JPH1171616A - 複相組織ステンレス鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形状が良好で、かつ高強度高延性を有する複
相組織ステンレス鋼帯を製造する。 【解決手段】 少なくとも０．１重量％以下の炭素と、
１０〜２０重量％のクロムとを含有する冷間圧延ステン
レス鋼帯６に、熱処理が所定張力のもとで施される。熱
処理では、前記ステンレス鋼帯は加熱炉３でフェライト
＋オーステナイトの二相域となる温度以上、１１００℃
以下の温度に加熱され、引き続き空冷帯４で前記加熱温
度から８０℃までの冷却速度が３０〜１００℃／ｓｅｃ
となるように冷却され、さらに水冷帯５で８０℃以下か
ら水冷される。冷却時にオーステナイトがマルテンサイ
トに変態するので、高強度高延性のフェライト＋マルテ
ンサイトの複相組織が形成される。また適正な張力のも
とで冷却制御が行われるので、形状の良好な複相組織ス
テンレス鋼帯が製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実質的にフェライ
ト＋マルテンサイトの混合組織から成る複相組織ステン
レス鋼帯の製造方法に関し、特に熱処理における加熱後
の冷却方法に特徴のある複相組織ステンレス鋼帯の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】クロムを主合金成分として含有するいわ
ゆるクロムステンレス鋼帯には、マルテンサイト系およ
びフェライト系ステンレス鋼帯がある。これらは、いず
れもニッケル含有率が少なく安価であること、また強磁
性で熱膨張係数が小さいなどの特性を有することから電
子機器および精密機械部品分野での需要が増大しつつあ
る。しかしながら、前記需要増大に伴ってクロムステン
レス鋼帯に対する要求特性も厳しくなってきており、た
とえば、高強度と高延性という相反する特性を兼備した
もの、また形状や板厚精度に優れたものなど諸特性を併
せ持つものが望まれるようになっている。前記クロムス
テンレス鋼帯の製造方法に関しては、次のような先行技
術が開示されている。

【０００３】特開昭６３−７３３８号公報には、高温で
フェライト＋オーステナイト二相組織を呈するように成
分調整したクロムステンレス鋼のスラブを熱間圧延およ
び冷間圧延を経て冷間圧延鋼帯となし、仕上げ熱処理と
して前記二相組織を呈する適正温度域に加熱し、適正冷
却速度で冷却して実質的にフェライト＋マルテンサイト
の二相混合組織とした高強度高延性複相組織クロムステ
ンレス鋼帯の製造方法が開示されている。

【０００４】特開平７−１３８７０４号公報には、熱間
圧延性を向上させるためにＢ，ＲＥＭなどを添加し、さ
らにＣ，Ｎ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｓｉを成分調整
したクロムステンレス鋼のスラブを製造し、前記スラブ
から熱間圧延および冷間圧延を経て冷間圧延鋼帯を製造
し、連続熱処理炉でフェライト＋オーステナイト二相域
温度に加熱し、適正冷却速度で冷却して実質的にフェラ
イト＋マルテンサイトとした高強度高延性複相組織ステ
ンレス鋼帯の製造方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように先行技術
には、高強度と高延性という相反する特性を兼備した複
相組織ステンレス鋼帯の製造方法が開示されている。し
かしながら、先行技術における熱処理時の冷却条件は強
度、延性などの材質面から決定されており、前記ステン
レス鋼帯の冷却後の形状を考慮して決定されていない。
したがって、先行技術における前記ステンレス鋼帯の形
状は変動しやすく、目標形状を確保することが困難であ
る。また、前記複相組織ステンレス鋼帯は低温域にマル
テンサイト変態終了温度（Ｍｆ点）を有するので、水冷
時にクエンチシワが発生しやすいという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、前記問題を解決し、形状
が良好で、かつ高強度高延性である複相組織ステンレス
鋼帯の製造方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも
０．１０重量％以下の炭素と、１０．０〜２０．０重量
％のクロムとを含有するステンレス鋼のスラブに熱間圧
延および冷間圧延を施して冷間圧延鋼帯とし、前記冷間
圧延鋼帯に、フェライト＋オーステナイトの二相域とな
る温度以上、１１００℃以下の温度に加熱し、引き続き
少なくとも前記加熱温度から８０℃までの冷却速度が３
０〜１００℃／ｓｅｃとなるように冷却する熱処理を所
定張力のもとで施すことを特徴とする複相組織ステンレ
ス鋼帯の製造方法である。

【０００８】本発明に従えば、適正成分を有するステン
レス冷間圧延鋼帯に熱処理が施され、少なくともフェラ
イト＋オーステナイトの二相域となる温度以上の加熱温
度から８０℃まで所定の冷却速度で冷却されるので、オ
ーステナイト相がマルテンサイト相に変態し、実質的に
フェライト＋マルテンサイトの二相混合組織が得られ
る。前記マルテンサイト相は高強度であり、前記フェラ
イト相は高延性である。したがって、前記熱処理によっ
て高強度と高延性とを兼備した複相組織ステンレス鋼帯
が確実に製造される。また、前記熱処理が所定張力のも
とで冷却速度を制御して行われるので、ステンレス冷間
圧延鋼帯の平坦度が加熱時に付与された張力によって向
上し、向上した平坦度が冷却時に低下しないで維持され
る。したがって、形状の良好な複相組織ステンレス鋼帯
が確実に製造される。

【０００９】また本発明は、前記熱処理の冷却時に、前
記冷間圧延鋼帯が８０℃以下の温度まで冷却された後に
水冷を行うことを特徴とする。

【００１０】本発明に従えば、前記ステンレス鋼のマル
テンサイト変態終了温度にほぼ等しい８０℃以下から水
冷が行われるので、水冷によるクエンチシワの発生が確
実に防止される。

【００１１】また本発明の前記所定張力は、３〜５Ｎ／
ｍｍ²の範囲の値に選ばれることを特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、張力が適正範囲の値に選
ばれるので、平坦度不良の発生を防止することができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を好適に実施する
ことのできる連続焼鈍炉の構成を簡略化して示す断面図
である。連続焼鈍炉１は、加熱炉３と空冷帯４と、水冷
帯５とを備えて構成され、ステンレス鋼帯６の走行方向
７の上流側からこの順序に配置されている。加熱炉３は
大気開放型のカテナリ式直火炉であり、図示しないバー
ナによって炉内を通過するステンレス鋼帯６を大気中で
直火加熱する。空冷帯４は、複数の空気ヘッダ８を前記
走行方向７に沿って配設した空冷ゾーンであり、空気ヘ
ッダ８に設けられた複数の空気ノズル９から圧縮空気を
噴射して、加熱されたステンレス鋼帯６を冷却する。前
記空気ヘッダ８は、ステンレス鋼帯６の幅方向に延びる
管状部材であり、ステンレス鋼帯６の表裏面を臨む位置
に対向して設けられている。なお空気ノズル９は、空気
ヘッダ８の長手方向に等間隔をあけて設けられている。
水冷帯５は、複数の水ヘッダ１０を前記走行方向７に沿
って配設した水冷ゾーンであり、水ヘッダ１０に設けら
れた複数の水ノズル１１から冷却水を噴射して、空気冷
却されたステンレス鋼帯６を水冷する。水ヘッダ１０お
よび水ノズル１１の構成は、前記空気ヘッダ８および空
気ノズル９の構成と同一である。

【００１４】加熱炉３、空冷帯４および水冷帯５の出側
には、第１温度計１３、第２温度計１４および第３温度
計１５がそれぞれ設けられており、加熱あるいは冷却さ
れたステンレス鋼帯６の幅方向中央部の温度を非接触で
測定する。加熱炉３、空冷帯４および水冷帯５の入出側
には、第１〜第４支持ロール１６〜１９がそれぞれ設け
られており、ステンレス鋼帯６を回転自在に支持する。
第１支持ロール１６は、たとえば鋼製ロールであり、加
熱炉３の入側に設けられている。第２支持ロール１７
は、たとえばセラミックスファイバロールであり、加熱
炉３と空冷帯４との間に設けられている。第３支持ロー
ル１８は、たとえばセラミックスファイバロールであ
り、空冷帯３と水冷帯４との間に設けられている。第４
支持ロール１９は、たとえばゴムロールであり、水冷帯
４の出側に設けられている。第１支持ロール１６の上流
側には、第１ブライドルロール２３が設けられており、
第４支持ロール１９の下流側には第２ブライドルロール
２４が設けられている。第１および第２ブライドルロー
ル２３，２４は、その回転速度の差に基づいてステンレ
ス鋼帯６の張力を所定値になるように制御する。

【００１５】ステンレス鋼帯６は、第１ブライドルロー
ル２３に巻き掛けられて下流側に搬送され、加熱帯３で
所定温度に加熱され、空冷帯４で所定温度までエアジェ
ット冷却され、水冷帯５で常温まで水冷され、さらに第
２ブライドルロール２４に巻き掛けられて下流側に搬送
される。第２ブライドルロール２４の下流側には、デス
ケーリング装置（図示せず）が配置されており、加熱炉
３において生成した酸化スケールの脱スケール処理が行
われる。

【００１６】本発明にかかわるステンレス鋼帯６の化学
成分は、熱処理によって実質的にマルテンサイト＋フェ
ライトの二相混合組織の得られる成分系であることが必
要であり、少なくとも０．１０重量％以下の炭素と、１
０．０〜２０．０重量％のクロムとを含有することが好
ましい。炭素量については、多すぎると熱処理後に生成
するマルテンサイト相が多くなり、場合によっては１０
０％マルテンサイト相となるとともに、マルテンサイト
相そのものの硬さも非常に高くなるので、高強度は得ら
れるものの延性が低下する。したがって、前記ステンレ
ス鋼帯の炭素量の上限は０．１０％とするのが好まし
い。クロム量については、ステンレス鋼としての耐食性
を維持する上で１０．０％は最低限必要であり、多すぎ
るとマルテンサイト相を生成させて高強度を得るのに必
要なオーステナイト生成元素の量が多くなるので、２
０．０％を上限とするのが好ましい。

【００１７】図１に示す連続焼鈍炉１に通板される前記
ステンレス鋼帯６は、前記化学成分を含有するステンレ
ス鋼のスラブに通常の方法で熱間圧延および冷間圧延を
施すことによって製造される。このようにして製造され
た冷間圧延鋼帯であるステンレス鋼帯６には、連続焼鈍
炉１において熱処理が施される。この熱処理における加
熱温度の下限については、フェライト＋オーステナイト
の二相域となる温度とすることが必要である。これは、
熱処理後に実質的にマルテンサイト＋フェライトの二相
混合組織を得るための必要条件である。前記加熱温度の
下限値は、たとえば８００℃である。前記加熱温度の上
限については、高すぎると強度上昇が飽和するととも
に、省エネルギの面でも不利となるので、１１００℃を
上限とするのが好ましい。この加熱処理は前記加熱炉３
において行われ、加熱温度は第１温度計１３の測定値に
基づいて所定温度に制御される。

【００１８】前記熱処理の冷却条件としては、少なくと
も前記加熱温度から８０℃までの冷却速度が３０〜１０
０℃／ｓｅｃであることが好ましい。冷却速度を制御す
べき温度範囲として前記加熱温度から８０℃までが選ば
れたのは、多数の操業実績に基づくものであり、この温
度範囲の冷却速度を制御することによって、前記ステン
レス鋼帯６の冷却時の形状低下が防止され、冷却後に良
好な形状が得られる。また、この８０℃という温度は前
記ステンレス鋼帯６のマルテンサイト変態終了温度（Ｍ
ｆ点）とほぼ一致している。

【００１９】前記温度範囲の冷却速度が３０〜１００℃
／ｓｅｃの範囲の値に選ばれたのは、１００℃／ｓｅｃ
を超える冷却速度では急激なマルテンサイト変態と熱収
縮とによって形状の変動が大きく、要求される平坦度を
満たすことができないからであり、３０℃／ｓｅｃ未満
の冷却速度では前記ステンレス鋼帯６の板幅方向の温度
が均一でないときには、板幅方向の位置によってマルテ
ンサイト変態の開始点が異なり、それによって平坦度の
低下が生ずるからである。前記温度範囲における冷却処
理は、前記空冷帯４において圧縮空気を空気ノズル１０
から噴射することによって行われ、冷却温度は第２温度
計１４の測定値に基づいて８０℃以下になるように制御
される。なお空冷帯４における形状不良としては、１０
０℃／ｓｅｃを超える冷却速度では主として耳伸びが発
生しやすく、３０℃／ｓｅｃ未満の冷却速度では主とし
て中伸びが発生しやすい。

【００２０】冷却温度８０℃以下における冷却処理は、
前記水冷帯５において冷却水を水ノズル１１から噴射す
ることによって行われ、冷却終了温度は第３温度計１５
の測定値に基づいて常温になるように制御される。この
ように、マルテンサイト変態終了温度以下から水冷が行
われるので、水冷によるクエンチシワの発生を確実に防
止することができる。したがって、実質的にフェライト
＋マルテンサイトの二相混合組織から成る複相組織ステ
ンレス鋼帯の平坦度の低下を防止することができる。な
お、前記水冷帯５において冷却水を噴射しないで、すな
わち水冷を行わないで冷却処理を行ってもよい。この場
合には、空冷帯４において前記ステンレス鋼帯６をゴム
ロールである第４支持ロール１９の耐熱温度以下まで冷
却する必要がある。

【００２１】前記熱処理中、前記ステンレス鋼帯６には
第１および第２ブライドルロール２３，２４によって所
定張力が付与される。前記所定張力は３〜５Ｎ／ｍｍ²
の範囲の値に選ばれることが好ましい。これは、５Ｎ／
ｍｍ²を超える張力を付与すると前記ステンレス鋼帯６
に筋伸びが発生するからであり、３Ｎ／ｍｍ²未満の張
力では通板性が悪く、かつステンレス鋼帯６のたるみに
よってすり疵が発生するからである。これに対して、３
〜５Ｎ／ｍｍ²の張力範囲では、通板性が良好であるば
かりでなく、加熱炉３内においてヒートフラットニング
効果によって前記ステンレス鋼帯６の平坦度が向上す
る。さらにこの適正な張力と前記適正な冷却条件との相
乗効果によって、加熱処理中に向上した前記ステンレス
鋼帯６の平坦度が冷却処理中に低下しないで維持され
る。したがって、形状の良好な複相組織ステンレス鋼帯
を確実に製造することができる。

【００２２】本実施の形態では、少なくとも前記ステン
レス鋼帯６の加熱温度から８０℃までの冷却が空冷帯４
における空気噴射によって行われるように構成されてい
るけれども、この冷却の方法としては気体および液体の
冷却媒体を前記ステンレス鋼帯６に吹き付ける方法であ
ってもよく、水冷ロールを前記ステンレス鋼帯６に接触
させて冷却するロール冷却方式であってもよい。

【００２３】（実施例１）実施例１は、表１に示すよう
にステンレス鋼帯の機械的性質について本発明の化学成
分を満たす発明例とそれを満たさない比較例とを比較し
たものである。実施例１において使用したステンレス鋼
帯は板厚１．０ｍｍ、板幅１２５０ｍｍの冷間圧延鋼帯
であり、その化学成分および熱処理条件は表１に示すと
おりである。ここで注目すべきは、比較例の炭素含有率
が０．１６％であり、本発明の成分範囲から外れている
点である。熱処理は、図１に示す連続焼鈍炉１において
実施され、熱処理条件は発明例および比較例とも本発明
の条件を満たしている。さらに冷却速度は加熱温度から
８０℃までの冷却速度を示す。表１から、発明例はフェ
ライトとマルテンサイトとから成る複相組織であり、高
強度と高延性とを兼備したいわゆる強度延性バランスの
優れた機械的性質を示すのに対して、比較例はマルテン
サイト単相組織であり、極めて高強度であるものの延性
が著しく劣ることが判る。したがって、本発明に従えば
高強度高延性の複相組織ステンレス鋼帯を確実に製造す
ることができる。

【００２４】

【表１】

【００２５】（実施例２）実施例２は、表２に示すよう
にステンレス鋼帯の形状について本発明の熱処理条件お
よび張力条件を満たす発明例とそれを満たさない比較例
とを比較したものである。実施例２において使用したス
テンレス鋼帯の化学成分は表１の鋼Ｎｏ１と同一であ
り、その寸法、熱処理条件、張力条件は表２に示すとお
りである。ここで注目すべきは、比較例１〜３では冷却
速度制御の行われる終点温度である空冷帯出側の材料温
度が本発明から外れていることと、比較例４〜７では張
力条件が本発明から外れていることと、比較例８〜９で
は冷却速度が本発明から外れていることである。熱処理
は図１に示す連続焼鈍炉１において実施され、熱処理の
冷却速度は表２に示す加熱温度から空冷帯出側の材料温
度までの冷却速度を表す。さらに表２に示す形状評価欄
の○印は形状が良好であることを表す記号であり、×印
は形状が不良であることを表す記号である。表２から、
本発明の熱処理条件および張力条件をすべて満たす発明
例１〜５は、いずれも平坦度を表す耳高さが小さく、形
状評価が良好であるのに対して、本発明の熱処理条件お
よび張力条件から一部外れている比較例１〜９は耳高さ
が大きく、形状評価が不良であることが判る。したがっ
て、本発明に従えば、形状の優れた複相組織ステンレス
鋼帯を確実に製造することができる。

【００２６】

【表２】

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、実質的に
フェライト＋マルテンサイトの二相混合組織が得られる
ので、高強度と高延性とを兼備した複相組織ステンレス
鋼帯が確実に製造される。また、熱処理が所定張力のも
とで冷却速度を制御して行われるので、形状の優れた複
相組織ステンレス鋼帯が確実に製造される。したがっ
て、製造歩留りが大幅に向上する。

【００２８】また本発明によれば、前記ステンレス鋼の
マルテンサイト変態終了温度以下から水冷が行われるの
で、水冷によるクエンチシワの発生が確実に防止され
る。

【００２９】また本発明によれば、張力が適正範囲の値
に選ばれるので、平坦度不良の発生を防止することがき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を好適に実施することのできる連続焼鈍
炉の構成を簡略化して示す断面図である。

【符号の説明】

１ 連続焼鈍炉 ３ 加熱炉 ４ 空冷帯 ５ 水冷帯 ６ ステンレス鋼帯 １３ 第１温度計 １４ 第２温度計 １５ 第３温度計 １６ 第１支持ロール １７ 第２支持ロール １８ 第３支持ロール １９ 第４支持ロール ２３ 第１ブライドルロール ２４ 第２ブライドルロール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも０．１０重量％以下の炭素
   と、１０．０〜２０．０重量％のクロムとを含有するス
   テンレス鋼のスラブに熱間圧延および冷間圧延を施して
   冷間圧延鋼帯とし、 前記冷間圧延鋼帯に、フェライト＋オーステナイトの二
   相域となる温度以上、１１００℃以下の温度に加熱し、
   引き続き少なくとも前記加熱温度から８０℃までの冷却
   速度が３０〜１００℃／ｓｅｃとなるように冷却する熱
   処理を所定張力のもとで施すことを特徴とする複相組織
   ステンレス鋼帯の製造方法。
2. 【請求項２】 前記熱処理の冷却時に、前記冷間圧延鋼
   帯が８０℃以下の温度まで冷却された後に水冷を行うこ
   とを特徴とする請求項１記載の複相組織ステンレス鋼帯
   の製造方法。
3. 【請求項３】 前記所定張力は、３〜５Ｎ／ｍｍ²の範
   囲の値に選ばれることを特徴とする請求項１または２記
   載の複相組織ステンレス鋼帯の製造方法。