JPH11320033A - フェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方法 - Google Patents
フェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方法Info
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Abstract
の防止と、鋳片の介在物による耐食性の低下を抑制した
フェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方法を提供する。 【解決手段】 クロムを10〜30重量%含むフェライ
ト系ステンレス溶鋼10に、金属Mg、Mg合金の少な
くとも1種と、MgOの活量を下げる耐腐食金属を添加
している。
Description
圧延加工した鋼板にプレス等の二次加工を施した際に発
生するリジングの防止と、耐腐食性に優れたフェライト
系ステンレス溶鋼の鋳造方法に関する。
に優れており、美しい光沢を長期間にわたり保ち続ける
こと、比較的安価であること等から、厨房器具や家電製
品等に広く使用されている。このフェライト系ステンレ
ス鋼板は、転炉や電気炉等を用いてクロムを含有する溶
鋼を溶製し、真空精錬を行った後、連続鋳造あるいは造
塊鋳造等によって得られた鋳片を圧延加工して薄い鋼板
を製造し、この鋼板にプレス成形等の二次加工を施して
用いられている。しかし、フェライト系ステンレス鋼板
にプレス成形等の二次加工を施した場合、リジングと呼
ばれる鋼板の結晶粒ごとの変形に起因した微小な凹凸
(しわ)の表面欠陥が発生する。このリジングの程度が
著しい場合は、表面の美観を損なうだけでなく、微小割
れの起因となるので、研磨等の手段により除去しなけれ
ばならない。一般の鋳片の結晶組織は、鋳型の一次冷却
によって最初に凝固する表層で、比較的に小さい結晶組
織のチル晶であるが、冷却が緩慢となる内部で、大きい
デンドライトの結晶組織となる。この結晶組織は、圧延
加工中及び圧延加工された後の鋼板においても大きくな
るため、プレス成形等の二次加工の際に、結晶粒ごとの
伸びの差が発生して微小な表面の凹凸(しわ)が起き
る。このリジングを防止する方法として、特開平7−1
5137号公報に記載されるように、溶鋼に添加した際
に溶解しないNi酸化物、Ti酸化物、その他炭化物等
を5重量%以下の範囲で添加して微細な結晶組織を形成
するか、又は「鉄と鋼(1974年4−S79)」に記
載されるように、窒化物を形成する元素を添加して窒化
物の形成により、微細な結晶組織を形成する方法等が提
案されている。
溶解しないNi酸化物、Ti酸化物、その他炭化物等を
5重量%以下添加して、微細な結晶組織を形成する方法
では、Ni酸化物、Ti酸化物、炭化物等が溶鋼に溶け
ないために、溶鋼の全体に均一に分散させることが困難
であり、添加物が凝集して接種核として作用しなくな
り、微細な結晶組織の形成効率が低下し、凝集物が圧延
時に微小の残存疵となる。この微小の残存疵は、製品の
耐食性を低下し、溶鋼中の酸化物が増加すると、薄板に
加工された際に、酸化物の一部が表面に露出し、この酸
化物を起点として腐食が発生し易い等の問題がある。ま
た、窒化物を形成する元素を添加することにより、微細
な結晶組織を形成する方法では、例えば、Tiを添加す
る場合では、0.15重量%以上の添加が必要であり、
足りない場合は、窒化物の一部が凝集し、核となるTi
Nの絶対量が不足して均一な微細組織を形成することが
できない。その結果、確実に微細組織を形成するには、
添加するTiの量を増加する必要があり、Tiの増量に
よって、介在物が増加するために、前述と同様の理由か
ら圧延時に微小の残存疵が発生して、耐食性が低下する
等の材質への悪影響や合金コストの上昇等の問題があ
る。
で、鋳片の凝固組織を微細にしてリジングの発生の抑制
と、鋳片の介在物による耐食性の低下を抑制したフェラ
イト系ステンレス溶鋼の鋳造方法を提供することを目的
とする。
記載のフェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方法は、クロ
ムを10〜30重量%含むフェライト系ステンレス溶鋼
に、金属Mg、Mg合金の少なくとも1種と、Mgの活
量を下げる耐腐食金属を添加している。ここで、フェラ
イト系ステンレス溶鋼のクロムの含有量が10重量%よ
り少ない場合は、製品の耐食性が低下する。一方、クロ
ムの含有量が30重量%より多いと高価な合金を多量に
使用することとなりコストが大幅に上昇し、製品の耐食
性がそれほど向上しない。また、Mgの活量を下げる耐
腐食金属は、オーステナイトの生成元素であり、しか
も、Mgの活量を下げることができる金属である。
鋼の鋳造方法は、請求項1記載のフェライト系ステンレ
ス溶鋼の鋳造方法において、前記金属Mg、Mg合金の
Mgの添加量が0.001〜0.09重量%である。フ
ェライト系ステンレス溶鋼に添加されるMg重量%が
0.001未満では、接種核の基になるMgOの絶対量
が不足して、凝固した鋳片の結晶組織を微細化できな
い。また、添加されるMg重量%が0.09重量%を超
えると、いかにMgを添加してもMgOが飽和して顕著
な効果が現れず、金属Mg等のコストが上昇する。
鋼の鋳造方法は、請求項1又は2記載のフェライト系ス
テンレス溶鋼の鋳造方法において、前記耐腐食金属がN
i、Cuの少なくとも1種である。
鋼の鋳造方法は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の
フェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方法において、前記
耐腐食金属の添加量が下記(1)式の範囲である。 10×(Mg重量%)≦(耐腐食金属の添加量) ≦0.1×(Cr重量%) ・・・・・(1) ただし、 Mg重量%は、フェライト系ステンレス溶鋼中のMg含
有量(重量%) Cr重量%は、フェライト系ステンレス溶鋼中のCr含
有量(重量%) ここで、耐腐食金属の添加量が10×(Mg重量%)未
満になると、Mgの添加によって生成したMgO及びM
gO・Al2 O3 に起因する発錆を防止できない。一
方、耐腐食金属の添加量が、0.1×(Cr重量%)を
超えるとMgO及びMgO・Al2 O3 に起因する発錆
の防止効果が飽和し、耐腐食金属のコストが上昇する。
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図1は本発明の一実施の形態に係る
フェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方法に用いる連続鋳
造装置の概略図、図2は鋳片の断面の凝固組織図であ
る。図1に示すように、連続鋳造装置Aは、フェライト
系ステンレス溶鋼(以下溶鋼と称する)10をタンディ
ッシュ11に設けた浸漬ノズル12から鋳型13に注湯
し、鋳型13による一次冷却により凝固殻を形成した
後、引き続き、支持セグメント14によって鋳片15を
支持し、冷却水ノズル(図示せず)から散水して凝固を
促進する。更に、鋳片15は、圧下セグメント16によ
り所定の押し込み量で圧下され、ピンチロール17によ
り連続して引き抜かれ、所定のサイズに切断された後、
圧延加工とプレス等の二次加工が施される。
一実施の形態に係るフェライト系ステンレス溶鋼の鋳造
方法について説明する。溶鋼10は、転炉あるいは電気
炉等でクロム合金を添加し、Cを0.60重量%程度に
脱炭精錬した後、真空二次精錬(図示せず)を行い、C
が0.052重量%、Crが16.1重量%に調整さ
れ、必要に応じてSi、Mn等を添加している。この溶
鋼10は、タンディッシュ11に設けた浸漬ノズル12
から鋳型13に注湯されて、鋳型13による一次冷却と
支持セグメント14に付設した冷却水ノズルからの散水
による二次冷却によって、凝固が進行して鋳片15とな
る。この鋳片15は、所定の鋳造速度(m/分)となる
ようにピンチロール17により連続して引き抜きが行わ
れる。更に、鋳片15の引き抜きの際に、圧下セグメン
ト16により5〜10mmの押し込み量に相当する圧下
が施され、内部に形成されたセンターポロシティ等の内
部欠陥が圧着される。また、溶鋼10は、転炉、電気炉
や真空二次精錬により溶製する過程において、フリーの
酸素及びFeO、SiO2 、MnO、Al2 O3 等の酸
化物を含有しており、これ等を合計した全酸素含有量
(T.O)は、脱酸等により所定の値になるように調整
する。
溶鋼10に、Mg濃度として0.001〜0.09重量
%に相当する量の金属Mgの粒を添加する。金属Mgを
添加した溶鋼10中には、Mgと溶鋼10内に含有され
る酸素及び酸化物(Al2 O3 )が反応してMgO及び
MgO・Al2 O3 (スピネル化合物)を生成し、この
MgO及びMgO・Al2 O3 が溶鋼10内に分散す
る。そして、溶鋼10内に分散したMgO及びMgO・
Al2 O3 は、MgOの格子定数0.4213nm(ナ
ノメータ)が、δ−鉄の格子定数0.4054nm(ナ
ノメータ)に極めて近いために、接種核(この核を起点
に溶鋼が最初に凝固する)として作用する働きがあり、
これを核として凝固を開始し、同時にそのまま結晶粒と
して成長し、隣合う結晶粒が接したところで、その結晶
粒の成長が止まる。従って、溶鋼10の中に、MgO及
びMgO・Al2 O3 を多量に分散させて、鋳型13及
び支持セグメント14内で冷却して、溶鋼10を凝固さ
せると、結晶粒の小さい結晶組織の鋳片15を得ること
ができる。この理由から、溶鋼10に添加するMg濃度
が、0.001重量%未満になると、接種核として作用
するMgO及びMgO・Al2 O3 の絶対量が不足する
ので、結晶粒の成長を抑制する働きが小さくなる。ま
た、溶鋼10に添加するMg濃度が、0.09重量%を
超えると、いかに金属Mgを添加してもMgO及びMg
O・Al2 O3 が飽和して顕著な効果が現れず、金属M
g等のコストが上昇する等の問題が発生する。
には、溶鋼10中のMg含有量(Mg重量%)とCr含
有量(Cr重量%)に対して、Mgの活量を下げる耐腐
食金属として、Ni又はCuの少なくとも1種を(1)
式の範囲で添加している。 10×(Mg重量%)≦(耐腐食金属の添加量) ≦0.1×(Cr重量%) ・・・・・(1) これは、耐腐食金属の添加量が、溶鋼10中に添加した
Mg重量%の10倍より少ないと、金属Mgの添加によ
って生成したMgO及びMgO・Al2 O3 に起因する
発錆を防止できない。一方、耐腐食金属の添加量が、
0.1×(Cr重量%)を超えると、MgO及びMgO
・Al2 O3 に起因する発錆の防止効果が飽和し、耐腐
食金属のコストが上昇する。この耐腐食金属による発錆
の防止のメカニズムは、実験を行った結果、生成したM
gOが水溶性であり、水酸化マグネシア(Mg(HO)
2 )を形成し易いために、薄鋼板中に含有されると発錆
の起点になり易いが、Ni又はCuの少なくとも1種を
添加すると発錆の防止効果が顕著となり、耐食性を向上
できる結論を得た。
Mg濃度として0.001〜0.09重量%に相当する
量の金属Mgの粒を、3/8×(T.O)〜5×(T.
O)+0.05の値に見合うように調整するとより好ま
しい結果が得られる。この理由は、金属Mgの添加量が
3/8×(T.O)より少ない場合は、接種核の基にな
るMgO及びMgO・Al2 O3 の絶対量が低下し、凝
固した鋳片の結晶組織を微細化できない。一方、金属M
gの添加量が5×(T.O)+0.05を超えると、い
かに金属Mgを添加してもMgO及びMgO・Al2 O
3 が飽和して顕著な効果が現れず、金属Mg等のコスト
が上昇する等の問題が発生する。なお、Al2 O3 は、
溶鋼10を転炉、電気炉や真空二次精錬により溶製する
際に、耐火物の溶出や脱酸生成物としてAl2 O3 が溶
鋼10内に混入しているので、生成したMgOの一部と
反応してMgO・Al2 O3 のスピネル化合物を形成す
る。
8mmの範囲の結晶組織は、図2のように、鋳型13の
一次冷却で最初に凝固したチル晶18の内側に存在する
結晶組織も微細な等軸結晶19を形成しており、結晶組
織の微細化が十分に行え、しかも、表層から8mm以上
の内部も等軸結晶19に相当する微細な結晶組織にする
ことができた。この鋳片15を圧延加工した鋼板は、微
細な結晶組織を備えており、プレス加工を施した際に、
リジングの発生がなく、しかも、鋼板に5重量%のNa
Clを添加した水溶液を噴霧した耐食性の評価試験でも
発錆のない良好な結果が得られた。
金属Mgの粒の他にSi−Mg合金、Ni−Mg等Mg
合金を用い、各Mg合金毎に歩留りを求めておき、この
歩留りに応じて添加することができる。更に、NiやC
uの添加時期は、金属MgやMg合金を添加する前ある
いは後で行うか、又は、金属MgやMg合金と同時に行
うことができ、MgとNiやCuを含有するMg合金を
用いることができる。また、溶鋼10に予めAl、Al
合金、又はAl−Mgを添加して脱酸を行うことによ
り、転炉、電気炉及び二次精錬等によって過剰に含有す
る酸素量を適正に低減できるので、接種核として作用し
ないAl2 O3 等の介在物を減少でき、製品の耐食性の
向上や介在物に起因する欠陥の発生を防止できるのでよ
り好ましい。
法の実施例について説明する。まず、溶鋼は、転炉ある
いは電気炉等でクロム合金を添加し、Cを0.60重量
%程度に脱炭精錬した後、真空二次精錬を行なったもの
を用いた。その組成として表1に示すように、実施例1
及び実施例2は、それぞれ、Cを0.052、0.04
2重量%、Siを0.32、0.29重量%、Mnを
0.15、0.21重量%、Pを0.015、0.01
7重量%、Sを0.0025、0.0023重量%、A
lを0.120、0.100重量%、クロムを16.
1、10.6重量%の組成とした。この溶鋼に、タンデ
ィッシュ11内で、溶鋼に対する濃度が0.0023、
0.0032重量%に相当する金属Mgの粒を添加し、
同時にNi合金の一例である鉄−Ni線を連続供給して
Niを0.025、0.980重量%にした。そして、
連続鋳造を行った後、鋳片の結晶組織の微細化の状態
(結晶粒径)及びプレス加工後のリジング発生ランクと
耐食性を調査した。なお、リジングの評価は、JIS5
号の引張り試験片を作成して表面を鏡面研磨したもの
に、15%の引張り変形を与えた後の表面のリジング
(しわ)の高さからAランク(10μm未満)、Bラン
ク(10μm以上〜20μm未満)、Cランク(20μ
m以上)として評価した。また、耐食性の評価は、5重
量%のNaClを添加した水溶液を35℃の雰囲気温度
で3日間連続噴霧する塩水噴霧試験(Salt−Spr
ay−Test)により評価した。その結果、実施例1
では、平均の結晶粒径0.9mmの微細な結晶組織が得
られ、プレス加工後のリジングの発生ランクがA、塩水
噴霧試験での発錆がなく、表1に示すように、総合評価
は良好(○)な結果であった。また、実施例2も微細な
結晶組織が得られ、いずれもプレス加工後のリジングの
発生ランクがA、塩水噴霧試験での発錆がなく、総合評
価が良好(○)な結果であった。
れ、Cを0.029、0.073重量%、Siを0.4
6、0.54重量%、Mnを0.34、0.41重量
%、Pを0.021、0.018重量%、Sを0.00
24、0.0021重量%、Alを0.090、0.0
50重量%、クロムを29.1、19.4重量%の組成
とした。この溶鋼に、タンディッシュ内で、溶鋼に対す
る濃度が0.0055、0.0096重量%に相当する
金属Mgの粒を添加し、同時にCu合金の一例である鉄
−Cu線を連続供給してCuを0.062、0.105
重量%にした。そして、連続鋳造を行った後、鋳片の結
晶組織の微細化の状態(結晶粒径)及びプレス加工後の
リジング発生ランクと耐食性を調査した。まず、実施例
3は、平均の結晶粒径0.9mmの微細な結晶組織が得
られ、プレス加工後のリジングの発生ランクがA、塩水
噴霧試験での発錆がなく、総合評価が良好(○)な結果
であった。更に、実施例4は、微細な結晶組織が得ら
れ、プレス加工後のリジングの発生ランクがA、塩水噴
霧試験での発錆がなく、総合評価が良好(○)な結果で
あった。
して、NiとCuの両方を添加した場合であり、Niを
それぞれ0.041、1.550重量%に、Cuを0.
004、0.150重量%とした。そして、連続鋳造を
行った後、鋳片の結晶組織の微細化の状態(結晶粒径)
及びプレス加工後のリジング発生ランクと耐食性を調査
した。まず、実施例5、6共に、微細な結晶組織が得ら
れ、プレス加工後のリジングの発生ランクがA、塩水噴
霧試験での発錆がなく、総合評価が良好(○)な結果で
あった。
39重量%に低くし過ぎた(0.048重量%以上必
要)ので、塩水噴霧試験で発錆が生じ、総合評価が悪い
(×)結果となった。また、比較例2は、Cuを0.0
25重量%添加したが、添加量が少なかった(0.03
1重量%以上必要)ので、塩水噴霧試験で発錆が生じ、
総合評価が悪い(×)結果となった。更に、比較例3
は、Niを0.040重量%、Cuを0.008重量%
複合添加した場合であり、両方を合わせた添加量が少な
く(0.053重量%以上必要)、塩水噴霧試験で発錆
が生じ、総合評価が悪い(×)結果となった。
本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではな
く、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用
範囲である。例えば、金属Mg、Mg合金の添加方法と
して、粒状物に代えて金属MgあるいはMg合金のワイ
ヤーを用いるか、又は、取鍋の溶鋼中に金属Mgあるい
はMg合金を添加して、Mg重量%を高めても良い。更
に、NiやCuの添加方法について、鉄−Ni、その他
Ni合金、金属Cu、Cu合金等を出鋼中の取鍋内に投
入するか、又は、出鋼後の取鍋内に添加しても良い。ま
た、本実施の形態では、鋳片に圧下する方法を用いた
が、圧下を施さないで圧延加工を行うこともできる。
レス溶鋼の鋳造方法においては、クロムを10〜30重
量%含むフェライト系ステンレス溶鋼に、金属Mg、M
g合金の少なくとも1種と、Mgの活量を下げる耐腐食
金属を添加するので、鋳片の結晶組織を微細化して二次
加工の際に発生するリジングを無くし、表面光沢を良好
にすると共に、酸化物による耐食性の低下を抑制でき
る。
レス溶鋼の鋳造方法においては、前記金属Mg、Mg合
金のMgの添加量が0.001〜0.09重量%である
ので、適正な酸化物量により、安定して鋳片の結晶組織
を微細化し、リジングの発生を防止し、過剰な酸化物に
よる介在物に起因する欠陥及び酸化物の混入による耐食
性の低下を防止できる。
鋼の鋳造方法においては、前記耐腐食金属がNi、Cu
の少なくとも1種であるので、鋳片の結晶組織の微細化
を阻害することなく、介在物や酸化物による耐食性の低
下を防止できる。
鋼の鋳造方法は、前記耐腐食金属の添加量が、適正な範
囲であるので、介在物や酸化物による耐食性の低下をよ
り確実に防止できる。
ンレス溶鋼の鋳造方法に用いる連続鋳造装置の概略図で
ある。
ント 15 鋳片 16 圧下セグメ
ント 17 ピンチロール 18 チル晶 19 等軸結晶
Claims (4)
- 【請求項1】 クロムを10〜30重量%含むフェライ
ト系ステンレス溶鋼に、金属Mg、Mg合金の少なくと
も1種と、Mgの活量を下げる耐腐食金属を添加したこ
とを特徴とするフェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方
法。 - 【請求項2】 前記金属Mg、Mg合金のMgの添加量
が0.001〜0.09重量%であることを特徴とする
請求項1記載のフェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方
法。 - 【請求項3】 前記耐腐食金属がNi、Cuの少なくと
も1種であることを特徴とする請求項1又は2記載のフ
ェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方法。 - 【請求項4】 前記耐腐食金属の添加量が下記(1)式
の範囲であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
1項に記載のフェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方法。 10×(Mg重量%)≦(耐腐食金属の添加量) ≦0.1×(Cr重量%) ・・・・・(1) ただし、 Mg重量%は、フェライト系ステンレス溶鋼中のMg含
有量(重量%) Cr重量%は、フェライト系ステンレス溶鋼中のCr含
有量(重量%)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14052098A JPH11320033A (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | フェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方法 |
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JP14052098A JPH11320033A (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | フェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP (1) | JPH11320033A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000061322A1 (fr) * | 1999-04-08 | 2000-10-19 | Nippon Steel Corporation | Piece en acier moule et produit en acier presentant une excellente aptitude au formage et procede de traitement d'acier en fusion prevu a cet effet, et procede de production associe |
-
1998
- 1998-05-06 JP JP14052098A patent/JPH11320033A/ja active Pending
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