JP2003147492A - 表面性状に優れたＴｉ含有Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ鋼およびその鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表面性状の優れたTi含有Fe-Cr-Ni鋼を提供す
る。 【構成】Cr：10〜25％、Ni：6〜50％、Ti：0.08〜2.5
％、Si：1.0％以下、N：≦0.03％で残部鉄を含有Ti含有
するFe-Cr-Ni鋼であって、さらに、Ti、NおよびSiの含
有量を [％Ti]×[％N]×[％Si]≦2.5×10^-3 の範囲に制御することを特徴とする表面性状に優れたTi
含有Fe-Cr-Ni鋼

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面性状に優れたTi
含有Fe-Cr-Ni鋼とその鋳造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】Tiを含有するFe-Cr-Ni鋼は、TiNが生成し
やすく、それがもとになって、地金を主体とする湯面凝
固物（ディッケル）を形成しやすい。ディッケルが生成
すると、スラブ表面に欠陥をもたらし、圧延後、疵とな
って残留することがある。これに対し、TiとNをTiNが生
成しない領域に制御する技術は、幾つか開示されてお
り、例えば、鉄と鋼、第73年(1987)第3号、pp.505〜512
がある。しかし、溶鋼中に含まれる他の元素の影響や、
鋳造条件の影響もあり、完全に防止されたとは言い難か
った。上述したように、他の元素や鋳造条件の影響で、
Ti含有Fe-Cr-Ni鋼胃おいてはTiNが生成しやすくなり、
製品板の表面に欠陥が発生するという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、Ti含有Fe-Cr-Ni鋼板表面の疵発生率と各種成分の関
係を、鋭意調査を行った結果、Ti、Nのみならず、Si含
有量が大きく影響を及ぼすこと、また、連続鋳造の場合
はタンディッシュ内の、また、普通造塊の場合はインゴ
ットケース内の窒素濃度が影響すること、更に、連続鋳
造の場合は、鋳込み温度が5℃未満で低すぎると、やは
り、モールド内で地金の凝固を引き起こして、ディッケ
ルが生成し、疵が発生することを見出し、本発明を完成
したもので、本発明の目的は、表面性状に優れたTi含有
Fe-Cr-Ni鋼を提供すること、および表面性状に優れたTi
含有Fe-Cr-Ni鋼の鋳造方法を提案することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明の
要旨は、Cr：10〜25％、Ni：6〜50％、Ti：0.08〜2.5
％、Si：1.0％以下、N：≦0.03％、残部鉄を含有しTi含
有Fe-Cr-Ni鋼であって、Ti、NおよびSiの含有量を、 [％Ti]×[％N]×[％Si]≦2.5×10^-3 の範囲に制御することを特徴とする表面性状に優れたTi
含有Fe-Cr-Ni鋼である。また、このTi含有Fe-Cr-Ni鋼
は、更にC：1.0％以下、Mn：2.0％以下、Al：0.01〜0.8
％を含有しても良い。請求項３の発明の要旨は、上記記
載のTi含有Fe-Cr-Ni溶鋼を、連続鋳造機により鋳造する
際、連続鋳造時のタンディッシュ内雰囲気の窒素濃度を
5％以下に制御し、さらに、溶鋼過熱度を5〜50℃に制御
することを特徴とする表面性状に優れたTi含有Fe-Cr-Ni
鋼の鋳造方法である。請求項４の発明の要旨は、上記記
載のTi含有Fe-Cr-Ni溶鋼を、普通造塊により鋳造する
際、インゴット内雰囲気の窒素濃度を5％以下に制御す
ることを特徴とする表面性状に優れたTi含有Fe-Cr-Ni鋼
の鋳造方法である。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明について詳細に説明する。
本発明のTi含有Fe-Cr-Ni鋼は、高耐食、高温用ステンレ
ス鋼あるいは超合金であり、その組成はCr：10〜25％、
Ni：6〜50％、Ti：0.08〜2.5％、Si：1.0％以下、N：≦
0.03％、残部鉄である。そして、更にC：1.0％以下、M
n：2.0％以下、Al：0.01〜0.8％を含有しても良い。本
発明者はTi含有Fe-Cr-Ni鋼表面の疵と各種成分の関係に
ついて調査を行った結果、Ti、Nのみならず、Si含有量
が大きく影響を及ぼすこと、及び、Ti、NおよびSiの含
有量を、 [％Ti]×[％N]×[％Si]≦2.5×10^-3 の範囲に制御することによって表面性状の優れたTi含有
Fe-Cr-Ni鋼を得ることが出来たのであって、これら３元
素の濃度積 [％Ti]×[％N]×[％Si]が、2.5×10^{- 3}を超
えて高いと、TiNが生成し、ディッケルが形成されるこ
とで、疵が発生することがわかった。そして、鋳造条件
に対しては、上記のTi含有Fe-Cr-Ni溶鋼を、連続鋳造機
により鋳造する際には、連続鋳造時のタンディッシュ内
雰囲気の窒素濃度を5％以下に制御し、さらに、溶鋼過
熱度を5〜50℃に制御することを特徴とする表面性状に
優れたTi含有Fe-Cr-Ni鋼の鋳造方法であり、普通造塊に
より鋳造する際には、インゴット内雰囲気の窒素濃度を
5％以下に制御することを特徴とする表面性状に優れたT
i含有Fe-Cr-Ni鋼の鋳造方法である。

【０００６】本発明の原理について説明する。Ti含有Fe
-Cr-Ni鋼において、ディッケル形成の主因であるTiNは
基本的に下記反応式に基づいて生成する。 TiN(s)＝Ti＋N …(1) K＝a_Ti×a_N …(2) ここで、Kは平衡定数、aは溶鋼中での活量である。この
関係は、温度一定の条件下で、図1に示すような双曲線
を与える。曲線より上では、TiNが生成し、下では生成
せずTiとNは溶解している。基本的には、TiおよびNの活
量を曲線の下に制御することが必要である。これを満足
するには、まず、Ti、N濃度が低いということが要求さ
れる。その他に、Tiの活量に大きく影響を与える元素と
して、Siがあることがわかった。すなわち、SiはTiの活
量を著しく上昇させ、TiNを生成し易くする効果を持ち
合わせる。したがって、Si含有量も低く抑えることが必
要となる。

【０００７】以下に、本発明にかかるTi含有Fe-Cr-Ni鋼
成分の限定理由について説明する。 Cr：10〜25％、Ni：6〜50％ 基本的な耐食性や高温強度、耐高温酸化性を維持するた
めに、Ｃｒ，Ｎｉはこれらの範囲が要求される。 Ti：0.08〜2.5％ Tiは鋼の高温強度を保つ作用や、C、Nを固着し、耐食性
を保つ作用を持つ。そのため、0.08〜2.5％と定めた。 Si：1.0％以下 Siは脱酸のために添加されることがあるが、上述の通
り、TiNを生成しやすくし、表面疵を発生させる原因と
なる。したがって、1.0％以下と定めた。 N：≦0.03％ NはTiNを生成する元素である。そのため、0.03％以下と
定めた。 [％Ti]×[％N]×[％Si]≦2.5×10^-3 Ti、N、Si含有量の積が2.5×10^-3を超えると、TiNが生
成し、疵が発生する。そこで、Ti、N、Si含有量は、上
述した範囲を満たしつつ、その積が2.5×10^-3以下と定
めた。 Al：0.01〜0.8％ Alは脱酸に使用するため、重要な元素である。本発明で
は、Si含有量は低く抑える必要があるため、脱酸はAlで
行わなければならない。さらに、AlはTiの安定した歩留
まりを確保するためにも有用である。そこで、0.01〜0.
8％と定めた。

【０００８】さらに本発明にかかるTi含有Fe-Cr-Ni鋼の
鋳造方法について説明する。鋳造方法としては連続鋳造
法または普通造塊法のどちらによっても構わない。最も
重要な点は、鋳込みの雰囲気である。たとえ、成分が、
上記で説明したTiNを生成しない領域に制御されていて
も、雰囲気が十分不活性ガスで置換されておらず、窒素
濃度が高いと窒化されてTiNを生成してしまう。調査結
果より、雰囲気中の窒素濃度は5％以下に制御する必要
がある。連続鋳造機により鋳造する際は、タンディッシ
ュ内雰囲気を、普通造塊により鋳造する際は、インゴッ
ト内雰囲気の窒素濃度を5％以下に制御する必要があ
る。さらに、連続鋳造機により鋳造する際は、溶鋼過熱
度（液相線温度と鋳込み温度の差）が重要であり、低す
ぎると、モールド内で溶鋼が凝固しやすくなり、ディッ
ケルを形成してしまう。5℃未満でこの傾向が顕著とな
り、疵を発生させる。その上、浸漬ノズル内でも、地金
凝固に伴なうノズル閉塞を引き起こし、鋳造停止となる
ことがある。逆に50℃を超えて高すぎると、凝固シェル
の成長が不十分となり、ブレークアウト等の不具合を起
こす。そのため、溶鋼過熱度を5〜50℃と定めた。

【０００９】

【実施例】実施例１〜７及び比較例８〜１３ 表１に示した組成を原料とし、電気炉で溶解し、AOD法
（アルゴン・酸素脱ガス法）あるいはVOD法の一方、ま
たは両方を用いて精錬し、連続鋳造機あるいは普通造塊
にて鋳造を行った。その後、熱間圧延、冷間圧延を施
し、チャージによって0.5mm〜5mmの板厚とした。得られ
た鋼板について、その評価を行った。ここで、各項目の
評価方法は以下のとおり行った。

【００１０】溶鋼成分 スラブから切り出したサンプルを蛍光X線分析により分
析した。 溶鋼過熱度 タンディッシュあるいはインゴットケース内の溶鋼を、
熱電対で測定した。 タンディッシュ内の窒素濃度 酸素センサーを用いて、まず酸素濃度を分析し、空気中
の酸素：窒素の割合、すなわち酸素：窒素＝1：5とし
て、酸素の5倍窒素が残留しているとして分析した。 表面欠陥 目視により実施した。表面欠陥が全くないか、補修によ
り除去し、製品とできるレベルのものは、○とした。表
面欠陥が多数検出され、補修しても製品とできないレベ
ルのものは、×とした。評価結果を表１に示す。

【００１１】

【表１】

【００１２】表1からわかる通り、本発明の範囲をすべ
て満たす発明例のチャージは、すべて表面欠陥が発生し
ておらず、良好である。一方、本発明の範囲を、一項目
ないし二項目以上、外れいている比較例に示すチャージ
では、完鋳していても、表面欠陥が多く、製品とならず
に屑化されてしまったり、ノズル閉塞、ブレークアウト
を引き起こしてしまうことがわかる。また、Al含有量が
低いと、Ti歩留まりが低下し、本発明の範囲を外れてし
まうことがわかる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
TiNを生成せず、ディッケルを防止した鋳造が可能とな
る。さらに、このスラブを熱間および冷間圧延すること
で、表面性状に優れたTi含有Fe-Cr-Ni鋼を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】TiおよびNの活量の平衡曲線の模式図

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ２２Ｄ 11/106 Ｂ２２Ｄ 11/106 Ａ 11/16 11/16 Ａ Ｃ２２Ｃ 38/50 Ｃ２２Ｃ 38/50 (72)発明者 本郷 敦哉 神奈川県川崎市川崎区小島町４−２ 日本 冶金工業株式会社川崎製造所内 (72)発明者 轟 秀和 神奈川県川崎市川崎区小島町４−２ 日本 冶金工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 石井 照彰 神奈川県川崎市川崎区小島町４−２ 日本 冶金工業株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4E004 MC30 NB01 NC02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Cr：10〜25％、Ni：6〜50％、Ti：0.08〜
   2.5％、Si：1.0％以下、N：≦0.03％で残部鉄を含有す
   るTi含有Fe-Cr-Ni鋼であって、Ti、NおよびSiの含有量
   を [％Ti]×[％N]×[％Si]≦2.5×10^-3 の範囲に制御することを特徴とする表面性状に優れたTi
   含有Fe-Cr-Ni鋼
2. 【請求項２】請求項1に記載のTi含有Fe-Cr-Ni鋼は、さ
   らに、C：1.0％以下、Mn：2.0％以下、Al：0.01〜0.8％
   を含有することを特徴とする表面性状に優れたTi含有Fe
   -Cr-Ni鋼
3. 【請求項３】請求項1あるいは2に記載のTi含有Fe-Cr-Ni
   溶鋼を、連続鋳造機により鋳造する際、連続鋳造時のタ
   ンディッシュ内雰囲気の窒素濃度を5％以下に制御し、
   さらに、溶鋼過熱度を5〜50℃に制御することを特徴と
   する表面性状に優れたTi含有Fe-Cr-Ni鋼の鋳造方法
4. 【請求項４】請求項1あるいは2に記載のTi含有Fe-Cr-Ni
   溶鋼を、普通造塊により鋳造する際、インゴット内雰囲
   気の窒素濃度を5％以下に制御することを特徴とする表
   面性状に優れたTi含有Fe-Cr-Ni鋼の鋳造方法