JPS63220904A - ボロン添加オ−ステナイト系ステンレス鋼のパツク圧延方法 - 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、熱間加工性の悪いオーステナイト系ステンレ
ス鋼のパック圧延方法に関するもので、圧延による割れ
を発生させずに所定の板厚まで圧延することを目的とす
る圧延方法に関するものである。

［従来の技術］ ボロンを０．３〜２．Ｏｖｔ％添加したオーステナイト
系ステンレス鋼は、熱中性子吸収性に優れていることか
ら、使用済み核燃料の輸送および貯蔵用キャスクの燃料
バスケット用材料として使用される。

然し、ボロンの添加によってステンレス鋼中には、硬く
て脆いホウ化物が形成されるためボロン添加量の増加に
伴い熱間加工性が著しく低下する。

通常、熱中性子吸収材としては厚さ１０關以下のボロン
添加オーステナイト系ステンレス鋼板並びに薄鋼板が使
用される。

従って、通常の圧延法を適用すると熱間加工性を維持で
きる圧延温度の確保が困難となり熱間加工性の劣化から
割れが発生する。この場合、加熱温度を高めることによ
って圧延温度を上昇させることが可能であるが、前述の
ホウ化物は１２００℃以上で溶融するので加熱温度は１
１７５℃より高くするこは出来ない。これらの点を考慮
して実施されてきた従来技術の内容とその問題点を以下
に述べる。

［発明が解決すべき問題点］ ボロン添加オーステナイト系ステンレス鋼は、熱間加工
可能な温度範囲が狭いために、この温度範囲を保持すべ
く、加熱・加工を多数回繰返して製造するが、ヒート数
の増加により製造コストは大幅に上昇する。

又、この方法においても、ボロン添加オーステナイト系
ステンレス鋼板を使用する板幅は１１０１Ｉ以下の中厚
板あるいは３　ｍｍ以下の薄板が多いため、板幅が薄く
なめに伴う温度降下が大きく、熱間加工可能温度域で所
定の板厚まで加工できず割れが発生する。

この割れは、鋼板のエツジより発生し加工度が加わるに
つれて鋼板の中央部方向に進展する。割れの発生した部
分は、使用に供することができないため歩留り低下を来
たし、製造コストの上昇となる。

一方、ボロン添加オーステナイト系ステンレス鋼にＴｉ
（チタン）あるいはＶ（バナジューム）を添加してホウ
化物の組成、形態を変化させ熱間加工性を改善すること
が試みられているが、これ等の元素はフェライト形成元
素であるため、ホウ化物の他にデルタ・フェライトをも
形成し、熱間加工性の飛躍的な向上には結びつかず割れ
の発生を防止することは出来ない。

本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためのも
のであり、圧延による割れを発生させずに、所定の板厚
まで圧延するボロン添加オーステナイト系ステンレス鋼
の圧延方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、表面に剥離剤を塗布したボロン含有オーステ
ナイト系ステンレス鋼材を１枚以上積層し、その上下を
カバー材で覆い、周りをスペーサーで囲み、溶接して組
立てたパック圧延素材を熱間で圧延する前記ボロン含有
オーステナイト系ステ材の製造方法において、変形抵抗
値が前記ボロン含有オーステナイト系ステンレス鋼材の
変形抵抗値以下とする材料をカバー材として選定し、か
つ前記パック圧延素材を１１００℃以上１１７５℃以下
で加熱し、下記の式で示される温度以上で仕上げ圧延を
行うことを特徴とするボロン添加オーステナイト系ステ
ンレス鋼の圧延方法である。

Ｔ鱈５３Ｂ＋８７０ 但し　Ｔ；仕上限界圧延温度（℃）Ｂ ；ボロン含有率（ｗｔ％） ［作用］ 本発明は、ボロン添加オーステナイト系ステンレス鋼板
のパック圧延による製造技術を詳細に検討した結果なさ
れたものである。

即ち、先ず熱間圧延加工性については、後述の実施例に
示す如く、ボロン添加量が高いほどホウ化物が多くなり
、割れの発生する限界温度が高くなるものの、ボロン添
加量（ｗｔ％）に応じて熱間圧延可能な温度範囲が存在
する。

従って、本材料の圧延仕上り温度をボロン添加Ｑ（ｗｔ
％）に応じて、下記（１）式で与えられる限界圧延温度
Ｔ　（℃）以上にとることにより、熱間圧延による本材
料の製造が可能となる。

Ｔ−５３Ｂ＋８７０・・・・・・（１）そこで、本発明
者等は、上記（１）式を満足させるため即ち材料の温度
降下防止ために、以下のパック圧延方法を発明するに至
ったものである。

パック圧延方法とは、第１図に示すようにボロン添加オ
ーステナイト系ステンレス鋼を１枚以上の多層に積重ね
、その外周を他の材料で包み込むことによって、被圧延
材の厚さを一定以上に維持して本材料の温度降下を防止
し、１層当りの厚さを圧延仕上げ寸法に熱間圧延する方
法である。

以下本圧延方法について述べる。

１）組立ての基本構成 第１図はパック圧延における組立ての基本構成の説明図
である。図において、１はコア材であり、ボロン添加オ
ーステナイト系ステンレス鋼インゴットあるいは連鋳ス
ラブを、前述の（１）式を満足する範囲で熱間圧延もし
くは熱間鍛造して製造する。従ってコア材の仕上り厚さ
は必然的に厚いものとなる。

また、このコア材の製造過程を経ず本材料のインゴット
あるいは連鋳スラブを直ちにコア材として用いることも
可能である。

２はカバー材、３はスペーサと呼び、低炭素鋼などの溶
接可能な材料を用いる。４は剥離剤であり、圧延による
層間での圧着を防止すると共に伝熱抵抗として、コア材
１の温度低下を防止する。

５はカバー材２とスペーサ３の溶接部である。

２）パック圧延法の基本特性 第３図及び第４図は夫々（カバー材の伸び）−（コア材
の伸び）と形状特性及び板厚特性との関係図であるが、
これらの図に基いて、積層圧延法の基本特性の理論的検
討結果を定性的に説明する。

■形状特性 第３図に示すように、コア材の変形抵抗がカバー材の変
形抵抗よりも大きい場合、即ちコア材の方がカバー材よ
りも硬い場合には、軟らかいカバー材の伸びが大きくな
り、この伸び差は、コア材の変形抵抗とカバー材の変形
抵抗の比（以後変形抵抗比という。）が大きい程大とな
る。

このような条件下においては、コア材はカバー材内部で
安定して圧延され形状良好となる。

変形抵抗比が１の場合、即ちコア材とカバー材の硬さが
同一の場合には夫々の伸びが一致し、単体の材料を圧延
するのと全く同様な状態で安定した圧延となり形状良好
となる。

一方、変形抵抗比が１より小さい場合には、コア材の伸
びがカバー材の伸びより大きくなる。

従って、コア材の変形はカバー材によって拘束され、一
般的には塑性座屈を生じて形状不良となる。

即ち、 変形抵抗比（ｋ　　’）−コア材の変形抵抗とカバーｒ 材の変形抵抗の比、と定義すると、 ｋ　≧１：形状良好 ■ｒ ｋ　く１；形状不良 ｒ となり、ｋ　≧１で安定したパック圧延法が成立ｒ することが明らかとなった。

■板厚特性 第４図に示すように、ｋ　　＜１の場合、形状不ｒ 良は呈しないものの、パック圧延材の厚さく総板厚と言
う）に対するコア材の占める板厚の比率によってカバー
材の伸びとコア材の伸びとの差が異なる。

図示するように、コア材の板厚と総板厚の比（以後、合
せ板厚比と言う）が小さいとカバー材の伸びが促進され
コア材、の伸びとの差が大きいが、合せ板厚比が増加す
るにつれてこの伸び差が減少する。

即ち、これを板厚の変化として表現すると、パック圧延
材の圧下率（総圧下率と言う）に対してコア材とカバー
材夫々の圧下率は第５図に示すようになる。

従って所定のコア材厚を得るためには、変形抵抗比並び
に合せ板厚比に応じてパック圧延材の最終狙い板厚を設
定しなければならない。

ｋ　　−１の場合には、 ｒ 総圧下率−コア材の圧下率−カバー材の圧下率となる。

実際的には、コア材の製品厚と積層枚数の生産性の点、
カバー材の溶接強度、総板厚の制限などからこの合せ板
厚比は０．３〜０．８程度とすることが好ましい。

３）カバー材の選択 この発明を具現化するために、１．００％ボロン添加オ
ーステナイト系ステンレス鋼板（第１表、Ｎα２）につ
いて、その変形抵抗を調査し適切なカバー材質について
の検討を行った。

その１例を５６図に示す。

図に明らかなように、１．００％ボロン添加オーステナ
イト系ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４Ｂ）の平均変形抵
抗は、５ＵＳ３０４材より３０〜４０％程度大きい。

また炭素鋼（Ｃ−０，２１％）に対しては、１．７〜ｑ ２倍程度である。

従って、いずれの材料をカバー材として選択しても、形
状不良を生じないパック圧延の可能性が予測されるが、
５ＵＳ３０４材自体が高価な材料であることや、炭素鋼
より平均変形抵抗が大きく圧延負荷が増大することを考
慮すると、工業的には低炭素鋼をカバー材として選択す
るのが好ましい。

また、実際の圧延では、カバー材の温度はコア材の温度
より降下するため、温度降下によってカバー材の平均変
形抵抗がコア材より大きくならない配慮が必要となる。

４）パック組立て条件（カバー材厚の適正化）１．００
％ボロン添加オーステナイト系ステンレス鋼板（ＳＵＳ
３０４Ｂ）のパック圧延法による製造を可能とするため
には前述した（１）式の圧延温度範囲Ｔ≧９２３℃ と圧延中における ５ＵＳ３０４Ｂの平均変形抵抗≧炭素鋼（Ｃｅｑ＝０．
２１％）（コア材）　　　　　　　　（カバー材）を同
時に満足させるパック組立て条件（カバー材厚の適正化
）を検討する必要がある。

計算シミュレーションによる検討結果の１例を第７図に
示す。計算条件は、 コア材（ＳＵＳ３０４Ｂ）寸法 １０８　　　Ｘ　１３１０　　Ｘ　１８１０’−圧延１
０．４ｔＸ１８４０’ コア材の枚数　　　１枚 パック組立て寸法　ｔ　Ｘ　１４７０’　Ｘ　１９７０
’加熱温度　　　　　１１５０℃ バススケジュール　厚板ミル１基にてクロス（幅出しを
含む）圧延 とした。

第７図より、この場合の適正カバー材厚は、５６關／片
側以上であることがわかる。但し、先に、２）■で述べ
たようにカバー材厚の薄い方が目標とする圧延寸法の達
成が容易であることは言うまでもない。

以上３）４）で例示したような検討過程を踏まえること
により、０．３〜２．　Ｏｗｔ％ボロン添加オーステナ
イト系ステンレス鋼板のパック圧延法による製造条件が
確立された。

次に加熱温度の限定理由について述べる。

加熱温度を１１００℃以上１１７５℃以下としたのは、
１１００℃未満の加熱では、仕上り温度の低下が著しく
なり、圧延可能な温度範囲が狭くなるため好ましなく、
また１１７５℃を越えて加熱すると、ホウ化物の溶融が
起り圧延中に割れるために、加熱温度は１１００℃〜１
１７５℃とした。

尚、ボロン添加オーステナイト系ステンレス鋼とは、 Ｂ：０．３〜２．Ｏｗｔ％、　Ｃ：０．０８ｖｔ％以下
、　Ｓｉ：　２．Ｏｖｔ％以下、　Ｍｎ：　２．Ｏｖｔ
％以下、　Ｐ：０．０５ｖｔ％以下、　ｓ：ｏ、ｏａｖ
ｔ％以下、　Ｃｒ：　１Ｂ、０〜２０．Ｏｗｔ％、　Ｎ
ｉ：８．Ｏ〜１５．Ｏｗｔ％　、　Ｍｏ：３．０ｗｔ％
以下、　Ｎ：０．１５ｗｔ％以下を含有し、残部がＦｅ
及び不可避不純物からなる鋼を言う。

次に本発明の実施例について述べる。

〔実施例〕

先ず、第１表に示す組成のボロン添加オーステナイト系
ステンレス鋼を、素材として加熱温度を１１５０℃とし
その熱間圧延加工性を評価した。

その結果を第１図に示す。

第１表　　　　（ｖｔ％） 第１図に示す如く、Ｂ添加率（ｖｔ％）と圧延仕上り温
度（℃）との関係より次の如きことが分る。

ボロン添加量が高いほどホウ化物が多くなり、割れの発
生する限界温度が高くなるもののボロン添加率（ｗｔ％
）に応じて熱間圧延可能な温度範囲が存在し、第１図よ
り圧延仕上り温度とボロン添加率（ｖｔ１％）との関係
から下記（１）式が成立する。

Ｔ−５３Ｂ＋８７０・・・・・・（１）この（１）式よ
り、限界圧延温度（Ｔ℃）以上にとることにより熱間圧
延による本材料の製造が可能となることが分る。

実施例１ 下記の第２表の成分組成のボロン添加オーステナイト系
ステンレス鋼を、コア材の供試材として試験を行った。

第２図に示す如くパック圧延を行った。その場合の条件
を以下に示す。

コア材；ボロン添加オーステナイト系ステンレス鋼板　
１０８　ｍｍ　（厚）　Ｘ　１３１０ｍｍ　（幅）Ｘ　
１８１ｈｍ　（長）Ｘ１枚 カバー材；炭素鋼（Ｃ−０，２１％） ｑ パック圧延素材；　２４０　＋ａ＋ｓ　（厚）　Ｘ　１
４７ｈ＋ｓ　（幅）Ｘ　１９７０關（長） 合せ板厚比、　０．４５ コア材の圧延寸法；　ｌＯ，４＋ｏ＋ｉ　（厚）　Ｘ　
１ｇ４０！Ｉ１１　（幅）加熱温度、１１２０℃ 以上の条件にて、厚板圧延機にて１２バスの加工（クロ
ス圧延実施）を行って、圧延後解体してコア材を調査し
た結果、コア材に割れの発生は全く認められなかった。

第８図にコア材及びカバー材の平均温度のシュミレーシ
ョン結果、実測によるカバー材の表面温度、コア材及び
カバー材の平均抵抗値を示す。

これによると変形抵抗比　ｋ　　＞１であった。

■「 実施例２ 下記に示す条件で、厚板圧延機にて１２バスの加工（ク
ロス圧延を含む）を行った。

コア材；ボロン添加オーステナイト系ステンレス鋼板　
１０８　ｍ＋ｓ　（厚）　Ｘ１３１０＋ａｍ（幅）　Ｘ
　１８９０ｕ＋　（長）Ｘ１枚カバー材；炭素鋼（Ｃ−
０，２１％） ｑ パック圧延素材；　３００　ｍｍ　（厚）Ｘ１４７０龍
（幅）Ｘ　１８５０＋＊ｍ　（長） 合せ板厚比、　０．３６ コア材の圧延寸法；　５．４　ｍ＋ｉ　（厚）　Ｘ　１
８４０ｍｍ　（幅）加熱温度、　１１５０℃ 圧延後、解体し、コア材を調査した結果、コア材に割れ
の発生は全く認められながった。

実施例１と同様に、同じ諸元を第９図に示す。

比較例 下記に示す条件で厚板圧延機にて１２バスの加工（クロ
ス圧延実施）を行った。

コア材；ボロン含有オーステナイト系ステンレス鋼板　
１０ｇ　＋ａｍ　（厚）　Ｘ１３１ｈｍ　（幅）Ｘ　１
８１０ｍｍ　（長）Ｘ１枚 カバー材；炭素鋼（Ｃ−０，２１％） ｑ ハック圧延索材；　１６０　ｓｒｓ　（厚）　Ｘ　１４
７０ｍｍ　（幅）Ｘ　１９７０！Ｉ１１　（長） 合せ板厚比、　０．８７５ 加熱温度；　１１５０”ｃ 圧延後、解体して、コア材を調査した結果、コア材のエ
ツジ部に割れの発生が認められた。

これは本発明の実施例１及び２に比べ、合せ板厚比が大
きく、即ちカバー材の厚みが比較例では薄いためコア材
に対する断熱効果が弱く、第１０図に示すように、コア
材の仕上圧延温度が９１５℃で、限界圧延温度より降下
したことに起因する。

この場合、また第１０図に示すように、上述の理由でコ
ア材とカバー材の変形抵抗比がｋ　　＜１ｒ である。（４パス〜１０バス） ［発明の効果］ 本発明のボロン添加オーステナイト系ステンレス鋼のパ
ック圧延方法によれば、圧延による割れを発生させずに
所定の厚さまで圧延することを可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はパック圧延法の説明図、第２図はＢ添加量と圧
延仕上り温度との関係グラフ、第３図はパック圧延法の
基本特性である形状特性の説明図、第４図及び第５図は
同じくパック圧延法の基本特性である形状特性の説明図
、第６図は圧延温度と平均変形抵抗比との関係グラフ、
第７図は圧延仕上り温度とカバー材厚／片側（＋ｓ＋ｓ
　）との関係グラフ、第８図は、実施例１における操業
成績グラフ、第９図は、実施例２における操業成績グラ
フ、第１０図は、比較例における操業成績グラフである
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表面に剥離剤を塗布したボロン含有オーステナイト系ス
   テンレス鋼材を１枚以上積層し、その上下をカバー材で
   覆い、周りをスペーサーで囲み、溶接して組立てたパッ
   ク圧延素材を熱間で圧延する前記ボロン含有オーステナ
   イト系ステンレス鋼材の製造方法において、変形抵抗値
   が前記ボロン含有オーステナイト系ステンレス鋼材の変
   形抵抗値以下とする材料をカバー材として選定し、かつ
   前記パック圧延素材を１１００℃以上１１７５℃以下で
   加熱し、下記の式で示される温度以上で仕上げ圧延を行
   うことを特徴とするボロン添加オーステナイト系ステン
   レス鋼のパック圧延方法。 Ｔ＝５３Ｂ＋８７０ 但しＴ；仕上限界圧延温度（℃） Ｂ；ボロン含有率（ｗｔ％）