JPS6328830A - 高純度フエライト系ステンレス鋼板の製造方法 - 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） この発明はＣ，Ｎ、０等の不純物元素を極力低減した優
れた耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼板の製造
法に関するものである。

（従来の技術） 一般に高耐食ステンレス鋼と称されるステンレス鋼には
、Ｍｏの含有量が高いものが多く耐食性の指標として、
次の実験式で示されるＣｒ当量で評価されることが多い
。

Ｃｒｅｑ＝％Ｃｒ＋３Ｘ％ＭＯ ここで、Ｃｒｅｑが多いほど、耐食性は良好である。

本発明におけるフェライト系ステンレス鋼とは上記の式
におけるＣｒ等量が２５％以上のステンレス鋼をいう。

従来ステンレス鋼は海水中のようにＣβイオン等のハロ
ゲンイオンの存在する環境においては孔食、隙間腐食、
応力腐食割れ等を生じゃすく、耐食性は十分と言えない
状況であった。

近年原子力発電所等の復水器管にステンレス鋼の溶接管
が使用されはじめているが、このステンレス鋼は高Ｃｒ
ｓ高Ｍｏを特徴とするもので、前記のＣｒ当量で３５程
度のものである。

又、一方Ｃ＋’Ｎ量を低くするか、あるいはＣ十Ｎ量で
３００ｐｐｍ程度ではＮｂ　−’Ｐ”ｒｉ　’７：Ｃ，
Ｎを安定化してステンレス鋼の耐食性を高めている。

これらのステンレス鋼の耐食性に関しては従来より多数
の研究があり、例えば５ｔｒｅｉｃｈｅｒ、Ｍ、Ａ。

Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　８３．　Ｎｎ７０．Ａｐｒｉｌ（
１９８３）に詳細に述べられている。

ところが、これらのすぐれた特性を有する高純、高Ｃｒ
フェライトステンレス鋼の欠点の一つに、製造上の問題
がある。すでに特開昭５４−１２８４６４号公報、特開
昭５８−３９７３２号公報、特開昭６０−２６２８号公
報、特開昭６０−２６２２号公報等に開示されている通
り、これらの鋼はＣＣ鋳片の冷却中、あるいは冷却後の
表面手入れ時、更には次工程の熱間圧延工程の加熱炉へ
の輸送中にスラブが横われや破損する現象（置き割れと
呼ぶ）が生じることがあり、置き割れが生じると製造不
可能となる場合がある。

さらにこの高Ｃｒ、高Ｍｏフェライトステンレス鋼は脆
化が著しく速（、ホントコイルに捲取ったものは硬化な
らびに亀裂が生じ捲戻しが行えないことが知られている
。この点について、特公昭５７−２４０５５号公報に述
べられているように、捲取ったホットコイルを急冷して
４５０℃以下の温度に保持し脆化を軽減させることで捲
取を可能とし焼鈍−急冷によりストリップの製造を可能
としている。

（発明が解決しようとする問題点） これらの高純度高Ｃｒ、高Ｍｏフェライト系ステンレス
鋼は製造工程上、脆化が著しく、取扱いが困難であり、
ＣＣスラブやＣＣスラブを分塊圧延した後のスラブの取
扱い中に割れを発生する置割れ現象を経験した。この置
割れに対して発明者等は、特願昭６０−１９６８０６号
において提案しているように防止策を講じた。

又熱延コイルが捲取中に脆化し、捲戻し時に破断する事
例も経験した。このホットコイルの脆化については、特
願昭６０−１１３８３４号に提案しているように防止可
能技術を確立した。

しかし、これらの高純度高Ｃｒ、高ＭＯステンレス鋼は
、冷延工程に供するには、ホットコイルの焼鈍を必要と
し、このため、焼鈍中に表層のＣｒが酸化され脱Ｃｒ層
が生じることとなる。この脱Ｃｒ層は、高Ｏｒになる程
大きく、耐海水ステンレス鋼になると脱Ｃｒ層の除去は
容易ではなく、酸洗工程において従来のステンレス鋼よ
りも高温長時間の酸洗を余儀なくされている。

このように、靭性を確保するために焼鈍を施し、この焼
鈍によって生じた脱Ｃｒ層を除去するために長時間酸洗
を行うことが生産性及び歩留りの低下を招き、高価格の
高純度高Ｃｒ、高Ｍｏステンレス鋼を一層高価格にする
原因の一つとなっている。

（問題点を解決するための手段） このため本発明者等はこの高純度フェライト系ステンレ
ス鋼の製造法を確立するため研究を行い、以下に述べる
要旨の製造法を確立した。

すなわち、鋼中のＣ，Ｎを極力低く抑えると共に、必要
最少限のＴｉ　、Ｎｂを添加して粒界腐食や溶接部の耐
食性を確保する。

ＣＣ鋳片や分塊圧延を加えたスラブは冷却に際し６００
℃以下までは空冷あるいは空冷以上の冷却速度で冷却し
、脆化を極力低減する。

これらのスラブは熱間圧延時に、１１００℃以上で加熱
し、熱間圧延を８００℃以上で終了後、ランナウトテー
ブル上で注水して強制冷却し脆化域を急冷することでホ
ットコイルの脆化を最少限に抑え５５０℃以下の低温捲
取を行うことでホットコイルの冷却中における脆化を回
避し、ホットコイルの焼鈍を行うことなしに、酸洗を施
し通常の冷間圧延工程で冷間圧延可能なフェライト系ス
テンレス鋼の製造法を確立した。

以下に本発明の製造法について詳細に述べる。

主成分として２５　Ｃｒ　−４Ｎｉ　−４Ｍｏを選び、
Ｎｂ　、Ｔｉ　、Ｃ＋Ｎを変化させた小鋼塊を実験室で
溶解し、１１７０℃に加熱後、５鶴厚に熱間圧延し、圧
延終了温度を８００℃以上とし、その後接々の捲取温度
まで水冷し、捲取のシュミレーシランとして捲取温度に
１時間保定後、炉冷（２０℃／ｈｒ）した材料について
熱延板焼鈍を行ったものと、熱延板焼鈍を省略したもの
について、酸洗−冷延工程を実施し比較検討を行った。

表１に、供試鋼の成分を、表２に各工程の条件及び状況
を示す。その結果、従来鋼よりもＣ，Ｎを低減したもの
については熱間圧延材の焼鈍を省略したにも拘らず、材
料の靭性は確保され、冷延工程においても割れ等の問題
が生せず、極めて良好な冷延板を得ることが出来た。

また、熱延板の脱Ｃｒについては、熱延板焼鈍を省略し
たものは熱延板焼鈍したものと比べ、半分以下となり、
熱延コイルの酸洗時間を大幅に短縮することが可能であ
ることが判明した。

以上述べた如く、脆化の著しい該鋼種においては、熱間
圧延後脆化が生じないように注水による強制冷却を施す
ことで、その後のホットコイルの取り扱いが容易になる
ばかりではな（、成分、特にＣ，Ｎを極力低減し、Ｎｂ
、Ｔｉのような安定化元素を必要量加えたものは、熱延
板の焼鈍を省略しても、次工程以降に何ら支障をきたさ
ず、焼鈍材と同等以上の材質を得ることが出来た。さら
に、表２に示すように酸洗工程で行なわれる脱Ｃｒ層に
関しては熱延板焼鈍したものに比較して容易に除去可能
であることがわかり、酸洗時間の短縮が実現出来、従来
、生産性の低下をまねいていた脱Ｃｒ層の除去という問
題を解決し生産性の改善ならびに低価格化に大きく寄与
することが判明した。

以下に本発明の限定理由について述べる。

高Ｃ’ｒ、高Ｍｏ系のＣＣ鋳片やＣＣ鋳片を分塊圧延し
たスラブ、あるいは鋼塊を分塊圧延した後のスラブの冷
却においては、８００℃に存在するＬａｖｅｓ相析出域
の冷却を速くして析出を極力抑制する方向で検討した。

その結果、これらスラブの冷却において、６００℃以下
までスラブを空冷あるいは空冷以上で冷却することで可
能となることが判明した。次いで熱間圧延に際しては上
記スラブを加熱炉で１１００℃以上に加熱して析出物を
溶体化させ、スラブ中に存在する第２相粒子を固溶化し
たのち、通常の熱延をおこなう。この圧延は８００℃以
上で終了し、圧延直後より水冷して、８００℃に析出ノ
ーズのあるＬａｖｅｓ相の析出を防止し、該熱延鋼帯を
５５０℃以下で捲取り、捲取完了後の復熱や徐冷中にお
いてもＬａｖｅｓ相等の金属間化合物や炭化物の形成を
阻止して脆化を防止し、靭性を得るものである。また熱
延コイルを捲取後出来れば３０分以内に水中に浸漬する
ことで冷却速度を早めてさらに靭性の向上を計ることが
出来る。

以上の現象については更にラボ実験で成分系を広げて検
討したが、次の成分系において成立することが判った。

Ｃｒ：１８〜５５％　（重量％） Ｍｏ：０．５〜６％ Ｎｉ：０〜８％ Ｃ：０．０１％以下 Ｎ：０．０２％以下 Ｎｂ又はＴｉ１種又は２種で０．６％以下０：０．０１
％以下 Ｓｉ：２％以下 Ｍｎ：２％以下 Ｓ　　：０．００５％以下 Ｐ：０．０４％以下 Ａ７！やＣａ等の脱酸成分０．０６％以下次に本発明の
鋼成分範囲を限定した理由について説明する。

本鋼種のように海水環境においても使用可能なフェライ
ト系ステンレス鋼は耐食性の点から高Ｃｒでかつ高Ｍｏ
鋼であることが必要で、 Ｃｒｅｑ（＝％Ｃｒ＋３Ｘ％Ｍｏ）を２５％以上とする
必要がある。

又耐食性と靭性の点から鋼成分中の不純物であるＣ、Ｎ
、Ｏ，Ｓ、等を極力低減することが必要である。特にＣ
とＮ量が多いと炭窒化物を形成しやす（、靭性を低下さ
せると同時に、粒界腐食を起こしやすくなり、有害元素
であり、更に第１図に示した通り製造性の点からも低い
方が望ましく、Ｃ：０．０１％以下、Ｎ：０．０２％以
下に制限した。

更にＯも可能な限り低くすることが望ましく　０．０１
％以下とした。Ｎｂ、Ｔｉは、これらを添加することに
より、Ｃ，Ｎを固定し、靭性向上と粒界腐食防止に有効
な元素であるが、第２図に示すように（Ｎｂ　＋Ｔｉ　
）／　（Ｃ＋Ｎ）の値が大きくなる程、脆化傾向が速ま
り、過剰のＮｂ、Ｔｉは高温域の脆化を促進させるので
この添加量を極力抑え、（Ｎｂ　＋　Ｔｉ　）　／　Ｃ
＋　Ｎを２０以下に制限し、１種又は２種で０．６％以
下とした。

Ｎｉは靭性向上に有効であり、必要により８％以下で添
加することができる。

脱Ｃｒ層が製品まで残留すると耐食性を大幅に低下させ
る。したがって熱延板の酸洗時に完全に除去することが
必要である。熱延板の焼鈍を省略するとこの脱Ｃｒ層が
大幅に減少することになり、酸洗工程も簡略化させ得る
が、この酸洗工程で脱Ｃｒ層を完全に除去する必要があ
る。

（実施例） ＶＯＤ法により脱炭、脱窒を十分に行い表３に示す成分
の鋼を溶製した。これらはＣＣ鋳片とし、加熱炉に装入
し分塊圧延スラブとし５００℃まで空冷した。

その後、熱延加熱炉に装入し、１１７０℃に１０分以上
加熱し通常通り熱間圧延し、８５０℃で最終スタンドを
出た後、水冷して捲取り温度を３２０〜３８０℃で実施
した。その後、コイルを冷間精整を経て、焼鈍を行った
ものと焼鈍を省略したものをメカニカルデスケール後酸
洗し冷間圧延後、最終焼鈍、酸洗して冷延鋼板とした。

熱延コイルの酸洗は脱Ｃｒ層を完全に除去するため、焼
鈍材では貰温Ｈ２ＳＯ，中で３分間行い、焼鈍省略材は
１．５分間とした。

この熱延板の焼鈍を行わずに冷延工程を実施したものに
ついては焼鈍材と同様、何ら問題なく、耐食性の優れた
冷延鋼板が製造出来た。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、高Ｃｒ、高Ｍｏ系の
フェライト系ステンレス鋼の製造工程中での靭性の低下
はな（、熱延板の焼鈍を省略することで、省エネルギー
ならびに、酸洗時間の短縮により生産性の向上を図るこ
とが出来、また、歩留も向上するので、より一層安価な
高耐食ステンレス鋼板や溶接鋼管を製造することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱延板の衝撃特性に及ぼす捲取温度とＣ＋Ｎの
影響を示す図、第２図は高温での脆化に及ぼす（Ｎｂ　
＋Ｔｉ　）／　（Ｃ＋Ｎ）の影響を示す図である。 渫度　（°Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％でＣ：０．０１％以下、Ｎ：０．０２％以
   下、Ｏ：０．０１％以下、Ｃｒｅｑ＝（％Ｃｒ＋３×％
   Ｍｏ）：２５％以上、Ｎｂ、Ｔｉの一種又は２種：０．
   ６％以下を主成分とし、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）≦
   ２０を満足するようなフェライト系ステンレス鋼スラブ
   を鋳造温度、又は分塊圧延温度から６００℃以下まで空
   冷または空冷以上の冷却速度で冷却し、次いで該スラブ
   を１１００℃以上に加熱したのち、熱間圧延し熱間圧延
   を８００℃以上で終了後、注水による急冷を施して５５
   ０℃以下で捲取り、脱Ｃｒ層の生成を抑えるために熱間
   圧延鋼板の焼鈍を行わずに酸洗を施し、生成した脱Ｃｒ
   層を完全に除去した後、冷間圧延工程にて鋼板を製造す
   ることを特徴とする高純度フェライト系ステンレス鋼板
   の製造方法。
2. （２）重量％でＣ：０．０１％以下、Ｎ：０．０２％以
   下、０：０．０１％以下、Ｃｒｅｑ＝（％Ｃｒ＋３×％
   Ｍｏ）：２５％以上、Ｎｂ、Ｔｉの一種又は２種：０．
   ６％以下、Ｎｉ：８％以下を主成分とし、（Ｎｂ＋Ｔｉ
   ）／（Ｃ＋Ｎ）≦２０を満足するようなフェライト系ス
   テンレス鋼スラブを鋳造温度、又は分塊圧延温度から６
   ００℃以下まで空冷または空冷以上の冷却速度で冷却し
   、次いで該スラブを１１００℃以上に加熱したのち、熱
   間圧延し熱間圧延を８００℃以上で終了後、注水による
   急冷を施して５５０℃以下で捲取り、脱Ｃｒ層の生成を
   抑えるために熱間圧延鋼板の焼鈍を行わずに酸洗を施し
   、生成した脱Ｃｒ層を完全に除去した後、冷間圧延工程
   にて鋼板を製造することを特徴とする高純度フェライト
   系ステンレス鋼板の製造方法。