(57)【要約】【課題】  高クロム系ステンレス熱延鋼帯を脆化させることなしに巻き取ることを、簡便かつ低コストで実現する方法を提案する。【解決手段】  Crを17mass％以上含有する高Crフェライト系ステンレス鋼を熱間圧延し、得られた熱延鋼帯を冷却してからマンドレルに巻き取るに当たり、該熱延鋼帯の先端部分については、該ステンレス鋼の脆化温度域以上の温度で巻き取りを開始すると同時に急冷して該脆化温度域未満の温度にするとともに、その先端部分を除く熱延鋼帯については、前記脆化温度域未満の温度で巻き取ることにより475℃脆性の発生を防止する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Crを17mass％以上含有する高Crフェライト系ステンレス鋼を熱間圧延し、得られた熱延鋼帯を冷却してからマンドレルに巻き取るに当たり、該熱延鋼帯の先端部分については、該ステンレス鋼の脆化温度域以上の温度で巻き取りを開始すると同時に急冷して該脆化温度域未満の温度にするとともに、その先端部分を除く熱延鋼帯については、前記脆化温度域未満の温度で巻き取ることを特徴とする高Crフェライト系ステンレス熱延鋼帯の巻取方法。
【請求項２】
上記脆化温度域が、450〜500℃の温度範囲であることを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼帯の巻取方法。
【請求項３】
上記熱延鋼帯の先端部分の急冷を、マンドレルのセグメントから噴出する冷却水にて行うことを特徴とする請求項１または２に記載の熱延鋼帯の巻取方法。
【請求項４】
熱間圧延した高Crフェライト系ステンレス鋼の熱延鋼帯を巻き取るマンドレルであって、該マンドレルのセグメントから冷却水を噴出可能としたことを特徴とする熱延鋼帯の巻取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼、特に、475℃脆性が問題となるCrを17mass％以上含む高Crフェライト系ステンレス鋼の熱間鋼帯を、脆化させることなく巻き取る方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Crを17mass％以上含む高Crフェライト系ステンレス鋼は、優れた耐食性を有するため、本来のフェライト系ステンレス鋼としての用途だけではなく、高価な材料であるオーステナイト系ステンレス鋼あるいはチタンの代替材としても、その用途の拡大が期待されている。
【０００３】
高Crフェライト系ステンレス鋼板は、製鋼−熱間圧延−焼鈍−酸洗−冷間圧延−焼鈍−酸洗の工程で製造されるのが一般的である。上記熱間圧延工程において、所定の仕上温度で圧延された熱延鋼帯は、冷却水等で所定の温度まで冷却されてからコイルに巻き取られ、その後、室温まで冷却されるのが普通である。
【０００４】
ところで、高Crフェライト系ステンレス鋼には、いわゆる475℃脆性と呼ばれる脆化現象が存在し、熱間圧延後の熱延鋼帯を、脆化温度域以上で巻き取り、その後、放冷のような緩冷却した場合には、該熱延鋼帯は、脆化を起こして極めて靭性に乏しいものとなる。その結果、次工程においてわずかな曲げ応力が付加されただけで、コイルが破断するようになる。この475℃脆性は、15〜70％Cr鋼を450〜500℃に長時間加熱した場合に現れる脆化現象で、Fe濃度の高いα相とCr濃度の高いα´相の２相に分離するために起こるものと考えられている。
【０００５】
この475℃脆性を回避する１つの方法として、高Crフェライト系ステンレス鋼の熱延鋼帯を、475℃脆性が起こる脆化温度域以下の温度まで速やかに冷却した後、巻き取る方法がある。しかし、１本のスラブが熱間圧延されて熱延鋼帯となり、その後、冷却されてコイルに巻き取られる過程を考えると、該熱延鋼帯の先端部分は、熱間仕上圧延機の最終スタンドを出てからホットランテーブル上を搬送されて巻取装置に巻き取られるまでの間は、無張力の状態にある。そのため、この先端部分がホットランテーブル上で急速に冷却された場合には、冷却歪によって形状が大きく乱れる。その結果、この形状が乱れた部分は、巻取装置において巻取トラブルを起こす原因となったり、あるいは、次工程において、通板性の悪化や操業トラブルを引き起こしたり、表面欠陥等の品質上の問題を引き起こしたりすることになる。
【０００６】
これら問題に対する対策として、特許文献１には、熱間圧延後の鋼帯を、400〜600℃で巻き取り、直ちに水冷(20℃/sec)以上の冷却速度で急冷することで復熱を抑制し、コイル全長にわたって475℃脆性を回避する技術が提案されている。
【特許文献１】特開平５−320764号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の技術は、熱間圧延した鋼帯を、コイルに巻き取った後、直ちにコイルを水冷以上の冷却速度で急冷する必要があるため、そのための大掛かりな設備と広大なスペースが必要であり、多大なコストを要するところから、実用的な手段とは言い難い。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、475℃脆性が問題となる高Crフェライト系ステンレス鋼の熱間圧延後の鋼帯を、脆化を起こすことなく巻き取ることができる熱延鋼帯の巻取方法とそのための巻取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、従来技術が抱える上記問題点を解決する方法について検討を重ねた。その結果、熱延鋼帯の巻取装置のマンドレルに、冷却機能を持たせることによって上記課題を解決できることを見出した。すなわち、上記無張力状態で冷却される熱延鋼帯の先端部分の冷却を弱めて、脆化温度域以上の温度でマンドレルへの巻き取りを開始すると同時に、マンドレルに設けた冷却機能を用いて先端部分を冷却してやれば、先端部分の形状不良を引き起こすことなく、475℃脆性を防止し得ることを知見し、本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明は、Crを17mass％以上含有する高Crフェライト系ステンレス鋼を熱間圧延し、得られた熱延鋼帯を冷却してからマンドレルに巻き取るに当たり、該熱延鋼帯の先端部分については、該ステンレス鋼の脆化温度域以上の温度で巻き取りを開始すると同時に急冷して該脆化温度域未満の温度にするとともに、その先端部分を除く熱延鋼帯については、前記脆化温度域未満の温度で巻き取ることを特徴とする高Crフェライト系ステンレス熱延鋼帯の巻取方法である。
【００１１】
本発明の巻取方法における上記脆化温度域は、450〜500℃の温度範囲であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の巻取方法においては、上記熱延鋼帯の先端部分の急冷を、マンドレルのセグメントから噴出する冷却水にて行うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、熱間圧延した高Crフェライト系ステンレス鋼の熱延鋼帯を巻き取るマンドレルであって、該マンドレルのセグメントから冷却水を噴出可能としたことを特徴とする熱延鋼帯の巻取装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の巻取方法によれば、特別なコイル水冷設備や水冷スペースを必要とすることなく、高Crフェライト系ステンレス熱延鋼帯の475℃脆性を防止することができるので、形状不良に起因するライントラブルや表面欠陥の発生を防止できるだけでなく、省コストや省スペース化にも寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る巻取方法について、図面を参照して説明する。
図１は、熱間仕上圧延機の最終スタンドから巻取装置までの設備列の概略を示したものであり、熱間仕上圧延機の最終スタンド１を出た熱延鋼帯２は、ホットランテーブル３上を搬送される際、テーブルの上下に設置された冷却装置４(ただし、図１では、下側の冷却装置は記載を省略)から噴出される冷却水５により冷却装置出側かつ巻取装置直前に設置された温度計６で測定される鋼帯温度が所定の温度(巻取温度)となるよう冷却された後、巻取装置のマンドレル７に巻き取られ、コイル８とされる。
【００１６】
上記マンドレル７は、コイルの巻取りおよび抜き取りを行うために拡縮ができるようになっており、通常、幾つかのセグメント７１から構成されている。本発明の巻取装置におけるマンドレルは、図２に１例を示すように、セグメントの外周面に複数の噴射孔７２が設けられており、この噴射孔から噴出される冷却水によって、巻き取った熱延コイルの先端部分を冷却することができるようにしている。なお、図２では、冷却水の噴射孔は、各セグメントの軸方向に１列ずつ等間隔で配置した例を示しているが、この例に限定されるものではなく、例えば、冷却孔の配列を複数としたり、冷却孔の配置を、コイルが接する軸方向中央部に集中させたり、あるいは、鋼帯幅に合わせて冷却水の噴射幅を調整できる構造としたものであってもよい。
【００１７】
さて、上述したように、熱間仕上圧延機の最終スタンドにおいて、所定の仕上温度で圧延を終了した熱延鋼帯２は、ホットランテーブル３上を搬送される際、上下に設けられた冷却装置４から噴射される冷却水により、所定の巻取温度まで冷却される。この時の巻取温度は、475℃脆性を防止するためには、475℃脆性が発生する脆化温度域未満とする必要があり、そのためには、大量の冷却水を用いて急速冷却することが必要となる。
【００１８】
しかし、熱間仕上圧延機から出た熱延鋼帯の先端部分は、仕上圧延機の最終スタンドを出てから巻取装置のマンドレルでの巻き取りを開始するまでの間、無張力の状態でホットランテーブル上を搬送される。そして、上記無張力状態の熱延鋼帯が急速冷却を受けた場合には、冷却に伴う熱歪によって形状が大きく乱れて、マンドレルにうまく巻き付かずに巻き取りトラブルを引き起こしたり、あるいは、次工程における通板不良や表面欠陥の原因となったりする。ここで、上記先端部分の長さとは、仕上圧延機出側から巻取装置までの長さに相当し、圧延設備の仕様によっても異なるが、通常は100〜200ｍである。
【００１９】
一方、熱延鋼帯２の先端がマンドレル６に到達し、巻き取りを開始した後は、仕上げ圧延機と巻取装置の間にある鋼帯には一定の張力が付与される。そのため、この先端部分を除く残りの鋼帯部分は急速冷却を行っても、形状の乱れを起こすことなく巻き取ることができるので、475℃脆化温度域未満まで冷却を行うことにより脆性を回避することができる。なお、熱延鋼帯の後端部分は、先端部分と同様、無張力状態となるが、先行部分が既にマンドレルに巻き付いており、ピンチロールとマンドレル間に張力を付与して巻き取るため、形状の乱れは起こらない。
【００２０】
そこで、本発明においては、熱延鋼帯が仕上圧延機から出てマンドレルに巻き付けられるまでの無張力状態で冷却される先端部分、中でも先端部分の先端側20〜30ｍは、475℃脆化温度域以上の形状が安定している温度域まで冷却してからマンドレルに巻き取りを開始すると同時に、マンドレルのセグメントに設けた噴射孔から冷却水を噴出させて、上記先端部分を急速冷却してやることにより、475℃脆性を回避することとした。なお、上記マンドレルからの冷却水の噴射時間は、熱延鋼帯を巻取り開始してからコイル抜き取りまでの間とすることが望ましい。
【００２１】
ここで、上記475℃脆化温度域は、成分組成によっても異なるが、通常、450〜500℃の温度域である。そこで、熱延鋼帯の先端部分の巻取温度は、500℃以上、残りの鋼帯部分の巻取温度は、450℃未満とするのが好ましい。なお、先端部分の巻取温度は、通板性向上および急速冷却による熱歪防止の観点からは、500〜600℃とするのがより好ましく、また、残りの鋼帯部分は、衝撃特性を向上する観点からは、300〜400℃とするのがより好ましい。なお、熱間圧延後の鋼帯の冷却速度あるいは冷却時間については、上記巻取温度が確保できる限り、特に限定する必要はない。また、巻き取り後のコイルの冷却条件についても、特に規制する必要はない。
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、熱延鋼帯の先端部分の巻取りを、脆化温度域以上の温度で行うので、急速冷却による熱歪に起因する形状不良を効果的に防止することができ、ひいては、巻き取りトラブルや次工程での通板トラブル、表面欠陥の発生等を未然に回避することができる。また、先端部分は、マンドレルに巻き付けた直後から急速冷却され、脆化温度域での長期停滞が回避されるので、脆化を有効に防止することができる。さらに、熱延鋼帯の先端部以降の部分については、ホットランテーブルに設置された冷却設備により張力付与状態で脆化温度域未満の温度まで急速冷却されるので、形状不良を引き起こすことなく脆化を防止することができる。よって、本発明によれば、熱延鋼帯の全長に亘って、形状不良を引き起こすことなく475℃脆性の発生を防止することができる。
【実施例１】
【００２３】
Ｃ：0.003mass％、Si：0.10mass％、Mn:0.10mass％、Cr:19.5mass％、Ni：0.10mass％、Al：5.8mass％の成分組成を有する鋼スラブを、仕上圧延終了温度を950℃とする熱間圧延して板厚：2.0mmの熱延鋼帯とし、この熱延鋼帯を仕上圧延機出側に設けられた冷却設備にて冷却した後、図２に示したような冷却水を噴出可能とした巻取装置(マンドレル)に巻き取った。この際、熱延鋼帯の先端部分については、巻取温度を、475℃脆化温度域以上の温度である600℃に設定して冷却し、マンドレルに巻き付けた直後から、さらにマンドレルの設けた噴射孔から冷却水を噴出させ、急冷処理を行った。一方、該先端部分の巻き取りを開始した以降の部分は、475℃脆化温度域未満の350℃に設定した。上記巻取温度の実績チャートを図３に示した。なお、この熱延鋼帯のコイル長さは、全長が800ｍ、そのうちの先端部分は20ｍであった。
【００２４】
上記のようにして得た熱延鋼帯の先端(コイル内巻)から30ｍについて、５ｍ間隔でサンプルを採取し、脆性特性を評価した。また、比較例として、先端部分を巻き取り後、急冷処理をしなかったコイルからも同様にしてサンプルを採取し、脆性特性を評価した。なお、脆性試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２４２に規定された「金属材料試験方法」に準拠して、幅2.0mmのサブサイズ試験片を用いて、20℃でシャルピー衝撃試験を行い、脆性破面率を測定し、評価した。
【００２５】
熱延鋼帯先端部分の脆性の調査結果を図４に示した。この図４から、急冷処理を行わなかった比較例では、先端部分の脆性破面率が高く、脆性が大きく劣化している。これに対し、本発明に従って先端部分の急冷処理した発明例では、先端部分の脆性破面率が低くて、熱延鋼帯の長手方向内部とほぼ同レベルであり、本発明の有効性が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】熱間仕上圧延機出側から巻取装置までの設備列を説明する図である。
【図２】マンドレルの構造を説明する図である。
【図３】本発明における熱延鋼帯の巻取温度を示すグラフである。
【図４】熱延鋼帯の先端部分の急冷処理有無による脆性特性の差を比較して示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１  仕上圧延機最終スタンド
２  熱延鋼帯
３  ホットランテーブル
４  冷却装置
５  冷却水
６  巻取温度計
７  マンドレル
８  コイル
９  ピンチロール
７１  マンドレルのセグメント
７２  冷却水噴射孔
７３  駆動系
【図１】
2006212674.tif 000003
【図２】
2006212674.tif 000004
【図３】
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【図４】
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