JPH0675723B2

JPH0675723B2 - ステンレス形鋼の熱間圧延方法

Info

Publication number: JPH0675723B2
Application number: JP62236844A
Authority: JP
Inventors: 修二野口
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1994-09-28
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: JPS6478601A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、扁平ステンレス鋼片からステンレスＨ形鋼、
またはそれに類似する形鋼（例えば、Ｉ形鋼、不等辺不
等厚山形鋼等）を製造するステンレス形鋼の熱間圧延方
法に関するものである。

（ロ）従来技術高温・腐食環境下での耐力保持構造として、ステンレス
鋼製形鋼は必要なものである。例えば、原子炉の梁材等
の構造物、LNG貯蔵タンク架台、化工機架台、水処理装
置、極地プラット・フォーム等に使用する形鋼にはオー
ステナイト系ステンレス鋼が最適である。したがって、
品質の安定したオーステナイト系ステンレス鋼製の形鋼
が大量に供給されることが要請されている。

一般に、Ｈ形鋼等の形鋼は、孔型ロールを用いたロール
圧延法によって製造することが、品質の安定した製品を
大量に効率よく供給できる。しかし、ステンレス鋼は普
通鋼の約２倍程度の変形抵抗を有しているので、大きな
ミル・パワを必要とすること、また、ステンレス鋼は圧
延中にスケールが比較的に発生しないので熱間摩擦係数
が大きくなって（普通鋼の1.5〜2.0倍程度）、ワーク・
ロールやテーブル・ローラ等に焼付きを生じるなどの理
由によって、ステンレス鋼を素材とする大形の形鋼のロ
ール圧延法は実施されていない。

このために、従来の大形のＨ形鋼は溶接成形方法によっ
て製造されていた。この方法は、ステンレス鋼板の切断
工程、切板の溶接工程、製品溶接部の検査手入れ工程等
を必要とする。これらの各工程はそれぞれ手間がかかる
ので、大量生産には適していない。

一方、ステンレス鋼を素材とした小形の形鋼がロール圧
延法によって従来からつくられている。しかし、ステン
レス鋼は前述したような特殊の性質を有しているので、
このロール圧延法をそのまま大形のＨ形鋼の製造に適用
することはできない。その理由は、圧延材の幅広がりを
大きくとるためにエッジング圧延をするさいに圧延材の
座屈を生じ、また、造形圧延のさいにウェブ部の異常減
肉を生じるからである。

このような小形のＨ形鋼のロール圧延法においては、大
きな圧延荷重を必要としないので、圧延材の焼付きの問
題はほとんど生じない。したがって、焼付きを防止する
ための特別の潤滑手段はとられておらず、ロール原単位
向上および電力節減の観点から通常の潤滑手段をとって
いる。

そこで、本出願人は、ステンレス鋼を素材とした品質の
安定したＨ形鋼を大量に製造する方法を、特開昭59−42
101号公報において開示した。

このステンレス鋼製Ｈ形鋼の製造方法は、ステンレス鋼
スラブを所定の温度まで加熱すること、所定形状の孔型
ロールを有する分塊圧延機によって前記スラブを圧延し
て粗形圧延材に成形すること、ユニバーサル粗圧延機に
よって前記粗形圧延材を圧延して粗Ｈ形圧延材に成形す
ること、ユニバーサル仕上圧延機によって前記粗Ｈ形圧
延材を圧延して所定寸法の仕上Ｈ形圧延材に成形するこ
と、前記の各圧延工程において各圧延材に接触する孔型
ロールおよびガイドに潤滑剤を塗布しながら圧延を行う
こと、前記仕上Ｈ形圧延材の矯正および酸洗後に該圧延
材を1080〜1130℃の温度で1.5〜2.5時間固溶化熱処理を
行うことからなっている。

SUS302,304,316等のオーステナイト系ステンレスは、各
々材質により920〜1150℃まで昇温した後、急冷し、い
わゆる固溶化熱処理を施している。しかし、ステンレス
Ｈ形鋼やそれに類似する形鋼（例えば、Ｉ形鋼、不等辺
不等厚山形鋼等）においては、ウェブ部とフランジ部と
の冷却速度の差に起因する歪が発生し、形状不良材が発
生することが多い。

Ｈ形鋼は、通常ウェブ部に対し、フランジ部が1.2〜２
倍程度厚い。そのため、全体を同一条件で冷却すると、
ウェブ部が先に冷えすぎる。その結果、熱膨張の関係よ
り、フランジ部の収縮がウェブ部の波打ちを起す。

これを防止するためには、フランジ部の両外面のみを冷
却し、ウェブ部の冷却を遅くするなどの方法が必要であ
る。しかし、水冷で行うと、どうしてもＨ形鋼の場合ウ
ェブ面に水が溜り、過冷却になってしまう。ステンレス
Ｈ形鋼では、小ロット品が多く、同一寸法の形鋼が連続
することが少ない。そのため、ノズル位置の設定替えの
操作が煩雑となり、生産性が悪かった。

このような問題点を解決する手段として、特公昭59−42
050号公報では、加熱したステンレス鋼材を200℃／秒以
上の速度で、水冷却を行うことにより、曲りの少ない冷
却を行う方法を開示している。この方法では、山形鋼等
は水の溜ることもないので、効果が上がる。しかし、Ｈ
形鋼の場合は、Ｈ状姿勢にすると、ウェブ部に水が溜
り、また、Ｉ状姿勢にすると、下側フランジ面に疵等が
発生しやすくなる。さらに、冷却が上下面でわずかに相
違し、その結果、上下方向に曲り、搬送不能の事故とな
る。したがって、Ｈ形鋼の場合には、このような冷却が
困難であった。

そこで、本出願人は、特願昭62−103933号において、固
溶温度に昇熱されたＨ形鋼のウェブ片面または両面を断
熱材で覆い、冷却用流体を周囲から該Ｈ形鋼に吹き付け
ることを特徴としたステンレスＨ形鋼の固溶化熱処理方
法を提案した。

（ハ）発明が解決しようとする問題点本発明が解決しようとする問題点は、オーステナイト系
ステンレス鋼を素材とした形鋼を大量にしかも品質よく
製造することのできる熱間圧延方法を得ることにある。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明の方法は、扁平ステンレス鋼片を分塊圧延、粗圧
延、仕上圧延によって所定形状のステンレス形鋼に成形
する熱間圧延方法において、前記扁平ステンレス鋼片を
1150〜1280℃の温度範囲に加熱して分塊圧延を行うこ
と、分塊圧延後の粗形鋼片を1050〜1200℃の温度範囲で
粗圧延を行うこと、前記分塊圧延から粗圧延までの総圧
下率を60％以上にすること、粗圧延後の材料を1150℃以
下の温度範囲でかつ圧下率３％以上で仕上圧延を行うこ
と、仕上成形された形鋼を920〜1150℃の温度範囲にか
ら好ましくは500℃以下の温度範囲まで急冷することに
よって、上記問題点を解決している。

前記分塊圧延において、分塊圧延機に割広げボックス孔
型を有するロールを用いて前記扁平鋼片の幅出しを行う
ことが好ましい。

前記仕上形鋼を急冷するさいにフランジ部を水冷しかつ
ウェブ部を空冷することが好ましい。

前記仕上形鋼を急冷するさいに、該形鋼が920℃以下の
温度になっている場合には、誘導加熱機によって一旦92
0〜1150℃の温度範囲まで加熱することが好ましい。

（ホ）実施例図面を参照して、本発明のステンレス形鋼の熱間圧延方
法について説明する。第１図は本発明の方法の概略工程
を示す。

ます、扁平ステンレス鋼片（例えば、ステンレス鋼スラ
ブ）を1150〜1280℃の温度範囲に加熱して分塊圧延を行
う。例えば、オーステナイト系ステンレス鋼スラブの表
面疵手入れ語に、スラブを加熱炉に入れて1150〜1280℃
まで加熱する。

ステンレス鋼固有の粒界腐食を防止するために、加熱温
度の上限を1280℃とする。しかし低温にしすぎると熱間
変形抵抗が増加するので、下限を1150℃とする。

次いで、加熱スラブを所定の形状の孔型ロールを有する
分塊圧延機によって粗形圧延材に圧延成形する。ロール
孔型の一例を第２図に示す。このロール孔型は、造形孔
型ＩおよびII、ボックス孔型III、仕上孔型IV、造形リ
ーダ孔型Ｖからできている。

分塊圧延から次工程の粗圧延までの総圧下率を60％以上
に確保するために、第３図に示すようにボックス孔型II
Iを割広げボックス孔型III′に成形することが好まし
い。これにより、スラブの幅出しが少ないパス回数で、
しかもフィレット部（フランジ部とウェブとの接合部）
も含めて圧下率が確保される。

総圧下率を60％以上にするのは、スラブ鋳造時の柱状晶
および偏析等を圧延により改善するためである。

分塊圧延後の粗形鋼片を1050〜1200℃の温度範囲で粗圧
延を行う。粗圧延には、ユニバーサル粗圧延機を用い
る。

粗圧延の温度範囲を1050〜1200℃、好ましくは1050〜11
50℃にしたのは、温度が1050℃以下に下がると、材料の
変形抵抗が大きくなり過ぎ、圧延できなくなるからであ
り、また、温度が高過ぎると、圧延による内質改善効果
が低下するためである。極力1150℃以下が好ましいが、
製品サイズによっては、圧延機能力とパス回数の関係も
あり1200℃以下とした。

前述したように、ステンレス鋼の圧延材は加熱および圧
延工程においてスケールが比較的に発生しない。普通鋼
の場合には、このスケールが一種の潤滑剤としての役割
を果してきたのであるが、ステンレス鋼の場合には焼付
きを防止するために特別の潤滑手段をとる必要がある。

この特別の潤滑手段としては、例えば、前述した本出願
人に係る特開昭59−42101号の方法をとることが好まし
い。

粗圧延後の材料を1150℃以下の温度範囲でかつ圧下率３
％以上で仕上圧延を行う。

圧延温度を1150℃以下としたのは、圧延による結晶粒の
微細化を図り、耐食性等の成品性質の改善を図ることが
できる。1150℃以上では、圧延により結晶粒は細かくな
るが、再結晶が速く、効果が上がらない。

圧下率を３％以上にしたのは、整形効果が、これ以下だ
と十分得られないためである。

仕上成形された形鋼を920〜1150℃の温度範囲から500℃
以下の温度範囲に急冷する。この急冷を行うときに、第
４図に示すように、形鋼（図示例ではＨ形鋼）１のフラ
ンジ部11を水冷ヘッダ２によって水冷し、また、ウェブ
部12を空冷ヘッダ３によって空冷する。

フランジ部11とウェブ部12とは、通常厚みが相違する。
そこで、両部とも同一の温度で冷却し、ウェブ部の波打
ち発生を防止するように、冷却速度を変える。

成品形状改善のためには、仕上圧延時のフランジ部とウ
ェブ部との圧下バランスを調整し、ウェブ部に引張残留
応力を与えるようにしてもよい。

急冷温度を500℃以下としたのは、圧延成品を最終製品
長さに切断する際、切削抵抗の関係より極力高い方が良
いが、500℃以上で冷却を止めると、内部の組織が変わ
り、製品での耐腐食性が低下する。

急冷直前の仕上形鋼の温度が920℃の温度よりも下がっ
ているときには、第５図に示すように、誘導加熱機４等
によって一旦昇温させる。これは、炭化物の固溶化を図
るためである。

通常、Ｈ形鋼の圧延においては、ウェブ部が最も冷却さ
れやすいことより、加熱装置はウェブ部の局部的昇温度
でよい。

［実施例］（１）ステンレス鋼スラブ寸法厚み300×幅550×長さ400 （mm）（２）仕上Ｈ形鋼目標寸法ウェブ幅（Ｈ）269×フランジ幅（Ｗ）266×ウェブ厚み
（t₁）25×フランジ厚み（t₂）25 （mm）（３）スラブ加熱温度:1260℃ （４）分塊圧延機孔型ロール第２図に示す孔型ロールを使用。

（５）分塊圧延パス・スケジュール第１表に示す。

（６）粗圧延パス・スケジュール第２表に示す。

（７）仕上圧延パス・スケジュール第３表に示す。ウェブ圧下率3.14％、フランジ圧下率3.
54％であった。

（８）熱処理仕上Ｈ形鋼のウェブ部が900℃以下になったので、誘導
加熱機によって、1020℃まで昇温した。この誘導加熱機
の定格は単相交流、500V,2000A,1kHzである。

次いで急冷を行った。水冷ヘッダからの冷却水の流量は
2m³/min水圧は3.5kg/cm²である。空冷ヘッダからの冷空
の流量は200Nm³/min、圧力は6kg/cm²である。これによ
り、Ｈ形鋼を1020℃から380℃まで急冷し、冷却床で90
℃以下まで空中放冷をした。

（９）結い成品の強度試験および粒界腐食試験を行った。その結
果、従来法による再熱処理品とくらべて差異はなく、圧
延のまま（AsRo11）で、実用上問題のない成品が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の概略工程説明図。第２図は分塊
圧延機に用いる圧延ロールの孔型の正面図。第３図は割
広げボックス孔型の部分正面図。第４図は仕上形鋼の急
冷装置の概略正面図。第５図は仕上形鋼の加熱装置の概
略正面図。 1:形鋼、2:水冷ヘッダ 3:空冷ヘッダ、4:誘導加熱機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】扁平ステンレス鋼片を分塊圧延、粗圧延、
仕上圧延によって所定形状のステンレス形鋼に成形する
熱間圧延方法において、前記扁平ステンレス鋼片を1150
〜1280℃の温度範囲に加熱して分塊圧延を行うこと、分
塊圧延後の粗形鋼片を1150〜1200℃の温度範囲で粗圧延
を行うこと、前記分塊圧延から粗圧延までの総圧下率を
60％以上にすること、粗圧延後の材料を1150℃以下の温
度範囲でかつ圧下率３％以上で仕上圧延を行うこと、仕
上成形された形鋼を920〜1150℃の温度範囲から急冷す
ること、前記分塊圧延において分塊圧延機に割広げボッ
クス孔型を有するロールを用いて前記扁平鋼片の幅出し
を行うこと、前記仕上形鋼を急冷するさいにフランジ部
を水冷しかつウェブ部を空冷すること、前記仕上形鋼を
急冷するさいに該形鋼が920℃以下の温度になっている
場合には、誘導加熱機によって一旦920〜1150℃の温度
範囲まで加熱することからなるステンレス形鋼の熱間圧延方法。