JPH08291332A - 成形性と耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 均熱温度を通常の１２５０℃よりも１２００
〜１１００℃と低くしてスラブを加熱し、低温で熱間圧
延を行うことで成形性、耐リジング性に優れたフェライ
ト系ステンレス鋼板を製造する方法において、スラブの
低温均熱による熱延鋼帯のスケ−ル疵の発生を防止する
ことのできる製造方法。 【構成】 重量％で、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｃｒ，
Ｎｂ，Ｎ，Ｔｉの量を特定し、更に量を特定したＣｕ，
Ｎｉ，Ｍｏのうち少なくとも１種を含み、かつ（Ｃ＋
Ｎ）≦０．０２％を満足し、残部鉄および不可避的不純
物からなるフェライト系ステンレス鋼スラブを、下記式
（１）を満足する酸素濃度の雰囲気中で均熱温度１１０
０℃〜１２００℃の温度範囲に加熱し、引き続き熱延す
る。 ４９−０．０４×Ｔ≦Ｏ₂ （容積％）≦５ （１） ただし、Ｔはスラブ均熱温度（℃）とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は成形性と耐リジング性に
優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】Ｃ、Ｎを低減し、Ｎｂ、Ｔｉ等の安定化
元素を添加した高純度フェライト系ステンレス鋼は汎用
鋼種であるＳＵＳ４３０等と比較して成形性が良好であ
るので広く用いられている。しかし未だ成形性や耐リジ
ング性が十分とは言えず、これらの特性をさらに改善す
るための研究が現在でも盛んに行われている。

【０００３】従来から、リジングの原因は熱延板の板厚
中心部に残留する｛１００｝＜０１１＞方位を有する粗
大な結晶粒からなるバンド組織によるものと考えられて
いる。耐リジング性を改善するためにはこのバンド組織
の組織の分断及び細粒化することが重要である。また熱
延板の細粒化によりｒ値も向上するので、耐リジング性
が良好な鋼板はｒ値も高いのが通常である。

【０００４】先行文献における成形性、耐リジング性を
改善するための製造条件を要約すれば、スラブの等軸
晶化、低温熱延（スラブ均熱温度の低下）熱延板焼
鈍の三つをが挙げることができる。

【０００５】この中でも、成形性（伸び、ｒ値）や耐リ
ジング性に及ぼす熱延条件の影響は大きく、通常の熱延
板焼鈍を実施する場合、スラブ均熱温度を低下させるこ
とにより熱延後の析出物が粗大になり、冷延鋼板の成形
性および耐リジング性が良好になることが知られてお
り、特開昭５８−７１３５６号、特開平３−２４７７２
２号、特開平５−７８７５１号、特開平６−１５８１６
２号各公報にこのことが開示されている。

【０００６】しかしながら、スラブ均熱温度を低下させ
ると熱延鋼帯にスケ−ル疵と呼ばれる表面疵が発生し、
ステンレス鋼の重要な特性である表面の品質を著しく損
なうことになる。このスケ−ル疵は圧延前の均熱時に生
じるスケ−ル層の状態から受ける影響が大きい。すなわ
ち薄いスケ−ルから厚いスケ−ルへの遷移状態あると
き、凹凸状に不均一に形成され、その後の圧延時に鋼板
表面にスケ−ルが押し込まれてスケ−ル疵となる。スケ
−ル疵の低減には均熱時に厚いスケ−ルを全面に形成さ
せることが必要であることが、材料とプロセス、Ｖｏｌ
６−１３４６頁に開示されている。また熱延中でのロ−
ルの焼き付きを防ぐためにもスケ−ルは厚いほうが好ま
しい。

【０００７】スケ−ル疵が発生した場合、コイル研削に
より除去することができるが、大幅な製造コストアップ
になり、かつ非効率的である。このことが実機操業にて
スラブ均熱温度を低下させることの障壁となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、均熱温度を
通常の約１２５０℃よりも１２００〜１１００℃と低く
してスラブを加熱し、低温で熱間圧延を行うことにより
成形性、耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス
鋼板を製造する方法において障壁になっているスラブの
低温均熱による熱延鋼帯のスケ−ル疵の発生を防止する
ことのできる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】本発明者らは、スラブ均
熱温度を低下させても熱延鋼帯にスケ−ル疵を発生させ
ない方法を開発するため、スラブの成分組成、スラブ均
熱温度および炉内雰囲気中の酸素濃度がスラブのスケー
ル生成量及びスケ−ルの状態に及ぼす影響について詳細
に調査した結果、下記の知見を得るに至った。

【００１０】A ）Ｎｂはスラブ均熱中におけるスケール
生成を助長する効果があり、Ｎｂ添加鋼については、炉
内雰囲気中の酸素濃度をスラブの均熱温度に応じて増加
させることにより、スラブのスケール生成が促進され、
低温での均熱による熱延鋼帯のスケール疵の発生を防止
することができること。

【００１１】B ）しかし、Ｃｒ量が２５％を超えると、
均熱時に酸素を増加しても効果がないこと。

【００１２】C ）Ｎｂ含有鋼であっても、Ｔｉを添加す
る場合、その含有量は０．１％以下にしなければ均熱時
に酸素を増加しても酸化促進の効果がないこと。

【００１３】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その要旨は、「重量％で、Ｃ：０．０１５％以
下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．０４％
以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、Ｎ
ｂ：０．１〜０．４％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｔｉ：
０〜０．１％を含有し、更にＣｕ：１％以下、Ｎｉ：１
％以下、Ｍｏ：３％以下のうち少なくとも１種を含み、
かつ（Ｃ＋Ｎ）≦０．０２％を満足し、残部鉄および不
可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼スラブ
を、下記式（１）を満足する酸素濃度の雰囲気中で均熱
温度１１００℃〜１２００℃の温度範囲に加熱し、引き
続き熱延することを特徴とする成形性と耐リジング性に
優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。

【００１４】 ４９−０．０４×Ｔ≦Ｏ₂ （容積％）≦５ ・・・・・ （１） ただし、Ｔはスラブ均熱温度（℃）とする
」にある。

【００１５】

【作用】以下、本発明を具体的に説明する。

【００１６】スラブ均熱温度と炉内雰囲気中の酸素濃度
がスラブの酸化増量及びスケ−ルの状態に及ぼす影響を
調べるため、Ｃｒ：１７．２％、Ｎｂ：０．３８％を含
有するフェライトステンレス鋼を用い、炉内雰囲気中の
酸素濃度を０〜５％に、均熱温度を１１００〜１２５０
℃と種々変化させ、各スラブを５０分間均熱した後、ス
ラブ表面に生成したスケール量を測定すると共に酸化ス
ケールを分析した。

【００１７】なお、通常のスラブ均熱時間は５０分〜１
時間程度であり、その時のスケール生成量は４０mg／cm
² 前後であり、この程度の厚さのスケールが生成すると
熱延鋼帯にスケール疵は発生しない。また、均熱時間が
１時間を超えてもスケールの生成は殆ど進行しない。

【００１８】図１は、上記測定結果を図で整理したもの
で、スラブ均熱温度、炉内雰囲気中の酸素濃度及びスケ
ール生成量の関係を示す。

【００１９】この試験の結果、酸素濃度の増加とともに
スラブ表面の酸化増量が増加し、表面に厚く安定な酸化
スケ−ルが形成され、スラブ均熱温度を１２００〜１１
００℃と通常の温度（約１２５０℃）よりかなり低くし
ても、現状の操業条件で得られるのと同等に安定な４０
mg／cm² 程度の酸化スケ−ルを付与することが可能であ
ること、及び均熱温度に応じた適量の酸素量が存在する
ことがわかった。

【００２０】また、酸化スケ−ルを分析した結果、初期
のスケ−ルにはＮｂ、Ｃｒ、Ｍｎが濃化していた。Ｎｂ
はスケ−ル外層に移行しやすく耐酸化性を低下させる元
素であると思われる。

【００２１】この発明は、スラブ成分組成を低温均熱時
のスケール生成に有利となるように設計を行うと共に、
均熱温度に適した酸素量とする基準を規定したものであ
り、以下に本発明の対象とする鋼の成分及び製造条件を
限定した理由及び作用について説明する。

【００２２】Ｃ、Ｎ、（Ｃ＋Ｎ）≦０．０２％：Ｃ、Ｎ
は成形性を劣化させるので、極力低減させることが望ま
しい。それぞれ０．０１５％を超えると著しく成形性が
劣化するので上限を各０．０１５％とする。また、双方
の含有量では（Ｃ＋Ｎ）≦０．０２％とすることにより
成形性の劣化が防止できる。

【００２３】Ｓｉ：Ｓｉは鋼の脱酸に必要な元素である
が、過剰な添加は鋼を硬質化させるとともに成形性を劣
化させる。１％を超えると成形性の劣化が著しくなるの
で上限を１％とする。

【００２４】Ｍｎ：Ｍｎは鋼の脱酸、脱硫に必要な元素
であるが、１％を超えるとＳｉと同様成形性を劣化させ
るので、その上限を１％とする。

【００２５】Ｐ、Ｓ：Ｐ、Ｓは成形性、靱性を著しく劣
化させるので極力低減させることが望ましい。良好な成
形性を得るには、Ｐについてはその上限を０．０４％、
Ｓについては０．００５％とする必要がある。

【００２６】Ｃｒ：Ｃｒは鋼の耐食性を担う重要な元素
であり、１１％以上の添加が必要である。

【００２７】またＣｒ含有量の増加とともに耐食性は向
上する。しかしながら過剰な添加は鋼を硬質化させると
ともに本発明にとって重要であるスラブの酸化促進の点
からも好ましくないのでその上限を２５％以下と限定す
る。

【００２８】Ｎｂ：Ｎｂは、スラブ均熱温度を低くし、
炉内雰囲気中の酸素量を増量した場合に、スラブ表面で
のスケールの生成を助長する元素である。

【００２９】また、Ｎｂは、Ｃ、Ｎと安定な炭窒化物を
形成し、鋼板の成形性を著しく向上させるので本発明に
おいても最も重要な元素である。この効果を発揮するた
めに０．１重量％以上の添加が必要である。しかし０．
４％を超えて添加をしても成形性に対する効果が飽和し
て、それ以上の改善が期待できないばかりでなく、鋼を
硬質化させるのでその上限を０．４％と限定する。

【００３０】Ｔｉ：Ｎｂとともに微量のＴｉを複合添加
することにより成形性がさらに改善される。従って必要
に応じて添加することが好ましい。０．１％を超えた添
加はスラブ均熱時の酸化スケ−ルの成長が抑制されるば
かりでなく、ＴｉＮによる地疵等の新たな問題を生じる
のでその上限を０．１％とする。

【００３１】Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏ：これらは耐食性を向上
させる元素であり必要に応じて添加することが好まし
い。しかし過剰の添加は鋼を硬質化させるのでその上限
をＣｕ：１重量％、Ｎｉ：１重量％、Ｍｏ：３重量％と
限定する。

【００３２】均熱温度、１１００〜１２００℃：前記し
たように、鋼板の成形性および耐リジング性に及ぼすス
ラブ均熱温度の影響は大きく、良好な成形性、耐リジン
グ性を有する鋼板を製造するためにはスラブ均熱温度を
低下させることが重要である。スラブ均熱温度が１２０
０℃以上ではこの効果が明瞭でなく、また１１００℃未
満では成形性は改善されるものの熱間圧延抵抗が増大
し、経済的効果が薄れること、ならびに板厚精度に問題
が生じるのでその範囲を１１００〜１２００℃とする。

【００３３】４９−０．０４×Ｔ≦Ｏ₂ （容積％）≦
５：均熱炉内雰囲気中の酸素濃度は熱延鋼帯にスケ−ル
疵を発生させることなく、スラブ均熱温度を低下させる
上での最も重要な構成要件である。熱間圧延時に生じる
スケ−ル疵の発生を抑えるためにはスラブ均熱時のスケ
−ルを厚く、全面に形成させることが重要である。種々
のスラブ均熱温度にて炉内雰囲気中の酸素濃度がスケ−
ル生成に及ぼす影響を調査した結果、スラブ均熱温度に
応じて酸素濃度を、Ｏ₂ （容積％）≧４９−０．０４×
Ｔ（ただし、Ｔはスラブ均熱温度）を満たすように制御
することにより厚さ４０〜６０mg／cm² のスケールを生
成させることができ、熱間圧延時のスケール疵の発生を
防止することができる。

【００３４】酸素濃度がこれに満たない場合、スラブ均
熱時のスケ−ルが不均一で、その厚さも不十分となり、
熱間圧延時のスケ−ル疵の原因となる。一方、酸素濃度
をあまり高くしてもその効果は飽和するばかりでなく、
実機操業での限界を考慮してその上限を、Ｏ₂ （容積
％）≦５と定める。

【００３５】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。

【００３６】表１に示す成分の５０kgインゴットを溶製
し、分塊圧延により板厚４０ｍｍのスラブとした。

【００３７】

【表１】

【００３８】次に均熱炉内の雰囲気中のＯ₂ 濃度を０．
５〜５％（Ｈ₂ Ｏ：２０％、その他Ｎ₂ ）、及び均熱温
度を１１００℃〜１２５０℃の範囲内で変化させてスラ
ブを１時間均熱した後、スラブを一部切断してスケール
厚さ測定試片とし、残りのスラブに熱間圧延を施し、板
厚４ｍｍの熱延鋼板とした。熱延鋼板を９７０℃で６分
均熱する熱延板焼鈍を行い、酸洗した後、表面疵を目視
及び光学顕微鏡により調べ、疵のあるものについては自
動研磨機により表面研削して表面疵を除去した。研削１
パス当たりの研削深さは０．０５mmとした。

【００３９】次に、これらの熱延鋼板を冷間圧延し、板
厚０．６ｍｍの鋼板を作製し、９７０℃で７２秒均熱す
る焼鈍を施した。

【００４０】冷延鋼板からは、圧延方向とその方向から
４５度と９０度の３方向について引張試験片（ＪＩＳ１
３Ｂ号）を採取し、伸び、ｒ値を測定した。なお、炉内
雰囲気中の酸素濃度は成形性に影響を及ぼさないので、
引張試験は各均熱温度について、任意の１条件の酸素濃
度のものについて実施した。

【００４１】伸びについてはＴ方向（圧延方向より９０
度の方向）が最も製造条件の影響を受けやすく、条件に
よっては劣化が激しい。また加工を受ける際に圧延方向
に沿って割れが入るのが通常である。従って伸びについ
てはＴ方向を成形性の指標とする。

【００４２】３方向についてのランクフォ−ド値（ｒ
値）の平均値、ｒ（＝（ｒ₀ ＋2 ｒ₄₅＋ｒ₉₀）/4）は成
形性の指標として従来から使用され、深絞り性との相関
関係が強いことが知られている。しかしながら、伸びフ
ランジ性を調べる際に行われる穴拡げ試験においては、
その穴拡げ率λ（％）（＝（ｄ−ｄ_O ）／ｄ₀ ）は３方
向の中でも最小値ｒmin に比例する。そこで本実施例で
はｒの変わりにｒmin を成形性の指標として用いた。

【００４３】引張試験後の試験片の表面に表れるリジン
グを観察し、下記のグレードに分類した。

【００４４】 Ａ´・・・・リジング高さ１０〜２０μm 未満 Ｂ ・・・・ 〃 ２０〜３０μm 未満 Ｂ´・・・・ 〃 ３０〜４０μm 未満 Ｃ ・・・・ 〃 ４０μm 以上 これらの試験結果を、表２〜４に示す。

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】表に示すごとく、鋼種Ａ〜Ｇではスラブ均
熱温度を低下させても式（１）を満たすように炉内雰囲
気中の酸素濃度を高めればスラブのスケールが生成しや
すくなりすべて３０mg／cm² 以上のスケール厚さが得ら
れ、熱延鋼帯のスケ−ル疵は防止され、成形性も改善さ
れている。

【００４９】スケ−ル疵の程度として、それを除去する
のに必要なコイル研削のパス回数を用いた。パス０は表
面疵なし、１パスは０．０５mm以下の疵、２パスは０．
０５超え０．１mm以下の疵である。

【００５０】図２は、実施例の鋼種Ａ（17.6Cr-0.21Nb-
0.09Ti）の結果を図にしたもので、斜線部の本発明の範
囲内では疵の発生は殆どなく、疵が発生しても深さ０．
０５mm以下の軽微なものである。

【００５１】図３は、実施例の鋼種Ａ、Ｃ、Ｅについて
ｒmin とスラブ均熱温度を図にしたものである。鋼種に
より差はあるもののスラブ均熱温度の低下によりｒmin
は増加することがわかる。

【００５２】

【発明の効果】フェライト系ステンレス鋼板を製造する
にあたり、従来からスラブ均熱温度を低下させると成形
性および耐リジング性が向上することが知られていた。
しかしながらスラブ均熱温度を低下させると熱延鋼帯に
スケ−ル疵が発生しステンレス鋼板の重要な特性である
表面品質が損なわれるため実機操業にて行うことは困難
であった。本発明の方法により、スケ−ル疵を伴わずに
スラブ温度の低温化が可能となり、安価でかつ成形性、
耐リジング性の良好なフェライト系ステンレス鋼板の製
造が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼種Ｃについての酸化増量に及ぼす均熱帯炉内
雰囲気中の酸素濃度とスラブ均熱温度の影響を示す図あ
る。

【図２】鋼種Ａ（17.6Cr-0.21Nb-0.09Ti）について熱延
鋼帯のスケ−ル疵に及ぼすスラブ均熱温度と炉内雰囲気
中の酸素濃度を示す図である。

【図３】鋼種Ａ、Ｃ、Ｅついてｒmin に及ぼすスラブ均
熱温度の影響を示す図である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/28 Ｃ２２Ｃ 38/28

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、Ｃ：０．０１５％以下、Ｓｉ：
   １％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：
   ０．００５％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、Ｎｂ：０．１
   〜０．４％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｔｉ：０〜０．１
   ％を含有し、（Ｃ＋Ｎ）≦０．０２％を満足し、残部鉄
   および不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス
   鋼スラブを、下記式（１）を満足する酸素濃度の雰囲気
   中で均熱温度１１００℃〜１２００℃の温度範囲に加熱
   し、引き続き熱延することを特徴とする成形性と耐リジ
   ング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方
   法。 ４９−０．０４×Ｔ≦Ｏ₂ （容積％）≦５ ・・・・・ （１） ただし、Ｔはスラブ均熱温度（℃）とする
2. 【請求項２】請求項１記載の成分に、更にＣｕ：１％以
   下、Ｎｉ：１％以下、Ｍｏ：３％以下のうち少なくとも
   １種を含有するフェライト系ステンレス鋼スラブを、下
   記式（１）を満足する酸素濃度の雰囲気中で均熱温度１
   １００℃〜１２００℃の温度範囲に加熱し、引き続き熱
   延することを特徴とする成形性と耐リジング性に優れた
   フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。 ４９−０．０４×Ｔ≦Ｏ₂ （容積％）≦５ ・・・・・ （１） ただし、Ｔはスラブ均熱温度（℃）とする