JPS6126759A - 熱間加工性に優れたオ−ステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents

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】 この発明はオーステナイト系ステンレス鋼に関し、特に
熱間圧延の段階で１０〜４０％のデルタフェライトを含
有しかつ製品の段階で１５％以下のデルタフェライトを
含有するオーステナイト系ステンレス鋼において、熱間
圧延時に耳割れや表面疵（表面微小割れ）の発生を防止
する技術に関するものである。

各種のオーステナイト系ステンレス鋼のうちでも、熱間
圧延の段階でデルタフェライト量がｌθ〜４０％程度の
ものは、文献（例えば［Ｄｅｆｏｒ−ｍａｔ１０ｎ　　
ｕｎｄｅｒ　　ｈｏｔ　　ｗｏｒｋｉｎｇ　　ｃｏｎｄ
ｉｔ１０ｎｓ　　Ｊ　　　１　９６６年％Ｔｈｅ　Ｉｒ
ｏｎ　ａｎｄ　５ｔｅｅｌ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ発行：
第１４２頁）にも示されるように熱間変形能が小さく、
そのため難熱間加工性であって、熱間圧延時に５０チ以
上のデルタフェライトを含む二相ステンレス鋼などと比
較して格段に熱間圧延時の耳割れや表面微小割れが発生
し易いことが知られている。

すなわち、例えば１７−７ｐＨステンレス鋼はスラブ加
熱段階で１５〜４０チ程度のデルタフェライトを含有し
ており、またオーステナイト系ステンレス鋼肉盛溶接用
電極材料は肉盛溶接に伴なう成分の希釈を補ない、かつ
溶接時の割れを防ぐためにデルタフェライト量が１０〜
３０チ程度となるように成分設計されているが、このよ
うにデルタフェライトがＩＯ％程度以上含まれるオース
テナイト系ステンレス鋼においては、高強度のオーステ
ナイト相と低強度のデルタフェライト相との境界で割れ
が発生し易く、そのため熱間圧延に際して耳割れや表面
微小割れが発生し易い。これに対し熱間圧延段階でのデ
ルタフェライト量が５０チ以上の所謂二相ステンレス鋼
の場合には、低強度のデルタフェライト相中に高強度の
オーステナイト相が含まれる状態となるため、耳割れや
表面微小割れの発生はデルタフェライト量が４０チ程度
以下の場合よシも少なくな９、そのため通常適用されて
いる熱間割れ防止手段、すなわちＳ含有量を低下させる
手段（但しその場合の低Ｓ化はＳ含有量がｏ、ｏｏｔ％
以下には達しない程度で、通常は０００２〜０．００３
％程度）によって実用上支障ない程度まで耳割れや表面
微小割れの発生を抑えることが可能であった。

しかるに、この発明で対象とするオーステナイト系ステ
ンレス鋼の如く、熱間圧延段階でｌＯ〜４０チのデルタ
フェライトを含有する鋼においてハ、従来二相ステンレ
ス鋼において適用されていた程度の低Ｓ化対策では熱間
圧延時の割れを防ぐことが困難であった。

熱間圧延時における耳割れの発生は、歩留りの著しい低
下を招くのみならず、工程の増加や各種のトラブルを招
く。例えば耳割れの発生に起因して熱間圧延中に銅帯の
破断を引起こしたシ、また熱間圧延中に耳割れの破片が
銅帯中央に飛び込んで押込み疵を付けたシ、さらには穴
をあけてしまうような事態を招くこともある。また熱間
圧延時において表面微小割れが発生すれば、熱延板を冷
間圧延するに際して表面をコイルグラインダ等で研削す
る必要を招き、著しい場合は疵を除去し切れずに廃品と
せざるを得ない場合もある。したがって量産的規模で低
コストで製品を得るためには、熱間圧延工程での耳割れ
、や微小割れの発生を防止することが極めて重要である
。

従来、この発明で対象とする鋼の如く熱間加工性の悪い
材料については、鋼塊に鋳込んだ後、分塊圧延に代えて
著しく非能率な鍛造を適用してスラブとすることによυ
熱間圧延における加工性を向上させる方策を採用するか
、または大幅な歩留り低下やトラブルの発生は避は得な
いこととして、熱間圧延の耳割れ部分を切捨てて製品化
しまた表面微小割れをコイルグラインダ等で研削すると
いった対策しかとり得なかったのが実情である。したが
ってこれらの事実が、この発明で対象とする熱間圧延段
階でのデルタフェライト量１０〜４０チのオーステナイ
ト系ステンレス鋼のホットストリップミルによる大量生
産を阻害し、この種の材料開発のネックとなっていたの
である。

そこで本発明者等は、このような難熱間加工性材料につ
いて種々研究を進め、既に特願昭５７−２５４３７号で
提案しているように鋼の成分バランスを調整して熱間加
工性を改善する方法、ちるいは特願昭５７−１４５５０
１号において提案しているように連続鋳造したスラブに
熱間で軽圧下を施し、引続いて高温でのソーキングを行
なって耳割れを防止する方法、さらには特願昭５８−６
４５８９号で提案しているように、熱間圧延に際して割
れの発生し易い１０５０〜９００℃の温度域を避けて圧
延する方法、などを開発している。

しかしながらこれらの方法による場合、耳割れの程度は
相当程度低減し得るものの皆無となるには至っておらず
、また長時間の加熱や圧延温度の制御を容易には行ない
得ない等の問題もあシ、さらに改善の余地が残されてい
たのが実情である。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、従
来一般に熱間加工性が著しく劣るとされていた、熱間圧
延段階でデルタフェライト址が１０〜４０％のオーステ
ナイト系ステンレス鋼の熱間加工性を改善して、前述の
ような各提案の方法によらずに、通常のスラブ加熱−熱
間圧延においても熱間圧延時の耳割れや表面微小割れの
発生をほぼ完全に防止できるようにした材料を提供する
ことを目的とするものである。

すなわち本発明者等は、この種の熱間圧延段階で１０〜
４０％のデルタフェライトを含有するオーステナイト系
ステンレス鋼の熱間加工性について詳細に実験・検討を
重ねた結果、鋼中の不純物としてのＳの含有量を、従来
の常識をはるかに越えた極低レベルまで低減することに
よって、連続鋳造により得られたスラブでも、特殊な操
作を加えることなく熱間圧延時に耳割れや表面微小割れ
がほぼ完全に防止できることを見出し、この発明をなす
に至ったのである。またその場合、Ｓ含有量を極低レベ
ルまで低下させると同時にＣａもしくはＲＥＭを添加す
ることも有効であることを見出した。

このような本発明者等の新規な知見についてさらに具体
的に説明すると、本発明者等は熱間加工性に及ぼすデル
タフェライト量と鋼中不純物元素（ｓ、ｐ、ｏなど）の
影響について詳細に検討した結果、熱間加工性に対して
は、鋼中のＳ量のみが重要な役割を果たしておシ、熱間
圧延中の温度低下によるデルタフェライト量の減少がＳ
の熱間加工性に対する悪影響を増幅していることが明ら
かとなった。すなわち、鋼中Ｓの悪影響さえ完全になく
しておけば、熱間圧延の開始段階で１０〜４０チのデル
タフェライトが存在していても、熱間加工性が良好とな
って熱間圧延工程中での耳割れや表面微小割れの発生を
防止できることが判明した。そしてそのために必要な低
Ｓ化の程度は、従来の通常の熱間加工性改善のだめの常
識的な低Ｓ化の程度をはるかに下廻り、Ｓ含有量を０．
００１０重景チ以下とする必要があることが判明した。

また極低Ｓ化に併せて、Ｓを固定する作用を有するＣａ
　−？　ＲＥＭを添加することが熱間加工性の改善に有
効であり、その場合Ｓの許容範囲はこれらの元素を添加
しないものより若干拡大し、Ｓ含有量が０．００１５０
１５重量％以下ば熱間圧延開始時のデルタ７エ２イト量
が１０〜４０％の鋼でも耳割れや表面微小割れが発生し
ないことが判明した。なお製品におけるデルタフェライ
ト量が１５％を越える場合には、熱間圧延段階で４０％
を越えるデルタフェライト量となっておシ、そのため熱
間圧延時の変形能が向上しているから、従来の一般的な
低Ｓ化の程度で熱間圧延時における耳割れや表面微小割
れの発生は防止できることが判った。

したがって本願の第１発明は、重量％でｃｏ、ｉチ未満
、Ｓｉ　１％以下、Ｍｎ　３　％以下、Ｎｉ５〜１６条
、Ｃｒ１５〜３０％、Ｍｏ　３　％以下、ＡＪ　１．５
　％以下、Ｎｂ１．５％以下の各成分を含有し、かつ熱
間圧延を開始する段階でゾルタフエラ′イトを１０％以
上、４０チ未満の範囲内で含有し、しかも製品段階でデ
ルタフェライト量が１５％以下のデルタフェライト含有
オーステナイト系ステンレス鋼において、Ｓ含有量が０
．００１０重量％以下であることを特徴とするものであ
る。

また本願の第２発明は、第１発明と同様にＣ２８４、Ｍ
ｎ　、　Ｎｉ　　、　Ｃｒ　、　Ｍｏ　、　ＡＩ　、　
Ｎｂを含有しかつ第１発明と同様に熱間圧延開始段階で
のデルタフェライト量が１０％以上、４０％未満で、し
かも製品段階でのデルタフェライト量が１５％以下のデ
ルタフェライト含有オーステナイト系ステンレス鋼にお
いて、Ｓ含有量が０．００１５重量％以下であり、しか
もＳ含有量の２倍以上、００１重量％以下のＣａと、Ｓ
含有量の４倍以上、０．０８重量％以下のＲＥＶ　（希
土類元素）とのうち１種以上を含有することを特徴とす
るものである。

以下この発明についてさらに詳細に説明する。

先ずこの発明の鋼の基本成分の限定理由は次の通シであ
る。

Ｃ：　Ｃはステンレス鋼本来の耐食性ｆｔ阻害し１、冷
間での成型性を阻害するが、Ｏ，ｌ＊程度まではＳｉ　
、　Ｃｒのバランスによシ本来の特性を発揮させ得る。

Ｃが０１１％を越えれば、特性を維持するだめのＳｉ、
Ｃｒ肴が多くなシすぎ、製造工程中のσ脆化等を招くた
め、０．１チ未満に限定される。好ましくは０８チ以下
である。

Ｓｌ：　　Ｓｉはオーステナイトとデルタフェライトの
バランスを決定するのに有効な元素であるが、１％を越
えるとデルタフェライトのσ脆化を促進し、かつフェラ
イト量をコントロールするために必要なＮｉｉが多大と
なり、素材のコストアップを招くから、１％以下に限定
される。

Ｍｎ　：　　Ｍｎはオーステナイト−デルタフェライト
のバランスを調整するために必要な元素であるが、３チ
を越えれば、製鋼上の問題、特に耐火物の損傷が増えて
製造コストの上昇の問題を招くため、上限を３チとされ
る。

Ｎｉ：Ｎｉはオーステナイト系ステンレス鋼を構成する
主要成分であるが、５％未満ではステンレス鋼本来の耐
食性を維持できず、また１６％を越えるとオーステナイ
ト−デルタフェライトバランスを保つためのＣｒ　、　
Ｓｉ量が過大となって経済的に問題が生じ、かつ製造工
程でのσ脆化を生じやすくするため、５〜１６チの範囲
に限定される。

Ｃｒ：ＣｒはＮｉとともにステンレス鋼を構成する主要
成分であるが、１５チ以下ではステンレス鋼本来の耐食
性が不足し、３０チ以上では製造工程でのσ脆化が生じ
やすく、またオーステナイ）−デルタフェライトのバラ
ンスを保つためのＮｉ量やＣ、Ｍｎ量を増やす必要が生
じ、経済的問題及び特性上の問題が生ずるため、１５〜
３０％の範囲に限定される。

Ｍｏ：Ｍｏはステンレス鋼の耐食性を高めるために必要
な元素であるが、同時にフェライト形成力及びσ相の形
成力が強く、そのため多大の添加は必要Ｎｉ量の増加を
招いて経済的でなく、シかもσ脆化が起こヤやすくなる
ため、上限は３チとされる。

ＡＩｌ：ＡＩｌは脱酸及び析出硬化性を付与するために
必須の元素であるが、同時にフェライト形成能は各成分
中最も強力であり、１．５％を越えると必要Ｎｉ１（が
増加し、コスト高となる。また高Ａｌでのオーステナイ
ト−デルタフェライトバランスをＣで行なうと本来の耐
食性、機械的性質が損なわれるため、上限は１．５チに
限定される。

Ｎｂ：ＮｂはＣを固定し、耐食性を確保するのに必要な
元素であるが、過剰の添加はコスト高と窒化物による介
在物の増加を招くため、１５チ以下に限定される。

またこの発明において対象とするデルタフェライト含有
オーステナイト系ステンレス鋼は、そのデルタフェライ
ト量が熱間圧延開始段階で１０％以上、４０％未満のも
のとするが、そのように限定した理由は次の通りである
。すなわち、熱間圧延開始時のデルタフェライト量が１
０％未満の場合には、熱間圧延工程において耳割れや表
面微小割れが実質的に発生せず、したがってこの発明の
如くＳ含有Ｊｌ最を極端に低減させる必要がない。一方
熱間圧延開始時のデルタフェライト量が４０−以上の場
合にも、フェライト量の増加に伴なって熱間加工性が向
上するため、極端にＳ含有量を低減させる必要がなく、
従来から知られている程度の低Ｓ化で充分である。した
がって熱間圧延開始段階のデルタフェライト量は１０％
以上、４６％未満の範囲内とした。

また製品段階でのデルタフェライト量が１５％を越える
場合、前述の如く熱間圧延開始段階でのデルタフェライ
ト量が４０％以上となるのが通常であり、したがって極
低Ｓ化の必要がなくなるから、製品段階でのデルタフェ
ライト量を１５％以下と規定した。

上述のように熱間圧延開始段階でのデルタフェライト量
が１０〜４０％の範囲内にあるオーステナイト系ステン
レス鋼においては、従来の一般的な鋼中Ｓ含有量あるい
は従来の熱間加工性向上のための常識的な低Ｓ化の程度
では熱間加工性が極めて劣９、Ｓ含有量をｏ、ｏｏ１０
ｓ以下とすることによってはじめて熱間圧延時における
耳割れや表面微小割れの発生をほぼ完全に防止すること
ができ、したがってＳ含有量は０．００１０％以下とし
た。ここでＳ含有量は０．００１０＊以下のうちでも特
に脱硫技術の進歩によシ最近実用に供され始めた０、　
ＯＯ０８％以下のレベルとすることが好ましく、この場
合にはよシ一層確実に熱間圧延での耳割れ等の発生を防
止することができる。

さらに第２発明の鋼においては、Ｓ含有量を低減すると
同時に、Ｃａ　、　ＲＥＭの１種以上を添加する。

この場合の成分限定理由について説明すると、ＣａはＳ
を固定して無害化するのに有効な元素であり、重量％で
Ｓ含有量の２倍以上でその効果を発揮する。一方Ｃａの
過剰な添加は、かえって銅帯の表面疵、微小割れの原因
となるが、０．０１％までは支障ないから、Ｓ添加量の
上限を０．０１％とする。

ＲＥＭもＣａと同じ効果を有するが、その効果は重量％
でＳ含有量の４倍以上で発揮される。またＲＥＭの過剰
添加は表面疵の原因となるが、Ｏ，ＯＳ％までは実質上
影響がなく、シたがってＲＥＭ添加量の上限をＯ，ＯＳ
％とする。ここで、Ｃａ　、　ＲＥＭは通常はいずれか
一方を単独添加すれば良いが、場合によっては両者を複
合添加しても良い。

このようにＳを固定するＣａもしくはＲＥＭが添加され
る場合には、Ｓの許容量上限は若干拡がり、８０．００
１５％まではＣａもしくはＲＥＭの存在と相俟って耳割
れが完全に防止される。Ｓが０．００１５チを越える場
合には、それに対応してＣａをＳ含有量の２倍以上ある
いはＲＥＭをＳ含有量の４倍以上添加しても、耳割れの
発生を完全には防止できずにＩｗｍ程度の耳割れが発生
するのみならず、Ｃａ。

ＲＥＭ　＠が増加して鋳片製造に支障を来たすようにな
るから、ＣａもしくはＲＥＭを添加する場合のＳｉの上
限をＯ，０Ｏ１５％とした。但しＣａもしくはＲＥＭを
添加する場合も、Ｓ量を０．００１０ｓ以下とすること
が望ましい。

以上のように、Ｓ含有量を０．００１％以下という極少
量に抑制するか、またはＳ含有量を０．００１５％以下
に抑制すると同時に微量のＣａもしくはＲＥＭを添加す
ることによって、熱間圧延開始段階でのデルタフェライ
ト量が１０〜４０チのオーステナイト系ステンレス鋼の
熱間圧延工程における耳割れや表面微小割れの発生を有
効に防止することができる。すなわち、鋳込んだままの
スラブ（例えば連続鋳造スラブ）から、通常のスラブ加
熱−熱間圧延によって全く耳割れや表面微小割れのない
銅帯を得ることができ、圧延に際して鍛造やサイジング
等の予備処理や、熱間圧延温度の厳密な管理などの一切
の操作が不要となる。

なおここで熱間圧延開始段階におけるデルタフェライト
−！＠−（％δ）は、その熱間圧延開始温度と成分組成
（オーステナイト生成元素およびフェライト生成元素の
含有量）によって定まシ、例えば代表的な熱間圧延ライ
ンである１２５０℃では、次式によって求めることがで
きる。

（チδ）＝３．２Ｃｒ−２，５Ｎｉｅ、２４．７ｑ ここで Ｃｒｅｑ　＝（％Ｃｒ）＋１−５　Ｘ　（％Ｓｉ）＋２
Ｘ（％Ｗｂ）＋０．５Ｘ（％Ｎｂ）＋６Ｘ（％Ａｌ？）
Ｎ＋ｅ、＝３ｏｘ　（（％Ｃ）＋（％Ｎ））＋（％Ｎｉ
　）　＋〇、５　Ｘ　（％Ｍｎ）以下にこの発明の実施
例および比較例について説明する。

製鋼時のスラブ塩基度とスラグ中のアルミナの比を適当
とすることにより、種々の低Ｓ鋼を溶製した。具体的に
は、１００ｔｏｎ電気炉において、スラグ塩基度を１６
とし、かつＣａｂ／ＣａＦ２を。３．０とした。溶鋼の
温度を１６５０℃以上とし、上下吹転炉において強攪拌
を行ない、Ａｌ添加（１７−’７州の場合）あるいはＡ
Ｉｌ脱酸を行ない、溶鋼中の酸素をｏ、　ｏ　ｏ　ｓ以
下とした後、スラグ組成をＣａＯ／Ｓ　ｉ０２．　ＡＡ
！２０３−ｔ　１　：　０．３とすることによシ脱硫を
行なった。脱硫条件を調整することにより、以下に述べ
る実施例での低Ｓ鋼を溶製した。

第１表に示す成分組成の厚さ２００囮の連続鋳造スラブ
を、１２５０℃に加熱して、通常の熱間圧延ラインで粗
圧延および仕上圧延を施して４鰭厚の熱延鋼帯とした。

得られた熱延銅帯について耳割れの発生状況および表面
疵（表面微小割れ等）の発生状況を調べた結果を第１表
中に併せて示す。

なおいずれの鋼も熱間圧延開始段階（約１２４０℃）で
のデルタフェライト量が１０〜４０％の範囲内にあシ、
また製品段階でのデルタフェライトが１５チ以下のもの
である。また耳割れの判定については、熱延鋼帯に対す
るトリミングなしで冷間圧延工程へ流し得るか否かを判
断の基準として耳割れの皆無のものを合格とし、さらに
トリミ゛ングを要する耳割れが発生したものについては
その耳割れ長さを調べた。一方表面疵の判定については
、コイルグラインダ一工程の要・不要により合否を判定
した。

第１表から明らかなように、この発明の範囲外のオース
テナイト系ステンレス鋼の場合には、耳割れ、表面疵の
少くとも一方または双方が発生しているのに対し、この
発明のオーステナイト鋼の場合にはいずれも耳割れおよ
び表面疵の発生が皆無であっだ〇 以上のようにこの発明のオーステナイト系ステンレス鋼
は、従来は通常のスラブ加熱−熱間圧延方法では耳割れ
や表面微小割れの発生が不可避とされていた、熱間圧延
開始段階でのデルタフェライト：ｔｌ　０〜４０％のオ
ーステナイト系ステンレス鋼において、特別の加熱方法
、圧延方法を適用することなく、通常のスラブ加熱−圧
延でも耳割れ、表面微小割れの発生を完全に防止するこ
とができるものであり、したがってこの発明のオーステ
ナイト系ステンレス鋼は、その熱間圧延工程における歩
留りを従来よりも格段に向上させることができるととも
に、耳割れ、表面微小割れ発生防止のだめの特殊な工程
を採用したりあるいは発生した割れの除去・修正のだめ
の作業を施すことも不要となシ、その結果大幅な製造コ
ストの低減をもたらすことができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量パーセントでＣ０．１％未満、Ｓｉ１％以下
   、Ｍｎ３％以下、Ｎｉ５〜１６％、Ｃｒ１５〜３０％、
   Ｍｏ３％以下、Ａｌ１．５％以下、Ｎｂ１．５％以下の
   成分を含有し、かつ熱間圧延を開始する段階でデルタフ
   ェライトを１０％以上、４０％未満の範囲で含有し、し
   かも製品でデルタフェライト量が１５％以下のオーステ
   ナイト系ステンレス鋼において、Ｓ含有量が０．００１
   ０％以下であることを特徴とする熱間加工性に優れたオ
   ーステナイト系ステンレス鋼。
2. （２）重量パーセントでＣ０．１％未満、Ｓｉ１％以下
   、Ｍｎ３％以下、Ｎｉ５〜１６％、Ｃｒ１５〜３０％、
   Ｍｏ３％以下、Ａｌ１．５％以下、Ｎｂ１．５％以下の
   成分を含有し、かつ熱間圧延を開始する段階でデルタフ
   ェライトを１０％以上、４０％未満の範囲で含有し、し
   かも製品でデルタフェライト量が１５％以下のオーステ
   ナイト系ステンレス鋼において、Ｓ含有量が０．００１
   ５％以下であり、かつＳ含有量の２倍以上、０．０１％
   以下のＣａと、Ｓ含有量の４倍以上、０．０８％以下の
   ＲＥＭとのうち少なくとも１種を含有することを特徴と
   する熱間加工性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼
   。