JPH0860244A

JPH0860244A - オーステナイト系ステンレス厚鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0860244A
Application number: JP19861294A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Shimada; 鉄也島田; Yuji Koyama; 祐司小山; Ryosuke Takahashi; 良輔高橋; Fuminori Gounome; 文則江目
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-08-23
Filing date: 1994-08-23
Publication date: 1996-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】内部欠陥のない完全再結晶組織を有するオー
ステナイト系ステンレス鋼極厚板を低圧減比で製造す
る。【構成】連鋳鋳造鋳片を 950〜800 ℃の温度範囲で累
積圧延率10〜30％の熱間圧延した後、1000℃以上に再加
熱し高形状比圧延：ＳＱＲ（ロール直径×１パス圧延
量）／平均板厚≧0.6 を１パス以上施し、鋳片から最終
板厚までのトータル圧減比が 1.5〜5.0 の熱延鋼板を製
造する。または、連続鋳造鋳片を1000℃以上に加熱した
後、高形状比圧延を１パス以上施し、 950〜800 ℃の温
度範囲で累積圧延率10〜30％の熱間圧延し、トータル圧
減比が 1.5〜5.0 の熱延鋼板を製造する。この熱延鋼板
を1000℃〜1100℃の温度範囲で固溶化熱処理する。【効果】従来では連続鋳造鋳片を用いて製造が不可能
であった板厚70mmを超える極厚板の製造が可能となっ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部欠陥もなく完全再
結晶組織を有するオーステナイト系ステンレス厚鋼板を
低圧減比で製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼は、優れ
た耐食性と溶接性を兼ね備えていることから、産業用お
よび民生用の構造材料として広く一般に使用されてい
る。構造部材の大型化にともない、使用されるオーステ
ナイト系ステンレス鋼板の板厚はさらに増加する傾向が
ある。例えば、ダム放水管では、板厚が７０mmを超える
オーステナイト系ステンレス厚鋼板が使用される。

【０００３】オーステナイト系ステンレス鋼は、相変態
がないことから、加熱冷却にともなう相変態による細粒
化が起こらない。このため、一般に連続鋳造鋳片を用い
て板厚の厚い鋼板を製造すると、連続鋳造鋳片から最終
板厚までのトータル圧減比が十分に取れず、未再結晶の
粗大な凝固組織が残る。ここでトータル圧減比とは、
「連続鋳造鋳片厚／最終板厚」である。

【０００４】材料の特性は結晶粒度と密接な関係があ
る。例えば強度は結晶粒が粗大化するとともに低下し、
強度あるいは延性に異方性が生ずる。このため、特定方
向の強度や延性が不足したり、成品の曲げ加工を行うと
表面に凹凸の激しいしわ模様が現れるなどの弊害が生ず
る。また、結晶粒の粗大化にともない、超音波の透過能
が著しく低下するため、厚鋼板の内部欠陥を検出するた
めの超音波探傷検査ができない等の問題点も生じる。こ
のように板厚の増大にともなう結晶粒の粗大化は、材料
の使用性能および施工性を大幅に低下させることから、
細粒化のための工夫が必要となる。

【０００５】一般に、オーステナイト系ステンレス厚鋼
板は、１１５０℃〜１２８５℃に加熱し、１２５０℃〜
９５０℃の温度範囲で熱間圧延を施し、１０００℃〜１
１２０℃の温度範囲で固溶化熱処理を施す。しかし、こ
のような一般的な方法で製造した場合、完全再結晶組織
を得るためには、鋳片から最終製品までのトータル圧減
比（圧延前板厚／圧延後板厚）が５．０を超えた熱間圧
延が必要である。

【０００６】そこで、従来より、鋳造凝固過程で生成し
た粗大な凝固組織は、熱間圧延で大きな塑性変形を加
え、圧延再結晶を図る製造方法が開示されている。（特
開昭６３−３０９３０７号公報）。しかし、この先行発
明方法は、パス間を所定の時間以上に保定しなければな
らず、生産性に難点があった。また、鋳片からの最終製
品までのトータル圧減比が５以下と低い場合、十分に均
一微細な完全再結晶組織が安定して得られなかった。

【０００７】一方、高強度オーステナイト系ステンレス
鋼板の製造において、均一微細な再結晶組織とし、機械
的性質の異方性を解消する方法として、鋳片から成品に
至るまでのトータル圧減比を２．０以上として熱間加工
を施す発明が開示されている（特開平４−８２５１５号
公報）。しかし、この先行発明は、厚板圧延後の固溶化
熱処理を省略し、制御熱延（ＴＭＣＰ）によって、降伏
強度が高められており、固溶化熱処理材に比べて加工性
に難点があった。また、トータル圧減比の下限も２．０
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、ある程度成
品板厚の大きい高強度オーステナイト系ステンレス鋼を
製造するには、最終板厚までに大きなトータル圧減比が
とれる大型のＩＣインゴットを使用する必要がある。こ
のため、連続鋳造スラブを用いた場合に比べて著しい成
品歩留りの低下を来し、製造コストの高騰を招いてい
る。さらに、大型インゴットを用いた場合も、完全再結
晶組織を得るために大きな圧減比を必要とすることか
ら、成品サイズの上限が大幅に制約されるという問題が
あった。そこで、小さいトータル圧減比で完全再結晶組
織を有するとともに内部欠陥のないオーステナイト系ス
テンレス厚鋼板を高い生産性で効率良く安価に製造する
方法の出現が望まれていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、小さいト
ータル圧減比で凝固組織を完全に破壊し均一微細な再結
晶組織とし得る熱加工プロセスを指向し、オーステナイ
ト系ステンレス鋼の再結晶挙動を実験室的に詳細に検討
した結果、オーステナイト系ステンレス鋼の再結晶が、
未再結晶温度域における加工度およびその後の加工条件
に大きく依存することに着目して、本発明を成し遂げ
た。

【００１０】この熱加工プロセスとして、連続鋳造鋳片
を１０００℃に加熱し、９５０℃以下の温度で熱間圧延
を施した後、続いて９５０〜１１５０℃の温度範囲で再
加熱するプロセスを設定し、実験室的に成品マクロ組織
について調査した。図１は、９５０℃以下の累積圧延率
および再加熱温度による成品マクロ組織の変化を示して
いる。ここで、○印は粗大な凝固組織が全く残っていな
い均一微細な完全再結晶組織、△印は部分的に未再結晶
の凝固組織が残った部分再結晶組織、×印は全面に粗大
な凝固組織が残った未再結晶組織を示している。

【００１１】９５０℃以下の温度範囲における累積圧延
率が１０％未満の場合には、その後の再加熱温度に関わ
らず、成品マクロ組織は未再結晶組織である。また、９
５０℃以下の温度範囲における累積圧延率が１０％以上
の場合でも、その後の再結晶温度が１０００℃未満で
は、部分再結晶組織にしかならない。一方、９５０℃以
下の温度範囲における累積圧延率が１０％以上の場合、
１０００℃以上に加熱すると完全再結晶組織となる。こ
の理由として、以下のことが考えられる。最終パス温度
が９５０℃以下の場合、圧延によって加えられた歪みが
解放されることなく残り、引き続き１０００℃以上に再
加熱した時の再結晶駆動力となり、再結晶が促進される
と推定される。一方、再加熱温度が１０００℃未満の場
合には、圧延後の熱的な回復現象や歪みの解放が起こ
り、続く再加熱によって生ずる再結晶の駆動力が大きく
減ずるため、全体あるいは部分的に未再結晶の凝固組織
が残ると考えられる。

【００１２】図２は、圧延パス条件による成品厚鋼板の
内部欠陥の発生有無の変化を示している。○印は、圧延
後の厚鋼板に内部欠陥がないことを表し、×印は内部欠
陥が残ることを表す。また、横軸のパラメータに含まれ
る変数Ｄは圧延ロールの直径（mm）、変数△Ｈは圧下量
（圧延パスの入側と出側の板厚差）（mm）、平均板厚は
圧延パスの入側と出側の平均板厚（mm）を表している。
（Ｄ・ΔＨ）^1/2は、ロールと圧延材との接触投影長を
示しており、（Ｄ・ΔＨ）^1/2／平均板厚≧０．６の圧
延を１パス以上施すことによって内部欠陥が全くなくな
る。

【００１３】以上の知見から、連続鋳造鋳片を用いて板
圧７０mm以上のオーステナイト系ステンレス厚鋼板をト
ータル圧減比５．０以下で製造するには、９５０℃以下
の温度範囲で１０％以上の加工を施した後、１０００℃
以上に加熱するとともに（Ｄ・ΔＨ）^1/2／平均板厚≧
０．６の圧延を１パス以上施すことが必須であることを
見いだした。その結果、従来に比べて飛躍的に小さいト
ータル圧減比で均一微細な完全再結晶組織を有するとと
もに内部欠陥がないオーステナイト系ステンレス厚鋼板
の製造が可能となった。

【００１４】すなわち本発明は、（１）オーステナイト
系ステンレス鋼の連続鋳造鋳片を９５０℃〜８００℃の
温度範囲で累積圧下率１０〜５０％の熱間圧延を施した
後、１０００℃以上に加熱し、（Ｄ・ΔＨ）^1/2／平均板厚≧０．６（但し、Ｄ：圧延ワークロール直径（mm） ΔＨ：圧下量（mm））の条件を満足する熱間圧延を１パ
ス以上含み、鋳片から最終厚鋼板までのトータル圧減比
が１．５〜５．０の熱間圧延を施した後、１０００℃〜
１１００℃の温度範囲で固溶化熱処理を行うことを特徴
とし、（２）オーステナイト系ステンレス鋼の連続鋳造
鋳片を１０００℃以上に加熱し、（Ｄ・ΔＨ）^1/2／平均板厚≧０．６（但し、Ｄ：圧延ワークロール直径（mm） ΔＨ：圧下量（mm））の条件を満足する熱間圧延を１パ
ス以上含むとともに９５０℃〜８００℃の温度範囲で累
積圧下率１０〜５０％の熱間圧延を施し、鋳片から最終
厚鋼板までのトータル圧減比が１．５〜５．０の熱間圧
延を施した後、１０００℃〜１１００℃の温度範囲で固
溶化熱処理を行うことを特徴とし、また、（３）オース
テナイト系ステンレス鋼の連続鋳造鋳片を９５０℃〜８
００℃の温度範囲で累積圧下率１０〜５０％の熱間圧延
を施した後、１０００℃以上に加熱し、（Ｄ・ΔＨ）^1/2／平均板厚≧０．６（但し、Ｄ：圧延ワークロール直径（mm） ΔＨ：圧下量（mm））の条件を満足する熱間圧延を１パ
ス以上含み、９５０℃〜８００℃の温度範囲で累積圧下
率１０〜５０％の熱間圧延を施すとともに、鋳片から最
終厚鋼板までのトータル圧減比が１．５〜５．０の熱間
圧延を施した後、１０００℃〜１１００℃の温度範囲で
固溶化熱処理を行うことを特徴とするオーステナイト系
ステンレス厚鋼板の製造方法である。

【００１５】ここで、オーステナイト系ステンレス鋼と
は、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：
５．０％以下、Ｎｉ：６．０〜１６．０％、Ｃｒ：１５
〜２７％、Ｎ：０．３０％以下を含有し、さらに必要に
応じてＭｏ：４．０％以下、および／またはＴｉ、Ｎｂ
の１種あるいは２種を総量で１．０％以下を含有し、残
部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼である。

【００１６】以下に成分をこのような範囲にする理由に
ついて説明する。Ｃ：０．０８％を超えて含有すると溶接熱影響部の耐粒
界腐食性が著しく劣化することから、その上限を０．０
８％とした。Ｓｉ：脱酸剤として添加するほかに固溶強化によって強
度を増大する元素であるが、反面、溶接時の高温割れ
性、凝固時のＮ固溶量を低下させる元素でもあることか
ら、その上限を２．０％とした。

【００１７】Ｍｎ：脱酸剤として添加するほか、Ｎの溶
解度を増加させる元素であるが、多量に含有すると耐食
性、熱間加工性を損なうので、その上限を５．０％とし
た。Ｃｒ：ステンレス鋼の基本元素であり、優れた耐食性を
得るためには、少なくとも１５％以上の含有が必要であ
る。しかし、２７％を超えて含有すると、高温における
δ／γ相バランスを損なうとともに、σ相が析出し靭性
が著しく劣化することから、その上限を２７％とした。

【００１８】Ｎｉ：オーステナイト系ステンレス鋼の基
本元素であり、優れた耐食性とオーステナイト組織を得
るためには６％以上の含有が必要である。しかし、１６
％を超えて含有すると、溶接時の溶接割れ、熱間加工性
などを低下させるので、その上限を１６％とした。Ｍｏ：耐食性の向上に極めて有効な元素であり、孔食の
発生を抑制する作用を有するが、多量に添加すると合金
コスト高騰を招くのみならず、σ相を生成し易くなり衝
撃靭性や耐食性の劣化を引き起こすことから、上限を４
％とした。

【００１９】Ｔｉ、Ｎｂ：強力な炭化物を形成し、Ｃｒ
炭化物の生成を抑制することから、溶接熱影響部の耐粒
界腐食性を飛躍的に向上する。しかし、総量で１．０％
を超えて添加しても、その効果が飽和し、単に合金コス
トが高くなることから、上限を総量で１．０％とした。Ｎ：侵入型の固溶強化およびＮｂ、Ｔｉの炭窒化物析出
による結晶粒の微細化において主要な強化元素である。
しかし、０．３０％を超えて含有すると熱間加工性が低
下するとともに、凝固時、溶接部にブローホールが発生
し易くなるので、その上限を０．３０％とした。

【００２０】次に本発明の処理条件を規定した理由を説
明する。累積圧下率１０〜５０％の圧延温度範囲を９５
０〜８００℃としたのは、９５０℃以下の圧延によって
加工歪みが残留し、引き続き行われる再加熱処理によっ
て粗大な凝固組織が破壊され、均一微細な完全再結晶組
織が得られるためである。９５０℃を超える温度で圧延
すると加工ひずみが解放されるため、続く再加熱によっ
て再結晶が充分に起こらず粗大な凝固組織が未再結晶の
まま残る。このため、上限を９５０℃とした。しかし、
８００℃未満では加工歪みの蓄積に対する効果は変わら
ないにもかかわらず、圧延反力が著しく増大し、圧延形
状の不良や圧延機の負荷増大を招くため、下限を８００
℃とした。

【００２１】９５０℃〜８００℃の温度範囲の累積圧下
率を１０％以上としたのは、鋳造組織を破壊し均一微細
な再結晶組織とするための駆動力として必要な加工ひず
みを鋼中に蓄積するためである。累積圧下率が１０％未
満であると、蓄積される加工ひずみが充分ではなく均一
微細な再結晶組織が得られない。しかし、累積圧下率が
５０％を超えても再結晶に必要な歪みは十分付加されて
いるため、圧延機に余分な負荷を加えることから、上限
を５０％とした。

【００２２】９５０℃以下の温度範囲における累積圧下
率１０〜５０％の圧延に続く再加熱処理あるいは固溶化
熱処理の温度を１０００℃以上としたのは、Ｃｒ炭化物
をマトリックス中に十分固溶させるとともに、９５０℃
以下の圧延において蓄積した加工歪みを駆動力として粗
大な柱状凝固組織を均一微細に完全再結晶させるためで
ある。再加熱の温度が１０００℃未満の場合には、Ｃｒ
炭化物が完全に固溶しないため、耐粒界腐食性が劣化す
るばかりでなく、粗大な柱状凝固組織が残るため、機械
的性質の異方性が大きくなる。しかし、固溶化熱処理の
場合、１１００℃を超えて加熱すると、結晶粒の成長が
起こり強度が低下するため、上限を１１００℃とした。

【００２３】鋳片から成品に至るまでのトータル圧減比
を１．５以上としたのは、粗大な鋳造組織を破壊し均一
微細な再結晶組織を得るためである。トータル圧減比が
１．５未満では未再結晶の粗大な柱状凝固組織が残る。
しかし、トータル圧減比を大きくすると、従来の製造方
法と同様になり、再結晶に関する効果が飽和するので、
上限を５．０とした。特に、トータル圧減比を１．５〜
２．０で完全再結晶組織を得るためには、請求項１およ
び３の２回圧延方法によって製造することが望ましい。

【００２４】（Ｄ・ΔＨ）^1/2／平均板厚≧０．６の圧
延を１パス以上施すのは、鋳造の凝固過程で連続鋳造鋳
片の内部に生成する内部欠陥（ザク）を圧着し、最終成
品で内部欠陥をなくすためである。（Ｄ・ΔＨ）^1/2／
平均板厚＜０．６の場合には、加工量が小さく鋳片内部
にまで充分変形が加わらず、内部欠陥を圧着するまでに
至らないため、下限を０．６とした。なお、式中のＤは
圧延ワーク・ロールの直径、ΔＨは圧延機の入側板厚と
出側板厚の差、平均板厚は入側板厚と出側板厚の平均で
ある。

【００２５】

【実施例】表１に示す化学組成を有するオーステナイト
系ステンレス鋼を電気炉にて溶製した後、鋳型厚みが３
００mm、１９０mmの垂直型連続鋳造機にてＣＣスラブを
鋳造した。このスラブを表２に示す条件で熱間圧延し固
溶化熱処理を施した後、成品厚鋼板の内部欠陥の有無お
よびマクロ組織の調査を実施した。なお、マクロ組織の
調査結果で、○印は凝固組織が全く残ってない均一微細
な完全再結晶組織、△印は部分的に再結晶しているもの
のまだ凝固組織が残っている部分再結晶組織、×印は全
面に凝固組織が残っている未再結晶組織を示す。

【００２６】その結果、表２に見られるように本発明方
法で製造された No.１〜１３の厚鋼板は、内部欠陥が全
く認められないとともに、均一微細な完全再結晶組織を
呈する。一方、９５０℃以下の累積圧下率が低い No.１
４，１６，１７の厚鋼板は、未再結晶の粗大な凝固組織
が残ることがわかる。また、（Ｄ・ΔＨ）^1/2／平均板
厚＜０．６の No.１５，１６，１８の厚鋼板は、成品の
板厚中央部分に内部欠陥が残る。

【００２７】以上の実施例から、本発明は熱間圧延によ
る加工ひずみ量と熱処理条件が密接に関連し極めて効果
的に作用し、わずかなトータル圧減比で均一微細な完全
再結晶組織を有するとともに内部欠陥がないオーステナ
イト系ステンレス厚鋼板の製造が可能であることが明ら
かである。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明によって、従来方法に比べて低いトータル圧減比で
均一微細な完全再結晶組織を有するとともに、内部欠陥
がなく、加工性にも優れたオーステナイト系ステンレス
鋼厚板を製造することが可能となった。

【００３１】すなわち、本技術を用いることにより、連
続鋳造鋳片を用いて、板厚７０mm以上のオーステナイト
系ステンレス鋼厚板が製造でき、このため、ＩＣインゴ
ットを用いて製造した場合に比べて、著しい歩留り向上
がなされるとともに、製造工程の簡略化が可能となり、
極めて安価にオーステナイト系ステンレス鋼厚板が供給
可能となった。さらに、消費エネルギーおよび労力の大
幅な低減も可能となった。これらの改善によってもたら
される産業上の意義は極めて多大なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】成品マクロ組織に及ぼす９５０℃以下の累積圧
下率および再加熱温度の影響を示す。

【図２】成品内部欠陥の有無に及ぼす圧延条件の影響を
示す。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年７月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】一方、高強度オーステナイト系ステンレス
鋼板の製造において、均一微細な再結晶組織とし、機械
的性質の異方性を解消する方法として、鋳片から成品に
至るまでのトータル圧減比を２．０以上として熱間加工
を施す発明が開示されている（特開平５−３３９６３０
号公報）。しかし、この先行発明は、厚板圧延後の固溶
化熱処理を省略し、制御熱延（ＴＭＣＰ）によって、降
伏強度が高められており、固溶化熱処理材に比べて加工
性に難点があった。また、トータル圧減比の下限も２．
０である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者江目文則福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーステナイト系ステンレス鋼の連続鋳
造鋳片を９５０℃〜８００℃の温度範囲で累積圧下率１
０〜５０％の熱間圧延を施した後、１０００℃以上に加
熱し、（Ｄ・ΔＨ）^1/2／平均板厚≧０．６（但し、Ｄ：圧延ワークロール直径（mm） ΔＨ：圧下量（mm））の条件を満足する熱間圧延を１パ
ス以上含み、鋳片から最終厚鋼板までのトータル圧減比
が１．５〜５．０の熱間圧延を施した後、１０００℃〜
１１００℃の温度範囲で固溶化熱処理を行うことを特徴
とするオーステナイト系ステンレス厚鋼板の製造方法。
【請求項２】オーステナイト系ステンレス鋼の連続鋳
造鋳片を１０００℃以上に加熱し、（Ｄ・ΔＨ）^1/2／平均板厚≧０．６（但し、Ｄ：圧延ワークロール直径（mm） ΔＨ：圧下量（mm））の条件を満足する熱間圧延を１パ
ス以上含むとともに９５０℃〜８００℃の温度範囲で累
積圧下率１０〜５０％の熱間圧延を施し、鋳片から最終
厚鋼板までのトータル圧減比が１．５〜５．０の熱間圧
延を施した後、１０００℃〜１１００℃の温度範囲で固
溶化熱処理を行うことを特徴とするオーステナイト系ス
テンレス厚鋼板の製造方法。
【請求項３】オーステナイト系ステンレス鋼の連続鋳
造鋳片を９５０℃〜８００℃の温度範囲で累積圧下率１
０〜５０％の熱間圧延を施した後、１０００℃以上に加
熱し、（Ｄ・ΔＨ）^1/2／平均板厚≧０．６（但し、Ｄ：圧延ワークロール直径（mm） ΔＨ：圧下量（mm））の条件を満足する熱間圧延を１パ
ス以上含み、９５０℃〜８００℃の温度範囲で累積圧下
率１０〜５０％の熱間圧延を施すとともに、鋳片から最
終厚鋼板までのトータル圧減比が１．５〜５．０の熱間
圧延を施した後、１０００℃〜１１００℃の温度範囲で
固溶化熱処理を行うことを特徴とするオーステナイト系
ステンレス厚鋼板の製造方法。