JP2024054519A - Stainless steel material and its manufacturing method - Google Patents
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- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
【課題】Ｔｉを添加しながらＭｎ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃｒを含有し、相当円直径が３μｍ以上である複合酸化物系介在物の生成される量を制御し、鏡面研磨性に優れるステンレス鋼材およびその製造方法を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｏ、Ｎ、Ｃａ、および、Ｍｇを含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる化学組成を有するステンレス鋼材であって、ステンレス鋼材の結晶粒度が４以上であり、Ｍｎ等を含有する相当円直径が３μｍ以上である複合酸化物系介在物が存在し、複合酸化物系介在物中における、ＭｎＯおよびＭｇＯの合計濃度が１０．０質量％以上５０．０質量％以下であり、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３およびＴｉ２Ｏ３の合計濃度が３０．０質量％以上８０．０質量％以下であり、かつ、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が０．０１質量％以上５．００質量％以下であるステンレス鋼材。【選択図】なし[Problem] To provide a stainless steel material with excellent mirror polishability, which contains Mn, Mg, Al, and Cr and has an equivalent circle diameter of 3 μm or more, while adding Ti to control the amount of generated complex oxide-based inclusions, and a method for producing the same. [Solution] A stainless steel material having a chemical composition containing, by mass%, C, Si, Mn, P, S, Ni, Cr, Al, Ti, O, N, Ca, and Mg, with the balance being Fe and unavoidable impurities, the stainless steel material has a crystal grain size of 4 or more, complex oxide-based inclusions containing Mn and the like and having an equivalent circle diameter of 3 μm or more are present, the total concentration of MnO and MgO in the complex oxide-based inclusions is 10.0 mass% or more and 50.0 mass% or less, the total concentration of Al2O3, Cr2O3, and Ti2O3 is 30.0 mass% or more and 80.0 mass% or less, and the concentration of Ti2O3 is 0.01 mass% or more and 5.00 mass% or less. [Selected Figure] None
Description
本発明は、ステンレス鋼材およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a stainless steel material and a method for manufacturing the same.
ステンレス鋼材は、耐食性、加工性、表面外観等に優れることから家電、厨房品、建材等に広く用いられている。近年、生産性の向上のために導入されている連続鋳造法で製造されるステンレス鋼材では、凝固組織が粗大になり、ステンレス鋼材の結晶粒のばらつきが大きくなる傾向がある。 Stainless steel materials are widely used in home appliances, kitchenware, building materials, etc. due to their excellent corrosion resistance, workability, surface appearance, etc. In recent years, stainless steel materials produced by the continuous casting method, which has been introduced to improve productivity, tend to have coarse solidification structures and large variations in the crystal grains of stainless steel materials.
そこで、ステンレス鋼材の結晶粒のばらつきを抑制するための手段としては、例えば、Ｔｉを微量添加することでＴｉＣ、ＴｉＮをステンレス鋼材に析出させ、析出物による結晶粒界をピンニングすることによって、ステンレス鋼材の結晶粒度の微細化および結晶粒度のバラつきの抑制を図る方法が挙げられる。しかしながら、かかる方法は、Ｔｉ添加によってＴｉ酸化物系介在物が生成され、粗大化する傾向がある。粗大化したＴｉ酸化物系介在物が生成されたステンレス鋼材は、鏡面研磨を行う用途や疲労特性が要求される用途には適さないという問題があった。 One way to suppress the variation in crystal grains in stainless steel materials is to add a small amount of Ti to precipitate TiC and TiN in the stainless steel material, and the precipitates pin the grain boundaries, thereby refining the crystal grain size of the stainless steel material and suppressing the variation in crystal grain size. However, this method tends to cause Ti oxide inclusions to be generated and coarsened by the addition of Ti. Stainless steel materials that have coarsened Ti oxide inclusions have the problem that they are not suitable for applications requiring mirror polishing or fatigue properties.
そこで、特許文献１では、鋳造条件を特に限定せず、低温靭性や熱間加工性の優れた鋳片や溶接金属および表面性状に優れたステンレス鋼板を得る方法として、Ａｌ、Ｍｇ濃度及びＴｉ×Ｎ（窒素）濃度積を制御による鋳片組織制御法が提案されている。しかし、Ａｌ、Ｍｇ、Ｏ濃度が高すぎることで３μｍ以上の介在物が多く、鏡面研磨性に劣るという問題がある。
また、特許文献２では、ステンレス鋼の精錬方法に関し、スラグ塩基度および溶鋼中のＭｇ、Ａｌ、Ｃａといった微量成分を制御することにより、溶鋼中の有害な非金属介在物であるＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３の生成を抑制して、ノズル内付着を防止しつつ、表面品質に優れたステンレス鋼を製造する介在物低減策が提案されている。しかし、本操業方法は、Ｔｉを含有する材料に対しては介在物低減効果が充分に発揮されないという問題がある。
Therefore, Patent Document 1 proposes a method for controlling the structure of a slab by controlling the concentrations of Al and Mg and the product of Ti×N (nitrogen) concentrations as a method for obtaining a slab or weld metal with excellent low-temperature toughness and hot workability and a stainless steel sheet with excellent surface properties without particularly limiting the casting conditions. However, there is a problem that the concentrations of Al, Mg, and O are too high, resulting in many inclusions of 3 μm or more and poor mirror polishability.
In addition, Patent Document 2 proposes an inclusion reduction method for producing stainless steel with excellent surface quality by controlling the slag basicity and trace elements such as Mg, Al, and Ca in the molten steel to suppress the generation of MgO.Al2O3 , a harmful nonmetallic inclusion in the molten steel, and preventing adhesion inside the nozzle. However, this operating method has a problem in that it does not fully exhibit the inclusion reduction effect for materials containing Ti.
これに関して、発明者は、微量成分Ｔｉ濃度およびスラグ中のＴｉ２Ｏ３の最適化することで、鏡面研磨性に有害である複合酸化物系介在物の制御ができることを見出した。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、Ｔｉを添加しながらＭｎ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃｒを含有し、相当円直径が３μｍ以上である複合酸化物系介在物の生成される量を制御し、鏡面研磨性に優れるステンレス鋼材およびその製造方法を提供することを課題とする。
In this regard, the inventors have found that by optimizing the concentration of the trace component Ti and the Ti 2 O 3 in the slag, it is possible to control complex oxide inclusions that are detrimental to mirror polishability.
The present invention has been made in consideration of the above problems, and has an object to provide a stainless steel material that contains Mn, Mg, Al, and Cr while adding Ti, and that has excellent mirror polishability by controlling the amount of complex oxide-based inclusions that have an equivalent circle diameter of 3 μm or more that are generated, and a method for producing the same.
以下に、本発明の特徴を列記する。
（１）質量％で、
Ｃ：０．００１％以上０．１５０％以下、
Ｓｉ：０．１％以上３．０％以下、
Ｍｎ：０．１％以上１５．０％以下、
Ｐ：０．００５％以上０．０４０％以下、
Ｓ：０．０００１％以上０．０１００％以下、
Ｎｉ：２．０％以上２０．０％以下、
Ｃｒ：１０．０％以上３０．０％以下、
Ａｌ：０．０００１％以上０．０１％以下、
Ｔｉ：０．００１％以上０．０１９％以下、
Ｏ：０．００１％以上０．０２％以下、
Ｎ：０．０１％以上０．５％以下、
Ｃａ：０．０００１％以上０．００５％以下、および、
Ｍｇ：０．０００１％以上０．００３０％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる化学組成を有するステンレス鋼材であって、
前記ステンレス鋼材の結晶粒度が４以上であり、
前記鋼材中に、Ｍｎ、Ｍｇ、Ａｌ、ＣｒおよびＴｉを含有し、相当円直径が３μｍ以上である複合酸化物系介在物が存在し、
複合酸化物系介在物中における、ＭｎＯおよびＭｇＯの合計濃度が１０．０質量％以上５０．０質量％以下であり、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３およびＴｉ２Ｏ３の合計濃度が３０．０質量％以上８０．０質量％以下であり、かつ、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が０．０１質量％以上５．００質量％以下である、ステンレス鋼材。
The features of the present invention are listed below.
(1) In mass%,
C: 0.001% or more and 0.150% or less,
Si: 0.1% or more and 3.0% or less,
Mn: 0.1% or more and 15.0% or less,
P: 0.005% or more and 0.040% or less,
S: 0.0001% or more and 0.0100% or less,
Ni: 2.0% or more and 20.0% or less,
Cr: 10.0% or more and 30.0% or less,
Al: 0.0001% or more and 0.01% or less,
Ti: 0.001% or more and 0.019% or less,
O: 0.001% or more and 0.02% or less,
N: 0.01% or more and 0.5% or less,
Ca: 0.0001% or more and 0.005% or less, and
A stainless steel material having a chemical composition containing Mg: 0.0001% or more and 0.0030% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities,
The grain size of the stainless steel material is 4 or more,
The steel material contains complex oxide-based inclusions containing Mn, Mg, Al, Cr and Ti and having an equivalent circular diameter of 3 μm or more,
A stainless steel material, in which the total concentration of MnO and MgO in complex oxide inclusions is 10.0 mass% or more and 50.0 mass% or less, the total concentration of Al2O3, Cr2O3 and Ti2O3 is 30.0 mass % or more and 80.0 mass% or less, and the concentration of Ti2O3 is 0.01 mass% or more and 5.00 mass% or less.
（２）前記化学組成が、質量％で、さらに、
Ｍｏ：０．０１％以上５．０％以下、
Ｃｕ：０．０１％以上５．０％以下、
Ｂ：０．０００１％以上０．００５０％以下、
Ｎｂ：０．１％以上０．６％以下、
Ｗ：０．０１％以上０．５％以下、
Ｓｎ：０．０１％以上０．５％以下、
Ｖ：０．０１％％以上０．５％以下、
Ｃｏ：０．０１％以上０．５％以下、
Ｚｒ：０．０１％以上０．５％以下、
Ｐｂ：０．０００１％以上０．５％以下、および、
ＲＥＭ：０．０００３％以上０．３％以下を含む、ステンレス鋼材。
(2) The chemical composition is, in mass%, further comprising:
Mo: 0.01% or more and 5.0% or less,
Cu: 0.01% or more and 5.0% or less,
B: 0.0001% or more and 0.0050% or less,
Nb: 0.1% or more and 0.6% or less,
W: 0.01% or more and 0.5% or less,
Sn: 0.01% or more and 0.5% or less,
V: 0.01% or more and 0.5% or less,
Co: 0.01% or more and 0.5% or less,
Zr: 0.01% or more and 0.5% or less,
Pb: 0.0001% or more and 0.5% or less, and
REM: Stainless steel material containing 0.0003% or more and 0.3% or less.
（３）精錬原料を添加した後の溶鋼および精錬スラグ中のＴｉの総量を、０．１０ｋｇ／ｔ以上２．００ｋｇ／ｔ以下となるように精錬を行う精錬工程を含む、（１）又は（２）に記載のステンレス鋼材の製造方法。 (3) A method for producing a stainless steel material as described in (1) or (2), which includes a refining process in which the total amount of Ti in the molten steel and the refining slag after the addition of the refining raw materials is 0.10 kg/t or more and 2.00 kg/t or less.
（４）前記精錬工程を行った後のスラグ組成が、下記の（１）式乃至（４）式の範囲を満足する、（３）に記載のステンレス鋼材の製造方法。
（１）式：０．９≦［ＣａＯ］／［ＳｉＯ２］≦３．０
（２）式：［Ａｌ２Ｏ３］≦５．０
（３）式：［Ｔｉ２Ｏ３］≦３．０
（４）式：［ＭｇＯ］≦１５．０
ただし、（１）式乃至（４）式中の［ＣａＯ］、［ＳｉＯ２］、［Ａｌ２Ｏ３］、［Ｔｉ２Ｏ３］および［ＭｇＯ］は、それぞれスラグ組成中に含まれる、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３およびＭｇＯの含有量（質量％）である。
(4) A method for producing a stainless steel material according to (3), in which the slag composition after the refining process satisfies the ranges of the following formulas (1) to (4).
(1) Formula: 0.9≦[CaO]/[SiO 2 ]≦3.0
(2) Formula: [Al 2 O 3 ]≦5.0
(3) Formula: [ Ti2O3 ]≦ 3.0
(4) Formula: [MgO]≦15.0
In the formulas (1) to (4), [CaO], [SiO 2 ], [Al 2 O 3 ], [Ti 2 O 3 ] and [MgO] respectively represent the contents (mass%) of CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Ti 2 O 3 and MgO contained in the slag composition.
本発明は、ステンレス鋼材中に含有する特定成分の適正化を図るとともに、ステンレス鋼材の結晶粒度を４以上にし、ステンレス鋼材中に存在するＭｎ、Ｍｇ、Ａｌ、ＣｒおよびＴｉを含有し、相当円直径が３μｍ以上である複合酸化物系介在物を制御することによって、鏡面研磨性に優れたステンレス鋼およびその製造方法を提供することができた。 The present invention provides a stainless steel with excellent mirror polishability and a method for producing the same by optimizing the specific components contained in the stainless steel material, increasing the grain size of the stainless steel material to 4 or more, and controlling the complex oxide-based inclusions that contain Mn, Mg, Al, Cr, and Ti and have an equivalent circle diameter of 3 μm or more that are present in the stainless steel material.
以下に、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明はこの発明における実施形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。 The following describes an embodiment of the present invention. Note that the following description is an example of an embodiment of the present invention and does not limit the scope of the claims.
本発明者らは、課題を解決するために、脱炭処理における転炉、ＡＯＤ又はＶＯＤによる精錬後のステンレス溶鋼に対して、スラグ調整用に添加する原料のＴｉ量を調整し、スラグの組成を調整することで、ステンレス鋼材にした時の結晶粒度の粗大化を抑えながら、相当円直径３μｍ超えの複合酸化物系介在物を低減することが可能となった。これにより、３μｍ超えの複合酸化物系介在物を抑制できるため、表面欠陥の少ない鏡面研磨性に優れるステンレス鋼材の製造が可能になった。
以下に、本発明のステンレス鋼材を具体的に説明する。
In order to solve the problems, the inventors adjusted the amount of Ti in the raw material added for slag adjustment to molten stainless steel after refining by converter, AOD or VOD in decarburization treatment, and adjusted the composition of the slag, thereby making it possible to reduce complex oxide-based inclusions having an equivalent circular diameter of more than 3 μm while suppressing the coarsening of crystal grain size when made into a stainless steel material. As a result, it is possible to suppress complex oxide-based inclusions having an equivalent circular diameter of more than 3 μm, and therefore to manufacture a stainless steel material with few surface defects and excellent mirror polishability.
The stainless steel material of the present invention will be specifically described below.
本発明のステンレス鋼材は、化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．００１％以上０．１５０％以下、
Ｓｉ：０．１％以上３．０％以下、
Ｍｎ：０．１％以上１５．０％以下、
Ｐ：０．００５％以上０．０４０％以下、
Ｓ：０．０００１％以上０．０１００％以下、
Ｎｉ：２．０％以上２０．０％以下、
Ｃｒ：１０．０％以上３０．０％以下、
Ａｌ：０．０００１％以上０．０１％以下、
Ｔｉ：０．００１％以上０．０１９％以下、
Ｏ：０．００１％以上０．０２％以下、
Ｎ：０．０１％以上０．５％以下、
Ｃａ：０．０００１％以上０．００５％以下、および、
Ｍｇ：０．０００１％以上０．００３０％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。
The stainless steel material of the present invention has a chemical composition, in mass%,
C: 0.001% or more and 0.150% or less,
Si: 0.1% or more and 3.0% or less,
Mn: 0.1% or more and 15.0% or less,
P: 0.005% or more and 0.040% or less,
S: 0.0001% or more and 0.0100% or less,
Ni: 2.0% or more and 20.0% or less,
Cr: 10.0% or more and 30.0% or less,
Al: 0.0001% or more and 0.01% or less,
Ti: 0.001% or more and 0.019% or less,
O: 0.001% or more and 0.02% or less,
N: 0.01% or more and 0.5% or less,
Ca: 0.0001% or more and 0.005% or less, and
Mg: 0.0001% or more and 0.0030% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
（化学組成）
以下に、各必須添加元素の限定理由について説明する。なお、以下の化学組成の各成分の説明では、「質量％」を単に「％」として示している。
（Ｃ：０．００１％以上０．１５０％以下）
Ｃ（炭素）は、オーステナイト安定化元素であるとともに強度を向上する元素である。０．００１％以上にするとよく、好ましくは０．００４％以上がよい。ただし、過剰に存在する場合、Ｃｒの炭化物を生成することで耐食性を低下させ、また顕著に加工性を低下させるため、上限は０．１５０％以下にするとよく、好ましくは０．１００％以下とする。
(Chemical Composition)
The reasons for limiting the amount of each essential additive element will be described below. Note that in the following explanation of each component of the chemical composition, "mass %" is simply indicated as "%".
(C: 0.001% or more and 0.150% or less)
C (carbon) is an austenite stabilizing element and also improves strength. It is preferable that the content is 0.001% or more, and preferably 0.004% or more. However, if it is present in excess, it generates Cr carbides, which reduces corrosion resistance and significantly reduces workability, so the upper limit is preferably 0.150% or less, and preferably 0.100% or less.
（Ｓｉ：０．１％以上３．０％以下、）
Ｓｉ（シリコン）は、脱酸に寄与する元素であり、添加量が多いほど複合酸化物系介在物の塩基度が下がり軟質化する作用がある。Ｓｉを添加する必要はないが、Ａｌ添加前に予備脱酸として用いる分には添加しても構わない。添加する場合、その効果を発現させるためには０．１％以上含有する、好ましくは０．４％以上にする。一方、過剰な添加は加工性低下を招くため、３．０％以下とし、好ましくは１．０％以下にする。
(Si: 0.1% or more and 3.0% or less)
Si (silicon) is an element that contributes to deoxidation, and the more it is added, the lower the basicity of the complex oxide inclusions, which softens them. It is not necessary to add Si, but it may be added as a preliminary deoxidizer before adding Al. If added, in order to exert its effect, it should be contained at 0.1% or more, preferably 0.4% or more. On the other hand, excessive addition leads to a decrease in workability, so it should be contained at 3.0% or less, preferably 1.0% or less.
（Ｍｎ：０．１％以上１５．０％以下、）
Ｍｎ（マンガン）は、オーステナイト安定化元素であるとともにＳｉと同様に脱酸に寄与する元素であり、添加量が多いほど複合酸化物系介在物の塩基度が下がり軟質化する作用がある。その効果を発現させるためには０．１％以上含有する、好ましくは０．３％以上にする。一方、過剰な添加は加工性や耐食性の低下を招くため、１５．０％以下とし、好ましくは５．０％以下にする。
(Mn: 0.1% or more and 15.0% or less)
Manganese (Mn) is an austenite stabilizing element and also contributes to deoxidation like Si, and the more it is added, the lower the basicity of the complex oxide inclusions and the softer they become. To achieve this effect, Mn should be contained at 0.1% or more, preferably 0.3% or more. However, excessive addition of Mn leads to a decrease in workability and corrosion resistance, so the content should be 15.0% or less, preferably 5.0% or less.
（Ｐ：０．００５％以上０．０４０％以下）
Ｐ（リン）は、靱性や熱間加工性、耐食性を低下させる等によりステンレス鋼にとって有害であるため、少ないほど良く、０．０４０％以下にする。ただし、過剰な低下は精錬時の負荷が高いか、または高価格の原料を用いる必要があるため、実際の操業としては０．００５％以上含有する、好ましい範囲は、製造コストを考慮して０．０１０～０．０３０％とする。
(P: 0.005% or more and 0.040% or less)
Since P (phosphorus) is harmful to stainless steels by reducing toughness, hot workability, and corrosion resistance, the less the better, and the content should be 0.040% or less. However, an excessive reduction would result in a high load during refining or the need to use expensive raw materials, so in actual operation, the content should be 0.005% or more, and the preferred range is 0.010 to 0.030%, taking into account manufacturing costs.
（Ｓ：０．０００１％以上０．０１００％以下）
Ｓ（硫黄）は、靱性や熱間加工性、耐食性を低下させる等によりステンレス鋼にとって有害であるため、少ないほど良く、０．０１００％以下にする。ただし、過剰な低下は精錬時の負荷が高いか、または高価格の原料を用いる必要があるため、実際の操業としては０．０００１％以上含有する。
(S: 0.0001% or more and 0.0100% or less)
S (sulfur) is harmful to stainless steels by reducing toughness, hot workability, and corrosion resistance, so the less the better, the less, and the less, so the content should be 0.0100% or less. However, an excessive reduction in the content would increase the load during refining or require the use of expensive raw materials, so in actual operation, the content should be 0.0001% or more.
（Ｎｉ：２．０％以上２０．０％以下）
Ｎｉ（ニッケル）は、添加することでステンレス鋼の高い耐食性をさらに高める作用がある。含有する場合、この効果を得るためには２．０％以上含有するとよく、好ましくは６．０％以上にする。一方、高価な元素であるため２０．０％を超えて添加しても合金コストの増大に見合う効果が得られないため、２０．０％以下にするとよく、好ましくは１６％以下にする。
(Ni: 2.0% or more and 20.0% or less)
The addition of Ni (nickel) has the effect of further enhancing the high corrosion resistance of stainless steel. When Ni is contained, in order to obtain this effect, it is preferable to contain 2.0% or more, and preferably 6.0% or more. On the other hand, since Ni is an expensive element, adding more than 20.0% does not provide an effect commensurate with the increase in alloy cost, so it is preferable to contain 20.0% or less, and preferably 16% or less.
（Ｃｒ：１０．０％以上３０．０％以下）
Ｃｒ（クロム）はステンレス鋼に耐食性をもたらす元素であり、１０．０％以上含有するとよく、好ましくは１５．０％以上にする。その一方、多量の含有は加工性の低下を招くため、３０．０％以下にするとよく、好ましくは２２．０％以下にする。
(Cr: 10.0% or more and 30.0% or less)
Cr (chromium) is an element that gives corrosion resistance to stainless steel, and should be contained at 10.0% or more, preferably 15.0% or more. On the other hand, a large content of Cr leads to a decrease in workability, so it should be contained at 30.0% or less, preferably 22.0% or less.
（Ａｌ：０．０００１％以上０．０１０％以下）
Ａｌ（アルミニウム）は、脱酸に寄与する元素であるが、スピネル構造の硬質介在物であるＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３の生成を促進し、製品品質を低下させる。そのため０．０１０％以下にするとよく、好ましくは０．００５％以下、さらに好ましくは０．００２％以下にする。ただし、過剰な低下は精錬時の負荷が高くなり、または高価格の原料を用いる必要があるため、実際の操業としては０．０００１％以上含有する。
(Al: 0.0001% or more and 0.010% or less)
Al (aluminum) is an element that contributes to deoxidation, but it promotes the formation of MgO.Al2O3 , a hard inclusion with a spinel structure, and reduces product quality. Therefore, it is preferable to set the content to 0.010% or less, preferably 0.005% or less, and more preferably 0.002% or less. However, an excessive reduction increases the load during refining or requires the use of expensive raw materials, so in actual operation, it is contained at 0.0001% or more.
（Ｔｉ：０．００１％以上０．０１９％以下）
Ｔｉ（チタン）は、ＣやＮの安定化作用により耐食性を担保する元素であるとともに、鋳造組織の微細化や炭窒化物Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）によるピンニング効果等で製品材における母材の結晶粒径又は結晶粒度を制御するために必須の元素である。したがって、その効果を得るために０．００１%以上含有する。しかし、表面性状が要求されるステンレス鋼ではＴｉが過剰に含まれる場合に 複合酸化物系介在物にＴｉが固溶し、複合酸化物系介在物の析出を促進する。この問題を解消するためには、０．０１９％以下にするとよく、好ましくは０．００５％以下にする。
(Ti: 0.001% or more and 0.019% or less)
Ti (titanium) is an element that ensures corrosion resistance by stabilizing C and N, and is also an essential element for controlling the grain size or grain size of the base material in the product material by refining the cast structure and the pinning effect of carbonitride Ti (C, N). Therefore, in order to obtain this effect, it is contained at 0.001% or more. However, in stainless steels that require surface properties, if Ti is contained in excess, Ti will dissolve in the complex oxide inclusions, promoting the precipitation of the complex oxide inclusions. To solve this problem, it is advisable to make the content 0.019% or less, and preferably 0.005% or less.
（Ｏ：０．００１％以上０．０２％以下）
Ｏ（酸素）は、ＳｉＯ２生成により複合酸化物系介在物の軟質化を促進する元素であり、０．００１０％以上とし、好ましくは０．００２０％以上にする。０．０２％を超えて存在すると、粗大なＣｒ２Ｏ３を生成し耐食性が低下してしまうため、０．０２％以下にするとよく、好ましくは０．０１％以下にする。
(O: 0.001% or more and 0.02% or less)
O (oxygen) is an element that promotes the softening of complex oxide inclusions by generating SiO2 , and should be 0.0010% or more, preferably 0.0020% or more. If it is present in excess of 0.02%, coarse Cr2O3 is generated, lowering the corrosion resistance, so it should be 0.02% or less, preferably 0.01% or less.
（Ｎ：０．０１％以上０．５％以下）
Ｎ（窒素）は、オーステナイト安定化元素であり、耐食性を向上するため、０．０１０％以上にするとよく、好ましくは０．０３０％以上にする。一方、過剰な添加は加工性の低下を招くため、０．５％以下にするとよく、好ましくは０．３％以下にする。
(N: 0.01% or more and 0.5% or less)
N (nitrogen) is an austenite stabilizing element and improves corrosion resistance, so it is recommended that the content be 0.010% or more, and preferably 0.030% or more. On the other hand, since excessive addition of N leads to a decrease in workability, it is recommended that the content be 0.5% or less, and preferably 0.3% or less.
（Ｃａ：０．０００１％以上０．００５％以下）
Ｃａ（カルシウム）は、０．００５％を超えて存在すると、溶鋼段階における大粒径の複合酸化物系介在物が増加するため０．００５％以下含有する。より好ましくは０．００２０％以下にする。下限は特に限定しないが、Ｃａはスラグの主成分であり、多少の巻き込みは避けられない。また、完全に除去することは難しく、過剰な低下は精錬時の負荷が高くなるため、実際の操業としては０．０００１％以上含有する。
(Ca: 0.0001% or more and 0.005% or less)
Ca (calcium) is contained in an amount of 0.005% or less because the amount of large-grained composite oxide-based inclusions increases in the molten steel stage if it is present in excess of 0.005%. More preferably, it is contained in an amount of 0.0020% or less. There is no particular lower limit, but Ca is the main component of slag, and some inclusion is unavoidable. In addition, it is difficult to completely remove Ca, and excessive reduction increases the load during refining, so in actual operation, it is contained in an amount of 0.0001% or more.
（Ｍｇ：０．００００１％以上０．００３０％以下）
Ｍｇ（マグネシウム）は、スピネル構造の硬質介在物であるＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３の生成を促進し、製品品質を低下させる。そのため、０．００３０％以下にするとよく、好ましくは０．００２０％以下にする。Ｍｇはスラグの主成分であり、多少の巻き込みは避けられない。また、完全に除去することは難しく、過剰な低下は精錬時の負荷が高くなるため、実際の操業としては０．００００１％以上含有する。
(Mg: 0.00001% or more and 0.0030% or less)
Mg (magnesium) promotes the formation of MgO.Al2O3 , a hard inclusion with a spinel structure, and reduces product quality. Therefore, it is advisable to keep the content at 0.0030% or less, and preferably at 0.0020% or less. Mg is the main component of slag, and some entrainment is unavoidable. In addition, it is difficult to completely remove it, and excessive reduction increases the load during refining, so in actual operation, the content is 0.00001% or more.
また、本発明のステンレス鋼材は、必要に応じて、以下に示す任意添加元素をさらに添加することができる。 The stainless steel material of the present invention can further contain the optional elements shown below, if necessary.
（Ｍｏ：０．０１％以上５．０％以下）
Ｍｏ（モリブデン）は、不動態皮膜の再不動態化を促進し、ステンレス鋼の高い耐食性をさらに高める作用がある。含有する場合、この効果を得るためには０．０１％以上含有するとよく、好ましくは０．５％以上にする。一方、非常に高価であるため５．０％を超えて添加しても合金コストの増大に見合う効果が得られないばかりか、高Ｃｒで脆いシグマ相を形成して脆化と耐食性の低下を招くため、５．０％以下にするとよく、好ましくは１．５％以下にする。
(Mo: 0.01% or more and 5.0% or less)
Mo (molybdenum) promotes the repassivation of the passive film and further enhances the high corrosion resistance of stainless steel. When it is contained, it is preferable to contain 0.01% or more to obtain this effect, and preferably 0.5% or more. On the other hand, since it is very expensive, even if it is added in excess of 5.0%, not only is the effect not worth the increase in alloy cost, but it also forms a brittle sigma phase with high Cr, which leads to embrittlement and a decrease in corrosion resistance, so it is preferable to contain 5.0% or less, and preferably 1.5% or less.
（Ｃｕ：０．０１％以上５．０％以下）
Ｃｕ（銅）は、添加することでステンレス鋼の高い耐食性をさらに高める作用や加工性を向上する効果がある。含有する場合、この効果を得るためには０．０１％以上含有するとよく、好ましくは０．５％以上にする。一方、過剰な添加は製造上のコストに見合う性能向上がなされないため、５．０％以下にするとよく、好ましくは１．５％以下にする。
(Cu: 0.01% or more and 5.0% or less)
The addition of Cu (copper) has the effect of further enhancing the high corrosion resistance of stainless steel and improving its workability. When Cu is contained, in order to obtain this effect, it is preferable to contain 0.01% or more, and preferably 0.5% or more. On the other hand, excessive addition does not result in performance improvement that is commensurate with the manufacturing cost, so it is preferable to contain 5.0% or less, and preferably 1.5% or less.
（Ｂ：０．０００１％以上０．００５０％以下）
Ｂ（ボロン）は粒界の強度を高める元素であり、加工性の向上に寄与する。含有する場合、この効果を発現させるためには０．０００１％以上含有するとよく、好ましくは０．０００５％以上にする。一方、過剰な添加は却って延びの低下による加工性低下を招くため、含有量を０．０１００％以下にするとよく、好ましくは０．００５０％以下にする。
(B: 0.0001% or more and 0.0050% or less)
B (boron) is an element that increases the strength of grain boundaries and contributes to improving workability. When contained, in order to realize this effect, it is preferable to contain 0.0001% or more, and preferably 0.0005% or more. On the other hand, excessive addition of B leads to a decrease in elongation and hence a decrease in workability, so the content should be 0.0100% or less, and preferably 0.0050% or less.
（Ｎｂ：０．１％以上０．６％以下）
Ｎｂ（ニオブ）は成形性や耐食性を高める作用がある。含有する場合、この効果を得るためには０．１％以上含有する。一方、０．６％を超えて添加すると再結晶しにくくなって組織が粗くなるため、０．６％以下にするとよく、好ましくは０．５％以下にする。
(Nb: 0.1% or more and 0.6% or less)
Nb (niobium) has the effect of improving formability and corrosion resistance. When it is contained, 0.1% or more is contained to obtain this effect. On the other hand, if it is added in excess of 0.6%, recrystallization becomes difficult and the structure becomes coarse, so it is best to keep it at 0.6% or less, and preferably 0.5% or less.
（Ｗ：０．０１％以上０．５％以下）
Ｗ（タングステン）は、Ｍｏと同様に、耐食性を向上させる効果がある。含有する場合、この効果を得るためには０．０１％以上含有するとよく、好ましくは０．０２％以上にする。一方で、Ｗ含有量が０．５％を超えると、強度が過度に高まり、加工性が低下するため、０．５％以下にするとよく、好ましくは０．３％以下にする。
(W: 0.01% or more and 0.5% or less)
W (tungsten) has the effect of improving corrosion resistance, similar to Mo. When W is contained, in order to obtain this effect, it is preferable to contain 0.01% or more, preferably 0.02% or more. On the other hand, if the W content exceeds 0.5%, the strength increases excessively and the workability decreases, so it is preferable to contain 0.5% or less, preferably 0.3% or less.
（Ｓｎ：０．０１％以上０．５％以下）
Ｓｎ（スズ）は添加することでステンレス鋼の高い耐食性をさらに高める効果がある。含有する場合、この効果を得るためには０．０１％以上含有するとよく、好ましくは０．０２％以上にする。一方で過剰な添加は加工性の低下につながるため、０．５％以下にするとよく、好ましくは０．３％以下にする。
(Sn: 0.01% or more and 0.5% or less)
The addition of Sn (tin) has the effect of further enhancing the high corrosion resistance of stainless steel. When containing, in order to obtain this effect, it is advisable to contain 0.01% or more, preferably 0.02% or more. On the other hand, excessive addition leads to a decrease in workability, so it is advisable to keep the content at 0.5% or less, preferably 0.3% or less.
（Ｖ：０．０１％％以上０．５０％以下）
Ｖ（バナジウム）は、窒化物ＶＮを形成することでＣｒ窒化物の析出による耐食性の低下を抑制する元素である。その効果は、Ｖ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｖ含有量が０．５０％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｖを含有する場合は、Ｖ含有量を０．０１％以上０．５０％以下とする。
(V: 0.01% or more and 0.50% or less)
V (vanadium) is an element that forms a nitride VN to suppress the deterioration of corrosion resistance caused by the precipitation of Cr nitrides. This effect is obtained when the V content is 0.01% or more. However, when the V content exceeds 0.50%, the workability decreases. Therefore, when V is contained, the V content is set to 0.01% or more and 0.50% or less.
（Ｃｏ：０．０１％以上０．５０％以下）
Ｃｏ（コバルト）はオーステナイト安定化元素であり、ステンレス鋼の耐隙間腐食性を向上させる元素である。含有する場合、この効果を得るためには０．０１％以上含有するとよく、好ましくは０．０２％以上にする。一方で過剰な添加は加工性の低下につながるため、０．５０％以下にするとよく、好ましくは０．３０％以下にする。
(Co: 0.01% or more and 0.50% or less)
Co (cobalt) is an austenite stabilizing element and improves the crevice corrosion resistance of stainless steel. When Co is contained, in order to obtain this effect, it is preferable to contain 0.01% or more, and preferably 0.02% or more. On the other hand, since excessive addition leads to a decrease in workability, it is preferable to contain 0.50% or less, and preferably 0.30% or less.
（Ｚｒ：０．０１％以上０．５０％以下）
Ｚｒ（ジルコニウム）は、ＣおよびＮと結合して、Ｚｒ炭窒化物の析出による耐食性の低下を抑制する元素である。その効果は、Ｚｒ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｚｒ含有量が０．５０％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｚｒを含有する場合は、Ｚｒ含有量を０．０１％以上０．５０％以下とする。
(Zr: 0.01% or more and 0.50% or less)
Zr (zirconium) is an element that combines with C and N to suppress the deterioration of corrosion resistance caused by the precipitation of Zr carbonitrides. This effect is obtained when the Zr content is 0.01% or more. However, if the Zr content exceeds 0.50%, the workability decreases. Therefore, when Zr is contained, the Zr content is set to 0.01% or more and 0.50% or less.
（Ｐｂ：０．０００１％以上０．５％以下）
Ｐｂ（鉛）は鋼中に分散し快削性を高める効果がある。一方で、Ｐｂ含有量が０．５０％を超えると、低融点化合物が過度に生成し熱間加工性が低下するため、０．５０％以下にするとよく、好ましくは０．３０％以下にする。また、完全に除去することは難しく、過剰な低下は精錬時の負荷が高くなるため、実際の操業としては０．０００１％以上含有する。
(Pb: 0.0001% or more and 0.5% or less)
Pb (lead) disperses in steel and has the effect of improving machinability. On the other hand, if the Pb content exceeds 0.50%, low melting point compounds are excessively generated and hot workability is reduced, so it is better to keep it at 0.50% or less, and preferably at 0.30% or less. In addition, it is difficult to completely remove it, and excessive reduction increases the load during refining, so in actual operation, it is contained at 0.0001% or more.
（ＲＥＭ：０．０００３％以上０．３０％以下）
ＲＥＭ（希土類金属）はＳと反応し、耐食性を改善させる元素である。その効果はＲＥＭ含有量が０．０００３％以上で得られる。一方、過剰な添加はノズル閉塞を起こし、製造性に悪影響を及ぼすため、０．３０％以下にするとよく、好ましくは０．００３％以下にする。ＲＥＭ（希土類金属）は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ等のランタノイド系列、アクチノイド系列の希土類金属及びこれらの複合した金属を示している。
(REM: 0.0003% or more and 0.30% or less)
REM (rare earth metals) are elements that react with S to improve corrosion resistance. This effect is obtained when the REM content is 0.0003% or more. On the other hand, excessive addition causes nozzle clogging and has a negative effect on manufacturability, so it is best to keep the content at 0.30% or less, and preferably at 0.003% or less. REM (rare earth metals) refers to rare earth metals of the lanthanide series, actinide series, such as Ce, Pr, and Sm, and metals composed of these.
（残部はＦｅおよび不可避的不純物）
残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、不可避的不純物としては、例えばＡｓ及びＳｂなどが挙げられるが、ここで不可避的不純物とは、ステンレス鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
(The balance is Fe and unavoidable impurities)
The balance is made up of Fe and unavoidable impurities, such as As and Sb. In this case, the term "unavoidable impurities" refers to components that are mixed in during the industrial production of stainless steel due to various factors in the raw materials such as ores and scraps, and in the production process, and are acceptable within a range that does not adversely affect the present invention.
（結晶粒度および複合酸化物系介在物）
次に、本発明のステンレス鋼材の結晶粒度と複合酸化物系介在物の限定理由について説明する。
本発明のステンレス鋼材は、ステンレス鋼材の結晶粒度が４以上であり、鋼材中に、Ｍｎ、Ｍｇ、Ａｌ、ＣｒおよびＴｉを含有し、相当円直径が３μｍ以上である複合酸化物系介在物が存在し、複合酸化物系介在物中における、ＭｎＯおよびＭｇＯの合計濃度が１０．０質量％以上５０．０質量％以下であり、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３およびＴｉ２Ｏ３の合計濃度が３０．０質量％以上８０．０質量％以下であり、かつ、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が０．０１質量％以上５．００質量％以下である。
(Grain size and complex oxide inclusions)
Next, the reasons for limiting the grain size and the complex oxide inclusions in the stainless steel material of the present invention will be explained.
The stainless steel material of the present invention has a crystal grain size of 4 or more, the steel material contains complex oxide-based inclusions which contain Mn, Mg, Al, Cr and Ti and have an equivalent circle diameter of 3 μm or more, the total concentration of MnO and MgO in the complex oxide-based inclusions is 10.0 mass% or more and 50.0 mass% or less, the total concentration of Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 and Ti 2 O 3 is 30.0 mass% or more and 80.0 mass% or less, and the concentration of Ti 2 O 3 is 0.01 mass% or more and 5.00 mass% or less.
本発明のステンレス鋼材は、結晶粒度が４以上である。結晶粒度は、ステンレス鋼材の表面の結晶粒の大きさを表す指標である。金属組織の結晶粒度を解析することで、金属材料が目的とする機械的性質を持っているかを検査し、評価することができる。
測定は、金属組織の試料を用意し、金属顕微鏡を使って結晶粒度を、ＪＩＳ Ｇ ０５５１「鋼-結晶粒度の顕微鏡試験方法」に準拠して測定した。製造した本発明のステンレス鋼材から３つの試験片を切り出し、試験片の線材伸線方向平行な断面(Ｌ断面)および板材圧延方向に平行な断面(Ｌ断面)を研磨した。研磨後の試験片表面に対して試験片成分に応じた適当な腐食液を用いて結晶粒を現出した後にＪＩＳ Ｇ ０５５１に従い結晶粒度標準図と比較して粒度を評価した。
結晶粒度と加工後の表面粗さの相関を調べた結果、結晶粒度を４．０以上として細粒にすることにより、表面の欠陥の少ない優れた鏡面研磨性の高いステンレス鋼材を得ることができた。一方、結晶粒度の上限値は特に限定はしないが、結晶粒度が９．０を超えると、表面の研磨の生産性が低下し、加工後の表面粗さが大きくなる場合や、結晶粒径が小さくなって、結晶粒界が増加し、鏡面研磨性が低下する場合があることから、結晶粒度の上限値は９．０とすることが好ましい。更に、引張強度、延性および製造性の観点から、結晶粒度は４．５～８．０とすることがより好ましい。
The stainless steel material of the present invention has a grain size of 4 or more. The grain size is an index that represents the size of the grains on the surface of the stainless steel material. By analyzing the grain size of the metal structure, it is possible to inspect and evaluate whether the metal material has the desired mechanical properties.
For the measurement, a metallographic sample was prepared, and the grain size was measured using a metal microscope in accordance with JIS G 0551 "Steel - Microscopic test method for grain size". Three test pieces were cut out from the manufactured stainless steel material of the present invention, and the cross sections parallel to the wire drawing direction (L cross section) and the cross sections parallel to the plate rolling direction (L cross section) of the test pieces were polished. After the polished test piece surface was etched with an appropriate etching solution according to the test piece components to reveal the grains, the grain size was evaluated by comparing with the standard grain size diagram in accordance with JIS G 0551.
As a result of investigating the correlation between the crystal grain size and the surface roughness after processing, it was found that by making the crystal grain size 4.0 or more to be fine grains, a stainless steel material with few surface defects and excellent mirror polishability could be obtained. On the other hand, the upper limit of the crystal grain size is not particularly limited, but if the crystal grain size exceeds 9.0, the productivity of surface polishing may decrease, the surface roughness after processing may increase, or the crystal grain size may become small, the crystal grain boundaries may increase, and the mirror polishability may decrease, so the upper limit of the crystal grain size is preferably 9.0. Furthermore, from the viewpoints of tensile strength, ductility, and manufacturability, it is more preferable that the crystal grain size is 4.5 to 8.0.
また、本発明のステンレス鋼材は、相当円直径が３μｍ以上である複合酸化物系介在物が存在し、複合酸化物系介在物中における、ＭｎＯおよびＭｇＯの合計濃度が１０．０質量％以上５０．０質量％以下であり、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３およびＴｉ２Ｏ３の合計濃度が３０．０質量％以上８０．０質量％以下であり、かつ、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が０．０１質量％以上５．００質量％以下である。 In addition, the stainless steel material of the present invention has complex oxide-based inclusions having an equivalent circle diameter of 3 μm or more, and in the complex oxide-based inclusions, the total concentration of MnO and MgO is 10.0 mass% or more and 50.0 mass% or less, the total concentration of Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 and Ti 2 O 3 is 30.0 mass% or more and 80.0 mass% or less, and the concentration of Ti 2 O 3 is 0.01 mass% or more and 5.00 mass% or less.
本発明のステンレス鋼材の酸化精錬後における溶鋼中の介在物は、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ等の低級酸化物が主体であるが、Ｓｉ添加によってそれらが還元される際には、メタルＳｉ源およびＴｉ源に含まれる微量のＡｌ、Ｔｉ、Ｃａなど、および、スラグや耐火物などから還元されたＣａ、Ｍｇ、Ａｌなどが、溶鋼に混入し、時間経過および温度低下とともに複合酸化物系介在物を形成する。
このときに、複合酸化物系介在物は多くの酸化物を含有している。例えば、ＭｎＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯ等がある。このなかで、ＭｎＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３を含む複合酸化物系介在物は、ステンレス鋼材の表面で圧延等の製造時に、また、研磨して鏡面にして製品化する場合、伸延されていないために、研磨面に対して垂直方向に深い異物として残存し、鏡面研磨時に脱落するとピットとなり表面品質上問題となる。これに対して、Ｔｉ‐２Ｏ３、Ｃｒ‐２Ｏ３等以外のＳｉＯ２、ＣａＯを含む軟質な複合酸化物系介在物は、圧延又は研磨工程で伸延されると、研磨面に対して垂直方向に浅い異物として残存し問題とならない。
したがって、鏡面研磨性に有害となるＭｎＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３を含む複合酸化物系介在物について個数密度規定している。
The inclusions in the molten steel after oxidative refining of the stainless steel material of the present invention are mainly lower oxides such as Cr 2 O 3 and MnO. When these are reduced by the addition of Si, trace amounts of Al, Ti, Ca, etc. contained in the metallic Si source and Ti source, as well as Ca, Mg, Al, etc. reduced from slag, refractories, etc., are mixed into the molten steel and form complex oxide-based inclusions over time and as the temperature decreases.
At this time, the complex oxide inclusions contain many oxides. For example, there are MnO, MgO, Al2O3 , Cr2O3 , Ti2O3 , SiO2 , CaO , etc. Among them, the complex oxide inclusions containing MnO , MgO, Al2O3 , Cr2O3 , Ti2O3 remain as deep foreign bodies in the direction perpendicular to the polished surface when the stainless steel surface is manufactured by rolling or polishing to a mirror surface, because they are not elongated, and if they fall off during mirror polishing, they become pits, which are a problem in terms of surface quality. On the other hand, soft complex oxide inclusions containing SiO2 and CaO other than Ti - 2O3 , Cr - 2O3 , etc. remain as shallow foreign bodies in the direction perpendicular to the polished surface when elongated in the rolling or polishing process, and do not cause any problem.
Therefore, the number density of complex oxide inclusions containing MnO, MgO, Al2O3 , Cr2O3 , and Ti2O3 , which are detrimental to mirror polishability , is specified.
また、上記酸化物組成を有し、且つ、相当円直径３μｍ以上である複合酸化物系介在物は、鏡面研磨性を低下させるため、単位面積当たりに存在する個数を０．０１個／ｍｍ２～５個／ｍｍ２の範囲に制御することが好ましい。更に好ましくは、０．０３個／ｍｍ２～３個／ｍｍ２の範囲である。
これによって、本発明のステンレス鋼材は、研磨性に優れ、研磨により鏡面を有する鏡面研磨性に優れたステンレス鋼材を得ることができる。
なお、精錬中の溶鋼中のＯ濃度によって、Ｔｉ価数は変化しうるが、いずれの価数のＴｉであっても複合酸化物系介在物の生成を促進し、悪影響を及ぼすので複合酸化物系介在物中のＴｉ２Ｏ３はＴｉＯ、ＴｉＯ２やＴｉ３Ｏ５などの価数が異なる状態で存在してもよい。また、各成分の濃度については、ＭｇＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＣａＯ＋Ｔｉ２Ｏ３＋Ｃｒ２Ｏ３＋ＭｎＯを１００質量％として換算し算出する。
In addition, since complex oxide inclusions having the above oxide composition and an equivalent circular diameter of 3 μm or more reduce mirror polishability, it is preferable to control the number of them present per unit area to within the range of 0.01 pieces/mm 2 to 5 pieces/mm 2 , and more preferably within the range of 0.03 pieces/mm 2 to 3 pieces/mm 2 .
As a result, the stainless steel material of the present invention has excellent polishability, and can be polished to a mirror surface to obtain a stainless steel material with excellent mirror polishability.
Although the Ti valence can change depending on the O concentration in the molten steel during refining, Ti of any valence promotes the formation of complex oxide-based inclusions and has an adverse effect, so Ti2O3 in the complex oxide-based inclusions may exist in a state of different valences, such as TiO, TiO2 , or Ti3O5 . The concentration of each component is calculated by converting MgO + Al2O3 + SiO2 + CaO + Ti2O3 + Cr2O3 + MnO into 100 mass % .
ここで、上記の複合酸化物系介在物の組成および個数密度の測定方法について、説明する。製造した本発明のステンレス鋼材の伸線方向断面をエメリー紙による研磨およびバフ研磨を行い鏡面仕上げにした後、ＳＥＭ・ＥＤＳ（走査型電子顕微鏡・エネルギー分散型Ｘ線分析法）を用いて２００ｍｍ２の面積中に存在する複合酸化物系介在物の個数を計測し、ＥＤＳで介在物組成を測定することでコンタミの判定・複合酸化物系介在物の種別判定を行う。観察された複合酸化物系介在物について、ＭｎＯおよびＭｇＯの合計濃度が１０．０質量％以上５０．０質量％以下であり、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３およびＴｉ２Ｏ３の合計濃度が３０．０質量％以上８０．０質量％以下であり、かつ、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が０．０１質量％以上５．００質量％以下であり、さらに、相当円直径３μｍ以上である複合酸化物系介在物について個数密度の測定と平均組成の算出を実施した。 Here, a method for measuring the composition and number density of the complex oxide-based inclusions will be described. The cross section of the produced stainless steel material of the present invention in the wire drawing direction is polished with emery paper and buffed to a mirror finish, and then the number of complex oxide-based inclusions present in an area of 200 mm2 is counted using SEM/EDS (scanning electron microscope/energy dispersive X-ray analysis), and the inclusion composition is measured with EDS to determine the presence of contamination and the type of complex oxide-based inclusions. Regarding the observed complex oxide-based inclusions, the number density was measured and the average composition was calculated for those having a total concentration of MnO and MgO of 10.0 mass% or more and 50.0 mass% or less, a total concentration of Al2O3, Cr2O3 and Ti2O3 of 30.0 mass % or more and 80.0 mass% or less, and a Ti2O3 concentration of 0.01 mass% or more and 5.00 mass% or less, and further an equivalent circle diameter of 3 μm or more.
また、相当円直径は、以下のように測定する。ＳＥＭ・ＥＤＳ（走査型電子顕微鏡・エネルギー分散型Ｘ線分析法）を用いて２００ｍｍ２の面積中に存在する複合酸化物系介在物の個数を計測する際に、観察視野ｎ＝３のサイズ（面積）を測定し、測定した析出物の平均サイズ（平均面積）に相当する円の直径を算出し、この算出した直径を相当円直径とする。 The equivalent circle diameter is measured as follows: when counting the number of complex oxide inclusions present in an area of 200 mm2 using SEM/EDS (scanning electron microscope/energy dispersive X-ray analysis), the size (area) of the observation field n=3 is measured, and the diameter of a circle equivalent to the average size (average area) of the measured precipitates is calculated, and this calculated diameter is regarded as the equivalent circle diameter.
以上で説明した成分組成、結晶粒度および複合酸化物系介在物に制御した本発明のステンレス鋼材は鏡面研磨性に優れるため、鋼材表面の算術平均粗さＲａが、０．１μｍ以下となる。０．０５μｍ以下であることが好ましい。
このような本発明のステンレス鋼材は、鏡面研磨後の美観性が重要視される各種用途に好適である。すなわち、鏡面研磨後の美観性には素材の表面粗さが重要であり、鏡面研磨で本来得られる素材の表面粗さに対して大きな介在物欠落によるピットが発生すると外観に劣った品質になる。表面粗さ測定については、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に従い、鋼板表面に対して圧延方向と平行方向あるいは直角方向に算術平均粗さ（Ｒａ）が測定される。通常は、算術平均粗さＲａが、０．２μｍ以下であれば、鏡面仕上げとして実用化されている。本発明のステンレス鋼材は、Ｒａが０．１μｍ以下であれば、より高度な鏡面研磨においても美観性を満足することが明らかとなった。そのため、これら鏡面研磨後の美観性が重要視される用途に好適である。
The stainless steel material of the present invention, which has been controlled to have the above-described component composition, grain size, and complex oxide inclusions, has excellent mirror polishability, and the arithmetic mean roughness Ra of the steel material surface is 0.1 μm or less, and preferably 0.05 μm or less.
Such a stainless steel material of the present invention is suitable for various applications in which the aesthetic appearance after mirror polishing is important. That is, the surface roughness of the material is important for the aesthetic appearance after mirror polishing, and if pits due to large inclusions are generated compared to the surface roughness of the material that is originally obtained by mirror polishing, the quality of the appearance will be inferior. For surface roughness measurement, the arithmetic mean roughness (Ra) is measured in a direction parallel to or perpendicular to the rolling direction of the steel plate surface according to JIS B 0601. Usually, if the arithmetic mean roughness Ra is 0.2 μm or less, it is put into practical use as a mirror finish. It has been revealed that the stainless steel material of the present invention satisfies the aesthetic appearance even with more advanced mirror polishing if the Ra is 0.1 μm or less. Therefore, it is suitable for applications in which the aesthetic appearance after mirror polishing is important.
また、このステンレス鋼材の製造方法を以下に説明する。
本発明のステンレス鋼材の製造方法は、精錬原料を添加した後の溶鋼および精錬スラグ中に含まれるＴｉ総量を０．１０ｋｇ／ｔ以上２．００ｋｇ／ｔ以下とする精錬を行う精錬工程を含む。
The method for producing this stainless steel material will be described below.
The method for producing a stainless steel material of the present invention includes a refining step in which the total amount of Ti contained in the molten steel and the refined slag after the addition of the refining raw materials is adjusted to 0.10 kg/t or more and 2.00 kg/t or less.
本発明のステンレス鋼材を製造方法には、原料を溶解および精錬し成分調整したステンレス鋼を溶製する。精錬工程においては、転炉、ＡＯＤ、ＶＯＤ、ＬＦを用いる。本実施の形態では、精錬工程における還元時に発生するＴｉを含む複合酸化物系介在物の生成を抑制するため、還元材を高純度化し、また投入量を制御し、さらにスラグ組成を制御することで、ステンレス鋼中の複合酸化物系介在物の個数密度、組成を制御する。
複合酸化物系介在物は、Ｔｉ２Ｏ３を含むことでより高温で生成しやすくなり、粗大化する。そこで、本実施の形態では、複合酸化物系介在物中のＴｉ２Ｏ３濃度が減少しやすい状態になるように鋼中成分、スラグ組成、および、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を調整する。
In the method for producing stainless steel material of the present invention, raw materials are melted and refined to produce stainless steel with adjusted composition. In the refining process, a converter, AOD, VOD, and LF are used. In this embodiment, in order to suppress the generation of complex oxide-based inclusions containing Ti that are generated during reduction in the refining process, the reducing material is highly purified, the input amount is controlled, and the slag composition is further controlled, thereby controlling the number density and composition of the complex oxide-based inclusions in the stainless steel.
The complex oxide-based inclusions are more likely to form and coarsen at higher temperatures when they contain Ti 2 O 3. Therefore, in this embodiment, the steel components, slag composition, and basicity (CaO/SiO 2 ) are adjusted so that the Ti 2 O 3 concentration in the complex oxide-based inclusions is more likely to decrease.
本発明のステンレス鋼材を製造方法では、精錬工程において、原料または精錬で使用する耐火物などに含まれるＡｌ、ＴｉおよびＡｌ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３を精錬に支障のない範囲で除くように調整する。また、鋼中のＯ濃度が上記の範囲となるように、十分な量のＦｅ－Ｓｉ合金またはメタルＳｉ、メタルＡｌを用いて脱酸し、さらに、ＣａＯまたはＳｉＯ２を添加する。特に、精錬工程で添加する原料(精錬原料)中のＴｉ成分は鋼中Ｔｉ濃度およびスラグ中のＴｉＯ２濃度を上昇するため、Ｆｅ－Ｓｉ合金またはメタルＳｉ、メタルＡｌおよびＦｅＣｒ合金やＦｅＮｉ合金、石灰などの精錬原料に含まれるＴｉを０．１０ｋｇ／ｔ以上２．００ｋｇ／ｔ以下とするように原料を規制する。 In the method for producing the stainless steel material of the present invention, in the refining process, Al, Ti, Al 2 O 3 , and Ti 2 O 3 contained in the raw materials or refractories used in the refining are adjusted to be removed to a degree that does not interfere with the refining. Also, in order to bring the O concentration in the steel into the above-mentioned range, a sufficient amount of Fe-Si alloy, metal Si, or metal Al is used for deoxidization, and CaO or SiO 2 is further added. In particular, since the Ti component in the raw materials (refining raw materials) added in the refining process increases the Ti concentration in the steel and the TiO 2 concentration in the slag, the raw materials are regulated so that the Ti contained in the refining raw materials such as Fe-Si alloy, metal Si, metal Al, FeCr alloy, FeNi alloy, and lime is 0.10 kg/t or more and 2.00 kg/t or less.
これにより、精錬工程を行った後のスラグ組成が、下記の（１）式乃至（４）式の範囲を満足するように制御する。
（１）式：０．９≦［ＣａＯ］／［ＳｉＯ２］≦３．０
（２）式：［Ａｌ２Ｏ３］≦５．０
（３）式：［Ｔｉ２Ｏ３］≦３．０
（４）式：［ＭｇＯ］≦１５．０
ただし、（１）式乃至（４）式中の［ＣａＯ］、［ＳｉＯ２］、［Ａｌ２Ｏ３］、［Ｔｉ２Ｏ３］および［ＭｇＯ］は、それぞれスラグ組成中に含まれる、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３およびＭｇＯの含有量（質量％）である。
In this way, the slag composition after the refining process is controlled to satisfy the ranges of the following formulas (1) to (4).
(1) Formula: 0.9≦[CaO]/[SiO 2 ]≦3.0
(2) Formula: [Al 2 O 3 ]≦5.0
(3) Formula: [ Ti2O3 ]≦ 3.0
(4) Formula: [MgO]≦15.0
In the formulas (1) to (4), [CaO], [SiO 2 ], [Al 2 O 3 ], [Ti 2 O 3 ] and [MgO] respectively represent the contents (mass%) of CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Ti 2 O 3 and MgO contained in the slag composition.
このスラグ組成は、ＶＯＤ、ＡＯＤ、または、ＬＦ（取鍋加熱炉)の精錬後の値とする。ただし、精錬工程におけるスラグ中Ｔｉの価数同定は通常の操業では困難であり、また、スラグ冷却過程でＴｉが異なる価数を取る場合が存在するので、スラグ中のＴｉ２Ｏ３はＴｉＯ２やＴｉ３Ｏ５として存在してもよい。（３）式：［Ｔｉ２Ｏ３］の値が３．０質量％を超えると、複合酸化物系介在物にＴｉが固溶し、析出を促進することで３μｍ以上の複合酸化物系介在物が増加する。（２）式：［Ａｌ２Ｏ３］の値が３．０を超える場合、（４）式：［ＭｇＯ］の値が１５．０を超える場合も、同様に、３μｍ以上の複合酸化物系介在物が増加する。
また、（１）式の値が３．０を超えると、Ｓｉによる還元効果で溶鋼中Ｔｉ濃度が上昇し、スラグ中の（３）式の値が１．０質量％の場合であっても溶鋼にＴｉが０．０１質量％以上含まれることとなり、３μｍ以上の複合酸化物系介在物の析出が促進され、３μｍ以上介在物が多くなりすぎる場合がある。
The slag composition is the value after refining in VOD, AOD, or LF (ladle furnace). However, since it is difficult to identify the valence of Ti in the slag during the refining process in normal operation, and Ti may have different valences during the slag cooling process, Ti 2 O 3 in the slag may exist as TiO 2 or Ti 3 O 5. (3) When the value of [Ti 2 O 3 ] exceeds 3.0 mass%, Ti dissolves in the complex oxide inclusions, promoting precipitation and increasing the number of complex oxide inclusions of 3 μm or more. (2) When the value of [Al 2 O 3 ] exceeds 3.0, or (4) when the value of [MgO] exceeds 15.0, the number of complex oxide inclusions of 3 μm or more increases.
Furthermore, when the value of formula (1) exceeds 3.0, the Ti concentration in the molten steel increases due to the reducing effect of Si, and even when the value of formula (3) in the slag is 1.0 mass%, the molten steel will contain 0.01 mass% or more of Ti. This promotes the precipitation of complex oxide-based inclusions having a size of 3 μm or more, and the number of inclusions having a size of 3 μm or more may become excessive.
そして、精錬工程の後、連続鋳造法または造塊－分塊法により所定角サイズのビレットまたは所定サイズのスラブを形成する。
その後、線材製造の場合は、所定角サイズのビレットに対し、圧延工程、酸洗工程を経て、所定の径に圧延する。板材製造の場合は、所定サイズのスラブに対し、圧延工程を経て、所定の板厚に圧延する。その後、線材・板材はいずれも要求される寸法に応じて、焼鈍工程および／または酸洗工程を経てもよい。
After the refining process, a billet of a predetermined square size or a slab of a predetermined size is formed by a continuous casting method or an ingot-making and blooming method.
Thereafter, in the case of wire rod production, a billet of a specified square size is rolled through a rolling process and a pickling process to be rolled to a specified diameter. In the case of plate rod production, a slab of a specified size is rolled through a rolling process to be rolled to a specified plate thickness. Then, both the wire rod and the plate may be subjected to an annealing process and/or a pickling process depending on the required dimensions.
このように、本実施形態によれば、精錬工程後のステンレス溶鋼において、スラグ調整用のメタル原料に含有するＴｉ総量の規制および浮上しているスラグの組成について調整を行うことで、通常の精錬と比較して、ステンレス鋼材中のＴｉを低減することが可能となる。これにより、多量のＴｉを添加することで、発生するＴｉを含有する複合酸化物系介在物の生成を安定して抑制できる。そのため、Ｔｉを利用して製造方法に依らず母材の結晶粒径を４以上としながら、研磨時における介在物起因のピット、ピンホールなどの欠陥が少なく、鏡面度が非常に高い、つまり鏡面研磨性に優れたステンレス鋼成品の製造が可能になる。したがって、鏡面研磨して使用される材料向けのステンレス鋼として好適に用いることができる。 Thus, according to this embodiment, in the molten stainless steel after the refining process, the total amount of Ti contained in the metal raw material for slag adjustment and the composition of the floating slag are regulated, making it possible to reduce Ti in the stainless steel material compared to normal refining. As a result, by adding a large amount of Ti, the generation of Ti-containing complex oxide inclusions can be stably suppressed. Therefore, it is possible to manufacture stainless steel products that have few defects such as pits and pinholes caused by inclusions during polishing and have a very high mirror finish, that is, excellent mirror polishability, while making the crystal grain size of the base material 4 or more regardless of the manufacturing method by using Ti. Therefore, it can be suitably used as a stainless steel for materials that are used after mirror polishing.
本発明を以下の実施例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail based on the following examples. Note that the present invention is not limited to the examples shown below.
表１は、実施例１～２０、比較例１～８に必須添加元素及び一部では任意添加元素の含有量を示している。 Table 1 shows the contents of required and, in some cases, optional elements in Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 8.
表１に示した実施例と比較例のうち実施例１～実施例１０および比較例１～６の各組成のステンレス鋼６０トンを電気炉→ＡＯＤ→ＬＦ（取鍋加熱炉)→連続鋳造工程を経て１５０ｍｍ角ビレットとして溶製した。表１に示した条件のうち、実施例１１～実施例２０および比較例７、８までの各組成のステンレス鋼１００ｋｇを真空溶解工程で２０ｍｍ角の鋼塊として溶製した。 Of the examples and comparative examples shown in Table 1, 60 tons of stainless steel of each composition from Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 6 were melted into 150 mm square billets through the electric furnace → AOD → LF (ladle heating furnace) → continuous casting process. Of the conditions shown in Table 1, 100 kg of stainless steel of each composition from Examples 11 to 20 and Comparative Examples 7 and 8 were melted into 20 mm square steel ingots through a vacuum melting process.
つぎに、製造条件に応じて表２に示す組成の精錬スラグとなるよう、ＣａＯ／ＳｉＯ２を０．９～４．０、ＭｇＯ濃度を１．８～２０％、Ａｌ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３濃度を０．０～１０．５％まで変化させて溶鋼と反応させた。 Next, the slag was reacted with molten steel while changing the CaO/ SiO2 ratio from 0.9 to 4.0, the MgO concentration from 1.8 to 20%, and the Al2O3 and Ti2O3 concentrations from 0.0 to 10.5% to obtain the refined slag with the composition shown in Table 2 according to the production conditions .
その後、各ビレットおよびスラブに対して圧延・焼鈍酸洗を行い、実施例１～実施例１０および比較例１～６をφ１０ｍｍの線材、実施例１１～実施例２０および比較例７、８を３ｍｍtの厚さの板材とし、実施例１～実施例２０および比較例１～比較例８から試料を採取した。その後、採取した試料を評価した。 After that, each billet and slab was rolled, annealed, and pickled to produce wire rods with a diameter of 10 mm for Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 6, and plates with a thickness of 3 mm for Examples 11 to 20 and Comparative Examples 7 and 8. Samples were then taken from Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 8. The samples thus taken were then evaluated.
採取した試料から３つの試験片を切り出し、試験片の線材伸線方向平行な断面(Ｌ断面)および板材圧延方向に平行な断面(Ｌ断面)を研磨した。研磨後の試験片表面に対して試験片成分に応じた適当な腐食液を用いてで結晶粒を現出した後にＪＩＳ Ｇ ０５５１に従い結晶粒度標準図と比較して結晶粒度を評価した。 Three test pieces were cut from the collected samples, and the cross sections parallel to the wire drawing direction (L cross section) and the cross section parallel to the plate rolling direction (L cross section) of the test pieces were polished. After polishing, the test piece surface was etched with an appropriate etching solution according to the test piece components to reveal the crystal grains, and the crystal grain size was evaluated by comparing it with the standard crystal grain size diagram in accordance with JIS G 0551.
採取した試料の伸線方向断面をエメリー紙による研磨およびバフ研磨を行い鏡面仕上げにした。ＳＥＭ・ＥＤＳを用いて２００ｍｍ２の面積中に存在する介在物個数を計測し、ＥＤＳで介在物組成を測定することでコンタミの判定・介在物の種別判定を行った。観察された介在物についてＭｎＯおよびＭｇＯの合計濃度が１０．０質量％以上５０．０質量％以下であり、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３およびＴｉ２Ｏ３の合計濃度が３０．０質量％以上８０．０質量％以下であり、かつ、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が０．０１質量％以上５．００質量％以下の成分であり、さらに、相当円直径３μｍ以上である介在物について個数密度の測定と平均組成の算出を実施した。 The cross section of the collected sample in the wire drawing direction was polished with emery paper and buffed to a mirror finish. The number of inclusions present in an area of 200 mm2 was counted using SEM and EDS, and the inclusion composition was measured using EDS to determine the contamination and type of inclusions. The observed inclusions had a total concentration of MnO and MgO of 10.0 mass% or more and 50.0 mass% or less, a total concentration of Al2O3 , Cr2O3 , and Ti2O3 of 30.0 mass% or more and 80.0 mass% or less, and a Ti2O3 concentration of 0.01 mass% or more and 5.00 mass% or less, and further had an equivalent circle diameter of 3 μm or more. The number density was measured and the average composition was calculated for inclusions.
採取したサンプルの伸線方向断面をエメリー紙による研磨およびバフ研磨を行い鏡面仕上げにした。ＪＩＳ Ｂ ０６５１に基づき、サンプルの周方向中心位置における長さ０．４ｍｍについて針式粗さ計(針先端径２μｍ)での評価を各サンプル３回実施した。得られた３データから算術平均粗さＲａの３点平均値を算出した。算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下であれば、研磨後の表面が汚れや斑点の少ないことから優れた鏡面研磨性を有していると判断した。 The cross sections of the collected samples in the wire drawing direction were polished with emery paper and buffed to a mirror finish. Based on JIS B 0651, evaluation was performed three times for each sample over a length of 0.4 mm at the circumferential center position using a needle-type roughness meter (needle tip diameter 2 μm). The three-point average value of the arithmetic mean roughness Ra was calculated from the three pieces of data obtained. If the arithmetic mean roughness Ra was 0.1 μm or less, it was determined that the polished surface had excellent mirror polishability because there was little dirt or spots.
表２と表３に示す結果から、実施例１～２０のステンレス鋼材は、結晶粒度は４以上であり、複合介在物系の個数密度が０．０１以上であり、ＭｎＯおよびＭｇＯの合計濃度、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３およびＴｉ２Ｏ３の合計濃度、および、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が本発明の範囲内であり、適正な精錬原料添加後の溶鋼及び精錬スラグ中のＴｉ含有量およびスラグ組成に制御されているため、製造した線材または板材は、算術平均粗さＲａがすべて０．１μｍ以下の優れた鏡面研磨性を有していた。 From the results shown in Tables 2 and 3, the stainless steel materials of Examples 1 to 20 have a crystal grain size of 4 or more, a number density of composite inclusions of 0.01 or more, and the total concentration of MnO and MgO, the total concentration of Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 and Ti 2 O 3 , and the concentration of Ti 2 O 3 are within the ranges of the present invention. The Ti content and slag composition in the molten steel and refining slag after the addition of appropriate refining raw materials are controlled, so that the produced wire or plate materials all have excellent mirror polishability with an arithmetic mean roughness Ra of 0.1 μm or less.
比較例１は、化学成分としてＴｉ含有量が多く、かつ、精錬スラグの（１）式の値が３．０を超えている。また、複合酸化物系介在物における個数密度が５を超えており、かつ、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が５．００質量％を超えている。このために、算術平均粗さＲａが０．１μｍを超えて、鏡面研磨性が不良と判断している。 In Comparative Example 1, the Ti content is high as a chemical component, and the value of formula (1) of the refining slag exceeds 3.0. In addition, the number density of the complex oxide inclusions exceeds 5, and the Ti2O3 concentration exceeds 5.00 mass%. For these reasons, the arithmetic mean roughness Ra exceeds 0.1 μm, and the mirror polishability is judged to be poor.
比較例２は、化学成分としてＡｌ含有量が多く、かつ、精錬スラグの（２）式の値が５．０を超えている。また、複合酸化物系介在物における個数密度が５を超えている。このために、算術平均粗さＲａが０．１μｍを超えて、鏡面研磨性が不良と判断している。 Comparative Example 2 has a high Al content as a chemical component, and the value of formula (2) for the refining slag exceeds 5.0. In addition, the number density of the complex oxide inclusions exceeds 5. For this reason, the arithmetic mean roughness Ra exceeds 0.1 μm, and the mirror polishability is judged to be poor.
比較例３は、化学成分としてＭｇ含有量が多く、かつ、精錬スラグの（４）式の値が１５．０を超えている。また、複合酸化物系介在物における個数密度が５を超えている。このために、算術平均粗さＲａが０．１μｍを超えて、鏡面研磨性が不良と判断している。 Comparative Example 3 has a high Mg content as a chemical component, and the value of formula (4) for the refining slag exceeds 15.0. In addition, the number density of the complex oxide inclusions exceeds 5. For this reason, the arithmetic mean roughness Ra exceeds 0.1 μm, and the mirror polishability is judged to be poor.
比較例４は、化学成分としてＴｉ含有量が多く、かつ、精錬スラグの（３）式の値が３．０を超えている。また、精錬原料添加後の溶鋼及び精錬スラグ中のＴｉ含有量が２．００ｋｇ／ｔを超えている。また、複合酸化物系介在物における個数密度が５を超えており、かつ、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が５．００質量％を超えている。このために、算術平均粗さＲａが０．１μｍを超えて、鏡面研磨性が不良と判断している。 In Comparative Example 4, the Ti content is high as a chemical component, and the value of formula (3) of the refining slag exceeds 3.0. The Ti content in the molten steel and the refining slag after the addition of the refining raw materials exceeds 2.00 kg/t. The number density of the complex oxide inclusions exceeds 5, and the Ti2O3 concentration exceeds 5.00 mass%. For these reasons, the arithmetic mean roughness Ra exceeds 0.1 μm, and the mirror polishability is judged to be poor.
比較例５は、化学成分としてＴｉ含有量が多く、かつ、精錬スラグの（３）式の値が３．０を超えている。また、精錬原料添加後の溶鋼及び精錬スラグ中のＴｉ含有量が２．００ｋｇ／ｔを超えている。また、複合酸化物系介在物における個数密度が５を超えており、かつ、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が５．００質量％を超えている。このために、算術平均粗さＲａが０．１μｍを超えて、鏡面研磨性が不良と判断している。 In Comparative Example 5, the Ti content is high as a chemical component, and the value of formula (3) of the refining slag exceeds 3.0. The Ti content in the molten steel and the refining slag after the addition of the refining raw materials exceeds 2.00 kg/t. The number density of the complex oxide inclusions exceeds 5, and the Ti2O3 concentration exceeds 5.00 mass%. For these reasons, the arithmetic mean roughness Ra exceeds 0.1 μm, and the mirror polishability is judged to be poor.
比較例６は、化学成分としてＴｉ含有量を少なくしている。また、精錬原料添加後の溶鋼及び精錬スラグ中のＴｉ含有量が０．１ｋｇ／ｔ未満である。このために、算術平均粗さＲａが０．１μｍを未満であるが、鋼塊の等軸晶化や熱延後の冷却過程における再結晶時のピンニング効果が不充分であり、結晶粒度が３．５と４未満の低い値となっており、実用上問題があると判断している。 In Comparative Example 6, the Ti content is reduced as a chemical component. In addition, the Ti content in the molten steel and refining slag after the addition of the refining raw materials is less than 0.1 kg/t. As a result, although the arithmetic mean roughness Ra is less than 0.1 μm, the pinning effect during equiaxed crystallization of the steel ingot and recrystallization during the cooling process after hot rolling is insufficient, and the crystal grain size is low at 3.5 and less than 4, which is considered to be problematic in practical use.
比較例７は、化学成分としてＡｌとＭｇ含有量が多く、かつ、精錬スラグの（３）式の値が３．０を超えている。また、複合酸化物系介在物における個数密度が５を超えている。このために、算術平均粗さＲａが０．１μｍを超えて、鏡面研磨性が不良と判断している。 Comparative Example 7 has high Al and Mg contents as chemical components, and the value of formula (3) for the refining slag exceeds 3.0. In addition, the number density of the complex oxide inclusions exceeds 5. For this reason, the arithmetic mean roughness Ra exceeds 0.1 μm, and the mirror polishability is judged to be poor.
比較例８は、化学成分としてＴｉ含有量が多く、かつ、精錬スラグの（３）式の値が３．０を超えている。また、精錬原料添加後の溶鋼及び精錬スラグ中のＴｉ含有量が２．００ｋｇ／ｔを超えている。また、複合酸化物系介在物における個数密度が５を超えており、かつ、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が５．００質量％を超えている。このために、算術平均粗さＲａが０．１μｍを超えて、鏡面研磨性が不良と判断している。 In Comparative Example 8, the Ti content is high as a chemical component, and the value of formula (3) of the refining slag exceeds 3.0. The Ti content in the molten steel and the refining slag after the addition of the refining raw materials exceeds 2.00 kg/t. The number density of the complex oxide inclusions exceeds 5, and the Ti2O3 concentration exceeds 5.00 mass%. For these reasons, the arithmetic mean roughness Ra exceeds 0.1 μm, and the mirror polishability is judged to be poor.
これらの実施例１～２０および比較例１～８の結果から、本発明の目標とした結晶粒度、研磨後表面の算術平均粗さＲａを満足するためには、本発明で規定する化学組成の範囲と、ステンレス鋼材の結晶粒度が４以上であり、鋼材中の相当円直径が３μｍ以上である複合酸化物系介在物が存在し、複合酸化物系介在物中における、ＭｎＯおよびＭｇＯの合計濃度が１０．０質量％以上５０．０質量％以下であり、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３およびＴｉ２Ｏ３の合計濃度が３０．０質量％以上８０．０質量％以下であり、かつ、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が０．０１質量％以上５．００質量％以下を満足する必要があることがわかった。
From the results of these Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 8, it was found that in order to satisfy the target grain size and arithmetic mean roughness Ra of the polished surface as set forth in the present invention, it is necessary to satisfy the range of chemical composition specified in the present invention, that the grain size of the stainless steel material is 4 or more, that complex oxide-based inclusions having an equivalent circular diameter of 3 μm or more are present in the steel material, that the total concentration of MnO and MgO in the complex oxide-based inclusions is 10.0 mass% or more and 50.0 mass% or less, that the total concentration of Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 and Ti 2 O 3 is 30.0 mass% or more and 80.0 mass% or less, and that the concentration of Ti 2 O 3 is 0.01 mass% or more and 5.00 mass% or less.
Claims (4)
Ｃ：０．００１％以上０．１５０％以下、
Ｓｉ：０．１％以上３．０％以下、
Ｍｎ：０．１％以上１５．０％以下、
Ｐ：０．００５％以上０．０４０％以下、
Ｓ：０．０００１％以上０．０１００％以下、
Ｎｉ：２．０％以上２０．０％以下、
Ｃｒ：１０．０％以上３０．０％以下、
Ａｌ：０．０００１％以上０．０１％以下、
Ｔｉ：０．００１％以上０．０１９％以下、
Ｏ：０．００１％以上０．０２％以下、
Ｎ：０．０１％以上０．５％以下、
Ｃａ：０．０００１％以上０．００５％以下、および、
Ｍｇ：０．０００１％以上０．００３０％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる化学組成を有するステンレス鋼材であって、
前記ステンレス鋼材の結晶粒度が４以上であり、
前記鋼材中に、Ｍｎ、Ｍｇ、Ａｌ、ＣｒおよびＴｉを含有し、相当円直径が３μｍ以上である複合酸化物系介在物が存在し、
複合酸化物系介在物中における、ＭｎＯおよびＭｇＯの合計濃度が１０．０質量％以上５０．０質量％以下であり、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３およびＴｉ２Ｏ３の合計濃度が３０．０質量％以上８０．０質量％以下であり、かつ、Ｔｉ２Ｏ３の濃度が０．０１質量％以上５．００質量％以下である、ステンレス鋼材。 In mass percent,
C: 0.001% or more and 0.150% or less,
Si: 0.1% or more and 3.0% or less,
Mn: 0.1% or more and 15.0% or less,
P: 0.005% or more and 0.040% or less,
S: 0.0001% or more and 0.0100% or less,
Ni: 2.0% or more and 20.0% or less,
Cr: 10.0% or more and 30.0% or less,
Al: 0.0001% or more and 0.01% or less,
Ti: 0.001% or more and 0.019% or less,
O: 0.001% or more and 0.02% or less,
N: 0.01% or more and 0.5% or less,
Ca: 0.0001% or more and 0.005% or less, and
A stainless steel material having a chemical composition containing Mg: 0.0001% or more and 0.0030% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities,
The grain size of the stainless steel material is 4 or more,
The steel material contains complex oxide-based inclusions containing Mn, Mg, Al, Cr and Ti and having an equivalent circular diameter of 3 μm or more,
A stainless steel material, in which the total concentration of MnO and MgO in complex oxide inclusions is 10.0 mass% or more and 50.0 mass% or less, the total concentration of Al2O3, Cr2O3 and Ti2O3 is 30.0 mass % or more and 80.0 mass% or less, and the concentration of Ti2O3 is 0.01 mass% or more and 5.00 mass% or less.
Ｍｏ：０．０１％以上５．０％以下、
Ｃｕ：０．０１％以上５．０％以下、
Ｂ：０．０００１％以上０．００５０％以下、
Ｎｂ：０．１％以上０．６％以下、
Ｗ：０．０１％以上０．５％以下、
Ｓｎ：０．０１％以上０．５％以下、
Ｖ：０．０１％％以上０．５％以下、
Ｃｏ：０．０１％以上０．５％以下、
Ｚｒ：０．０１％以上０．５％以下、
Ｐｂ：０．０００１％以上０．５％以下、および、
ＲＥＭ：０．０００３％以上０．３％以下を含む、ステンレス鋼材。 The chemical composition, in mass%, further comprises:
Mo: 0.01% or more and 5.0% or less,
Cu: 0.01% or more and 5.0% or less,
B: 0.0001% or more and 0.0050% or less,
Nb: 0.1% or more and 0.6% or less,
W: 0.01% or more and 0.5% or less,
Sn: 0.01% or more and 0.5% or less,
V: 0.01% or more and 0.5% or less,
Co: 0.01% or more and 0.5% or less,
Zr: 0.01% or more and 0.5% or less,
Pb: 0.0001% or more and 0.5% or less, and
REM: Stainless steel material containing 0.0003% or more and 0.3% or less.
精錬原料を添加した後の溶鋼および精錬スラグ中のＴｉの総量を、０．１０ｋｇ／ｔ以上２．００ｋｇ／ｔ以下となるように精錬を行う精錬工程を含む、ステンレス鋼材の製造方法。 The method for producing a stainless steel material according to claim 1 or 2,
A method for producing a stainless steel material, comprising a refining step of refining so that the total amount of Ti in the molten steel and the refining slag after the addition of the refining raw materials is 0.10 kg/t or more and 2.00 kg/t or less.
（１）式：０．９≦［ＣａＯ］／［ＳｉＯ２］≦３．０
（２）式：［Ａｌ２Ｏ３］≦５．０
（３）式：［Ｔｉ２Ｏ３］≦３．０
（４）式：［ＭｇＯ］≦１５．０
ただし、（１）式乃至（４）式中の［ＣａＯ］、［ＳｉＯ２］、［Ａｌ２Ｏ３］、［Ｔｉ２Ｏ３］および［ＭｇＯ］は、それぞれスラグ組成中に含まれる、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３およびＭｇＯの含有量（質量％）である。 4. The method for producing a stainless steel material according to claim 3, wherein the slag composition after the refining step satisfies the ranges of the following formulas (1) to (4).
(1) Formula: 0.9≦[CaO]/[SiO 2 ]≦3.0
(2) Formula: [Al 2 O 3 ]≦5.0
(3) Formula: [ Ti2O3 ]≦ 3.0
(4) Formula: [MgO]≦15.0
In the formulas (1) to (4), [CaO], [SiO 2 ], [Al 2 O 3 ], [Ti 2 O 3 ] and [MgO] respectively represent the contents (mass%) of CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Ti 2 O 3 and MgO contained in the slag composition.
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