CN109844154B

CN109844154B - 运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材以及船舶

Info

Publication number: CN109844154B
Application number: CN201680089876.5A
Authority: CN
Inventors: 池田博司; 寒泽至; 岸庆一郎; 盐谷和彦; 长谷和邦
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2021-03-30
Anticipated expiration: 2036-10-06
Also published as: TWI636144B; PH12019500757A1; TW201814069A; JP6264519B1; JPWO2018066017A1; KR20190060801A; WO2018066017A1; CN109844154A

Abstract

本发明提供一种运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材，其通过设定为规定的成分组成、并且使Sn偏析度小于18，从而兼顾了优良的耐腐蚀性和优良的耐层状撕裂性。

Description

运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材以及船舶

技术领域

本发明涉及能够适合用于将钢材进行焊接而形成的运煤船和煤/矿石兼用船货舱的、耐腐蚀性和耐层状撕裂性优良的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材。

另外，本发明涉及使用上述钢材而成的船舶。

背景技术

能源资源的运输大多使用商船，其中散货船占有其约30％的船载量。对于该散货船而言，在1990年代初相继发生海上事故而成为国际问题。特别是报道了很多运煤船、煤/矿石兼用船的事故，其原因大部分是因为船舱(以下也称为“货舱(holds)”)内的损伤。

认为散货船的问题在于，由于直接将货物装载在货舱中，因此容易受到腐蚀性的货物的影响，由于货舱内的腐蚀，特别是运煤船、煤/矿石兼用船货舱内的舷侧部、肋骨部处的点蚀，导致局部强度下降。实际上已经报道了这样的点蚀显著进行的事例、确保船的强度的肋骨部分的板厚极端减少的事例。

产生点蚀的散货船的货舱内的舷侧部、肋骨部为干湿交替环境，因此，容易产生结露水。在这样的产生了结露水的部位，煤的硫成分溶出，与结露水反应而生成硫酸，因此，货舱内成为容易发生硫酸腐蚀的低pH环境。

作为这样的货舱内的腐蚀对策，在货舱内实施被覆厚度为约150μm～约200μm的改性环氧系涂装。但是，由于煤、铁矿石所导致的机械损伤以及货物搬出时的重型机械所导致的损伤、磨损，涂膜发生剥离的情况较多，该部分无法得到充分的防腐蚀效果。作为其对策，定期地进行再涂装、涂膜的部分修补，但是，这样的方法会花费非常大的成本。因此，要求开发出能够减少包括船舶的维护费用在内的寿命周期成本的、适合运煤船和煤/矿石兼用船的货舱用途的钢材。

作为提及这样的运煤船和煤/矿石兼用船的货舱用途的现有技术，例如已知有专利文献1～3。

即，专利文献1中公开了：“一种造船用耐腐蚀钢，其特征在于，以重量％计，含有C：0.01～0.25％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.05～2.0％、P：0.10％以下、S：0.001～0.10％、Cu：0.01～2.00％、Al：0.005～0.10％、Mg：0.0002～0.0150％，余量由Fe和不可避免的杂质构成。”。

专利文献2中公开了：“一种煤/矿石运输船货舱用耐腐蚀性钢材，其特征在于，以质量％计，含有C：0.01～0.2％、Si：0.01～1％、Mn：0.05～2％、P：0.05％以下、S：0.01％以下、Cu：0.05～1％、Ni：0.01～0.5％、Sn：0.005～0.2％、Cr：0.1％以下和Al：0.1％以下，余量由Fe和杂质构成，布氏硬度HBW10/3000为140以上且230以下。”。

专利文献3中公开了：“一种煤/矿石运输船货舱用耐腐蚀性钢材，其特征在于，以质量％计，含有C：0.01～0.2％、Si：0.01～1％、Mn：0.05～2％、P：0.05％以下、S：0.03％以下、Cu：0.05％以下、Sn：0.01～0.3％、Cr：0.05％以下和Al：0.1％以下，余量由Fe和杂质构成。”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-17381号公报

专利文献2：日本特开2007-262555号公报

专利文献3：日本特开2008-174768号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，作为船舶用途的钢材，已知有作为货油舱用途、压载舱用途而开发的钢材。但是，运煤船、煤/矿石兼用船的货舱的使用环境如上所述在腐蚀环境(温度、湿度、腐蚀性物质等)和由内容物导致的机械损伤的有无等方面与货油舱、压载舱的使用环境完全不同。因此，对于运煤船、煤/矿石兼用船货舱用的钢材而言，需要独立的材料设计、特性评价。

关于这点，专利文献1所示的钢材以改善船舶外板、压载舱、货油舱、矿石船货舱等共通的使用环境下的耐腐蚀性为目标，作为钢材的耐腐蚀性的评价，考虑了货油舱和压载舱的使用环境。但是，在专利文献1中，没有示出考虑了运煤船和煤/矿石兼用船的货舱使用环境、即干湿交替且因煤的硫成分引起的低pH环境的腐蚀试验结果。

另外，在专利文献2和3中，也对模拟了矿石运输船的货舱的使用环境的腐蚀环境下的钢材的耐腐蚀性进行了评价，但仍没有示出考虑了运煤船和煤/矿石兼用船的货舱使用环境的腐蚀试验结果。

此外，货舱通常是将底板与料斗板、上甲板背板与纵向件等焊接而构成的，在其焊接接头处，沿板厚方向受到拉应力。并且，最近发现这样的焊接接头处存在发生层状撕裂的危险性。在此，层状撕裂是指在十字接头、T型接头、角接头等沿板厚方向受到拉应力的焊接接头处因拉应力使裂纹沿着与钢板表面平行的方向在钢材内部发展而发生破裂的现象。

因此，对于运煤船和煤/矿石兼用船的货舱用钢材而言，除了要求上述的运煤船和煤/矿石兼用船的货舱的使用环境下的耐腐蚀性以外，还要求耐层状撕裂性也优良。

但是，在专利文献1～3中，均完全没有考虑在焊接接头处发生层状撕裂的风险，对于耐层状撕裂性没有任何考虑。

本发明是鉴于上述现状而开发的，其目的在于提供运煤船和煤/矿石兼用船的货舱的使用环境下的耐腐蚀性优良、并且耐层状撕裂性也优良的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材。

另外，本发明的目的在于使用上述运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材而成的船舶。

用于解决问题的方法

另外，本发明人面对上述问题的解决反复进行了深入研究，得出以下见解。

(1)为了提高运煤船和煤/矿石兼用船的货舱的使用环境、即干湿交替且因煤的硫成分引起的低pH环境下的耐腐蚀性，将选自Cu、Ni、Sb、W、Mo和Nb中的一种或两种以上与Sn一起复合添加是有效的。

(2)另一方面，从耐层状撕裂性的观点出发，减少钢中的S并且减少Sn是有效的。

这样，虽然从提高运煤船和煤/矿石兼用船的货舱的使用环境下的耐腐蚀性的观点出发添加Sn是有效的，但是，从耐层状撕裂性的观点出发减少Sn是有效的。因此，本发明人基于上述见解为了兼顾耐腐蚀性和耐层状撕裂性进一步反复进行了研究。

其结果是得出如下见解：

(3)如果抑制Sn的中心偏析、使Sn在钢材整体中尽可能地扩散，则即使含有规定量的Sn也可以得到优良的耐层状撕裂性，即，如果适当地调整Sn量并且抑制Sn的中心偏析、使Sn在钢材整体中扩散，则能够兼顾运煤船和煤/矿石兼用船的货舱的使用环境下的耐腐蚀性和耐层状撕裂性。

另外，得出如下见解：

(4)根据S量严格地控制Sn量，由此，耐层状撕裂性进一步提高。

本发明是基于上述见解进一步反复进行研究而完成的。

即，本发明的主旨构成如下所述。

1.一种运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材，其具有以质量％计含有C：0.03～0.18％、Si：0.01～1.50％、Mn：0.10～2.00％、P：0.030％以下、S：0.0070％以下、Al：0.005～0.100％、Sn：0.01～0.20％和N：0.0080％以下、并且含有选自Cu：0.01～0.50％、Ni：0.01～0.50％、Sb：0.01～0.30％、W：0.01～0.50％、Mo：0.01～0.50％和Nb：0.0010～0.10％中的一种或两种以上、余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，Sn偏析度小于18。

在此，Sn偏析度由下式(1)定义。

[Sn偏析度]＝[中心偏析部的Sn浓度]/[平均的Sn浓度]---(1)

2.如上述1所述的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材，其中，上述成分组成中的S含量和Sn含量满足下式(2)的关系。

10000×[％S]×[％Sn]²≤1.40---(2)

在此，[％S]和[％Sn]分别为成分组成中的S和Sn的含量(质量％)。

3.如上述1或2所述的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材，其中，上述成分组成以质量％计还含有选自Cr：0.01～0.50％和Co：0.01～0.50％中的一种或两种。

4.如上述1～3中任一项所述的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材，其中，上述成分组成以质量％计还含有选自Ti：0.001～0.100％、Zr：0.001～0.100％和V：0.001～0.100％中的一种或两种以上。

5.如上述1～4中任一项所述的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材，其中，上述成分组成以质量％计还含有选自Ca：0.0001～0.0100％、Mg：0.0001～0.0200％和REM：0.0002～0.2000％中的一种或两种以上。

6.如上述1～5中任一项所述的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材，其中，上述成分组成以质量％计还含有B：0.0001～0.0300％。

7.一种船舶，其是使用上述1～6中任一项所述的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材而成的。

发明效果

根据本发明，可以得到运煤船和煤/矿石兼用船的货舱的使用环境下的耐腐蚀性优良、并且耐层状撕裂性也优良的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材。

并且，通过将本发明的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材应用于船舶的货舱，能够在确保高的安全性的同时，减少货舱的检查、涂装所花费的费用。

具体实施方式

以下，对本发明具体地进行说明。首先，对在本发明中将钢的成分组成限定为上述范围的理由进行说明。需要说明的是，钢的成分组成中的元素的含量的单位均为“质量％”，以下，只要没有特别说明，仅以“％”表示。

C：0.03～0.18％

C是提高钢的强度的元素，为了确保期望的强度(490～620MPa)，C量设定为0.03％以上。但是，C量超过0.18％时，焊接性和焊接热影响区的韧性降低。因此，C量设定为0.03～0.18％的范围。优选为0.05％以上且0.16％以下。

Si：0.01～1.50％

Si是作为脱氧剂而添加的元素。另外，Si也是对提高钢的强度而言有效的元素，为了确保期望的强度，Si量设定为0.01％以上。但是，Si量超过1.50％时，使钢的韧性降低。因此，Si量设定为0.01～1.50％的范围。优选为0.03％以上且1.00％以下。更优选为0.04％以上且0.50％以下。

Mn：0.10～2.00％

Mn是提高钢的强度的元素，为了确保上述期望的强度，Mn量设定为0.10％以上。但是，Mn量超过2.00％时，钢的韧性和焊接性降低。另外，由于Mn的中心偏析，耐层状撕裂性也降低。因此，Mn量设定为0.10～2.00％的范围。优选为0.60％以上且1.80％以下。更优选为0.80％以上且1.60％以下。

P：0.030％以下

P使韧性和焊接性劣化。因此，P量设定为0.030％以下。优选为0.025％以下。更优选为0.015％以下。需要说明的是，关于下限，没有特别限定，优选设定为0.003％。

S：0.0070％以下

S是与耐层状撕裂性有关的重要元素。即，S形成作为非金属夹杂物的粗大的MnS，该MnS成为层状撕裂的起点。特别是S量超过0.0070％时，导致耐层状撕裂性的大幅降低。因此，S量设定为0.0070％以下。优选为0.0060％以下。更优选为0.0050％以下。需要说明的是，关于下限，没有特别限定，优选设定为0.0003％。

Al：0.005～0.100％

Al是作为脱氧剂而添加的元素，Al量设定为0.005％以上。但是，Al量超过0.100％时，钢的韧性降低。因此，Al量设定为0.005～0.100％的范围。

Sn：0.01～0.20％

Sn是用于提高运煤船和煤/矿石兼用船的货舱的使用环境下的耐腐蚀性的必要元素，并且是与耐层状撕裂性有关的重要元素。具体而言，Sn是使耐腐蚀性提高而另一方面使耐层状撕裂性降低的元素。

即，Sn在运煤船和煤/矿石兼用船的货舱的干湿交替且低pH的腐蚀环境下在钢材表面形成难溶性被膜。与此同时，Sn被引入钢材表面的锈中而抑制促进腐蚀的SO₄ ^2-等阴离子种的扩散。由此，耐腐蚀性提高。这样的效果通过将Sn量设定为0.01％以上而表现出来。优选为0.02％以上。

另一方面，Sn容易向钢材中心部偏析，在这样的偏析部，硬度显著增大，因此耐层状撕裂性劣化。特别是Sn量超过0.20％时，耐层状撕裂性大幅劣化。因此，从确保耐层状撕裂性的观点出发，Sn量设定为0.20％以下。优选为0.15％以下。更优选为0.10％以下。

N：0.0080％以下

N是使韧性降低的有害元素，因此，优选尽可能地减少。特别是N量超过0.0080％时，韧性的降低增大。因此，N量设定为0.0080％以下。优选为0.0070％以下。需要说明的是，关于下限，没有特别限定，优选设定为0.0005％。

选自Cu：0.01～0.50％、Ni：0.01～0.50％、Sb：0.01～0.30％、W：0.01～0.50％、Mo：0.01～0.50％和Nb：0.0010～0.10％中的一种或两种以上

Cu、Ni、Sb、W、Mo和Nb是通过与Sn一起复合添加而使运煤船和煤/矿石兼用船的货舱的使用环境下的耐腐蚀性提高的元素。

如上所述，Sn虽然对提高耐腐蚀性而言是有效的元素，但从耐层状撕裂性的观点出发不能大量地含有。因此，为了兼顾运煤船和煤/矿石兼用船的货舱的使用环境下的耐腐蚀性和耐层状撕裂性，需要含有选自Cu：0.01～0.50％、Ni：0.01～0.50％、Sb：0.01～0.30％、W：0.01～0.50％、Mo：0.01～0.50％和Nb：0.0010～0.10％中的一种或两种以上。

在此，Cu、Ni、Sb和Nb各自随着腐蚀的进行而从钢材表面以Cu²⁺、Ni²⁺、Sb⁵⁺和Nb⁴⁺的形式游离，使腐蚀产物致密，由此抑制SO₄ ^2-等腐蚀性阴离子透过钢界面(锈层与钢基的界面)。另外，W和Mo各自以WO₄ ^2-和MoO₄ ^2-的形式游离，被引入锈中，对锈赋予阳离子选择透过性，电性地抑制SO₄ ^2-等腐蚀性阴离子透过钢界面。

这些效果在与上述Sn的防腐蚀作用共存的情况下显著化，关于Cu、Ni、Sb、W和Mo量，分别在0.01％以上时表现出来，关于Nb量，在0.0010％以上时表现出来。但是，含有大量任一种元素时，使焊接性、韧性劣化，从成本的观点出发也变得不利。

因此，Cu量设定为0.01～0.50％的范围、Ni量设定为0.01～0.50％的范围、Sb量设定为0.01～0.30％的范围、W量设定为0.01～0.50％的范围、Mo量设定为0.01～0.50％的范围、Nb量设定为0.0010～0.10％的范围。

优选Cu量为0.02％以上且0.40％以下、Ni量为0.02％以上且0.40％以下、Sb量为0.02％以上且0.25％以下、W量为0.02％以上且0.40％以下、Mo量为0.02％以上且0.40％以下、Nb量为0.0020％以上且0.08％以下。

另外，如上所述，由Sn引起的耐层状撕裂性降低的机理与由S引起的耐层状撕裂性降低的机理不同。但是，由S和Sn引起的耐层状撕裂性的降低相互协同地发挥作用。因此，从进一步提高耐层状撕裂性的观点出发，关于S和Sn的含量，优选满足下式(2)的关系。

10000×[％S]×[％Sn]²≤1.40---(2)

上述(2)式意味着与S量对耐层状撕裂性的影响相比Sn量对耐层状撕裂性的影响非常大。即，意味着严格地管理Sn在确保耐层状撕裂性方面特别重要。

在此，10000×[％S]×[％Sn]²更优选设定为1.20以下。关于10000×[％S]×[％Sn]²的下限，没有特别限定，优选设定为0.001。

需要说明的是，抑制层状撕裂时，将S量和Sn量一起限定为上述范围成为前提，这是不言而喻的。

以上，对基本成分进行了说明，但是，在本发明的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材中，可以适当含有以下所述的元素。

选自Cr：0.01～0.50％和Co：0.01～0.50％中的一种或两种

Cr和Co随着腐蚀的进行而转移至锈层中，阻断SO₄ ^2-等腐蚀性阴离子侵入锈层，由此抑制SO₄ ^2-等腐蚀性阴离子向锈层与钢基的界面的富集，由此，有助于耐腐蚀性的进一步提高。

这样的效果在Cr量或Co量小于0.01％时无法充分地得到。另一方面，Cr量或Co量超过0.50％时，使焊接部的韧性劣化。另外，Cr是发生水解反应的元素，使腐蚀部中的pH降低。即，过量地添加Cr时，有可能使总体上的耐腐蚀性劣化。

因此，含有Cr和Co的情况下，其量均设定为0.01～0.50％的范围。优选为0.02％以上且0.30％以下。更优选为0.03％以上且0.20％以下。

选自Ti：0.001～0.100％、Zr：0.001～0.100％和V：0.001～0.100％中的一种或两种以上

从确保期望的强度的观点出发，Ti、Zr和V可以单独或复合添加。但是，过量地含有任一种元素时，使韧性和焊接性劣化。因此，含有Ti、Zr和V的情况下，其量均设定为0.001～0.100％的范围。优选为0.005％以上且0.050％以下。

选自Ca：0.0001～0.0100％、Mg：0.0001～0.0200％和REM：0.0002～0.2000％中的一种或两种以上

从提高焊接部的韧性的观点出发，Ca、Mg和REM可以单独或复合添加。但是，过量地含有任一种元素时，反而导致焊接部的韧性劣化。另外，成本也增加。因此，含有Ca、Mg和REM的情况下，Ca量设定为0.0001～0.0100％的范围、Mg量设定为0.0001～0.0200％的范围、REM量设定为0.0002～0.2000％的范围。

B：0.0001～0.0300％

B是使钢材的淬透性提高的元素。另外，从确保期望的强度的观点出发，可以含有B。从这样的观点出发，将B量设定为0.0001％以上是有效的。但是，过量地含有B时，特别是B量超过0.0300％时，导致韧性的大幅劣化。因此，含有B的情况下，其量设定为0.0001～0.0300％的范围。

上述以外的成分为Fe和不可避免的杂质。

以上，对本发明的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材的成分组成进行了说明，对于本发明的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材而言，如下所述控制Sn偏析度是极其重要的。

Sn偏析度：小于18

由于Sn的中心偏析，偏析部的硬度大幅增加。并且，这样的偏析部成为层状撕裂发生的起点。即，对于含有Sn的成分组成，为了确保优良的耐层状撕裂特性，抑制Sn的中心偏析从而抑制偏析部的硬度增加很重要。从这样的观点出发，Sn偏析度设定为小于18。优选为小于16。更优选为15以下。关于下限，没有特别限定，优选设定为2。

需要说明的是，此处所述的Sn偏析度是指，对于与钢材的轧制方向平行地切割后的截面(与钢材表面垂直的截面)，通过电子射线微量分析仪(以下示为EPMA)的线分析得到的中心偏析部的Sn浓度相对于平均的Sn浓度的比。

具体而言，将钢材的厚度设为t(mm)、将宽度(与钢材的轧制方向和厚度方向成直角的方向)设为W(mm)时，首先，对于与钢材的轧制方向平行地切割后的截面(与钢材表面垂直的截面)的钢材的厚度方向：(0.5±0.1)×t、轧制方向：15mm的面区域(即，包含钢材的厚度方向的中心位置的面区域)，在射束直径为20μm、间距为20μm的条件下实施Sn的EPMA面分析。需要说明的是，Sn的EPMA面分析以1/4×W、1/2×W和3/4×W位置的三个截面视野来实施。

接着，根据上述EPMA面分析在各截面视野中选择出Sn浓度最高的位置，在该位置处沿钢材的厚度方向在射束直径为5μm、间距为5μm的条件下分别地实施Sn的EPMA线分析。需要说明的是，实施EPMA线分析时，将距钢材的表面和背面分别至25μm的区域排除。

然后，对每条测定线求出Sn浓度(质量浓度)的最大值，将它们的平均值设为中心偏析部的Sn浓度(质量浓度)，将该中心偏析部的Sn浓度除以测定线的全部测定值的算术平均值即平均的Sn浓度(质量浓度)而得到的值设为Sn偏析度。

即，[Sn偏析度]＝[中心偏析部的Sn浓度]/[平均的Sn浓度]。

如上所述，对于本发明的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材而言，从确保优良的耐层状撕裂特性的观点出发，抑制Sn的中心偏析、即将表示Sn的中心偏析的程度的Sn偏析度控制为规定值以下极其重要。在此，关于Sn偏析度，即使成分组成相同，也会根据制造条件而大幅变化。因此，为了抑制Sn的中心偏析，适当地控制钢材的制造方法非常重要。

以下，对本发明的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材的优选制造方法进行说明。

即，本发明的钢材可以如下制造：使用转炉、电炉、真空脱气等公知的精炼工艺将调整为上述成分组成的钢熔炼，通过连铸法或铸锭-开坯轧制法制成钢原材(钢坯)，接着对该钢原材根据需要进行再加热后进行热轧，由此制成钢板或型钢等。需要说明的是，钢材的厚度没有特别限定，优选为2～100mm。更优选为3～80mm。进一步优选为4～60mm。

在此，连续铸造的情况下，优选将铸造速度(拉拔速度)设定为0.3～2.8m/分钟。铸造速度小于0.3m/分钟时，操作效率变差。另一方面，铸造速度超过2.8m/分钟时，产生表面温度不均，并且向铸片内部的钢水供给变得不充分，Sn的中心偏析被促进。从抑制Sn的中心偏析的观点出发，更优选为0.4m/分钟以上且2.6m/分钟以下。进一步优选为1.5m/分钟以下。

另外，优选进行轻压下法，该轻压下法是将具有未凝固层的凝固末期的铸片在以相当于凝固收缩量和热收缩量之和的程度的压下总量和压下速度利用压下辊组缓慢地压下的同时进行铸造。

接着，将上述钢原材热轧为期望的尺寸形状时，优选加热至900℃～1350℃的温度。加热温度低于900℃时，变形阻力大，难以进行热轧。另一方面，加热温度超过1350℃时，产生表面瑕疵，或者氧化皮损失、燃料消耗率增加。

另外，特别是加热温度越高则中心偏析部的Sn的扩散越被促进，因此，从确保耐层状撕裂性的观点出发是有利的。从这样的观点出发，加热温度优选设定为1030℃以上。

此外，上述加热温度下的保持时间优选设定为60分钟以上。由此，中心偏析部中的Sn的扩散被充分地促进。更优选为150分钟以上。需要说明的是，关于上限，没有特别限定，优选设定为1000分钟。

需要说明的是，在钢原材的温度原本为1030～1350℃的范围的情况并且在该温度范围内保持60分钟以上的情况下，也可以不进行加热而直接供于热轧。另外，可以对热轧后所得到的热轧板实施再加热处理、酸洗、冷轧而制成规定板厚的冷轧板。

在热轧中，优选将精轧结束温度设定为650℃以上。精轧结束温度低于650℃时，由于变形阻力的增大，轧制载荷增加，难以实施轧制。

热轧后的冷却可以为空冷、加速冷却中的任一种方法，但在要得到更高的强度的情况下，优选进行加速冷却。

在此，在进行加速冷却的情况下，优选将冷却速度设定为2～100℃/秒、将冷却停止温度设定为700～400℃。即，冷却速度小于2℃/秒和/或冷却停止温度高于700℃时，加速冷却的效果小，有时无法实现充分的高强度化。另一方面，冷却速度大于100℃/秒和/或冷却停止温度低于400℃时，有时钢材的韧性降低、或者钢材的形状产生变形。但是，在后续工序中实施热处理的情况下没有这样的限制。

实施例

将形成为表1所示的成分组成的钢(余量为Fe和不可避免的杂质)利用真空熔炼炉或转炉进行熔炼，通过表2所示条件的连续铸造制成钢坯。将这些钢坯再加热至1150℃后，在表2所示的条件下保持，实施精轧结束温度为930℃的热轧，得到板厚为30mm的钢板。需要说明的是，热轧后的冷却设定成冷却速度为10℃/秒、冷却停止温度为550℃的水冷(加速冷却)。

然后，通过上述方法，求出所得到的钢板中的Sn偏析度。将结果一并记于表2中。

另外，对于如上得到的钢板，按照以下要点进行模拟了运煤船和煤/矿石兼用船的货舱的使用环境的腐蚀试验，对运煤船和煤/矿石兼用船的货舱使用环境下的耐腐蚀性进行评价。

(1)耐腐蚀性的评价

从如上得到的No.1～60的钢板上分别裁取5mmt×50mmW×75mmL的试验片，对其表面进行喷丸，除去表面的氧化皮、油分。以该面作为试验面，对涂膜剥离后的钢材的耐腐蚀性进行评价。利用硅类密封剂涂布背面和端面后，嵌入丙烯酸类制的夹具，在其上覆盖5g煤，利用恒温恒湿器提供84天气氛A(温度：60℃、相对湿度：95％、20小时)

气氛B(温度：30℃、相对湿度：95％、3小时)、各过渡时间为0.5小时的温度湿度循环。在此，符号“

”采用交替的含义。需要说明的是，煤使用如下所述的煤：称量5g，在常温下在100ml的蒸馏水中浸渍2小时后，进行过滤，稀释为200ml后的煤渗出液的pH为3.0。在此，通过在上述条件下进行试验，模拟了运煤船和煤/矿石兼用船的货舱内底板的腐蚀环境。

试验后，使用锈剥离液将各试验片的锈剥离后测定各试验片在腐蚀试验前后的质量减少量，将其设为腐蚀量。另外，使用深度计测定各试验片中的最大点蚀深度。然后，以未添加Sn、Cu、Ni、Sb、W、Mo和Nb的No.53作为基础钢，利用相对于该基础钢的质量减少量和最大点蚀深度的比率，通过以下基准评价耐腐蚀性。

○(合格)：相对于基础钢的质量减少量和最大点蚀深度的比率均小于70％

△(不合格)：相对于基础钢的质量减少量和最大点蚀深度的比率中任一个为70％以上且小于80％并且另一个小于80％

×(不合格)：相对于基础钢的质量减少量和最大点蚀深度的比率中至少一个为80％以上

进一步，按照以下要点进行耐层状撕裂性的评价。

(2)耐层状撕裂性的评价

依据ClassNK钢船规则及其检查要领(K编、第2章)，对于如上得到的No.1～60的钢板实施钢板的板厚方向(Z方向)的拉伸试验，算出断面收缩值(RA)。然后，基于算出的断面收缩值(RA)，通过以下基准评价耐层状撕裂性。

◎(合格、特别优良)：70以上

○(合格)：35以上且小于70

△(不合格)：25以上且小于35

×(不合格)：小于25

将(1)和(2)的评价结果一并记于表2中。需要说明的是，表2中的综合评价中，将上述的(1)和(2)的评价全部为“○”或“◎”的情况设为“合格”，将(1)和(2)的评价中即使有一个为“△”或“×”的情况设为“不合格”。

表2

*下划线表示适当范围外

如表2所示，发明例均兼具优良的耐腐蚀性和耐层状撕裂性。

与此相对，比较例在耐腐蚀性和耐层状撕裂性中的至少一个方面没有得到充分的特性。

即，比较例No.50和52中，S量超过上限，并且没有含有规定量的Cu、Ni、Sb、W、Mo和Nb，因此，在耐腐蚀性和耐层状撕裂性方面没有得到充分的特性。

比较例No.51、55和58中，Sn量超过上限，因此，在耐层状撕裂性方面没有得到充分的特性。

比较例No.54中，S量和Sn量超过上限，因此，在耐层状撕裂性方面没有得到充分的特性。

比较例No.56和60中，S量超过上限，因此，在耐层状撕裂性方面没有得到充分的特性。

比较例No.57中，没有含有规定量的Cu、Ni、Sb、W、Mo和Nb，因此，在耐腐蚀性方面没有得到充分的特性。

比较例No.59中，S量超过上限，并且Sn量低于下限，因此，在耐腐蚀性和耐层状撕裂性方面没有得到充分的特性。

比较例No.61～64中，Sn偏析度超过上限，因此，在耐层状撕裂性方面没有得到充分的特性。

Claims

1.一种运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材，其具有以质量％计含有C：0.03～0.18％、Si：0.01～1.50％、Mn：0.10～2.00％、P：0.030％以下、S：0.0070％以下、Al：0.005～0.100％、Sn：0.01～0.20％和N：0.0080％以下、并且含有选自Cu：0.01～0.50％、Ni：0.01～0.50％、Sb：0.01～0.30％、W：0.01～0.50％、Mo：0.01～0.50％和Nb：0.0010～0.10％中的一种或两种以上、余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，

Sn偏析度小于18，

在此，Sn偏析度由下式(1)定义，

[Sn偏析度]＝[中心偏析部的Sn浓度]/[平均的Sn浓度]---(1)，

其中，所述成分组成中的S含量和Sn含量满足下式(2)的关系，

10000×[％S]×[％Sn]²≤1.40---(2)

在此，[％S]和[％Sn]分别为成分组成中的S和Sn的质量百分比含量。

2.如权利要求1所述的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材，其中，所述成分组成以质量％计还含有选自下述A～D组中的至少一组，

A组：选自Cr：0.01～0.50％和Co：0.01～0.50％中的一种或两种；

B组：选自Ti：0.001～0.100％、Zr：0.001～0.100％和V：0.001～0.100％中的一种或两种以上；

C组：选自Ca：0.0001～0.0100％、Mg：0.0001～0.0200％和REM：0.0002～0.2000％中的一种或两种以上；

D组：B：0.0001～0.0300％。

3.一种船舶，其是使用权利要求1或2所述的运煤船和煤/矿石兼用船货舱用钢材而成的。