JPS60211054A - 熱間加工性が優れたオ−ステナイトステンレス鋼 - Google Patents

熱間加工性が優れたオ−ステナイトステンレス鋼

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JPS60211054A
JPS60211054A JP6524584A JP6524584A JPS60211054A JP S60211054 A JPS60211054 A JP S60211054A JP 6524584 A JP6524584 A JP 6524584A JP 6524584 A JP6524584 A JP 6524584A JP S60211054 A JPS60211054 A JP S60211054A
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亀村 佳樹
Masayuki Tanimura
谷村 昌幸
Tatsuo Takaoka
達雄 高岡
Yoshikazu Ishizawa
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
イトステンレス鋼に関し、特に継目無鋼管製造における
マンネスマン穿孔法の適用を可能ならしめるに十分な熱
間加工性を有するオーステナイトステンレス鋼を提供せ
んとするものである。 オーステナイトステンレス鋼による継目無鋼管は通常熱
間押出法で製造される。このような継目無鋼管の製造法
として杖、生産性等の面から熱間押出法よりも所謂マン
ネスマン穿孔法が優れているが、この種の加工法は過酷
な変形様式を採るため、これをオーステナイトステンレ
ス鋼に適用した場合管の内外面に著しい割れを生ずるこ
とが多く、一般には適用されていない。しかし、近年サ
ワーガス油井管用或いは配管用部として、熱間押出法で
は設備的制約(比較的大きな3 0 0 O TONク
ラスの押出設備でも製造可能な最大外径は2 3 0 
4111l)上その製造が困難な大径管、大径長尺管の
需要が増大しっりあシ、仁のためマンネスマン穿孔法を
利用したこれら大径管製造の必要が生じ、熱間加工性に
優れたオーステナイトステンレス鋼の開発が望まれてい
た感のである。 本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、(1)
オーステナイト生成元Illを特定の範囲に規制すると
とKよゐオーステナイト相の安定化、(2)Sの極低化
、(3)酸化物形成元素の規制という3条件を組合せる
ことにょ〕優れた熱間加工性を付与することに成功した
ものである。 一般に、オーステナイトステンレス鋼の熱間加工性を改
善するためには、Ni I Mn + N勢のオーステ
ナイト生成元素を増量することにヨ少δ7エライトを減
少させ、オーステナイト相の安定化を図ることや、不純
物元素のSを低減し或いはSを固定化するために硫化物
生成元素を適肖量添加することが有効であるとされてい
るが、このような点だ1の改善では十分な熱間加工性は
得られないことが判明しており、上記マンネスマン方式
を安定して適用することは困難である。このようなこと
から本発明者等が検討したところ、オーステナイトステ
ンレス鋼の熱間加工性には、N1、Mn等のオーステナ
イト生成元素やSだけでなく、0が極めて大きな影臀を
与えておシ、特に極低S領域で熱間加工性を大きく支配
していることを見い出したものでおり、このような知見
に基づいてさらに検討を重ねた結果、(1)熱間加工性
に有害な不純物元素であるSの含有量を0.00296
以下という極低Sの範囲に規制し、且つこのような極低
S領域において、(2)町、Mn等のオーステナイト生
成元素の量を所定の範囲に規制してオーステナイトの安
定化を図9、さらにこれに加え、(3) AA% T1
 、Si勢の酸化物形成元素の量を所定の範囲に規制す
ることによル優れた熱間加工性が得られることを見い出
したものである。 すなわち本発明の基本的特徴とするところは、C : 
0. 2 To 、Mn : 5 %以下、s:o.o
ozs以下、Ni : 5 〜45%%Cr : 13
〜27%, N:0.0S係以下を含有し、且つ8i 
: 2 %以下、Aj:2チ以下、Ti : 2 %以
下、Zr:0.2%以下、Ca:0.05%以下、B:
0.05%以下、Ce:0.051以下及びMg:0.
05%以下の121!又は2種以上を含有し、残部鉄及
び不可避不純物からなり、前記各元素の含有量を下記(
υ及び(2)式を満足させるようIII!Iした点にあ
る。 Δ[0] = 6 XチAt+〇X褥Tl+9X%8i
+12gX俤Zr+800x%B+lOOO XlCa
+1200xsc@+xooo X4Mg−1200X
%O= −2〜12・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・(1)、J[Ni〕=%Ni+
0.5XSMn+30X%C+30X”IN+8.2−
1.I X (優Crー14Mo+1.5Xー81+2
XgbAt+4X%Tt十0.5x*Nb)>−o−−
−−−−−−−<2)マタ他の基本的特徴とするとζろ
は、上記成分に加え、M□ : 5−以下、CU:aチ
リ下及びNb : 2%以下の1種又は2種以上を含有
せしめた仁とにある。 以下本発明の成分組成の限定理由′を説明する・ Cはオーステナイト生成元素であり、オーステナイト相
の不安定な成分の材料では熱間加工性を改善する効果が
ある。しかし0.2 %を超えるとその変形抵抗を高め
、1+炭化物を生じさせるため逆に熱間加工性を阻害す
る。 このためCは0.211を上限とする。 Mnもオーステナイト生成元素であシ、オーステナイト
相の不安定な成分の材料では熱間加工性を改善する効果
がある。しかし、5饅を超えて添加すると、熱間加工性
を阻害するものであり、このためMnは5俤を上限とす
る。 Sは熱間加工性に有害な不純物元素であシ、少ないほど
良好な熱間加工性を示す。しかし、Sの低下による熱間
加工性改善効果は0.0024程度で飽和し、それ以上
Sを低下させてもそれに伴う顕著な効果はみられない。 したがってS量はその上l51t−0,002%とする
。 N1はオーステナイトステンレス鋼の主要成分であり、
オーステナイト相を安定化させるために5饅以上必要で
ある。しかし、45%を超えて含有させると却って熱間
加工性金阻害するので好ましくない。したがってN1量
は5〜45%の範囲とする。 Crもオーステナイトステンレス鋼の主要成分であシ、
耐熱性および耐食性のため1396以上必要である。し
かし、フェライト生成元素であるため27%を超えて添
加するとオーステナイト相が不安定になp熱間加工性を
阻害する。このためCr量は13〜27%とする。 Nもオーステナイト生成元素であ〕、オーステナイト相
の不安定な成分系の材料では熱間加工性を改善する効果
がある。しかし、多量に添加すLと介在物を生成して清
浄度を悪化させるものであISこのため0.05 %以
下に抑えられる。 At、 Tl s 81 s zr s C1% B%
 ce%’Hの各元素はいずれも酸化倫生成元素であシ
、脱酸剤として少くとも一種以上必要である。これらの
元素は熱間加工性に有害な不純物元素である酸素を固定
化することによシ、熱間加工性を改善する効果を示す・ しかし、これらの元素もその含有量が過多になると逆に
熱間加工性t−悪化させてしまう。 81、Aj%T1については、これら管あるレベルを超
えて添加するとオーステナイト鋼の変形抵抗が大きく増
加し、熱間加工性を損う。とのためこれらの元素は各々
2饅を上限として含有せしめられる。t7tZr、Bは
その含有量が過多になると粒界に偏析する傾向がみられ
、これによp熱間加工性が損われる。このためこれらの
元素状、Zrが0.21Bが0.05%を各々上限とし
て含有せしめられる。Ca、C。 は多量に含有させるとSと結合した残)がフリーの状態
で鋼中に存在するととにな9、この量が過多になると熱
間加工性を害する@このためこれらの元素は各々0.0
5 ’jを上限として含有せしめられる。さらにMgは
これを多量に添加するとMg −Niの低融点共晶体を
形成し、熱間加工性が劣化するものであル、このためM
gは0.05%を上限として含有・せしめられる。 MO及びNbは耐食性及び耐熱性を、またCuは耐食性
をそれぞれ向上させる元素であり、本jil第2の発明
で紘上述しに各成分に加え、111以上添加される。し
かしこれらの元素のうち、まずMoは、これを多量に添
加すると変形抵抗を高め、オーステナイト相を不安定に
して熱間加工性′を組書するので、Bqbt−上限とし
て添加する。またCUはこれを多量に添加すると熱間加
工性を阻害し、このため3%を上限として添加する。さ
らKNbは、これを多量に添加すると炭化物および金属
間化合物を生成し、熱間加工性t−阻害するものであシ
、この危め2sを上限として添加される。 なお、P#′i通常不純物の量として許容されているo
、oss以下であれば何ら問題はない。 さらに本発明では以上のような各成分の規制に加え、各
合金元素相互の含有量の規制がなされる。すなわち、上
記した極低S領域のもとで、At%TI、S!、Zr、
 B、 Ca、 Ce1Mgの各酸化物形成元素の量を
鋼中酸素量Oとの関係で次式(1)の条件を満すように
規制するものでちゃ、これが本発明の大きな特徴である
。 Δ[o] e= e xチAt+8X%Ti+9X96
Si+120X%Zr+800X%B+1000X%C
a+120Q×%Ce+1000X%Mg−1200X
%0=−2〜】 2・・・・・・軸・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・ (1)後述する集施例の説明か
らも明らかになるように、Δ
〔0〕が一2未満では酸化
物形成元素の量が鋼中Oiとの関係で相対的に不足し、
熱間加工性は十分でない。逆にΔ
〔0〕が12を超えて
も熱間加工性は悪化する。この理由は必ずしも明確では
ないが、必要十分な酸化物形成元素の量はあくまでも酸
素量9との関係で決まるものであること、及び個々の元
素の含有量それ自体がその個々の上限値を超えなくとも
、酸化物形成元素どうしの相互作用にょる悪影替ができ
る等の原因であると考えられる。 さらに、本発明ではNi%Mn%C,N のオーステナ
イト生成元素の含有量について、他の元素との関係で次
式(2)の条件を満すように規制するものである。 Δ[N1)−%Ni+0.5XSMn+30X96C+
30X%N十8.2−1.IX(qbCr+SMo+1
.5X%81+2X96At+2X%Ti+o、sx%
Nb)≧0・・・・・・(2)オーステナイトステンレ
ス銅において、熱間加工性に最も重大な影I#を及はす
因子はδフェライト、すなわちオーステナイトの安定性
である・既に説明したようにNl、 Mns Cs N
紘オーステナイト生成元素であってオーステナイトを安
定化させる作用を有するが、cr、MobNbは、フェ
ライト形成元素で、むしろオーステナイ)1不安定にす
る作用を有する。 また前記酸化物形成元素であるTi 、 Nbもフェラ
イト形成元素である。本発明者等はオーステナイト相の
安定性を上記(2)式で規定されるΔ[Ntlの値によ
シ規制できることを知見したものである。すなわち、Δ
(N1 ]がθ未満ではオーステナイト相が不安定であ
多熱間加工性は十分ではなくなる。 次に本発明の特徴を笑施例を参照しつつ説明する。 オーステナイトステンレス鋼の熱間加工性改善に関する
報告は多く、この種の材料では、δフェライトに関連し
たオーステナイト相の安定性が最も重要であるとされて
いる。次にSが重要であ夛、硫化物形成元素を適当量添
加しSを固定化することにより熱間加工性を改善できる
ことが経験的に知られておシ、当然S自体を低減するこ
とによ多熱間加工性を改善できることも知られている。 近年、精錬による脱硫技術の進歩は著しく、実操業にお
いて、S量を0.00296以下に低減できる技術が確
立し、これによって極低S量による熱間加工性の改善が
ある程度図られている・しかしこのよりなS低減による
隙間加工性改善の効果は上記0.002%程度で飽和し
、硫化物形成元素によるこれ以上の改善効果は期待でき
ない。そして本発明者等の検討によれば、このよりなS
の極低化とオーステナイト生成元素の増量によるオース
テナイト相の安定化を図っても、これらの対策だけで祉
安定して割れ疵の少い歩留シ曳好なマンネスマン穿孔の
実施は極めて困難であることが判明した。そこで本発明
者等は、Sの次に重要な不可避不純物と考えられる酸素
に注目した。一般的に酸素も熱間加工性を阻害すると考
えられているが熱間加工性に及はす酸化物形成元素の影
響紘硫化物形成元素#lど明確でない。この原因は、従
来極低Sの溶解原料の入手が難しく熱間加工性に関する
ほとんどの研究がSを0゜0021!以上含有した成分
においてなされ喪ものであシ、このためSの影蕃によっ
て00影響が明瞭にならなかったことにあるものと考え
られる。本発明者等は0.002%以下の極低Sレベル
で酸化物形成元素の影響を検討したものであシ、これに
よって極低Sの領域では鋼中酸素量が熱間加工性を大き
く支配していることを確認できたものである。その検討
結果を第1表及びII1図に示すが、これらから0.0
02%以下の極低S領域では、Δ〔N1〕の影響ととも
に酸化物形成元素の影響が明瞭に現わnl Δ[0]=68%kt+8X%Ti+9X%81+12
0x%Zr+80 o X 係B+1000 X% C
a+ 1200X%Q+1000X%Mg−1200X
チ9 の式で熱間加工性を評価でき、At1Ti、Si、zr
、 CB、 B、 Ce、 Mgの最適添加量の範囲を
めることができることが判る。ここで、1000℃での
破断回転数(ねじシ試験)が14回以上の材料ならばマ
ンネスマン穿孔が可能であることが経験上判っておシ、
第1図から、Δ
〔0〕ニー2〜12、Δ〔N1〕≧O,
S≦0.002俤の3条件を満足する成分であればマン
ネスマン穿孔が可能であることが判る。これに対し、上
記3条件のいずれか1つを欠いてもマンネスマン穿孔法
の適用が困難であることが判る。 j;、””〜丁:1/′ す□ ・−ゝ゛1 、′−−゛ /′ / / / 以上述べた本発明によれば、従来のオーステナイトステ
ンレス鋼ではめ得ない優れた熱間加工性を有するもので
あり、継目無鋼管を製造するような場合でも、材料に割
れ疵等を生ずることなくマンネスマン穿孔を行うことが
でき、油井管用等の継目無鋼管の生産性を大きく向上せ
しめることができるだけでなく、轡に熱間押出法での製
造が難しいとされる大径管等の製造をマンネスマン方式
によシ合理的に製造できるものであシ、その工業的利用
価値の高い発明である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例及び比較例におけるΔ〔O〕値と
熱間加工性(破断回転数)との関係を示すものである。 特許出願人 日本鋼管株式会社 発 明 者 亀 村 佳 樹 Δ[0] 自発 手続補正書 昭和Cり年ダ月q日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 稀PIJ加工/ト五p<I東ゆεオーステナイトステン
レス鋼両(412) 日本鋼管株式会社 4代理人 5 補正命令の日付 7補正の内容 別紙のとおり 補 正 内 容 1本願の「特許請求の範囲」を以下のように訂正する・ j(1) C:0.2%以下、Mn:5%以下、8:0
.002係以下、Ni:5〜45%、cr:13〜27
LN:0.05饅以下を含有し、且つ81 : 2悌以
下、At:2%以下、Ti:2%以下、Zr:0.2%
以下、Ca:0.0596以下、B:0.05チ以下、
C・:0.05チ以下及びMg : 0.05饅以下の
1種又祉2種以上を含有し、残部鉄及び不可避不純物か
らなり、前記各元素の含有量を下記(1)及び(2)式
を満足させるよう駒整してなる熱間加工性が優れたオー
ステナイトステンレス鋼。 Δ(o)=sx係AA+8X%ri+9x%Si+12
0X%Zr+800X%B+1000X%Ca+120
0X%Ce+1ooox%Mg−1200X%0=−2
〜12・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・(υΔ(Ni)=%Ni+0.5X%
Mn+308%C+30X%N+8.2−1.I X 
(俤C7+%Mo+1.5Xn5l+2XSAj+2X
%Ti+0.5X%Nb)〉0・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・由・・・・(2)(2)C:0.2
f!i以下、Mn : 5 To以下、8:0.002
係以下、Ni ” 5〜45 % s Cr ” I 
BN27 % sN:0.05%以下を含有し、且つS
i:2優以下、At:2%以下、Ti:2qk以下、Z
r:0.S!チ以下、Ca:0.05%以下、B:0.
05%以下、Ce:0.05%以下及びMg : 0.
05%以下の1種又は21に以上、Mo 75%以下、
Cu:3係以下及びNb : 2%以下の1種又は2種
以上を各含有し、残部鉄及び不可避不純物からなシ、前
記各元素の含有量を下記(1)及び(2)式を満足され
るよう調整してなる熱間加工性が優れたオーステナイト
ステンレス鋼。 J[0)=6X%At+8X%Ti+9X9681+1
20X%Zr+800X%B+1000XSCa+12
00X%Ce−Hooox%Mg−1200X%9=−
2〜12・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・(υΔ(Ni)=lNi十0.581Mn+30
XjC+30×%N+8.2−1.1.+ (% cr
十%MO+1. Is×%8i+2XSAA+2X%T
i+0.5X111Nb)〉0曲曲曲・・曲・曲間(2
)j ユ本願明細書中第6頁5行目中「c:0.2%、」とあ
るをrc:o、z1以下」と訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) C:0.2%、Mn : 5 優以下、s:o
    、oo2*以下、Nl : 5〜45%、 Cr : 
    13〜279G、N:o、osl以下を含有し、且ツ8
    1:21以下、Az:zs以下、Ti:2憾以下、Zr
    :0.2%以下、Ca ! 0.05 %以下、B:0
    .05係以下、Ce:0.05’j以下及びMg:0.
    0596以下の1種又は2種以上を含有し、残部鉄及び
    不可避不純物からなル、前記各元素の含有量を下記(1
    )及び(2)式を満足させるよう調整してなる熱間加工
    性が優れ九オーステナイトステンレス鋼。 j[0)=6XlAA+8X%’ri+9X%Si+1
    20X%Zr+800X俤B+1000X*Ca+12
    00X%ce+1000xMg−1200x9100O
    x〜12・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
    ・・・・・啼(1)Δ(Ni)=%Ni十0.5X%M
    n+30XlC+10x%N+8.2−1゜IX(lC
    r+%Mo+1.5×sSl+2 X %At+ 2 
    X 96Ti +0.5X96Nb)≧0・・・・・・
    ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)(
    2) C:0.2%、Mn:5%以下、870.002
    %以下、Ni:5〜4596.Cr:13〜27%、N
    :0.05%以下を含有し、且つ81:2%以下、At
    : 296以下、Tl:296以下、Zr:0.2%以
    下、Ca : 0.05 qh以下、B:0.05%以
    下、Ce:0.059!以下及びMg:0.05%以下
    の1種又は2種以上、Mo 75 %以下、CU:3%
    以下及びNb:2Is以下O1種又拡2種以上を各含有
    し、残部鉄及び不可避不純物からなり、前記各元素の含
    有量を下記(1)及び(2)式を満足させるよう調整し
    てなる熱間加工性が優れ九オーステナイトステンレス鋼
    。 J(0)=6X11At+8X*Tl+9XJ81+1
    20X96Zr+800X1iB+1000X%C&+
    12QOX96C@+1000X%Mg−1200X%
    0=−2〜12・・・・・・・・・・・・・・・・・・
    ・・・・・・・・・(1)Δ[N1)”4Ni+0.5
    X%Mn+30XSC十80X%N+8.2−1.1+
    (%Cr十%MO+ 1.5×チSi+2XチM+2×
    %T I +〇、5 X嘩Nb)>0・・・・・・・・
    ・・・・・・・・・・・・・川・・・(2)
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