JPH093543A - オーステナイト系ステンレス熱延鋼板および冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

オーステナイト系ステンレス熱延鋼板および冷延鋼板の製造方法

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JPH093543A
JPH093543A JP15884895A JP15884895A JPH093543A JP H093543 A JPH093543 A JP H093543A JP 15884895 A JP15884895 A JP 15884895A JP 15884895 A JP15884895 A JP 15884895A JP H093543 A JPH093543 A JP H093543A
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slab
steel sheet
hot
rolled steel
cold
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JP15884895A
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Hiroshi Matsumoto
啓 松本
Hikari Okada
光 岡田
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】表面疵のない、表面性状の良好なオーステナイ
ト系ステンレス熱延鋼板および冷延鋼板を製造する方法
を提供する。 【構成】オーステナイト系ステンレス鋼連続鋳造スラブ
を、酸化性雰囲気の加熱炉内で、スラブ表面無手入れの
場合は下記式(1)、スラブ表面を手入れする場合は表
面粗度(Rmax )100μm以下として下記式(2)を
充たす温度T℃に、t分間均熱した後、熱間圧延するこ
とにより、熱延鋼板を製造する。また、熱延鋼板を焼
鈍、酸洗の後、冷間圧延、焼鈍処理することにより、冷
延鋼板を製造する。 20≦t≦2980−2.3T 式(1) 20≦t≦2300−1.8T 式(2) ここで、T:均熱温度(℃) t:均熱時間(分)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オーステナイト系ステ
ンレス熱延鋼板および冷延鋼板の製造方法に関し、さら
に詳しくは、オーステナイト系ステンレス鋼連続鋳造ス
ラブを熱間圧延する際に、熱延鋼板に発生する表面疵を
防止することにより、表面疵のない、表面性状の良好な
熱延鋼板、さらには冷延鋼板を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼は、熱延
鋼板として利用されることもあるが、特にその冷延鋼板
は、耐食性に優れていることに加えて、表面が美麗なた
め、厨房用、意匠用など美観を求められる用途に利用さ
れることが多い。いずれの場合も、表面疵等のない表面
性状のよい製品が要求されている。
【0003】このようなステンレス鋼板は、通常、まず
連続鋳造スラブ(厚さ130〜210mm、幅800〜
1200mm、長さ6m程度)を熱間圧延し、焼鈍、酸
洗を行って熱延鋼板(厚さ2〜8mm程度)を製造す
る。冷延鋼板を製造する場合には、さらに、厚さ0.5
〜2mm程度まで冷間圧延し、焼鈍および必要に応じて
酸洗・洗浄を施して仕上げられている。熱延鋼板および
冷延鋼板の表面疵は、この製造工程の中でおもに熱間圧
延および冷間圧延の際に発生しやすい。熱間圧延の際に
発生する熱延鋼板の表面疵は、冷間圧延後の最終製品に
も残るため、表面性状のよい製品を得るためには、熱間
圧延の際の表面疵の発生を防止しなければならない。
【0004】ステンレス鋼連続鋳造スラブを熱間圧延す
る際に発生する表面疵の主な原因としては、(イ)連続
鋳造によりスラブを製造する工程で生じるスラブ表面の
肌荒れ等のスラブの表面不良、(ロ)熱間圧延を行うた
めにスラブを加熱する際に発生するスラブ表面のスケー
ルおよび(ハ)熱間圧延の際のスラブとロールとの焼き
付きの3つがある。特に、オーステナイト系ステンレス
鋼については、(ロ)に起因する熱延鋼板の表面疵の防
止対策がもっとも重要な課題である。
【0005】ステンレス鋼スラブを加熱する際には、下
記のような機構でスラブ表面にスケールが形成される。
ステンレス鋼スラブは、熱間圧延に先立ち、一般に、燃
料の燃焼効率を高くすること、あるいは、すすの発生を
防止することを考慮して、酸素過剰の燃焼炎を熱源をす
る酸化性雰囲気の加熱炉内で、1100〜1300℃の
温度に加熱される。この際、鋼中のCrが雰囲気中の酸
素と反応して、スラブ表面に酸化クロムの層(スケール
の層)が形成される。酸化クロムの層は雰囲気中の酸素
を通しにくいので、この層が保護皮膜となって、スラブ
表面層から内部への酸化の進行は一時停滞する。スケー
ル層とスラブ母材との熱膨張係数が相違するため、スケ
ール層に割れが生じるが、その割れの部分には、再び酸
化クロムの保護皮膜(スケール層)が形成される。この
ように、スケール層の形成、スケール層の割れ、保護皮
膜の形成が繰り返される。しかし、スラブ母材表面層の
Crが次第に欠乏してくると、CrのほかにFeの酸化
が起こるようになる。酸化鉄を含む酸化膜は酸素を通し
やすく、またFeは酸化されやすい元素のため、スラブ
表面(スケール層と母材の境界部)の酸化が加速され、
特に結晶粒界で激しく酸化が起こる。そのため、スラブ
表面はぶ厚いスケール層あるいはこぶ状のノジュールと
呼ばれるスケール層で覆われる。これらのスケールの厚
さは、厚い場合には2mm程度となる場合がある。
【0006】オーステナイト系ステンレス鋼の場合に、
特にスラブ加熱時のスケールが問題となるのは、次の理
由による。オーステナイト系ステンレス鋼はNiを含ん
でおり、このNiはスラブ加熱時に酸化されない。その
ため、スラブの表面に生成する上記のぶ厚いスケール層
およびノジュールの中に、金属状のFe−Niが存在す
ることとなる。この金属Fe−Niは、スラブ母材から
スケール中に伸びた状態で存在することが多いため、金
属Fe−Niがスケール層を母材側に拘束してスケール
を剥しにくくする作用がある。したがって、熱間圧延に
先立って行われる100kg/cm2を超える圧力の高圧水の
噴射等のデスケーリングでも、スケール層を除去するの
が難しい。スケールが残留しているスラブを熱間圧延す
ると、圧延中にスケールが熱間圧延材に食い込み、鋼板
の表面疵となる。特に、ノジュールが発生しているスラ
ブを熱間圧延した場合には、スケール層に厚い部分と薄
い部分があるために、冷間圧延された製品にも、「線
疵」あるいは「微小へげ疵」と呼ばれる肌荒れとして残
ることになる。
【0007】これらのオーステナイト系ステンレス鋼ス
ラブを熱間圧延する際に発生する表面疵の防止対策とし
て、オーステナイト系ステンレス鋼に対して、重量比で
20〜50ppmのBを含有させ、スラブを1250℃
以下の温度、4時間以下の条件で均熱した後に圧延し熱
延鋼板を製造することにより、冷延鋼板での「線へげ」
疵の発生を防止する方法が、特開昭52−156716
号公報に開示されている。この方法では、鋼中のBがス
ラブ加熱時に母材の粒界侵食(粒界酸化)を抑制する効
果を持っているとされている。また、特開昭62−50
006号公報には、スラブ加熱の際の設定温度に応じ
て、予めスラブ表面粗度(Rmax )を調製し、スラブを
1200〜1350℃に加熱して圧延することにより、
冷延鋼板での「線疵」の発生を防止する方法が示されて
いる。この条件は、上記の加熱温度の範囲では、加熱温
度が低く、表面粗度が小さい条件で熱延鋼板に「線疵」
が発生しにくいことを示すデータに基づいて定められて
いる。上記2つの方法は、いずれもスラブ加熱時のスケ
ールの発生を抑制することを解決策としている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】特開昭52−1567
16号公報の方法は、鋼中にBを含有させなければなら
ない。Bは結晶粒界に偏析しやすいので、使用時に結晶
粒界が腐食され、粒界割れの原因となること等の問題が
ある。また、特開昭62−50006号公報の方法の場
合には、加熱温度に応じてスラブの表面粗度を調製しな
ければならないこと、表面粗度を調製しても加熱時間に
よっては必ずしも製品の冷延鋼板の「線疵」を防止でき
ないことといった問題がある。
【0009】本発明は、これらの課題を解決するために
なされたものであって、スラブ加熱の際のスラブ表面の
スケール生成を抑制することにより、表面疵のない、表
面性状の良好なオーステナイト系ステンレス熱延鋼板お
よび冷延鋼板を製造する方法を提供することを目的とし
ている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決することを目的として、オーステナイト系ステン
レス鋼連続鋳造スラブの表面状態、スラブの加熱条件
(均熱温度、均熱時間)および熱間圧延後の鋼板(熱延
鋼板)の表面疵との関係、さらに熱延鋼板の表面疵と冷
間圧延後の鋼板(冷延鋼板)の表面疵との関係について
研究を重ねた。その結果、加熱によってスラブ表面に生
成するスケールに起因する熱延鋼板の表面疵発生防止策
の基本条件として、次の3点を考慮することが不可欠で
あることを知見した。
【0011】(a)スラブ加熱時の均熱温度と均熱時間
の2つのファクターを同時に考慮すること。
【0012】(b)スラブ加熱前のスラブの表面手入れ
の有無によって、それぞれに適した加熱条件を選ぶこ
と。
【0013】(c)表面手入れしたスラブの場合、表面
粗度を特定の値以下とすること。
【0014】本発明は、上記(a)〜(c)を同時に考
慮してスラブの加熱条件を選択することによって、表面
疵のない、表面性状の良好なオーステナイト系ステンレ
ス熱延鋼板および冷延鋼板を製造することを特徴として
おり、(1)オーステナイト系ステンレス鋼連続鋳造ス
ラブを、酸化性雰囲気の加熱炉内で、スラブ表面無手入
れの場合は下記式(1)、スラブ表面を手入れする場合
は表面粗度(Rmax )100μm以下として下記式
(2)を充たす温度T℃に、t分間均熱した後、熱間圧
延することを要旨としている。
【0015】 20≦t≦2980−2.3T 式(1) 20≦t≦2300−1.8T 式(2) ここで、T:均熱温度(℃) t:均熱時間(分) また、(2)上記(1)の方法で製造された熱延鋼板を
焼鈍、酸洗した後、冷間圧延し、さらに焼鈍することに
より、冷延鋼板を製造することを要旨としている。
【0016】なお、均熱時間とは、スラブを加熱炉内に
装入した後、加熱炉内の温度が所定の均熱温度に達して
から、スラブがその温度に保持される時間を意味する。
【0017】
【作用】本発明の方法が対象としている材質は、オース
テナイト系ステンレス鋼である。前述のように、オース
テナイト系ステンレス鋼はNiを含有しているため、ス
ラブ加熱時に生じるスケールが、後の脱スケール工程で
除去されにくいという問題がある。Niを含有していな
い場合には、このような問題は少ないため、本発明の方
法に依らなくても、表面疵の発生を防止することが可能
である。
【0018】また、対象としているスラブは、厚さ13
0〜210mm、幅800〜1200mm、長さ6m程
度の連続鋳造スラブである。鋳造状態のスラブの表面は
耐酸化性の皮膜で覆われており、熱間圧延を行うための
スラブ加熱時にスラブの表面が酸化されにくい性質を持
っている。一方、後述のように、スラブの表面を研削し
た後に加熱する場合もある。その場合には、上記の耐酸
化性の皮膜が取り除かれているので、スラブの表面は酸
化されやすくなっている。本発明は、そのような表面無
手入れのスラブおよび表面を手入れしたスラブを対象と
している。
【0019】加熱前にスラブの表面手入れを行うのは、
特に表面性状のよい熱延鋼板または冷延鋼板が要求され
る場合、スラブの表面肌が通常より悪く、手入れなしで
は表面疵の発生を防止できないと判断される場合等であ
る。手入れ方法としては、おもにグラインダーで研削す
る方法が採られ、研削後の表面粗さは、グラインダーの
砥石の粗さを選ぶことによって目標の粗さとすることが
できる。また、研削する表面は圧延面、すなわちスラブ
の表面側と裏面側の2面でよい。側面については、研削
等の手入れを省略しても差し支えない。
【0020】手入れ後の表面粗さ(Rmax )は、100
μm以下とする必要がある。100μmを超えると、ス
ラブ加熱時にノジュールが発生しやすい。その理由は、
Rmax が大きい場合は、凸部と凹部の間隔が大きいの
で、スラブ表面に生成したスケール層とスラブ母材の熱
膨張率の相違に起因する歪が凸部に対応するスケール層
に集中しやすい。その歪の集中によって、スケール層に
割れが生じやすくなり、割れ部での酸化がノジュール生
成の起点となりやすいためと考えられる。したがって、
Rmax が100μmを超えると、表面疵のない熱延鋼板
を得ることができるスラブの加熱条件を選ぶことが困難
である。Rmax が100μm以下の場合には、前述の条
件で表面疵の発生を防止することが可能である。
【0021】上述のように、スラブの表面を研削する
と、連続鋳造時に形成された酸化皮膜が取り除かれるの
で、無手入れスラブを加熱する場合より、より厳しい加
熱条件を選ぶ必要がある。
【0022】このような知見を基に、スラブ表面手入れ
あり、なしの場合について、スラブの均熱温度と均熱時
間と表面疵との関係を整理した。
【0023】図1に、均熱温度を横軸、均熱時間を縦軸
にとり、表面疵が発生する領域と発生しない領域を示し
た。図1に示されているように、表面疵が発生しない領
域は、スラブ表面無手入れについては右下がりの斜線部
の領域、手入れありについては左下がりの領域であり、
それぞれ下記式(1)、式(2)で表される。
【0024】 表面無手入れの場合 20≦t≦2980−2.3T 式(1) スラブの表面をRmax 100μm以下に手入れした
場合 20≦t≦2300−1.8T 式(2) 図1および式(1)、式(2)から明かなように、スラ
ブの表面をRmax 100μm以下に手入れした場合に
は、表面無手入れの場合に比べて、均熱時間の上限を短
く管理することが必要である。また、いずれの場合も、
均熱時間の上限は均熱温度が高いほど、短くすることが
重要である。
【0025】均熱時間の下限は、少なくともスラブの熱
間圧延が可能な程度としなければならない。均熱が不十
分な場合には、熱間圧延する際のロールの圧延荷重が高
くなり、圧延に支障をきたす。そのため、均熱時間の下
限は、上記の式(1)および(2)の左辺に示されてい
るように20分とした。本発明が対象としている厚さ1
30mm〜210mm程度の連続鋳造スラブの場合に
は、ほぼ20分間の加熱で圧延が可能な状態まで均熱さ
れるからである。
【0026】均熱温度は、オーステナイト系ステンレス
鋼の場合は、1150〜1260℃程度の範囲がよい。
温度が高すぎるとスラブ表面のスケールの生成が顕著と
なり、温度が低すぎると熱間圧延の際の圧延荷重が大き
くなる傾向があるためである。
【0027】スラブ加熱時のスラブ表面のスケール生成
に対しては、加熱炉内の雰囲気の影響が大きい。本発明
では、加熱のための熱源は、コークス炉ガス、プロパ
ン、天然ガス等の炭化水素系ガスなどを燃料とし、空気
または酸素を支燃性ガスとする酸素過剰の燃焼炎を対象
としている。したがって、加熱炉内の雰囲気は弱酸化性
であり、酸素の体積割合は、5%以下程度の条件とな
る。
【0028】所定の条件に加熱されたスラブに対して、
熱間圧延までの間に脱スケール処理が施される。脱スケ
ール処理は、100〜250kg/cm2程度の高圧水を噴射
する方法が一般的である。
【0029】熱間圧延は、通常の鋼板製造用の連続式ロ
ール圧延法が適している。圧延温度の下限は、オーステ
ナイト系ステンレス鋼の場合、900℃程度とするのが
よい。熱延鋼板の厚みは用途によって相違し、厚い場合
には25mm程度の場合もあるが、2〜8mm程度に仕
上げられる場合が多い。
【0030】熱間圧延によって得られた熱延鋼板は、焼
鈍および酸洗・洗浄により、所定の機械的性質、加工
性、表面性状とする。焼鈍は、通常、連続式の焼鈍・酸
洗ラインで、LPG、天然ガス等の弱酸化性雰囲気、9
00〜1150℃程度の温度で行う。また、酸洗は、硝
弗酸(例えば、7重量%硝酸−1.5重量%弗酸)を用
いて、常温〜70℃程度の温度で処理すればよい。
【0031】オーステナイト系ステンレス鋼板は、上記
の処理を施した熱延鋼板としても利用されるが、さらに
冷間圧延して冷延鋼板として利用されることが多い。冷
延鋼板を得るためには、上記の熱延鋼板に対し、冷間圧
延、焼鈍、必要に応じて脱スケールおよび酸洗を施す必
要がある。
【0032】冷間圧延は、ゼンジミア圧延機による圧延
法または通常の連続式ロール圧延法が適している。冷間
圧延に供する鋼板の厚みは、2〜8mm程度がよい。圧
延後の厚みは用途によって相違するが、0.5〜2mm
程度に仕上げられる場合が多い。
【0033】冷間圧延によって得られた冷延鋼板は、焼
鈍処理により所定の機械的性質、加工性・成形性、表面
性状に仕上げられる。焼鈍雰囲気が弱酸化性の場合に
は、脱スケールおよび酸洗処理が必要であるが、焼鈍雰
囲気が非酸化性雰囲気(光輝焼鈍)の場合には、その必
要性はない。弱酸化性雰囲気焼鈍は、通常、連続式の焼
鈍炉で、LPG、天然ガス等の雰囲気下で、900〜1
150℃程度の温度で行う。また、酸洗は、硝弗酸(例
えば、10重量%硝酸−1.5重量%弗酸)を用いて常
温〜70℃程度の温度で処理すればよい。なお、光輝焼
鈍を行う場合には、脱スケール、酸洗を省略することも
できる。
【0034】
【実施例】供試材作製用の素材として、SUS 304
(19重量%Cr−9重量%Ni系)およびSUS 3
16(17重量%Cr−12重量%Ni−2.5重量%
Mo系)連続鋳造スラブ(幅1000mm、厚さ130
mm)を用いた。それぞれのスラブの化学組成は、表1
のとおりである。
【0035】
【表1】
【0036】供試材として、上記のスラブから幅70m
m、厚さ20mm、長さ120mmの試験片を切り出し
た。試験片の一面には連続鋳造時に生成したスラブの酸
化皮膜が残るようにし、その面の手入れをしない試験片
と、グラインダー研削による手入れを施した試験片とを
準備した。グラインダー研削面の表面粗度(Rmax )
は、85μmと110μmの2グループとした。
【0037】これらの試験片を、均熱温度1180、1
200、1230、1260℃の4条件、均熱時間3
0、60、120、180、240分の5条件で、電気
炉により、N2 、CO2 と水蒸気を含む雰囲気中で加熱
した。加熱後、直ちに高圧水のスプレーによってスケー
ルを除去し、ロールにより16パスの条件で厚さ2.0
mmまで圧延した。圧延の際にはロールの圧延荷重を測
定した。得られた熱延鋼板については、硝弗酸水溶液に
よる酸洗を行った後、鋼板表面の疵の発生状態(肌荒
れ)を肉眼で観察し、表面疵を評価した。
【0038】熱延鋼板の表面疵を観察した試験片につい
ては、冷間圧延後の冷延鋼板の表面疵を調査するため
に、焼鈍、酸洗および冷間圧延を行った。焼鈍条件は、
大気中雰囲気下、温度1100℃、保持時間2分とし
た。酸洗条件は、酸洗液は7.5重量%硝酸−1.5重
量%弗酸の硝弗酸水溶液、水溶液の温度は60℃とし
た。
【0039】冷間圧延では、厚さ2.0mmの熱延鋼板
を厚さ0.7mmまで圧延し冷延鋼板とした。さらに、
冷延鋼板の表面疵を観察しやすくするために、熱延鋼板
の酸洗と同じ条件で酸洗を行った。冷延鋼板の表面疵と
しては、熱間圧延前のスラブに残留するスケールに起因
する冷延鋼板の微小へげ疵を調査した。
【0040】上記の試験条件および熱延鋼板、冷延鋼板
の表面疵の調査結果を、SUS 304については表
2、表3に、SUS 316については表4、表5にま
とめて示した。なお、表2〜表5には、均熱時間として
実績値に対応させて、前記式(1)または式(2)から
求められる均熱時間の上限値(tmax )も合わせて記入
した。
【0041】
【表2】
【0042】
【表3】
【0043】
【表4】
【0044】
【表5】
【0045】表2は、表面無手入れのSUS 304連
続鋳造スラブについての加熱条件および表面疵の調査結
果をまとめた表である。試験No.1〜6は1180℃
から1260℃のそれぞれの均熱温度に対する均熱時間
が、式(1)から求められる均熱時間の上限値(tmax
)より短い。そのため、熱延鋼板、冷延鋼板いずれに
もスラブのスケールに起因する表面疵は認められなかっ
た。それに対して、試験No.7〜9は、均熱時間が式
(1)の上限値より長いために、熱延鋼板および冷延鋼
板にスラブのスケールに起因する表面疵が発生してい
た。
【0046】表3は、表面手入れをしたSUS 304
連続鋳造スラブについての加熱条件および表面疵の調査
結果をまとめた表である。試験No.1〜8はRmax 8
5μm、試験No.9〜13はRmax 110μmに表面
を手入れしたスラブを加熱した結果である。Rmax 11
0μmの場合には、均熱時間を30分程度に著しく短く
しても、熱延鋼板および冷延鋼板の表面疵の発生を防止
できなかった。一方、Rmax 85μmの場合には、加熱
条件が式(2)を満足している試験No.1〜4につい
ては、熱延鋼板、冷延鋼板ともにスラブのスケールに起
因する表面疵は観察されなかった。それに対して、試験
No.5〜8は、均熱時間が式(2)の上限値より長い
ために、熱延鋼板および冷延鋼板にスラブのスケールに
起因すると判断される表面疵が発生していた。
【0047】表4は、表面無手入れのSUS 316連
続鋳造スラブについて、表5は表面手入れを行ったSU
S 316連続鋳造スラブについて、それぞれ表2、表
3と同様なまとめを行った結果である。SUS 304
の場合と同様に、本発明の方法の条件の範囲内の場合に
は、熱延鋼板および冷延鋼板にスラブのスケールに起因
する表面疵の発生はなかった。
【0048】なお、スラブ加熱の際の均熱の効果を確認
するために、ロールの圧延荷重を調査した結果では、本
発明の条件の場合の圧延荷重は、0.5〜1.0t/m
mの範囲であり、60分程度と十分に均熱した場合とほ
ぼ同等であった。したがって、本発明の加熱条件でスラ
ブを均熱できることが確認された。
【0049】
【発明の効果】本発明の方法では、オーステナイト系ス
テンレス鋼連続鋳造スラブを熱間圧延する際に、スラブ
の表面状態に応じて、加熱条件として適正な均熱温度と
均熱時間の関係を選ぶので、加熱によってスラブ表面に
生成するスケールを容易に除去することができる。した
がって、熱間圧延後の熱延鋼板あるいは冷間圧延後の冷
延鋼板における、スケールの残存に起因するスラブ表面
疵の発生を防止できる。
【0050】そのために、本発明の方法によれば、表面
疵のない、表面性状に優れたオーステナイト系ステンレ
ス熱延鋼板および冷延鋼板を製造することが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】表面無手入れのスラブおよび表面粗度(Rmax
)100μm以下に手入れされたスラブについて、本
発明の均熱温度と均熱時間の関係を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】オーステナイト系ステンレス鋼連続鋳造ス
    ラブを、酸化性雰囲気の加熱炉内で、スラブ表面無手入
    れの場合は下記式(1)、スラブ表面手入れをする場合
    は表面粗度(Rmax )100μm以下として下記式
    (2)を充たす温度T℃に、t分間均熱した後、熱間圧
    延することを特徴とするオーステナイト系ステンレス熱
    延鋼板の製造方法。 20≦t≦2980−2.3T 式(1) 20≦t≦2300−1.8T 式(2) ここで、T:均熱温度(℃) t:均熱時間(分)
  2. 【請求項2】請求項1の方法で製造された熱延鋼板を焼
    鈍、酸洗した後、冷間圧延し、さらに焼鈍することを特
    徴とするオーステナイト系ステンレス冷延鋼板の製造方
    法。
JP15884895A 1995-06-26 1995-06-26 オーステナイト系ステンレス熱延鋼板および冷延鋼板の製造方法 Pending JPH093543A (ja)

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