JP3488173B2 - 耐リジング性に優れるＣｒ含有薄鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐リジング性に優
れるＣｒ含有薄鋼板およびその製造法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】フェライト系ステンレス鋼に代表される
Ｃｒ含有薄鋼板をプレス成形すると、リジングと呼ばれ
るしわ状のうねりが生じる。リジングは成形品の美観を
著しく損ない、これを除去するための研磨負荷が生じる
ため、Ｃｒ含有薄鋼板をプレス成形する際の最大の問題
点である。

【０００３】耐リジング性の向上には、凝固組織の微細
化による結晶方位のランダム化が有効である。Ｃｒ含有
鋼の凝固組織を微細化する方法として、特開平１０−３
２４９５６号公報に、溶鋼中に微細分散したＭｇ系酸化
物をフェライト凝固の接種核として活用する方法が開示
されている。この技術はＭｇ含有酸化物を凝固組織の等
軸晶化に活用し、フェライト系ステンレス薄鋼板のリジ
ング特性を向上するものであるが、Ｍｇ含有酸化物がＣ
ａを含む場合には凝固組織が等軸晶化しないという欠点
があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、Ｍｇ
含有酸化物がＣａを含む場合においても凝固組織を等軸
晶化し得る鋼組成、Ｍｇ含有酸化物組成および鋳造方法
を規定することで、耐リジング性に優れるＣｒ含有薄鋼
板およびその製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らはＭｇを添加
したＣｒ含有鋼中のＭｇ含有酸化物の組成、大きさ、量
と凝固組織との関係を詳細に調査した結果、最大径が
０．５〜１０μｍの範囲でかつＭｇとＣａとの組成比が
Ｍｇ／Ｃａ≧０．５を満足するＭｇ含有酸化物が１mm²
当たり３個以上存在すれば凝固組織が等軸晶化し、Ｃｒ
含有薄鋼板の耐リジング性が向上することを見出した。
ここで最大径とはＭｇ有酸化物の最も長い直径もしくは
対角線長さである。

【０００６】最大径が０．５〜１０μｍの範囲でかつＭ
ｇとＣａとの組成比がＭｇ／Ｃａ≧０．５を満足するＭ
ｇ含有酸化物を、１mm2 当たり３個以上生成させるに
は、 鋼中のＡｌ量を０．０３％以下とし、Ｍｇ量を０．
０００５〜０．００５％とする、 鋼中のＡｌ量が０．０３％を超える場合は、Ｍｇ量
を０．００２％以上とする、 ことが必要であることを明確にした。

【０００７】Ｍｇ含有酸化物中のＣａの割合が高まる
と、Ｍｇ含有酸化物の融点は低下する。Ｍｇ含有酸化物
の融点がフェライトの凝固開始温度よりも低下すると、
凝固組織の等軸晶化効果が得られない。Ｍｇ含有酸化物
中のＭｇとＣａとの組成比がＭｇ／Ｃａ≧０．５を満足
する範囲では、Ｍｇ含有酸化物の融点はフェライトの凝
固開始温度よりも高くなる。

【０００８】また、ＭｇとＣａとの組成比がＭｇ／Ｃａ
≧０．５を満足するＭｇ含有酸化物の数は、溶鋼中に存
在するＭｇ量およびＣａ量により変化する。溶鋼中に存
在するＭｇ量はＭｇ添加量で決まり、また溶鋼中に存在
するＣａ量は溶鋼中のＡｌ量の影響を受ける。鋼中のＡ
ｌ量を０．０３％以下とし、さらにＭｇ量を０．０００
５〜０．００５％とすることで、最大径が０．５μｍ〜
１０μｍの範囲でかつＭｇとＣａとの組成比がＭｇ／Ｃ
ａ≧０．５を満足するＭｇ含有酸化物を、１mm² 当たり
３個以上生成させることができる。

【０００９】また、鋼中のＡｌ量が０．０３％を超える
場合にはＭｇ量を０．００２％以上とすることで、最大
径が０．５μｍ〜１０μｍの範囲でかつＭｇとＣａとの
組成比がＭｇ／Ｃａ≧０．５を満足するＭｇ系酸化物
を、１mm² 当たり３個以上生成させることができる。こ
の酸化物が凝固組織の等軸晶化に作用し、その結果薄鋼
板の耐リジング性が向上する。

【００１０】本発明は上述のような新規知見に基づき完
成したもので、その要旨とするところは以下の通りであ
る。 （１）質量％で Ｃｒ：３〜３０％、 Ｔｉ：０．０１〜０．５％、 ０．００５≦Ａｌ≦０．０３％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．００５％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
成分であり、最大径が０．５〜１０μｍの範囲でかつＭ
ｇとＣａとの組成比がＭｇ／Ｃａ≧０．５を満足するＭ
ｇ含有酸化物を、１mm² 当たり３個以上含有することを
特徴とする耐リジング性に優れるＣｒ含有薄鋼板。 （２）質量％で Ｃｒ：３〜３０％、 Ｔｉ：０．０１〜０．５％、 Ａｌ＞０．０３％、 Ｍｇ≧０．００２％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
成分であり、最大径が０．５〜１０μｍの範囲でかつＭ
ｇとＣａとの組成比がＭｇ／Ｃａ≧０．５を満足するＭ
ｇ含有酸化物を、１mm² 当たり３個以上含有することを
特徴とするリジング特性に優れるＣｒ含有薄鋼板。

【００１１】（３）Ｍｇ含有酸化物がＴｉＮを含有して
いることを特徴とする前項（１）または（２）に記載の
耐リジング性に優れるＣｒ含有薄鋼板。 （４）前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の成分
のほかに、さらに質量％でＮ≦０．０８％を含有し、残
部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼成分であり、
さらにＴｉ×Ｎ≧０．０００６を満足し、最大径が０．
５〜１０μｍの範囲でかつＭｇとＣａとの組成比がＭｇ
／Ｃａ≧０．５を満足するＭｇ含有酸化物を、１mm² 当
たり３個以上含有し、さらにこの酸化物がＴｉＮを含有
していることを特徴とする耐リジング性に優れるＣｒ含
有薄鋼板。 （５）鋼中に前項（１）ないし（４）のいずれかに記載
の成分のほかに、さらに質量％でＣ≦０．０２％を含有
し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼組成で
あり、さらにＴｉ≧６×（Ｃ＋Ｎ）を満足することを特
徴とする前項（１）ないし（４）のいずれかに記載の耐
リジング性に優れるＣｒ含有薄鋼板。

【００１２】（６）鋼中に前項（１）ないし（５）のい
ずれかに記載の成分のほかに、さらに質量％で Ｍｏ≦２．０％、 Ｎｉ≦２．０％、 Ｃｕ≦２．０％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする前項
（１）ないし（５）のいずれかに記載の耐リジング性に
優れるＣｒ含有薄鋼板。 （７）鋼中に前項（１）ないし（６）のいずれかに記載
の成分のほかに、さらに質量％で Ｎｂ≦０．８％、 Ｖ ≦０．５％、 Ｚｒ≦０．５％、 Ｗ ≦０．５％、 Ｃｏ≦０．５％、 Ｓｎ≦０．５％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする前項
（１）ないし（６）のいずれかに記載の耐リジング性に
優れるＣｒ含有薄鋼板。 （８） 鋼中に前項（１）ないし（７）のいずれかに記
載の成分のほかに、さらに質量％でＢ≦０．００５％を
含有することを特徴とする前項（１）ないし（７）のい
ずれかに記載の耐リジング性に優れるＣｒ含有薄鋼板。 （９）溶鋼過熱度≦５０℃として鋳造を開始することを
特徴とする前項（１）ないし（８）のいずれかに記載の
耐リジング性に優れるＣｒ含有薄鋼板を製造する方法。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明の限定範囲について述
べる。 Ｃｒ：３％以上３０％以下とする必要がある。優れた耐
食性、耐熱性を得るために３％以上の含有が必要であ
る。しかしながら３０％を超えて含有しても要求される
性能は既に十分満足しており、単に合金コストの増大を
招くのみである。

【００１４】本発明では、Ｍｇ含有酸化物をフェライト
の凝固核として活用することで凝固組織を等軸晶化し、
Ｃｒ含有薄鋼板の耐リジング性を向上させる。フェライ
トの凝固核としてＭｇ含有酸化物を活用するには、最大
径が０．５μｍ〜１０μｍの範囲でかつＭｇとＣａとの
組成比がＭｇ／Ｃａ≧０．５を満足するものが１mm²当
たり３個以上存在する必要がある。最大径が０．５μｍ
未満および１０μｍを超えるＭｇ含有酸化物は、フェラ
イトの凝固核としての効果がない。ＭｇとＣａとの組成
比がＭｇ／Ｃａ＜０．５となるＭｇ含有酸化物はフェラ
イトの凝固開始温度よりも低融点となるため、フェライ
トの凝固核として作用しない。最大径が０．５μｍ〜１
０μｍの範囲でかつＭｇとＣａとの組成比がＭｇ／Ｃａ
≧０．５を満足するＭｇ含有酸化物でも、１mm² 当たり
３個未満しか存在しない場合は、フェライトの凝固核と
しての効果が小さく、凝固組織を等軸晶化するには至ら
ない。

【００１５】Ｔｉ：０．０１％以上０．５％以下とする
必要がある。Ｔｉは鋼中のＣと結合することで溶接部の
Ｃｒ炭化物の析出に伴う粒界腐食を抑制する効果があ
る。この効果は０．０１％以上添加しなければ発現しな
い。また０．５％を超えてＴｉを含有してもその効果は
飽和しており、合金コストの増大を招くばかりであるた
め上限を０．５％とした。

【００１６】Ａｌ、Ｍｇ：最大径が０．５μｍ〜１０μ
ｍの範囲でかつＭｇとＣａとの組成比がＭｇ／Ｃａ≧
０．５を満足するＭｇ含有酸化物（有効介在物）を、１
mm² 当たり３個以上生成させるためには、Ａｌが０．０
３％以下の場合にはＭｇを０．０００５％以上０．００
５％以下とする必要があり、またＡｌが０．０３％を超
える場合にはＭｇを０．００２％以上とする必要があ
る。Ａｌが０．０３％以下の場合において、Ｍｇが０．
０００５％未満の場合には有効介在物数が３個未満とな
り、鋳片の等軸晶率が向上しない。またＭｇが０．００
５％を超えて含有しても、有効介在物数は増加するもの
の鋳片の等軸晶率向上に対する効果は飽和しており、耐
食性が劣化する場合があることから、その上限を０．０
０５とした。Ａｌが０．０３％を超える場合では鋼中Ｃ
ａが増加する傾向があり、その結果Ｍｇが０．００２％
未満の場合には、ＭｇとＣａとの組成比がＭｇ／Ｃａ＜
０．５となるＭｇ含有酸化物の割合が高まり、有効介在
物数が３個未満となり鋳片の等軸晶率が向上しない。ま
たＭｇが０．００８％を超えて含有すると耐食性が極端
に劣化する場合があることから、Ｍｇの上限を０．００
８％とすることが望ましい。

【００１７】有効介在物がＴｉＮを含有すると凝固組織
の等軸晶化効果をさらに高め、より優れた耐リジング性
を得ることができる。有効介在物がＴｉＮを含有するた
めには、０．０８％以下の範囲でＮを含有させ、さらに
Ｔｉ×Ｎ≧０．０００６の範囲にすることが有効であ
る。溶鋼中のＭｇ含有酸化物はＴｉＮの晶出核として作
用し、Ｔｉ×Ｎ≧０．０００６の範囲で溶鋼中のＭｇ含
有酸化物がＴｉＮを含有する。Ｍｇ含有酸化物がＴｉＮ
を含有すると、フェライトの凝固核としての効果が向上
し凝固組織の等軸晶化が促進される。Ｔｉ×Ｎ＜０．０
００６の範囲では溶鋼中でＴｉＮが晶出しないため、凝
固組織の等軸晶化が促進されない。またＮを０．０８％
を超えて多量に含有すると加工性が低下するため、上限
を０．０８％とした。

【００１８】優れた加工性が必要な用途にはＣを０．０
２％以下に限定し、さらにＴｉ添加量を６×（Ｃ＋Ｎ）
以上とすることが有効である。ＴｉはＣやＮとＴｉＣ、
ＴｉＮの形で結合することで鋼中の固溶Ｃ、Ｎ量を低減
し、加工性を高めることができる。Ｔｉ添加量が６×
（Ｃ＋Ｎ）未満の場合にはこの効果が得られない。また
Ｃが０．０２％を超える場合には、全てのＣをＴｉＣの
形で結合させることが困難であり、加工性が向上しな
い。

【００１９】Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ：特に高耐食性が必要な
用途にはそれぞれ２．０％以下の範囲でこれらの元素の
１種または２種以上を添加することが有効である。それ
ぞれ２．０％を超えて含有してもその効果は飽和し、合
金コストの増大を招くため上限をそれぞれ２．０％とし
た。

【００２０】Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｏ、Ｓｎ：特に溶
接部の高耐食性が必要な用途にはＮｂ：０．８％以下、
Ｖ：０．５％以下、Ｚｒ：０．５％以下、Ｗ：０．５％
以下、Ｃｏ：０．５％以下、Ｓｎ：０．５％以下の範囲
でこれらの元素の１種または２種以上を添加することが
有効である。これらの元素はＣ、Ｎと容易に結合し、溶
接熱影響部のＣｒ炭窒化物の析出を抑制して耐食性を向
上させる。Ｎｂ：０．８％、Ｖ：０．５％、Ｚｒ：０．
５％、Ｗ：０．５％、Ｃｏ：０．５％、Ｓｎ：０．５％
を超えて含有してもその効果は飽和し、合金コストの増
大、延性の低下を招くため、上限をＮｂ：０．８％、
Ｖ：０．５％、Ｚｒ：０．５％、Ｗ：０．５％、Ｃｏ：
０．５％、Ｓｎ：０．５％とした。

【００２１】Ｂ：特に高い２次加工性が必要な用途の場
合には、０．００５％以下の範囲で添加することが有効
である。Ｂは製品を加工した際に生じた鋼中の欠陥を修
復し．２次加工性を高める効果がある。しかしながらＢ
含有量が０．００５％を超えると鋼の熱間加工性を低下
させ、熱間圧延中で割れや疵を生じることから、その上
限を０．００５％とした。

【００２２】Ｓｉ、Ｍｎ：本発明では特に限定しない
が、自動車の排気系など高温酸化雰囲気で使用する場合
には必要に応じて添加しても、耐リジング性に対する効
果に何ら影響を与えない。

【００２３】Ｓ：本発明では特に限定しないが、優れた
耐食性を要する用途では上限を０．０１％に制限するこ
とが有効である。

【００２４】より優れた耐リジング性を得るためには、
溶鋼過熱度≦５０℃として鋳造を開始することが有効で
ある。溶鋼過熱度を５０℃以下とすることで、Ｍｇ含有
酸化物による等軸晶化効果が促進されると共に、等軸晶
粒径が小さくなる効果がある。その結果製品板の耐リジ
ング性がより向上する。

【００２５】

【実施例】表１に示す化学成分を有する２４種のＣｒ含
有鋼Ａ〜Ｘを溶製し、表１中の溶鋼過熱度条件で連続鋳
造により２５０mm厚の鋳片とした。これらの鋳片を熱間
圧延、冷間圧延、さらに仕上焼鈍し、１mm厚の製品板と
した。得られた製品板の断面を成分分析が可能な走査型
電子顕微鏡で観察し、最大径が０．５〜１０μｍでかつ
ＭｇとＣａとの組成比がＭｇ／Ｃａ≧０．５を満足する
Ｍｇ含有酸化物の数を計測した。またこの薄鋼板に１６
％の引張り歪を付与した際のリジング高さも測定した。
これらの測定結果についても表１に示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】Ａｌが０．０３％以下でかつＭｇを０．０
００５％以上添加している鋼Ａ〜Ｊについては、最大径
が０．５μｍ〜１０μｍの範囲でかつＭｇとＣａとの組
成比がＭｇ／Ｃａ≧０．５を満足するＭｇ含有酸化物が
３個／mm² 以上存在し、リジング高さは全て合格レベル
の２０μｍ以下となった。さらにＴｉ×Ｎ≧０．０００
６の場合や、連続鋳造時の溶鋼過熱度が５０℃以下の場
合には、リジング高さがより低くなった。

【００２８】またＡｌが０．０３％を超える場合でも、
Ｍｇを０．００２％以上添加している鋼Ｋ〜Ｓについて
は、最大径が０．５μｍ〜１０μｍの範囲でかつＭｇと
Ｃａとの組成比がＭｇ／Ｃａ≧０．５を満足するＭｇ含
有酸化物が３個／mm² 以上存在し、リジング高さは全て
合格レベルの２０μｍ以下となった。さらにこの場合
も、Ｔｉ×Ｎ≧０．０００６の場合や、連続鋳造時の溶
鋼過熱度が５０℃以下の場合には、リジング高さがより
低くなった。

【００２９】一方、Ａｌ量が０．０３％以下でも、Ｍｇ
量が０．０００５％未満の鋼Ｔや、Ａｌ量が０．０３％
を超えてかつＭｇが０．０２％未満の鋼Ｕ〜Ｘについて
は、最大径が０．５μｍ〜１０μｍの範囲で、Ｍｇ／Ｃ
ａ≧０．５を満足するＭｇ含有酸化物が３個／mm² 未満
となり、耐リジング性は向上しない。

【００３０】

【発明の効果】本発明により、耐リジング性に優れたＣ
ｒ含有薄鋼板およびその製造方法を提供することが可能
となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諸星 隆 北九州市戸畑区飛幡町１−１ 新日本製 鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 木村 謙 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社 技術開発本部内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量％で Ｃｒ：３〜３０％、 Ｔｉ：０．０１〜０．５％、０．００５≦ Ａｌ≦０．０３％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．００５％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
   成分であり、最大径が０．５〜１０μｍの範囲でかつＭ
   ｇとＣａとの組成比がＭｇ／Ｃａ≧０．５を満足するＭ
   ｇ含有酸化物を、１mm² 当たり３個以上含有することを
   特徴とする耐リジング性に優れるＣｒ含有薄鋼板。
2. 【請求項２】 質量％で Ｃｒ：３〜３０％、 Ｔｉ：０．０１〜０．５％、 Ａｌ＞０．０３％、 Ｍｇ≧０．００２％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
   成分であり、最大径が０．５〜１０μｍの範囲でかつＭ
   ｇとＣａとの組成比がＭｇ／Ｃａ≧０．５を満足するＭ
   ｇ含有酸化物を、１mm² 当たり３個以上含有することを
   特徴とするリジング特性に優れるＣｒ含有薄鋼板。
3. 【請求項３】 Ｍｇ含有酸化物がＴｉＮを含有している
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の耐リジング
   性に優れるＣｒ含有薄鋼板。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の成
   分のほかに、さらに質量％でＮ≦０．０８％を含有し、
   残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼成分であ
   り、さらにＴｉ×Ｎ≧０．０００６を満足し、最大径が
   ０．５〜１０μｍの範囲でかつＭｇとＣａとの組成比が
   Ｍｇ／Ｃａ≧０．５を満足するＭｇ含有酸化物を、１mm
   ² 当たり３個以上含有し、さらにこの酸化物がＴｉＮを
   含有していることを特徴とする耐リジング性に優れるＣ
   ｒ含有薄鋼板。
5. 【請求項５】 鋼中に請求項１ないし４のいずれかに記
   載の成分のほかに、さらに質量％でＣ≦０．０２％を含
   有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼組成
   であり、さらにＴｉ≧６×（Ｃ＋Ｎ）を満足することを
   特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の耐リジ
   ング性に優れるＣｒ含有薄鋼板。
6. 【請求項６】 鋼中に請求項１ないし５のいずれかに記
   載の成分のほかに、さらに質量％で Ｍｏ≦２．０％、 Ｎｉ≦２．０％、 Ｃｕ≦２．０％ ． の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求
   項１ないし５のいずれかに記載の耐リジング性に優れる
   Ｃｒ含有薄鋼板。
7. 【請求項７】 鋼中に請求項１ないし６のいずれかに記
   載の成分のほかに、さらに質量％で Ｎｂ≦０．８％、 Ｖ ≦０．５％、 Ｚｒ≦０．５％、 Ｗ ≦０．５％、 Ｃｏ≦０．５％、 Ｓｎ≦０．５％ の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求
   項１ないし６のいずれかに記載の耐リジング性に優れる
   Ｃｒ含有薄鋼板。
8. 【請求項８】 鋼中に請求項１ないし７のいずれかに記
   載の成分のほかに、さらに質量％でＢ≦０．００５％を
   含有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
   に記載の耐リジング性に優れるＣｒ含有薄鋼板。
9. 【請求項９】 溶鋼過熱度≦５０℃として鋳造を開始す
   ることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載
   の耐リジング性に優れるＣｒ含有薄鋼板を製造する方
   法。