JPS5910861B2 - 圧延による疵発生の少ないオ−ステナイト系ステンレス鋼の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ステンレス鋼のようなオーステナイト合金は従来より鋼
塊から分塊圧延する場合等で熱間加工性が悪く、割れを
起こし、特に高合金鋼になると大型鋼塊からの製造が困
難になることが知られ種々の研究がなされて来た。

こうして高合金鋼でも割れを防止する手段が講じられ、
製造不可というケースはまれになりつつあるが小さな割
れは発生することがある。

一方連続鋳造が進むと共に厚手鋳造材の熱間加工性にも
共通の問題があり、小さな割れ疵や後述するヘゲ疵を発
生することがある。

こうして製造可否にかかわるような大きな割れの問題と
は別に、連鋳片や鋼塊のように凝固組織を熱間圧延する
場合熱間圧延後、酸洗すると板の表面に非常に浅いヘゲ
疵が局部的に散在し、局部手入や全面研削を必要とする
ケースが厚板、薄板、パイプ等にみられる。

これらのヘゲ疵は歩留り低下はもちろん、精整再工程を
必要とし、ひどい場合には注文サイズに合わないで不合
格となる。

本発明者はこの微少疵やヘゲ疵（以下ヘゲ疵という）の
原因を追求していくうちにこれらは後述するような熱間
加工性が劣ることから生ずる一種の熱間加工割れである
ことを見出した。

これらのヘゲ疵は熱間加工性の点では製造可否にかかわ
る程の問題ではないにしても、通常大量に生産されるＳ
ＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３４７等のような鋼
種にも生ずることから、大きな技術課題であると言わね
ばならない。

例えばＳ［ＪＳ３１６の連鋳片を全面２ｍｍ皮むきして
、１２００℃以上に加熱後圧延した場合、ヘゲ疵発生の
ひどい場合には酸洗後板の表裏面の主としてエッジサイ
ド１５０ｍｍ程度に全面発生し、深さは最大２〜５ｍｍ
に達し、数が多く密集している。

従って製品にするにはこの部分を全面研削しなければな
らない。

このようなヘゲ疵はホットコイル等にも発生することが
ある。

これらの現象について本発明者はヘゲ疵の実態、発生原
因を鋼種、製造法について詳細に検討した結果次の事項
が明らかになった。

■）ヘゲ疵は熱間加工中の変形能の低下にもとづく割れ
であり、凝固時のγ粒界に沿って発生する。

この点従来の割れと同じである。２）連鋳材、鋼塊材に
共通する現象である。

３）鋳造凝固時のγ粒界には主として硫化物が偏析し、
割れはこの硫化物に沿って起こっている。

すなわち、これらの割れは浅く、製造可否を決める程の
ものではなく、ある温度域で加工性が低下するための問
題であり、この観点から本発明者は研究を実施して来た
。

本発明者は凝固時にδフエライトを活用して硫化物の粒
界偏析を防止する方法、偏折原因と考えられるＳやＰを
低減する方法、ＣａやＺｒ等を添加して清浄化する方法
が割れ防止に効果的なことをすでに見出した。

（特願昭５５−９００１２号） 更にＣやＮをそれぞれ０． ２ ％以下とし、Ｃｒを１
５〜３０％、Ｎｉを７〜２８％、Ｍｏを５係以下、Ｃｕ
を３チ以下、Ｓｉ，Ｍｎ等も４％以下、更に０． ５
％までのＴｉ及びＮｂや０． １ ％までのＳｎ等を含
む合金について、現場実験で連続鋳造条件との関係を調
査した。

この結果、溶鋼中のＮ含有量にもとづく鋳造条件の制御
がヘゲ疵対策に極めて有効であることを見出した。

すなわち、合金のＮ量を重量パーセントでＮ（％）とし
、連続鋳造における鋳造温度をタンディッシュ温度と当
該合金の融点との差ΔＴＣＣ）で表示した時Ｎ×ΔＴ＜
１．５に制御して鋳造した連続鋳造鋳片はその后の熱間
圧延において圧延によるヘゲ疵の発生が極めて少ないこ
とを見出した。

なお、合金の融点と合金組成の関係は一般に知られてい
るように次の式で決まる。

合金の液相線温度ＴＬは ＴＬ＝ｋ−Ｆ（％Ｃ） 一（１３．０Ｘ％Ｓｉ＋４．８
Ｘ％Ｍｎ＋ １．５ Ｘ％Ｃ ｒ ＋４．３ ｘ％Ｎｉ
＋３ｘ％Ｍｏ）ただしｋ−Ｆ（％Ｃ）＝１５３８−５５
Ｘ％Ｃ−８０Ｘ（％ｃ ） ２ 以下本発明について説明する。

前述のようにヘゲ疵は凝固時のγ粒界に沿って発生する
ことから上記の諸対策を現状の許容限度で実施した上に
本発明者は鋳造条件を検討し、これらの条件と鋼成分と
の関連を調査するため多くの試験を繰返すうちに鋼中の
Ｎ量と連続鋳造条件中の鋳造温度（タンデイソシュ温度
）との関係で熱間加工性が大きく影響されることが判明
した。

すなわち本発明者は、溶鋼中のＮ含有量によって鋳造温
度を制御すると熱間加工による疵の発生が防止出来るこ
とを見出した。

この事実を確めるために次のような実験を行った。

Ｓ［ＪＳ３１６系ステンレス鋼（Ｃ＊ｏ．ｏ２〜０．０
６％、Ｓ ｉ−Ｆ−０． ５％、Ｍｎ＋１．１％、Ｐ十
０．０２３％、Ｓ＋０．００４％、Ｃｒ”１７．１％、
Ｎｉ ＋ｌ １．５〜１ ２−５％、Ｍｏ ＊ ２．
１％、Ｃｕ−：０．２％）についてＮＯ．０１〜０．０
８％の範囲で各種の溶鋼を作り、これらを各種の温度で
鋳造した。

通常の作業通り、全面手入加熱（１２５０゜Ｃ）、厚板
圧延をしてヘゲ疵発生程度を調査した。

一般に鋳造条件は前述り通り鋳造温度（タンディッシュ
温度）と当該合金の融点との差ΔＴＣＯ）で規定される
。

第１図はこのようにして調査したＳＵＳ３１６系連鋳片
（ １ ３ ０ 〜１ ６ ０ｍｍ厚）の厚板圧延後（
製品板厚８〜２０ｍｍ）のヘゲ疵発生の有無を鋳造条件
ΔＴと溶融金属のＮ含有量の関係で示すもので、この場
合の厚板圧延の加熱温度は１２５０℃、δｄは−３（イ
））〜３（％）である。

図中ヘゲ疵が発生しないことを示す○印に沿った実線は
Ｎ×ΔＴ＝１．５で示されることがわかる。

なおＸ印はヘゲ疵発生程度大、Δ印はヘゲ疵発生を示す
。

すなわち鋼中のＮ量が増すとタンディッシュ温度を低く
してΔＴを小さくした低温鋳造にしなければ熱間圧延中
にヘゲ疵や割れ疵が出やすくなる。

又Ｎ量を低くすればタンディッシュ温度を高く鋳造して
も熱間圧延中に疵を生じにくくなる。

こうして鋼中のＮ（％）と鋳造温度条件をΔＴ（゜０と
した時Ｎ×ΔＴ＜１．５に制御することが熱間圧延中に
割れやヘゲ疵を生じない鋳片を得るための要件であるこ
とがわかった。

その他の冷却条件や電磁撹拌条件はさほど意味のある影
響は示さなかった。

次に本発明の対象とするステンレス鋼は次の成分範囲で
ある。

以下その構成要件限定の根拠について述べる。

Ｃは耐食性には低い程よ＜ｏ．ｏｏｉ％を下限とし耐熱
性については多い程よ＜０．２０％を上限とした。

Ｓｉは０．１％未満では脱酸が不十分であり、他方耐酸
化性の点では多い程望ましいが、４％をこえると脆化が
大きくなるので上限を４％とした。

Ｍｎもｏ．１％未満では脱酸が不十分であり、他方オー
ステナイトの安定化には多い方が望ましいが、効果が飽
和するので上限を４係とした。

Ｐは低ければ低い程望ましくしたがってＰ０．０ ６係
以下とした。

これを超えると耐食性が劣化する。Ｓは凝固時γ粒界に
偏析してヘゲ疵の主因となるので、低ければ低い程望ま
しく、８０．０１％以下とした。

これを超えると他の手段を講じても熱間加工性が悪い。

０もＳと同様にヘゲ疵を助長し、低い方が望ましく、精
錬法や脱酸法で低減する。

したがってＯは０．０１係以下とした。

Ｃｒはステンレス鋼としてその耐食性の点から１５係以
上は必要で３０係をこえると加工が困難となる。

Ｎｉはステンレス鋼としての組成安定化の点で７係以上
が必要で、２８係を超えると高価になる。

Ｍｏはステンレス鋼の耐酸性、耐孔食性を高める上で有
効で用途によって５係まで選択添加し得る。

Ｃｕも耐酸性に有効で用途によって３係まで選択添加出
来る。

Ｎｂは炭化物安定化元素として有効で用途によって選択
添加する。

１％以下としたのはこれを超えると脆化するためである
。

以上の成分はδ（Ｉｌｌ ＝３ （Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５
Ｓ ｉ＋０、５Ｎｂ）−２．８（Ｎｉ＋１／２Ｍｎ＋
１／２Ｃｕ） −８４（Ｃ＋Ｎ）一１９．８で示される
δ誠を通してヘゲ疵に影響する。

δｄが負である程ヘゲ疵発生が起こりやすく、δｄが正
になると、凝固時ＳやＰやＯの分布を均一化して効果的
であるが４を超えると逆に悪化する。

耐食性の点でＳｎの選択添加が望まし＜０．１％をこえ
ると効果が飽和する。

Ｎ量については下限０．００５％が大量生産における技
術的な限界として決まり、上限については、Ｎの添加技
術で０．３〜０．４係程度の添加が可能である。

ただし本発明においてはＮ×Δ’ｌ’＜１．５において
、ΔＴによってＮの上限は限定される。

ΔＴについては上限５０℃を超えると鋳片の表層部が粗
粒化して熱間加工性を劣化させる。

下限１０℃は熱間加工性の点では低い程望ましいが、鋳
片に介在物性欠陥が多発するので１０゜Ｃとした。

次に本発明の実施例について説明する。

オーステナイトステンレス鋼のＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３
１６，Ｓ ＵＳ ３ ０ ９を使用し、Ｎの含有量を変
えかつ鋳造温度を（ΔＴＣＣ））を制御して、１３０〜
１９０１ｎｒＩＬスラブに鋳造した。

他の鋳造条件は冷却条件、電磁撹拌条件を含めて通常作
業とした。

鋳片はその後軽度の全面乎削手入をした後、厚板圧延に
供した。

加熱炉の加熱条件は通常の１２４０℃〜１２５０℃とし
、圧延条件も通常作業通りとした。

熱間圧延後、熱処理と酸洗をしたあと表面のヘゲ疵の発
生程度を調査した。

結果は表１の通りである。

厚板製品厚みは、１０〜１６ｍｍである。ヘゲ発生率の
評価は、厚板圧延枚数に対して手入を必要とするヘゲ疵
を発生した板枚数で判定した。

圧延枚数は１００枚以上である。

この結果Ｎ×ΔＴを１．５以下に制御することによって
ヘゲ疵の発生を極めて低レベルに押えることが出来る。

−１２０−

【図面の簡単な説明】

第１図はＳＵＳ３１６系連鋳片の厚板圧延によるヘゲ疵
発生におよばず窒素含有量（Ｎ％）と鋳造条件ΔＴ（゜
Ｃ）との関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ オーステナイト系ステンレス鋼の窒素量を重量パー
   セントで０．００５％以上としこれをＮ（イ）と表示し
   、連続鋳造における鋳造温度をタンディッシュ温度と当
   該合金の融点との差ΔＴ ＣＣ）で表示し、ΔＴが１０
   ℃から５０℃の範囲において、Ｎ×ΔＴ＜１．５にコン
   トロールして鋳造した連続鋳造鋳片を使用して熱間圧延
   をすることを特徴とする、圧延による疵発生の少ないオ
   ーステナイト系ステンレス鋼の製造法。