JPS62267419A - オ−ステナイト系ステンレス厚鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔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厚鋼板の製造方法
に係り、特に熱間圧延のままで従来の固溶化熱処理を施
したと同等の性能を有するオンライン固溶化処理による
製造方法に関する。

〔従来の技術〕

ステンレス鋼は耐食性、耐熱性に優れろ鋼として知られ
ており、そのうちオーステナイト系ステンレス鋼はＳＵ
Ｓ　３０４．３０４Ｌ、３１６．３１６Ｌ等の鋼種が厚
板や低炭素鋼とのクラツド鋼板として多用されている。

オーステナイト系ステンレス鋼板は、通常、熱間圧延１
ｋｌ　Ｏ１０〜１１５０℃に再加熱して急冷する固溶化
熱処理を施して製造される。固溶化熱処理の目的は、加
工硬化歪を除去して均一な再結晶組織を得ることおよび
Ｃｒ炭窒化物やσ相などの脆化相を固溶化することによ
って粒界腐食の発生を防止することにある。

しかし再加熱固溶化処理は従来、熱闘圧延とは別のオフ
ラインで行わなければならないため、設備コストがかさ
むとともに処理能率や省エネルギーの点で好ましくない
。従って熱間圧延後室温まで冷却することなく、熱間圧
延に引き続き固溶化熱処理が実現できれば、熱処理費用
の低減や設備省略、工程短縮等により従来より大幅にオ
ーステナイト系ステンレス鋼板の製造コストを低減でき
るものと期待される。

従来、一般的な固溶化熱処理を省略してオーステナイト
系ステンレス鋼板を製造する方法としては、特開昭５５
−１０７７２９、特開昭６０−２６６１９、特願昭６０
−１４４３１７、等が提案されている。これらの提案の
方法は熱間圧延時の累積圧下率、仕上温度および圧延後
の冷却速度をそれぞれ所定の範囲に規制することによっ
て、熱間圧延後に改めて再加熱によろ固溶化処理を行う
ことなく、熱間圧延のままでＣｒ炭窒化物の析出のない
オーステナイト系ステンレス鋼板を得ようとするもので
ある。

前記提案の方法によれば、確かに熱間圧延のままでＣｒ
炭窒化物の析出のないオーステナイト系ステンレス鋼板
を得ることは可能であるが、軟質化が必ずしも十分では
なく、強度特性のばらつきを生しること、鋼種により合
金元素の多い例えばＳＵＳ　３１６．３１６Ｌでは再加
熱固溶化処理材と比較すると、強度レベルが高めになっ
ており軟質化が不十分であることなどの問題点が残され
ていた。

そのため、種々の鋼種に対して再加熱固溶化処理材と同
一の特性をオンライン的に製造する方法の確立が求めら
れていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、上記従来技術に対する要望に応え、オ
ンライン的に従来の再加熱固溶化処理材と同等の特性が
得られるオーステナイト系ステンレス厚鋼板の製造方法
を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の要
旨とするところは次の如くである。

重旦比で Ｃ：０．０８％以下、　Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｒ＋：
２０％以下、　　Ｃｒ　：　　１６．０〜２６．０％、
Ｎｉ：６．０〜２２０％、Ｎ：０．３０％以下を含有す
るオーステナイト系ステンレス厚鋼板の製造方法におい
て、１０００℃以上の温度域で１パス当り３％以上の圧
下率で累積圧下率７０％以上の熱間圧延を行う段階と、
前記熱間圧延後９５０℃以上の１度域で１５秒以上保持
する段階と、前記保持後９００〜５００℃の温度域を平
均冷却速度Ｖ　（℃／Ｓ）が鋼中の炭素含有量Ｃ（％）
に応じて次式 Ｖ≧Ｃ３×１０４ を満たす条件で冷却する段階と、を有して成ることを特
徴とするオンライン固溶化処理によるオーステナイト系
ステンレス厚鋼板の製造方法である。

本発明者らは従来技術の問題点を解決するため、種々の
成分のオーステナイト系ステンレス鋼についてスラブ加
熱、熱延、保熱、冷却等の諸条件について再検討を知友
、特に再結晶挙動について詳細に検討した結果、下記の
方法により十分な再結晶が得られ、オンライン的に従来
の再加熱固溶化処理材と同一の特性が得られろことを見
い出した。

すなわち、具体的には （イ）熱間圧延中に再結晶を促進するため１パス当今３
％以上の圧下率による圧延を１０００℃以上の温度域で
累計圧下率７０％以上行うこと。

（ロ）圧延後の再結晶を促進させ軟質な機械的性質を得
るため９５０℃以上の温度で１５秒以上保持すること。

（ハ）冷却中の炭化物の析出を抑制するため９００〜５
００℃の温度域を平均冷却速度Ｖ　（’Ｃ／ｓ）が鋼中
の炭素含有量Ｃ（％）に応じてＶ２Ｃ３Ｘ１０’を満た
す条件で冷却すること。

の３点である。

次に本発明における成分限定理由について説明する。

Ｃ： Ｃ（よオーステナイト相を安定し、強度を増加させるの
に有効であるが、量が増大するとＣｒ炭化物が形成され
やすくなり、９００〜５００℃の炭化物析出領域での冷
却速度を増加させろことになるので、Ｃは００８％以下
に限定した。

ＳＩ　： Ｓｉｌよ通常脱酸元素として添加されるが、１０％を越
える添加は熱間加工性を低下させるので、１０％以下に
限定した。

Ｍｎ　： Ｍｎは脱酸と熱間加工性の向上のため添加されるが、２
０％を越える添加は耐食性を阻害するので、２０％以下
に限定した。

Ｃｒ　： Ｃｒはステンレス鋼の耐食性を保つのに必須の元素であ
り、オーステナイト系ステンレス鋼においては硫酸、塩
酸等の非酸化性の酸に対する耐食性は１６．０％未満で
は不十分である。しかし、２６０％を越える添加は耐食
性が飽和の傾向を示す一方、オーステナイト組織を保つ
ため高価なＮ１を増加する必要があり、コスト上昇を招
く、これらの理由からＣｒは１６０〜２６．０％の範囲
に限定した。

Ｎ１　： Ｎｉはオーステナイト組織を安定化する作用を有すると
共に、硫酸、塩酸等の非酸化性の酸に対する耐食性を改
善するが、６０％未満ては十分でない。しかし、２２．
０％を越える添加は耐食性が飽和の傾向を示しコスト上
昇になることから上限を２２０％とし、６０〜２２．０
％の範囲に限定した。

Ｎ： Ｎは強度上昇と耐食性の向上に効果のある元素であるが
、０３０％を越える添加は製造性を低下するので０．３
０％以下とした。

本発明を実施するに当っては上記本発明成分だけでもよ
いし、他に４％以下のＭｏ、２．５％以下のＣｕ、０．
８％に下のＮｂＸ０．５％以下のＴ１を添加しても同様
の効果が得られろ。添加元素の成分範囲について以下に
述べる。

ＭＯ： Ｍｏ＃ｉ４食性、特に耐孔食性の向上に著しい効果のあ
る元素であるが、高価な元素であるため多量の添加はコ
スト増加となるので４％以下に限定した。

Ｃｕ： ＣｕはＭｏと同じく耐食性、特に耐孔食性の向上に著し
い効果のある元素であるが、高価な元素であるため多量
の添加はコスト増加となるので２５％以下に限定した。

Ｎｂ　： Ｎｂ１．ｔＮｂ炭化物を形成し、Ｃｒ炭化物の生成を抑
制して＃４粒界腐食性の向上や結晶粒の微細化のために
添加されるがＣと有効に結びつくためのＮｂ量はＣ（％
）×１０で十分であり、多ｉの添加は製造性の低下を招
くので上限を０８％に限定した。

Ｔｌ： Ｔ１はＮｂと同しくＴｉ炭化物を形成し、Ｃｒ炭と 化物の生成を抑制して耐粒界腐食性の向上させろことや
結晶粒の微細化のために添加されろがＣと有効に結びつ
＜ｔ：めのＮｂ量はＣ（％）×５で十分であり、多量の
添加は製造性の低下を招くので上限を０５％に限定した
。

次に製造条件の限定理由を説明する。オーステナイト系
ステンレス鋼の１パス当りの圧下率が再結晶に及ぼす影
響を実験により調査し、その結果を第１図に示した。第
１図から、圧延温度と１パス当りの圧下率の大きさに応
じて、再結晶が全く生じない未再結晶領域（Ａ）、部分
的に再結晶の生じる部分再結晶領域（Ｂ）、再結晶が十
分に生じる再結晶領域（Ｃ）に分かれ、再結晶が生じる
部分再結晶領域（Ｂ）で圧延するためには１パス当りの
圧下率が３％以上必要であることがわかる。従って部分
的再結晶を繰り返して最終的に十分な再結晶状態を得ろ
ためには、１パス当りの圧下率を３％以上にする必要が
ある。

次にオーステナイト系ステンレス鋼の累ｆａ圧下率が再
結晶に及ぼす影響を実験により調査し、その結果を第２
図に示した。第２図においても、未再結晶領域（Ａ）、
部分再結晶領域（Ｂｌ、再結晶領域（Ｃ）の３領域に分
けて示したが、再結晶組織となるためには１０００℃以
上で累積圧下率が７０％以上を必要とすることが分かる
。後記の如き熱間圧延後に短時間保熱による再結晶の促
進を達成するためにも十分な圧下率が必要である。すな
わち、熱間圧延後、短時間保熱をする場合、１０００℃
以上の温度域で７０％以上の累積圧下率を加えておくこ
とにより、続く短時間保熱で十分な再結晶状態を得るこ
とが可能となる。

上記の１０００℃以上の温度域で７０％以上の累積圧下
を加えた後、９５０℃以上の１度域で１５秒以上の短時
間で保熱して十分な再結晶を得るのであるが、９５０℃
未満では急激に再結晶が生じ難くなり、１５秒未満でも
十分な再結晶組織を得ることは困難なので、保温は９５
０℃以上でかつ保熱時間は１５秒以上に限定した。

次に保熱後の冷却であるが、９００〜５００℃の温度域
での平均冷却速度Ｖ　（’ｅ／Ｓ）がＣｒ炭化物の析出
に及ぼす影響を各種の炭素量のオーステナイト系ステン
レス鋼について調べた結果、炭素量Ｃ（％）に応じて Ｖ≧ＣＸｌ０’ を満足する場合にはＣｒ炭化物の析出による粒界腐食を
生ぜず、上記関係式を満足しない遅い平均冷却速度Ｖで
冷却した場合ばＣｒ炭化物が析出して粒界腐食を生じる
ことが判明した。従って本発明で（より００〜５００℃
の温度域での平均冷却速度をＶ≧Ｃ３ＸＩＯ’と規定し
た。なお、ここで９００℃を越える高温域あるいは５０
０℃未満の低温域における冷却速度はＣｒ炭化物の析出
に影響を与えないので、従って９００〜５００℃の温度
域についてのみ冷却速度を限定した。

〔実施例〕

第１表に示す５種のオーステナイト系ステンレス鋼を用
いて第２表に示す圧延条件で熱間圧延を行った。工程（
イ）〜（ニ）は本発明例であり、（ホ）〜（ト）は比較
例て゛あり、（ホ）は１０００℃以上での累積圧下量が
６０％の例、（へ）は圧延後の９５０℃以上の保熱がな
い例であり、（ト）は圧延後の冷却速度が遅く本発明の
条件を満足しない例であり、（チ）は従来例であって、
現在通常行われているオフラインの再加熱による固溶化
処理を行った例である。

第　　　　１　　　表 各種の工程で製造された鋼板について、機械的性質およ
び耐食性を調査し、その結果を第３表に示した。

第３表から（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）で示される
本発明例はいずれの鋼種の場合も、（チ）で示されろ従
来例、すなわち、再加熱固溶化処理材と比較して全く同
等の０２％剛力と伸びならびにシャルピー吸収エネルギ
ーを有し、しかも耐食性も全く差異がみられず、オンラ
イン的に固溶化と軟質化が十分達成されていることがわ
かる。

一方比較例においては、１０００℃以上での３％以上の
累積圧下率が不十分な（ホ）の場合、０２％耐力が再加
熱固溶化材に比へて大きく軟化が不十分て呻び、シャル
ピー吸収エネルギーも本発明例より小さい。９５０℃息
上での短時間保持を行わない（へ）の場合も同様である
。熱間圧延後の冷却速度が本発明の条件を満足せず遅い
（ト）の場合は、粒界にＣｒ炭化物が析出するため耐食
性が劣化する。

〔発明の効果〕

本発明は上記実施例からも明らかな如（、限定成分のオ
ーステナイト系ステンレス鋼を１０００℃以上で１バス
当り３％以上で累積圧下率７０％以上の熱間圧延を行い
、その後９５０℃以上で１５秒以上の保熱を行い、炭素
量に応じて９００〜５００℃の平均冷却速度を限定する
乙とによって、従来オンライン固溶化材では軟質化が不
十分であったものを、オンライン的に固溶化処理および
軟質化が可能となり従来のオフラインの再加熱固溶化処
理材と全く同等の性能を得ることができた。従って従来
のオフラインの再加熱固溶化処理工程を省略できる大き
な効果をあげろことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図ば１パス当りの圧下率と圧延温度が再結晶状況に
及ぼす影響を示す線図、第２図は累積圧下率と圧延１度
が再結晶状況に及ぼす影響を示す線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比で Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．
   ０％以下、Ｃｒ：１６．０〜２６．０％、Ｎｉ：６．０
   〜２２．０％、Ｎ：０．３０％以下を含有するオーステ
   ナイト系ステンレス厚鋼板の製造方法において、１００
   ０℃以上の温度域で１パス当り３％以上の圧下率で累積
   圧下率７０％以上の熱間圧延を行う段階と、前記熱間圧
   延後９５０℃以上の温度域で１５秒以上保持する段階と
   、前記保持後９００〜５００℃の温度域を平均冷却速度
   Ｖ（℃／Ｓ）が鋼中の炭素含有量Ｃ（％）に応じて次式 Ｖ≧Ｃ＾３×１０＾４ を満たす条件で冷却する段階と、を有して成ることを特
   徴とするオンライン固溶化処理によるオーステナイト系
   ステンレス厚鋼板の製造方法。