JP3925697B2

JP3925697B2 - 表面性状に優れたＴｉ含有Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ鋼およびその鋳造方法

Info

Publication number: JP3925697B2
Application number: JP2001344786A
Authority: JP
Inventors: 佳孝山下; 健次水野; 敦哉本郷; 秀和轟; 照彰石井
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-11-09
Also published as: JP2003147492A

Description

【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鋼においては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、質量％でCr：10〜25％、20.02≦Ni≦50％、Ti：0.08〜2.5％、Si≦0.51％、N≦0.03％、さらに、 Al:0.01〜0.8％、残部鉄および不可避的不純物から成る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鋼である。
請求項２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容量％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３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％容量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、質量％でCr：10〜25％、20.02≦Ni≦50％、Ti：0.08〜2.5％、Si≦0.51％、N≦0.03％、さらに、 Al:0.01〜0.8％、残部鉄および不可避的不純物から成る。
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Ti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：20.02〜50％
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：0.51％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、0.51％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１〜６、参考例１及び比較例１〜６
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

Claims

質量％でCr：10〜25％、20.02≦Ni≦50％、Ti：0.08〜2.5％、Si≦0.51％、N≦0.03％、さらに、 Al:0.01〜0.8％、残部鉄および不可避的不純物から成る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。
請求項1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容量％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。
請求項1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％容量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。