(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼の連続鋳造スラブを幅端部の厚みを幅中央部に比べ厚くする形状に研削し、研削されたスラブを「加熱→粗圧延→仕上げ圧延」の手順で熱間圧延して熱延鋼帯とする際、粗圧延において幅方向圧延を奇数パスで必ず実施し、下式（１)で定義される幅方向圧延における幅圧下量がいずれのパスにおいても７ｍｍ以上で行われることを特徴とする、Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼帯の製造方法。
幅圧下量（ｍｍ）＝幅圧延前のスラブ幅（ｍｍ）−幅圧延のロール間隔（ｍｍ）‥‥（１）
【請求項２】
Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼帯の連続鋳造スラブを、幅端部の厚みを幅中央部に比べ厚くする形状に研削し、幅端部と幅中央部の厚みの差が３ｍｍ以上であり、幅端部の幅が３０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼帯において熱間圧延時に鋼帯幅端部に発生する耳割れを防止するための製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、一般的に鉄鋼メーカーのステンレス鋼帯の熱間圧延機は、スラブ加熱炉、１台または複数台の粗圧延機、タンデム式の仕上げ圧延機、および巻き取り装置を有しており、粗圧延機はスラブ厚さ方向の圧下を行う水平ロールの他にスラブ幅方向の圧下ロールを備えていることが多い。加熱炉より搬出されたスラブは、まずスラブ幅方向の圧下ロールにより幅方向に圧延され、その後水平ロールにより厚み方向に圧延される。一般に粗圧延の最初にはリバース式での圧延が行われ、１パス後さらに反対方法から圧延機に搬送されることにより、圧延が５回から７回繰り返される。その後、もう１台の粗圧延機で圧延され、引き続きタンデム式の仕上げ圧延機で所望の板厚まで圧延され、その後巻き取り装置により熱延板が巻き取られる。
【０００３】
Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼帯においては、熱間圧延にて熱圧鋼帯を製造する際に、鋼帯幅端部に圧延方向とほぼ垂直に耳割れが発生する場合がある。耳割れが発生した鋼帯の幅端部は最終製品に利用できないこと、あるいは耳割れの程度が大きい場合には冷間圧延時に鋼帯が破断する恐れがあることから、耳割れが発生した鋼帯には熱延の次工程において幅端部のトリミング処理が施される。このトリミング処理により鋼帯製品の歩留りが著しく増加し、製造コストが増大してしまう。
【０００４】
これまでにＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼の耳割れ防止方法に関しては、特開２０００−８０４１７、特開２００１−２５２７０１、特開２００１−９８３４２などが開示されている。
【０００５】
特開２０００−８０４１７では、スラブ厚み方法および幅方向に軽圧下率の予備熱間加工を施した後、スラブソーキングを行い、熱間圧延する方法が示されている。これは、予備熟間加工により耳割れの起点になるδ／γ界面の組織改善を行うことで耳割れを防止している。
【０００６】
特開２００１−２５２７０１では、帯状電極溶接法を用いてスラブ側面に肉盛溶接を施すことにより、特開２００１−９８３２４では、粗圧延時にスラブ端面に幅圧延を施すことにより結晶粒を微細化することで強度を上げて熱延時に発生する耳割れを防止している。
【０００７】
このうち特開２０００−８０４１７では予備熱間加工後に再度加熱する必要があること、特開２００１‐２５２７０１では肉盛溶接を施す必要があることから、これらの方法では生産性が低下するとともに製造コストが増大してしまう。
【０００８】
一方、粗圧延時に幅圧延を施す特開２００１−９８３２４の方法は、生産性の低下は招かないものの、幅圧下量を２０ｍｍ以上としていることから、高強度を有する鋼では幅圧延時に圧延ロールに付与される荷重が過大となり、鋼種によっては本方法を適用できない場合がある。
【特許文献１】特開２０００−８０４１７
【特許文献２】特開２００１−２５２７０１
【特許文献３】特開２００１−９８３４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、熱間圧延時に発生するＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼帯の耳割れ発生を安定して抑制できる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の課題は、Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼帯の連続鋳造スラブを幅端部の厚みを幅中央部に比べ厚くする形状に研削し、研削されたスラブを「加熱→粗圧延→仕上げ圧延」の手順で熱間圧延して熱延鋼帯とする除、粗圧延において幅方向圧延を奇数パスで必ず実施し、下式（１）で定義される幅方向圧延における幅圧下量がいずれのパスにおいても７ｍｍ以上で行われることを特徴とする熱間圧延方法、あるいは、Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼帯の連続鋳造スラブを、幅端部の厚みが幅中央部に比べ厚くなる形状に研削し、研削されたスラブを「加熱→粗圧延→仕上げ圧延」の手順で熱間圧延して熱延鋼帯とする際、粗圧延において幅方向圧延を必ず実施し、下式（１）で定義される幅方向圧延における幅圧下量がいずれの奇数パスにおいても７ｍｍ以上で行われることを特徴とする熱間圧延方法により達成される。
幅圧下量（ｍｍ）＝幅圧延前のスラブ幅（ｍｍ）−  幅圧延のロール間隔（ｍｍ）‥‥（１）
上記のようにスラブの幅端部の厚みを幅中央部に比べ厚くする形状に研削する際は、幅端部と幅中央部の厚みの差が３ｍｍ以上、幅端部の幅が３０ｍｍ以上となるように研削することがより好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって、熱間圧延時に耳割れを発生させることなくＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼帯を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者らは課題達成のために鋭意検討した結果、連続鋳造スラブを幅端部の厚みが幅中央部に比べ厚くなる形状に研削し、かつ粗圧延におけるスラブ幅圧延条件を制御することが、熱間圧延時に発生する耳割れ防止対策に有効であることを明らかにした。以下、本発明の要旨を簡潔に説明する。
【００１３】
一般に圧延時における耳割れ発生機構は以下のように考えられている。粗圧延を例にとると、水平圧延時にはスラブ幅端部と幅中央部にはスラブのメタルフローに伴い延伸の差が生じる。図２は、幅圧延を実施しない場合の、圧延方向から見た粗圧延の出側における水平圧延後のスラブを模式的に示したものである。スラブ幅端部は水平圧延により幅広がりを生じていることがわかる。この時、幅端部は圧延時の幅広がりにより幅中央部に比べ圧延方向の延伸が小さくなる。そのため幅端部に付与される圧延方向引張応力は幅中央部に比べ大きくなるのである。
【００１４】
このような状態で圧延が繰り返されると、幅端部に付与された圧延方向引張応力が蓄積される。蓄積された応力がある一定値以上となると、耳割れが発生すると考えられている。
【００１５】
以上のことを考慮すると、耳割れ発生を防止するには幅端部に付与される圧延方向引張応力を軽減すればよいことになる。図３は粗圧延において圧延方向から見た幅方向圧延前後のスラブの模式図である。幅方向圧延によりスラブ幅両端部の厚みは中央部よりも大きくなる。この形状になったスラブを水平圧延すると、図２に示した場合よりも幅端部の幅中央部に対する相対的圧下率が大きくなる。そのため、幅端部では幅中央部に比べ圧延方向の延伸が大きくなるので、幅圧延を実施しない場合に比べ幅端部における圧延方向引張応力は小さくなる。したがって、水平圧延前に幅方向圧延を実施することにより圧延時に蓄積される圧延方向引張応力は軽減され、耳割れを抑制できるのである。
【００１６】
これらのことから、幅圧下量が大きいほど幅端部の庫みが厚くなり耳割れ抑制効果が大きいと言える。しかし、上述したように強度が高い鋼種では幅圧下量が大きいと、幅圧延時に圧延ロールに付与される荷重が過大となってしまい熱延できない場合がある。
【００１７】
そこで本発明者らは、粗圧延における幅圧延の幅圧下量が小さくても、耳割れを防止できるスラブの研削方法を見出した。これは、スラブ幅端部の厚みを幅中央部に比べ厚くするように研削する、いわゆるドッグボーン研削を施すことである。図４にはスラブの通常の研削（ａ）およびドッグボーン研削（ｂ）の模式図を示す。通常の研削（ａ）では幅方向に対してスラブの厚みをほぼ一定にすることを特徴とするのに対して、ドッグボーン研削（ｂ）でスラブ幅端部の厚みを幅中央部に比べ厚くすることを特徴とする。この研削ではスラブ幅端部の厚みを厚くしているため、粗圧延における幅圧延と同等に水平圧延時の圧延方向引張応力軽減効果を与えることになる。
【００１８】
図５には、スラブに通常の研削を施し幅圧延における幅圧下量の最小値が０ｍｍの場合（ａ）、スラブに通常の研削を施し、幅圧延を実施した場合（ｂ）、およびスラブにドッグボーン研削を施し、幅圧延を実施した場合（ｃ）の熱延後における熱延鋼帯幅端部の外観を示す。それぞれ、後述する実施例におけるＢ−５、Ｂ−４、およぴＢ−３である。熱延条件の詳細は実施例に記述する。
【００１９】
スラブに通常の研削を施し幅圧延における幅圧下量の最小値が０ｍｍの場合（ａ）では、熱延鋼帯の幅端部に著しい耳割れが認められる。この耳割れは鋼帯の幅両端、全長に渡って発生していた。スラブに通常の研削を施し、幅圧延を実施した場合（ｂ）には、（ａ）に比べ著しく耳割れは抑制されていたが、一部に耳割れが認められた。一方、スラブにドッグボーン研削を施し、幅圧延を実施した場合（ｃ）には、鋼帯全長に渡って耳割れは全く認められなかった。
【００２０】
図５に示した鋼帯が粗圧延された時のスラブ幅端部に付与される圧延方向引張応力を３次元剛塑性有限要素法により解析した結果を図６に示す。粗圧延はこの場合、水平圧延が合計８パス施され、それぞれ奇数パスの前に幅圧延が実施されている。図にはこの水平圧延７パス時に付与される圧延方向引張応力の総計を示している。応力は、水平圧延時にロードセルによって測定された荷重および水平圧延の圧延率から計算した。
【００２１】
スラブに通常の研削を施し幅圧延における幅圧下量の最小値が０ｍｍの場合（ａ）では、圧延方向引張応力の総計が、スラブに通常の研削を施し、幅圧延を実施した場合（ｂ）あるいはスラブにドッグボーン研削を施し、幅圧延を実施した場合（ｃ）に比べ著しく大きいことがわかる。一方、（ｂ）では（ｃ）に比べ若干、圧延方向引張応力の総計が大きい。この結果は、スラブのドッグボーン研削および十分な幅圧下量での幅圧延の実施が水平圧延時に付与される圧延方向引張応力低減、すなわち耳割れ防止に有効であることを示している。
【００２２】
引き続き本発明者らは、耳割れ発生を防止するための幅圧延条件について検討を行った。検討は、ＪＩＳ鋼種であるＳＵＳ３１０Ｓを用い、粗圧延において水平圧延が合計８パス施され、それぞれ奇数パスの前に幅圧延が実施される場合で行った。粗圧延後、仕上げ圧延を施し板厚４．５ｍｍｔの鋼帯を製造し、鋼帯外観を観察し耳割れの有無を判断した。その結果、耳割れを防止する条件として、スラブにドッグボーン研削を施すこと、かつ幅圧延各パスにおける幅圧下量の最小値を７ｍｍ以上にする必要があることがわかった。なお、幅圧下量の定軋ま下式（１）の通りである。
幅圧下量（ｍｍ）＝幅圧延前のスラブ幅（ｍｍ）−幅圧延のロール間隔（ｍｍ）＝‥（１）
【００２３】
図７に幅圧延時の幅圧下量の最小値と熱延鋼帯の耳割れ有無の関係を示す。通常の研削を施したスラブ（ａ）では耳割れ発生を完全に防止するには幅圧下量が最低２０ｍｍ以上必要であることがわかる。しかし、幅圧下量２０ｍｍ以上では、幅圧延時に幅圧延ロールが受ける負荷が増大してしまう。
一方、スラブにドッグボーン研削を施した場合（ｂ）には、幅圧下量が７ｍｍ以上で耳割れを完全に防止することができる。つまり少ない幅圧下量で耳割れを防止できるのである。
【００２４】
ドッグボーン研削スラブの形状は、図４における幅端部の厚みが大きい領域の長さＷが３０ｍｍ以上、幅中央部の研削深さＨが３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが望ましい。幅端部の厚みが大きい領域の長さＷが３０ｍｍより小さいと、圧延方向引張応力の軽減効果が小さくなってしまう。
一方、幅中央部の研削深さＨが３ｍｍ以下だと圧延方向引張応力の軽減効果が小さく、１０ｍｍ以上だと歩留りが低下してしまうからである。
【実施例】
【００２５】
以下に実施例について説明する。
【００２６】
表１に供試材の化学成分を示す。Ａ，ＢはそれぞれＪＩＳ鋼種であるＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１０Ｓである。いずれの鋼も溶製後、連続鋳造によって２００ｍｍ厚さ１０４０ｍｍ幅のスラブを得た。その後、スラブを通常の研削で厚み１９５ｍｍまで研削（以後、通常の研削と称する）、あるいは１９５ｍｍまで研削して図４に示すＷとＨの寸法をそれぞれ１００ｍｍ，５ｍｍとするドッグボーン研削を施した。
【００２７】
【表１】
0005152791.tif 000002
【００２８】
研削したスラブを加熱炉にて加熱し１２２０℃で約３０ｍｉｎ保持した後に、リバース式の粗圧延、その後タンデム式の仕上げ圧延を施し、巻き取り装置によって鋼帯とした。粗圧延の水平圧延の条件は表２の通りとし、幅圧延条件は種々の条件に変動させた。仕上げ圧延では、仕上げ厚みを４．５ｍｍとした。
【００２９】
【表２】
0005152791.tif 000003
【００３０】
得られた鋼帯の外観を観察し、鋼帯全長に渡って耳割れが全く認められなかったものを○、数箇所から数十箇所耳割れが認められたものを△、鋼帯全長に渡って耳割れが認められたものを×と判定した。
【００３１】
表３に結果を示す。本発明例のＡ−１〜Ａ−３，Ｂ−１〜Ｂ−３ではスラブにドッグボーン研削を施し、かつ熱間圧延の粗圧延における幅圧下量が本発明の規定する範囲にあるため、熱延鋼帯では耳割れが全く認められなかった。
【００３２】
【表３】
0005152791.tif 000004
【００３３】
一方、比較例のＡ−４，Ａ−５，Ｂ−４，Ｂ−５では幅圧下量は本発明の規定する範囲にあるもののスラブの研削が通常の研削であるため耳割れが発生し、比較例Ａ−６，Ａ−７，Ｂ−６，Ｂ−７ではスラブの研削がドッグボーン研削ではあるが幅圧下量が本発明の規定する範囲にないため耳割れが発生した。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
熱間圧延時に耳割れを発生させることなくＣｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼帯を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】鉄鋼メーカー熱間圧延機の概略を示した図。
【図２】圧延方向から見た粗圧延の出側における水平圧延後のスラブを模式的に示した図。
【図３】粗圧延において圧延方向から見た幅方向圧延前後のスラブを模式的に示した図。
【図４】スラブの通常の研削とドッグボーン研削を模式的に示した図。
【図５】熱延後における熱延鋼帯幅端部の外観を示した図。
【図６】鋼帯が粗圧延された時のスラブ幅端部に付与される圧延方向引張応力を３次元剛塑性有限要素法により解析した結果を示した図。
【図７】幅圧延時の幅圧下率の最小値と熱延鋼帯の耳割れ有無の関係を示した図。
【図１】
0005152791.tif 000005
【図２】
0005152791.tif 000006
【図３】
0005152791.tif 000007
【図４】
0005152791.tif 000008
【図６】
0005152791.tif 000009
【図７】
0005152791.tif 000010
【図５】
0005152791.tif 000011