JP7334771B2 - 溶融物用容器の鉄皮用鋼材、溶融物を収容する容器の鉄皮および溶融物を収容する容器 - Google Patents
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Description
本発明は、溶融物用容器の鉄皮用鋼材、溶融物を収容する容器の鉄皮および溶融物を収容する容器に関する。
転炉鉄皮用鋼材は、鉄皮が溶損したり、変形したりした場合、溶接により補修されるため、ＳＭ４００等Ｃｅｑや、低温割れ感受性が低いものが使用されていた。しかしながら、近年では、高操業を維持するため、高温の使用状態で長寿命を有することが求められ、Ｍｏが添加されたＳＢ４５０Ｍなど高温クリープ強度に優れるものが使用されるようになってきている。
例えば、特許文献１には、転炉鉄皮用厚鋼板およびその製造方法に関し、中常温圧力容器用高強度鋼はＳＢ４２（ＳＢ４１０）やＳＭ５０（ＳＭ４９０）などより高温強度が優れるものの、経年劣化により脆性亀裂を生じることがあるところ、Ｍｏ，Ｖの複合添加で高温強度を確保し、低Ｐｃｍで低温割れを防止し、更に微細組織とすることで高温時効による脆化を防止した転炉鉄皮用厚鋼板が開示されている。
特許文献２には、鉄皮などに用いられる高温強度に優れた炭素鋼の製造方法に関し、Ｃｒ－Ｍｏ成分系の鋼をＡｒ３よりも高い温度からＡｒ１直上まで連続して熱間圧延することにより、４５０℃における高温強度と長時間クリープ特性に優れるものとすることが開示されている。
特許文献３には、転炉鉄皮用鋼材に関し、Ｍｏの添加、もしくはＭｏに加えて、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｖのうち一種を添加することで高温クリープ強度を確保し、その際問題となるＳＲ割れを、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏを低く制限するとともに、Ｐｓｒを０％未満に低く制限し、且つＣａを添加することで防止することが開示されている。
特許文献４には、高温で使用される０．５Ｍｏ％鋼に関して、Ｃｒ、Ｖ、Ｂ、Ａｌを含有し、Ｎを低く制限することで高温強度を確保し、ＣａまたはＭｇ、ＲＥＭのうち一種以上を含有し、クリープ脆化感受性と再熱割れ（ＳＲ割れ）感受性劣化を抑制することが開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載の鋼材が使用された転炉用鉄皮では、長期間の使用による高温クリープによる変形が顕在化している。このため、さらに高温クリープ強度に優れた鋼材が要求されるようになってきている。また、転炉用鉄皮のように高温溶融物を収容する容器の鉄皮は溶接により製造され、製造後ＳＲ処理（再熱処理）される。このため、低温割れ感受性が低いことの他にＳＲ割れが生じないことも要求される。特許文献２に記載の鋼材は、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖの含有量が少なく、常温強度、高温強度とも比較的低位であり、また、ＳＲ割れを防止する成分も添加されていない。このため、Ｐｓｒが０を超える量のＭｏ、Ｎｂ、Ｖが添加された場合にはＳＲ割れが発生するという問題がある。
特許文献３に記載された鋼材は、引張強度が４５０ＭＰａレベルと低く、高温クリープ
強度も不十分である。特許文献４に記載された鋼材は、Ｃの含有量が多く、また、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒも含有しているので、炭素等量が高く引張強度も高い。しかしながら、Ｐｃｍが０．２４％を超えるので、溶接性が悪く、低温割れ感受性が高いという問題がある。本発明は、上記課題を解決し、低温割れ感受性が低く、ＳＲ割れが生じず、高温クリープ強度を確保した高引張強度の溶融物容器の鉄皮用鋼材、当該鋼材からなる溶融物を収容する容器の鉄皮および溶融物を収容する容器を提供することを目的とする。
強度も不十分である。特許文献４に記載された鋼材は、Ｃの含有量が多く、また、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒも含有しているので、炭素等量が高く引張強度も高い。しかしながら、Ｐｃｍが０．２４％を超えるので、溶接性が悪く、低温割れ感受性が高いという問題がある。本発明は、上記課題を解決し、低温割れ感受性が低く、ＳＲ割れが生じず、高温クリープ強度を確保した高引張強度の溶融物容器の鉄皮用鋼材、当該鋼材からなる溶融物を収容する容器の鉄皮および溶融物を収容する容器を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
［１］ 質量％で、Ｃ：０．０３～０．１８％、Ｓｉ：０．０１～０．５５％、Ｍｎ：０．３０～１．６５％、Ｐ：０．０２３％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｍｏ：０．２～０．７％、Ｎｂ：０．００５～０．０３％、Ｃａ：０．００１～０．００５％、ｓоｌ．Ａｌ：０．０１８～０．０４％、Ｏ：０．００３５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、下記（１）式で算出されるＰｃｍが０．２４％以下であり、下記（２）式で算出されるＰｓｒが１．０％未満であり、引張強度が５００～６８０ＭＰａである、溶融物用容器の鉄皮用鋼材。
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・（１）
Ｐｓｒ＝Ｃｕ＋Ｃｒ＋２×Ｍｏ＋１０×Ｖ＋７×Ｎｂ＋５×Ｔｉ－２・・・（２）
（１）式、（２）式において、各元素は含有量（質量％）であり、元素が含まれない場合は０とする。
Ｐｓｒ＝Ｃｕ＋Ｃｒ＋２×Ｍｏ＋１０×Ｖ＋７×Ｎｂ＋５×Ｔｉ－２・・・（２）
（１）式、（２）式において、各元素は含有量（質量％）であり、元素が含まれない場合は０とする。
［２］ 前記引張強度が５８０～６５０ＭＰａである、［１］に記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材。
［３］ 前記成分組成は、さらに質量％で、Ｖ：０．３０％以下を含有する、［１］または［２］に記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材。
［４］ 前記成分組成は、さらに質量％で、Ｎ：０．００５％以下、Ｔｉ：０．００５～０．０５％のうちから選ばれる１種以上を含有する、［１］から［３］の何れか１つに記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材。
［５］ 下記（３）式で算出されるΔＧが０．０％以上１．０％未満である、［１］から［４］の何れか１つに記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材。
ΔＧ＝Ｃｒ＋３．３×Ｍｏ＋８．１×Ｖ－２・・・（３）
（３）式において、各元素は含有量（質量％）であり、元素が含まれない場合は０とする。
（３）式において、各元素は含有量（質量％）であり、元素が含まれない場合は０とする。
［６］ 前記溶融物用容器は、混銑車、高炉鍋、溶銑装入鍋または溶鋼用取鍋である、［１］から［５］の何れか１つに記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材。
［７］ ［１］から［５］の何れか１つに記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材からなる、溶融物を収容する容器の鉄皮。
［８］ ［１］から［５］の何れか１つに記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材からなる鉄皮を有する、溶融物を収容する容器。
本発明に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材は、低温割れ感受性が低く、ＳＲ割れが生じず、高温クリープ強度を確保した高引張強度の鋼材となる。当該鋼材を、溶融物を収容する容器の鉄皮に用いることで、当該容器の長寿命化が図れ、且つ、当該容器に溶損や変形が生じた場合に、容易に溶接補修できる容器となる。
以下、本発明を本発明の実施形態を通じて説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されない。まず、本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材の成分組成について説明する。成分組成の説明における元素の含有量の単位の「％」は「質量％」を意味する。
Ｃ：０．０３％以上０．１８％以下
Ｃは、鋼材の強度及び靭性を向上させる。このため、Ｃの含有量は０．０３％以上である必要がある。Ｃの含有量は０．０５％以上であることが好ましい。一方、Ｃの含有量が０．１８％を超えると、Ｃの含有量の増加に伴い靭性が低下し、溶接低温割れ性が増大する。このため、Ｃの含有量は０．１８％以下である必要がある。Ｃの含有量は０．１３質量％以下であることが好ましい。
Ｃは、鋼材の強度及び靭性を向上させる。このため、Ｃの含有量は０．０３％以上である必要がある。Ｃの含有量は０．０５％以上であることが好ましい。一方、Ｃの含有量が０．１８％を超えると、Ｃの含有量の増加に伴い靭性が低下し、溶接低温割れ性が増大する。このため、Ｃの含有量は０．１８％以下である必要がある。Ｃの含有量は０．１３質量％以下であることが好ましい。
Ｓｉ：０．０１％以上０．５５％以下
Ｓｉは、鋼材の強度を向上させる。このため、Ｓｉの含有量は０．０１％以上である必要がある。一方、Ｓｉの含有量が多くなると靭性が低下する。このため、Ｓｉの含有量は０．５５％以下である必要がある。
Ｓｉは、鋼材の強度を向上させる。このため、Ｓｉの含有量は０．０１％以上である必要がある。一方、Ｓｉの含有量が多くなると靭性が低下する。このため、Ｓｉの含有量は０．５５％以下である必要がある。
Ｍｎ：０．３０％以上１．６５％以下
Ｍｎは、鋼材の強度および靭性を向上させる。このため、Ｍｎの含有量は０．３０％以上である必要がある。Ｍｎの含有量は０．５０％以上であることが好ましい。一方、Ｍｎの含有量が多くなると溶接性が低下する。このため、Ｍｎの含有量は１．６５％以下である必要がある。Ｍｎの含有量は１．１％以下であることが好ましい。
Ｍｎは、鋼材の強度および靭性を向上させる。このため、Ｍｎの含有量は０．３０％以上である必要がある。Ｍｎの含有量は０．５０％以上であることが好ましい。一方、Ｍｎの含有量が多くなると溶接性が低下する。このため、Ｍｎの含有量は１．６５％以下である必要がある。Ｍｎの含有量は１．１％以下であることが好ましい。
Ｐ：０．０２３％以下
Ｐは、鋼材の焼き戻し脆性を増大させ、靭性を低下させるとともに再熱割れ感受性を高める。このため、Ｐの含有量は０．０２３％以下である必要がある。Ｐの含有量は０．０１５％以下であることが好ましい。
Ｐは、鋼材の焼き戻し脆性を増大させ、靭性を低下させるとともに再熱割れ感受性を高める。このため、Ｐの含有量は０．０２３％以下である必要がある。Ｐの含有量は０．０１５％以下であることが好ましい。
Ｓ：０．００３％以下
Ｓは、鋼材の再熱割れ感受性を高める。このため、Ｓの含有量は０．００３％以下である必要がある。Ｓの含有量は０．００１％以下であることがより好ましい。
Ｓは、鋼材の再熱割れ感受性を高める。このため、Ｓの含有量は０．００３％以下である必要がある。Ｓの含有量は０．００１％以下であることがより好ましい。
Ｍｏ：０．２％以上０．７％以下
Ｍｏは、鋼材の高温強度、クリープ強度を向上させる。このため、Ｍｏの含有量は０．２％以上である必要がある。Ｍｏの含有量は０．４％以上であることが好ましく、０．５％以上であるとさらに好ましい。一方、Ｍｏの含有量が多くなると鋼材の溶接性が低下し、且つ、経済性も低下する。このため、Ｍоの含有量は０．７％以下である必要がある。なお、Ｍｏの含有量は０．６％以下であることが好ましい。
Ｍｏは、鋼材の高温強度、クリープ強度を向上させる。このため、Ｍｏの含有量は０．２％以上である必要がある。Ｍｏの含有量は０．４％以上であることが好ましく、０．５％以上であるとさらに好ましい。一方、Ｍｏの含有量が多くなると鋼材の溶接性が低下し、且つ、経済性も低下する。このため、Ｍоの含有量は０．７％以下である必要がある。なお、Ｍｏの含有量は０．６％以下であることが好ましい。
Ｎｂ：０．００５％以上０．０３％以下
Ｎｂは、安定な炭窒化物生成元素であり、鋼材の強度および高温強度、クリープ破断強度を向上させる。このため、Ｎｂの含有量は０．００５％以上である必要がある。Ｎｂの含有量は０．０２％以上であることが好ましい。一方、Ｎｂの含有量が多くなると靭性や溶接性を低下させるとともに、再熱割れ感受性が高くなる。このため、Ｎｂの含有量は０．０３％以下である必要がある。
Ｎｂは、安定な炭窒化物生成元素であり、鋼材の強度および高温強度、クリープ破断強度を向上させる。このため、Ｎｂの含有量は０．００５％以上である必要がある。Ｎｂの含有量は０．０２％以上であることが好ましい。一方、Ｎｂの含有量が多くなると靭性や溶接性を低下させるとともに、再熱割れ感受性が高くなる。このため、Ｎｂの含有量は０．０３％以下である必要がある。
Ｃａ：０．００１％以上０．００５％以下
Ｃａは、硫化物（サルファイド）形成元素であり、鋼中の固溶Ｓを固定し、鋼材の再熱割れ感受性を改善する。さらにＣａは、酸化物（オキシサイド）系介在物の分布を制御し、鋼材の再熱割れ感受性も改善する。このため、Ｃａの含有量は０．００１％以上である必要がある。Ｃａの含有量は０．００２％以上であることが好ましい。一方、Ｃａの含有量が多くなると靭性を低下させるとともに再熱割れが生じやすくなる。このため、Ｃａの含有量は０．００５％以下である必要がある。
Ｃａは、硫化物（サルファイド）形成元素であり、鋼中の固溶Ｓを固定し、鋼材の再熱割れ感受性を改善する。さらにＣａは、酸化物（オキシサイド）系介在物の分布を制御し、鋼材の再熱割れ感受性も改善する。このため、Ｃａの含有量は０．００１％以上である必要がある。Ｃａの含有量は０．００２％以上であることが好ましい。一方、Ｃａの含有量が多くなると靭性を低下させるとともに再熱割れが生じやすくなる。このため、Ｃａの含有量は０．００５％以下である必要がある。
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１８％以上０．０４％以下
ｓｏｌ．Ａｌは、脱酸材として添加され、また、焼きならし時などのＮの固定にも有効であり、鋼材の靭性も向上させる。このため、ｓｏｌ．Ａｌの含有量は０．０１８％以上である必要がある。一方、ｓｏｌ．Ａｌの含有量が多くなると溶接部の再熱割れ感受性や高温延性を低下させる。このため、ｓｏｌ．Ａｌの含有量は０．０４％以下である必要がある。
ｓｏｌ．Ａｌは、脱酸材として添加され、また、焼きならし時などのＮの固定にも有効であり、鋼材の靭性も向上させる。このため、ｓｏｌ．Ａｌの含有量は０．０１８％以上である必要がある。一方、ｓｏｌ．Ａｌの含有量が多くなると溶接部の再熱割れ感受性や高温延性を低下させる。このため、ｓｏｌ．Ａｌの含有量は０．０４％以下である必要がある。
Ｏ：０．００３５％以下
Ｏは、酸化物（オキシサイド）系介在物の生成により、鋼材の延靭性や溶接性を低下させ、且つ、再熱割れ感受性を高める。このため、Ｏの含有量は０．００３５％以下であることが必要である。
Ｏは、酸化物（オキシサイド）系介在物の生成により、鋼材の延靭性や溶接性を低下させ、且つ、再熱割れ感受性を高める。このため、Ｏの含有量は０．００３５％以下であることが必要である。
Ｐｃｍ：０．２４％以下
鋼材の溶接部の低温割れを抑制するため、Ｐｃｍは０．２４％以下である必要がある。なお、Ｐｃｍは下記（１）式で算出される。
鋼材の溶接部の低温割れを抑制するため、Ｐｃｍは０．２４％以下である必要がある。なお、Ｐｃｍは下記（１）式で算出される。
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・（１）
上記（１）式において、各元素は含有量（質量％）であり、これらの元素が含まれない場合は０とする。なお、本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材の成分組成に含まれない元素（Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｂ）であっても、不可避的不純物として一定量含まれる場合には（１）式で考慮することが好ましい。
上記（１）式において、各元素は含有量（質量％）であり、これらの元素が含まれない場合は０とする。なお、本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材の成分組成に含まれない元素（Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｂ）であっても、不可避的不純物として一定量含まれる場合には（１）式で考慮することが好ましい。
Ｐｓｒ：１．０％未満
鋼材の溶接部のＳＲ割れを抑制するため、Ｐｓｒは１．０％未満とする。なお、Ｐｓｒは下記（２）式で算出される。
鋼材の溶接部のＳＲ割れを抑制するため、Ｐｓｒは１．０％未満とする。なお、Ｐｓｒは下記（２）式で算出される。
Ｐｓｒ＝Ｃｕ＋Ｃｒ＋２×Ｍｏ＋１０×Ｖ＋７×Ｎｂ＋５×Ｔｉ－２・・・（２）
上記（２）式において、各元素は含有量（質量％）であり、これらの元素が含まれない場合は０とする。なお、本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材の成分組成に含まれない元素（Ｃｕ、Ｃｒ）であっても、不可避的不純物として一定量含まれる場合には（２）式で考慮することが好ましい。
上記（２）式において、各元素は含有量（質量％）であり、これらの元素が含まれない場合は０とする。なお、本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材の成分組成に含まれない元素（Ｃｕ、Ｃｒ）であっても、不可避的不純物として一定量含まれる場合には（２）式で考慮することが好ましい。
また、本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材は、必要に応じて以下の元素を含有してもよい。
Ｖ：０．３０％以下
Ｖは、炭化物生成元素で、鋼材の常温強度および高温強度、クリープ破断強度を向上させる。一方、Ｖの含有量が多くなり過ぎると再熱割れ感受性が高くなる。このためＶの含有量は０．３０％以下であることが好ましい。Ｖの含有量は０．１８％以下であることがより好ましい。
Ｖは、炭化物生成元素で、鋼材の常温強度および高温強度、クリープ破断強度を向上させる。一方、Ｖの含有量が多くなり過ぎると再熱割れ感受性が高くなる。このためＶの含有量は０．３０％以下であることが好ましい。Ｖの含有量は０．１８％以下であることがより好ましい。
本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材は、必要に応じて以下の元素のうちから選ばれる１種以上をさらに含有してもよい。
Ｎ：０．００５％以下
Ｎは、鋼材の靭性を低下させる。このため、Ｎの含有量は０．００５％以下であることが好ましい。
Ｎは、鋼材の靭性を低下させる。このため、Ｎの含有量は０．００５％以下であることが好ましい。
Ｔｉ：０．００５％以上０．０５％以下
Ｔｉは、脱酸元素であると同時に、Ｎと結合してＴｉ窒化物を形成することで、ＨＡＺを細粒化させる。このため、Ｔｉの含有量は０．００５％以上であることが好ましい。Ｔｉの含有量は０．０１％以上であることがより好ましい。一方、固溶Ｔｉが増加するとＨＡＺ靭性が低下するので、Ｔｉの含有量は０．０５％以下であることが好ましい。
Ｔｉは、脱酸元素であると同時に、Ｎと結合してＴｉ窒化物を形成することで、ＨＡＺを細粒化させる。このため、Ｔｉの含有量は０．００５％以上であることが好ましい。Ｔｉの含有量は０．０１％以上であることがより好ましい。一方、固溶Ｔｉが増加するとＨＡＺ靭性が低下するので、Ｔｉの含有量は０．０５％以下であることが好ましい。
さらに、本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材は、当該鋼材のＳＲ割れ感受性劣化を抑制するため、下記（３）式で算出されるΔＧが０．０％以上１．０％未満であることが好ましい。ΔＧが０．０％未満の場合は、鋼材の強度を向上させる効果を有するＭｏ、Ｖの含有量が少ないので強度の向上代が小さくなる。ΔＧが１．０％以上の場合は、当該鋼材のＳＲ割れ感受性が高くなる。
ΔＧ＝Ｃｒ＋３．３×Ｍｏ＋８．１×Ｖ－２・・・（３）
上記（３）式において各元素は含有量（質量％）であり、これら元素を含まない場合は０とする。なお、本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材の成分組成に含まれない元素（Ｃｒ）であっても、不可避的不純物として一定量含まれる場合には（３）式で考慮することが好ましい。
上記（３）式において各元素は含有量（質量％）であり、これら元素を含まない場合は０とする。なお、本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材の成分組成に含まれない元素（Ｃｒ）であっても、不可避的不純物として一定量含まれる場合には（３）式で考慮することが好ましい。
本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材は、上記成分組成を含有し、上記成分組成以外の残部はＦｅ（鉄）および不可避的不純物である。
本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材の引張強度（ＴＳ）は、５００ＭＰａ以上６８０ＭＰａ以下である。鋼材の引張強度が５００ＭＰａ未満の場合、取鍋など板厚を薄くすることが望まれる場合に強度が不足するので好ましくない。引張強度が６８０ＭＰａを超えると、鋼材の強度が高くなり過ぎ、靭性が低下するので好ましくない。なお、溶融物用容器の鉄皮用鋼材の引張強度（ＴＳ）は５８０ＭＰａ以上６５０ＭＰａ以下であることがより好ましい。
鋼材の強度は、一般的に転位運動の障害物となる固溶元素や結晶粒界、析出物、転位の強化によって決まるが、本実施形態においては、ＭｏとＮｂを適正な含有量の組み合わせで複合添加したことにより、ＭｏとＮｂの固溶強化作用と析出強化作用の両方が享受され、強度の向上が図られる。また、Ｖを適正量さらに添加することで、その効果をさらに高めることができる。
本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材の製造条件は特に限定するものではなく、所望する寸法、特性に応じて設定されたスラブ加熱温度、熱間圧延条件、熱処理条件を用いて常法により製造できる。本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材は、高温の溶融物を収容する容器の鉄皮として用いられる。溶融物を収容する容器は、例えば、製鉄所で使用される混銑車、高炉鍋、溶銑装入鍋または溶鋼用取鍋である。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。表１に示す成分組成を有する鋼を溶製後、熱間圧延および加速冷却を施して、板厚３８ｍｍ、５０ｍｍの鋼材を製造した。表１に示す鋼材Ｎｏ．１～１４のうち、鋼材Ｎｏ１～４が本発明の鋼材である。一方、鋼材Ｎｏ．５～１０、１２～１４は比較例の鋼材であり、鋼材Ｎｏ．１１はＳＭ４９０－ＦＲ（従来例）である。表１に各鋼材の成分組成とともに低温割れ感受性指数（Ｐｃｍ）、ＳＲ割れ感受性指数（Ｐｓｒ、ΔＧ）も合わせて示す。Ｐｃｍ、ＰｓｒおよびΔＧは、下記（１）式、（２）式および（３）式でそれぞれ算出した。
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・（１）
Ｐｓｒ＝Ｃｕ＋Ｃｒ＋２×Ｍｏ＋１０×Ｖ＋７×Ｎｂ＋５×Ｔｉ－２・・・（２）
ΔＧ＝Ｃｒ＋３．３×Ｍｏ＋８．１×Ｖ－２・・・（３）
上記（１）、（２）、（３）式において各元素は含有量（質量％）であり、これら元素を含まない場合は０とする。
Ｐｓｒ＝Ｃｕ＋Ｃｒ＋２×Ｍｏ＋１０×Ｖ＋７×Ｎｂ＋５×Ｔｉ－２・・・（２）
ΔＧ＝Ｃｒ＋３．３×Ｍｏ＋８．１×Ｖ－２・・・（３）
上記（１）、（２）、（３）式において各元素は含有量（質量％）であり、これら元素を含まない場合は０とする。
得られた各鋼材に対して常温引張試験（ＪＩＳ Ｚ ２２０１４号試験片を用い、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠）、クリープ破断試験（ＪＩＳ Ｚ２２７１に準拠）およびシャルピー衝撃試験（ＪＩＳ Ｚ ２２０２に準拠した２ｍｍＶノッチ試験片を用い、ＪＩＳ Ｚ ２２４２に準拠し、試験温度０℃、試験本数３本の平均値）を実施した。
また、溶接部のＳＲ割れ特性を評価するため、ＳＲ割れ性評価をＪＩＳ Ｚ ３１５８に準拠したｙ割れ試験片を用い、斜めｙ割れ試験片を溶接した後にＳＲ割れ性評価（６００℃×３ｈ）を実施し、断面割れ率を測定した。
さらに、一部の鋼材については、追加でリング割れ試験によるＳＲ割れ性評価を実施した。図１は、リング割れ試験に用いたリング割れ試験片１０を示す図である。図１（ａ）は、リング割れ試験片の正面図であり、図１（ｂ）は右側面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ部拡大図である。図１に示したリング割れ試験片１０を用いて、溶接部の耐ＳＲ割れ特性を評価した。
図２は、ビードオン溶接の概要を示す模式図である。図２に示すように、鋼材（板厚２０ｍｍ）にビードオン溶接を行い、その溶接熱影響部（ＨＡＺ）にリング割れ試験片１０のノッチ１２が位置するようしてリング割れ試験片１０を作製した。作製したリング割れ試験片１０に外力を加え、スリット間隔を０．０５ｍｍとした状態でスリット部の溶接を行い、溶接後にＳＲ（６００℃×３ｈ）を実施し、断面割れ率を測定した。ビードオン溶接条件（ＣＯ２アーク）は、３６０Ａ－３７Ｖ－２０ｃｍ／ｍｉｎ、入熱４０ｋＪ／ｃｍ、予熱温度１５０℃である。また、リング割れ試験片１０のスリット溶接条件（ＴＩＧ）は、１１０Ａ（ピーク）－１３Ｖ（５～８ｓ）、スリット間隔０．０５ｍｍ（万力加圧）である。溶接後熱処理は、６００℃×３ｈ、加熱速度９５℃／ｈ、冷却速度６５℃／ｈである。表２に常温強度、伸び、クリープ破断試験、シャルピー衝撃試験、ＳＲ割れ試験（斜めｙ割れ試験、リング割れ試験）の結果を示す。
発明例１～４の鋼材は、常温強度、クリープ破断強度、シャルピー衝撃値が比較例（鋼材Ｎｏ５～１０、１２～１４）の鋼材と同等またはそれ以上で、且つ、溶接部のＳＲ割れ、低温割れは確認されなかった。また、従来鋼（鋼材Ｎｏ１１）と比較しても、常温強度が同等またはそれ以上で、シャルピー衝撃値、耐ＳＲ割れ特性に優れていることが確認された。これらの結果から、本実施形態に係る溶融物用容器の鉄皮用鋼材は、低温割れ感受性が低く、ＳＲ割れが生じず、高温クリープ強度が確保された高引張強度の鋼材となることが確認された。このような鋼材を、溶融金属や溶融スラグ等の高温溶融物を収容する容器の鉄皮に用いることで、当該容器の長寿命化が図れ、且つ、当該容器に溶損や変形が生じた場合に、容易に溶接補修できる容器となる。
１０ リング割れ試験片
１２ ノッチ
１２ ノッチ
Claims (8)
- 質量％で、
Ｃ：０．０３～０．１８％、
Ｓｉ：０．０１～０．５５％、
Ｍｎ：０．３０～１．６５％、
Ｐ：０．０２３％以下、
Ｓ：０．００３％以下、
Ｍｏ：０．２～０．７％、
Ｎｂ：０．００５～０．０３％、
Ｃａ：０．００１～０．００５％、
ｓоｌ．Ａｌ：０．０１８～０．０４％、
Ｏ：０．００３５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
下記（１）式で算出されるＰｃｍが０．２４％以下であり、
下記（２）式で算出されるＰｓｒが１．０％未満であり、
引張強度が５００～６８０ＭＰａである、溶融物用容器の鉄皮用鋼材。
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・（１）
Ｐｓｒ＝Ｃｕ＋Ｃｒ＋２×Ｍｏ＋１０×Ｖ＋７×Ｎｂ＋５×Ｔｉ－２・・・（２）
（１）式、（２）式において、各元素は含有量（質量％）であり、元素が含まれない場合は０とする。 - 前記引張強度が５８０～６５０ＭＰａである、請求項１に記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材。
- 前記成分組成は、さらに質量％で、
Ｖ：０．３０％以下を含有する、請求項１または請求項２に記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材。 - 前記成分組成は、さらに質量％で、
Ｎ：０．００５％以下、
Ｔｉ：０．００５～０．０５％のうちから選ばれる１種以上を含有する、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材。 - 下記（３）式で算出されるΔＧが０．０％以上１．０％未満である、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材。
ΔＧ＝Ｃｒ＋３．３×Ｍｏ＋８．１×Ｖ－２・・・（３）
（３）式において、各元素は含有量（質量％）であり、元素が含まれない場合は０とする。 - 前記溶融物用容器は、混銑車、高炉鍋、溶銑装入鍋または溶鋼用取鍋である、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材。
- 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材からなる、溶融物を収容する容器の鉄皮。
- 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の溶融物用容器の鉄皮用鋼材からなる鉄皮を有する、溶融物を収容する容器。
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