JPH08239717A - 熱間圧延での表面疵の発生を防止するフェライト系ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 α系ステンレス鋼の熱間圧延時に発生する線
ヘゲ疵及びエッジシーム疵を防止する製造方法を提供す
る。 【構成】 重量％で、Ｃｒ：１５〜２５％を含有するα
系ステンレス鋼において、Ｔｉ：０．０５％以下、Ｏ：
０．０２０％以下で、かつＴｉ（％）×Ｏ（％）≧５×
１０^-5である溶鋼を連続鋳造する際、鋳造時の溶鋼過熱
度（溶鋼温度と液相線温度の差）を５０℃以下として鋳
造した連続鋳造鋳片を１０５０℃〜１２５０℃に加熱
後、熱間圧延を行うことを特徴とする熱間圧延での表面
疵の発生を防止するフェライト系ステンレス鋼の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はステンレス鋼の製造方法
に関するものであって、特に熱間圧延での表面疵の発生
を防止するフェライト系ステンレス鋼の製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に熱間圧延された鋼板のエッジ部に
は表面疵が発生しやすく、中でも表面の美麗さがその特
性の１つであるステンレス鋼では表面疵は品質上大きな
問題となる。また、この表面欠陥の発生により品質が低
下するのみでなく、製造上においても歩留まりの低下、
さらに疵の研削工程、再酸洗工程を必要とするなどコス
ト上昇の大きな原因となる。とりわけ、ＳＵＳ３０４と
並んで生産量の大きなＳＵＳ４３０に代表されるフェラ
イト系ステンレス鋼においては線ヘゲ疵及びエッジシー
ム疵と言われる表面欠陥が発生しやすいことが知られて
いる。

【０００３】この線ヘゲ疵及びエッジシーム疵は熱延鋼
板のエッジより約１００mm程度に発生する線状の皺疵で
あるが、これらの表面疵は深さが約１００μｍと深いた
め疵研削にかかるコストも高く、歩留まりを大きく低下
させる。

【０００４】従来より、線ヘゲ疵及びエッジシーム疵低
減のため多くの検討がなされており、特開平４−３５０
１２３号公報や特開昭６３−１２３５１６号公報にその
技術が開示されている。特開平４−３５０１２３号公報
では、ヘゲは表層部の割れによるとし、割れを防止する
観点からスラブの形状、ワークロールサイズ及び圧下率
を規定しているが、上記の技術によっても、割れを防止
する点で熱間圧延時の制約が大きく、またスラブの形状
制御及びワークロールの規定による大幅なコストアップ
をもたらす。

【０００５】また、特開昭６３−１２３５１６号公報で
はスケール起因の疵防止の観点から加熱条件を規定して
スケールオフ量を制御し、スケール疵を防止する技術を
開示している。しかし、フェライト系ステンレス鋼でも
多くの成分系があり、成分の異なる鋼種によっては同じ
加熱条件でもスケール生成量が大きく異なり、スケール
疵を完全に防止できるとは言えず、またスケールを生成
させるために加熱時間が長くなる場合には鋳片組織が大
きくなる等問題も大きい。

【０００６】また、特開平４−２７９２０２号公報及び
特公平６−２４１号公報にはエッジシーム疵低減に関す
る技術が開示されている。特開平４−２７９２０２号公
報では潤滑圧延して端部のバルジング量を低減し、トリ
ミング量を低減する方法を示している。これはエッジシ
ームの発生範囲を狭くしただけであり、エッジシーム疵
に対する根本的な解決方法にはならない。

【０００７】また、特公平６−２４１号公報では垂直圧
延時の圧下率を規定し、水平圧延時に生じる熱延鋼板端
部の皺を垂直圧延に依って平滑にする方法であるが、こ
の方法では皺の発生は避けられない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述したフェ
ライト系ステンレス鋼において特有な熱間圧延時に発生
する線ヘゲ疵及びエッジシーム疵の防止方法に関するも
のであり、工程負荷増なく表面欠陥の発生を防止する製
造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、フェライ
ト系ステンレス鋼における線ヘゲ疵及びエッジシーム疵
の発生過程を調査した。その結果、線ヘゲ疵及びエッジ
シーム疵は、熱間圧延時のスラブエッジの結晶粒の変形
に伴い発生すること、特にスラブ表層部の柱状晶の粒径
に大きく影響を受け、結晶粒を単位とする凹凸量（凹凸
深さ）が疵発生に大きく関係することが判明した。この
熱間圧延時の凹凸の発生を防止する方法に関し、結晶粒
の微細化が有効であり、結晶粒が微細なほど熱延時の凹
凸が生じ難く、また生じたとしても凹凸量が小さいため
熱間圧延段階で線ヘゲ疵及びエッジシーム疵が生じにく
くなることを本発明で明らかにした。

【００１０】ＳＵＳ４３０鋼のようなフェライト系ステ
ンレス鋼では凝固後の部分γ変態（α→γ）があるのみ
で、炭素鋼のようなδ→γ変態、γ→α変態の完全変態
がないため、変態による鋳片あるいは圧延前組織の微細
化は困難であり、Ｃｒを１６％以上含有するフェライト
系ステンレス鋼、特に連続鋳造鋳片では凝固組織の微細
化が圧延前の組織の微細化の重要ポイントとなる。

【００１１】フェライト系ステンレス鋼の凝固組織制御
技術として成品加工時に発生するリジングと言われる表
面のうねりを防止するために０．３％程度のＴｉを添加
し、鋳造時電磁攪拌することで等軸微細化する技術が知
られている。しかし、上記の方法では多量にＴｉを添加
する必要があり、これにより多量Ｔｉ添加によるコスト
アップ、スラブの置き割れ、Ｔｉ系の介在物が原因であ
るＴｉストリーク、焼鈍時のブルーイングと呼ばれる色
調問題等が生じ、最適な方法とは言えなかった。

【００１２】本願発明者らは、多量のＴｉ添加によらな
い凝固組織の微細化を検討した結果、微量のＴｉと酸素
量を制御することでフェライト系ステンレス鋼の凝固組
織の微細化が達成でき、粗大な結晶粒に起因するスラブ
エッジ部に発生しやすい線ヘゲ疵及びエッジシーム疵等
を防止できることを明確にした。

【００１３】本願発明の要旨とするところは以下の通り
である。 （１）重量％で、Ｃｒ：１５〜２５％を含有するフェラ
イト系ステンレス鋼において、Ｔｉ：０．０５％以下、
Ｏ：０．０２０％以下で、かつＴｉ（％）×Ｏ（％）が
５×１０^-5以上である溶鋼を連続鋳造する際の溶鋼過熱
度（溶鋼温度と液相線温度の差）を５０℃以下として鋳
造した連続鋳造鋳片を加熱後熱間圧延を行うことを特徴
とする熱間圧延での表面疵の発生を防止するフェライト
系ステンレス鋼の製造方法。 （２）熱間圧延前の加熱温度：Ｔ（℃）を１０５０〜１
２５０℃とし、かつ均熱時間：ｔ（min)が下式を満足す
る範囲とする前項（１）の熱間圧延での表面疵の発生を
防止するフェライト系ステンレス鋼の製造方法。 ｔ≦−（６／５）Ｔ＋１５６０ （３）Ｔｉを連続鋳造用モールド内へ添加することを特
徴とする前項（１）または（２）に記載の熱間圧延での
表面疵の発生を防止するフェライト系ステンレス鋼の製
造方法である。

【００１４】

【作用】本願発明によれば、熱間圧延で発生する線ヘゲ
疵及びエッジシーム疵等の表面疵の発生を防止すること
ができる。以下に本発明を詳細に説明する。

【００１５】本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼
における線ヘゲ疵及びエッジシーム疵の発生過程を詳細
に検討した。特に鋳片組織と疵発生の関係を調査し、組
織的因子を明確にした。

【００１６】表１に示す成分の代表的なフェライト系ス
テンレス鋼であるＳＵＳ４３０鋼の連続鋳造鋳片（スラ
ブ厚２５０mm）を熱間圧延機で３mmまで圧延する間に数
段階で中断し、各段階における試験片横断面の短片部の
凹凸を調査した。

【００１７】

【表１】

【００１８】その結果、図１に示すようにスラブ短片部
の凹凸は圧下率が３０％を超えると生じ始め、その後は
圧下率が高まるにつれて凹凸深さが大きくなった。凹凸
深さの測定方法は図２に示すように隣合う凸部の頂点を
結ぶ直線より凹部に垂線を下ろし、その長さをもって凹
部深さとした。

【００１９】このスラブ短片部の凹凸は結晶粒単位で生
じること、この凹凸は水平圧延の圧下率が高くなると熱
延鋼板表面に回り込み、線状に残存しエッジシーム疵と
なること、スラブ横断面の長辺部に回り込む範囲は短片
部のエッジより１／４ｔ（ｔはスラブ厚み）の範囲であ
ることを確認した。またヘゲ疵は垂直圧延時にエッジよ
り約１００mm以内に生じた表面の凹凸が水平圧延時につ
ぶされ皺となり、線状に残存することを明らかにした。

【００２０】上述したように線ヘゲ疵及びエッジシーム
疵は共に圧延時に生じる表面の凹凸に起因する皺疵であ
り、凹凸は結晶粒単位で生じていることから、表層部の
結晶粒を微細化できれば凹凸量は低減でき、エッジシー
ム疵やヘゲ疵の発生を防止できることが判明した。

【００２１】また、５０％ラボ熱延材の凹凸と実機の線
ヘゲ疵及びエッジシーム疵の発生率の比較よりラボ熱延
時の凹凸が８００μｍ以下であれば線ヘゲ疵及びエッジ
シーム疵発生率はほぼ０％となり、そのためには初期組
織として柱状晶であればその幅が、また等軸晶であれば
その平均粒径が２mm以下であればよいことが判明した。

【００２２】上記の検討結果より線ヘゲ疵及びエッジシ
ーム疵となる最大の組織的原因は粒径であり、柱状晶の
場合は柱状晶の幅、等軸晶の場合は平均粒径を粗大化さ
せないことが必要であり鋳片組織の制御方法についてさ
らに検討を加えた。本願発明者らは上記の点について凝
固組織微細化方法を種々検討した結果、Ｔｉと酸素量を
制御することで表層部組織を微細化できることを見いだ
した。

【００２３】表２に示す成分のＳＵＳ４３０鋼を実験室
で３kg真空溶解し溶鋼中にＴｉを添加し溶鋼過熱度ΔＴ
を５０℃として、中空の内径２５mmの鋼管で溶鋼を吸い
上げ鋳片のフェライト粒径に及ぼすＴｉの影響を調査し
た結果、図３にしめすように極微量のＴｉで無添加材に
比べて粒径で約２／３の微細化効果があることが判明し
た。

【００２４】

【表２】

【００２５】この効果は溶鋼過熱度によっても大きく変
化し、図４に見られるように溶鋼加熱度ΔＴ（溶鋼温度
と凝固温度の差）が５０℃以下である場合顕著に見られ
ることが判明した。従来フェライト系ステンレス鋼の凝
固組織微細化はＴｉ量が０．３％程度の多量のＴｉを添
加した場合にみられることが知られているが、本願のよ
うな極微量Ｔｉ添加によるフェライト系ステンレス鋼の
微細化は報告されていない。本願発明における微細化効
果は従来報告されているＴｉＮによる微細化では説明で
きず、微細化効果はＴｉの酸化物が主体となった酸化物
が凝固核になったり、また凝固後の粒成長を抑制等によ
るものと考えられる。

【００２６】従って、凝固核またはピンニングによる粒
成長抑制機構のどちらの観点からも、Ｔｉ添加からの凝
固開始までの時間は短時間ほどその効果が大きいものと
考えられる。この点からＴｉの添加方法としてＣＣモー
ルド内にワイヤー等で直接添加する方法が最も望ましい
方法である。

【００２７】上記の凝固組織微細化方法についてＳＵＳ
４３０鋼を中心とする各種フェライト系ステンレス鋼に
ついて調査し、Ｔｉ無添加材に比較して粒径で約２／３
の微細化効果があるものをまとめると図５に示すように
Ｔｉ量と酸素量で整理でき、溶鋼過熱度ΔＴが５０℃以
下の場合ではＴｉとＯの積Ｔｉ（％）×Ｏ（％）が５×
１０^-5以上である場合その効果が見られることが判明し
た。

【００２８】また本願発明が対象とする１５％以上のＣ
ｒを含有するフェライト系ステンレス鋼は凝固温度以下
では普通鋼のようなδ→γ、γ→αのような変態がない
ため、鋳造から圧延前加熱までの組織微細化は再結晶を
活用する以外本質的に不可能であり、再結晶を生じさせ
るような加工を行わない場合、すなわち連続鋳造鋳片を
そのまま熱間圧延に供する場合には実質的には結晶粒の
粗大化防止が重要となる。特に連続鋳造鋳片を直接加熱
する場合には加熱温度により大きく粒成長挙動が異な
り、凝固組織が微細化されていても加熱時に粗大化し、
線ヘゲ疵やエッジシーム疵の発生を防止できない。この
ため、本願発明者らはＴｉ：０．０２％、Ｏ：０．００
５％材を用いて圧延前の加熱時の均熱温度と均熱時間と
凹凸発生の関係を調査し、熱間圧延率５０％での凹凸を
測定し凹凸が８００μｍを超えたものを凹凸発生大とし
て整理すると、図６に示すように１２５０℃を超えた
り、また１２５０℃以下でも長時間加熱では凹凸が著し
いことが判明し、加熱条件は次式を満足することが必要
であることが判明した。 ｔ（min)＝−（６／５）・Ｔ（℃）＋１５６０ ここでｔ：均熱時間（min)，Ｔ：均熱温度（℃） 但し、１０５０℃≦Ｔ≦１２５０℃

【００２９】１２５０℃より高い加熱温度では粒成長に
より粗大化し線ヘゲ疵やエッジシーム疵を防止できない
ため、加熱温度は１２５０℃以下とすることが必要であ
る。また粒成長の点では低温加熱が望ましいが１０５０
℃より低温では熱間圧延時のスケール起因の疵等が発生
しやすく下限は１０５０℃とした。

【００３０】以下に本願発明における限定理由を述べ
る。Ｔｉ量を０．０５％以下としたのは０．０５％を超
えてのＴｉを含有させると微細化効果はあるが、スラブ
が置き割れと言われる低温でスラブが遅れ破壊を起こ
し、スラブを冷片にできず徐冷ピットや保熱炉を必要と
しコストアップの要因となり、また置き割れした場合に
は歩留まりが大きく低下するためである。また熱間圧延
時にはＴｉストリークと言われる表面疵を発生させた
り、製品においてもブルーイングと言われる色調問題を
生じることになるのでＴｉを多量に添加するのは上記の
課題の点から望ましくない。

【００３１】酸素を２００ppm 以下としたのは酸素が２
００ppm 以上となると熱延板の靭性が劣化し、巻き戻し
工程等で割れ等を起こしやすくなるためであり、酸素量
は２００ppm 以下とした。また、微細化効果の点からＴ
ｉとＯの含有量の積Ｔｉ（％）×Ｏ（％）が５×１０^-5
以上を超えることが必要である。

【００３２】Ｃｒは１５％以下では冷却中にγ相が生じ
変態による微細化等の技術が使えること、また２５％を
超えるＣｒを含有するフェライト系ステンレス鋼は高Ｃ
ｒの為に靭性が低く本発明のように酸素がある程度含有
される場合には靭性劣化をきたす可能性があり、Ｃｒの
上限は２５％とした。

【００３３】

【実施例】表３に示す成分のＳＵＳ４３０鋼を溶製した
後、連続鋳造にて２５０mm厚のＣＣスラブとした。鋳造
前半はそのままの成分で鋳造したが、鋳造後半はモール
ド内にＴｉのワイヤーを挿入してＴｉを０．０４１％添
加した。スラブ手入れ後、熱間圧延前の加熱を１１９０
℃で均熱時間６０分の条件で行い、３mmまで熱間圧延を
行い、熱延鋼板段階における疵発生状況を比較した。そ
の結果、鋳造前半のＴｉ無添加部分では疵の発生が見ら
れたのに対し、本願発明のＴｉ添加材は疵の発生も見ら
れず良好な鋼板が得られた。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【発明の効果】以上のことから、フェライト系ステンレ
ス鋼において熱間圧延時に発生する表面疵を、歩留まり
の低下、工程の増加、またはコストアップ等なしに防止
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱間圧延時に生じるスラブ短片部の凹凸の発生
過程を示す模式図であり、スラブ圧延方向から見た図で
ある。（ａ）は圧下前、（ｂ）は５０％圧下後、（ｃ）
は８０％圧下後を示している。

【図２】熱間圧延後、スラブ横断面における短片部の凹
凸深さを測定する方法を示したものである。点線は隣合
う凸部を結ぶ直線であり、矢印は凹凸深さを表してい
る。

【図３】ＳＵＳ４３０鋼の鋳片の結晶粒径に及ぼすＴｉ
量の影響を示す図である。

【図４】ＳＵＳ４３０鋼の鋳片の結晶粒径に及ぼす溶鋼
過熱度（溶鋼温度と液相線温度との差）を示す図であ
る。

【図５】各種フェライト系ステンレス鋼の鋳片組織微細
化に及ぼすＴｉ量と酸素量の関係を示した図である。

【図６】本願発明のＴｉ添加材における凹凸発生挙動に
及ぼす加熱条件の影響を示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 享 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃｒ：１５〜２５％を含有す
   るフェライト系ステンレス鋼において、Ｔｉ：０．０５
   ％以下、Ｏ：０．０２０％以下で、かつＴｉ（％）×Ｏ
   （％）が５×１０^-5以上である溶鋼を連続鋳造する際の
   溶鋼過熱度（溶鋼温度と液相線温度の差）を５０℃以下
   として鋳造した連続鋳造鋳片を加熱後熱間圧延を行うこ
   とを特徴とする熱間圧延での表面疵の発生を防止するフ
   ェライト系ステンレス鋼の製造方法。
2. 【請求項２】 熱間圧延前の加熱温度：Ｔ（℃）を１０
   ５０〜１２５０℃とし、かつ均熱時間：ｔ（min)が下式
   を満足する範囲とする請求項１記載の熱間圧延での表面
   疵の発生を防止するフェライト系ステンレス鋼の製造方
   法。 ｔ≦−（６／５）Ｔ＋１５６０
3. 【請求項３】 Ｔｉを連続鋳造用モールド内へ添加する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱間圧延で
   の表面疵の発生を防止するフェライト系ステンレス鋼の
   製造方法。