JP3145766B2 - 2相系ステンレス鋼の薄板連続鋳造法 - Google Patents

2相系ステンレス鋼の薄板連続鋳造法

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JP3145766B2 JP05416792A JP5416792A JP3145766B2 JP 3145766 B2 JP3145766 B2 JP 3145766B2 JP 05416792 A JP05416792 A JP 05416792A JP 5416792 A JP5416792 A JP 5416792A JP 3145766 B2 JP3145766 B2 JP 3145766B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,割れや表面欠陥のない
2相ステンレス鋼の薄板を溶湯から直接製造する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】焼鈍状態でオーステナイトとフエライト
の2相組織を有する2相ステンレス鋼は,一般に塩化物
による孔食,隙間腐蝕,応力腐蝕割れ等の腐蝕に対し強
い抵抗性を備えるので海水を用いる熱交換器をはじめ種
々の腐蝕環境用素材として広く用いられている。
【0003】しかし,2相ステンレス鋼は一般に高温変
形能に劣っている。そのため熱間加工中に割れが発生し
やすい。2相ステンレス鋼の高温変形能を成分組成の面
から改善する処法として,例えば特公昭57-15660号公報
はS量を0.003%以下, O量を0.005%以下に規制し,あ
るいはさらにREMを添加する方法を開示している。この
場合には,通常の精錬で得られるSおよびO量よりも溶
鋼中のSおよびO量を低下させなければならず,精錬時
間が長くなることならびに精錬のための造滓制御が必要
となって製造コストを押し上げるし,REMの添加もコス
トアップにつながることは否めない。
【0004】また2相ステンレス鋼の一層の耐食性特に
孔食性を高めるためにMoを添加した鋼のうちでも,例
えば25Cr-3Mo系以上のものではσ相析出による脆化
のために,鋳造→熱間圧延→冷間圧延という一般的な鋼
板製造工程ではその鋼板を製造ができない。このため,
現状では粉末冶金による製造が試みられている。
【0005】一方, 熱間圧延が困難な材料に対して溶湯
から直接的に薄板を製造する技術として双ロールや単ロ
ールを用いた薄板連続鋳造法の適用が試みられ,種々の
研究開発が進められている。これによれば,単に省工程
によるメリットにとどまらず製造コストが嵩む粉末冶金
でしか製造できなかった材料についても安価に板材が製
造可能となり, また品質面でも向上が期待できる。
【0006】このようなことから,例えば特開昭62-192
235号公報, 特開昭62-227597号公報, 特開昭64-53705号
公報および特開平2-182395号公報等において,2相ステ
ンレス鋼等の難熱間加工性材料を双ロールあるいは単ロ
ール法等の溶湯急冷法によって溶湯から直接的に薄板を
製造する方法が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】熱間圧延の困難な材料
に対して双ロールあるいは単ロール法等の溶湯急冷法を
適用するさいに, 特別な技術的改善なしに通常の材料と
同様の処方で実施する場合には, 割れなどの欠陥のない
良好な板を得ることは極めて困難である。特に,双ロー
ル法によって2相ステンレスの薄板を製造する場合に
は, SUS304等のオーステナイト系ステンレス鋼の場合に
比べて, 鋳造時に冷却むらが発生しやすく,著しい場合
は2相ステンレス鋼特有の周期的な冷却むらが生じ,こ
の冷却むらに起因した割れや裂断が生じやすいという問
題がある。
【0008】本発明は,薄板連鋳による2相ステンレス
鋼の前記のような問題の解決を課題とし,良品質の2相
ステンレス鋼薄板を溶湯から直接製造する技術の確立を
目的としたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,一対の
内部冷却式ロールの両円周面上で形成する凝固シエルを
該ロール対の間隙で圧着しながら薄板に鋳造する双ロー
ル式連鋳機で2相ステンレス鋼の薄板を製造するさい
に,内部から冷却される該ロールの円周面を銅または銅
合金で構成したうえ,その表面に熱伝導率が10〜90W/m.
Kの範囲の材質からなる伝熱抵抗層を1.0mm超え3.5mm以
下の厚みで形成し且つこの伝熱抵抗層の表面を中心平均
粗さで5μmRa以上25μmRa以下の粗面とした双ロール式
連鋳機を用い,該ロール間隙を通過する薄板にかかる単
位板幅当たりの圧着負荷を4.9N/mm幅以上49N/mm幅以下
の範囲に制御しながら鋳造することを特徴とする2相ス
テンレス鋼の薄板連続鋳造法を提供する。
【0010】
【作用】本発明者らは,双ロール式連鋳機を用いて2相
ステンレス鋼の鋳造を試みたがSUS304等のオーステナイ
ト系ステンレス鋼に比べ鋳造時に著しい冷却むらが発生
し,この冷却むらに起因した割れや破断を経験した。そ
して,この冷却むらの程度は,ロール対円周面上に形成
する凝固シエル厚みのむらと,両凝固シエルが合流する
キス点直上における凝固シェルの変形抵抗とに相関があ
ることを知った。
【0011】2相ステンレス鋼は,SUS304等のオーステ
ナイト系ステンレス鋼に比べると,高温 (融点直下のフ
エライト一相領域) での変形抵抗が小さい。この変形抵
抗が小さいことと凝固シエルの厚みむらが相乗的に作用
して冷却むらを引き起こすのである。
【0012】すなわち,ロール表面で成長する凝固シェ
ルは均一に成長するのではなく,ある程度のシェル厚み
むらを伴って成長する。この厚みむらが厚い領域では,
薄い領域よりも,ロールギヤップを通過するさいに速く
他方の凝固シエルと突き合わされることになる。両凝固
シエルが突き合わされた時点から凝固シエルに圧着負荷
が加わるから,この時点で凝固シエルとロールとの密着
性が急によくなる(密着度が高まる)。したがって,厚
みむらが厚い領域では突き合わせ時点が速くなるのでこ
の領域だけ速く密着性が良好となる。この結果,その領
域だけロール円周面と凝固シエルとの間での伝熱抵抗が
早期に低下し,凝固シエルの温度が速く低下する。逆
に,厚みむらが薄い領域では温度が遅く低下する。これ
が冷却むらの原因である。
【0013】このため,シェル厚みのむらが大きいほど
冷却むらは著しくなり, また,2相ステンレス鋼のよう
に高温での変形抵抗が小さい材料ほど冷却むらの発生傾
向が高くなる。
【0014】このような冷却むらの発生メカニズムに関
する知見事実に基づき,本発明では変形抵抗が小さい2
相ステンレス鋼の該冷却むらを防止すべく,ロール円周
面の伝熱機能を材質や粗面の面から適正に調節し且つ圧
着負荷を制御して,シェル厚みのむらを出来るだけ小さ
くすると共に,凝固シエルに加わる圧着負荷も小さく
し,しかも,ロールギヤップ通過時における凝固シエル
とロール円周面との密着性が高まっても急激な抜熱を抑
制するようにしたものである。
【0015】通常,内部冷却式双ロールを用いる双ロー
ル式連鋳機においては,そのロールスリーブ(ロールの
胴部)は, ロールの熱膨張を小さくするため熱伝導率の
高い銅または銅合金が使用される。本発明においてもこ
の意味からロールスリーブの材質は銅または銅合金とす
る。
【0016】そして,この銅または銅合金からなるスリ
ーブ表面(円周面)に熱抵抗となる層 (伝熱抵抗層) を
別途設ける。より具体的には,銅または銅合金スリーブ
表面に銅より熱伝導率の低い金属層を例えばメッキ処理
により形成し,且つその最外表面を適正な粗面に形成す
ることによって該伝熱抵抗層を構成する。
【0017】この場合,伝熱抵抗層の構成材料は熱伝導
率が90W/m.K以下のものとする。これより高い熱伝導率
のものでは伝熱抵抗としての作用を十分に果たさない。
しかし, 熱伝導率が10W/m.K未満のものでは凝固速度が
遅くなりすぎて,生産性の面やその他の面でも支障とな
る。
【0018】また,伝熱抵抗層の厚みは1.0mm超え3.5mm
以下の範囲とするのがよい。1.0mm以下では厚みが薄く
なりすぎて,伝熱抵抗層としての本来の作用を果たし難
くなり, また3.5mmを超えると凝固速度が遅くなって生
産性の面やその他の点でも支障を来すようになる。
【0019】一方, 伝熱抵抗層の表面に対して,ブラス
ト処理等によってその表面粗度を中心平均粗さで5〜25
μmRaに調節する。このような表面粗度とすることによ
って溶鋼から円周面に凝固するさいの初期凝固時のシェ
ル厚のむらを抑制できる。表面粗度が5μmRa未満の表
面では例え前記の伝熱抵抗層の熱伝導率の条件を満足し
ても緩冷却効果が小さく,このためにシェル厚のむらを
抑制できず,冷却むらが助長され, 結果的には割れが発
生しやすくなる。しかし,25μmRaを超えた値に表面を
粗くすると, 表面の凹凸が鋳造板に転写され, これが,
鋳造された薄板を続いて冷延するさいに“白ぼけ”等の
表面欠陥を形成する原因となるので好ましくない。
【0020】このようにロールスリーブ材質並びに表面
粗度を調節したうえ,さらに本発明では鋳造時の薄板に
かかる単位板幅当りの圧着負荷を4.9N/mm幅以上49N/mm
幅以下の範囲に制御する。圧着負荷が49N/mm幅を超える
と冷却むらが助長され, またロール表面の摩耗も激しく
なる。他方, 4.9N/mm幅未満では, 板厚中心部が未凝固
となり, 板がロール離脱後バルジングや復熱により割れ
などが発生しやすくなる。このような圧着負荷の制御
は,同一出願人に係る例えば特願平2-214041や特願平2-
214042号で提案した圧着負荷制御技術を採用することに
よって行なうことができる。
【0021】鋳造して得られる薄板の厚みは1.0mm超え
3.5mm以下の範囲であることが望ましい。1.0mm以下では
板切れが生じ易くなり,3.5mmを超えると鋳造薄板がσ
相析出により脆化し,後に続く冷延が困難となるからで
ある。
【0022】
【実施例】300mm幅×600mmφの銅合金製の内部水冷式ロ
ールを用いた双ロール式連鋳機で2相ステンレス鋼の薄
板鋳造を行った。表1に供試した2相ステンレス鋼の化
学成分値を示した。そのさい,ロールの銅合金表面に伝
熱抵抗層としてNiメッキまたはNi-Feメッキを表1に
示す厚さで施し,また,これらメッキ層の表面にサンド
ブラスト処理を施すことにより,表1に示した中心平均
粗さの粗度に調節した。NiメッキまたはNi-Feメッキ
層はいずれも熱伝導率が90W/m.K以下である。
【0023】鋳造にさいしては,溶鋼量110Kgで板厚が
1mm超え3.5mm以下となるようにロールギャップを設定
した。そして,鋳造中の板にかかる圧着負荷を検出し,
ロールの回転速度を制御することによって,圧着負荷が
各ヒート毎に表1の範囲に入るように調節した。すなわ
ち,圧着負荷が規定範囲よりも大きくなりそうな場合
は,ロールの回転速度を増し, 逆に小さくなりそうな場
合は,ロールの回転速度を減じた。
【0024】表1には,各ヒート毎の供試した鋼の成分
値および鋳造条件のほか,得られた板の割れおよびバル
ジングの発生状況を調査した結果を併せて示した。
【0025】
【表1】
【0026】表1の結果から,従来熱間圧延では成形が
不可能であった25Cr-3Mo系以上の2相ステンレス鋼
でも本発明で規定する条件を満たした双ロール方式によ
れば,割れやバルジングを起こさないで,良好な表面品
質を有する鋳造板が得られることがわかる。
【0027】これに対して,比較例に見られるように本
発明で規定する条件を一つでも外れると,割れやバルジ
ングが発生して良好な薄板が得られない。すなわち,No.
8,9,12のように,メッキなしまたは1.0mm以下のメッキ
厚では板表面に強度の冷却むらが発生し,緩冷却部にお
いて割れが発生した。また, 圧着負荷がNo11のように4.
9N/mm幅未満の場合では,未凝固に起因したバルジング
が発生した。熱伝導率が90W/m.K以下でかつ厚みが1mm
を超えるメッキを施しても,No.10 のように表面が中心
平均粗さで5μmRa以下のロールでは,限られる鋳造板
の表面に毛割れが多数発生した。
【0028】また,図1に本発明例No. 7で得られた薄
板の外観を, 図2に比較例No.14 で得られた薄板の外観
を示した。いずれも,横方向が鋳造方向で縦方向が板幅
方向であり,板幅は鋳造された全幅を示している。これ
らの図に見られるように,前者では冷却むらが見られな
いのに対し, 後者では冷却むらに起因する表面欠陥が見
られる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように, 本発明によれば難
熱間加工性の2相ステンレス鋼の割れやバルジングのな
い表面品質の良好な薄板を溶湯から直接的に製造するこ
とができる。また従来, 熱間圧延による成形が不可能で
あるがゆえに, 粉末冶金により製造されていた25Cr-3
Mo系以上の2相ステンレス鋼についても,割れやバル
ジングのない表面品質の良好な薄板を溶湯から直接得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法で得られたFe-28Cr-7.5Ni-4Mo-
0.3Nからなる2相ステンレス鋼の金属板表面を写した
写真である。
【図2】比較例で得られたFe-28Cr-7.5Ni-4Mo-0.3
Nからなる2相ステンレス鋼の金属板表面を写した写真
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−83340(JP,A) 特開 昭62−254953(JP,A) 特開 平3−254336(JP,A) 特開 平3−39420(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/06 330

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の内部冷却式ロールの両円周面上で
    形成する凝固シエルを該ロール対の間隙で圧着しながら
    薄板に鋳造する双ロール式連鋳機で2相ステンレス鋼の
    薄板を製造するさいに,内部から冷却される該ロールの
    円周面を銅または銅合金で構成したうえ,その表面に熱
    伝導率が10〜90W/m.Kの範囲の材質からなる伝熱抵抗層
    を1.0mm超え3.5mm以下の厚みで形成し且つこの伝熱抵抗
    層の表面を中心平均粗さで5μmRa以上25μmRa以下の粗
    面とした双ロール式連鋳機を用い,該ロール間隙を通過
    する薄板にかかる単位板幅当たりの圧着負荷を4.9N/mm
    幅以上49N/mm幅以下の範囲に制御しながら鋳造すること
    を特徴とする2相ステンレス鋼の薄板連続鋳造法。
  2. 【請求項2】 鋳造される薄板の厚みは1.0mm超え3.5mm
    以下である請求項1に記載の2相ステンレス鋼の薄板連
    続鋳造法。
  3. 【請求項3】 伝熱抵抗層はNiメッキまたはNi-Feメ
    ッキ層である請求項1または2に記載の2相ステンレス
    鋼の薄板連続鋳造法。
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