JPH02182353A - オーステナイト系薄肉鋳片の製造方法 - Google Patents

オーステナイト系薄肉鋳片の製造方法

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JPH02182353A
JPH02182353A JP158689A JP158689A JPH02182353A JP H02182353 A JPH02182353 A JP H02182353A JP 158689 A JP158689 A JP 158689A JP 158689 A JP158689 A JP 158689A JP H02182353 A JPH02182353 A JP H02182353A
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average grain
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JP158689A
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Masafumi Miyazaki
雅文 宮嵜
Masanori Ueda
上田 全紀
Tadao Ogawa
忠雄 小川
Toshihiko Koseki
敏彦 小関
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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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、鋳片段階から微細な結晶組織をもち表面性状
に優れたオーステナイト系薄肉鋳片の製造方法に関する
〔従来の技術〕
旧来の連続鋳造方法によって薄板を製造する場合、連続
鋳造用鋳型から送り出された肉厚100關以上のスラブ
を表面手入れした後、加熱炉で1000℃以上に加り!
−シ、粗圧延機及び仕上げ圧延機が配列されたホットス
トリップミルによって肉厚数glfflのホットストリ
ップに熱間圧延する。次いで、このホットストリップを
冷間圧延する場合には、最終製品に要求される形状、材
質0表面性状等を確保するため、軟化焼鈍を行うと共に
、表面のスケール等を酸洗、研削等によって除去してい
、る。
この方式による場合、長大な熱間圧延設備が要求され、
材料の加熱及び加工のため多量のエネルギーが消費され
る。また、!&林特製品、厚肉のスラブから多くの加工
段階を経て製造されたものであるから、集合組織が発達
している。そのため、ユーザーサイドでプレス加工等を
製品に対して加えるとき、材料の異方性を考慮すること
が必要になる。このように旧来の連続ti#造プロセス
は、生産面や使用面から種々の問題を含むものである。
この問題を解消するものとして、溶融金属からQa形状
に近い鋳片を製造しようとする試みが、最近注目されて
いる。たとえば、「鉄と鋼」°85゜A197〜°85
.Δ256で特集された論文で、ホットストリップをv
J造によっ°C直接的に製造する各種の方式が紹介され
ている。このような連続鋳造方法にあっては、鋳片の目
標肉厚が1〜lOuのときにはツインドラム方式が、1
捷肉厚が20〜50+asのときにはツインベルト方式
が良いとされている。また、このような薄板vJ造法に
よる鋳片組織や材料特性に関しテハ、rCAMP −l
 S I J JVOI、 11988、1670〜1
705頁に詳しく紹介されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、これらの連続鋳造プロセスにおいては、
製品の材質や表面性状等に関する鋳造段階における問題
が未だ解決され°Cいない。すなわち、この独の方式の
連続鋳造においては、最終形状に近い鋳片を製造し、熱
延工程、熱処理工程。
冷延工程等の中間段階を省略又は軽減している。
そのため、鋳片の組織1表面状態等が製品の材質や表面
性状に大きな影響を与える。
特に、表層材として使用されるオーステナイト系ステン
レス鋼のように、その表面の平滑度や光沢等が問題とさ
れる場合には、現状の薄肉鋳片連続鋳造プロセスでは、
満足できる製品が得られない。また、A−ステナイト系
ステンレス鋼にあっては、圧延後にロービングと称され
る表面欠陥や光沢ノ、うが発生し易い。
従来の知見によるとき、この表面欠陥は、旧来の厚肉ス
ラブの連続鋳造プロセスでは、熱間圧延や熱処理工程を
組み込むことによって解消でき、したがってオーステナ
イト系ステンレス鋼にはこれらの表面欠陥は問題ないと
されている。たとえば、日本金属学会報第19巻第13
号192〜199頁にフェライト系ステンレス鋼の表面
欠陥について、その機構と対策が示されているが、オー
ステナイト系ステンレス鋼ではこのような欠陥は起こら
ないと報告されている。前述の「CへMP−I S I
J J Vo1、 11988.1670〜170!I
N!El: モ、新方式(D 薄肉鋳片連続鋳造プロセ
スで熱間圧延を省略する場合に、表面欠陥が問題となる
報告はない。しかし、今回、以下に具体的に示すように
、この種の表面欠陥が大きな問題となることが判った。
すなわち、13cr−8Niを基本組成とするオーステ
ナイト系ステンレス溶鋼から、ツインドラム方式の連続
!0造機によって、肉厚2〜4III11の薄肉鋳片を
製造し、冷却後に巻き取った。得られた薄肉鋳片をデス
ケーリングした後、冷間圧延、最終焼鈍8次いで酸洗し
て製品へとした。他方、厚内スラブ製造用の旧来の連続
鋳造ラインで、同じ溶鋼から肉1’X100ffis以
上のスラブを!#造し、再加熱後、熱間圧延及び冷間圧
延を施して製品Bとした。
この製品A及びBの表面性状を比較すると、製品へには
、次のような表面欠陥が発生ずる可能性のあることが判
明した。
■ロービングや(レンジビール 冷開圧延時や製品加工時に、微細な凹凸が薄板表面に発
生ずる。
■光沢ムラ 薄肉鋳片を巻き取り、酸洗−冷延一焼鈍一酸洗した製品
の表面に、光沢ムラが発生する。これは、巻取り時に打
率4の組織鋭敏化、!i、界酸化。
γ粒材1人化等が生じろことに原因があると考えられる
他〕j、製品Bには、このような欠陥が発生していない
。したがって、これらの製品の表面性状に関する問題は
、旧来の厚肉スラブ連続鋳造−熱間圧延プロセスではみ
られない、オーステナイト系ステンレス溶鋼から最終形
状に近い薄肉鋳片を製造する場合に生じる特有の問題で
ある。
本発明者等は、これらの表面性状に関する問題の原因を
詳細に検討した結果、冷間圧延前の材料の1粒が大きい
場合や、Cr系炭化物の析出する温度域で薄肉鋳片の冷
却が不充分である場合、これらの表面欠陥が顕著に生じ
ることを解明した。
そして、溶鋼が冷却・凝固して薄肉鋳片となる過程の冷
却条件に改良を加え、冷間圧延前の平均1粒径を50μ
m以下にすることが効果的であることを解明し、先に特
願昭63−221471号として出願した。
ところが、この先願においては、冷却条件によってγ粒
の粒度を制御しているため、場合によっては冷却速度を
10’〜l(1’℃/秒まで大きくすることが必要とな
る。そのため、冷却ドラムやベルト等の抜熱能力を極め
て大きくする必要が生じ、また安定条件下での凝固シェ
ルの生成・成長が困難になる。
そこで、本発明は、結晶粒微細化元素の添加を冷却速度
の制御と併せて行うことによって、冷却速度をそれほど
大きくする必要なく、平均粒径が50pm以下のγ粒を
もつ薄肉鋳片を安定した条件下でvJ浩し、優れた表面
性状及び材質の製品を製造することを目的とする。
(Lt1題を解法するための手段〕 本発明のオーステナイト系薄肉鋳片の製造方法は、その
目的を達成するために、結晶粒微細化元素を単独又は合
計以て0.01−1モル%添加したオーステナイト系ス
テンレス溶鋼を、鋳型壁面が鋳片と同期して移動する連
続鋳造用鋳型の湯溜り部に注湯し、前記溶鋼の凝固開始
がら1200 ℃までの温度域を100℃/抄以上の冷
却速度で冷却して、1粒の平均粒径を50μm以下に微
細化することを特撮とする。
、二こでいう結晶粒微細化元素としては、La。
Cc、  i’1.  Nb、  Zr等を、単独又は
2種以上を複合して使用する。
〔作用〕
連続鋳造時の薄肉鋳片の冷却条件だけで1粒の成長を抑
えようとすると、前述したように冷却速度を大きくする
必要が生じる。そこで、本発明においCは、凝固開始か
ら1200 t’までの温度域におけろ冷却速度を10
0℃/秒以上に維持すると共に、溶鋼に0.1〜1モル
%の結晶粒微細化元素を添加している。
溶鋼に添加された結晶粒微細化元素は、溶鋼から凝固シ
ェルが生成する際に、多数の結晶核を発り:させ、且つ
結晶粒の成長自体を抑制する。
結晶粒微細化元素の添加により、IJ凝固シェル生成・
成長するとき、内部に多数の結晶核が発生し、或いは結
晶粒の成長が抑制されるため、得られた薄肉鋳片の組織
は緻密になる。この結晶粒の成長を阻止する作用は、析
出物の半径に比例し、析出物の体積分布率に反比例する
ここで、冷却速度が大きくなるほど多数の析出物が発生
し、冷却速度が小さくなるほど発生した析出物の個数が
少なくなる。すなわち、析出物の半径は、冷却速度に反
比例する。そし−C1本発明においては、1粒の平均粒
径を確実に50μm以下とするため、凝固開始から12
00℃までの温度域における冷却速度を10υ℃/秒以
上とした。
凝固開始後、結晶粒は成長を開始するが、その成長速度
は高温程大き(、かつ時間とともに成長する。最も成長
の顕著な温度範囲は1300℃以上であり、1200℃
未満では秒単位の短時間の成長は極めて小さくなる。し
たがって、凝固開始後の極力高温から1200℃の間が
成長防止に重要な温度条件である。この問をできる眼り
高速で冷却することが望ましいが、1000℃/秒で効
果が顕著で、100℃/秒で成長抑制の効果が現れる。
とくに、結晶粒微細化元素を添加した場合には、100
 ℃/秒においても成長抑制効果が顕著である。
また、析出物の体積分布率は、結晶tL微細化元にの添
加!11に比例して太き(な−る。しかし、結晶粒微細
化元素の添加量を大きくし過ぎると、高価な添加剤を多
口に消費するばかりか、製品の材質そのものが変わって
しまう恐れがある。この点から、結晶粒微細化元素の添
加mを溶鋼重量を基準として0,1〜1モル%と特定し
た。
ず11図は、鋳片の冷却速度及び結晶粒m網化元素の添
加TjlfJ<1粒の平均粒径に与える彩りを表したグ
ラフである。同図の場合には、18cr  8 N+を
基本組成とするステンレス溶鋼に結晶粒微細化元素とし
てCeを添加したときの、冷却速度と添加t【とで表し
ている。しかし、冷却速度及び添加量が1粒の微細化に
与える影響は、他のオーステナイト系ステンレス鋼や結
晶粒微細化元素゛を使用したときにも、同様な傾向を示
す。
第1図から明らかなように、結晶粒微細化元素の添加m
が多くなるほど、冷却速度を下げても平均粒径50μm
以下のγ粒が形成される。すなわち、結晶粒微細化元素
の添加は、冷却条件を緩和して、安定した条件下での凝
固シェルの生成・成長を促す。そのため、得られた薄肉
鋳片の形状特性も向上する。しかし、冷却速度と添加量
との関係が臨界曲線に近くなると、僅かなa造条件の変
動によってT粒の平均粒径が50μm以上となる場合が
あるので、安全を見込んで冷却速度100℃/秒以上及
び添加Mの下限0.01モル%としている。
このようにして、T粒の平均粒径を50μm以下とした
とき、U造された薄肉鋳片から冷間圧延して()られた
薄板は、ロービングや光沢ムラのない極めて良好な表面
状態をもつものとなる。第2図は、このT粒の平均粒径
とロービング発生との関係を表したグラフである。旧来
の厚肉スラブの連続鋳造−熱間圧延プロセスで製造した
オーステナイト系の鋳片を冷間圧延した薄板の表面に発
生する微細な凹凸は高さ0.2μm程度であり、外観上
全く問題ない。一方、ツインドラム法で鋳造した薄肉鋳
片を冷間圧延(圧下率50%)した薄板の表面には、T
粒の平均粒径が50μm超の場合、高さ1.0μmの凹
凸が現れる。しかし、T粒の平均粒径が50μm以下の
場合、凹凸の高さは0.2μmを下回り、良好な表面性
状を示す。したがって、T粒の平均粒径を50μm以下
に抑えた場合、ロービングを防止できる。
C実施例〕 18Cr−8Niを基本成分とするステンレス溶鋼に、
各種の結晶粒微細化元素を添加し、ツインドラム方式の
連Mu造機によって肉厚2.4市の薄肉鋳片を12造し
た。このとき、溶鋼が冷却・凝固してできた凝固シェル
の温度が1200℃に達するまで、冷却速度400 ℃
/秒で冷却を行った。第1表は、得られた鋳片における
γ粒の平均粒径を結晶粒微細化元素ごとに表したもので
ある。なお、結晶粒微細化元素を添加しない場合に得ら
れた鋳片のγ粒の平均粒径は、86μmであった。
結晶粒V&権化元素は、複数を組み合わせてステンレス
溶鋼に添加することもできる。この場合、合計添加mを
0.01〜1モル%の範囲に維持する。
第2表は、LaQJモル%に対して他の結晶粒微細化元
素を組み合わせて添加したときのT粒の微細化効果を表
したものである。
第3表 TzL他の元3:とのAl1合せによる影背ゴ
54表 Nbと他の元素との組合せによる影響また、第
3表〜第5表は、各種の元素を組み合わせて添加したと
き、添加mがT粒の平均粒径変化に与える影響を表した
ものである。
第5表 Z「と他の元素との組合せによる影響(以下、
このページ余白) なお、以上に掲げた結晶粒微細化元素は、合金或いは化
合物の形態でステンレス溶鋼に添加しても、はぼ同様な
結果が得られた。
また、各柚結晶粒微細化元素をステンレス溶鋼に添加し
、凝固開始から1200℃までの温度域における冷却速
度を変えたところ、鋳造された薄肉鋳片のT粒の平均粒
径が第3図に示すように変化した。第3図から明らかな
ように、冷却速度を100℃/秒以上に維持するとき、
T粒の平均粒径が50μm以下となった。
このようにして、T粒の平均粒径を50μm以下に制御
した薄肉鋳片に対して、圧下率50〜90%の冷間圧延
を行った。得られた薄板には、ロービング、光沢ノ、う
等の欠陥がない浸れた表面性状を呈していた。また、結
晶粒度が小さいため、引張り強さ55kg/as’ 以
上の強度的にも優れたものであった。
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明においては、結晶粒微細
化元素の添加と冷却条件の制御とを組み合わせることに
より、冷却速度が比較的大きくない領域においても、鋳
造された薄肉鋳片のT粒の平均粒径を50μm以下にし
ている。このようにして得られた薄肉鋳片を圧延すると
き、ロービングや光沢ムラのない優れた表面性状及び材
質の製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
uiI図は結晶粒微細化元素の添加及び薄肉鋳片の冷却
速度がT粒の平均粒径に与える影背を表したグラフ、第
2図はT粒の平均粒径とロービング発生指数との関係を
表したグラフ、第3図は冷却速度とT粒の平均粒径との
関係を表したグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、結晶粒微細化元素を単独又は合計量で0.01〜1
    モル%添加したオーステナイト系ステンレス溶鋼を、鋳
    型壁面が鋳片と同期して移動する連続鋳造用鋳型の湯溜
    り部に注湯し、前記溶鋼の凝固開始から1200℃まで
    の温度域を100℃/秒以上の冷却速度で冷却して、γ
    粒の平均粒径を50μm以下に微細化し、冷間圧延製品
    の表面品質を向上させることを特徴とするオーステナイ
    ト系薄肉鋳片の製造方法。
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