(57)【要約】【課題】Ｃｒ酸化物による押し疵の発生しないステンレス鋼板の連続焼鈍方法を提供する。【解決手段】Ｃｒを５．０質量％以上含むステンレス鋼板を、冷間圧延した後に、加熱、均熱、冷却を行うステンレス鋼板の連続焼鈍方法であって、前記冷間圧延された鋼板の加熱条件が、加熱帯の露点が−１０℃以下であって、該加熱帯における鋼板の最高温度に至るまでの鋼板温度Ｔと加熱時間ｔとが３０×ｔ≦Ｔであり、かつ、下記（Ａ）式を満足することを特徴とするステンレス鋼板の連続焼鈍方法。Ｔ≦１０７０−１０×ｔ　・・・（Ａ）ここに、Ｔ：鋼板温度（℃）、ｔ：加熱時間（ｓｅｃ）【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒを５．０質量％以上含むステンレス鋼板を、冷間圧延した後に、加熱、均熱、冷却を行うステンレス鋼板の連続焼鈍方法であって、
前記冷間圧延された鋼板の加熱条件が、
加熱帯の露点が−１０℃以下であって、該加熱帯における鋼板の最高温度に至るまでの鋼板温度Ｔと加熱時間ｔとが３０×ｔ≦Ｔであり、かつ、下記（Ａ）式を満足することを特徴とするステンレス鋼板の連続焼鈍方法。
Ｔ≦１０７０−１０×ｔ　・・・（Ａ）
ここに、Ｔ：鋼板温度（℃）、ｔ：加熱時間（ｓｅｃ）
【請求項２】
前記鋼板の加熱は、直火式無酸化バーナ、ラジアントチューブ、もしくは、通電ロールのいずれかにより行うことを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼板の連続焼鈍方法。
【請求項３】
前記鋼板の加熱を、セラミックファイバーで内面を被覆した加熱帯によって行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステンレス鋼板の連続焼鈍方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｃｒを５．０質量％以上含むステンレス鋼板を、冷間圧延した後に、加熱、均熱、冷却を行うステンレス鋼板の連続焼鈍方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｃｒを５．０質量％以上含むステンレス鋼板の連続焼鈍方法に関しては、従来から種々の提案がなされ実用化されている。
図１は、本発明の連続焼鈍方法に用いる焼鈍炉の配置を示す図である。
図１において、冷間圧延された鋼板は、矢印の方向に流れ、加熱帯にて昇温され、露点を低くした還元帯にて再結晶焼鈍が開始され、均熱炉にて一定時間保定された後、冷却室にて冷却することによって、冷間圧延により加工硬化した鋼板を軟化する。
【０００３】
Ｃｒを５．０質量％以上含むステンレス鋼板の連続焼鈍方法に関する従来技術としては、例えば、特開平４−２５４５２４号公報に、オーステナイト系またはフェライト系ステンレス鋼板を、対流加熱方法により、５０〜２００℃／ｓの昇温速度で加熱し、Ｃｒ酸化物からなるスケールの組成を変えることによって酸洗時間を短縮する方法が開示されている。
しかし、この従来技術に用いる加熱方法は、対流加熱方式のインピンジングバーナを用いる強酸化性の加熱ため、Ｆｅよりも酸化し易いＣｒの酸化物Ｃｒ２Ｏ３が生成する割合が多くなり、このＣｒ酸化物が原因となって、引き続く加熱帯の還元領域で、Ｃｒ酸化物が充分に還元されないという問題点があった。
【０００４】
また、ステンレス鋼板の表面に発生するスケールがロール表面に食い込んで層状に発達したビルド・アップによって発生する押し疵の防止方法としては、例えば、特開平１−８２２４号公報に、ロールの材質を工夫して、酸化物が少なく、高純度の材料とする方法が開示されている。
しかし、この方法は、生成したＣｒ酸化物による押し疵を防止する方法であって、根本原因であるＣｒ酸化物の生成自体を防止することはできなかった。
また、ＣｒとＣｒ酸化物の平衡関係に及ぼす温度と露点の影響に関しては、
図５に示すように、日本鉄鋼協会、昭和５８年西山記念講座（第８８、８９回）第２６７頁の図１０に、同じ露点では低温の方がＣｒ２Ｏ３が発生し易く、同じ温度では露点が高い方がＣｒ２Ｏ３が発生し易いことが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２５４５２４号公報（第１頁）
【特許文献２】
特開平１−８２２４号公報（第１頁）
【非特許文献１】
日本鉄鋼協会、昭和５８年西山記念講座（第８８、８９回）、
（第２６７頁、図１０）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、Ｃｒ酸化物による押し疵の発生しないステンレス鋼板の連続焼鈍方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するために、Ｃｒを５．０質量％以上含むステンレス鋼板の最適な加熱条件を特定することによって、Ｃｒ酸化物による押し疵の発生しないステンレス鋼板の連続焼鈍方法を提供するものあり、その要旨とするところは、特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）Ｃｒを５．０質量％以上含むステンレス鋼板を、冷間圧延した後に、加熱、均熱、冷却を行うステンレス鋼板の連続焼鈍方法であって、
前記冷間圧延された鋼板の加熱条件が、
加熱帯の露点が−１０℃以下であって、該加熱帯における鋼板の最高温度に至るまでの鋼板温度Ｔと加熱時間ｔとが３０×ｔ≦Ｔであり、かつ、下記（Ａ）式を満足することを特徴とするステンレス鋼板の連続焼鈍方法。
Ｔ≦１０７０−１０×ｔ　・・・（Ａ）
ここに、Ｔ：鋼板温度（℃）、ｔ：加熱時間（ｓｅｃ）
【０００８】
（２）前記鋼板の加熱は、直火式無酸化バーナ、ラジアントチューブ、もしくは、通電ロールのいずれかにより行うことを特徴とする（１）に記載のステンレス鋼板の連続焼鈍方法。
（３）前記鋼板の加熱を、セラミックファイバーで内面を被覆した加熱帯によって行うことを特徴とする（１）または（２）に記載のステンレス鋼板の連続焼鈍方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、Ｃｒを５．０質量％以上含むステンレス鋼板の押し疵の実態を解明し、その発生機構を推定して仮説を立て、この仮説を実験によって証明することによってなされたものであり、以下にその結果について詳細に説明する。
図３は、鋼板表面に発生する押し疵を模式的に表した断面図である。
図３において、鋼板１の表面に、スケールや炉内粉塵に含まれるＣｒ酸化物を主体とする異物２が付着し、この異物２に含まれる酸素によって鋼板１が酸化され、酸化膜を介して異物２と鋼板１とが化学結合して鋼板表面に固着する。
鋼板１を加熱することによって、鋼板温度が上昇して、鋼板１が軟化し、加熱帯内のハースロールによって、異物２が鋼板１に押し込まれて押し疵が発生する。
この異物２は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｏ、Ｃ、Ｎｉ、Ｍｎ等からなり、炉内粉塵と同成分である。
また、異物２の起源は加熱帯の炉壁の内側に貼ってあるステンレス板と考えられる。
図４は、鋼板表面に発生する押し疵を模式的に表した平面図である。
押し疵は、鋼板１の表面に散在し、異物と鋼板が反応しているため、異物２を中心として周囲が数ｍｍの範囲で白色化するため、鋼板の表面外観を損なうという問題点があった。
これを防止するため、酸化防止対策や炉内掃除を行うことにより多少減少したが充分ではなかった。
【００１０】
この押し疵は、Ｃｒを５．０質量％以上含むステンレス鋼板に発生するが普通鋼では発生しない。
普通鋼において押し疵は発生しない理由は、以下のように考えられる。
異物は、Ｃｒ等の酸化物であり、異物よりも酸化されにくい普通鋼は異物からの酸化が起こらないため、異物と鋼板の結合が起こらず、容易に脱落するからである。
図２は、本発明のステンレス鋼板の連続焼鈍方法における加熱条件を実験により求めた結果を示す図である。
実験は−１４℃の露点に調整した加熱炉内に、採取した炉内粉塵をのせたステンレス鋼板を入れ、室温から温度を上昇させて、所定温度になったところで鋼板を取り出して、鋼板と粉塵の固着具合を評価した。
図２において、横軸は加熱時間ｔ（ｓｅｃ）、縦軸は鋼板温度Ｔ（℃）を示す。
Ｃｒを５．０質量％以上含むステンレス鋼板を、種々の昇温速度で加熱することによって、鋼板と異物とが固着しない時間と温度範囲を見出した。
図２において、異物固着軽度とは、静止状態では落ちないが振動を加えれば落ちる状態であり、実際の炉内では容易に離脱する状態を表わし、異物固着重度とは振動を加えても落ちず、実際の炉内でもしっかり固着している状態を表している。
【００１１】
まず、鋼板の加熱温度を変えて異物の固着状態を調べた結果、鋼板温度Ｔが、Ｔ≦１０７０−１０×ｔの範囲内であれば、異物が固着しにくいことがわかった。
加熱時間ｔが長くなると、それだけ酸化反応が進み、鋼板に異物が付着し易いので、加熱速度を速くすることによって、短時間で高温になり、反応時間が短いので異物が固着しにくくなるものと考えられる。
また、図２における、Ｔ≦１０７０−１０×ｔの領域では、異物の固着は軽度なので、鋼板とハースロールとの少しの接触・振動によって剥離する。
一方、Ｔ＞１０７０−１０×ｔの領域では、異物中の酸素によって鋼板が酸化する反応時間が長く、異物と鋼板との結合力が強くなるので、異物の固着は重度となり、鋼板とハースロールとの接触・振動によっても剥離できない。
【００１２】
次に、鋼板が加熱帯を出るまでに、鋼板温度をステンレス鋼板の再結晶温度である８００℃以上まで昇温するためには、Ｔ≧３０×ｔの加熱条件を満足する必要がある。すなわち、８００℃以上の温度で加熱帯を通過して還元帯に入れば、還元帯は、露点が−３０〜４０℃に調整されているので、還元帯の中ではＣｒは酸化されにくい。
すなわち、前述の日本鉄鋼協会、昭和５８年西山記念講座（第８８、８９回）、
（第２６７頁、図１０）から、図５に示すように、還元帯のように露点が−３０〜−４０℃と低い領域ではＣｒ酸化物は発生しにくいので、加熱帯で異物の固着が防止できれば、還元帯では固着しない。
例えば、図２における▲１▼のグラフでは、約２０秒で鋼板温度が８００℃に達している。さらに、反応時間が短いほど固着しないので、この昇温速度は、速い方が好ましく、Ｔ≧５０×ｔ（℃）がさらに好ましい範囲である。
このことは、ＣｒがＣｒ２Ｏ３になる化学反応は、同じ露点では高温になるほど反応のポテンシャルが小さくなり、低温の領域に長く滞在するより、短時間で高温になる昇温速度が大きい方が、反応性が小さくなるので異物の固着を軽減する可能性がある。
【００１３】
図２における▲２▼のグラフは▲１▼に比べて昇温速度が低い例であり、Ｔ＜１０７０−１０×ｔの領域では、異物の固着は軽度なので、鋼板とハースロールとの接触・振動によって剥離し易い。
しかし、ステンレス鋼板の再結晶温度は、８００℃以上であるため、加熱帯にて８００℃以上に加熱する必要があり、▲２▼のグラフの加熱条件では、再結晶温度に達する前に還元帯に入ることになる。この温度（５５０℃）は、図５より、露点が−３０℃以下の還元帯でもＣｒ酸化物が生成する条件になり、鋼板と異物との反応が進んで、異物が鋼板に固着する。
さらに異物が固着したままで、Ｔ≧１０７０−１０×ｔの領域に入ると、異物の固着は重度となり、鋼板とハースロールとの接触・振動によっても剥離できない。
図２における▲３▼のグラフは、▲２▼よりさらに昇温速度が低いので、異物の固着が重度となる鋼板温度は、さらに低くなっており、この場合も、鋼板温度が再結晶温度に達しないうえ、露点が−３０℃以下の還元帯でもＣｒ酸化物が生成し、鋼板と異物との反応が進んで、異物が鋼板に固着する。
【００１４】
また、加熱帯の露点は−１０℃以下とする。
加熱帯の温度領域では、露点を−１０℃以下としても図５より鋼板表面のＣｒ２Ｏ３スケールの生成を抑制することはできないが、雰囲気中の粉塵中の酸化物および鋼板上に生成するスケールは、Ｃｒ２Ｏ３が主体でＦｅＯの生成は抑制されるので、付着粉塵から鋼板への酸素の移動速度が低減し、これにより固着力が軽度になるものと考えられる。
一方、露点が−１０℃超では、ＦｅやＣｒが酸化され易く、異物の生成反応が促進される。
露点を−１０℃以下とするためには、鋼板の加熱は、直火式無酸化バーナ、ラジアントチューブ、もしくは、通電ロールのいずれかにより行うことが好ましい。
【００１５】
ここに、直火式無酸化バーナとは、鋼板表面が酸化しない燃焼条件で火炎を鋼板に直接噴射して加熱する加熱装置である。
また、ラジアントチューブとは、燃焼ガスを吹き込んだチューブからの放射熱によって、鋼板を間接的に加熱する加熱装置である。
また、通電ロールとは、ロールを介して鋼板に通電するジュール熱によって鋼板を加熱する加熱装置である。
なお、特開平４−２５４５２４号公報に開示されている、対流加熱方式のインピンジングバーナは強酸化性であるため、露点調整の観点から適用できない。
本発明の連続焼鈍に用いる加熱は、セラミックファイバーで内面を被覆した加熱帯によって行うことが好ましい。
加熱帯の内面をセラミックファイバーで被覆することによって、炉の内張りに使用している鋼板からのスケールや粉塵による異物の発生を抑制することができるからである。
セラミックファイバーの種類は問わないが、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２の単体、若しくは、これらの複合物が好ましい。
【００１６】
【実施例】
本発明のステンレス鋼板の連続焼鈍方法を実際の鋼板製造ラインに適用した実施例を以下に示す。
表１は、本発明が対象とするステンレス鋼板の成分を示す。
いずれの鋼板もＣｒを５．０質量％以上含んでおり、Ｃｒ酸化物による押し疵が問題となる鋼種である。
本実施例においては、代表鋼種として鋼種ａを用いた。
【００１７】
＜実施条件＞
・板厚　　　　：０．６〜２．０ｍｍ
・板幅　　　　：１２００ｍｍ
・通板速度：７０〜１５０ｍ／ｍｉｎ．
・加熱方法：ラジアントチュ−ブ方式
その他の条件は、表２に示す。
なお、本実施例に用いた連続焼鈍炉は「炭素鋼」と「ステンレス鋼」の兼用であり、過時効処理は必要に応じて炭素鋼に適用される。また、連続焼鈍炉内のハースロールは、セラミック製ではなく、通常の耐熱鋼製である。
【００１８】
表２は、実施例の加熱条件および結果を示す表である。
表２において、ＮＯ．１〜ＮＯ．３が発明例、ＮＯ．４〜ＮＯ．１０が比較例を示す。
ＮＯ．１〜ＮＯ．３の条件は、全て本発明範囲に含まれており、鋼板表面への異物の固着は軽度であり、容易に剥離することができた。
ＮＯ．４、ＮＯ．５、ＮＯ．７、およびＮＯ．９は、加熱帯における鋼板の最高温度Ｔｍａｘ（℃）と加熱時間ｔ（ｓｅｃ）とが（Ａ）式を満足していないため、鋼板表面への異物の付着は重度であった。
ＮＯ．６およびＮＯ．８は、（Ａ）式を満足しているので加熱帯における異物の固着は軽度だったが、昇温速度が３０×ｔ≦Ｔの条件を満足しないので還元帯内で低温の状態が長く続き、露点が−３０℃以下の還元帯でもＣｒ酸化物が発生し、還元帯において鋼板と異物との反応が進んで、異物が鋼板に固着した。
ＮＯ．１０は、（Ａ）式の条件は満足しているが、露点が＋１２と高く、酸化反応が促進されたため、異物の固着は重度だった。
【表１】
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【表２】
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【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｃｒを５．０質量％以上含むステンレス鋼板の最適な加熱条件を特定することによって、Ｃｒ酸化物による押し疵の発生しないステンレス鋼板の連続焼鈍方法を提供することができ、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の連続焼鈍方法に用いる炉の配置を示す図である。
【図２】本発明のステンレス鋼板の連続焼鈍方法における加熱条件を示す図である。
【図３】鋼板表面に発生する押し疵を模式的に表した断面図である。
【図４】鋼板表面に発生する押し疵を模式的に表した平面図である。
【図５】ＣｒとＣｒ酸化物の平衡関係に及ぼす温度と露点の影響を示す図である。
【符号の説明】
１：鋼板、
２：異物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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