CN101772583A

CN101772583A - 船舶用热轧型钢及其制造方法

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Publication number: CN101772583A
Application number: CN200880100487A
Authority: CN
Inventors: 木村达己; 盐谷和彦; 铃木伸一; 鹿内伸夫; 小林一贵
Original assignee: NKK Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2028-07-24
Also published as: JP2009052136A; CN101772583B; TWI391499B; KR101241935B1; TW200912014A; JP5396758B2; KR20130004605A; KR20100023047A

Abstract

将钢原材加热到1000～1350℃之后，实施使Ar₃温度以下的累积轧制率为10～80％、轧制结束温度为(Ar₃-30℃)～(Ar₃-180℃)的热轧，然后放冷，从而制成具有由含有加工铁素体的铁素体和珠光体组织构成的显微组织的船舶用热轧型钢，由此可以廉价地提供在船舶的压载舱等由海水造成的严酷腐蚀环境下具有优良的耐腐蚀性、并且具有YP为315MPa以上的强度的、用于纵梁(纵向材料)等的船舶用热轧型钢，其中，所述钢原材以质量％计含有C：0.03～0.25％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.1～2.0％、P：0.025％以下、S：0.01％以下、Al：0.005～0.10％、W：0.01～1.0％、Cr：0.01％以上且小于0.20％、N：0.001～0.008％。

Description

船舶用热轧型钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于运煤船(coal ship)、矿砂船(ore carrier)、矿砂煤两用船(ore coal carrier)、原油油船(crude oil tanker)、LPG船(液化石油气船，LPG carrier)、LNG船(液化天然气船，LNG carrier)、化学品运输船(chemical tanker)、集装箱船(container ship)、散装货船(bulk carrier)、运木船(log carrier)、碎木专用船(chip carrier)、冷藏货船(refrigeratedcargo ship)、汽车专用船(pure car carrier)、重货船(heavy load carrier)、RORO(滚装船，roll-on/roll-off ship)、石灰石专用船(limestone carrier)、水泥专用船(cement carrier)等的船舶用型钢。本发明特别涉及用于由海水造成的严酷腐蚀环境下的压载舱(ballast tank)的纵梁(纵向材料)等的船舶用热轧型钢及其制造方法。

这里，热轧型钢是指通过热轧而成形为最终形状的型钢(与此相对，以厚钢板作为原材的型钢是通过将厚钢板切割为预定的尺寸后焊接而得到型钢的最终形状的)。而且，用于纵梁(纵向材料)等的船舶用热轧型钢，具体而言是指通过热轧而成形的等边角钢(equal leg angle：AB)、不等边角钢(unequal leg angle：ABS)、不等边不等厚角钢(unequalleg and thickness angle：NAB)、槽钢(channel beam：CB)、球扁钢(bulbplate：BP)、T型钢(T-bar)等。

背景技术

船舶的压载舱在没有货物时注入海水而起到可以使船舶稳定航行的作用。因此，压载舱处于非常严酷的腐蚀环境(corrosion environment)下。因此，用于压载舱的钢材的防腐蚀方面，通常并用利用环氧树脂涂料(epoxy paint)的防腐蚀涂膜(anti-corrosion paint film)的形成和阴极保护(cathodic protection)。

但是，即使采取这些防腐蚀对策，压载舱的腐蚀环境依然处于严酷的状态。即，对于向压载舱中注入了海水的情况，完全浸渍于海水中的部分由于阴极保护发挥作用，因此能够抑制腐蚀。但是，压载舱的最上部附近，特别是上甲板(upper deck)的内侧不是浸渍于海水中，而是处于仅淋浴海水飞沫的状态。因此，在该部位，阴极保护不发挥作用。而且，由于钢板温度因阳光而上升，因此该部位形成更加严酷的腐蚀环境。另一方面，对于没有向压载舱注入海水的情况，阴极保护完全不起作用，因此由于残留附着盐分而受到严重的腐蚀。

因此，处于上述严重的腐蚀环境下的压载舱的防腐蚀涂膜的寿命一般为约10年，约为船舶寿命(约20年)的一半。因此，实际情况是剩余的10年间通过进行修补涂装(repair painting)等处理来维持耐腐蚀性。但是，由于压载舱的腐蚀环境非常地严酷，因此即使进行修补涂装也难以使其效果长时间地持续。并且，修补涂装是在狭窄的空间内操作，因此就操作环境而言并不优选。因此，期待开发出尽可能延长至补修涂装的时间、并且能够减轻操作负荷的耐腐蚀性优良的钢材。

因此，提出了几个提高在压载舱等严酷腐蚀环境下使用的钢材本身的耐腐蚀性的技术。

例如，日本特开昭48-050921号公报(专利文献1)公开了在C：0.20质量％以下的钢中添加Cu：0.05～0.50质量％、W：0.01～小于0.05质量％作为耐腐蚀性改善元素(element that improves corrosion resistance)，并且添加了0.01～0.2质量％的Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Te及Be中的1种或2种以上的耐腐蚀低合金钢(anti-corrosion low alloy steel)。另外，日本特开昭48-050922号公报(专利文献2)中公开了在C：0.20质量％以下的钢材中添加Cu：0.05～0.50质量％、W：0.05～0.5质量％作为耐腐蚀性改善元素，并且添加了0.01～0.2质量％的Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Te及Be中的1种或2种以上的耐腐蚀性低合金钢。另外，日本特开昭48-050924号公报(专利文献3)中公开了在C：0.15质量％以下的钢中添加了Cu：0.05～小于0.15质量％、W：0.05～0.5质量％的耐腐蚀性低合金钢。

另外，日本特开平07-034197号公报(专利文献4)中公开了在C：0.15质量％以下的钢中添加P：0.03～0.10质量％、Cu：0.1～1.0质量％、Ni：0.2～1.0质量％作为耐腐蚀性改善元素的低合金耐腐蚀钢材上涂布焦油环氧涂料(tar epoxy paint)、纯环氧涂料(pure epoxy paint)、无溶剂型环氧涂料(epoxy paint without solvert)、聚氨酯涂料等防腐蚀涂料，从而得到树脂包覆的压载舱。该技术通过提高钢材本身的耐腐蚀性而延长防腐蚀涂装的寿命，期望在船舶的使用期间即20～30年中实现不需维护(maintenance-free)。

另外，日本特开平07-034196号公报(专利文献5)提出了在C：0.15质量％以下的钢中添加Cr：0.2～5质量％作为耐腐蚀性改善元素来提高耐腐蚀性，期望实现船舶的不需维护。而且，在日本特开平07-034270号公报(专利文献6)中提出了压载舱的防腐蚀方法，其特征在于，将在C：0.15质量％以下的钢中添加了Cr：0.2～5质量％作为耐腐蚀性改善元素的钢材作为构成材料使用，并且使压载舱内部的氧气浓度相对于大气中的数值为0.5以下的比率。

另外，日本特开平07-310141号公报(专利文献7)提出了通过在C：0.1质量％以下的钢中添加Cr：0.5～3.5质量％来提高耐腐蚀性，期望实现船舶的不需维护。而且，日本特开2002-266052号公报(专利文献8)中公开了通过在C：0.001～0.025质量％的钢中添加Ni：0.1～4.0质量％来提高耐涂膜损伤性(paint-film damage resistance)，减少修补涂装等维护费用的船舶用钢材。

另外，日本特开2000-017381号公报(专利文献9)公开了通过在C：0.01～0.25质量％的钢中添加Cu：0.01～2.00质量％、Mg：0.0002～0.0150质量％，而在船舶外板、压载舱、货油舱、铁矿石货舱等使用环境中具有耐腐蚀性的船舶用钢。而且，日本特开2004-204344号公报(专利文献10)中公开了在C：0.001～0.2质量％的钢中复合添加Mo、W和Cu，并限定作为杂质的P、S的添加量，从而抑制了原油油槽中发生的全面腐蚀、局部腐蚀的钢。

发明内容

但是，构成压载舱等的钢材上通常涂布有富锌底漆(zinc-primer)、环氧树脂涂料等。在上述专利文献1～3公开的技术中，并没有对这些涂膜存在下的耐腐蚀性做充分的研究，因此有进一步研究的必要。

并且，专利文献4所公开的钢材为了提高基体金属的耐腐蚀性，较大量地添加达0.03～0.10质量％的P，因此在焊接性(weldability)和焊接部韧性(toughness of weld joints)方面存在问题。

而且，专利文献5和专利文献6公开的钢材含有0.2～5质量％的Cr，并且，专利文献7公开的钢材含有较多的达0.5～3.5质量％的Cr，因此均在焊接性及焊接部韧性方面存在问题。并且，这些Cr含量高的钢材存在制造成本增加的问题。

另外，专利文献8公开的钢材由于C含量低、Ni含量高，因此存在制造成本增加的问题。

而且，专利文献9公开的钢材必须添加Mg，因此存在炼钢成品率不稳定、且钢材的机械特性也不稳定的问题。

另外，专利文献10公开的钢材是为了在原油油槽内的H₂S存在的环境下使用而开发出的耐腐蚀钢，在H₂S不存在的压载舱中的耐腐蚀性尚不清楚。而且，没有对上述压载舱涂布后的状态下的耐腐蚀性进行研究。因此，当用于压载舱时，有必要进一步研究耐腐蚀性。

一般而言，船舶是将厚钢板(thick plates)、薄钢板、型钢、棒钢等钢材进行焊接而建造的，并对该钢材的表面实施防腐蚀涂装。上述防腐蚀涂装通常涂敷富锌底漆作为一次防锈(primary rust prevention)，在进行次装配或主装配后，实施环氧树脂涂装作为二次涂装(主涂装)(secondary rust prevention)。因此，船舶的钢材表面的大部分实施了富锌底漆和环氧树脂涂装的2层结构的防腐蚀涂装。并且，焊接部由于焊接时的热量而造成富锌底漆烧损(burned out)，因此作为焊接后至主涂装期间的防锈对策，实施利用富锌底漆的修补涂装(补漆)(touch-up)。但是，当到主涂装的时间短时，有时也不进行修补涂装。并且，建造后长年使用的船舶，存在上述涂膜老化而无法充分发挥作为防锈涂膜的功能的部分、涂膜剥离从而钢板成为裸露状态的部分。

即，进行航行的船舶的钢材表面上存在实施了富锌底漆和环氧树脂涂装的2层涂装的部分、仅有环氧树脂涂装的部分和裸露状态的部分3种状态。因此，为了提高船舶的耐腐蚀性，需要在上述的任何状态下均显示优良的耐腐蚀性的钢材。

用于船舶的厚钢板，从降低使用钢材量来降低成本及确保安全性的观点出发，正在进行高强度化，并使用屈服应力YP(yield strength)为315MPa以上、拉伸强度TS(tensile strength)为440MPa以上的高强度材料。厚钢板的情况下，强度和韧性的控制通常是通过调整控制轧制和加速冷却工艺(TMCP：Thermo-Mechanical Control Process，热机械控制工艺)的条件来实现的。

另一方面，压载舱的纵向材料等所使用的钢材中，特别是不等边不等厚角钢、T型钢等热轧型钢，与相同船舶所使用的厚钢板等相比较，截面形状和尺寸复杂，因此难以采用与厚钢板相同的TMCP来作为强度和韧性的控制方法。特别是，由于需要在考虑型钢轧制中途的弯曲、翘曲的同时进行材质的铸就，因此为了制成屈服应力YP为315MPa以上的高强度型钢，需要研究型钢独特的制造方法。

因此，本发明的目的在于廉价地提供即使在船舶的压载舱等严酷的腐蚀环境下也不会被涂膜的存在状态所左右而发挥优良的耐腐蚀性，能够延长至修补涂装的时间，进而能够实现减少修补涂装操作的耐腐蚀性优良且具有YP为315MPa以上的强度的船舶用热轧型钢。

本发明人为了开发即使在由海水造成的严酷腐蚀环境下也不受表面状态(涂膜的存在状态)左右而显示优良的耐腐蚀性、并且具有高强度的型钢而进行了专心研究。结果发现：

·通过将W和Cr作为必须元素添加，并且在适当范围内含有Sb、Sn等提高耐腐蚀性的元素，能得到在富锌底漆和环氧树脂涂装的2层涂膜状态、环氧树脂涂膜状态及裸露状态中的任意一种状态下均显示出优良的耐腐蚀性的船舶用热轧型钢，及

·为了不损害生产率和焊接性而实现型钢的高强度化，通过(α+γ)两相区轧制(hot rolling during(γ+α)region)而导入加工铁素体(strainhardening ferrite)是有效的，从而完成了本发明。

即，本发明是耐腐蚀性优良的船舶用热轧型钢，其特征在于，具有如下成分组成：含有C：0.03～0.25质量％、Si：0.05～0.50质量％、Mn：0.1～2.0质量％、P：0.025质量％以下、S：0.01质量％以下、Al：0.005～0.10质量％、W：0.01～1.0质量％、Cr：0.01质量％以上且小于0.20质量％、N：0.001～0.008质量％，余量由Fe及不可避免的杂质构成，且具有由含有加工铁素体的铁素体和珠光体组织(pearlite)构成的显微组织(microstructure)。

本发明的船舶用热轧型钢，优选在上述成分组成的基础上，还含有属于下述A～E组中的至少一组的成分。

·A组：选自Sb：0.001～0.3质量％及Sn：0.001～0.3质量％中的1种或2种；

·B组：选自Cu：0.005～0.5质量％、Ni：0.005～0.25质量％、Mo：0.01～0.5质量％及Co：0.01～1.0质量％中的1种或2种以上；

·C组：选自Nb：0.001～0.1质量％、Ti：0.001～0.1质量％、Zr：0.001～0.1质量％及V：0.002～0.2质量％中的1种或2种以上；

·D组：B：0.0002～0.003质量％；

·E组：选自Ca：0.0002～0.01质量％、REM：0.0002～0.015质量％及Y：0.0001～0.1质量％中的1种或2种以上。

并且，本发明的船舶用热轧型钢，优选在其表面上具有下述的任意一种：

环氧树脂涂膜；

富锌底漆涂膜；及

富锌底漆涂膜和环氧树脂涂膜。

而且，本发明是船舶用热轧型钢的制造方法，其特征在于，在制造上述船舶用热轧型钢时，将具有上述组成的钢原材加热至1000～1350℃，然后，实施使Ar₃温度(Ar₃相变点)以下的累积轧制率为10～80％、轧制结束温度(finishing temperature)为(Ar₃-30℃)～(Ar₃-180℃)的热轧，然后放冷(air cooling)。

本发明的上述制造方法，优选以使型钢截面内的温度差为50℃以内的方式进行Ar₃温度以下的热轧。

具体实施方式

(组成)

本发明人为了开发在用于航行的船舶的钢材所存在的3种状态，即具有富锌底漆和环氧树脂涂膜2层涂膜的状态、仅有环氧树脂涂膜的状态及裸露状态的任意一种状态下均具有优良的耐腐蚀性的船舶用热轧型钢，进行了以下的实验。

将添加有各种合金元素的钢进行实验室熔炼后，热轧制成板厚5mm的热轧板。从这些热轧板上裁取5mmt×100mmW×200mmL或5mmt×50mmW×150mmL的试验片，对该实验片的表面实施喷砂处理(shotblasting)，除去表面的锈皮(scale：氧化覆膜)或油分之后，制造实施了下述3种表面处理的暴露试验(exposure test)用试验片。

条件A：在试验片表面上形成富锌底漆(膜厚约15μm)和焦油环氧树脂涂料(膜厚约100μm)2层覆膜

条件B：在试验片表面上形成焦油环氧树脂涂料(膜厚约100μm)的单层覆膜

条件C：仅对试验片表面实施了喷砂处理的裸露状态(无防腐蚀覆膜)

之后，在模拟实船压载舱的上甲板内侧的腐蚀环境的条件下，将上述试验片供于腐蚀试验。具体而言，供于以(35℃、5质量％NaCl溶液喷雾×2小时)→(60℃、RH(相对湿度)5质量％×4小时)→(50℃、RH95质量％×2小时)为一个循环、进行132个循环的盐水喷雾干湿反复腐蚀试验。

对于具有涂膜的条件A和B的试验片，在试验前用切削刀赋予呈一字形的从涂膜上到钢基表面的长80mm的划痕(scratch)，在试验后，测定划痕周围产生的涂膜膨胀面积(area of paint swelling)，由此评价耐腐蚀性。并且，对于没有涂膜的条件C的试验片，在试验后用盐酸进行脱锈(derust)，由该脱锈后的试验片重量和腐蚀试验前的试验片重量的差(减少量)算出平均板厚减少量，由此评价耐腐蚀性。

根据上述腐蚀试验的结果，将由各合金元素产生的提高耐腐蚀性的效果、各试验片表面的涂膜条件归纳示于表1。简单地叙述该结果：

1)条件A(富锌底漆+焦油环氧树脂涂装的2层涂膜)的情况：对耐腐蚀性的提高最有效的元素为Cr，其次为W，然后为Sb。

2)条件B(仅有1层焦油环氧树脂涂膜)的情况：对耐腐蚀性的提高最有效的元素为W，其次为Sb、Sn。

3)条件C(裸露状态)的情况：对耐腐蚀性的提高最有效的元素为W，其次为Sb、Sn。

4)若复合添加W和Cr，则条件A下的耐腐蚀性比单独含有时更高，若追加添加Sb、Sn，则不仅在条件A下，而且在条件B、C下也发挥显著的改善效果。

5)Mo的添加，在条件A、B、C下均使耐腐蚀性稍有提高，Cu、Ni、Co在条件A、C下使耐腐蚀性稍有提高。

表1-1

(对于提高耐腐蚀性的效果)

0＜1＜2＜3＜4＜5＜6

←-------------→

(无效果)(有效果)(效果大)(有显著效果)

基于上述试验的结果，本发明采用复合添加作为提高耐腐蚀性的基本元素的W和Cr的成分体系，而且，对于要求耐腐蚀性的情况，采用追加添加选自Sb、Sn的1种或2种的成分设计。并且，对于要求更优良的耐腐蚀性的情况，添加选自Ni、Mo、Co、Cu的1种或2种以上。

接着，对本发明的耐腐蚀性优良的船舶用热轧型钢应具有的成分组成进行说明。

·C：0.03～0.25质量％

C是提高钢的强度的有效元素，本发明中为了获得所期望的强度，需要含有0.03质量％以上。另一方面，若添加超过0.25质量％，则使焊接热影响部(HAZ：Heat Affect Zone)的韧性降低。因此，使C含量为0.03～0.25质量％的范围。另外，从下述的通过加工铁素体而兼具强度和韧性的观点出发，优选C为0.05～0.20质量％的范围。

·Si：0.05～0.50质量％

Si是作为脱氧剂(deoxidizing agent)、并用于提高钢的强度而添加的元素，本发明中添加0.05质量％以上。但是，若添加超过0.50质量％，则使钢的韧性降低，因此使Si的上限为0.50质量％。

·Mn：0.1～2.0质量％

Mn是具有防止热脆性(hot shortness)、提高钢的强度的效果的元素，添加0.1质量％以上。但是，若添加Mn超过2.0质量％，则使钢的韧性及焊接性降低，因此使上限为2.0质量％。优选为0.5～1.6质量％的范围。

·P：0.025质量％以下

P是使钢的母材韧性、焊接性和焊接部韧性降低的有害元素，优选尽可能地减少。特别是，若P的含量超过0.025质量％，则母材韧性(toughness)及焊接部韧性的降低增大。因此，使P为0.025质量％以下。优选为0.014质量％以下。即使不添加P也是可以的，但在工业生产中实际的下限为约0.005质量％。

·S：0.01质量％以下

S是使钢的韧性及焊接性降低的有害元素，因此优选尽可能地减少，在本发明中，为0.01质量％以下。即使不添加S也是可以的，但在工业生产中实际的下限为约0.001质量％。

·Al：0.005～0.10质量％

Al是作为脱氧剂添加的元素，需要添加0.005质量％以上。但是，若添加超过0.10质量％，则由于钢基的腐蚀而溶出的Al³⁺造成钢基表面的pH降低、耐腐蚀性变差，因此使Al含量的上限为0.10质量％。

·W：0.01～1.0质量％

W如上所述，具有使在富锌底漆和环氧树脂涂膜存在下的钢的耐腐蚀性提高的效果，特别是具有使环氧树脂涂膜存在下及裸露的状态下的耐腐蚀性显著提高的效果。因此，在本发明中，是作为提高耐腐蚀性的最重要的元素之一。上述效果通过添加W：0.01质量％以上而表现出来。但是，若添加量超过1.0质量％，则上述效果饱和。因此，使W的含量为0.01～1.0质量％的范围。优选为0.02～0.3质量％的范围。更优选为0.2质量％以下。

W具有上述提高腐蚀性的效果的理由在于：

·在随着钢板的腐蚀而产生的锈中生成WO₄ ^2-，该WO₄ ^2-的存在，能抑制氯化物离子侵入钢板表面，

·在钢板表面的阳极部等pH降低的部位，生成难溶性的FeWO₄，该FeWO₄的存在，也能抑制氯化物离子侵入钢板表面，等，

由此，能有效地抑制钢的腐蚀。并且，通过WO₄ ^2-的缓蚀作用(inhibition effect)，也能抑制钢的腐蚀。

·Cr：0.01质量％以上且小于0.20质量％

Cr是在富锌底漆和环氧树脂涂膜存在下表现出优良的耐腐蚀性的成分，在本发明的船舶用热轧型钢中是重要的元素之一。

上述提高耐腐蚀性的效果，推测由于下述理由而产生。对于富锌底漆存在的情况，富锌底漆中的Zn溶出于表面，生成ZnO或ZnCl₂·4Zn(OH)₂等Zn系腐蚀产物(zinc-based corrosion product)。推测Cr作用于该Zn系腐蚀产物，具有进一步提高由Zn系腐蚀产物所产生的钢基防腐蚀性的作用。

这样的富锌底漆存在下的Cr的耐腐蚀性提高效果在含有0.01质量％以上时表现出来。但是，若含有0.20质量％以上，则使焊接部韧性降低。因此，使Cr含量为0.01质量％以上且小于0.20质量％的范围。优选为0.02～0.15质量％的范围。

另外，如上所述，若同时添加上述范围的Cr及W，则得到协同效果，无论涂膜的种类或有无，都能得到极良好的耐腐蚀性。

·N：0.001～0.008质量％

N是对于钢的韧性有害的成分。因此，为了实现韧性的提高，优选尽可能地减少N，使其为0.008质量％。但是，工业上难以将N降低至小于0.001质量％。因此，在本发明中，使N含量为0.001～0.008质量％的范围。

本发明的船舶用热轧型钢为了进一步提高耐腐蚀性，在上述成分的基础上，还可以添加下述的成分。

·Sb：0.001～0.3质量％及Sn：0.001～0.3质量％中的1种或2种

Sb在富锌底漆和环氧树脂涂膜存在下、环氧树脂涂膜存在下及裸露状态的任意一种状态下，均具有提高耐腐蚀性的效果。另外，Sn具有提高环氧树脂涂膜存在下及裸露状态下的耐腐蚀性的效果。Sb、Sn的上述效果认为是由于抑制了钢板表面的阳极部等pH降低的部位的腐蚀的缘故。这些效果是通过同时含有0.001质量％以上的Sn、Sb而表现出来的。但是，若添加超过0.3质量％，则母材韧性及HAZ部韧性降低，因此优选分别在0.001～0.3质量％的范围内进行添加。另外，进一步优选同时添加Sb及Sn。

·Cu：0.005～0.5质量％、Ni：0.005～0.25质量％、Mo：0.01～0.5质量％及Co：0.01～1.0质量％中的1种或2种以上

Cu、Ni、Mo及Co具有提高富锌底漆和环氧树脂涂膜存在下及裸露状态的钢的耐腐蚀性的效果，Mo还具有在环氧涂膜存在下提高耐腐蚀性的效果。因此，在想要进一步提高耐腐蚀性时，可以辅助地含有这些元素。Cu、Ni、Mo、Co的上述效果认为是由使锈粒子微小化的作用而产生的。而且，对于Mo的情况，考虑是由于在锈中生成MoO₄ ^2-，因此有助于抑制氯化物离子侵入钢板表面。

这些效果在含有Cu、Ni为0.005质量％以上、Mo为0.01质量％以上、Co为0.01质量％以上时表现出来。但是，即使添加Cu：超过0.5质量％、Ni：超过0.25质量％、Mo：超过0.5质量％、Co：超过1.0质量％，其效果饱和，在经济上也变得不利。因此，Cu、Ni、Mo及Co优选分别在上述范围内进行添加。

而且，本发明的热轧型钢为了提高强度或提高韧性，在上述成分的基础上，还可以含有下述成分。

·Nb：0.001～0.1质量％、Ti：0.001～0.1质量％、Zr：0.001～0.1质量％及V：0.002～0.2质量％中的1种或2种以上

Nb、Ti、Zr及V均是提高钢的强度的元素，可以根据需要的强度选择添加。为了得到这种效果，优选添加Nb、Ti、Zr分别为0.001质量％以上，V为0.002质量％以上。但是，若添加Nb、Ti、Zr超过0.1质量％，并且V超过0.2质量％，则韧性反而降低，因此优选Nb、Ti、Zr、V以上述值为上限进行添加。优选的上限为0.04质量％。在这些元素中，从焊接部韧性的观点出发Ti为最优选，Nb为次优选。

·B：0.0002～0.003质量％

B是提高钢的强度的元素，可以根据需要含有。为了得到上述效果，优选添加0.0002质量％以上。但是，若添加超过0.003质量％，则韧性反而降低。因此，优选在0.0002～0.003质量％的范围内添加B。

·Ca：0.0002～0.01质量％、REM：0.0002～0.015质量％及Y：0.0001～0.1质量％中的1种或2种以上

Ca、REM及Y均是在提高焊接热影响部的韧性方面具有效果的元素，可以根据需要选择添加。该效果可以通过添加Ca：0.0002质量％以上、REM：0.0002质量％以上、Y：0.0001质量％以上而得到，但是，若添加Ca：超过0.01质量％、REM：超过0.015质量％、Y：超过0.1质量％，则反而导致韧性降低，因此Ca、REM、Y优选分别以上述值作为上限进行添加。

在本发明的船舶用热轧型钢中，除上述以外的成分为Fe及不可避免的杂质。但是，只要在不损害本发明效果的范围内，也可以含有上述以外的成分。

(显微组织)

下面，对本发明的高强度且耐腐蚀性优良的船舶用热轧型钢的显微组织进行说明。

船舶用钢板、特别是屈服应力YP为315MPa以上的高强度厚钢板，通常，通过采用结合了控制轧制和控制冷却的TMCP，将降低碳当量而赋予了高的焊接性的钢原材制成硬质的贝氏体组织(bainite)作为第2相，从而实现高强度化。而且，对于要求低温韧性的情况、要求厚壁化的情况，通过将上述控制轧制及控制冷却的条件最优化来应对。因此，此时，钢板的显微组织通常为铁素体+贝氏体组织。

另一方面，对于船舶用热轧型钢的情况，短边和长边的宽度、厚度不同的情况也较多(例如，截面不是矩形的不等边不等厚角钢等)，必然在轧制时、冷却时发生温度的不均匀。特别是，对于使用了应用控制冷却(加速冷却)的强度调整的情况，残余应力变得不均匀，诱发扭转、弯曲、翘曲，导致尺寸精度的降低。因此，轧制后的形状矫正的负荷增大。因此，难以将导入硬质的贝氏体组织作为第2相而高强度化的方法应用于热轧型钢。这是对轧制T型钢等全部船舶用热轧型钢而言的。

因此，对于船舶用热轧型钢，要求不进行轧制后的加速冷却而实现屈服应力YP：315MPa以上且拉伸强度TS：440MPa以上的高强度。为了实现上述目的，需要通过作为通常的热轧组织的铁素体+珠光体组织来实现高强度化。作为通过铁素体+珠光体组织来实现高强度化的方法，可以考虑：增加第2相珠光体的百分率的方法、使铁素体组织进一步细粒化的方法、使铁素体固溶强化或析出强化而变硬的方法、或在(γ+α)两相区进行热轧而将部分铁素体制成高位错密度的加工铁素体的方法等。

上述方法中，虽然使铁素体细粒化的方法对使YP上升是有利的，但由于TS的上升小，因此仅通过该方法不能实现充分的高强度化。并且，增加珠光体百分率的方法，需要大量地添加C，但C的过量添加导致焊接性的降低，因此不优选。并且，添加固溶强化元素或析出强化元素而使铁素体强化的方法，由于合金元素的大量添加，因此导致焊接性的降低或导致原材成本的上升。

另一方面，活用加工铁素体能够在将C及合金元素的添加抑制在最小限度且维持了焊接性的状态下使YP及TS上升。即，利用加工铁素体的方法，由于能够在热轧后不进行控制冷却(加速冷却)而实现高强度化，因此可以在抑制作为船舶用热轧型钢制造时的特有问题的轧制、冷却时的弯曲、翘曲的发生的同时，实现高强度化。因此，在本发明中，作为船舶用热轧型钢的高强度化方法，采用将钢的显微组织制成含有加工铁素体的铁素体+珠光体组织的方法。

这里，上述加工铁素体的百分率优选以面积率计为钢组织整体的10～70％的范围。若加工铁素体的百分率小于10％，则不能充分地得到钢的强化，另一方面，若超过70％，则强度上升饱和，并且随着(α+γ)两相区轧制时的载荷增大，辊裂损的风险增加。另外，上述加工铁素体是导入了通过Ar₃相变点以下的(α+γ)两相区的热轧而形成的加工变形的铁素体，通常，可以通过描绘扁平化的加工铁素体，将其在显微组织中所占的面积定量化，来测定其的百分率。显微组织的测定位置优选板厚最厚的部位的板厚1/4处。

另外，含有加工铁素体的铁素体整体，优选以面积率计为钢组织整体的约10％～约70％。余量为珠光体组织，但铁素体/珠光体之外的组织、即贝氏体等以面积率计存在10％以下也可以。

(表面处理)

如上所述，本发明的船舶用热轧型钢的表面优选为下述的任意一种状态：无涂膜(裸露状态)、环氧树脂涂膜的1层涂膜、富锌底漆及环氧树脂涂装的2层涂膜。但是并不禁止除此之外的表面处理。特别是可以自由地将富锌底漆和/或环氧树脂涂膜替换为替代品。

虽然裸露状态时，表面处于热轧状态也可以，但也可以通过喷砂处理等除去氧化层、油层。环氧树脂涂膜和富锌底漆的种类不限，可以使用本说明书所提到的物质及其它公知的物质。另外，作为环氧树脂涂膜，优选焦油环氧涂料树脂。

(制造方法)

接着，对制造具有含有上述加工铁素体的铁素体+珠光体组织的船舶用热轧型钢的方法进行说明。

在制造本发明的船舶用热轧型钢时，首先，将具有上述成分组成的钢用转炉、电炉等通常公知的设备进行熔炼，然后通过连铸法、铸锭法等通常公知的方法制成钢坯、小方坯、大方坯等钢原材。另外，也可以在熔炼后实施浇包精炼、真空脱气等处理。

接着，将上述钢原材装入加热炉中进行再加热后，热轧制成具有所期望的尺寸、组织及特性的船舶用热轧型钢。此时，需要使钢原材的再加热温度(reheating temperature)为1000～1350℃的范围。若加热温度低于1000℃则变形抗力增大，热轧变得困难。另一方面，若加热高于1350℃，则成为表面瑕疵的产生原因，或者氧化烧损(scale loss)、燃料单位消耗增加。优选为1100～1300℃的范围。

接下来的热轧需要使Ar₃温度以下的累积轧制率为10～80％。若总轧制温度为Ar₃温度以上，则钢的显微组织不含有加工铁素体，不能确保必要的强度及韧性。同样地，若Ar₃温度以下的累积轧制率小于10％，则由于加工铁素体的生成量少，因此强韧化效果小。反之，若达到超过80％的轧制率，则轧制载荷增大而轧制变得困难，或者轧制的道次数增加而导致生产率降低。因此，使Ar₃温度以下的累积轧制率为10～80％。优选为10～60％的范围。另外，Ar₃温度以下的轧制至少进行1道次以上即可，也可以为多道次。这里，Ar₃温度以下的累积轧制率是指，轧制结束后的轧制材料的截面积(B)相对于Ar₃温度下的轧制材料的截面积(A)的断面收缩率，用以下的式子表示。

(Ar3温度以下的累积轧制率[％])＝(A-B)/A×100

并且，上述热轧需要在轧制结束温度：(Ar₃-30℃)～(Ar₃-180℃)的条件下进行。若轧制结束温度高于(Ar₃-30℃)，则不能充分地得到利用两相区轧制带来的强韧化效果，另一方面，若低于(Ar₃-180℃)，则由于变形抗力增大而轧制载荷增加，轧制变得困难。

而且，在上述热轧中，优选使船舶用热轧型钢的截面内的各部位的温度差在50℃以内来进行Ar₃温度以下的轧制。例如，对于船舶用热轧型钢中长边和短边的壁厚不同的不等边不等厚角钢，优选与壁厚薄的长边侧相比，在轧制机的前后对壁厚厚的短边侧进行水冷，将长边侧和短边侧的温度差抑制在50℃以内。若温度差高于50℃，则不仅短边侧和长边侧的强度、韧性特性的偏差增大，而且轧制后的冷却工序中的弯曲增大，矫正所需要的负担增大，使生产率降低。

作为将短边侧和长边侧的温度差抑制在50℃以内的方法，优选使用在粗轧机(rougher rolling mill)的前后设置的冷却设备来控制冷却的方法。具体而言，优选通过上述冷却设备，重点对壁厚厚的短边侧进行水冷而消除温度差的方法。此时的水冷，可以仅在轧机前后的前面、仅在后面、或在前后两侧进行，并且，可以根据轧制的型钢的尺寸、要求精度，分多次进行。另外，优选水冷时的水流量密度为1m³/m²·min以上。

另外，型钢的截面内的温度差是用放射温度计测定翼缘和腹板(参照实施例)的表面温度，再通过所得的最高温度和最低温度的差而求出的。

热轧之后的冷却，虽然没有特别的限制，但优选放冷。由此，能降低由轧制后的冷却不均匀而产生的弯曲、翘曲这样的型钢的形状变化，能减轻对轧制后的产品矫正的负担。放冷时的冷却速度速度，根据板厚而不同，为约0.4℃/s～约1.0℃/s。在上述冷却速度的范围内对冷却实施加速和减速的处理(强制冷却/保温等)，实质上与放冷相同，因此没有特别地将其排除在外。

实施例

通过真空熔炼炉或转炉熔炼具有表2(表2-1及表2-2)所示的成分组成的钢，制成大方坯，将该大方坯装入加热炉中加热后，在表3(表3-1及表3-2)所示的条件下进行热轧，制造表3所示截面尺寸的不等边不等厚角钢(NAB)及轧制T型钢。另外，在表3中，关于不等边不等厚角钢(NAB)，以长边侧作为腹板、以短边侧作为翼缘来表示。

从不等边不等厚角钢的短边、T型钢的翼缘裁取JIS1A号拉伸试验片，测定拉伸特性(屈服应力YP、拉伸强度TS、伸长率El)。并且，通过20KJ/cm的输入热量对不等边不等厚角钢的短边、T型钢的翼缘进行熔化极气体保护焊(GMAW)，从其HAZ中央部裁取夏比冲击试验片(2mmV形缺口试验片)，测定-20℃下的夏比冲击试验中的吸收能。

而且，从不等边不等厚角钢的短边、T型钢的翼缘裁取组织观察用的样品，通过显微镜在200倍的倍率下观察板厚1/4部分的组织。描绘观察到的组织中的、通过两相区轧制生成的扁平化的加工铁素体，通过图像分析将其在显微组织中所占的面积定量化，求出加工铁素体的百分率。

表2-1

表2-2

表3-1

表3-2

*：由于累积轧制率过大，因此轧制载荷超出标准而中止轧制

接着，对于各热轧型钢，从不等边不等厚角钢的短边、T型钢的翼缘裁取5mmt×100mmW×200mmL或者5mmt×50mmW×150mmL的试验片，对试验片表面进行喷砂处理后，实施以下的条件A～C的表面处理，制成耐腐蚀性试验片。

<表面处理条件>

条件A：在试验片表面上形成富锌底漆(膜厚约15μm)和焦油环氧树脂涂料(膜厚约200μm)2层覆膜

条件B：在试验片表面上形成焦油环氧树脂涂料(膜厚约200μm)的单层覆膜

条件C：对试验片表面实施了喷砂处理的裸露状态(无防腐蚀覆膜)

另外，在形成了涂膜的上述条件A及B的试验片上，用切削刀赋予呈一字形的从涂膜上到钢基表面的长80mm的划痕。

之后，将如上制作的试验片安装在真船的压载舱的上甲板内侧2年，进行暴露试验。该暴露试验的腐蚀环境，平均以海水进入压载舱内的时间为约20天、海水未进入的时间为约20天为1个循环，反复进行该循环。

暴露试验的耐腐蚀性的评价如下进行。对于具有涂膜的条件A及B的试验片，测定划痕周围产生的涂膜膨胀面积。另外，对于不具有涂膜的条件C的试验片，在试验后进行脱锈，由该脱锈后的试验片质量和试验前的试验片质量的差(减少量)算出平均板厚减少量。基于这些结果，以不特别含有耐腐蚀性提高元素的No.12的钢作为基础(100)，算出各试验片相对于其的比，评价耐腐蚀性。

表4示出了上述拉伸试验、冲击试验、显微组织调查及耐腐蚀性试验的结果。由耐腐蚀性试验的结果可知，满足本发明的成分组成的发明例No.1～13的钢，在条件A～C的任意一种下，相对于基础钢(No.14)的涂膜膨胀面积及板厚减少量为50％以下，具有良好的耐腐蚀性。与此相对，不满足本发明的成分组成的No.14～17的钢，即使耐腐蚀性比基础钢(No.14)提高，也有相对于基础钢的比率超过50％的实验条件，或者焊接部的韧性也大幅降低。并且，显微组织是含有加工铁素体的铁素体+珠光体组织(轧制符号Q除外)时，能够得到本发明所期望的充分的强度，弯曲、翘曲等形状变化也轻微，生产率也极良好。

轧制符号a的型钢(Ar₃温度以下的热轧中，型钢截面内的温度差高于50℃的情况)，虽然特性值达到目标，但弯曲、翘曲增大。

表4

*：试验片条件A、B：涂膜膨胀面积(相对基础钢(No.14、L钢)的比)

试验片条件C：板厚减少量(相对基础钢(No.14、L钢)的比)

产业上的利用可能性

根据本发明，能够廉价地提供高强度且即使在由海水造成的严酷的腐蚀环境下也具有优良的耐腐蚀性的船舶用热轧型钢。并且，本发明的型钢由于耐腐蚀性优良，因此能够较好地实现延长至修补涂装为止的时间及减轻修补涂装的操作负荷。

另外，本发明的船舶用热轧型钢，由于特别是在由海水造成的腐蚀环境下显示出优良的耐腐蚀性，因此在通过延长船舶的修补时间而延长船舶本身的寿命方面是有效的。而且，也可以用于在类似的腐蚀环境下使用的其它领域中使用的热轧型钢。

Claims

1.一种船舶用热轧型钢，其特征在于，

具有如下成分组成：含有C：0.03～0.25质量％、Si：0.05～0.50质量％、Mn：0.1～2.0质量％、P：0.025质量％以下、S：0.01质量％以下、Al：0.005～0.10质量％、W：0.01～1.0质量％、Cr：0.01质量％以上且小于0.20质量％、N：0.001～0.008质量％，余量由Fe及不可避免的杂质构成，

具有由含有加工铁素体的铁素体和珠光体组织构成的显微组织。

2.如权利要求1所述的船舶用热轧型钢，其中，在所述成分组成的基础上，还含有选自Sb：0.001～0.3质量％及Sn：0.001～0.3质量％中的1种或2种。

3.如权利要求1所述的船舶用热轧型钢，其中，在所述成分组成的基础上，还含有选自Cu：0.005～0.5质量％、Ni：0.005～0.25质量％、Mo：0.01～0.5质量％及Co：0.01～1.0质量％中的1种或2种以上。

4.如权利要求2所述的船舶用热轧型钢，其中，在所述成分组成的基础上，还含有选自Cu：0.005～0.5质量％、Ni：0.005～0.25质量％、Mo：0.01～0.5质量％及Co：0.01～1.0质量％中的1种或2种以上。

5.如权利要求1所述的船舶用热轧型钢，其中，在所述成分组成的基础上，还含有选自Nb：0.001～0.1质量％、Ti：0.001～0.1质量％、Zr：0.001～0.1质量％及V：0.002～0.2质量％中的1种或2种以上。

6.如权利要求2所述的船舶用热轧型钢，其中，在所述成分组成的基础上，还含有选自Nb：0.001～0.1质量％、Ti：0.001～0.1质量％、Zr：0.001～0.1质量％及V：0.002～0.2质量％中的1种或2种以上。

7.如权利要求3所述的船舶用热轧型钢，其中，在所述成分组成的基础上，还含有选自Nb：0.001～0.1质量％、Ti：0.001～0.1质量％、Zr：0.001～0.1质量％及V：0.002～0.2质量％中的1种或2种以上。

8.如权利要求4所述的船舶用热轧型钢，其中，在所述成分组成的基础上，还含有选自Nb：0.001～0.1质量％、Ti：0.001～0.1质量％、Zr：0.001～0.1质量％及V：0.002～0.2质量％中的1种或2种以上。

9.如权利要求1～8中任一项所述的船舶用热轧型钢，其中，在所述成分组成的基础上，还含有B：0.0002～0.003质量％。

10.如权利要求1～8中任一项所述的船舶用热轧型钢，其中，在所述成分组成的基础上，还含有选自Ca：0.0002～0.01质量％、REM：0.0002～0.015质量％及Y：0.0001～0.1质量％中的1种或2种以上。

11.如权利要求9所述的船舶用热轧型钢，其中，在所述成分组成的基础上，还含有选自Ca：0.0002～0.01质量％、REM：0.0002～0.015质量％及Y：0.0001～0.1质量％中的1种或2种以上。

12.如权利要求1～8中任一项所述的船舶用热轧型钢，其特征在于，其表面具有环氧树脂涂膜。

13.如权利要求9所述的船舶用热轧型钢，其特征在于，其表面具有环氧树脂涂膜。

14.如权利要求10所述的船舶用热轧型钢，其特征在于，其表面具有环氧树脂涂膜。

15.如权利要求11所述的船舶用热轧型钢，其特征在于，其表面具有环氧树脂涂膜。

16.如权利要求1～8中任一项所述的船舶用热轧型钢，其特征在于，其表面具有富锌底漆涂膜。

17.如权利要求9所述的船舶用热轧型钢，其特征在于，其表面具有富锌底漆涂膜。

18.如权利要求10所述的船舶用热轧型钢，其特征在于，其表面具有富锌底漆涂膜。

19.如权利要求11所述的船舶用热轧型钢，其特征在于，其表面具有富锌底漆涂膜。

20.如权利要求1～8中任一项所述的船舶用热轧型钢，其特征在于，其表面具有富锌底漆涂膜和环氧树脂涂膜。

21.一种船舶用热轧型钢的制造方法，是制造权利要求1～11所述的热轧型钢的方法，其特征在于，将钢原材加热至1000～1350℃，然后，实施使Ar₃温度以下的累积轧制率为10～80％、轧制结束温度为(Ar₃-30℃)～(Ar₃-180℃)的热轧，之后放冷。

22.一种船舶用热轧型钢的制造方法，是权利要求10所述的热轧型钢的制造方法，其特征在于，以使型钢截面内的温度差为50℃以内的方式进行所述Ar₃温度以下的热轧。