JPH10219358A - ステンレス鋼の薄鋳片から熱延鋼板を製造する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造機により鋳造した薄鋳片を、鋳造に
引続いて熱間圧延する方法において、熱延板の焼付き
疵、スケール押込み疵、冷延板の光沢不良の発生を防止
し、さらには冷延時のメカニカルデスケールを省略可能
にする。 【解決手段】 一対の冷却ドラム７，７を有する連続鋳
造機１によりステンレス鋼の薄鋳片Ｓを鋳造し、続いて
酸素濃度０．２％以下、露点−６０〜−２０℃とした雰
囲気チャンバー２を通して熱間圧延機３に送る。熱間圧
延機３では９５０℃以上の温度域で熱間圧延を行う。熱
延後、酸素濃度１〜１０％とした燃焼加熱炉４を通して
Ｆｅ主体のスケールを生成させ、冷却装置５により、６
０℃／秒以上の冷却速度で５５０℃以下まで冷却し、続
いて巻取機６で巻取る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳型壁面が鋳片と
同期して移動する、いわゆる同期式連続鋳造プロセスに
よって鋳造されたステンレス鋼の薄鋳片を、鋳造に続い
て熱間圧延する方法において、熱間圧延における焼付疵
やスケール押込み疵および冷延板の光沢不良の発生を防
止し、さらには熱延板のデスケール性の向上をはかる方
法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続鋳造法を用いてステンレス鋼
薄板を製造するには、鋳型を鋳造方向に振動させながら
厚さ１００ｍｍ以下のスラブ鋳片を鋳造し、得られたス
ラブ鋳片を表面手入れし、加熱炉において１０００℃以
上に加熱した後、粗圧延機及び仕上げ圧延機列からなる
熱間圧延機により熱間圧延を行い、厚さ数ｍｍの熱延鋼
板としていた。

【０００３】最近、連続鋳造により熱延鋼板と同等かあ
るいはそれに近い厚さの薄鋳片を得る新プロセスの研究
が進められている。例えば、「鉄と鋼」’８５、Ａ１９
７〜Ａ２５６において特集された論文には、鋳型壁面が
鋳片と同期して移動する、いわゆる同期式連続鋳造プロ
セスによって、薄鋳片を得る方法が開示されている。こ
のような連続鋳造プロセスにあっては、得ようとする薄
鋳片の厚さが１〜１０ｍｍの水準であるときには双ドラ
ム方式が、また、薄鋳片の厚さが２０〜５０ｍｍの水準
であるときには双ベルト方式が検討されている。これら
の新プロセスは、長大な熱間圧延設備や材料の加熱及び
加工のための多大なエネルギーを必要としないため、生
産性の面でも優れた製造プロセスである。

【０００４】ところが、この新プロセスにより製造され
た薄鋳片を素材とする冷延板の表面には、ローピングと
呼ばれるオレンジピール状の肌荒れが発生し、表面品質
を損ねていた。このような問題を解決する方法として、
本出願人は特願平６−７６１９７号により、表面品質の
優れたＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼薄板の製造方法を出願
した。この方法は、連続鋳造に続いて薄鋳片を１２００
〜９００℃の温度域で圧下率１０〜５０％の熱間圧延を
行い、続いて１２００〜９００℃の温度域で５秒以上の
熱処理を行うことで、鋳片組織の再結晶を促す方法であ
る。

【０００５】しかし、特願平６−７６１９７号によるロ
ーピングを防止する方法は、熱間圧延における圧下率が
１０〜５０％と高いため、変形抵抗が大きいことにより
熱延鋼板や圧延ロールに焼付疵が発生する。一方、変形
抵抗を小さくするために熱延温度を高めると、鋳造後の
１次スケールが厚く生成し、このスケールが熱間圧延時
に押込まれてスケール押込み疵が発生する。さらには、
高温加熱により内部酸化及び粒界酸化が進行してＣｒ欠
乏部分が発生し、この部分が酸洗処理により除去され
て、板表面にミクログルーブと称する多数の凹部が発生
する。このミクログルーブが発生したままで冷間圧延を
行うと、凹部への倒れ込みによる被さり欠陥が発生して
製品の表面光沢を大きく損ねる。

【０００６】このようなスケール疵を防止する方法とし
て、フェライト系ステンレス鋼の場合に、粗圧延のスタ
ンド間あるいは粗圧延と仕上圧延の間で被圧延材に空
気、酸素、水蒸気等を吹き付ける方法が特開昭６０−１
７４２０２号公報に記載されており、また、マルテンサ
イト系ステンレス鋼の場合に、加熱炉で生成した１次ス
ケールを除去した後、粗圧延し、２次スケールを生成さ
せてから仕上圧延を行う方法が特開昭５８−１１６９０
３号公報に記載されている。これらはいずれも、仕上げ
圧延前にスケールを生成させ、スケールを潤滑剤として
使用する方法である。

【０００７】しかし、これらの方法では２次スケールが
生成するためスケールが厚くなった分、圧延中にスケー
ルが剥離しやすくなり、剥離したスケールがロール表面
に転写し、ロール表面や板表面にスケールの転写疵や押
込み疵が発生する。また、空気や酸素、水蒸気を吹き付
けることによって酸化が促進するため、ミクログルーブ
が生じ易いという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は連続
鋳造によって鋳造されたステンレス鋼の薄鋳片を、鋳造
に続いて熱間圧延する方法において、熱間圧延における
ロール焼付疵やスケール押込み疵およびミクログルーブ
による冷延板の光沢不良の発生を防止し、さらには熱延
板のデスケール性の向上をはか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、上述の目
的を達成するために種々検討を行った結果、薄鋳片が連
続鋳造機を出て熱間圧延機に入るまでの雰囲気を制御し
て、薄鋳片のスケール厚みを厚過ぎず薄過ぎない適切な
厚みに制御することにより、熱間圧延におけるロール焼
付疵及びスケール押込み疵を防止でき、また熱間圧延に
よる再結晶により、粒界酸化を抑制してミクログルーブ
の発生を防止できるのではないかとの着想を得、鋳造か
ら熱間圧延までの雰囲気と薄鋳片の適正スケール厚みと
の関係およびロール焼付疵、スケール押込み疵につい
て、各種ステンレス鋼を用いて雰囲気を変化させ、系統
的なテストを行った結果、次の知見を得ることで本発明
を完成させた。

【００１０】即ち、鋳造後から熱間圧延開始までの間に
おける雰囲気を制御して、厚さ１〜１０μｍの薄いスケ
ールを生成させることにより、今まで完全には両立し得
なかったロール焼付疵防止とスケール押込み疵および光
沢不良防止の両立を図り、また、９５０℃以上の温度域
で熱間圧延を行うことで、初期粒に僅かに粒界酸化が生
じても再結晶の進行により、粒界酸化の成長を防止して
ミクログルーブによる光沢不良の抑制が可能となること
を究明した。

【００１１】さらには、熱間圧延後の雰囲気を制御する
ことでスケール組成をクラックが生じ易いＦｅ主体に改
質し、その後の冷却速度を上昇させてスケール中に熱収
縮によるクラックを導入することにより、後工程の酸洗
前で必要であったショットブラスト等のメカニカルデス
ケール工程を省略できることを究明した。

【００１２】ここに本発明は、鋳型壁面が鋳片と同期し
て移動する連続鋳造機によりステンレス鋼の薄鋳片を鋳
造し、該鋳造に続いて薄鋳片を、酸素濃度０．２％以下
及び露点−６０〜−２０℃の雰囲気に通した後、９５０
℃以上の温度域で熱間圧延を行うことを特徴とする。ま
た、前記熱間圧延後の熱延板を、酸素濃度１〜１０％の
雰囲気に通した後、６０℃／秒以上の冷却速度で５５０
℃以下の温度域まで冷却し、続いて巻き取ることを特徴
とする。

【００１３】本発明では、鋳造から熱間圧延開始までの
間における雰囲気を上記範囲とすることで、薄いスケー
ルを生成させてケール押込み疵を防止し、また圧延ロー
ルによる新生面の生成を少なくすることで焼付疵を防止
する。この場合、スケールが厚くなり過ぎると、スケー
ルが剥離して押込み疵が発生し、また、スケールの成長
ともに粒界酸化が進行してミクログルーブにより冷延板
に光沢不良が発生する。一方、スケールが薄くなり過ぎ
ると、熱間圧延における変形抵抗により焼付疵が発生す
る。スケール厚みは１〜１０μｍが好ましく、より好ま
しくは４〜６μｍである。スケール厚みを１〜１０μｍ
に制御するためには、鋳造から熱間圧延開始までの間に
おける雰囲気を、酸素濃度０．２％以下、露点−６０〜
−２０℃に制御することが必要である。

【００１４】また、熱延開始までの高温域では、酸素の
拡散速度が非常に大きいため、粒界酸化が急激に進行し
てミクログループにより光沢不良が発生し易くなる。粒
界酸化を抑制するためには、酸素濃度をできるだけ低減
することが必要であり、そのためには雰囲気中の酸素以
外のガスは、窒素やアルゴン等の非酸化性のガスとする
ことが必要である。

【００１５】図１は、連続鋳造機から熱間圧延機までの
間に雰囲気制御チャンバーを設け、チャンバー内に窒
素、アルゴン等の非酸化のガスを供給した場合のチャン
バー内の酸素濃度及び露点とスケール厚みの関係を示
す。図１において、焼付疵、スケール押込み疵および光
沢不良を防止するためにスケール厚みを１〜１０μｍに
するためには、酸素濃度を０．２％以下、露点を−６０
〜−２０℃とすることが必要である。

【００１６】熱間圧延までの高温域における粒界酸化
は、酸素濃度を下げ、露点を上げることで低減可能であ
る。これらの条件が満たされた後の粒界酸化の進行は、
熱間圧延による再結晶の成長により抑制することが可能
である。つまり、熱間圧延前までの初期粒界に発生した
粒界酸化は、熱間圧延を行うことで再結晶による粒界の
移動によって成長が抑制され、さらに、熱間圧延による
板の展伸によってその深さが浅くなる。

【００１７】このとき、熱延温度を９５０℃以上とする
ことで変形抵抗の上昇による圧延負荷を軽減でき、また
スケール厚さが１μｍ以上であれば新生面が生じること
はないため、焼付疵の発生を防止できる。熱間圧延での
圧下率は１０〜５０％が望ましく、より好ましくは圧下
率２５〜３５％である。圧下率が１０％未満では表面の
平滑化が不十分であるため表層付近の再結晶が不十分と
なり、一方、圧下率が５０％を超えると焼付疵が発生し
易くなる。

【００１８】別の面から本発明は、熱間圧延後の雰囲気
制御によるスケール組成のＦｅ主体への改質および、そ
の後の急冷によるスケール中へのクラックの導入によっ
て、スケール中にクラックを多量に導入することができ
る。これにより、酸洗前のメカニカルデスケール工程が
省略可能となり、後工程での酸洗時間を短縮できる。

【００１９】スケール組成をＦｅ主体とするためには、
熱間圧延後の雰囲気は、酸素濃度１〜１０％の雰囲気と
することが必要であり、この雰囲気を５秒以上保持する
ことが望ましい。酸素濃度１％以上の雰囲気ではスケー
ル中の酸素分圧が上昇し、このときＦｅはスケールの成
長速度がＣｒに比べ非常に速いため、スケール中の組成
はＦｅ主体となる。Ｆｅ主体のスケールはＣｒ主体のス
ケールに比べて脆いため、冷却速度が大きくなると母地
の熱収縮による応力によってクラックが多量に導入され
る。一方、酸素濃度が１０％を超えると、再結晶粒界の
粒界酸化が促進され、結果として表面光沢が低下する。

【００２０】酸素濃度を１〜１０％とするためには、燃
焼雰囲気のような酸素以外に炭酸ガスや一酸化炭素ガス
あるいは水蒸気等のガスが存在する雰囲気でも構わな
い。なお、酸素濃度が１％未満の場合でも、初期の酸化
でＦｅ主体のスケールが成長するが、全面発生の後でス
ケール中の酸素濃度低下が激しく、その結果としてＣｒ
の酸化物が促進され、スケールにクラックを導入するこ
とが困難になる。

【００２１】Ｆｅ主体のスケールとした後で、６０℃／
秒以上の冷却速度で５５０℃以下の温度域まで冷却し、
その後で巻取ると急冷効果と巻取り時の曲げ応力によ
り、スケールへのクラック導入効果は顕著となってデス
ケール性が顕著に向上し、酸洗前で必要であったショッ
トブラスト等のメカニカルデスケールを省略することが
可能となる。

【００２２】図２は、前記熱間圧延後の熱延板を酸素濃
度１〜１０％の雰囲気に通した後、５５０℃までの温度
域を強制冷却し、続いて巻き取った後、ショットブラス
ト処理を省略して酸洗した場合の冷却速度と酸洗による
デスケール時間の関係を示す。図２から分かるように、
冷却速度の増加につれて酸洗時間が短縮する。酸洗時間
が８０秒以下であると、連続焼鈍酸洗ラインにおいてシ
ョットブラスト等のメカニカルデスケール工程を省略し
て通板することが可能となる。酸洗時間を８０秒以下と
するためには、冷却速度を６０℃／秒以上とすることが
必要である。このとき冷却終了温度（巻取温度）が５５
０℃を超えると粒界にＣｒ炭化物が析出し、酸洗後にそ
の部分が選択的に溶解されるため光沢不良が発生する。
また、粒界へのＣｒ炭化物の析出を防止するためには、
冷却開始温度はなるべく高い方がよく９００℃以上が望
ましい。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に本発明を実施するための装置
例を図３によって説明する。この装置は、双ドラム式連
続鋳造機１、雰囲気制御チャンバー２、熱間圧延機３、
燃焼加熱炉４、冷却装置５、巻取機６により構成されて
いる。双ドラム式連続鋳造機１は、左右一対の冷却ドラ
ム７，７と，ドラム両端面に押し付けられた一対のサイ
ド堰８，８（手前側のみを仮想線で示す）とで構成され
ている。一対の冷却ドラム７，７とサイド堰８，８とで
形成された溶鋼溜まり部９に供給されたステンレス溶鋼
は、冷却ドラム７，７の周面で凝固シェルを生成し、凝
固シェルは矢印方向に回転する冷却ドラム７，７の間隙
部で圧着されて薄鋳片Ｓとなる。

【００２４】雰囲気制御チャンバー２は、入側および出
側を潤滑材を介して機密に設けられており、雰囲気制御
チャンバー２の内部に臨ませて非酸化性ガスの供給管１
０が設けられている。ガス供給管１０のガス供給口１０
ａは薄鋳片Ｓと平行に設けられている。ガス供給管１０
からは窒素やアルゴン等の非酸化性ガスが雰囲気制御チ
ャンバー２内に供給され、雰囲気制御チャンバー２内の
雰囲気は酸素濃度０．２％以下、露点−２０〜−６０℃
に調整されている。

【００２５】熱間圧延機３は、図３では４段式である
が、９５０℃以上の温度域で圧下率１０〜５０％程度の
熱間圧延が可能であれば、形式は特に限定されない。燃
焼加熱炉４は、雰囲気を酸素濃度１〜１０％とし、望ま
しくは出側における熱延板の温度を９００℃以上とする
ために、燃焼バーナー１１が設けられている。冷却装置
５は、熱延板を６０℃／秒以上の冷却速度で５５０℃以
下の温度域まで冷却してスケールにクラックを生じさせ
るための冷却ノズル１２が設けられており、冷却ノズル
１２からは水または気水が噴出する。

【００２６】

【実施例】次に実施例を本発明例と比較例とを比較して
説明する。表１に示す成分組成のステンレス溶鋼を双ド
ラム式連続鋳造機１を用いて、板厚３〜５ｍｍ、板幅７
２０〜１３３０ｍｍの薄鋳片に鋳造し、熱間圧延機３ま
での酸素濃度及び露点を、雰囲気制御チャンバー２でコ
ントロールした後、熱間圧延機３で板厚１．５〜３．０
ｍｍに熱間圧延を行った。その後、燃焼加熱炉４で雰囲
気及び温度をコントロールした後、冷却装置５で急冷
し、巻取機６で巻き取った。その後、熱延板を硝酸、弗
酸の混合液の酸洗槽で８０秒間の酸洗処理した。

【００２７】表２に雰囲気制御条件、熱間圧延条件およ
び冷却条件と圧延、酸洗後の疵発生有無、スケール残有
無の判定結果を示す。Ｎｏ．１〜１０の本発明例では、
酸素濃度、露点を制御することにより厚さ１〜１０μｍ
のスケールを生成させた後、熱間圧延を行った結果、焼
付疵、スケール押込疵および光沢不良を防止でき、また
熱延後でＦｅ主体のスケールとした後、急冷することで
メカニカルデスケールを省略してもスケール残りは発生
しなかった。

【００２８】これに対して、比較例のＮｏ．１１では、
熱間圧延後の酸素濃度が高過ぎたため、粒界酸化により
光沢不良が発生した。Ｎｏ．１２では、熱間圧延時の板
温度が９５０℃未満であったため、圧延負荷が上昇し焼
付き疵が発生した。Ｎｏ．１３では、熱間圧延後の酸素
濃度が低すぎたため、Ｃｒの酸化が進行してスケールへ
のクラック導入の不十分により、酸洗後にスケール残り
が発生した。Ｎｏ．１４では、熱間圧延前の露点が高過
ぎたため、Ｎｏ．１５では熱間圧延前の酸素濃度が高過
ぎたため、共にスケールの生成が過剰となりＮｏ．１４
では焼付き疵が発生し、Ｎｏ．１５では焼付き疵に加え
てスケール押込み疵及びスケール残りが発生した。

【００２９】Ｎｏ．１６では、冷却速度が不足したた
め、スケールへのクラック導入の不十分により、スケー
ル残りが発生した。Ｎｏ．１７では、巻取温度が高過ぎ
たため、炭化物析出によるミクログルーブが発生し、製
品の光沢が低下した。Ｎｏ．１８では、熱間圧延前の露
点が低過ぎたため、スケールの生成が不足し熱間圧延で
十分な潤滑効果が得られず、焼付疵が発生した。なお、
Ｎｏ．１２、１４、１５、１８では疵発生により光沢の
評価はできなかった。

【表１】

【表２】 以上の説明では、連続鋳造装置として双ドラム式の例を
示したが、本発明は、双ベルト式やベルト・ドラム式に
も適用される。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、鋳型壁面が鋳片と同期
して移動する連続鋳造機により鋳造した薄鋳片を、鋳造
に続いて熱間圧延する方法において、熱間圧延における
焼付疵やスケール押込み疵および冷延板の光沢不良の発
生を防止し、さらには熱延板のデスケール性の向上を図
ることで酸洗前のメカニカルデスケールを省略できるの
で、表面品質良好なステンレス鋼板を低コストで製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】酸素濃度および露点とスケール厚みの関係を示
す図である。

【図２】熱延後の冷却速度と酸洗によるデスケール時間
の関係を示す図である。

【図３】本発明の方法を実施するための装置例を示す概
要図である。

【符号の説明】

１…双ドラム式連続鋳造機 ２…雰囲気制御チャンバー ３…熱間圧延機 ４…燃焼加熱炉 ５…冷却装置 ６…巻取機 ７…冷却ドラム ８…サイド堰 ９…溶鋼溜まり部 １０…非酸化性のガス供給管 １０ａ…ガス供給口 １１…燃焼バーナー １２…冷却ノズル Ｓ…薄鋳片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ２１Ｄ 8/02 Ｃ２１Ｄ 8/02 Ｄ (72)発明者 橋本 聡 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 福田 雅之 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型壁面が鋳片と同期して移動する連続
   鋳造機によりステンレス鋼の薄鋳片を鋳造し、該鋳造に
   続いて薄鋳片を、酸素濃度０．２％以下及び露点−６０
   〜−２０℃の雰囲気に通した後、９５０℃以上の温度域
   で熱間圧延を行い、該熱間圧延に続いて酸素濃度１〜１
   ０％の雰囲気に通した後、６０℃／秒以上の冷却速度で
   ５５０℃以下の温度域まで冷却し、続いて巻き取ること
   を特徴とするステンレス鋼の薄鋳片から熱延鋼板を製造
   する方法。
2. 【請求項２】 一対の冷却ドラムを有する双ドラム式連
   続鋳造機と、前記一対の冷却ドラムと気密に接続して設
   けられ且つ非酸化性のガス供給口を有する雰囲気制御チ
   ャンバーと、熱間圧延機と、燃焼バーナーを有する燃焼
   加熱炉と冷却ノズルを有する冷却装置と、巻取機とを順
   次配置してなることを特徴とするステンレス鋼の薄鋳片
   から熱延鋼板を製造する装置。