JPH0730403B2 - 耐食性のすぐれたクロム含有鋼材の製造方法 - Google Patents

耐食性のすぐれたクロム含有鋼材の製造方法

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JPH0730403B2
JPH0730403B2 JP61091066A JP9106686A JPH0730403B2 JP H0730403 B2 JPH0730403 B2 JP H0730403B2 JP 61091066 A JP61091066 A JP 61091066A JP 9106686 A JP9106686 A JP 9106686A JP H0730403 B2 JPH0730403 B2 JP H0730403B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は連続鋳造において極力製品サイズに近い形で鋳
造する技術を生かし、その後の熱間加工を簡略化して出
発材料である含クロム鋼やステンレス鋼(以下単に含ク
ロム鋼という)から特性、なかんずく耐食性のすぐれた
薄鋼板や線材を製造する方法に関するものである。
(従来の技術) 従来は連続鋳造工程において、100mm厚以上の連続鋳造
鋳片を製造し、冷片とし、表面手入れを行ない、加熱炉
で1000℃以上まで加熱した後、複数スタンドより成る熱
間圧延機群によって熱間圧延し、薄鋼板の場合には6mm
〜2mm厚の熱延鋼帯を製造し、冷延用素材として来た。
ステンレス鋼、例えば10%以上のCrを含有するフェライ
ト系ステンレス鋼(JIS:SUS430,SUS434他)、マルテン
サイト系ステンレス鋼(SUS410他)、オーステナイト系
ステンレス鋼(SUS304他)や2相系ステンレス鋼(SUS3
29)等の薄板や線材の製造については上記のプロセスが
使用され、更に熱延鋼帯や線材は冷延前に800℃〜1100
℃のような高温で焼鈍し、熱延による硬化組織を軟化し
た後、デスケールされて冷延工程にかけられていた。し
かして冷延後は、再度高温に加熱し冷延組織を再結晶さ
せて最終製品とすることが必要であった。
これらのプロセスにおいてはスラブ加熱、熱延板焼鈍、
最終焼鈍と少なくとも3度の高温に加熱する工程が必要
で、その都度スケールが生じ、特に高温長時間になる
と、表面にCrに富んだスケールが生成するため、スケー
ル直下の鋼材表面にはCr濃度の低いゾーン(脱Cr層)が
生じる欠点があった。こうして従来技術の厚スラブを使
用する方法では、工程が多く、エネルギーロス、酸化ロ
スも多く、かつステンレス鋼の耐食性や耐酸化性の点で
最も重要な表面Cr濃度の低下をともなう方法であった。
したがって従来法では、熱延板焼鈍後に、酸洗を十分実
施し、更にコイル研削工程にてコイル全表面を研削し表
面の脱Cr層を除去する工程が付随的に必要であった。
例えばSUS430の例では熱延後の表面には〜1μm程度の
脱Cr層があり、熱延板焼鈍後には深さで〜6μm程度に
もなる。したがって酸洗あるいはコイル研削工程では〜
10μm程度の表面層を溶解するか研削する必要があり、
一部脱Cr層が残存すると、最終焼鈍酸洗後の製品板で、
Auge分析すると表層約100Å内外の部分でCr濃度が10%
以下の場合が生じ、当然耐食性を大幅に劣化させること
になる。
こうして一旦生じた脱Cr層は完全に除去する必要があ
り、従来法ではコイル研削工程で十分研削する(15μm
以上)か、最終焼鈍後の酸洗で溶削する必要があり、省
工程の面でもコストの面でも、更に品質の点でも最良の
方法とは言えないものであった。
更にスラブを高温で長時間加熱する結果、表面に厚いス
ケールが生成し、これが熱間圧延時表面を粗らしし、メ
カニカルデスケーリング、酸洗後の表面には、大きさが
20μmφ〜100μmφで深さが15μm程度の凹凸が生成
し、コイル研削工程を省略すると冷延工程でかぶさり状
の欠陥となり、BA表面に致命的欠陥を生じることにな
る。こうして現状ではコイル研削工程を省くことはこの
点でも困難である。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明者等はステンレス鋼の耐食性の観点から最も重要
な表面Cr濃度に注目し、研究を実施した結果、先に述べ
た製品サイズに極力近い形で鋳造する連続鋳造技術を採
用することで、表面Cr濃度の低下をおこさない、耐食性
や耐酸化性にすぐれたステンレス鋼製品の合理的な製造
法を完成した。又、冷延前素材の表面に凹凸が少なくコ
イル研削工程を省略してもかぶさりの生じないBA製品を
同時に得ることが出来る。
すでに述べた通り、表面のCr濃度の低下、すなわち脱Cr
層の生成は、高温に加熱して、スケールを生成するたび
に生じることから、高温加熱を極力しない製造法が望ま
しく、熱間圧延工程、特に高温加熱する加熱炉工程を省
略出来れば、スケール生成が著るしく少なくなり、表面
の脱Cr層の生成が防止出来ると共に、スケールに起因し
て、熱延中及びメカニカルデスケーリング時に生じる鋼
板表面の凹凸も大幅に低減することが出来、コイル研削
工程を省略しても、冷延工程でかぶさりが起こらず、す
ぐれたBA表面製品の製造が容易となる。
こうして本発明が解決しようとする問題点は、 (1) 熱間圧延前の高温長時間加熱工程をなくし、極
力スケール生成を防ぐ。
(2) 熱延板焼鈍工程を省略する。
(3) 最終焼鈍工程は鋼種によって必要とされる温度
・時間によってもスケールが生成しない雰囲気条件を選
択する。
という(1),(2),(3)の課題を解決すれば、省
工程化と共に、表面Cr濃度の低下がなく、冷延素材に凹
凸が少なく、したがって製品表面にかぶさりが生せず耐
食性がすぐれ、かつ、表面特性のすぐれたBA製品を製造
が可能となる。
(問題点を解決するための手段) すでに述べた通り、鋳造技術が進歩し、熱間圧延工程を
簡省略化する“いわゆる薄肉”の連続鋳造設備の開発が
進み、例えば双ロール法や、ベルトキャスター等の開発
が進んでいる。例えば「鉄と鋼」85′A197〜85′A256に
おける特集に紹介されているが、ステンレス鋼について
も数10mm〜数ミリ厚さ、更には1mm以下の厚さの鋳片を
得る連続鋳造方法も紹介され、鋳造条件や鋳片の性状、
これらの材質の例が紹介され、広幅化に向けて開発が進
められている。
本発明者等は、これらの薄肉連鋳法をステンレス鋼に適
用することを検討し、特に耐食性の観点から表面Cr濃度
の低下をおこさないプロセスの組立てを狙いとして検討
した。そのためには熱延工程を大幅に簡略化し得るサイ
ズの鋳造機に注目した。
熱延を大幅に簡略化し得るサイズの鋳造機としては双ロ
ール連鋳機の例が「鉄と鋼」85−A225,85−A237に紹介
されている。これらの5mm以下の鋳片の特徴としては冷
却速度が102〜103℃/secでデンドライトの2次アームス
ペーシングが10μm以下で現行のCC鋳片に比較して1/10
〜1/100の値で、相当細かな凝固組織を有している。
発明者等は4mm厚の双ロール鋳片を使用し、Cr5%〜22%
を主成分とし、一部Niを6〜13%含有する合金鋼につい
て検討した。もちろんこれらの鋳片では、鋳造後に長時
間高温に加熱する必要はなく、したがって表面に生成す
るスケール量はきわめて少ない。しかし双ロール出口か
ら熱間圧延機に至る高温域は極力酸化を抑制することが
必要で水による直接冷却はさけ、冷却されたロールや不
活性ガスによる冷却及び雰囲気の不活性化で酸化を抑制
し、熱間圧延する。
熱間圧延は極力簡略化が望ましいが、広幅の薄鋳片の形
状を幅方向、長手方向に整えると共に、次工程の熱延板
焼鈍を省略するために、鋼種によっては軽度の熱間圧延
で鋳造組織を加工・再結晶させることが望ましく、1200
℃〜800℃の温度範囲で1ないし2スタンドの熱間圧延
機で、Total50%以下の熱間圧延をすることが出来る。
この後、鋼種によっては高温域の時間を取った後、冷却
し、800℃以下の適温で巻取り冷却する。その後は熱延
板は焼鈍を省略し、表面に生じた軽度の酸化層は簡単な
メカニカルデスケーリング法あるいは鋼種によっては酸
洗との組合せで軽度の表面溶削をおこなって、デスケー
リングを完了する。この段階で表面の脱Cr層はEPMA分析
では認められず又表面の凹凸の程度も現状のホットコイ
ルを酸洗したものに比較して小さく、(第1図)コイル
研削工程は省略してもすぐれた表面性状とすることが出
来る。その後、冷間圧延工程を経て製品厚にした後、最
終焼鈍工程では、光輝焼鈍とするか、あるいは表面にス
ケール生成のない焼鈍温度−雰囲気を選択することで、
表面に脱Cr層がなくかぶさりも生じないステンレス鋼の
合理的な製造法を完成することが出来る。Cr量とスケー
ル防止のための焼鈍温度・雰囲気条件の選択はCr系につ
いては第2図の通りとすることが出来、Cr−Ni系におい
ては焼鈍温度が1000℃以上で、したがってD.P.は−30℃
以下が必要である。
なお双ロール出側から表面矯正程度の軽圧下の場合にお
いても同様の考え方でスケール生成を防止し、熱延板焼
鈍を省略して軽酸洗し冷間圧延した後の最終焼鈍条件を
Cr系では第2図の通りとしCr−Ni系ではD.P.を−30℃以
下とすることで表面脱Cr層の生じない製品を得ることが
出来る。
このようにして得られた製品の表面をAuge分析した結果
は、第3図の通りである。SUS430の薄板を従来法のよう
に厚スラブから、加熱炉を経て熱延コイルとし焼鈍・酸
洗・冷延後、最終焼鈍・酸洗して2B表面としたものでは
不働態皮膜の下部に相当する表面から約50〜100Å程度
のところで表面のCr欠乏がΔCrACr0−Cr′=5.4%、
すなわち材料内部のCr量(CrO)に比較して5.4%もCr濃
度が低下している。ところが、本発明法による薄鋳片
で、加熱炉を経ず、熱延板焼鈍も省略したSUS4302Bの表
面の分析結果で表面のCr欠乏がΔCrB=CrO−Cr′=1.
0%となり、従来法に比較して表面Cr欠乏が大幅に改善
されたことが判った。
さらに本発明の構成要件の限定理由について述べる。
本発明はクロム含有鋼の表面の脱Cr層を生成させず耐食
性のすぐれた鋼の製造を基本的な狙いとする。したがっ
て重量パーセントでCr量を5%以上含有する含クロム
鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼(〜12%Cr)、フェ
ライト系ステンレス鋼(〜18%Cr)、オーステナイト系
ステンレス鋼(〜19%Cr−9%Ni)、2相系ステンレス
鋼(23%Cr−7%Ni)を基本とする鋼種を対象とするも
のである。鋳造後は直接連続して熱延するが、1パスあ
るいは2パス程度の軽度の熱延をおこない、鋳片の幅方
向、長手方向の寸法形状を整えると共に、鋼種によって
は熱延による再結晶を期待する必要があり、したがって
800℃以上で最大50%までの熱間圧延を実施する。温度
が低く、圧下率が50%をこえると熱延機が巨大となると
共に、表面に酸化スケールが発生するのを防止すること
が出来なくなる。圧下率の小さい方は、形状矯正のため
に5%程度とする。こうして薄肉CC鋳片としては、鋳造
直後から、表面スケールの発生を抑制するため、再熱の
不要な8mm以下の厚みとし、薄い方が望ましい。鋳片は
鋳造後高温域での酸化をさけるため直接水冷をさけ、更
に酸化抑制雰囲気とし、ロール冷却や不活性ガスによる
冷却とする。熱間圧延後は空冷や水冷をし、800℃以下
で巻き取り冷却する。800℃以上では巻取り後の冷却中
に酸化スケールが生ずるためである。その後、熱延板焼
鈍は省略する。焼鈍中にスケールが発生し、表面の脱Cr
層が生成するためである。デスケール工程では軽度のメ
カニカルデスケーリングと酸洗でスケールを除去し、軽
度に表面を溶削する。以上の条件では、酸洗後に表面に
脱Cr層がなく、かつ表面の凹凸の少ない冷延用素材とす
ることが出来る。
冷延は小径ロールのゼンジミヤミルや大径ロールのタン
デム冷延ミルでおこない、常法通り最終焼鈍・酸洗す
る。
なお、最終焼鈍をスケールの生成しない条件で実施する
ことで、脱Cr層の生成を防止することが出来、Cr系では
第2図に示したCr量と必要焼鈍温度・雰囲気条件が必要
であり、含Niのオーステナイトステンレス鋼や2相系ス
テンレス鋼では光輝焼鈍条件が必要となる。
以下に本発明の実施例を表1にもとづき具体的に説明す
る。
常法通り精錬され、特に真空処理等の2次精錬をされ、
介在物を少なくした13Cr,17Cr,18Cr−8Ni鋼等のステン
レス鋼を取鍋よりタンディッシュを経て内部冷却された
双ロール鋳造機によって4mm厚の鋳片を鋳造した。鋳造
時の冷速は約100℃〜300℃/secであり、18Cr−8Ni系ス
テンレス鋼の例ではデンドライトの2次アームスペーシ
ングは10μm以下である。
鋳片は双ロール出側よりAr等の不活性ガス冷却とロール
冷却で冷却され、直接水による冷却はしないで、表面の
酸化を抑制し、かつ雰囲気は非酸化性に制御し、60秒以
内に熱間圧延機にかみ込ませる。かみ込み時の温度は11
50℃〜1180℃で25%の圧下を加えた。
17Cr鋼には30%の圧下を加えた。又17Cr鋼には第2スタ
ンドで引きつづき1100℃で20%の圧下を加えたものであ
るが他のものは第2スタンドでは全く圧下をしなかっ
た。
その後、18Cr−8Ni系ステンレス鋼は圧下後、すぐ冷却
し600℃以下で巻取り、徐冷した。
13Cr鋼や17Cr鋼は圧下後30秒以下の空冷を行なった後冷
却し、750℃〜650℃で巻取り、徐冷した。
その後コイルは高温にさらすことなく、軽度のメカニカ
ルデスケーリングと酸洗をおこなって表面に生じた薄い
酸化スケールを除去した。13Cr鋼や17Cr鋼はH2SO4で18C
r−8Ni系ステンレス鋼はHNO3/HFで酸洗した。この酸化
スケールの程度はごく軽度であった。
比較材としてSUS430鋼で現状の130mmCCスラブを加熱炉
で長時間加熱後、ホットストリップミルで熱間圧延し、
730℃程度で巻取り、その後1000℃に加熱して熱延板焼
鈍を行なった熱延板と比較すると酸洗に要した時間は半
分以下で大きな差である。又この酸洗板の段階で表面の
脱Cr層を調査した結果表1の通りで、本発明法は従来法
に比較して脱Cr層は生じない。又本発明法の酸洗後の表
面には従来法でみられた凹凸が極めて少なく、凹凸の深
さを光学顕微鏡により20点を測定したが、従来材の1/3
以下である。
その後タンデムミルやゼンジミヤミルで冷延し、最終焼
鈍条件をCr系鋼は第2図の条件内とし、Cr−Ni系ステン
レス鋼は光輝焼鈍(BAと称す)条件として実施した。SU
S430鋼については一部は光輝焼鈍を施してBA製品とし
た。これらの製品でAuge分析を実施し表面のCr欠乏度を
調査し、先に示したΔCrで表示したが従来材では5%程
度あるものが、本発明法では1.0%程度で表面のCr濃度
低下は大幅に減少している。又、表面かぶさりは従来法
では研削工程省略では多数発生するが、本発明法では全
くみらえず、BA表面にもゴールドダストは発生しなかっ
た。
(発明の効果) 本発明によれば、表面にかぶさりがなく、かつ表面Cr濃
度の低下のない耐食性のすぐれたクロム含有鋼材を、省
工程で合理的に製造することができるので、産業界に裨
益することが極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明法と従来法による、SUS304の冷延用素材
の表面粗さ結果を示すもので(a)が従来法(熱延コイ
ル、メカニカルデスケーリング後、酸洗)、(b)が本
発明法(双ロール薄鋳片、25%圧下(1パス)、軽メカ
ニカルデスケーリング後、酸洗)による冷延用素材の表
面粗さを示す図、第2図は含クロム鋼冷延板のクロム量
と必要焼鈍温度、必要焼鈍雰囲気条件を示す図、第3図
は本発明法と従来法によって得られたSUS430 2B製品の
表面層のクロム分析結果を示す図(A:従来法,B:本発明
法)である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 槌永 雅光 福岡県北九州市八幡東区枝光1−1−1 新日本製鐵株式會社第3技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−224715(JP,A) 特開 昭57−25203(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量パーセントで5%以上のCrを含有する
    クロム含有鋼を8mm厚以下の鋳片に鋳造し、鋳造後は加
    熱することなく、かつ高温域は直接水冷することなく、
    冷却されたロール、不活性ガスによる冷却又は雰囲気の
    不活性化により酸化を抑制し、800℃以上で5%以上50
    %未満の圧下を与えた後800℃未満で巻き取り、焼鈍す
    ることなく、デスケールし、コイル研削工程を省略して
    常法に従って冷延し、焼鈍、酸洗することを特徴とする
    耐食性のすぐれた含クロム鋼材の製造方法。
  2. 【請求項2】前記冷延後、得られた鋼板、線材等の鋼材
    をスケールの生成しない第2図中の斜線領域を示す次式
    の条件で最終焼鈍することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 [I]Cr量:5%≦Cr<13 焼鈍温度(℃)≧3.85×Cr%+650 露点(℃)≦−0.77×Cr%+5 [II]Cr量:Cr≧13 焼鈍温度(℃)≧22.22×(Cr%−13)+700 露点(℃)≦−2.78×Cr%+31.14
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