JP2001288542A - 耐リジング性に優れるCr含有薄鋼板およびその製造方法 - Google Patents
耐リジング性に優れるCr含有薄鋼板およびその製造方法Info
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Abstract
の製造方法を提供する。 【解決手段】 質量%でCr:3〜30%を含有するC
r含有薄鋼板において、最大径が0.5〜10μmの範
囲でかつMgとCaとの組成比がMg/Ca≧0.5を
満足するMg含有酸化物を1mm2 当たり3個以上含有す
ることを特徴とする耐リジング性に優れるCr含有薄鋼
板。
Description
れるCr含有薄鋼板およびその製造法に関するものであ
る。
Cr含有薄鋼板をプレス成形すると、リジングと呼ばれ
るしわ状のうねりが生じる。リジングは成形品の美観を
著しく損ない、これを除去するための研磨負荷が生じる
ため、Cr含有薄鋼板をプレス成形する際の最大の問題
点である。
化による結晶方位のランダム化が有効である。Cr含有
鋼の凝固組織を微細化する方法として、特開平10−3
24956号公報に、溶鋼中に微細分散したMg系酸化
物をフェライト凝固の接種核として活用する方法が開示
されている。この技術はMg含有酸化物を凝固組織の等
軸晶化に活用し、フェライト系ステンレス薄鋼板のリジ
ング特性を向上するものであるが、Mg含有酸化物がC
aを含む場合には凝固組織が等軸晶化しないという欠点
があった。
含有酸化物がCaを含む場合においても凝固組織を等軸
晶化し得る鋼組成、Mg含有酸化物組成および鋳造方法
を規定することで、耐リジング性に優れるCr含有薄鋼
板およびその製造方法を提供することにある。
したCr含有鋼中のMg含有酸化物の組成、大きさ、量
と凝固組織との関係を詳細に調査した結果、最大径が
0.5〜10μmの範囲でかつMgとCaとの組成比が
Mg/Ca≧0.5を満足するMg含有酸化物が1mm2
当たり3個以上存在すれば凝固組織が等軸晶化し、Cr
含有薄鋼板の耐リジング性が向上することを見出した。
ここで最大径とはMg有酸化物の最も長い直径もしくは
対角線長さである。
gとCaとの組成比がMg/Ca≧0.5を満足するM
g含有酸化物を、1mm2 当たり3個以上生成させるに
は、 鋼中のAl量を0.03%以下とし、Mg量を0.
0005〜0.005%とする、 鋼中のAl量が0.03%を超える場合は、Mg量
を0.002%以上とする、 ことが必要であることを明確にした。
と、Mg含有酸化物の融点は低下する。Mg含有酸化物
の融点がフェライトの凝固開始温度よりも低下すると、
凝固組織の等軸晶化効果が得られない。Mg含有酸化物
中のMgとCaとの組成比がMg/Ca≧0.5を満足
する範囲では、Mg含有酸化物の融点はフェライトの凝
固開始温度よりも高くなる。
≧0.5を満足するMg含有酸化物の数は、溶鋼中に存
在するMg量およびCa量により変化する。溶鋼中に存
在するMg量はMg添加量で決まり、また溶鋼中に存在
するCa量は溶鋼中のAl量の影響を受ける。鋼中のA
l量を0.03%以下とし、さらにMg量を0.000
5〜0.005%とすることで、最大径が0.5μm〜
10μmの範囲でかつMgとCaとの組成比がMg/C
a≧0.5を満足するMg含有酸化物を、1mm 2 当たり
3個以上生成させることができる。
場合にはMg量を0.002%以上とすることで、最大
径が0.5μm〜10μmの範囲でかつMgとCaとの
組成比がMg/Ca≧0.5を満足するMg系酸化物
を、1mm2 当たり3個以上生成させることができる。こ
の酸化物が凝固組織の等軸晶化に作用し、その結果薄鋼
板の耐リジング性が向上する。
成したもので、その要旨とするところは以下の通りであ
る。 (1)質量%でCr:3〜30%を含有するCr含有薄
鋼板において、最大径が0.5〜10μmの範囲でかつ
MgとCaとの組成比がMg/Ca≧0.5を満足する
Mg含有酸化物を、1mm2 当たり3個以上含有すること
を特徴とする耐リジング性に優れるCr含有薄鋼板。 (2)質量%で Cr:3〜30%、 Ti:0.01〜0.5%、 Al≦0.03%、 Mg:0.0005〜0.005% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼
成分であり、最大径が0.5〜10μmの範囲でかつM
gとCaとの組成比がMg/Ca≧0.5を満足するM
g含有酸化物を、1mm2 当たり3個以上含有することを
特徴とする耐リジング性に優れるCr含有薄鋼板。 (3)質量%で Cr:3〜30%、 Ti:0.01〜0.5%、 Al>0.03%、 Mg≧0.002% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼
成分であり、最大径が0.5〜10μmの範囲でかつM
gとCaとの組成比がMg/Ca≧0.5を満足するM
g含有酸化物を、1mm2 当たり3個以上含有することを
特徴とするリジング特性に優れるCr含有薄鋼板。
いることを特徴とする前項(1)ないし(3)のいずれ
かに記載の耐リジング性に優れるCr含有薄鋼板。 (5)前記(1)ないし(4)のいずれかに記載の成分
のほかに、さらに質量%でN≦0.08%を含有し、残
部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼成分であり、
さらにTi×N≧0.0006を満足し、最大径が0.
5〜10μmの範囲でかつMgとCaとの組成比がMg
/Ca≧0.5を満足するMg含有酸化物を、1mm2 当
たり3個以上含有し、さらにこの酸化物がTiNを含有
していることを特徴とする耐リジング性に優れるCr含
有薄鋼板。 (6)鋼中に前項(1)ないし(5)のいずれかに記載
の成分のほかに、さらに質量%でC≦0.02%を含有
し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼組成で
あり、さらにTi≧6×(C+N)を満足することを特
徴とする前項(1)ないし(5)のいずれかに記載の耐
リジング性に優れるCr含有薄鋼板。
ずれかに記載の成分のほかに、さらに質量%で Mo≦2.0%、 Ni≦2.0%、 Cu≦2.0% の1種または2種以上を含有することを特徴とする前項
(1)ないし(6)のいずれかに記載の耐リジング性に
優れるCr含有薄鋼板。 (8)鋼中に前項(1)ないし(7)のいずれかに記載
の成分のほかに、さらに質量%で Nb≦0.8%、 V ≦0.5%、 Zr≦0.5%、 W ≦0.5%、 Co≦0.5%、 Sn≦0.5% の1種または2種以上を含有することを特徴とする前項
(1)ないし(7)のいずれかに記載の耐リジング性に
優れるCr含有薄鋼板。 (9) 鋼中に前項(1)ないし(8)のいずれかに記
載の成分のほかに、さらに質量%でB≦0.005%を
含有することを特徴とする前項(1)ないし(8)のい
ずれかに記載の耐リジング性に優れるCr含有薄鋼板。 (10)溶鋼過熱度≦50℃として鋳造を開始すること
を特徴とする前項(1)ないし(9)のいずれかに記載
の耐リジング性に優れるCr含有薄鋼板を製造する方
法。
する。質量%で、Cr:16.5%、Ti:0.12
%、N:0.009%、Mg:0.0020%を含有
し、Al量を0.005%〜0.13%の範囲で変化さ
せた鋼を真空溶解炉で溶製し、溶鋼過熱度が37〜47
℃の範囲で鋳造し、得られた鋳片の断面組織観察により
等軸晶率を測定した。この鋳片を熱間圧延、冷間圧延、
さらに仕上焼鈍により1mm厚の製品板とし、製品板を圧
延方向に平行な方向に16%引張った際のリジング高さ
を測定すると共に、製品板断面を成分分析装置付きの走
査型電子顕微鏡で観察することでMg含有介在物の平均
組成、大きさ、量を調査した。
を調査した結果が図1、製品板のリジング高さに及ぼす
鋼中Al量の影響を調査した結果が図2、製品板中の最
大径が0.5μm〜10μmの範囲でかつMgとCaと
の組成比がMg/Ca≧0.5を満足するMg含有酸化
物(有効介在物)数を測定した結果が図3である。
晶率が上昇し、Al≦0.03%の範囲では90%以上
が等軸晶となった。製品板のリジング高さは鋳片の等軸
晶率の上昇に応じて低下し、鋳片の等軸晶率が90%以
上となるAl≦0.03%の範囲で製品板のリジング高
さは合格レベルの20μm以下となった。製品板断面を
観察すると、鋳片の等軸晶率が90%以上、製品板のリ
ジング高さが20μm以下を達成する鋼中Al量≦0.
03%の範囲では、有効介在物が3個/mm2 以上存在し
ていた。
%、N:0.009%、Al:0.06%を含有し、M
g量を0.0003%〜0.0079%の範囲で変化さ
せた鋼を真空溶解炉で溶製し、溶鋼過熱度が36〜48
℃の範囲で鋳造し、得られた鋳片の断面組織観察により
等軸晶率を測定した。この鋳片を熱間圧延、冷間圧延、
さらに仕上焼鈍により1mm厚の製品板とし、前述と同様
な手法で製品板のリジング高さ、有効介在物数を測定し
た。鋳片の等軸晶率に及ぼす鋼中Mg量の影響を調査し
た結果が図4、製品板のリジング高さに及ぼす鋼中Mg
量の影響を調査した結果が図5、製品板の有効介在物数
を測定した結果が図6である。
晶率が上昇し、Mg≧0.002%の範囲では90%以
上が等軸晶となった。製品板のリジング高さは鋳片の等
軸晶率の上昇に応じて低下し、鋳片の等軸晶率が90%
以上となるMg≧0.002%の範囲で製品板のリジン
グ高さは合格レベルの20μm以下となった。製品板断
面を観察すると、鋳片の等軸晶率が90%以上、製品板
のリジング高さが20μm以下を達成する鋼中Mg量≧
0.002%の範囲では有効介在物が3個/mm2 以上存
在していた。
食性、耐熱性を得るために3%以上の含有が必要であ
る。しかしながら30%を超えて含有しても要求される
性能は既に十分満足しており、単に合金コストの増大を
招くのみである。
の凝固核として活用することで凝固組織を等軸晶化し、
Cr含有薄鋼板の耐リジング性を向上させる。フェライ
トの凝固核としてMg含有酸化物を活用するには、最大
径が0.5μm〜10μmの範囲でかつMgとCaとの
組成比がMg/Ca≧0.5を満足するものが1mm2当
たり3個以上存在する必要がある。最大径が0.5μm
未満および10μmを超えるMg含有酸化物は、フェラ
イトの凝固核としての効果がない。MgとCaとの組成
比がMg/Ca<0.5となるMg含有酸化物はフェラ
イトの凝固開始温度よりも低融点となるため、フェライ
トの凝固核として作用しない。最大径が0.5μm〜1
0μmの範囲でかつMgとCaとの組成比がMg/Ca
≧0.5を満足するMg含有酸化物でも、1mm2 当たり
3個未満しか存在しない場合は、フェライトの凝固核と
しての効果が小さく、凝固組織を等軸晶化するには至ら
ない。
必要がある。Tiは鋼中のCと結合することで溶接部の
Cr炭化物の析出に伴う粒界腐食を抑制する効果があ
る。この効果は0.01%以上添加しなければ発現しな
い。また0.5%を超えてTiを含有してもその効果は
飽和しており、合金コストの増大を招くばかりであるた
め上限を0.5%とした。
mの範囲でかつMgとCaとの組成比がMg/Ca≧
0.5を満足するMg含有酸化物(有効介在物)を、1
mm2 当たり3個以上生成させるためには、Alが0.0
3%以下の場合にはMgを0.0005%以上0.00
5%以下とする必要があり、またAlが0.03%を超
える場合にはMgを0.002%以上とする必要があ
る。Alが0.03%以下の場合において、Mgが0.
0005%未満の場合には有効介在物数が3個未満とな
り、鋳片の等軸晶率が向上しない。またMgが0.00
5%を超えて含有しても、有効介在物数は増加するもの
の鋳片の等軸晶率向上に対する効果は飽和しており、耐
食性が劣化する場合があることから、その上限を0.0
05とした。Alが0.03%を超える場合では鋼中C
aが増加する傾向があり、その結果Mgが0.002%
未満の場合には、MgとCaとの組成比がMg/Ca<
0.5となるMg含有酸化物の割合が高まり、有効介在
物数が3個未満となり鋳片の等軸晶率が向上しない。ま
たMgが0.008%を超えて含有すると耐食性が極端
に劣化する場合があることから、Mgの上限を0.00
8%とすることが望ましい。
の等軸晶化効果をさらに高め、より優れた耐リジング性
を得ることができる。有効介在物がTiNを含有するた
めには、0.08%以下の範囲でNを含有させ、さらに
Ti×N≧0.0006の範囲にすることが有効であ
る。溶鋼中のMg含有酸化物はTiNの晶出核として作
用し、Ti×N≧0.0006の範囲で溶鋼中のMg含
有酸化物がTiNを含有する。Mg含有酸化物がTiN
を含有すると、フェライトの凝固核としての効果が向上
し凝固組織の等軸晶化が促進される。Ti×N<0.0
006の範囲では溶鋼中でTiNが晶出しないため、凝
固組織の等軸晶化が促進されない。またNを0.08%
を超えて多量に含有すると加工性が低下するため、上限
を0.08%とした。
2%以下に限定し、さらにTi添加量を6×(C+N)
以上とすることが有効である。TiはCやNとTiC、
TiNの形で結合することで鋼中の固溶C、N量を低減
し、加工性を高めることができる。Ti添加量が6×
(C+N)未満の場合にはこの効果が得られない。また
Cが0.02%を超える場合には、全てのCをTiCの
形で結合させることが困難であり、加工性が向上しな
い。
用途にはそれぞれ2.0%以下の範囲でこれらの元素の
1種または2種以上を添加することが有効である。それ
ぞれ2.0%を超えて含有してもその効果は飽和し、合
金コストの増大を招くため上限をそれぞれ2.0%とし
た。
接部の高耐食性が必要な用途にはNb:0.8%以下、
V:0.5%以下、Zr:0.5%以下、W:0.5%
以下、Co:0.5%以下、Sn:0.5%以下の範囲
でこれらの元素の1種または2種以上を添加することが
有効である。これらの元素はC、Nと容易に結合し、溶
接熱影響部のCr炭窒化物の析出を抑制して耐食性を向
上させる。Nb:0.8%、V:0.5%、Zr:0.
5%、W:0.5%、Co:0.5%、Sn:0.5%
を超えて含有してもその効果は飽和し、合金コストの増
大、延性の低下を招くため、上限をNb:0.8%、
V:0.5%、Zr:0.5%、W:0.5%、Co:
0.5%、Sn:0.5%とした。
合には、0.005%以下の範囲で添加することが有効
である。Bは製品を加工した際に生じた鋼中の欠陥を修
復し、2次加工性を高める効果がある。しかしながらB
含有量が0.005%を超えると鋼の熱間加工性を低下
させ、熱間圧延中で割れや疵を生じることから、その上
限を0.005%とした。
が、自動車の排気系など高温酸化雰囲気で使用する場合
には必要に応じて添加しても、耐リジング性に対する効
果に何ら影響を与えない。
耐食性を要する用途では上限を0.01%に制限するこ
とが有効である。
溶鋼過熱度≦50℃として鋳造を開始することが有効で
ある。溶鋼過熱度を50℃以下とすることで、Mg含有
酸化物による等軸晶化効果が促進されると共に、等軸晶
粒径が小さくなる効果がある。その結果製品板の耐リジ
ング性がより向上する。
有鋼A〜Xを溶製し、表1中の溶鋼過熱度条件で連続鋳
造により250mm厚の鋳片とした。これらの鋳片を熱間
圧延、冷間圧延、さらに仕上焼鈍し、1mm厚の製品板と
した。得られた製品板の断面を成分分析が可能な走査型
電子顕微鏡で観察し、最大径が0.5〜10μmでかつ
MgとCaとの組成比がMg/Ca≧0.5を満足する
Mg含有酸化物の数を計測した。またこの薄鋼板に16
%の引張り歪を付与した際のリジング高さも測定した。
これらの測定結果についても表1に示した。
005%以上添加している鋼A〜Jについては、最大径
が0.5μm〜10μmの範囲でかつMgとCaとの組
成比がMg/Ca≧0.5を満足するMg含有酸化物が
3個/mm2 以上存在し、リジング高さは全て合格レベル
の20μm以下となった。さらにTi×N≧0.000
6の場合や、連続鋳造時の溶鋼過熱度が50℃以下の場
合には、リジング高さがより低くなった。
Mgを0.002%以上添加している鋼K〜Sについて
は、最大径が0.5μm〜10μmの範囲でかつMgと
Caとの組成比がMg/Ca≧0.5を満足するMg含
有酸化物が3個/mm2 以上存在し、リジング高さは全て
合格レベルの20μm以下となった。さらにこの場合
も、Ti×N≧0.0006の場合や、連続鋳造時の溶
鋼過熱度が50℃以下の場合には、リジング高さがより
低くなった。
量が0.0005%未満の鋼Tや、Al量が0.03%
を超えてかつMgが0.02%未満の鋼U〜Xについて
は、最大径が0.5μm〜10μmの範囲で、Mg/C
a≧0.5を満足するMg含有酸化物が3個/mm2 未満
となり、耐リジング性は向上しない。
r含有薄鋼板およびその製造方法を提供することが可能
となった。
率を測定した結果を示す図である。
ング高さを測定した結果を示す図である。
介在物数を測定した結果を示す図である。
率を測定した結果を示す図である。
ング高さを測定した結果を示す図である。
介在物数を測定した結果を示す図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 質量%でCr:3〜30%を含有するC
r含有薄鋼板において、最大径が0.5〜10μmの範
囲でかつMgとCaとの組成比がMg/Ca≧0.5を
満足するMg含有酸化物を、1mm2 当たり3個以上含有
することを特徴とする耐リジング性に優れるCr含有薄
鋼板。 - 【請求項2】 質量%で Cr:3〜30%、 Ti:0.01〜0.5%、 Al≦0.03%、 Mg:0.0005〜0.005% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼
成分であり、最大径が0.5〜10μmの範囲でかつM
gとCaとの組成比がMg/Ca≧0.5を満足するM
g含有酸化物を、1mm2 当たり3個以上含有することを
特徴とする耐リジング性に優れるCr含有薄鋼板。 - 【請求項3】 質量%で Cr:3〜30%、 Ti:0.01〜0.5%、 Al>0.03%、 Mg≧0.002% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼
成分であり、最大径が0.5〜10μmの範囲でかつM
gとCaとの組成比がMg/Ca≧0.5を満足するM
g含有酸化物を、1mm2 当たり3個以上含有することを
特徴とするリジング特性に優れるCr含有薄鋼板。 - 【請求項4】 Mg含有酸化物がTiNを含有している
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の
耐リジング性に優れるCr含有薄鋼板。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の成
分のほかに、さらに質量%でN≦0.08%を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼成分であ
り、さらにTi×N≧0.0006を満足し、最大径が
0.5〜10μmの範囲でかつMgとCaとの組成比が
Mg/Ca≧0.5を満足するMg含有酸化物を、1mm
2 当たり3個以上含有し、さらにこの酸化物がTiNを
含有していることを特徴とする耐リジング性に優れるC
r含有薄鋼板。 - 【請求項6】 鋼中に請求項1ないし5のいずれかに記
載の成分のほかに、さらに質量%でC≦0.02%を含
有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼組成
であり、さらにTi≧6×(C+N)を満足することを
特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の耐リジ
ング性に優れるCr含有薄鋼板。 - 【請求項7】 鋼中に請求項1ないし6のいずれかに記
載の成分のほかに、さらに質量%で Mo≦2.0%、 Ni≦2.0%、 Cu≦2.0% の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求
項1ないし6のいずれかに記載の耐リジング性に優れる
Cr含有薄鋼板。 - 【請求項8】 鋼中に請求項1ないし7のいずれかに記
載の成分のほかに、さらに質量%で Nb≦0.8%、 V ≦0.5%、 Zr≦0.5%、 W ≦0.5%、 Co≦0.5%、 Sn≦0.5% の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求
項1ないし7のいずれかに記載の耐リジング性に優れる
Cr含有薄鋼板。 - 【請求項9】 鋼中に請求項1ないし8のいずれかに記
載の成分のほかに、さらに質量%でB≦0.005%を
含有することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか
に記載の耐リジング性に優れるCr含有薄鋼板。 - 【請求項10】 溶鋼過熱度≦50℃として鋳造を開始
することを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記
載の耐リジング性に優れるCr含有薄鋼板を製造する方
法。
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