JPH01198448A

JPH01198448A - ドリル加工性にすぐれた二相ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH01198448A
Application number: JP2491388A
Authority: JP
Inventors: Motoki Sakashita; 阪下　元貴
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1988-02-03
Filing date: 1988-02-03
Publication date: 1989-08-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、製紙用サクションロールのロールシェル等と
して有用なドリル加工性にすぐれた二相ステンレス鋼に
関する。

〔従来の技術〕

製紙工程で多湿紙を脱水処理するためのサクションロー
ルの胴部（シェル）は、多湿紙から搾出される水分（所
謂白水）をロール表面から吸引排出するための多数の小
孔（サクションホール、その孔数はロール１本当たり数
萬〜数十萬個にも及ぶ）がドリル加工により形成される
。従って、ロールシェルはドリル加工性にすぐれている
ことが望まれる。むろん、そのロールシェルは、ドリル
加工性のほか、白水（塩素イオンや硫酸イオン等を含む
酸性腐食液）に対する腐食抵抗性を必要とし、かつ多湿
紙から白水を搾出するためのプレスロールの加圧力の作
用に耐える強度と靭性をも兼備するものであることを要
する。

従来より、上記サクションロールのロールシェル材料と
してブロンズ、１３Ｃｒ系鋼等が使用されてきたが、近
時は腐食環境の苛酷化に対処するためにＪＩＳ　５ｔｌ
Ｓ　３２９　Ｊ　１に代表される二相ステンレス鋼が広
く使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ブロンズや１３Ｃｒ系鋼からなるロールシェルは切削性
が良く、これに対するサクションホールの穿孔加工はツ
イストドリルで十分に対応できたが、二相ステンレス鋼
からなるロールシェルは、切削性が悪く、穿孔加工には
ガンドリルを使用しなければならない。また難削性のた
めホール周囲に加工硬化が生じ、あるいは穿孔位置が不
揃いになり易い。これらはロールシェルの耐折損性を低
下させ、製紙操業の安定・円滑性を阻害する原因となる
。

本発明は上記に鑑み、ドリル加工性にすぐれ、かつサク
ションロールシェル等として望まれる良好な耐食性、お
よび機械的性質を兼備した二相ステンレス鋼を堤供する
ものである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の二
相ステンレス鋼は、ｃ　：　ｏ、ｏｓ％以下＋　　Ｓ　ｉ　：０−２〜２％
、Ｍｎ：０．２〜２％、Ｃｒ：２３〜２６％、Ｎｉ：３
〜８％、Ｍ。

：１〜５％、Ｃｕ：０．２〜１％、　　Ｃｏ　：０．Ｓ
／へ４％、　Ｎ　：　０．０５〜０．２５％、残部実質
的にＦｅからなり、オーステナイト−フェライト二相組
織におけるフェライト量が５０〜７０％（面積率）であ
ることを特徴としている。

本発明の二相ステンレス鋼は、上記化学成分組成と、フ
ェライト量が５０〜７０％を占める二相組織とにより、
製紙用サクションロールとして好適な耐食性および強度
・靭性等の機械的性質とともに、すぐれたドリル加工性
を有している。

以下、本発明について、まずその成分組成限定理由を説
明する。

ｃ　：　ｏ、ｏｓ％以下Ｃはオーステナイト生成元素である。Ｃの添加により強
度の向上効果が得られるが、含有量が多すぎると、クロ
ム炭化物の析出量が増加し、炭化物近傍におけるＣｒ濃
度の減少に伴って、孔食、すきま腐食、粒界腐食等の局
部腐食に対する抵抗性が低下し、また耐応力腐食割れ性
の低下をみる。

このため、０．０８％を上限とする。

Ｓｉ：０．２〜２％Ｓｉは溶鋼の脱酸および鋳造性確保のため、少なくとも
０．２％を必要とする。しかし、多量の添加は靭性を悪
くし、溶接性をも損なうので、２％を上限とする。

Ｍｎ：０．２〜２％Ｍｎは通常の脱酸・脱硫過程で、０．２％程度添加され
る元素であり、また鋼素地のオーステナイト相の安定化
に有効な元素である。このための含有量は２％までで十
分である。よって０．２〜２％とする。

Ｃｒ：２３〜２６％Ｃｒはフェライト生成元素であり、Ｎｉ等のオーステナ
イト生成元素との量的バランスのもとに二相組織におけ
るフェライト相を形成する。また、Ｃｒの添加により強
度が高められるほか、耐食性、特に耐粒界腐食性や耐応
力腐食割れ性が大きく高められる。本発明では、二相ｍ
織におけるフェライト量を５０％以上とするために、少
なくとも２３％の添加を必要とする。添加量を増すと共
に上記効果は増大するが、２６％をこえて多量に加える
と、フェライト量が７０％をこえ、二相の量的バランス
が失われるとともに、耐食性、特に耐孔食性や耐すきま
腐食性が悪くなり、またσ相の生成により靭性が損なわ
れる。このため、２６％を上限とする。

Ｎｉ：３〜８％Ｎｉはオーステナイト相を安定化する元素であり、鋼の
靭性を向上させる。また、耐食性の点からも必要な元素
である。含有量が３％に満たないと、これらの効果が不
足し、また前記Ｃｒ１ｉとの関係から、フェライト量が
７０％をこえるので、３％以上の添加を必要とする。

しかし、添加量が８％を越えると、含有量の割に耐食性
、機械的性質の向上効果は少なく経済的に不利であるば
かりか、二相組織におけるフェライト量の不足をきたす
。また、後記ＣｏもＮｉと同じくオーステナイト生成元
素であるので、Ｃｏ・量との関係からも、フェライト量
の下限（５０％）を確保するために、ＮｉＮは８％をこ
えないことを要する。

Ｍａｉｌ〜５％Ｍｏはステンレス鋼の耐食性、こ゛とに孔食、すきま腐
食抵抗性の改善に著効を奏する。１％以上の添加により
、非酸化性酸に対する耐食性、塩化物を含む溶液中での
孔食、粒界腐食および応力腐食割れに対する抵抗性の顕
著な向上をみる。しかし、多量に加えると、耐食性の改
善効果は飽和するばかりか、σ相の析出による鋳造時の
脆化が著しくなるので、５％を上限とする。

Ｃｕ：０．２〜１％Ｃｕは低濃度の塩素イオンを含む環境中での耐食性、こ
とに耐腐食疲労割れ性を高める。また、オーステナイト
相を固溶強化する。これらの効果を十分なものとするた
めに、少なくとも０．２％を１　　　　　　必要とする
が、あまり多くなると、金属間化合物の生成に伴８い靭
性の低下をみるので、１％を上限とする。

Ｃｏ：０．２〜４％ＣｏはＮｉと同じく置換型オーステナイト生成元素であ
る。Ｃｏの添加により、塩素イオンを含む環境での耐食
性が著しく高められる。また、ＣＯは、基地に固溶した
まま、析出物の凝集を抑制する作用を有し、従って従来
の二相ステンレス鋼の大きな問題点であったσ相脆性、
４７５°Ｃ脆性、特に溶接熱影響部でのこれら析出物に
よる脆化の緩和に寄与する。これらの効果を得るには、
少なくとも０．２％のＣｏを必要とする。含有量の増加
に従ってその効果は増大するが、４％までの添加により
機械的性質、耐食性、ミクロ組織等の十分な改善効果が
得られる。ＣＯは高価な元素であり、それ以上の添加は
コスト的に不利である。よって０．２〜４％とする。

Ｎ　：　０．０５〜０．２５％Ｎは強力なオーステナイト生成元素であり、Ｎの添加に
より、同じくオーステナイト生成元素であるＮｉの添加
量を節減することができ、併せて強度および耐孔食性の
改善効果が得られる。これらの効−果を得るために、少
なくとも０．０５％を必要とする。しかし、多量に加え
ても、添加量の割には耐食性や機械的性質の向上効果は
少ないので、０．２５％を上限とする。

上記成分組成を有する本発明の二相ステンレス鋼の二相
組織におけるフェライト相の占める割合は５０〜７０％
である。二相組織におけるフェライト相が５０％以上を
占めることにより、後記実施例にも示すようにすぐれた
切削加工性が保証される。

切削加工性の点からは７０％をこえても構わないが、反
面σ相が生成し易くなり、脆化を招くので、７０％を上
限としたのである。

本発明の二相ステンレス鋼は、その鋳造材を固溶化温度
に加熱保持したのち、同温度から急冷することにより得
られる。その固溶化温度は、１０００〜１１５０℃とし
、保持時間は０．５〜２　Ｈｒ／　１ｎｃｈ　（被処理
材の肉厚１１ｎｃｈ当たり０．５〜２Ｈｒ）、例えば肉
厚２１ｎｃｈの鋳造材では１〜４時間としてよく、また
同温度からの冷却は常法に従って水冷により行ってよく
、また別法として送風による強制空冷を適用することが
できる。強制空冷による場合は、その冷却過程において
被処理材に生じる内外部の温度差が、水冷による場合に
比し少なく、熱応力による残留応力が少なくなる点で好
ましいことである。被処理鋼材が、例えばサクションロ
ールのシェル等として使用される中空筒体である場合の
強制空冷は、送風機を中空孔に向けて強制送風すること
により行うとよい、中空筒体の内周面は外周面に比べて
冷却されにくいが、中空孔内に強制送風することにより
、中空孔内の高温空気が排出され、内周面が優先的に冷
却される効果、中空筒体の内外面の温度差が緩和され、
残留応力の少ない固溶化熱処理が達成される。その強制
空冷に必要な送風量は、中空筒体の中空孔の開口断面積
を基準とし、例えば２０Ｓｎｆ／秒以上（Ｓは開口断面
積、ホ）の送風により好結果を得ることができる。　　
　゛なお、その場合において、中空筒体をターニングロ
ーラ上で自身の軸心を中心に適当な速度（例えばｌｒｐ
ｍ）で回転させながら強制送風を行うことは、中空筒体
の円周方向の送風冷却効果を均一化させるうえで好まし
いことである。上記強制空冷は約２００℃まで行えばよ
く、その後は放冷としてさしつかえない。

〔実施例〕

（１）供試材の調゛製二相ステンレス鋼溶湯を遠心力鋳造に付して中空筒形状
の鋳造体（外径１０８０　ｘ内径８２３×長さ４０００
゜−）を得、固溶化熱処理に付して供試材（ｋｌ〜３、
ｋｌｌ〜１７）を得た。固溶化熱処理条件は次のとおり
である。

加熱条件：　１０５０°Ｃ×１０時間保持冷却条件：供
試材をターニングローラに水平担持せしめ、１回転／分
の回転下に、送風機からノズルを介して、２５ホ／秒（
４０３ｒｄ／秒に相当）の送風を行って２００°Ｃまで
強制空冷し、その後放冷により常温まで降下させる。

（ｎ）切削加工試験各供試材についてガンドリルによる穿孔加工を行い、１
本のドリルで切削することができるドリル深さを測定し
第１表右欄Ｇζ示す結果を得た。第１図は、その測定結
果を、フェライト量との関係で示したグラフであり、こ
の測定結果からドリル加工性とフェライト量との間に明
瞭な相関性があり、フェライト量５０〜７０％の領域に
おいてすぐれたドリル加工性が得られることがわかる。

なお、フェライト量１０％以下の領域においても良好な
ドリル加工性を認めることができるが、オーステナイト
相との量的バランスが悪（、強度・靭性等の機械的性質
に劣るため採用することができない。

第２図は、供試材Ｎα２（フェライト量６３％）と供試
材Ｎα７（フェライト量４３％）について、ドリリング
時の抵抗電流値が２Ａに達するまでのドリル深さを比較
したグラフであり、このことからも発明例のドリル加工
性は極めて良いことがわかる。

（ＩＩＩ）材料特性各供試材から試験片を切り出し、機械試験を行い、第２
表に示す結果を得た。

第２表に示したように、発明例（Ｎα１〜３）は、強度
、靭性等の機械的性質にすぐれていることがわかる。

（発明の効果〕本発明の二相ステンレス鋼は、耐食性、強度、靭性、腐
食疲労強度等にすぐれていると同時に、良好な切削加工
性を備えているので、これらの緒特性が要求される用途
、例えば製紙用サクションロールのシェル材として有用
であり、その耐用寿命の向上、操業の安定化等に大きな
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は二相ステンレス鋼のフェライト量
とドリル加工性の関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

１、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：０．２〜２％、Ｍｎ：
０．２〜２％、Ｃｒ：２３〜２６％、Ｎｉ：３〜８％、
Ｍｏ：１〜５％、Ｃｕ：０．２〜１％、Ｃｏ：０．２〜
４％、Ｎ：０．０５〜０．２５％、残部実質的にＦｅか
らなり、オーステナイト−フェライト二相組織における
フェライト量が５０〜７０％（面積率）であるドリル加
工性にすぐれた二相ステンレス鋼。