JP2020189301A - 鋼材の製造方法 - Google Patents

鋼材の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020189301A
JP2020189301A JP2019094053A JP2019094053A JP2020189301A JP 2020189301 A JP2020189301 A JP 2020189301A JP 2019094053 A JP2019094053 A JP 2019094053A JP 2019094053 A JP2019094053 A JP 2019094053A JP 2020189301 A JP2020189301 A JP 2020189301A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutting
gas
steel material
oxygen gas
crater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019094053A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7252450B2 (ja
Inventor
昌彦 木下
Masahiko Kinoshita
昌彦 木下
祥晃 新宅
Yoshiaki Shintaku
祥晃 新宅
浩司 石田
Koji Ishida
浩司 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2019094053A priority Critical patent/JP7252450B2/ja
Publication of JP2020189301A publication Critical patent/JP2020189301A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7252450B2 publication Critical patent/JP7252450B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Gas Burners (AREA)

Abstract

【課題】ガス切断後の酸化皮膜の剥離性に優れ、かつノロが生成しにくい鋼材の製造方法を提供する。【解決手段】火口を有するガス切断機を用いて、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、鋼素材を切断することで鋼材を製造する方法であって、ガス切断機は、鋼素材の表面に吹き付ける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、酸素純度維持機構は、火口の軸中心から径方向に順に、切断用酸素ガス噴流口と補助酸素ガス噴流口と予熱燃料ガス噴流口を有し、鋼材は、質量%で、Si:0.25%以下を含有する、鋼材の製造方法。【選択図】図2

Description

本発明は鋼材の製造方法に関する。
鋼材の切断に、古くからガス切断が利用されている(例えば、特許文献1および2を参照。)。ガス切断とは、切断用の酸素ガスおよび予熱用の燃料ガス(プロパンガス等)を吹き付けながら鋼材を切断する技術であり、鉄の酸化反応に伴って発生する燃焼熱を利用することを特徴としている。
実開昭63−148027号公報 特開平1−133675号公報 特開平7−217830号公報
中西実、「ガス切断の予熱炎に関する研究(第3報)−予熱炎の切断板厚に及ぼす影響−」、溶接学会誌、1968年、第37巻、第11号、p.1260−1267 西口公之、松山欽一、「高速切断法とその実用化」、溶接学会誌、1974年、第43巻、第8号、p.805−817 中西実、「切断酸素気流に関する二、三の考察および実験(第1報)−予熱炎をともなわない場合−」、溶接学会誌、1968年、第37巻、第4号、p.369−377 中西実、「切断酸素気流に関する二、三の考察および実験(第2報)−予熱炎を伴う場合−」、溶接学会誌、1968年、第37巻、第6号、p.604−610 中西実、「切断酸素気流に関する二、三の考察および実験(第3報)−シュリーレン写真と純度分布との関係−」、溶接学会誌、1968年、第37巻、第7号、p.730−735
上記のように、ガス切断では鉄の酸化反応を利用するため、切断面には酸化皮膜が付着することとなる。また、切断面の裏面側(切断用の酸素ガスおよび予熱用の燃料ガスを噴射する側の反対側)には、溶けた鋼が排出されず冷え固まったノロ(スラグと称する場合もある)が生成し得る。
ガス切断で切断面に付着した酸化皮膜のうち、切断面に対して突起し密着した状態の酸化皮膜があると、切断面が滑らかでなくなり、表面粗さが粗くなり、切断面の品位を損なうため、グラインダー等により研削する必要が生じる。ノロが生成する場合にも、グラインダー等により研削する必要が生じ、製造効率を悪化させる要因となる。そのため、ガス切断を行った際に、酸化皮膜の剥離性に優れ、かつノロが生成しにくい鋼材を製造する方法が求められている。
本発明は前記した課題を解決するためになされたものであり、ガス切断後の酸化皮膜の剥離性に優れ、かつノロが生成しにくい鋼材の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、種々の鋼種を用いて、様々な条件においてガス切断を行い、切断面の調査を行った結果、鋼素材中に含まれるSi含有量を低減して、切断時に鋼が酸化されることにより生じるFeSiO(ファイアライト)の生成を抑えるとともに、切断時に鋼素材表面に吹き付けられるガス中の酸素純度を高めることにより、酸化皮膜の剥離性が向上し、さらに、ノロの生成を抑制することが可能であることを見出した。
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、下記の鋼材の製造方法を要旨とする。
(1)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。
(2)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、
上記(1)に記載の鋼材の製造方法。
(3)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、
上記(1)に記載の鋼材の製造方法。
(4)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、
上記(1)から(3)までのいずれかに記載の鋼材の製造方法。
(5)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、
上記(1)から(4)までのいずれかに記載の鋼材の製造方法。
(6)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、
上記(5)に記載の鋼材の製造方法。
本発明によれば、ガス切断後の酸化皮膜の剥離性に優れ、かつノロが生成しにくい鋼材を製造することが可能となる。
従来の火口の(a)縦断面図および(b)横断面図である。 酸素カーテン式火口の(a)縦断面図および(b)横断面図である。 ポストミックス火口の(a)縦断面図および(b)横断面図である。 (a)ストレートノズルおよび(b)ダイバーゼントノズルの縦断面図である。
以下、本発明の各要件について詳しく説明する。
(A)ガス切断工程
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。
ここで、ガス切断工程で用いられるガス切断機は、鋼素材の表面に吹き付ける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ることを特徴とする。鋼素材の表面に吹き付ける切断用酸素ガスの酸素純度を維持するとは、切断に用いる酸素ガスに、不純物の混入が0.5体積%以下となるようにして鋼素材の表面に吹き付けることをいう。
より詳細には、酸素純度が99.5体積%以上である酸素ガスに、不純物の混入が0.5体積%以下となるようにして鋼素材の表面に吹き付けて、鋼素材の表面に吹き付ける切断用酸素ガスの酸素純度を99.5体積%以上にすることをいう。
酸素純度維持機構の構成については特に限定されず、例えば、切断用酸素ガスおよび予熱燃料ガスを噴射する火口が、切断用酸素ガスの酸素純度を維持するための機能を有していてもよい。上記機能を有する火口として、例えば、非特許文献1に開示される酸素カーテン式火口が挙げられる。
図1(a)は、従来の火口の縦断面図であり、図1(b)は図1(a)におけるbb部分を示す横断面図である。また、図2(a)は、酸素カーテン式火口の縦断面図であり、図2(b)は図2(a)におけるbb部分を示す横断面図である。図1に示すように、従来の火口は、切断用酸素ガスを噴射する方向に垂直な断面において、火口の軸中心から径方向に向かって切断用酸素ガスを噴射する切断用酸素ガス噴流口1および予熱燃料ガスを噴射する予熱燃料ガス噴流口2を有する。
一方、図2に示すように、酸素カーテン式火口は、切断用酸素ガスを噴射する方向に垂直な断面において、火口の軸中心から径方向に向かって順に、切断用酸素ガスを噴射する切断用酸素ガス噴流口1、補助酸素ガスを噴射する補助酸素ガス噴流口3、および予熱燃料ガスを噴射する予熱燃料ガス噴流口2を有する。
酸素カーテン式火口では、切断用酸素ガス噴流口1と予熱燃料ガス噴流口2との間に、補助酸素ガス噴流口3を有することによって、鋼素材の表面に吹き付けられる切断用酸素ガスが予熱燃料ガスによって希釈されるのを防止し、酸素純度が維持される(例えば、非特許文献1のTable6の結果を参照。)。
また、特許文献3に記載されるポストミックス火口を用いてもよい。図3(a)は、ポストミックス火口の縦断面図であり、図3(b)は図3(a)におけるbb部分を示す横断面図である。ポストミックス火口は、酸素カーテン式火口のさらに径方向外側に予熱酸素ガス噴流口4を有するものである。
また、切断用酸素ガスの酸素純度を維持するための機能を有する火口としては、上記の構成に限定されず、非特許文献2に開示されるダイバーゼントノズルを用いてもよい。図4は、(a)ストレートノズルおよび(b)ダイバーゼントノズルの縦断面図である。
ダイバーゼントノズルは、従来の火口と同様に、切断用酸素ガスを噴射する方向に垂直な断面において、火口の軸中心から径方向に向かって切断用酸素ガスを噴射する切断用酸素ガス噴流口1および予熱燃料ガスを噴射する予熱燃料ガス噴流口2を有する。それに加えて、図4(b)に示すように、切断用酸素ガス噴流口には、切断用酸素ガス噴流口の先端から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11が設けられている。
さらに、切断用酸素ガス噴流口は、切断用酸素ガス噴流口の先端から切断用酸素ガスの流れ方向上流側に向かって順に、漸次的に断面積が小さくなる第1のテーパ部11、断面積が一定となる平行部12、および漸次的に断面積が大きくなる第2のテーパ部13が設けられていてもよい。
火口(ノズル)の直下では、噴射する酸素ガスの噴流と大気(静止気体)との間には摩擦が発生する。ストレートノズルでは、酸素ガスの噴流速度が音速程度であるため、摩擦の影響により噴流が乱れ、酸素純度が低下する。それに対して、ダイバーゼントノズルでは、音速を超える速度の噴流が得られるため、噴流の乱れが抑制され、酸素純度が維持される(非特許文献2〜5を参照。)。
ガス切断条件については特に制限はなく、公知の条件から適宜選択すればよい。例えば、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、鋼素材を切断することで鋼材を製造するときにおける、切断用酸素ガスの供給圧力は0.01〜2.50MPaとすることが好ましく、予熱燃料ガスの供給圧力は0.01〜0.20MPaとすることが好ましい。
また、鋼素材の切断速度は低すぎると製造効率が悪く、一方、高すぎると切断不良が生じるおそれがある。そのため、切断速度は50〜600mm/分とするのが好ましい。切断速度は100mm/分以上とするのがより好ましく、500mm/分以下とするのがより好ましい。
さらに、火口と鋼素材との距離が遠すぎると、鋼素材表面での酸素純度が低下するおそれがある。そのため、火口と鋼素材との距離は40mm以下とすることが好ましく、30mm以下とすることがより好ましい。上記距離に下限は設けないが、近すぎる場合には火口が切断に伴う燃焼熱により損傷するおそれもあることから、3mm以上とすることが好ましく、5mm以上とすることがより好ましい。
(B)化学組成
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FeSiO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。
Si以外の元素の含有量については、特に制限はない。以下に、好適な化学組成について説明する。各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
C :0.02〜0.20%
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:0.25%以下
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FeSiO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:0.20〜1.60%
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 :0.033%以下
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 :0.015%以下
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:0.080%以下
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 :0.009%以下
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:0〜0.50%
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:0〜0.50%
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:0〜0.050%
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:0〜0.040%
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 :0〜0.100%
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:0〜2.00%
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:0〜0.50%
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 :0〜0.40%
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 :0〜0.0030%
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:0〜0.0050%
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:0〜0.0050%
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:0〜0.0050%
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。
なお、REMは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素の総称であり、REMの含有量は上記元素の合計量を意味する。
Sn:0〜0.50%
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。
Snを含有させる場合には、Cu含有量を0.10%未満とし、かつCu/Sn比が1.0以下とすることが好ましい。Cu含有量が0.10%以上であるか、またはCu/Sn比が1.0を超えると、Cuの含有により耐食性が低下する場合があり、さらに、鋼材を製造する際に圧延割れの原因となるおそれがある。Snを含有させる場合のCu含有量の上限は0.09%であることがより好ましい。
上記の化学組成において、残部はFeおよび不純物である。ここで「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
(C)厚さ
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。
(D)鋼素材の製造条件
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。
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
表1に示す化学組成を有する鋼種A〜Iのスラブを1120℃に加熱し、デスケーラーでスケールを除去後、仕上げ温度750〜900℃で圧延して厚さが20〜60mmの鋼素材を得た。
Figure 2020189301
ガス切断機を用いて、上記鋼素材を切断することで鋼材を製造し、ガス切断後の切断面における酸化皮膜の剥離性およびノロ生成の有無について評価を行った。切断試験には、日酸TANAKA株式会社製のガス切断機KT−5NXを用いた。
火口としては、図1に示す切断用酸素ガスの酸素純度を維持するための機能を有していない従来の火口、図2に示す切断用酸素ガスの酸素純度を維持するための機能を有する酸素カーテン式火口、図3に示す切断用酸素ガスの酸素純度を維持するための機能を有するポストミックス火口、図4に示す切断用酸素ガスの酸素純度を維持するための機能を有するダイバーゼントノズルの火口、のいずれかを用いた。
従来の火口の場合には、切断用酸素ガスの供給圧力を0.45MPa、予熱燃料ガスの供給圧力を0.03〜0.05MPaとした。また、ダイバーゼントノズルの場合には、切断用酸素ガスの供給圧力を0.50MPa、予熱燃料ガスの供給圧力を0.05MPaとした。
酸素カーテン式火口の場合には、切断用酸素ガスおよび補助酸素ガスの供給圧力を0.50〜0.55MPa、予熱燃料ガスの供給圧力を0.05〜0.10MPaとした。また、ポストミックス火口の場合には、切断用酸素ガス、補助酸素ガスおよび予熱酸素ガスの供給圧力を0.50MPa、予熱燃料ガスの供給圧力を0.05MPaとした。
なお、酸素カーテン式火口の場合、補助酸素ガスの供給は、切断用酸素ガスの供給と同一の酸素ボンベから分岐させて使用した。そのため、補助酸素ガスの供給圧力と切断用酸素ガスの供給圧力とは同じである。同様に、ポストミックス火口の場合、補助酸素ガスおよび予熱酸素ガスの供給は、切断用酸素ガスの供給と同一の酸素ボンベから分岐させて使用した。そのため、補助酸素ガスおよび予熱酸素ガスの供給圧力と切断用酸素ガスの供給圧力とは同じである。
また、火口と鋼素材との距離(火口高さ)および切断速度は、表2に示す条件とした。
Figure 2020189301
ガス切断で切断面に付着した酸化皮膜のうち、切断面に対して突起し密着した状態の酸化皮膜があると、切断面の表面粗さが粗くなっている。切断面を軍手またはウエスでふき取った際には、この酸化皮膜で引っかかりが生じる。このような切断面の品位では、グラインダー等により研削する必要が生じてしまう。
本願では、ガス切断後の切断面のこのような酸化皮膜の剥離性を以下の要領で評価し、剥離率を求めた。
まず始めに、ガス切断後の鋼材の切断面を、軍手またはウエスで3回ふき取った。そして、ガス切断後の鋼材の切断面を写真撮影し、得られた写真について、鋼材の表面側から裏面側に直線の観察する観察線を引き、観察線の全長を鋼材の板厚とし、観察線のうち、切断面に対して突起した状態の酸化皮膜と観察した部分の合計の長さを酸化皮膜付着長さとして、下記式により剥離率を求めた。
剥離率=(1−酸化皮膜付着長さ/板厚)×1.19×(板厚)−0.065
この剥離率では、板厚の影響を補正する項を設けて、剥離性の評価が、異なる板厚のものでも統一的にできるようにした。そして、この剥離率が0.80以上であるものを、剥離性が良好とした。
なお、観察し定量化する位置は、ガス切断を開始した点およびガス切断を終了した点から切断方向に20mm以上離れた、ガス切断が定常状態である部分のうち、ドラグラインの部分を除いた、ガス切断方向の中間点とした。この位置であれば、ガス切断は定常状態であり、ばらつきを少なくして酸化皮膜の剥離性を評価できる。
また、ガス切断後の鋼材の切断面を写真撮影するに際しては、鋼材の切断面に対して斜めから光を当てるなどして、酸化皮膜が切断面に対して突起し密着した状態であるかどうかが分かりやすくなるようにした。
本発明者らが調べたところ、酸化皮膜が切断面に対して突起し密着した状態である場合には、酸化皮膜の厚さは10μm超の例えば20μm程度の厚いものであった。それに対して、酸化皮膜が切断面に対して突起していない場合には、酸化皮膜の厚さは10μm以下の例えば5μm程度の薄いものであった。
このことから、酸化皮膜が厚いことで、酸化皮膜は切断面に対して突起して密着し、切断面の表面粗さを粗くさせ、切断面の品位を低下させているものと思われる。
さらに、ガス切断後の切断面におけるノロ生成の有無の評価は以下の要領で行った。
ガス切断後の切断面の酸化皮膜の剥離性の評価と同様に、まず始めに、ガス切断後の鋼材の切断面を、軍手またはウエスで3回ふき取った。そして、ガス切断を開始した点およびガス切断を終了した点から切断方向に20mm以上離れた、ガス切断が定常状態である部分のうち、ドラグラインの部分を除いた、ガス切断方向の中間部で、切断面の裏面側の連続した50mmの間に、大きさが3mm以上のノロの生成があるかどうかを目視で判断し評価した。
それらの結果を表2に併せて示す。
表2から明らかなように、本発明の規定を満足する試験No.1〜15では、剥離率が0.80以上で良好であり、かつノロの生成が認められなかった。それらに対して、比較例の試験No.16〜21では、剥離率が低くなった。特に試験No.16および21では、全面に酸化皮膜が残存し、ノロも生成する結果となった。
本発明によれば、ガス切断後の酸化皮膜の剥離性に優れ、かつノロが生成しにくい鋼材を製造することが可能となる。
1.切断用酸素ガス噴流口
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
JP2019094053A 2019-05-17 2019-05-17 鋼材の製造方法 Active JP7252450B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019094053A JP7252450B2 (ja) 2019-05-17 2019-05-17 鋼材の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019094053A JP7252450B2 (ja) 2019-05-17 2019-05-17 鋼材の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020189301A true JP2020189301A (ja) 2020-11-26
JP7252450B2 JP7252450B2 (ja) 2023-04-05

Family

ID=73454202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019094053A Active JP7252450B2 (ja) 2019-05-17 2019-05-17 鋼材の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7252450B2 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01133675A (ja) * 1987-11-19 1989-05-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高速ガス切断方法
JPH0363406A (ja) * 1989-05-12 1991-03-19 L'air Liquide 酸素噴出口をもつ切断火口
JPH0919765A (ja) * 1995-07-06 1997-01-21 Nippon Sanso Kk ガス切断方法およびガス切断装置
JPH11245031A (ja) * 1997-12-11 1999-09-14 L'air Liquide 高純度・高圧酸素を用いた酸素切断プロセス
WO2011132496A1 (ja) * 2010-04-20 2011-10-27 大陽日酸株式会社 ガス切断方法及びガス切断装置、ならびに切断火口
WO2012014851A1 (ja) * 2010-07-29 2012-02-02 住友金属工業株式会社 酸素を用いた熱切断用鋼材
JP2017128795A (ja) * 2016-01-18 2017-07-27 株式会社神戸製鋼所 鍛造用鋼及び大型鍛鋼品
JP2018167299A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 日酸Tanaka株式会社 ガス切断装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01133675A (ja) * 1987-11-19 1989-05-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高速ガス切断方法
JPH0363406A (ja) * 1989-05-12 1991-03-19 L'air Liquide 酸素噴出口をもつ切断火口
JPH0919765A (ja) * 1995-07-06 1997-01-21 Nippon Sanso Kk ガス切断方法およびガス切断装置
JPH11245031A (ja) * 1997-12-11 1999-09-14 L'air Liquide 高純度・高圧酸素を用いた酸素切断プロセス
WO2011132496A1 (ja) * 2010-04-20 2011-10-27 大陽日酸株式会社 ガス切断方法及びガス切断装置、ならびに切断火口
WO2012014851A1 (ja) * 2010-07-29 2012-02-02 住友金属工業株式会社 酸素を用いた熱切断用鋼材
JP2017128795A (ja) * 2016-01-18 2017-07-27 株式会社神戸製鋼所 鍛造用鋼及び大型鍛鋼品
JP2018167299A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 日酸Tanaka株式会社 ガス切断装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7252450B2 (ja) 2023-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5773098B1 (ja) フェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼およびその製造方法
CN1254348C (zh) 用于二氧化碳气体保护电弧焊的钢丝及使用此钢丝的焊接法
JP5838708B2 (ja) 表面性状に優れた鋼板およびその製造方法
JP5874864B1 (ja) プラズマ溶接用フェライト系ステンレス鋼板およびその溶接方法
JP5713118B2 (ja) フェライト系ステンレス鋼
JP5652110B2 (ja) レーザー切断性に優れた鋼板およびその製造方法
JP5435179B2 (ja) フェライト系ステンレス鋼
JP5949167B2 (ja) レーザー切断性に優れた鋼板の製造方法およびレーザー切断性に優れた鋼板
JP7315823B2 (ja) 鋼材
JP5299169B2 (ja) 耐食性厚板用低合金鋼の連続鋳造方法及び連続鋳造鋳片
JP2015086443A (ja) 低温靭性に優れたフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼およびその製造方法
WO2015064077A1 (ja) フェライト-マルテンサイト2相ステンレス鋼およびその製造方法
JP7252450B2 (ja) 鋼材の製造方法
JP2016079492A (ja) 耐スケール剥離性に優れた耐サワー溶接鋼管用厚鋼板、およびその製造方法、ならびに溶接鋼管
JP2009263772A (ja) 溶接性と継手低温靭性に優れる引張強さ780MPa以上の高張力厚鋼板の製造方法
JP2017053028A (ja) フェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼およびその製造方法
JP4373798B2 (ja) 表面性状に優れた熱延鋼板の製造方法
JP7331813B2 (ja) 厚鋼板およびその製造方法
JP4389803B2 (ja) レーザー切断用鋼板とその製造方法
JP6071797B2 (ja) 片面サブマージアーク溶接用フラックス
JP5280060B2 (ja) ガスシールドアーク溶接方法
JP6954976B2 (ja) レーザー切断性に優れる高耐酸化Ni−Cr−Al合金とその製造方法
JP6331746B2 (ja) フェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤ
WO2024204437A1 (ja) 熱間圧延設備、及び熱間圧延方法
WO2023181523A1 (ja) 電縫管およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220111

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221013

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221018

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221214

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230306

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7252450

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151