JP6492793B2 - Steel material, steel structure for embedding in soil, and method for manufacturing steel material - Google Patents

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Description

本発明は、腐食性の高い土壌環境で用いられる耐食性に優れた鋼材、およびこの鋼材を用いた土中埋設用鋼構造物、ならびにこの鋼材の製造方法に関する。   The present invention relates to a steel material excellent in corrosion resistance used in a highly corrosive soil environment, a steel structure for embedding in the soil using the steel material, and a method for producing the steel material.

近年、東南アジアおよび亜熱帯地域では、インフラの整備に伴い、土木建築用の鋼材の需要が旺盛である。土木建築用鋼材の一例として、土木建築の基礎として一部を土壌中に埋設して使用される鋼矢板および鋼管杭が挙げられる。これらの地域に分布する土壌は、鋼材の腐食性が高いとされる酸性硫酸塩を含む粘土質の土壌である。   In recent years, in Southeast Asia and subtropical regions, demand for steel materials for civil engineering and construction has been strong along with infrastructure development. As an example of steel for civil engineering and construction, steel sheet piles and steel pipe piles that are used by partially burying them in the soil as the foundation of civil engineering and construction can be mentioned. The soil distributed in these areas is clayey soil containing acidic sulfates that are considered to be highly corrosive to steel.

一方、我が国の一般的な土壌中における鋼の平均腐食速度は、0.01mm/yと小さい(平均腐食速度の単位「mm/y」は、365日当たり、すなわち8760h当たりの腐食深さ(mm)を意味する。以下同様。)。そのため、我が国では、土壌で使用される土木建築用の鋼材として、JIS G 3101で規定される一般構造用圧延鋼材(SS材)、JIS G 3106で規定される溶接構造用圧延鋼材(SM材)等の一般的な鋼材が使用されている。   On the other hand, the average corrosion rate of steel in general soil in Japan is as small as 0.01 mm / y (the unit of average corrosion rate “mm / y” is the corrosion depth per 365 days, that is, 8760 h (mm)). The same shall apply hereinafter.) Therefore, in Japan, as a steel material for civil engineering and construction used in soil, a rolled steel material for general structure (SS material) defined by JIS G 3101 and a rolled steel material for welded structure (SM material) defined by JIS G 3106 Common steel materials such as are used.

しかし、我が国で用いられている土木建築用の鋼材と同様の鋼材を、東南アジアおよび亜熱帯地域の土壌で使用した場合、鋼材の腐食が急速に進行し、この鋼材を使用した構造物の安全性および信頼性が低下するおそれがある。そのため、腐食性の高い土壌で使用される鋼材には防食対策が必要である。   However, when steel materials similar to those used in civil engineering and construction used in Japan are used in soils in Southeast Asia and subtropical regions, corrosion of steel materials proceeds rapidly, and the safety of structures using these steel materials and Reliability may be reduced. Therefore, anti-corrosion measures are necessary for steel materials used in highly corrosive soil.

腐食性の高い土壌環境で使用される鋼材の防食対策として、例えば特許文献1および2が開示されている。   For example, Patent Documents 1 and 2 are disclosed as anticorrosion measures for steel materials used in a highly corrosive soil environment.

特許文献1には、鋼材の表面が水溶性ブチラール樹脂で被覆されており、樹脂中にバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸アンモニウム、タングステン酸ナトリウム、ニオブ酸ナトリウムおよびタンタル酸カリウムの1種以上を含有させた樹脂層を設け、また母材中にV、Mo,W,Nb、Taの1種以上を含有させた、土中埋設環境において耐食性に優れる土中埋設用鋼材が開示されている。   In Patent Document 1, the surface of a steel material is coated with a water-soluble butyral resin, and the resin contains sodium vanadate, sodium metavanadate, sodium molybdate, ammonium molybdate, sodium tungstate, sodium niobate and potassium tantalate. There is provided a steel material for embedding in soil that is provided with a resin layer containing at least one of the above, and has at least one of V, Mo, W, Nb, and Ta in the base material and is excellent in corrosion resistance in an embedding environment. It is disclosed.

特許文献2には、Cr:0.5〜2.0%を含有する地中埋設用鋼構造物が示され、また強度や溶接性を重視する場合には、さらにMo、Cu、Niを含有させることが開示されている。この構造物をpHが9以上となる土壌で埋め戻すことで0.02mm/yの耐食性が得られるとしている。   Patent Document 2 shows an underground steel structure containing Cr: 0.5 to 2.0%, and when emphasizing strength and weldability, further contains Mo, Cu, and Ni. Is disclosed. It is said that the corrosion resistance of 0.02 mm / y can be obtained by backfilling this structure with soil having a pH of 9 or more.

特開2010−144210号公報JP 2010-144210 A 特開2001−011569号公報JP 2001-011569 A

鹿島和幸、外4名、「塩化物飛来大気腐食環境における鋼の耐候性に及ぼすCr添加の影響」、日本金属学会誌、公益社団法人日本金属学会、2013年3月1日、第77巻、第3号、p.107−113Kazuyuki Kashima and 4 others, “Effect of Cr addition on the weather resistance of steel in chloride-induced atmospheric corrosion environment”, Journal of the Japan Institute of Metals, Japan Institute of Metals, March 1, 2013, Vol. 77, No. 3, p. 107-113

特許文献1に開示された鋼材は、樹脂層が形成され、またはV、Mo等を含有しているものの、溶接を施した際に形成される溶接部において耐食性が劣る。また、樹脂層の形成にはコストがかかる。   Although the steel material disclosed in Patent Document 1 has a resin layer or contains V, Mo, or the like, the corrosion resistance is inferior in the welded portion formed when welding is performed. In addition, the formation of the resin layer is expensive.

また、非特許文献1によれば、特許文献2に開示されている鋼材のようにCrを含有する鋼は、酸性の土壌環境では腐食が促進される場合がある。   Further, according to Non-Patent Document 1, corrosion of steel containing Cr like the steel material disclosed in Patent Document 2 may be promoted in an acidic soil environment.

本発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、樹脂層を必要とせず、溶接部の耐食性に優れ、かつ酸性土壌環境における耐食性にも優れた土中埋設用構造物およびその素材として好適な鋼材、ならびにその鋼材の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve these problems, and does not require a resin layer, has excellent corrosion resistance in welds, and has excellent corrosion resistance in an acidic soil environment, and a structure for embedding in the soil. It aims at providing the steel material suitable as a raw material, and the manufacturing method of the steel material.

本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、下記(a)および(b)の知見を得るに至った。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, the following findings (a) and (b) were obtained.

(a)Cr、SiおよびSnを含む鋼材の表面に形成されるスケールは、スケールを構成する酸化物の組成比を適正な範囲に調整することで鋼材との密着性が高まる。 (A) The scale formed on the surface of the steel material containing Cr, Si and Sn increases the adhesion with the steel material by adjusting the composition ratio of the oxide constituting the scale to an appropriate range.

その理由は次のように考えられる。   The reason is considered as follows.

上記鋼材の表面に形成されるスケールは、マグネタイト、ファイアライト、ウスタイトおよびヘマタイトから構成される。マグネタイト、ファイアライトおよびウスタイトは、鋼材とスケールとの密着性を向上させる。一方、ヘマタイトはスケールの表層で生じやすく、鋼材との密着性に及ぼす影響が少ない。下記(i)式で表される酸化物の組成比の値Fn1が、特定の条件(0.15<Fn1<0.35)である場合、鋼材表面に形成されるスケールの密着性が高まる。この場合、スケールは、鋼材側からマグネタイト、ファイアライト、ウスタイトおよびヘマタイトが積層または一部混合した構造となる。
Fn1=(Mm+Mf)/(Mw+Mh) ・・・(i)
ただし、上記(i)式中の各記号の意味は以下の通りである。
Mm:前記スケール中のマグネタイト含有量(質量%)
Mf:前記スケール中のファイアライト含有量(質量%)
Mw:前記スケール中のウスタイト含有量(質量%)
Mh:前記スケール中のヘマタイト含有量(質量%)
The scale formed on the surface of the steel material is composed of magnetite, firelite, wustite, and hematite. Magnetite, firelite and wustite improve the adhesion between steel and scale. On the other hand, hematite is likely to occur on the surface layer of the scale and has little influence on the adhesion to the steel material. When the value Fn1 of the composition ratio of the oxide represented by the following formula (i) is a specific condition (0.15 <Fn1 <0.35), the adhesion of the scale formed on the steel material surface is enhanced. In this case, the scale has a structure in which magnetite, firelite, wustite, and hematite are laminated or partially mixed from the steel material side.
Fn1 = (Mm + Mf) / (Mw + Mh) (i)
However, the meaning of each symbol in the above formula (i) is as follows.
Mm: Magnetite content (% by mass) in the scale
Mf: Firelight content (% by mass) in the scale
Mw: Wustite content (% by mass) in the scale
Mh: hematite content (% by mass) in the scale

(b)スケール中のCr、SnおよびSiの含有量を適正な範囲に調整することで、土壌中における鋼材の耐食性を維持することができる。 (B) The corrosion resistance of the steel material in the soil can be maintained by adjusting the contents of Cr, Sn and Si in the scale to an appropriate range.

その理由は次のように考えられる。   The reason is considered as follows.

例えば、鋼材を鋼管に加工する際に溶接を行うと、溶接部では鋼材表面に形成されたスケールが除去され鋼材の母材が露出する。また、上述のスケールは密着性に優れているものの、表面にこのスケールが形成された鋼材を素材として用いた鋼矢板および鋼管杭を土壌中に打ち込む際には、土壌と鋼矢板および鋼管杭の表面との間にせん断力が働き、スケールが一部剥離して母材が露出することがある。鋼材表面に形成されたスケールから鋼材の母材が露出した場合、土壌中においてスケールと露出した母材との間に電位差が発生するため、鋼材の局所的な腐食が生じやすい。   For example, when welding is performed when processing a steel material into a steel pipe, the scale formed on the surface of the steel material is removed at the welded portion, and the base material of the steel material is exposed. In addition, although the scale described above is excellent in adhesion, when a steel sheet pile and steel pipe pile using a steel material with this scale formed on the surface as a material are driven into the soil, the soil and the steel sheet pile and steel pipe pile A shearing force acts between the surface and a part of the scale may peel off to expose the base material. When the steel base material is exposed from the scale formed on the steel surface, a potential difference is generated between the scale and the exposed base material in the soil, so that local corrosion of the steel material is likely to occur.

しかし、CrおよびSnを適正量含有させた鋼材を、特定の条件で加熱、加工することより、CrおよびSnが濃化したスケールが鋼材表面に形成される。この鋼材表面に形成されたスケール中のCr、SnおよびSiの含有量が、下記(ii)式で表されるFn2について、9.0<Fn2<23.0を満たす場合、スケールと母材との間に発生する電位差が小さくなる。そのため、鋼材表面に形成されたスケールから鋼材の母材が露出しても、鋼材の腐食が抑制され、土壌中における鋼材の耐食性を維持することができる。また、このスケールは、CrおよびSnが濃化しているため高い密着性を有する。
Fn2=([Cr]+[Sn])/[Si] ・・・(ii)
ただし、上記(ii)式中の各記号の意味は以下の通りである。
[Cr]:前記スケール中のCr含有量(質量%)
[Sn]:前記スケール中のSn含有量(質量%)
[Si]:前記スケール中のSi含有量(質量%)
However, by heating and processing a steel material containing appropriate amounts of Cr and Sn under specific conditions, a scale enriched with Cr and Sn is formed on the surface of the steel material. When the content of Cr, Sn, and Si in the scale formed on the steel material surface satisfies 9.0 <Fn2 <23.0 for Fn2 represented by the following formula (ii), The potential difference generated during the period becomes smaller. Therefore, even if the base material of the steel material is exposed from the scale formed on the surface of the steel material, the corrosion of the steel material is suppressed and the corrosion resistance of the steel material in the soil can be maintained. In addition, this scale has high adhesion because Cr and Sn are concentrated.
Fn2 = ([Cr] + [Sn]) / [Si] (ii)
However, the meaning of each symbol in the above formula (ii) is as follows.
[Cr]: Cr content (% by mass) in the scale
[Sn]: Sn content (% by mass) in the scale
[Si]: Si content (% by mass) in the scale

本発明は、上記の知見を基礎としてなされたものであり、下記(1)に示す鋼材、下記(2)に示す土中埋設用鋼構造物、および下記(3)に示す鋼材の製造方法を要旨とする。   The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and includes a steel material shown in the following (1), a steel structure for buried in the earth shown in the following (2), and a method for manufacturing the steel material shown in the following (3). The gist.

(1)表面にスケールが形成された鋼材であって、
前記鋼材の化学組成が、質量%で、
C:0.01〜0.20%、
Si:0.01〜1.0%、
Mn:0.3〜2.5%、
P:0.01%以下、
S:0.01%以下、
Cr:3.0〜5.0%、
Sn:0.01〜0.30%、
Al:0.005〜0.05%、
N:0.0005〜0.01%、
Mo:0〜0.5%、
W:0〜0.5%、
Ti:0〜0.5%、
残部:Feおよび不純物であり、
前記スケールが、マグネタイト、ファイアライト、ウスタイトおよびヘマタイトが積層または一部混合した構造であり、
前記スケールの厚さが5〜50μmであり、
下記(i)式および(ii)式で表されるFn1およびFn2が、それぞれ、0.15<Fn1<0.35、および9.0<Fn2<23.0である鋼材。
Fn1=(Mm+Mf)/(Mw+Mh) ・・・(i)
Fn2=([Cr]+[Sn])/[Si] ・・・(ii)
ただし、上記(i)式および(ii)式中の各記号の意味は以下の通りである。
Mm:前記スケール中のマグネタイト含有量(質量%)
Mf:前記スケール中のファイアライト含有量(質量%)
Mw:前記スケール中のウスタイト含有量(質量%)
Mh:前記スケール中のヘマタイト含有量(質量%)
[Cr]:前記スケール中のCr含有量(質量%)
[Sn]:前記スケール中のSn含有量(質量%)
[Si]:前記スケール中のSi含有量(質量%)
(1) A steel material with a scale formed on its surface,
The chemical composition of the steel material is mass%,
C: 0.01-0.20%
Si: 0.01 to 1.0%,
Mn: 0.3 to 2.5%
P: 0.01% or less,
S: 0.01% or less,
Cr: 3.0-5.0%,
Sn: 0.01-0.30%,
Al: 0.005 to 0.05%,
N: 0.0005 to 0.01%,
Mo: 0 to 0.5%,
W: 0 to 0.5%
Ti: 0 to 0.5%,
Balance: Fe and impurities,
The scale is a structure in which magnetite, firelite, wustite and hematite are laminated or partially mixed,
The scale has a thickness of 5 to 50 μm,
Steel materials in which Fn1 and Fn2 represented by the following formulas (i) and (ii) are 0.15 <Fn1 <0.35 and 9.0 <Fn2 <23.0, respectively.
Fn1 = (Mm + Mf) / (Mw + Mh) (i)
Fn2 = ([Cr] + [Sn]) / [Si] (ii)
However, the meaning of each symbol in the above formulas (i) and (ii) is as follows.
Mm: Magnetite content (% by mass) in the scale
Mf: Firelight content (% by mass) in the scale
Mw: Wustite content (% by mass) in the scale
Mh: hematite content (% by mass) in the scale
[Cr]: Cr content (% by mass) in the scale
[Sn]: Sn content (% by mass) in the scale
[Si]: Si content (% by mass) in the scale

(2)上記(1)に記載の鋼材を用いた土中埋設用鋼構造物。 (2) A steel structure for embedding in soil using the steel material according to (1) above.

(3)下記工程(P1)〜(P6)を含む、鋼材の製造方法。
(P1)上記(1)に記載の化学組成を有するスラブを1100〜1300℃に加熱する工程、
(P2)前記加熱したスラブの表面に形成されたスケールを除去する工程、
(P3)前記スラブを、少なくとも粗圧延機および仕上圧延機を備える圧延機群によって、粗圧延開始温度1000℃以上、仕上圧延完了温度950〜800℃で熱間圧延するに際し、前記粗圧延機の出側および前記仕上圧延機での圧延の初期段階において、水圧が10MPa以上、かつ、噴射流量が20〜300L/minの水を噴射することによって圧延中の鋼材の表面に形成されたスケールを除去する工程、
(P4)仕上圧延完了後5s以内に、得られた熱延鋼材の冷却を開始し、注水ゾーンにおいて25℃/s以上の平均冷却速度で650〜500℃の温度範囲の温度T1まで冷却する工程、
(P5)前記冷却した熱延鋼材を650〜500℃の温度範囲の温度T2でコイル状に巻き取る工程、
(P6)前記コイル状の熱延鋼材を、650〜500℃の温度範囲の温度T3から300〜150℃の温度範囲の温度T4まで、0.005〜0.1℃/sの平均冷却速度で10h以上かけて放冷する工程。
(3) A method for manufacturing a steel material, including the following steps (P1) to (P6).
(P1) A step of heating the slab having the chemical composition described in (1) above to 1100 to 1300 ° C,
(P2) removing the scale formed on the surface of the heated slab;
(P3) When the slab is hot-rolled at least at a rough rolling start temperature of 1000 ° C. and a finish rolling completion temperature of 950 to 800 ° C. by a rolling mill group including at least a rough rolling mill and a finish rolling mill, The scale formed on the surface of the steel material during rolling is removed by injecting water having a water pressure of 10 MPa or more and an injection flow rate of 20 to 300 L / min in the initial stage of rolling on the delivery side and the finishing mill. The process of
(P4) The process of starting cooling of the obtained hot-rolled steel material within 5 s after completion of finish rolling and cooling to a temperature T1 in the temperature range of 650 to 500 ° C. at an average cooling rate of 25 ° C./s or more in the water injection zone ,
(P5) a step of winding the cooled hot rolled steel material in a coil shape at a temperature T2 in a temperature range of 650 to 500 ° C;
(P6) The coiled hot-rolled steel material is subjected to an average cooling rate of 0.005 to 0.1 ° C / s from a temperature T3 in a temperature range of 650 to 500 ° C to a temperature T4 in a temperature range of 300 to 150 ° C. The process which cools over 10 hours or more.

本発明の鋼材は、表面に形成されるスケールが密着性を有しているため土壌腐食環境下(特に酸性土壌環境下)での耐食性に優れている。また、万が一スケールが剥離して鋼材の母材が露出しても、スケールと母材との間に発生する電位差が小さいため、優れた耐食性を維持することができる。本発明の鋼材は、例えば鋼矢板、鋼管杭等の土中埋設用鋼構造物に好適に用いることができる。また、本発明の鋼材の製造方法によれば、本発明の鋼材を効率よく製造することができる。   The steel material of the present invention has excellent corrosion resistance in a soil corrosive environment (particularly in an acidic soil environment) because the scale formed on the surface has adhesion. Even if the scale is peeled off and the steel base material is exposed, the potential difference generated between the scale and the base material is small, so that excellent corrosion resistance can be maintained. The steel material of the present invention can be suitably used for steel structures for underground use such as steel sheet piles and steel pipe piles. Moreover, according to the manufacturing method of the steel material of this invention, the steel material of this invention can be manufactured efficiently.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.

(A)化学組成
本発明の鋼材の化学組成の限定理由は次のとおりである。以下の説明において各元素の含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
(A) Chemical composition The reasons for limiting the chemical composition of the steel material of the present invention are as follows. In the following description, “%” for the content of each element means “mass%”.

C:0.01〜0.20%
Cは、鋼材の強度を確保するために必要な元素であり、0.01%以上含有させる必要がある。しかし、C含有量が0.20%を超えると溶接性が著しく低下する。また、C含有量の増大とともにセメンタイトの生成量が増大する。セメンタイトは、pHが低下する環境においてカソードとなって鋼材の腐食を促進するため、酸性硫酸塩を含む土壌で使用した場合の鋼材の耐食性が低下する。このため、C含有量は、0.01〜0.20%とする。C含有量は、0.05%以上が好ましい。また、C含有量は、0.18%以下が好ましく、0.16%以下がより好ましい。
C: 0.01 to 0.20%
C is an element necessary for ensuring the strength of the steel material, and needs to be contained by 0.01% or more. However, when the C content exceeds 0.20%, the weldability is significantly reduced. Moreover, the amount of cementite produced increases with an increase in the C content. Cementite acts as a cathode in an environment where the pH is lowered and promotes corrosion of the steel material, so that the corrosion resistance of the steel material when used in soil containing acidic sulfates is reduced. For this reason, C content shall be 0.01 to 0.20%. The C content is preferably 0.05% or more. Further, the C content is preferably 0.18% or less, and more preferably 0.16% or less.

Si:0.01〜1.0%
Siは、鋼材の強度確保およびファイアライトの形成に必要な元素である。Si含有量が0.01%未満であると、鋼材の強度が低下するとともに、ファイアライトが形成され難い。一方、Si含有量が1.0%を超えると、加熱炉で鋼材を加熱する際に形成される1次スケールおよび加熱後の熱間圧延中に形成される2次スケール中でのファイアライト(FeSiO)量が過剰となる。1次スケールおよび2次スケールは、スケール除去工程(以下「デスケーリング」ともいうことがある。)により大部分が除去されるものの、鋼材表面に密着したスケールは除去されず残存するので、ファイアライトの形成量が過剰であると、後述のFn2の値が本発明の規定を満足しなくなる。また、Si含有量が1.0%を超えると、スケールと鋼材との界面にSiが濃化して、スケールの密着性が低下する。このため、Si含有量は、0.01〜1.0%とする。Si含有量は、0.05%以上が好ましく、0.35%以下が好ましい。
Si: 0.01 to 1.0%
Si is an element necessary for securing the strength of the steel material and forming the firelight. When the Si content is less than 0.01%, the strength of the steel material is lowered and firelight is hardly formed. On the other hand, when the Si content exceeds 1.0%, the firelite in the primary scale formed when the steel material is heated in the heating furnace and the secondary scale formed during hot rolling after heating ( The amount of Fe 2 SiO 4 ) becomes excessive. Although the primary scale and the secondary scale are mostly removed by the scale removal process (hereinafter sometimes referred to as “descaling”), the scale adhered to the steel surface remains without being removed. When the formation amount of is excessive, the value of Fn2 described later does not satisfy the definition of the present invention. Moreover, when Si content exceeds 1.0%, Si will concentrate on the interface of a scale and steel materials, and the adhesiveness of a scale will fall. For this reason, Si content is made into 0.01 to 1.0%. The Si content is preferably 0.05% or more, and preferably 0.35% or less.

Mn:0.3〜2.5%
Mnは、鋼材の強度上昇に必要な元素である。Mn含有量が0.3%未満であると、十分な強度を確保することが困難となる。一方、Mn含有量が2.5%を超えると、鋼材の加工性を維持することが困難となる。このため、Mn含有量は0.3〜2.5%とする。Mn含有量は、0.4%以上が好ましく、2.0%以下が好ましい。
Mn: 0.3 to 2.5%
Mn is an element necessary for increasing the strength of steel. If the Mn content is less than 0.3%, it is difficult to ensure sufficient strength. On the other hand, when the Mn content exceeds 2.5%, it becomes difficult to maintain the workability of the steel material. For this reason, the Mn content is set to 0.3 to 2.5%. The Mn content is preferably 0.4% or more, and more preferably 2.0% or less.

P:0.01%以下
Pは、鋼材の強度上昇に有効であり、かつ耐食性向上に有益な元素である。そのため、従来からPは耐食性鋼材において活用されていた。しかし、酸性土壌のように、pHが低下する環境においては、Pを単独で鋼に含有させると逆に耐食性の低下を招く。また、Pは、鋼材製造時にスラブを脆化させ、割れを生じさせる原因となるため、極力含有させない元素ともされている。しかしながら、Pは、Snと共存させることにより、酸性土壌環境でも鋼材の耐食性を向上させる。これは、Snを含有することにより、Feの溶出が抑制される結果、Pがさび層に保護性を付与するためと考えられる。ただし、P含有量が0.01%を超えると脆化が顕著となるため、P含有量は0.01%以下とする。P含有量は、0.008%以下が好ましい。一方、さび層に保護性を付与する効果を得る場合には、P含有量を0.001%以上とするのが好ましい。
P: 0.01% or less P is an element that is effective for increasing the strength of steel and is useful for improving corrosion resistance. Therefore, conventionally, P has been utilized in corrosion resistant steel materials. However, in an environment where the pH is lowered, such as acidic soil, if P is contained alone in steel, the corrosion resistance is conversely reduced. In addition, P is an element that does not contain as much as possible because it causes embrittlement of the slab during production of the steel material and causes cracking. However, P improves the corrosion resistance of steel materials in an acidic soil environment by coexisting with Sn. This is considered to be due to the fact that, by containing Sn, elution of Fe is suppressed, so that P imparts protection to the rust layer. However, since the embrittlement becomes significant when the P content exceeds 0.01%, the P content is set to 0.01% or less. The P content is preferably 0.008% or less. On the other hand, when obtaining the effect of imparting protection to the rust layer, the P content is preferably 0.001% or more.

S:0.01%以下
Sは、Mnと結合して硫化物であるMnSを形成する。MnSは変形しやすく、鋼材を圧延した場合には、鋼材中において伸張した状態で存在し、鋼材の曲げ性、加工性を劣化させる。特に高強度鋼材において、Sは割れ感受性を高めるため、できる限り低減することが好ましい。このため、S含有量は0.01%以下とする。S含有量は、0.005%以下が好ましい。
S: 0.01% or less S combines with Mn to form MnS which is a sulfide. MnS is easily deformed, and when a steel material is rolled, it exists in a stretched state in the steel material and degrades the bendability and workability of the steel material. In particular, in high-strength steel materials, S is preferably reduced as much as possible in order to increase crack sensitivity. For this reason, S content shall be 0.01% or less. The S content is preferably 0.005% or less.

Cr:3.0〜5.0%
Crは、大気環境等の中性環境における鋼材の耐食性を向上させる元素である。しかし、上述のように、非特許文献1によれば、酸性硫酸塩を含む酸性土壌環境では、Crが鉄の溶解反応を促進するため、Crを含有する鋼材は腐食が促進される場合がある。なお、高温環境では、Crを含有する鋼材の表面に形成されるスケールは、Crが濃化して鋼材との密着性が高いため、デスケーリングを行った後で、スケールとして鋼材の表面に残存する。このスケールは中性環境では耐食性が高い。また、鋼材表面のスケールが一部剥離して母材が露出した場合に、スケールと露出した母材との間に生じる電位差は、鋼中のCr含有量が高いほど小さくなる。そのため、Crを含有させることにより、鋼材の局所的な腐食の発生を抑制することができる。以下では、スケールとスケールが一部剥離して露出した母材との間の電位差に起因する鋼材の局所的な腐食を「局所腐食」といい、このスケールと母材との間の電位差を「腐食電位差」という。
Cr: 3.0-5.0%
Cr is an element that improves the corrosion resistance of steel in a neutral environment such as the atmospheric environment. However, as described above, according to Non-Patent Document 1, in an acidic soil environment containing acidic sulfate, Cr promotes the dissolution reaction of iron, so that corrosion may be promoted in steel materials containing Cr. . In a high-temperature environment, the scale formed on the surface of the steel material containing Cr is concentrated on the Cr and has high adhesion to the steel material. Therefore, after descaling, the scale remains on the surface of the steel material. . This scale is highly corrosion resistant in neutral environments. In addition, when the scale on the surface of the steel material is partially peeled and the base material is exposed, the potential difference generated between the scale and the exposed base material becomes smaller as the Cr content in the steel is higher. Therefore, the occurrence of local corrosion of the steel material can be suppressed by containing Cr. Below, the local corrosion of the steel material caused by the potential difference between the scale and the base material exposed by partial peeling of the scale is referred to as “local corrosion”, and the potential difference between the scale and the base material is expressed as “ It is called “corrosion potential difference”.

Cr含有量が3.0%未満であると、デスケーリング後の鋼材表面に残存するスケールでCrが濃化せず、スケールの密着性が低下する。また、Cr含有量が3.0%未満であると、局所腐食が進行しやすくなる。一方、Cr含有量が5.0%を超えると、加熱炉での鋼材の加熱中および加熱後の圧延中において、鋼材の表面に強固に密着しデスケーリングの困難なスケールが形成される。デスケーリングの困難なスケールの形成を抑制するには、圧延中の鋼材の送り速度を低くする必要があり、生産効率が低下する。このため、Cr含有量は、3.0〜5.0%とする。Cr含有量は、3.5%以上が好ましく、4.5%以下が好ましい。   If the Cr content is less than 3.0%, Cr does not concentrate on the scale remaining on the surface of the steel material after descaling, and the adhesion of the scale decreases. On the other hand, if the Cr content is less than 3.0%, local corrosion tends to proceed. On the other hand, when the Cr content exceeds 5.0%, a scale that is firmly adhered to the surface of the steel material and difficult to scale is formed during the heating of the steel material in the heating furnace and during the rolling after the heating. In order to suppress the formation of a scale that is difficult to descal, it is necessary to lower the feed rate of the steel material during rolling, which lowers the production efficiency. For this reason, Cr content shall be 3.0 to 5.0%. The Cr content is preferably 3.5% or more, and more preferably 4.5% or less.

Sn:0.01〜0.30%
Snは、塩化物を含む大気環境、および酸性環境における鋼材の耐食性を向上させる元素である。Sn含有量が0.01%未満であると、酸性環境における局所腐食の発生を抑制することができない。一方、Sn含有量が0.30%を超えると、高温環境において鋼材表面にSnを含むスケールが形成されやすくなる。また、この場合、スケールに含まれるSnは、スケールと鋼材の母材表面との界面に過剰に濃化し、後述するFn1が0.35以上となるため、スケールと母材表面との密着性を低下させる。このため、Sn含有量は、0.01〜0.30%とする。Sn含有量は、0.05%以上が好ましく、0.20%以下が好ましい。
Sn: 0.01-0.30%
Sn is an element that improves the corrosion resistance of steel in an atmospheric environment containing chloride and an acidic environment. If the Sn content is less than 0.01%, the occurrence of local corrosion in an acidic environment cannot be suppressed. On the other hand, if the Sn content exceeds 0.30%, a scale containing Sn is easily formed on the steel surface in a high temperature environment. Further, in this case, Sn contained in the scale is excessively concentrated at the interface between the scale and the base material surface of the steel material, and Fn1 described later becomes 0.35 or more, so that the adhesion between the scale and the base material surface is improved. Reduce. For this reason, Sn content shall be 0.01 to 0.30%. The Sn content is preferably 0.05% or more and preferably 0.20% or less.

Al:0.005〜0.05%
Alは、鋼の耐食性を向上させる元素であり、その効果を得るにはAl含有量を0.005%以上とする必要がある。一方、Al含有量が0.05%を超えると、上記の効果は飽和する。このため、Al含有量は、0.005〜0.05%とする。なお、Alを多量に含有させると鋼材が脆化しやすくなるため、Al含有量は0.03%以下とするのが好ましい。また、Al含有量は、0.01%以上が好ましい。本発明のAl含有量とは、酸可溶Al(所謂「sol.Al」)を指す。
Al: 0.005 to 0.05%
Al is an element that improves the corrosion resistance of steel. To obtain the effect, Al content needs to be 0.005% or more. On the other hand, when the Al content exceeds 0.05%, the above effect is saturated. For this reason, Al content shall be 0.005-0.05%. In addition, since it will become easy to embrittle steel materials when Al is contained in a large amount, the Al content is preferably 0.03% or less. The Al content is preferably 0.01% or more. The Al content of the present invention refers to acid-soluble Al (so-called “sol.Al”).

N:0.0005〜0.01%
鋼材に含有されるNは、アンモニアとなって鋼材に接する水分に溶解し、飛来塩分量が多い環境において、Fe3+の加水分解によるpH低下を抑制する。そのため、Nは、塩分環境における鋼材の耐食性を向上させる効果を有する。この効果を得るには、N含有量を0.0005%以上とする必要がある。一方、N含有量が0.01%を超えると、その効果が飽和するだけでなく、鋼材の靱性を劣化させる。このため、N含有量は、0.0005〜0.01%とする。
N: 0.0005 to 0.01%
N contained in the steel material becomes ammonia and dissolves in moisture in contact with the steel material, and suppresses the pH decrease due to the hydrolysis of Fe 3+ in an environment with a large amount of incoming salt. Therefore, N has an effect of improving the corrosion resistance of the steel material in a salt environment. In order to obtain this effect, the N content needs to be 0.0005% or more. On the other hand, when the N content exceeds 0.01%, not only the effect is saturated, but also the toughness of the steel material is deteriorated. For this reason, N content shall be 0.0005 to 0.01%.

Mo:0〜0.5%
W:0〜0.5%
Ti:0〜0.5%
これらの元素は、いずれも鋼材の耐食性を向上させるため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、それぞれの元素の含有量が0.5%を超えると、その効果が飽和するだけでなく、鋼材のコストが増大する。このため、それぞれの元素の含有量は0.5%以下とする。一方、耐食性を向上させる効果を得るには、それぞれの元素の含有量を0.01%以上とすることが好ましい。なお、これらの元素のうち2種以上を複合して含有させる場合には、その合計含有量は1.0%以下とするのが好ましい。
Mo: 0 to 0.5%
W: 0 to 0.5%
Ti: 0 to 0.5%
Any of these elements may be contained as necessary in order to improve the corrosion resistance of the steel material. However, when the content of each element exceeds 0.5%, not only the effect is saturated but also the cost of the steel material increases. For this reason, the content of each element is set to 0.5% or less. On the other hand, in order to obtain the effect of improving the corrosion resistance, the content of each element is preferably set to 0.01% or more. In addition, when combining 2 or more types of these elements, it is preferable that the total content shall be 1.0% or less.

本発明の鋼材の化学組成の残部は、Feおよび不純物からなる。なお、「不純物」とは、鋼材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。   The balance of the chemical composition of the steel material of the present invention consists of Fe and impurities. “Impurity” is a component that is mixed due to various factors in raw materials such as ore and scrap and manufacturing processes when industrially producing steel materials, and is allowed within a range that does not adversely affect the present invention. Means something.

(B)スケール
本発明の鋼材は、表面にスケールが形成されており、当該スケールは、マグネタイト、ファイアライト、ウスタイトおよびヘマタイトが積層または一部混合した構造からなる。スケール中の各酸化物の組成は、下記(i)式で表されるFn1が0.15<Fn1<0.35を満足する。
Fn1=(Mm+Mf)/(Mw+Mh) ・・・(i)
ただし、上記(i)式中の各記号の意味は以下の通りである。
Mm:スケール中のマグネタイト含有量(質量%)
Mf:スケール中のファイアライト含有量(質量%)
Mw:スケール中のウスタイト含有量(質量%)
Mh:スケール中のヘマタイト含有量(質量%)
(B) Scale The steel material of the present invention has a scale formed on the surface, and the scale has a structure in which magnetite, firelite, wustite, and hematite are laminated or partially mixed. As for the composition of each oxide in the scale, Fn1 represented by the following formula (i) satisfies 0.15 <Fn1 <0.35.
Fn1 = (Mm + Mf) / (Mw + Mh) (i)
However, the meaning of each symbol in the above formula (i) is as follows.
Mm: Magnetite content in the scale (% by mass)
Mf: Firelight content in the scale (% by mass)
Mw: Wustite content in the scale (% by mass)
Mh: hematite content in the scale (% by mass)

マグネタイト、ファイアライトおよびウスタイトは、鋼材とスケールの密着性を向上させる。なお、ウスタイトは、Cr含有量が多くなるにつれて、少なくなる。一方、ヘマタイトは、スケールの表層で生じやすく、また、鋼材とスケールとの密着性に及ぼす影響が少ない。Fn1が0.15<Fn1<0.35を満足する場合、スケールは、鋼材側から順にマグネタイト、ファイアライト、ウスタイトおよびヘマタイトが積層した構造または一部混合した構造となり、このスケールは鋼材との高い密着性を有する。   Magnetite, firelite and wustite improve the adhesion between steel and scale. In addition, wustite decreases as the Cr content increases. On the other hand, hematite is likely to occur on the surface layer of the scale and has little influence on the adhesion between the steel material and the scale. When Fn1 satisfies 0.15 <Fn1 <0.35, the scale has a structure in which magnetite, firelite, wustite, and hematite are laminated in order from the steel material side, or a partially mixed structure, and this scale is high with the steel material. Adhesion.

Fn1が0.15以下である場合として、例えばヘマタイトの含有量が多い場合が挙げられる。この場合、スケールと鋼材との密着性が低下するため鋼材の製造過程でスケール剥離が生じやすく、剥離したスケールは、スケール押し込み疵の原因となる。一方、Fn1が0.35以上である場合として、例えばマグネタイトの含有量が多い場合が挙げられる。この場合、腐食電位差が大きくなり、局所腐食が促進される。このため、Fn1は、0.15<Fn1<0.35と規定した。Fn1は0.18以上が好ましく、0.32以下が好ましい。   Examples of the case where Fn1 is 0.15 or less include a case where the content of hematite is large. In this case, since the adhesion between the scale and the steel material is reduced, scale peeling is likely to occur during the manufacturing process of the steel material, and the peeled scale causes a scale indentation flaw. On the other hand, as a case where Fn1 is 0.35 or more, for example, there is a case where the content of magnetite is large. In this case, the corrosion potential difference is increased and local corrosion is promoted. For this reason, Fn1 is defined as 0.15 <Fn1 <0.35. Fn1 is preferably 0.18 or more, and preferably 0.32 or less.

スケール中の各酸化物の含有量は、例えば以下の手順により測定することができる。まず、鋼材表面のスケールをハンマーおよびカッターナイフで、母材が確認できる深さまで採取し、採取したスケールを粉砕して粉末試料とする。この粉末試料について、粉末X線回折法(内部標準法)を適用することにより、マグネタイト、ファイアライト、ウスタイトおよびヘマタイトの含有量を測定することができる。   The content of each oxide in the scale can be measured, for example, by the following procedure. First, the scale on the surface of the steel material is collected with a hammer and a cutter knife to a depth where the base material can be confirmed, and the collected scale is pulverized to obtain a powder sample. By applying a powder X-ray diffraction method (internal standard method) to this powder sample, the contents of magnetite, firelite, wustite and hematite can be measured.

本発明の鋼材は、表面に形成されたスケール中のCr、SnおよびSiの含有量として、下記(ii)式で表されるFn2が9.0<Fn2<23.0を満足する。
Fn2=([Cr]+[Sn])/[Si] ・・・(ii)
ただし、上記(ii)式中の各記号の意味は以下の通りである。
[Cr]:スケール中のCr含有量(質量%)
[Sn]:スケール中のSn含有量(質量%)
[Si]:スケール中のSi含有量(質量%)
In the steel material of the present invention, Fn2 represented by the following formula (ii) satisfies 9.0 <Fn2 <23.0 as the contents of Cr, Sn, and Si in the scale formed on the surface.
Fn2 = ([Cr] + [Sn]) / [Si] (ii)
However, the meaning of each symbol in the above formula (ii) is as follows.
[Cr]: Cr content (% by mass) in the scale
[Sn]: Sn content (% by mass) in the scale
[Si]: Si content (% by mass) in the scale

スケール中のCr、SnおよびSiの含有量の測定方法の一例として、ハンマー等を用いて剥離させた鋼材表面のスケールを王水で化学溶解してICPで分析する方法がある。   As an example of a method for measuring the contents of Cr, Sn and Si in the scale, there is a method in which the scale on the surface of the steel material separated using a hammer or the like is chemically dissolved in aqua regia and analyzed by ICP.

Fn2が9.0以下である場合、および23.0以上である場合には、腐食電位差が例えば40mVを超えて大きく、局所腐食が促進される。一方、Fn2が9.0<Fn2<23.0を満足する場合、腐食電位差が小さく、鋼材の耐食性が向上する。また、この場合、スケールにおいて適度にCrおよびSnが濃化しているため、このスケールは高い密着性を有する。そのため、Fn2は、9.0<Fn2<23.0と規定した。Fn2は10.0以上が好ましく、20.0以下が好ましい。   When Fn2 is 9.0 or less and 23.0 or more, the corrosion potential difference is large, for example, exceeding 40 mV, and local corrosion is promoted. On the other hand, when Fn2 satisfies 9.0 <Fn2 <23.0, the corrosion potential difference is small, and the corrosion resistance of the steel material is improved. In this case, since Cr and Sn are moderately concentrated in the scale, this scale has high adhesion. Therefore, Fn2 is defined as 9.0 <Fn2 <23.0. Fn2 is preferably 10.0 or more, and more preferably 20.0 or less.

本発明の鋼材において、スケールの厚さは5〜50μmである。スケールの厚さが5μm未満であると、ショットブラスト等により物理的にスケールを剥離させる際に、鋼材の表面にスケールを押し込む可能性があり、その結果、鋼材の表面に過剰な凹凸を付与することになる。一方、スケールの厚さが50μmを超えると、鋼材を熱間圧延する際に、部分的なスケールの剥離が生じ、圧延ロールおよび鋼材に生じるスケール疵の原因となることがある。このため、スケールの厚さは5〜50μmとする。   In the steel material of the present invention, the thickness of the scale is 5 to 50 μm. When the scale thickness is less than 5 μm, when the scale is physically peeled off by shot blasting or the like, the scale may be pushed into the surface of the steel material, and as a result, excessive unevenness is imparted to the surface of the steel material. It will be. On the other hand, when the thickness of the scale exceeds 50 μm, when the steel material is hot-rolled, partial scale peeling occurs, which may cause scale wrinkles generated in the rolling roll and the steel material. For this reason, the thickness of a scale shall be 5-50 micrometers.

(C)製造方法
本発明の鋼材の製造方法については特に制限を設けないが、上記で説明した化学組成を有する鋼を、例えば以下に示す工程(P1)〜(P6)を含むように、加熱、熱間圧延、および巻き取りを行うことによって製造することができる。この製造方法を以下に詳しく説明する。
(C) Manufacturing method Although there is no restriction | limiting in particular about the manufacturing method of the steel material of this invention, it heats so that the steel which has the chemical composition demonstrated above may be included, for example, process (P1)-(P6) shown below. , Hot rolling, and winding. This manufacturing method will be described in detail below.

上記の化学組成を有する溶鋼を転炉、電気炉等で製造する。必要に応じて、さらに真空脱ガス等の処理を溶鋼に施してもよい。その後、溶鋼を公知の方法、例えば、連続鋳造法で鋳片とした後に、または鋳型に鋳込んで鋼塊にした後に、分塊圧延する等の方法で鋼片(スラブ)とする。また、所謂ストリップキャスト等の方法により、溶鋼から直接スラブを製造してもよい。鋳片、鋼塊またはスラブに成分偏析が生じると、鋼中に生成する炭化物の粒径のばらつきが大きくなるため、電磁攪拌、未凝固域圧下等の方法を採用し、凝固時の成分偏析の発生を抑制することが好ましい。このスラブを以下の工程(P1)〜(P6)を含む方法で処理する。   Molten steel having the above chemical composition is produced in a converter, electric furnace or the like. If necessary, the molten steel may be further subjected to a treatment such as vacuum degassing. Thereafter, the molten steel is made into a steel piece (slab) by a known method, for example, a slab by a continuous casting method, or after casting into a mold to form a steel ingot, and then rolling it into pieces. Moreover, you may manufacture a slab directly from molten steel by methods, such as what is called strip casting. When component segregation occurs in slabs, steel ingots, or slabs, the variation in the particle size of carbides produced in the steel increases, so methods such as electromagnetic agitation and unsolidified zone reduction are adopted to reduce component segregation during solidification. It is preferable to suppress the occurrence. This slab is processed by a method including the following steps (P1) to (P6).

〈工程(P1)〉
製造されたスラブを加熱する。加熱温度は1100〜1300℃とする。加熱温度が1100℃未満であると、十分にスラブを加熱することができないことがあり、また、工程(P2)のデスケーリングでスラブの表面が冷却され、工程(P3)の粗圧延開始温度を確保することができないことがある。また、加熱温度が1300℃を超えると、CrおよびSiを含有する密着性の高いスケールが形成されるが、このスケールは圧延時にロール疵の原因となり、鋼材の表面性状を劣化させる。均熱は、鋼板表面温度と鋼板内部の温度差が40℃以下となるまで行うのがよい。均熱時間は、設備仕様に従い、上記の条件を満足するのに十分な時間とすればよい。好ましくは1時間以上である。
<Process (P1)>
The manufactured slab is heated. Heating temperature shall be 1100-1300 degreeC. If the heating temperature is less than 1100 ° C, the slab may not be heated sufficiently, and the surface of the slab is cooled by descaling in the step (P2), and the rough rolling start temperature in the step (P3) is reduced. Sometimes it cannot be secured. Further, when the heating temperature exceeds 1300 ° C., a highly adhesive scale containing Cr and Si is formed, but this scale causes roll wrinkles during rolling and deteriorates the surface properties of the steel material. The soaking is preferably performed until the temperature difference between the steel sheet surface temperature and the steel sheet inside is 40 ° C. or less. The soaking time may be sufficient to satisfy the above conditions according to the equipment specifications. Preferably it is 1 hour or more.

〈工程(P2)〉
加熱したスラブ表面に形成された1次スケールを除去する。このデスケーリングは1回に限られず、必要に応じて複数回行ってもよい。また、水圧および噴射流量については、通常採用される範囲でよく、鋼材の材質などの条件により1次スケールを除去できる条件を適宜選択すればよい。デスケーリングには、例えば高圧水によるスケール除去装置をスケールブレーカーとして使用することができる。
<Process (P2)>
The primary scale formed on the heated slab surface is removed. This descaling is not limited to one time, and may be performed a plurality of times as necessary. In addition, the water pressure and the injection flow rate may be in a range that is normally employed, and the conditions under which the primary scale can be removed may be appropriately selected depending on conditions such as the material of the steel material. For descaling, for example, a scale removing device using high-pressure water can be used as a scale breaker.

〈工程(P3)〉
加熱後にデスケーリングを施したスラブは、少なくとも粗圧延機および仕上圧延機を備える圧延機群によって、粗圧延開始温度1000℃以上、仕上圧延完了温度950〜800℃で熱間圧延するに際し、粗圧延機の出側および仕上圧延機での圧延の初期段階において、水圧が10MPa以上、かつ、噴射流量が20〜300L/minの水を噴射することによって圧延中の鋼材の表面に形成されたスケールを除去する。このデスケーリングにより、粗圧延時にスラブの表面に形成された2次スケールのうち、密着性の高いスケール以外は除去される。
<Process (P3)>
When the slab subjected to descaling after heating is hot-rolled at a rough rolling start temperature of 1000 ° C. or higher and a finish rolling completion temperature of 950 to 800 ° C. by a rolling mill group including at least a rough rolling mill and a finish rolling mill, rough rolling is performed. A scale formed on the surface of the steel material during rolling by injecting water with a water pressure of 10 MPa or more and an injection flow rate of 20 to 300 L / min in the exit stage of the mill and the initial stage of rolling in the finishing mill. Remove. By this descaling, the scale other than the scale having high adhesion is removed from the secondary scale formed on the surface of the slab during rough rolling.

粗圧延の開始温度が1000℃を下回ると、圧延時のロール負荷が大きくなる。粗圧延は、開始温度を1050℃以上、また、1200℃以下とすることが好ましい。なお、粗圧延方法は、粗圧延機が1段のスタンドからなる場合の鋼材を往復移動させて複数回圧延するレバース圧延方法と、粗圧延機が複数段のスタンドからなるタンデム形式の場合の鋼材を一方向にのみ搬送する方法のいずれでもよい。   When the starting temperature of rough rolling is below 1000 ° C., the roll load during rolling increases. In rough rolling, the starting temperature is preferably 1050 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. The rough rolling method includes a lever rolling method in which a steel material in a case where the rough rolling mill is composed of a single stage stand is reciprocated and rolled a plurality of times, and a steel material in a case where the rough rolling mill is a tandem type composed of a multi-level stand. Any of the methods for conveying the film in only one direction may be used.

仕上圧延は、オーステナイト低温域で行うことが望ましいため、仕上圧延完了温度は950〜800℃の温度範囲とする。仕上圧延の条件は、仕上圧延完了温度以外は特に規定しない。仕上圧延完了温度が800℃未満の場合、オーステナイト粒が扁平化して、圧延方向と幅方向とで鋼材の機械的性質のばらつきが生じるため、鋼材の加工性が悪化するおそれがある。また、析出物が粗大となるおそれもある。一方、仕上圧延完了温度が950℃を超えると、結晶粒が粗大化すること、スケールが鋼材の冷却開始までに厚く成長しすぎること、スケール疵が発生しやすくなること等の問題が生じる。   Since finish rolling is desirably performed in a low temperature range of austenite, the finish rolling completion temperature is set to a temperature range of 950 to 800 ° C. The conditions for finish rolling are not particularly specified except for the finish rolling completion temperature. When the finish rolling completion temperature is less than 800 ° C., the austenite grains are flattened, and the mechanical properties of the steel material vary in the rolling direction and the width direction, so that the workability of the steel material may be deteriorated. Moreover, there exists a possibility that a deposit may become coarse. On the other hand, when the finish rolling completion temperature exceeds 950 ° C., there are problems that the crystal grains become coarse, the scale grows too thick by the start of cooling of the steel material, and scale wrinkles are likely to occur.

熱間圧延は、粗圧延開始温度から仕上圧延完了温度までの温度範囲における累積圧下率を60%以上とすることが好ましい。この累積圧下率が60%未満であると、オーステナイト粒が十分に微細化せず、鋼材の靱性が劣化するおそれがある。   In the hot rolling, it is preferable that the cumulative rolling reduction in the temperature range from the rough rolling start temperature to the finish rolling completion temperature is 60% or more. If the cumulative rolling reduction is less than 60%, the austenite grains are not sufficiently refined, and the toughness of the steel material may be deteriorated.

粗圧延機の出側とは、粗圧延機が1段のスタンドからなる場合はレバース圧延を終えた後のスタンドからの出側を意味し、粗圧延機が複数段のスタンドからなるタンデム形式の場合には最終スタンドの出側を意味する。仕上圧延機での圧延の初期段階とは、仕上圧延機で行う仕上圧延の1パス目から3パス目までのうち少なくとも1パスを意味する。仕上圧延は、製品(鋼材)寸法にもよるが、一般に5〜7パス程度行われる。なお、本発明の規定は、「粗圧延機の出側および仕上圧延機での圧延の初期段階」以外の時期に行うデスケーリングを排除するものではない。例えば、粗圧延機が1段のスタンドからなる場合においてレバース圧延の途中でデスケーリングを行ってもよく、複数段のスタンドからなるタンデム形式の場合において各スタンドで圧延する毎にデスケーリングを行ってもよい。   The exit side of the roughing mill means that when the roughing mill consists of a single-stage stand, it means the exit side from the stand after finishing the levers rolling, and the rough rolling mill is a tandem type consisting of a multi-stage stand. In this case, it means the exit of the last stand. The initial stage of rolling in the finish rolling mill means at least one pass from the first pass to the third pass of finish rolling performed in the finish rolling mill. Finish rolling is generally performed for about 5 to 7 passes, although it depends on the dimensions of the product (steel material). The provisions of the present invention do not exclude descaling to be performed at a time other than “the exit side of the roughing mill and the initial stage of rolling in the finishing mill”. For example, when the rough rolling mill is composed of a single stage stand, descaling may be performed in the middle of the levers rolling. In the case of a tandem type composed of a plurality of stage stands, the descaling is performed each time rolling is performed at each stand. Also good.

デスケーリングの際、スケールブレーカーの水圧は10MPa以上とする。水圧が10MPa未満であると、ファイアライト(FeSiO)の除去が困難なため、十分にデスケーリングを行うことができない。ただし、水圧が60MPaを超えると、スラブの加熱条件に厳しい操業規制が必要となる場合があり、また、設備が大型化して、コストが増加する場合がある。そのため、デスケーリングでの水圧は60MPa以下が好ましい。デスケーリングでの水圧の下限は5MPaが好ましく、上限は30MPaがより好ましい。 At the time of descaling, the water pressure of the scale breaker is 10 MPa or more. When the water pressure is less than 10 MPa, it is difficult to remove firelite (Fe 2 SiO 4 ), and thus descaling cannot be performed sufficiently. However, if the water pressure exceeds 60 MPa, strict operation regulations may be required for the heating conditions of the slab, and the equipment may be increased in size and cost may increase. Therefore, the water pressure in descaling is preferably 60 MPa or less. The lower limit of water pressure in descaling is preferably 5 MPa, and the upper limit is more preferably 30 MPa.

ノズル1本当たりの水の噴射流量は、20〜300L/minとする。20L/min未満では、熱衝撃力が小さいため、十分にデスケーリングできない。一方、ノズル1本当たりの噴射流量が300L/minを超えると、鋼材表面の温度が低下するとともに、鋼材表面に温度ムラが生じ、均一な圧延が困難となる。安定したデスケーリングと圧延とを両立させるには、ノズル1本当たりの水の噴射流量の下限は50L/minが好ましく、上限は200L/minが好ましい。スケールブレーカーのノズルは、スラブの形状、大きさに応じた本数、配置とすればよく、例えば、スラブの全周についてデスケーリング可能な本数、配置とすればよい。   The water injection flow rate per nozzle is set to 20 to 300 L / min. If it is less than 20 L / min, the thermal shock force is small, so that it cannot be sufficiently scaled. On the other hand, when the injection flow rate per nozzle exceeds 300 L / min, the temperature of the steel material surface decreases and temperature unevenness occurs on the steel material surface, making uniform rolling difficult. In order to achieve both stable descaling and rolling, the lower limit of the water injection flow rate per nozzle is preferably 50 L / min, and the upper limit is preferably 200 L / min. The number and arrangement of the nozzles of the scale breaker may be set according to the shape and size of the slab. For example, the number and arrangement of the scale breaker that can be descaled for the entire circumference of the slab may be used.

〈工程(P4)〉
得られた熱延鋼材は、仕上圧延を完了した後5s以内に冷却を開始し、注水ゾーンにおいて25℃/s以上の平均冷却速度で650〜500℃の温度範囲の温度T1まで冷却する。冷却開始が仕上圧延完了後5sを超えると、熱間圧延により導入された転位の回復が起こり、フェライト変態の核が不足するため、結晶粒が粗大化し、鋼材の靱性が低下するおそれがあり、また、スケールが厚くなりすぎる。仕上圧延後の冷却速度が25℃/s未満であると、パーライト組織およびフェライト組織が生成し、硬質組織と軟質組織とが混在するため、鋼材の材質にばらつきが生じるおそれがある。また、スケールが厚くなりすぎるとともに、スケールが一部剥離した場合にはその剥離部に侵入した水分が蒸発し、スケールの膨れの要因となる。一方、仕上圧延後の冷却速度が100℃/sを超えると、マルテンサイト組織となりやすく、鋼材の靱性が劣化するおそれがあるため、冷却速度は100℃/s以下が好ましい。T1が650℃を超えるとスケールの変態が進行し、Fn1の値が0.15以下となり、スケールの密着性が低くなる。また、スケールの変態の進行によりFn2の値が23.0以上となり、腐食電位差が40mVを超え、局所腐食が促進される。一方、T1が500℃を下回ると、鋼材をコイル状に巻き取るのが難しくなること、スケールの変態温度域での鋼材の温度制御が難しくなること、さらには鋼材の巻き取り時に、鋼材の表面に形成されたスケールが剥離して表面性状が不均一となること等の問題が生じる。
<Process (P4)>
The obtained hot-rolled steel material starts cooling within 5 s after finishing the finish rolling, and cools to a temperature T1 in the temperature range of 650 to 500 ° C. at an average cooling rate of 25 ° C./s or more in the water injection zone. If the start of cooling exceeds 5 s after the finish rolling is completed, recovery of dislocations introduced by hot rolling occurs, and the core of ferrite transformation is insufficient, so that the crystal grains become coarse and the toughness of the steel material may be reduced. Also, the scale becomes too thick. When the cooling rate after finish rolling is less than 25 ° C./s, a pearlite structure and a ferrite structure are generated, and a hard structure and a soft structure are mixed, so that there is a possibility that the material of the steel material may vary. In addition, when the scale becomes too thick and part of the scale is peeled off, the moisture that has entered the peeled portion evaporates, causing the swelling of the scale. On the other hand, when the cooling rate after finish rolling exceeds 100 ° C./s, a martensite structure tends to be formed, and the toughness of the steel material may be deteriorated. Therefore, the cooling rate is preferably 100 ° C./s or less. When T1 exceeds 650 ° C., the transformation of the scale proceeds, the value of Fn1 becomes 0.15 or less, and the adhesion of the scale becomes low. Further, as the scale transformation proceeds, the value of Fn2 becomes 23.0 or more, the corrosion potential difference exceeds 40 mV, and local corrosion is promoted. On the other hand, when T1 is less than 500 ° C., it is difficult to wind the steel material in a coil shape, it becomes difficult to control the temperature of the steel material in the transformation temperature range of the scale, and further, the surface of the steel material is taken up when the steel material is wound. There arises a problem that the scale formed on the surface peels off and the surface properties become non-uniform.

〈工程(P5)〉
冷却した熱延鋼材は、650〜500℃の温度範囲の温度T2でコイル状に巻き取る。T2が650℃を超えると、低温変態層が十分に生成せず、鋼材の強度を十分に高めることができない。一方、T2が500℃未満であると、鋼材に形状不良が生じるおそれがある。また、T2が500℃未満である場合、鋼材を巻き取る前にスケールの変態が進行し、Fn1の値が0.35以上となるとともに、Fn2の値が23.0以上となり、スケールの密着性が低下する。
<Process (P5)>
The cooled hot-rolled steel material is wound into a coil at a temperature T2 in the temperature range of 650 to 500 ° C. When T2 exceeds 650 ° C., the low temperature transformation layer is not sufficiently formed, and the strength of the steel material cannot be sufficiently increased. On the other hand, when T2 is less than 500 ° C., shape failure may occur in the steel material. Moreover, when T2 is less than 500 ° C., the transformation of the scale proceeds before the steel material is wound, and the value of Fn1 becomes 0.35 or more and the value of Fn2 becomes 23.0 or more, and the adhesion of the scale. Decreases.

〈工程(P6)〉
コイル状に巻き取った熱延鋼材を、650〜500℃の温度範囲の温度T3から300〜150℃の温度範囲の温度T4まで、0.005〜0.1℃/sの平均冷却速度で10h以上かけて放冷する。上記平均冷却速度で10h以上かけてT3からT4まで放冷することにより、スケール中でSnを十分に拡散させることができる。T3が650℃を超えるとコイル中でスケールが成長し、鋼材の表面性状が不均一となる。一方、T3が500℃を下回ると変態温度域での鋼材の温度制御が難しくなるとともに、鋼材の表面性状が不均一となり、また、スケールの密着性が低くなる。
<Process (P6)>
The hot rolled steel material wound up in a coil shape is heated for 10 hours at an average cooling rate of 0.005 to 0.1 ° C / s from a temperature T3 in the temperature range of 650 to 500 ° C to a temperature T4 in the temperature range of 300 to 150 ° C. Allow to cool over. By allowing to cool from T3 to T4 over 10 hours at the above average cooling rate, Sn can be sufficiently diffused in the scale. When T3 exceeds 650 ° C., the scale grows in the coil, and the surface properties of the steel material become non-uniform. On the other hand, when T3 is less than 500 ° C., it becomes difficult to control the temperature of the steel material in the transformation temperature range, the surface property of the steel material becomes non-uniform, and the adhesion of the scale becomes low.

T3およびT4の温度条件を満たしても、平均冷却速度が0.005℃/s未満であると、変態が進行せず、スケール組成比が変化し、Fn1の値が0.35以上、Fn2の値が9.0以下となり、スケールの密着性が低下する。また、Fn1の値が0.35以上、Fn2の値が23.0以上となり、スケールの密着性が低下する。さらに、温度条件と冷却速度条件とを満たしても、放冷時間が10h未満では、変態が進行せず、スケール組成比が変化し、Fn1やFn2の値を満足しなくなり、密着性が低下する。   Even if the temperature conditions of T3 and T4 are satisfied, if the average cooling rate is less than 0.005 ° C./s, the transformation does not proceed, the scale composition ratio changes, the value of Fn1 is 0.35 or more, and Fn2 The value becomes 9.0 or less, and the adhesion of the scale decreases. Further, the value of Fn1 is 0.35 or more and the value of Fn2 is 23.0 or more, and the adhesion of the scale is lowered. Furthermore, even if the temperature condition and the cooling rate condition are satisfied, if the cooling time is less than 10 h, the transformation does not proceed, the scale composition ratio changes, the values of Fn1 and Fn2 are not satisfied, and the adhesiveness decreases. .

以上の工程(P1)〜(P6)を含む処理により、本発明の鋼材が完成する。なお、生産性向上、省エネルギー等の観点から、工程の途中で鋼材を加熱する必要のないT1≧T2≧T3であることが好ましい。また、T4からの冷却は、任意の方法で構わない。   The steel material of this invention is completed by the process containing the above process (P1)-(P6). In addition, it is preferable that it is T1> = T2> = T3 from a viewpoint of productivity improvement, energy saving, etc. which does not need to heat steel materials in the middle of a process. Moreover, the cooling from T4 may be an arbitrary method.

本発明に係る鋼材の製造において、スケールブレーカーとして所謂「高圧水スケールブレーカー」を、粗圧延後の鋼材(以下「バー」という。)の加熱に所謂「バーヒーター」をそれぞれ活用してもよく、粗圧延後のバー接合材を圧延する熱延連続化を活用しても何ら問題ない。「高圧水スケールブレーカー」とは、噴射する水の水圧を5MPa以上としたスケールブレーカーをいう。これらの設備を用いることで、温度工程能力を向上させるとともに、スケール疵の発生防止および歩留まり向上を図ることができる。   In the production of the steel material according to the present invention, a so-called “high pressure water scale breaker” may be used as a scale breaker, and a so-called “bar heater” may be used for heating the steel material after rough rolling (hereinafter referred to as “bar”). There is no problem even if hot rolling continuation for rolling the bar joint material after rough rolling is utilized. “High-pressure water scale breaker” refers to a scale breaker in which the water pressure of water to be sprayed is 5 MPa or more. By using these facilities, it is possible to improve the temperature process capability, prevent the generation of scale soot and improve the yield.

本発明に係る鋼材については、形状に特に制限は設けないが、例えば鋼材が鋼板の場合、厚さを16mm以下とすることが好ましく、鋼板を鋼矢板に用いる場合、またはスパイラル鋼管とした後鋼管杭に用いる場合には、厚さを10mm以下とすることがより好ましい。   The steel material according to the present invention is not particularly limited in shape. For example, when the steel material is a steel plate, the thickness is preferably 16 mm or less, and when the steel plate is used as a steel sheet pile, or after the spiral steel pipe, When used for a pile, the thickness is more preferably 10 mm or less.

以下、鋼材の一例として鋼板を取り上げた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。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples in which a steel plate is taken as an example of a steel material, but the present invention is not limited to these examples.

表1に示す鋼1〜11の化学組成を有するスラブを素材とし、粗圧延機および仕上圧延機を備える圧延機を使用して表2に示す条件で熱間圧延を施すことにより、厚さ3.2mm、幅1000mmの熱延鋼板を作製した。なお、表2には示していないが、いずれの条件においても工程(P2)を実施し、一次スケールを除去した。工程(P3)の仕上圧延機での圧延の初期段階のデスケーリングはいずれも1〜3パス目に行い、粗圧延機出側および仕上圧延機圧延初期においてスケールブレーカーからの噴射条件は表2に併記した。スケールブレーカーのノズルの本数はスラブの全周についてデスケーリング可能な本数とし、スラブの周囲に等間隔に配置した。工程(P3)では、鋼1〜11のいずれもスラブの全周について十分にデスケーリングすることができた。また、T4を下回る温度域から常温までの冷却も、T4までの冷却と同じ放冷方法で行った。 Using a slab having the chemical composition of steels 1 to 11 shown in Table 1 as a raw material and using a rolling mill equipped with a roughing mill and a finishing mill, hot rolling is performed under the conditions shown in Table 2 to obtain a thickness of 3 A hot-rolled steel sheet having a width of 2 mm and a width of 1000 mm was produced. Although not shown in Table 2, the step (P2) was carried out under any conditions, and the primary scale was removed. Descaling at the initial stage of rolling in the finishing mill in the process (P3) is performed in the first to third passes, and the injection conditions from the scale breaker on the exit side of the roughing mill and the initial stage of the finishing mill are shown in Table 2. Also written. The number of nozzles of the scale breaker was set so that it could be descaled over the entire circumference of the slab, and was arranged at equal intervals around the slab. In the step (P3), all of the steels 1 to 11 could be sufficiently descaled for the entire circumference of the slab. Moreover, the cooling from the temperature range below T4 to room temperature was also performed by the same cooling method as the cooling to T4.

Figure 0006492793
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Figure 0006492793
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表2に示す作製方法A〜Oのうち、A〜Cは、本発明の鋼材の製造方法の規定を満足していた。作製方法D〜Hについては、以下の理由で熱延鋼板の製造を中止した。
作製方法D:工程(P1)におけるスラブの加熱温度が1300℃を超え、加熱炉でCrおよびSiを含有する密着性の高いスケールが成長した。しかし、このスケールは圧延時にロール疵の原因となることが分かったため、以降の工程を中止した。
作製方法E:工程(P1)におけるスラブの加熱温度が1100℃未満であったため、所定の時間(2.5h)内に十分にスラブの加熱ができなかった。また、加熱後のデスケーリングによりスラブの表面が冷却され、粗圧延開始温度が1000℃未満となった。
作製方法F〜H:工程(P1)におけるスラブの加熱により、CrおよびSiを含有する密着性の高いスケールが成長した。このスケールは、工程(P2)で水圧10MPa以上、噴射水量40L/min以上としたデスケーリングを3回以上行わなければ十分に除去できなかった。作製方法F〜Hでは、水圧、噴射水量またはデスケーリング回数のいずれかがこれらの条件を満たしておらず、スラブ表面にスケールが残存し、このスケールは、その後の圧延でロール疵の原因となった。
Among the production methods A to O shown in Table 2, A to C satisfied the provisions of the method for producing a steel material of the present invention. About production method DH, manufacture of the hot-rolled steel plate was stopped for the following reasons.
Production method D: The heating temperature of the slab in the step (P1) exceeded 1300 ° C., and a highly adhesive scale containing Cr and Si grew in the heating furnace. However, since this scale was found to cause roll wrinkling during rolling, the subsequent steps were stopped.
Production method E: Since the heating temperature of the slab in the step (P1) was less than 1100 ° C., the slab could not be heated sufficiently within a predetermined time (2.5 h). Moreover, the surface of the slab was cooled by descaling after heating, and the rough rolling start temperature became less than 1000 ° C.
Production methods F to H: A scale with high adhesion containing Cr and Si grew by heating the slab in the step (P1). This scale could not be removed sufficiently unless descaling was performed at least 3 times in the step (P2) with a water pressure of 10 MPa or more and a jet water amount of 40 L / min or more. In the production methods F to H, any one of the water pressure, the amount of jet water, and the number of descaling does not satisfy these conditions, and the scale remains on the slab surface, and this scale causes roll wrinkles in the subsequent rolling. It was.

作製方法I〜Oは、本発明の鋼材の製造方法の規定を以下の点で満足していなかった。
作製方法I:工程(P3)における仕上圧延完了温度が950℃を超えていた。
作製方法J:工程(P4)における熱延鋼板の冷却を開始するまでの時間が、仕上圧延完了後5sを超えていた。
作製方法K:工程(P4)における冷却停止温度T1までの冷却速度が25℃/s未満であった。
作製方法L:工程(P4)における冷却停止温度T1が650℃を超えていた。
作製方法M:工程(P5)における熱延鋼板の巻き取り温度T2が500℃未満であり、工程(P6)の温度T4が150℃未満であった。
作製方法N:工程(P6)における温度T3からT4までの平均冷却速度が0.1℃/sを超えており、放冷時間が10h未満であった。
作製方法O:工程(P6)における温度T3からT4平均冷却速度が0.005℃/s未満であった。
The production methods I to O did not satisfy the provisions of the steel material production method of the present invention in the following points.
Production method I: The finish rolling completion temperature in step (P3) exceeded 950 ° C.
Production method J: The time until the cooling of the hot-rolled steel sheet in the step (P4) was started exceeded 5 s after completion of finish rolling.
Manufacturing method K: The cooling rate to the cooling stop temperature T1 in the step (P4) was less than 25 ° C./s.
Production Method L: The cooling stop temperature T1 in the step (P4) was higher than 650 ° C.
Production method M: The winding temperature T2 of the hot-rolled steel sheet in the step (P5) was less than 500 ° C, and the temperature T4 in the step (P6) was less than 150 ° C.
Production method N: The average cooling rate from the temperature T3 to T4 in the step (P6) exceeded 0.1 ° C./s, and the cooling time was less than 10 h.
Production Method O: The average cooling rate from T3 to T4 in the step (P6) was less than 0.005 ° C./s.

以上の作製方法で得られた熱延鋼板から、厚さ3.2mm、幅60mm、長さ100mmの板状の試験片を切り出して、各種試験を行った。なお、土壌埋設試験では、後述する別の寸法の試験片を使用した。   A plate-shaped test piece having a thickness of 3.2 mm, a width of 60 mm, and a length of 100 mm was cut out from the hot-rolled steel sheet obtained by the above production method, and various tests were performed. In the soil embedding test, a test piece having another dimension described later was used.

〈スケール中の酸化物含有量〉
試験片表面のスケールをハンマーおよびカッターナイフで、母材が確認できる深さまで採取し、採取したスケールを粉砕して粉末試料とした。この粉末試料について、粉末X線回折法(内部標準法)を適用することにより、マグネタイト、ファイアライト、ウスタイトおよびヘマタイトの含有量(質量%)、すなわちMm、Mf、MwおよびMhを測定した。この測定結果を用いて下記(i)式で表されるFn1の値を算出した。
Fn1=(Mm+Mf)/(Mw+Mh) ・・・(i)
<Oxide content in scale>
The scale on the surface of the test piece was collected with a hammer and a cutter knife to a depth where the base material could be confirmed, and the collected scale was pulverized to obtain a powder sample. By applying the powder X-ray diffraction method (internal standard method) to this powder sample, the contents (mass%) of magnetite, firelite, wustite and hematite, that is, Mm, Mf, Mw and Mh were measured. Using this measurement result, the value of Fn1 represented by the following formula (i) was calculated.
Fn1 = (Mm + Mf) / (Mw + Mh) (i)

〈スケール中のCr、SnおよびSi含有量〉
試験片表面のスケールを、ハンマーを用いて剥離させ、剥離したスケールを王水で化学溶解してICPで分析することにより、スケール中のCr、SnおよびSi含有量(質量%)、すなわち[Cr]、[Sn]および[Si]を測定した。この測定結果を用いて下記(ii)式で表されるFn2の値を算出した。
Fn2=([Cr]+[Sn])/[Si] ・・・(ii)
<Cr, Sn and Si contents in scale>
The scale on the surface of the test piece was peeled off using a hammer, and the peeled scale was chemically dissolved in aqua regia and analyzed by ICP, whereby the Cr, Sn and Si contents (% by mass) in the scale, ie, [Cr ], [Sn] and [Si] were measured. Using this measurement result, the value of Fn2 represented by the following formula (ii) was calculated.
Fn2 = ([Cr] + [Sn]) / [Si] (ii)

〈スケール密着性試験〉
JIS K 5600:1999に規定されるデュポン式の衝撃試験により、スケールの密着性を調査した。具体的には、各試験片に対して、500gのおもりを200mmの高さから落下させ、スケールの破損状況を目視で判断した。スケールに割れまたは剥離がなければ「○」(スケールの密着性が良好である)と評価し、スケールに割れまたは剥離があれば「×」(スケールの密着性が不良である)と評価した。
<Scale adhesion test>
The adhesion of the scale was investigated by a DuPont impact test specified in JIS K 5600: 1999. Specifically, a 500 g weight was dropped from a height of 200 mm for each test piece, and the scale breakage was visually judged. If the scale was not cracked or peeled off, it was evaluated as “◯” (scale adhesion was good), and if the scale was cracked or peeled off, it was evaluated as “x” (scale adhesion was poor).

〈局所腐食試験〉
直径3mmのドリルを用いて試験片の表面に、深さ1mmの穴を設けた。この試験片について、塩酸を用いてpHを2.0に調整した0.003%NaCl水溶液中で、走査型参照電極を用いてスケールと母材との間の電位差(腐食電位差)を測定した。これは、鋼材表面のスケールが一部剥離した部分における局所腐食を模したものである。
<Local corrosion test>
A hole having a depth of 1 mm was provided on the surface of the test piece using a drill having a diameter of 3 mm. With respect to this test piece, the potential difference (corrosion potential difference) between the scale and the base material was measured using a scanning reference electrode in a 0.003% NaCl aqueous solution adjusted to pH 2.0 with hydrochloric acid. This simulates local corrosion at a part where the scale on the steel material surface is partially peeled off.

〈酸浸漬試験〉
硫酸でpHを1.0に調整した0.5MのNaSO水溶液に、試験片を24時間浸漬した。浸漬前後において試験片の質量を測定した。これらの質量の測定結果を用いて算出した、酸浸漬による質量の減少量を、1年間(365日)当たりの腐食量(単位:mm/y)に換算した。
<Acid immersion test>
The test piece was immersed in a 0.5 M Na 2 SO 4 aqueous solution adjusted to pH 1.0 with sulfuric acid for 24 hours. The mass of the test piece was measured before and after immersion. The amount of mass decrease due to acid immersion calculated using these mass measurement results was converted to the amount of corrosion (unit: mm / y) per year (365 days).

〈土壌埋設試験〉
カオリン粘土(カオリン70質量%、水30質量%)に、酸性硫酸塩として、硫酸鉄(II)(FeSO)を含有させた試験粘土を作製した。含有させた硫酸鉄(II)は、カオリン粘土の質量の5%とした。試験粘土は、深さ30cmの試験槽内に詰め込み、1日間上部から荷重をかけて締め固めて試験土壌とした。
<Soil embedding test>
A test clay in which iron (II) sulfate (FeSO 4 ) was contained as an acidic sulfate in kaolin clay (kaolin 70 mass%, water 30 mass%) was prepared. The iron (II) sulfate contained was 5% of the mass of kaolin clay. The test clay was packed in a test tank having a depth of 30 cm and compacted by applying a load from the upper part for one day to obtain test soil.

試験片は、厚さ3.2mmの熱延鋼板の厚さ方向中心部から採取した、厚さ3mm、幅30mm、長さ150mmの板状の試験片を使用した。試験片の表面と端面は、いずれも600番のエメリー研磨紙で湿式研磨した後、乾燥させた。試験片の一端から30mmの部分は、腐食の防止を目的として、エポキシ樹脂塗料を塗布した。   As the test piece, a plate-shaped test piece having a thickness of 3 mm, a width of 30 mm, and a length of 150 mm, which was collected from the center portion in the thickness direction of a hot-rolled steel sheet having a thickness of 3.2 mm, was used. Both the surface and the end face of the test piece were wet-polished with No. 600 emery abrasive paper and then dried. An epoxy resin paint was applied to a portion 30 mm from one end of the test piece for the purpose of preventing corrosion.

試験片は、試験槽の底面に対して垂直となるように試験土壌の上部から打ち込み、埋設した。試験片の塗料を塗布した部分は、試験土壌から露出するようにした。この状態で、試験槽周辺の雰囲気を30℃とし、3箇月間維持した。試験期間中においては、試験土壌の表面から1.5cmの深さまで地中伝導度計を刺して定期的に試験土壌の含水率を測定し、含水率が30%未満となった場合には、試験土壌の表面に霧状の水を供給し、試験土壌の含水率を維持した。   The test piece was embedded from the top of the test soil so as to be perpendicular to the bottom surface of the test tank. The portion of the test piece where the paint was applied was exposed from the test soil. In this state, the atmosphere around the test tank was set to 30 ° C. and maintained for 3 months. During the test period, the moisture content of the test soil is periodically measured by inserting an underground conductivity meter from the surface of the test soil to a depth of 1.5 cm, and when the moisture content is less than 30%, Mist water was supplied to the surface of the test soil to maintain the moisture content of the test soil.

試験期間終了後、試験片を試験土壌から取り出し、最大腐食深さを測定した。腐食深さは、塗料を塗布した部分の腐食深さを0として測定した。   At the end of the test period, the test piece was removed from the test soil and the maximum corrosion depth was measured. The corrosion depth was measured by setting the corrosion depth of the portion where the paint was applied to 0.

表3に、以上の各試験の結果を示す。   Table 3 shows the results of the above tests.

Figure 0006492793
Figure 0006492793

実施例1〜6は、本発明例であり、いずれも本願の規定を満足した。いずれもスケールの密着性の評価は「○」であり、酸浸漬試験での腐食速度は0.01〜0.08mm/yであった。局所腐食試験で測定した腐食電位差は40mV以下であり、土壌埋設試験での最大腐食深さは40〜200μmであった。   Examples 1 to 6 are examples of the present invention, and all satisfied the provisions of the present application. In any case, the evaluation of the adhesion of the scale was “◯”, and the corrosion rate in the acid immersion test was 0.01 to 0.08 mm / y. The difference in corrosion potential measured in the local corrosion test was 40 mV or less, and the maximum corrosion depth in the soil burying test was 40 to 200 μm.

比較例1〜12は、いずれもFn2の値が本発明の規定を満足しなかった。そのため、いずれも腐食電位差が45mV以上と大きい値であった。さらに、スケールの密着性、酸浸漬腐食速度および土壌埋設最大腐食深さのうち少なくとも1つの特性が劣っていた。   In all of Comparative Examples 1 to 12, the value of Fn2 did not satisfy the definition of the present invention. Therefore, in all cases, the corrosion potential difference was a large value of 45 mV or more. Furthermore, at least one characteristic among the adhesion of the scale, the acid immersion corrosion rate, and the maximum soil burial depth was inferior.

本発明の鋼材は、表面に形成されるスケールが密着性を有しているため土壌腐食環境下(特に酸性土壌環境下)耐食性に優れている。また、万が一スケールが剥離して鋼材の母材が露出しても、スケールと母材との間に発生する電位差が小さいため、優れた耐食性を維持することができる。本発明の鋼材は、例えば鋼矢板、鋼管杭等の土中埋設用鋼構造物に好適に用いることができる。また、本発明の鋼材の製造方法によれば、本発明の鋼材を効率よく製造することができる。   The steel material of the present invention has excellent corrosion resistance in a soil corrosive environment (particularly in an acidic soil environment) because the scale formed on the surface has adhesion. Even if the scale is peeled off and the steel base material is exposed, the potential difference generated between the scale and the base material is small, so that excellent corrosion resistance can be maintained. The steel material of the present invention can be suitably used for steel structures for underground use such as steel sheet piles and steel pipe piles. Moreover, according to the manufacturing method of the steel material of this invention, the steel material of this invention can be manufactured efficiently.

Claims (3)

表面にスケールが形成された鋼材であって、
前記鋼材の化学組成が、質量%で、
C:0.01〜0.20%、
Si:0.01〜1.0%、
Mn:0.3〜2.5%、
P:0.01%以下、
S:0.01%以下、
Cr:3.0〜5.0%、
Sn:0.01〜0.30%、
Al:0.005〜0.05%、
N:0.0005〜0.01%、
Mo:0〜0.5%、
W:0〜0.5%、
Ti:0〜0.5%、
残部:Feおよび不純物であり、
前記スケールが、マグネタイト、ファイアライト、ウスタイトおよびヘマタイトが積層または一部混合した構造であり、
前記スケールの厚さが5〜50μmであり、
下記(i)式および(ii)式で表されるFn1およびFn2が、それぞれ、0.15<Fn1<0.35、および9.0<Fn2<23.0である鋼材。
Fn1=(Mm+Mf)/(Mw+Mh) ・・・(i)
Fn2=([Cr]+[Sn])/[Si] ・・・(ii)
ただし、上記(i)式および(ii)式中の各記号の意味は以下の通りである。
Mm:前記スケール中のマグネタイト含有量(質量%)
Mf:前記スケール中のファイアライト含有量(質量%)
Mw:前記スケール中のウスタイト含有量(質量%)
Mh:前記スケール中のヘマタイト含有量(質量%)
[Cr]:前記スケール中のCr含有量(質量%)
[Sn]:前記スケール中のSn含有量(質量%)
[Si]:前記スケール中のSi含有量(質量%)
A steel material with a scale formed on its surface,
The chemical composition of the steel material is mass%,
C: 0.01-0.20%
Si: 0.01 to 1.0%,
Mn: 0.3 to 2.5%
P: 0.01% or less,
S: 0.01% or less,
Cr: 3.0-5.0%,
Sn: 0.01-0.30%,
Al: 0.005 to 0.05%,
N: 0.0005 to 0.01%,
Mo: 0 to 0.5%,
W: 0 to 0.5%
Ti: 0 to 0.5%,
Balance: Fe and impurities,
The scale is a structure in which magnetite, firelite, wustite and hematite are laminated or partially mixed,
The scale has a thickness of 5 to 50 μm,
Steel materials in which Fn1 and Fn2 represented by the following formulas (i) and (ii) are 0.15 <Fn1 <0.35 and 9.0 <Fn2 <23.0, respectively.
Fn1 = (Mm + Mf) / (Mw + Mh) (i)
Fn2 = ([Cr] + [Sn]) / [Si] (ii)
However, the meaning of each symbol in the above formulas (i) and (ii) is as follows.
Mm: Magnetite content (% by mass) in the scale
Mf: Firelight content (% by mass) in the scale
Mw: Wustite content (% by mass) in the scale
Mh: hematite content (% by mass) in the scale
[Cr]: Cr content (% by mass) in the scale
[Sn]: Sn content (% by mass) in the scale
[Si]: Si content (% by mass) in the scale
請求項1に記載の鋼材を用いた土中埋設用鋼構造物。   A steel structure for embedding in soil using the steel material according to claim 1. 下記工程(P1)〜(P6)を含む、請求項1に記載の鋼材の製造方法。
(P1)請求項1に記載の化学組成を有するスラブを1100〜1300℃に加熱する工程、
(P2)前記加熱したスラブの表面に形成されたスケールを除去する工程、
(P3)前記スケール除去後のスラブを、少なくとも粗圧延機および仕上圧延機を備える圧延機群によって、粗圧延開始温度1000℃以上、仕上圧延完了温度950〜800℃で熱間圧延するに際し、前記粗圧延機の出側および前記仕上圧延機での圧延の初期段階において、水圧が10MPa以上、かつ、噴射流量が20〜300L/minの水を噴射することによって圧延中の鋼材の表面に形成されたスケールを除去する工程、
(P4)仕上圧延完了後5s以内に、得られた熱延鋼材の冷却を開始し、注水ゾーンにおいて25℃/s以上の平均冷却速度で650〜500℃の温度範囲の温度T1まで冷却する工程、
(P5)前記冷却した熱延鋼材を650〜500℃の温度範囲の温度T2でコイル状に巻き取る工程、
(P6)前記コイル状の熱延鋼材を、650〜500℃の温度範囲の温度T3から300〜150℃の温度範囲の温度T4まで、0.005〜0.1℃/sの平均冷却速度で10h以上かけて放冷する工程。
The manufacturing method of the steel materials of Claim 1 including the following process (P1)-(P6).
(P1) a step of heating the slab having the chemical composition according to claim 1 to 1100 to 1300 ° C.,
(P2) removing the scale formed on the surface of the heated slab;
(P3) When the slab after scale removal is hot-rolled at a rough rolling start temperature of 1000 ° C. or higher and a finish rolling completion temperature of 950 to 800 ° C. by a rolling mill group including at least a rough rolling mill and a finish rolling mill, Formed on the surface of the steel material during rolling by injecting water having a water pressure of 10 MPa or more and an injection flow rate of 20 to 300 L / min at the exit side of the roughing mill and the initial stage of rolling in the finishing mill. Removing the scales,
(P4) The process of starting cooling of the obtained hot-rolled steel material within 5 s after completion of finish rolling and cooling to a temperature T1 in the temperature range of 650 to 500 ° C. at an average cooling rate of 25 ° C./s or more in the water injection zone ,
(P5) a step of winding the cooled hot rolled steel material in a coil shape at a temperature T2 in a temperature range of 650 to 500 ° C;
(P6) The coiled hot-rolled steel material is subjected to an average cooling rate of 0.005 to 0.1 ° C / s from a temperature T3 in a temperature range of 650 to 500 ° C to a temperature T4 in a temperature range of 300 to 150 ° C. The process which cools over 10 hours or more.
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