(57)【要約】【要  約】【課  題】  溶製工程で生成する非金属介在物が表面品質や材料特性に及ぼす影響を無害化するフェライト系ステンレス鋼の高清浄化方法を提供する。【解決手段】  Crを９〜35質量％含有するフェライト系ステンレス鋼の溶製工程で、溶鋼中のCaおよびREM の含有量を合計0.0001〜0.0010質量％に調整する。【選択図】        図１
2006097064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Crを９〜35質量％含有するフェライト系ステンレス鋼の溶製工程で、溶鋼中のCaおよびREM の含有量を合計0.0001〜0.0010質量％に調整することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼の高清浄化方法。
【請求項２】
前記フェライト系ステンレス鋼の溶製工程で、スラグ中の Al2Ｏ3 濃度を10質量％未満とし、かつスラグの塩基度を 2.0未満に調整することを特徴とする請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼の高清浄化方法。
【請求項３】
前記REM が、LaおよびCeであることを特徴とする請求項１または２に記載のフェライト系ステンレス鋼の高清浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来よりも非金属介在物を一層無害化し、フェライト系ステンレス鋼の表面品質と材料特性の向上を達成できるフェライト系ステンレス鋼の高清浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にステンレス鋼の非金属介在物の清浄化は、ＡＯＤ，ＶＯＤ等の２次精錬炉にて行なわれる。ステンレス鋼は厳格な表面品質が要求される鋼種であるから、 Al2Ｏ3 系の硬質な非金属介在物を低減しなければならない。そのため、還元剤としてAlを使用せずSiを溶鋼に添加し、塩基性スラグの存在下で不活性ガスの吹き込み等を行なうことによって溶鋼を強攪拌し、脱酸反応を促進するとともに、非金属介在物を浮上させて除去する清浄化技術が知られている。
【０００３】
しかしながら、還元剤として添加されたSiによって、スラグや耐火物中に存在する Al2Ｏ3 が還元され、Alが溶鋼中に混入する。さらに、そのAlは溶鋼中で再酸化し、 Al2Ｏ3 を含有する硬質な非金属介在物を生成する。その結果、ステンレス鋼の表面欠陥が増加するばかりでなく、材料特性が著しく低下する。
【０００４】
そこで、スラグ中の Al2Ｏ3 濃度を低減する技術が提案されている。たとえば特開平3-267312号公報には、スラグの塩基度が 1.5〜2.5 を満足するように調整し、かつスラグ中の Al2Ｏ3 濃度を５質量％以下にする技術が開示されている。なお、スラグの塩基度とは、スラグ中のCaＯ濃度（質量％）を（％CaＯ），SiＯ2 濃度（質量％）を（％SiＯ2 ）として、（％CaＯ）／（％SiＯ2 ）で算出される値を指す。
【０００５】
従来から、この特開平3-267312号公報に開示されているような、スラグの組成を調整することによってスラグ中の Al2Ｏ3 濃度を低減し、 Al2Ｏ3 の還元反応を抑制する技術が種々検討されている。スラグ中の Al2Ｏ3 濃度を低減すれば、Al2Ｏ3 系の硬質な非金属介在物を減少できる。
【０００６】
ところが近年、薄肉のステンレス鋼板の需要が増大し、表面品質や材料特性の要求がさらに厳しくなっている。そのため、従来のようなスラグ組成の調整だけでは、薄肉ステンレス鋼板に要求される表面品質や材料特性を十分に満たすのは困難である。
【特許文献１】特開平6-267312号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼中の非金属介在物がもたらす上記の問題点を解決するため、溶製工程で生成する非金属介在物が表面品質や材料特性に及ぼす影響を無害化するフェライト系ステンレス鋼の高清浄化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、Crを９〜35質量％含有するフェライト系ステンレス鋼の溶製工程で、溶鋼中のCaおよび希土類元素（以下、REM という）の含有量を合計0.0001〜0.0010質量％に調整するフェライト系ステンレス鋼の高清浄化方法である。
【０００９】
本発明のフェライト系ステンレス鋼の高清浄化方法においては、フェライト系ステンレス鋼の溶製工程で、スラグ中の Al2Ｏ3 濃度を10質量％未満とし、かつスラグの塩基度を 2.0未満に調整することが好ましい。また、REM としてLaおよびCeを使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フェライト系ステンレス鋼の溶製工程で生成する非金属介在物が表面品質や材料特性に及ぼす影響を無害化し、良好な表面品質や材料特性を有するフェライト系ステンレス鋼を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼の溶製工程で生成する硬質な Al2Ｏ3 系非金属介在物を軟質化し、無害な非金属介在物の組成に変換するべく実験を重ねて検討し、以下の知見を得た。
【００１２】
２次精錬におけるスラグとメタルの反応が顕著な場合（たとえばＶＯＤ等の底吹きガス攪拌を行なう２次精錬）は、スラグの塩基度（＝（％CaＯ）／（％SiＯ2 ））やスラグ中の Al2Ｏ3 濃度を低下させても、溶鋼中に存在するSiとの平衡状態に到達するまでAlが耐火物やスラグから溶鋼中に混入する。これは、耐火物やスラグ中で酸化物（すなわち Al2Ｏ3 ）として存在するAlが、溶鋼に添加される還元剤によって還元されて溶鋼中に混入することによって生じる現象である。Alはさらに溶鋼中で再酸化し、 Al2Ｏ3 を含有する硬質な非金属介在物が生成される。
【００１３】
そこで本発明者らは、従来からスラグの塩基度やスラグ中の Al2Ｏ3 濃度を調整する技術で用いられる元素（すなわちCa，Si，Al）と希土類元素（すなわちREM ）との相互作用に着目し、フェライト系ステンレス鋼の溶製工程でREM としてLaとCeを溶鋼に添加し、さらに所定の厚さに圧延した後、非金属介在物の形状や組成を調査した。図１は、圧延後の非金属介在物の形状を模式的に示す断面図である。図１中のｄ1 は厚さの最大値であり、ｄ2 は長さの最大値である。
【００１４】
非金属介在物を分析した結果、組成はSiＯ2 −MnＯ− Al2Ｏ3 −CaＯ− La2Ｏ3 − Ce2Ｏ3 の複合酸化物であり、溶鋼中のCaと REM（すなわちLaとCe）の含有量に応じて、CaＯ， La2Ｏ3 ，Ce2Ｏ3 の濃度が変化することが判明した。さらに、非金属介在物中のCaＯ， La2Ｏ3 ，Ce2Ｏ3 の濃度の変化に伴ってｄ2 ／ｄ1 値も変化する現象が認められた。図２は、非金属介在物中のCaＯ， La2Ｏ3 ， Ce2Ｏ3 の合計濃度とｄ2 ／ｄ1 値との関係を示すグラフである。ｄ2 ／ｄ1 値は、各分析試料からそれぞれ10〜15個ずつ選択した非金属介在物のｄ1 およびｄ2 を測定して求めたｄ2 ／ｄ1 値の平均値である。
【００１５】
図２から明らかなように、非金属介在物中のCaＯ， La2Ｏ3 ，Ce2Ｏ3 の合計濃度が高いほど、ｄ2 ／ｄ1 値が大きくなる。ｄ2 ／ｄ1 値は圧延による伸延性を示す指標であり、ｄ2 ／ｄ1 値が大きい方が、伸延性が高いことを意味する。
【００１６】
特に非金属介在物中のCaＯ， La2Ｏ3 ，Ce2Ｏ3 の合計濃度が10質量％以上になると、ｄ2 ／ｄ1 値が大幅に向上（すなわち非金属介在物の伸延性が飛躍的に向上）する。これは、従来の技術で生成される非金属介在物の組成がSiＯ2 −MnＯ− Al2Ｏ3 の複合酸化物であったのに対して、本発明では、その複合酸化物にCaＯ− La2Ｏ3 − Ce2Ｏ3 が加わり、非金属介在物の融点が低下することによって現われる現象である。したがって、非金属介在物中のCaＯ， La2Ｏ3 ，Ce2Ｏ3 の合計濃度が高いほど、非金属介在物の融点が低下し、ｄ2 ／ｄ1 値が大きくなる。
【００１７】
フェライト系ステンレス鋼板の表面近傍にAl2Ｏ3 系の硬質な非金属介在物が存在する場合は、それを起点として表面疵等の欠陥を誘発する。しかし上記した通り、CaＯ− La2Ｏ3 −Ce2Ｏ3 が加わることによって非金属介在物が軟質化するので、フェライト系ステンレス鋼板の表面に欠陥が生じるのを抑制できる。
【００１８】
本発明を適用するフェライト系ステンレス鋼板は、Cr含有量が９質量％では、表面の腐食など耐食性が低下する。一方、35質量％を超えると、脆化などによる機械的特性が低下する。したがって、Cr含有量が９〜35質量％の範囲内を満足する必要がある。
【００１９】
非金属介在物中のCaＯ， La2Ｏ3 ，Ce2Ｏ3 の合計濃度を高めるためには、フェライト系ステンレス鋼の溶製工程でCa，La，Ceを添加して、溶鋼中のCa，La，Ceの含有量を増加させる必要がある。図３は、溶鋼中のCa，La，Ceの合計含有量と非金属介在物中のCaＯ， La2Ｏ3 ， Ce2Ｏ3 の合計濃度との関係を示すグラフである。
【００２０】
図３から明らかなように、溶鋼中のCa，La，Ceの含有量が増加すると、非金属介在物中のCaＯ， La2Ｏ3 ， Ce2Ｏ3 の合計濃度が高くなる。図２にて説明した通り、非金属介在物が軟質化するためには非金属介在物中のCaＯ， La2Ｏ3 ，Ce2Ｏ3 の合計濃度を10質量％以上とする必要がある。したがって図３から、溶鋼中のCa，La，Ceの合計含有量を１質量ppm 以上とすることによって非金属介在物を軟質化できることが分かる。
【００２１】
一般にREM は、LaやCeに限らず、硫化物を生成し易い元素である。またCaも硫化物を生成し易い。そのため溶鋼中のCaとREM の合計含有量が10質量ppm を超えると、多量の硫化物が生じて、フェライト系ステンレス鋼中に分散する。その硫化物が発錆の起点なり、フェライト系ステンレス鋼板の表面品質が劣化する。したがって、溶鋼中のCa，La，Ceの合計含有量を10質量ppm 以下とする必要がある。
【００２２】
次に、スラグの塩基度とｄ2 ／ｄ1 値との関係を示すグラフを図４に示す。図４のデータは、スラグの塩基度を1.0〜2.0 ，スラグ中の Al2Ｏ3 濃度を10質量％とし、溶鋼中のCa，La，Ceの合計含有量を10質量ppm にして測定した値である。ｄ2 ／ｄ1 値は図２と同様であるから説明を省略する。
【００２３】
図４から明らかなように、スラグの塩基度が 1.5未満では、スラグの塩基度が大きくなるにつれて非金属介在物のｄ2 ／ｄ1 値が大きくなり、スラグの塩基度が 1.5以下〜 2.0未満の範囲では、ｄ2 ／ｄ1 値がほぼ一定になる傾向が認められる。しかしスラグの塩基度が 2.0以上では、ｄ2 ／ｄ1 値は著しく低下する。
【００２４】
既に説明した通り、スラグの塩基度が高くなると、スラグ中の Al2Ｏ3 が還元され易くなり、Alがスラグから溶鋼中に混入する。このAlが溶鋼中で再酸化し、 Al2Ｏ3 を含有する硬質な非金属介在物が生成される。
【００２５】
しかしスラグの塩基度が 2.0未満の範囲では、Ca，La，Ceによる非金属介在物の軟質化効果が発揮されて、ｄ2 ／ｄ1 値が高い水準に維持される。一方、スラグの塩基度が 2.0以上では、 Al2Ｏ3 による非金属介在物の硬質化が、Ca，La，Ceによる軟質化を凌駕するので、ｄ2 ／ｄ1 値が著しく低下する。したがって、スラグの塩基度は 2.0未満とするのが好ましい。
【００２６】
このような Al2Ｏ3 による非金属介在物の硬質化を抑制するためには、スラグ中の Al2Ｏ3 濃度を低減するのが好ましい。ところが Al2Ｏ3 は耐火物やスラグにも含有される物質であるから、 Al2Ｏ3 が不可避的に混入する濃度として Al2Ｏ3 濃度を10質量％未満に維持するのが好ましい。
【００２７】
以上に説明した通り、本発明によれば、フェライト系ステンレス鋼の溶製工程で溶鋼中に REM（たとえばLa，Ce）とCaを添加することによって、非金属介在物を低融点化（すなわち軟質化）し、その伸延性を高めることができる。その結果、非金属介在物に起因する表面品質や材料特性の劣化を防止（すなわち無害化）することが可能である。
【実施例】
【００２８】
Crを16質量％含有するフェライト系ステンレス鋼（160ton）をＶＯＤにて精錬し、Caおよび REM（すなわちLa,Ce）を添加した。その添加量は表１に示す通りである。スラグの塩基度は、いずれも 1.1〜2.2 の範囲内に維持した。また、スラグ中の Al2Ｏ3 濃度は 8.0〜11.0質量％に調整した。次いで、その溶鋼を連続鋳造し、さらに熱間圧延を施して板状に加工した。
【００２９】
得られたフェライト系ステンレス鋼板から試料を採取して、それぞれ非金属介在物の形状と組成を調査した。非金属介在物の形状は２次電子顕微鏡（いわゆるＳＥＭ）を用いてｄ1 とｄ2 を測定し、組成はエネルギー分散型Ｘ線分析装置（いわゆるＥＤＸ）を用いて成分を分析した。その結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2006097064.tif 000003
【００３１】
表１中の比較例は、溶鋼中のCa，REM の合計含有量が本発明の範囲を外れる例であり、発明例は、溶鋼中のCa，REM の合計含有量が本発明の範囲を満足する例である。また、非金属介在物のｄ2 ／ｄ1 値は、各試料からそれぞれ15個ずつ選択した非金属介在物の
ｄ1 およびｄ2 を測定して求めたｄ2 ／ｄ1 値の平均値である。
【００３２】
表１から明らかなように、比較例では非金属介在物のｄ2 ／ｄ1 値が２〜3.2 であったのに対して、発明例ではｄ2 ／ｄ1 値が大幅に改善されて９〜19.6であった。
【００３３】
このようにして本発明によれば、フェライト系ステンレス鋼の伸延性が向上することが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】圧延後の非金属介在物の形状を模式的に示す断面図である。
【図２】非金属介在物中のCaＯ， La2Ｏ3 ，Ce2Ｏ3 の合計濃度とｄ2 ／ｄ1 値との関係を示すグラフである。
【図３】溶鋼中のCa，La，Ceの合計含有量と非金属介在物中のCaＯ， La2Ｏ3 ，Ce2Ｏ3 の合計濃度との関係を示すグラフである。
【図４】スラグの塩基度とｄ2 ／ｄ1 値との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006097064.tif 000006
【図４】
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