JPS5871331A - フエライト系ステンレス鋼の熱間圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱延温度域で２相組織となるフェライト系ス
テンレス鋼の熱間圧延方法に係り、より詳しくは、この
種の鋼において発生しゃすい熱延後の粗大バンド組織全
抑制し、ひいては耐リジング性に優れた冷延鋼板を得る
ためのフェライト系ステンレス鋼の熱間圧延方法に関す
るものである。

ＢＵＢ４５０に代表されるフェライト系ステンレス鋼は
、熱延温度域でオーステナイトとフェライトの２相組織
が平衡上存在し、全体的な相変態を経ることがないので
熱間加工後の組織がバンド状に粗大化する傾向にある。

この粗大バンド組織は冷間加工にお込て塑性変形の不均
一性をもたらし、これが成形加工のさいのりジンク（し
わ状欠陥）発生の原因となるとされている。

このようなことから、熱延での粗大ノ（ンド組織の発生
を抑制する方法として、例えば特開昭５４−１１８２７
号公報に提案されているように、熱間圧延のさいに、全
オーステナイト相の約半量のオーステナイト相が析出す
るまでｖｃ５０％以上の圧延を施してフェライト相を圧
延と同時に微細に再結晶化させるという方法が知られ、
また特開昭５６−５５５２２号公報に提案されＸいるよ
うに、１１５０Ｃまでの初期に圧下率５０％以上の熱延
を施し、９５０Ｃ以下の末期に５％以上の熱延を施し、
熱延末期の温度を低くしかつ圧下量を多くすることによ
ってホットコイルに歪を温存させておく方法などが知ら
れている。しかし、これらの両方法では、いづれもオー
ステナイトの析出とフェライトの再結晶が同時に起る熱
延条件である九めにフェライトの再結晶を微細に行なわ
せ、るには限界があり、フェライト粒の再結晶化を優先
させるにはその圧下率を必然的に高めなければならなく
なり、熱延ラインの構成において板厚が厚いところでの
高温部本発明は、このようなオーステナイト相の存在下
でフェライトの再結晶を行なわせるという従来の思想と
は根本的に異なり、オーステナイト相の析出が始まる前
にフェライト粒の再結晶を十分に行すわせ、次いでオー
ステナイト相を析出させてから再度、フェライト粒の再
結晶化を行なうことによってオーステナイト相の微細分
散とフェライト粒の微細再結晶化の両方を同時に達成で
き、これによって粗大バンド組織の発生を効果的に抑制
できる方法を見い出したものである。

すなわち本発明者らは、熱延温度域でオーステナイト相
な析出するフェライト系ステンレス鋼の熱延過程におけ
る金属組織上の挙動を詳細にわたって研究した結果、平
衡オーステナイト量の多い温度域までスラブ温度を降下
させて熱間加工した場合に、オーステナイト相の析出と
７工ライト粒の再結晶が同時に進行するのではなく、こ
の場合にオーステナイト相の析出の方が先に進行し、フ
ェライト粒の再結晶化は著しく遅延することが判明した
。そして、−たんオーステナイト相の大半が析出し、こ
の析出オーステナイト相と再結晶フェライト粒との２相
組織から再び熱延した場合には、フェライト粒は再結晶
が有利に進行することがわかった。本発明はこの知見に
基づいて熱延条件を規制してオーステナイト相の微細分
散とフェライト相の微細再結晶化を図り、粗大）（／ド
組織の発生を防止するものである。すなわち、本発明は
、熱間圧延の温度域でオーステナイト相を体積率で１０
％以上含むような成分組成を有する例えば５ＵＳ４５０
のごときフェライト系ステンレス鋼のスラブを１２００
〜１３００℃に加熱したあと、オーステナイト相の析出
よりもフェライト粒の再結晶が優先する温度と圧下率の
もとて第１段階の熱延を行なってフェライト粒を再結晶
化し、次いでオーステナイト相が析出する温度に保持し
てオーステナイト相の大半を析出させ、得られたオース
テナイト相の再結晶フェライトの２相組織の状態でさら
に第２段階の熱延を行なってフェライト粒をくり返し再
結晶化するフェライト系ステンレス鋼の熱間圧延方法を
提供するものである。

ここで、第１段階の熱延において、オーステナイト相の
析出よりもフェライト粒の再結晶が優先する温度と圧下
率は、実操業的には、前記のスラブ加熱温度において、
または平衡オーステナイト相が体積率で１０チとなる温
度にスラブ温度が降下するまでに、１パス当りの圧下率
が２５％以上のパスを少なくとも１回含むロールパスを
行なうものである。そして、オーステナイト相の大半を
析出させたあとの第２段階の熱延は、累積圧下率が５０
−以上の熱延であり、この場合の圧延温度は第１段階の
熱延温度以下でかつオーステナイト相がフェライト相と
炭化物に分解完了する平衡温度よりも高い温度で行なえ
ればよい。

以下に本発明の内容を、代表的な試験結果にもとすいて
、具体的に゛説明する。

第１図は、第１表に示した化学成分値を有するフェライ
ト系ステンレス鋼について、平衡的に存在するオーステ
ナイト相の体積率（９））と温度との関係を示したもの
である。

第１表 第１図において、平衡的には１２５０℃付近から温度の
低下につれてオーステナイト相の体積率が増し、１２０
０℃付近ではこの体積率が約１０％となり、さらに１１
５０°Ｃ付近では体積率が約２５％の最大値となり、そ
れ以下の温度では逆にオーステナイト相が減少し、さら
に温度が低いところではフェライト相と炭火物に変態す
る。

このように、１２５０℃以下のところで平衡的にはオー
ステナイト相が共存するわけであるが、このオーステナ
イト相の共存域での実際の熱間圧延においてはこのオー
ステナイト相の析出がフェライト粒の書、結晶化にどの
ような影響を及ぼすか、その挙動を調べたのが第２図で
ある。

第２図は、前記フェライト系ステンレス鋼を１２５０℃
に加熱し、１０００〜１２５０℃の範囲における所定の
温度にまで冷却しその温度で５０≠の熱間圧縮加工を施
し、この各々の加工温度に等温保結果を示している。

第２図からまず明らかなことは、加工温度が低下すると
共にフェライト粒の再結晶の進行が遅くなる。これは、
通常の再結晶挙動と変りはない。

次に、興味深いことに、第１図の曲線に示されるように
、この鋼は１２００℃で平衡オーステナイト相は体積率
で約１０％存在するのであるが、この体積率が１０％以
下の１２００℃以上の温度域での加工ではフェライト粒
の再結晶化が速やかに進行しその再結晶化率も短時間で
１００％に達する。しかし、この平衡体積率が１０％よ
り多くなる１２００℃より低い温度、例えば１１５０．
１１００．１０００℃で加工した場合には、例え５０％
の高い圧下率で加工されたとしても、フェライト粒の再
結晶の進行が極端に遅くなるのである。すなわち、この
鋼において、第２図の１２００℃以上の曲線と、１２０
０℃より低い曲線とは全く挙動が異なり、平衡オーステ
ナイト相の量が多くなる１２００℃より低い温度では、
フェライト粒の再結晶の進行は著しく遅延するようにな
る。

このような現象が生ずる理由は、平衡オーステナイト相
の針が多い（体積率で１０％以Ｌ）温度域での加工では
、フェライト粒界に蓄積された再結晶の駆動力となる加
工歪が、同じ粒界に析出するオーステナイト相への変態
で消失されるためであろうと推察される。

したがって、スラブの温度降下に伴ってオーステナイト
が析出（再析出）する成分組成のフェライト系ステンレ
ス鋼において、フェライト粒の再結晶による微細化を図
ろうとする場合、オーステナイト相が析出する温兜に降
下する捷でにフェライト粒が書結晶する機会を８えるよ
うな熱延条件を採用する必要がある。もしこのような機
会を与えないと、つまりオーステナイト相が析出する温
度（平衡体積率が１０％以上となるような温度）に降下
してから圧延した場合には、フェライト粒の再結晶によ
る微細化は望めず、未再結晶の粗大なフェライト粒（ス
ラブの粗大フェライト粒）の粒界にオーステナイト相が
粗大に析出して、フェライト粒の微細化はもとより、オ
ーステナイト相の微細分散化も達し得なくなる。

本発明者らの試験によると、このようなフェライト粒が
再結晶する機会を与える熱延条件は、１２００〜１３０
０℃に加熱したスラブをこの温度から直ちに、または平
衡的に存在するオーステナイト相が体積率で１０チとな
る温度に降下するまでに圧延すればよく（この圧延を本
明細書では第１段階の圧延と称する）、これにより、圧
延後直ちにフェライト粒が微細に再結晶し、高い再結晶
率が得られることがわかった。このようなオーステナイ
ト相の析出が実質上越らない条件下での熱延については
、先の特開昭５４−１１８２７号や特開昭５６−５５５
２２号公報には開示がなく、本発明法の１つの特徴であ
る８そして、この第１段階の熱延においては、１パス当
りの圧下率を２５％以上とすればよい。この点も前記両
公報記載の方法とは異る点である。第３図は第１段階の
熱延において圧下率を変えた場合のフェライトの再結晶
率の関係を示す。すなわちこの第３図は、第１図の鋼に
ついて第２図と同様の１２００℃において加工率６０％
および２０％の熱間圧縮加工を行なった場合のフェライ
ト粒の再結晶率（再結晶の進行の程度）を調べたもので
ある。この図から明らかなように、加工率３０％の場合
約１００秒で再結晶が完了する。これに対して加工率が
２０チでは５０秒経過後も再結晶率は約５（チ程度であ
る。すなわち加工率が２５チより少ないと再結晶化は遅
滞するが、２５％以上であれば約２分間で再結晶化がほ
ぼ完了することができるつ捷り、平衡オーステナイト相
がその体積率で１０優になる捷でに１バス当りの圧下率
が２５％以上の熱延を少なくとも１回施せば、オーステ
ナイト相の析出がフェライト粒の再結晶化を妨げるよう
な作用を供しないで、フェライト粒の再結晶を速やかに
完了させることができる。実操業的ＫＶｉ、この第１段
′階の熱延は、スラブ加熱温度（１２００〜１３００℃
）から直ちに、または平衡オーステナイト相が体積率で
１０％となる温度にスラブ温度が降下する以前に、１バ
ス当りの圧延率が２５優以上のロールパスを１回もしく
は２回以上実施すればよく、これによって効果的にフェ
ライト粒の再結晶化達成される。

なお、スラブの加熱温度については、１２００’Ｃ未満
の温摩では、分塊もしくは連続鋳造で生成したオーステ
ナイト相が粗大な分布のまま多量に存在することになり
、このような状態から熱間圧延を開始しても熱間圧延中
でのオーステナイトの分散は期待できないので、オース
テナイト相が消失する１２００℃以上の温度に加熱する
ことが必要である。ただし、オーステナイト相の全てを
完全に消失する温度にまで加熱する必要はない、これは
、熱間圧延中に分散析出し得るオーステナイト相が、熱
間圧延終了後に存在するオーステナイト相の大部分を占
めれば、オーステナイト相の分散化が本発明法によって
達成できるからである。このようなことから、また、フ
ェライト粒の粗大化防止の意味からも、さらには熱源単
位低減の意味からも、１３００℃までの温度に加熱すれ
ば十分であり、したがって、本発明法の実施においてス
ラブの加熱温度は１２００〜１３ｏＯ℃の範囲とすれば
よい。

次に、前述の第１段階の熱延後はとの熱延にょつて再結
晶［７たフェライト粒の粒界にオーステナイト相を析出
させてから（このオーステナイト相の析出は温度を若干
下げることによって効果的に行ない得るン、累積圧下率
が５ｏチ以上の第２段階の熱延を行なう。すなわち、再
結晶フェライト粒の粒界に微細に析出したオーステナイ
ト相と再結晶フェライト相の２相組織の状態で累積圧下
率が５０優以上の熱延を行なうのヤある。この第２段階
の圧延によってフェライトは一層に微細に再結晶させる
ことができる。第４図にこの関係を示す。

第４図は、第１表の鋼を１２５０　Ｃに加熱してから、
１１５０〜１０００　ｃのある温度に１で冷却し、その
温度に２分間保持してから、この温度で５０％の熱間圧
縮加工を行ない、こめ加工温度で等温保持したときのフ
ェライト粒の再結晶率の変化を調べたものである。この
第４図の場合には、１０００Ｃまたは１１００ｃでもフ
ェライト粒の再結晶が速やかに進行しており、第２図の
１１５０〜１１’ＯＯｃで再結晶が著しく遅滞したのと
好対称を示している。

これは、第４図の場合では、加工前にその温蜜で２分間
保持してオーステナイト相の大半を析出させ、このオー
ステナイト相の析出後に加工したものであるから、フェ
ライト粒の再結晶の進行がオーステナイト相の優先的な
析出の影響を受けずに進行することによると考えられる
。すなわち、オーステナイト相が一度析出してしまえば
、フェライト粒の再結晶は、再結晶核析出生成サイトの
増加等の影響により、極めて容易に進行し、微細な再結
晶フェライト粒となる。したがって、本発明の第２段階
の熱延ではこの現象を利用して、第１段階で再結晶させ
たフェライト粒の粒界にオーステナイト相を析出させて
から、再び熱延を行なうものであり、この場合は累積圧
下率が５０％以上の熱延条件とすればよく、その温度は
オーステナイト相を析出させた温度もしくはそれ以下と
すればよい。このようにして、第１段階の熱延を経てか
らこの第２段階の熱延を施すことにより、フェライト粒
は一層微細化させることができる。この関係を第５〜７
図に示す。

第５図、第６図および第７図は、第１表の鋼を１２５０
０に加熱後、１２００　ｔ？でいづれも３０％の加工率
で圧縮加工を加え（第１段階の熱延）その後１１００Ｃ
で２分間保持しくオーステリイト相の析出処理）、さら
に、この１１０（Ｉ’の温度で加工率が２０チ（第５図
）、３０％（第６図）または５０チ（第７図）の圧縮加
工を加え、この加工後１０秒間保持してから室温にまで
水冷したときの金属組織写真である（倍率はいづれも１
００倍）。すなわち、これらの組織は平衡オーステナイ
ト相の体積率が１０％以下の温度での第１段階の熱延を
行なったあと、オーステナイト相を微細に分散させ、第
２段階の加工率を変えた場合の組織変化を示している。

これらの図から、第２段階の加工率が２０チお工び３０
％（第５図および第６図）では、フェライト粒の大きさ
が未だ大きいが、５０％に加工率が増した場合（第７図
）にはフェライト粒が微細に分散していることがわかる
。したがって、この第２段階の熱延では５０チ以上の圧
下率で圧延することがフェライト粒の微細化にとって有
利である。

なお、この第２段階の熱延は、実操業的には、仕上圧延
過程で行なうのではなく、粗圧延過程内で実施するのが
よい。仕上圧延過程でも５０％以上の圧延率で圧延され
ることがあっても、これを本発明の第２段階の熱延に含
ませない方がよい。

これは、仕上圧延過程では圧延温度が低下して再結晶が
遅れると共に圧延速度が速くてフェライト粒の再結晶を
得るのが難しくなるためである。再結晶が十分性なわれ
るような条件にこの仕上圧延過程を調整できる場合でも
、粗圧延過程で第２段階の熱延を終了しておきさえすれ
ば、一層有にフェライト粒の微細化が行なわれる。

次に本発明法の代表的実施例を挙げ、比較例とその効果
を対比して示す。

レードル分析値が、Ｃ；　０．０４２　％、　ｓｉ　；
　ｎ、４５チ、Ｍｎ　；　０．２７　％１．ｐ　；　０
．０１２％、ｓ　；　ｏ、ｏｏ６％、Ｎｉ　；　０．０
６％、Ｏｒ　；　１６．４７％、Ｎ　；　０．０２６％
、である連続鋳造で製造された岸さ１５０朋のスラブを
、下記のように熱間圧延条件を変えて熱延し、板厚３．
６鮎の熱延鋼帯を製造し、その後、通常の２回冷延で板
厚０．６龍の冷延鋼板とした。

熱間圧延条件Ｉ（比較例） 加熱炉からスラブ’（（１１６０Ｃで取り出し、１１０
０Ｃ以下の温度で累積圧延率７５チの圧延を行なって９
８００で粗圧延を終了し、仕上圧延１２５ｇ、から開始
し、８６０Ｃで３．６１１Ｉ＋に仕上げた。

熱間圧延条件■（比較例ン 加熱炉からスラブを１２６０Ｃで取り出し、１２００Ｃ
以上の温度で圧延率１３％−１９％の２バスの圧延を行
ない、１１００Ｃ以下の温度で圧延率５１−３４チの２
パス圧延（累積圧延率６８％）を行なって１・０３０Ｃ
で粗圧延を終了し、仕上圧延を２５龍から開始して９０
０Ｃで３．６闘に仕上げた。本例は第１段階の熱延の圧
下率が低い例である。

熱間圧延条件■（比較例） 加熱炉からスラブを１２６０・Ｃで取り出し、１２００
Ｃ以−Ｌの温度で圧延率２３％−３５％の２バスの圧延
を行ない、１１００ｔＴ以下の温度で圧延率２９チー２
２チの２バスの圧延（累積圧延率４５％）を行なって１
０２０ｐで粗圧延を終了し、仕上圧延全２５龍から開始
して８９０Ｃで３．６．、に仕上げた。本例は第２段階
の圧延率が低い例である。

熱間圧延条件■（本発明例） 加熱炉からスラブを１２６０Ｃで取り出し、１２００Ｃ
以上の温度で圧延率２０％−３３チの２バスの圧延を行
ない、１１０（Ｉ’以下の温度で圧延率３９−２６−の
２バスの圧延（累積圧延率５５％）を行なって１０２０
　Ｃで粗圧延を終了し、仕上圧延を２・５龍から開始し
て８９０Ｃで３．６．、Ｉ／ｍ仕上げた。

以上の熱延味付の異なる４本の熱延コイルを上述のよう
に冷延して冷延成品とし、この冷延成品から圧延方向と
平行に引張試験片を採取し、２０チ引張後、試験片の表
面に現われるリジングの高さを、表面粗さ計で測定した
。

その結果、前記の熱間圧延条件１．　ＴＩ、■および■
を経た鋼板は、それぞれ４７μ、５７μ、３５μおよび
１２μの表面粗サラ示した。すなわち、本発明法に従っ
て熱間圧延条件を調整した場合には、その冷延成品の耐
リジング性が著しく良好であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は平衡オーステナイト相の体積率部）と温度との
関係図、第２図は第１図の鋼についての熱間圧延温度が
変った場合の熱間加工後の保持時間とフェライト粒の再
結晶率□□□）との関係図、第３図は第１図の鋼につい
て加工率を変えた場合（圧延温度１２００　Ｃ）の熱間
加工後の保持時間とフェライト粒の再結晶（＠との関係
図、第４図は熱間加工前にオーステナイト相を析出させ
てから熱間加工（加工率５０％）した場合の加工後の保
持時間とフェライト粒の再結晶率（支））との関係図で
あり、第５〜７図は熱間圧延条件を変えた場合（第２段
階の熱延の圧下率を変えた場合ンの金属組織を示す金属
顕微鏡写真（倍率はいづれも１００倍）であり、第５図
は該圧下率が２０チ、第６図は該圧下率が３０チ、第７
図は該圧下率が５０％の場合の金属組成である。 出願人　　日新製鋼株式会社 第１閃 ゛（−１・Ｊ−イト相の体債二率（句 Ｕｌｌ　ｌ後の保持時間（抄） 第３図 第４図 如１′、後の保持時間（秒）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱間圧延の温度域でオーステナイト相を体積率で
   １０チ以上含むような成分組成を有するフェライト系ス
   テンレス鋼の熱間圧延において、この鋼のスラブを１２
   ００〜１３１３０　’Ｃに加熱したあと、オーステナイ
   ト相の析出よりもフェライト粒の再結晶が優先する温度
   と圧下率のもとて第１段階の熱延を行なってフェライト
   粒を再結晶化し、次いでオーステナイト相が析出する温
   度に保持してオーステナイト相の大半を析出させ、得ら
   れたオーステナイト相と再結晶フェライトとの２相組織
   の状態でさらに第２段階の熱延を行なってフェライト粒
   をくり返し再結晶化することを特徴とするフェライト系
   ステンレス鋼の熱間圧延方法。
2. （２）第１段階の熱延は、該スラブ温度から直ちに、ま
   たは平衡的に存在するオーステナイト相が体積率で１０
   ％となる温度にスラブ温度が降下するまでに、１パス当
   りの圧下率が２５チ以上のパスを少なくとも１回含むロ
   ールバスを行なう熱延である特許請求の範囲第１項記載
   の熱間圧延方法。
3. （３）第２段階の熱延は、累積圧延率が５０％以上とな
   る熱延である特許請求の範囲第１項、または第２項記載
   の熱間圧延方法。