Fe-Cr-Ni-Mo合金及其制造方法技术

本发明专利技术为Fe‑Cr‑Ni‑Mo合金及其制造方法。提供表面性状优异的Fe‑Cr‑Ni‑Mo合金，并且提出使用通用的设备廉价地制造该Fe‑Cr‑Ni‑Mo合金的方法。Fe‑Cr‑Ni‑Mo合金，其以质量%计含有C：0.03%以下、Si：0.15~0.5%、Mn：0.1~1%、P：0.03%以下、S：0.002%以下、Ni：20~32%、Cr：20~26%、Mo：0.5~2.5%、Al：0.1~0.5%、Ti：0.1~0.5%、Mg：0.0002~0.01%、Ca：0.0002~0.01%、N：0.02%以下、O：0.0001~0.01%、作为任意成分的Co：0.05~2%、Cu：0.01~0.5%，余量包含Fe和不可避免的杂质，作为氧化物系非金属夹杂物，包含MgO、MgO·Al

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及表面品质优异的Fe-Cr-Ni-Mo合金。本专利技术的Fe-Cr-Ni-Mo合金是适用于所谓封装加热器的包壳管等且在高温大气环境下的高温耐蚀性、在水中等湿润环境下的耐蚀性优异、且黑化处理性也优异的合金。
技术介绍
电烹饪器、电热水器等的热源大多使用应用了镍铬合金线的封装加热器。该封装加热器通过将镍铬合金线插入至金属制的包壳管中，并向空间部填充氧化镁粉末等来完全密封，对镍铬合金线通电而使其发热，从而进行加热。该加热方法不使用明火，因此安全性高，作为所谓的完全电气化住宅中必须的商品，被广泛用于烧鱼烤架等电烹饪器、电热水器等，其需求在近年急剧扩大（例如参照日本特公昭64-008695号公报、日本特公昭64-011106号公报、日本特开昭63-121641号公报、日本特开2013-241650号公报、日本特开2014-84493号公报）。然而，作为封装加热器而不可或缺的成分即含有Ti、Al的Fe-Cr-Ni-Mo合金中，因含有Ti、Al而生成TiN、氧化铝系夹杂物，存在导致表面缺陷这一问题。与此相对，公开了使Si浓度降低、抑制TiN生成的技术。然而，根据氧化物系非金属夹杂物组成的不同，存在导致缺陷的危险性，难以说是充分的（例如参照日本特开2003-147492号公报）。另外，公开了表面性状优异的Fe-Cr-Ni系合金的制造技术。其是规避MgO·Al2O3（尖晶石系）、CaO夹杂物、抑制表面缺陷的技术。该技术将夹杂物控制为CaO-TiO2-Al2O3系夹杂物，但由于操作的微小偏差，会成为TiO2主体的夹杂物，有时产生瑕疵。尤其是，封装加热器材料对表面品质的要求严格，因此，无法扩展该技术（例如参照日本特开2014-189826号公报）。
技术实现思路
如上所述，现有技术中难以在不使封装加热器原材料的表面产生缺陷的条件下进行制造。即，难以防止TiN、氧化铝系夹杂物、MgO·Al2O3（尖晶石）夹杂物、CaO夹杂物。本专利技术的目的在于，提供表面性状优异的Fe-Cr-Ni-Mo合金，并且，提出使用通用的设备廉价地制造该Fe-Cr-Ni-Mo合金的方法。本专利技术人等为了解决上述课题而重复进行了深入研究。首先，采集表面缺陷，对实际上造成缺陷的夹杂物组成进行分析。其结果可知：TiN夹杂物、Al2O3夹杂物、MgO·Al2O3尖晶石夹杂物、CaO夹杂物、CaO-Al2O3-TiO2夹杂物均进行了干预。进一步调查详情的结果，这些氧化物是熔融合金中包含的非金属夹杂物，是具有在用于从连铸机的中间包向模具浇铸的浸渍喷嘴的内壁上附着的性质的氧化物。可知由于该附着物的一部分脱落而引发大型缺陷。另外明确：非金属夹杂物可以为MgO或CaO-Al2O3-MgO系。进而，本专利技术人等考虑了该Fe-Cr-Ni-Mo合金的精炼特性。在控制非金属夹杂物之前，首先需要有效地降低氧浓度。针对脱氧能力，重复进行了各种研究。对此，在实验室中进行了脱氧实验。将几种合金组成投入至氧化镁坩埚，用立式电阻炉进行熔解，投入Si、Mn、Al、Ca、Mg、Ti。添加熔渣来进行脱氧实验。可知脱氧反应通过以下的2种元素而进行。Si+2O=(SiO2)···（1）2Al+3O=(Al2O3)···（2）下划线表示钢水中的成分、括号表示熔渣中的成分。首先，必须规避的是TiN。可知：即使将Ti控制为0.1~0.5%、将N控制为0.005~0.02%，若Si浓度高，则Ti的活度系数也变高（eTiSi=1.43），从而形成TiN。因而，得到应该将Si的上限控制为0.5%这一方针。并且可知：通过Mo来弥补不充分的脱氧能力。换言之，Mo具有提高Si的活度系数的效果（eSiMo=2.36），得到应该有效添加Mo的方针。这样操作，能够得到应该添加下限为0.5%的对于耐蚀性也有效的Mo这一见解。进而明确：通过控制为Al：0.1~0.5%、Mg：0.0002~0.01%、Ca：0.0002~0.01%、O：0.0001~0.01%，非金属夹杂物可以为MgO或CaO-Al2O3-MgO系（ThermodynamicDataForSteelmaking:EditedbyM.HinoandK.Ito,The19thCommitteeinSteelmaking,TheJapanSocietyforPromotionofScience,TohokuUniversityPress,Sendai,(2010).ISBN978-4-86163-129-0C3057参照）。本专利技术是基于上述见解而完成的，即，Fe-Cr-Ni-Mo合金，其为以质量%计含有C：0.03%以下、Si：0.15~0.5%、Mn：0.1~1%、P：0.03%以下、S：0.002%以下、Ni：20~32%、Cr：20~26%、Mo：0.5~2.5%、Al：0.1~0.5%、Ti：0.1~0.5%、Mg：0.0002~0.01%、Ca：0.0002~0.01%、N：0.02%以下、O：0.0001~0.01%、作为任意成分的Co：0.05~2%、Cu：0.01~0.5%、且余量包含Fe和不可避免的杂质的Fe-Cr-Ni-Mo合金，其特征在于，作为氧化物系非金属夹杂物，包含MgO、MgO·Al2O3尖晶石系、CaO-Al2O3-MgO系，相对于全部氧化物系非金属夹杂物，MgO·Al2O3尖晶石系以个数比率计为50%以下，CaO-Al2O3-MgO系以质量%计为CaO：30~70%、Al2O3：5~60%、MgO：1~30%、SiO2：8%以下、TiO2：10%以下。本专利技术的Fe-Cr-Ni-Mo合金的优选方式是：作为氧化物系非金属夹杂物，前述MgO·Al2O3尖晶石系的组成范围为MgO：15~35%、Al2O3：65~85%。本专利技术的Fe-Cr-Ni-Mo合金的优选方式是：针对氧化物系非金属夹杂物的个数，以利用连铸机的中间包采取的样品的任意截面处测定的夹杂物个数计，5μm以上的氧化物系非金属夹杂物为50个/cm2以下、100μm以上的氧化物系非金属夹杂物为5个/cm2以下；更优选方式是：5μm以上的氧化物系非金属夹杂物为48个/cm2以下、100μm以上的氧化物系非金属夹杂物为3个/cm2以下。本专利技术的Fe-Cr-Ni-Mo合金的优选方式是：作为氧化物系非金属夹杂物，前述CaO-Al2O3-MgO系中包含的SiO2为2质量%以下、TiO2为6质量%以下；更优选方式是：不含SiO2和TiO2。并且提出上述合金的制造方法。即，Fe-Cr-Ni-Mo合金的制造方法，其特征在于，将原料熔解，熔制成含有Ni：20~32%、Cr：20~26%、Mo：0.5~2.5%的Fe-Cr-Ni-Mo合金，接着，在AOD和/或VOD中进行脱碳后，投入石灰、萤石、硅铁合金、Al，形成CaO/SiO2为1.5~低于4的CaO-SiO2-Al2O3-MgO-F系熔渣，制备成以质量%计含有C：0.03%以下、Si：0.15~0.5%、Mn：0.1~1%、P：0.03%以下、S：0.002%以下、Al：0.1~0.5%、Ti：0.1~0.5%、Mg：0.0002~0.01%、Ca：0.0002~0.01%、N：0.02%以下、O：0.0001~0.01%、作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
Fe‑Cr‑Ni‑Mo合金，其为以质量%计含有C：0.03%以下、Si：0.15~0.5%、Mn：0.1~1%、P：0.03%以下、S：0.002%以下、Ni：20~32%、Cr：20~26%、Mo：0.5~2.5%、Al：0.1~0.5%、Ti：0.1~0.5%、Mg：0.0002~0.01%、Ca：0.0002~0.01%、N：0.02%以下、O：0.0001~0.01%、作为任意成分的Co：0.05~2%、Cu：0.01~0.5%、且余量包含Fe和不可避免的杂质的Fe‑Cr‑Ni‑Mo合金，其特征在于，作为氧化物系非金属夹杂物，包含MgO、MgO·Al2O3尖晶石系、CaO‑Al2O3‑MgO系，相对于全部氧化物系非金属夹杂物，所述MgO·Al2O3尖晶石系以个数比率计为50%以下，所述CaO‑Al2O3‑MgO系以质量%计为CaO：30~70%、Al2O3：5~60%、MgO：1~30%、SiO2：8%以下、TiO2：10%以下。

【技术特征摘要】
2015.08.28 JP 2015-1693801.Fe-Cr-Ni-Mo合金，其为以质量%计含有C：0.03%以下、Si：0.15~0.5%、Mn：0.1~1%、P：0.03%以下、S：0.002%以下、Ni：20~32%、Cr：20~26%、Mo：0.5~2.5%、Al：0.1~0.5%、Ti：0.1~0.5%、Mg：0.0002~0.01%、Ca：0.0002~0.01%、N：0.02%以下、O：0.0001~0.01%、作为任意成分的Co：0.05~2%、Cu：0.01~0.5%、且余量包含Fe和不可避免的杂质的Fe-Cr-Ni-Mo合金，其特征在于，作为氧化物系非金属夹杂物，包含MgO、MgO·Al2O3尖晶石系、CaO-Al2O3-MgO系，相对于全部氧化物系非金属夹杂物，所述MgO·Al2O3尖晶石系以个数比率计为50%以下，所述CaO-Al2O3-MgO系以质量%计为CaO：30~70%、Al2O3：5~60%、MgO：1~30%、SiO2：8%以下、TiO2：10%以下。2.根据权利要求1所述的Fe-Cr-Ni-Mo合金，其特征在于，作为氧化物系非金属夹杂物，所述MgO·Al2O3尖晶石系的组成范围为MgO：15~35%、Al2O3：65~85%。3.根据权利要求1所述的Fe-Cr-Ni-Mo合金，其特征在于，氧化物系非金属夹杂物的个数以利用连铸机的中间包采取的样品的任意截面处测定的夹杂物个数计，5μm以上的氧化物系非金属夹杂物为50个/cm2以下、100μm以上的氧化物系非金属夹杂物为5个/cm2以下。4.根据权利要求1所述的Fe-Cr-Ni-Mo合金，其特征在于，氧化物系非金属夹杂物的个数以利用连铸机的中间包采取的样品的任意截面处测定的夹杂物个数计，5μm以上的氧化物系非金属夹杂物为48个/cm2以下、100μm以上的氧化物系非金属夹杂物为3个/cm2以下。5.根据权利要求1所述的Fe-Cr-Ni-Mo合金，其特征在于，作为氧化物系非金属夹杂物，所述CaO-Al2O3-MgO系中包含的SiO2为2质量%以下、TiO2为6质量%以下。6.根据权利要求1所述的Fe-Cr-Ni-Mo合金，其特征在于，作为氧化物系非金属夹杂物，所述CaO-Al2O3-MgO系中不含SiO2和TiO2。7.根据权利要求2所述的Fe-Cr-Ni-Mo合金，其特征在于，氧化物系非金属夹杂物的个数以利用连铸机的中间包采取的样品的任意截面处测定的夹杂物个数计，5μm以上的氧化物系非金属夹杂物为50个/cm2以下、100μm以上的氧化物系非金属夹杂物为5个/cm2以下。8.根据权利要求2所述的Fe-Cr-Ni-Mo合金，其特征在于，氧化物系非金属夹杂物的个数以利用连铸机的中间包采取的样品的任意截面处测定的夹杂物个数计，5μm以上的氧化物系非金属夹杂物为48个/cm2以下、100μm以上的氧化物系非金...

【专利技术属性】
技术研发人员：轰秀和，桐原史明，
申请(专利权)人：日本冶金工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP