(57)【要約】【課題】表面疵の発生が抑制されて、品質が良好であるＦｅ−Ｃｒ系マルテンサイトステンレス棒鋼が得られ、歩留も向上する製造方法の提供。【解決手段】Ｃの含有量が０．０５質量％以上０．１５質量％以下であり、下記数式（１）で表されるＮｉバランスＸが０以上となるように、溶鋼が調製され、溶鋼は鋳造されて、鋼塊が得られる。この鋼塊は加熱温度１２００℃以上１３００℃以下で加熱され、分塊圧延に供され、さらに製品圧延される。  Ｘ＝Ｎｉ＋２７Ｃ＋２３Ｎ＋０．１Ｍｎ＋０．３Ｃｕ−１．２（Ｃｒ＋Ｍｏ）      −０．５５Ｓｉ＋１０                                        ・・・（１）  但し、数式（１）中の元素記号は、その元素の含有率を代入する。単位は、Ｎは質量ｐｐｍ、Ｎ以外の元素は質量％である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃの含有量が０．０５質量％以上０．１５質量％以下であり、下記数式（１）で表されるＮｉバランスＸが０以上となるように、溶鋼が調製される工程と、
調製された溶鋼が鋳造されて、鋼塊が得られる工程と、
得られた鋼塊が分塊圧延される工程と、
分塊圧延された鋼塊が、さらに圧延される圧延工程と
を有する、Ｆｅ−Ｃｒ系マルテンサイトステンレス棒鋼の製造方法。
Ｘ＝Ｎｉ＋２７Ｃ＋２３Ｎ＋０．１Ｍｎ＋０．３Ｃｕ−１．２（Ｃｒ＋Ｍｏ）
−０．５Ｓｉ＋１０                                        ・・・（１）
但し、数式（１）中の元素記号に、その元素の含有率を代入する。単位は、質量％である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｆｅ−Ｃｒ系マルテンサイトステンレス棒鋼の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｆｅ−Ｃｒ系マルテンサイトステンレス棒鋼として、例えばＳＵＳ４０３圧延棒鋼が挙げられる。ＳＵＳ４０３棒鋼は、Ｃを約０．１％、Ｃｒを約１２％含み、焼入れすると硬くなる鋼種であり、強度が必要とされるシャフト、ボルト等に使用される。この圧延棒鋼の製造方法においては、まず、溶解、精錬、脱ガス等の工程を経て得られた溶鋼が、鋳造により鋼塊（ブルーム）とされる。この鋼塊は、加熱温度１２００〜１３００℃で加熱された後、分塊圧延機へ搬送され、分塊圧延される。分塊圧延では、鋼塊がロールに通されて、断面積が小径化される。分塊圧延された鋼塊は、さらに製品圧延機へ搬送されて圧延され、所定の寸法まで小径化されて、圧延棒鋼が得られる。
【０００３】
この圧延棒鋼においては、慢性的に、表面に亀甲疵等の表面疵が発生するという問題がある。図４は、亀甲疵を有する圧延棒鋼が示された模式図である。亀甲疵は、図４に示されるように、亀の甲羅の形をした、幅のある密集割れ疵であり、数ｍｍ〜十数ｍｍの深さを有し、長手方向に１〜２列又は全面に発生する。
【０００４】
特開昭５９−１９０３２０号公報には、スラブ段階で１０％以上のデルタフェライト相を有するオーステナイト系ステンレス鋼を熱間圧延して鋼帯とするに際し、１０５０℃〜９００℃の温度域を避けて圧延を行うことで、耳割れを防止するという製造方法の発明について開示されている。この１０５０℃〜９００℃の温度とは、鋼帯における表面温度である。
【特許文献１】特開昭５９−１９０３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記圧延棒鋼は、スラブ段階で１０％以上のデルタフェライト相を有するオーステナイト系ステンレス鋼ではなく、また、鋼の表面温度が１０５０℃〜９００℃となる温度域を避けて圧延を行った場合でも亀甲疵が発生するという問題がある。
【０００６】
図５は、鋼塊の加熱温度と亀甲疵発生率との関係が示されたグラフである。横軸は、鋼塊の加熱温度、すなわち鋼塊が分塊圧延に供されるときの鋼塊の表面温度であり、縦軸は、亀甲疵発生率である。亀甲疵発生率は、製品圧延、熱処理、矯正後及びピーリング前に磁粉探傷又は目視で外観疵見を行って亀甲疵の有無を観察し、亀甲疵が認められた場合は表面をグラインダーで亀甲疵が無くなる深さまで削って疵深さを確認し、所定のピーリング代では除去出来ない深さを有する亀甲疵をＮＧとしたときのその発生率である。亀甲疵発生率は、圧延された棒鋼の総質量に対する、ＮＧの亀甲疵が発生した棒鋼の質量の百分率である。
【０００７】
本発明の目的は、表面疵の発生が抑制されて、良好な品質を有するＦｅ−Ｃｒ系マルテンサイトステンレス棒鋼が得られ、歩留も向上する製造方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＦｅ−Ｃｒ系マルテンサイトステンレス棒鋼の製造方法は、
（１）Ｃの含有量が０．０５質量％以上０．１５質量％以下であり、下記数式（１）で表されるＮｉバランスＸが０以上となるように、溶鋼が調製される工程、
（２）調製された溶鋼が鋳造されて、鋼塊が得られる工程、
（３）得られた鋼塊が分塊圧延される工程、
及び
（４）分塊圧延された鋼塊が、さらに圧延される圧延工程
を有する。
【０００９】
Ｘ＝Ｎｉ＋２７Ｃ＋２３Ｎ＋０．１Ｍｎ＋０．３Ｃｕ−１．２（Ｃｒ＋Ｍｏ）
−０．５Ｓｉ＋１０                                        ・・・（１）
但し、数式（１）中の元素記号に、その元素の含有率を代入する。その数値は０以上である。単位は質量％である。この数式（１）において、Ｎｉ、Ｃ、Ｎ、Ｍｎ及びＣｕは、オーステナイト生成元素であり、Ｃｒ、Ｍｏ及びＳｉはフェライト生成元素である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る製造方法によれば、ＮｉバランスＸが０以上であるので、後述するように鋼塊の組織が圧延加熱時にオーステナイト１相であり、圧延時に安定的に変形し、表面疵が発生するのが抑制される。そして、この場合、鋼塊の温度が１２００℃以上１３００℃以下の状態で分塊圧延に供されても、確実に表面疵が発生するのが抑制される。分塊圧延の後に、さらに製品圧延に供されても、確実に表面疵が発生するのが抑制される。従って、本発明によれば、良好な品質を有するＦｅ−Ｃｒ系マルテンサイトステンレス棒鋼が得られ、歩留も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１２】
図１は、Ｆｅ−Ｃｒ系マルテンサイトステンレス棒鋼としてのＳＵＳ４０３圧延棒鋼の製造方法が示されたフローチャートである。この製造方法においては、まず、溶解、精錬及び脱ガス処理を経て、Ｃの含有量が０．０５質量％以上０．１５質量％以下であり、上記数式（１）で表されるＮｉバランスＸが０以上となるように、溶鋼が調製される製鋼工程が実施される（ＳＴＥＰ１）。このＮｉバランスＸは、好ましくは、０．１以上となるようにする。調製された溶鋼は、鋳造機へ搬送され、鋳造されて、鋼塊が得られる（ＳＴＥＰ２）。
【００１３】
次に、この鋼塊が加熱炉へ搬送され、加熱温度１２００℃以上１３００℃以下で加熱される（ＳＴＥＰ３）。加熱された鋼塊は、表面温度１２００℃以上１３００℃以下を有した状態で、分塊圧延機へ搬送され、所定の上り角に分塊圧延される（ＳＴＥＰ４）。引き続き、製品圧延され、所定の寸法まで小径化されて、圧延棒鋼が得られる（ＳＴＥＰ５）。そして、圧延棒鋼は冷却される（ＳＴＥＰ６）。
【００１４】
図２は、Ｃの含有量が０．１質量％であるときのＦｅ−Ｃｒ合金の状態図である。図２中、γはオーステナイト相、γ＋αは、オーステナイト相とフェライト相との２相域である。
【００１５】
圧延時、鋼塊の組織が上記２相である場合、亀甲疵は、鋼塊表面部においてフェライト相に沿って生じることが確認されている。フェライト相は高温で柔らかく伸び、オーステナイト相は伸びにくいので、圧延時に亀裂が生じると考えられる。鋼塊の組織がオーステナイト１相である場合は、圧延時に鋼塊は安定的に変形し、亀裂が生じず、亀甲疵が発生するのが抑制される。
【００１６】
鋼塊の加熱温度は、圧延時間短縮及び圧延機モーター負荷の観点から、１２００℃以上１３００℃以下とされるのが好ましく、この温度範囲においても、鋼塊の組織が安定的にオーステナイト１相となるようにする必要がある。図２の状態図を例にとると、鋼塊の成分のうちＣｒの含有量を少なくして、鋼塊の状態が、境界線より下側に位置するように、すなわち、ＮｉバランスＸが０以上になるように調製する。ＮｉバランスＸが０以上である場合、表面温度が１２００℃以上１３００℃以下であっても、鋼塊の組織はオーステナイト１相であるので、亀甲疵の発生が抑制される。ＮｉバランスＸの調製は、Ｃｒ以外の上記数式（１）の元素を用いてもなされ得る。ＮｉバランスＸが０以上になるように、Ｃの含有量を多くした場合、状態図において境界線が右側にシフトしてオーステナイト１相の領域が拡がり、鋼塊の組織が確実にオーステナイト１相となる。
【００１７】
図３は、ＮｉバランスＸと亀甲疵発生率との関係が示されたグラフである。横軸は、ＮｉバランスＸであり、縦軸は亀甲疵発生率である。図３より、ＮｉバランスＸがプラスである場合、亀甲疵が発生しないことが確認された。その結果、品質が向上するとともに、歩留も向上したことが確認されている。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００１９】
［実施例１］
溶解工程、精錬工程及び脱ガス工程を経て、表１に示されるように、化学成分としてＮｉを０．２５質量％、Ｃを０．１２６質量％、Ｎを４９９質量ｐｐｍ、Ｍｎを０．５０質量％、Ｃｕを０．０７質量％、Ｃｒを１１．５７質量％、Ｍｏを０．１７質量％及びＳｉを０．３３質量％含み、残部としてＦｅ及び不可避不純物を含むＳＵＳ４０３溶鋼を調製した。この溶鋼のＮｉバランスＸは、０．５６８である。次に、調製した溶鋼を鋳造し、鋼塊を得た。この鋼塊を加熱炉で１２７５℃に加熱した後、分塊圧延機へ搬送し、分塊圧延した。分塊圧延した鋼塊は製品圧延し、直径１０３ｍｍの圧延棒鋼を得た。そして、圧延棒鋼を冷却した。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
［実施例２から３及び比較例１から３］
組成を上記表１に示される通りとした他は実施例１と同様にして、圧延棒鋼を得た。
【００２２】
［亀甲疵の評価］
上記実施例及び比較例につき、亀甲疵発生率を求めた。その結果が上記表１に示される。
【００２３】
表１に示されるように、ＮｉバランスＸが０以上である各実施例の亀甲疵発生率は０％であり、本発明の優位性は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る製造方法は、ＳＵＳ４０３鋼に限定されず、ＳＵＳ４１０等の他の鋼種にも適用され得る。また、丸棒鋼にも限定されず、角棒等の他の棒鋼にも適用され得る。そして、亀甲疵以外の表面疵の抑制にも適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るＳＵＳ４０３圧延棒鋼の製造方法が示されたフローチャートである。
【図２】図２は、Ｃの含有量が０．１質量％であるときのＦｅ−Ｃｒ合金の状態図である。
【図３】図３は、ＮｉバランスＸと亀甲疵発生率との関係が示されたグラフである。
【図４】図４は、亀甲疵を有する棒鋼が示された模式図である。
【図５】図５は、鋼塊の加熱温度と亀甲疵発生率との関係が示されたグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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