(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂを０．３〜２．５質量％含有するオーステナイト系ステンレス鋼片を熱間加工するに際し、その鋼片の側面に、質量％でNi：４％以下、Ｂ：０．１〜０．４％を含有するステンレス鋼からなる厚さ３ｍｍ以上の肉盛り溶接被覆層を設けて熱間加工することを特徴とするＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工方法。
【請求項２】
Ｂを０．３〜２．５質量％含有するオーステナイト系ステンレス鋼片を熱間加工するに際し、その鋼片の側面に、質量％でNi：４％以下、Ｂ：０．４％以下、Ti：０．０１〜２％を含有するステンレス鋼からなる厚さ３ｍｍ以上の肉盛り溶接被覆層を設けて熱間加工することを特徴とするＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工方法。
【請求項３】
肉盛り溶接被覆層が、さらに質量％でAl：０．００３〜０．４％を含有するステンレス鋼からなる肉盛り溶接被覆層であることを特徴とする請求項２記載のＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核燃料輸送用容器、使用済み核燃料貯蔵ラック等原子力関連機器の中性子遮断材として用いられるＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｂの優れた熱中性子吸収作用を利用して、Ｂを添加したオーステナイト系ステンレス鋼が、熱中性子の制御材および遮断材として、核燃料輸送容器、使用済核燃料保管ラック等に用いられている。一般に、原子力発電所で使用された使用済核燃料は、再処理工場にて処理されるまで、発電所内のプール内に保管される。限られた敷地内でできるだけ多くの使用済核燃料を保管したいとのニーズから、Ｂ含有オーステナイト系ステンレス鋼に添加されるＢ量は増加し、かつ板厚は薄くなる傾向にある。
【０００３】
Ｂのオーステナイト中への固溶量は非常に小さく、添加したＢのほとんどがFe、Crを含むボライドとして析出する。このボライドの存在により、熱間加工性、耐食性が劣化するが、Ｂ量の増加と共にその傾向は顕著になる。
【０００４】
一般に、Ｂ含有オーステナイト系ステンレス鋼の鍛造、圧延等の熱間加工は、加熱炉によるスラブの加熱と、鍛造や圧延等の加工とを繰り返して被加工材の温度低下を防止することにより熱間加工性を確保しながら行われている。Ｂ含有量が多いほど熱間加工性に劣るので、被加工材の温度低下を防止するためには加熱−加工の繰り返し回数が増加する。したがって、含有Ｂ量の増加や鋼の薄肉加工は製造コスト高を招くことになる。
【０００５】
上記問題を解決するために、これまでに種々検討されてきた。特開昭６１−２０１７２６号公報には、Ｂ含有ステンレス鋼塊をそのままか、あるいは長方形状に整形後、鋼塊の少なくとも４主面を鉄筒にて密着包囲し、分塊圧延または鍛造により圧着させてから熱間圧延する方法が開示されている。
【０００６】
特開昭６３−２２０９０４号公報では、母材のＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼材を、それよりも変形抵抗の小さい鋼材によりパックした後、１１００℃以上１１７５℃以下で加熱し、Ｔ（℃）＝５３×Ｂ（質量％）＋８７０以上の温度で仕上圧延する方法が開示されている。
【０００７】
これらの方法により耳割れを防止することができるが、必要な板厚精度を確保することが困難になると共に、パック材の包み込み作業および圧延後の解体作業が必要となり、製造コスト高になる問題がある。
【０００８】
板厚精度や、パック材の包み込みおよび解体作業の問題を回避できる方法として、特開平４−２５３５０６号公報には、母材のＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼材の側面を、母材よりも変形抵抗の小さい鋼材をフレーム材として溶接により被覆して圧延する、耳割れの発生を防止することのできる熱間圧延方法が開示されている。この方法では、精度の高い開先形状を有するフレーム材を用意し、かつ熱間加工時に剥離しないように溶接する必要がある。したがって、通常鋳造したインゴット（鋼塊）や分塊鍛造スラブ等は厚さが８０ｍｍ以上もあるので、これらを熱間加工に適用するのは困難である。
【０００９】
そのほか、特開平１−１９５２４３号公報や特開平５−２６３１３３号公報には、耳割れ防止を目的として、１ヒートあたりの圧下率、下限温度等を規制して、加熱−圧延を繰り返すことにより所定の厚さのＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼板を得る方法が開示されている。これらの方法もやはり、ヒート回数の増加によるコストアップが問題となると共に、機構上再加熱が不可能な高生産性タンデム圧延機への適用が困難である。
【００１０】
また、鋼片の側面に熱間加工性の良好な金属材料を肉盛り溶接して圧延する方法が知られている。この方法によれば、圧延後トリマー等により肉盛り溶接部を比較的容易に除去できる利点がある。しかしながら、この肉盛り溶接方法においては、ＭＡＧ、ＳＡＷといった高能率な溶接方法では、溶接金属中の酸素量が高くなり、溶接割れが発生しやすい。溶接割れが発生すると、それが起点となって耳割れの発生に繋がる場合があり、完全に耳割れを防止することができなかった。
【００１１】
特に大面積の被圧延材側面へ肉盛り溶接するには、ＴＩＧ等に比べＭＡＧ、ＳＡＷといった高能率な溶接方法を採用しなければ、溶接作業費を抑えることができない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、高Ｂ含有オーステナイト系ステンレス鋼を、熱間加工中に再加熱することなく、所定の板厚まで耳割れを発生させることなく加工できる熱間加工方法を提供することにある。より具体的には、高能率の溶接方法により鋼片の側面に肉盛り溶接を行っても溶接割れの発生がなく、かつ熱間加工中の被圧延材の耳割れの発生を防止することのできる、高Ｂ含有オーステナイト系ステンレス鋼片の熱間加工方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記（１）〜（３）のＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工方法を要旨としている。
【００１４】
（１）Ｂを０．３〜２．５質量％含有するオーステナイト系ステンレス鋼片を熱間加工するに際し、その鋼片の側面に、質量％でNi：４％以下、Ｂ：０．１〜０．４％を含有するステンレス鋼からなる厚さ３ｍｍ以上の肉盛り溶接被覆層を設けて熱間加工するＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工方法。
【００１５】
（２）Ｂを０．３〜２．５質量％含有するオーステナイト系ステンレス鋼片を熱間加工するに際し、その鋼片の側面に、質量％でNi：４％以下、Ｂ：０．４％以下、Ti：０．０１〜２％を含有するステンレス鋼からなる厚さ３ｍｍ以上の肉盛り溶接被覆層を設けて熱間加工するＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工方法。
【００１６】
（３）肉盛り溶接被覆層が、さらに質量％でAl：０．００３〜０．４％を含有するステンレス鋼からなる肉盛り溶接被覆層である（２）記載のＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工方法。
【００１７】
ここで、鋼片とは、連続鋳造スラブ、分塊鋳造スラブ、分塊圧延スラブおよび鋳造したインゴット（鋼塊）をいう。
【００１８】
本発明者らは、スラブをパックする方法に比べ経済的な、被圧延材の側面に肉盛り溶接被覆層を設ける方法を採用することとし、肉盛り溶接被覆に好適な金属材料を開発するため、種々の試験を行い検討した結果、下記の知見を得た。
【００１９】
ａ）肉盛り溶接被覆層の溶接割れの感受性および熱間加工性は、肉盛り溶接被覆層のNiおよびＢの含有量が影響しており、
ｂ）肉盛り溶接被覆層にTi、Alを含有させると、溶接割れ防止効果、耳割れ防止効果が一層顕著になる。
【００２０】
以下、上記知見を得るに至った試験について説明する。
【００２１】
（試験１）
溶接割れの発生がなく、耳割れ防止に有効な溶接被覆材料を選定するにあたり、まず既存材料を中心に検討した。
【００２２】
被圧延材として、Ｂを１質量％含有する幅１４０ｍｍ、厚さ８０ｍｍ、長さ２００ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼の分塊鋳造スラブを用いた。また、溶接被覆材料として、オーステナイト系ステンレス鋼のＳＵＳ３０８Ｌ、フェライト系ステンレス鋼のＳＵＳ４３６Ｌ、２相（オーステナイト−フェライト）ステンレス鋼のＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌおよび高純度Feを用いて、上記スラブ片側側面全面にＴＩＧ２層溶接にて５ｍｍ厚の肉盛溶接被層を設けた。反対側の側端面は無垢とした。
【００２３】
溶接条件は、電流：１６０Ａ、電圧：１７Ｖ、溶接速度：１０ｃｍ／分とした。肉盛り溶接後に、断面の浸透探傷試験により溶接割れの有無を確認したところ、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ、高純度Feには割れが認められたが、ＳＵＳ３０８Ｌ、ＳＵＳ４３６Ｌには割れは認められなかった。
【００２４】
このように肉盛り溶接したスラブを、ワークロール直径が４５０ｍｍのリバース式熱間圧延機を用いて圧延を行った。スラブの加熱温度は溶融脆性を避けるため１１８０℃とした。パススケジュールは下記の通りであった。
【００２５】
８０→６０→４５→３５→２８→２１→１６→１２→９→７→５→４（ｍｍ）目視により耳割れ状況を確認しながら圧延を実施し、両側面に耳割れが発生したパスで圧延を中止した。無垢側の側面に関しては、被圧延材の表面積が増加すると共に温度低下も大きくなる７パス目で、耳割れ発生が認められた。
【００２６】
肉盛り被覆を施した側面においては、被覆材料がＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ、高純度Feの場合には８パス目で耳割れが発生し、高純度Feでは、５ｍｍ程度の耳割れが認められた。高純度FeのようにＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼に比べ変形抵抗が小さい材料においても、溶接割れが存在する場合には、耳割れ防止効果が十分に得られないことが判明した。一方、被覆材料がＳＵＳ３０８Ｌ、ＳＵＳ４３６Ｌの場合には１１パス後でも耳割れが認められず、耳割れ防止に有効な溶接被覆材料であることが判明した。
【００２７】
（試験２）
試験１の結果を踏まえ、溶接被覆材料として、ＳＵＳ３０８Ｌ、ＳＵＳ４３６Ｌを中心としたCr含有ステンレス鋼を中心にさらに詳細に検討した。肉盛り被覆層中のNi、Ｂ量等は溶接施工時の希釈率によって変化するため、肉盛り溶接被覆層の化学成分は、溶接割れ、耳割れ防止には重要と考え、以下の試験を実施した。
【００２８】
素材には、Ｂ含有量を種々変化させた板厚１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼の分塊鍛造スラブを用いた。組成の異なる溶接材料にてスラブ側面に肉盛り溶接して、溶接割れ、熱間加工性を評価した。なお、素材および溶接材料のCr量は１９〜２０質量％とした。（以下、化学組成の％表示は全て質量％とする。）
溶接方法はＴＩＧに比べ高能率なＭＡＧ溶接とし、電流：２２０Ａ、電圧：２５Ｖ、溶接速度：１５ｃｍ／分の条件にて、スラブ側面に１０〜１５ｍｍ厚の肉盛り溶接を行った。
【００２９】
溶接割れは、断面を浸透深傷して評価した。熱間加工性の評価には高温引張試験を用いた。肉盛り溶接金属部から径１０ｍｍ、長さ１３０ｍｍの試験片を切り出し、１１５０℃に加熱後、１００℃／分の速度で冷却し、９００℃にて引張試験を行った。引張試験の歪速度は１／Ｓとし、試験後直ちに急冷して試験片の絞り（断面収縮率、単位％）を求めた。
【００３０】
図１は、分析により求めた肉盛り溶接金属のNi、Ｂ量と、スラブ拘束溶接割れ性との相関を示す図である。図１から、溶接割れの発生は、Ni、Ｂ量により依存し、一定の範囲にあるとき、優れた溶接割れ抵抗性を示すことが分かる。
【００３１】
図２は、肉盛り溶接金属のNi量およびＢ量と、高温引張試験結果における絞りとの相関を示す。図２から、Ni：４％以下、Ｂ：０．４％以下の範囲にある肉盛り溶接被覆層は、９００℃の絞りが６０％以上あり、優れた熱間加工性を示すことが分かる。
【００３２】
（試験３）
試験２の結果を踏まえ、熱延による耳割れ評価試験を実施した。被圧延材として、Ｂを１％含有する幅１４０ｍｍ、厚さ８０ｍｍ、長さ２００ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼の分塊鍛造スラブを用いた。溶接材料として、フェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０鋼、ＳＵＳ４３６Ｌ鋼を用い、上記スラブの片側側面全面に希釈率を変化させて肉盛り溶接を実施した。溶接方法及び条件は試験２と同一とし、肉盛り溶接被覆層の厚さを３ｍｍとした。その反対側の側面は無垢とした。
【００３３】
溶接部断面を浸透探傷試験により溶接割れを評価したが、いずれも割れは認められなかった。
【００３４】
このように肉盛り溶接したスラブを、試験１と同一の条件にて熱間圧延を実施した。試験１と同様、目視により耳割れ状況を確認しながら圧延し、両側面に耳割れが発生したパスで圧延を中止した。
【００３５】
無垢側の側面に関しては、試験１と同様、被圧延材の表面積が増加すると共に温度低下も大きくなる７パス目で、耳割れ発生が認められた。希釈率の大きい、すなわち、肉盛り溶接金属中のNi、Ｂ量が多いほど、少ないパス回数で耳割れが発生した。無垢材と同じ７パス目で耳割れ発生したものは、肉盛り溶接金属中のNi、Ｂ量は４％、０．４％を超えており耳割れ防止効果が得られなかった。
【００３６】
肉盛り溶接金属がNi：４％以下、Ｂ：０．４％以下の場合、９パス以降で耳割れ発生が認められ、耳割れ防止効果が得られた。一方、Tiを含有するＳＵＳ４３６Ｌ鋼を溶接材料として用い、肉盛り溶接金属のNi：４％以下、Ｂ：０．４％以下の場合には、１１パス圧延しても耳割れの発生が認められず、優れた耳割れ防止効果が得られた。
【００３７】
そこで、さらにTi量を広く変化させたフェライト系ステンレス鋼を溶接材料に用い、前記同様、スラブ側面に肉盛り溶接して熱間圧延による耳割れ評価を実施した。すると、０．０１〜２％の範囲でTiを含有する場合には良好な耳割れ防止効果、溶接割れ防止効果が得られた。特にこれらの効果は０．０３〜１％の範囲内にあるとき顕著であった。肉盛り溶接金属層に含まれるＢ量が０．１％に満たない場合、溶接割れが発生しやすい傾向があるが、Tiを含有する場合には、特に溶接割れは起こることはなかった。これは、肉盛り溶接部組織が非常に微細であり、これにより良好な耳割れ防止効果が得られたと考えられる。さらに詳細に観察したところ、Ti窒化物、Ti硼化物の生成が認められ、これらが核となり微細な凝固組織が形成されたと推定した。
【００３８】
【発明の実施の形態】
Ｂ含有オーステナイト系ステンレス鋼片：
被熱間加工材のオーステナイト系ステンレス鋼中のＢ量は、０．３〜２．５％とする。０．３％未満では熱中性子吸収能が十分でない。Ｂ添加量の増加と共に熱中性子吸収能は向上するが、２．５％を超えると、常温での延性及び靱性の劣化が顕著になる。そのためＢ含有量は０．３〜２．５％とした。
【００３９】
本発明が、対象とするＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼の、前記Ｂ以外の元素は、Ｃ：０．０８％以下、Si：１％以下、Mn：２％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Cr：１６〜２５％、Ni：７〜１５％とすることが好ましい。また、必要に応じてMo：１．５％以下、Cu：０．５％以下、Al：０．３％以下を単独または組み合わせて含有させることが好ましい。十分な溶接性を確保する観点から、Ｎ：０．０５％以下とすることが好ましい。
【００４０】
ステンレス鋼片とは、前述したように連続鋳造スラブ、分塊鍛造スラブ、分塊圧延スラブおよび鋳造したインゴット（鋼塊）をいう。これらの鋼片は一般に直方体であり、その長手方向に延びるように熱間圧延や鍛造等の熱間加工が施される。鋼片の側面とは、加工面（圧延の場合、ロールと接触する面）以外の面であり、通常は長手方向の２側面の全面に肉盛り溶接被覆層を設ければよい。なお、鋼片のコーナー部を面取り加工する場合があるが、この場合にはコーナー部や加工面側に回り込ませて肉盛り溶接被覆層を設けてもよい。
【００４１】
肉盛り溶接被覆：
肉盛り溶接被覆層は、Ni：４％以下、Ｂ：０．１〜０．４％を含有するステンレス鋼とした。なお、必要に応じTi：０．０１〜２％、Al：０．００３〜０．４％を含有させる場合は、Ｂ量を０．４％以下（０．１％以下も含む）とすることができる。
【００４２】
Ni：４％、Ｂ：０．４％を超えると熱間加工性が十分でない。また、Ni：４％以下、Ｂ：０．４％以下のような範囲でも、Ｂが０．１％以上ない場合には、肉盛り溶接時の凝固割れ感受性が増加し、溶接割れが起こりやすくなる。なお、Ti：０．０１〜２％を含有させる、あるいは、Tiに加えさらにAl：０．００３〜０．４％を含有させる場合には、Ｂが０．１％に満たなくても、溶接割れが起こることはない。
【００４３】
肉盛り溶接被覆層中のNiおよびＢ量を上記のような範囲とするには、溶接材料および溶接条件を調整する必要がある。すなわち、溶接材料として、Ni量が３％以下、Ｂ量が０．３％以下のフェライト系ステンレス鋼を用いるのが好ましい。Ｂを含有することなくNi量が３％以下のフェライト系ステンレス鋼を用いる場合には、例えば、ＳＡＷ（バンドアーク溶接を含む）では、Ｂを添加したフラックスを用いて、肉盛り溶接被覆層中のNiおよびＢ量をコントロールすればよい。また、ＭＡＧの場合は溶接材料中にこれらの合金元素を含んだフラックス入りワイヤを用いることによって、肉盛り溶接被覆層のNiおよびＢ量をコントロールすればよい。被覆アーク溶接棒の場合も同様である。
【００４４】
また、肉盛り溶接時に熱量を下げることにより被熱間加工時のＢ含有ステンレス鋼が肉盛り溶接層に溶け込むのをできるだけ少なくするのがよい。
【００４５】
肉盛り溶接層に良好な溶接割れ抵抗性、熱間加工性を付与するには、少なくとも０．０１％以上のTiを含有させるのが好ましい。一方、２％を超えると、耳割れ防止効果が飽和すると共に、溶接性および靱性に悪影響を与えるため、含有させる場合は０．０１〜２％とした。また、１％を超えると溶接割れ防止効果も飽和する。したがって、Ti量は０．０１〜１％とすることが好ましい。顕著な耳割れ防止効果、溶接割れ効果を得るためには、Ti量を０．０３〜０．５％とすることが好ましい。
【００４６】
Alは、脱酸元素として、Tiによる凝固組織の微細化に有効に作用するため、必要に応じて含有させる。その効果を得るには、少なくとも、０．００３％以上含有させる必要があり、０．４％を超えて含有させると、靱性に悪影響を及ぼすため、Al量は０．００３〜０．４％とすることが好ましい。より好ましくは、０．０１〜０．２％である。
【００４７】
なお、肉盛り溶接被覆層にTi、Alを含有させる場合は、肉盛り溶接被覆層のＢが０．１％未満であっても、十分な溶接割れ防止効果が得られる。
【００４８】
肉盛り溶接被覆層をステンレス鋼に限定した理由は、溶接金属中のフェライト量を確保すると共に、素材のＢ含有オーステナイト系ステンレス鋼と同程度の耐酸化性、耐食性を付与するためである。このため、一般に１２％以上のCr量を含有する鋼がステンレス鋼とよばれるが、肉盛り溶接被覆層のCr量としては、１６％以上、２５％以下であることが好ましく、より好ましくは１８％以上である。
【００４９】
肉盛り溶接被覆層が上に示した量のNi、Ｂ、そして必要に応じTi、Alを含むステンレス鋼であれば、本発明の目的は達成される。しかし、肉盛り溶接被覆層に、他の元素が含まれていてもかまわない。以下に、肉盛り溶接被覆層に含まれていてもよい元素とその含有量について述べる。
【００５０】
Ｃ：耐食性の観点から、０．０６％以下であることが好ましい。
【００５１】
Ｎ：溶接性の観点から、０．０６％以下であることが好ましい。
【００５２】
Si、Mn：Si、Mnは脱酸のため添加される。両元素とも２％以下であることが好ましい。
【００５３】
Ｐ、Ｓ：Ｐ、Ｓは鋼の特性を損なう元素である。それぞれ、０．１％以下、０．０３%以下であることが好ましい。
【００５４】
Mo：耐食性を高めるために必要に応じて添加することが好ましい。添加量は１．５%以下とすることが好ましい。
【００５５】
Nb、Ｖ：耐食性を高めるために必要に応じて添加することができる。添加量は１％以下とすることが好ましい。
【００５６】
Ｏ：肉盛り溶接被覆層中のＯは、溶接金属材料に比べ不可避的に増加する。Ｏは靱性を損なう効果があるため、０．２％以下に制御することが好ましい。
【００５７】
また、肉盛り溶接被覆層の金属組織は、フェライト組織、或いは、フェライトとオーステナイトからなる組織であることが好ましい。フェライトとオーステナイトからなる組織の場合、オーステナイト相は５０％以下であることが好ましい。
【００５８】
肉盛り溶接被覆層の結晶粒径は、小さい方がよい。具体的には結晶粒径は０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。Ｂ、Ti、Alを本発明の範囲とすることで容易に結晶粒径を０．５ｍｍ以下にすることができる。
【００５９】
肉盛り溶接方法としては、ＴＩＧ、ＭＡＧ、ＳＡＷ（バンドアーク溶接を含む）等が適用され、必要に応じてこれらを組み合わせて使用できる。ＭＡＧ、ＳＡＷは溶接効率がよいので、これらの溶接方法が推奨される。
【００６０】
被覆層の厚さとしては、耳割れ防止の観点のみならず、溶接施工性を考慮に入れ、３ｍｍ以上とした。厚みを増加させると耳割れ防止効果はより確実となるため、被覆厚さは５ｍｍ以上あることが好ましい。一方、過度に厚く被覆することは溶接作業コストが増大することから好ましくない。被覆厚さは５０ｍｍ以下とすることが好ましい。被覆厚さは４０ｍｍ以下とすることがより好ましく、１５ｍｍ以下とすることが最も好ましい。
【００６１】
熱間加工：
熱間加工は、分塊鍛造、厚板圧延および熱延鋼帯圧延等をいう。鋼片の加熱温度は溶融脆性を生じない範囲での高い温度に設定する。Ｂ含有オーステナイト系ステンレス鋼の場合、１１００〜１２００℃とするのが好適である。熱間鍛造あるいは熱間圧延における仕上温度は高い方が耳割れ防止にとって好ましい。しかし、溶接被覆材の熱間変形能が許す限り、６００〜９００℃の低温仕上げとすることも可能である。
【００６２】
【実施例】
まず、表１に示す化学組成を有するステンレス鋼を溶製し、鍛造および熱間加工により連続鋳造スラブ、分塊鍛造スラブ、分塊圧延スラブおよび鋼塊（インゴット）の各鋼片とした。
【００６３】
【表１】
0003801861.tif 000002
前記各鋼片の厚さは表２に示すとおりで、長さは全て２０００ｍｍとした。
【００６４】
【表２】
0003801861.tif 000003
各鋼片の長手方向側面に表３に示す化学組成を有するフェライト系ステンレス鋼溶接材料を、表４に示す条件でＭＡＧまたはＳＡＷにより肉盛り溶接した。各肉盛り溶接層中のNi、Ｂ、TiおよびAl含有量を分析により求めた結果を表２に示す。
【００６５】
【表３】
0003801861.tif 000004
【表４】
0003801861.tif 000005
次に、肉盛り被覆層を設けた鋼片を熱間圧延または熱間鍛造により再加熱することなく表２に示す仕上げ板厚まで加工して鋼板とした。表２に示すように、Ｎｏ．６、８、９、１１〜１５および１７をＳＡＷで肉盛り溶接を、それ以外は、肉盛り溶接をしなかった１６を除き、ＭＡＧで肉盛り溶接を施した。また、Ｎｏ．４、５、１０、１１、１８および１９には厚板圧延を、それ以外は熱延鋼帯圧延を施した。なお、熱間圧延または熱間鍛造における加熱温度は１１５０℃とした。
【００６６】
ＳＡＷによる肉盛り溶接のうち、溶接材料がａまたはｂの場合には、Ｂ、Ti、Alを含むフラックスを使用することにより、肉盛り溶接被覆層のＢ、Ti、Al含有量を調整した。具体的には、Ｎｏ．９ではＢ、Ti、Al全てを含むフラックス、Ｎｏ．１１および１２ではＢを含むフラックス、Ｎｏ．１５ではTi、Alを含むフラックスを使用した。なお、Ｎｏ．１７ではＢ、Ti、Alを含まないフラックスを使用している。
【００６７】
溶接割れは、断面を浸透探傷して評価した。また、熱間加工後耳割れの有無を目視観察した。
【００６８】
表２から明らかなように、肉盛り溶接被覆層のNi、Ｂ量がそれぞれ４％以下、０．１〜０．４％の時、耳割れの発生がなく良好な鋼板が得られた。また、Ｂ量ｆが０．１％に満たない場合でも、肉盛り溶接被覆層にTi、あるいはTiに加えAlが含まれている時には、耳割れの発生がなく良好な鋼板が得られた。
【００６９】
さらに肉盛り溶接被覆層にTiが含まれているもの（Ｎｏ．１〜４、６〜９、１３〜１５）とTiが含まれていないもの（Ｎｏ．５、１０〜１２）を比較すると、Tiを０．０１〜２％含有する場合には、Tiを含有しない場合に比べ、圧下率（加工度）を大きくしても耳割れ発生が認められなかった。さらに、肉盛り溶接被覆層にTiが含まれているものの中でも、Alが含まれているもの（Ｎｏ．８、９、１３、１５）は、Alが含まれていないもの（Ｎｏ．１〜４、６、７、１４）に比べ、さらに圧下率（加工度）を大きくしても耳割れ発生が認められなかった。
【００７０】
一方、溶接被覆しなかったＮｏ．１６、肉盛り溶接被覆層の化学組成が本発明で規定する範囲を外れているＮｏ．１７、１８、肉盛り溶接被覆厚さの小さいＮｏ．１９では、耳割れが発生し、良好な品質の鋼板が得られなかった。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の熱間加工方法によれば、難加工材の高Ｂ含有オーステナイト系ステンレス鋼片を、熱間加工の途中で再加熱しなくとも耳割れの発生がなく工業的に安定して歩留まりよく加工することができる。したがって、近年高まっている核燃料輸送用容器、使用済核燃料貯蔵ラック等原子力関連機器の中性子遮断材のニーズに対し、特性の優れた鋼板を比較的安価に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ni、Ｂ含有量とスラブ拘束溶接割れ性との相関を示す図である。
【図２】高温引張試験結果における絞りとNi、Ｂ含有量との相関を示す図である。
【図１】
0003801861.tif 000006
【図２】
0003801861.tif 000007