JPS643562B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、表面性状の優れたステンレス鋼薄板
を得るための冷間圧延方法に関するものである。 （従来の技術） ステンレス鋼は、耐食性の優れ表面のメインテ
ナンスが不要であるという便利さのために、多く
の分野で使用されている。このようなステンレス
鋼には、表面性状として光沢がよく美麗であるこ
とは勿論、ミクロな欠陥がないことが望まれる。 ミクロな欠陥のないステンレス鋼薄板を得るた
めに、熱間圧延段階、メカニカル・デスケーリン
グおよび酸洗段階、コイル研削段階およびセンジ
マーミルによる圧延段階で各種の改良がなされて
きた。 ステンレス鋼冷延薄板表面におけるミクロな欠
陥に関しては、既に沢谷等によつて「製鉄研究」
第292号、1977、p.100に、詳細に調査された結果
が報告されている。この報告において、沢谷等
は、ステンレス鋼冷延薄板表面におけるミクロな
欠陥生成の原因として、(i)ピツト状微小欠陥、(ii)
白筋模様、(iii)ヒート・ストリークを採り上げてい
る。これら原因の構造は、センジマーミルによる
圧延条件、就中“油膜厚さ当量”の考え方でよく
整理でき、これら原因を除去するための操業技術
を、主に油膜厚さ制御の点から示している。 一方、光輝焼鈍仕上材におけるゴールドダスト
と呼ばれる特有の欠陥については、冷間圧延に先
立つて材料の表面を研削することが欠陥除去のた
めの有効な手段となり得る。しかしながら、ステ
ンレス鋼製品のコストを低下させるために、製造
工程を簡潔にする必要性が強く存する処から、工
程を省略する手段が種々検討されて来た。 ゴールドダストと呼ばれる表面欠陥は、たとえ
ば、特公昭49−16698号公報、特公昭54−72728号
公報、「鉄と鋼」Vol.69、No.13、p.141に記載され
ているように、冷間圧延前の材料表面に存在する
凹凸が冷間圧延中に延伸せしめられて倒れ込むこ
とによつて生じる。このゴールドダストを生ぜし
めないために、冷間圧延前の材料の表面粗度
（Rmax）を30μｍ或は25μｍ以下とする対策が採
られてきた。また、鋼板表面をシヨツトピーニン
グによつて脱スケールした後、表面を厚さ５〜
40μｍ溶融除去する方法も知られている。 鋼板表面の凹凸の冷間圧延過程での倒れ込みや
“かぶさり”は、光輝焼鈍材ではゴールドダスト
として現れ又、通常の焼鈍、酸洗材においては発
銹起点となるから、“倒れ込み”や“かぶさり”
の発生を防止することは、ステンレス鋼薄板の製
造プロセスにあつて、重要な技術的課題である。
この課題を解決するために、従来、冷間圧延前の
材料表面を平滑化すること或は鋼板表面を重溶削
することがなされてきた。 而して、ステンレス鋼薄板の製造プロセスにあ
つて、冷間圧延に先立つ鋼板表面研削工程を省略
すると、材料表面の凹凸が冷間圧延中に微小な倒
れ込みとなり、“かぶさり”状となつて製品表面
に残存し、ゴールドダストと呼ばれる疵となりま
たは、鋼板表面を研磨するに際しては、研磨性を
損ないさらには、ミクロな“かぶさり”部から発
銹し易くなる等の問題を惹起する。 （発明が解決しようとする課題） 本発明は、ステンレス鋼製品の商品価値を左右
する、表面光沢や耐食性、研磨性を向上せしめる
べく、これら特性の向上の隘路となる鋼板表面の
“かぶさり”やピツト状微小欠陥を防止し得る製
造方法、就中冷間圧延方法を提供することを目的
としてなされた。 （課題を解決するための手段） 本発明の特徴とする処は、ステンレス鋼を冷間
圧延するに際し、中心線平均粗さ（Ra）が0.5μ
ｍ以下の表面粗さを有するとともに150mm以上600
mm以下の直径を有するワークロールをもつ圧延機
で圧延すべき全圧下量の50％以上90％以下を冷間
圧延し次いで、中心線平均粗さ（Ra）が0.2μｍ
以下の表面粗さを有するとともに100mm以下の直
径を有するワークロールをもつ圧延機で圧延すべ
き全圧下量の10％以上50％以下を境界潤滑の適用
下に冷間圧延することを特徴とする表面欠陥が少
なく耐食性のすぐれたステンレス薄鋼板の冷間圧
延方法にある。 以下に、本発明を詳細に説明する。 ゴールドダストの原因となる“かぶさり”やピ
ツト状微小欠陥は、次のようにして生成する。 “かぶさり”は、冷間圧延前の材料表面の凹凸
が冷間圧延によつて延伸せしめられ、倒れ込むこ
とによつて生じる。冷間圧延前の材料表面の凹凸
には(a)酸洗時に材料に生じる粒界腐食によるも
の、(b)もともと材料表面に存在していたものとが
ある。 ピツト状微小欠陥は、冷間圧延時に材料とロー
ル間の油膜厚さが大きい場合に、オイルピツトと
呼ばれる、潤滑油を押し込んだようなピツト状微
小欠陥として生起する。 発明者等は、これらの欠陥の発生を防止する手
段、わけても冷間圧延段階における手段について
研究を進めた。 発明者等は、小径ワークロール（50mmφ）によ
る冷間圧延と大径ワークロール（500mmφ）によ
る冷間圧延における圧延材表面疵の生成挙動につ
いて詳細に検討した結果、小径ワークロール（50
mmφ）による冷間圧延においては、鋼板表面部の
変形が鋼板厚さ方向中心部の変形に比較して大き
く、圧延の進行とともに、材料表面に存在する凸
部は倒れ込み“かぶさり”を生じることが判つ
た。これに対し、大径ワークロール（500mmφ）
による冷間圧延においては、ワークロールと鋼板
との接触面積が大きく材料の変形が厚さ方向中心
部まで及ぶから、材料表面に存在する凸部はゆる
やかな凸部へと変形せしめられ、圧延の進行とと
もに凹凸は浅くなり、“かぶさり”を生じること
がないことを突き止めた。この傾向は、ワークロ
ール径を大きくして行くとさらに明瞭となつた。
“かぶさり”を生ぜしめないためには、ワークロ
ール径は少なくとも150mmφであることが必要で
あることも解明した。 一方、150mm以上の直径のワークロールであつ
て、ワークロール直径一定の場合には圧下量が大
であるほど材料表面の凹凸を圧延に伴つて浅くす
るのに効果がある。 しかしながら、圧下率がある値を超えると、材
料表面の凸部が延伸され倒れ込み“かぶさり”を
惹起する。 冷間圧延における圧下率と圧延製品の表面粗度
の関係を、ワークロール直径水準別に第１図に示
す。第１図から、たとえば150mmφのワークロー
ルを持つ圧延機で冷間圧延する場合は、圧下率80
％で“かぶさり”が発生する。ワークロール直径
が250mmである場合には、85％まで“かぶさり”
は発生しない。 このように、直径150mm以上のワークロールを
もつ圧延機でステンレス鋼を冷間圧延するに際し
ては、ワークロール直径と圧下率の組合せによつ
て、“かぶさり”が生起するか否かが決まる。 ステンレス鋼の冷間圧延において、“かぶさり”
にワークロール径が強く関与しているという知見
は、偶然に見付かつた。発明者等が、酸洗した
SUS430鋼を普通鋼圧延用の、直径450mmのワー
クロールをもつタンデムミルで厚さ３mmの材料
（ストリツプ）を0.6mmまで冷間圧延した処、この
冷延板には“かぶさり”が認められず、同じ材料
を、小径（70mmφ）のワークロールをもつセンジ
マーミルで同じく0.6mmまで冷間圧延したものは、
顕著に“かぶさり”が認められた。 この点を明らかにするめために、ワークロール
直径、圧下率を種々変化させて冷間圧延中の表面
粗さや“かぶさり”の発生挙動を調査した。その
結果を、第１図に示す。 上記調査の結果、70mmφの小径ワークロールに
よる冷間圧延では、圧下率が小さい領域でも表面
粗さの改善が顕著であるけれでも、圧下率40％以
上で圧延材表面に“かぶさり”が発生し初め、ゴ
ールドダストが顕著になる。 150mmφのワークロールによる冷間圧延では、
圧下率80％以上で圧延材表面に“かぶさり”が現
れゴールドダストが認められる。250mmφのワー
クロールによる場合は、圧下率90％で小さな“か
ぶさり”が見られたが、300mmφ以上500mmφのワ
ークロールによる場合は、圧下率90％でも“かぶ
さり”は見られなかつた。 こうして、発明者等は冷間圧延においてワーク
ロール径と圧下率を選択、組合せることにより、
“かぶさり”の発生を防止することが可能なこと
を初めて明らかにした。 ワークロール直径を大きくするほど“かぶさ
り”を生起せしめないという観点からは好ましい
が、600mmを超える直径のワークロールを用いる
と、大きな圧延荷重を必要とし、このことに起因
してミルストレツチが大となるから、圧延機の剛
性を確保するために圧延機が巨大なものとなり、
イニシヤルコスト、ランニングコスト何れの面か
らも好ましくない。 また、ワークロール直径が大きな場合は、圧下
率を大きくしても圧延材の表面粗さの向上程度は
小さい。従つて、圧延製品の表面粗さに依存する
光沢を良好なレベルにするためには、大径ワーク
ロールのみで冷間圧延を遂行しようとするとき
は、圧下率を大きくしても難しい。 而して、直径150mm以上の大径ワークロールを
有する圧延機で圧延すべき全圧下量の50％以上の
冷間圧延を行つた後、たとえば70mmφといつた小
径のワークロールを有するセンジマーミルで最終
板厚まで冷間圧延することにより、“かぶさり”
を生起させることなく表面粗さを容易に小さくし
得る。大径ワークロールによる圧延によつて材料
表面の凹凸を小さくしておけば、その後小径ワー
クロールによる冷間圧延を行つても“かぶさり”
を生じることはない。 後段の冷間圧延を直径100mm以下の小径ワーク
ロールによつて行うと、少ない冷間圧延量で圧延
材の表面粗さを大きく改善（微細に）することが
でき、製品の光沢を向上せしめるのに有効であ
る。 次に、冷間圧延前の材料の表面粗度に関して説
明すると、当然のことながら、材料表面の凹凸が
小さい方が“かぶさり”難い。材料の表面粗さ
（Hmax（μｍ）或はRmax（μｍ））が大きいほど
ゴールドダスト欠陥の程度が大きくなる。材料表
面の凹凸の程度は、冷間圧延工程における材料受
入れ基準として捉えられるべきものであつて、
“かぶさり”を生起せしめないためには、経験的
にRmaxが25μｍ以下でなければならない。 また、ワークロール表面粗さについては、ワー
クロールの表面粗さが冷間圧延製品の表面粗さを
決めるという側面がある。この観点から、余り選
択幅は大きくない。 大径ワークロールの場合、平均粗さ（Ra）で
0.8〜0.2μｍ、後段の圧延に用いる直径100mm以下
の小径ワークロールの場合、0.3〜0.03μｍが好ま
しい。 これらの範囲内で、冷間圧延前の材料の表面粗
度を考慮して、粗いロールから細かいロールへ漸
次変えて冷間圧延を遂行することが、製品の表面
光沢の向上の点から好ましい。“かぶさり”を生
起させないためには、表面粗さの小さいロールで
圧延するのが良く、直径150mm以上の大径ワーク
ロールで冷間圧延を行うときは、0.5μｍ以下の表
面粗さのワークロールによつて圧延を始め、漸次
小さい粗さのロールで圧延を遂行するのが良い。
また、大径ワークロールによる冷間圧延後に小径
ワークロールによつて後段の冷間圧延を行うとき
は、直径100mm以下で表面粗度が0.2μｍ以下のワ
ークロールによつて圧延を始め、漸次小さい粗さ
のワークロールで圧延を後続させることが望まし
い。しかしながら、“かぶさり”に対する影響の
大きさという観点からは、ワークロールの表面粗
度は、ワークロール径に比して小さく、副次的で
ある。 ここで、“かぶさり”に起因するゴールドダス
トの評価方法について説明する。 発明者等は、山本章夫が「鉄と鋼」第74年
（1988）第６号に発表した論文「ステンレス鋼の
鱗状かぶさり疵（ゴールド・ダスト疵）の発生機
構と素材熱延板表面性状の影響」の2.2項に記載
されている評価方法と同一の評価方法を用いてゴ
ールドダストを評価した。即ち、材料を冷間圧延
した後、圧延材表面に粘着テープを貼付し続いて
剥離させることにより顕在化させ、立ち上がつた
微細疵の量から官能的に評価する。 ゴールドダスト疵の発生程度は、その後暗室に
てテープ剥離方向に平行にかつ、45度上方向から
光を当て、立ち上がつた微細な箔片状の疵の量を
目視で官能的に評価する。 評点０は、ゴールドダスト疵が全く発生してい
ないものである。評点10は、冷間圧延前に実験室
的に粒界腐食を発生させて人為的に全面にゴール
ドダスト疵を現出させたもののレベルである。評
点０と10の間は、10段階に分けた。 通常は、評点４以下になると実用上は全く問題
がないと評価されている。なお、立上り疵の個々
の大きさによつては、評点10よりも不良であると
感じられるゴールドダスト疵もあるが、評点10と
して整理する。また、評点10以上の場合は箔片が
剥離してテープに付着する現象が見られるが、評
点10未満ではそのような現象はない。 第１図に示す、“かぶさり”発生は、前記評価
方法による評点４を超えるゴールドダストを惹起
するものを指す。 次に、オイルピツト疵に関して説明する。 オイルピツトに起因するピツト状微小欠陥に関
し、かかる欠陥を減少させて表面光沢の優れた冷
延板を得る圧延条件は、“油膜厚さ当量”でよく
整理できることが知られている。“油膜厚さ当量”
が小さくなると、ピツト状微小欠陥が緩和され
る。 “油膜厚さ当量”を小さくするには、圧延材が
ワークロール対へ噛み込まれるときの噛み込み角
度を大きく（ワークロール径を小さく）すること
が有効である。この観点からすると、小さな直径
のワークロールを有し境界潤滑条件で圧延するこ
とが可能なセンジマーミルによつて冷間圧延する
ことが好ましい。 従つて、本発明においては、前段の冷間圧延を
少なくとも150mmの直径の大径ワークロールをも
つ圧延機によつて行ない、“かぶさり”を生起す
ることのない材料表面状態にし、然る後、直径
100mm以下の小径ワークロールを有する圧延機に
よつて圧延すべき全圧下量の少なくとも10％圧延
することにより、ピツト状微小欠陥の発生を防止
しかつ、優れた表面光沢を有する製品を得るよう
にしている。 直径100mm以下の小径ワークロールを有する圧
延機による圧延が、圧延すべき全圧下量の10％未
満では、ピツト状微小欠陥を防止しつつ表面光沢
を向上させることが困難となる。 発明者等の研究によると、大径ワークロールで
は、水野「塑性と加工」7.（1966）66，p.383によ
つて導入されたパラメータである、“油膜厚さ当
量”t_d t_d＝η（U₀＋U₁）／αp ここで、η：油の静粘度 U₀：ワークロールの周速度 U₁：材料のワークロール対入口にお
ける速度 α：噛み込み角度 ｐ：材料の二次元降伏応力 は、たとえばセンジマーミルにおけるような小径
ワークロールによる冷間圧延の場合に比し、大き
くなる。これは、大径ワークロールによる場合、
U₀，U₁が大きくなるとともに噛み込み角度が小
さくなることに起因している。従つて、大径ワー
クロールによる冷間圧延は、ピツト状微小欠陥の
防止という点からは不利である。 而して、大径ワークロールによる圧延によつて
材料表面の凹凸を圧縮して浅くした後、小径ワー
クロールによる圧延においてt_dを小さくして境界
潤滑条件で冷間圧延することが表面性状の優れた
製品を得る手段となる。 こうして、ステンレス鋼板表面のミクロ欠陥で
ある“かぶさり”を防止しかつ、ピツト状微小欠
陥を防止するには、表面粗度が、中心線平均粗さ
（Ra）が0.5μｍ以下で直径が150mm以上のワーク
ロールを有する圧延機によつて、圧延すべき全圧
下量の50％以上圧延し、然る後、中心線平均粗さ
（Ra）が0.2μｍ以下の表面を有しかつ、100mm以
下の直径を有するワークロールをもつ圧延機によ
つて、境界潤滑状態で圧延すべき全圧下量の10％
以上を圧延するプロセスが有効である。 前段の冷間圧延を行うに際し、ワークロール直
径が150mm未満では素材の凹凸を浅くして“かぶ
さり”の発生を抑えるには不十分である。また、
大径ワークロールによる圧延が、圧延すべき全圧
下量の50％未満では素材表面の凹凸を浅くして
“かぶさり”の発生を抑えるには不十分である。
大径ワークロールによる圧延の圧下配分は50％以
上大きいほど好ましいけれども、大径ワークロー
ルによる圧延は油膜厚さが大きく、ピツト状微小
欠陥の発生を助長するから、90％が限度である。 後段の冷間圧延は、100mm以下の直径を有する
ワークロールをもつ圧延機によつて行うが、100
mmを超える直径では、ピツト状微小欠陥を防止す
ることが困難となる。小径ワークロールによる圧
延の圧下配分は、ピツト状微小欠陥を防止するた
めに少なくとも10％必要である。ピツト状微小欠
陥を防止するためには多いほどよいけれども、50
％で効果が飽和する。 （実施例） 通常のSUS 430の熱延板をシヨツトブラスト
後H₂SO₄中ならびにHNO₃中でデスケーリング
し、表面粗さHmaxを15μｍとし、コイル研削工
程を省略して、ロール表面の平均粗さが0.2μｍ
で、450mmφの大径ロールより成るタンデム冷間
圧延ミルで、板厚３mmから１mmまで冷間圧延し、
次いでロール表面の平均粗さが0.1μｍで50mmφの
小径ロールより成るセンジマーミルで、板厚１mm
から0.5mmまで冷間圧延した。比較法として、同
様にデスケーリングしたSUS 430の熱延板の３
mmコイルから0.5mmまで50mmφの小径ロールのセ
ンジマーミルで冷間圧延した。この後両コイルと
も通常の焼鈍、酸洗工程を経て、調質圧延を行な
い製品とした。これら製品の表面特性、耐食性試
験結果を表１に示した。

【表】 この結果、表面研削工程を省略した製造法とし
ては、大径ロール圧延と小径ロール圧延を組合せ
た本発明法は従来の小径ロールのみによる比較法
に対比して、製品表面にかぶさりを生ずることな
く、したがつて発銹もみられなかつた。之に対し
て比較法では製品にかぶさりを生じ、その部分が
発銹起点となつた。又本発明による製品の光沢や
ピツト状微小欠陥は比較法によるものと変らずす
ぐれた特性を示した。 （発明の効果） 本発明は従来、普通鋼に使用されている大径の
冷間圧延機と、従来、ステンレス鋼用に使用され
て来たセンジマー冷間圧延機のロール径とロール
表面粗度の組合せで表面性状のすぐれたステンレ
ス鋼が得られることを初めて明らかにしたもの
で、本発明によれば冷間圧延前のコイル表面平削
工程を省略してもすぐれた特性が得られることは
もちろん、従来美麗なステンレス鋼表面は小径ロ
ールであるセンジマー圧延機によつてのみ得られ
ると考えられていたが、高能率の大径のタンデム
ミルによつても可能となるものであるからステン
レス鋼の冷間圧延工程の革新ともいうべきもの
で、産業上裨益するところが極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ステンレス鋼の冷間圧延における圧
下率と製品の表面粗度および“かぶさり”発生限
界圧下率の関係を、ワークロール直径水準別に示
す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステンレス鋼を冷間圧延するに際し、中心線
   平均粗さ（Ra）が0.5μｍ以下の表面粗さを有す
   るとともに150mm以上600mm以下の直径を有するワ
   ークロールをもつ圧延機で圧延すべき全圧下量の
   50％以上90％以下を冷間圧延し次いで、中心線平
   均粗さ（Ra）が0.2μｍ以下の表面粗さを有する
   とともに100mm以下の直径を有するワークロール
   をもつ圧延機で圧延すべき全圧下量の10％以上50
   ％以下を境界潤滑の適用下に冷間圧延することを
   特徴とする表面欠陥が少なく耐食性のすぐれたス
   テンレス薄鋼板の冷間圧延方法。 ２ 最大高さ（Rmax）が25μｍ以下の表面粗さ
   を有する素材を用いる特許請求の範囲第１項記載
   の方法。