichi Ishibashi; 源一石橋; Kuniaki Sato; 邦昭佐藤
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1993-10-25
Filing date: 1993-10-25
Publication date: 1995-05-09

Abstract

(57)【要約】【目的】軟質化焼鈍中に、酸化スケールの機械的強度
を低下させると共に、該酸化スケールと地鉄との結合力
を低下させることができ、前記焼鈍後の脱スケール性及
び品質を向上することが可能なステンレス鋼帯の製造方
法を提供する。【構成】熱間圧延後のステンレス鋼帯Ｓに、ベル型焼
鈍炉１１にて焼鈍を行う際に、スケール改質材を含む焼
鈍雰囲気で焼鈍を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステンレス鋼帯の製造
方法に係り、特に、フェライト系ステンレス鋼帯及びマ
ルテンサイト系ステンレス鋼帯の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼帯は、一般の軟鋼材と比較
して加工硬化しやすいという特性を有している。このた
め、冷間圧延ステンレス鋼帯の製造工程では、冷間圧延
におけるステンレス鋼帯の負荷を軽減する目的で、熱間
圧延によって加工硬化したステンレス鋼帯を軟質化する
軟質化焼鈍を行っている。

【０００３】前記軟質化焼鈍には、種々の焼鈍炉が使用
されているが、特に、長時間の軟質化焼鈍が必要となる
フェライト系ステンレス鋼帯及びマルテンサイト系ステ
ンレス鋼帯には、バッチ式の焼鈍炉が使用されている。
例えば、フェライト系ステンレス鋼帯の代表鋼種である
ＳＵＳ４３０に、軟質化焼鈍を行う場合は、一般的に、
ベル型焼鈍炉と呼ばれるバッチ式の焼鈍炉を使用し、焼
鈍温度＝７５０〜８５０℃、焼鈍時間＝７０〜８０時
間、の条件（低温長時間）で焼鈍を行っている。この焼
鈍時には、水素（以下、『Ｈ₂』と記す）を１〜９％、
窒素（以下、『Ｎ₂』と記す）を９１〜９９％含有する
雰囲気ガスが、一般的に使用されている。

【０００４】このように、フェライト系ステンレス鋼帯
やマルテンサイト系ステンレス鋼帯では、前記焼鈍サイ
クルが長時間に及ぶため、熱間圧延後にステンレス鋼帯
の表面に形成された厚さ１０μｍ程度の酸化スケール
は、前記焼鈍雰囲気ガス中に微量に存在する水蒸気（以
下、『Ｈ₂Ｏ』と記す）により更に酸化が進行し、焼鈍
後には、その厚さが１５〜２０μｍ程度の酸化スケール
層に成長する。

【０００５】また、熱間圧延後の酸化スケールは、比較
的脱スケール性の良い三酸化二鉄（以下、『Ｆｅ
₂Ｏ₃』と記す）を主体としたものであったが、前記焼
鈍後には、緻密で強固な脱スケール性の悪いクロム酸鉄
（以下、『ＦｅＣｒ₂Ｏ₄』と記す）や三酸化二クロム
（以下、『Ｃｒ₂Ｏ₃』と記す）等を主体とした酸化ス
ケールへと変化してしまう。このため、酸化スケールの
除去が困難となっていた。

【０００６】そこで、従来では、メカニカルスケールブ
レーカ、ショットブラスト装置及び酸洗槽を組み合わせ
たＨＡＰＬと称される脱スケール装置を使用し、前記焼
鈍後の酸化スケールに、機械的脱スケール及び化学的脱
スケールを行うことで、酸化スケールの除去を行ってい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記Ｈ
ＡＰＬでは、ショットブラスト工程において、ステンレ
ス鋼帯の表面に、ショット粒による凹凸が形成され、当
該ステンレス鋼帯の表面粗度が悪化し、ステンレス鋼帯
の品質が低下するという問題があった。また、ショット
粒の衝突によって剥離した酸化スケールの粉塵などが、
作業環境を悪化するという問題もあった。

【０００８】一方、酸洗工程では、一般の鋼帯に行う酸
洗と異なり、高濃度な硫酸、硝弗酸及び硝酸等の強酸を
使用する必要があり、廃液処理が困難であると共に、コ
ストがかかるという問題があった。本発明は、このよう
な従来の問題点を解決することを課題とするものであ
り、軟質化焼鈍中に、酸化スケールの機械的強度を低下
させると共に、当該酸化スケールと地鉄との結合力を低
下させることができ、前記焼鈍後の脱スケール性及び品
質を向上することが可能なステンレス鋼帯の製造方法を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、熱間圧延後のステンレス鋼
帯にバッチ焼鈍を行うステンレス鋼帯の製造方法におい
て、スケール改質材を含む焼鈍雰囲気で、前記バッチ焼
鈍を行うことを特徴とするステンレス鋼帯の製造方法を
提供するものである。

【００１０】そして、請求項２記載の発明は、請求項１
で使用するスケール改質材が、塩化アルミニウム、塩化
アンモニウム、塩化鉄及び臭化鉄からなる群の中の少な
くとも一つからなることを特徴とするステンレス鋼帯の
製造方法を提供するものである。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明によれば、スケール改質材
を含む焼鈍雰囲気で、バッチ焼鈍を行うため、当該焼鈍
中に、酸化スケールの機械的強度が低下されると共に、
地鉄との結合力が低下される。以下、この理由について
述べる。

【００１２】熱間圧延後のステンレス鋼帯の表面に形成
された酸化スケールと地鉄との界面を詳細に観察する
と、両者の間には、空隙は殆ど存在せず、その接触は密
なものとなっている。この状態にあるステンレス鋼帯に
バッチ焼鈍を行うと、地鉄に含まれているクロム（以
下、『Ｃｒ』と記す）が、ステンレス鋼帯の表面に向け
て拡散する。従って、前記ステンレス鋼帯の表面に、Ｆ
ｅＣｒ₂Ｏ₄やＣｒ₂Ｏ₃などを主体とした緻密で強固
な脱スケール性の非常に悪い酸化スケールが成長する。
そして、このようにして成長した酸化スケールは、地鉄
との接触が密なままであり、焼鈍後の脱スケール性をさ
らに悪化させている。

【００１３】これに対して、スケール改質材を含む焼鈍
雰囲気でバッチ焼鈍を行うと、当該焼鈍中に、酸化スケ
ールと地鉄との界面の一部が腐食され、この部分に薄い
ガス相（空隙）が形成される。このガス相は、地鉄に含
まれているＣｒが、ステンレス鋼帯の表面に向けて拡散
することを阻止するバリアの役割を果たす。従って、前
記ステンレス鋼帯の表面に、ＦｅＣｒ₂Ｏ₄やＣｒ₂Ｏ
₃を主体とした脱スケール性の悪い酸化スケールの成長
が防止される。このため、焼鈍後のステンレス鋼帯表面
に形成される酸化スケールの厚さが薄くなる。また、地
鉄と酸化スケールとの界面に、空隙が存在するようにな
るため、両者の密着性が低下される。

【００１４】さらにまた、地鉄と酸化スケールでは、熱
膨張が異なるため、焼鈍後の冷却により両者の間に剥離
が生じ、両者の密着性が低下される。このため、酸化ス
ケールは、後の脱酸化スケール工程において、ショット
ブラスト工程を行うことなく完全に除去される。また、
従来より酸洗処理の条件を緩和しても、完全に除去され
る。

【００１５】そして、請求項２記載の発明によれば、前
記スケール改質材が、塩化アルミニウム、塩化アンモニ
ウム、塩化鉄及び臭化鉄からなる群の中の少なくとも一
つからなることで、前記作用が一層効率良く得られる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明に係る一実施例について、図面
を参照して説明する。図１は、本発明に係る方法によ
り、ステンレス鋼帯の表面に形成された酸化スケールを
除去する工程を示す部分断面図、図２は、本発明に係る
ステンレス鋼帯の製造方法の一部を示す構成図である。
なお、図１は、ステンレス鋼帯の厚さ方向の一面のみを
示している。

【００１７】図２に示すステンレス鋼帯の製造ライン
は、熱間圧延後のステンレス鋼帯Ｓにバッチ焼鈍を行う
公知のベル型焼鈍炉１１と、その下流側に配設され、ベ
ル型焼鈍炉１１から搬送されたステンレス鋼帯Ｓに脱ス
ケールを行う公知のＨＡＰＬライン２０から構成されて
いる。ＨＡＰＬライン２０は、公知であるため、詳細な
説明は省略するが、ベル型焼鈍炉１１から搬送されたス
テンレス鋼帯Ｓを焼鈍する焼鈍炉２１と、焼鈍炉２１の
下流側に配設され、焼鈍炉２１から搬送されたステンレ
ス鋼帯Ｓを冷却する冷却帯２２と、冷却帯２２の下流側
に配設され、冷却帯２２から搬送されたステンレス鋼帯
Ｓをベンディングすると共に、伸びを与え、表面に形成
された酸化スケール２に亀裂を生じさせるメカニカル・
スケールブレーカ２３と、メカニカル・スケールブレー
カ２３の下流側に配設され、メカニカル・スケールブレ
ーカ２３から搬送されたステンレス鋼帯Ｓの表面に、直
径０．２〜０．６ｍｍ程度の鉄球を衝突させて、酸化ス
ケール２を機械的に除去するショットブラスト２４装置
と、ショットブラスト装置２４の下流側に配設され、シ
ョットブラスト装置２４から搬送されたステンレス鋼帯
Ｓに硫酸や硝フッ酸を付着して酸化スケール２を溶解・
除去する酸洗槽２７と、から構成されている。

【００１８】なお、本実施例では、酸洗槽２７は、硫酸
槽２５と、硝フッ酸槽２６と、から構成した。ベル型焼
鈍炉１１内には、ステンレス鋼帯Ｓの表面に形成された
酸化スケール２の改質を行うスケール改質材として、塩
化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃；沸点＝１８０℃）を、予
め静置し、加熱によってガス化して雰囲気ガス中に、塩
化アルミニウムガスが、１０ｖｏｌ％の濃度で存在する
ように雰囲気ガスを調整する。そして、ベル型焼鈍炉１
１における焼鈍の雰囲気ガスの組成を、ＡｌＣｌ₃ １０ｖｏｌ％Ｈ₂ ９ｖｏｌ％Ｎ₂ ８１ｖｏｌ％とした。

【００１９】次に、本実施例の具体的動作について、図
１及び図２を参照して説明する。なお、本実施例では、
ステンレス鋼帯Ｓとして、ＳＵＳ４３０を使用し、ベル
型焼鈍炉１１における焼鈍では、前述した組成の雰囲気
ガスを使用した。熱間圧延後、図１（１）に示すよう
に、地鉄１の表面上に酸化スケール２が形成されたステ
ンレス鋼帯Ｓは、ベル型焼鈍炉１１内に搬送される。

【００２０】ベル型焼鈍炉１１では、焼鈍温度＝７５０
〜８５０℃で、ステンレス鋼帯Ｓに７０〜８０時間の焼
鈍を行う。この時、雰囲気ガス中に存在するＡｌＣｌ₃
が、図１（２）に示すように、酸化スケール２と地鉄１
との界面まで浸透する。酸化スケール２と地鉄１との界
面まで浸透したＡｌＣｌ₃は、この焼鈍中に、図１
（３）に示すように、酸化スケール２及び地鉄１の一部
を腐食し、この部分に薄いガス相を形成する。このガス
相が、地鉄１と酸化スケール２との界面に存在する空隙
４となる。ここで、この空隙４は、地鉄１に含まれてい
るＣｒが、ステンレス鋼帯Ｓの表面に向けて拡散するこ
とを阻止するバリアの役割を果たす。従って、空隙４が
形成された部分では、ステンレス鋼帯Ｓの表面に、Ｆｅ
Ｃｒ₂Ｏ₄やＣｒ₂Ｏ₃を主体とした脱スケール性の悪
い酸化スケールが成長することを防止できる。このた
め、この部分では、酸化スケール２の厚さが薄くなる。
ここで、空隙４は、地鉄１と酸化スケール２との界面
に、ほぼ連続的に形成されるため、酸化スケール２全体
の厚さを薄くすることができる。

【００２１】次いで、ベル型焼鈍炉１１を経たステンレ
ス鋼帯Ｓは、焼鈍炉２１内に搬送され、ここを経た後、
冷却帯２２内に搬送される。なお、本実施例では、焼鈍
炉２１及び冷却帯２２は、ステンレス鋼帯Ｓを通板させ
るだけとし、加熱及び冷却は行わないものとする。次
に、冷却帯２２を経たステンレス鋼帯Ｓを、メカニカル
・スケールブレーカ２３、ショットブラスト装置２４、
硫酸槽２５及び硝フッ酸槽２６に、この順で通板させて
実施例１を得た。

【００２２】なお、ステンレス鋼帯Ｓの通板速度＝２０
ｍ／ｍｉｎとし、硫酸槽２５に収容した硫酸の濃度＝２
０重量％、温度＝７０℃、硝フッ酸槽２６に収容した硝
フッ酸の濃度＝１５重量％、温度＝６０℃とした。次
に、ベル型焼鈍炉１１における焼鈍の雰囲気ガスが、脱
スケール性を向上させることを確認するため、以下の実
験を行った。

【００２３】実施例１と同様の条件で、冷却帯２２を通
過したステンレス鋼帯Ｓを、実施例１と同様の条件で、
ショットブラスト装置２４、硫酸槽２５及び硝フッ酸槽
２６に、この順で通板させて実施例２を得た（メカニカ
ル・スケールブレーカの省略）。次に、実施例１と同様
の条件で、冷却帯２２を通過したステンレス鋼帯Ｓを、
実施例１と同様の条件で、硫酸槽２５に通板させて実施
例３を得た（メカニカル・スケールブレーカ及びショッ
トブラストの省略）。

【００２４】次に、実施例１と同様の条件で、冷却帯２
２を経たステンレス鋼帯Ｓを、実施例４とした（メカニ
カル・スケールブレーカ、ショットブラスト及び酸洗の
省略）。次に、比較として、ベル型焼鈍炉１１における
焼鈍の雰囲気ガスとして、Ｈ₂ ９ｖｏｌ％Ｎ₂ ９１ｖｏｌ％の組成を有する雰囲気ガスを使用し、実施例１と同様の
ステンレス鋼帯Ｓに、実施例１と同様の焼鈍を行った
後、焼鈍炉２１及び冷却帯２２を実施例１と同様の条件
で通板させる。

【００２５】次に、冷却帯２２を通過したステンレス鋼
帯Ｓを、実施例１と同様の条件で、メカニカル・スケー
ルブレーカ２３、ショットブラスト装置２４、硫酸槽２
５及び硝フッ酸槽２６に、この順で通板させて比較例１
を得た。次に、実施例１と同様の条件で、冷却帯２２を
経たステンレス鋼帯Ｓを、実施例１と同様の条件で、メ
カニカル・スケールブレーカ２３、硫酸槽２５及び硝フ
ッ酸槽２６に、この順で通板させて比較例２を得た（シ
ョットブラストの省略）。

【００２６】次に、実施例１〜４及び比較例１、比較例
２について、脱スケール性及び表面粗度Ｒｚを、目視及
び拡大撮影により観察した。この結果を表１に示す。な
お、評価基準は、以下の通りとした。〔脱スケール性〕 ○ 脱スケールが完了し、酸化スケールの存在が認め
られない。

【００２７】× 酸化スケールが残留している。〔表面粗度Ｒｚ〕得られたステンレス鋼帯Ｓの表面の凹
凸（表面粗さ）をμｍ単位で記す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１から、ベル型焼鈍炉１１において、Ａ
ｌＣｌ₃を添加した雰囲気で焼鈍を行ったステンレス鋼
帯Ｓは、メカニカル・スケールブレーカ、ショットブラ
スト及び硝フッ酸での酸洗を省略しても、良好な脱スケ
ール性が得られたことが確認された（実施例３）。即
ち、ベル型焼鈍炉１１において、ＡｌＣｌ₃を添加した
雰囲気で焼鈍を行なえば、後の脱酸化スケール工程にお
いて、ショットブラスト工程を省略することができるこ
とが立証された。このため、ショット粒によるステンレ
ス鋼帯Ｓの表面粗度の悪化が無くなり、冷間圧延後に得
られる製品の品質を向上することができる。さらにま
た、ショットブラスト工程に起因した作業環境の悪化も
発生することがない。そしてまた、硝フッ酸槽２５にお
ける酸洗処理も省略することができ、脱酸化スケール工
程を簡略化することができると共に、コストダウンを図
ることもできる。

【００３０】一方、ベル型焼鈍炉１１において、ＡｌＣ
ｌ₃を添加しない雰囲気で焼鈍を行ったステンレス鋼帯
Ｓは、ショットブラストを省略すると、脱スケール性が
劣り、表面に酸化スケールが残留したことが確認された
（比較例２）。また、ショットブラストを施したステン
レス鋼帯Ｓは、表面粗度Ｒｚが大きいことが判る。この
表面粗度Ｒｚの増加は、後に行う冷間圧延後に得られる
製品の表面光沢等の品質を悪化させる原因となるため、
この値は、できるだけ小さいことが望まれる。従って、
ショットブラストの省略は、表面粗度Ｒｚの値を低下さ
せることができるため、製品の品質向上を行うことがで
きることが判る。

【００３１】なお、本実施例では、ベル型焼鈍炉１１に
おける焼鈍時の雰囲気ガスとして、ＡｌＣｌ₃を１０ｖ
ｏｌ％、Ｈ₂を９ｖｏｌ％、Ｎ₂を８１ｖｏｌ％含有す
るガスを使用したが、これに限らず、前記雰囲気ガス
は、スケール改質材を含有していればよく、このスケー
ル改質材としては、例えば、塩化アルミニウムの他、塩
化アンモニウム、塩化鉄及び臭化鉄からなる群の中の少
なくとも一つを含んでいればよい。

【００３２】また、本実施例では、ステンレス鋼帯Ｓと
して、ＳＵＳ４３０を使用したが、これに限らず、ＳＵ
Ｓ２４、ＳＵＳ４２９等、他の種類のステンレス鋼帯Ｓ
を使用しても同様の効果が得られることは勿論である。
そして、本実施例では、焼鈍炉２１及び冷却帯２２に
て、加熱・冷却を行わずに、ステンレス鋼帯Ｓを通板さ
せただけとしたが、これに限らず、焼鈍炉２１で加熱、
冷却帯２２で冷却を行ってもよく、また、いずれか一方
のみを行っても何ら差し支えない。

【００３３】また、冷却帯２２にて、ステンレス鋼帯Ｓ
の冷却を行えば、地鉄１と酸化スケール２との熱膨張の
違いにより、両者の間に剥離が生じ、両者の密着性が一
層低下し、さらに脱酸化スケールが容易となる。さらに
また、本実施例では、ベル型焼鈍炉１１を使用したが、
これに限らず、バッチ式焼鈍炉であれば、他の構造を備
えた焼鈍炉を使用しても同様の効果を得ることができ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、スケール改質材を含む焼鈍雰囲気で、バッ
チ焼鈍を行うため、当該焼鈍中に、酸化スケールと地鉄
との界面の一部が腐食され、この部分に空隙を形成する
ことができる。この空隙は、地鉄に含まれているＣｒ
が、ステンレス鋼帯の表面に向けて拡散することを阻止
するため、焼鈍後のステンレス鋼帯表面に形成される酸
化スケールの厚さを薄くすることができると共に、両者
の密着性を低下することができる。このため、後の脱酸
化スケール工程において、ショットブラストを行うこと
なく、また、従来より酸洗条件を緩和しても酸化スケー
ルを完全に除去することができる。この結果、脱酸化ス
ケール工程を簡略化することができ、コストダウンを図
ることができると共に、冷間圧延後に得られる製品の品
質を向上及び作業環境の向上を行うことができるという
効果がある。

【００３５】そして、請求項２記載の発明によれば、前
記スケール改質材が、塩化アルミニウム、塩化アンモニ
ウム、塩化鉄及び臭化鉄からなる群の中の少なくとも一
つからなることで、前記効果が一層効率良く得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る方法により、ステンレス鋼帯の表
面に形成された酸化スケールを除去する工程を示す部分
断面図である。

【図２】本発明に係るステンレス鋼帯の製造方法の一部
を示す構成図である。

【符号の説明】

１地鉄２酸化スケール４空隙１１ベル型焼鈍炉２０ＨＡＰＬライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間圧延後のステンレス鋼帯にバッチ焼
鈍を行うステンレス鋼帯の製造方法において、前記バッチ焼鈍は、スケール改質材を含む焼鈍雰囲気で
行うことを特徴とするステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項２】前記スケール改質材は、塩化アルミニウ
ム、塩化アンモニウム、塩化鉄及び臭化鉄からなる群の
中の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項１
記載のステンレス鋼帯の製造方法。