JPH09157754A - オーステナイト系ステンレス冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】連続鋳造法によって製造されたオーステナイト
系ステンレス鋼の薄鋳片から、鋳造組織の影響の残留し
ていない健全な金属組織、すなわちを縞状組織が認めら
れず、また、結晶粒が微細な金属組織を備えた冷延鋼板
の製造方法を提供する。 【解決手段】連続鋳造薄鋳片を、１１００℃以上で、
かつ下記（１）式を満足する温度Ｔ（℃）で加熱する第
１の工程、および 第１の工程に引き続き、圧下率１０％以上の冷間圧延
および加熱温度１１００〜１２００℃の熱処理を２回以
上繰り返す第２の工程を含むオーステナイト系ステンレ
ス冷延鋼板の製造方法。 （１１３２−３．５×ｔ）≦Ｔ≦１２５０ （１） ここで、ｔ：温度Ｔ（℃）における加熱時間（時間）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造法によっ
て製造されたオーステナイト系ステンレス鋼の薄鋳片か
ら、機械的性質、耐孔食性などの諸特性の良好なオース
テナイト系ステンレス冷延鋼板を製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通常、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト
系ステンレス鋼の冷延鋼板は、溶鋼を厚さ１００〜２５
０ｍｍの連続鋳造鋳片（厚鋳片）に鋳造し、この鋳片を
熱間圧延して、熱延鋼板とした後、冷間圧延と焼鈍処理
を１ないし数回繰り返すことによって製造されている。
熱間圧延後および焼鈍処理後には、必要に応じて酸洗な
どによる洗浄が施される。この従来の製造方法の場合に
は、厚さ２００ｍｍ前後の厚鋳片から厚さ１ｍｍまたは
それ以下の冷延鋼板まで圧延されるので、その間の加工
度（圧下率）が大きい。そのため、冷延鋼板には鋳造状
態の鋳片に存在する組織あるいは特性はほとんど残って
おらず、品質としては一般的な使用には十分耐える冷延
鋼板が製造されている。

【０００３】これに対し、近年、製造コストの低減を目
的として、連続鋳造法によって厚さ１〜５ｍｍ程度の薄
鋳片を製造し、熱間圧延を省略して冷間圧延を行う方法
によって、厚さ１ｍｍまたはそれ以下の冷延鋼板を製造
する技術の開発が進められてきた。このような連続鋳造
薄鋳片から、オーステナイト系ステンレス冷延鋼板を製
造する方法については、厚鋳片から冷延鋼板を製造する
場合に比べて圧下率が小さい。そのために、製品の冷延
鋼板においても、薄鋳片の鋳造組織等の影響が残り、品
質上問題になることがある。その解決策としていくつか
の方策が講じられている。

【０００４】特開平３−２５４３３６号公報には、表面
性状の良好なオーステナイト系ステンレス鋼板を製造す
ることを目的として、双ロール式連続鋳造法により各ロ
ールの表面に薄い凝固シェルを形成させ、２枚の凝固シ
ェルを圧着することにより薄鋳片を連続的に製造し、こ
の薄鋳片を１０５０〜１１５０℃で溶体化処理した後、
冷間圧延−中間焼鈍−冷間圧延−仕上焼鈍を施す工程に
より冷延鋼板を製造する方法が開示されている。この方
法によれば、鋳造時の粗大な結晶粒が消失し、微細な結
晶粒が得られるために、表面肌あれのない表面性状のよ
い冷延鋼板が製造できるとされている。

【０００５】この他、薄鋳片から異方性のない冷延鋼板
を製造する方法（例えば、特公平４−２４４１３号公
報）なども検討されている。しかし、連続鋳造薄鋳片か
ら冷延鋼板を製造する場合には、冷延鋼板に鋳造組織の
影響が残りやすい。例えば、連続鋳造薄鋳片を１０５０
℃に加熱した後冷間圧延し、冷延鋼板を製造した場合
と、従来の連続鋳造鋳片（厚鋳片）から、加熱、熱間圧
延、冷間圧延、焼鈍の工程によって冷延鋼板を製造した
場合について、冷延鋼板の金属組織を比較すると、次の
ような相違点がある。すなわち、薄鋳片から製造した冷
延鋼板では、厚鋳片から製造した冷延鋼板にはない縞状
組織が認められ、また、結晶粒も粗大な傾向がある。こ
の縞状組織および粗大な結晶粒の２点が、鋳造組織の影
響が消失していない証拠と考えられている。

【０００６】上述のように、薄鋳片から冷延鋼板を製造
する方法については、いくつかの技術的な改善がなされ
ているにもかかわらず、従来の厚鋳片から製造された冷
延鋼板のような健全な金属組織が得られていないのが実
状である。したがって、薄鋳片から製造された冷延鋼板
については、金属組織が健全とはいえないため、一般的
な機械的性質が必ずしも十分とは言えず、また、耐孔食
性が問題になることがある。そのために、少なくとも従
来の連続鋳造鋳片（厚鋳片）から熱間圧延を含む工程で
製造された冷延鋼板と同程度の金属組織と性質を有する
冷延鋼板が要求されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決するためになされたものであって、連続鋳造法によ
って製造されたオーステナイト系ステンレス鋼の薄鋳片
から、良好な性質を備えた冷延鋼板、すなわち、縞状組
織が認められず、また、結晶粒が微細な金属組織を有す
る冷延鋼板、言い替えれば鋳造組織の影響が残っていな
い健全な金属組織を備えた冷延鋼板の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために、オーステナイト系ステンレス鋼の
連続鋳造薄鋳片から製造された冷延鋼板に認められる縞
状組織の成因および縞状組織の残留防止対策ならびに結
晶粒の微細化対策について、研究開発を行った。その結
果、次のような知見を得た。

【０００９】（縞状組織の成因）薄鋳片の鋳造組織すな
わち樹枝状晶とその樹間で構成される組織では、樹間
に、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅなどが偏析しており、その偏析
が、その後の冷間圧延と熱処理では解消されずに冷延鋼
板に残留する。これが縞状組織の原因になる。

【００１０】（縞状組織の残留防止および結晶粒の微細
化対策）下記およびを組み合わせた処理によって解
決できる。

【００１１】 冷間圧延前の薄鋳片に対して、適正な
条件で合金成分の偏析の軽減処理を施す。

【００１２】 に続き、再結晶を起こさせることお
よび偏析を完全に解消させることに必要な冷間圧延と熱
処理を複数回施す。

【００１３】本発明は、上記の知見を基になされたもの
であって、「オーステナイト系ステンレス鋼の連続鋳造
薄鋳片から冷延鋼板を製造する方法において、 連続鋳造薄鋳片を、１１００℃以上で、かつ下記
（１）式を満足する温度Ｔ（℃）で加熱する第１の工
程、および 第１の工程に引き続き、圧下率１０％以上の冷間圧延
および加熱温度１１００〜１２００℃の熱処理を２回以
上繰り返す第２の工程を含むオーステナイト系ステンレ
ス冷延鋼板の製造方法。

【００１４】 （１１３２−３．５×ｔ）≦Ｔ≦１２５０ （１） ここで、ｔ：温度Ｔ（℃）における加熱時間（時間）」
を要旨とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】上記（第１の工程）および
（第２の工程）の条件および本発明の実施態様につい
て、以下具体的に説明する。なお、下記の試験、調査で
用いた供試材（薄鋳片）の製造方法および化学組成は次
のとおりである。

【００１６】薄鋳片（供試材）は、高周波誘導溶解炉で
溶解し、ＪＩＳ ＳＵＳ３０４の化学組成に調整された
溶鋼を、双ロール横注ぎ法で鋳造する方法によって製造
した。供試材の大きさは、厚さ１．４ｍｍ、幅３００ｍ
ｍのコイルである。

【００１７】表１に、供試材の化学組成を示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】 第１の工程（薄鋳片の加熱処理） もっとも適正な条件を求めるために、次の試験を行っ
た。

【００２０】供試材から、厚さ１．４ｍｍ、幅１５０ｍ
ｍ、長さ２５０ｍｍの試験片を切り出し、各試験片に対
して、大気雰囲気中で、温度９００℃〜１２００℃、保
持時間０．５〜２０時間の条件で加熱処理を施した。加
熱処理後の各試験片について、光学顕微鏡による断面の
組織観察を行った。観察においては、鋳造組織（樹枝状
晶）が観察されるか否かを調査した。なお、本観察は、
合金成分の偏析の軽減度合いを調査したものであり、樹
枝状晶が観察されない場合でも、偏析が完全に解消され
ているとは限らない。

【００２１】図１に、鋳造組織の観察結果について、
○：観察されず、△：多少残留、×：顕著に残留の３段
階に区分して評価した結果を示した。図１から、光学顕
微鏡的には、鋳造組織は、加熱時間が１０時間以上と長
い場合には、１１００℃以上の温度で観察されないよう
になり、１１５０℃以上では加熱時間が短時間の場合で
も、観察されないことが分かった。上記の試験結果か
ら、合金成分の偏析を極力軽減するための薄鋳片の加熱
条件の下限は、加熱時間が１０時間未満の場合は１１０
０℃、加熱時間が１０時間以上の場合は加熱温度と加熱
時間によって定まり、下記の条件を満足する必要がある
と言える。

【００２２】Ｔ≧（１１３２−３．５×ｔ） ここで、ｔ：温度Ｔ（℃）における加熱時間（時間） 加熱温度の上限は、１２５０℃程度が望ましい。１２５
０℃を超えると、偏析の軽減度合いは高まるが、薄鋳片
の表面の酸化が過剰に進行するので歩留まりの低下が起
こる。また、加熱能力の大きなバーナーを必要とし、炉
の耐火物についても高温に耐える耐火物が必要となるの
で、設備的、コスト的に好ましくない。

【００２３】したがって、本発明の第１の工程である工
業的な製造に適した薄鋳片の加熱温度は、１１００℃以
上で、かつ、下記（１）式から求められる温度が望まし
い。

【００２４】 （１１３２−３．５×ｔ）≦Ｔ≦１２５０ （１） 上記の加熱処理によって、薄鋳片の樹枝状晶の樹間の偏
析は軽減され、次の第２の工程との組み合わせによる処
理によって、完全に解消させることができる。

【００２５】上記の試験では、厚さ１．４ｍｍの試験片
を用いた。薄鋳片としては、５ｍｍ程度のものもある
が、加熱温度の下限については、他の試験によって、
（１）式を満たせばよいことを確認した。

【００２６】 第２の工程（薄鋳片の冷間圧延および
熱処理） 第２の工程に適した薄鋳片の冷間圧延と熱処理の条件を
把握するために、次の試験を行った。

【００２７】供試材から採取した試験片（厚さ１．４ｍ
ｍ、幅１５０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ）に対して、まず、
大気雰囲気中で、温度１１５０℃に０．５時間、加熱処
理（第１の工程）を施した。この条件は、前述の試験で
確認した本発明の第１工程の範囲内の加熱処理条件であ
る。次に、加熱の際に試験片の表面に生じた酸化スケー
ルを、弗酸と硝酸の混酸（弗酸３重量％、硝酸６重量
％）を用いた酸洗によって除去した。その後、ワークロ
ール直径１５０mmの４段冷間圧延機によって、圧下率１
０〜８０％の範囲で試験片を１回圧延した。さらに、こ
の試験片に対して、大気雰囲気中で９００〜１２００℃
の各温度に１分間保持する熱処理を施した。以上の処理
を行った試験片について、光学顕微鏡による断面の金属
組織観察および電子線プローブマイクロアナライザー
（ＥＰＭＡ）による合金成分の偏析調査を行った。光学
顕微鏡による観察では、鋳造組織の残留（縞状組織）の
有無を調べた。また、ＥＰＭＡによる偏析調査では、元
素としてはＮｉを選び、分析については線分析を行うこ
とによって、偏析の程度を評価した。なお、ＥＰＭＡに
よる偏析調査の際には、比較のために、従来の厚鋳片を
基に、熱間圧延を含む工程で製造された冷延鋼板（材
質：ＪＩＳ ＳＵＳ３０４）についての調査も行った。
調査結果については、表２に示す３段階に区分して評価
した。

【００２８】

【表２】

【００２９】図２に、調査結果をまとめて示した。

【００３０】図２から明らかなように、１回の冷間圧延
と熱処理では、試験片には鋳造組織に起因する縞状組織
が観察され、合金成分の偏析も消失していない。冷間圧
延の圧下率８０％、加熱温度１２００℃の条件での熱処
理によってさえ、表２の○に相当する健全な金属組織を
持った冷延鋼板は得られないことが分かった。

【００３１】次に、冷間圧延とその後の熱処理を２回施
す試験を行った。冷間圧延前の試験片の加熱処理および
酸洗は、上記の試験と同様である。この試験片に対し
て、冷間圧延→熱処理→冷間圧延→熱処理の順で、圧下
および加熱処理を施した。冷間圧延は上記の試験と同じ
圧延機によった。また、１回目および２回目の冷間圧延
での総圧下率は、１０〜８０％とした。冷間圧延後の熱
処理条件は、１回目および２回目の冷間圧延後とも、大
気雰囲気中、温度９００〜１２００℃（同一試験片に対
しては１回目、２回目とも同一温度）、保持時間１分と
した。上記処理後の試験片については、光学顕微鏡によ
る断面の金属組織観察およびＥＰＭＡによる合金成分の
偏析調査を行った。また、結果については、前記試験と
同様な評価（表２の３段階区分）を行った。

【００３２】図３に、横軸に総圧下率、縦軸に熱処理温
度をとり、金属組織観察結果を整理して示した。

【００３３】図３から明らかなように、冷間圧延と熱処
理を２回繰り返した場合には、総圧下率１９％以上（１
回の圧下率１０％以上）、熱処理温度１１００℃以上の
条件で、合金成分の偏析がなく、鋳造組織の残留（縞状
組織）もない健全な金属組織を備えた冷延鋼板が得られ
た。すなわち、従来の連続鋳造厚鋳片を基にして、熱間
圧延を含む工程で製造される冷延鋼板と同等の金属組
織、ひいては同等の品質の冷延鋼板を得ることができる
ことが確認された。

【００３４】本発明では、上記の冷間圧延と熱処理を少
なくとも２回行う処理を第２の工程とした。第２の工程
で必要な条件は、上記の結果から明かなように、冷間圧
延１回当たりの圧下率は１０％以上、冷間圧延後の熱処
理温度は１１００℃以上である。１回当たり圧下率は１
０％以上とする必要があるので、第２の工程における総
圧下率（第２の工程前後の厚さの差／第２の工程前の厚
さ×１００）としては１９％を必要とすることになる。
１回当たりの圧下率および総圧下率の上限は、特に制限
しないが、薄鋳片の厚さは１〜５ｍｍ程度であり、製品
の冷延鋼板の厚さは０．１〜１ｍｍ程度であるので、こ
の条件によって自ずと制限される。ここで、加熱温度の
上限は、１２５０℃とすることが望ましい。その理由
は、第１の工程での加熱処理における望ましい上限温度
１２５０℃の選定理由と同様である。

【００３５】第２の工程における冷間圧延と熱処理の繰
り返し回数は多い方が望ましいが、製造コストあるいは
生産性の観点からは、極力少ない繰り返し回数（２回）
の方がよい。そのためには、繰り返し２回で目標の特性
の製品を得ることができるような、適正な冷間圧延条件
と熱処理条件を選択する必要がある。また、第２の工程
における熱処理の際の保持時間は、上記実施例では１分
間とした。この工程の熱処理は、再結晶による結晶粒の
微細化を主目的としているので、短時間の加熱でその効
果を得ることができる。ただし、第２の工程において
も、合金成分の偏析を解消させることが必要であるの
で、必要に応じて保持時間を長くするのが効果的であ
る。

【００３６】上記の試験では、第１の工程および第２の
工程ともに、オーステナイト系ステンレス鋼の材質とし
て、ＳＵＳ３０４を対象に調査を行った。オーステナイ
ト系ステンレス鋼の中でも、材質により化学組成にある
程度の幅がある。しかし、本発明の方法の条件は、基本
的には、オーステナイト相中のＮｉ、Ｃｒ等の偏析を解
消することを目的としているので、ほとんどのオーステ
ナイト系ステンレス鋼に適用可能である。

【００３７】

【実施例】高周波誘導溶解炉で溶解し、ＪＩＳ Ｇ ４
３０５ ＳＵＳ３０４の化学組成に調整された溶鋼を双
ロール横注ぎ法で鋳造し、薄鋳片を製造した。薄鋳片の
大きさは、厚さ１．４ｍｍ、幅３００ｍｍのコイルであ
る。この薄鋳片を本発明例および比較例の供試材として
用いた。また、従来例として、通常の連続鋳造法による
厚鋳片（厚さ１５０ｍｍ）から、熱間圧延を含む工程で
製造された冷延鋼板（厚さ０．５ｍｍ）を従来例の供試
材として使用した。

【００３８】表３に、本発明例および比較例の供試材の
化学組成ならびに従来例の冷延鋼板の化学組成を示し
た。

【００３９】

【表３】

【００４０】本発明例については、薄鋳片から、厚さ
１．４ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの試験片を
切り出し、大気雰囲気中で、温度１１５０℃、保持時間
０．５時間の条件で加熱処理を施した（第１の工程）。
次に、加熱の際に試験片の表面に生じた酸化スケール
を、弗酸と硝酸の混酸（弗酸３重量％、硝酸６重量％）
を用いた酸洗によって除去した。さらに、ワークロール
直径１５０mmの４段冷間圧延機によって、総圧下率６１
％（１回目４５％、２回目３０％）、熱処理温度１１５
０℃（１回目、２回目とも同じ温度）で１分間保持の条
件で、冷間圧延と熱処理を２回繰り返した（第２の工
程）。熱処理後の試験片に対しては、弗酸と硝酸の混酸
（弗酸３重量％、硝酸６重量％）によって酸洗し、試験
片の表面を清浄化した。

【００４１】比較例については、本発明例の第２の工程
を１回の冷間圧延（圧下率４５％）と１回の熱処理（１
１５０℃で１分間保持）だけとした。

【００４２】これらの試験片について、合金成分の偏
析、金属組織および耐孔食性について調査した。

【００４３】合金成分の偏析については、ＥＰＭＡによ
ってＮｉの線分析を行うことによって評価した。また、
耐孔食性については、試験溶液を０．１モル塩化ナトリ
ウム溶液（温度 ６０℃）とした以外は、ＪＩＳ Ｇ
０５７７の規定に従った試験によって、孔食電位
（Ｖ_C '10 、Ｖ_C '100）を測定することによって評価し
た。

【００４４】図４に、ＥＰＭＡによるＮｉの線分析結果
を示した。（ａ）の本発明例については、Ｎｉに偏析が
ほとんど認められない。したがって、本発明の条件で製
造された冷延鋼板については、合金成分の偏析がほとん
どなく、（ｃ）の従来の厚鋳片から製造された冷延鋼板
並みであることが確認された。これに対して、（ｂ）に
示す本発明の条件の範囲外で製造された比較例について
は、位置によるＮｉ含有率の変動が大きく、偏析が十分
に軽減されていないことが裏付けられた。

【００４５】図５に、上記の合金成分の偏析調査（ＥＰ
ＭＡ線分析）を行った試験片について、光学顕微鏡によ
り金属組織を観察した結果を示した。（ａ）の本発明例
については、鋳造組織の残留に起因する縞状組織が認め
られず、（ｃ）の従来の厚鋳片から製造された冷延鋼板
並みの金属組織が得られていることが分かる。一方、比
較例については、（ｂ）に示した金属組織から明かなよ
うに、縞状組織が認められ、鋳造組織の影響が解消され
ていない。

【００４６】表４に、耐孔食性試験における孔食電位の
測定結果を示す。

【００４７】

【表４】

【００４８】表４から明かなように、本発明例について
は、従来例と同等の孔食電位となっており、耐孔食性に
ついては十分に改善されている。一方、比較例について
は、孔食電位が低く、耐孔食性に問題があることが確認
された。その原因としては、上記の合金成分の偏析調査
結果、あるいは前記の金属組織の調査結果からも推定さ
れるように、合金成分の偏析の解消、金属組織の微細化
等が不十分で、鋳造組織の影響が冷延鋼板にも残ってい
るためである。

【００４９】このように、本発明の方法で製造された冷
延鋼板については、本発明の目標とする健全な金属組織
が得られ、合金成分の偏析もないので、もっとも問題で
あった耐孔食性についても、良好であることが確認され
た。

【００５０】

【発明の効果】本発明の方法、すなわち、連続鋳造され
た薄鋳片に対して、加熱処理（第１の工程）と、冷間圧
延および熱処理を２回以上繰り返す処理（第２の工程）
を施す方法で製造されるオーステナイト系ステンレス冷
延鋼板には、縞状組織、合金成分の偏析等、鋳造組織の
残留に起因する欠陥がない健全な金属組織を備えた製品
が得られるので、一般的な機械的性質、加工性・成形
性、耐孔食性をはじめとする耐食性等、従来の連続鋳造
鋳片（厚鋳片）を基に、熱間圧延を含む工程で製造され
た冷延鋼板に匹敵する特性を備えた製品が得られる。

【００５１】上記のように、本発明の方法によれば、熱
間圧延を行うことなく、品質に問題のない冷延鋼板を製
造することができる。したがって、低コストでオーステ
ナイト系ステンレス冷延鋼板を製造することが可能とな
り、産業上多大の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、薄鋳片の加熱時間と加熱温度と加熱処
理後の断面の金属組織との関係を示す図である。

【図２】図２は、１１５０℃で０．５時間加熱処理した
試験片に対して、冷間圧延と熱処理を１回施した場合の
圧下率と熱処理温度と試験片断面の金属組織ならびに合
金成分の偏析との関係を示す図である。

【図３】図３は、１１５０℃で０．５時間加熱処理した
試験片に対して、冷間圧延と熱処理を２回施した場合の
総圧下率と熱処理温度と試験片断面の金属組織ならびに
合金成分の偏析との関係を示す図である。

【図４】図４は、ＥＰＭＡを用いてＮｉの線分析を行
い、合金成分の偏析を調査した結果であり、（ａ）は薄
鋳片を基に本発明の条件で製造された試験片、（ｂ）は
薄鋳片を基に本発明の条件の範囲外で製造された試験
片、（ｃ）は従来の厚鋳片から製造された冷延鋼板に関
する結果である。

【図５】図５は、ＥＰＭＡを用いて合金成分の偏析を調
査した試験片について、光学顕微鏡により金属組織を観
察した結果であり、（ａ）は薄鋳片を基に本発明の条件
で製造された試験片、（ｂ）は薄鋳片を基に本発明の条
件の範囲外で製造された試験片、（ｃ）は従来の厚鋳片
から製造された冷延鋼板に関する結果である。

Claims (1)

【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の連続鋳造
   薄鋳片から冷延鋼板を製造する方法において、 連続鋳造薄鋳片を、１１００℃以上で、かつ下記
   （１）式を満足する温度Ｔ（℃）で加熱する第１の工
   程、および 第１の工程に引き続き、圧下率１０％以上の冷間圧延
   および加熱温度１１００〜１２００℃の熱処理を２回以
   上繰り返す第２の工程を含む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。 （１１３２−３．５×ｔ）≦Ｔ≦１２５０ （１） ここで、ｔ：温度Ｔ（℃）における加熱時間（時間）