JPS63213634A

JPS63213634A - 熱間加工性に優れたＣｕ含有ステンレス鋼

Info

Publication number: JPS63213634A
Application number: JP4715087A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tsuge; 信二柘植
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-03-02
Filing date: 1987-03-02
Publication date: 1988-09-06

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、熱間加工性にすぐれたステンレス鋼、特に、
湿潤な硫化水素をはじめ、炭酸ガスや塩素イオンなどの
腐食性成分を含有する腐食環境下において使用される石
油や天然ガスの輸送用ラインパイプ、ならびに化学工業
用パイプを製造する段階で特に優れた熱間加工性を有す
るステンレス鋼に関する。

更に詳述すれば、本発明は、パイプ等の最終製品として
硫化水素＋炭酸ガス＋塩素イオン含有腐食環境（以下、
ｒＨｚｓ　−Ｃｏｔ−ＣＱ−含有高腐食性環境Ｊという
）においてすぐれた耐食性を示すとともにパイプ等への
加工の際の分塊工程、あるいはクラツド鋼板としての圧
延工程等においてすぐれた熱間加工性を示すステンレス
鋼に関する。

（従来の技術）従来、そのようなＨＩ３−ＣＯ□−ｃ２−含有高腐食性
環境にさらされる耐食材料用にはＳＵＳ　３１６、ＴＰ
　９０４、インコネル８２５．６２５等のオーステナイ
ト系ステンレス鋼が使用されている。しかし、これらの
ステンレス鋼は熱間加工性が必ずしも充分でないため、
例えば分塊工程でのいわゆる分塊歩留りが８０％を越え
ることはまれであった。この種の材料は一般に高価であ
り、製造コスト低減の観点からも熱間加工性の改善が求
められている。

そのため、これまでにもＭｇ、　Ｃａ、　ＲＥＭ添加、
Ｂ添加等の熱間加工性の改良案が考えられている。

たとえば、特公昭５６−３１３４５号では、Ｂ：０．０
Ｏ０５〜０．２０％、Ｚｒ：０．００１〜６．０％、Ｃ
ｅ：０．００１〜０．５％を複合添加する方法が提案さ
れている。この方法はＢ　、　Ｚｒｓ　Ｃｅの複合添加
による熱間加工性の改善を図るものであって、不純物元
素であるＯ、ＮをＺｒ、　Ｃｅによって固定し、Ｂの有
効利用を図るのであり、併せてＺｒ炭化物の生成を促進
し、それにより熱間加工性をさらに改善しようとするの
である。

また、特開昭６１−８４３４８号では、熱間加工性を改
善すべくＢを添加するに際して、その有効なりの効果を
著しく増大させるため酸素含有量を低く抑制すべく、酸
素を０．００６０％以下とし、Ｂを０．００１〜０．０
１０％添加する方法が提案されている。

一方、鋼中Ｏ８の悪影響に着目して、Ｓを固定する効果
を有するＭｇ、　Ｃａ、　ＲＥＭ等を添加する方法は例
えば特公昭５７−４４７３９号に提案されている。

かかる方法は確かにその有効性が知られてはいるものの
、種々の鋼においてその効果のあられれ方が異なるため
に時としてはその添加によって、熱間加工性を損なう場
合もあって、未だ満足できる方法ではなかった。

従来より提案されてきた上述の如き方法はいずれもそれ
なりに効果を有するものであったが、高耐食性ステンレ
ス鋼、特に高Ｍｏ、高Ｎｉ、　Ｎｂ、、Ｔｉを含有する
ステンレス鋼は変形抵抗が高いうえ、溶融脆化をおこし
やすいが、耐食性を高めるためにＣｕを添加すると、な
おいっそう溶融脆化を引き起こしやすく、例えば分塊工
程における熱間加工性が悪くその改善が望まれていた。

（発明が解決しようとする問題点）ここに、本発明の目的は、ラインパイプや化学工業用パ
イプとして製造される場合に優れた熱間加工性、特にす
ぐれた分塊加工性を有するステンレス鋼、特に高ＭＯ１
高Ｎｉｓ　ＣｕＸＮｂ５Ｔｉ含有ステンレス鋼を提供す
ることである。

ステンレス鋼を加工するうえで、最も問題となるのは凝
固組織あるいは凝固偏析を有するインゴットまたはＣＣ
スラブの分塊工程である。　Ｃｕ含有鋼は不用意に加熱
温度を高めると特に溶融脆化をひきおこしやすく、分塊
工程では、まず温度低下の大きいインゴットまたはスラ
ブの表面部にひび割れが発生し歩留りが大幅に低下する
ことが多かった。

二元状態図によるとＣｕは多くの種類の元素と低融点の
共晶を形成する。高Ｎｉステンレス鋼のＳ脆化を防止す
る目的でＭｇやＣａが添加されるが、これらの元素もＣ
ｕとの間に低融点の共晶を形成する。

このようなことはＣｕ含有鋼が溶融脆化をひきおこしや
すい原因の一つとして考えられるが、その添加量と脆化
度の関係や、他元素との関係など未知のことが多かった
。

さらにこの種の材料は熱間加工に耐えられる温度域が一
般に１０００℃以上の高温に限られており、熱間押出な
どのような高温域で加工する方法によってバイブ等に製
造される場合が多かった。ところが、油井のラインパイ
プ等の用途に使われる内層に耐食合金を用いたクラツド
鋼管としては母材（炭素鋼または低合金鋼）の靭性を要
求されるため、クラフト鋼板の製造にあたって低温域で
の制御圧延が必要となる場合が多い。したがって、この
ような用途には低温域で熱間圧延をおこなっても耳割れ
等の発生の少ない熱間加工性の優れた耐食合金が望まれ
ていた。

そこで、本発明者ｌは上述のような問題を解決すべく、
まず、５ＯＮ＋　−２５Ｃｒ−６Ｍｏ−Ｃｕ　−０，３
Ｔｉ系のステンレス鋼にＢ　：３００　ｐｐｍ以下、Ｍ
ｇ：３００　ｐｐｍ以下、Ｃａ：３００　ｐｐｍ以下を
添加した鋼を１７ｋｇ真空誘導炉にて溶製し、インゴッ
トに鋳込んだ後、分塊鍛造をおこない発生する疵の程度
を系統的に比較した結果、以下の知見を得た。

（ａｌ　Ｓ含有量を著しく低めなければ熱間加工性の向
上は望めない、その含有量の上限は０．００３％である
。

（１））鋼中におけるＳ原子数に対するＭｇ＋Ｃａ原子
数の比率Ｋ　（＝（１，３×％Ｍｇ＋０．８　×％Ｃａ
）／％Ｓ〕が１以上、８以下となるようにＳ、Ｍｇ、Ｃ
ａを含む鋼は分塊工程での熱間加工性が著しく高い。

ｆｃｌ　Ｂは少量ならば分塊工程での熱間加工性を付加
的に向上させるが、多量の添加はむしろ加工性を損なう
。

さらに本発明者はこのステンレス鋼についてクラツド鋼
板の熱間圧延を想定した圧延をおこなって鋼板の耳割れ
を調査した結果、（ａｌ〜ｆｃｌに述べた方法によって
分塊工程での熱間加工性を高めたステンレス鋼が、同時
に耳割れの発生が著しく小さいことを知った。

このようにＳの固定元素をＭｇにするかＣａにするかに
かかわらず、鋼中のその原子数比に着目し、それを特定
の値にするとともにＳの低減を図ることにより高ＭＯ％
高Ｎｉｓ　Ｃｕ、　Ｎｂ、　Ｔｉを含有するステンレス
鋼の分塊工程での熱間加工性を著しく高めることができ
ること、低温域で熱間圧延をおこなっても耳割れが著し
く小さいことを知り本発明に至った。

よって、本発明の要旨とするところは、重量％にて、Ｃ：０．０３％以下、　　　Ｃｒ：　２０〜２８％、Ｎ
ｉ：　４５〜５７％、　　　　Ｃｕ：　０．２〜３％、
Ｍｏ：　　２．５　〜８　　　％、　　　　ｓｏｌ、八
Ｑ：　　　０．０１〜０．３　　　％、Ｓ：０．００３
％以下に加えて、Ｔｉ：　１％以下およびＮｂ：１％以下のうちの１種ま
たは２種を含み、さらにＭｇ：０．０１８％以下およびＣａ：０．０３％
以下のうちの１種または２種を含み、かつＫ　−（１，３×％Ｍｇ＋０．８　×％Ｃａ）　／％Ｓ
で示されるに値が１以上、８以下であり、さらに所望に
より、Ｂ：　０．００１〜０．０１％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物より成る組成を有する、熱間加工性に優れたＣｕ含有ス
テンレス鋼である。

なお、脱酸成分としてのＳｉ、、Ｍｎはそれぞれ：０％
以下少なくとも１種添加してもよい。

（作用）次に、本発明においてｍ組成を上述の如く限定した理由
について詳述する。なお、「％」は特にことわりがない
限り「重量％」である。

Ｃ：Ｃ成分の含有量が０．０３％を越えると炭化物が粒界析
出するようになり、耐食性が劣化することからその含有
量を０．０３％以下に定めた。

Ｃｒ：Ｃｒ成分にはＮｉならびに後述の阿０との共存において
耐食性を著しく向上させる作用があるが、その含有量が
２０％未満では所望の優れた耐食性を確保することがで
きないので２０％以上の含有が必要であるが、２８％を
越えて含有させてもより一層の向上効果は現れず、した
がって経済性をも考慮してその含有量を２０〜２８％と
定めた。

Ｎｉ：Ｎｉ成分には耐食性、特に耐応力腐食割れ性を向上させ
る作用があるが、その含有量が４５％未満では所望の優
れた耐応力腐食割れ性を確保することができず、一方、
５７％を越えて含有させても耐応力腐食割れ性にさらに
一段の向上効果が現れず、したがって経済性を考慮して
その上限は５７％である。よって、本発明にあってＮｉ
含を量を４５〜５７％と定めた。

Ｃｕ：Ｃｕ成分は耐食性を向上させる目的で添加されているが
、その含有量が０．２％未満では所望の耐食性を確保す
ることができず、一方３％を越えて含有させると熱間加
工性が劣化するようになることにより、その含有量を０
．２％以上、３％以下と定めた。

ＭＯ：Ｍｏ成分は、その含有量が２．５％に満たないとＨ２Ｓ
−Ｃ０，−α−環境下で隙間腐食、孔食を防止すること
ができない、一方、Ｍｏを８％超含有させることは経済
性のうえから問題となるのでその含有量を２．５〜８％
と定めた。

ｓｏｌ、Ａｌ：Ａｌ酸成分脱酸成分として不可欠の成分であり、その含
有量がｓｏｌ、Ａｌ　Ｏ，’０１％未満では脱酸効果が
少なく、一方、０．３％を越えると靭性を害することか
ら、その含有量をｓｏｌ、八Ｑで０．０１％以上、０．
３％以下と定めた。

なお、脱酸効果を有するＳｉ、　Ｍｎ成分を脱酸成分と
して含有することは許容される。しかし、その含［１が
高いと靭性をそこなうおそれがあるので、その含有量の
上限をそれぞれ１％とすることが望ましい。

Ｓ：Ｓ成分には熱間加工性を劣化させる作用がありその含有
量が０．００３％を越えると、Ｍｇ、　Ｃａを添加して
も熱間加工性の劣化をまぬがれないため、その含有量を
０．００３％以下と定めた。

ＴｉおよびＮｂ：これらの成分はいずれも炭窒化物を形成し耐食性を向上
させる。またＮｂは鋼中に固溶して耐食性を向上させる
効果も有する。本発明ではそれらのうち１種または２種
を加える。その含有量がＴｉ１１％またはＮｂ：１％を
越えるとそれ以上の向上効果が現れないことから、経済
性を考慮してその含有量をそれぞれＴｉ１１％以下、Ｎ
ｂ：１％以下と定めた。

阿ｇおよびＣａ：これらの成分およびに値、つまり、Ｋ＝（１，３×％Ｍｇ＋０．８　×％Ｃａ）／％Ｓは本
発明における重要な要素あるいは重要な指標であるａ　
Ｍｇｓ　Ｃａ成分は強力な硫化物形成元素である。Ｋ値
は鋼中におけるＳ原子数に対する（Ｍｇ　＋　Ｃａ）原
子数の比率を示す。

先に述べたように、本発明者の系統的な研究によってに
値が１以上、８以下となるように１および／またはＣａ
成分を含有させることにより、分塊工程での熱間加工性
を著しく向上させることができるという知見が得られた
のであり、このことによってに値を１以上、８以下と定
めた。

またＭｇ、　Ｃａ成分をそれぞれ０．０１８％、０．０
３％を越えて含有させるとＭｇ、　Ｃａ系の介在物が増
加して鋼の靭性を害するようになることからその含有量
をＭｇ＝０．０１８％以下、Ｃａ：０．０３％以下と定
めた。

Ｂ：Ｂ成分は熱間加工性を向上させる効果を有するため、熱
間加工性を一層改善させたい場合、所望により添加する
。その含有量がｏ、ｏｏｉ％未溝の場合は効果が少なく
　０．０１％を越えて含有させると溶融脆化をひきおこ
し熱間加工性を害するようになることからその含有量を
０．００１〜０．０１％と定めた。

なお、０、Ｐ成分については特に限定しないが、耐食性
、熱間加工性に種々の害を及ぼすので少ないことが望ま
しい。通常のＡＩ２脱酸では酸素を２００ｐｐｍ以下に
することは困難でなくこの程度であれば悪影響は小さい
、一般にはそれぞれｏ、ｏｏｓ％以下、０．０２％以下
であれば十分である。

次に、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する
。

実施例ＩＣａおよびｈｇの含有量を変えた、基本鋼組成として　
Ｃ二Ｏ，００５〜０．０１５　　％、　Ｃｒ：２５　　
％、　Ｎｉ：５０　　％、　ＭＯ二６％、Ｃｕ：：０％
、酸素≦０．００６０％、Ｓｉ：　〜０．２％、Ｍｎ：
　〜０．３％、Ｐ：〜０．０１％、Ｔｉ：　〜０．３％
、Ｓ０１゜Ａｌ：〜０，２％、Ｓ：０．００１２〜０．
００２５％、Ｂｏｏ〜０．００９０％を有する一連の供
試鋼について実施例１と同様にして１７ｋｇ　（９５Ｘ
　９５　Ｘ　１９０１　）　（ｍｍ）のインゴットを表
面研削ののち１１５０℃Ｘ２ｈ均熱し、５０ｔ　Ｘ１０
０臀Ｘ　１６０１　（ｍｓ）の大きさの分塊スラブ２ケ
に分塊鍛造した。分塊鍛造後、発生した疵を面切削によ
り除去し、除去前との重量比を求めて分塊歩留とした。

結果をに値に対してプロットし、添付図面にグラフで示
す。Ｋ−１〜８で分塊歩留は８０％を超えることが分か
る。

実施例２実施例１で得られた効果をさらに確かめるために、真空
１５０　ｋｇ誘導炉により第１表に示す組成を有する鋼
を溶製した。得られたインゴットを１１５０℃に加熱し
て鍛造、分塊をおこない６０ｔ　Ｘ　１００ｗ　ｘ１５
０１　（ｍｍ）のブロックを作成し、このブロックの外
面を切削してキズを取り除いた。キズを取り除く前と取
り除いた後の重量比をもって分塊工程での歩留とし、こ
れが８０％を越えるもの０１８０％以下のものを×と評
価した。

さらに先のブロックをさらに切削して４５ｔ　Ｘ　９０
ｗＸ　１４０１　Ｃｖａｍ＞の寸法にした後、１１７０
℃に１時間均熱してクラツド鋼板の熱間圧延を想定した
圧延（１０００℃で１２ｍｍｔの調整厚をとったのち９
００℃で６１１ＩＩｔに仕上げる）を行って耳割れの発
生を調べた。耳割れの深さが１１未満のものを○、ｌｌ
ｌｌＩ以上のものを×として評価した。

結果は同じく第１表にまとめて示す、これらの結果から
明らかなように、本発明によれば高Ｍｏ、高Ｎｉを含有
するステンレス鋼に高い熱間加工性を付与することが可
能となり、分塊工程における歩留を著しく高めることが
でき、かつクラツド鋼板としての圧延などの低温域の熱
間圧延において耳割れを著しく小さくできるという優れ
た効果が得

【図面の簡単な説明】

添付図面は実施例の結果をまとめて示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％にて、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．
０％以下、Ｃｒ：２０〜２８％、Ｎｉ：４５〜５７％、
Ｃｕ：０．２〜３％、Ｍｏ：２．５〜８％、ｓｏｌ、Ａ
ｌ：０．０１〜０．３％、Ｓ：０．００３％以下、Ｔｉ：１％以下およびＮｂ：１％以下のうちの１種また
は２種を含み、さらにＭｇ：０．０１８％以下およびＣａ：０．０３％
以下のうちの１種または２種を含み、かつＫ＝（１．３×％Ｍｇ＋０．８×％Ｃａ）／％Ｓで示さ
れるＫ値が１以上、８以下であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物より成る組成を有する、熱間加工性に優れたＣｕ含有ス
テンレス鋼。
（２）重量％にて、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．
０％以下、Ｃｒ：２０〜２８％、Ｎｉ：４５〜５７％、
Ｃｕ：０．２〜３％、Ｍｏ：２．５〜８％、ｓｏｌ、Ａ
ｌ：０．０１〜０．３％、Ｓ：０．００３％以下、Ｔｉ：１％以下およびＮｂ：１％以下のうちの１種また
は２種を含み、さらにＭｇ：０．０１８％以下およびＣａ：０．０３％
以下のうちの１種または２種を含み、かつＫ＝（１．３×％Ｍｇ＋０．８×％Ｃａ）／％Ｓで示さ
れるＫ値が１以上、８以下であり、Ｂ：０．００１〜０．０１％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物より成る組成を有する、熱間加工性に優れたＣｕ含有ス
テンレス鋼。
（３）重量％にて、Ｃ：０．０３％以下、Ｃｒ：２０〜２８％、Ｎｉ：４５
〜５７％、Ｃｕ：０．２〜３％、Ｍｏ：２．５〜８％、
ｓｏｌ、Ａｌ：０．０１〜０．３％、Ｓ：０．００３％
以下、Ｔｉ：１％以下およびＮｂ：１％以下のうちの１種また
は２種を含み、さらにＭｇ：０．０１８％以下およびＣａ：０．０３％
以下のうちの１種または２種を含み、かつＫ＝（１．３×％Ｍｇ＋０．８×％Ｃａ）／％Ｓで示さ
れるＫ値が１以上、８以下であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物より成る組成を有する、熱間加工性に優れたＣｕ含有ス
テンレス鋼。
（４）重量％にて、Ｃ：０．０３％以下、Ｃｒ：２０〜２８％、Ｎｉ：４５
〜５７％、Ｃｕ：０．２〜３％、Ｍｏ：２．５〜８％、
ｓｏｌ、Ａｌ：０．０１〜０．３％、Ｓ：０．００３％
以下、Ｔｉ：１％以下およびＮｂ：１％以下のうちの１種また
は２種を含み、さらにＭｇ：０．０１８％以下およびＣａ：０．０３％
以下のうちの１種または２種を含み、かつＫ＝（１．３×％Ｍｇ＋０．８×％Ｃａ）／％Ｓで示さ
れるＫ値が１以上、８以下であり、Ｂ：０．００１〜０．０１％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物より成る組成を有する、熱間加工性に優れたＣｕ含有ス
テンレス鋼。