(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディンプルを多数散在させた冷却ドラムの壁面に同期して鋳片が移動する双ロール式連続鋳造機により薄肉鋳片を鋳造し、引き続いて熱間圧延し、焼鈍し、熱延焼鈍鋼帯として巻き取り、その後デスケール処理を行うステンレス鋼帯の製造方法において、鋳造直後から熱間圧延開始までの間における温度、および雰囲気中の水分濃度を下記式で表される値以上とすることを特徴とする双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
Ｔ≧９２５  かつ
Ｔ≧１４２５−１５×Ｖ  かつ
Ｔ≧１２２５−５×Ｖ
ただし  Ｔ：鋳片温度（℃）、Ｖ：水分濃度（ vol％）
【請求項２】
鋳造直後から熱間圧延開始までの間における温度、および雰囲気中の水分濃度と酸素濃度の合計を下記式で表される値以上とすることを特徴とする請求項１記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
Ｔ≧９２５  かつ
Ｔ≧１４２５−１５×Ｖ  かつ
Ｔ≧１２２５−５×Ｖ
ただし  Ｔ：鋳片温度（℃）、Ｖ：水分濃度と酸素濃度の合計（ vol％）
【請求項３】
鋳造直後から熱間圧延までの雰囲気として燃焼ガス、もしくは燃焼ガスを主体として空気、窒素もしくは水蒸気を混合させた雰囲気とすることを特徴とする請求項１または２記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項４】
燃料と混合して燃焼する酸素供給ガスの酸素濃度を空気よりも高くして燃焼させた燃焼ガスを用いることを特徴とする請求項３記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項５】
鋳造後、鋼帯に機械的研削をすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項６】
均一な厚い酸化スケールを生成させた後の熱間圧延を圧下率１５％以上とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項７】
鋳造する薄肉鋳片がオーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項８】
鋳造する薄肉鋳片がフェライト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディンプルを多数散在させた冷却ドラムの壁面に同期して鋳片が移動する双ロール式連続鋳造機により薄肉鋳片を鋳造して、ステンレス鋼帯を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
双ロール式の連続鋳造法においては、特公平４−１３０５３号公報、特公平４−３３５３７号公報にあるように、直径０．１〜１．２mm、深さが５〜１００μｍのディンプルを有する冷却ドラム間に溶鋼を注入して薄帯状鋳片を得る。このディンプルは鋳造割れを安定的に防止するために形成しておくものであるが、このようにして鋳造された鋳片の表面には、ディンプルが転写された微小突起が多数残存する。
【０００３】
このような微小突起の消滅方法については、特開平８−３００１０７号公報に開示された方法、すなわち、ディンプルの散在した冷却ドラムで鋳造して得られた薄肉鋳片を、１５％以上の圧下率で熱間圧延することにより、薄肉鋳片の表面に転写された微小突起を圧下・消滅させる方法がある。
【０００４】
また、特開平８−１６５５２３号公報には、ショットブラスト法によりランダムなディンプルを多数散在させた冷却ドラムで鋳造した鋳片を、１０％以上の圧下率の熱間圧延を行い、鋳片に転写したディンプルを圧下消滅する方法が開示されている。
以上のような方法で、鋳片の表面粗さを小さくすることができ、転写ディンプルの凹凸の残存に起因した光沢不良を改善することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、さらに詳細な検討を行った結果、特開平８−３００１０７号公報に示された方法で熱延鋼帯を製造し、その後ショットブラストでメカニカルデスケーリングおよび酸洗を行った場合、ディンプルの転写した突起部が熱延時にスケールを巻込んで円状あるいは半月状の倒れ込み疵となり、その部分のデスケーリング性が極度に低下することが分かった。
【０００６】
本発明は、従来技術では達成できなかったステンレス鋼帯のディンプル転写部に起因する倒れ込み疵を根本的に防止し、鋼帯のデスケール処理時間を短縮すると共に、冷延鋼帯表面品位を良好にすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を要旨とする。
（１）  ディンプルを多数散在させた冷却ドラムの壁面に同期して鋳片が移動する双ロール式連続鋳造機により薄肉鋳片を鋳造し、引き続いて熱間圧延し、焼鈍し、熱延焼鈍鋼帯として巻き取り、その後デスケール処理を行うステンレス鋼帯の製造方法において、鋳造直後から熱間圧延開始までの間における温度、および雰囲気中の水分濃度を下記式で表される値以上とすることを特徴とする双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
Ｔ≧９２５  かつ
Ｔ≧１４２５−１５×Ｖ  かつ
Ｔ≧１２２５−５×Ｖ
ただし  Ｔ：鋳片温度（℃）、Ｖ：水分濃度（ vol％）
【０００８】
（２）  鋳造直後から熱間圧延開始までの間における温度、および雰囲気中の水分濃度と酸素濃度の合計を下記式で表される値以上とすることを特徴とする前記 (1)記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
Ｔ≧９２５  かつ
Ｔ≧１４２５−１５×Ｖ  かつ
Ｔ≧１２２５−５×Ｖ
ただし  Ｔ：鋳片温度（℃）、Ｖ：水分濃度と酸素濃度の合計（ vol％）
（３）  鋳造直後から熱間圧延までの雰囲気として燃焼ガス、もしくは燃焼ガスを主体として空気、窒素もしくは水蒸気を混合させた雰囲気とすることを特徴とする前記 (1)または(2) 記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
【０００９】
（４）  燃料と混合して燃焼する酸素供給ガスの酸素濃度を空気よりも高くして燃焼させた燃焼ガスを用いることを特徴とする前記 (3)記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
（５）  鋳造後、鋼帯に機械的研削することを特徴とする前記 (1)乃至(4) のいずれか１項に記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
【００１０】
（６）  均一な厚い酸化スケールを生成させた後の熱間圧延を圧下率１５％以上とすることを特徴とする前記 (1)乃至(5) のいずれか１項に記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
（７）  鋳造する薄肉鋳片がオーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする前記 (1)乃至(6) のいずれか１項に記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
（８）  鋳造する薄肉鋳片がフェライト系ステンレス鋼であることを特徴とする前記 (1)乃至(6) のいずれか１項に記載の双ロール式連続鋳造機による酸洗性の優れたステンレス鋼帯の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明者らは種々の詳細な検討を行った結果、双ロール式の連続鋳造法におけるステンレス鋼帯のディンプル転写部に発生する倒れ込み疵を根本的に防止する方法として、熱間圧延直前の鋳片表面に均一な厚い酸化スケールを生成させることが最も有効であることを見出した。以下、実験結果に従い説明する。
【００１２】
双ロール式の連続鋳造法により、直径０．１〜１．２mm、深さが５〜１００μｍのディンプルを有する冷却ドラム間に溶鋼を注入し、鋳造割れのない３〜５mm厚のオーステナイト系ステンレス鋼の薄帯状鋳片を得た。鋳造後の鋳片表面には、冷却ドラム表面のディンプルの転写したＲmax ６５〜１００μｍの微小突起が見られた。
【００１３】
これらの鋳片を鋳造後直ちに、ＬＰＧを燃料ガスとし、酸素供給ガス中の酸素濃度を調整し、またさらに水蒸気を吹き込むことでＨ2 Ｏ濃度を変更させた燃焼ガスを雰囲気とし、温度を変更して加熱した鋼帯を作製した。このときの雰囲気中滞在時間は１０秒であった。
【００１４】
この直後に、常温まで冷却した後に観察した鋼帯表層の酸化スケールの、雰囲気中Ｈ2 Ｏ濃度・温度毎の生成状況を図１に示す。この鋳片を引き続き１１５０℃、圧下率２０％で熱間圧延後、１０７０℃で焼鈍し、熱延焼鈍鋼帯として巻き取った。
図１中の○印は鋼帯表面に均一な厚い酸化層が生成したもので、この範囲を〔領域Ａ〕とする。×印は極薄スケールまたは以上酸化ノジュールが生成したものを示し、この範囲を〔領域Ｂ〕とする。
【００１５】
図２に、生成したスケールを模式的に示す。すなわち、図２（Ａ）は異常酸化ノジュール２を生成した鋳片１表面を拡大した顕微鏡写真の模式図であり、図２（Ｂ）は均一な厚い酸化スケールを生成した鋳片１表面を拡大した顕微鏡写真の模式図である。図中の３は薄い保護性酸化被膜、５は空孔を示す。
【００１６】
巻き取った鋼帯は引き続きショットブラストにてメカニカルデスケーリングした後、１００ｇ／Ｌ硝酸、１５０ｇ／Ｌ弗酸、７０℃の硝弗酸溶液で酸洗し、デスケールが完了するのに要する酸洗時間を測定した。雰囲気条件とデスケール完了時間との関係を図４に示す。
【００１７】
燃焼ガス中で加熱雰囲気と温度を図１の〔領域Ｂ〕の条件で加熱した場合には、直径０．５〜１．５mmの円状あるいは半月状にスケールが残存している部分が除去されにくく、この部分をデスケールするために最大１１０sec という長時間の浸漬時間を必要とした。
一方、図１の〔領域Ａ〕の条件で加熱した場合には、３０sec 以内にデスケールを完了することができた。
【００１８】
このように、デスケールを短時間で容易に行うことができる均一な厚い酸化スケールを生成する〔領域Ａ〕は、図１において実線で示した範囲であり、鋳片温度Ｔ（℃）は下式で表すことができる。
Ｔ≧９２５  かつ
Ｔ≧１４２５−１５×Ｖ  かつ
Ｔ≧１２２５−５×Ｖ
ただし  Ｔ：鋳片温度（℃）、Ｖ：水分濃度と酸素濃度の合計（ vol％）
【００１９】
このように、均一な厚い酸化スケールを生成させることで、円状あるいは半月状のスケール残存部が生じなくなるのは以下の理由による。
すなわち、冷却ドラム表面のディンプルの転写した微小突起はＲmax ６５〜１００μｍある。平滑な鋳造表面との高さの差が限界高さを超えた微小突起は、続く熱延で被さり状の形態になる。
これに対し、均一な厚い酸化スケールを生成させると、この突起部分の酸化が特に進行し、高さが均一化される。それにより限界高さ以下となった微小突起は、熱間圧延により被さり状とならないためである。
【００２０】
次に、本発明における製造条件の限定理由について説明する。
鋳造直後から熱間圧延までの間の温度および雰囲気の範囲は、図１に示す結果より求めた。図１の領域Ａ、すなわち均一な厚い酸化スケールの生成領域で処理した鋼帯では、ディンプルによる突起は酸化され、その後の熱間圧延において被さり状とならない。一方領域Ｂの条件では、表面のスケールが薄いため十分にディンプルによる突起が解消しないか、または異常酸化ノジュールと呼ぶ瘤状の表面欠陥が発生し、表面性状が劣化する。
【００２１】
なお図１は、オーステナイト系ステンレスを処理したときの状態を示したものであるが、よりＣｒ量の少ないフェライト系ステンレスや普通鋼では酸化反応が進行しやすいため、領域Ａの境界温度、Ｈ2 Ｏ濃度はより低くとることができる。
【００２２】
鋳造直後から熱間圧延までの間を酸化性雰囲気とする方法はどのような方法でも良いが、単純なガス吹き込み、たとえば窒素に水蒸気を混合して吹き込むのでは温度の低下が大きいことから、鋼帯を直火で加熱し、かつその燃焼ガスを雰囲気とすることが、コストや設備構成、さらに操業条件を調整するためには最適である。
燃料ガスとしてＬＮＧ、ＬＰＧ、ＣＯＧを用い、酸素供給ガスとともに燃焼させるが、さらに図３に示すように、酸素供給ガス中の酸素濃度を高くすることで、雰囲気中の酸化度を容易に高めることができる。
【００２３】
そしてこれにさらに水蒸気を添加して、酸化度をさらに高めることもできる。またＨ2 Ｏと共に、もしくは水蒸気の一部または全部に代えて酸素を含ませても良い。
加熱雰囲気の温度は、高温ほど均一な厚い酸化スケールを生成し易いが、鋼帯の温度との対応で図１の領域Ａになるようコントロールする。
【００２４】
均一な厚い酸化スケールを生成させた後の熱間圧延を圧下率１５％以上とする理由は、以下の通りである。
１５％以上の圧下を加え、焼鈍することは、冷間圧延後の表面に鋳片の粗大な結晶粒が原因として発生するローピング（表面肌荒れ）発生を防止するためである。これは、鋳片に歪みを付与し加熱することで組織を等軸かつ微細化するための条件であり、この圧下率未満では良好な再結晶組織が得られない。またこの熱延温度は、９００℃未満では圧延ロールに疵が付き、また、１２００℃を超えると圧延ロールの摩耗が大きくなるので、９００〜１２００℃の温度範囲が好ましい。
【００２５】
熱延後の焼鈍温度は、１０００℃未満では再結晶が進まず、また１１５０℃を超えると粒成長が生じてしまい、組織を適切な等軸かつ微細粒にすることができないので、１０００〜１１５０℃が好ましい。
また、焼鈍後は硝弗酸酸洗を適用したデスケール酸洗時に粒界腐食を生じさせないようにするため、直ちに水冷して６００℃以下で巻き取る。
【００２６】
このようにして得られた熱延鋼帯を冷延する前処理として、上記方法で製造された熱延板にデスケール処理を施す。
デスケール処理は、例えばメカニカルデスケーリング後、酸溶液に浸漬して実施する。メカニカルデスケーリングはショットブラスト、砂鉄を高圧水とともに吹き付ける方法、ショットブラストの後に砥石付きの重研削ブラシあるいは砥粒入りブラシロールで研削する方法等で行う。酸溶液は硝弗酸溶液として、硝酸３０〜２００ｇ／Ｌ（リットル）、弗酸５０〜２００ｇ／Ｌの範囲の溶液を液温２０〜８０℃で浸漬するかスプレーする。
【００２７】
また、硫酸溶液で酸洗した後に、塩酸・硝酸溶液で処理する。この場合の硫酸は３００ｇ／Ｌ以下の濃度で９５℃以下の温度、塩酸・硝酸溶液は塩酸を１１０〜３００ｇ／Ｌ、硝酸を６０〜１１０ｇ／Ｌ、鉄イオンを２０ｇ／Ｌ以上含有する５０〜１００℃の液に浸漬するかスプレーする。
【００２８】
またさらに、燃焼ガス雰囲気で処理する前あるいは処理中に機械的研削を行うことは、短時間に均一な厚い酸化スケールを生成させるために有効である。この機械的研削の方法としては、鋳造直後から熱延直前である１２００〜１３５０℃の高温で行うことから、０．１〜２mm径の鋼線を植毛したロールを用いるブラッシング研削や、研削ディスクなどを用いるのが良い。
【００２９】
【実施例】
［実施例１］
オーステナイト系ステンレス鋼を双ロール式連続鋳造機により鋳造し、３〜５mm厚の薄肉鋳片を鋳造した。表１（表１−１、表１−２）及び表２（表２−１、表２−２）に示すように、得られた鋼帯表面について、鋳造直後に燃焼ガス雰囲気で処理するか、研削後に燃焼ガス雰囲気で処理した。その後熱延し、焼鈍を施し、巻取温度でコイル状に巻き取った。この鋼帯表面のスケールを除去するために、メカニカルデスケーリングを施し、酸洗処理を行った。硝弗酸溶液に浸漬して酸洗した結果を表１（表１−１、表１−２）に、硫酸溶液に浸漬後に引き続き塩酸−硝酸−Ｆｅイオン溶液に浸漬し酸洗した結果を表２（表２−１、表２−２）に示す。
【００３０】
デスケールの完了する硝弗酸の酸洗時間や硫酸酸洗時間に見られる様に、鋳造直後に燃焼ガス雰囲気で処理するか、研削後に燃焼ガス雰囲気で処理して、均一な厚い酸化スケールを生じさせた後、熱延圧下率１５％以上で処理する本発明法によれば、短時間酸洗と冷延鋼帯のローピングが共に良好であった。
【００３１】
この条件外のものでは、ディンプル倒れ込み疵部の律速により、酸洗デスケール時間が長時間になるか、冷延鋼帯のローピングが不良になった。また、巻取温度６００度℃以下と硝弗酸の組合わせ、あるいは硫酸後に塩酸−硝酸−Ｆｅイオンに浸漬する場合は酸洗後の表面には粒界腐食がなく、引き続き冷延して光輝焼鈍しても良好な表面となった。
一方、巻取温度６００℃を超えて巻き取り、硝弗酸酸洗した鋼帯には粒界腐食が生じ、冷延して光輝焼鈍した表面に被さり疵が生じ、製品品質を著しく損ねた。
【００３２】
［実施例２］
フェライト系ステンレス鋼を双ロール式連続鋳造機により鋳造し、３〜５mm厚の薄肉鋳片を鋳造した。得られた鋼帯表面について、表３（表３−１、表３−２）に示す様に、鋳造直後に燃焼ガス雰囲気で処理するか、研削後に燃焼ガス雰囲気で処理し、熱延し、焼鈍を施し、巻取温度でコイル状に巻き取った。この鋼帯表面のスケールを除去するために、メカニカルデスケーリングを施し、硫酸溶液に浸漬して酸洗することでデスケールした。
【００３３】
デスケールの完了する酸洗時間に見られる様に、鋳造直後に燃焼ガス雰囲気で処理するか、研削後に燃焼ガス雰囲気で処理して、均一な厚い酸化スケールを生じさせた後、熱延圧下率１５％以上で処理する本発明法によれば、酸洗の短時間化、冷延鋼帯のローピングおよび冷延し光輝焼鈍した製品板のリジングも良好になった。
この条件外のものは、ディンプル倒れ込み疵部の律速によりデスケール酸洗時間が長時間になるか、冷延鋼帯のローピングおよび冷延し光輝焼鈍した製品板のリジングも不良になった。
【００３４】
【表１】
0003857817.tif 000002
【００３５】
【表２】
0003857817.tif 000003
【００３６】
【表３】
0003857817.tif 000004
【００３７】
【表４】
0003857817.tif 000005
【００３８】
【表５】
0003857817.tif 000006
【００３９】
【表６】
0003857817.tif 000007
【００４０】
【発明の効果】
本発明により、従来技術では達成できなかった鋼帯のディンプル転写部に起因する倒れ込み疵を根本的に防止しすることが出来た。そしてその後に続くデスケーリング処理の時間を大幅に短縮可能となった。例えば、オーステナイト系ステンレス鋼の場合は、デスケーリングが完了する時間が約９０秒から約３０秒まで６０％の時間短縮が可能となり、双ロール式の連続鋳造法特有の倒れ込み疵を根本的に解消できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】双ロール式連続鋳造機により鋳造した薄肉鋳片を、ガス燃料を空気および酸素濃度を変更した酸素供給ガスで燃焼させた燃焼ガス雰囲気中で保持した場合に、燃焼ガス中のＨ2 Ｏ濃度と、加熱雰囲気の温度と、均一な厚い酸化スケールの生成の関係を示す図表である。
【図２】（Ａ）は異常酸化ノジュールを生成した鋳片表面の顕微鏡組織写真の模式図、（Ｂ）は均一な厚い酸化スケールを生成した鋳片表面の顕微鏡組織写真の模式図である。
【図３】ＬＰＧを燃料ガスとして燃焼させた場合の、酸素供給ガス中の酸素濃度と燃焼ガス中のＨ2 Ｏ濃度の関係を示す図表である。
【図４】燃焼ガス中で加熱雰囲気と温度を変更し、加熱する条件と、酸洗時のデスケール完了時間との関係を示す図表である。
【符号の説明】
１：鋳片
２：異常酸化ノジュール
３：薄い保護性酸化被膜
４：均一な厚い酸化スケール
５：空孔
【図１】
0003857817.tif 000008
【図２】
0003857817.tif 000009
【図３】
0003857817.tif 000010
【図４】
0003857817.tif 000011