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JPH04293754A - Ni基合金薄板の製造方法 - Google Patents

Ni基合金薄板の製造方法

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JPH04293754A
JPH04293754A JP8327991A JP8327991A JPH04293754A JP H04293754 A JPH04293754 A JP H04293754A JP 8327991 A JP8327991 A JP 8327991A JP 8327991 A JP8327991 A JP 8327991A JP H04293754 A JPH04293754 A JP H04293754A
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JP
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precipitates
ingot
thin sheet
annealing
thickness
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JP8327991A
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Junichi Ishimaru
淳一 石丸
Morihiro Hasegawa
長谷川 守弘
Takashi Yamauchi
隆 山内
Hiroshi Morikawa
広 森川
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,9〜29重量%のMo
および4〜20重量%のFeを含有したNi基合金の薄
板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】9〜29重量%のMoおよび4〜20重
量%のFeを含有したNi基合金, 具体的には,Mo
;9〜29重量%, Fe;4〜20重量%を含有し,
必要に応じて0.2重量%以内の範囲のC, 2.5重
量%以内の範囲のCo,Cr,Mn,SiまたはCu,
 5〜25重量%のCr, 0.5〜5重量%のWなど
の元素を含有するNi基合金 (一例として商標名ハス
テロイBと呼ばれる合金) は耐熱性および耐食性に優
れており,高温高圧のハロゲン化合物含有環境などの過
酷な腐食環境用材料として有用なことから例えば各種の
工業用プラントの装置材料として用いられている。従来
,このハステロイBの薄板を製造するには,先ず鋳造に
よって鋳塊を製造し,この鋳塊から所望厚さの熱延板を
得るまで熱間圧延を繰り返す方法が採用されている。特
開昭62−18750号公報は,熱間圧延を行う前に長
時間の熱処理を施すことが有益であると教示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ハステロイBの従来の
薄板の製造技術には次のような問題が付随した。ハステ
ロイBは耐熱性に優れるが,このことは高温強度が高い
ことを意味し,このため合金自身の熱間加工性は極めて
悪い。加えてハステロイBはその鋳造の際の偏析に伴っ
て鋳片に粗大な析出物 (金属間化合物であるθ相 (
NiMo)) が生成しやすいので脆化が起こり,熱間
圧延中に耳割れなどの発生を招きやすい。
【0004】このように本合金は耳割れが生じやすいの
で熱間圧延前に粗大な析出物を消失させるための長時間
の熱処理を必要とし,また高温強度が高いので熱間圧延
での圧下率を大きくすることができず, 鋳塊から薄板
を得るためには小さな圧下率で熱間圧延を何度となく繰
り返さなければならない。そして圧延中に材料の温度が
下がると圧下が困難となるので一定圧延回数ごとに加熱
炉に材料を戻さなければならない。圧延回数を多くする
ことは加熱炉に戻す回数も必然的に多くなることを意味
する。
【0005】このようなことから, 鋳塊から熱間圧延
によってハステロイBの薄板を製造する従来法では著し
く多い工程と多大のエネルギーを必要とし,製造コスト
高を招いていた。また,冷延後の焼鈍により最終製品に
耐食性を低下させる原因となる粗大な析出物(金属間化
合物であるθ相,θ相の平均の大きさは約8μm〜約1
2μm)が生成するという問題もあった。
【0006】本発明の目的は,このようなハステロイB
の薄板製造技術上の問題を解決すべく,熱間圧延前の長
時間熱処理ならびに熱間圧延工程自身を省略し,かつ耐
食性を低下させる原因となる析出物を微細分散させるこ
とにより,従来技術よりも優れた品質を有する薄板を製
造しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成せんと
する本発明の要旨とするところは,9〜29重量%のM
oおよび4〜20重量%のFeを含有したNi基合金を
,鋳型壁面が鋳片と同期して移動する形式の連続鋳造機
によって凝固時の平均冷却速度を100℃/s以上とし
て厚さ5mm以下の薄板に連続鋳造し,得られた薄板を
1150℃〜1275℃で0.5時間〜4時間の熱処理
したうえ目標板厚まで冷間圧延し,次いで1100℃〜
1250℃で3分間〜8分間焼鈍することを特徴とする
。ここで,本発明が対象とするNi基合金はいわゆるハ
ステロイBの合金を包含し,具体的にはMo;9〜29
重量%, Fe;4〜20重量%を含有し,必要に応じ
て0.2重量%以内の範囲のC, 2.5重量%以内の
範囲のCo,Cr,Mn,SiまたはCu, 5〜25
重量%のCr, 0.5〜5重量%のWなどの元素を含
有するNi基合金を含む。本発明法によって得られた冷
延焼鈍後の薄板は析出物が3μm以下である。
【0008】〔作用〕ハステロイBは偏析に伴って粗大
な析出物が生じるという性質がある。この析出物は金属
間化合物, すなわちθ相 (NiMo)である。この
θ相によって脆化が起こり熱間圧延中に耳割れなどの発
生を招きやすい。これまでハステロイBの熱間加工時に
生じる割れ防止に関しては多くの研究がなされ,また改
善がなされてきた。しかし,ハステロイBの薄板を鋳造
によって直接的に製造し,得られた薄板鋳造品並びにこ
れを圧延した最終製品の板の品質に関する調査研究を行
った例は見当たらない。
【0009】発明者等は,鋳型壁面が鋳片と同期して移
動する形式の連続鋳造機によって薄板を直接鋳造する技
術に着目し,その代表的な鋳造機であるいわゆる双ロー
ル式連続鋳造機を使用して本合金の鋳造を試みた。その
さい,凝固時の平均冷却速度を100℃/s以上として
鋳片厚み1mm〜5mmのハステロイBを連続鋳造し,
得られた急冷材と従来の造塊法により得られた平均冷却
速度1.0℃/s以下の厚み100mm以上のインゴッ
ト材について比較検討をした。
【0010】図1は,100mm厚みのインゴット材の
析出物と5mm厚みの急冷材の析出物について,それら
の平均の大きさと面積率の測定結果を示したものである
。供試材と鋳造条件は後記実施例に記載したものに対応
する。 急冷材の析出物の平均の大きさはインゴット材の析出物
の平均の大きさの約1/10であり, 急冷材の析出物
の面積率はインゴット材の析出物の面積率の約1/20
であることがわかる。このことから急冷材の析出物はイ
ンゴット材の析出物に比べ, 微細分散化されているこ
とが明らかである。換言すれば,析出物の微細分散化を
行うには凝固時の平均冷却速度を100℃/s以上を必
要とするのである。これを実現するには,溶湯から直接
薄板に連続鋳造する移動鋳型方式が適しており,インゴ
ット材では困難である。
【0011】図2および図3は,図1の両者の析出物に
及ぼす熱処理条件の影響を調べた結果を示したものであ
る。すなわち,前記5mm厚みの急冷材から長さ30m
m×幅30mm×5mm厚の寸法の試験片を切出し,ま
た前記100mm厚みのインゴット材の中心部から同じ
く長さ30mm×幅30mm×5mm厚の寸法の試験片
を切り出し,それぞれの試験片に対して熱処理温度 (
図2)と熱処理時間(図3)を変えて熱処理したときの
析出物の面積率を示したものである。なお熱処理後の冷
却方法はいずれも空冷とした。
【0012】図2と図3に見られるように,インゴット
材では1150℃以上の熱処理温度で5時間以上熱処理
を行わなければ析出物を消失させることができない。ま
た長時間熱処理をおこなわなければならないため酸化ス
ケールの発生が余儀なくされる。これに対して,急冷材
では1150℃以上の熱処理温度で0.5時間以上熱処
理すれば析出物をほぼ消失させることができる。ただし
4時間を越える長時間加熱ならびに1275℃を越える
高温で加熱することは酸化スケールを発生させるという
点で好ましくない。したがって,急冷材では熱処理温度
は1150℃〜1275℃の温度範囲で0.5時間〜4
時間の時間範囲とするのが必要十分である。
【0013】また,5mm厚みの急冷材のコイルに12
00℃で1時間の熱処理を行った後,デスケーリングを
行ったうえ冷間圧延して2mm厚みの冷延板を得た。一
方,100mm厚みのインゴット材については1200
℃×5時間の熱処理後,60回以上の熱間圧延で4mm
厚みの熱延板とし,デスケーリングを行ったうえ冷間圧
延して2mm厚みの冷延板を得た。得られた両冷延板か
ら長さ30mm×幅30mm×厚さ2mmの寸法の試験
片を切出し,冷延後の焼鈍により生成する析出物(θ相
)を調査した。
【0014】図4は急冷材の冷延板に各種温度と時間で
焼鈍を行った後の再結晶組織観察した結果を,図5はイ
ンゴット材の冷延板に各種温度と時間で焼鈍を行った後
の再結晶組織観察した結果を示したものである。同図に
見られるように,急冷材, インゴット材とも1100
℃より低い焼鈍温度では焼鈍時間を長くしても,また1
100℃〜1250℃の範囲では3分間未満の焼鈍時間
では十分に均一な再結晶組織を得られなかった。また1
250℃を越える焼鈍温度では,そして1100℃〜1
250℃の範囲で8分間を越える焼鈍時間では一部に異
常再結晶組織が認められ,この条件の場合も均一な再結
晶組織を得ることができなかった。この結果から冷延後
の適正焼鈍条件は1100℃〜1250℃の範囲で3分
間〜8分間とするのがよいことがわかる。
【0015】均一な再結晶組織が得られた冷延後の焼鈍
条件,すなわち1100℃〜1250℃で3分間〜8分
間の焼鈍を行った急冷材およびインゴット材の各試料の
析出物の分布状況を調査した結果を図6および図7に示
した。図6に見られるように,急冷材に認められる析出
物の面積率は0.04%〜0.05%であった。一方,
 図7のようにインゴット材に認められる析出物の面積
率は1.0〜1.1%であった。
【0016】図8は,図6と図7の焼鈍後の試料の析出
物の平均径の測定結果を示したものである。図8に見ら
れるように,急冷材に認められる析出物の大きさは0.
4μm〜1.3μmであった。これに対して,インゴッ
ト材に認められる析出物の大きさは9.8μm〜11.
8μmであった。
【0017】図4〜図8の結果から冷延後の焼鈍で生成
するθ相についても急冷材はインゴット材に比べ, 微
細分散化されることがわかる。
【0018】前記の急冷材とインゴット材についての冷
延焼鈍後の試料(焼鈍条件:1100℃×5分のもの)
を酸洗して,長さ31mm×幅29mm×厚さ2mmの
寸法の全面腐食試験用の試験片を切り出し,試験片の全
面を500番のエメリー紙研磨仕上げを施し,沸騰塩酸
溶液中で濃度および時間を変化させて全面腐食試験を行
った結果を図9および図10に示した。これらの結果に
見られるように,急冷材から得られた試料はインゴット
材から得られた試料に比べ優れた耐食性を有する。
【0019】
【実施例】互いに反対方向に回転する直径400mm,
 幅300mmの水冷銅ロール2本を軸を平行にして且
つ水平にして対向配置し,このロール対の両サイドに一
対のサイドダムを配置してロール円周面とこれらのサイ
ドダムとで囲われる空間を湯溜り空間とした双ロール式
連続鋳造機において,ロールギヤップを2.2mm, 
溶湯量を300kgとして, 鋳造速度30m/min
のもとで,鋳造温度と平均冷却速度を表1に示すように
制御してハステロイBの連続鋳造を行った。供試合金の
組成はNi≒67%, Mo≒28%, Fe≒5%で
あった。
【0020】得られた鋳片 (薄板) を表1に示す温
度と時間で熱処理した後, 薄板の割れなどの表面欠陥
の調査を行った。表1に見られるように,ヒートNo.
1〜5の本発明によれば,割れなどのない表面性状の良
好な品質のハステロイBの薄板が熱間圧延を省略して得
られた。
【0021】表1のヒートNo.6は比較例として従来
の造塊法により鋳塊厚みが120mmとなる偏平鋳型に
300kgのハステロイBを鋳込んで鋳塊を得たもので
ある。鋳塊の平均冷却速度は0.8℃/sであった。ま
た鋳塊の組成はNi≒67%, Mo≒28%, Fe
≒5%であった。得られた鋳塊を1200℃で2時間均
熱処理した後,表面の研削を行って熱間圧延に供した。 熱間圧延時の温度は1200℃〜900℃とした。ハス
テロイBは熱間変形抵抗が著しく高いため,2.0mm
の厚みまで70パスを必要とした。板の温度が900℃
より下がった場合, 熱延機の最大圧下力を越えてしま
うので熱補償のため1200℃に保持した加熱炉に材料
を10回戻す必要があった。得られた薄板には最大深さ
10mmの耳割れが認められた。
【0022】双ロール法による鋳片薄板の熱処理材(急
冷材)はデスケーリングを行い, 他方,鋳塊からの熱
延板(インゴット材)は耳割れ部を除去後,デスケーリ
ングを行ったうえ,いずれも2.0mm厚みから1.0
mm厚みまで冷間圧延し, 次いで急冷材,インゴット
材とも1150℃×5minの焼鈍を行い, 酸洗を行
って1.0mm厚みの最終製品とした。
【0023】急冷材から得られた製品とインゴット材か
ら得られた製品から析出物調査用試験片を切出し析出物
の大きさの測定を行った。その結果を表1に併記したが
,急冷材の析出物の大きさは0.9μm〜1.4μm,
 インゴット材では10.6μmであった。またそれぞ
れの製品から長さ31mm×幅29mm×厚さ2mm寸
法の全面腐食試験用の試験片を切出し, その全面を5
00番エメリー紙研磨仕上げを施したうえ, 20ma
ss.%の沸騰塩酸溶液中で24時間の全面腐食試験を
行った。その結果を表1に併記した。表1の結果に見ら
れるように,急冷材から得られた製品はいずれもインゴ
ット材から得られた製品に対し良好な耐食性を示した。 これは,前者では析出物の大きさを3μm以下であるこ
とが寄与していると考えることができ,これによって優
れた耐食性が得られることが判明した。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば,難熱間加
工性材料のハステロイ合金の薄板の製造にさいして,熱
間圧延工程を省略して,しかも従来材より耐食性の優れ
た良品質の薄板が製造可能となり,省設備,省エネルギ
ーおよび省力化が達成された。なお,実施例では双ロー
ル式連続鋳造機の例を挙げたが,特にこれに限られもの
ではなく,冷却速度を100℃/s以上として厚さ5m
m以下の薄板を直接鋳造できるような鋳型壁面が鋳片と
同期して移動する形式の連続鋳造機であれば本発明に適
用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】  双ロール式連鋳機で製造したハステロイB
の薄板鋳片(急冷材)の析出物と,従来法によるインゴ
ット材の析出物の平均の大きさおよび面積率を比較した
図である。
【図2】  双ロール式連鋳機で製造したハステロイB
の薄板鋳片(急冷材)の析出物と,従来法によるインゴ
ット材の析出物の面積率と熱処理温度との関係図である
【図3】  双ロール式連鋳機で製造したハステロイB
の薄板鋳片(急冷材)の析出物と,従来法によるインゴ
ット材の析出物の面積率と熱処理時間との関係図である
【図4】  双ロール式連鋳機で製造したハステロイB
の薄板鋳片(急冷材)の冷延後の焼鈍条件と組織状態と
の関係図である。
【図5】  従来のインゴット材の冷延後の焼鈍条件組
織状態との関係図である。
【図6】  双ロール式連鋳機で製造したハステロイB
の薄板鋳片の冷延後の焼鈍温度並びに焼鈍時間と,この
焼鈍によって生成する析出物の面積率との関係図である
【図7】  従来法によるインゴット材の冷延後の焼鈍
温度並びに焼鈍時間と,この焼鈍により生成する析出物
の面積率の関係図である。
【図8】  双ロール式連鋳機で製造したハステロイB
の薄板鋳片(急冷材)の冷延後の焼鈍温度並びにインゴ
ット材の冷延後の焼鈍温度と,焼鈍により生成する析出
物の大きさとの関係を示す図である。
【図9】  双ロール式連鋳機で製造したハステロイB
の薄板鋳片(急冷材)から得られる冷延焼鈍製品とイン
ゴット材から得られた冷延焼鈍製品の全面腐食試験を行
ったさいの腐食試験時間と腐食度との関係を示す図であ
る。
【図10】  双ロール式連鋳機で製造したハステロイ
Bの薄板鋳片(急冷材)から得られる冷延焼鈍製品とイ
ンゴット材から得られた冷延焼鈍製品の全面腐食試験を
行ったさいの腐食液濃度と腐食度との関係を示す図であ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  9〜29重量%のMoおよび4〜20
    重量%のFeを含有したNi基合金を,鋳型壁面が鋳片
    と同期して移動する形式の連続鋳造機によって凝固時の
    平均冷却速度を100℃/s以上として厚さ5mm以下
    の薄板に連続鋳造し,得られた薄板を1150℃〜12
    75℃で0.5時間〜4時間の熱処理したうえ目標板厚
    まで冷間圧延し,次いで1100℃〜1250℃で3分
    間〜8分間焼鈍することを特徴とするNi基合金薄板の
    製造方法。
  2. 【請求項2】  鋳型壁面が鋳片と同期して移動する形
    式の連続鋳造機は双ロール式連続鋳造機である請求項1
    に記載のNi基合金薄板の製造方法。
  3. 【請求項3】  冷延焼鈍後のNi基合金薄板は,析出
    物が3μm以下の組織を有する請求項1または2に記載
    のNi基合金薄板の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113388795A (zh) * 2021-06-11 2021-09-14 无锡市东杨新材料股份有限公司 一种消除超薄镍带褶皱的方法

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CN113388795A (zh) * 2021-06-11 2021-09-14 无锡市东杨新材料股份有限公司 一种消除超薄镍带褶皱的方法

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