(57)【要約】【課題】オーステナイト単相Ｎｉ含有鋼の粒界割れを防止する。【解決手段】鋳型内の溶鋼および二次冷却帯における未凝固溶鋼に、或いは鋳型内の溶鋼または二次冷却帯における未凝固溶鋼に電磁攪拌力を作用させて、Ｎｉ（eq）−１．１×Ｃｒ（eq）＋８．０≧０、Ｃｒ（eq）≧１８．０、Ｎｉ（eq）≧１０．０の３式を満足する組成を有するオーステナイト単相Ｎｉ含有鋼を連続鋳造して製造された鋳片である。鋳片の厚み方向に占める等軸晶域長さを鋳片厚みで除した比である等軸晶率が２０％以上である。【効果】オーステナイト単相Ｎｉ含有鋼の鋳片の粒界割れを効果的に防止することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の３式を満足する組成を有するオーステナイト単相Ｎｉ含有鋼を連続鋳造して製造された鋳片であって、
鋳片の厚み方向に占める等軸晶域の長さを鋳片厚みで除した比である等軸晶率が２０％以上であることを特徴とする連続鋳造鋳片。
Ｎｉ（eq）−１．１×Ｃｒ（eq）＋８．０≧０
Ｃｒ（eq）≧１８．０
Ｎｉ（eq）≧１０．０
ここで、Ｎｉ当量であるＮｉ（eq）＝（％Ｎｉ）＋３０×（％Ｃ）＋０．５×（％Ｍｎ）、Ｃｒ当量であるＣｒ（eq）＝（％Ｃｒ）＋（％Ｍｏ）＋１．５×（％Ｓｉ）＋０．５×（％Ｎｂ）であり、また（％Ｎｉ）、（％Ｃ）、（％Ｍｎ）、（％Ｃｒ）、（％Ｍｏ）、（％Ｓｉ）および（％Ｎｂ）は、鋼中のそれぞれの成分含有率（質量％）を示す。
【請求項２】
請求項１に記載された鋳片を連続鋳造する方法であって、
鋳型内の溶鋼および二次冷却帯における未凝固溶鋼に、
或いは鋳型内の溶鋼または二次冷却帯における未凝固溶鋼に、
電磁攪拌力を作用させることを特徴とする連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーステナイト単相Ｎｉ含有鋼を連続鋳造して製造された鋳片、およびその鋳片を連続鋳造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｎｉを５質量%以上含有するＮｉ含有鋼は、オーステナイト相の初晶凝固、或いはオーステナイト単相で凝固（以下、オーステナイト単相Ｎｉ含有鋼と記す）が完了するため、Ｐ，Ｓなどの不純物元素がオーステナイト相の結晶粒界に濃化し、小さな歪でも粒界に沿った割れ（以下、粒界割れと記す）が発生しやすい。特に、オーステナイト単相Ｎｉ含有鋼は、粒界割れ発生の感受性が高く、鋳片の最終凝固における凝固収縮による中心部への引張り歪により粒界割れが発生しやすい傾向にある。そこで、これらの鋼を連続鋳造によって製造するために、種々の方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、内部凝固界面歪率を０．７×１０−2以下とする、Ｎｉ質量%で５〜１０%のＮｉ含有鋼の連続鋳造方法が開示されている。
【特許文献１】特許第２９６６３０９号公報
【０００４】
また、特許文献２では、Ｎｉ質量%で５．５〜１０%のＮｉ含有鋼を連続鋳造するにあたり、溶鋼中のＳを０．００１０質量%以下、Ｐを０．００１０質量%以下に低減することにより、鋼を特性上要求されたレベルよりも高純度化して粒界割れを防止する方法が開示されている。
【特許文献２】特許第３１８６６１４号公報
【０００５】
また、Ａｌ含有量及びＮ含有量を低減することにより高温延性が向上することが報告されており、特許文献３では、Ｎｉ質量%で５．０〜１０%のＮｉ含有鋼の製造に際し、Ａｌ，Ｎの含有量をそれぞれ０．００５〜０．００３０質量%、及び０．００３０質量%以下とし、かつＡｌとＮの濃度の積[Ａｌ]×[Ｎ]を６．０×１０−5%以下とすることが開示されている。
【特許文献３】特開平１０−１５６４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で開示された方法はもとより、これ以外にも歪を規定した方法は開示されているが、実操業では、種々の鋼種において、連続鋳造機内の歪量を測定すること、かつ安定して歪量を制御することは困難である。
【０００７】
また、特許文献２で開示された方法は、一般の精錬技術では容易に達成できないレベルまで不純物含有量を低減するものであり、実操業における量産下のもとでは、精錬技術、製造コスト、生産性の面でも困難が多い。
【０００８】
さらに、特許文献３で開示された方法も、前述したＳ，Ｐの低減と同様、精錬技術の面で困難である。
加えて、特許文献１〜３で開示された方法は、何れもＮｉ質量%で１０%以下のオーステナイト相が初晶凝固するＮｉ含有鋼に関するものであり、Ｎｉ含有量が１０質量%を超えるＮｉ含有鋼の場合、上記特許文献１〜３で開示された方法では鋳片中心部の粒界割れを完全に防止できないことが分かった。
【０００９】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の技術では、Ｎｉ含有量が１０質量%を超えるＮｉ含有鋼の場合、鋳片中心部の粒界割れを完全に防止できないという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、Ｎｉ含有量が１０質量%を超えるオーステナイト単相Ｎｉ含有鋼の粒界割れを防止することを目的としてなされたもので、その連続鋳造方法を実用化するにあたり、鋳片の厚み方向の最適な等軸晶率及びその連続鋳造方法を明らかにしたものである。
【００１１】
すなわち、本発明の連続鋳造鋳片は、
Ｎｉ（eq）−１．１×Ｃｒ（eq）＋８．０≧０
Ｃｒ（eq）≧１８．０
Ｎｉ（eq）≧１０．０
の３式を満足する組成を有するオーステナイト単相Ｎｉ含有鋼を連続鋳造して製造された鋳片であって、
鋳片の厚み方向に占める等軸晶域長さを鋳片厚みで除した比である等軸晶率が２０％以上であることを最も主要な特徴としている。
【００１２】
ここで、Ｎｉ当量であるＮｉ（eq）は（％Ｎｉ）＋３０×（％Ｃ）＋０．５×（％Ｍｎ）で、またＣｒ当量であるＣｒ（eq）は（％Ｃｒ）＋（％Ｍｏ）＋１．５×（％Ｓｉ）＋０．５×（％Ｎｂ）で求める。また、（％Ｎｉ）、（％Ｃ）、（％Ｍｎ）、（％Ｃｒ）、（％Ｍｏ）、（％Ｓｉ）および（％Ｎｂ）は、鋼中のそれぞれの成分含有率（質量％）を示す。
【００１３】
また、本発明の連続鋳造方法は、
前記本発明の連続鋳造鋳片を連続鋳造する方法であって、
鋳型内の溶鋼および二次冷却帯における未凝固溶鋼に、
あるいは鋳型内の溶鋼または二次冷却帯における未凝固溶鋼に、
電磁攪拌力を作用させることを最も主要な特徴としている。
【００１４】
上記本発明において、対象とする鋼を上記の３式を満足する組成を有するオーステナイト単相Ｎｉ含有鋼、すなわち、シェフラー状態図でオーステナイト単相の左半分（Ｃｒ当量が１８．０未満）を除外したのは、対象を実操業において粒界割れが発生した、或いは実操業において粒界割れが発生する可能性のある範囲に限定するためである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、Ｎｉ含有量が１０質量%を超えるオーステナイト単相Ｎｉ含有鋼の鋳片の粒界割れを効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。
発明者は、オーステナイト単相Ｎｉ含有鋼の粒界割れ防止の観点から、種々実験並びにシミュレーションを重ねた結果、最適な鋳片断面の等軸晶率の設定を見出し、以下の本発明を完成するに到ったのである。
【００１７】
すなわち、発明者は、Ｎｉ含有量が１０質量%を超えるオーステナイト単相Ｎｉ含有鋼を連続鋳造法により製造した場合、最終凝固における凝固収縮による中心部への引張り歪により発生する粒界割れは、鋳片の鋳造組織を微細化することによって、防止可能であることを見出した。
【００１８】
具体的には、鋳片中心部における結晶粒の微細な等軸晶域を、鋳片厚みに対して２０%以上確保できれば、粒界割れを防止することが可能であった。一方、連続鋳造法で凝固組織の等軸晶化を促進させる方法としては、鋳型内、２次冷却帯における電磁攪拌等が有効であった。
【００１９】
以下、発明者が連続鋳造機によりＮｉ含有量が１０質量%を超えるオーステナイト単相Ｎｉ含有鋼を製造するに際し、粒界割れの発生に及ぼす等軸晶率の影響について調査した結果を、実験例により更に具体的に説明する。
【００２０】
下記表１に、Ｎｉ含有量が１０質量%を超えるオーステナイト単相Ｎｉ含有鋼として種々のオーステナイト単相ステンレス鋼を連続鋳造機で鋳造した場合の鋳片の等軸晶率と粒界割れ発生有無の結果を示す。なお、表１の粒界割れ評価とは、鋳造後の鋳片の横断面マクロの観察から、粒界割れの発生なしの場合を“○”、粒界割れが発生した場合を“×”と分類した。また、図１には鋳片の等軸晶率の定義を示した。
【００２１】
【表１】
2007262485.tif 000003
【００２２】
発明例Ａ〜Ｄは、請求項１及び請求項２を満足するものであり、等軸晶率が２０%以上で、かつ、鋳型或いは２次冷却帯の両方、或いはいずれか一方の溶鋼を電磁攪拌した結果、製造した連続鋳造鋳片には粒界割れが発生しなかった。
【００２３】
一方、比較例Ｅ，Ｆは等軸晶率が２０%未満のため、製造した連続鋳造鋳片にはいずれも粒界割れが発生した。
図２にオーステナイト単相ステンレス鋳片の粒界割れ長さと等軸晶率との関係を示すが、等軸晶が２０%以上の場合には、粒界割れの発生が無いことが分かる。
【００２４】
すなわち、本発明は、上記のような実験結果等に基づいてなされたものであり、
Ｎｉ（eq）−１．１×Ｃｒ（eq）＋８．０≧０
Ｃｒ（eq）≧１８．０
Ｎｉ（eq）≧１０．０
の３式を満足する組成を有するオーステナイト単相鋼を連続鋳造して製造された鋳片であって、
鋳片の厚み方向に占める等軸晶域長さを鋳片厚みで除した比である等軸晶率が２０％以上である連続鋳造鋳片である。
【００２５】
なお、Ｎｉ当量であるＮｉ（eq）は（質量％Ｎｉ）＋３０×（質量％Ｃ）＋０．５×（質量％Ｍｎ）で、Ｃｒ当量であるＣｒ（eq）は（質量％Ｃｒ）＋（質量％Ｍｏ）＋１．５×（質量％Ｓｉ）＋０．５×（質量％Ｎｂ）で求めることができる。
【００２６】
そして、この本発明の鋳片を製造するに際しては、鋳型内の溶鋼および二次冷却帯における未凝固溶鋼に、あるいは鋳型内の溶鋼または二次冷却帯における未凝固溶鋼に、電磁攪拌力を作用させればよい。これが本発明の連続鋳造方法である。
【００２７】
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。例えば上記した例以外であっても、上記した例に他の構成を付加した場合は、その付加した構成の作用効果が付加されているだけである。また、上記した例から必須でない構成を削減した場合は、その削除した構成の作用効果が削減されているだけである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、連続鋳造機であれば、湾曲型、垂直型、垂直曲げ型など、どのような方式の連続鋳造であっても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】等軸晶率の評価方法を示す図である。
【図２】粒界割れ長さに及ぼす等軸晶率の影響を示す図である。
【図１】
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【図２】
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