JP2015157969A - Corrosion resistant steel for holding coal ship and coal and ore ship - Google Patents

Corrosion resistant steel for holding coal ship and coal and ore ship Download PDF

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博司 池田
Hiroshi Ikeda
博司 池田
塩谷 和彦
Kazuhiko Shiotani
和彦 塩谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a corrosion resistant steel for holding a coal ship and a coal and ore ship exhibiting excellent corrosion resistance under dry and wet repeating and low pH environment in holding the coal ship and the coal and ore ship as well as excellent in weld zone toughness when high heat input welding is applied.SOLUTION: A component composition of a steel material has a composition of, by mass%, C:0.01 to 0.25%, Si:0.01 to 0.50%, Mn:0.1 to 2.0%, P:0.035% or less, S:0.035% or less, Al:0.003 to 0.10%, Cu:0.05 to 0.35%, Ni:0.02 to 0.40%, Sb:0.01 to 0.2%, W:0.005 to 0.5%, Nb:0.003 to 0.025%, Cr:0.1% or less, Ti:0.005 to 0.030% and N:0.0015 to 0.0070% and the balance Fe with inevitable impurities and 5×10/cmor more of TiN particles having a circle equivalent diameter of 10 to 50 nm exist in the steel.

Description

本発明は、石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールドに用いられる、耐食性および大入熱溶接を適用した場合の溶接部靭性に優れた鋼材に関するものである。
なお、本発明の鋼材は、厚鋼板をはじめとして、薄鋼板、形鋼および棒鋼を含むものとする。また、本発明において、大入熱溶接とは入熱量が60kJ/cm以上の溶接を指すものとする。
The present invention relates to a steel material having excellent weld resistance and toughness when applied to a coal ship and a coal / ore combined-use ship hold when applying high heat input welding.
In addition, the steel materials of this invention shall include a thin steel plate, a shape steel, and a bar steel including a thick steel plate. In the present invention, high heat input welding refers to welding with a heat input of 60 kJ / cm or more.

エネルギー資源の運搬には多くに商船が用いられていて、その中でもばら積み貨物船は、その30%の船腹量を占めている。このばら積み貨物船において、1990年代初頭に海難事故が相次いで発生し、国際問題となった。特に、石炭船や石炭・鉱石兼用船で事故が数多く報告されており、その原因の大部分は船倉(以下、「ホールド」とも言う)内の損傷であった。   Merchant ships are often used to transport energy resources, of which bulk cargo ships account for 30% of the volume. In this bulk carrier, marine accidents occurred one after another in the early 1990s, which became an international issue. In particular, many accidents have been reported on coal ships and coal / ore combined ships, most of which were caused by damage in the hold (hereinafter also referred to as “hold”).

ばら積み貨物船では、積荷を直接ホールドに積載するため、腐食性の積荷の影響を受け易く、ホールド内の腐食、特に石炭船や石炭・鉱石兼用船の船倉内の側壁部、肋骨部での孔食により、局所的に強度が減少することが問題と考えられている。実際、この孔食が著しく進行した事例や、船の強度を確保する肋骨部分の板厚が極端に減少している事例が報告されている。   Bulk cargo ships are loaded directly on the hold, so they are easily affected by corrosive loads. It is considered that the strength is locally reduced by eating. In fact, there have been reports of cases in which this pitting corrosion has remarkably progressed and cases in which the plate thickness of the rib portion that ensures the strength of the ship has been extremely reduced.

上述したように、孔食の発生するばら積み貨物船の側壁部、肋骨部では、結露水が生じ易い。こうした結露水が生じた場所に石炭の硫黄成分が溶け出し、結露水と反応して硫酸を生成するので、船倉内は硫酸腐食が生じ易い低pH環境となっている。   As described above, dew condensation water is likely to occur in the side wall portion and rib portion of the bulk cargo ship where pitting corrosion occurs. Since the sulfur component of coal dissolves in the place where the condensed water is generated and reacts with the condensed water to produce sulfuric acid, the inside of the hold is in a low pH environment where sulfuric acid corrosion is likely to occur.

このような船倉内の腐食対策として、船倉内には変性エポキシ系塗装が被覆厚さ約150〜200μmで施されている。しかし、石炭や鉄鉱石によるメカニカルダメージや積荷搬出の際の重機による傷・磨耗により塗装が剥がれる場合が多いため、十分な防食効果は得難かった。   As a countermeasure against such corrosion in the hold, a modified epoxy coating is applied in the hold with a coating thickness of about 150 to 200 μm. However, since the paint often peels off due to mechanical damage caused by coal or iron ore, and scratches and wear caused by heavy machinery during loading and unloading, it was difficult to obtain a sufficient anticorrosion effect.

そのため、さらなる腐食対策として、定期的に再塗装したり、一部補修する方法が取られているが、このような方法は、非常に大きなコストがかかることから、船舶のメンテナンス費用を含め、ライフサイクルコストを低減させるために、新たな耐食鋼の開発が課題となっている。   Therefore, as a further countermeasure against corrosion, methods such as periodic repainting and partial repairs have been taken, but such methods are extremely expensive, so life costs including ship maintenance costs can be reduced. In order to reduce cycle costs, the development of new corrosion-resistant steel has become an issue.

ところで、船舶用の耐食鋼としては、カーゴオイルタンク用やバラストタンク用に開発された鋼が知られている。しかし、石炭船や石炭・鉱石兼用船のホールド使用環境は、腐食環境(温度・湿度・腐食性物質など)および内容物によるメカニカルダメージの有無などの点で、カーゴオイルタンクやバラストタンク使用環境と全く異なっている。このため、石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド用の鋼としては、独自の材料設計や特性評価が必要とされる。   By the way, steel developed for cargo oil tanks and ballast tanks is known as a corrosion resistant steel for ships. However, the holding environment of coal ships and coal / ore combined ships is the environment where cargo oil tanks and ballast tanks are used in terms of corrosive environments (temperature, humidity, corrosive substances, etc.) and mechanical damage caused by the contents. It is completely different. For this reason, original material design and characteristic evaluation are required for steel for holding coal ships and coal / ore combined ships.

石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド用途に言及した従来技術としては、特許文献1〜3が知られている。特許文献1にはMgを必須成分とした鋼材が、特許文献2および3にはSnを必須成分とした鋼材がそれぞれ開示されている。   Patent Documents 1 to 3 are known as conventional techniques referring to a coal ship and a coal / ore combined ship holding application. Patent Literature 1 discloses a steel material containing Mg as an essential component, and Patent Literatures 2 and 3 disclose steel materials containing Sn as an essential component.

一方、造船分野における鋼構造物においては、一般に鋼材を溶接により接合し、所望の形状に組み立てられることが多い。こうした溶接構造物に使用される鋼材には、安全性確保の観点から、母材靭性は勿論のこと、溶接部靭性にも優れることが要求される。   On the other hand, in steel structures in the shipbuilding field, steel materials are generally joined by welding and often assembled into a desired shape. Steel materials used for such welded structures are required to have excellent weld toughness as well as base metal toughness from the viewpoint of ensuring safety.

さらに、近年、溶接構造物の大型化に伴い、構造物の施工効率の向上と施工コストの低減の観点から溶接効率の向上が求められ、溶接入熱の増大が指向されてきた。その際、最も問題となるのは、溶接部の中でも溶接ボンド部およびその近傍の溶接熱影響部の靭性である。
すなわち、溶接ボンド部は、溶接時に溶融点直下の高温に曝されるので、結晶粒が粗大化し易く、しかも溶接入熱が増大するに伴い冷却速度が低下するため、脆弱な上部ベイナイト組織が形成され易くなる。さらに、溶接ボンド部およびその近傍の溶接熱影響部では、ウィドマンステッテン組織や島状マルテンサイトといった脆化組織が生成し易い。そのため、溶接ボンド部およびその近傍の溶接熱影響部では、特に靭性が脆化し易いという問題があった。
Furthermore, in recent years, with the increase in size of welded structures, improvement in welding efficiency has been demanded from the viewpoint of improving the construction efficiency of the structure and reducing the construction cost, and an increase in welding heat input has been directed. At that time, the most serious problem is the toughness of the weld bond portion and the weld heat affected zone in the vicinity of the weld portion.
That is, since the weld bond is exposed to a high temperature just below the melting point during welding, the crystal grains tend to coarsen, and the cooling rate decreases as the welding heat input increases, so a fragile upper bainite structure is formed. It becomes easy to be done. Furthermore, an embrittlement structure such as a Widmann-Stätten structure or an island-like martensite is easily generated in the weld bond part and the weld heat affected part in the vicinity thereof. For this reason, there is a problem that the toughness tends to become brittle particularly in the weld bond portion and the weld heat affected zone in the vicinity thereof.

このような問題に対し、溶接部靭性、特には溶接ボンド部およびその近傍の溶接熱影響部の靭性の改善を図る手段として、以下のような提案がなされている。   In order to solve such a problem, the following proposals have been made as means for improving the toughness of the welded portion, in particular, the welded bond portion and the welded heat affected zone in the vicinity thereof.

すなわち、特許文献4および5では、Ti量、N量およびTi量とN量の比であるTi/Nを規定し、TiN粒子とMnSを複合化して、オーステナイト粒の粗大化を抑制することにより、溶接部靭性の改善を図った技術が開示されている。
また、特許文献6では、Ti量およびN量を規定し、TiN粒子とREMのオキシサルファイドを複合化して、オーステナイト粒の粗大化を抑制することにより、溶接部靭性の改善を図った技術が開示されている。
That is, in Patent Documents 4 and 5, the Ti amount, the N amount, and the Ti / N ratio of the Ti amount and the N amount are defined, and TiN particles and MnS are combined to suppress the austenite grain coarsening. A technique for improving weld toughness is disclosed.
Patent Document 6 discloses a technique for improving weld toughness by defining Ti amount and N amount and combining TiN particles and REM oxysulfide to suppress coarsening of austenite grains. Has been.

特許文献7では、TiやREMに加えAlを通常より多く添加し、オーステナイトの粒成長を抑制することにより、溶接部靭性の改善を図った技術が開示されている。
特許文献8および9では、Ti酸化物を微細分散させ、これをフェライト変態の核生成サイトとして利用することにより、溶接部靭性の改善を図った技術が開示されている。
特許文献10では、溶接時の冷却過程でREMやCaのオキシサルファイド或いはTiNなどの上に析出するBNをフェライト変態の核生成サイトとして利用することにより、溶接部靭性の改善を図った技術が開示されている。
特許文献11および12では、CaやREMを添加して硫化物の形態制御を行うことにより、溶接部靭性の改善を図った技術が開示されている。
Patent Document 7 discloses a technique in which weld toughness is improved by adding more Al than usual in addition to Ti and REM to suppress austenite grain growth.
Patent Documents 8 and 9 disclose techniques for improving weld toughness by finely dispersing Ti oxide and using this as a nucleation site for ferrite transformation.
Patent Document 10 discloses a technique for improving weld toughness by using BN precipitated on REM, Ca oxysulfide or TiN as a nucleation site for ferrite transformation during the cooling process during welding. Has been.
Patent Documents 11 and 12 disclose techniques for improving weld toughness by controlling the morphology of sulfides by adding Ca and REM.

特開2000-17381号公報JP 2000-17381 A 特開2007-262555号公報JP 2007-262555 特開2008-174768号公報JP 2008-174768 A 特開平2-250917号公報JP-A-2-50917 特開平2-254118号公報JP-A-2-254118 特公平3-53367号公報Japanese Patent Publication No. 3-53367 特開昭60-184663号公報JP-A-60-184663 特開昭60-245768号公報JP-A-60-245768 特開昭61-79745号公報JP 61-79745 特開昭61-253344号公報JP 61-253344 JP 特開昭60-204863号公報JP 60-204863 A 特公平4-14180号公報Japanese Patent Publication No. 4-14180

しかしながら、特許文献1に示された鋼材は、船舶外板やバラストタンク、カーゴオイルタンク、鉱石船カーゴホールド等の共通的使用環境での耐食性の改善を目指しているためか、鋼材の耐食性の評価として、カーゴオイルタンクとバラストタンクの腐食試験の結果が良好であることは挙げられているものの、石炭船および石炭・鉱石兼用船のホールド使用環境を考慮した試験結果については示されていない。   However, the steel material disclosed in Patent Document 1 is intended to improve the corrosion resistance in common use environments such as ship outer plates, ballast tanks, cargo oil tanks, ore ship cargo hold, etc. Although it is mentioned that the results of the corrosion test of the cargo oil tank and the ballast tank are good, the test results in consideration of the holding use environment of coal ships and coal / ore combined ships are not shown.

また、特許文献2および3では、石炭船や石炭・鉱石兼用船の使用環境を模擬した塗膜下における耐食性を評価しているものの、ホールド使用環境下では不可避といえる、石炭や鉄鉱石によるメカニカルダメージに起因した塗膜剥離が生じ易い状況を想定した評価試験は行われていない。   In Patent Documents 2 and 3, although corrosion resistance under a coating film simulating the use environment of a coal ship or a coal / ore combined ship is evaluated, it can be said that it is unavoidable in a hold use environment. An evaluation test assuming a situation in which coating film peeling easily occurs due to damage has not been performed.

以上述べたとおり、石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールドに用いられる耐食性に優れた鋼材の開発には、石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド特有の腐食環境を考慮すると同時に、塗膜が剥離して塗膜がない状態での鋼材の腐食の評価が重要であるにもかかわらず、従来は、これらの点に対して考慮が払われていなかった。   As described above, the development of steel materials with excellent corrosion resistance for use in coal ships and coal / ore combined ships holds, taking into account the corrosive environment peculiar to coal ships and coal / ore combined ships, and at the same time, the coating film peels off. In spite of the importance of evaluating the corrosion of steel in the absence of a coating film, these points have not been considered in the past.

加えて、特許文献1〜3の鋼材は、石炭船および石炭・鉱石兼用船のホールドを用途とするものの、造船分野の鋼材として極めて重要な特性である溶接部靭性を確保する点については、全く考慮されていなかった。   In addition, although the steel materials of Patent Documents 1 to 3 are used for holding coal ships and coal / ore combined ships, the point of securing weld toughness, which is an extremely important characteristic as steel materials in the shipbuilding field, is completely different. It was not considered.

この溶接部靭性の改善に関して、特許文献4〜12には種々の手段が提案されているものの、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献4〜6のようなTiN粒子を用いる手段では、その分散制御に注意を要する。つまり、微細なTiN粒子の生成量が少ない場合には、結晶粒微細化作用が失われて、溶接部靭性が向上せず、良好な溶接部靭性が安定して得られないという問題があった。
また、特許文献7や11のようなAlやCaを活用する手段では、酸化物がクラスター化し、これが破壊の起点となって靭性が低下する場合があった。
さらに、特許文献8および9のようなTi酸化物を用いる手段では、酸化物を均一かつ微細に分散させるのが困難なため、溶接部靭性のばらつきが大きくなるという問題があった。
加えて、特許文献10に記載された技術では、REMやCaのオキシサルファイド或いはTiN上にBNを形成させるのであるが、REMやCaのオキシサルファイドの個数を増加させることは困難な上に、TiNは固溶し易く、BNがフェライト生成核として十分には作用せずに、その効果が大きくは発揮できないという問題があった。
また、特許文献11および12のような従来のCaやREMを使用した硫化物形態制御方法の場合、溶接入熱が60kJ/cm以上の大入熱溶接では、高靭性を確保することが困難という問題があった。
Although various means have been proposed in Patent Documents 4 to 12 regarding the improvement of the weld zone toughness, there are the following problems.
That is, in the means using TiN particles as in Patent Documents 4 to 6, attention is required for dispersion control. In other words, when the amount of fine TiN particles produced is small, there is a problem that the grain refinement effect is lost, weld toughness is not improved, and good weld toughness cannot be stably obtained. .
Further, in the means utilizing Al or Ca as in Patent Documents 7 and 11, oxides are clustered, and this may become a starting point of fracture, resulting in a decrease in toughness.
Furthermore, the means using the Ti oxide as in Patent Documents 8 and 9 has a problem that variation in weld toughness becomes large because it is difficult to disperse the oxide uniformly and finely.
In addition, in the technique described in Patent Document 10, BN is formed on REM or Ca oxysulfide or TiN, but it is difficult to increase the number of REM or Ca oxysulfide and TiN. Has a problem that BN does not sufficiently act as a ferrite-forming nucleus and the effect cannot be exerted greatly.
In addition, in the case of the sulfide form control method using conventional Ca and REM as in Patent Documents 11 and 12, it is difficult to ensure high toughness in high heat input welding with a heat input of 60 kJ / cm or more. There was a problem.

本発明は、上記の現状に鑑み開発されたもので、石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールドにおける腐食環境である、乾湿繰返しかつ低pH環境下において優れた耐食性を示すとともに、大入熱溶接を適用した場合の溶接部靭性にも優れた石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド用の耐食鋼を提供することを目的とする。   The present invention has been developed in view of the above situation, and exhibits excellent corrosion resistance in a dry and wet repeated and low pH environment, which is a corrosive environment in a coal ship and a coal / ore combined-use ship hold, and performs high heat input welding. It is an object of the present invention to provide a corrosion resistant steel for holding a coal ship and a coal / ore combined ship excellent in weld toughness when applied.

一般に、船舶は、厚鋼板や薄鋼板、形鋼、棒鋼等の鋼材を溶接して建造されており、その鋼材表面には防食塗装が施されて使用される。しかし、石炭船、石炭・鉱石兼用船ホールド環境では、石炭・鉱石によるメカニカルダメージで塗装は剥がされ易い状況にあり、鋼材が乾湿繰り返しかつ低pH環境下に曝される。
そこでまず、発明者らは、鋼材表面の防食塗装の剥離後も耐食性を発揮できる鋼材の開発を試みた。すなわち、発明者らは、石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド内の環境を模擬した試験法を開発し、その試験法を用いて各合金元素の影響を検討した。
その結果、Cu、Ni、Sb、WおよびNbが、鋼材の耐食性の向上に有効に寄与することを見出した。
Generally, a ship is constructed by welding steel materials such as thick steel plates, thin steel plates, shaped steels, and steel bars, and the surface of the steel materials is used with anticorrosion coating. However, in the coal ship and coal / ore combined ship hold environment, the coating is easily peeled off due to mechanical damage caused by the coal / ore, and the steel material is repeatedly exposed to dry and wet conditions and exposed to a low pH environment.
Therefore, the inventors first tried to develop a steel material that can exhibit corrosion resistance even after peeling off the anticorrosion coating on the surface of the steel material. That is, the inventors developed a test method that simulates the environment in a coal ship and a coal / ore combined-use ship hold, and examined the influence of each alloy element using the test method.
As a result, it has been found that Cu, Ni, Sb, W and Nb effectively contribute to the improvement of the corrosion resistance of the steel material.

一方、大入熱溶接を適用した場合の溶接部靭性(以下、「大入熱溶接部靭性」とも言う)の高位安定化に向けて、靭性に影響を及ぼす種々の要因についても研究、検討を重ねた結果、以下の知見を得た。
(1) 大入熱溶接を適用した場合の溶接部、特に溶接ボンド部やその近傍の溶接熱影響部の靭性は、脆化組織の生成の有無に大きく影響される。
(2) 上記脆化組織の生成は、高温に加熱された領域におけるオーステナイト粒の粗大化抑制および冷却時にフェライト変態を促進するフェライト生成核の微細分散により、防止できる。
しかし、従来は、これらが不十分であったため、大入熱溶接部靭性の高位安定化を実現し得なかったものと考えられる。
On the other hand, various factors that affect toughness are also studied and studied for high-level stabilization of weld toughness (hereinafter also referred to as “high heat input weld toughness”) when high heat input welding is applied. As a result, the following knowledge was obtained.
(1) The toughness of the welded part, particularly the welded bond part and the welded heat-affected part in the vicinity when high heat input welding is applied, is greatly influenced by the presence or absence of formation of an embrittled structure.
(2) Formation of the embrittlement structure can be prevented by suppressing the coarsening of austenite grains in a region heated to a high temperature and by finely dispersing ferrite-forming nuclei that promote ferrite transformation during cooling.
However, in the past, these were insufficient, and it is considered that high level stabilization of the high heat input weld zone could not be realized.

(3) すなわち、オーステナイト粒の粗大化抑制および冷却時のフェライト変態の促進のためには、TiN粒子の微細分散が有効であるが、従来のTi量やN量の規定、さらにはTi量とN量の比であるTi/Nの規定のみでは、TiN粒子の微細化および分散密度が十分ではなく、結果的に、溶接ボンド部およびその近傍の溶接熱影響部において所望の靭性を得られない場合があった。 (3) In other words, fine dispersion of TiN particles is effective for suppressing coarsening of austenite grains and promoting ferrite transformation during cooling. Only the definition of Ti / N, which is the ratio of N amount, does not provide sufficient refinement and dispersion density of TiN particles, and as a result, the desired toughness cannot be obtained in the weld bond part and the weld heat affected zone in the vicinity thereof. There was a case.

(4) そこで、発明者らは、大入熱溶接部靭性の高位安定化を図るため、さらに検討を重ねたところ、Ti量及びN量を所定の範囲、具体的にはTi:0.005〜0.030%、N:0.0015〜0.0070%の範囲に制御した上で、鋼中に円相当直径で50nm以下の微細なTiN粒子を単位面積あたり5×107個/cm2以上存在させることにより、大入熱溶接を適用した場合であっても、溶接ボンド部およびその近傍の溶接熱影響部の靭性劣化を防止できることを知見した。 (4) Therefore, the inventors conducted further studies in order to achieve high-level stabilization of the high heat input weld toughness, and as a result, the Ti content and the N content were within a predetermined range, specifically, Ti: 0.005 to 0.030. %, N: Controlled within the range of 0.0015 to 0.0070%, and by making fine TiN particles with an equivalent circle diameter of 50 nm or less in the steel present at least 5 × 10 7 particles / cm 2 per unit area, It has been found that even when heat welding is applied, it is possible to prevent toughness deterioration of the weld bond portion and the weld heat affected zone in the vicinity thereof.

(5) また、発明者らは、鋼中におけるTiN粒子の微細化および分散密度は、Ti量やN量のほか、TiNの析出過程、特に溶解−鋳込み段階におけるスラブ冷却速度が影響しており(すなわち、スラブ鋳込み速度やスラブサイズに起因して、スラブ冷却速度は変化するが、スラブ冷却速度が遅い場合には粗大なTiN粒子が生成する一方、スラブ冷却速度が速い場合には微細なTiN粒子が分散生成する)、鋼中に50nm以下の微細なTiN粒子を単位面積当たり5×107個/cm2以上存在させるには、Ti量とN量を上記の範囲とした上で、スラブ冷却速度を1400〜1250℃の範囲で0.05℃/s以上に制御することが重要となることを併せて知見した。
本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を加えた末に完成されたものである。
(5) In addition, the inventors have noted that the refinement and dispersion density of TiN particles in steel are influenced not only by the amount of Ti and N, but also by the precipitation process of TiN, particularly the slab cooling rate at the melting-casting stage. (That is, the slab cooling rate changes due to the slab casting speed and slab size, but coarse TiN particles are generated when the slab cooling rate is slow, while fine TiN is generated when the slab cooling rate is fast. In order to make fine TiN particles of 50 nm or less in the steel 5 × 10 7 particles / cm 2 or more per unit area in the steel, the amount of Ti and N should be within the above range, and the slab It was also found that it is important to control the cooling rate to 0.05 ° C / s or more in the range of 1400-1250 ° C.
The present invention was completed after further studies based on the above findings.

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
1.質量%で、
C:0.01〜0.25%、
Si:0.01〜0.50%、
Mn:0.1〜2.0%、
P:0.035%以下、
S:0.035%以下、
Al:0.003〜0.10%、
Cu:0.05〜0.35%、
Ni:0.02〜0.40%、
Sb:0.01〜0.2%、
W:0.005〜0.5%、
Nb:0.003〜0.025%、
Cr:0.1%以下、
Ti:0.005〜0.030%および
N:0.0015〜0.0070%
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、鋼中に円相当直径で10〜50nmのTiN粒子が5×107個/cm2以上存在することを特徴とする石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド用の耐食鋼。
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
1. % By mass
C: 0.01 to 0.25%
Si: 0.01 to 0.50%
Mn: 0.1-2.0%
P: 0.035% or less,
S: 0.035% or less,
Al: 0.003-0.10%,
Cu: 0.05 to 0.35%,
Ni: 0.02-0.40%,
Sb: 0.01-0.2%
W: 0.005-0.5%
Nb: 0.003-0.025%,
Cr: 0.1% or less,
Ti: 0.005-0.030% and N: 0.0015-0.0070%
Ship, coal and ore, characterized in that the balance is Fe and inevitable impurities, and TiN particles with a circle equivalent diameter of 10 to 50 nm are present in steel at 5 × 10 7 particles / cm 2 or more Corrosion resistant steel for dual-purpose ship hold.

2.前記鋼が、さらに質量%で、
Zr:0.001〜0.030%および
V:0.002〜0.20%
のうちから選んだ1種または2種を含有することを特徴とする前記1に記載の石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド用の耐食鋼。
2. The steel is further mass%,
Zr: 0.001 to 0.030% and V: 0.002 to 0.20%
The corrosion-resistant steel for holding a coal ship and a coal / ore combined ship as described in 1 above, comprising one or two kinds selected from the above.

3.前記鋼が、さらに質量%で、
Ca:0.0002〜0.01%
を含有することを特徴とする前記1または2に記載の石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド用の耐食鋼。
3. The steel is further mass%,
Ca: 0.0002 to 0.01%
The corrosion-resistant steel for holding a coal ship and a coal / ore combined ship as described in 1 or 2 above.

4.前記鋼が、さらに質量%で、
Mo:0.01〜0.5%、
Co:0.01〜0.5%および
B:0.0002〜0.0050%
のうちから選んだ1種または2種以上を含有することを特徴とする前記1〜3のいずれかに記載の石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド用の耐食鋼。
4). The steel is further mass%,
Mo: 0.01-0.5%
Co: 0.01-0.5% and B: 0.0002-0.0050%
The corrosion-resistant steel for holding a coal ship and a coal / ore combined ship according to any one of the above 1 to 3, which contains one or more selected from among the above.

本発明によれば、石炭船、石炭・鉱石兼用船ホールド内の乾湿繰り返しかつ低pH環境下において、塗膜剥離後の腐食を効果的に抑制することができる。
また、本発明の耐食鋼は、優れた大入熱溶接部靭性を示すので、造船時に大入熱溶接を適用して溶接施工の高能率化を図ることができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the corrosion after peeling of a coating film can be effectively suppressed in the dry and wet repetition and low pH environment in a coal ship and a coal and ore combined use ship hold | maintenance.
Moreover, since the corrosion-resistant steel of the present invention exhibits excellent large heat input weld toughness, it is possible to increase the efficiency of welding by applying large heat input welding during shipbuilding.

以下、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明において、鋼材の成分組成を前記の範囲に限定した理由について説明する。なお、鋼材の成分組成における元素の含有量の単位はいずれも「質量%」であるが、以下、特に断らない限り単に「%」で示す。
C:0.01〜0.25%
Cは、鋼の強度を上昇させるのに有効な元素であり、本発明では強度を確保するために0.01%以上の含有を必要とする。一方、Cを0.25%を超えて含有させると、溶接性および溶接熱影響部の靭性を低下させる。よって、C量は0.01〜0.25%の範囲とする。好ましくは0.015〜0.18%の範囲である。
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
First, the reason why the component composition of the steel material is limited to the above range in the present invention will be described. In addition, although the unit of element content in the component composition of steel materials is “mass%”, hereinafter, unless otherwise specified, it is simply indicated by “%”.
C: 0.01-0.25%
C is an element effective for increasing the strength of steel, and in the present invention, it is necessary to contain 0.01% or more in order to ensure the strength. On the other hand, when C is contained exceeding 0.25%, the weldability and the toughness of the heat affected zone are deteriorated. Therefore, the C content is in the range of 0.01 to 0.25%. Preferably it is 0.015 to 0.18% of range.

Si:0.01〜0.50%
Siは脱酸材として添加され、また鋼の強度を高める元素であるので、本発明では0.01%以上を含有させる。しかしながら、Siを0.50%を超えて含有させると、鋼の靭性を劣化させるので、Siの上限は0.50%とする。好ましくは0.05〜0.40%の範囲である。
Si: 0.01-0.50%
Si is added as a deoxidizing material and is an element that enhances the strength of steel. Therefore, in the present invention, 0.01% or more is contained. However, if Si is contained in excess of 0.50%, the toughness of the steel is deteriorated, so the upper limit of Si is 0.50%. Preferably it is 0.05 to 0.40% of range.

Mn:0.1〜2.0%
Mnは、鋼の強度を高める元素であり、0.1%以上含有させる。しかしながら、Mnを2.0%を超えて含有させると、鋼の靭性および溶接性を低下させるため、Mnの上限は2.0%とする。好ましくは0.5〜1.6%の範囲である。
Mn: 0.1-2.0%
Mn is an element that increases the strength of steel and is contained by 0.1% or more. However, if Mn is contained in excess of 2.0%, the toughness and weldability of the steel are lowered, so the upper limit of Mn is set to 2.0%. Preferably it is 0.5 to 1.6% of range.

P:0.035%以下
Pは、鋼の母材靭性のみならず、溶接性および溶接部靭性を劣化させる有害な元素であるので、極力低減することが望ましい。特に、Pの含有量が0.035%を超えると、母材靭性および溶接部靭性の低下が大きくなる。よって、Pは0.035%以下とする。好ましくは0.025%以下である。ただし、過度の脱P化は製造コストの増大を招くため、Pの下限は0.003%とすることが好ましい。
P: 0.035% or less P is a harmful element that deteriorates not only the base metal toughness of steel but also the weldability and weld zone toughness, so it is desirable to reduce it as much as possible. In particular, when the P content exceeds 0.035%, the deterioration of the base metal toughness and the weld zone toughness increases. Therefore, P is set to 0.035% or less. Preferably it is 0.025% or less. However, excessive P removal leads to an increase in production cost, so the lower limit of P is preferably 0.003%.

S:0.035%以下
Sは、鋼の靭性および溶接性を劣化させる有害な元素であるので、できるだけ低減することが好ましく、本発明では0.035%以下とする。ただし、過度の脱S化は製造コストの増大を招くため、Sの下限は0.0001%とすることが好ましい。
S: 0.035% or less Since S is a harmful element that deteriorates the toughness and weldability of steel, it is preferably reduced as much as possible. In the present invention, it is 0.035% or less. However, since excessive desulfurization leads to an increase in production cost, the lower limit of S is preferably 0.0001%.

Al:0.003〜0.10%
Alは、脱酸剤として0.003%以上含有させるが、0.10%を超える含有は、溶接部靭性に悪影響を及ぼすので、Al量は0.10%以下とする。
Al: 0.003-0.10%
Al is contained in an amount of 0.003% or more as a deoxidizer, but if it exceeds 0.10%, the toughness of the weld is adversely affected, so the Al content is 0.10% or less.

Cu:0.05〜0.35%
Cuは腐食生成物を緻密にし、地鉄へのH2O、O2、SO4 2-の拡散を抑制する。これにより、鋼の耐食性が向上する。この効果は、Cu量が0.05%以上になると発現するが、0.35%を超えて過剰に含有されると溶接性や母材靭性が低下する。そのため、Cu量は0.05〜0.35%の範囲とする。好ましくは0.10〜0.30%の範囲である。
Cu: 0.05-0.35%
Cu densifies corrosion products and suppresses the diffusion of H 2 O, O 2 , and SO 4 2− into the steel. Thereby, the corrosion resistance of steel improves. This effect is manifested when the Cu content is 0.05% or more, but when it exceeds 0.35% and is contained excessively, weldability and base metal toughness are lowered. Therefore, the amount of Cu is made 0.05 to 0.35% of range. Preferably it is 0.10 to 0.30% of range.

Ni:0.02〜0.40%
NiはCuと同様に腐食生成物を緻密にし、地鉄へのH2O、O2、SO4 2-の拡散を抑制する。これにより、鋼の耐食性が向上する。この効果は、Ni量が0.02%以上になると発現するが、0.40%を超えて過剰に含有されると溶接性や母材の靭性が低下する。そのため、Ni量は0.02〜0.40%の範囲とする。好ましくは0.04〜0.30%の範囲である。
Ni: 0.02-0.40%
Ni, like Cu, densifies corrosion products and suppresses the diffusion of H 2 O, O 2 , and SO 4 2− into the steel. Thereby, the corrosion resistance of steel improves. This effect is manifested when the Ni content is 0.02% or more. However, if the Ni content exceeds 0.40%, the weldability and the toughness of the base material are lowered. Therefore, the Ni content is in the range of 0.02 to 0.40%. Preferably it is 0.04 to 0.30% of range.

Sb:0.01〜0.2%
Sbは鋼材に合金元素として0.01%以上含有させると、低pH環境において地鉄近傍に濃縮する。Sbは大きな水素過電圧を持つため、Sbが析出した部分では水素発生反応が抑制され、耐食性が向上する。また、Cuと金属間化合物であるCu2Sbを形成することで、さらに耐食性が向上する。一方、Sbは0.2%を超えて含有させると靭性を低下させる。よって、Sbは0.01〜0.2%の範囲とする。好ましくは0.02〜0.15%の範囲である。
Sb: 0.01-0.2%
When Sb is contained in steel materials in an amount of 0.01% or more as an alloying element, it concentrates in the vicinity of the ground iron in a low pH environment. Since Sb has a large hydrogen overvoltage, the hydrogen generation reaction is suppressed in the portion where Sb is deposited, and the corrosion resistance is improved. Further, by forming the Cu 2 Sb is Cu intermetallic compound, to further improve the corrosion resistance. On the other hand, if the Sb content exceeds 0.2%, the toughness is lowered. Therefore, Sb is set to a range of 0.01 to 0.2%. Preferably it is 0.02 to 0.15% of range.

W:0.005〜0.5%
Wは、WO4 2-の生成により、地鉄中へのSO4 2-の拡散を抑制すると共に、腐食生成物を緻密にして、地鉄へのH2O、O2、SO4 2-の拡散を抑制する。これらの効果を得るためには、Wを0.005%以上含有させる必要がある。しかし、Wが0.5%を超えて含有されると効果が飽和するだけでなく、コストも上昇するので、W量は0.005〜0.5%の範囲とする。好ましくは0.02〜0.2%の範囲である。
W: 0.005-0.5%
W suppresses the diffusion of SO 4 2- into the ground iron by generating WO 4 2- , and also densifies the corrosion products to form H 2 O, O 2 , SO 4 2- Suppresses the diffusion of In order to obtain these effects, it is necessary to contain 0.005% or more of W. However, if W is contained in excess of 0.5%, not only is the effect saturated, but the cost also increases, so the W amount is in the range of 0.005 to 0.5%. Preferably it is 0.02 to 0.2% of range.

Nb:0.003〜0.025%
Nbは腐食生成物を緻密にして、地鉄へのH2O、O2、SO4 2-の拡散を抑制する。この効果を得るためには、Nbを0.003%以上含有させる必要がある。一方、Nbを0.025%を超えて含有させても効果は飽和する。よって、Nb量は0.003〜0.025%とする。好ましくは、0.005〜0.020%の範囲である。
Nb: 0.003-0.025%
Nb densifies the corrosion products and suppresses the diffusion of H 2 O, O 2 , and SO 4 2− into the ground iron. In order to acquire this effect, it is necessary to contain Nb 0.003% or more. On the other hand, even if Nb exceeds 0.025%, the effect is saturated. Therefore, the Nb amount is set to 0.003 to 0.025%. Preferably, it is 0.005 to 0.020% of range.

Cr:0.1%以下
Crは、低pH環境で加水分解を起こすため、耐食性を低下させる元素であるので、極力低減することが好ましいが、0.1%以下であれば許容できる。ただし、Crを完全に除去することは難しく、その下限は0.005%程度である。
Cr: 0.1% or less
Cr is an element that lowers the corrosion resistance because it causes hydrolysis in a low pH environment, so it is preferable to reduce it as much as possible, but 0.1% or less is acceptable. However, it is difficult to completely remove Cr, and the lower limit is about 0.005%.

Ti:0.005〜0.030%
Tiは、Nとの親和力が強くTiNとして析出して、溶接熱影響部でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、あるいはフェライト生成核として溶接熱影響部の高靭性化に寄与する。このような効果は、Tiを0.005%以上の含有させることで発現するが、0.030%を超えて含有させると、TiN粒子が粗大化して所望の効果が期待できなくなる。このため、Tiは0.005〜0.030%の範囲で含有させるものとする。好ましくは0.01〜0.020%の範囲である。
Ti: 0.005-0.030%
Ti has a strong affinity for N and precipitates as TiN, thereby suppressing the coarsening of austenite grains in the weld heat affected zone, or contributes to increasing the toughness of the weld heat affected zone as a ferrite nucleus. Such an effect appears when Ti is contained in an amount of 0.005% or more. However, if Ti is contained in an amount exceeding 0.030%, TiN particles become coarse and a desired effect cannot be expected. For this reason, Ti shall be contained in the range of 0.005 to 0.030%. Preferably it is 0.01 to 0.020% of range.

N:0.0015〜0.0070%
Nは、Tiと結合してTiNとして析出し、溶接熱影響部でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、あるいはフェライト生成核として溶接熱影響部の高靭性化に寄与する。このような効果を有するTiNを必要量確保するためには、Nは0.0015%以上含有させる必要がある。一方、Nを0.0070%を超えて含有させると、溶接熱によりTiNが溶解する温度まで加熱される領域では固溶N量が増加し、靭性の著しい低下を招く。このため、Nは0.0015〜0.0070%の範囲で含有させるものとする。好ましくは0.0030〜0.0050%の範囲である。
N: 0.0015-0.0070%
N combines with Ti and precipitates as TiN to suppress coarsening of austenite grains in the weld heat affected zone, or contributes to increase the toughness of the weld heat affected zone as a ferrite formation nucleus. In order to secure the necessary amount of TiN having such an effect, N needs to be contained by 0.0015% or more. On the other hand, when N is contained in excess of 0.0070%, the amount of solid solution N increases in a region heated to a temperature at which TiN is dissolved by welding heat, and the toughness is remarkably lowered. For this reason, N shall be contained in the range of 0.0015 to 0.0070%. Preferably it is 0.0030 to 0.0050% of range.

以上、基本成分について説明したが、本発明では、必要に応じて、以下に述べる元素を適宜含有させることができる。
Zr:0.001〜0.030%およびV:0.002〜0.20%のうちから選んだ1種または2種
ZrおよびVはいずれも、鋼の強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して含有させることができる。このような効果を得るためには、Zrは0.001%以上、また、Vは0.002%以上含有させることが好ましい。しかしながら、Zrは0.030%を超えて、またVは0.20%を超えて含有させると靭性が低下するため、ZrおよびVを含有させる場合には、それぞれ、上記の範囲で含有させることが好ましい。
The basic components have been described above. In the present invention, the following elements can be appropriately contained as necessary.
One or two selected from Zr: 0.001 to 0.030% and V: 0.002 to 0.20%
Both Zr and V are elements that increase the strength of steel, and can be selected and contained according to the required strength. In order to obtain such an effect, it is preferable to contain Zr in an amount of 0.001% or more and V in an amount of 0.002% or more. However, if Zr exceeds 0.030% and V exceeds 0.20%, the toughness decreases. Therefore, when Zr and V are included, each is preferably included in the above range.

Ca:0.0002〜0.01%
Caは介在物形態制御の効果があり、鋼の延性および靭性を高めることができる。このような効果は、Ca量が0.0002%以上で発現する。一方、Caを0.01%を超えて含有させると、粗大な介在物を形成し、母材の靭性を劣化させる。よって、Ca量は0.0002〜0.01%の範囲とする。好ましくは、0.0005〜0.005%の範囲である。
Ca: 0.0002 to 0.01%
Ca has the effect of controlling the shape of inclusions, and can increase the ductility and toughness of steel. Such an effect appears when the Ca content is 0.0002% or more. On the other hand, when Ca is contained exceeding 0.01%, coarse inclusions are formed and the toughness of the base material is deteriorated. Therefore, the Ca content is in the range of 0.0002 to 0.01%. Preferably, it is 0.0005 to 0.005% of range.

Mo:0.01〜0.5%、Co:0.01〜0.5%およびB:0.0002〜0.0050%のうちから選んだ1種または2種以上
Mo、CoおよびBはいずれも、鋼の強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して含有させることができる。このような効果は、Mo量およびCo量は0.01%以上で、またB量は0.0002%以上で発現する。しかし、MoおよびCoはいずれも0.5%を超えて、またBは0.0050%を超えて含有させると靭性が低下するため、Mo、CoおよびBを含有させる場合には、それぞれ、上記の範囲で含有させることが好ましい。
One or more selected from Mo: 0.01 to 0.5%, Co: 0.01 to 0.5% and B: 0.0002 to 0.0050%
Mo, Co, and B are all elements that increase the strength of steel, and can be selected and contained according to the required strength. Such an effect is manifested when the Mo content and Co content are 0.01% or more and the B content is 0.0002% or more. However, if both Mo and Co exceed 0.5% and B exceeds 0.0050%, the toughness decreases. Therefore, when Mo, Co and B are included, each content is within the above range. It is preferable to make it.

本発明における成分組成のうち、上記以外の成分はFeおよび不可避的不純物である。ただし、本発明の効果を阻害しない範囲内であれば、上記以外の成分の含有を拒むものではない。   Among the component compositions in the present invention, components other than those described above are Fe and inevitable impurities. However, as long as the effects of the present invention are not impaired, the inclusion of components other than those described above is not rejected.

また、本発明では、Ti量およびN量を上記の範囲とした上で、後述するように、鋼の製造工程中、特に凝固段階の1400℃〜1250℃の温度域におけるスラブ冷却速度を0.05℃/s以上に制御することによって、鋼中に微細なTiN粒子を十分量析出させることができ、もって大入熱溶接の際における溶接ボンド部およびその近傍の溶接熱影響部の靭性の向上を図ることができる。   Further, in the present invention, the Ti amount and the N amount are within the above ranges, and the slab cooling rate in the temperature range of 1400 ° C. to 1250 ° C. in the solidification stage is set to 0.05 ° C. during the steel manufacturing process as described later. By controlling to more than / s, a sufficient amount of fine TiN particles can be precipitated in the steel, thereby improving the toughness of the weld bond area and the weld heat-affected area in the vicinity of large heat input welding. be able to.

鋼中におけるTiN粒子:円相当直径で10〜50nmの大きさでかつ5×107個/cm2以上
鋼中に円相当直径で10〜50nmの微細なTiN粒子が、5×107個/cm2以上存在する場合には、溶接時に高温に加熱される溶接ボンド部およびその近傍の溶接熱影響部において、オーステナイト粒の粗大化が抑制され、また冷却時にフェライト変態が促進されて、当該部の組織は微細となり、靭性が向上する。
一方、直径が50nmを超えるTiN粒子、あるいは直径が10〜50nmのTiN粒子でもその個数が5×107個/cm2未満の場合には、オーステナイト粒の粗大化抑制効果が小さく、またフェライト変態促進効果が小さい。そのため、満足いくほどの靭性向上効果、特に大入熱溶接を適用した場合に溶接ボンド部およびその近傍の溶接熱影響部における靭性向上効果が得られない。
したがって、本発明では、鋼中に円相当直径で10〜50nmの微細なTiN粒子を5×107個/cm2以上存在させるものとする。好ましくは5×108個/cm2以上、より好ましくは1×109個/cm2以上である。
なお、円相当直径で10〜50nmのTiN粒子の個数については、特に上限を規定すべきものではないが、1×1012個/cm2以下程度とすることが好ましい。また、円相当直径で10nm未満のTiN粒子は、オーステナイト粒の粗大化抑制効果が小さいので、TiN粒子の直径については10nmを下限とした。
TiN particles in steel: 10 to 50 nm in equivalent circle diameter and 5 × 10 7 particles / cm 2 or more Fine TiN particles in the steel with 10 to 50 nm equivalent circle diameter are 5 × 10 7 particles / If there is more than 2 cm, the austenite grain coarsening is suppressed in the weld bond part heated to a high temperature during welding and in the vicinity of the heat affected zone, and the ferrite transformation is promoted during cooling. The structure becomes fine and toughness is improved.
On the other hand, if the number of TiN particles having a diameter of more than 50 nm or TiN particles having a diameter of 10 to 50 nm is less than 5 × 10 7 particles / cm 2 , the effect of suppressing the austenite grain coarsening is small, and the ferrite transformation Small promotion effect. Therefore, a satisfactory toughness improving effect, in particular, when high heat input welding is applied, a toughness improving effect cannot be obtained at the weld bond portion and the weld heat affected zone in the vicinity thereof.
Therefore, in the present invention, 5 × 10 7 particles / cm 2 or more of fine TiN particles having an equivalent circle diameter of 10 to 50 nm are present in the steel. Preferably it is 5 × 10 8 pieces / cm 2 or more, more preferably 1 × 10 9 pieces / cm 2 or more.
The upper limit of the number of TiN particles having an equivalent circle diameter of 10 to 50 nm is not particularly limited, but is preferably about 1 × 10 12 particles / cm 2 or less. Further, TiN particles having an equivalent circle diameter of less than 10 nm have a small effect of suppressing the austenite grain coarsening, so the diameter of TiN particles is set to 10 nm as the lower limit.

次に、本発明に係る耐食鋼材の好適製造方法について説明するが、製造方法はこれだけに限られるものではない。
上記した成分組成の溶鋼を転炉、電気炉等の公知の方法で溶製し、連続鋳造法や造塊法等の公知の方法でスラブやビレット等の鋼素材とする。なお、溶鋼に、取鍋精錬や真空脱ガス等の処理を付加しても良いことは言うまでもない。
Next, although the suitable manufacturing method of the corrosion-resistant steel material which concerns on this invention is demonstrated, a manufacturing method is not restricted only to this.
Molten steel having the above component composition is melted by a known method such as a converter or an electric furnace, and is made into a steel material such as a slab or billet by a known method such as a continuous casting method or an ingot-making method. It goes without saying that treatments such as ladle refining and vacuum degassing may be added to the molten steel.

ここで、TiN粒子を微細化し、分散析出させる観点からは、連続鋳造法や造塊法等の方法で鋼素材とするときの凝固過程における少なくとも1400〜1250℃の温度域の冷却速度を0.05℃/s以上とする必要がある。
というのは、この温度域における冷却速度が0.05℃/sを下回ると、上述した鋼中に円相当直径で10〜50nmの微細なTiN粒子を5×107個/cm2以上析出させることができないからである。より好ましい冷却速度は0.10℃/s以上、さらに好ましくは0.15℃/s以上である。
Here, from the viewpoint of making the TiN particles fine and dispersed and precipitated, the cooling rate in the temperature range of at least 1400-1250 ° C in the solidification process when using a steel material by a continuous casting method or an ingot-making method is 0.05 ° C. Must be at least / s.
This is because when the cooling rate in this temperature range is less than 0.05 ° C./s, 5 × 10 7 particles / cm 2 or more of fine TiN particles having an equivalent circle diameter of 10 to 50 nm may be precipitated in the steel described above. It is not possible. A more preferable cooling rate is 0.10 ° C./s or more, and further preferably 0.15 ° C./s or more.

ついで、上記鋼素材を、結晶粒粗大化防止の観点から、好ましくは1050〜1250℃の温度に加熱したのち、所望の寸法形状に熱間圧延するか、あるいは鋼素材の温度が熱間圧延可能な程度に高温である場合には加熱することなく、あるいは均熱する程度で直ちに所望の寸法形状の鋼材に熱間圧延する。
なお、熱間圧延では、強度を確保するために、熱間仕上圧延終了温度および熱間仕上圧延終了時の冷却速度を適正化することが好ましく、熱間仕上圧延終了温度は、700℃以上、熱間仕上圧延終了後の冷却は、空冷または冷却速度150℃/s以下の加速冷却を行うことが好ましい。なお、冷却後、再加熱処理を施してもよい。
Next, from the viewpoint of preventing grain coarsening, the steel material is preferably heated to a temperature of 1050 to 1250 ° C. and then hot rolled to a desired size or shape, or the temperature of the steel material can be hot rolled. If the temperature is as high as possible, the steel material is immediately hot-rolled into a steel material having a desired size and shape without heating or soaking.
In hot rolling, in order to ensure strength, it is preferable to optimize the hot finish rolling end temperature and the cooling rate at the end of hot finish rolling, and the hot finish rolling end temperature is 700 ° C. or higher, The cooling after the hot finish rolling is preferably performed by air cooling or accelerated cooling at a cooling rate of 150 ° C./s or less. Note that, after cooling, reheating treatment may be performed.

表1に示す成分となる鋼を、真空溶解炉で溶製または転炉で溶製後、連続鋳造によりスラブとした。ついで、スラブを加熱炉に装入して1150℃に加熱し、圧延終了温度930℃の熱間圧延により、25mm厚の鋼板とした。なお、凝固段階における1400〜1250℃の温度域における各スラブ冷却速度を、表1に併記する。
これらの鋼板について、母材の引張特性および衝撃特性を調査した。また、溶接部靭性として、入熱量150kJ/cmで作製したFCB溶接継手の熱影響部1mm(ヒュージョンラインから母材側に1mm入った箇所)の熱履歴に相当する再現熱サイクル試験(最高加熱温度1400℃、保持時間1s、800〜500℃の冷却時間120s)を付与し,シャルピー衝撃試験により-20℃での吸収エネルギーvE-20を測定した。なお、このvE-20が50J以上であれば、溶接部靭性に優れていると言える。
The steel which becomes a component shown in Table 1 was made into a slab by continuous casting after melting in a vacuum melting furnace or in a converter. Subsequently, the slab was charged into a heating furnace and heated to 1150 ° C., and a steel sheet having a thickness of 25 mm was formed by hot rolling at a rolling end temperature of 930 ° C. The slab cooling rates in the temperature range of 1400 to 1250 ° C. in the solidification stage are also shown in Table 1.
For these steel plates, the tensile properties and impact properties of the base material were investigated. In addition, as the toughness of the weld zone, a reproducible thermal cycle test (maximum heating temperature) corresponding to the heat history of the heat affected zone 1mm of the FCB welded joint produced at a heat input of 150kJ / cm (1mm from the fusion line to the base metal side) The absorption energy vE -20 at -20 ° C was measured by Charpy impact test. In addition, if this vE- 20 is 50J or more, it can be said that it is excellent in the weld zone toughness.

また、鋼中のTiN粒子の観察とその密度測定は、以下の手順に従って行った。
(1)鋼板の板厚1/4tの位置より、ミクロ組織観察用サンプルを採取し、これを導電性カーボン樹脂に埋め込み、研磨した。
(2)その後、以下の条件で、電解研磨を行い、アルコール洗浄後、乾燥し、Ptコーティング(10秒程度)を行った。
・電解液:4%サリチル酸メチル−1%サリチル酸−1%TMAC−メタノール
・電解電位:-300mV(vs.SCE)
・電解研磨深さ:0.5μm以上
(3)その後、加速電圧:30kVでSEM(走査型電子顕微鏡)観察を行った。倍率は、TiNの分布状況により決定するが、ここでは20000倍で観察を行った。また、観察視野は10視野とした。
(4)TiN粒子はSEM写真において、白く現出するので、この白い粒子をTiN粒子とし、画像解析装置を用い、観察した10視野について、TiN粒子の粒径分布および分布密度を測定し、この10視野分の面積について、円相当直径で10〜50nmのTiN粒子の個数密度を算出した。
上記のようにして算出したTiN粒子の個数密度を表1に併記する。なお、本手法の測定対象は10〜50nmの微細な粒子であり、μmオーダーの酸化物、硫化物および窒化物の介在物は対象外としている。
In addition, the observation of TiN particles in the steel and the density measurement were performed according to the following procedure.
(1) A sample for microstructural observation was taken from the position where the thickness of the steel sheet was 1/4 t, and this was embedded in a conductive carbon resin and polished.
(2) Thereafter, electropolishing was performed under the following conditions, and after alcohol washing, drying was performed and Pt coating (about 10 seconds) was performed.
・ Electrolyte: 4% methyl salicylate-1% salicylic acid-1% TMAC-methanol ・ Electrolytic potential: -300mV (vs.SCE)
・ Electropolishing depth: 0.5μm or more
(3) Thereafter, SEM (scanning electron microscope) observation was performed at an acceleration voltage of 30 kV. The magnification is determined by the distribution of TiN, but here the observation was performed at 20000 times. The observation field was 10 fields.
(4) Since the TiN particles appear white in the SEM photograph, the white particles were used as TiN particles, and the particle size distribution and distribution density of the TiN particles were measured for the 10 fields observed using an image analyzer. For the area of 10 fields of view, the number density of TiN particles having a circle equivalent diameter of 10 to 50 nm was calculated.
The number density of TiN particles calculated as described above is also shown in Table 1. Note that the measurement target of this method is fine particles of 10 to 50 nm, and oxides, sulfides, and nitride inclusions on the order of μm are excluded.

さらに、耐食性試験については、以下に示す条件で試験を行うことで、石炭船および石炭・鉱石兼用船のホールド内の腐食に大きな影響を及ぼす温湿度環境、結露状況を模擬した。
すなわち、前記鋼板から、5mmt×50mmW×75mmLの試験片をそれぞれ採取し、その試験片の表面をショットブラストして、表面のスケールや油分を除去した。この面を試験面として、塗膜剥離後の鋼材の耐食性を評価した。裏面と端面をシリコン系シールでコーティングした後、アクリル製の治具に嵌め込み、その上に石炭5gを敷き詰め、恒温恒湿器により、雰囲気A(温度60℃、相対湿度95%、20時間)⇔雰囲気B(温度30℃、相対湿度95%、3時間)、遷移時間0.5時間の温度湿度サイクルを84日間与えた。ここで、記号「⇔」は繰り返しを意味している。なお、石炭は5gを秤量し、常温で100mlの蒸留水に2時間浸漬したのち、ろ過を行い、200mlに希釈した石炭浸出液のpHが3.0になるものを用いた。
本実施例は、こうした条件で試験を行うことにより、石炭船および石炭・鉱石兼用船のホールド内の腐食に大きな影響を及ぼす温湿度環境、結露環境を模擬している。試験後、錆剥離液を用い、各試験片の錆を剥離し、鋼材の重量減少量を測定し腐食量とした。また、生じた最大孔食深さをデプスメーターを用いて測定した。
表2に機械的特性調査結果および耐食性試験結果を示す。
In addition, the corrosion resistance test was conducted under the following conditions to simulate a temperature / humidity environment and condensation conditions that greatly affect the corrosion in the hold of coal ships and coal / ore combined ships.
That is, 5 mmt × 50 mmW × 75 mmL test pieces were sampled from the steel sheet, and the surface of the test piece was shot blasted to remove surface scale and oil. Using this surface as a test surface, the corrosion resistance of the steel material after peeling the coating film was evaluated. After coating the back and end faces with silicone seals, fit them in an acrylic jig, spread 5 g of coal on them, and use a constant temperature and humidity chamber to create an atmosphere A (temperature 60 ° C, relative humidity 95%, 20 hours) A temperature and humidity cycle with atmosphere B (temperature 30 ° C., relative humidity 95%, 3 hours), transition time 0.5 hours was applied for 84 days. Here, the symbol “⇔” means repetition. In addition, 5 g of coal was weighed and immersed in 100 ml of distilled water at room temperature for 2 hours, followed by filtration, and the coal leachate diluted to 200 ml had a pH of 3.0.
In this example, the test under such conditions simulates a temperature / humidity environment and a dew condensation environment that greatly affect the corrosion in the hold of coal ships and coal / ore combined ships. After the test, using a rust remover, the rust of each test piece was peeled off, and the weight loss of the steel material was measured to obtain the amount of corrosion. Further, the maximum pitting corrosion depth was measured using a depth meter.
Table 2 shows the results of the mechanical property investigation and the corrosion resistance test.

Figure 2015157969
Figure 2015157969

Figure 2015157969
Figure 2015157969

表2に示したとおり、発明例、比較例ともに良好な母材機械的特性を示したが、溶接部衝撃特性及び耐食性については大幅な違いが見られた。
すなわち、発明例No.1〜22では、-20℃での吸収エネルギーvE-20がいずれも56J以上と目標としたvE-20を上回り、良好な溶接部靭性が得られた。これに対し、比較例No.23〜30では、vE-20がいずれも31J以下と目標としたvE-20を下回り、良好な溶接部靭性は得られなかった。これは、表1に示すとおり、比較例No.23〜30のTiN粒子の個数密度が、適正範囲未満となっているためである。
As shown in Table 2, both the inventive examples and the comparative examples showed good base metal mechanical properties, but there were significant differences in the weld impact characteristics and corrosion resistance.
That is, in Invention Examples Nos. 1 to 22, the absorbed energy vE- 20 at -20 ° C was 56J or more, exceeding the target vE- 20 , and good weld toughness was obtained. In contrast, in Comparative Example Nanba23~30, below the vE -20 vE -20 is obtained by the both 31J below the target, good weld toughness was not obtained. This is because, as shown in Table 1, the number density of the TiN particles of Comparative Examples No. 23 to 30 is less than the appropriate range.

また、耐食性については、発明例No.1〜22の重量減および最大孔食深さが、ベース鋼である比較例No.23の70%以下と良好な耐食性を示しているのに対し、比較例であるNo.24〜29の重量減および最大孔食深さはベース鋼No.23の80%以上であり、良好な耐食性は得られなかった。なお、比較例No.30は、耐食性としては良好であるが、上述した溶接部靭性の観点からは不十分である。   As for corrosion resistance, the weight loss and maximum pitting corrosion depth of Invention Examples Nos. 1 to 22 are 70% or less of Comparative Example No. 23, which is a base steel, while showing good corrosion resistance. The weight loss and the maximum pitting corrosion depth of No. 24-29 as examples were 80% or more of the base steel No. 23, and good corrosion resistance was not obtained. Comparative Example No. 30 has good corrosion resistance, but is insufficient from the viewpoint of the weld zone toughness described above.

本発明に係る鋼材は、石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールドの構成部材として使用した場合、石炭や鉱石のメカニカルダメージにより塗膜が剥離した状況においても、優れた耐食性を発揮することができ、腐食による鋼材切替えを低減できるなどの効果を奏する。
また、優れた大入熱溶接部靭性を示すので、造船時に大入熱溶接を適用して溶接施工の高能率化を図ることができる。
When the steel material according to the present invention is used as a constituent member of a coal ship and a coal / ore combined ship hold, even in a situation where the coating film is peeled off due to mechanical damage of coal or ore, it can exhibit excellent corrosion resistance. There are effects such as reduction of steel material switching due to corrosion.
Moreover, since the high heat input welding part toughness is shown, the high heat input welding is applied at the time of shipbuilding, and the efficiency of welding construction can be improved.

Claims (4)

質量%で、
C:0.01〜0.25%、
Si:0.01〜0.50%、
Mn:0.1〜2.0%、
P:0.035%以下、
S:0.035%以下、
Al:0.003〜0.10%、
Cu:0.05〜0.35%、
Ni:0.02〜0.40%、
Sb:0.01〜0.2%、
W:0.005〜0.5%、
Nb:0.003〜0.025%、
Cr:0.1%以下、
Ti:0.005〜0.030%および
N:0.0015〜0.0070%
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、鋼中に円相当直径で10〜50nmのTiN粒子が5×107個/cm2以上存在することを特徴とする石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド用の耐食鋼。
% By mass
C: 0.01 to 0.25%
Si: 0.01 to 0.50%
Mn: 0.1-2.0%
P: 0.035% or less,
S: 0.035% or less,
Al: 0.003-0.10%,
Cu: 0.05 to 0.35%,
Ni: 0.02-0.40%,
Sb: 0.01-0.2%
W: 0.005-0.5%
Nb: 0.003-0.025%,
Cr: 0.1% or less,
Ti: 0.005-0.030% and N: 0.0015-0.0070%
Ship, coal and ore, characterized in that the balance is Fe and inevitable impurities, and TiN particles with a circle equivalent diameter of 10 to 50 nm are present in steel at 5 × 10 7 particles / cm 2 or more Corrosion resistant steel for dual-purpose ship hold.
前記鋼が、さらに質量%で、
Zr:0.001〜0.030%および
V:0.002〜0.20%
のうちから選んだ1種または2種を含有することを特徴とする請求項1に記載の石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド用の耐食鋼。
The steel is further mass%,
Zr: 0.001 to 0.030% and V: 0.002 to 0.20%
The corrosion-resistant steel for holding a coal ship and a coal / ore combined ship according to claim 1, comprising one or two selected from among them.
前記鋼が、さらに質量%で、
Ca:0.0002〜0.01%
を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド用の耐食鋼。
The steel is further mass%,
Ca: 0.0002 to 0.01%
The corrosion-resistant steel for holding a coal ship and a coal / ore combined ship according to claim 1 or 2.
前記鋼が、さらに質量%で、
Mo:0.01〜0.5%、
Co:0.01〜0.5%および
B:0.0002〜0.0050%
のうちから選んだ1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の石炭船および石炭・鉱石兼用船ホールド用の耐食鋼。
The steel is further mass%,
Mo: 0.01-0.5%
Co: 0.01-0.5% and B: 0.0002-0.0050%
The corrosion-resistant steel for holding a coal ship and a coal / ore combined ship according to any one of claims 1 to 3, comprising one or more selected from among the above.
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