JP2014034054A - 内面品質に優れたNi含有高合金丸ビレットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連続鋳造した角鋳片から丸ビレットを製造する方法である。質量%で、C:0.005〜0.250%、Si:0.05〜2.00%、Mn:0.05〜3.00%、P:0.04%以下、S:0.004%以下、Cu:0.01〜3.00%、Cr:10〜35%、Ni:10〜80%、Mo:1.5〜10.0%、Al:0.001〜0.300%、及び、N:0.001〜0.300%を含み、残部はFe及び不純物の化学組成を有する溶鋼を、鋳片の長辺長さをw、短辺長さをhとした場合、扁平比w/hが1.0以上、2.0以下の鋳造鋳型で角鋳片に連続鋳造し、得られた角鋳片を鍛造又は圧延により丸ビレットへ成形する。
【選択図】図1
Description
連続鋳造が困難な高Cr‐高Ni‐Mo鋼を連続鋳造により製造した角鋳片から、有害偏析の無い継目無鋼管製造用丸ビレットの製造を可能とするために、
連続鋳造した角鋳片から内面品質に優れたNi含有高合金丸ビレットを製造する方法であって、
質量%で、C:0.005〜0.250%、Si:0.05〜2.00%、Mn:0.05〜3.00%、P:0.04%以下、S:0.004%以下、Cu:0.01〜3.00%、Cr:10〜35%、Ni:10〜80%、Mo:1.5〜10.0%、Al:0.001〜0.300%、及び、N:0.001〜0.300%を含み、残部はFe及び不純物の化学組成を有する溶鋼を、鋳片の長辺長さをw、短辺長さをhとした場合、扁平比w/hが1.0以上、2.0以下の鋳造鋳型で角鋳片に連続鋳造し、得られた角鋳片を鍛造又は圧延により丸ビレットへ成形することを最も主要な特徴としている。
連続鋳造した角鋳片から丸ビレットを製造する方法であって、
C:0.005〜0.250%、Si:0.05〜2.00%、Mn:0.05〜3.00%、P:0.04%以下、S:0.004%以下、Cu:0.01〜3.00%、Cr:10〜35%、Ni:10〜80%、Mo:1.5〜10.0%、Al:0.001〜0.300%、及び、N:0.001〜0.300%を含み、残部はFe及び不純物の化学組成を有する溶鋼を、鋳片の長辺長さをw、短辺長さをhとした場合、扁平比w/hが1.0以上、2.0以下の鋳造鋳型で角鋳片に連続鋳造し、得られた角鋳片を鍛造又は圧延により丸ビレットへ成形することを特徴とするものである。
(A)高合金継目無管の化学組成
Cは、鋼材の強度を得るために必要な元素であるため、少なくとも0.005%を含有させる必要がある。また、CはMo偏析部に析出しやすいσ相の発生を抑制する。しかしながら、0.250%を超えて含有させると、M23C6型炭化物の量が著しく増加して、鋼材の延性及び靱性が低下する。従って、本発明では、Cの含有量を0.005〜0.250%と規定した。なお、Cの含有量を0.006〜0.030%とすると、強度、延性及び靱性に優れるとともに耐食性が向上するため、より好ましい。ここで、前記「M23C6型炭化物」におけるMは、Cr,Fe及びMo等の金属元素を複合して含むことを意味する。
Siは鋼の精錬時の脱酸剤として添加される。この脱酸効果を発現させるためには、少なくとも0.05%を含有させる必要がある。しかしながら、2.00%を超えて含有させると、鋼材の延性及び靱性が低下する。従って、本発明では、Siの含有量を0.05〜2.00%と規定した。なお、Siの含有量を0.20〜0.50%とすると、鋼材の延性及び靱性が向上するためより好ましい。
Mnは鋼の精錬時の脱酸剤として添加される。この脱酸効果を発現させるためには、少なくとも0.05%を含有させる必要がある。しかしながら、3.00%を超えて含有させると、鋼材の延性及び靭性の低下をもたらし、管内面での割れ及び管内外面の被れ疵が発生しやすくなる。従って、本発明では、Mnの含有量を0.05〜3.00%と規定した。なお、Mnの含有量は0.20〜1.00%にすることがより好ましい。
Pは、原料やスクラップから混入してくる不純物であり、一般に、合金中に多量に存在すると熱間加工性が低下し、また、耐食性も劣化する。特に、Pの含有量が0.04%を超えると、熱間加工性の低下と耐食性の劣化が著しくなる。従って、本発明では、許容できるPの含有量を0.04%以下とした。Pの含有量は0.03%以下にすることがより好ましい。
Sも、原料やスクラップから混入してくる不純物であり、一般に、合金中に多量に存在
すると熱間加工性が低下し、また、耐食性も劣化する。特に、Sの含有量が0.004%を超えると、熱間加工性の低下と耐食性の劣化が著しくなる。従って、本発明では、許容できるSの含有量を0.004%以下とした。Sの含有量は0.003%以下にすることがより好ましい。なお、Sの含有量を0.0015%以下にすると、特に優れた熱間加工性を示すので、さらに好ましい。
Cuは、耐食性向上に有効な元素であり、その効果はCuの含有量が0.01%以上で得られる。しかしながら、Cuの含有量が3.00%を超えると、延性及び靱性が低下する場合がある。従って、本発明では、Cuの含有量を0.01〜3.00%とした。なお、Cuの含有量は0.02〜1.50%とするとより好ましい。
Crは、Mo及びNとともに合金の耐食性及び強度を向上させる作用を有する。前記の効果は、Crの含有量が10%以上で得られる。しかしながら、Crの含有量が35%を超えると、合金の熱間加工性が低下する。従って、本発明では、Crの含有量を10〜35%と規定した。Crの含有量は18〜30%とすることがより好ましい。
Niは、Nとともにオーステナイトの素地を安定化する作用を有し、高合金中にCrやMo等の強化作用と耐食作用を有する元素を多量に含有させるのに必須の元素である。これらの効果は、Niの含有量が10%以上で得られる。一方、Niの多量添加は合金コストの過度の上昇を招き、特にNiの含有量が80%を超えるとコストの上昇が極めて大きくなる。従って、本発明では、Niの含有量を10〜80%と規定した。なお、Niの合金コストとMo添加による脆化相析出抑制のために、Niの含有量は30〜60%とすることがより好ましい。
Moは、Crとの共存下で合金の強度、耐食性を高める作用を有し、その効果はMoの含有量が1.5%以上で得られる。しかしながら、Ni添加量の大小にもよるが、Moの含有量が10.0%を超えると、延性や靱性等の機械的性質の低下を招く。従って、本発明では、Moの含有量は1.5〜10.0%とした。なお、Moの含有量は2.5〜9.0%とすることがより好ましい。
Alは鋼の精錬時の脱酸剤として添加される。この効果を発現するためには少なくとも0.001%を含有させる必要がある。一方、Alを過剰に添加すると合金の清浄度が悪化し、介在物を起点とする欠陥が生じる。従って、本発明では、Al含有量を0.001〜0.300%と規定した。なお、0.001〜0.200%にすることがより好ましい。
Nは、Niとともにオーステナイト素地を安定化する作用を有する。その作用を確保するためには、少なくとも0.001%を含有させる必要がある。一方、Nを過剰に添加すると鋼材の靭性の低下が著しくなる場合がある。従って、本発明では、Nの含有量を0.001〜0.300%と規定した。なお、Nの含有量は0.004〜0.270%にすることがより好ましい。
任意の添加元素であるWは、Crとの共存下で合金の強度、耐食性を高める作用を有し、その効果はWの含有量が0.01%以上で得られる。Wの多量添加は合金コストの過度の上昇を招き、特にWの含有量が6.00%を超えるとコストの上昇が極めて大きくなる。従って、本発明では、Wの含有量を0.01〜6.00%とした。
任意の添加元素であるTiは脱酸作用、Cの安定化作用を有する。特にステンレス鋼においてはTiをCで固定することで、Cr3C2の発生を防ぎ、Cr欠乏層の生成を抑制する。この効果を発現するためには少なくとも0.05%含有させる必要がある。一方、Tiを過剰に添加すると、熱間加工性を劣化させるため、上限を2.00%とした。なお、0.05〜1.50%にすることがより好ましい。
鋳造鋳型の扁平比w/hが2.0を超えると最終凝固部の幅が長くなるため偏析残存部が広くなり、内部品質が低下する。一方、鋳造鋳型の扁平比が1.0を下回ると鋳造鋳型の短辺長さが長辺長さより長くなって、湾曲型連続鋳造装置で鋳造する際は、角鋳片の矯正に大きな力が必要となるため好ましくない。以上から、本発明では、連続鋳造鋳型の扁平比w/hを1.0以上、2.0以下とした。発明者らの実験によれば、鋳型扁平比w/hを1.0以上、1.7以下とした場合にはより好ましい結果が得られた。
上記の化学組成を有する高合金の溶湯を溶製したのち、連続鋳造法により扁平比w/hが1.0以上、2.0以下の鋳造用鋳型を用いて角鋳片を連続鋳造によって製造する。
角鋳片から丸ビレットへの成形前の均熱時間は、鍛造整形の場合は8時間以上、圧延成形の場合は24時間以上とすることが好ましい。これは、長時間均熱することで、成分元素が拡散し、偏析が改善され、σ相の発生を抑制できるためである。
下記表1〜4に示す化学組成を有する各種の合金を、EF(電気炉)‐AOD‐VODプロセスにて溶製した後、連続鋳造、インゴットによって角鋳片を得た。次いで、前記の各鋳片を下記表5,6に示す均熱条件にて均熱した後、鍛造または圧延を施し、丸ビレットを作製した。均熱温度は圧延、鍛造が可能な範囲で設定し、仕上げ温度はいずれも800℃以上とした。
(Mo偏析度)={(Mo取鍋分析値)−(Mo分析値)}/(Mo取鍋分析値)
Claims (6)
- 連続鋳造した角鋳片から丸ビレットを製造する方法であって、
質量%で、C:0.005〜0.250%、Si:0.05〜2.00%、Mn:0.05〜3.00%、P:0.04%以下、S:0.004%以下、Cu:0.01〜3.00%、Cr:10〜35%、Ni:10〜80%、Mo:1.5〜10.0%、Al:0.001〜0.300%、及び、N:0.001〜0.300%を含み、残部はFe及び不純物の化学組成を有する溶鋼を、鋳片の長辺長さをw、短辺長さをhとした場合、扁平比w/hが1.0以上、2.0以下の鋳造鋳型で角鋳片に連続鋳造し、得られた角鋳片を鍛造又は圧延により丸ビレットへ成形することを特徴とする内面品質に優れたNi含有高合金丸ビレットの製造方法。 - 前記鋳造鋳型の扁平比w/hが1.0以上、1.7以下であることを特徴とする請求項1に記載の内面品質に優れたNi含有高合金丸ビレットの製造方法。
- W:0.01〜6.00%をさらに含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の内面品質に優れたNi含有高合金丸ビレットの製造方法。
- Ti:0.05〜2.00%をさらに含有することを特徴とする請求項1〜3に記載の内面品質に優れたNi含有高合金丸ビレットの製造方法。
- 角鋳片から丸ビレットへ成形時の総鍛造比或いは総圧延比が2.5〜12.0であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の内面品質に優れたNi含有高合金丸ビレットの製造方法。
- 角鋳片から丸ビレットへの成形前の均熱時間は、鍛造成形の場合は8時間以上、圧延成形の場合は24時間以上であることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の内面品質に優れたNi含有高合金丸ビレットの製造方法。
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