低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼およびその熱延鋼板の製造法
【課題】低Ｍｎ化したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性を簡便な手法にて大幅に改善する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０.０５０〜０.３００％、Ｓｉ：０.０１〜４.００％、Ｍｎ：０.５０〜３.５０％、Ｐ：０.０２０〜０.０６０％、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｉ：１.００〜５.００％、Ｃｒ：１５.００〜１９.００％、Ｎ：０.０３０〜０.３００％、Ｃｕ：１.００〜３.５０％好ましくは２.００〜３.５０％、Ｖ：０.０２０〜０.３００％、Ｍｏ：０〜２.０％、Ｂ：０〜０.０１０％、Ｃａ：０〜０.０１０％、Ａｌ：０〜１.００％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつＰ＋１.５Ｖ≧０.０６０を満たす化学組成を有する低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０.０５０〜０.３００％、Ｓｉ：０.０１〜４.００％、Ｍｎ：０.５０〜３.５０％、Ｐ：０.０２０〜０.０６０％、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｉ：１.００〜５.００％、Ｃｒ：１５.００〜１９.００％、Ｎ：０.０３０〜０.３００％、Ｃｕ：１.００〜３.５０％好ましくは２.００〜３.５０％、Ｖ：０.０２０〜０.３００％、Ｍｏ：０〜２.０％、Ｂ：０〜０.０１０％、Ｃａ：０〜０.０１０％、Ａｌ：０〜１.００％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつＰ＋１.５Ｖ≧０.０６０を満たす化学組成を有する低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎｉ含有量を低減し、かつＭｎの多量含有を抑制したオーステナイト系ステンレス鋼であって、特に熱間加工性の改善を図った鋼に関する。また、その鋼からなる熱延鋼板の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１に代表される加工硬化型の準安定オーステナイト系ステンレス鋼は、加工性、耐食性等の良好な特性を活かして種々の用途に広く使用されている。しかし、これらの鋼種は多量のＮｉを含有するため原料コストが高いという欠点がある。特に近年ではＮｉ原料価格の乱高下の影響を受けて需給バランスが不安定になりやすいという問題も顕在化している。このようなことから昨今では従来にも増して、Ｎｉ含有量を低減した「Ｎｉ節減型」のオーステナイト系ステンレス鋼のニーズが高まっている。
【０００３】
Ｎｉ節減型のオーステナイト系ステンレス鋼としては、Ｎｉ含有量を低減する替わりに、オーステナイト形成元素としてＭｎを４％以上と多量に含有させた鋼種が知られている（特許文献１〜４）。しかし、このように多量のＭｎを含有させることは、製鋼工程でＭｎ酸化物の微細粒子（Ｍｎヒューム）の飛散を招き、環境保全の観点から特別な対策が必要となる。溶鋼を収容する容器の耐火物損耗も増大する。また、鋼中のＭｎ含有量が高いことに起因して鋼板の表面品質が低下しやすく、焼鈍酸洗や光輝焼鈍などの鋼板製造工程において生産性を損なう場合がある。さらに、多量のＭｎ含有は鋼板製品の耐食性を低下させる要因となりやすい。
【０００４】
Ｎｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼において、Ｍｎを概ね４％未満に低減すると、鋳造時に多量のδフェライトが生成しやすくなる。δフェライトを多量に含むオーステナイト系ステンレス鋼の鋳造スラブは熱間加工性が悪く、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１等と同様の一般的な条件で熱間圧延を行うと耳割れが発生し、操業上の大きな問題となる。したがって、この種の鋼においてＭｎ含有量を低減することは必ずしも容易ではない。
【０００５】
特許文献５には、Ｍｎ含有量を３％まで低減可能にした熱間加工性の良いＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼が開示されている。この技術では成分間の限定式によりδフェライト生成量を抑制する手法を採用し、それによって熱間圧延での耳割れを回避している。しかし、Ｍｎ含有量を４％未満の領域まで低減しても、表面品質低下や耐食性低下の問題に対しては更なる改善が望まれる場合が多い。
【０００６】
一方、Ｍｎ含有量を３％以下の領域まで低減したＮｉ節減型のオーステナイト系ステンレス鋼も、従来から主として成形加工性向上を目的に種々提案されている（特許文献６〜１３）。Ｍｎ含有量をこの程度にまで低減すると、製鋼工程での環境保全、耐火物寿命の問題や、材料の表面品質、耐食性に関する問題は概ね解消される。しかしながら、Ｍｎを低減することに起因する熱間加工性の低下に関しては抜本的な改善策が明らかにされていない。熱間圧延での耳割れを軽減するためには一般的な汎用鋼種とは違った製造条件を適用する必要があるなど、製造上の制約も大きく、Ｎｉを低減したことによるコストメリットが生産性の低下によって十分に活かされない場合もある。
【０００７】
そのような現状において、本出願人はＮｉおよびＭｎをともに低減したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼について、熱間圧延での耳割れを抑止する製造技術を開発し、特許文献１４に開示した。その技術は、鋳造スラブをオーステナイト単相温度域に加熱保持することにより、スラブエッジ付近に存在するδフェライト相の量および粒径を適切にコントロールするというものである。また、鋳造時の平均冷却速度を高めてδフェライト生成量を低減することが熱延耳割れの抑制に有効であることを開示した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１１１９３２号公報
【特許文献２】特開２００７−１９７８０６号公報
【特許文献３】特開平１１−２４１１４５号公報
【特許文献４】特開平７−７０７００号公報
【特許文献５】特開２００７−６３６３２号公報
【特許文献６】特公昭６０−３３１８６号公報
【特許文献７】特開２００６−２２３６９号公報
【特許文献８】特開２００９−４１０７２号公報
【特許文献９】特開２００９−２２１５５３号公報
【特許文献１０】特開２００９−２２１５５４号公報
【特許文献１１】特開２０１０−１８９７１９号公報
【特許文献１２】特開２０１０−１９６１０３号公報
【特許文献１３】特開２００９−３０１２８号公報
【特許文献１４】特開２０１０−１２１１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１４の技術によれば、熱間圧延条件に特段の制約を設けることなく、Ｍｎを３％以下に低減したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼における耳割れの問題を解決することが可能となった。しかし、鋳造時の平均冷却速度を高めることは、連続鋳造においてはライン速度を低下させることに繋がり、生産性の低下を招く要因となる。連続鋳造のライン速度低下を避けたい場合は、熱間圧延前に鋳造スラブの加熱をより入念に行う必要が生じ、この場合も生産性は低下する。
【００１０】
本発明は、Ｍｎ含有量を４％より大幅に低減したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼において、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１等の汎用鋼種と比べて生産性が大きく低下することのない製造条件を採用しても、耳割れの問題を生じることなく良好な熱延鋼板が製造できる技術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】
【００１１】
発明者らは、Ｍｎ含有量を４％より大幅に低減したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性を向上させる手法として、化学組成に関する検討を詳細に行ってきた。その結果、Ｖを含有させると熱間加工性が顕著に向上することを見出した。ただし、そのＶの作用はＰの含有量を十分に確保することによって発揮されるのである。本発明はこのような知見に基づいて完成したものである。
【００１２】
上記目的は、質量％で、Ｃ：０.０５０〜０.３００％、Ｓｉ：０.０１〜４.００％、Ｍｎ：０.５０〜３.５０％、Ｐ：０.０２０〜０.０６０％、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｉ：１.００〜５.００％、Ｃｒ：１５.００〜１９.００％、Ｎ：０.０３０〜０.３００％、Ｃｕ：１.００〜３.５０％好ましくは２.００〜３.５０％、Ｖ：０.０２０〜０.３００％、Ｍｏ：０〜２.０％、Ｂ：０〜０.０１０％、Ｃａ：０〜０.０１０％、Ａｌ：０〜１.００％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ下記（１）式、より好ましくは（１）’式を満たす化学組成を有する熱間加工性に優れた低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼によって達成される。
Ｐ＋１.５Ｖ≧０.０６０ …（１）
Ｐ＋１.５Ｖ≧０.１２０ …（１）’
【００１３】
ここで、Ｍｏ，Ｂ，Ｃａ，Ａｌは任意添加元素であり、含有量が０％（通常の製鋼における分析限界未満）であっても構わない。Ｓは通常の製鋼において不可避的に混入する不純物元素である。本明細書において（１）式等の成分限定式の元素記号の箇所には当該元素の質量％で表された含有量の値が代入される。
【００１４】
また本発明では、上記の化学組成を有する鋼の溶鋼を、スラブ鋳造用モールドに注入して、スラブ厚さ中央部のスラブエッジにおける凝固開始温度から１２５０℃までの平均冷却速度が２５℃／ｍｉｎ以上となるように鋳造する工程、
得られた鋳造スラブを加熱炉にて１１５０〜１２５０℃で１.５ｈ以上加熱する工程、
上記加熱後のスラブを熱間圧延する工程、
を有する低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼熱延鋼板の製造法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、本来、熱間圧延での耳割れを防止することが難しい低Ｍｎ化したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼において、熱間加工性が顕著に改善された。従来、このタイプの鋼種で熱延耳割れのトラブルを回避するためには、製造条件の制約を厳しくするなど、生産性の低下が避けられなかったところ、本発明に従えばＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１等の汎用鋼種と比べて生産性が大きく低下することのない製造条件にて耳割れの問題を生じることなく良好な熱延鋼板が得られる。また、低Ｍｎ化により、従来のＭｎ含有量の高いＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼と比べ、環境保全対策の負荷が軽減し、鋼板品質も改善される。したがって本発明は、原料コストの安いＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼の普及に寄与するものである。具体的には、例えば各種ばねや機械部品、ガスケットなどの用途において、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３０１の代替が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】熱延耳割れの発生に及ぼすＰおよびＶ含有量の影響を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明者らは、Ｍｎ含有量を４％より大幅に低減したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼について、熱間加工性の改善に有利な化学組成の検討を詳細に行ってきた。その結果、前述のように、Ｖを含有させること、およびＰの含有量を十分に確保することが極めて有効であることを見出した。以下に、Ｍｎ含有量を３％以下の領域にまで低減したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼について、熱間圧延での耳割れ発生に及ぼすＰおよびＶの含有量の影響を調査した実験を紹介する。ここでは、Ｐ，Ｖ以外の元素の含有量を表１のように一定とした鋼についての結果を例示する。
【００１８】
〔実験例〕
表１に示す成分組成をベースとし、ＰおよびＶの含有量を種々変化させた鋼を溶製した。各チャージとも２７０ｋｇの溶鋼を銅製の鋳型に鋳造し、厚さ１２０ｍｍのスラブとした。鋳造の際、鋳型に取り付けた数本の熱電対を用いて、スラブ厚さ中央部のスラブエッジ（スラブ側面）における凝固開始温度から１２５０℃までの平均冷却速度が２７℃／ｍｉｎとなるように、鋳型を冷却する循環水の水量を調整した。得られた鋳造スラブから厚さ６０ｍｍ×幅８０ｍｍ×長さ１２０ｍｍの熱間圧延用鋼片を採取した。その際、元のスラブのスラブエッジが熱間圧延用鋼片の片側の側面（幅方向端部の表面）に該当するようにした。このスラブエッジに由来する面を「評価面」と呼ぶ。
【００１９】
熱間圧延用鋼片を加熱炉に装入して１２００℃で２ｈ加熱したのち抽出し、リバース式の熱間圧延機による大気中での熱間圧延実験に供し、熱延鋼板を得た。熱間圧延のパススケジュールは表２に示すとおりである。各パスでのディレイは約７ｓｅｃ、圧延速度は約３０ｍ／ｍｉｎとした。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
得られた熱延鋼板（トータル圧延率９５％）について評価面に由来するエッジにおける耳割れ深さを測定した。この熱間圧延実験において最大耳割れ深さが１ｍｍ以下となれば、良好な熱間加工性を有すると評価される。評価は以下の３段階に分類し、○評価以上を合格と判定した。
◎：耳割れの発生が認められない（熱間加工性；優秀）。
○：最大耳割れ深さが１ｍｍ以下の耳割れが認められる（熱間加工性；良好）。
×：最大耳割れ深さが１ｍｍを超える耳割れが認められる（熱間加工性；不良）。
これらの結果を図１に示す。
【００２３】
図１からわかるように、Ｖを０.０２質量％以上含有させた場合に良好な熱間加工性を実現することができる。ただし、Ｐ含有量を０.０２質量％以上確保し、かつ下記（１）式を満たすようにＰとＶの配合バランスを調整しなければ、Ｖによる熱間加工性改善効果が発揮されない。下記（１）’式を満たす場合には特に優れた熱間加工性が実現できる。
Ｐ＋１.５Ｖ≧０.０６０ …（１）
Ｐ＋１.５Ｖ≧０.１２０ …（１）’
図１は、Ｐ，Ｖ以外の元素の含有量を表１に示すように一定とした場合の結果を整理したものであるが、発明者らは、本発明で規定する成分組成範囲において上記と同様のＰおよびＶによる熱間加工性改善効果が得られることを確認している。
【００２４】
発明者らの調査によれば、低Ｍｎ化したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼の熱間圧延での耳割れは、オーステナイト素地とδフェライト相の界面を起点として発生し、またオーステナイト素地とδフェライトの界面が亀裂の伝播経路となっている。熱間圧延での耳割れ感受性が低くなる条件として、δフェライト量が少ないこと、δフェライト相が微細であること、オーステナイト相とδフェライト相の界面ができるだけ不連続となっていることが挙げられる。
【００２５】
ＰとＶの配合バランスを上述のように調整したことにより当該鋼種の熱間加工性が顕著に向上する理由については、現時点で調査中であり十分解明できていないが、以下のことが考えられる。ＰとＶを適正範囲で含有させると、初晶δおよびデンドライトが微細化し、鋳造スラブ中に存在するδフェライト相は従来より微細化したものとなる。そのため熱間圧延前のスラブ加熱によるδフェライト相の減少効果（δ→γ変態の促進効果）が高まり、それが熱間圧延での耳割れ抑止に効いているものと推察される。このことは、ＰおよびＶの配合バランスを調整していない鋼においては鋳造時の冷却速度を５０℃／ｍｉｎ以上に大きくするか、あるいは鋳造スラブの加熱を通常よりも入念に行わなければ熱延耳割れのトラブルを回避することが難しかったのに対し（特許文献１４参照）、本発明に従えば鋳造時の冷却速度を２５℃／ｍｉｎまで遅くし、鋳造スラブの加熱を一般的条件で行った場合でも熱延耳割れのトラブルは回避される、という事実からから肯定される。
【００２６】
〔化学組成〕
以下、化学組成に関する「％」は特に断らない限り「質量％」を意味する。
ＣおよびＮは、オーステナイト生成元素であり、これらの元素の含有量が少なすぎるとδフェライト相の生成量が増大し、熱間加工性が低下する。また、これらの元素は加工誘起マルテンサイト相（α’相）を固溶強化する元素であり、ＴＲＩＰ効果を利用した延性向上に有効である。これらの作用を十分に発揮させるためにはＣ，Ｎともそれぞれ０.０５０％以上の含有量を確保する必要がある。Ｃ含有量は０.１０％を超える範囲とすることがより効果的である。ただし、これらの元素を過剰に含有させると耐食性低下などの弊害を招く要因となる。種々検討の結果、Ｃ，Ｎともそれぞれ０.３００％以下の含有量とすることが望まれる。ＣおよびＮの含有量を下記（２）式を満たす範囲に管理しても構わない。
Ｃ＋０.５Ｎ＜０.２００ …（２）
【００２７】
Ｓｉは、製鋼での脱酸に有効であるとともに、固溶強化に寄与する元素である。通常は０.０１％以上含有され、０.３０％以上とすることがより効果的である。しかし、多量にＳｉを含有させるとδフェライト相の多量生成を招く要因となる。また、鋼を硬質化させ加工性を損なう要因ともなる。検討の結果、Ｓｉ含有量は４.００％以下に制限される。特に優れた熱間加工性を必要とする場合は２.００％以下のＳｉ含有量に管理することが望ましい。
【００２８】
Ｍｎは、Ｎｉより安価なオーステナイト生成元素であり、Ｎｉ節減型のオーステナイト系ステンレス鋼においてＮｉの代替元素として添加される。その機能を発揮させるためには０.５０％以上のＭｎ含有が必要である。１.００％以上のＭｎ含有量を確保することがより効果的であり、２.００％以上あるいは２.００％を超えるＭｎ含有量とすることが一層効果的である。ただし、Ｍｎ含有量が多くなると、製鋼工程での環境保全対策の負荷が増大する。また、得られる鋼板の表面性状が低下しやすくなるので、それを解決するための対策をとると生産性の低下を招くことがある。ＭｎＳなどの介在物が増大して加工性低下や耐食性低下を引き起こす要因ともなる。Ｍｎの多量含有によるそれらの欠点を克服するため、本発明ではＭｎ含有量を３.５０％以下に制限する。３.００％以下とすることがより効果的であり、３.００％未満に管理してもよい。
【００２９】
Ｓは、不純物として混入するが、その含有量が多くなると加工性その他の材料特性や製造性に悪影響を及ぼすようになる。検討の結果、Ｓ含有量は０.００５％以下に制限される。Ｓ含有量は低いほど好ましいが、過剰な低Ｓ化は製鋼の負荷を増大させる。Ｓは０.０００５％以上の範囲で残存させることが製造コスト的には望ましい。
【００３０】
Ｎｉは、オーステナイト系ステンレス鋼に必須の元素であるが、本発明ではコスト低減の観点からＮｉ含有量を極力抑える成分設計を行っており、Ｎｉ含有量の上限は５.００％に制限される。５.００％未満、あるいは４.００％以下、あるいはさらに３.００％以下のＮｉ含有量に管理してもよい。ただし、Ｃ，Ｎ，Ｍｎを上述の範囲に規定する場合、スラブ加熱温度域（例えば１１５０〜１２５０℃）でオーステナイト単相となるように成分調整する必要から、Ｎｉ含有量は１.００％以上を確保する必要がある。１.００％を超える量に管理してもよい。
【００３１】
Ｃｕは、オーステナイト生成元素であることから、Ｃｕ含有量の増加に伴って他のオーステナイト生成元素含有量の設定自由度が拡大し、Ｎｉを抑制した成分設計が容易になる。その効果を十分に得るため、本発明ではＣｕを１.００％以上含有させる。２.００％以上とすることがより好ましく、２.５０％以上に管理してもよい。ただし、多量のＣｕ含有は低融点合金相の生成を招き、熱間加工性を阻害する要因となる。このためＣｕ含有量は３.５０％以下に制限される。３.００％以下に管理してもよい。
【００３２】
Ｃｒは、ステンレス鋼の耐食性を確保する上で必須の元素である。本発明では、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１などの汎用オーステナイト系ステンレス鋼の代替用途に適用できる耐食性を確保すべく、Ｃｒ含有量が１５.００％以上の鋼を対象とする。ただし、Ｃｒはフェライト生成元素であり、過度のＣｒ含有はδフェライト相の多量生成を招くので好ましくない。オーステナイト生成元素であるＣ，Ｎ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕの前述した含有量範囲とのバランスについて種々検討した結果、Ｃｒ含有量は１９.００％以下の範囲とする。
【００３３】
ＰおよびＶは、本発明において極めて重要な元素である。前述したように、ＰとＶの配合バランスを適性化した場合に、熱間加工性を顕著に向上させることができる。これらの元素の作用を発揮させるためには、Ｐ，Ｖともそれぞれ０.０２０％以上の含有量とする必要がある。それに加えて、前記（１）式を満たすようにＰおよびＶの含有量を調整する必要がある。（１）式に代えて前記（１）’式を採用することがより効果的である。ただし、Ｐの過剰含有は鋼板の靱性低下を招く。特に溶接を行う場合は母材および溶接部の靱性を低下させる要因となる。一方、Ｖの過剰含有は製造コストの上昇および鋼の硬質化を招く。種々検討の結果、Ｐ含有量は０.０６０％以下に制限され、Ｖ含有量は０.３００％以下に制限される。
【００３４】
なお、特許文献１３にはＶを添加したオーステナイト系ステンレス鋼が記載されている。ただし、そのＶの役割はＴｉやＮｂと同様に炭窒化物を形成することにあり、低Ｍｎ化したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性を向上させるためにＰとＶの配合バランス適性化が有効であることについては示唆がない。事実、この文献にはＰの含有量が示されておらず、またオーステナイト生成元素であるＭｎ，ＮｉおよびＣｕを上記のように制限したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼においてＶを含有させた具体例も示されていない。
【００３５】
Ｍｏは、耐食性向上作用などを呈するので、必要に応じて添加することができる。０.２％以上のＭｏ含有量を確保することがより効果的である。ただし、過剰のＭｏ含有は熱間加工性低下を招く要因となるので、Ｍｏを添加する場合は２.０％以下の範囲で行う。
【００３６】
ＢおよびＣａは、少量の添加で熱間加工性の向上に有利に作用するので、必要に応じてこれらの１種または２種を添加することができる。その作用を十分に得るためには、Ｂの場合は０.００１％以上、Ｃａの場合も０.００１％以上の含有量を確保することがより効果的である。ただし、これらの元素を過剰に添加すると逆に熱間加工性を阻害する要因となる。検討の結果、Ｂ，Ｃａの１種以上を添加する場合は、いずれもそれぞれ０.０１０％以下の範囲で添加する必要がある。
【００３７】
Ａｌは、脱酸剤として必要に応じて添加することができる。その場合、０.０１％以上のＡｌ含有量を確保することがより効果的である。ただし、過剰のＡｌ添加は熱間加工性を阻害する要因となるので、Ａｌを添加する場合は１.００％以下の含有量範囲で行う。
【００３８】
〔熱延鋼板の製造法〕
本発明に従えば、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１などの汎用オーステナイト系ステンレス鋼と同様の工程にて熱延鋼板を製造することができる。具体的には、成分調整された溶鋼を連続鋳造またはバッチ式で鋳造し、得られた鋳造スラブを加熱したのち抽出して、連続熱間圧延機またはリバース式熱間圧延機にて熱間圧延する手法が採用できる。
【００３９】
ただし、熱延に供するスラブにおいてδフェライト相ができるだけ少量かつ微細な状態となっていることが重要であるため、鋳造時にδフェライト相が過剰に成長しないように配慮する必要がある。具体的には、上述のとおりに成分調整された溶鋼をスラブ鋳造用モールドに注入して、スラブ厚さ中央部のスラブエッジにおける凝固開始温度から１２５０℃までの平均冷却速度が２５℃／ｍｉｎ以上となるように鋳造すればよい。本発明で対象とする鋼はＰとＶの配合バランスが上述のように適性化されているので、鋳造スラブ中のδフェライト相は、従来の当該鋼種より微細化されたものとなる。このため、従来は後工程でのスラブ加熱処理における負荷増大を避けたい場合には鋳造時の上記平均冷却速度を５０℃／ｍｉｎ以上としなければならなかったが（特許文献１４）、本発明に従えば２５℃／ｍｉｎまで小さくすることができる。連続鋳造においては、鋳造時の冷却速度を小さくすることができるということは、モールド内を通過する時間をより短くすることができることを意味し、鋳造速度（ラインスピード）の向上に繋がる。すなわち生産性が向上する。
【００４０】
上記の手法で得られた鋳造スラブは、鋳造ままの状態においてδフェライト相が微細化されているので、熱間圧延前に行うスラブ加熱を特段に入念に行う必要はない。具体的には、１１５０〜１２５０℃のオーステナイト単相温度域で１.５ｈ以上加熱する条件を採用すればよい。その後、一般的なオーステナイト系ステンレス鋼熱延鋼板の製造手法に準じて熱間圧延を行えば、耳割れによるトラブルを生じることなく、健全な熱延鋼板を得ることができる。
【００４１】
得られた熱延鋼板は、焼鈍酸洗を受けて熱延鋼板製品として利用できる他、一般的なステンレス鋼板製造工程により例えば板厚０.１〜３ｍｍの冷延焼鈍鋼板とすることができ、その後、必要に応じて形状矯正や調質圧延が施され、冷延鋼板製品として各種用途に供される。
【実施例】
【００４２】
表３に示す鋼を溶製し、前述の実験例と同様の手法にてスラブエッジを評価面とする熱延実験を行った。ただし、ここでは鋳造時における凝固開始温度から１２５０℃までの平均冷却速度、熱間圧延前のスラブ加熱温度および加熱時間を一部の例において変動させた。得られた熱延鋼板（トータル圧延率９５％）について評価面に由来するエッジにおける耳割れ深さを測定し、前述の３段階の評価方法にて熱間加工性を評価し、最大耳割れ深さが０〜１ｍｍのもの（◎および○評価）を合格と判定した。結果を表４に示す。
【００４３】
【表３】
【００４４】
【表４】
【００４５】
表４からわかるように、本発明に従って各合金成分の含有量およびＰとＶの配合バランスを適性化し、鋳造時の冷却およびスラブ加熱を適正条件で行った場合には、低Ｍｎ化されたＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼において耳割れトラブルの生じない良好な熱間加工性が実現された。特に、本発明例のうち鋼Ｂ１〜Ｂ１１を用いたものは、前記（１）’を満たすようにＰとＶの配合バランスが調整され、かつＳｉ含有量２.００％以下、Ｍｎ含有量１.００％以上、Ｃｕ含有量２.００％以上を満たす鋼を採用したものであり、これらの条件のいずれかを満たさない鋼Ｂ１２〜Ｂ１６を用いたものよりも一層優れた熱間加工性を示した。
【００４６】
一方、比較例であるＮｏ.２はスラブ加熱温度が低すぎ、またＮｏ.４はスラブ加熱時間が短すぎたため、これらはいずれも鋳造スラブ中に存在するδフェライト相の減少が不十分となり、熱間加工性は十分に改善されなかった。Ｎｏ.３はスラブ加熱温度がオーステナイト（γ）単相域を超えて高すぎたことによりδフェライト相が析出し、熱間加工性が低下した。Ｎｏ.５，８は鋳造時の冷却速度が小さすぎたことにより鋳造スラブ中に存在するδフェライト相の微細化が不十分となり、熱間加工性は十分に改善されなかった。Ｎｏ.２４〜２６はＰ，Ｖの配合バランスが適性化されていない鋼を用いたため、鋳造時にδフェライトが十分に微細化されず、熱間加工性は改善されなかった。Ｎｏ.２７，２８，３０，３１および３２はそれぞれオーステナイト生成元素であるＣ，Ｍｎ，Ｎ，ＣｕおよびＮｉの含有量が不足する鋼を用いたもの、またＮｏ.２９および３３はそれぞれフェライト生成元素であるＣｒおよびＳｉの含有量が過剰である鋼を用いたものであり、これらはいずれもδフェライト相の生成量が多くなりすぎたことにより、熱間加工性は改善されなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎｉ含有量を低減し、かつＭｎの多量含有を抑制したオーステナイト系ステンレス鋼であって、特に熱間加工性の改善を図った鋼に関する。また、その鋼からなる熱延鋼板の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１に代表される加工硬化型の準安定オーステナイト系ステンレス鋼は、加工性、耐食性等の良好な特性を活かして種々の用途に広く使用されている。しかし、これらの鋼種は多量のＮｉを含有するため原料コストが高いという欠点がある。特に近年ではＮｉ原料価格の乱高下の影響を受けて需給バランスが不安定になりやすいという問題も顕在化している。このようなことから昨今では従来にも増して、Ｎｉ含有量を低減した「Ｎｉ節減型」のオーステナイト系ステンレス鋼のニーズが高まっている。
【０００３】
Ｎｉ節減型のオーステナイト系ステンレス鋼としては、Ｎｉ含有量を低減する替わりに、オーステナイト形成元素としてＭｎを４％以上と多量に含有させた鋼種が知られている（特許文献１〜４）。しかし、このように多量のＭｎを含有させることは、製鋼工程でＭｎ酸化物の微細粒子（Ｍｎヒューム）の飛散を招き、環境保全の観点から特別な対策が必要となる。溶鋼を収容する容器の耐火物損耗も増大する。また、鋼中のＭｎ含有量が高いことに起因して鋼板の表面品質が低下しやすく、焼鈍酸洗や光輝焼鈍などの鋼板製造工程において生産性を損なう場合がある。さらに、多量のＭｎ含有は鋼板製品の耐食性を低下させる要因となりやすい。
【０００４】
Ｎｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼において、Ｍｎを概ね４％未満に低減すると、鋳造時に多量のδフェライトが生成しやすくなる。δフェライトを多量に含むオーステナイト系ステンレス鋼の鋳造スラブは熱間加工性が悪く、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１等と同様の一般的な条件で熱間圧延を行うと耳割れが発生し、操業上の大きな問題となる。したがって、この種の鋼においてＭｎ含有量を低減することは必ずしも容易ではない。
【０００５】
特許文献５には、Ｍｎ含有量を３％まで低減可能にした熱間加工性の良いＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼が開示されている。この技術では成分間の限定式によりδフェライト生成量を抑制する手法を採用し、それによって熱間圧延での耳割れを回避している。しかし、Ｍｎ含有量を４％未満の領域まで低減しても、表面品質低下や耐食性低下の問題に対しては更なる改善が望まれる場合が多い。
【０００６】
一方、Ｍｎ含有量を３％以下の領域まで低減したＮｉ節減型のオーステナイト系ステンレス鋼も、従来から主として成形加工性向上を目的に種々提案されている（特許文献６〜１３）。Ｍｎ含有量をこの程度にまで低減すると、製鋼工程での環境保全、耐火物寿命の問題や、材料の表面品質、耐食性に関する問題は概ね解消される。しかしながら、Ｍｎを低減することに起因する熱間加工性の低下に関しては抜本的な改善策が明らかにされていない。熱間圧延での耳割れを軽減するためには一般的な汎用鋼種とは違った製造条件を適用する必要があるなど、製造上の制約も大きく、Ｎｉを低減したことによるコストメリットが生産性の低下によって十分に活かされない場合もある。
【０００７】
そのような現状において、本出願人はＮｉおよびＭｎをともに低減したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼について、熱間圧延での耳割れを抑止する製造技術を開発し、特許文献１４に開示した。その技術は、鋳造スラブをオーステナイト単相温度域に加熱保持することにより、スラブエッジ付近に存在するδフェライト相の量および粒径を適切にコントロールするというものである。また、鋳造時の平均冷却速度を高めてδフェライト生成量を低減することが熱延耳割れの抑制に有効であることを開示した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１１１９３２号公報
【特許文献２】特開２００７−１９７８０６号公報
【特許文献３】特開平１１−２４１１４５号公報
【特許文献４】特開平７−７０７００号公報
【特許文献５】特開２００７−６３６３２号公報
【特許文献６】特公昭６０−３３１８６号公報
【特許文献７】特開２００６−２２３６９号公報
【特許文献８】特開２００９−４１０７２号公報
【特許文献９】特開２００９−２２１５５３号公報
【特許文献１０】特開２００９−２２１５５４号公報
【特許文献１１】特開２０１０−１８９７１９号公報
【特許文献１２】特開２０１０−１９６１０３号公報
【特許文献１３】特開２００９−３０１２８号公報
【特許文献１４】特開２０１０−１２１１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１４の技術によれば、熱間圧延条件に特段の制約を設けることなく、Ｍｎを３％以下に低減したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼における耳割れの問題を解決することが可能となった。しかし、鋳造時の平均冷却速度を高めることは、連続鋳造においてはライン速度を低下させることに繋がり、生産性の低下を招く要因となる。連続鋳造のライン速度低下を避けたい場合は、熱間圧延前に鋳造スラブの加熱をより入念に行う必要が生じ、この場合も生産性は低下する。
【００１０】
本発明は、Ｍｎ含有量を４％より大幅に低減したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼において、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１等の汎用鋼種と比べて生産性が大きく低下することのない製造条件を採用しても、耳割れの問題を生じることなく良好な熱延鋼板が製造できる技術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】
【００１１】
発明者らは、Ｍｎ含有量を４％より大幅に低減したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性を向上させる手法として、化学組成に関する検討を詳細に行ってきた。その結果、Ｖを含有させると熱間加工性が顕著に向上することを見出した。ただし、そのＶの作用はＰの含有量を十分に確保することによって発揮されるのである。本発明はこのような知見に基づいて完成したものである。
【００１２】
上記目的は、質量％で、Ｃ：０.０５０〜０.３００％、Ｓｉ：０.０１〜４.００％、Ｍｎ：０.５０〜３.５０％、Ｐ：０.０２０〜０.０６０％、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｉ：１.００〜５.００％、Ｃｒ：１５.００〜１９.００％、Ｎ：０.０３０〜０.３００％、Ｃｕ：１.００〜３.５０％好ましくは２.００〜３.５０％、Ｖ：０.０２０〜０.３００％、Ｍｏ：０〜２.０％、Ｂ：０〜０.０１０％、Ｃａ：０〜０.０１０％、Ａｌ：０〜１.００％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ下記（１）式、より好ましくは（１）’式を満たす化学組成を有する熱間加工性に優れた低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼によって達成される。
Ｐ＋１.５Ｖ≧０.０６０ …（１）
Ｐ＋１.５Ｖ≧０.１２０ …（１）’
【００１３】
ここで、Ｍｏ，Ｂ，Ｃａ，Ａｌは任意添加元素であり、含有量が０％（通常の製鋼における分析限界未満）であっても構わない。Ｓは通常の製鋼において不可避的に混入する不純物元素である。本明細書において（１）式等の成分限定式の元素記号の箇所には当該元素の質量％で表された含有量の値が代入される。
【００１４】
また本発明では、上記の化学組成を有する鋼の溶鋼を、スラブ鋳造用モールドに注入して、スラブ厚さ中央部のスラブエッジにおける凝固開始温度から１２５０℃までの平均冷却速度が２５℃／ｍｉｎ以上となるように鋳造する工程、
得られた鋳造スラブを加熱炉にて１１５０〜１２５０℃で１.５ｈ以上加熱する工程、
上記加熱後のスラブを熱間圧延する工程、
を有する低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼熱延鋼板の製造法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、本来、熱間圧延での耳割れを防止することが難しい低Ｍｎ化したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼において、熱間加工性が顕著に改善された。従来、このタイプの鋼種で熱延耳割れのトラブルを回避するためには、製造条件の制約を厳しくするなど、生産性の低下が避けられなかったところ、本発明に従えばＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１等の汎用鋼種と比べて生産性が大きく低下することのない製造条件にて耳割れの問題を生じることなく良好な熱延鋼板が得られる。また、低Ｍｎ化により、従来のＭｎ含有量の高いＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼と比べ、環境保全対策の負荷が軽減し、鋼板品質も改善される。したがって本発明は、原料コストの安いＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼の普及に寄与するものである。具体的には、例えば各種ばねや機械部品、ガスケットなどの用途において、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３０１の代替が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】熱延耳割れの発生に及ぼすＰおよびＶ含有量の影響を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明者らは、Ｍｎ含有量を４％より大幅に低減したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼について、熱間加工性の改善に有利な化学組成の検討を詳細に行ってきた。その結果、前述のように、Ｖを含有させること、およびＰの含有量を十分に確保することが極めて有効であることを見出した。以下に、Ｍｎ含有量を３％以下の領域にまで低減したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼について、熱間圧延での耳割れ発生に及ぼすＰおよびＶの含有量の影響を調査した実験を紹介する。ここでは、Ｐ，Ｖ以外の元素の含有量を表１のように一定とした鋼についての結果を例示する。
【００１８】
〔実験例〕
表１に示す成分組成をベースとし、ＰおよびＶの含有量を種々変化させた鋼を溶製した。各チャージとも２７０ｋｇの溶鋼を銅製の鋳型に鋳造し、厚さ１２０ｍｍのスラブとした。鋳造の際、鋳型に取り付けた数本の熱電対を用いて、スラブ厚さ中央部のスラブエッジ（スラブ側面）における凝固開始温度から１２５０℃までの平均冷却速度が２７℃／ｍｉｎとなるように、鋳型を冷却する循環水の水量を調整した。得られた鋳造スラブから厚さ６０ｍｍ×幅８０ｍｍ×長さ１２０ｍｍの熱間圧延用鋼片を採取した。その際、元のスラブのスラブエッジが熱間圧延用鋼片の片側の側面（幅方向端部の表面）に該当するようにした。このスラブエッジに由来する面を「評価面」と呼ぶ。
【００１９】
熱間圧延用鋼片を加熱炉に装入して１２００℃で２ｈ加熱したのち抽出し、リバース式の熱間圧延機による大気中での熱間圧延実験に供し、熱延鋼板を得た。熱間圧延のパススケジュールは表２に示すとおりである。各パスでのディレイは約７ｓｅｃ、圧延速度は約３０ｍ／ｍｉｎとした。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
得られた熱延鋼板（トータル圧延率９５％）について評価面に由来するエッジにおける耳割れ深さを測定した。この熱間圧延実験において最大耳割れ深さが１ｍｍ以下となれば、良好な熱間加工性を有すると評価される。評価は以下の３段階に分類し、○評価以上を合格と判定した。
◎：耳割れの発生が認められない（熱間加工性；優秀）。
○：最大耳割れ深さが１ｍｍ以下の耳割れが認められる（熱間加工性；良好）。
×：最大耳割れ深さが１ｍｍを超える耳割れが認められる（熱間加工性；不良）。
これらの結果を図１に示す。
【００２３】
図１からわかるように、Ｖを０.０２質量％以上含有させた場合に良好な熱間加工性を実現することができる。ただし、Ｐ含有量を０.０２質量％以上確保し、かつ下記（１）式を満たすようにＰとＶの配合バランスを調整しなければ、Ｖによる熱間加工性改善効果が発揮されない。下記（１）’式を満たす場合には特に優れた熱間加工性が実現できる。
Ｐ＋１.５Ｖ≧０.０６０ …（１）
Ｐ＋１.５Ｖ≧０.１２０ …（１）’
図１は、Ｐ，Ｖ以外の元素の含有量を表１に示すように一定とした場合の結果を整理したものであるが、発明者らは、本発明で規定する成分組成範囲において上記と同様のＰおよびＶによる熱間加工性改善効果が得られることを確認している。
【００２４】
発明者らの調査によれば、低Ｍｎ化したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼の熱間圧延での耳割れは、オーステナイト素地とδフェライト相の界面を起点として発生し、またオーステナイト素地とδフェライトの界面が亀裂の伝播経路となっている。熱間圧延での耳割れ感受性が低くなる条件として、δフェライト量が少ないこと、δフェライト相が微細であること、オーステナイト相とδフェライト相の界面ができるだけ不連続となっていることが挙げられる。
【００２５】
ＰとＶの配合バランスを上述のように調整したことにより当該鋼種の熱間加工性が顕著に向上する理由については、現時点で調査中であり十分解明できていないが、以下のことが考えられる。ＰとＶを適正範囲で含有させると、初晶δおよびデンドライトが微細化し、鋳造スラブ中に存在するδフェライト相は従来より微細化したものとなる。そのため熱間圧延前のスラブ加熱によるδフェライト相の減少効果（δ→γ変態の促進効果）が高まり、それが熱間圧延での耳割れ抑止に効いているものと推察される。このことは、ＰおよびＶの配合バランスを調整していない鋼においては鋳造時の冷却速度を５０℃／ｍｉｎ以上に大きくするか、あるいは鋳造スラブの加熱を通常よりも入念に行わなければ熱延耳割れのトラブルを回避することが難しかったのに対し（特許文献１４参照）、本発明に従えば鋳造時の冷却速度を２５℃／ｍｉｎまで遅くし、鋳造スラブの加熱を一般的条件で行った場合でも熱延耳割れのトラブルは回避される、という事実からから肯定される。
【００２６】
〔化学組成〕
以下、化学組成に関する「％」は特に断らない限り「質量％」を意味する。
ＣおよびＮは、オーステナイト生成元素であり、これらの元素の含有量が少なすぎるとδフェライト相の生成量が増大し、熱間加工性が低下する。また、これらの元素は加工誘起マルテンサイト相（α’相）を固溶強化する元素であり、ＴＲＩＰ効果を利用した延性向上に有効である。これらの作用を十分に発揮させるためにはＣ，Ｎともそれぞれ０.０５０％以上の含有量を確保する必要がある。Ｃ含有量は０.１０％を超える範囲とすることがより効果的である。ただし、これらの元素を過剰に含有させると耐食性低下などの弊害を招く要因となる。種々検討の結果、Ｃ，Ｎともそれぞれ０.３００％以下の含有量とすることが望まれる。ＣおよびＮの含有量を下記（２）式を満たす範囲に管理しても構わない。
Ｃ＋０.５Ｎ＜０.２００ …（２）
【００２７】
Ｓｉは、製鋼での脱酸に有効であるとともに、固溶強化に寄与する元素である。通常は０.０１％以上含有され、０.３０％以上とすることがより効果的である。しかし、多量にＳｉを含有させるとδフェライト相の多量生成を招く要因となる。また、鋼を硬質化させ加工性を損なう要因ともなる。検討の結果、Ｓｉ含有量は４.００％以下に制限される。特に優れた熱間加工性を必要とする場合は２.００％以下のＳｉ含有量に管理することが望ましい。
【００２８】
Ｍｎは、Ｎｉより安価なオーステナイト生成元素であり、Ｎｉ節減型のオーステナイト系ステンレス鋼においてＮｉの代替元素として添加される。その機能を発揮させるためには０.５０％以上のＭｎ含有が必要である。１.００％以上のＭｎ含有量を確保することがより効果的であり、２.００％以上あるいは２.００％を超えるＭｎ含有量とすることが一層効果的である。ただし、Ｍｎ含有量が多くなると、製鋼工程での環境保全対策の負荷が増大する。また、得られる鋼板の表面性状が低下しやすくなるので、それを解決するための対策をとると生産性の低下を招くことがある。ＭｎＳなどの介在物が増大して加工性低下や耐食性低下を引き起こす要因ともなる。Ｍｎの多量含有によるそれらの欠点を克服するため、本発明ではＭｎ含有量を３.５０％以下に制限する。３.００％以下とすることがより効果的であり、３.００％未満に管理してもよい。
【００２９】
Ｓは、不純物として混入するが、その含有量が多くなると加工性その他の材料特性や製造性に悪影響を及ぼすようになる。検討の結果、Ｓ含有量は０.００５％以下に制限される。Ｓ含有量は低いほど好ましいが、過剰な低Ｓ化は製鋼の負荷を増大させる。Ｓは０.０００５％以上の範囲で残存させることが製造コスト的には望ましい。
【００３０】
Ｎｉは、オーステナイト系ステンレス鋼に必須の元素であるが、本発明ではコスト低減の観点からＮｉ含有量を極力抑える成分設計を行っており、Ｎｉ含有量の上限は５.００％に制限される。５.００％未満、あるいは４.００％以下、あるいはさらに３.００％以下のＮｉ含有量に管理してもよい。ただし、Ｃ，Ｎ，Ｍｎを上述の範囲に規定する場合、スラブ加熱温度域（例えば１１５０〜１２５０℃）でオーステナイト単相となるように成分調整する必要から、Ｎｉ含有量は１.００％以上を確保する必要がある。１.００％を超える量に管理してもよい。
【００３１】
Ｃｕは、オーステナイト生成元素であることから、Ｃｕ含有量の増加に伴って他のオーステナイト生成元素含有量の設定自由度が拡大し、Ｎｉを抑制した成分設計が容易になる。その効果を十分に得るため、本発明ではＣｕを１.００％以上含有させる。２.００％以上とすることがより好ましく、２.５０％以上に管理してもよい。ただし、多量のＣｕ含有は低融点合金相の生成を招き、熱間加工性を阻害する要因となる。このためＣｕ含有量は３.５０％以下に制限される。３.００％以下に管理してもよい。
【００３２】
Ｃｒは、ステンレス鋼の耐食性を確保する上で必須の元素である。本発明では、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１などの汎用オーステナイト系ステンレス鋼の代替用途に適用できる耐食性を確保すべく、Ｃｒ含有量が１５.００％以上の鋼を対象とする。ただし、Ｃｒはフェライト生成元素であり、過度のＣｒ含有はδフェライト相の多量生成を招くので好ましくない。オーステナイト生成元素であるＣ，Ｎ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕの前述した含有量範囲とのバランスについて種々検討した結果、Ｃｒ含有量は１９.００％以下の範囲とする。
【００３３】
ＰおよびＶは、本発明において極めて重要な元素である。前述したように、ＰとＶの配合バランスを適性化した場合に、熱間加工性を顕著に向上させることができる。これらの元素の作用を発揮させるためには、Ｐ，Ｖともそれぞれ０.０２０％以上の含有量とする必要がある。それに加えて、前記（１）式を満たすようにＰおよびＶの含有量を調整する必要がある。（１）式に代えて前記（１）’式を採用することがより効果的である。ただし、Ｐの過剰含有は鋼板の靱性低下を招く。特に溶接を行う場合は母材および溶接部の靱性を低下させる要因となる。一方、Ｖの過剰含有は製造コストの上昇および鋼の硬質化を招く。種々検討の結果、Ｐ含有量は０.０６０％以下に制限され、Ｖ含有量は０.３００％以下に制限される。
【００３４】
なお、特許文献１３にはＶを添加したオーステナイト系ステンレス鋼が記載されている。ただし、そのＶの役割はＴｉやＮｂと同様に炭窒化物を形成することにあり、低Ｍｎ化したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性を向上させるためにＰとＶの配合バランス適性化が有効であることについては示唆がない。事実、この文献にはＰの含有量が示されておらず、またオーステナイト生成元素であるＭｎ，ＮｉおよびＣｕを上記のように制限したＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼においてＶを含有させた具体例も示されていない。
【００３５】
Ｍｏは、耐食性向上作用などを呈するので、必要に応じて添加することができる。０.２％以上のＭｏ含有量を確保することがより効果的である。ただし、過剰のＭｏ含有は熱間加工性低下を招く要因となるので、Ｍｏを添加する場合は２.０％以下の範囲で行う。
【００３６】
ＢおよびＣａは、少量の添加で熱間加工性の向上に有利に作用するので、必要に応じてこれらの１種または２種を添加することができる。その作用を十分に得るためには、Ｂの場合は０.００１％以上、Ｃａの場合も０.００１％以上の含有量を確保することがより効果的である。ただし、これらの元素を過剰に添加すると逆に熱間加工性を阻害する要因となる。検討の結果、Ｂ，Ｃａの１種以上を添加する場合は、いずれもそれぞれ０.０１０％以下の範囲で添加する必要がある。
【００３７】
Ａｌは、脱酸剤として必要に応じて添加することができる。その場合、０.０１％以上のＡｌ含有量を確保することがより効果的である。ただし、過剰のＡｌ添加は熱間加工性を阻害する要因となるので、Ａｌを添加する場合は１.００％以下の含有量範囲で行う。
【００３８】
〔熱延鋼板の製造法〕
本発明に従えば、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１などの汎用オーステナイト系ステンレス鋼と同様の工程にて熱延鋼板を製造することができる。具体的には、成分調整された溶鋼を連続鋳造またはバッチ式で鋳造し、得られた鋳造スラブを加熱したのち抽出して、連続熱間圧延機またはリバース式熱間圧延機にて熱間圧延する手法が採用できる。
【００３９】
ただし、熱延に供するスラブにおいてδフェライト相ができるだけ少量かつ微細な状態となっていることが重要であるため、鋳造時にδフェライト相が過剰に成長しないように配慮する必要がある。具体的には、上述のとおりに成分調整された溶鋼をスラブ鋳造用モールドに注入して、スラブ厚さ中央部のスラブエッジにおける凝固開始温度から１２５０℃までの平均冷却速度が２５℃／ｍｉｎ以上となるように鋳造すればよい。本発明で対象とする鋼はＰとＶの配合バランスが上述のように適性化されているので、鋳造スラブ中のδフェライト相は、従来の当該鋼種より微細化されたものとなる。このため、従来は後工程でのスラブ加熱処理における負荷増大を避けたい場合には鋳造時の上記平均冷却速度を５０℃／ｍｉｎ以上としなければならなかったが（特許文献１４）、本発明に従えば２５℃／ｍｉｎまで小さくすることができる。連続鋳造においては、鋳造時の冷却速度を小さくすることができるということは、モールド内を通過する時間をより短くすることができることを意味し、鋳造速度（ラインスピード）の向上に繋がる。すなわち生産性が向上する。
【００４０】
上記の手法で得られた鋳造スラブは、鋳造ままの状態においてδフェライト相が微細化されているので、熱間圧延前に行うスラブ加熱を特段に入念に行う必要はない。具体的には、１１５０〜１２５０℃のオーステナイト単相温度域で１.５ｈ以上加熱する条件を採用すればよい。その後、一般的なオーステナイト系ステンレス鋼熱延鋼板の製造手法に準じて熱間圧延を行えば、耳割れによるトラブルを生じることなく、健全な熱延鋼板を得ることができる。
【００４１】
得られた熱延鋼板は、焼鈍酸洗を受けて熱延鋼板製品として利用できる他、一般的なステンレス鋼板製造工程により例えば板厚０.１〜３ｍｍの冷延焼鈍鋼板とすることができ、その後、必要に応じて形状矯正や調質圧延が施され、冷延鋼板製品として各種用途に供される。
【実施例】
【００４２】
表３に示す鋼を溶製し、前述の実験例と同様の手法にてスラブエッジを評価面とする熱延実験を行った。ただし、ここでは鋳造時における凝固開始温度から１２５０℃までの平均冷却速度、熱間圧延前のスラブ加熱温度および加熱時間を一部の例において変動させた。得られた熱延鋼板（トータル圧延率９５％）について評価面に由来するエッジにおける耳割れ深さを測定し、前述の３段階の評価方法にて熱間加工性を評価し、最大耳割れ深さが０〜１ｍｍのもの（◎および○評価）を合格と判定した。結果を表４に示す。
【００４３】
【表３】
【００４４】
【表４】
【００４５】
表４からわかるように、本発明に従って各合金成分の含有量およびＰとＶの配合バランスを適性化し、鋳造時の冷却およびスラブ加熱を適正条件で行った場合には、低Ｍｎ化されたＮｉ節減型オーステナイト系ステンレス鋼において耳割れトラブルの生じない良好な熱間加工性が実現された。特に、本発明例のうち鋼Ｂ１〜Ｂ１１を用いたものは、前記（１）’を満たすようにＰとＶの配合バランスが調整され、かつＳｉ含有量２.００％以下、Ｍｎ含有量１.００％以上、Ｃｕ含有量２.００％以上を満たす鋼を採用したものであり、これらの条件のいずれかを満たさない鋼Ｂ１２〜Ｂ１６を用いたものよりも一層優れた熱間加工性を示した。
【００４６】
一方、比較例であるＮｏ.２はスラブ加熱温度が低すぎ、またＮｏ.４はスラブ加熱時間が短すぎたため、これらはいずれも鋳造スラブ中に存在するδフェライト相の減少が不十分となり、熱間加工性は十分に改善されなかった。Ｎｏ.３はスラブ加熱温度がオーステナイト（γ）単相域を超えて高すぎたことによりδフェライト相が析出し、熱間加工性が低下した。Ｎｏ.５，８は鋳造時の冷却速度が小さすぎたことにより鋳造スラブ中に存在するδフェライト相の微細化が不十分となり、熱間加工性は十分に改善されなかった。Ｎｏ.２４〜２６はＰ，Ｖの配合バランスが適性化されていない鋼を用いたため、鋳造時にδフェライトが十分に微細化されず、熱間加工性は改善されなかった。Ｎｏ.２７，２８，３０，３１および３２はそれぞれオーステナイト生成元素であるＣ，Ｍｎ，Ｎ，ＣｕおよびＮｉの含有量が不足する鋼を用いたもの、またＮｏ.２９および３３はそれぞれフェライト生成元素であるＣｒおよびＳｉの含有量が過剰である鋼を用いたものであり、これらはいずれもδフェライト相の生成量が多くなりすぎたことにより、熱間加工性は改善されなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０.０５０〜０.３００％、Ｓｉ：０.０１〜４.００％、Ｍｎ：０.５０〜３.５０％、Ｐ：０.０２０〜０.０６０％、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｉ：１.００〜５.００％、Ｃｒ：１５.００〜１９.００％、Ｎ：０.０３０〜０.３００％、Ｃｕ：１.００〜３.５０％、Ｖ：０.０２０〜０.３００％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ下記（１）式を満たす化学組成を有する熱間加工性に優れた低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼。
Ｐ＋１.５Ｖ≧０.０６０ …（１）
【請求項２】
上記（１）式に代えて下記（１）’式を適用する請求項１に記載の熱間加工性に優れた低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼。
Ｐ＋１.５Ｖ≧０.１２０ …（１）’
【請求項３】
Ｃｕ含有量が２.００〜３.５０％である請求項１または２に記載の熱間加工性に優れた低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項４】
さらにＭｏ：２.０％以下、Ｂ：０.０１０％以下、Ｃａ：０.０１０％以下、Ａｌ：１.００％以下の１種以上を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の熱間加工性に優れた低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の鋼の溶鋼を、スラブ鋳造用モールドに注入して、スラブ厚さ中央部のスラブエッジにおける凝固開始温度から１２５０℃までの平均冷却速度が２５℃／ｍｉｎ以上となるように鋳造する工程、
得られた鋳造スラブを加熱炉にて１１５０〜１２５０℃で１.５ｈ以上加熱する工程、
上記加熱後のスラブを熱間圧延する工程、
を有する低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼熱延鋼板の製造法。
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０.０５０〜０.３００％、Ｓｉ：０.０１〜４.００％、Ｍｎ：０.５０〜３.５０％、Ｐ：０.０２０〜０.０６０％、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｉ：１.００〜５.００％、Ｃｒ：１５.００〜１９.００％、Ｎ：０.０３０〜０.３００％、Ｃｕ：１.００〜３.５０％、Ｖ：０.０２０〜０.３００％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ下記（１）式を満たす化学組成を有する熱間加工性に優れた低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼。
Ｐ＋１.５Ｖ≧０.０６０ …（１）
【請求項２】
上記（１）式に代えて下記（１）’式を適用する請求項１に記載の熱間加工性に優れた低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼。
Ｐ＋１.５Ｖ≧０.１２０ …（１）’
【請求項３】
Ｃｕ含有量が２.００〜３.５０％である請求項１または２に記載の熱間加工性に優れた低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項４】
さらにＭｏ：２.０％以下、Ｂ：０.０１０％以下、Ｃａ：０.０１０％以下、Ａｌ：１.００％以下の１種以上を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の熱間加工性に優れた低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の鋼の溶鋼を、スラブ鋳造用モールドに注入して、スラブ厚さ中央部のスラブエッジにおける凝固開始温度から１２５０℃までの平均冷却速度が２５℃／ｍｉｎ以上となるように鋳造する工程、
得られた鋳造スラブを加熱炉にて１１５０〜１２５０℃で１.５ｈ以上加熱する工程、
上記加熱後のスラブを熱間圧延する工程、
を有する低Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼熱延鋼板の製造法。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１７２２０９（Ｐ２０１２−１７２２０９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６４７０（Ｐ２０１１−３６４７０）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
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