JP2981932B2 - 海岸高耐候性クラッド鋼板の製造方法 - Google Patents

海岸高耐候性クラッド鋼板の製造方法

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JP2981932B2
JP2981932B2 JP3235175A JP23517591A JP2981932B2 JP 2981932 B2 JP2981932 B2 JP 2981932B2 JP 3235175 A JP3235175 A JP 3235175A JP 23517591 A JP23517591 A JP 23517591A JP 2981932 B2 JP2981932 B2 JP 2981932B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は橋梁、建築等の鋼構造物
において、特に海岸地帯など塩素イオンの多い腐食環境
下で耐食性の要求される部材に使用される高耐候性クラ
ッド鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より上記した用途に使用される構造
部材用には、比較的価格が安価である上、使用環境によ
り必要にして十分な耐食性を有するということで種々の
耐候性鋼が鉄鋼各社により開発され、実用化されてい
る。耐候性鋼は普通鋼にCu、Cr、Pなどを微量含有
させたものであり、大気暴露によって鋼表面に形成され
る錆皮膜が高い防食機能を有する安定錆となることが知
られている。日本工業規格にあるJIS G3114;
溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材及びJIS G312
5;高耐候性圧延鋼材はこれに相当する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
耐候性鋼は、大気腐食環境において優れた耐食性を示す
が、海岸地帯など特に塩素イオンの多い腐食環境下で
は、普通鋼と耐食性は殆ど変わらないことが指摘されて
いる。このため、例えば橋梁等のような大規模な鋼構造
物では腐食防止のための塗装費用が莫大となる。
【0004】一方、ステンレス鋼は、通常11%以上の
Crを含有するため耐候性鋼に比べはるかに耐食性が優
れているが、価格が高価である。そこで、比較的に安価
な普通鋼や低合金鋼を母材とし、高価なステンレス鋼を
合わせ材とするクラッド鋼板が開発され、使用されてい
る。このようなクラッド鋼板の製造法には、圧延法、爆
着法、鋳込み法、拡散法及び溶射法等がある。例えば、
圧延法においては母材と合わせ材との密着性を確保する
ために密着面の表面研磨、さらには加熱・圧延時におけ
る酸化を防止するための4周溶接並びに真空引き等の配
慮がスラブ組立時に必要である。
【0005】しかしながら、これらの作業はコスト面に
問題があり、また密着面全体の密度性の確保に問題があ
った。またステンレス鋼は塩素イオンの多い腐食環境下
では耐候性鋼のような全面腐食が起こらず、「孔食」と
してよく知られている局部的な腐食が起きやすい。この
腐食形態は、一見軽度の腐食のように観察されるが、腐
食の発生した部分の浸食速度は全面腐食の起きる耐候性
鋼よりもむしろ速く、比較的短時間で貫通孔を生じるこ
とすらある。これらのため、耐候性鋼と同様の用途には
供し得ないものであった。
【0006】
【課題を解決するための手段、作用】本発明はかかる問
題点を解決すべく、表層を耐全面腐食性に優れていると
同時に耐孔食性も優れた高Ni含有鋼とし、溶接構造用
鋼として必要な諸特性(例えば、強度、靱性、溶接性)
は内層で有する複層鋳片を連続鋳造で製造し、該鋳片を
熱間圧延することにより、ステンレス鋼やステンレスク
ラッド鋼に比べ遙かに安価で、且つ母材と合わせ材の密
着性に優れ、さらに耐候性鋼に比し優れた耐食性を有す
る高耐候性クラッド鋼板を提供せしめんとするものであ
る。
【0007】本発明に従い、連続鋳造によって複層鋳片
を製造することにより、凝固ままで母材(内層部)と合
わせ材(表層部)とのメタラジカルな結合が得られ、優
れた密着性の確保が可能となる。つまり連続鋳造によれ
ば、メカニカルボンドと異なり、母材と合わせ材とが凝
固ままでメタラジカルボンドを形成した複層鋳片が得ら
れ、この複層鋳片を熱間圧延することにより、メタラジ
カルな結合をした密着性の良好なクラッド鋼板が得られ
る。
【0008】また合わせ材の化学成分を適正に限定し、
母材の化学成分を適正に限定することにより、優れた耐
食性と強度、靱性の確保が可能である。さらに本発明の
製造方法は通常の連続鋳造スラブ−熱間圧延と大きな違
いはないので、大型鋼板を安定した品質でクラッド鋼板
として得られ、経済的に極めて有利である。
【0009】なお複層鋳片の連続鋳造としては、例えば
特開昭63−108947号公報記載の方法によるのが
好ましい。本発明の要旨とするところは下記のとおりで
ある。 (1) 内層部が重量%でC :0.20%以下 S
i:0.03〜0.35% Mn:1.8%以下 Al:0.005〜0.07
0% を含み、残部Fe及び不純物からなる鋼を母材とし、表
層部が重量%で C :0.08%以下 Si:0.03〜0.35% Mn:1.5%以下 Ni:3.0〜7.0% Al:0.005〜0.070% を含み、残部Fe及び不純物からなる合わせ材で被覆し
た複層鋳片を連続鋳造で製造し、該鋳片を1000〜1
300℃に加熱し、次いで熱間圧延を仕上温度650℃
以上で行った後、空冷または水冷することを特徴とする
海岸高耐候性クラッド鋼板の製造方法。
【0010】(2) 母材中にさらに強度、靱性の要求
に応じて、 Cu:2% 以下 Ni:2% 以下 Cr:0.5% 以下 Mo:0.5%以下 V :0.1% 以下 Nb:0.1%以下 Ti:0.03%以下 B :0.0020%以下 を1種または2種以上含むことを特徴とする前項1記載
の海岸高耐候性クラッド鋼板の製造方法。
【0011】以下に本発明を詳細に説明する。 (1)母材(内層部) C:Cは強度確保のために添加するが、0.20%を超
えると鋼材の靱性と溶接性が劣化するので0.20%を
上限とした。 Si:Siは強度確保と脱酸のために0.03%以上を
必要とするが0.35%を超えると靱性が劣化するので
これを上限とした。
【0012】Mn:Mnは強度確保のために添加する
が、1.8%を超えると溶接性が劣化するのでこれを上
限とした。 Al:Alは通常脱酸元素として用いられている0.0
05〜0.070%の範囲とした。 Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb、Ti、Bは各々強
度・靱性向上を目的として添加される元素で溶接性の劣
化しない範囲として前記した量を上限とした。 (2)合わせ材(表層部) C:Cは0.08%を超えると耐食性が劣化するので
0.08%以下に限定した。
【0013】Si:Siは脱酸のために0.03%以上
を必要とするが、0.35%を超えると耐食性が劣化す
るので0.35%を上限とした。 Mn:Mnは脱酸・脱硫効果のために添加するが、1.
50%を超えると溶接性が劣化するので1.50%を上
限とした。 Ni:Niは耐食性を向上させる上で有効な元素である
が、添加量が3.0%未満では効果がなく、確実な効果
を得るためには3.5%以上の添加が望ましい。一方
7.0%を超えると加工性の劣化を招くとともにコスト
アップの原因となるので7.0%を上限とした。
【0014】Al:Alは通常脱酸元素として用いられ
ている0.005〜0.070%の範囲とした。 (3)製造方法 本発明は連続鋳造により複層鋳片を製造し、該鋳片に熱
間圧延を施すため、従来の大型鋼板の製造方法とプロセ
ス的には相違がなく、クラッド鋼製造時の準備工程を施
す必要がなく、量産、経済性の面から有利である。
【0015】以下に、熱間圧延以降の製造方法を限定す
る理由を述べる。まず、加熱温度については、母材の靱
性確保の点から初期オーステナイト粒は細かい方がよ
く、このため加熱温度は低い方が望ましい。加熱温度が
1300℃を超えると、オーステナイト粒が粗大化して
靱性を劣化させるので、上限を1300℃とした。また
その下限は合わせ材の溶体化の点から1000℃以上に
することが必要である。
【0016】仕上温度が650℃未満になると、母材の
フェライト組織が加工を受け靱性が劣化する。また同時
に母材と合わせ材の変形能の差が大きくなり、圧延後の
鋼板形状が不良となるので、下限は650℃とした。圧
延終了後の冷却に関しては、空冷あるいは水冷(加速冷
却)のいずれのプロセスを適用してもよい。
【0017】
【実施例】供試材の化学成分を表1に示し、加熱温度、
仕上温度、冷却条件、得られたクラッド鋼板の強度、靱
性、耐食性を表2、表3に示す。表1においてF〜Oは
本発明限定成分鋼、A〜Eは範囲外のものである。比較
鋼のAは表層成分がJIS G3114;溶接構造用耐
候性熱間圧延鋼材相当のもの、BはJISG3125;
高耐候性圧延鋼材相当のもの、Cはステンレス鋼並にC
r含有量が高いものである。
【0018】これらの複層鋳片を表2、表3に示す圧延
条件に従って熱間圧延した。このようにして製造したク
ラッド鋼板の母材部分から試験片を切り出し、引張試験
及びシャルピー試験を行った。またこれらのクラッド鋼
を用いて耐候性試験を行った。耐候性試験は海岸地帯な
どの特に塩素イオンの多い腐食環境を再現するため、5
%塩水を1日1回散布する促進耐候性試験(塩水散布暴
露試験)を1年間実施し、腐食減量及び孔食係数(最大
孔食深さ/板厚減少量)で評価を行った。これらの結果
を表2、表3に併せて示す。
【0019】表から明らかな通り、本発明を適用して得
られたクラッド鋼板F1、G1、H1、I1、J1、K
1、L1、M1、N1、O1は比較例に比べいずれも優
れた耐食性並びに強度、靱性を有することが分かる。こ
れに対し、比較例のA1、B1、D1、E1は合わせ材
の組成が限定成分範囲外のため腐食減量が多く、C1は
孔食係数が大きい。また比較例F2、G2、H2は母材
及び合わせ材の組成は本発明の限定成分範囲であるが、
F2は加熱温度、仕上温度が低いため、G2は加熱温度
が高いため、H2は仕上温度が低いため、いずれも靱性
が低い。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【発明の効果】以上のごとく、本発明に従い表層を耐全
面腐食性及び耐孔食性に優れた高含Ni鋼、内層を各種
強度、靱性、溶接性に応じた溶接構造用鋼とする複層鋳
片を連続鋳造で製造し、熱間圧延することにより、塩素
イオンの多い腐食環境下で高耐食性の要求される橋梁、
建築等の構造部材へ、ステンレス鋼やステンレス・クラ
ッド鋼に比べ安価で、且つ従来の耐候性鋼より優れた耐
食性を有する高耐候性クラッド鋼板が提供でき、産業上
大きな効果を有するものであるといえる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C21D 8/02 C21D 8/02 D 9/00 9/00 Z C22C 38/54 C22C 38/54 // C22C 38/00 301 38/00 301Z 38/06 38/06 38/08 38/08 (56)参考文献 特開 平3−229819(JP,A) 特開 昭57−44402(JP,A) 特開 平3−284941(JP,A) 特開 昭60−43465(JP,A) 特開 平2−194945(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 11/00 B21B 1/22 B32B 15/01 C21D 8/02,9/00 C22C 38/54 C22C 38/00 301

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内層部が重量%で C :0.20%以下 Si:0.03〜0.35% Mn:1.8%以下 Al:0.005〜0.07
    0% を含み、残部Fe及び不純物からなる鋼を母材とし、 表層部が重量%で C :0.08%以下 Si:0.03〜0.35% Mn:1.5%以下 Ni:3.0〜7.0% Al:0.005〜0.070% を含み、残部Fe及び不純物からなる合わせ材で被覆し
    た複層鋳片を連続鋳造で製造し、該鋳片を1000〜1
    300℃に加熱し、次いで熱間圧延を仕上温度650℃
    以上で行った後、空冷または水冷することを特徴とする
    海岸高耐候性クラッド鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 母材中にさらに強度、靱性の要求に応じ
    て、 Cu:2% 以下 Ni:2% 以下 Cr:0.5% 以下 Mo:0.5%以下 V :0.1% 以下 Nb:0.1%以下 Ti:0.03%以下 B :0.0020%以下 を1種または2種以上含むことを特徴とする請求項1記
    載の海岸高耐候性クラッド鋼板の製造方法。
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