(57)【要約】【課題】鋳造時のノズル閉塞がなく、熱間加工性及び溶接作業性に優れた溶接棒用二相ステンレス鋼線材の提供。【解決手段】Ｃ：０．００５〜０．１０％、Ｓｉ：０．２０〜２．００％、Ｍｎ：０．５０〜５．５０％、Ｎｉ：６．００〜１０．００％、Ｃｒ：２１．００〜２６．００％、Ｍｏ：０．０５〜４．００％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．００２５％以下、Ｎ：０．１０〜０．３０％、Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、Ｃａ：０．０００６〜０．００２５％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００３０％、Ｂ：０．００１０〜０．００６０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、ＤＦ値が３０〜６０％であり、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率が４０％以上、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率が２０％以下、Ｍｇ酸化物の個数比率がＡｌ・Ｍｇ酸化物の４倍以上（Ａｌ・Ｍｇ酸化物が０を含む）である、溶接棒用二相ステンレス鋼線材を採用する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学成分が質量％で、
Ｃ：０．００５〜０．１０％、
Ｓｉ：０．２０〜２．００％、
Ｍｎ：０．５０〜５．５０％、
Ｎｉ：６．００〜１０．００％、
Ｃｒ：２１．００〜２６．００％、
Ｍｏ：０．０５〜４．００％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．００２５％以下、
Ｎ：０．１０〜０．３０％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、
Ｃａ：０．０００６〜０．００２５％、
Ｍｇ：０．０００５〜０．００３０％、
Ｂ：０．００１０〜０．００６０％
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
下記式で表されるＤＦ値が３０〜６０％であり、
鋼中に存在する粒径１．０μｍ以上の介在物のうち、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率が４０％以上、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率が２０％以下、Ｍｇ酸化物の個数比率がＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率の４倍以上（Ａｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率が０の場合を含む）である、溶接棒用二相ステンレス鋼線材。
ＤＦ値＝７．２×（［Ｃｒ］＋０．８８［Ｍｏ］＋０．７８［Ｓｉ］＋２．２［Ｔｉ］＋２．３［Ｖ］）−８．９×（［Ｎｉ］＋０．０３［Ｍｎ］＋０．７２［Ｃｕ］＋２２［Ｃ］＋２１［Ｎ］）−４４．９
ただし、上記式における元素記号は当該元素の含有率（質量％）であり、当該元素を含まない場合は０を代入する。
【請求項２】
更に、質量％で、
Ｖ：１．００％以下、
Ｔｉ：０．００５％以下、
Ｃｕ：０．５０％以下
のうちの１種または２種以上を含む、請求項１に記載の溶接棒用二相ステンレス鋼線材。
【請求項３】
更に、質量％で、
ＲＥＭ：０．０１００％以下、
Ｔａ：０．００１０〜０．１０００％、
のうちの１種または２種を含む、請求項１または請求項２に記載の溶接棒用二相ステンレス鋼線材。
【請求項４】
化学成分が質量％で、
Ｃ：０．００５〜０．１０％、
Ｓｉ：０．２０〜２．００％、
Ｍｎ：０．５０〜５．５０％、
Ｎｉ：６．００〜１０．００％、
Ｃｒ：２１．００〜２６．００％、
Ｍｏ：０．０５〜４．００％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．００２５％以下、
Ｎ：０．１０〜０．３０％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、
Ｃａ：０．０００６〜０．００２５％、
Ｍｇ：０．０００５〜０．００３０％、
Ｂ：０．００１０〜０．００６０％
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
下記式で表されるＤＦ値が３０〜６０％であり、
鋼中に存在する粒径１．０μｍ以上の介在物のうち、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率が４０％以上、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率が２０％以下、Ｍｇ酸化物の個数比率がＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率の４倍以上（Ａｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率が０の場合を含む）である、溶接棒用二相ステンレス鋼線。
ＤＦ値＝７．２×（［Ｃｒ］＋０．８８［Ｍｏ］＋０．７８［Ｓｉ］＋２．２［Ｔｉ］＋２．３［Ｖ］）−８．９×（［Ｎｉ］＋０．０３［Ｍｎ］＋０．７２［Ｃｕ］＋２２［Ｃ］＋２１［Ｎ］）−４４．９
ただし、上記式における元素記号は当該元素の含有率（質量％）であり、当該元素を含まない場合は０を代入する。
【請求項５】
更に、質量％で、
Ｖ：１．００％以下、
Ｔｉ：０．００５％以下、
Ｃｕ：０．５０％以下
のうちの１種または２種以上を含む、請求項４に記載の溶接棒用二相ステンレス鋼線。
【請求項６】
更に、質量％で、
ＲＥＭ：０．０１００％以下、
Ｔａ：０．００１０〜０．１０００％
のうちの１種または２種を含む、請求項４または請求項５に記載の溶接棒用二相ステンレス鋼線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接棒用二相ステンレス鋼線材及び溶接棒用二相ステンレス鋼線に関する。
【背景技術】
【０００２】
二相ステンレス鋼は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏを主要元素とし、フェライトとオーステナイトの相比率が約５０％となるように調整して、靱性、耐食性を確保したステンレス鋼である。二相ステンレス鋼を溶接する場合、ガスシールドアーク溶接法が用いられる。ガスシールドアーク溶接法は、非消耗電極式と消耗電極式とに大別される。このうち、消耗電極式の溶接法である、ガスメタルアーク（Ｇａｓ  Ｍｅｔａｌ  Ａｒｃ、略してＧＭＡ）溶接法は、溶接ワイヤを電極とし、溶融したワイヤと溶融した母材とで溶接金属を形成させることにより溶接する方法である。
【０００３】
ＧＭＡ溶接法では、溶接時のスパッタの発生を抑制するため、Ｃａ量を低減させた二相ステンレス鋼からなる溶接棒が用いられる場合がある。しかし、鋼中のＣａ量が低減すると、介在物の改質が進まず、スピネル系の介在物（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３系）が増大して、鋼の連続鋳造時にタンディッシュに溶鋼を送るノズルが閉塞しやすい問題がある。また、Ｃａ量が低減することで、Ｃａ系の介在物の個数密度が低下する。Ｃａ系の介在物には、鋼中のＳ（硫黄）を固定化して無害化する作用を有するものがあるが、Ｃａ量が低減すると、Ｓを固定化する介在物量が減少して鋼中の固溶Ｓが増大し、これにより、熱間圧延時に割れが発生する場合がある。このため、ノズル閉塞を防止し、熱間加工性に優れ、溶接作業性にも優れた二相ステンレス鋼からなる溶接棒が望まれている。
【０００４】
特許文献１には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｏ、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、鋼中に含まれる非金属介在物が、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｎＯ−Ａｌ２Ｏ３系酸化物、ＣａＯ濃度が４０ｍａｓｓ％以下のＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系酸化物のうちの１種または２種以上からなり、全非金属介在物に対するＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系酸化物の個数比率が４０％以下、全非金属介在物におけるＣａＯ濃度が１０ｍａｓｓ％以下、６０℃、２０％ＮａＣｌ水溶液中における孔食電位Ｖｃ’１０が６００ｍＶ（ｖｓＳＣＥ）以上である二相ステンレス鋼が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、ｓｏｌ．Ａｌ、Ｃａ、Ｂ、Ｎ、Ｏ、残部Ｆｅより成り、かつγ相割合が３０〜７０％である熱間加工性に優れた高耐食二相ステンレス鋼が記載されている。
【０００６】
特許文献１に記載の二相ステンレス鋼は、Ｃａ量が０．０００５質量％以下と低く、この鋼材を溶接棒に用いた場合には溶接時のスパッタが抑制されるが、一方で特許文献１の二相ステンレス鋼は、積極的にＭｇＯ系介在物やＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系介在物を析出させているため、鋼材の鋳造時にノズル閉塞を起こしやすく、生産性が劣る。また、特許文献１に記載された二相ステンレス鋼は、ＣａＯ含有介在物からＣａ成分が水溶液中に溶出して母材金属と介在物との間に隙間を形成し、この隙間を起点として孔食が発生して耐食性を劣化させることに鑑み、鋼中に含まれるＣａ濃度を０．０００５質量％以下に低減したものであり、溶接性については何ら検討されていない。
【０００７】
また、特許文献２に記載の高耐食二相ステンレス鋼は、Ｃａの濃度が高い鋼が含まれる。そのため、このステンレス鋼を溶接棒として溶接を行うと、スパッタが多く発生する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４８２４６４０号公報
【特許文献２】特公平７−１７９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鋳造時のノズル閉塞のおそれがなく、熱間加工性に優れ、更には溶接時の作業性にも優れた溶接棒用二相ステンレス鋼線材及び溶接棒用二相ステンレス鋼線を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
Ｃａを比較的多く含む鋼は、製鋼過程において介在物の改質が進み、スピネル系の介在物（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３系）の生成が抑制されて、鋳造時のノズル詰まりが防止されるが、Ｃａを多く含むため溶接時にスパッタが生成して溶接作業性が低下する。
一方、鋼中のＣａ量を低減すると、ノズル詰まりが発生するほか、スピネル系の介在物（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３系）の増大に伴い、Ｓ（硫黄）の固定化に有効なＣａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物が減少し、鋼中の固溶Ｓ量が増大し、熱間加工性が低下する。
更には、Ｓを吸収しやすいＳｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率が増大すると、固溶Ｓが減少することになるが、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物は加熱等によって容易に還元されやすく、溶接入熱により還元されて固溶Ｓを鋼中に放出させて、熱間加工性を低下させる。
【００１１】
以上の現象を知見した本発明者らが、溶接作業性、生産性及び熱間加工性を向上させるために鋭意検討したところ、Ｃａ量を０．０００６〜０．００２５％の範囲とし、鋼中に存在する介在物のうちのＣａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率、および、Ｍｇ酸化物の個数比率とＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率との比を所定の範囲にすることで、溶接作業性、生産性及び熱間加工性を向上させることに成功した。本発明の要旨は以下の通りである。
【００１２】
［１］  化学成分が質量％で、
Ｃ：０．００５〜０．１０％、
Ｓｉ：０．２０〜２．００％、
Ｍｎ：０．５０〜５．５０％、
Ｎｉ：６．００〜１０．００％、
Ｃｒ：２１．００〜２６．００％、
Ｍｏ：０．０５〜４．００％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．００２５％以下、
Ｎ：０．１０〜０．３０％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、
Ｃａ：０．０００６〜０．００２５％、
Ｍｇ：０．０００５〜０．００３０％、
Ｂ：０．００１０〜０．００６０％
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
下記式で表されるＤＦ値が３０．０〜６０．０％であり、
鋼中に存在する粒径１．０μｍ以上の介在物のうち、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率が４０％以上、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率が２０％以下、Ｍｇ酸化物の個数比率がＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率の４倍以上（Ａｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率が０の場合を含む）である、溶接棒用二相ステンレス鋼線材。
ＤＦ値＝７．２×（［Ｃｒ］＋０．８８［Ｍｏ］＋０．７８［Ｓｉ］＋２．２［Ｔｉ］＋２．３［Ｖ］）−８．９×（［Ｎｉ］＋０．０３［Ｍｎ］＋０．７２［Ｃｕ］＋２２［Ｃ］＋２１［Ｎ］）−４４．９
ただし、上記式における元素記号は当該元素の含有率（質量％）であり、当該元素を含まない場合は０を代入する。
［２］  更に、質量％で、
Ｖ：１．００％以下、
Ｔｉ：０．００５％以下、
Ｃｕ：０．５０％以下
のうちの１種または２種以上を含む、［１］に記載の溶接棒用二相ステンレス鋼線材。
［３］  更に、質量％で、
ＲＥＭ：０．０１００％以下、
Ｔａ：０．００１０〜０．１０００％
のうちの１種または２種を含む、［１］または［２］に記載の溶接棒用二相ステンレス鋼線材。
［４］  化学成分が質量％で、
Ｃ：０．００５〜０．１０％、
Ｓｉ：０．２０〜２．００％、
Ｍｎ：０．５０〜５．５０％、
Ｎｉ：６．００〜１０．００％、
Ｃｒ：２１．００〜２６．００％、
Ｍｏ：０．０５〜４．００％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．００２５％以下、
Ｎ：０．１０〜０．３０％、
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、
Ｃａ：０．０００６〜０．００２５％、
Ｍｇ：０．０００５〜０．００３０％、
Ｂ：０．００１０〜０．００６０％
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
下記式で表されるＤＦ値が３０．０〜６０．０％であり、
鋼中に存在する粒径１．０μｍ以上の介在物のうち、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率が４０％以上、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率が２０％以下、Ｍｇ酸化物の個数比率がＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率の４倍以上（Ａｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率が０の場合を含む）である、溶接棒用二相ステンレス鋼線。
ＤＦ値＝７．２×（［Ｃｒ］＋０．８８［Ｍｏ］＋０．７８［Ｓｉ］＋２．２［Ｔｉ］＋２．３［Ｖ］）−８．９×（［Ｎｉ］＋０．０３［Ｍｎ］＋０．７２［Ｃｕ］＋２２［Ｃ］＋２１［Ｎ］）−４４．９
ただし、上記式における元素記号は当該元素の含有率（質量％）であり、当該元素を含まない場合は０を代入する。
［５］  更に、質量％で、
Ｖ：１．００％以下、
Ｔｉ：０．００５％以下、
Ｃｕ：０．５０％以下
のうちの１種または２種以上を含む、［４］に記載の溶接棒用二相ステンレス鋼線。
［６］  更に、質量％で、
ＲＥＭ：０．０１００％以下、
Ｔａ：０．００１０〜０．１０００％
のうちの１種または２種を含む、［４］または［５］に記載の溶接棒用二相ステンレス鋼線。
上記において、Ａｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率が０の場合を含むとは、Ａｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率が０％の場合、Ｍｇ酸化物の個数比率が０％超であれば本発明に該当することを意味する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溶接性と熱間加工性の両方に優れた溶接棒用二相ステンレス鋼線材及び溶接棒用二相ステンレス鋼線を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態である溶接棒用二相ステンレス鋼線材（以下、線材と言う場合がある）及び溶接棒用二相ステンレス鋼線（以下、鋼線と言う場合がある）について説明する。
本実施形態の線材及び鋼線は、化学成分が質量％で、Ｃ：０．００５〜０．１０％、Ｓｉ：０．２０〜２．００％、Ｍｎ：０．５０〜５．５０％、Ｎｉ：６．００〜１０．００％、Ｃｒ：２１．００〜２６．００％、Ｍｏ：０．０５〜４．００％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．００２５％以下、Ｎ：０．１０〜０．３０％、Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、Ｃａ：０．０００６〜０．００２５％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００３０％、Ｂ：０．００１０〜０．００６０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、下記式で表されるＤＦ値が３０．０〜６０．０％であり、鋼中に存在する介在物のうち、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率が４０％以上、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率が２０％以下、Ｍｇ酸化物の個数比率がＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率の４倍以上（Ａｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率が０の場合を含む）である、線材及び鋼線である。
【００１５】
ＤＦ値＝７．２×（［Ｃｒ］＋０．８８［Ｍｏ］＋０．７８［Ｓｉ］＋２．２［Ｔｉ］＋２．３［Ｖ］）−８．９×（［Ｎｉ］＋０．０３［Ｍｎ］＋０．７２［Ｃｕ］＋２２［Ｃ］＋２１［Ｎ］）−４４．９
ただし、上記式における元素記号は当該元素の含有率（質量％）であり、当該元素を含まない場合は０を代入する。
【００１６】
また、本実施形態の線材及び鋼線は、更に質量％で、Ｖ：１．００％以下、Ｔｉ：０．００５％以下、Ｃｕ：０．５０％以下のうちの１種または２種以上を含んでもよく、更にはＲＥＭ：０．０１００％以下、Ｔａ：０．００１０〜０．１０００％のうちの１種または２種を含んでもよい。
【００１７】
以下、溶接棒用二相ステンレス鋼線材及び溶接棒用二相ステンレス鋼線の化学成分につて説明する。なお、以下の説明では特に断らない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【００１８】
Ｃ：０．００５〜０．１０％
Ｃは鋼中に存在する不可避的な元素であり、強力なオーステナイト化元素でもある。その含有量が０．１０％を超えると、溶接時および溶接再熱時にＣｒと結合し炭化物を形成するため、溶接金属の靭性及び耐食性が劣化する。そのため、Ｃの含有量を０．１０％以下とする。好ましくは０．０２５％以下である。また、過度に低減しようとすると逆に製造コストが増加し、また、強力なオーステナイト化元素であるＣが少ないと、ＤＦ値を著しく低下させるため、下限は０．００５％以上とすることが好ましい。更に好ましい下限は０．０１０％以上である。
【００１９】
Ｓｉ：０．２０〜２．００％
Ｓｉは二相ステンレス鋼の溶製時に脱酸剤として作用する元素であるが、熱間加工性確保の面から、２．００％以下にコントロールする必要がある。また、Ｓｉを極度に低減するためには精錬時のコスト増加を招くことから、下限を０．２０％以上とする。より顕著に改善できるという観点からは０．２０〜０．８０％にすることが好ましく、さらに好ましくは０．２０〜０．６０％の範囲である。
【００２０】
Ｍｎ：０．５０〜５．５０％
Ｍｎは脱酸剤であるとともに、熱間加工性を向上させる効果があり、ＳをＭｎＳとして固定してＦｅＳの生成による赤熱脆性の発生を防止するのに有効な元素であり、その効果を発揮させるためには０．５０％以上が必要である。しかし、多量に含有すると溶製中の耐火物溶損を増大させることや耐食性が劣化することになるので５．５０％以下としている。０．５０％未満とするには精錬工程におけるコスト増加を招くため、下限を０．５０％以上とすることが好ましい。より好ましくはＭｎを０．８０〜５．００％とする。
【００２１】
Ｎｉ：６．００〜１０．００％
Ｎｉはγ相を増加させる元素であり、さらに溶接金属の耐食性および靭性を改善する。また熱間加工割れを抑制する効果も持つ。これらの効果を得るために６．００％以上含有することが望ましい。一方でＮｉは高価な元素であり、過剰に添加することはコストアップにつながるため、上限を１０．００％以下とする。好ましくは、７．００〜９．００％である。
【００２２】
Ｃｒ：２１．００〜２６．００％
Ｃｒはステンレス鋼の基本元素で、溶接金属の耐食性の向上に寄与する。二相ステンレス鋼の高耐食性を確保するため、２１．００％以上を下限とする。一方で、Ｃｒは溶接部でのσ相の生成を促進し、溶接部の靭性低下に繋がるため、添加量を２６．００％以下とする。好ましくは２１．００〜２５．５０％であり、更に好ましくは２１．００〜２５．００％である。
【００２３】
Ｍｏ：０．０５〜４．００％
Ｍｏは耐食性向上に有効な元素であるばかりではなく、固溶強化の効果があり、０．０５％以上含有させる。しかし、４．００％を超えると熱間加工性が悪化するため、上限は４．００％以下にする。好ましくは０．１０〜４．００％である。
【００２４】
Ｐ：０．０４０％以下
Ｐは、鋼中に不可避的に含有される元素であり、鋼の熱間加工性を劣化させるため、０．０４０％以下に限定する。望ましくは０．０３０％以下である。
【００２５】
Ｓ：０．００２５％以下
Ｓは不可避的な不純物として含有される元素であり、熱間加工性を低下させて熱間圧延時の割れ欠陥を発生させやすくさせ、耐食性も劣化させるので、０．００２５％以下としている。望ましくは０．００１０％以下である。
【００２６】
Ｎ：０．１０〜０．３０％
Ｎはオーステナイトの安定化に寄与する作用を有する元素であり、同時に耐食性および強度向上に効果的な元素であるので、０．１０％以上必要である。しかし、多量に含有すると、熱間加工性起因の表面疵の問題が発生するので、上限を０．３０％以下とする。好ましくは０．１２〜０．３０％であり、更に好ましくは０．１４〜０．３０％である。
【００２７】
Ａｌ：０．００５〜０．０８０％
Ａｌは脱酸剤としての効果を有する元素であり、脱酸剤として作用させる場合には０．００５％以上含有させる。しかし、Ａｌを過剰に含有すると有害なスピネル系の酸化物（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３系介在物）が多量に生成し、鋳造時にノズル閉塞を誘発させるため、０．０８０％以下とする。より好ましくは０．０６０％以下である。更に好ましくは０．０５０％以下である。
【００２８】
Ｃａ：０．０００６〜０．００２５％
ＣａはＳを固定して熱間加工性を改善できるので、その効果を得るためには０．０００６％以上含有させる。しかし、多量に含有させると有害なスピネル系の酸化物（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３系介在物）が多量に生成し、鋳造時にノズル閉塞を誘発させるため、上限を０．００２５％以下とする。より好ましくは、０．００１０〜０．００２０％とする。
【００２９】
Ｍｇ：０．０００５〜０．００３０％
Ｍｇは熱間加工性を改善させる元素であり、また、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物やＭｇ系酸化物の増大に寄与するため、０．０００５％以上を含有させる。一方で、Ｍｇの含有率が０．００３０％を超えると、逆に熱間加工性を低下させるため、上限を０．００３０％以下とする。
【００３０】
Ｂ：０．００１０〜０．００６０％
Ｂは、熱間加工性を改善させる元素であり、０．００１０％以上を含有させる。一方で、０．００６０％超の含有は耐食性が劣化するため、上限を０．００６０％以下とする。望ましくは０．００１５〜０．００２５％である。
【００３１】
上記化学成分の残部は、Ｆｅ及び不純物である。ここで、不純物とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。ただし、本発明においては、不純物のうち、Ｐ及びＳについては、上述のように、上限を規定する必要がある。
【００３２】
また、本実施形態の溶接棒用二相ステンレス鋼線材及び溶接棒用二相ステンレス鋼線は、更に質量％で、Ｖ：１．００％以下、Ｔｉ：０．００５％以下、Ｃｕ：０．５０％以下のうちの１種または２種以上を含んでもよい。更には、ＲＥＭ：０．０１００％以下、Ｔａ：０．００１０〜０．１０００％の１種または２種を含んでもよい。これらの元素を含まない場合のこれらの元素の下限値は０％である。
【００３３】
Ｖ：１．００％以下
Ｔｉ：０．００５％以下
Ｖ、Ｔｉは、フェライト相率の調整（ＤＦ値の調整）のために含有してもよい。また、Ｔｉは原料スクラップ由来として混入する場合がある。ただし、Ｖ、Ｔｉが過剰に含有させると、溶接後の溶接金属の靱性が低下するので、Ｖの上限を１．００％以下とし、Ｔｉの上限を０．００５％以下とする。
【００３４】
Ｃｕ：０．５０％以下
Ｃｕは、Ｖ、Ｔｉと同様に、フェライト相率の調整（ＤＦ値の調整）のために含有してもよい。また、Ｃｕは原料スクラップ由来として混入する場合がある。ただし、Ｃｕが過剰に含有させると、熱間加工性が低下するので、Ｃｕの上限は０．５０％以下とする。
【００３５】
ＲＥＭ：０．０１００％以下
ＲＥＭ（希土類金属：Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ  Ｍｅｔａｌ）は、Ｓと親和性が高いのでＳ固定元素として作用して熱間加工性の向上が見込める。ただし、ＲＥＭを過剰に含有するとノズル閉塞の原因となるため、上限を０．０１００％以下とする。なおＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドからなる合計１７元素を指し、ＲＥＭの含有量は、これらの１７元素の合計含有量を意味する。
【００３６】
Ｔａ：０．００１０〜０．１０００％
Ｔａは、Ｓと親和性が高いのでＳ固定元素として作用して熱間加工性の向上が見込めるため、０．００１０％以上を含有させるとよい。ただし、過剰な添加は靱性の低下を招くので、上限を０．１０％以下とする。
【００３７】
ＤＦ値：３０．０〜６０．０％
また、上述してきた鋼の化学成分の含有量は、下記式で表されるＤＦ値で３０．０〜６０．０％の範囲となるように調整する必要がある。ＤＦ値とは、鋼中のフェライト相量を推測する数値であり、下記式は、種々成分量を変更して製造した本発明に係る二相ステンレス鋼とそのフェライト相量との関係を回帰して求めたものである。ＤＦ値が３０．０％を下回ると熱間加工性が劣化するため、下限を３０．０％とする。一方ＤＦ値が６０．０％を超えた場合にも熱間加工性の劣化を招く。好ましくは、４５．０〜５５．０％の範囲である。
【００３８】
ＤＦ値＝７．２×（［Ｃｒ］＋０．８８［Ｍｏ］＋０．７８［Ｓｉ］＋２．２［Ｔｉ］＋２．３［Ｖ］）−８．９×（［Ｎｉ］＋０．０３［Ｍｎ］＋０．７２［Ｃｕ］＋２２［Ｃ］＋２１［Ｎ］）−４４．９
ただし、上記式における元素記号は当該元素の含有率（質量％）であり、当該元素を含まない場合は０を代入する。
【００３９】
次に、本実施形態の線材及び鋼線に含まれる介在物について説明する。
本実施形態の線材及び鋼線の組織中には様々な種類及びサイズの介在物が含まれるが、特に、粒径１．０μｍ以上の介在物のうち、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率が４０％以上、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率が２０％以下、Ｍｇ酸化物の個数比率がＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率の４倍以上であることが好ましい。
介在物の粒径を１．０μｍ以上とした理由は、比較的粒径が大きな介在物ほど、鋳造時のノズル詰まり、熱間加工性及び溶接作業性に影響を及ぼすためである。
【００４０】
Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物は、Ｏ（酸素）を除き、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇを合計で９０質量％以上含む介在物である。Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇはそれぞれ、例えば、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯといった形態で含まれる。Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の析出量が増えると、スピネル系の介在物（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３系）の生成が抑制され、鋼鋳造時のノズル閉塞が抑制されるようになる。また、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物は鋼中のＳを固定化する性質があり、固溶Ｓを低減して熱間加工性を向上させる。組織中に含まれる介在物のうち、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率は４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが更に好ましい。Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率が４０％未満になると、スピネル系の介在物（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３系）の個数が増大し、鋼鋳造時のノズル閉塞を防止できなくなる。また、熱間加工性が低下する。
【００４１】
Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物は、Ｏ（酸素）を除き、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅを合計で７５質量％以上含む介在物である。Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅはそれぞれ、例えば、ＳｉＯ２、ＭｎＯ、ＣｒＯ、ＦｅＯといった形態で含まれる。Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物は、固溶Ｓを固定化する性質があるが、その一方で、加熱等によって容易に還元されやすい。このため、溶接入熱を受けると、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物によって固定化されていたＳが、鋼中に放出される。これにより、鋼中の固溶Ｓが増大して熱間加工性を低下させる。従って、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物は少ない方がよい。よって、組織中に含まれる介在物のうち、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率は２０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましく、５％以下であることが更に好ましい。Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率が２０％超になると熱間加工性が低下する。
【００４２】
また、本実施形態の線材及び鋼線においては、Ｍｇ酸化物の個数比率がＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率の４倍以上（Ａｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率が０の場合を含む）であることが好ましい。Ａｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率が０の場合を含むとは、Ａｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率が０％の場合、Ｍｇ酸化物の個数比率が０％超であれば本発明鋼に該当することを意味する。Ｍｇ酸化物は、Ｏ（酸素）を除き、Ｍｇを８０質量％以上含む介在物である。Ｍｇは主にＭｇＯの形態で含まれる。また、Ａｌ・Ｍｇ酸化物はスピネル系の介在物であり、Ｏ（酸素）を除き、Ｍｇ、Ａｌを８０質量％以上含み、かつＡｌとＭｇの比［Ａｌ］／［Ｍｇ］が１．５〜２．５である介在物である。ＡｌはＡｌ２Ｏ３の形態で含まれ、ＭｇはＭｇＯの形態で含まれる。Ｍｇ酸化物は、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物と同様に、析出量が増えることでスピネル系の介在物（Ａｌ・Ｍｇ酸化物）の生成を抑制させ、鋼鋳造時のノズル閉塞が防止されるようになる。また、熱間加工性も向上する。そこで、本実施形態では、Ｍｇ酸化物の個数比率をＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率の４倍以上とする。４倍未満では、ノズル閉塞が防止できず、また、熱間加工性が悪化するので好ましくない。
【００４３】
上記以外にも、本実施形態の線材及び鋼線の組織中には様々な介在物が存在するが、これらについては本発明では特に規定しない。
【００４４】
以下、介在物の測定方法について説明する。線材または鋼線において伸線方向の任意の水平方向の断面を観察し、粒径が１．０μｍ以上の介在物を無作為に２０個選び、これを母集団とし、母集団に含まれる介在物をＳＥＭ−ＥＤＳで分析することで、介在物の種類と個数を同定する。その結果から、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物、Ｍｇ酸化物及びＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数を求め、更に個数比率を求める。たとえば、２０個の母集団から４個のＣａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物が見つかった場合には、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率は４／２０×１００＝２０％とする。
但し、ＭｇＯやＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３は、単独で存在する場合もあれば、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物内に存在する場合もある。そこで、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物中に粒径１．０μｍ以上のＭｇＯあるいはＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３が存在する場合には、ＭｇＯはＣａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物およびＭｇ酸化物としてそれぞれカウントし、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３はＣａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物及びＡｌ・Ｍｇ酸化物としてカウントする。
【００４５】
次に、本実施形態の線材の製造方法について説明する。一次精錬においてＳｉまたはＡｌで脱酸処理を行い、溶鋼中Ｔ．Ｏを０．００５０％以下にした後、二次精錬においてＣａを添加する。この際、Ｃａの添加形態は特に限定しないが、金属ＣａやＣａ合金の形で添加することが挙げられる。これにより、介在物の組成を本発明範囲に調整することができる。
【００４６】
介在物の組成が調整された溶鋼は、鋳造ノズルによってタンディッシュに注入され、鋳型にて鋳造されて鋳片とされる。鋳片を熱間圧延することにより、本実施形態の線材を製造する。また、例えば、線材に対して1次伸線加工を行ったのち、１０００〜１１００℃のストランド熱処理を行い、２次伸線加工を行うことで、本実施形態の鋼線を製造する。
但し、本発明の製造方法はこれに限定されるものではなく、本発明の効果が得られる範囲で適宜設定することが出来る。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例について説明する。なお、実施例の条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００４８】
表１に示す化学成分を有する溶鋼を鋳造ノズルからタンディッシュに注入し、鋳型によって鋳造して鋳片とし、更に鋳片を熱間圧延することで、線径５．５ｍｍの線材を製造した。更に、得られた線材に対して1次伸線加工を行ったのち、１０００〜１１００℃のストランド熱処理を行い、２次伸線加工を行うことで、線径１．０ｍｍの鋼線を製造した。なお、介在物の析出量の調整は、溶鋼の一次精錬においてＳｉまたはＡｌで脱酸処理を行い、溶鋼中Ｔ．Ｏを調整後、二次精錬においてＣａを添加することで調整した。また、熱間圧延は、鋳片を１１００℃に加熱し、圧延開始温度１０８０℃、圧延終了温度１０５０℃、総減面率９９．９％の条件で行った。そして、鋳造時のノズル閉塞性、熱間加工性、鋼線を溶接棒として溶接した場合の溶接作業性について評価した。結果を表２に示す。
【００４９】
鋳造時のノズル閉塞性は、ノズルの詰まりの有無を確認し、以下の評価基準で評価した。
○：ノズル閉塞なし
×：ノズル閉塞傾向により連続鋳造不可
【００５０】
熱間加工性は、熱間圧延後の線材の表面疵の有無を確認し、以下の評価基準で評価した。
○：疵なし
×：０．１５ｍｍ以上の深さの表面疵あり
【００５１】
溶接作業性は、以下の方法により評価した。
銅製の捕集箱内で、二相ステンレス鋼板（ＮＳＳＣ２１２０、新日鐵住金ステンレス（株）製）上に、ビードオンプレートで、溶接電流１５０Ａ、電圧２４Ｖ、溶接速度３０ｃｍ／ｍｉｎ、シールドガス１００％ＣＯ２（２０ｌ／ｍｉｎ）、及び予熱なしの条件で、試験対象となる鋼線からなる溶接棒を用いて、１分間、溶接ビードを作製した。この溶接ビードの作成の間に箱内に飛散したスパッタの有無を評価した。評価基準は以下の通りである。
【００５２】
○：スパッタの発生なし
×：スパッタの発生あり
【００５３】
また、介在物の存在割合については、線材を評価用の試料とし、伸線方向の任意の水平方向の断面を観察し、粒径１．０μｍ以上の介在物を無作為に２０個を選定し、各介在物をＳＥＭ−ＥＤＳで分析することで、介在物の種類と個数を同定した。その結果から、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物、Ｍｇ酸化物及びＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数を求め、更に個数比率を求めた。ＭｇＯやＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３については、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物中に粒径１．０μｍ以上のＭｇＯあるいはＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３が存在する場合には、ＭｇＯはＣａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物およびＭｇ酸化物としてそれぞれカウントし、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３はＣａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物及びＡｌ・Ｍｇ酸化物としてカウントした。また、Ａｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率が０％であり、Ｍｇ酸化物の個数比率が０％超の場合は、本発明鋼に該当するものとする。表２における「Ｍｇ酸化物／Ａｌ・Ｍｇ酸化物」は、Ｍｇ酸化物の個数比率とＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率の比を示す。
結果を表２に示す。
【００５４】
【表１】
2018171640.tif 000002
【００５５】
【表２】
2018171640.tif 000003
【００５６】
表１及び表２に示すように、試験Ｎｏ．１〜８、１７〜１９は、化学成分及び介在物の個数比率が本発明範囲を満たしており、ノズル閉塞性、熱間加工性、溶接作業性がいずれも良好だった。
試験Ｎｏ．９は、ＤＦ値が３０．０％未満となり、熱間加工性及び溶接作業性が悪化した。
試験Ｎｏ．１０は、ＤＦ値が６０．０％超となり、熱間加工性が悪化した。
試験Ｎｏ．１１は、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率が４０％未満になり、ノズル詰まりは起きなかったが、熱間加工性が悪化した。
試験Ｎｏ．１２は、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率が２０％超になり、ノズル詰まりは起きなかったが、熱間加工性が悪化した。
試験Ｎｏ．１３は、Ｍｇ酸化物の個数比率がＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率の４倍未満になり、ノズル詰まりが発生した。
試験Ｎｏ．１４は、Ｓ量が０．００２５％を超えており、熱間加工性が悪化した。
試験Ｎｏ．１５は、Ｃａ量が０．０００６％未満になっており、また、Ｍｇ酸化物の個数比率がＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率の４倍未満になり、ノズル詰まりが発生した。
試験Ｎｏ．１６は、Ｃａ量が０．００２５％を超えており、溶接作業性が悪化した。
【００５７】
以上説明したように、化学成分が所定の範囲を満たし、ＤＦ値が３０．０〜６０．０％であり、Ｃａ・Ａｌ・Ｍｇ系酸化物の個数比率が４０％以上、Ｓｉ・Ｍｎ・Ｃｒ・Ｆｅ系酸化物の個数比率が２０％以下、Ｍｇ酸化物の個数比率がＡｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率の４倍以上（Ａｌ・Ｍｇ酸化物の個数比率が０の場合を含む）である線材及び鋼線は、溶接作業性、生産性及び熱間加工性に優れることがわかる。