[发明专利]热加工性和表面性状优异的含硼不锈钢

说明书

技术领域

本发明涉及适于用作原子能发电厂中使用过的核燃料储藏用容器材料的含硼不锈钢，特别是提出了热加工性、焊接性优异、表面缺陷少的含硼不锈钢。

背景技术

含硼不锈钢由于中子吸收能力高、耐蚀性也优异，因此被用作原子能发电厂的使用过的核燃料储藏用容器材料、其遮蔽材料等。关于该含硼不锈钢，若从金相学上看则为奥氏体与硼化物[(Cr、Fe)₂B]的共晶型合金，由于除了硼化物自身脆之外，硼化物与奥氏体相的界面的强度差大，容易传播龟裂，因此存在热加工性差的问题。

作为用于改善这种问题的技术，

(1)专利文献1中提出了对热轧钢带进行热处理的方法。

(2)专利文献2中提出了将含硼奥氏体系不锈钢的熔融金属搅拌的同时冷却，在过热度5℃以下、固相率0.5以下的半凝固浆料的状态下铸造的方法。

(3)专利文献3中提出了将含有B、C、Si、Cr、Ni、Mo、N和O的500μm以下的氮气雾化粉末真空填充于软钢制罐内，然后在特定的温度、压力下进行HIP(热等静压)处理，由此达成硼化物的微细化，提高钢板的延展性、韧性、耐蚀性，从而没有热轧时的裂边的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-320750号公报

专利文献2：日本专利公开平6-328196号公报

专利文献3：日本专利公开平6-207207号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，以往提出了一些用于提高含硼不锈钢的热加工性的技术。但是，专利文献1～3中公开的现有技术存在工序数都增加，或者由于并非利用通用的设备、成本升高而缺乏现实性的问题。另外，另一方面，起因于夹杂物的缺陷也成为问题，对其进行改善是当务之急。即，这些现有技术由于并非改善合金其本身的特性、例如热加工性、焊接性或者表面性状，实际情况是，进行轧制、修理的同时制造。

因此，本发明的目的在于，提供热加工性、焊接性优异并且具有良好的表面性状的含硼不锈钢。

用于解决问题的方案

鉴于前述现有技术的问题，并且为了达成上述目的，发明人等首先进行了用于调查各因子对含硼不锈钢的热加工性的影响的实验。该实验中，使用高频感应熔化炉，将除了各种微量成分之外，含有19.5质量%Cr、10.3质量%Ni、1质量%B合金，剩余部分主要是Fe的合金熔炼，制作钢锭。此时使用的熔化炉的容量为20kg的尺寸，坩埚使用氧化镁或氧化铝。作为微量成分，特别是选择Al、Mg、Ca之类的元素。

该实验的结果可知，不仅硼化物脆这种本质上的问题，S的影响也大幅表现出来。即，若钢中的S浓度高则热加工性变差，因此在热轧工序中容易产生裂边，但是也可知，仅通过将与S的结合力强的Ca、Mg微量添加于钢中，就可以降低S的不良影响。其理由在于，除了通过这些元素直接形成CaS、MgS，产生降低固溶S的作用之外，还通过将S溶解于CaO-A1₂O₃-MgO-SiO₂系的氧化物系夹杂物中，从而可以使S无害化。另外认为CaO-A1₂O₃-MgO-SiO₂系氧化物由于在钢液中熔融、S的溶解度也高而发挥这种作用。

基于这些实验结果进而利用使用了电炉、AOD、VOD等的实际设备进行制造实验。其结果可知，Ca、Mg以合金元素形式添加为宜，另外，若向钢液中添加Al则可以将AOD、VOD中的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-F系精炼熔渣中的CaO、MgO还原。

但是也可知，Al、Mg、Ca的添加也存在弊病，若其添加量过多则在焊缝上有可能产生黑点，需要止于适量的添加。

进而也彻底查明，产品缺陷的大部分为起因于热加工性差而在热轧时生成的鳞状折叠状的缺陷、或者起因于大型夹杂物的缺陷。因此，对于该大型夹杂物再次进行调查，结果可知，前述缺陷在夹杂物中含有20质量%以上的B₂O₃时容易出现。其理由认为在于，钢液中的B氧化而构成非金属夹杂物。需要说明的是，出现该现象是在脱氧不充分时。特别是认为若Al的量少则钢中的氧浓度升高、生成大量的B的氧化物而形成大型夹杂物，它们未完全浮上分离、残留于内部而产生缺陷。