JP3091418B2

JP3091418B2 - 熱延ステンレス鋼板およびその製造方法

Info

Publication number: JP3091418B2
Application number: JP08259318A
Authority: JP
Inventors: 雅昭河野; 和秀石井; 佐藤　　進
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2000-09-25
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JPH1099912A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱延ステンレス鋼
板およびその製造方法に関し、詳しくは、酸洗などのス
ケール除去工程を省略して加工を施すのに好適な、ある
いは酸洗時の脱スケール性さらには脱スケール後の表面
性状に優れる熱延ステンレス鋼板およびその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼はCrやNiなどの合金元素を
多量に含有させて普通鋼に比べ著しく耐食性を高めた材
料であり、一般には、連続鋳造により精錬した溶鋼を凝
固させて鋼スラブとなし、この鋼スラブを1100〜1300℃
程度に加熱後熱間圧延して熱延鋼板（その時々の状態に
より熱延鋼帯、熱延コイルともいう）となし、この熱延
鋼板を連続的あるいはバッチ的に焼鈍し、さらに硫酸槽
および硝酸・弗酸混酸槽を通して酸洗した後、冷間圧延
して冷延鋼板（その時々の状態により冷延鋼帯、冷延コ
イルともいう）となし、この冷延鋼板をさらに焼鈍−酸
洗するという工程で製造される。

【０００３】通常は冷延鋼板を各種用途に供するが、熱
延後の焼鈍−酸洗鋼板を冷延せずそのまま供用する場合
もある。ステンレス鋼においては、Crを多量に含有する
ことから熱間圧延時に表面に(Fe,Cr)₂O₃や(Fe,Cr)₃O₄を
主体とした Fe-Cr系酸化層が、さらに鋼中のSiによりこ
の Fe-Cr系酸化層と地金との界面にSiO₂からなる中間酸
化層が形成される。これらの酸化層（スケール）を有し
たままの熱延鋼板を焼鈍後に冷間圧延すると、圧延中に
スケールが剥離して冷延ロールを傷めるほか圧延材に噛
み込んで表面欠陥の原因となる。

【０００４】かかる有害なスケールを除去するために熱
延後に酸洗工程が設けられるのであるが、ステンレス鋼
に特有の前記組成のスケールは、非常に緻密であって酸
洗脱スケール性（酸洗性）が悪いことから酸洗ラインを
律速し生産性を阻害する。そこで酸洗負荷を軽減して酸
洗のスピードアップを図るために、鋼板表面に鋼球や砂
等の硬質微粒（ショット粒）を高圧噴射してスケールに
クラックを導入するいわゆるショットブラスト処理が従
来広く行われている。しかし、ショットブラストされた
鋼板表面にはショット目と呼ばれる凹凸が刻まれ、表面
粗度が大きくなり、表面品質が冷延鋼板のレベルに達し
ない。そのため、比較的安価な熱延ステンレス鋼酸洗板
を冷延鋼板の代替品として広く供給できないという問題
がある。

【０００５】もう一つの酸洗負荷軽減策としてはスケー
ルの薄層化が指向され、熱延工程でのスケール生成を抑
制する技術として、例えば特開昭58-53323号公報、特開
昭59-97710号公報、特開昭61-123403 号公報等に開示さ
れるように、熱間圧延の最終圧延機出側から巻取機まで
の区間に、内部を不活性または還元性ガス雰囲気に制御
できるボックスを設け、圧延後の熱延鋼帯が該ボックス
内を通過できるように構成する方法が知られている。

【０００６】これは、熱間圧延の各パスでそれ以前に生
成したスケールは除去され、巻取後に残るのは最終パス
後に生成したスケールのみであって、最終圧延機出側か
ら巻取機までの鋼帯通過区間を無酸化性雰囲気に維持し
て当該区間でのスケール生成を防止すればスケール厚が
抑制できるという技術思想に基づく。しかし、この方法
は、最終圧延機出側から巻取機に至る長大な区間全域を
ガスシールして大量のガスを供給しなければならないた
め実用的でない。

【０００７】また、上記以外の薄スケール化技術とし
て、例えば特開平4-238620号公報に、熱間仕上げ圧延前
に高圧水を特定範囲の衝突圧で鋼帯表面に噴射するとい
うデスケーリング方法が提案されている。しかし、この
方法をステンレス鋼に適用すると、仕上げ圧延ロール面
と鋼帯表面とで金属同士が焼き付いて表面欠陥の原因と
なる。

【０００８】また、光沢等の表面特性が重視されない用
途向けの熱延ステンレス鋼板にあっては、スケール付き
のまま使用できれば酸洗工程を省略できて大幅なコスト
ダウンが期待できるのであるが、従来の工程で製造され
たスケール付き熱延ステンレス鋼板は、これに金型で曲
げ・絞り等の加工を施すと、スケールが部分的に剥離し
て、金型寿命を低下させたり、剥離した粉塵によって作
業環境が悪化するという問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、上
記従来技術の問題を解決し、スケール付きのまま加工し
ても剥離・発塵しないレベルのスケール密着性を備え、
また、酸洗前のショットブラスト処理を必要としないレ
ベルの酸洗性を備えた熱延ステンレス鋼板およびその製
造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的の
実現に向けて、スケール付き熱延ステンレス鋼板のスケ
ール構造が該熱延ステンレス鋼板の加工時のスケール密
着性（換言すれば剥離性）および酸洗性に及ぼす影響、
ならびに前記スケール構造と熱延条件との関係について
鋭意実験・検討を重ねた。その結果、特定組成でかつ特
定スケール構造の熱延ステンレス鋼板が上記要請を満足
する特性を具有し、当該熱延ステンレス鋼板は特定の熱
延条件下で得られるという新規な知見を得るに至り、か
かる知見に基づいて次に述べる本発明を完成した。

【００１１】本発明は、Crを10wt％以上含有し、表層の
スケール厚さが 2.5μm 以下であることを特徴とする熱
延ステンレス鋼板であり、好ましくは、さらに、Siを
1.0wt％以下含有するとともにスケール層と下地合金と
の界面に形成される含Si酸化物層の厚さを 0.1μm 以下
とすることを特徴とする熱延ステンレス鋼板である。上
記本発明に係る熱延ステンレス鋼板は、Crを10wt％以
上、好ましくはSiを 1.0wt％以下、含有するスラブを熱
間圧延して鋼帯コイルとする熱延ステンレス鋼板の製造
方法において、下記に定義される展伸比が 150以上とな
るように熱間圧延することを要旨とする。

【００１２】記展伸比＝（鋼帯コイルの圧延面の面積）／（スラブの圧
延面の面積）

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の熱延ステンレス鋼板は、
Crを10wt％以上含有し、表層のスケール厚さが 2.5μm
以下であるがゆえに、とくに加工時のスケール密着性に
優れるものである。本発明者らは、スケール密着性の良
好な熱延ステンレス鋼板を得るべく多くの実験を重ね、
従来にないスケール厚さ 2.5μm 以下のスケール構造を
有する熱延ステンレス鋼板においてスケール密着性が格
段に高い値を示すことを新たに知見した。

【００１４】すなわち加工時にスケールが剥離しないた
めには、表層スケール厚さが2.5 μｍ以下であることが
必須である。ただし、ステンレス鋼においてCr含有量が
10wt％未満の場合、鋼スラブを1100〜1300℃程度に加熱
後粗圧延、仕上圧延し、600〜1050℃で巻き取る一般的
な熱間圧延方法で展伸比≧150 として製造された熱延コ
イル製品では、2.5 μｍ以下の厚さのスケール構造を得
ることが困難であるだけでなく、ステンレス鋼が本来備
えるべき耐食性が不十分なものとなるため、Cr含有量を
10wt％以上に制限する。なお、スケール厚さは薄いほど
好ましいので下限を設ける特段の理由はない。また、Cr
含有量の上限については、通常のステンレス鋼のCr含有
量の上限（20wt％程度）としておけばよい。

【００１５】本発明の熱延ステンレス鋼板は、さらに、
Siを 1.0wt％以下含有するとともにスケール層と下地合
金との界面に形成される含Si酸化物層の厚さを 0.1μm
以下とすることが好ましい。この熱延ステンレス鋼板
は、加工時の密着性に優れると同時に、優れた酸洗脱ス
ケール性（酸洗性）を備えたものとなる。本発明者ら
は、熱延ステンレス鋼板の酸洗性支配要因を見出すべく
鋭意検討した結果、酸洗性が、表層スケールと下地合金
との界面に形成された含Si酸化物層（SiO₂層と考えられ
る) の厚さに大きく依存し、この厚さが 0.1μm を超え
ると酸洗性が著しく悪化して酸洗前にショットブラスト
処理等の機械的スケール除去を施す必要があるが、 0.1
μm 以下であればその必要がない程に酸洗性が向上する
ことがわかった。すなわち、酸洗前の機械的スケール除
去を要さずそのため例えばショット目が刻まれず酸洗後
の表面品質に優れる熱延ステンレス鋼板を得るには、前
記含Si酸化物層の厚さが 0.1μm 以下であることが好ま
しい。

【００１６】しかし、下地合金中のSi含有量が1.0 wt％
を超えると、鋼スラブを1100〜1300℃程度に加熱後粗圧
延、仕上圧延し、600 〜1050℃で巻き取る一般的な熱間
圧延方法でCr含有量≧10wt％、展伸比≧150 として製造
された熱延コイル製品では、含Si酸化物層の厚さが大き
くなって0.1 μｍを超えてしまうため鋼中Si含有量は1.
0 wt％以下とする。なお、含Si酸化物層の厚さは薄いほ
ど好ましいため特に下限を設ける必要はない。他方、Si
は鋼の脱酸に有効なほか高温での耐酸化性を向上させる
有効な元素であって比較的重要であるため、鋼中に0.1
wt％程度以上は含むことが好ましい。

【００１７】ステンレス鋼中の成分元素としては、Cr、
Si以外に、耐食性向上元素のNiさらにはCu, Mo、鋼中Ｓ
固定元素のMn、脱酸元素のAl、それにＣ，Ｎ固定元素の
Ti,Nb, Zr, Ｖ等々が添加されることが多いが、これら
の成分は常法に沿って添加すればよく、それぞれの含有
量は本発明において特に限定されない。上記本発明の熱
延ステンレス鋼板は、Crを10wt％以上、好ましくはSiを
1.0wt％以下、含有するスラブを熱間圧延して鋼帯コイ
ルとする熱延ステンレス鋼板の製造方法において、展伸
比〔＝（鋼帯コイルの圧延面の面積）／（スラブの圧延
面の面積）〕が 150以上となるように熱間圧延すること
により製造できる。

【００１８】この理由の詳細は明らかではないが、表層
スケール厚さが 2.5μm 以下に抑制される点について
は、展伸比の大きい熱延条件では表面スケールも展伸
し、圧延が進むにつれて薄くなることに加え、これまで
行われていなかった 150以上という大きい展伸比で熱延
することにより、熱延後期に部分的にスケールに亀裂が
発生し、亀裂発生部分に新たに露呈した下地合金面に新
たにスケールが生成し、この新生スケールが最終的に亀
裂前のスケールよりもさらに薄くなるためと考えられ
る。

【００１９】また、含Si酸化物層の厚さが 0.1μm 以下
に抑制される点について、発明者らは実験を行い、含Si
酸化物層はスラブ加熱中あるいは熱延初期（粗圧延中）
の温度である1100℃以上の高温で生成・成長するが、熱
延後期（仕上げ圧延中）の温度域（概ね 600〜1050℃）
ではほとんど生成しないという知見を得ており、このこ
とから、巻き取り後にこのように薄い含Si酸化物層が存
在するのは、初期の含Si酸化物層が前記同様に展伸され
て薄くなることに加え、熱延後期に生じる前記亀裂部分
に露呈した下地合金面に新たな含Si酸化物層が生成し難
くなるためと考えられる。

【００２０】なお、展伸比の上限は、熱間圧延設備の圧
延能力の許す範囲であるならば良く特に規制されない。

【００２１】

【実施例】表１に示す成分のステンレス鋼スラブを、表
２に示す種々の厚さに調え同表に示す種々の展伸比で熱
間圧延してコイルに巻き取り、同表に示す種々の熱延仕
上げ板厚の熱延板を得た。スラブ加熱温度は鋼Ａでは11
50℃、鋼Ｂでは1200℃、鋼Ｃ，ＤおよびＥでは1100℃と
し、コイル巻取温度はいずれも 800℃とした。

【００２２】

【表１】

【００２３】スケールおよび含Si酸化物層の厚さの測定
に関しては、熱延板より切り出し断面を研磨した試料の
研磨面をＳＥＭ観察し、その撮影像からスケール表面と
下地合金表面との距離を直接測定して得た値をスケール
厚さとし、さらにＡＥＳ分析を行ってスケール層の組成
を同定し、Siピークが検出された層の厚さを測定して得
た値を含Si酸化物層厚さとした。また、このように同定
した含Si酸化物層をさらにＸ線回折で分析するとSiO₂ピ
ークが認められた。

【００２４】加工時のスケール密着性はスケール剥離量
で評価した。これは、熱延板の圧延方向に幅10mm×長さ
100mm の引張試験片を切り出し、該試験片の標点部分
（10mm×20mm）の表裏面に粘着テープを貼り付け、10％
の引張加工を施した後テープを剥がし取り、剥がし取っ
た前後でのテープの重量増分を測定して得たものであ
る。

【００２５】酸洗性については、熱延板から 100×100m
m の試験片を切り出し、硫酸(H₂SO₄[200g/l]) と混酸(H
NO₃[150g/l]+HF[25g/l])を用いて実験室的に酸洗を行
い、酸洗後の板面を目視観察して次の４段階のグレード
で評価した。１：スケール残りなし（スケール残り部の面積率
０％）２：点状スケール残りがある（スケール残り部の面積率
１％以下）３：塊状スケール残りがある（スケール残り部の面積率
１％超え５％未満）４：縞状スケール残りがある（スケール残り部の面積率
５％以上）これらの結果を表２に併せ示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】例えば、鋼Ａのスラブ（ＳＵＳ４３０[16C
r-0.06C];No.１〜15）を熱延した熱延板についての展伸
比と、スケール厚さ、含Si酸化物層厚さ、スケール剥離
量、酸洗性との関係を図１、図２、図３、図４にそれぞ
れ示す。スケール厚さおよび含Si酸化物層厚さは、スラ
ブ厚および熱延仕上げ厚のレベルに関わらず、展伸比が
高いものほど薄くなり、展伸比150 以上でスケール厚さ
2.5μm 以下が達成されると同時に含Si酸化物層厚さも
0.1μm 以下に制御できる。（図１、図２参照）。それ
に伴い、展伸比 150以上を満足するNo．５、10、11、1
2、15では、スケール剥離量が 0.1mg/cm²以下と非常に
少なく（図３参照）、また、酸洗後のスケール残りも見
られない（図４参照）。すなわち、この熱延板はスケー
ル除去を行わず黒皮（熱延タイトスケールの俗称）のま
まで加工しても金型劣化や粉塵公害などを起こす心配の
ないレベルのスケール密着性を備え、同時に酸洗前に機
械的スケール除去を行わなくても酸洗性に優れるスケー
ル構造が備わっている。

【００２８】この傾向は、Niを多量に含有するオーステ
ナイトステンレス鋼スラブＢ（ＳＵＳ３０４；No．16〜
20）およびCr量が11wt％程度と比較的少ないスラブＣ，
Ｄ（No．21〜26）でも同様である。しかし、Si含有量が
1.4wt％のスラブＥを展伸比 200.0で製造した熱延板
（No．27）では、スケール厚さは 2.0μm に抑制されて
加工後のスケール剥離量は0.02mg/cm²と少なく良好なス
ケール密着性を示すものの、スケール層中の含Si酸化物
層の厚さが0.21μm と 0.1μm を超えており、酸洗後に
点状のスケール残りが見られた。

【００２９】以上、本発明方法に従って展伸比 150以上
で圧延された熱延ステンレス鋼板は、元のスラブ厚と熱
延仕上げ板厚によらず、黒皮のままで加工を施した場合
のスケール剥離量が少ないことが明らかである。また、
Si含有量を 1.0wt％以下に制限したステンレス鋼素材を
用いて本発明方法に従って熱延すれば、ショットブラス
ト等の機械的前処理を介さずとも酸洗脱スケール性に優
れた熱延ステンレス鋼板が得られることが明らかであ
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、スケール密着性に秀で
た熱延ステンレス鋼板が得られるから、金型劣化や粉塵
公害の心配なくスケール付きのままの加工に供用でき、
さらに、ショットブラスト等の機械的スケール破壊処理
を施さなくともスケールを効率よく酸洗除去できること
から、冷間圧延工程を省略した熱延ままの製品要求仕様
に対してもショット目等の凹凸のない良好な表面性状の
ステンレス鋼板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】展伸比とスケール厚さとの関係を示すグラフで
ある。

【図２】展伸比と含Si酸化物層厚さとの関係を示すグラ
フである。

【図３】展伸比と加工後のスケール剥離量との関係を示
すグラフである。

【図４】展伸比と酸洗性との関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−204703（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 3/02,45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】 Crを10wt％以上含有し、表層のスケール
厚さが 2.5μm 以下であることを特徴とする熱延ステン
レス鋼板。
【請求項２】さらに、Siを 1.0wt％以下含有するとと
もにスケール層と下地合金との界面に形成される含Si酸
化物層の厚さを 0.1μm 以下とする請求項１記載の熱延
ステンレス鋼板。
【請求項３】 Crを10wt％以上含有するスラブを熱間圧
延して鋼帯コイルとする熱延ステンレス鋼板の製造方法
において、下記に定義される展伸比が 150以上となるよ
うに熱間圧延することを特徴とする熱延ステンレス鋼板
の製造方法。記展伸比＝（鋼帯コイルの圧延面の面積）／（スラブの圧
延面の面積）
【請求項４】前記スラブがさらにSiを 1.0wt％以下含
有する請求項３記載の方法。