(57)【要約】【課題】  大幅な装置配置の変更を必要とせずに、高い圧下率で作製した熱延鋼帯の幅方向端部に発生する割れを抑制することができるマルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法を提供する。【解決手段】  鋼片を加熱する第一加熱工程と、加熱された鋼片を１０％以下の圧下率で幅方向に熱間圧延する幅方向圧延工程と、前記幅方向圧延後の鋼片を、４０％以下の圧下率で厚み方向に熱間圧延する第一熱間圧延工程と、前記第一熱延工程後の鋼片を、５０％以上の圧下率で熱間圧延する第二熱間圧延工程と、  幅方向圧延工程と第二熱間圧延工程との間に、鋼片の幅方向両端部を加熱装置にて加熱する第二加熱工程を含むことを特徴とする、マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼片を加熱する第一加熱工程と、
前記第一加熱工程で加熱された鋼片を、１０％以下の圧下率で幅方向に熱間圧延する幅方向圧延工程と、
前記幅方向圧延工程後の鋼片を、４０％以下の圧下率で厚み方向に熱間圧延する第一熱間圧延工程と、
前記第一熱間圧延工程後の鋼片を、５０％以上の圧下率で厚み方向に熱間圧延する第二熱間圧延工程と、
前記幅方向圧延工程と前記第二熱間圧延工程との間に、前記鋼片の幅方向両端部を加熱装置にて加熱する第二加熱工程を含むことを特徴とする、マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法。
【請求項２】
前記第二加熱工程は、少なくとも前記鋼片の先端から前記鋼片長さの５０％までの範囲における前記鋼片の幅方向両端部を加熱することを特徴とする請求項１に記載のマルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法。
【請求項３】
前記第二加熱工程で用いる加熱装置にバーナーを使用することを特徴とする請求項１または２に記載のマルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法。
【請求項４】
前記マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法は、複数個の鋼片を連続して流して、複数個のマルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯を得る製造方法であり、
前記複数個の鋼片のうち最初に熱間圧延される先頭鋼片のみ、前記第二加熱工程を用いることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のマルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧下率５０％以上の強圧下条件での熱間圧延時に、鋼帯の幅方向端部に発生する割れを抑制することが可能な、マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱延鋼帯は高温加熱された鋼片を圧延機によって圧延することで作製される。この熱延鋼帯の作製工程において、従来より、特に熱間圧延開始時に鋼片の温度低下による幅方向端部の割れが問題となっている。引用文献１には、圧延材の先端と後端との温度が不均一となることを抑制するために、フィードロールと圧延機とを電源に接続して通電電極とし、ロール間に発生するジュール熱により圧延材を加熱する発明が開示されている。また引用文献２には、エッジドロップを抑制してクラウンを制御するために、複数の仕上げ圧延機の前、または仕上げ圧延機の間にエッジヒーターを設置して熱間圧延を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−４７４０５号公報
【特許文献２】特開平７−８０５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱間圧延用の鋼片は加熱装置で加熱されても、特に熱間圧延開始時に、圧延ロール等に接触することでロール側に吸熱され、鋼片の温度は低下する。特に鋼片の幅方向端部は温度低下が速く、鋼片の端部形状調整の目的で幅方向圧延機（エッジャーロール）を設置した場合、幅方向端部の温度低下はさらに速まる。このような幅方向端部の温度が低下した鋼片、特に高硬度だが延性に乏しいマルテンサイト系ステンレス鋼片に対して、圧下率５０％以上の強圧下条件で熱間圧延を施した際、圧延ロールと鋼帯との接触面積が増大することでより吸熱され、鋼帯の幅方向端部に割れが発生する可能性が高まる。
特許文献１に開示された技術では、電極を全てのロールに設置する必要があるため、圧延機が増える度に電極も増やさなければならず、また熱間圧延中の期間全てにおいて通電しなければならないため、高コストである。特許文献２に開示された技術も、熱間圧延中の期間全てにおいて加熱することを前提としており、強圧下条件での熱間圧延時の熱損失が要因となって端部に発生する割れの抑制については検討されていない。
そこで本発明の目的は、例えば、圧下率５０％以上の強圧下条件で作製された熱延鋼帯の幅方向端部に発生する割れを、設備配置の大きな変更を必要とせず簡易に抑制することができるマルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明は、鋼片を加熱する第一加熱工程と、
第一加熱工程で加熱された鋼片を１０％以下の圧下率で幅方向に熱間圧延する幅方向圧延工程と、
幅方向圧延工程後の鋼片を、４０％以下の圧下率で厚み方向に熱間圧延する第一熱間圧延工程と、
第一熱間圧延工程後の鋼片を、５０％以上の圧下率で厚み方向に熱間圧延する第二熱間圧延工程と、
幅方向圧延工程と第二熱間圧延工程との間に、鋼片の幅方向両端部を加熱装置にて加熱する第二加熱工程を含むことを特徴とする、マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法である。
好ましくは、少なくとも鋼片の先端から鋼片長さの５０％までの範囲における鋼片の幅方向両端部を加熱する。
また好ましくは、第二加熱工程で用いる加熱装置にバーナーを使用する。
また好ましくは、複数個の鋼片を連続して流して、複数個のマルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯を得る製造方法であり、複数個の鋼片のうち最初に熱間圧延される先頭鋼片のみ、第二加熱工程を用いるマルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、大きな装置配置の変更を必要とせずに、例えば、圧下率５０％以上の強圧下条件で作製された熱延鋼帯の幅方向端部に発生する割れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係るマルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法に用いる設備構成の一例を示す模式図である。
【図２】比較例のマルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の割れ発生範囲を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本発明の実施形態を詳しく説明する。本発明の対象となる熱延鋼帯の組成は、例えば、一般的に刃物用鋼帯などに適用されている高炭素のステンレス鋼の組成とすることができる。その組成としては、０．３〜１．５％のＣ、１０〜１８％のＣｒ、１％以下のＳｉ、１．５％以下のＭｎを必須として含有し、必要に応じて３％以下のＭｏを含有するＦｅ基の合金組成とすることが好ましい。図１に本発明で用いる加熱炉から圧延までの装置構成の一例を示す。図１は、加熱炉１と、前記加熱炉で加熱された鋼片１５を幅方向に熱間圧延する幅方向圧延機２と、鋼片１５の幅方向両端部を加熱する端部加熱装置１０と、鋼片１５を厚み方向に熱間圧延する第一熱間圧延機３と、鋼片１５を厚み方向に熱間圧延する第二熱間圧延機４とを備えている。これにより、熱延鋼帯１６が作製される。
【０００９】
＜第一加熱工程＞
まず本発明では、鋼片を加熱炉１にて加熱する第一加熱工程を有する。本発明で用いる鋼片のサイズは、例えば、長さが１０ｍ以下、幅が５００ｍｍ以下、厚みが８０ｍｍ以下であることが好ましい。鋼片の加熱温度は熱間加工性を良くするために、例えば１０００〜１３００℃が好ましい。加熱炉はバーナー式、誘導加熱式や赤外線加熱式等既存の加熱炉から選択することができる。
【００１０】
＜幅方向圧延工程＞
次に、本発明では、第一加熱工程で加熱された鋼片を１０％以下の圧下率で幅方向に熱間圧延する幅方向圧延工程を有する。この幅方向圧延工程では、加熱された鋼片に、エッジャーロール等の幅方向圧延機２によって、圧下率１０％以下の幅方向圧延を行うことができる。より好ましい幅方向の圧下率は、４％以下である。幅方向圧延工程を導入することにより、鋼片の幅形状を矯正しつつ鋼片を次の第一熱間圧延工程に送りこむことができ、加熱工程時に鋼片の表面に発生した酸化スケール等も除去することができる。幅方向圧延機（以下、「エッジャーロール」とも言う）による幅方向の圧下率が１０％を超えると、鋼片とエッジャーロールとの接触面積が過大となるため、鋼片端部に疵や割れ等が発生しやすくなる。上述した幅方向圧延による有利な効果を得るために、幅方向の圧下率は１％以上であることが好ましい。
【００１１】
＜第二加熱工程＞
本発明では、幅方向圧延工程と後述する第二熱間圧延工程との間、つまり、幅方向圧延工程後または後述する第一熱間圧延工程後に、鋼片の両端部を加熱装置にて加熱する第二加熱工程を有する。本工程を備えることで、幅方向圧延工程においてエッジャーロールによる吸熱で、温度が低下している鋼片の幅方向両端部を加熱することにより、第二熱間圧延工程に供給される鋼片の幅方向両端部を高温に保つことができ、鋼片端部の延性を向上させ、第二熱間圧延工程における端部の割れ発生を防止することが可能となる。この第二加熱工程は、幅方向圧延工程で、鋼片が挿入される側のエッジャーロールの表面温度が低温であるとき、または前回の使用から時間が経っているときに用いることで、その効果を発揮する。つまり、鋼片が連続で流される場合の２本目以降の鋼片の場合や、鋼片が挿入される前のエッジャーロールの表面温度がある程度高温状態である場合は、第二加熱工程を必要としない。そのため、熱間圧延工程の全期間に渡ってすべての鋼片の両端部を加熱する必要はなく、低コストに熱延鋼片端部の割れを抑制することができる。ここで、エッジャーロールの表面温度がある程度高温状態であるとは、エッジャーロールの表面温度が例えば１５０℃以上の場合であり、前回の使用から時間が経っている場合とは、例えば前回の使用から１時間以上経過している場合である。なお本実施形態では図１に示すように、幅方向圧延機（エッジャーロール）２と第一熱間圧延機３との間に端部加熱装置１０が設置される。
【００１２】
この第二加熱工程は、より確実に端部割れを抑制するために、少なくとも鋼片の先端から鋼片の長さの５０％までの範囲における鋼片の幅方向両端部を加熱することが好ましい。加熱する範囲が鋼片の長さの５０％未満の場合、鋼帯の幅方向端部が十分に加熱されず、割れが発生し易くなる。
さらに第二加熱工程は、加熱装置にバーナーを使用することが好ましい。エッジヒーター等の装置を適用することも可能であるが、バーナーであれば大きな装置配置の変更を行わずに、簡易に熱間圧延ラインに組み込むことが可能である。またバーナーの火口と鋼帯端部との距離は、１０〜３０ｍｍであることが好ましい。バーナーの火口と鋼帯端部との距離が１０ｍｍ未満の場合、火口の損傷や鋼帯の幅方向端部に接触疵が発生する原因となる。バーナーの火口と鋼帯端部との距離が３０ｍｍを超える場合、割れの発生を抑制するためバーナーの出力を上げる必要があり、生産コストの上昇および火口の寿命低下につながる。
【００１３】
＜第一熱間圧延工程、第二熱間圧延工程＞
次に、本発明では、幅方向圧延工程後の鋼片を、４０％以下の圧下率で厚み方向に熱間圧延する第一熱間圧延工程と、第一熱間圧延工程後の鋼片を、５０％以上の圧下率で厚み方向に熱間圧延する第二熱間圧延工程と、を有する。第一熱間圧延工程の圧下率は３０％以下であることが好ましく、そのため、熱間圧延後の要求板厚を確保するために、第二熱間圧延工程の圧下率は８０％以上であることが好ましい。第二熱間圧延工程では５０％以上と高い圧下率での熱間圧延を行うため、幅方向圧延工程により温度が低下した鋼片端部に、熱損失が要因となる割れが発生しやすい。しかし本発明においては、上述した第二加熱工程により鋼片端部の温度を十分に高く保つことができ、熱損失による端部割れを抑制することができる。また、連続して流される際の先頭鋼片に続く後続の鋼片は、先頭鋼片の熱によりエッジャーロールが暖められ、エッジャーロールによる吸熱で鋼片端部の温度低下が抑制されるため、熱損失による端部割れを抑制することができる。尚、第一熱間圧延機による圧下率が４０％を超える場合、材料のエッジドロップが大きくなり、幅方向の板厚精度が劣化する。
【実施例】
【００１４】
以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
表１に示す組成を有するマルテンサイト系ステンレス鋼の鋼塊を作製した後、熱間鍛造を行って鋼片を作製した。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
作製した鋼片を本発明例１用、本発明例２用、本発明例３用、本発明例４用及び比較例用として、それぞれ１０本用意した。そして、それぞれ１０本の鋼片を次の工程に連続して流した。まず、第一加熱工程として加熱炉で１０００℃から１３００℃に加熱し、幅方向の圧下率が５％の幅方向圧延工程を行った。次いで、板厚方向の圧下率が２０〜３０％である第一熱間圧延工程を行い、板厚方向の圧下率が８０〜９０％である第二熱間圧延工程を行い、マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯を作製した。また先頭鋼片が挿入される前のエッジャーロールのロール表面温度は６０〜８０℃であった。本発明例１〜４に対しては、１０本のうちの先頭鋼片のみ表２で示す条件で、幅方向圧延工程後に酸素とアセチレンとの混合ガスを燃料とするバーナーにより、アセチレンガスの圧力を０．７ＭＰａ、酸素ガスの圧力を１．０ＭＰａに設定して鋼片の両端部を加熱した。尚、この両端部の加熱の際、鋼片の搬送速度は２〜３ｍ/ｍｉｎ、バーナーの火口と鋼片端部との距離は１０〜３０ｍｍであった。その後先頭鋼片から作製された熱延鋼帯の先端部からサンプルを採取し、両端部の割れの状態を観察した。結果を表２の両端部割れの評価に示す。尚、２本目以降の鋼片は、本発明例１〜４および比較例１１ともに端部の割れは生じなかった。
【００１７】
【表２】
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【００１８】
表２より、本発明例１〜本発明例４のサンプルは、第二加熱処理を行っていない比較例１１よりも両端部の割れが抑制できていることを確認できた。特に、僅かに割れが発生している本発明例３、４と比較して、本発明例１、本発明例２のサンプルは、両端部に割れがほぼ発生しておらず、非常に良好な結果であった。対して、比較例１１には、鋼帯先端から長さ方向に鋼帯長の１０.５％程度、端部から幅方向に鋼帯幅の２．８％程度の範囲における鋼帯表面（図２の２５ａ、２５ｂ）および鋼帯の両側面（図２の２６ａ）に延性低下が要因と考えられる割れが発生していた。
【符号の説明】
【００１９】
１．加熱炉
２．幅方向圧延機
３．第一熱間圧延機
４．第二熱間圧延機
１０．端部加熱装置
１５．鋼片
１６．熱延鋼帯
２０．熱延鋼帯先端
２５ａ、２５ｂ．熱延鋼帯表面の割れ発生領域
２６ａ．熱延鋼帯側面の割れ発生領域
Ｌ．熱延鋼帯の長さ方向
Ｗ．熱延鋼帯の幅
ｔ．熱延鋼帯の厚み
【図１】
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【図２】
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