JP4390962B2 - High purity ferritic stainless steel with excellent surface properties and corrosion resistance - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高純度フェライト系ステンレス鋼に関するものであって、フェライト系ステンレス鋼に特有な耐リジング特性等の表面特性が優れ、また耐食性が優れた高純度フェライト系ステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フェライト系ステンレス鋼は、オ−ステナイト系ステンレス鋼に比べてＮｉ含有量が少なく低価格であるため、建材や厨房器具、また自動車の排気系部品等をはじめ広く使用されている。特に近年の精錬技術の進歩に伴い、精錬時にＣ，Ｎを極力下げて、Ｔｉ等の安定化元素を添加した高純フェライト系ステンレス鋼も多く開発されてきている。この高純度フェライト系ステンレス鋼は、従来のＳＵＳ４３０鋼よりも延性や深絞り特性等の加工特性に優れるのが大きな特徴である。
【０００３】
ところがＳＵＳ４３０鋼と違い極低Ｃ，Ｎのため、製造中にオ−ステナイト相が析出する可能性が殆どないため、鋳造組織が粗大になり易く、且つその影響が製品まで残存しやすい。このため、高純度フェライト系ステンレス鋼においても従来のフェライト系ステンレス鋼と同様に、加工時にオーステナイト系ステンレス鋼では殆ど見られないリジングといわれる表面凹凸が発生する。
【０００４】
このリジングは加工度に比例して大きくなるため、強加工したところでは著しく美観を損ねることになる。また、一旦成形後２次加工を受ける場合は、凹凸によって加工条件が局所的に変化して割れの原因となることもあり、耐リジング特性等の表面特性を改善することが必要である。この点に関し上述のようにリジング対策として、熱延板焼鈍や熱延条件の適正化等が採られてきた。しかしこのような熱延工程の適正化だけでは、リジング特性は改善されるものの、ステンレス鋼の基本特性である耐食性に関しては改善効果は小さい。
【０００５】
また、Ｔｉを添加することによりＣ，Ｎを固定するが、特にＴｉＮは溶鋼中に晶出する場合には鋳片の微細化に寄与するものの、多量に出ると疵の原因となるため、スラブ手入れ等を必要としコストアップの原因となっていた。
【０００６】
更にステンレス鋼の基本特性である耐食性に関しては、従来から介在物に着目したり、また低Ｓ化等の対策により耐銹性を改善する試みがなされてきた。低Ｓ化では精錬コストの上昇など、安価なフェライト系ステンレス鋼のメリットを減少させるなど、実プロセスでは適用に限界がある。
また介在物組成に関しては、特開平１０−２３７５９６号公報に示されるように、複合介在物の組成制御による耐食性改善が開示されている。しかしこの発明では、塩基度はＣａＯ，ＣａＦ₂ を用いて調整するとの通常範囲の技術的記述しかなく、具体的介在物制御方法は開示されておらず、耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼を得ることができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、高純度フェライト系ステンレス鋼のＴｉＮに起因する疵を防止し、且つＮリジング等の表面特性や耐食性も改善した高純度フェライト系ステンレス鋼を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、疵を防止、耐リジング性善や耐食性の改善するため種々の検討を実施し、鋼成分に関して微量成分を制御することで上記課題を解決する方法を見出した。具体的には、Ｍｇ，Ｃａ等の微量成分を規定に加えて、ＴｉとＣ，Ｎ，Ｐ，Ｓ，Ｏの関係を制御することで、疵の防止及び耐リジング特性を改善しつつ、耐食性の低下を防止できることを見いだした。特に、Ｍｇを適量添加することで鋳片組織の微細等軸晶化されることにより、熱延組織集合組織の改善がなされ、リジング特性が改善されることを知見した。
【０００９】
また同時に、精錬時に使用されるＣａＯや介在物性の特性改善に用いられるＣａの影響について詳細に検討し、Ｍｇ、Ｃａを同時に制御することに加え、Ｃ，Ｎを固定するＴｉに関しても、Ｃ，Ｎ，Ｐ，Ｓ，Ｏとの関係を規定することでより耐食性が改善することを知見して、下記の通り本発明を完成した。
【００１０】
即ち本発明は以下の構成を要旨とする。
（１）質量％で
Ｃ ：０．０００５〜０．０３％、 Ｓｉ：０．０１〜１％、
Ｍｎ：０．０１〜１％、 Ｐ ：０．０４％以下、
Ｓ ：０．０１％以下、 Ｃｒ：７〜３０％、
Ｔｉ：０．８％以下、 Ｏ ：０．０１％以下、
Ｎ ：０．０００２〜０．０３％、 Ｍｇ：０．００１４〜０．００６％、
Ｃａ：０．０００５％以下
を含有し、且つＭｇ＋１０ｘＣａ≦０．００６％、Ｔｉ≧１．５ｘ（Ｐ＋Ｓ）＋３ｘＮ＋４ｘ（Ｃ＋Ｏ）、ＴｉｘＮ≦０．００３を満足し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる表面特性及び耐食性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼。
（２）更に質量％で、
Ａｌ：０．００１〜０．２％
を含有することを特徴とする前記（１）記載の表面特性及び耐食性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼。
（３）更に質量％で、
Ｂ ：０．００５％以下
を含有することを特徴とする前記（１）１または（２）に記載の表面特性及び耐食性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼。
（４）更に質量％で、
Ｎｂ：０．０１〜２％、 Ｚｒ：０．０１〜２％、
Ｗ ：０．０１〜２％、 Ｖ ：０．０１〜２％
の１種以上を含有することを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の表面特性及び耐食性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼。
（５）更に質量％で、
Ｍｏ：０．０１〜２％、 Ｓｎ：０．０１〜０．５％、
Ｃｏ：０．０１〜２％、 Ｎｉ：０．０１〜２％、
Ｃｕ：０．０１〜３％
の１種以上を含有することを特徴とする前記（１）１乃至（４）のいずれか１項に記載の表面特性及び耐食性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、高純度フェライト系ステンレス鋼の製造時の疵防止に加え、リジング特性及び耐食性を改善できる。
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、実験室で１１％Ｃｒ−０．００５％Ｃ−０．００７％Ｎ−０．００５％Ｓ−０．０２５％Ｐ−Ｔｉ添加系を基本成分とするフェライト系ステンレス鋼の５０kg鋼塊を溶製した。溶製に際してはＭｇ，Ｃａ等の微量元素と鋳片組織の関係、及び疵の原因と考えられるＴｉＮの晶析出状況について着目して詳細に調査した。また、この鋼塊を実験室で熱延実験を行って３〜５mmの熱延板を製造し、酸洗後、１mm厚みまで冷延し８４０℃にて焼鈍を行い、特性評価用サンプルを作成した。
【００１３】
リジング特性は、製品板の圧延方向からＪＩＳ５号試験試験片を採取し、１６％引張試験後、圧延方向に対して直角方向に粗度計により凹凸を測定した。また耐食性はＪＩＳ Ｇ０５７７に準じて、３０℃の３．５％ＮａＣｌ溶液中にて孔食電位を測定した。測定にあたっては、介在物の影響を明確にするため６００番研磨仕上のままで行い、Ｖｃ’１０を孔食電位として評価した。
【００１４】
その結果、Ｍｇ添加によるリジング特性改善はＭｇ量が５ppm 以上で現れること、疵の原因と考えられるＴｉＮの晶析出については、ＴｉとＮの積が０．００３％以下であれば１０μｍを超える粗大なＴｉＮの出現を防止できること、さらには耐食性の改善効果はＣａ量を５ppm 未満とし、且つＭｇ＋１０Ｃａ≦０．００６％を満足することに加え、Ｔｉ≧１．５ｘ（Ｐ＋Ｓ）＋３ｘＮ＋６ｘ（Ｃ＋Ｏ）とすることで、耐食性をより改善できることが判明した。
【００１５】
リジング特性の改善は、溶鋼中に生成したＭｇ系酸化物による異質核生成による等軸細粒化効果に起因した熱延集合組織改善によるもの、また耐食性改善はＭｇ酸化物やＭｇ系硫化物に加え、Ｃａ酸化物及び硫化物の体積分率低減による銹起点の減少と、上記介在物上へのＴｉ系析出物の析出によるものと考えられる。
【００１６】
図１に、０．１７％Ｔｉ添加材の孔食電位とＭｇ＋１０Ｃａの関係、図２に、０．０８〜０．２Ｔｉ％−０．００１％Ｍｇ−０．０００１％Ｃａ系における、孔食電位に及ぼすＴｉ−１．５ｘ（Ｐ＋Ｓ）＋３ｘＮ＋６ｘ（Ｃ＋Ｏ）の関係を示す。この図に示すごとく、Ｍｇ＋１０Ｃａを０．００６％以下とすること、及びＴｉ≧１．５ｘ（Ｐ＋Ｓ）＋３ｘＮ＋６ｘ（Ｃ＋Ｏ）を満足することで、耐食性の低下を防止できる。
【００１７】
上記の関係について成分範囲を広げて検討した結果、本発明は下記の成分系で成り立つことが判明した。
すなわち、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、質量％で
Ｃ ：０．０００５〜０．０３％、 Ｓｉ：０．０１〜１％、
Ｍｎ：０．０１〜１％、 Ｐ ：０．０４％以下、
Ｓ ：０．０１％以下、 Ｃｒ：７〜３０％、
Ｔｉ：０．８％以下、 Ｏ ：０．０１％以下、
Ｎ ：０．０００２〜０．０３％、 Ｍｇ：０．００１４〜０．００６％、
Ｃａ：０．０００５％以下を含有し、さらに必要に応じ
Ａｌ：０．００１〜０．２％、 Ｂ ：０．００５％以下、
Ｎｂ：０．０１〜２％、 Ｚｒ：０．０１〜２％、
Ｗ ：０．０１〜２％、 Ｖ ：０．０１〜２％、
Ｍｏ：０．０１〜２％、 Ｓｎ：０．０１〜０．５％、
Ｃｏ：０．０１〜２％、 Ｎｉ：０．０１〜２％、
Ｃｕ：０．０１〜３％の１種以上を含有する。
【００１８】
以下に本発明における成分の限定理由を述べる。
Ｃ：Ｃは耐食性の点では有害であり、特に溶接部の耐食性に悪影響を与えるが、現状では０．０００５％未満にするには製造コストが高くなり、また０．０３％を超えて添加すると加工性、靭性及び耐食性が劣化するため、Ｃは０．０００５〜０．０３％とした。
【００１９】
Ｓｉ：Ｓｉは脱酸剤として使用されるが、０．０１％未満では十分な効果がなく、また１％を超えて添加すると脆化を著しく促進させ延性、靭性を劣化させるので、０．０１〜１％を添加する。
【００２０】
Ｍｎ：Ｍｎは脱酸元素として添加するが、０．０１％未満では効果が十分でなく、１％を超えて添加しても効果が飽和するため、０．０１〜１％添加する。
【００２１】
Ｐ：Ｐは熱延時の再結晶を遅らせリジング特性を低下させたり、加工性、耐食性を低下させるため、含有量は少ないほど望ましく、０．０４％以下とする。
【００２２】
Ｓ：Ｓは硫化物として存在すると耐食性低下の原因となるため、本発明では０．０１％以下とした。
【００２３】
Ｃｒ：Ｃｒは本発明の高純度フェライト系ステンレス鋼の主要元素であり、耐食性の観点から７％以上添加する必要がある。しかし、３０％を超えて添加してもコストアップや製造性の低下が大きく、また加工性や靭性が劣化するので、Ｃｒの上限は３０％とした。
【００２４】
Ｔｉ：ＴｉはＣ，Ｎ，Ｐ，Ｓ，Ｏを固定することで、加工性、耐食性の改善に有効な元素であり、０．８％以下で添加し、上記Ｃ，Ｎ，Ｐ，Ｓ，Ｏとの関係でＴｉ≧１．５ｘ（Ｐ＋Ｓ）＋３ｘＮ＋４ｘ（Ｃ＋Ｏ）を満たすように添加する。０．８％を超えて添加しても効果は飽和し、靭性の低下またコストアップの原因となる。
【００２５】
Ｏ：Ｏは酸化物を形成し、鋳造時のノズル詰まりやキズ発生の原因となったり、耐食性を低下させる原因となるため、本発明では０．０１％以下とした。
【００２６】
Ｎ：ＮはＣと同様に含有量が少ないほど耐食性、加工性の点では好ましいが、０．０００２％未満にすることは工業的には困難であり、また０．０３％を超えて添加すると加工性、靭性、耐食性が劣化するため、０．０００２〜０．０３％の範囲とする。
【００２７】
Ｍｇ：Ｍｇは鋳造時の異質核生成となる酸化物を形成し、鋳片組織の等軸晶化やリジング特性の改善に必須の成分であり、０．００１４％以上添加する。但し、多量に添加すると発銹起点となる酸化物や硫化物の体積分率が高くなるため、上限を０．００６％と、Ｃａとの関係でＭｇ＋１０Ｃａ≦０．００６％を満足することが必要である。
【００２８】
Ｃａ：Ｃａは耐食性を確保する観点から本発明において制御する重要な成分であり、０．０００５％以下とし、Ｍｇとの関係でＭｇ＋１０Ｃａ≦０．００６％を満足することが重要である。
【００２９】
Ａｌ：Ａｌは脱酸元素やＮの固定に必要に応じて使用される。この場合、０．００１％以上が必要であり、０．２％超では上記効果も飽和するため、０．００１〜０．２％とする。
【００３０】
Ｂ：Ｂは粒界に偏析しやすい元素であり、Ｎの固定や加工性を改善するために必要に応じて添加する。特に、２次加工割れに対しては有効である。但し、０．００５％を超えて添加しても二次加工性やγ相の分散効果が飽和するので、０．００５％以下で添加する。
【００３１】
本発明では、耐食性改善の観点からＮｂ，Ｚｒ，Ｗ，Ｖのいずれか１種以上を含有させることができる。
Ｎｂ：ＮｂはＣやＮを固定し、耐食性の点で好ましい元素であり、必要に応じて選択元素として添加できる。０．０１％未満ではその効果は十分でなく、また２％を超えて添加してもその効果は飽和し、また高価となるため、０．０１〜２％とした。
【００３２】
Ｚｒ：ＺｒはＣやＮを固定するため、また、特に溶接部でのＣｒ炭窒化物の析出を抑制して耐食性を向上させ、また排気材料として高温強度を必要とする場合は必要に応じて添加できる。０．０１％未満では効果が十分でなく、また２％を超えて添加しても効果は飽和し、また高価となるため０．０１〜２％とした。
【００３３】
Ｗ：ＷはＣを固定して耐食性を向上させ、また高温での強度を得るのに有効な元素であり、必要に応じて添加できる。０．０１％未満ではその効果が十分でなく、また２％を超えて添加してもその効果は飽和し、また高価となるため０．０１〜２％とした。
【００３４】
Ｖ：ＶはＣやＮを固定するため、特に溶接部でのＣｒ炭窒化物の析出を抑制して耐食性を向上させ、また高温強度を必要とする場合は必要に応じて添加できる。０．０１％未満ではその効果が十分でなく、また２％を超えて添加してもその効果は飽和し、また高価となるため０．０１〜２％とした。
【００３５】
さらに本発明では必要に応じてＭｏ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕのいずれか１種以上を含有させることができる。
Ｍｏ：Ｍｏは耐食性の点で好ましい元素であり、必要に応じて選択元素として添加できる。０．０１％未満ではその効果が十分でなく、また２％を超えて添加してもその効果は飽和し、また高価となるため０．０１〜２％とした。
【００３６】
Ｓｎ：Ｓｎは耐食性の点で好ましい元素であり、必要に応じ選択元素として添加できる。０．０１％未満では効果が十分でなく、また０．５％を超えて添加してもその効果は飽和し、また靭性が低下するため、０．０１〜０．５％とした。
【００３７】
Ｃｏ：Ｃｏは耐食性の点で好ましい元素であり、必要に応じて選択元素として添加できる。０．０１％未満ではその効果が十分でなく、また２％を超えて添加してもその効果は飽和し、また高価となるため０．０１〜２％とした。
【００３８】
Ｎｉ：Ｎｉは耐食性の点で好ましい元素であり、必要に応じて選択元素として添加できる。０．０１％未満ではその効果は十分でなく、また２％を超えて添加してもその効果は飽和し、また高価となるため０．０１〜２％とした。
【００３９】
Ｃｕ：Ｃｕは耐食性の点で好ましい元素であり、必要に応じて選択元素として添加できる。０．０１％未満ではその効果は十分でなく、また３％を超えて添加してもその効果は飽和し、また高価となるため０．０１〜３％とした。
【００４０】
本発明では上記成分を満足することで、通常プロセス条件で製造しても、耐リジング特性ならびに耐食性を十分確保可能であるが、上記成分に加えて熱延条件を規制することで、特性の安定化や更なる特性向上が可能となる。
以下に、製造条件の限定理由を述べる。
【００４１】
加熱温度を１３００℃以下としたのは、１３００℃を超えて加熱すると本発明の細粒化された鋳片を用いても、加熱時の粒成長によりリジング特性が改善できなくなるためであり、またスケールの発生が多量になり歩留まり低下を招くためであり、加熱温度としては１３００℃以下とすることが必要である。
【００４２】
また粗圧延終了温度を１０００℃以上とし、熱延後の捲取温度を７５０℃以上９００℃以下としたのは、上記条件で熱延を実施することにより熱延途中や捲取時の再結晶を促進することができ、リジング特性を更に改善することができるからであり、使用する部位や加工度によっては熱延板焼鈍を省略することも可能となり、低コスト化できる。
【００４３】
また粗圧延終了温度を１０００℃以上とし、熱延後の捲取温度を７５０℃未満とし、熱延板焼鈍を実施するとしたのは、熱延板焼鈍を実施する場合、粗圧延を１０００℃以上で終了させることで熱延中の再結晶を促進させ、且つ捲取温度を７５０℃未満とすることで熱延板焼鈍時の再結晶を促進させることができ、リジング特性を著しく改善できるからである。
【００４４】
（実施例１）
次に、本発明の実施例を説明する。表１に示す成分のフェライト系ステンレス鋼をラボの真空溶解にて溶製し、厚み１００mmの５０kg鋼塊を製造した。この後、表２に示す条件で加熱後、粗圧延を５パスで２０mmまで実施し、仕上熱延を２０mmから３mmまで６パスで実施し、そのまま熱延板を８５０〜５５０℃の炉に挿入し１時間保定後、炉冷して捲取をシミュレ−トした。表中の捲取温度はこのシミュレ−トの保定温度である。この後、熱延板焼鈍を実施あるいは省略した後に酸洗し、１mmの厚さまで冷延後、焼鈍を８００〜８４０℃で実施し、リジング特性及び耐食性を評価した。
【００４５】
リジング特性は製品板の圧延方向からからＪＩＳ５号試験試験片を採取し、１６％引張試験後、圧延方向に対して直角方向に粗度計により凹凸を測定した。凹凸高さが１０μｍ以下を評点Ａ、１０超〜２０μｍ以下をＢ、２０超〜３０μｍ以下をＣ、３０μｍ超をＤとした。実用上評点Ａ，Ｂであれば問題ない。
耐食性はＪＩＳ Ｇ０５５７に準じて、３０℃の３．５％ＮａＣｌ溶液中にて孔食電位を測定した。測定にあたっては、介在物の影響を明確にするため、６００番研磨仕上の研磨ままの状態で行い、Ｖｃ’１０を孔食電位として評価した。
【００４６】
その結果、本発明条件を満たすＢ〜Ｍは、リジング特性も評点ＡまたはＢであり、且つ孔食電位も５０mV以上と良好な特性を示した。
これに対し、Ｎ鋼はＭｇによるリジング改善効果が見られず、またＯ，Ｐ，Ｑ，Ｒ鋼は本発明条件よりもＭｇが多いかＣａが多いため、耐食性確保のための条件であるＭｇ＋１０Ｃａ≦０．００６を満たすことができず耐食性が不良であり、Ｓ鋼はＴｉが微量成分との関係で本発明の条件を満たさず、耐食性が低い。Ｔ鋼は粗大なＴｉＮが見られ疵の原因となることが判明した。また加熱温度が１３００℃を超えたＵ鋼は、加熱組織が粗大化しリジング特性が劣化した。
【００４７】
（実施例２）
表３に示す成分の高純度フェライト系ステンレス鋼を溶製した後、連続鋳造にて２５０mm厚のＣＣスラブとした。スラブ手入れを実施せず、熱間圧延前の加熱を１１８０℃で均熱１２０分の条件とし、３mm厚まで熱間圧延を行って７６０℃で捲取り、熱延板焼鈍を省略して酸洗を施し、０．８mmまで冷延した後、８４０℃×６０秒の焼鈍を行って製品とした。評価項目として、疵の発生状況、リジング特性、耐食性を評価した。
その結果、本発明例であるＡ１鋼は疵の発生もなく、耐リジング特性及び耐食性も良好であるのに対し、本発明の条件から外れたＢ１鋼は疵の発生がみられ、Ｃ１鋼はリジング特性が不良、Ｄ１、Ｅ１鋼、Ｆ１鋼は耐食性が不良であり、本発明の効果が認められた。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
【発明の効果】
上記のように、本発明は高純度フェライト系ステンレス鋼のＴｉ添加による疵や加工時の課題であるリジング特性を改善しかつ、耐食性も改善可能な高純度フェライト系ステンレス鋼を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】０．１７％Ｔｉ添加材の孔食電位とＭｇ＋１０Ｃａの関係を示す図。
【図２】０．０８〜０．２％Ｔｉ−０．００１％Ｍｇ−０．０００１％Ｃａ系における孔食電位に及ぼすＴｉ−１．５×（Ｐ＋Ｓ）＋３×Ｎ＋６×（Ｃ＋０）の関係を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high purity ferritic stainless steel, excellent surface properties such as specific anti-ridging property in ferritic stainless steels, also relates to high purity ferritic stainless steel corrosion resistance excellent.
[0002]
[Prior art]
Ferritic stainless steel has a lower Ni content and is less expensive than austenitic stainless steel, and is therefore widely used for building materials, kitchen appliances, automobile exhaust system parts, and the like. In particular, with the advancement of refining technology in recent years, many high purity ferritic stainless steels in which C and N are reduced as much as possible during refining and a stabilizing element such as Ti is added have been developed. This high-purity ferritic stainless steel has a great feature that it is superior in processing characteristics such as ductility and deep drawing characteristics than the conventional SUS430 steel.
[0003]
However, unlike SUS430 steel, because of its extremely low C and N, there is almost no possibility that an austenite phase precipitates during the production, so that the cast structure tends to become coarse and the effect tends to remain up to the product. For this reason, also in high purity ferritic stainless steel, surface irregularities called ridging, which are hardly seen in austenitic stainless steel, occur during processing, as in conventional ferritic stainless steel.
[0004]
Since this ridging becomes larger in proportion to the degree of processing, the aesthetics are remarkably impaired when strongly processed. In addition, once subjected to secondary processing after molding, the processing conditions may locally change due to unevenness and cause cracking, and it is necessary to improve surface characteristics such as ridging resistance. In this regard, as described above, hot rolling sheet annealing, optimization of hot rolling conditions, and the like have been adopted as measures against ridging. However, by just optimizing the hot rolling process, the ridging characteristics are improved, but the improvement effect is small with respect to the corrosion resistance, which is a basic characteristic of stainless steel.
[0005]
In addition, C and N are fixed by adding Ti. Especially when TiN is crystallized in molten steel, it contributes to refinement of the cast slab, but if it comes out in a large amount, it will cause flaws. Care was required and increased costs.
[0006]
Furthermore, with respect to the corrosion resistance, which is a basic characteristic of stainless steel, conventionally, attempts have been made to improve the weather resistance by paying attention to inclusions or by measures such as lowering S. There is a limit to application in the actual process, such as reducing the merit of inexpensive ferritic stainless steel, such as an increase in refining cost if the S is low.
Regarding the inclusion composition, as disclosed in JP-A-10-237596, improvement in corrosion resistance by controlling the composition of the composite inclusion is disclosed. However, in this invention, there is only a technical description in the normal range that the basicity is adjusted using CaO and CaF _2, and no concrete inclusion control method is disclosed, and a ferritic stainless steel having excellent corrosion resistance is obtained. I can't.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a high purity ferritic stainless steel to prevent flaws caused by TiN, and high-purity ferritic stainless steel with improved surface properties and corrosion resistance, such as N ridging.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted various studies to prevent wrinkles, improve ridging resistance and improve corrosion resistance, and have found a method for solving the above-described problems by controlling trace components with respect to steel components. Specifically, in addition to the definition of trace components such as Mg and Ca, by controlling the relationship between Ti and C, N, P, S, O, corrosion resistance while improving the prevention of wrinkles and ridging resistance characteristics We found that we can prevent the decline. In particular, it has been found that by adding an appropriate amount of Mg, the slab structure is made fine equiaxed crystallization, thereby improving the hot rolled texture and improving the ridging characteristics.
[0009]
At the same time, the effects of CaO used during refining and Ca used to improve the properties of inclusion properties are examined in detail, and in addition to simultaneously controlling Mg and Ca, Ti that fixes C and N is also C, Knowing that the corrosion resistance is further improved by defining the relationship with N, P, S, O, the present invention has been completed as follows.
[0010]
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) By mass% C: 0.0005-0.03%, Si: 0.01-1%,
Mn: 0.01 to 1%, P: 0.04% or less,
S: 0.01% or less, Cr: 7-30%,
Ti: 0.8% or less, O: 0.01% or less,
N: 0.0002 to 0.03%, Mg: 0.0014 to 0.006% ,
Ca: not more than 0.0005% and satisfying Mg + 10xCa ≦ 0.006%, Ti ≧ 1.5x (P + S) + 3xN + 4x (C + O), TixN ≦ 0.003, the balance being Fe and inevitable impurities High purity ferritic stainless steel with excellent surface properties and corrosion resistance.
(2) Furthermore, in mass%,
Al: 0.001 to 0.2%
The high-purity ferritic stainless steel having excellent surface characteristics and corrosion resistance as described in (1) above .
(3) Furthermore, in mass%,
B: High purity ferritic stainless steel excellent in surface characteristics and corrosion resistance according to (1) 1 or (2), characterized by containing 0.005% or less.
(4) Furthermore, in mass%,
Nb: 0.01-2%, Zr: 0.01-2%,
W: 0.01-2%, V: 0.01-2%
The high purity ferritic stainless steel excellent in surface characteristics and corrosion resistance according to any one of the above (1) to (3), comprising at least one of the following .
(5) Further, by mass%,
Mo: 0.01-2%, Sn: 0.01-0.5%,
Co: 0.01-2%, Ni: 0.01-2%,
Cu: 0.01 to 3%
The high purity ferritic stainless steel excellent in surface characteristics and corrosion resistance according to any one of the above (1) 1 to (4), comprising at least one of the following .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the present invention, ridging characteristics and corrosion resistance can be improved in addition to prevention of wrinkles during production of high purity ferritic stainless steel.
The present invention is described in detail below.
The inventors of the present invention have studied the ferritic stainless steel based on an 11% Cr-0.005% C-0.007% N-0.005% S-0.025% P-Ti added system in a laboratory. A 50 kg steel ingot was melted. During the melting, a detailed investigation was conducted focusing on the relationship between trace elements such as Mg and Ca and the slab structure, and the TiN crystal precipitation that is considered to be the cause of defects. Moreover, this steel ingot is subjected to a hot rolling experiment in a laboratory to produce a hot rolled sheet of 3 to 5 mm, pickled, cold rolled to a thickness of 1 mm, and annealed at 840 ° C. to prepare a sample for characteristic evaluation. did.
[0013]
For ridging characteristics, a JIS No. 5 test specimen was taken from the rolling direction of the product plate, and after a 16% tensile test, the roughness was measured with a roughness meter in a direction perpendicular to the rolling direction. Corrosion resistance was measured in accordance with JIS G0577 by measuring the pitting potential in a 3.5% NaCl solution at 30 ° C. In the measurement, in order to clarify the influence of inclusions, it was performed with the 600th polished finish, and Vc′10 was evaluated as a pitting corrosion potential.
[0014]
As a result, the improvement of ridging characteristics due to the addition of Mg appears when the amount of Mg is 5 ppm or more. Regarding the precipitation of TiN, which is considered to be the cause of soot, the coarseness exceeds 10 μm if the product of Ti and N is 0.003% or less. In addition to satisfying Mg + 10Ca ≦ 0.006% and satisfying Mg + 10Ca ≦ 0.006%, Ti ≧ 1.5x (P + S) + 3 × N + 6x (C + O) is achieved. Thus, it has been found that the corrosion resistance can be further improved.
[0015]
The improvement of ridging characteristics is due to the improvement of hot-rolling texture due to the equiaxed grain refinement effect due to heterogeneous nucleation by Mg-based oxides formed in the molten steel, and the corrosion resistance is improved to Mg oxides and Mg-based sulfides. In addition, it is considered that this is due to a decrease in the starting point due to a reduction in the volume fraction of Ca oxide and sulfide, and precipitation of Ti-based precipitates on the inclusions.
[0016]
FIG. 1 shows the relationship between the pitting potential of 0.17% Ti additive and Mg + 10Ca, and FIG. 2 shows the pitting potential in the 0.08-0.2Ti% -0.001% Mg-0.0001% Ca system. The relationship of Ti-1.5x (P + S) + 3xN + 6x (C + O) is shown. As shown in this figure, a decrease in corrosion resistance can be prevented by making Mg + 10Ca 0.006% or less and satisfying Ti ≧ 1.5x (P + S) + 3xN + 6x (C + O).
[0017]
As a result of expanding the component range for the above relationship, it was found that the present invention is composed of the following component systems.
That is, the ferritic stainless steel of the present invention is, in mass%, C: 0.0005-0.03%, Si: 0.01-1%,
Mn: 0.01 to 1%, P: 0.04% or less,
S: 0.01% or less, Cr: 7-30%,
Ti: 0.8% or less, O: 0.01% or less,
N: 0.0002 to 0.03%, Mg: 0.0014 to 0.006% ,
Ca: 0.0005% or less is contained, and if necessary, Al: 0.001-0.2%, B: 0.005% or less,
Nb: 0.01-2%, Zr: 0.01-2%,
W: 0.01-2%, V: 0.01-2%,
Mo: 0.01-2%, Sn: 0.01-0.5%,
Co: 0.01-2%, Ni: 0.01-2%,
Cu: One or more of 0.01 to 3% is contained.
[0018]
The reasons for limiting the components in the present invention will be described below.
C: C is harmful in terms of corrosion resistance, and particularly has an adverse effect on the corrosion resistance of welds. However, at present, if it is less than 0.0005%, the manufacturing cost becomes high, and if added over 0.03%, Since workability, toughness, and corrosion resistance deteriorate, C was made 0.0005 to 0.03%.
[0019]
Si: Si is used as a deoxidizer, but if less than 0.01%, there is no sufficient effect, and if added over 1%, embrittlement is remarkably promoted and ductility and toughness deteriorate. Add ~ 1%.
[0020]
Mn: Mn is added as a deoxidizing element, but if it is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 1%, the effect is saturated, so 0.01 to 1% is added.
[0021]
P: P delays recrystallization during hot rolling, lowers ridging characteristics, and lowers workability and corrosion resistance. Therefore, the smaller the content, the more desirable it is to be 0.04% or less.
[0022]
S: If S exists as a sulfide, it causes a decrease in corrosion resistance. Therefore, in the present invention, the content is set to 0.01% or less.
[0023]
Cr: Cr is a main element of the high purity ferritic stainless steel of the present invention, and it is necessary to add 7% or more from the viewpoint of corrosion resistance. However, even if added over 30%, cost increases and manufacturability are greatly reduced, and workability and toughness deteriorate. Therefore, the upper limit of Cr is set to 30%.
[0024]
Ti: Ti is an element effective for improving workability and corrosion resistance by fixing C, N, P, S, O, and is added at 0.8% or less, and the above C, N, P, S, In relation to O, Ti is added so as to satisfy Ti ≧ 1.5 × (P + S) + 3 × N + 4 × (C + O). Even if added over 0.8%, the effect is saturated, leading to a decrease in toughness and an increase in cost.
[0025]
O: O forms an oxide, which causes nozzle clogging and scratching at the time of casting, and reduces corrosion resistance. Therefore, in the present invention, the content was made 0.01% or less.
[0026]
N: N, like C, has a lower content in terms of corrosion resistance and workability, but it is industrially difficult to make it less than 0.0002%, and if added over 0.03%, Since workability, toughness, and corrosion resistance are deteriorated, the range is 0.0002 to 0.03%.
[0027]
Mg: Mg forms an oxide that forms heterogeneous nuclei during casting, and is an essential component for equiaxed crystallization of the slab structure and improvement of ridging characteristics, and is added in an amount of 0.0014% or more . However, if added in a large amount, the volume fraction of oxides and sulfides as starting points increases, so the upper limit is 0.006%, and it is necessary to satisfy Mg + 10Ca ≦ 0.006% in relation to Ca. It is.
[0028]
Ca: Ca is an important component to be controlled in the present invention from the viewpoint of ensuring corrosion resistance. It is important that the content is 0.0005% or less and that Mg + 10Ca ≦ 0.006% is satisfied in relation to Mg.
[0029]
Al: Al is used as necessary for fixing deoxidizing elements and N. In this case, 0.001% or more is necessary, and if it exceeds 0.2%, the above effect is saturated, so 0.001 to 0.2% is set.
[0030]
B: B is an element that easily segregates at the grain boundary, and is added as necessary to improve the fixation and workability of N. In particular, it is effective against secondary processing cracks. However, even if added over 0.005%, secondary workability and the effect of dispersing the γ phase are saturated, so 0.005% or less is added.
[0031]
In the present invention, one or more of Nb, Zr, W, and V can be contained from the viewpoint of improving corrosion resistance.
Nb: Nb fixes C and N and is a preferable element in terms of corrosion resistance, and can be added as a selective element as necessary. If it is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and even if added over 2%, the effect is saturated and expensive, so 0.01 to 2% was made.
[0032]
Zr: Zr fixes C and N, and also suppresses precipitation of Cr carbonitride in the weld zone to improve corrosion resistance. Also, if high temperature strength is required as an exhaust material, it is necessary. Can be added. If it is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and even if added in excess of 2%, the effect is saturated and expensive, so 0.01-2%.
[0033]
W: W is an element effective for fixing C to improve corrosion resistance and obtaining strength at high temperatures, and can be added as necessary. If it is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and even if added over 2%, the effect is saturated and expensive, so the content was made 0.01 to 2%.
[0034]
V: V fixes C and N, so that the precipitation of Cr carbonitride in the weld zone is suppressed to improve the corrosion resistance, and when high temperature strength is required, it can be added as necessary. If it is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and even if added over 2%, the effect is saturated and expensive, so the content was made 0.01 to 2%.
[0035]
Furthermore, in the present invention, one or more of Mo, Sn, Co, Ni, and Cu can be contained as necessary.
Mo: Mo is a preferable element in terms of corrosion resistance, and can be added as a selective element as necessary. If it is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and even if added over 2%, the effect is saturated and expensive, so the content was made 0.01 to 2%.
[0036]
Sn: Sn is a preferable element in terms of corrosion resistance, and can be added as a selective element as necessary. If it is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and even if added over 0.5%, the effect is saturated and the toughness is lowered.
[0037]
Co: Co is a preferable element in terms of corrosion resistance, and can be added as a selective element as necessary. If it is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and even if added over 2%, the effect is saturated and expensive, so the content was made 0.01 to 2%.
[0038]
Ni: Ni is a preferable element in terms of corrosion resistance, and can be added as a selective element as necessary. If it is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and even if added over 2%, the effect is saturated and expensive, so the content was made 0.01 to 2%.
[0039]
Cu: Cu is a preferable element in terms of corrosion resistance, and can be added as a selective element as necessary. If it is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and even if added over 3%, the effect is saturated and expensive, so the content was made 0.01 to 3%.
[0040]
In the present invention, by satisfying the above components, it is possible to sufficiently ensure ridging properties and corrosion resistance even when produced under normal process conditions. However, by regulating the hot rolling conditions in addition to the above components, stable properties can be obtained. And further improvements in characteristics are possible.
The reasons for limiting the manufacturing conditions will be described below.
[0041]
The reason for setting the heating temperature to 1300 ° C. or lower is that when heated above 1300 ° C., the ridging characteristics cannot be improved due to grain growth during heating even when the finely slabd slab of the present invention is used. This is because a large amount of scale is generated, leading to a decrease in yield, and the heating temperature needs to be 1300 ° C. or lower.
[0042]
Moreover, the rough rolling end temperature is set to 1000 ° C. or higher, and the cutting temperature after hot rolling is set to 750 ° C. or higher and 900 ° C. or lower because recrystallization during hot rolling or during cutting is performed by performing hot rolling under the above conditions. This is because the ridging characteristics can be further improved, and depending on the part to be used and the degree of processing, it is possible to omit hot-rolled sheet annealing, thereby reducing the cost.
[0043]
Moreover, the rough rolling end temperature is set to 1000 ° C. or higher, the cutting temperature after hot rolling is set to less than 750 ° C., and the hot rolled sheet annealing is performed when the hot rolled sheet annealing is performed. It is possible to promote recrystallization during hot-rolling by finishing the process, and to promote recrystallization during hot-rolled sheet annealing by setting the cutting temperature to less than 750 ° C., which can significantly improve ridging characteristics. is there.
[0044]
Example 1
Next, examples of the present invention will be described. Ferritic stainless steel having the components shown in Table 1 was melted by vacuum melting in a laboratory to produce a 50 kg steel ingot having a thickness of 100 mm. Then, after heating under the conditions shown in Table 2, rough rolling is performed to 20 mm in 5 passes, finishing hot rolling is performed in 6 passes from 20 mm to 3 mm, and the hot rolled sheet is inserted into a furnace at 850 to 550 ° C. as it is. Then, after holding for 1 hour, the furnace was cooled and simulated towing. The collection temperature in the table is the holding temperature of this simulation. Then, after performing or omitting hot-rolled sheet annealing, pickling was performed, and after cold rolling to a thickness of 1 mm, annealing was performed at 800 to 840 ° C. to evaluate ridging characteristics and corrosion resistance.
[0045]
For ridging characteristics, a JIS No. 5 test specimen was taken from the rolling direction of the product plate, and after a 16% tensile test, the roughness was measured with a roughness meter in a direction perpendicular to the rolling direction. The ruggedness height of 10 μm or less was rated A, B was 10 to 20 μm or less, C was 20 to 30 μm or less and D was 30 μm or more. There is no problem if the scores A and B are practical.
Corrosion resistance was measured in accordance with JIS G0557 by measuring the pitting potential in a 3.5% NaCl solution at 30 ° C. In the measurement, in order to clarify the influence of inclusions, the polishing was performed in the state of polishing of No. 600 polishing, and Vc′10 was evaluated as a pitting corrosion potential.
[0046]
As a result, B to M satisfying the present invention exhibited favorable characteristics such as ridging characteristics of A or B and pitting potential of 50 mV or more.
On the other hand, N steel does not show the effect of improving ridging by Mg, and O, P, Q, R steel has more Mg or more Ca than the conditions of the present invention, so Mg + 10Ca is a condition for ensuring corrosion resistance. ≦ 0.006 cannot be satisfied and the corrosion resistance is poor, and S steel does not satisfy the conditions of the present invention due to the relationship between Ti and trace components, and the corrosion resistance is low. The T steel was found to have coarse TiN and cause wrinkles. Moreover, in U steel whose heating temperature exceeded 1300 ° C., the heating structure became coarse and the ridging characteristics deteriorated.
[0047]
(Example 2)
After melting high-purity ferritic stainless steel having the components shown in Table 3, a 250 mm thick CC slab was formed by continuous casting. Without slab care, heating before hot rolling is performed at 1180 ° C for 120 minutes soaking, hot rolling up to 3mm thickness, cutting at 760 ° C, pickling without hot-rolled sheet annealing After cold rolling to 0.8 mm, annealing was performed at 840 ° C. for 60 seconds to obtain a product. As evaluation items, the occurrence of wrinkles, ridging characteristics, and corrosion resistance were evaluated.
As a result, the A1 steel, which is an example of the present invention, has no flaws and good ridging characteristics and corrosion resistance, whereas the B1 steel outside the conditions of the present invention shows flaws, and the C1 steel The ridging characteristics were poor, and D1, E1 steel, and F1 steel had poor corrosion resistance, and the effects of the present invention were recognized.
[0048]
[Table 1]
[0049]
[Table 2]
[0050]
[Table 3]
[0051]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can provide high-purity ferritic stainless steel that can improve the ridging characteristics, which are problems in processing and processing due to the addition of Ti in high-purity ferritic stainless steel, and can also improve the corrosion resistance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between pitting corrosion potential of 0.17% Ti additive and Mg + 10Ca.
FIG. 2 shows the relationship of Ti−1.5 × (P + S) + 3 × N + 6 × (C + 0) on the pitting corrosion potential in the 0.08 to 0.2% Ti-0.001% Mg-0.0001% Ca system. FIG.

Claims (5)

質量％で、
Ｃ ：０．０００５〜０．０３％、 Ｓｉ：０．０１〜１％、
Ｍｎ：０．０１〜１％、 Ｐ ：０．０４％以下、
Ｓ ：０．０１％以下、 Ｃｒ：７〜３０％、
Ｔｉ：０．８％以下、 Ｏ ：０．０１％以下、
Ｎ ：０．０００２〜０．０３％、 Ｍｇ：０．００１４〜０．００６％、
Ｃａ：０．０００５％以下
を含有し、且つＭｇ＋１０ｘＣａ≦０．００６％、Ｔｉ≧１．５ｘ（Ｐ＋Ｓ）＋３ｘＮ＋４ｘ（Ｃ＋Ｏ）、ＴｉｘＮ≦０．００３を満足し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる表面特性及び耐食性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼。% By mass
C: 0.0005 to 0.03%, Si: 0.01 to 1%,
Mn: 0.01 to 1%, P: 0.04% or less,
S: 0.01% or less, Cr: 7-30%,
Ti: 0.8% or less, O: 0.01% or less,
N: 0.0002 to 0.03%, Mg: 0.0014 to 0.006% ,
Ca: not more than 0.0005% and satisfying Mg + 10xCa ≦ 0.006%, Ti ≧ 1.5x (P + S) + 3xN + 4x (C + O), TixN ≦ 0.003, the balance being Fe and inevitable impurities High purity ferritic stainless steel with excellent surface properties and corrosion resistance. 更に質量％で、
Ａｌ：０．００１〜０．２％
を含有することを特徴とする請求項１記載の表面特性及び耐食性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼。 In addition ,
Al: 0.001 to 0.2%
The high-purity ferritic stainless steel having excellent surface characteristics and corrosion resistance according to claim 1 , characterized by comprising : 更に質量％で、
Ｂ ：０．００５％以下
を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の表面特性及び耐食性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼。 In addition ,
The high purity ferritic stainless steel excellent in surface characteristics and corrosion resistance according to claim 1 or 2, wherein B: 0.005% or less. 更に質量％で、
Ｎｂ：０．０１〜２％、 Ｚｒ：０．０１〜２％、
Ｗ ：０．０１〜２％、 Ｖ ：０．０１〜２％
の１種以上を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表面特性及び耐食性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼。 In addition ,
Nb: 0.01-2%, Zr: 0.01-2%,
W: 0.01-2%, V: 0.01-2%
The high purity ferritic stainless steel excellent in surface characteristics and corrosion resistance according to any one of claims 1 to 3, wherein the high purity ferritic stainless steel contains at least one of the following . 更に質量％で、
Ｍｏ：０．０１〜２％、 Ｓｎ：０．０１〜０．５％、
Ｃｏ：０．０１〜２％、 Ｎｉ：０．０１〜２％、
Ｃｕ：０．０１〜３％
の１種以上を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表面特性及び耐食性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼。 In addition ,
Mo: 0.01-2%, Sn: 0.01-0.5%,
Co: 0.01-2%, Ni: 0.01-2%,
Cu: 0.01 to 3%
The high purity ferritic stainless steel excellent in surface characteristics and corrosion resistance according to any one of claims 1 to 4, wherein the high purity ferritic stainless steel contains at least one of the following .