JPS62247023A - ステンレス厚鋼板の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はオーステナイト系ステンレス鋼および２相系ス
テンレス鋼の厚鋼板の製造方法に関し、特に製造工程を
簡略化しうるステンレス厚鋼板の製造方法に関するもの
である。

（従来の技術） 従来、１８Ｃｒ−８Ｎｉステンレス鋼に代表されるＣｒ
−Ｎｉ系、及びＣｒ　−Ｎｉ　−Ｍｏ系を主とするオー
ステナイトステンレス鋼や２相系ステンレス鋼は熱間圧
延後、常温から１０００℃以上の温度に再加熱して保定
をする固溶化処理を行なって、熱間加工組織を再結晶さ
せ、粒度調整を行なうと共に、炭化物を再固溶させて粒
界腐食抵抗を回復する方法で製造されて来た。この方法
による固溶化熱処理の目的は、■再結晶・粒度調整、■
炭化物の再固溶、更に■凝固偏析の残存部の拡散・消滅
をはかり、板の全長、全幅、板厚全体の材質や耐食性の
均一化をねらいとするものである。

ところがこのような目的を達成するためには１０００℃
以上に再加熱し仮全体を均一に加熱した後、さらに保定
時間を長くとる必要があり、現状で在炉時間としては合
計で２０分から３０分以上も取ることになり、エネルギ
ーの点でも又生産性の点からも大きな問題となっている
。このためこの工程の簡省略化が強く望まれて来た。

すでに特公昭５７−３８６５４号公報において、前記と
同様な目的のホットコイル製造法としてホットストリッ
プ圧延において熱間圧延後、３〜ｌＯ秒間空冷されたあ
と急冷し、４００〜６００℃で巻取る方法が開示され、
又特公昭５９−４６２８７号公報において、８５０〜１
１５０℃で累計圧下率が５０％以上でかつ仕上温度を８
５０℃以上１１５０℃以下で熱間圧延を行なった後、引
続いて８５０℃〜５５０℃の温度域をＶ−Ｃ”　Ｘ１０
０Ｏ（ただしＶ：平均冷却速度（℃／秒）、Ｃ：対象鋼
の炭素含有量（％））で示す平均冷却速度以上で急冷す
る方法で固溶化処理を省略する方法が開示されている。

更にに特開昭５２−１３１９５９号公報において、ホッ
トストリップの圧延方法として仕上圧延を出た後１００
０−１１５０℃に再加熱後５００℃まで冷却し、巻取る
方法も開示されている。しかし以上の方法はいずれもホ
ットコイルを対象としているため仕上圧延は一方向圧延
でかつきわめて高速でパス間時間も短かい圧延であり、
又圧延後は巻取りを前提としたものである。こうしてリ
バース圧延で種々のサイズを圧延する厚板圧延に関する
固溶化処理の簡省略化においては従来十分な検討がなさ
れていなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者等は特にステンレス厚鋼板において、これらの
従来方法を検討した結果、厚鋼板の特徴から、板厚、板
幅、板長さが多種類であり、これらのサイズによって熱
間圧延の方法が一方向圧延、クロス圧延等々と異なり、
又パス回数や圧下率も　。

様々である点でホットストリップの圧延とは異なってい
る。したがって板毎の温度や圧延時間も様様であり、板
の部位によっても温度は様々である。

このような厚板の固溶化熱処理を簡省略化して厚板の全
長、全幅、及び板厚全面において均一な材質を得るため
には、従来技術に加うるに、更に成分や熱間圧延法及び
固溶化処理法の簡略化についての改善が必要となること
が判明した。すなわちステンレス厚鋼板の最終熱処理で
ある固溶化熱処理を簡省略するには特に板厚全体にわた
って、再結晶や粒度調整を均一化して混粒発生を防止し
、炭化物の再固溶化を均一化すると共に凝固偏析に起因
するδフェライトの消滅やＮｉのミクロ偏析を均一化す
る必要があることが判明した。

（問題点を解決するための手段） このような本発明の課題を解決するためには、出発鋼成
分および加熱から熱間圧延にわたる各製造工程を規制す
ることが必要である。

出発鋼成分としては、凝固初期にδフェライト相を経由
して、ミクロ偏析の軽減、特にＮｉの均一化を進めるた
めにδｃａ　ｌ　（Ｘ）＝３（Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５Ｓｉ
）　−２，８（Ｎｔ＋０．５Ｍｎ＋０．５Ｃｕ）−８４
（Ｃ＋Ｎ）−１９，８で決まるδｃａｌＣχ）を−３％
以上とすることが望ましい。第１図は１８Ｃｒ−８Ｎｉ
系の製品厚板のＮｉ　　ミクロ偏析に対するδｃａβ（
χ）の影響を示したもので、δｃａｌ（χ）が−３％以
上で偏析が軽減されている。

すなわち、固溶化熱処理の省略の目的でＳＵＳ３０４で
大幅に成分を変更した供試材を１２５０℃に２０分加熱
後、５０ｍ−８ｍまで熱間圧延し、圧延終了温度を９５
０℃としてすぐ水冷して、再結晶を十分させた材料につ
いて、鋼板におけるＮｉのミクロ偏析をＥＰＭＡにて調
査した結果である。

Ｎｉのミクロ偏析が大きいと、腐食パターンが発生しゃ
すく又電解研磨後の表面を著しく害する。

こうしてミクロ偏析に対しては成分の影響が大きく、δ
ｃａｌ！（χ）で決まり、δｃａｌ（χ）が−３％未満
で凝固初期にオーステナイトが安定であるとミクロ偏析
が不良であり、δｃａｌ（χ）が−３％以上では凝固初
期にδフェライトを経由して均一化され固溶化処理省略
後もミクロ偏析は少なくなっている。こうして凝固の初
期にδフェライト相を経由することがミクロ偏析の軽減
に大きな効果のあることが判明した。

加熱炉においてはこれらのδフェライトを消滅させるこ
とが必要で１１００℃〜１３００℃に１０分以上加熱す
る。１１００℃未満でばδの消滅が長時間かけても進ま
ず１２５０℃で最も早く進行し１０分の加熱で消滅が進
行し１３００　’ｃを超えると再びδフェライトが増加
する。

なお、本発明におけるオーステナイトステンレス鋼の主
要成分は通常、Ｃｒ　　：　１８．０〜２２．０％、Ｎ
ｉ　　：　６．Ｏ〜１５．０％、Ｍｏ：Ｏ〜４．０％、
Ｓｉ：１．０％以乍、Ｃａ：０〜２．０％、Ｃ：　０．
　ｏ　ａ％以下、Ｎ　：　０．４％以下であり、又、２
相ステンレス鋼の主要成分は、Ｃｒ：１９〜２７％、　
Ｎｉ：４〜７％、Ｍｏ　　：　１．Ｏ〜３．５％、Ｃｕ
　：０〜２％、Ｓｉ：１．０％以下、ｃ：ｏ、ｏｓ％以
下、Ｎ：０．４％以下である。

熱間圧延はホットストリップのようにタンデム圧延され
る場合とは異なり、厚板圧延のようなリバース圧延にお
いてはパス毎の圧下率や、パス間の時間を適当に制御す
ることが可能である。再結晶化のためにはなるべく高温
で大圧下圧延が有効であるが、板厚全面にわたって再結
晶させ、混粒の発生を防止し、粒度調整をはかりつつ、
かつ凝個偏析の残部であるδフェライトやＮｉ偏折を均
一化するには、熱間圧延の温度、圧下率とバス間時間を
制御し、鋼板表面の復熱をはかりつつ圧延を進めること
が必要である。これらの詳細な検討結果を次に述べる。

第２図は５ＵＳ３０４　（Ｃｒ　１８．２％、　Ｎｉ８
．６％、Ｃ０，０４％、ＮＯ，０４％）ＣＣ鋳片（厚み
１３０籠）を１２５０℃に２０分加熱し、５０鶴厚まで
熱間圧延し、一旦室温まで冷却し、再度１２００℃に加
熱した後冷却して、１０５０℃。

１０００℃、９５０℃より１パスで５０％の圧下を与え
た後、ある時間空冷時間を取った後に水冷を開始した場
合の再結晶組織を示している。すでに特公昭５７−３８
６５４号公報にも述べられでいるように、再結晶化は空
冷時間を長く取ることによって進行し、１０５０℃では
３．２秒で、１０００℃では１８秒でほぼ均一化するこ
とがわかる。こうして空冷時間の取り方が均一再結晶化
に重要であることが判明した。

第３図は５ＵＳ３０４ＣＣ鋳片（厚み１３０鶴）を１２
５０℃に３０分間加熱し、２２１１ｍまでリバース圧延
し、３０秒空冷し、均一に再結晶化させた後、１０５０
℃より５パスのタンデム圧延でパス間時間をほとんど取
らずに累積８６％の圧下を加えて９８８℃で仕上圧延を
しすぐ急冷した結果で、板厚表面部と板厚中心部の再結
晶組織を示している。このようにパス間時間を取らない
ホットコイル圧延においては表面部と板厚中心部での再
結晶やδフェライトの挙動に差を生じ不均一になってい
る。

これに対して第４図は５ＵＳ３０４ＣＣ鋳片を１２５０
℃に３０分間加熱した後、リバースの圧延をし、１０５
０℃から各パスにバス間時間を７〜１５秒取りなから７
パスで累積８６％の圧延をおこない、９２２℃で仕上げ
後すぐ水冷したｍ織で、板厚の表面部、１／４厚部、中
心部で均一再結晶粒が得られた。このようにして板厚断
面の均一再結晶化には温度・圧下率・パス間時間の組合
せが重要であることが判明した。すなわち、ＣＣ鋳片の
熱間圧延と再結晶においては圧延の初期から大圧下ある
いは累積で大圧下し、パス間の時間あるいは累積のパス
間時間を取って圧延を進めることが必要である。パス間
時間が不足すると、初期に再結晶が不均一化し、混粒の
原因になる。又バス間時間を取ることで、鋼板表面が復
熱して、鋼板断面の均一再結晶組織を得ることが出来、
更にδフェライトの消滅と偏析の拡散消滅が進行する。

リバース圧延である厚板圧延では、各パスの圧下率とパ
ス間時間を選ぶことが出来る点が有利で均一再結晶組織
と偏析の少ない圧延組織を得るためには、熱間圧延にお
いて、全圧下バス数の少なくとも半数以上の圧下のバス
間°時間を各々３秒〜４０秒取るようにして熱間圧延す
ることが上記の目的達成に必要な要件であることが判明
した。

又鋼板表面復熱のためにもパス間時間が必要である。３
秒未満では効果が小さく、長時間程望ましいが、温度降
下の逆作用が生じるので上限は４０秒までとした。

圧下率については望ましくは全圧下バス数の少なくとも
半数以上を圧下率１５％以上で圧延することが有効であ
る。

以上の通りの熱間圧延を行なった場合の最終の熱間圧延
は再結晶や粒度調整のためには９００°Ｃ以上が望まし
く、特に固溶化熱処理を省略するためには仮の各部位に
おいても９００“Ｃ以上で終了することが必要である。

ところが厚板圧延において板厚の薄いものでは熱間圧延
が′８００℃程度になる場合も多い。

しかしこれらの温度低下はステンレス鋼厚板のごく表面
層のみで板厚の中央部では温度が高いことが判明した。

したがって圧延途中やあるいは圧延終了後にライン上に
設置した表面復熱を主目的とした加熱装置により必要な
温度に表面を復熱させることが出来る。特開昭５２−１
３１９５９号公報のホットコイルの例では１０００〜１
１５０℃に再加熱することが必要とされているが、本発
明者らの研究によると圧延終了後に９００℃以上が確保
されれば十分であり、８００℃以上でも後述する軽熱処
理化に有効である。

熱間圧延後は、なるべく早く冷却して７００〜８００℃
にある炭化物の析出域を急冷して、炭化物の析出、成長
を防ぐことが必要である。本発明者らの研究によると、
第５図の通り、９００℃以上の温度で熱間圧延後鋼板表
面温度が８００℃以上で水冷を開始し、３℃／ｓｅｅ以
上の冷却速度で５００℃以下まで冷却した場合には炭化
物は全く析出しない。したがって固溶化熱処理は不要で
ある。熱間圧延の終了が８００℃以上となって熱間圧延
後８００℃以下で水冷を開始した場合、水冷開始温度が
低温度（例えば７００℃）になると炭化物の析出がみら
れるが５００℃までを急冷しておけば成長を抑制するこ
とが出来る。こうして通常の厚板製造法のように、熱間
圧延後室温まで空冷した場合には空冷中に炭化物が析出
しかつ成長して粒界に連続して密に析出するのに対比す
ると、本発明法のように、圧延後出来るだけ高温から水
冷することで、成長を抑制することが出来る。こうして
成長を抑制された炭化物は次工程の固溶化熱処理におい
て容易に溶体化出来、熱処理を簡略化し得る。

第６図に示す通り、少なくとも鋼板表面温度が６５０℃
以上で、水冷をした場合には、炭化物の成長が抑制され
ているので、固溶化熱処理は鋼板を９５０℃以上に昇温
することで達成される。従って、保定時間は組織の均一
化に必要な時間であればよく、高々５分以下で十分であ
る。なお、熱間圧延後の水冷開始温度が高ければより一
層有効で板金体が８００℃以上から冷却した場合には固
溶化処理を省略することが出来る。熱間圧延後の急冷は
５００℃以下まででよく、かつ冷却速度は８００℃〜３
００℃間の平均冷却速度で３℃／ｓｅｃ以上で十分であ
る。

もちろんこれらは前述した通り鋼板の偏析対策である成
分コントロールや熱間圧延法を採用したものについて成
立し、この場合でも熱間圧延・水冷後に、簡易熱処理を
付加することは更にこれらのミクロ偏析軽減に有効であ
る。この際付加すべき熱処理時間は短時間でよく、高々
５分で十分である。５分以上は効果が飽和する。

以上述べた簡易固溶化処理法、あるいは固溶化熱処理の
省略法によって製造されたステンレス厚鋼板には次のよ
うな付加的な利点が認められる。

すなわち従来のような１１００℃以上で２０分以上在炉
させる方法に比較して、本発明に従って固溶化熱処理を
省略ないし５分以下の短時間とすることで、この間のス
ケール成長が抑制される。このため鋼板表面の脱Ｃｒｊ
ｉが薄くなり、製品の耐食性に有利に作用する。又スケ
ール厚さが薄くなり、したがってデスケール時間が短縮
されるという利点がある。

本発明は、１８Ｃｒ　　８Ｎｉを代表例とするオーステ
ナイト系ステンレス鋼は勿論、２０〜２５Ｃｒ　−４〜
７Ｎｉ　−１，０〜ｄＭｏ系を主成分とする２相ステン
レス鋼についても適用されうるものである。

以下、本発明を実施例にもとづいて説明する。

（実施例） 実施例＋１１ 第１表に示す化学成分の５ＵＳ３０４のＣＣ鋳片（１４
０ｔ）を１２５０℃に３０分加熱し、抽出後１１００℃
からリバース圧延を開始し、１５パスで板厚１５ｍｍま
で圧延した。この間の１５パス中９パスのバス間の時間
は短いもので８秒、長いもので３４秒であった。熱間圧
延中１３バス後と１５パス（最終バス）後に、ライン上
に設置した加熱装置で表面を復熱させて、圧延仕上り温
度を９８０℃とした。

熱間圧延終了後５９秒後に表面温度、８８０℃から水冷
した。炭化物は析出せず、鋼板は板厚断面すべて均一再
結晶化し、δフェライトやＮｆのミクロ偏析も認められ
ず、機械的性質も下記第２表に示す通り良好で固溶化熱
処理を省略することが出来る。

第１表　供試材（ＳＵＳ　３０４　）化学成分（％）第
２表機械的性質Ｑ屍唯処理なし材） 実施例（２） δｃａＩ！（χ）を５．８％とした下記第３表に示す５
ＵＳ３０４のＣＣ鋳片（１４０ｔ）を１２００℃に２０
分以上加熱し、抽出後、１０７０℃からリバース圧延を
開始し、１０パスで４０ｔｓ厚板、１６パスで１０鶴厚
板を製造した。この間それぞれ７バス及び８パスを短か
いもので８秒、長いもので３２秒のパス間時間を取って
圧延を完了した。

４０鶴厚板では最終バス後、又１０ｍ厚板では工４パス
、１６バス（最終パス）後にライン上の加熱装置で復熱
させて、それぞれ９７０℃と８７０℃で圧延を終了した
。水冷開始は４０ｍ厚板で８９０℃、１０ｍ厚板は７３
０℃であった。

その後鋼板を５００℃／　ｍ　ｉ　ｎの昇温スピードで
熱処理炉で昇温し、４０龍厚板は１０４０℃到達後、１
分後に水冷した。又１０ｆｌ厚板は１１００℃到達後、
１分後に水冷した。これら厚板の試験結果は板厚断面で
再結晶粒度も均一であり炭化物も認められず機械的性質
も第４表に示す如く良好で固溶化熱処理の保定時間を短
縮化することが出第１図 Ｅ　ｃａＪ！　（’１０） 第８図 、ｔＸ　５’００） 椀享者、ご訃 木シクー中＋６８子 第４図 第５図 手続補正書（方式） 昭和６１年７月２３日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 昭和６１年特許願第９１０６５号 ２、発明の名称 ステンレス厚鋼板の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 （６６５）新日本製鐵株式全社 代表者　武　　１）　　　量 ４、代理人〒１００ ６、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄　　　　、、（：Ｔ、−
＼゛＼ｆｌ）明細書２０頁１０〜２０行を下記の通り補
正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）オーステナイト系及び２相系ステンレス鋼におい
   て、 δｃａｌ（％）＝３（Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５Ｓｉ）−２．
   ８（Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋０．５Ｃｕ）−８４（Ｃ＋Ｎ）
   −１９．８で決まるδｃａｌ（％）を−３％以上となる
   ような成分系とした連鋳鋳片（以下ＣＣ鋳片という）又
   は分塊圧延を経た鋼片を、加熱温度１１００℃〜１３０
   ０℃に１０分以上加熱し、熱間圧延において全圧下パス
   数の少なくとも半数以上に３秒〜４０秒のパス間時間を
   取って圧延し、且つ圧延仕上温度を９００℃以上となる
   ように、圧延途中ないしは圧延終了後に圧延ライン上で
   加熱昇温し、熱間圧延終了後、鋼板温度が８００℃以上
   から水冷を開始し、８００℃〜３００℃間の平均冷却速
   度を３℃／ｓｅｃ以上で５００℃以下の温度まで急冷す
   ることを特徴とするステンレス厚鋼板の製造方法。
2. （２）オーステナイト系及び２相系ステンレス鋼におい
   て、 δｃａｌ（％）＝３（Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５Ｓｉ）−２．
   ８（Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋０．５Ｃｕ）−８４（Ｃ＋Ｎ）
   −１９．８で決まるδｃａｌ（％）を−３％以上となる
   ような成分系とした連鋳鋳片（以下ＣＣ鋳片という）又
   は分塊圧延を経た鋼片を、加熱温度１１００℃〜１３０
   ０℃に１０分以上加熱し、熱間圧延において全圧下パス
   数の少なくとも半数以上に３秒〜４０秒のパス間時間を
   取って圧延し、圧延終了温度が８００℃以上となるよう
   に圧延途中ないしは圧延終了後に、圧延ライン上で加熱
   昇温し、熱間圧延終了後鋼板温度が６５０℃以上から水
   冷を開始し、８００℃〜３００℃間の平均冷却速度を３
   ℃／ｓｅｃ以上で５００℃以下の温度まで急冷し、引続
   き９５０℃以上に加熱して保定時間を５分以下の短時間
   の固溶化熱処理をすることを特徴とするステンレス厚鋼
   板の製造方法。