JPH084808B2 - オ−ステナイト系ステンレス鋼の冷間圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、18Cr−8Ni鋼に代表されるオーステナイト
系ステンレス鋼の冷間圧延方法に関する。

［従来の技術］ 従来、18Cr−8Ni鋼に代表されるオーステナイト系ス
テンレス鋼である、たとえば、SUS304,SUS301といった
ステンレス鋼の冷間圧延や冷間引き抜き等の冷間加工に
おいては、加工度に応じて硬化が進み、冷間加工プロセ
スの低能率化を招く。

わけても、薄手材の製造においては、冷間加工の途中
で、軟化熱処理、酸洗を行なって冷間圧延を継続すると
いうプロセスを採ることを余儀無くされている。

オーステナイト系ステンレス鋼の冷間加工中の硬化の
原因は、よく知られているように、（ｉ）加工によりγ
系合金がマルテンサイト変態する、（ii）オーステナイ
トの加工硬化が生じる、の２点であり、（ｉ），（ii）
が共に生じることから、普通鋼等に比較して冷間加工に
伴う加工硬化の程度が高く、従って、普通鋼の冷間圧延
で採られている、大径ワークロールを有するタンデム冷
間圧延機列による高速圧延プロセスを採ることができ
ず、オーステナイト系ステンレス鋼の冷間圧延は、小径
のワークロールでかつ周囲から複数のサポートロールで
バックアップする、たとえばセンジミアミルで生産性の
低い操業を余儀無くされている。

今後、たとえば0.1mmといった、薄手のオーステナイ
ト系ステンレス鋼製品のニーズが増大するにつれて、冷
間圧延の高能率が必要となってくるが、特に薄手材の冷
間圧延においては、冷間圧延工程の途中での軟化熱処理
を繰返して冷間圧延する以外になかった。

従来、たとえば「ステンレス鋼便覧」（昭和48年８月
30日、日刊工業新聞社発行）の第620〜629頁に記載され
ているように、前述の軟化熱処理は、冷延コイルを、別
ラインである加熱帯および均熱帯からなる焼純炉で1000
℃以上の温度域で数分間加熱し次いで冷却し、表面にス
ケールを改質後酸洗除去する処理ラインでなされてき
た。

冷延コイルは、このような中間処理を行なうことによ
って軟化され、表面を清浄にされて再び冷間圧延工程に
戻され、圧延される。

このように、従来のプロセスにおいては、高温長時間
加熱とデスケーリングによりコスト高となるのみなら
ず、工程数が多いから製造日程を長くするという問題が
あった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、上に述べた従来の技術における問題点を解
決することを目的としてなされた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の要旨とする処は、 １）18Cr−8Ni鋼に代表されるオーステナイト系ステン
レス鋼の冷間圧延において、加工硬化した圧延途中の材
料を急速加熱して700〜950℃の温度域に０〜20秒間保持
して軟化焼鈍した後、冷間圧延を継続することを特徴と
するオーステナイト系ステンレス鋼の冷間圧延方法。及
び ２）加工硬化した圧延途中の材料の急速加熱が、連続圧
延機列における圧延機間でなされるものである前記
（１）に記載の方法。及び ３）加工硬化した圧延途中の材料の急速加熱が、保護雰
囲気下でなされるものである前記（１）に記載の方法。
である。

以下に、この発明を、詳細に説明する。

本発明者等は、18Cr−8Ni鋼に代表されるオーステナ
イト系ステンレス鋼の冷間圧延、就中、薄手材の冷間圧
延の高能率化について検討し、その結果、冷間圧延工程
の途中で材料を急速加熱する方法を組み込むことによ
り、冷間圧延工程の途中から焼鈍、酸洗ラインへ迂回さ
せることなく最終ゲージまで冷間圧延が可能であり、ま
た、たとえば250mm以上の大径ワークロールを有するタ
ンデムミルで冷間圧延することができるプロセスを完成
させた。

先に述べたように、オーステナイト系ステンレス鋼
は、冷間加工に伴って加工硬化が進むが、その原因は、
マルテンサイトに変態することによる硬化と、オーステ
ナイト自体の加工効果とからなっている。これら２つの
原因が、オーステナイト系ステンレス鋼の冷間圧延の能
率化、即ち、１パス当りの圧下率限界を決めている。

そこで本発明者等は、冷間圧延（冷間加工）の途中
で、前述のマルテンサイトへの変態部分とオーステナイ
トの加工硬化部分を軟化させることで、できれば極めて
短時間で軟化させること、たとえばパス間で軟化させる
可能性について検討した。

実験は、SUS304鋼を熱間圧延、酸洗した材料（板）
を、3.0mm厚さから1.5mm厚さまで冷間圧延した段階の冷
延板を用いてなされた。この冷間圧延でマルテンサイト
が18％生成していた。この冷延板を、急速加熱し、短時
間保定した。そのときのマルテンサイトの分解と、加工
硬化したオーステナイトの軟化の限界温度と時間を求め
た。特に、時間については、冷間圧延のパス間でのスト
リップの加熱を想定し、保定時間は、０秒,0.5秒,1秒,3
秒,10秒といった短時間のテストを実施した。

実験結果を、第１図に示す。第１図から明らかな如
く、マルテンサイトの分解に要する温度・時間は、700
℃,0秒以上である。

また、加工硬化したオーステナイトの軟化は、第２図
に示すように、800℃で数秒以内、900℃では保定時間な
しで達成できる。

従来、1000℃以上でなされていた冷間圧延のための中
間焼鈍は、軟化を目的とするだけならば、700〜950℃の
温度域で20秒間以内、特に900℃以上の高温域では保定
時間なしで達成できることが判明した。

これらの結果から、急速加熱法、たとえば誘導加熱法
や通電加熱法によって、タンデム圧延機列の圧延機間で
材料を軟化させることができることが明らかとなった。

このような短時間処理では、材料表面のスケール生成
も軽微であり、加熱部分の雰囲気をコントロールするこ
とでスケールの生成を抑え得るし、また軽度のデスケー
リングでスケールを除去できる。

このように、700〜950℃の温度域で短時間加熱した材
料は、次いで冷却されて200℃以下の温度域で引続き冷
間圧延することができる。むしろ、常温まで冷却するよ
りも50〜200℃の温度域で次の冷間圧延を開始する方
が、冷間加工に伴うマルテンサイト変態を抑制して以降
の冷間圧延を高速化し得ることになる。

最終ゲージまで冷間圧延を行なった後、通常通り、10
00℃以上の温度域で最終焼鈍することで所定の材質を得
ることができる。

勿論、冷間圧延ライン中で、高温、短時間加熱して冷
却した後に冷間圧延を継続するには、加熱に際してスケ
ールを過度に生成せしめないことや、潤滑剤に対する配
慮が必要であるが、これらは、既に存在する急速加熱装
置や冷却装置、さらにはループ機構を付加することで可
能である。

こうして、オーステナイト系ステンレス鋼のマルテン
サイト変態やオーステナイトの加工硬化による冷間圧延
塗中の材料の硬化を、700〜950℃の温度域に材料を急速
加熱することで軟化させ得ることが明らかなったが、こ
の急速加熱法を、普通鋼冷間圧延用のタンデム冷間圧延
機列の圧延機間に適用することによって、オーステナイ
ト系ステンレス鋼もタンデムミルにより高速冷間圧延が
可能となる。

コールドタンデムミルの中間スタンドでの圧延速度を
約500m/minとしスタンド間隔を5mとすると、約0.6秒間
で、最高900℃まで加熱し、冷却することになり、或は
スタンド間にループを設ければさらに容易に材料の加
熱、冷却が可能である。

勿論、リバース方式の冷間圧延プロセスにおいては、
前述のコールドタンデムミルにおけるような急速加熱、
冷却は必要ない。

一方、冷間圧延途中の材料の加熱温度を700〜950℃と
したのは、700℃以下では材料の軟化が不十分であり、9
50℃で効果が飽和するからである。

また保定時間を20秒間以下としたのは、20秒間で効果
が飽和することおよび操業能率を低下せしめないためで
ある。

［実施例］ 酸洗済のSUS304鋼板を、タンデムコールドミルによっ
て冷間圧延した。

４スタンドのタンデム冷間圧延においては、冷間圧延
限界は、3.0mmから1.5mmまでの50％であった。

一方、3.0mmから1.5mmに冷間圧延したストリップコイ
ルからサンプルを切り出し、高周波誘導加熱法によっ
て、（ｉ）700℃×１秒間保定および（ii）900℃で保定
時間０秒の条件で急速加熱、急速冷却した。この急速加
熱、急速冷却は、不活性ガスによる保護雰囲気下でなさ
れた。この材料を、タンデムコールドミルによって圧延
した処、1.5mmから0.7mmまで冷間圧延することができ
た。

こうして、タンデムコールドミルのスタンド間で材料
を700℃×１秒間保定域は、950℃で保定なしといった条
件で急速加熱、冷却することにより、普通鋼の圧延の場
合と同一能力のコールドタンデムミルで3.0mm→1.5mm
（冷延率:50％）から3.0mm→0.7mm（冷延率:76.7％）に
冷間圧延限界を引上げることができることが明らかとな
った。

［発明の効果］ 本発明は、以上述べたように構成しかつ作用せしめる
ようにしたから、生産性の極めて高い普通鋼用タンデム
コールドストリップミルを用いてオーステナイト系ステ
ンレス鋼を、ホットゲージから最終ゲージまで中間焼鈍
することなく冷間圧延することができる等工業的に大き
な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、冷間圧延途中のSUS304鋼の加熱温度とマルテ
ンサイトの分解挙動の関係を、加熱保定時間水準別に示
す図、第２図は、冷間圧延途中のSUS304鋼の加熱温度と
硬度の関係を、加熱保定時間水準別に示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】18Cr−8Ni鋼に代表されるオーステナイト
   系ステンレス鋼の冷間圧延において、加工硬化した圧延
   途中の材料を急速加熱して700〜950℃の温度域に０〜20
   秒間保持して軟化焼鈍した後、冷間圧延を継続すること
   を特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼の冷間圧延
   方法。
2. 【請求項２】加工硬化した圧延途中の材料の急速加熱
   が、連続圧延機列における圧延機間でなされるものであ
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. 【請求項３】加工硬化した圧延途中の材料の急速加熱
   が、保護雰囲気下でなされるものである特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。