JPS62247027A - 耐食性のすぐれたクロム含有鋼材の製造方法 - 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） 本発明は連続鋳造において極力製品サイズに近い形で鋳
造する技術を生かし、その後の熱間加工を簡略化して出
発材料である含クロム鋼やステンレス鋼（以下単に含ク
ロム鋼という）から特性、なかんずく耐食性のすぐれた
薄鋼板や線材を製造する方法に関するものである。

（従来の技術） 従来は連続鋳造工程において、１００　ｍｍ厚以上の連
続鋳造鋳片を製造し、冷片とし、表面手入れを行ない、
加熱炉で１０００℃以上まで加熱した後、複数スタンド
より成る熱間圧延機群によって熱間圧延し、薄鋼板の場
合には６ｆｉ〜２鶴厚の熱延鋼帯を製造し、冷延用素材
として来た。

ステンレス鋼、例えば１０％以上のＣｒを含有するフェ
ライト系ステンレス鋼（ＪＩＳ：５ＵＳ４３０．５ＵＳ
４３４他）、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４
１０他）、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０
４他）や２相系ステンレス鋼（ＳＵＳ　３２９）等の薄
板や線材の製造については上記のプロセスが使用され、
更に熱延鋼帯や線材は冷延前に８００℃〜１１００℃の
ような高温で焼鈍し、熱延による硬化組織を軟化した後
、デスケールされて冷延工程にかけられていた。しかし
て冷延後は、再度高温に加熱し冷延組織を再結晶させて
最終製品とすることが必要であった。

これらのプロセスにおいてはスラブ加熱、熱延板焼鈍、
最終焼鈍と少なくとも３度の高温に加熱する工程が必要
で、その都度スケールが生じ、特に高温長時間になると
、表面にＣｒに冨んだスケールが生成するため、スケー
ル直下の鋼材表面にはＣｒ濃度の低いゾーン（脱Ｃｒ層
）が生じる欠点があった。こうして従来技術の厚スラブ
を使用〉　　　　　する方法では、工程が多く、エネル
ギーロス、酸化ロスも多く、かつステンレス鋼の耐食性
や耐酸化性の点で最も重要な表面Ｃｒ濃度の低下をとも
なう方法であった。したがって従来法では、熱延板焼鈍
後に、酸洗を十分実施し、更にコイル研削工程にてコイ
ル全表面を研削し表面の脱Ｃｒ層を除去する工程が付随
的に必要であうた。

例えばＳＵＳ　４３０の例では熱延後の表面には〜１μ
ｍ程度の脱Ｃｒ層があり、熱延板焼鈍後には深さで〜６
μｍ程度にもなる。したがって酸洗あるいはコイル研削
工程では〜１０μｍ程度の表面層を溶解するか研削する
必要があり、一部脱Ｃｒ層が残存すると、最終焼鈍酸洗
後の製品板で、Ａｕｇｅ分析すると表層約１００人内外
の部分でＣｒ濃度が１０−％以下の場合が生じ、当然耐
食性を大幅に劣化させることになる。

こうして−互生じた脱Ｃｒ層は完全に除去する必要があ
り、従来法ではコイル研削工程で十分研削する（１５μ
ｍ以上）か、最終焼鈍後の酸洗で溶剤する必要があり、
省工程の面でもコストの面でも、更に品質の点でも最良
の方法とは言えないものであった。

更にスラブを高温で長時間加熱する結果、表面に厚いス
ケールが生成し、これが熱間圧延時表面を粗らくし、メ
カニカルデスケーリング、酸洗後の表面には、大きさが
２０μｍφ〜１００μｍφで深さが１５μｍ程度の凹凸
が生成し、コイル研削工程を省略すると冷延工程でかぶ
さり状の欠陥となり、ＢＡ裏表面致命的欠陥を生じるこ
とになる。こうして現状ではコイル研削工程を省くこと
はこの点でも困難である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者等はステンレス鋼の耐食性の観点から最も重要
な表面Ｃｒ濃度に注目し、研究を実施した結果、先に述
べた製品サイズに極力近い形で鋳造する連続鋳造技術を
採用することで、表面Ｃｒ濃度の低下をおこさない、耐
食性や耐酸化性にすぐれたステンレス鋼製品の合理的な
製造法を完成した。又、冷延前素材の表面に凹凸が少な
くコイル研削工程を省略してもかぶさりの生じないＢＡ
型製品同時に得ることが出来る。

すでに述べた通り、表面のＣｒ濃度の低下、すなわち脱
Ｃｒ層の生成は、高温に加熱して、スケールを生成する
たびに生じることから、高温加熱を極□力しない製造法
が望ましく、熱間圧延工程、特に高温加熱する加熱炉工
程を省略出来れば、スケール生成が著るしく少なくなり
、表面の脱Ｃｒ層の生成が防止出来ると共に、スケール
に起因して、熱延中及びメカニカルデスケーリング時に
生じる鋼板表面の凹凸も大幅に低減することが出来、コ
イル研削工程を省略しても、冷延工程でかぶさりが起こ
らず、すぐれたＢＡ表面製品の製造が容易となる。

こうして本発明が解決しようとする問題点は、（１）　
　熱間圧延前の高温長時間加熱工程をなくし、極力スケ
ール生成を防ぐ。

（２）熱延板焼鈍工程を省略する。

（３）最終焼鈍工程は鋼種によって必要とされる温度・
時間によってもスケールが生成しない雰囲気条件を選択
する。

という（１）、　（２１，（３）の課題を解決すれば、
省工程化と共に、表面Ｃｒ濃度の低下がなく、冷延素材
に凹凸が少なく、したがって製品表面にかぶさりが生せ
ず耐食性がすぐれ、かつ、表面特性のすぐれたＢＡ型製
品製造が可能となる。

（問題点を解決するための手段） すでに述べた通り、鋳造技術が進歩し、熱間圧延工程を
節省略化する“いわゆる薄肉゛の連続鋳造設備の開発が
進み、例えば双ロール法や、ベルトキャスター等の開発
が進んでいる。例えば「鉄と鋼Ｊ　８５’　Ａ１９７〜
８５’　Ａ２５６における特集に紹介されているが、ス
テンレス鋼についても数ＩＱｍｍ〜数ミリ厚さ、更には
ｌｆｌ以下の厚さの鋳片を得る連続鋳造方法も紹介され
、鋳造条件や鋳片の性状、これらの材質の例が紹介され
、広幅化に向けて開発が進められている。

本発明者等は、これらの薄肉連鋳法をステンレス鋼に適
用することを検討し、特に耐食性の観点から表面のＣｒ
濃度の低下をおこさないプロセスの組立てを狙いとして
検討した。そのためには熱延工程を大幅に簡略化し得る
サイズの鋳造機に注目した。

熱延を大幅に簡略化し得るサイズの鋳造機としては双ロ
ール連鋳機の例が「鉄と鋼Ｊ　８５−Ａ２２５゜８５−
Ａ２３７に紹介されている。これらの５１ＩＩＩ以下の
鋳片の特徴としては冷却速度が１０ｔ〜１０’℃／ｓｅ
ｃでデンドライトの２次アームスベーシングが１０μｍ
以下で現行のＣＣ鋳片に比較して１／１０〜１／１００
の値で、相当細かな凝固組織を存している。

発明者等は４１重厚の双ロール鋳片を使用し、Ｃｒ５％
〜２２％を主成分とし、一部Ｎｉを６〜１３％含有する
合金鋼について検討した。もちろんこれらの鋳片では、
鋳造後に長時間高温に加熱する必要はなく、したがって
表面に生成するスケール量はきわめて少ない。しかし双
ロール出口から熱間圧延機に至る高温域は極力酸化を抑
制することが必要で水による直接冷却はさけて、冷却さ
れたロールや不活性ガスによる冷却及び雰囲気の不活性
化で酸化を抑制し、熱間圧延する。

熱間圧延は極力簡略化が望ましいが、広幅の薄。

鋳片の形状を幅方向、長手方向に整えると共に、次工程
の熱延板焼鈍を省略するために、鋼種によっては軽度の
熱間圧延で鋳造組織を加工・再結晶させることが望まし
く、１２００℃〜８００℃の温度範囲で１ないし２スタ
ンドの熱間圧延機で、Ｔｏｔａｌ　５０％以下の熱間圧
延をすることが出来る。

この後、鋼種によっては高温域の時間を取った後、冷却
し、８００℃以下の適温で巻取り冷却する。

その後は熱延板は焼鈍を省略し、表面に生じた軽度の酸
化層は筒車なメカニカルデスケーリング法あるいは鋼種
によっては酸洗との組合せで軽度の表面溶剤をおこなっ
て、デスケーリングを完了する。この段階で表面の脱Ｃ
ｒ層はＥＰＭＡ分析では認められず又表面の凹凸の程度
も現状のホットコイルを酸洗したものに比較して小さく
、（第１図）コイル研削工程は省略してもすぐれた表面
性状とすることが出来る。その後、冷間圧延工程を経て
製品厚にした後、最終焼鈍工程では、光輝焼鈍とするか
、あるいは表面にスケール生成のない焼鈍温度−雰囲気
を選択することで、表面に脱Ｃｒ層がなくかぶさりも生
じないステンレス鋼の合理的な製造法を完成することが
出来る。Ｃｒ量とスケール防止のための焼鈍温度・雰囲
気条件の選択はＣｒ系については第２図の通りとするこ
とが出来、Ｃｒ　−Ｎ　ｉ系においては焼鈍温度が１０
００℃以上で、したがってり、Ｐ、は−３０℃以下が必
要である。

なお双ロール出側から表面矯正程度の軽圧下の場合にお
いても同様の考え方でスケール生成を防止し、熱延板焼
鈍を省略して軽酸洗し冷間圧延した後の最終焼鈍条件を
Ｃｒ系では第２図の通りとじＣｒ−Ｎｉ系ではり、Ｐ、
を−３０℃以下とすることで表面肌Ｃｒ層の生じない製
品を得ることが出来る。

このようにして得られた製品の表面をＡｕｇｅ分析した
結果は、第３図の通りである。ＳＵＳ　４３０の薄板を
従来法のように厚スラブから、加熱炉を経て熱延コイル
とし焼鈍・酸洗・冷延後、最終焼鈍・酸洗して２Ｂ表面
としたものでは不働態皮膜の下部に相当する表面から約
５０〜１００人程度のところで表面のＣｒ欠乏がΔＣｒ
Ａ＝Ｃｒｏ　−Ｃｒ’ａ−５，４％、すなわち材料内部
のＣｒ　ｉｉ（Ｃｒ、　）に比較して５．４％もＣｒ量
Ｍ度が低下している。ところが、本発明法による薄鋳片
で、加熱炉を経ず、熱延板焼鈍も省略した５ＵＳ４３０
２Ｂの表面の分析結果で表面のＣｒ欠乏がΔＣｒ”　＝
Ｃｒ、　−Ｃｒ量　１１＝１．０％となり、従来法に比
較して表面Ｃｒ欠乏が大幅に改善されたことが判った。

さらに本発明の構成要件の限定理由について述べる。

本発明はクロム含有鋼の表面の脱Ｃｒ層を生成させず耐
食性のすぐれた鋼の製造を基本的な狙いとする。したが
って重量パーセントでＣｒ１Ｊを５％以上含有する含ク
ロム鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼（〜１２％Ｃｒ
）、フェライト系ステンレス鋼（〜１８％Ｃｒ）、オー
ステナイト系ステンレス鋼（〜１９％Ｃｒ−９％Ｎｉ）
、２相系ステンレス鋼（２３％Ｃｒ−７％Ｎｉ）を基本
とする鋼種を対象とするものである。鋳造後は直接連続
して熱延するが、１バスあるいは２パス程度の軽度の熱
延をおこない、鋳片の幅方向、長手方向の寸法形状を整
えると共に、鋼種によっては熱延による再結晶を期待す
る必要があり、したがって８００℃以上で最大５０％ま
での熱間圧延を実施する。温度が低く、圧下率が５０％
をこえると熱延機が巨大となると共に、表面に酸化スケ
ールが発生するのを防止することが出来なくなる。圧下
率の小さい方は、形状矯正のために５％程度とする。こ
うして薄肉ＣＣ鋳片としては、鋳造直後から、表面スケ
ールの発生を抑制するため、再熱の不要な８Ｉｎ以下の
厚みとし、薄い方が望ましい。

鋳片は鋳造後高温域での酸化をさけるため直接水冷をさ
け、更に酸化抑制雰囲気とし、ロール冷却や不活性ガス
による冷却とする。熱間圧延後は空冷や水冷をし、８０
０℃以下で巻き取り冷却する。

８００℃以上では巻取り後の冷却中に酸化スケールが生
ずるためである。その後、熱延板焼鈍は省略する。焼鈍
中にスケールが発生し、表面の脱Ｃｒ層が生成するため
である。デスケール工程では軽度のメカニカルデスケー
リングと酸洗でスケールを除去し、軽度に表面を溶剤す
る。以上の条件では、酸洗後に表面に脱Ｃｒ層がなく、
かつ表面の凹凸の少ない冷延用素材とすることが出来る
。

冷延は小径ロールのゼンジミャミルや大径ロールのタン
デム冷延ミルでおこない、常法通り最終焼鈍・酸洗する
。

なお、最終焼鈍をスケールの生成しない条件で実施する
ことで、脱Ｃｒ層の生成を防止することが出来、Ｃｒ系
では第２図に示したＣｒ量と必要焼鈍温度・雰囲気条件
が必要であり、含Ｎｔのオーステナイトステンレス鋼や
２相系ステンレス鋼では光輝焼鈍条件が必要となる。

以下に本発明の実施例を表１にもとづき具体的に説明す
る。

常法通り精錬され、特に真空処理等の２次精錬をされ、
介在物を少なくした１３Ｃｒ、１７Ｃｒ。

１８Ｃｒ−８Ｎｉ綱等のステンレス鋼を取鍋よりタンデ
ィツシュを経て内部冷却された双ロール鋳造機によって
４ｆｉ厚の鋳片を鋳造した。鋳造時の冷速は約１００°
Ｃ〜３００℃／ｓｅｃであり、１８Ｃｒ−８Ｎｉ系ステ
ンレス鋼の例ではデンドライトの２次アームスベーシン
グは１０μｍ以下である。

鋳片は双ロール出側よりＡｒ等の不活性ガス冷却とロー
ル冷却で冷却され、直接水による冷却はしないで、表面
の酸化を抑制し、かつ雰囲気は非酸化性に制御し、６０
秒以内に熱間圧延機にかみ込ませる。かみ込み時の温度
は１１５０℃〜１１８０℃で２５％の圧下を加えた。

１７Ｃｒｍには３０％の圧下を加えた。又１７Ｃｒｆｉ
には第２スタンドで引きつづき１１００°Ｃで２０％の
圧下を加えたものもあるが他のものは第２スタンドでは
全く圧下をしなかった。

その後、１３Ｃｒ−８Ｎｉ系ステンレス鋼は圧下後、す
ぐ冷却し６００℃以下で巻取り、徐冷した。

１３Ｃｒ鋼や１７Ｃｒ鋼は圧下後３０秒以下の空冷を行
なった後冷却し、７５０℃〜６５０℃で巻取り、徐冷し
た。

その後コイルは高温にさらすことなく、軽度のメカニカ
ルデスケーリングと酸洗をおこなって表面に生じた薄い
酸化スケールを除去した。１３Ｃｒ鋼やＬＴＣｒ鋼は）
（ＺＳＯ，で１８Ｃｒ−８Ｎｉ系ステンレス鋼は　ＨＮ
Ｏ３／ＩＦで酸洗した。

この酸化スケールの程度はごく軽度であった。

比較材として５ＵＳ４３０鋼で現状の１３０ｍｍＣＣス
ラブを加熱炉で長時間加熱後、ホットストリップミルで
熱間圧延し、７３０℃程度で巻取り、その後１０００℃
に加熱して熱延板焼鈍を行なった熱延板と比較すると酸
洗に要した時間は半分以下で大きな差である。又この酸
洗板の段階で表面の脱Ｃｒ層を調査した結果表１の通り
で、本発明法は従来法に比較して脱ＣｒＮは生じない。

又本発明法の酸洗後の表面には従来法でみられた凹凸が
極めて少なく、凹凸の深さを光学顕微鏡により２０点を
測定したが、従来材の１７３以下である。

その後クンデムミルやゼンジミャミルで冷延し、最終焼
鈍条件をＣｒ系鋼は第２図の条件内とし、Ｃｒ−Ｎｒ系
スステンレス鋼光輝焼鈍（ＢＡと称す）条件として実施
した。５ＵＳ４３０鋼については一部は光輝焼鈍を施し
てＢＡ型製品した。これらの製品で　Ａｕｇｅ分析を実
施し表面のＣｒ欠乏度を調査し、先に示したΔＣｒで表
示したが従来材では５％程度あるものが、本発明法では
１．０％程度で表面のＣｒ濃度低下は大幅に減少してい
る。又、表面かぶさりは従来法では研削工程省略では多
数発生するが、本発明法では全くみられず、ＢＡ裏表面
もゴールドダストは発生しなかった。

（発明の効果） 本発明によれば、表面にかぶさりがな（−１かつ表面Ｃ
ｒ濃度の低下のない耐食性のすぐれたクロム含有鋼材を
、省工程で合理的に製造することができるので、産業界
に稗益することが極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法と従来法による、５ＵＳ３０４の冷延
用素材の表面粗さ結果を示すもので（ａｌが従来法（熱
延コイル、メカニカルデスケーリング後、酸洗）　、（
ｂｌが本発明法（双ロール薄鋳片、２５％圧下（１パス
）、軽メカニカルデスケーリング後、酸洗）による冷延
用素材の表面粗さを示す図、第２図は含クロム鋼冷延板
のクロム量と必要焼鈍温度、必要焼鈍雰囲気条件を示す
図、第３図は本発明法と従来法によって得られた５Ｕ３
４３０２Ｂ製品の表面層のクロム分析結果を示す図（Ａ
：従来法、Ｂ：本発明法）である。 第１図 （α〕 手続補正書（自発） 昭和６１年９月１１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９１０６６号 ２、発明の名称 耐食性のすぐれたクロム含有鋼材の製造方法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）　　　豊 ４、代理人〒１００ ６、補正の対象

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量パーセントで５％以上のＣｒを含有するクロ
   ム含有鋼を８ｍｍ厚以下の鋳片に鋳造し、鋳造後は加熱
   することなく、かつ高温域は直接水冷することなく、８
   ００℃以上で５０％未満の圧下を与えた後８００℃未満
   で巻き取り、焼鈍することなく、デスケールし、常法に
   従って冷延し、焼鈍、酸洗することを特徴とする耐食性
   のすぐれた含クロム鋼材の製造方法。
2. （２）前記冷延後、得られた鋼板、線材等の鋼材をスケ
   ールの生成しない条件で最終焼鈍することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。