JP2953331B2 - Ｂ含有オーステナイトステンレス鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電用の使用済
み燃料貯蔵ラックおよび輸送キャスト等に使用される表
面粗さの小さいＢ含有オーステナイトステンレス鋼板の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】重量％でＢを０．３〜２％と多量に含有
するオーステナイトステンレス鋼は中性子吸収断面積が
大きく、かつ耐食性に優れていることから、原子力発電
用の使用済み燃料貯蔵ラックおよび輸送キャスト等に使
用されている。

【０００３】原子力発電用に使用されるＢ含有オーステ
ナイトステンレス鋼板の表面粗さは耐食性確保のため
に、目標値としてＲａ＜１．０ μｍの制約がある。

【０００４】オーステナイトステンレス鋼板は、通常、
鋼塊を溶製した後、分塊、熱間圧延、焼鈍、ショットブ
ラスト、酸洗等の諸工程を経て製造される。Ｂを多量に
含有するオーステナイトステンレス鋼も一般のオーステ
ナイト系ステンレス鋼と同じ工程で製造されている。

【０００５】Ｂ含有オーステナイト系ステンレス鋼は、
一般のオーステナイト系ステンレス鋼に較べ熱間圧延
後、鋼板表面に酸化スケール層が厚く生成し、かつ部分
的に内部酸化を受け金属素地が凹凸になる。このため、
熱間圧延、焼鈍後にショットブラストや酸洗のみの脱ス
ケール処理ではスケールを完全に除去するのが困難とな
る。

【０００６】酸洗工程を繰り返すと完全に脱スケールさ
れるが、表面に凹凸が生じ表面粗さＲａが大きくなり、
上記目標値を得ることができなくなる。

【０００７】そこで、製品の表面粗さをＲａ＜１．０
μｍとするために、酸洗後の鋼板の表面を研磨した後再
度酸洗して製品化しているのが実状である。

【０００８】特開平06-010172 号公報には、オーステナ
イト系ステンレス鋼帯の表面酸化スケールおよびスケー
ル疵を効果的に除去する方法として、熱間圧延仕上げし
たオーステナイト系ステンレス鋼帯を、ベルト状やロー
ル状のグラインダーによるメカニカルな研削手段で研削
処理を行って少なくとも粒界酸化層までを除去した後、
硝弗酸酸洗液で酸洗処理する方法が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】熱間圧延鋼板の脱スケ
ール処理として、メカニカルな研削工程及び研削後の酸
洗工程が入ると生産効率が悪くなりコスト上昇を招く。
本発明の目的は、焼鈍した鋼板表面をグラインダー等に
よるメカニカル研削、またはショトブラストをすること
なく、脱スケールを完全に行うことができ、Ｒａ＜１．
０ μｍの表面粗さのＢ含有オーステナイトステンレス
鋼板を製造する方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明等は、熱間圧延後
の焼鈍時に酸化が進行し、酸化スケールが厚くなること
に着目し、焼鈍時の酸化防止方法につき鋭意研究を行っ
た。

【００１１】一般のオーステナイトステンレス熱延鋼板
の焼鈍は、通常１１００℃〜１１５０℃で行われてい
る。 一般のオーステナイトステンレス鋼板はこのような
焼鈍温度でも酸洗後の表面粗さはＲａ＜１．０ μｍと
なる。

【００１２】Ｂ含有オーステナイトステンレス鋼板も通
常、一般のオーステナイトステンレス鋼板と同じ温度で
焼鈍されているが、焼鈍時の酸化スケール厚、内部酸化
の凹凸を抑制する観点から種々検討した結果、鋼板の機
械的特性を損なわないで酸化スケールの進行が極めて遅
い焼鈍温度範囲があることを知見するに至った。すなわ
ち、９００〜１０５０℃と通常の焼鈍温度よりもかなり
下げることで酸化スケール厚、内部酸化の凹凸が著しく
減少し、均一に脱スケールされた表面が得られることを
究明したもので、本発明の要旨とするところは、「重量
％にて、Ｂを０．３〜２％含有するオーステナイトステ
ンレス鋼を熱間圧延した後、９００℃〜１０５０℃の温
度範囲で焼鈍し、次いで脱スケール処理を施すことを特
徴とする酸洗後の表面粗さが小さいＢ含有オーステナイ
トステンレス鋼板の製造方法」にある。

【００１３】

【作用】次に本発明の酸洗後の表面粗さの小さいＢ含有
オーステナイトステンレス鋼板の製造方法を前記の通
り、 限定した理由と作用について説明する。

【００１４】焼鈍は熱間圧延で生じた不均一組織を均一
な再結晶組織にするために行うものである。従来、焼鈍
は１１００〜１１５０℃で実施されていたが、９００℃
まで下げても均一な再結晶組織となり、目的とする機械
的性質が得られる。従って、焼鈍温度の下限は９００℃
とした。

【００１５】一方、焼鈍温度が１０５０℃を越えると(
Ｆｅ, Ｃｒ)₂Ｂの析出物により、金属素地のＦｅ、Ｃｒ
が減少するため耐酸化性が劣り、酸化スケール厚、内部
酸化の凹凸が著しく増大してしまい脱スケール性が劣り
酸洗工程のみでは充分脱スケールができなくなり、メカ
ニカル研削なしに表面粗さをＲａ＜１．０ μｍとする
ことができないために上限を１０５０℃とした。

【００１６】焼鈍温度を９００〜１０５０℃に限定する
ことで、酸洗後の表面粗さが小さくなる理由としては金
属素地が酸化を受けFe₂O₃ 、Cr₂O₃ 等のスケールが形成
される。

【００１７】これらのスケールは焼鈍温度が低めのため
酸化進行速度が遅くなるため、スケール厚および内部酸
化の凹凸が抑制されるものと推測される。

【００１８】また、これらのスケール形成では、短時間
で酸洗液が内部に浸透するため、ショットブラストを省
略しても短時間で均一に脱スケールされるものと推測す
る。

【００１９】本発明でいう焼鈍とは、最終焼鈍以外の焼
鈍も含むものとする。例えば、熱間圧延における中間焼
鈍、熱間圧延後に焼鈍して脱スケールを行い、スキンパ
ス圧延を施し、最終焼鈍の工程をとる場合の熱間圧延後
の焼鈍である。このような焼鈍にも本発明の方法を適用
するとなお良い。

【００２０】次に、Ｂ含有量を限定するのは、０．３未
満では熱中性子吸収能力が小さく、原子力材料として不
適当となるからであり、一方２％を超えると熱間加工性
が著しく劣り、熱間圧延不可となるため０．３％〜２％
とした。

【００２１】また、本発明の対象とするオーステナイト
ステンレス鋼は、成分組成の違いにより効果には大きな
影響がないため成分を限定するものではないが、原子力
発電用として好ましい成分は以下の通りである。

【００２２】Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍ
ｎ：２％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３％
以下、Ｃｒ：１８〜２０％、Ｎｉ：８〜１０．５％更
に、必要によりＭｏ：０．３〜０．７５％を含む。

【００２３】

【実施例】表１に示す化学組成の３５００kgのＢ含有オ
ーステナイトステンレス鋼塊を溶製し、プレスで１５０
mm厚のスラブとし、次いで熱間圧延により板厚６mmの鋼
板を製造した。

【００２４】

【表１】

【００２５】この鋼板から、下記、に示す耐酸化性
試験片と機械的性質試験片用素材を切り出し下記条件で
焼鈍した。機械的性質試験片は、試験片の長が手方向が
圧延方向となるように採取した。

【００２６】（１）試験片 耐酸化性試験片 試験片寸法 : 板厚6.0mm,幅40mm, 長さ60mm 機械的性質試験片 引張試験片寸法 : 板厚6.0mm,JIS-13B 号 曲げ試験片寸法 : 板厚6.0mm,幅20mm, 長さ100mm （２）焼鈍 電気炉による加熱温度:900〜1150℃ 加熱雰囲気 : 大気中 加熱時間 : 16.5分 焼鈍後、下記条件で酸洗した後、上記に示す機械的性
質試験片として、常温引張試験片と曲げ性試験片とを作
成して試験に供した。

【００２７】 酸洗液 ：３％ＨＦ＋１５％ＨＮＯ₃ 酸洗液温度 ：５０℃ 酸洗時間 ：３０分 耐酸化性試験は、焼鈍後の酸化スケール厚を断面顕微鏡
観察により測定した後、上記条件で酸洗を行い、酸洗後
の表面粗さを測定した。 試験結果を表２、表３に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】図１は表２の焼鈍温度と酸化スケール厚さ
の関係を図に示したものである。

【００３１】図２は表２の焼鈍温度と表面粗さＲａの関
係を示したものである。表面粗さは、圧延方向と圧延方
向と直交する二方向を測定した。表３は引張試験と曲げ
試験結果を示す。

【００３２】図１より明かなように、焼鈍温度が低い程
酸化スケール厚さが薄く、１０５０℃を越えると急激に
厚くなる。また、表２、図２から明かなように酸洗後の
脱スケールは焼鈍温度が１０５０℃を越えるとスケール
残りが発生し表面粗さＲａも急激に大きくなる。

【００３３】また、表３から明らかなように、焼鈍温度
を９００〜１０５０℃と従来の焼鈍温度よりも低くして
も引張試験、曲げ性も９００℃以上あれば、１１００℃
で焼鈍した従来例と同等で目標値を満足している。

【００３４】これらの結果より、焼鈍を９００〜１０５
０℃で施したＢ含有オーステナイトステンレス鋼板は、
酸化スケールが薄く、酸洗で均一に脱スケールされ、か
つ表面粗さＲａも小さく、機械的性質にも問題がないこ
とがわかる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の製造方法により、脱スケール工
程における研磨工程が不要となり生産効率が上がり、か
つ酸洗後の表面粗さの小さいＢ含有オーステナイトステ
ンレス鋼板が製造でき、原子力発電用材料として使用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼鈍温度が酸化スケール厚さにおよぼす影響を
示す図である。

【図２】焼鈍温度と酸洗後の表面粗さＲａの関係を示す
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−50429（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−158819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−96221（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−23001（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−51724（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−51727（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21D 7/00 - 9/48

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％にて、Ｂを０．３〜２％含有するオ
   ーステナイトステンレス鋼を熱間圧延した後、９００℃
   〜１０５０℃の温度範囲で焼鈍し、次いで酸洗して脱ス
   ケール処理を施すことを特徴とする酸洗後の表面粗さが
   小さいＢ含有オーステナイトステンレス鋼板の製造方
   法。