JP2020189301A - 鋼材の製造方法 - Google Patents
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- Gas Burners (AREA)
Abstract
Description
前記ガス切断機は、前記鋼素材の表面に吹き付ける前記切断用酸素ガスの酸素純度を維持するための酸素純度維持機構を備え、
前記鋼材は、質量%で、Si:0.25%以下を含有する、
鋼材の製造方法。
前記火口は、前記切断用酸素ガスを噴射する方向に垂直な断面において、前記火口の軸中心から径方向に向かって順に、
前記切断用酸素ガスを噴射する切断用酸素ガス噴流口、
補助酸素ガスを噴射する補助酸素ガス噴流口、および
前記予熱燃料ガスを噴射する予熱燃料ガス噴流口、を有する、
上記(1)に記載の鋼材の製造方法。
前記火口は、前記切断用酸素ガスを噴射する方向に垂直な断面において、前記火口の軸中心から径方向に向かって順に、
前記切断用酸素ガスを噴射する切断用酸素ガス噴流口、および
前記予熱燃料ガスを噴射する予熱燃料ガス噴流口、を有し、
前記切断用酸素ガス噴流口には、前記切断用酸素ガス噴流口の先端から前記切断用酸素ガスの流れ方向上流側に向かって、漸次的に断面積が小さくなるテーパ部が設けられている、
上記(1)に記載の鋼材の製造方法。
C :0.02〜0.20%、
Si:0.25%以下、
Mn:0.20〜1.60%、
P :0.033%以下、
S :0.015%以下、
Al:0.080%以下、
N :0.009%以下、
Cu:0〜0.50%、
Ni:0〜0.50%、
Ti:0〜0.050%、
Nb:0〜0.040%、
V :0〜0.100%、
Cr:0〜2.00%、
Mo:0〜0.50%、
W :0〜0.40%、
B :0〜0.0030%、
Ca:0〜0.0050%、
Mg:0〜0.0050%、
REM:0〜0.0050%、
Sn:0〜0.50%、
残部:Feおよび不純物である、
上記(1)から(3)までのいずれかに記載の鋼材の製造方法。
上記(1)から(4)までのいずれかに記載の鋼材の製造方法。
上記(5)に記載の鋼材の製造方法。
本発明に係る鋼材の製造方法は、ガス切断機を用いて鋼素材を切断する工程を備える。そして、鋼素材をガス切断することで鋼材が製造される。ガス切断機は、火口を有し、火口から切断用酸素ガスおよび予熱燃料ガスを鋼素材の表面に同時に吹き付けて、鋼素材を切断する機械である。
本発明に係る鋼材は、Si含有量が、質量%で、0.25%以下である。上述のように、鋼材中に含まれるSi含有量が過剰であると、ガス切断中に酸化されて酸化皮膜中にFe2SiO4を形成し、酸化皮膜の剥離性を悪化させる。なお、ガス切断の前後において化学組成は変化しないため、鋼材の化学組成と鋼素材の化学組成は同一である。以下、鋼材の化学組成として説明を行う。
Cは、鋼材の強度を高める元素であるため、0.02%以上を含有させるのが好ましい。ただし、0.20%を超えると鋼材の靱性を劣化させることがある。このため、C含有量は0.02〜0.20%とするのが好ましい。Cは安価な元素であり、ガス切断時にO(酸素)と鋼中のCとの反応熱による切断性の向上効果も期待できるため、C含有量の下限は0.05%とするのがより好ましい。
Siは、脱酸剤として用いられる元素であるため、鋼材中には不可避的に含まれる。しかし、上述のように、Siはガス切断中に酸化されてスケール中にFe2SiO4を形成し、酸化皮膜の剥離性を悪化させるため、Si含有量は0.25%以下とする必要がある。Si含有量は0.15%以下であるのが好ましく、0.10%未満であることがより好ましい。なお、Si含有量に下限を設ける必要はないが、過度の低減は経済性の低下を招くため、0.01%以上とすることが好ましく、0.02%以上とすることがより好ましい。
Mnは、鋼材の強度確保に有効な元素であるため、0.20%以上含有させるのが好ましい。しかしながら、その含有量が1.60%を超えると、靱性の劣化およびガス切断性の劣化を招くことがある。したがって、Mn含有量は0.20〜1.60%とすることが好ましい。Mn含有量の下限は0.30%とするのがより好ましい。
Pは、不純物として鋼中に存在する元素である。P含有量が過剰であると、鋼材の機械的性質および溶接性といった特性が劣化する。したがって、P含有量は0.033%以下とするのが好ましい。
Sは、不純物として鋼中に存在し、その含有量が多い場合には、鋼材の靱性等の機械的性質に悪影響を及ぼすおそれがある。したがって、Sの含有量は一定量以下に抑えるのがよく、0.015%以下とすることが好ましい。S含有量は0.010%以下とすることがより好ましい。
Alは、脱酸作用を有する元素である。しかしながら、Al含有量が0.080%を超えると、溶接部に硬質の島状マルテンサイトが生成し、靱性が劣化するおそれがある。したがって、Al含有量は0.080%以下とするのが好ましい。Al含有量の好ましい上限は0.050%である。なお、Al含有量に下限を設ける必要はないが、過度の低減は経済性の低下を招くため、0.010%以上とすることが好ましく、0.020%以上とすることがより好ましい。
Nは、不純物として鋼中に存在し、その含有量が多い場合には、溶接性および鋳片の品位に悪影響を及ぼすおそれがある。このため、Nの含有量は一定量以下に抑えるのがよく、0.009%以下とすることが好ましい。
Cuは、耐食性を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、その含有量が多い場合には、鋳片に割れ等の悪影響を及ぼすおそれがある。このため、Cu含有量は0.50%以下とすることが好ましく、0.40%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、Cu含有量は0.01%以上とすることが好ましく、0.02%以上とすることがより好ましい。
Niも、耐食性を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、その含有量が多い場合には、鋳片の品位に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、Ni含有量は0.50%以下とするのが好ましく、0.40%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、Ni含有量は0.01%以上とすることが好ましく、0.02%以上とすることがより好ましい。
Tiは、析出強化により鋼板の強度を高める作用を有する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、その含有量が多い場合には、溶接部の靭性に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、Ti含有量は0.050%以下とすることが好ましく、0.040%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、Ti含有量は0.005%以上とすることが好ましく、0.010%以上とすることがより好ましい。
Nbは、析出強化により鋼板の強度を高める作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、その含有量が多い場合には、コスト面で不利になるうえに、溶接部の靱性を劣化させるおそれがある。したがって、Nb含有量は0.040%以下とすることが好ましく、0.030%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、Nb含有量は0.003%以上とすることが好ましく、0.008%以上とすることがより好ましい。
Vも、析出強化により鋼板の強度を高める作用を有する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、その含有量が多い場合には、コスト面で不利になるうえに、母材の靭性を劣化させるおそれがある。そのため、V含有量は0.100%以下とすることが好ましく、0.090%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、V含有量は0.010%以上とすることが好ましく、0.020%以上とすることがより好ましい。
Crは、鋼板の強度を高める作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、その含有量が多い場合には、融点が高いCr酸化物を形成して湯流れ性を悪化させて、ガス切断表面の粗さの劣化につながるおそれがある。そのため、Cr含有量は2.00%以下とすることが好ましく、1.50%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、Cr含有量は0.02%以上とすることが好ましく、0.03%以上とすることがより好ましい。
Moは、固溶強化により鋼材の強度を高める作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、その含有量が多い場合には、コスト面で不利になるうえに、溶接性も害するおそれがある。そのため、Mo含有量は0.50%以下とすることが好ましく、0.40%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、Mo含有量は0.10%以上とすることが好ましく、0.15%以上とすることがより好ましい。
Wも、固溶強化により鋼材の強度を高める作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、その含有量が多い場合には、コスト面で不利になるうえに、溶接性も害するおそれがある。そのため、W含有量は0.40%以下とすることが好ましく、0.30%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、W含有量は0.05%以上とすることが好ましく、0.08%以上とすることがより好ましい。
Bは、焼入れ性を高める作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、その含有量が多い場合には、溶接性を劣化させるおそれがある。そのため、B含有量は0.0030%以下とすることが好ましく、0.0020%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、B含有量は0.0005%以上とすることが好ましく、0.0008%以上とすることがより好ましい。
Caは、HAZ靱性を改善する作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、その含有量が多い場合には、ガス切断性が損なわれるおそれがある。したがって、Ca含有量は0.0050%以下とすることが好ましく、0.0040%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、Ca含有量は0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましい。
Mgは、HAZ靱性を改善する作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、その含有量が多い場合には、ガス切断性が損なわれるおそれがある。そのため、Mg含有量は0.0050%以下とすることが好ましく、0.0040%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、Mg含有量は0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましい。
REMは、HAZ靱性を改善する作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、その含有量が多い場合には、ガス切断性が損なわれるおそれがある。したがって、REM含有量は0.0050%以下とすることが好ましく、0.0040%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、REM含有量は0.001%以上とすることが好ましく、0.002%以上とすることがより好ましい。
Snは、Sn2+となって溶解し、酸性塩化物溶液中でのインヒビター作用により腐食を抑制する作用を有する。また、Fe3+を速やかに還元させ、酸化剤としてのFe3+濃度を低減する作用を有することにより、Fe3+の腐食促進作用を抑制するので、高飛来塩分環境における耐候性を向上させる。また、Snには鋼のアノード溶解反応を抑制し耐食性を向上させる作用がある。これらの作用は、Sn含有量が0.50%を超えると飽和する。したがって、Sn含有量は0.50%以下とすることが好ましく、0.30%以下とすることがより好ましい。上記の効果を得たい場合には、Sn含有量は0.03%以上とすることが好ましく、0.05%以上とすることがより好ましい。
本発明に係る鋼素材および鋼材の厚さについては特に限定はしない。ただし、厚さの上限は60mmとすることが好ましく、40mmとすることがより好ましく、30mmとすることがさらに好ましい。
本発明に係る製造方法で用いられる鋼素材の製造条件について特に制限はないが、例えば、上述した化学組成を有する鋼片を、950〜1200℃の加熱温度で30分以上保持し、デスケーリングを行った後に熱間圧延を施し、その後、空冷または水冷により室温まで冷却することにより、製造することができる。
剥離率=(1−酸化皮膜付着長さ/板厚)×1.19×(板厚)−0.065
2.予熱燃料ガス噴流口
3.補助酸素ガス噴流口
4.予熱酸素ガス噴流口
11.テーパ部
12.平行部
13.テーパ部
Claims (6)
- 火口を有するガス切断機を用いて、前記火口から切断用酸素ガスおよび予熱燃料ガスを鋼素材の表面に同時に吹き付けて、前記鋼素材を切断することで鋼材を製造する方法であって、
前記ガス切断機は、前記鋼素材の表面に吹き付ける前記切断用酸素ガスの酸素純度を維持するための酸素純度維持機構を備え、
前記鋼材は、質量%で、Si:0.25%以下を含有する、
鋼材の製造方法。 - 前記酸素純度維持機構は、前記切断用酸素ガスおよび前記予熱燃料ガスを噴射する前記火口であり、
前記火口は、前記切断用酸素ガスを噴射する方向に垂直な断面において、前記火口の軸中心から径方向に向かって順に、
前記切断用酸素ガスを噴射する切断用酸素ガス噴流口、
補助酸素ガスを噴射する補助酸素ガス噴流口、および
前記予熱燃料ガスを噴射する予熱燃料ガス噴流口、を有する、
請求項1に記載の鋼材の製造方法。 - 前記酸素純度維持機構は、前記切断用酸素ガスおよび前記予熱燃料ガスを噴射する前記火口であり、
前記火口は、前記切断用酸素ガスを噴射する方向に垂直な断面において、前記火口の軸中心から径方向に向かって順に、
前記切断用酸素ガスを噴射する切断用酸素ガス噴流口、および
前記予熱燃料ガスを噴射する予熱燃料ガス噴流口、を有し、
前記切断用酸素ガス噴流口には、前記切断用酸素ガス噴流口の先端から前記切断用酸素ガスの流れ方向上流側に向かって、漸次的に断面積が小さくなるテーパ部が設けられている、
請求項1に記載の鋼材の製造方法。 - 前記鋼材の化学組成が、質量%で、
C :0.02〜0.20%、
Si:0.25%以下、
Mn:0.20〜1.60%、
P :0.033%以下、
S :0.015%以下、
Al:0.080%以下、
N :0.009%以下、
Cu:0〜0.50%、
Ni:0〜0.50%、
Ti:0〜0.050%、
Nb:0〜0.040%、
V :0〜0.100%、
Cr:0〜2.00%、
Mo:0〜0.50%、
W :0〜0.40%、
B :0〜0.0030%、
Ca:0〜0.0050%、
Mg:0〜0.0050%、
REM:0〜0.0050%、
Sn:0〜0.50%、
残部:Feおよび不純物である、
請求項1から請求項3までのいずれかに記載の鋼材の製造方法。 - 火口を有するガス切断機を用いて、前記火口から切断用酸素ガスおよび予熱燃料ガスを鋼素材の表面に同時に吹き付けて、前記鋼素材を切断することで鋼材を製造するときにおける、前記切断用酸素ガスの供給圧力を0.01〜2.50MPaとし、前記予熱燃料ガスの供給圧力を0.01〜0.20MPaとする、
請求項1から請求項4までのいずれかに記載の鋼材の製造方法。 - さらに、切断速度を50〜600mm/分とし、前記火口と前記鋼素材との距離を40mm以下とする、
請求項5に記載の鋼材の製造方法。
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