JP3563121B2

JP3563121B2 - 連続鋳造性に優れるフェライト系ステンレス鋼の製造方法

Info

Publication number: JP3563121B2
Application number: JP24011494A
Authority: JP
Inventors: 秀和轟; 眞一笹山; 真小室; 真吾丹野
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1994-10-04
Filing date: 1994-10-04
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JPH08104950A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、連続鋳造法によるスラブの製造に有利に適合する、連続鋳造性に優れたフェライト系ステンレス鋼の有利な製造方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おいては、Nb、TiおよびAlを添加して炭窒化物を形成させることによって固溶Ｃ及びＮを低減し、耐食性および加工性を向上させるようにすることが一般的である。しかしながら、TiやAlを添加すると、鋼中の非金属介在物は、TiO₂及びAl₂O₃が主体の組成になり、この鋼を用いて連続鋳造を行うと、タンディッシュからモールドへ溶鋼を注ぐために使用する浸漬ノズルの内壁に、これら介在物が付着し、ノズル詰まりを誘発する。そこで、このノズル詰まりを回避するための手段が、種々提案されている。
【０００３】
例えば、特開平６−106312号及び同６−106313号各公報には、ノズル内壁にArガスを吹きつけてノズル詰まりを回避するようにした提案があるが、スラブ表層にArのピンホールを形成することから、鋼板にふくれ欠陥の発生が余儀なくされところに問題がある。
【０００４】
また、特開平４−28462 号、同４−127945号および同５−57410 号各公報には、CaO −ZrO −Ｃ質のノズルを使用することが開示されているが、CaO と反応した比較的大形のCaO −TiO₂−Al₂O₃系介在物がモールド内に流入し、スラブ表層にトラップされて板表面でのスリバー疵となる問題がある。
【０００５】
さらに、特開昭58−154447号公報に開示の溶鋼のCaSi処理は、介在物組成をCaO −TiO₂−Al₂O₃系として低融点化することでノズル内での付着を防止しているが、このような介在物組成は鋼の耐孔食性を劣化させる不利がある。
その他、特公昭57−55787 号公報や特開平１−233030号公報では、Ti, Al, Nbを添加して、耐食性や成形性を改善する方法を提案している。しかしながら、これらの改善提案では、鋼の介在物組成が、TiO₂-Al₂O₃系となり、ノズル詰まりを回避することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の各従来技術に頼ることなく、連続鋳造時に浸漬ノズル内壁に介在物の付着が起こらないフェライト系ステンレス鋼の組成を開発することにある。すなわち、連続鋳造装置に使用される浸漬ノズル内壁に介在物を付着させることのないように成分調整された、連続鋳造性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法を提供するところにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記の目的を達成するために、鋳造したフェライト系ステンレス鋼の成分、鋼中の非金属介在物及び浸漬ノズル内付着物の関係について種々の調査を行い、ノズル内壁への介在物付着の原因を解明した。すなわち、ノズル内壁への介在物の付着は、該非金属介在物の組成が、Al₂O₃またはTiO₂あるいはそれらの和が80wt％以上で残りが微量のCr₂O₃、MnO 、SiO₂からなるものであるとき、これらの介在物が溶鋼と極めて濡れ難くなり、ノズル内壁に向かって排出されて付着し、これが焼結するために生成するものと考えられる。この場合において非金属介在物の組成がTiO₂あるいはAl₂O₃が主体となる理由は、合金元素の中でTiあるいはAlが最も脱酸能力が強いためである。すなわち、溶鋼中で下記(1) 及び(2) 式の反応が起こるためである。
Ti＋２Ｏ＝TiO₂ （介在物）----(1)
２Al＋３Ｏ＝Al₂O₃（介在物）----(2)
【０００８】
そこで発明者らは、ノズル内壁への付着を防ぐためには、上記介在物よりも溶鋼と濡れ易く、ノズル内壁に付着しにくいとともに、焼結しにくい介在物組成に制御すればよいのではないかと考えた。また、そのためには、TiやAlよりも強い脱酸能力を持つ元素として、Mgが最も有効であることも見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、連続鋳造に供すべき溶鋼を、Ｃ：0.05wt％以下、 Si：1.5 wt％以下、Mn：2.0 wt％以下、 Cr：11〜30wt％、Nb：0.2 〜0.7 wt％、 Ti：0.1 〜1.0 wt％、Al：0.01 〜0.2 wt％、 Mg：0.0003〜0.05wt％、Ｎ：0.05wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、Ｓ：0.001 〜0.03wt％およびＯ：0.005 wt％以下を含有し、さらにCu，NiおよびMoのいずれか１種または２種以上をそれぞれ３ wt％以下を限度として含有し、残部鉄および不可避的不純物の組成になり、かつ酸素濃度に換算して、0.005 wt％以下の非金属介在物を含み、この非金属介在物は80 wt％以上のMgO を含有する成分組成に調整することを特徴とする、連続鋳造性に優れるフェライト系ステンレス鋼の製造方法である。
【００１０】
さらにTi、AlおよびMgの含有量が、図１に示す点Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤで囲まれる範囲内にあることが実施に当たり好ましい。
【００１１】削除
【００１２】
【作用】
次に、本発明において、連続鋳造に供するフェライト系ステンレス溶鋼の各成分の組成限定の理由について説明する。
すなわち、フェライト系ステンレス鋼の一般的成分組成を基本にして、Mgを0.0003〜0.05wt％含有し、Ｏを0.005 wt％以下に抑制することが、肝要である。
Mg：0.0003〜0.05wt％
Mgは、本発明では特に重要な役割を担う成分である。すなわち、Mgは、TiやAlよりも脱酸能力が強い元素であるため、下記(3) 及び(4) 式に示す反応によって、非金属介在物の組成を90％以上MgO に変化させることが可能である。
TiO₂（介在物）＋２Mg→Ti＋２MgO （介在物）----(3)
Al₂O₃（介在物）＋３Mg→２Al＋３MgO 介在物）----(4)
【００１３】
そして、MgO は、ノズル内壁に付着しにくい性質があるため、連続鋳造時にノズルを閉塞することはなく、さらにノズル内壁に付着物が発生しないため、ノズル内壁の付着物が原因のスリバー疵の発生も回避されることになる。以上の効果を得るためには、Mgは0.0003wt％以上は必要であり、一方0.05wt％を超えると、靱性が著しく損なわれるため、0.0003〜0.05wt％に限定する。
【００１４】
Ｏ：0.005 wt％以下Ｏの含有量が高いと、非金属介在物の数が増加して強度、靱性及び溶接性を損なうことから、0.005 wt％を上限とした。
【００１５】
上記の成分組成に従うことによって、鋼中の非金属介在物のＯ濃度を0.005 wt％以下の組成に調整することができる。すなわち、Ｏ濃度が0.005 wt％をこえると、強度、靱性及び溶接性を損なうことになる。また、非金属介在物の組成は、MgO ：80wt％未満で不可避不純物、つまりAl₂O₃及びTiO₂の和が20wt％以上になると、ノズル内壁に非金属介在物が付着し易くなるため、非金属介在物の組成は、MgO ：80wt％以上、好ましくは90wt％以上、より好ましくは95wt％以上に調整する必要がある。
【００１６】
また、本発明に従うフェライト系ステンレス溶鋼の成分組成をより具体的に示すと、次のとおりである。
Ｃ：0.05wt％以下、
Ｃは、フェライト系ステンレス鋼においては、固溶限が小さく、主としてCr炭化物として析出し、粒界腐食を引き起こすため、0.05wt％以下に制限する。好ましくは、0.01wt％以下にするのがよい。
【００１７】
Si：1.5 wt％以下、
Siは、鋼表面に安定なSiO₂の保護被膜を形成し、耐酸化性を高めるため、好ましくは0.1 wt％以上含有させる．一方、あまり多量に添加すると、靱性を低下させ加工性を阻害するため、1.5 wt％以下とした。好ましくは 0.5wt％以下にするのがよい。
【００１８】
Mn：2.0 wt％以下、
Mnは、鋼の脱酸及び脱硫のために適量、好ましくは0.1 wt％以上を添加するが、過度に添加すると、耐酸化性を損なうことから、上限を2.0 wt％とした。
【００１９】
Cr：11〜30wt％、
Crは、耐食性及び高温腐食性を確保する上で不可欠な成分であり、11wt％以上は必要であるが、30wt％をこえると、その効果が飽和する上、加工性及び靱性の低下を来すことになるため、11〜30wt％の範囲に限定する。好ましくは13〜25wt％の範囲がよい。
【００２０】
Al：0.01 〜0.2 wt％
Alは、Ｎと結合してAlN を形成し、母相中のＮを低減して靱性及び強度を高めるだけでなく、脱酸剤としても重要である。しかし、含有量が0.01 wt％未満では、効果が得られず、一方0.2 wt％をこえると、製品のリジング性を劣化させることから、0.01 〜0.2 wt％の範囲とした。
【００２１】
Ｎ：0.05wt％以下、
Ｎについては、固溶Ｎを少なくすることによって靱性を向上させる成分である。特にＮ含有量が0.05wt％をこえると、靱性を著しく損なうことから、0.05wt％以下に抑制する。好ましくは0.02wt％以下がよい。
Ｐ：0.05wt％以下
Ｐは、熱間加工性の点から少ないことが望ましく、0.05wt％以下、好ましくは0.04wt％以下に抑制する。
Ｓ：0.03wt％以下
Ｓは、熱間加工性及び耐食性の点から少ない方が望ましく0.03wt％以下にするが、あまり少なすぎると、溶接時の溶け込み性を著しく損なうことから、0.001wt％以上は必要である。即ち、好ましいＳ含有量は、0.001 〜0.03wt％の範囲、より好ましくは 0.001〜0.02wt％、さらに好ましくは0.0015〜0.02wt％、さらにより好ましい範囲は0.002 〜0.02wt％である。
【００２２】
Nb：0.2 〜0.7 wt％、Ti：0.1 〜1.0 wt％
Nb及びTiは、Ｃ及びＮと結合して、Nb（Ｃ，Ｎ）またはTi（Ｃ，Ｎ）の析出物を形成し、結晶粒を微細化するとともに、母相中の固溶Ｃ及びＮを低減して靱性及び強度を高める成分である。しかしながら、Nb：0.2 wt％未満では靱性及び強度の改善効果が顕れず、一方0.7 wt％をこえると、金属間化合物が多量に析出して靱性を損なうことから、Nbは 0.2〜0.7 wt％とする。
また、Tiについては、同様の理由から0,1 〜1.0 wt％の範囲とするが、特に加工性を損なうことから、Tiの上限は1.0 wt％となる。それらの好ましい範囲は、Nb：0.2 〜0.6 wt％、Ti：0.1 〜0.4 wt％である。
【００２３】
なお、本発明においては、上記の各成分のほかに、耐孔食腐食性あるいは加工性の向上のために、Cu，Ni，Mo，Ｗ，Sn，Co，Ｖ等の元素を添加してもよい。その際、これらの元素の含有量は、特に限定しないが、いずれも3.0 wt％以下が好ましい。
【００２４】
また、本発明にあっては、工場の成分調整の他に、さらに、Ti、AlおよびMgの含有量を、図１に示す点Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤで囲まれる範囲内に調整することが好ましい。すなわち、図１にて、横軸はAl＋1/2 Ti、つまりノズル閉塞の原因となる元素を示し、この式はTiの影響がAlの約1/2 であることを表わし、一方縦軸はMg、つまりTiやAlが連続鋳造に与える悪影響（ノズル閉塞）を補償する元素であることを示している。そして、同図において、直線ＡＢ及び同ＤＣで挟まれる領域は、Al及びTiの含有範囲を示し、また直線ＡＤはMg含有量の上限を示し、直線ＢＣはAlやTiの含有量が増加するに従ってMg含有量も増加させる必要があることを示唆するもので、この直線ＢＣに到らないMg含有量ではノズル閉塞を引き起こす危険性がある。
【００２５】
以上説明したところから明らかなように、上記の連続鋳造性に優れるフェライト系ステンレス鋼を製造するにあたっては、鋳造に供すべき溶鋼の成分組成をコントロールすることが肝要であり、特に、少なくともAlは 0.005〜0.5 wt％の範囲、そしてTiは0.1 〜1.0 wt％の範囲内のいずれか一方または両方を含むフェライト系ステンレス溶鋼中に、さらにMgを0.0003〜0.05wt％含有させると共に、その上でこの溶鋼中に含まれるＯを0.005 wt％以下に抑制する処理、例えば真空脱ガス処理を施したのち、連続鋳造することが必要である。
【００２６】
【実施例】
表１に示す成分組成の鋼を、連続鋳造に供し、その後、熱間圧延及び冷間圧延により、厚さ0.6 mmの製品板とした。この連続鋳造工程における、ノズル内壁付着物の厚み及び鋳造結果について、本発明例（No６〜19) 、比較例（No１〜５）につきそれぞれ表２に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
表２に示すとおり、No. １〜５の比較例はいずれもノズル内壁に付着物が付着し、製品板にスリバー疵が発生したのに対して、No. ６〜19で示した発明例ならびに参考例（Al％が外れた例、No ． 7 〜 9 、 12 〜 14 、 18）の場合、約２mm付着したNo.19 と約１mm付着したNo. 7 鋼を除き、ノズル内壁に介在物の付着はなく、製品板の品質も良好であった。また、比較例No. ５は、Mgを0.05wt％をこえて含有した例であり、鋳造結果は良好であったが、製品板の靱性が損なわれていた。
【００３０】
なお、これらの鋼を図１にプロットすると、鋼No. ６〜18が図１の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで囲まれた範囲内にあることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ノズル内壁に介在物の付着を招くことなしに連続鋳造を行うことができるため、板表面にスリバー疵欠陥のない製品を提供可能であり、結果として製品歩留りの向上が達成される。そして、このようなフェライト系ステンレス鋼は、Mg含有量をＯ含有量の制御をした溶鋼の連続鋳造法によって実現できるから、製造が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ti、AlおよびMgの含有量の適正範囲を示す図である。

Claims

連続鋳造に供すべき溶鋼を、
Ｃ：0.05wt％以下、 Si：1.5 wt％以下、
Mn：2.0 wt％以下、 Cr：11〜30wt％、
Nb：0.2 〜0.7 wt％、 Ti：0.1 〜1.0 wt％、
Al：0.01 〜0.2 wt％、 Mg：0.0003〜0.05wt％、
Ｎ：0.05wt％以下、Ｐ：0.05wt％以下、
Ｓ：0.001 〜0.03wt％およびＯ：0.005 wt％以下
を含有し、さらにCu，NiおよびMoのいずれか１種または２種以上をそれぞれ３ wt％以下を限度として含有し、残部鉄および不可避的不純物の組成になり、かつ酸素濃度に換算して、0.005 wt％以下の非金属介在物を含み、この非金属介在物は80 wt％以上のMgO を含有する成分組成に調整することを特徴とする、連続鋳造性に優れるフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
請求項１において、Ti、AlおよびMgの含有量が、図１に示す点Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤで囲まれる範囲内にあることを特徴とする連続鋳造性に優れるフェライト系ステンレス鋼の製造方法。