JP6390567B2 - ステンレスクラッド鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)クラッド鋼を圧延する際、スラブ加熱の段階で合せ材中の金属間化合物を完全に固溶させることが必要であり、スラブ加熱温度を1150℃以上とする必要がある。
(2)スラブ加熱温度を1150℃以上にした場合、母材のオーステナイト粒の粗大化が発生しやすい。スラブ加熱段階で母材オーステナイト組織が粗大化すると、圧延・冷却後の母材組織も粗大化するため、靭性に悪影響を及ぼす。そこで、スラブ加熱温度を1150℃以上にした場合でも、母材のオーステナイト組織の粗大化が進行しないようにするためには、母材の成分組成、特に、C、N、Nb、Tiの含有量を適切に限定すればよい。
(3)圧延・冷却時に、合せ材中で金属間化合物が析出することを避けるためには、熱間圧延を950℃以上で終了させるとともに、熱間圧延終了後、直ちに、所定の冷却速度で圧延後のクラッド鋼板を冷却することが有効である。
[1]合せ材と母材とを有するステンレスクラッド鋼板の製造方法であって、前記合せ材は、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.02〜1.50%、Mn:0.02〜2.00%、P:0.040%以下、S:0.030%以下、Cu:0.20%以下、Ni:22.0〜25.0%、Cr:22.0〜26.0%、Mo:3.5〜5.0%、N:0.10〜0.25%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、さらに、下記式(1)を満足するステンレス鋼であり、前記母材は、質量%で、C:0.030〜0.100%、Si:0.10〜0.40%、Mn:1.20〜1.70%、P:0.015%以下、S:0.005%以下、Nb:0.010〜0.040%、Ti:0.003〜0.050%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、さらに、下記式(2)で表される炭素当量Ceqが0.30〜0.40%であり、前記合せ材の素材と前記母材の素材を用いて組み立てられたクラッド圧延用スラブを1150〜1250℃に加熱し、引き続いて熱間圧延を実施し、前記熱間圧延を950℃以上の温度域で終了し、その後、1℃/秒以上の冷却速度で冷却することを特徴とするステンレスクラッド鋼板の製造方法。
Cr+3.3Mo+16N≧40.0 (1)
Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (2)
なお、各元素記号は各元素の含有量(質量%)を表し、含有しない場合は0とする。
[2]さらに、合せ材が質量%で、B:0.0010〜0.0055%を含有することを特徴とする[1]に記載のステンレスクラッド鋼板の製造方法。
まず、合せ材のステンレス鋼の成分組成を限定する理由を説明する。なお、成分%は、全て質量%を意味する。
Cは、耐食性、特に溶接熱影響部(weld heat-affected zone)の耐食性の観点から、低いほど好ましく、0.030%以下に制限する必要がある。好ましくは、0.020%以下である。C量の下限は特に限定されない。なお、精錬コストの観点から、0.003%以上であることが好ましく、0.005%以上であることが、さらに好ましい。
Siは脱酸のため必要な成分であり、その効果を得るためには、0.02%以上の含有が必要であり、0.10%以上含有することが好ましい。しかし、1.50%を超えると熱間加工性を著しく劣化させるため、Si量は0.02〜1.50%以下の範囲とし、0.60%以下であることが好ましく、0.42%以下であることがより好ましい。
Mnは脱酸のため必要な成分であり、その効果を得るためには、0.02%以上の含有が必要であり、0.40%以上含有することが好ましい。しかし、2.00%を超えると耐食性を劣化させるためMn量は2.00%以下とし、1.35%以下であることが好ましく、0.60%以下であることがより好ましい。
P、Sは熱間加工性の観点から低いほど好ましく、Pが0.040%、あるいは、Sが0.030%を超えると熱間加工性が損なわれる。このため、P量は0.040%以下、S量は0.030%以下とし、P量は0.030%以下、S量は0.010%以下、であることが、それぞれ好ましい。
Cuは耐食性の観点から低いほど好ましく、0.20%以下に制限することが好ましく、0.10%以下であることがより好ましく、0.05%以下であることがさらに好ましい。
Niは、オーステナイト相の安定性の観点から、主にCrおよびMoとのバランスを確保する必要があり、このため、22.0%以上必要であり、22.5%以上であることが好ましい。一方、経済性および高Ni化に伴う熱間変形抵抗の増大を考慮して25.0%以下とし、24.5%以下であることが好ましい。
Crは耐孔食性、耐隙間腐食性向上のために有効であり、22.0%以上必要とし、23.0%以上であることが好ましく、24.0%以上であることがより好ましい。一方、26.0%を超えると、合せ材として製造する際およびクラッド圧延時やその冷却時にσ相の析出が著しく促進され、耐食性および熱間加工性が阻害されてしまう。このため、Cr量は26.0%以下とし、σ相析出をさらに抑制するためには25.5%以下であることが好ましい。
Moは耐孔食性、耐隙間腐食性の向上のために有効であり、3.5%以上必要とし、4.0%以上であることが好ましく、4.2%以上であることがより好ましい。一方、5.0%を超えると、合せ材として製造する際およびクラッド圧延時やその冷却時にσ相の析出が著しく促進され、耐食性および熱間加工性が阻害されてしまう。このため、Mo量は5.0%以下とし、σ相析出をさらに抑制するためには4.8%以下であることが好ましい。
Nは耐食性を高める効果があり、その効果を得るために0.10%以上必要とし、0.15%以上であることが好ましく、0.17%以上であることがより好ましい。一方、0.25%を超えると熱間加工性を低下させるため、N量は0.25%以下とし、0.23%以下であることが好ましい。
Cr+3.3Mo+16Nが40.0以上であることは耐海水用途で用いられるステンレス鋼に必要とされる成分として公知であり、本発明のステレンスクラッド鋼板の合せ材においても40.0未満であると耐食性が劣化する。よって、Cr+3.3Mo+16Nを40.0以上とし、42.0以上であることが好ましい。
Bは耐食性、熱間加工性向上のため有効であり、含有させる場合には0.0010%以上とすることが好ましく、0.0015%以上であることがより好ましい。一方0.0055%を超えると耐食性、熱間加工性が劣化する。よって、B量は0.0055%以下とすることが好ましく、0.0035%以下であることがより好ましい。
次に、母材の炭素鋼を限定する理由を説明する。なお、成分%は、全て質量%を意味する。
Cは、鋼の強度を増加させるのに有用な元素である。本発明では強度を確保するため、C量は、0.030%以上とし、0.040%以上であることが好ましく、0.050%以上であることがより好ましい。一方、0.100%を超えると溶接性、靭性が低下するため、C量は0.100%以下とし、0.090%以下であることが好ましい。
Siは脱酸のため必要な成分であり、その効果を得るためには、0.10%以上の含有が必要であり、0.20%以上であることが好ましい。しかし、0.40%を超えると靭性を著しく低下させるため、Si量は0.40%以下とし、0.30%以下であることが好ましい。
Mnは、鋼の強度を増加させるのに有用な元素である。本発明では強度を確保するため、Mn量は、1.20%以上とし、1.30%以上であることが好ましく、1.40%以上であることがより好ましい。一方、1.70%を超えて添加すると、靱性が著しく低下する。このため、Mn量は1.70%の範囲とし、1.60%以下であることが好ましい。
PおよびSは、いずれも、靭性の観点から低いほど好ましく、P量が0.015%、あるいは、S量が0.005%を超えると靭性が損なわれる。このため、P量は0.015%以下、S量は0.005%以下とし、P量は0.010%以下、S量は0.003%以下であることが、それぞれ、好ましい。
Nbは、Ti、C、Nと共に炭窒化物を形成し、加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制して靭性を向上させる効果がある。この効果を発揮するためにNb量は0.010%以上であることが必要であり、0.020%以上であることが好ましい。一方、Nb量が0.040%を超えると、過剰に炭窒化物を生成し、かえって靭性を低下させるため、Nb量は0.040%以下とし、0.030%以下であることが好ましい。
Tiは、Nと共に窒化物を形成し、また、Nb、C、Nと共に炭窒化物を形成して、加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制して靭性を向上させる効果がある。この効果を発揮するためにTi量は0.003%以上であることが必要であり、0.005%以上であることが好ましい。一方、Ti量が0.050%を超えると、過剰に炭窒化物を生成し、かえって靭性を低下させるため、Ti量は0.050%以下とし、0.030%以下であることが好ましい。
母材およびHAZの強度を確保するためには、炭素当量Ceqを0.30%以上とする必要があり、0.32%以上であることが好ましい。一方、0.40%を超えると溶接性が低下し、またHAZ靱性が低下するため、炭素当量Ceqは、0.40%以下とし、0.38%以下であることが好ましい。なお、炭素当量Ceqは、下記式(2)で表される。
Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (2)
ただし、各元素記号は各元素の含有量(質量%)を表し、含有しない場合は0とする。
次に、製造条件について説明する。
前記の成分組成を満足するステンレス鋼であっても、金属間化合物が析出した場合、耐孔食性が低下する。クラッド圧延前のスラブ加熱においてはこれらの金属間化合物を固溶させる必要がある。加熱温度が1150℃未満であると金属間化合物が完全に固溶せず、圧延・冷却後も金属間化合物が残り、耐孔食性が低下する。このため、加熱温度は1150℃以上であることが必要であり、金属間化合物をより安定的に固溶させるために1200℃以上であることが好ましい。一方、加熱温度が1250℃を超えると、加熱時のスケール生成が過剰となることによって圧延時に表面疵が生じやすく、圧延後の手入れ負荷が増大する。このため、スラブ加熱温度は1250℃以下である必要があり、1240℃以下であることが好ましい。なお、スラブ加熱において、スラブ全体が上述の温度範囲に入ればよく、最高到達温度における保持時間は、特に必要とされない。
圧延終了温度が950℃未満である場合、圧延中に合せ材の中に金属間化合物が析出し、この金属間化合物が圧延・冷却後も合せ材に残るため、耐孔食性を低下させる。このため、圧延終了温度は950℃以上であることが必要である。金属間化合物の析出をさらに抑制するためには、圧延終了温度は1000℃以上であることが好ましい。
圧延終了後の冷却速度が1℃/秒より低い場合、冷却時に合せ材中に金属間化合物が析出し、耐孔食性が低下する。よって、冷却速度は1℃/秒以上とし、より金属間化合物の析出を抑制するため、5℃/秒以上であることが好ましい。なお、ここで、冷却速度は、(冷却開始温度−500℃)を冷却開始から冷却停止までの時間で除した平均冷却速度とする。冷却速度の上限は特に限定されない。しかしながら、母材において低温変態組織が過度に生成することを避けるため、100℃/秒以下であることが好ましい。
Claims (2)
- 合せ材と母材とを有するステンレスクラッド鋼板の製造方法であって、
前記合せ材は、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.02〜1.50%、Mn:0.02〜2.00%、P:0.040%以下、S:0.030%以下、Cu:0.20%以下、Ni:22.0〜25.0%、Cr:22.0〜26.0%、Mo:3.5〜5.0%、N:0.10〜0.25%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、さらに、下記式(1)を満足するステンレス鋼であり、
前記母材は、質量%で、C:0.030〜0.100%、Si:0.10〜0.40%、Mn:1.20〜1.70%、P:0.015%以下、S:0.005%以下、Nb:0.010〜0.040%、Ti:0.003〜0.050%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、さらに、下記式(2)で表される炭素当量Ceqが0.30〜0.40%であり、
前記合せ材の素材と前記母材の素材を用いて組み立てられたクラッド圧延用スラブを1150〜1250℃に加熱し、引き続いて熱間圧延を実施し、前記熱間圧延を950℃以上の温度域で終了し、その後、1℃/秒以上の冷却速度で500℃以下まで冷却することを特徴とするステンレスクラッド鋼板の製造方法。
Cr+3.3Mo+16N≧40.0 (1)
Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (2)
なお、各元素記号は各元素の含有量(質量%)を表し、含有しない場合は0とする。 - さらに、合せ材が質量%で、B:0.0010〜0.0055%を含有することを特徴とする請求項1に記載のステンレスクラッド鋼板の製造方法。
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