JPH0790504A - 低温用Ni含有鋼およびその連続鋳造鋳片の2次冷却方法 - Google Patents
低温用Ni含有鋼およびその連続鋳造鋳片の2次冷却方法Info
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Abstract
用Ni含有鋼およびその製造方法を提供する。 【構成】 この低温用Ni含有鋼は、重量で、C 0.1
%以下、Si 0.5%以下、Mn 1.0%以下、Ni
5.5〜10%、P 0.0020%以下、S 0.002
0%以下、Al 0.005〜0.020%、N 0.00
20〜0.0040%、残部Feおよび不可避的不純物
からなることを特徴とし、さらに必要に応じて、Ti
0.005〜0.020%、Mo 0.20%以下の1種ま
たは2種を含有する。この低温用Ni含有鋼の連続鋳造
にあたり、鋳片の表面温度が850〜600℃となる範
囲を矯正応力がかからないように冷却する。
Description
疵が発生しにくい低温用Ni含有鋼およびその連続鋳造
鋳片の2次冷却方法に関するものである。
が向上することが知られており、Niを2〜10%程度
含有する鋼が低温用鋼として使用されている。なかでも
Niを9%程度含有する鋼は−160℃以下での使用に
耐えることから液化天然ガスなどのタンク材などに使用
されている。
ような連続鋳造は歩留まりの向上、省力化、高生産性化
などに大きな効果をあげ、現在では特殊な材質、寸法上
の制約がある場合などを除けばほぼ100%が連続鋳造
されている。しかし、Niを5.5〜10%含有する鋼
は、普通の炭素鋼、低合金鋼に比べて表面横割れ、表皮
下割れ、コーナー割れの発生が激しく、連続鋳造による
製造が困難という問題がある。
鋳片表面温度が熱間延性の低下する600〜850℃に
まで降下し、この時熱応力、矯正応力を受けることによ
り生じることが知られている。Niを5.5〜10%含
有する鋼では、γ相が初晶として凝固するため、粒界へ
のS、P等の偏析が著しく、その結果普通の炭素鋼、低
合金鋼に比べて600〜850℃における延性の低下が
顕著になり、連続鋳造時の割れも激しくなると考えられ
ている。
造するために冷却方法を改善した発明が幾つか提案され
ている。特開昭57−32862号公報の方法は、前述
の矯正応力を受ける点での表面温度が延性の低下する温
度域にまで低下しないように、小さい冷却速度で冷却
し、かつ鋳片表面温度の均一化を図り、鋳片表面に発生
する熱応力を緩和する方法である。
タイプノズルや気水ノズル(ミストノズル)を用いるこ
とにより鋳片表面温度を均一化し、鋳片表面に発生する
熱応力を低減し、その結果鋳片表面疵を防止することを
可能とする方法が報告されている。しかし、これらの対
策をとっても鋳片巾方向の端部(鋳片コーナー部分)で
は、冷却されやすく鋳片内部からの復熱の効果も少ない
ために、上記矯正応力を受ける点における表面温度を延
性の低下する温度以上に安定して維持することは困難で
あるという問題が内在していた。
では、1150〜950℃の温度領域で冷却速度を20
℃/分以下に制御すれば延性が向上することを見いだ
し、これをもとに連続鋳造時の冷却速度を1150〜9
50℃の温度領域で冷却速度を20℃/分以下に制御す
ることにより連続鋳造時の表面割れを防止する方法が提
案されている。
果的であるが、現実には実操業の連続鋳造機の冷却を安
定してコントロールすることが困難であるという問題を
有していた。
なるため、これらの含有量を低減すると良いことが報告
されており、上記特公平5−4169号公報では、上記
冷却速度の制御に加えてNi鋼の組成を、S 0.003
0%以下、P 0.01%以下、N 0.004%以下に高
純度化することにより安定な効果を得ることができるこ
とを報告している。
方法の改善、成分調整など多様な方法が試みられている
が、なお表面割れの発生を完全に防止することができ
ず、連続鋳造による製造は困難であるのが実状であっ
た。
を解決し、連続鋳造による製造が可能な低温靱性に優れ
た低温用Ni含有鋼を提供しようというものである。
iを5.5〜10%程度含有する鋼の連続鋳造時に発生
する割れを防止するためにそのP含有量およびS含有量
を低減する方法が提案されていた。そして、例えば特公
平5−4169号公報に示されているように、延性を確
保し、割れを防止するには、S 0.0030%以下、P
0.01%以下程度であれば十分であると考えられてい
た。
含有鋼の連続鋳造による製造の研究の過程において、鋼
中のP、S濃度を従来要求されていたより一段と低いレ
ベルまで高純度化することに加えて、N量を低レベルに
規定し、さらにAl量をも低レベルに規定量以下とする
ことにより、高温延性をさらに向上できることを知見し
た。本発明は、この知見を基に連続鋳造時の表面割れや
表皮下割れを防止する方法を開発したものであり、その
要旨とするところは次に記載するとおりである。
%以下、Mn 1.0%以下、Ni 5.5〜10%、P
0.0020%以下、S 0.0020%以下、Al 0.
005〜0.020%、N 0.0020〜0.0040
%、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴
とする低温用Ni含有鋼。
020%、Mo 0.20%以下の一方または双方を含有
することを特徴とする上記1記載の低温用Ni含有鋼。
おける鋳片の表面温度を850℃以上とし、鋳片の表面
温度が850〜600℃となる範囲を矯正応力がかから
ないように冷却することを特徴とする上記1または2記
載の低温用Ni含有鋼の連続鋳造における鋳片の2次冷
却方法。
連続鋳造における横ひび割れなどの表面割れの発生が6
00〜850℃における熱間延性の低下によるものであ
ることは前述のとおりであり、連続鋳造における割れ感
受性を評価するために成分を変更し高温引張試験を行っ
た。このような試験で連続鋳造における表面割れ発生を
模擬することはしばしば行われており、高温引張試験で
得られる断面収縮率が60%以上であれば表面割れの発
生率が非常に低下し、表面手入れ率も低下することが一
般にいわれている。
850℃の高温脆化域において、矯正応力や熱応力を受
けないように、これらの応力を受ける温度域を850℃
以上或は600℃以下となるようにし、600〜850
℃の温度域は応力を受けることなく冷却している。特
に、Ni含有鋼のような冷却の制御が困難で割れやすい
鋼種では応力を受ける温度域を850℃以上としてい
る。
やすく、冷却水量を制限した場合にも850℃程度まで
表面温度が低下して脆化域に入ってしまい、この部分で
割れが発生しやすい。そこで、連続鋳造時の割れやすさ
を評価するためには、850℃における高温延性が重要
となり、おもに850℃における断面収縮率に着目して
高温引張試験を行った。
示す。試験片は真空溶解炉を使用して所定成分の試料を
溶製し、鍛伸の後切削加工した。試験条件は熱処理履歴
については図1に示したとおりであり、1350℃に加
熱、溶体化の後所定の温度まで降温し引張試験を行っ
た。歪速度は鋳片が矯正されるときのそれに相当する
1.0×10-4/秒とした。
鋼、D鋼は従来より使用されている9%Ni鋼組成での
試験結果であり、特にD鋼は特公平5−4169号公報
に記載の鋼組成レベルと同一のものである。しかし、C
鋼、D鋼のいずれも1000℃以下の広い温度範囲にわ
たって延性が低下している。これに対して、S、Pを従
来の水準より一段と下げ、かつ低Al、低Nとした本発
明鋼であるA、B鋼では、500〜800℃の間で60
0℃を底とする深い谷を形成し、断面収縮率の値が劣化
しているが、連続鋳造の横ひび割れで重要となる800
〜900℃付近でC鋼、D鋼と比べて著しく延性が改善
され、断面収縮率で60%以上を確保している。
示し、P、SをそれぞれP 0.0020%以下、S 0.
0020%以下まで低減させているものの、1000℃
以下ではあまり延性は改善されていない。前述のように
S、Pは粒界に偏析し、これが高温延性の低下の原因に
なると考えられるが、S、Pを低減するのみでは高温延
性の改善に限度があり、大きな効果が得られないことが
わかった。
0040%以下にまで低減しているが、850℃におけ
る断面収縮率は45%程度であり、本発明鋼であるA、
B鋼の水準までの改善は認められない。従来より、Nは
Alと結合してAlNとなり、粒界を脆弱化するため、
この対策としてNを低減することが言われているが、N
を低減しても大きな効果は得られないことがわかった。
この鋼ではN量に比してAl量が多いために固溶Alが
存在し、これが悪影響を及ぼしたものと推定される。
l、NをそれぞれAl 0.020%以下、およびN 0.
0040%以下に低減しているが、これも十分な高温延
性は得られておれず、Al、Nを低減してもP、Sの含
有量が多い場合には十分な効果が得られないことがわか
った。
を行った。前述のように連続鋳造時の割れやすさを評価
するためには、850℃における高温延性が重要とな
り、図2の結果によれば、各成分の高温延性は測定した
全温度域でほぼ平行に変化しており、ある温度でその成
分の延性を代表させることが可能と考えられる。そこ
で、850℃で種々の表1に示した以外の組成の試料も
含めて高温引張試験を行った。
℃における断面収縮率に及ぼすAlの影響を示したもの
であり、この値が60%以上となる組成範囲を求めた。
図3ではP、S、N量に着目し、P、SについてはP
0.001%以下かつS 0.001%以下の条件とP
0.001〜0.002%,S 0.001〜0.002%
の条件で分類し、NについてはN:20〜40ppmと
N:40ppm以上に分類して示している。なお、他の
元素の含有量は、C 0.05〜0.06%、Si 0.2
7〜0.29%、Mn 0.68〜0.71%およびNi
9.10〜9.25%とした。
の条件では、P、Sの量にかかわらずAlが0.02%
あたりで延性が急に変化している。また、N:40pp
m以上ではAl量の増大と共に延性が低下するもののそ
の変化は少なくなる。これは、Nが20〜40ppm の範
囲ではAl含有量が0.02%以上となると、固溶Al
量が増加し、その結果熱間延性が低下するのに対して
N:40ppm以上になると固溶Al量が増加しないた
め変化量が少なくなったものと考えられる。この結果に
より、P 0.002%以下、S 0.002%以下、N:
40ppm以下の条件でAl 0.020%以下の時に断
面収縮率が60%以上となり、表面割れを防止すること
が可能となる。
0.002%以下かつS 0.002%以下で良好な熱間
延性が得られているが、さらに含有量を低下させP 0.
001%以下かつS 0.001%以下とすると一層良好
な熱間延性が得られる。Alについても低減すると延性
が向上するが、Alについてはこれを低下すると脱酸不
足となる恐れがあり0.005%以下とするのは好まし
くない。Nについてもその含有量を40ppm以下に低減
すると熱間延性が向上するが、現状の転炉および連続鋳
造を使用したプロセスではある程度のNの含有は避けら
れず20ppm 以下とするのは困難である。
P、Al、Nを共に低減したとき高温延性が向上し、連
続鋳造時の表面割れの防止のためには、S、P、Nおよ
びAl量を共に低減し、それぞれP 0.0020%以
下、S 0.0020%以下、N0.0020〜0.004
0%およびAl 0.005〜0.020%とすることが
重要であることがわかった。
おける断面収縮率を60%以上にすることが確保されて
おり、この鋼種を連続鋳造機の矯正点における鋳片表面
温度を850℃以下まで降下させないように、冷却水量
を抑える弱冷却の条件で連続鋳造すれば、表面割れを防
止することが可能となるというものであるだが、高温引
張試験結果では全温度域で延性が向上しており、他の冷
却条件であっても連続鋳造時の割れの発生が抑制される
ことになることはいうまでもない。
2に試験材の組成を、図4に高温引張試験の結果を示
す。
示した。Tiを添加することにより、B鋼に比べて全温
度域にわたり延性が向上し、600〜700℃でより顕
著に改善される。一方、Moを添加すると600から7
00℃での延性が主に改善される。さらに、両者を添加
することによっても良好な熱間延性が得られる。したが
って、これらの元素を添加することにより表面割れが抑
制されると共に、鋳片の冷却中に部分的な過冷却が生じ
た場合、あるいは連続鋳造機から後の工程への搬送中な
どの割れをも低減あるいは防止することが可能となる。
上するが、同時に強度が向上するので、C添加量を減ら
すなどの対策を同時に実施する必要がある。一方、Mo
は0.2%以上の添加により低温靱性が悪化するので適
当ではない。
は熱間延性の向上の効果が少なく、また0.02%以上
の添加によりTiCの析出が生じ低温靱性が悪化するの
で適当でない。
0.002〜0.005%添加することにより硫化物の形
態を変化させ高温延性が向上することができる。また、
Bを0.003%以下添加すると粒界強度を向上させひ
いては高温延性を向上させる。しかし、0.003%以
上ではその効果が飽和する。
由を示す。Cは鋼の製造過程で不可避的に含まれ、ま
た、鋼の強度確保のため添加するのであるが0.1%を
超えると強度が強くなりすぎ、低温靱性に悪影響を及ぼ
すためC≦0.1%が適当な含有量である。
が、0.5%を超えて含有すると低温靱性に悪影響を与
える。
かつ焼入性向上、強度確保の効果があるが1.0%を超
えて添加してもその効果は少ない。
がある元素であるが、5.5%未満では凝固時の晶出相
がδ相であるため、本発明の適用外であり、Niが10
%を超えても低温靱性の改善効果は認められないのでや
はり適用外である。したがって、Ni含有量としては
5.5〜10%の範囲とした。
ある時は本発明の内容が同様の効果を示し、熱間延性の
向上に効果があることはいうまでもない。
下に示す。供試材の溶製は溶銑予備処理→転炉→2次精
錬の手順で行い、その後連続鋳造を行った。本発明の組
成のうち要求レベルの高いP、Sを所定の組成まで低減
するためにLF(Ladle Furnace)処理を行った。連続
鋳造には機長23mで、3点矯正の湾曲型連続鋳造機を
使用した。鋳造条件は表3に示したとおりである。
ように弱冷却を採用し、かつ表面が均一に冷却されるよ
うにミスト冷却とした。溶鋼過熱度は低い方が結晶粒が
微細化し、表面割れが抑制されると考えられるので低め
とした。実施例、比較例ともほぼ同一の引き抜き速度、
冷却条件で実験を実施した。連続鋳造時には鋳片の表面
温度を放射温度計で測定した。その結果、矯正点でコー
ナー近傍温度は約850〜900℃であることを確認し
た。
鋳片を冷却後、表面を研削し、割れの発生状況を調査し
た。割れの発生状況は、Oを全く割れが発生しなかった
場合、5を全面に深い割れが発生し手入れが不可能の場
合とした6段階の指数を用いて評価した。また、鋳片よ
り高温引張試験片を採取し、850℃で引張試験を行っ
た。試験条件は前述の高温引張試験と統一した。
の結果得られた断面収縮率および表面性状の概略を表5
に示す。
もにほぼ全面にわたり割れが存在し、手入れ不可能な状
態であった。また比較例2ではS、Nの含有量を低減
し、比較例3では、P、S、Nの含有量を低減した結
果、割れは低減されているものの、深さ10mm以上の割
れが存在しており十分とは言えない。これに対し、実施
例1〜5に示すとおり、本発明の鋼1〜5を使用するこ
とにより顕著に割れが抑制され、中でも実施例1、3〜
5では改善の度合が大きい。また、鋳片より得た高温引
張試験片の試験結果は鋳片の表面割れ発生状況、および
前述の高温引張試験結果と良い一致を示している。
続鋳造時の割れ感受性を推定することが可能であること
が確認された。
造機を使用したが、本発明の鋼が垂直曲げ型連続鋳造機
など鋳造機の形式が変わっても、あるいは冷却条件、引
き抜き速度等の各種鋳造条件が変わっても表面割れ防止
に効果を示すことは明らかである。
の連続鋳造において、鋼中のP、S、N、Alの含有量
を低減し、かつ矯正応力がかかる点における鋳片の表面
温度が、850〜600℃の脆化温度域を回避するよう
に調整することによって、連続鋳造時に生ずる割れを低
減させることができ、品質の向上および歩留まりの向上
を達成することが可能となったもので、本発明の実用上
の効果は極めて大きいものである。
グラフである。
面収縮率と試験温度との関係を示すグラフである。
高温引張試験における断面収縮率とAl含有量との関係
を示すグラフである。
る断面収縮率と試験温度との関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量で、C 0.1%以下、Si 0.5
%以下、Mn 1.0%以下、Ni 5.5〜10%、P
0.0020%以下、S0.0020%以下、Al 0.0
05〜0.020%、N 0.0020〜0.0040%、
残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とす
る低温用Ni含有鋼。 - 【請求項2】 さらに重量で、Ti 0.005〜0.0
20%、Mo 0.20%以下の一方または双方を含有す
ることを特徴とする請求項1記載の低温用Ni含有鋼。 - 【請求項3】連続鋳造鋳片が矯正応力を受ける点におけ
る鋳片の表面温度を850℃以上とし、鋳片の表面温度
が850〜600℃となる範囲を矯正応力がかからない
ように冷却することを特徴とする請求項1または2記載
の低温用Ni含有鋼の連続鋳造における鋳片の2次冷却
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25948493A JP2833442B2 (ja) | 1993-09-23 | 1993-09-23 | 低温用Ni含有鋼およびその連続鋳造鋳片の2次冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25948493A JP2833442B2 (ja) | 1993-09-23 | 1993-09-23 | 低温用Ni含有鋼およびその連続鋳造鋳片の2次冷却方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0790504A true JPH0790504A (ja) | 1995-04-04 |
JP2833442B2 JP2833442B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=17334729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25948493A Expired - Lifetime JP2833442B2 (ja) | 1993-09-23 | 1993-09-23 | 低温用Ni含有鋼およびその連続鋳造鋳片の2次冷却方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2833442B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015167964A (ja) * | 2014-03-06 | 2015-09-28 | 新日鐵住金株式会社 | 鋼の連続鋳造方法 |
JP2015217435A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 新日鐵住金株式会社 | 鋼の連続鋳造方法 |
JP2017100180A (ja) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | 株式会社神戸製鋼所 | 連続鋳造方法 |
JP2019022911A (ja) * | 2018-09-03 | 2019-02-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 鋼の連続鋳造方法 |
JP2020179404A (ja) * | 2019-04-24 | 2020-11-05 | 日本製鉄株式会社 | 鋳片の連続鋳造方法 |
-
1993
- 1993-09-23 JP JP25948493A patent/JP2833442B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015167964A (ja) * | 2014-03-06 | 2015-09-28 | 新日鐵住金株式会社 | 鋼の連続鋳造方法 |
JP2015217435A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 新日鐵住金株式会社 | 鋼の連続鋳造方法 |
JP2017100180A (ja) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | 株式会社神戸製鋼所 | 連続鋳造方法 |
JP2019022911A (ja) * | 2018-09-03 | 2019-02-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 鋼の連続鋳造方法 |
JP2020179404A (ja) * | 2019-04-24 | 2020-11-05 | 日本製鉄株式会社 | 鋳片の連続鋳造方法 |
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---|---|
JP2833442B2 (ja) | 1998-12-09 |
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