JP2016535171A - 耐磨耗性及び表面品質に優れた硫酸及び塩酸複合耐食用鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Cは強度を向上させるために添加する元素であるが、0.15%を超えると溶接性が非常に低下して溶接適用時に欠陥が発生する可能性が高く、耐食性も大きく低下する。したがって、上記Cは0.15重量%以下の範囲を有することが好ましく、より好ましくは0.13重量%以下、より好ましくは0.12重量%以下、一層好ましくは0.1重量%以下の範囲を有することが有利である。
Siは硫酸/塩酸の耐食性の向上及び強度の向上を目的として添加する元素である。但し、上記Siが0.1重量%以上である場合は、高圧水でも容易に脱落されないファヤライトという成分のスケールが生成されて赤スケールの欠陥を誘発して鋼板の腐食が不均一に行われ、局部腐食につながる可能性がある。そのため、上記Siの含量は0.1重量%未満の範囲を有することが好ましく、より好ましくは0.08重量%以下の範囲を有することが有利である。
Mnは鋼中に固溶されている硫黄をマンガン硫化物として析出することにより上記固溶硫黄による赤熱脆性(Hot shortness)を防止する役割をし、固溶強化の効果を発現する元素である。上記Mnが0.5重量%未満である場合は、MnSの析出量が少ないためFeSの生成による赤熱脆性が生じる可能性があり、目標強度を確保することが困難であるという短所がある。また、Mn含量が1.5重量%を超えると、赤熱脆性が発生する確立が少ないだけでなく、添加量に対する強度上昇の効果が少ないため、上記Mnの含量は0.5〜1.5重量%の範囲を有することが好ましい。上記Mnの下限は、より好ましくは0.6%であることが有利であり、上記Mnの上限は、より好ましくは1.3重量%であることが有利である。
Sは製造工程上不可避に含有される不純物であるが、0.02重量%を超えると、熱間脆性による欠陥が発生する可能性が高く、耐食性を低下させるため、上記Sの含量は0.02重量%以下に制御することが好ましい。
Pは耐摩耗性を大きく向上させる元素であり、上記効果のために、0.03重量%を超えて添加されることが好ましい。上記Pは添加量が増加するほど耐摩耗性を向上させるのに有利であるが、0.15重量%を超えると、青熱脆性が発生するおそれがあるため、上記Pは0.03超過〜0.15重量%の範囲を有することが好ましく、上記Pは0.051〜0.15重量%の範囲を有することがより好ましい。
Alはアルミニウムキルド鋼の製造時に不可避に添加される元素であるが、上記Alが0.05%以上含有される場合は溶接性が大きく低下するため、上記Alの含量は0.05重量%未満の範囲で制御されることが好ましい。
Cuは硫酸/塩酸の腐食環境で腐食が生じることを遅らせる役割をする元素で、上記効果のために、0.1重量%以上添加されることが好ましい。但し、上記Cuが1.0重量%を超えると、鋳造されたスラブにクラックが発生して圧延後には表面欠陥が発生するという短所があるため、上記Cuは0.1〜1.0重量%の範囲を有することが好ましい。上記Cuの下限は、より好ましくは0.2重量%であることが有利であり、上記Cuの上限は、より好ましくは0.8重量%であることが有利である。
Niは硫酸/塩酸の腐食環境で腐食が生じることを遅らせる役割をする元素であり、上記効果のために、0.1重量%以上添加されることが好ましい。但し、上記Niが0.4重量%を超えると、耐食性を確保する効果、またはCuの添加によって発生する可能性がある欠陥を抑制するという効果が飽和され、これにより、生産原価が増加するという短所があるため、上記Niは0.1〜0.4重量%の範囲を有することが好ましく、より好ましくは0.1〜0.35重量%の範囲を有することが有利である。
Coは腐食環境でCuを活性化して表面に腐食生成物の生成を容易にするか、腐食環境でCo酸化物を生成して耐食性向上の作用をする元素であり、上記効果のために、0.03重量%以上添加されることが好ましい。上記Coは添加量が増加するほど耐食性が向上するが、0.1重量%を超えると、添加量に比べて耐食性の向上効果が高くならないため、上記Coは0.03〜0.1重量%の範囲を有することが好ましい。
Sbは鋼中に添加されて複合腐食環境でSb酸化物を生成して硫酸/塩酸の耐食性を大きく向上させる役割をし、上記効果のために、0.05重量%含まれることが好ましい。上記Sbは添加量が増加するほど耐食性が向上するが、0.15重量%を超えると、添加量に比べて耐食性向上の効果が高くならないため、上記Sbは0.05〜0.15重量%の範囲を有することが好ましい。上記Sbの下限は、より好ましくは0.07重量%であることが有利であり、上記Sbの上限は、より好ましくは0.12重量%であることが有利である。
上記Qは耐食性を向上させるための条件として本発明者らが導出した関係式であり、上記Qは4.0〜7.0の範囲を満たすことが好ましい。上記Qが7.0を超える場合は、本発明が目標とする3.0mg/cm2/Hr以下の腐食減量を確保することが困難であるため優れた耐食性を得ることが難しく、Q値が低くなるほど耐食性は向上するが、4.0未満である場合は合金元素の添加量に比べて耐食性向上の効果が高くならない。そのため、上記Qは4.0〜7.0の範囲を満たすことが好ましい。
上記Dは表面品質を向上させるための条件として本発明者らが導出した関係式であり、上記Dは0.4〜0.6の範囲を満たすことが好ましい。上記D値が0.4未満である場合は、スラブのエッジクラックによる表面欠陥が発生するという問題点がある。これに対し、0.6を超えると、表面欠陥が発生する確率は非常に低くなるが、添加される合金量が多くなって費用が増加しすぎるという短所がある。
上記Cu、Co、Ni、Sbは、鋼材の製造時には単独濃化層として存在するか、または(Cu,Sb)、(Cu,Co)、(Cu,Ni)、(Co,Sb)、(Co,Ni)、(Sb,Ni)、(Cu,Sb,Co)、(Cu,Sb,Ni)、(Cu,Co,Ni)、(Sb,Co,Ni)(Cu,Sb,Co,Ni)のような複合濃化層として存在していて、硫酸及び塩酸による腐食環境下では単独または複合濃化層として存在するか、CuxO、CoxO、NixO、SbxO、(Cu,Sb)xO、(Cu,Co)xO、(Cu,Ni)xO、(Co,Sb)xO、(Co,Ni)xO、(Sb,Ni)xO、(Cu,Sb,Co)xO、(Cu,Sb,Ni)xO、(Cu,Co,Ni)xO、(Sb,Co,Ni)xO、(Cu,Sb,Co,Ni)xOなどのような酸化物の形態で単独または複合酸化皮膜として存在して耐食性を非常に優れた水準に向上させる。
上記濃化層が100nm未満である場合は、本発明が目標とする3.0mg/cm2/Hr以下の腐食減量を確保することが困難であるため優れた耐食性を得ることが難しい。
上記濃化層は厚くなるほど腐食減量が低くなるが、300nmを超えると多量の合金の添加に対する耐食性向上の効果が低くなるだけでなく、製造原価が上昇しすぎるという問題があるため、上記濃化層は100〜300nmの厚さを有することが好ましい。
上記冷却速度が速すぎる場合は、耐食層の形成が困難となり得るため、上記冷却速度は100℃/hr以下の範囲を有することが好ましい。50℃/hr未満である場合は、結晶粒のサイズが大きくなりすぎて強度が低くなる可能性があるため、上記冷却速度は50〜100℃/hrの範囲を有することが好ましい。
上記冷却停止温度が300℃を超えると、Cu、Co、Ni、Sbのような耐食層の形成元素が表面に十分に拡散されることができず濃化層の形成が困難となり得るため、上記冷却停止温度は300℃以下の範囲を有することが好ましいが、本発明では、上記条件を満たすものでさえあれば十分であるため、上記冷却停止温度の下限に対しては特に限定しない。
したがって、上記冷却速度は50〜100℃/hrの範囲であることが好ましい。また、上記冷却速度は50〜90℃/hrであることがより好ましい。
Claims (11)
- 重量%で、C:0.1%以下(0は除く)、Si:0.1%未満(0は除く)、Mn:0.5〜1.5%、S:0.02%以下、P:0.03超過〜0.15%、Al:0.05%未満、Cu:0.1〜1.0%、Ni:0.1〜0.4%、Co:0.03〜0.1%、Sb:0.05〜0.15%、残部Fe及びその他不可避不純物を含み、表面直下に厚さ100〜300nmのCu、Co、Ni及びSbからなる群より選択された1種以上の単独または複合濃化層が形成される、耐磨耗性及び表面品質に優れた硫酸及び塩酸複合耐食用鋼板。
- 前記Pは0.051〜0.15%である、請求項1に記載の耐磨耗性及び表面品質に優れた硫酸及び塩酸複合耐食用鋼板。
- 前記鋼板は下記関係式で示されるQが4.0〜7.0である、請求項1に記載の耐磨耗性及び表面品質に優れた硫酸及び塩酸複合耐食用鋼板。
Q=6−3×Cu−0.3×Si−5×Sb+45×P−45×Co - 前記鋼板は下記関係式で示されるDが0.4〜0.6である、請求項1に記載の耐磨耗性及び表面品質に優れた硫酸及び塩酸複合耐食用鋼板。
D=Ni/((6−0.3×Si−5×Sb+45×P−45×Co−Q)/3) - 前記Cu、Co及びSbからなる群より選択された1種以上は硫酸及び塩酸による腐食環境下で単独または複合濃化層として存在するか、単独または複合酸化皮膜として存在する、請求項1に記載の耐磨耗性及び表面品質に優れた硫酸及び塩酸複合耐食用鋼板。
- 前記鋼板は腐食減量が3mg/cm2/Hr以下である、請求項1に記載の耐磨耗性及び表面品質に優れた硫酸及び塩酸複合耐食用鋼板。
- 重量%で、C:0.1%以下(0は除く)、Si:0.1%未満(0は除く)、Mn:0.5〜1.5%、S:0.02%以下、P:0.03超過〜0.15%、Al:0.05%未満、Cu:0.1〜1.0%、Ni:0.1〜0.4%、Co:0.03〜0.1%、Sb:0.05〜0.15%、残部Fe及びその他不可避不純物を含む鋼スラブを1100〜1300℃で再加熱する段階と、
前記再加熱された鋼スラブを850〜950℃で仕上げ熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、
前記熱延鋼板を60〜100℃/secで冷却する段階と、
前記冷却された鋼板を650〜750℃で巻取する段階と、
前記巻取された鋼板を50〜100℃/hrで300℃以下まで冷却する段階と、を含む、耐磨耗性及び表面品質に優れた硫酸及び塩酸複合耐食用鋼板の製造方法。 - 前記Pは0.051〜0.15%である、請求項7に記載の耐磨耗性及び表面品質に優れた硫酸及び塩酸複合耐食用鋼板の製造方法。
- 前記スラブは下記関係式で示されるQが4.0〜7.0である、請求項7に記載の耐磨耗性及び表面品質に優れた硫酸及び塩酸複合耐食用鋼板の製造方法。
Q=6−3×Cu−0.3×Si−5×Sb+45×P−45×Co - 前記スラブは下記関係式で示されるDが0.4〜0.6である、請求項7に記載の耐磨耗性及び表面品質に優れた硫酸及び塩酸複合耐食用鋼板の製造方法。
D=Ni/((6−0.3×Si−5×Sb+45×P−45×Co−Q)/3) - 前記巻取時に前記鋼板の表面が復熱現象によって650〜750℃になるようにする、請求項7に記載の耐磨耗性及び表面品質に優れた硫酸及び塩酸複合耐食用鋼板の製造方法。
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