JP2002129278A - 高Ｃｒ鋼鋳片および継目無鋼管 - Google Patents
高Ｃｒ鋼鋳片および継目無鋼管Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】鋳造ままで中心部にポロシティや割れの極めて
少ないＣｒを１％以上含有する高Ｃｒ鋼の鋳片と、内面
に疵のない内面性状の良好な高Ｃｒ鋼の継目無鋼管との
提供。 【解決手段】質量％でＣ：０．００１〜０．３％、Ｓ
ｉ：０．１〜１％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｐ：０．０４
％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１％〜３０％、Ａ
ｌ：０．００１〜０．１％、Ｏ（酸素）：０．１％以
下、Ｎ：０．５％以下、さらに、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ
ｕ、Ｎｂ、Ｔｉ、ＺｒおよびＶを必要により含有し、残
部はＦｅおよび不純物からなり、さらに下記式（１）を
満たし、金属組織が５体積％以上のフェライト相を有す
る高Ｃｒ鋼鋳片および継目無鋼管。 Cr+3Mo+Nb+4V+7-(190C+120N+4Ni+8Cu+4Si+12Al+2W)≧0
少ないＣｒを１％以上含有する高Ｃｒ鋼の鋳片と、内面
に疵のない内面性状の良好な高Ｃｒ鋼の継目無鋼管との
提供。 【解決手段】質量％でＣ：０．００１〜０．３％、Ｓ
ｉ：０．１〜１％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｐ：０．０４
％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１％〜３０％、Ａ
ｌ：０．００１〜０．１％、Ｏ（酸素）：０．１％以
下、Ｎ：０．５％以下、さらに、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ
ｕ、Ｎｂ、Ｔｉ、ＺｒおよびＶを必要により含有し、残
部はＦｅおよび不純物からなり、さらに下記式（１）を
満たし、金属組織が５体積％以上のフェライト相を有す
る高Ｃｒ鋼鋳片および継目無鋼管。 Cr+3Mo+Nb+4V+7-(190C+120N+4Ni+8Cu+4Si+12Al+2W)≧0
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中心部にポロシテ
ィおよび割れが極めて少ない鋳片と、内面性状の良好な
継目無鋼管に関し、特に鋳片は連続鋳造により丸ビレッ
ト鋳片とすることにより継目無鋼管の素材として好適で
ある。
ィおよび割れが極めて少ない鋳片と、内面性状の良好な
継目無鋼管に関し、特に鋳片は連続鋳造により丸ビレッ
ト鋳片とすることにより継目無鋼管の素材として好適で
ある。
【０００２】
【従来の技術】継目無鋼管の製造には、連続鋳造したブ
ルーム等の矩形鋳片を加熱した後、分塊圧延して製造し
た丸ビレットを用いるか、または連続鋳造により直接製
造した丸ビレット鋳片を素材として用いるのが一般的で
ある。
ルーム等の矩形鋳片を加熱した後、分塊圧延して製造し
た丸ビレットを用いるか、または連続鋳造により直接製
造した丸ビレット鋳片を素材として用いるのが一般的で
ある。
【０００３】近年、製造コストを下げる目的で、炭素鋼
や低Ｃｒ鋼では連続鋳造したままの丸ビレット鋳片を素
材として用いるようになった。
や低Ｃｒ鋼では連続鋳造したままの丸ビレット鋳片を素
材として用いるようになった。
【０００４】一方で、Ｃｒ鋼やステンレス鋼は鋳造まま
のビレット状態では中心部にポロシティや割れが多く発
生することが知られている。そのようなポロシティや割
れを多く含む丸ビレット鋳片をそのまま継目無鋼管の素
材として用いた場合、製管時に内面疵が多く発生し、そ
のままでは製品とならない。したがって、連続鋳造した
ブルーム等を加熱し、その後分塊圧延によって大きな加
工を加えてポロシティや割れを圧着させて消滅させた丸
ビレットを素材として用いる方法が一般的である。
のビレット状態では中心部にポロシティや割れが多く発
生することが知られている。そのようなポロシティや割
れを多く含む丸ビレット鋳片をそのまま継目無鋼管の素
材として用いた場合、製管時に内面疵が多く発生し、そ
のままでは製品とならない。したがって、連続鋳造した
ブルーム等を加熱し、その後分塊圧延によって大きな加
工を加えてポロシティや割れを圧着させて消滅させた丸
ビレットを素材として用いる方法が一般的である。
【０００５】例えば、特開平５−７９９０号公報では、
ブルームの連続鋳造に際して寸法と鋳造温度を管理して
鋳造し、その後丸ビレットに圧下比が３．１以上の分塊
圧延を施すことにより、ポロシティを消滅させる方法が
開示されている。
ブルームの連続鋳造に際して寸法と鋳造温度を管理して
鋳造し、その後丸ビレットに圧下比が３．１以上の分塊
圧延を施すことにより、ポロシティを消滅させる方法が
開示されている。
【０００６】また、近年では、連続鋳造モールドの後工
程に圧下設備を設け、再加熱を行わずに連続鋳造後に連
続して圧下を加え、ポロシティを消滅させる方法が開発
されつつある。
程に圧下設備を設け、再加熱を行わずに連続鋳造後に連
続して圧下を加え、ポロシティを消滅させる方法が開発
されつつある。
【０００７】例えば、特開平１０−１４６６５１号、特
開平１０−２４９４９０号、特開平１０−３２８８００
号の各公報には、未凝固部が中心部に存在する状態の時
にロールにより圧下を施す方法である未凝固圧下法によ
り、鋼種を問わずポロシティや割れを消滅させる方法が
開示されている。
開平１０−２４９４９０号、特開平１０−３２８８００
号の各公報には、未凝固部が中心部に存在する状態の時
にロールにより圧下を施す方法である未凝固圧下法によ
り、鋼種を問わずポロシティや割れを消滅させる方法が
開示されている。
【０００８】また、特開平９−１７４２１１号、特開平
９−１７４２１２号、特開平９−２０１６０１号、特開
平９−３０００５３号、特開平１０−２９００１号、特
開平１０−３４２０１号、特開平１０−３４３０４号、
特開平１０−１６６１２４号および特開平１０−１７５
０４９号等の各公報では、連続鋳造中もしくは連続鋳造
直後にロールにて圧下を施すことにより、０．５％以上
のＣｒを含有する鋼でも、ポロシティを消滅させること
のできる方法が開示されている。
９−１７４２１２号、特開平９−２０１６０１号、特開
平９−３０００５３号、特開平１０−２９００１号、特
開平１０−３４２０１号、特開平１０−３４３０４号、
特開平１０−１６６１２４号および特開平１０−１７５
０４９号等の各公報では、連続鋳造中もしくは連続鋳造
直後にロールにて圧下を施すことにより、０．５％以上
のＣｒを含有する鋼でも、ポロシティを消滅させること
のできる方法が開示されている。
【０００９】上記のような圧下設備を設ければ、丸ビレ
ット鋳片の中心部に生ずるポロシティや割れを消滅させ
ることができるものの、いずれも高額の大型設備を必要
とする問題点がある。
ット鋳片の中心部に生ずるポロシティや割れを消滅させ
ることができるものの、いずれも高額の大型設備を必要
とする問題点がある。
【００１０】一方で、すべてのＣｒ鋼でポロシティや割
れが発生することを前提として上記の設備面の対策はな
されているが、低Ｃｒ鋼のようなポロシティや割れの発
生しにくい鋼種もあり、その場合は大型の圧下設備は不
要となる。
れが発生することを前提として上記の設備面の対策はな
されているが、低Ｃｒ鋼のようなポロシティや割れの発
生しにくい鋼種もあり、その場合は大型の圧下設備は不
要となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、鋳造
ままで中心部にポロシティや割れが極めて少ないＣｒを
１％以上含有する高Ｃｒ鋼の鋳片と、内面疵がほとんど
ない内面性状の良好な高Ｃｒ鋼継目無鋼管とを提供する
ことにある。
ままで中心部にポロシティや割れが極めて少ないＣｒを
１％以上含有する高Ｃｒ鋼の鋳片と、内面疵がほとんど
ない内面性状の良好な高Ｃｒ鋼継目無鋼管とを提供する
ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、化学組成
および金属組織を調整することにより連続鋳造時のポロ
シティや割れを抑制する方法について鋭意実験、検討し
た結果、以下の知見を得るに至った。
および金属組織を調整することにより連続鋳造時のポロ
シティや割れを抑制する方法について鋭意実験、検討し
た結果、以下の知見を得るに至った。
【００１３】ａ）ポロシティの発生機構は、液相から固
相に凝固する際の、凝固収縮による空孔の発生である。
最密充填構造のｆｃｃ（面心立方晶）構造のオーステナ
イト組織で凝固させるよりも、粗なｂｃｃ（体心立方
晶）構造のフェライト組織で凝固させる方が、凝固時の
収縮の度合いが小さく、ポロシティ発生も少ない。凝固
時にフェライト組織となるように、フェライトフォーマ
の諸元素とオーステナイトフォーマの諸元素とを下記式
を満足するようにバランスを保って含有させれば、化学
組成の調整によりポロシティの発生が抑制できる。
相に凝固する際の、凝固収縮による空孔の発生である。
最密充填構造のｆｃｃ（面心立方晶）構造のオーステナ
イト組織で凝固させるよりも、粗なｂｃｃ（体心立方
晶）構造のフェライト組織で凝固させる方が、凝固時の
収縮の度合いが小さく、ポロシティ発生も少ない。凝固
時にフェライト組織となるように、フェライトフォーマ
の諸元素とオーステナイトフォーマの諸元素とを下記式
を満足するようにバランスを保って含有させれば、化学
組成の調整によりポロシティの発生が抑制できる。
【００１４】 Cr+3Mo+Nb+4V+7-(190C+120N+4Ni+8Cu+4Si+2W+12Al)≧0 ｂ）割れの発生機構は、粗なｂｃｃ（体心立方晶）構造
のフェライト組織で凝固した後、さらに最密充填構造の
ｆｃｃ（面心立方晶）構造にマッシブ変態した場合に、
オーステナイト相間にＳ等の不純物元素が偏析すること
により起こる変態割れである。ここで、変態時に完全に
オーステナイト相に変態させずに、Ｓの固溶度が大きく
軟化相であるフェライト相を残留させることにより、Ｓ
吸収によるオーステナイト相関のＳ偏析の軽減と、応力
吸収による変態時の応力緩和により、割れの発生を防止
できる。
のフェライト組織で凝固した後、さらに最密充填構造の
ｆｃｃ（面心立方晶）構造にマッシブ変態した場合に、
オーステナイト相間にＳ等の不純物元素が偏析すること
により起こる変態割れである。ここで、変態時に完全に
オーステナイト相に変態させずに、Ｓの固溶度が大きく
軟化相であるフェライト相を残留させることにより、Ｓ
吸収によるオーステナイト相関のＳ偏析の軽減と、応力
吸収による変態時の応力緩和により、割れの発生を防止
できる。
【００１５】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その要旨は以下の１）〜６）にある。
もので、その要旨は以下の１）〜６）にある。
【００１６】１）質量％でＣ：０．００１〜０．３％、
Ｓｉ：０．１〜１％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｐ：０．０
４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１％〜３０％、
Ａｌ：０．００１〜０．１％、Ｏ（酸素）：０．１％以
下、Ｎ：０．５％以下を含み、Ｎｉ：０．５％〜１０％
とＣｕ：０．１％〜５％の１種または２種を含有し、残
部はＦｅおよび不純物からなり、さらに下記式（１）を
満たし、金属組織が５体積％以上のフェライト相を有す
る高Ｃｒ鋼鋳片。
Ｓｉ：０．１〜１％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｐ：０．０
４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１％〜３０％、
Ａｌ：０．００１〜０．１％、Ｏ（酸素）：０．１％以
下、Ｎ：０．５％以下を含み、Ｎｉ：０．５％〜１０％
とＣｕ：０．１％〜５％の１種または２種を含有し、残
部はＦｅおよび不純物からなり、さらに下記式（１）を
満たし、金属組織が５体積％以上のフェライト相を有す
る高Ｃｒ鋼鋳片。
【００１７】 Cr+7-(190C+120N+4Ni+8Cu+4Si+12Al)≧0・・・（１） ここで、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を
示すものとする ２）質量％でＣ：０．００１〜０．３％、Ｓｉ：０．１
〜１％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１％〜３０％、Ａｌ：０．
００１〜０．１％、Ｏ（酸素）：０．１％以下、Ｎ：
０．５％以下を含み、Ｍｏ：０．１％〜５％とＷ：０．
１〜５％の１種または２種を含有し、残部はＦｅおよび
不純物からなり、さらに下記式（２）を満たし、金属組
織が５体積％以上のフェライト相を有する高Ｃｒ鋼鋳
片。
示すものとする ２）質量％でＣ：０．００１〜０．３％、Ｓｉ：０．１
〜１％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１％〜３０％、Ａｌ：０．
００１〜０．１％、Ｏ（酸素）：０．１％以下、Ｎ：
０．５％以下を含み、Ｍｏ：０．１％〜５％とＷ：０．
１〜５％の１種または２種を含有し、残部はＦｅおよび
不純物からなり、さらに下記式（２）を満たし、金属組
織が５体積％以上のフェライト相を有する高Ｃｒ鋼鋳
片。
【００１８】 Cr+3Mo+7-(190C+120N+4Si+12Al+2W)≧0・・・（２） ここで、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を
示すものとする ３）質量％でＣ：０．００１〜０．３％、Ｓｉ：０．１
〜１％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１％〜３０％、Ａｌ：０．
００１〜０．１％、Ｏ（酸素）：０．１％以下、Ｎ：
０．５％以下を含み、Ｎｉ：０．５％〜１０％とＣｕ：
０．１％〜５％の１種または２種、さらにＭｏ：０．１
％〜５％とＷ：０．１〜５％の１種または２種を含有
し、残部はＦｅおよび不純物からなり、さらに下記式
（３）を満たし、金属組織が５体積％以上のフェライト
相を有する高Ｃｒ鋼鋳片。
示すものとする ３）質量％でＣ：０．００１〜０．３％、Ｓｉ：０．１
〜１％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１％〜３０％、Ａｌ：０．
００１〜０．１％、Ｏ（酸素）：０．１％以下、Ｎ：
０．５％以下を含み、Ｎｉ：０．５％〜１０％とＣｕ：
０．１％〜５％の１種または２種、さらにＭｏ：０．１
％〜５％とＷ：０．１〜５％の１種または２種を含有
し、残部はＦｅおよび不純物からなり、さらに下記式
（３）を満たし、金属組織が５体積％以上のフェライト
相を有する高Ｃｒ鋼鋳片。
【００１９】 Cr+3Mo+7-(190C+120N+4Ni+8Cu+4Si+12Al+2W)≧0・・・（３） ここで、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を
示すものとする ４）Ｆｅの一部に代えて、質量％でＮｂ：０．００５〜
０．１％、Ｔｉ：０．０００５〜０．１％、Ｚｒ：０．
００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．５％のうち１
種、または２種以上を含有し、さらに式（１）〜（３）
に代えて下記式（４）を満たしている上記１）〜３）の
いずれかに記載の高Ｃｒ鋼鋳片。
示すものとする ４）Ｆｅの一部に代えて、質量％でＮｂ：０．００５〜
０．１％、Ｔｉ：０．０００５〜０．１％、Ｚｒ：０．
００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．５％のうち１
種、または２種以上を含有し、さらに式（１）〜（３）
に代えて下記式（４）を満たしている上記１）〜３）の
いずれかに記載の高Ｃｒ鋼鋳片。
【００２０】 Cr+3Mo+Nb+4V+7-(190C+120N+4Ni+8Cu+4Si+12Al+2W)≧0・・・（４） ここで、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を
示すものとする ５）Ｆｅの一部に代えて、質量％でＣａ：０．０００２
〜０．００５を含有している上記１）〜４）のいずれか
に記載の高Ｃｒ鋼鋳片。
示すものとする ５）Ｆｅの一部に代えて、質量％でＣａ：０．０００２
〜０．００５を含有している上記１）〜４）のいずれか
に記載の高Ｃｒ鋼鋳片。
【００２１】６）上記１）〜５）のいずれかに記載の化
学組成からなる高Ｃｒ鋼継目無鋼管。
学組成からなる高Ｃｒ鋼継目無鋼管。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明において化学組成を
規定した理由について説明する。なお、化学組成の含有
量の％表示はすべて質量％とする。
規定した理由について説明する。なお、化学組成の含有
量の％表示はすべて質量％とする。
【００２３】Ｃ：０．００１〜０．３％ Ｃは、鋼の焼入れ性を向上させるのに有効である。この
効果を得るには、０．００１％以上含有させる必要があ
る。しかし０．３％を超えて含有させると、焼入れ時に
焼割れが起こり易くなる。また、Ｃｒ炭化物を多く形成
し、耐食性向上に有効なＣｒを吸収し耐食性劣化が著し
くなる。このため、Ｃ含有量は０．３％以下とした。
効果を得るには、０．００１％以上含有させる必要があ
る。しかし０．３％を超えて含有させると、焼入れ時に
焼割れが起こり易くなる。また、Ｃｒ炭化物を多く形成
し、耐食性向上に有効なＣｒを吸収し耐食性劣化が著し
くなる。このため、Ｃ含有量は０．３％以下とした。
【００２４】Ｓｉ：０．１〜１％ Ｓｉは、鋼の焼入れ性を向上させるのに有効である。こ
の効果を得るためには、０．１％以上含有させる必要が
ある。しかし、１％を超えて含有させると、結晶粒界の
強度を弱め、靭性を低下させることがある。このため、
Ｓｉ含有量の上限は１％とした。
の効果を得るためには、０．１％以上含有させる必要が
ある。しかし、１％を超えて含有させると、結晶粒界の
強度を弱め、靭性を低下させることがある。このため、
Ｓｉ含有量の上限は１％とした。
【００２５】Ｍｎ：０．１〜５％ ＭｎもＳｉと同様に鋼の焼入れ性を向上させるのに有効
である。この効果を得るためには０．１％以上含有させ
る必要がある。しかし、５％を超えて含有させると、結
晶粒界の強度を弱め、靭性を低下させることが多い。こ
のため、Ｍｎ含有量の上限は５％とした。
である。この効果を得るためには０．１％以上含有させ
る必要がある。しかし、５％を超えて含有させると、結
晶粒界の強度を弱め、靭性を低下させることが多い。こ
のため、Ｍｎ含有量の上限は５％とした。
【００２６】Ｐ：０．０４％以下 Ｐは、不純物として鋼中に不可避的に存在するが、粒界
に偏析して靭性を劣化させる。特に、その含有量が０．
０４％を超えると、靭性の低下が著しくなるので、その
含有量は０．０４％以下にする必要がある。なお、靭性
を高めるためにＰの含有量はできるだけ低くすることが
望ましい。
に偏析して靭性を劣化させる。特に、その含有量が０．
０４％を超えると、靭性の低下が著しくなるので、その
含有量は０．０４％以下にする必要がある。なお、靭性
を高めるためにＰの含有量はできるだけ低くすることが
望ましい。
【００２７】Ｓ：０．０１％以下 Ｓは、Ｐと同様に不純物として鋼中に不可避的に存在す
るが、粒界に偏析して鋳造時に割れを起こしやすくす
る。特に、その含有量が０．０１％を超えると、割れが
起こり易くなるので、Ｓ含有量は０．０１％以下にする
必要がある。なお、Ｓの含有量はできるだけ低くするこ
とが望ましい。
るが、粒界に偏析して鋳造時に割れを起こしやすくす
る。特に、その含有量が０．０１％を超えると、割れが
起こり易くなるので、Ｓ含有量は０．０１％以下にする
必要がある。なお、Ｓの含有量はできるだけ低くするこ
とが望ましい。
【００２８】Ｃｒ：１〜３０％ Ｃｒは、耐食性、特に高温の炭酸ガス腐食に対する耐食
性を高める元素である。この効果を得るためには、少な
くとも１％以上含有させる必要である。一方で、過剰に
含有させると耐食性の改善効果が飽和するのに加え、素
材のコスト上昇を招いて経済性の観点からも望ましくな
いことから、その上限を３０％とした。 Ａｌ：０．００１〜０．１％ Ａｌは、鋼の脱酸に有効である。この効果を得るために
は０．００１％以上含有させる必要がある。しかし０．
１％を超えて含有させると、粗大なＡｌ系介在物が多く
なって耐食性が低下することがあるので望ましくない。
したがって、その上限を０．１％とした。ここで、Ａｌ
とは所謂「ｓｏｌ．Ａｌ（酸可溶Ａｌ）」のことであ
る。
性を高める元素である。この効果を得るためには、少な
くとも１％以上含有させる必要である。一方で、過剰に
含有させると耐食性の改善効果が飽和するのに加え、素
材のコスト上昇を招いて経済性の観点からも望ましくな
いことから、その上限を３０％とした。 Ａｌ：０．００１〜０．１％ Ａｌは、鋼の脱酸に有効である。この効果を得るために
は０．００１％以上含有させる必要がある。しかし０．
１％を超えて含有させると、粗大なＡｌ系介在物が多く
なって耐食性が低下することがあるので望ましくない。
したがって、その上限を０．１％とした。ここで、Ａｌ
とは所謂「ｓｏｌ．Ａｌ（酸可溶Ａｌ）」のことであ
る。
【００２９】Ｏ（酸素）：０．１％以下 Ｏ（酸素）は、不純物として鋼中に存在し、その含有量
が０．１％を超えると靭性が低下することが多い。した
がって、その上限を０．１％とした。なお、Ｏの含有量
は低ければ低いほど望ましい。
が０．１％を超えると靭性が低下することが多い。した
がって、その上限を０．１％とした。なお、Ｏの含有量
は低ければ低いほど望ましい。
【００３０】Ｎ：０．５％以下 Ｎは、Ｎｉと同様にオーステナイト相の安定度を高め、
その結果マルテンサイト率を高める効果がある。この効
果を得るためには、０．１％以上含有させるのがよい。
一方で、過剰の含有させると熱処理や溶接によっては鋼
中にＣｒ窒化物を形成し耐食性を低下させることが多い
ため、その上限を０．５％とした。
その結果マルテンサイト率を高める効果がある。この効
果を得るためには、０．１％以上含有させるのがよい。
一方で、過剰の含有させると熱処理や溶接によっては鋼
中にＣｒ窒化物を形成し耐食性を低下させることが多い
ため、その上限を０．５％とした。
【００３１】Ｎｉ：０．５％〜１０％、Ｃｕ：０．１％
〜５％の１種または２種 Ｎｉ、Ｃｕを含有させる場合、Ｃｒ量は１１％程度以上
と高するのがよく、特に靱性が要求される用途に適して
いる。
〜５％の１種または２種 Ｎｉ、Ｃｕを含有させる場合、Ｃｒ量は１１％程度以上
と高するのがよく、特に靱性が要求される用途に適して
いる。
【００３２】Ｎｉは、オーステナイト相の安定度を高
め、その結果マルテンサイト率を高める効果がある。ま
た、靭性を高める効果もある。これらの効果を得るため
には、０．５％以上含有させる必要がある。一方で、過
剰に含有させると素材のコスト上昇を招いて経済性の観
点から望ましくないため、その上限を１０％とした。
め、その結果マルテンサイト率を高める効果がある。ま
た、靭性を高める効果もある。これらの効果を得るため
には、０．５％以上含有させる必要がある。一方で、過
剰に含有させると素材のコスト上昇を招いて経済性の観
点から望ましくないため、その上限を１０％とした。
【００３３】Ｃｕは、Ｎｉと同様にオーステナイト相の
安定度を高める効果、および耐食性、特に湿潤硫化水素
環境中での耐硫化物応力割れ性を高める効果がある。こ
れらの効果を得るには０．１％以上含有させる必要があ
る。また一方、５％を超えて含有させると、耐食性の改
善効果が飽和するのに加え、素材のコスト上昇を招いて
経済性を損なうため、その上限を５％とした。
安定度を高める効果、および耐食性、特に湿潤硫化水素
環境中での耐硫化物応力割れ性を高める効果がある。こ
れらの効果を得るには０．１％以上含有させる必要があ
る。また一方、５％を超えて含有させると、耐食性の改
善効果が飽和するのに加え、素材のコスト上昇を招いて
経済性を損なうため、その上限を５％とした。
【００３４】Ｍｏ：０．１〜５％、Ｗ：０．１〜５％の
１種または２種 Ｍｏ、Ｗを含むＣｒ鋼は、耐孔食性や耐硫化物応力割れ
性の要求される用途に適している。Ｍｏは、耐食性、特
に耐孔食性や湿潤硫化水素環境中での耐硫化物応力割れ
性を高める効果がある。この効果を得るには０．１％以
上含有させる必要がある。一方、５％を超えて含有させ
ると、耐食性の改善効果が飽和するのに加え、素材のコ
スト上昇を招いて経済性を損なうため、その上限を５％
とした。
１種または２種 Ｍｏ、Ｗを含むＣｒ鋼は、耐孔食性や耐硫化物応力割れ
性の要求される用途に適している。Ｍｏは、耐食性、特
に耐孔食性や湿潤硫化水素環境中での耐硫化物応力割れ
性を高める効果がある。この効果を得るには０．１％以
上含有させる必要がある。一方、５％を超えて含有させ
ると、耐食性の改善効果が飽和するのに加え、素材のコ
スト上昇を招いて経済性を損なうため、その上限を５％
とした。
【００３５】Ｗは、Ｍｏと同様に耐孔食性を高める効果
がある。この効果を得るには０．１％以上含有させる必
要がある。一方、５％を超えて含有させると、耐食性の
改善効果が飽和するのに加え、素材のコスト上昇を招い
て経済性を損なうため、その上限を５％とした。
がある。この効果を得るには０．１％以上含有させる必
要がある。一方、５％を超えて含有させると、耐食性の
改善効果が飽和するのに加え、素材のコスト上昇を招い
て経済性を損なうため、その上限を５％とした。
【００３６】Ｎｂ：０．００５％〜０．１％、Ｔｉ：
０．０００５〜０．１％、Ｚｒ：０．００５〜０．１％
およびＶ：０．００５〜０．５％のうちの１種以上 これらの元素を含むＣｒ鋼は、靱性に優れている。
０．０００５〜０．１％、Ｚｒ：０．００５〜０．１％
およびＶ：０．００５〜０．５％のうちの１種以上 これらの元素を含むＣｒ鋼は、靱性に優れている。
【００３７】Ｎｂは、微細な炭化物を形成し、組織を微
細化させ靭性を改善する効果がある。この効果を得るた
めには、０．００５％以上含有させる必要がある。一
方、０．１％を超えて含有させるとその効果が飽和する
のに加え、過剰な微細炭化物が却って靭性を低下させる
ことがある。したがって、その上限を０．１％とした。
細化させ靭性を改善する効果がある。この効果を得るた
めには、０．００５％以上含有させる必要がある。一
方、０．１％を超えて含有させるとその効果が飽和する
のに加え、過剰な微細炭化物が却って靭性を低下させる
ことがある。したがって、その上限を０．１％とした。
【００３８】Ｔｉ：０．００５〜０．１％ Ｔｉは、鋼中の不純物であるＮをＴｉＮとして固定する
効果がある。また、Ｎｂと同様に微細な炭窒化物を形成
し、組織を微細化し靭性を改善する効果もある。この効
果を得るためには、０．００５％以上含有させる必要が
ある。しかし、０．１％を超えて含有させるとこれらの
効果が飽和するのに加え、過剰な微細炭窒化物が却って
靭性を低下させることがある。したがって、その上限を
０．１％とした。
効果がある。また、Ｎｂと同様に微細な炭窒化物を形成
し、組織を微細化し靭性を改善する効果もある。この効
果を得るためには、０．００５％以上含有させる必要が
ある。しかし、０．１％を超えて含有させるとこれらの
効果が飽和するのに加え、過剰な微細炭窒化物が却って
靭性を低下させることがある。したがって、その上限を
０．１％とした。
【００３９】Ｚｒ：０．００５〜０．１％ ＺｒはＴｉと同様に鋼中の不純物であるＮをＺｒＮとし
て固定する効果がある。また、ＮｂやＴｉと同様に微細
な炭窒化物を形成し、組織を微細化し靭性を改善する効
果がある。この効果を得るためには、０．００５％以上
含有させる必要がある。しかし、０．１％を超えて含有
させるとその効果が飽和するのに加え、過剰な微細炭窒
化物が却って靭性を低下させることがある。したがっ
て、その上限を０．１％とした。
て固定する効果がある。また、ＮｂやＴｉと同様に微細
な炭窒化物を形成し、組織を微細化し靭性を改善する効
果がある。この効果を得るためには、０．００５％以上
含有させる必要がある。しかし、０．１％を超えて含有
させるとその効果が飽和するのに加え、過剰な微細炭窒
化物が却って靭性を低下させることがある。したがっ
て、その上限を０．１％とした。
【００４０】Ｖ：０．００５〜０．５％ Ｖは、Ｎｂと同様に微細な炭化物を形成し、組織を微細
化させ靭性を改善する効果がある。この効果を得るため
には、０．００５％以上含有させる必要がある。一方、
０．５％を超えて含有させるとその効果が飽和するのに
加え、過剰な微細炭化物が却って靭性を低下させること
がある。したがって、その上限を０．５％とした。
化させ靭性を改善する効果がある。この効果を得るため
には、０．００５％以上含有させる必要がある。一方、
０．５％を超えて含有させるとその効果が飽和するのに
加え、過剰な微細炭化物が却って靭性を低下させること
がある。したがって、その上限を０．５％とした。
【００４１】上記のように靱性を改善するには、Ｎｂ、
Ｔｉ、ＺｒおよびＶの１種以上含有させる。
Ｔｉ、ＺｒおよびＶの１種以上含有させる。
【００４２】Ｃａ：０．０００２〜０．００５％ Ｃａは、鋼の脱硫に有効である。この効果を得るために
は、０．０００２％以上含有させる必要がある。しか
し、０．００５％を超えて含有させると、粗大なＣａ系
介在物が多くなって耐食性が低下することがある。した
がって、その上限を０．００５％とした。
は、０．０００２％以上含有させる必要がある。しか
し、０．００５％を超えて含有させると、粗大なＣａ系
介在物が多くなって耐食性が低下することがある。した
がって、その上限を０．００５％とした。
【００４３】Cr+3Mo+Nb+4V+7-(190C+120N+4Ni+8Cu+4Si+
2W+12Al)≧0： 鋳造後のポロシティ発生を抑制するためには、凝固形態
に影響するＣｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃ、Ｎ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｓｉ、ＷおよびＡｌの含有量が下式の関係を満たし
た化学組成に調整する必要がある。
2W+12Al)≧0： 鋳造後のポロシティ発生を抑制するためには、凝固形態
に影響するＣｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃ、Ｎ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｓｉ、ＷおよびＡｌの含有量が下式の関係を満たし
た化学組成に調整する必要がある。
【００４４】 Cr+3Mo+Nb+4V+7-(190C+120N+4Ni+8Cu+4Si+2W+12Al)≧0 鋼材組成が上式を満たさない場合、凝固時にフェライト
−オーステナイト組織で凝固し、ポロシティが発生し易
くなるからである。なお、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ
およびＶ等の元素を含有しない鋼の場合、上記式からそ
れらの元素の項を除外した式となる。 金属組織：変態時に完全にオーステナイト相に変態させ
ずに、Ｓの固溶度が大きく軟化相であるフェライト相を
残留させることにより、Ｓ吸収によるオーステナイト相
間のＳ偏析の軽減と、応力吸収による変態時の応力緩和
により、割れの発生を防止できる。
−オーステナイト組織で凝固し、ポロシティが発生し易
くなるからである。なお、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ
およびＶ等の元素を含有しない鋼の場合、上記式からそ
れらの元素の項を除外した式となる。 金属組織：変態時に完全にオーステナイト相に変態させ
ずに、Ｓの固溶度が大きく軟化相であるフェライト相を
残留させることにより、Ｓ吸収によるオーステナイト相
間のＳ偏析の軽減と、応力吸収による変態時の応力緩和
により、割れの発生を防止できる。
【００４５】鋳造後の割れ発生を抑制するためには、少
なくとも体積率で５％以上のフェライト相を含有させる
必要がある。フェライト相が体積率で５％未満の場合、
鋳片の中心部に割れが発生し、継目無製管時の疵発生の
原因となる。フェライト相の上限は特に限定しないが、
一般的な大径の継目無鋼管として要求される強度を確保
するために、５０％以下が望ましい。金属組織は、フェ
ライト相以外にはマルテンサイト相もしくはオーステナ
イト相と、炭化物、窒化物、酸化物等の非金属介在物を
含む。
なくとも体積率で５％以上のフェライト相を含有させる
必要がある。フェライト相が体積率で５％未満の場合、
鋳片の中心部に割れが発生し、継目無製管時の疵発生の
原因となる。フェライト相の上限は特に限定しないが、
一般的な大径の継目無鋼管として要求される強度を確保
するために、５０％以下が望ましい。金属組織は、フェ
ライト相以外にはマルテンサイト相もしくはオーステナ
イト相と、炭化物、窒化物、酸化物等の非金属介在物を
含む。
【００４６】また、フェライト相を５％以上にするに
は、フェライト生成元素であるＣｒやＭｏ、Ｎｂおよび
Ｖを、オーステナイト生成元素であるＣ、Ｎ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｓｉ、ＡｌおよびＷに比べ多く添加すれば良く、さ
らに冷却過程で十分にフェライト相が生成するように遅
い速度で冷却されるよう鋳込みをおこなうのが望まし
い。
は、フェライト生成元素であるＣｒやＭｏ、Ｎｂおよび
Ｖを、オーステナイト生成元素であるＣ、Ｎ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｓｉ、ＡｌおよびＷに比べ多く添加すれば良く、さ
らに冷却過程で十分にフェライト相が生成するように遅
い速度で冷却されるよう鋳込みをおこなうのが望まし
い。
【００４７】ここで、フェライト相の体積率は、以下に
述べる点算法により算出したものとする。すなわち、ミ
クロ組織を１００倍の顕微鏡写真（７．３ｃｍ×９．５
ｃｍ）で５視野撮影し４倍に拡大し、５ｍｍピッチで升
目を写真に書いて、格子点がフェライト相中にあれば１
点、マルテンサイト相中にあれば０点、フェライト相と
マルテンサイト相の境界にあれば０．５点として全格子
点について調べて合計点を算出し、その合計点を全格子
点数で割って求める。
述べる点算法により算出したものとする。すなわち、ミ
クロ組織を１００倍の顕微鏡写真（７．３ｃｍ×９．５
ｃｍ）で５視野撮影し４倍に拡大し、５ｍｍピッチで升
目を写真に書いて、格子点がフェライト相中にあれば１
点、マルテンサイト相中にあれば０点、フェライト相と
マルテンサイト相の境界にあれば０．５点として全格子
点について調べて合計点を算出し、その合計点を全格子
点数で割って求める。
【００４８】上記のように化学組成と金属組織とを調整
すれば、インゴット鋳造、連続鋳造等の鋳造方法に関わ
らず、ポロシティや割れの無い鋳片を得ることができ
る。
すれば、インゴット鋳造、連続鋳造等の鋳造方法に関わ
らず、ポロシティや割れの無い鋳片を得ることができ
る。
【００４９】特に連続鋳造丸ビレット鋳片として、鋳造
後再加熱、分塊圧延工程を経ずに直接傾斜圧延機により
圧延して製造する継目無鋼管の素材として用いるのが最
も好適である。この場合の連続鋳造方法や、鋳片の寸法
や鋳造速度等の鋳造条件は特に規定されず、通常の方法
に従えば良い。また、連続鋳造中や鋳造後に連続して水
冷や圧下を加えても差し支えない。
後再加熱、分塊圧延工程を経ずに直接傾斜圧延機により
圧延して製造する継目無鋼管の素材として用いるのが最
も好適である。この場合の連続鋳造方法や、鋳片の寸法
や鋳造速度等の鋳造条件は特に規定されず、通常の方法
に従えば良い。また、連続鋳造中や鋳造後に連続して水
冷や圧下を加えても差し支えない。
【００５０】また、ブルームやスラブ等の矩形素材の連
続鋳造に適用してもポロシティや割れの抑制効果が得ら
れ、以後の加熱、分塊条件を厳しく規定し、ポロシティ
や割れを圧着、消滅させる必要が無くなる。
続鋳造に適用してもポロシティや割れの抑制効果が得ら
れ、以後の加熱、分塊条件を厳しく規定し、ポロシティ
や割れを圧着、消滅させる必要が無くなる。
【００５１】上述のように、本発明の鋳片は丸ビレット
鋳片とし、それを素材として傾斜圧延機にて継目無鋼管
を製造するれば、内面疵や割れのない継目無鋼管が得ら
れる。
鋳片とし、それを素材として傾斜圧延機にて継目無鋼管
を製造するれば、内面疵や割れのない継目無鋼管が得ら
れる。
【００５２】継目無鋼管の製造方法は、継目無製管法は
特に規定されず、プラグミル方式やマンドレルミル方式
等の通常の方法に従って、穿孔、圧延、延伸、定径の工
程により製管すればよい。
特に規定されず、プラグミル方式やマンドレルミル方式
等の通常の方法に従って、穿孔、圧延、延伸、定径の工
程により製管すればよい。
【００５３】
【実施例】（実施例１）表１に示す２９種の化学組成の
Ｃｒ鋼を各２５ｋｇ真空溶解し、直径１００ｍｍの丸鋳
片に鋳造した。
Ｃｒ鋼を各２５ｋｇ真空溶解し、直径１００ｍｍの丸鋳
片に鋳造した。
【００５４】各鋳片を縦方向に切断し、その切断面を観
察し目視で最大のポロシティ又は割れを選定し、それを
サンプリングして表面を研磨して光学顕微鏡にて最大長
さを測定した。
察し目視で最大のポロシティ又は割れを選定し、それを
サンプリングして表面を研磨して光学顕微鏡にて最大長
さを測定した。
【００５５】
【表１】 その後、研磨面を腐食後、点算法により、組織中のフェ
ライト相の体積分率を測定し、その結果を表１に併記し
た。
ライト相の体積分率を測定し、その結果を表１に併記し
た。
【００５６】表１から明らかなように、ポロシティの発
生は前記（１）〜（４）式の左辺で算出されるＳ値に一
義的に依存し、Ｓ値が０以上の場合にポロシティの発生
が抑制されている。また、割れの発生はフェライト率に
一義的に依存し、フェライト率が５％以上では割れの発
生が抑制されている。ポロシティと割れの両者を同時に
抑制するには、Ｓ値とフェライト率の両者を本発明の条
件内に満足させなければならないことがわかる。
生は前記（１）〜（４）式の左辺で算出されるＳ値に一
義的に依存し、Ｓ値が０以上の場合にポロシティの発生
が抑制されている。また、割れの発生はフェライト率に
一義的に依存し、フェライト率が５％以上では割れの発
生が抑制されている。ポロシティと割れの両者を同時に
抑制するには、Ｓ値とフェライト率の両者を本発明の条
件内に満足させなければならないことがわかる。
【００５７】（実施例２）表２に示す鋼１〜３の化学組
成に調整して３鋼種溶製し、連続鋳造により直径１９０
ｍｍの丸ビレット鋳片とし、傾斜ロール穿孔圧延機で穿
孔圧延して外径１８０ｍｍ、肉厚１６ｍｍ、長さ７００
０ｍｍの素管とした。それぞれ潤滑材を塗布したマンド
レルバーを素管内に挿入し、７スタンドからなるマンド
レルミルを用いて外径１５１ｍｍ、肉厚５ｍｍ、長さ２
５３００ｍｍの仕上げ圧延用素管に延伸圧延した。
成に調整して３鋼種溶製し、連続鋳造により直径１９０
ｍｍの丸ビレット鋳片とし、傾斜ロール穿孔圧延機で穿
孔圧延して外径１８０ｍｍ、肉厚１６ｍｍ、長さ７００
０ｍｍの素管とした。それぞれ潤滑材を塗布したマンド
レルバーを素管内に挿入し、７スタンドからなるマンド
レルミルを用いて外径１５１ｍｍ、肉厚５ｍｍ、長さ２
５３００ｍｍの仕上げ圧延用素管に延伸圧延した。
【００５８】引き続いて２６スタンドからなるストレッ
チレデューサーで仕上げ圧延し、外径６３．５ｍｍ、肉
厚７ｍｍ、長さ４００００ｍｍの鋼管に仕上げた。
チレデューサーで仕上げ圧延し、外径６３．５ｍｍ、肉
厚７ｍｍ、長さ４００００ｍｍの鋼管に仕上げた。
【００５９】この鋼管を長さ方向に切断し、酸洗して表
面の酸化スケールを除去し、内表面を観察し疵の発生を
調べた。その結果、本発明で規定する条件を満たしてい
る２鋼、３鋼では内面疵は観察されなかった。一方、比
較鋼の１鋼には、ポロシティもしくは割れに起因した内
面疵が多数観察された。
面の酸化スケールを除去し、内表面を観察し疵の発生を
調べた。その結果、本発明で規定する条件を満たしてい
る２鋼、３鋼では内面疵は観察されなかった。一方、比
較鋼の１鋼には、ポロシティもしくは割れに起因した内
面疵が多数観察された。
【００６０】また、鋼管を縦方向に切断し、それをサン
プリングして表面を研磨、腐食し、組織中のフェライト
相の体積分率を調べた。フェライト相の体積分率は、実
施例１で鋳造後に観察された値と同値であった。
プリングして表面を研磨、腐食し、組織中のフェライト
相の体積分率を調べた。フェライト相の体積分率は、実
施例１で鋳造後に観察された値と同値であった。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、鋳造ままでポロシティ
および割れが極めて少ない高Ｃｒ鋼鋳片が得られ、継目
無製管用の連続鋳造丸ビレット鋳片として用いることが
でき、連続鋳造中もしくは鋳造後の圧下が不要となり、
設備費、製造コスト低減に大きな効果がある。
および割れが極めて少ない高Ｃｒ鋼鋳片が得られ、継目
無製管用の連続鋳造丸ビレット鋳片として用いることが
でき、連続鋳造中もしくは鋳造後の圧下が不要となり、
設備費、製造コスト低減に大きな効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 38/58 Ｃ２２Ｃ 38/58
Claims (6)
- 【請求項１】質量％でＣ：０．００１〜０．３％、Ｓ
ｉ：０．１〜１％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｐ：０．０４
％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１％〜３０％、Ａ
ｌ：０．００１〜０．１％、Ｏ（酸素）：０．１％以
下、Ｎ：０．５％以下を含み、Ｎｉ：０．５％〜１０％
とＣｕ：０．１％〜５％の１種または２種を含有し、残
部はＦｅおよび不純物からなり、さらに下記式（１）を
満たし、金属組織が５体積％以上のフェライト相を有す
ることを特徴とする高Ｃｒ鋼鋳片。 Cr+7-(190C+120N+4Ni+8Cu+4Si+12Al)≧0・・・（１） ここで、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を
示すものとする - 【請求項２】質量％でＣ：０．００１〜０．３％、Ｓ
ｉ：０．１〜１％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｐ：０．０４
％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１％〜３０％、Ａ
ｌ：０．００１〜０．１％、Ｏ（酸素）：０．１％以
下、Ｎ：０．５％以下を含み、Ｍｏ：０．１％〜５％と
Ｗ：０．１〜５％の１種または２種を含有し、残部はＦ
ｅおよび不純物からなり、さらに下記式（２）を満た
し、金属組織が５体積％以上のフェライト相を有するこ
とを特徴とする高Ｃｒ鋼鋳片。 Cr+3Mo+7-(190C+120N+4Si+12Al+2W)≧0・・・（２） ここで、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を
示すものとする - 【請求項３】質量％でＣ：０．００１〜０．３％、Ｓ
ｉ：０．１〜１％、Ｍｎ：０．１〜５％、Ｐ：０．０４
％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１％〜３０％、Ａ
ｌ：０．００１〜０．１％、Ｏ（酸素）：０．１％以
下、Ｎ：０．５％以下を含み、Ｎｉ：０．５％〜１０％
とＣｕ：０．１％〜５％の１種または２種、さらにＭ
ｏ：０．１％〜５％とＷ：０．１〜５％の１種または２
種を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなり、さらに
下記式（３）を満たし、金属組織が５体積％以上のフェ
ライト相を有することを特徴とする高Ｃｒ鋼鋳片。 Cr+3Mo+7-(190C+120N+4Ni+8Cu+4Si+12Al+2W)≧0・・・（３） ここで、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を
示すものとする - 【請求項４】Ｆｅの一部に代えて、質量％でＮｂ：０．
００５〜０．１％、Ｔｉ：０．０００５〜０．１％、Ｚ
ｒ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．５％
のうち１種、または２種以上を含有し、さらに式（１）
〜（３）に代えて下記式（４）を満たしていることを特
徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高Ｃｒ鋼鋳
片。 Cr+3Mo+Nb+4V+7-(190C+120N+4Ni+8Cu+4Si+12Al+2W)≧0・・・（４） ここで、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を
示すものとする - 【請求項５】Ｆｅの一部に代えて、質量％でＣａ：０．
０００２〜０．００５を含有していることを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載の高Ｃｒ鋼鋳片。 - 【請求項６】請求項１〜５ のいずれかに記載の化学組
成からなる高Ｃｒ鋼継目無鋼管。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000321652A JP3508715B2 (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | 高Ｃｒ鋼鋳片および継目無鋼管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000321652A JP3508715B2 (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | 高Ｃｒ鋼鋳片および継目無鋼管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002129278A true JP2002129278A (ja) | 2002-05-09 |
| JP3508715B2 JP3508715B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=18799735
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000321652A Expired - Fee Related JP3508715B2 (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | 高Ｃｒ鋼鋳片および継目無鋼管 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3508715B2 (ja) |
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