JPH059612A - 超高清浄度ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents

超高清浄度ステンレス鋼の製造方法

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JPH059612A
JPH059612A JP14900891A JP14900891A JPH059612A JP H059612 A JPH059612 A JP H059612A JP 14900891 A JP14900891 A JP 14900891A JP 14900891 A JP14900891 A JP 14900891A JP H059612 A JPH059612 A JP H059612A
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成雄 福元
Ryuji Nakao
隆二 中尾
Shigenori Tanaka
重典 田中
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は介在物の極めて少ない超高清浄度ス
テンレス鋼の製造方法を提供する。 【構成】 電子ビーム溶解において溶解素材のカルシウ
ムおよびマグネシウムの濃度を0.0005wt%以下
とし、鋳塊の酸素濃度とアルミニウム濃度の積を、
〔O〕3 ×〔Al〕2 ≦6.3×10-15となるように
溶解することにより、介在物の晶出を抑制する効果を
得、介在物の少ない鋳塊の製造が可能となる。 【効果】 介在物清浄性の要求される極細線、箔等の製
造において伸線性、疲労強度および表面品質が大幅に向
上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム溶解法を用
いて介在物の極めて少ない超高清浄度ステンレス鋼を製
造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ステンレス鋼の高清浄化は、特に線径1
00μm以下の極細線および箔等の分野で要求されてい
る。これは高清浄化により表面欠陥防止、伸線加工性の
向上および疲労強度の向上が達成されるためである。こ
のような高清浄化を達成しうる方法として電子ビーム溶
解法が知られている。電子ビーム溶解法は、電子ビーム
の照射特性である高温・高真空下での溶解・精錬により
不純物元素の蒸発除去が可能であり、鋳塊の高純化およ
び高清浄化が達成できる。
【0003】本出願人は電子ビーム溶解による高清浄鋼
の製造方法として、特願平2−105443号によっ
て、溶解エネルギー、溶解真空度、溶融プール表面積お
よび溶解素材成分を規制する方法を出願した。この方法
によれば、従来の大量生産工程により製造された鋳塊に
比べて介在物が低減するが、介在物を極めて少ない(ゼ
ロに近い)レベルまで減少することはできていない。ま
た、ステンレス鋼極細線用素材の製造法として、特願平
2−134287号によって、〔O〕濃度と〔Al〕濃
度を低減する方法を出願した。この方法によれば、伸線
加工性がESR(Electro-Slag Remelting)法等の特殊
溶解法に比べて著しく向上するが、この方法においても
介在物に起因する断線が発生した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はステンレス鋼
の電子ビーム溶解において、溶解素材成分および鋳塊成
分を規制することによって、介在物の極めて少ない鋳塊
を安定して製造することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はステンレス鋼の
溶解において、〔Ca〕および〔Mg〕の濃度(wt
%)が0.0005%以下の材料を溶解素材とし、電子
ビーム溶解法によって〔O〕濃度(wt%)と〔Al〕
濃度(wt%)が下記の(1)式を満足する鋳塊を製造
することを特徴とする超高清浄度ステンレス鋼の製造方
法を要旨とするものである。
【0006】 〔O〕3 ・〔Al〕2 ≦ 6.3×10-15 ・・・(1)
【0007】
【作用】電子ビーム溶解における介在物除去作用は、主
に次のように考えられる。電子ビーム溶解のような高温
・高真空溶解においては、介在物は(2)式の反応によ
って分解し、発生した〔O〕が溶鋼中の〔C〕と結合し
て(3)式の反応によって、COガスとして系外に除去
される。総括的には(4)式のように表され、反応式の
中でMは金属元素、MOは酸化物である。
【0008】 (MO) → ・・・(2) → CO(g) ・・・(3) (MO)+ + CO(g) ・・・(4) (4)式の反応が起こる熱力学的な可能性を電子ビーム
溶解における通常の溶解条件下(溶鋼温度1600〜1
800℃、雰囲気のCO分圧10-3〜10-4atm)で
推定すると、MnO,SiO2 ,Al2 3 は分解・除
去が可能であるが、熱力学的に安定なCaO,MgOは
分解・除去が困難であると考えられる。従って、電子ビ
ーム溶解後の介在物組成はCaO,MgO濃度が著しく
増大する傾向にあり、介在物が極めて少ない(ゼロに近
い)超高清浄度ステンレス鋼を製造するためには、溶解
素材の段階でCa,Mgの混入を防止することが必要で
ある。
【0009】図1および図2はSUS304ステンレス
鋼の電子ビーム溶解において、溶解素材の〔Ca〕およ
び〔Mg〕の濃度と鋳塊の介在物量の関係を示す。溶解
素材の〔Ca〕および〔Mg〕の濃度が0.0005%
超では鋳塊の介在物量が急激に増大する。ここで、縦軸
の介在物量(g/t−steel )は光学顕微鏡観察および
画像解析によって測定された1μm以上の大きさの介在
物個数(個/cm2 )について、その粒径をもとに定量
形態学的に単位体積当りの介在物個数(個/cm3 )を
計算し、さらに測定された平均粒径、ステンレス鋼の比
重および介在物組成より推定される介在物比重を考慮し
て、単位重量当りの介在物重量(g/t−steel )に換
算したものである。
【0010】溶解素材の〔Ca〕および〔Mg〕濃度を
0.0005%以下とするための手段としては耐火物
溶損の少ない溶製条件を選択する、CaO,MgOを
含まない耐火物を用いる、CaO,MgOを含むスラ
グ精錬を行わない、十分に排滓した後に鋳造を行う等
がある。溶解素材の〔Ca〕および〔Mg〕濃度を0.
0005%以下とし、電子ビーム溶解によって高清浄化
を行った場合、介在物中の〔O〕は(2)式の反応によ
って殆ど分解しており、鋳塊に残存する介在物は凝固時
に晶出したものである。鋳塊に残存する介在物の種類と
しては脱酸力の強いAlによるAl2 3 主体と考える
ことができる。電子ビーム溶解による鋳塊のように低酸
素濃度領域での凝固時の介在物晶出は、介在物の核生成
を考えることが重要である。介在物の均質核生成に必要
な自由エネルギー変化は、一般に溶解度積によって表す
ことができる。凝固時の〔O〕,〔Al〕の偏析によっ
てデンドライト樹間に〔O〕,〔Al〕が濃化しても、
〔O〕3 ・〔Al〕2 の溶解度積が介在物の均質核生成
に必要な値を超えなければ、介在物は均質核生成し晶出
しないことになる。
【0011】図3は電子ビーム溶解によって製造された
SUS304ステンレス鋼鋳塊の〔O〕濃度と介在物量
の関係を示す。〔O〕濃度の高い領域においては介在物
量は酸素濃度と比例関係にあるが、〔O〕濃度が0.0
010%を境界(=〔O〕* )にして介在物量が著しく
低減される。図4は図3と同様の電子ビーム溶解を行
い、介在物量が著しく低減される鋳塊の〔O〕濃度の境
界値〔O〕* を調査し、〔O〕* 濃度と鋳塊の〔Al〕
濃度の関係を求めたものである。この境界線は(1)式
のように表すことができる。
【0012】 〔O〕3 ・〔Al〕2 ≦ 6.3×10-15 ・・・(1) 図3および図4において介在物量が著しく低減される領
域は、まさに介在物の均質核生成が抑制されたため起こ
ったものと考えられる。理論的にはCaO,MgOの溶
解素材への混入をなくすことができれば、介在物ゼロが
達成できると考えられる。
【0013】図1および図2に示したように溶解素材の
〔Ca〕および〔Mg〕濃度が0.0005%を超える
場合は、鋳塊に残存するCaO,MgOを核とした不均
質核生成による介在物の晶出が活発になり、また(1)
式の範囲を超える領域においても図3に示したような介
在物の著しい減少は見られない。以上に述べたように、
溶解素材の〔Ca〕および〔Mg〕の濃度を0.000
5%以下とし、鋳塊の〔O〕濃度と〔Al〕濃度が
(1)式を満足するように電子ビーム溶解することによ
って、超高清浄度ステンレス鋼を製造することができ
る。
【0014】
【実施例】SUS304,SUS430鋳塊の製造に本
発明を適用した実施例について説明する。表1、2に溶
解素材の成分、電子ビーム溶解条件、鋳塊の成分および
介在物量について本発明例と比較例を併せて示す。溶解
素材の製造には真空誘導溶解炉を用い、鍛造後の棒状材
料を電子ビーム溶解に供した。なお、溶解回数は鋳塊の
〔O〕濃度低減の必要に応じて決定した。
【0015】〔O〕3 ・〔Al〕2 の溶解度積が6.3
×10-15 を超えるか、溶解素材の〔Ca〕,〔Mg〕
の一方の濃度が0.0005wt%を超える比較例では
本発明例に比べて介在物の核生成が十分抑制されていな
いため、介在物量が非常に多い。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に従い、ステ
ンレス鋼の電子ビーム溶解において、溶解素材成分およ
び鋳塊成分を調整することによって、介在物の晶出を抑
制する効果を得、介在物の極めて少ない超高清浄度ステ
ンレス鋼の製造が可能となる。これによって介在物清浄
性の要求される極細線、箔等の製造において介在物に起
因する欠陥が見られなくなり、伸線性、疲労強度および
表面品質が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳塊の介在物量と溶解素材の〔Ca〕濃度の関
係を示す図である。
【図2】鋳塊の介在物量と溶解素材の〔Mg〕濃度の関
係を示す図である。
【図3】鋳塊の〔O〕濃度と介在物量の関係を示す図で
ある。
【図4】鋳塊の〔O〕濃度境界値(〔O〕* )と〔A
l〕濃度の関係を示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 竹内 英麿 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 ステンレス鋼の溶解において、〔Ca〕
    および〔Mg〕の濃度(wt%)が0.0005%以下
    の材料を溶解素材とし、電子ビーム溶解法によって
    〔O〕濃度(wt%)と〔Al〕濃度(wt%)が下記
    の(1)式を満足する鋳塊を製造することを特徴とする
    超高清浄度ステンレス鋼の製造方法。 〔O〕3 ・〔Al〕2 ≦ 6.3×10-15 ・・・(1)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013203133A (ja) * 2012-03-27 2013-10-07 Yokohama Rubber Co Ltd:The 空気入りタイヤ及びその製造方法
CN115917013A (zh) * 2020-02-27 2023-04-04 日铁不锈钢株式会社 金属箔用不锈钢、不锈钢箔及其制造方法

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