JP7448874B1 - steel bar - Google Patents
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Abstract
本発明の一態様に係る棒鋼は、母相と、前記母相の表面を覆う、Si、Cr、Fe、及びOを含む層と、を備え、前記母相が、単位質量%で、C:0.10~0.30%、Si:0.51~2.40%、Mn:0.50~1.50%、P:0.050%以下、S:0.050%以下、Cr:0.05~2.00%、Al:0.010~0.100%、N:0.003~0.030%、及びO:0.0050%以下を含有し、残部が鉄及び不純物からなり、前記層のCr/Si質量濃度比が0.10以上である。A steel bar according to one aspect of the present invention includes a parent phase and a layer containing Si, Cr, Fe, and O that covers the surface of the parent phase, and the parent phase has C: 0.10 to 0.30%, Si: 0.51 to 2.40%, Mn: 0.50 to 1.50%, P: 0.050% or less, S: 0.050% or less, Cr: 0 .05 to 2.00%, Al: 0.010 to 0.100%, N: 0.003 to 0.030%, and O: 0.0050% or less, with the remainder consisting of iron and impurities, The Cr/Si mass concentration ratio of the layer is 0.10 or more.
Description
本発明は、棒鋼に関する。
本願は、2023年1月6日に、日本に出願された特願2023-001176号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to a steel bar.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2023-001176 filed in Japan on January 6, 2023, the contents of which are incorporated herein.
棒鋼等の鋼材の製造の際には、スケールがその表面に発生する。スケールは、鋼材の表面性状を悪化させたり、鋼材の圧延の際に表面疵を生じさせたりする。一方、スケールは鋼材を大気中の酸素から保護し、鋼材の耐食性を向上させる働きも有する。 When manufacturing steel materials such as steel bars, scale is generated on their surfaces. Scale deteriorates the surface properties of steel materials and causes surface flaws during rolling of steel materials. On the other hand, scale also has the function of protecting steel materials from oxygen in the atmosphere and improving the corrosion resistance of steel materials.
スケールは、鋼材に種々の加工を行って機械構造部品とする際に、鋼材から除去される。しかしながら、鋼材の製造の完了から鋼材の加工の開始までに、最長で数か月もの期間を要する場合がある。この期間において、鋼材は、水分が多い屋外に保管されることが多い。この際に、スケールは鋼材の耐食性向上効果を発揮する。 Scale is removed from steel materials when the steel materials are processed into mechanical structural parts. However, it may take up to several months from the completion of steel production to the start of steel processing. During this period, steel products are often stored outdoors where moisture is high. At this time, the scale exhibits the effect of improving the corrosion resistance of the steel material.
鋼材の表面に付着するスケールに関して、様々な検討が行われている。 Various studies have been conducted regarding scale adhering to the surface of steel materials.
特許文献1には、Crを0.10~2.0%(質量%の意味。鋼の化学成分において以下同じ。)含むCr含有条鋼材を製造する方法であって、加熱炉から鋼片を取り出した後、鋼片に対してデスケーリングを行う工程a、前記工程aの後に、鋼片に対して大気雰囲気下で熱間圧延を行う工程b、および前記工程bの後に、鋼片に対してデスケーリングを行う工程cを含み、かつ、前記工程bにおける熱間圧延を、所定条件で行うことを特徴とするCr含有条鋼材の製造方法が開示されている。
特許文献2には、Crを0.10~2.00%(質量%の意味。鋼の化学成分において以下同じ。)含む鋼片を加熱炉内から取り出し、デスケーリングした後に、熱間圧延するCr含有条鋼材の製造方法であって、前記加熱炉内にて、鋼片の表面温度が1000℃以上1150℃以下である温度域で15分間以上加熱した後、その表面温度(抽出温度)が前記温度域にある鋼片を前記加熱炉から取り出し、次いで、O2濃度が10体積%以上かつH2O濃度が5体積%以上35体積%以下の雰囲気下、前記鋼片の表面温度が、前記抽出温度から1200℃以上1350℃以下の温度域となるまで、20℃/分以上の昇温速度で前記鋼片を急速加熱してから、デスケーリングすることを特徴とするスケール剥離性に優れたCr含有条鋼材の製造方法が開示されている。
特許文献3には、Si:0.05~0.4質量%、Cr:0.1~2.0質量%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなるCr含有鋼からなる鋼片を、デスケーリング処理する直前に加熱処理する際に、加熱処理温度を1000~1150℃とし、前記加熱処理温度での保持時間を1~30分とし、加熱処理雰囲気をH2O[水蒸気]:25~30体積%、O2:1~10体積%を含み残部をN2及び不可避ガス成分とすることを特徴とするスケール剥離性に優れるCr含有鋼の製造方法が開示されている。
特許文献4には、Cr:0.2~4.0質量%を含有する鋼のビレットを燃焼雰囲気加熱炉で加熱、均熱保持したのち、加熱炉外に抽出して熱間圧延する方法において、鋼中のCr濃度をX質量%として、加熱炉内の水蒸気濃度が(4.47X+17.1)vol.%以上であり、かつ、水蒸気濃度と加熱炉内の酸素濃度(vol.%)との比が10以上に調整された雰囲気中において、1100℃未満の温度下で、10分以上均熱保持することを特徴とするデスケーリング性のよい高Cr含有冷圧用鋼材の製法が開示されている。 Patent Document 4 describes a method in which a steel billet containing Cr: 0.2 to 4.0% by mass is heated in a combustion atmosphere heating furnace, kept uniformly heated, and then extracted outside the heating furnace and hot rolled. , assuming that the Cr concentration in the steel is X% by mass, the water vapor concentration in the heating furnace is (4.47X+17.1) vol. % or more, and in an atmosphere where the ratio of water vapor concentration to oxygen concentration (vol.%) in the heating furnace is adjusted to 10 or more, soaking is maintained at a temperature of less than 1100°C for 10 minutes or more. A method for producing a high Cr-containing cold-pressing steel material with good descaling properties is disclosed.
特許文献5には、C:0.4~0.8質量%、Si:1.0~2.5質量%、Mn:0.2~1質量%、P:0質量%超、0.05質量%以下、S:0質量%超、0.05質量%以下、Cr:0.6~2質量%、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼線であって、前記鋼線表面の鉄酸化物スケール中に占める比率が、FeO:10~60体積%、Fe2O3:0体積%超、15体積%以下、残部:Fe3O4およびFe2SiO4を満足し、前記鉄酸化物スケールの平均厚さが0.3~2.0μmであり、且つ、前記鉄酸化物スケールの平均結晶粒径が0.2μm以下であることを特徴とするコイリング性に優れた鋼線が開示されている。
特許文献6には、C:0.05~1.2質量%、Si:0.01~0.50質量%、Mn:0.1~1.5質量%、P:0.02質量%以下(0%を含む)、S:0.02質量%以下(0%を含む)、N:0.005質量%以下(0%を含む)を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼の表面に、内層スケールとしてランダムな方位を有する微細結晶粒からなるFeO層が形成され、前記内層スケールのFeO層と鋼の界面に厚み:0.01~1.0μmのFe2SiO4層が形成され、前記内層スケールの厚みがスケール全体厚みの1~40%であることを特徴とする鋼線材が開示されている。 Patent Document 6 describes C: 0.05 to 1.2 mass%, Si: 0.01 to 0.50 mass%, Mn: 0.1 to 1.5 mass%, P: 0.02 mass% or less. (including 0%), S: 0.02% by mass or less (including 0%), N: 0.005% by mass or less (including 0%), and the balance consists of iron and inevitable impurities. An FeO layer consisting of fine crystal grains with random orientation is formed as an inner scale on the surface of the steel, and a 4- layer Fe 2 SiO layer with a thickness of 0.01 to 1.0 μm is formed at the interface between the inner scale FeO layer and the steel. Disclosed is a steel wire rod characterized in that the thickness of the inner layer scale is 1 to 40% of the total thickness of the scale.
棒鋼の製造の完了から棒鋼の加工の開始までの期間において、棒鋼の表面に赤錆が生じる場合がある。棒鋼の需要家からは、赤錆の抑制が求められている。本発明者ら検討したところ、赤錆の発生箇所においてスケールの剥離が生じていることが明らかになった。 During the period from the completion of manufacturing the steel bar to the start of processing the steel bar, red rust may occur on the surface of the steel bar. Customers of steel bars are demanding that red rust be suppressed. Upon investigation by the present inventors, it became clear that scale exfoliation occurs at locations where red rust occurs.
スケールの剥離を抑制するための手段について、先行技術では十分な検討がされていない。例えば特許文献1~5の技術においては、スケール剥離性を向上することが課題とされている。スケールの剥離を抑制する手段、又はスケール剥離部の耐食性を向上させるための手段について、これらの特許文献には何ら開示されていない。
In the prior art, sufficient consideration has not been given to means for suppressing scale peeling. For example, in the techniques disclosed in
特許文献6の技術は、熱間圧延後の冷却中や保管・搬送時にはスケールが剥離しにくく、メカニカルデスケーリング時にはスケール剥離性が良くてメカニカルデスケーリング性に優れている鋼線材を提供することを課題としている。しかしながら特許文献6は、鋼線材に関するものである。特許文献6に記載された、鋼線材のスケール剥離を抑制するための製造条件を、棒鋼に適用することはできない。また、特許文献6の技術の実施例では、鋼線材の製造が完了した時点でのスケール剥離率しか評価されていない。特許文献6の技術が、鋼線材の保管・搬送時におけるスケール剥離を抑制可能であるか否か、特許文献6の実施例からは判断することができない。 The technology of Patent Document 6 aims to provide a steel wire rod that is difficult to peel off scale during cooling after hot rolling or during storage and transportation, has good scale peeling properties during mechanical descaling, and has excellent mechanical descaling properties. This is an issue. However, Patent Document 6 relates to steel wire rods. The manufacturing conditions for suppressing scale peeling of steel wire rods described in Patent Document 6 cannot be applied to steel bars. Moreover, in the example of the technique of Patent Document 6, the scale peeling rate is only evaluated at the time when manufacturing of the steel wire rod is completed. It cannot be determined from the examples of Patent Document 6 whether the technology of Patent Document 6 can suppress scale peeling during storage and transportation of steel wire rods.
以上の事情に鑑みて、本発明は、製造の完了から加工の開始までの期間において赤錆の発生を抑制可能な棒鋼を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a steel bar that can suppress the occurrence of red rust during the period from the completion of manufacturing to the start of processing.
本発明の要旨は以下の通りである。 The gist of the invention is as follows.
(1)本発明の一態様に係る棒鋼は、母相と、前記母相の表面を覆う、Si、Cr、Fe、及びOを含む層と、を備え、前記母相が、単位質量%で、C:0.10~0.30%、Si:0.51~2.40%、Mn:0.50~1.50%、P:0.050%以下、S:0.050%以下、Cr:0.05~2.00%、Al:0.010~0.100%、N:0.003~0.030%、及びO:0.0050%以下を含有し、残部が鉄及び不純物からなり、前記層のCr/Si質量濃度比が0.10以上である。
(2)上記(1)に記載の棒鋼では、好ましくは、前記母相が、さらに、単位質量%で、Mo:0.50%以下、Cu:0.50%以下、Ni:0.50%以下、W:0.500%以下、V:0.50%以下、Bi:0.10%以下、Co:0.500%以下、Nb:0.10%以下、Ti:0.20%以下、Ca:0.0015%以下、Pb:0.09%以下、Sn:0.10%以下、及びB:0.007%以下、のうち1種以上を含有する。
(3)上記(2)に記載の棒鋼では、好ましくは、前記母相が、単位質量%で、Bi:0.10%以下、Pb:0.09%以下、Sn:0.10%以下、及びCa:0.0015%以下のうち1種以上を含有する。
(4)上記(2)に記載の棒鋼では、好ましくは、前記母相が、単位質量%で、Mo:0.50%以下、W:0.500%以下、B:0.007%以下、Cu:0.50%以下、Ni:0.50%以下、及びCo:0.500%以下、のうち1種以上を含有する。
(5)上記(2)に記載の棒鋼では、好ましくは、前記母相が、単位質量%で、Ti:0.20%以下、Nb:0.10%以下、及びV:0.50%以下、のうち1種以上を含有する。
(6)上記(1)~(5)のいずれか一項に記載の棒鋼は、好ましくは、前記層を覆うスケール層をさらに備える。
(1) A steel bar according to one aspect of the present invention includes a parent phase and a layer containing Si, Cr, Fe, and O that covers the surface of the parent phase, wherein the parent phase is , C: 0.10 to 0.30%, Si: 0.51 to 2.40%, Mn: 0.50 to 1.50%, P: 0.050% or less, S: 0.050% or less, Contains Cr: 0.05-2.00%, Al: 0.010-0.100%, N: 0.003-0.030%, and O: 0.0050% or less, with the balance being iron and impurities. The layer has a Cr/Si mass concentration ratio of 0.10 or more.
(2) In the steel bar according to (1) above, preferably, the parent phase further contains, in unit mass %, Mo: 0.50% or less, Cu: 0.50% or less, and Ni: 0.50%. Below, W: 0.500% or less, V: 0.50% or less, Bi: 0.10% or less, Co: 0.500% or less, Nb: 0.10% or less, Ti: 0.20% or less, Contains one or more of Ca: 0.0015% or less, Pb: 0.09% or less, Sn: 0.10% or less, and B: 0.007% or less.
(3) In the steel bar according to (2) above, preferably, the parent phase, in unit mass %, Bi: 0.10% or less, Pb: 0.09% or less, Sn: 0.10% or less, and Ca: 0.0015% or less.
(4) In the steel bar according to (2) above, preferably, the parent phase, in unit mass %, Mo: 0.50% or less, W: 0.500% or less, B: 0.007% or less, Contains one or more of Cu: 0.50% or less, Ni: 0.50% or less, and Co: 0.500% or less.
(5) In the steel bar according to (2) above, preferably, the parent phase contains, in unit mass %, Ti: 0.20% or less, Nb: 0.10% or less, and V: 0.50% or less. Contains one or more of the following.
(6) The steel bar according to any one of (1) to (5) above preferably further includes a scale layer covering the layer.
本発明によれば、製造の完了から加工の開始までの期間において赤錆の発生を抑制可能な棒鋼を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a steel bar that can suppress the occurrence of red rust during the period from the completion of manufacturing to the start of processing.
本発明の一態様に係る棒鋼1は、母相11と、母相11を覆う、Si、Cr、Fe、及びOを含む層(鉄系酸化物層12)と、を備え、母相11が所定の化学成分を有し、鉄系酸化物層12のCr/Si質量濃度比が0.10以上である。まず、本実施形態に係る棒鋼に想到するための技術知見について説明する。
A
本発明者らは、スケール層13と母相11との界面のミクロ観察及び組成分析を実施した。その結果、スケール層13と母相11との界面に、Si、Cr、Fe、及びOを含む層(鉄系酸化物層12)が形成されていることがわかった。また、鉄系酸化物層12にCrが濃化する場合があることを本発明者らは知見した。加えて、Crが濃化した鉄系酸化物層12が形成された棒鋼1は、耐食性に優れることを本発明者らは知見した。
The present inventors conducted microscopic observation and compositional analysis of the interface between the
スケール層13は棒鋼1から剥離しやすい一方で、鉄系酸化物層12は棒鋼1から剥離し難い。本発明者らは、スケール層13の剥離箇所において鉄系酸化物層12が残存していることを確認した。本発明者らは、Crが濃化した鉄系酸化物層12によって、スケール層13が剥離した箇所の耐食性が高められていると推定している。
While the
さらに発明者らは、鉄系酸化物層12にCrを濃化させる方法について一層の検討を重ねた。その結果、熱間圧延前の鋼片のCr量を所定範囲内とし、且つ熱間圧延の粗圧延段階における圧延条件、及び熱間圧延の終了後の冷却条件を最適化することにより、鉄系酸化物層12にCrを濃化させられる旨を知見した。
Furthermore, the inventors have further investigated the method of enriching Cr in the iron-based
次に、本実施形態に係る棒鋼1の具体的な構成について説明する。以下、元素の含有量の単位「質量%」は、単に「%」と記載する。
Next, a specific configuration of the
本発明の一態様に係る棒鋼1は少なくとも、母相11と、母相11を覆う鉄系酸化物層12と、を備える。母相11は、地鉄とも称される。母相11は、以下に説明する化学成分を有する鋼である。母相11に含まれるSi及びCrは、鉄系酸化物層12の構成に大きく影響する。その他の元素は、鉄系酸化物層12の構成及び棒鋼の耐食性に直接的に影響しないが、棒鋼1の機械特性等を高めるために用いられる。
A
(C:0.10~0.30%)
Cは、鋼の強度を高める。Cが不足すると、棒鋼の硬さ、及び引張強さなどが損なわれる。従って、C含有量を0.10%以上とする。C含有量は0.12%以上、0.14%以上、0.16%以上であってもよい。
(C: 0.10-0.30%)
C increases the strength of steel. If C is insufficient, the hardness, tensile strength, etc. of the steel bar will be impaired. Therefore, the C content is set to 0.10% or more. The C content may be 0.12% or more, 0.14% or more, or 0.16% or more.
一方、C含有量が過剰であると、棒鋼の硬さが過剰となり、棒鋼の切削性が損なわれる。従って、C含有量を0.30%以下とする。C含有量は0.28%以下、0.26%以下、又は0.25%以下であってもよい。 On the other hand, if the C content is excessive, the hardness of the steel bar will be excessive, and the machinability of the steel bar will be impaired. Therefore, the C content is set to 0.30% or less. The C content may be 0.28% or less, 0.26% or less, or 0.25% or less.
(Si:0.51~2.40%)
Siは、母相11を覆う鉄系酸化物層12を形成し、棒鋼1の耐食性を高める。また、Siは鋼の強度を高める。従って、Si含有量を0.51%以上とする。Si含有量は0.60%以上、0.80%以上、又は1.00%以上であってもよい。
(Si: 0.51-2.40%)
Si forms an iron-based
一方、Si含有量が過剰であると、棒鋼の硬さが過剰となり、棒鋼の切断性、切削性、及び製造性が損なわれる。従って、Si含有量を2.40%以下とする。Si含有量を2.00%以下、1.80%以下、又は1.60%以下としてもよい。 On the other hand, if the Si content is excessive, the hardness of the steel bar will be excessive, and the cuttability, machinability, and manufacturability of the steel bar will be impaired. Therefore, the Si content is set to 2.40% or less. The Si content may be 2.00% or less, 1.80% or less, or 1.60% or less.
(Mn:0.50~1.50%)
Mnは鋼の強度を高める。Mnが不足すると、棒鋼の硬さ、及び引張強さなどが損なわれる。従って、Mn含有量を0.50%以上とする。Mn含有量は0.55%以上、0.60%以上、0.70%以上であってもよい。
(Mn: 0.50-1.50%)
Mn increases the strength of steel. If Mn is insufficient, the hardness, tensile strength, etc. of the steel bar will be impaired. Therefore, the Mn content is set to 0.50% or more. The Mn content may be 0.55% or more, 0.60% or more, or 0.70% or more.
一方、過剰な量のMnは、棒鋼の浸炭処理を妨げる場合がある。棒鋼を浸炭処理部品の材料として用いる場合、過剰な量のMnは、浸炭処理後の部品の表面の残留オーステナイト量を増加させて、部品の表面硬さを低下させて、部品の疲労強度を低下させることがある。従って、Mn含有量を1.50%以下とする。Mn含有量は1.45%以下、1.40%以下、又は1.35%以下であってもよい。 On the other hand, an excessive amount of Mn may interfere with carburizing treatment of the steel bar. When a steel bar is used as a material for carburized parts, an excessive amount of Mn increases the amount of retained austenite on the surface of the part after carburizing, reduces the surface hardness of the part, and reduces the fatigue strength of the part. Sometimes I let it happen. Therefore, the Mn content is set to 1.50% or less. The Mn content may be 1.45% or less, 1.40% or less, or 1.35% or less.
(P:0.050%以下)
Pは不純物として母相に混入する成分である。P含有量が過剰であると、鋼材の機械特性が損なわれる。従って、P含有量を0.050%以下とする。P含有量は0.040%以下、0.030%以下、又は0.020%以下であってもよい。
(P: 0.050% or less)
P is a component mixed into the matrix as an impurity. Excessive P content impairs the mechanical properties of the steel material. Therefore, the P content is set to 0.050% or less. The P content may be 0.040% or less, 0.030% or less, or 0.020% or less.
Pは、棒鋼の耐食性を向上させるために必要とされない。従って、P含有量は低いほど好ましく、0%であってもよい。ただし、P含有量を下げるほど、精錬コストが増大する。精錬コストを軽減するために、P含有量を0%超、0.001%以上、又は0.005%以上としてもよい。 P is not required to improve the corrosion resistance of the steel bar. Therefore, the P content is preferably as low as possible, and may be 0%. However, the lower the P content, the higher the refining cost. In order to reduce refining costs, the P content may be greater than 0%, 0.001% or more, or 0.005% or more.
(S:0.050%以下)
Sは不純物として母相に混入する成分である。S含有量が過剰であると、母相に粗大な介在物が生じ、鋼材の機械特性が損なわれる。従って、S含有量を0.050%以下とする。S含有量は0.040%以下、0.030%以下、又は0.020%以下であってもよい。
(S: 0.050% or less)
S is a component mixed into the matrix as an impurity. If the S content is excessive, coarse inclusions will occur in the matrix, impairing the mechanical properties of the steel material. Therefore, the S content is set to 0.050% or less. The S content may be 0.040% or less, 0.030% or less, or 0.020% or less.
Sは、棒鋼の耐食性を向上させるために必要とされない。従って、S含有量は低いほど好ましく、0%であってもよい。ただし、S含有量を下げるほど、精錬コストが増大する。精錬コストを軽減するために、S含有量を0%超、0.001%以上、又は0.005%以上としてもよい。 S is not required to improve the corrosion resistance of the steel bar. Therefore, the S content is preferably as low as possible, and may be 0%. However, the lower the S content, the higher the refining cost. In order to reduce refining costs, the S content may be greater than 0%, 0.001% or more, or 0.005% or more.
(Cr:0.05~2.00%)
Crは、母相11を覆う鉄系酸化物層12に濃化して、鉄系酸化物層12の耐食性を高める。これにより、Crは、棒鋼1の耐食性を飛躍的に高める。さらに、Crは鋼の焼戻し軟化抵抗を高め、鋼の面疲労強度を向上させる。従って、Cr含有量を0.05%以上とする。Cr含有量を0.10%以上、0.20%以上、0.50%以上、又は1.00%以上としてもよい。
(Cr: 0.05-2.00%)
Cr concentrates in the iron-based
一方、Cr含有量が過剰であると、上述の効果が飽和する一方で、鋼材の硬さを高めてしまい製造コストが増大する。従って、Cr含有量を2.00%以下とする。Cr含有量を1.80%以下、1.50%以下、1.20%以下、0.50%以下又は0.30%以下としてもよい。 On the other hand, if the Cr content is excessive, the above-mentioned effects are saturated, but the hardness of the steel material is increased, leading to an increase in manufacturing cost. Therefore, the Cr content is set to 2.00% or less. The Cr content may be 1.80% or less, 1.50% or less, 1.20% or less, 0.50% or less, or 0.30% or less.
(Al:0.010~0.100%)
Alは、微細な介在物を形成し、γ粒を微細化する。従って、Al含有量を0.010%以上とする。Al含有量を0.015%以上、又は0.020%以上としてもよい。
(Al: 0.010-0.100%)
Al forms fine inclusions and refines the γ grains. Therefore, the Al content is set to 0.010% or more. The Al content may be 0.015% or more, or 0.020% or more.
一方、Al含有量が過剰であると、母相に粗大な介在物が生成し、棒鋼の機械特性が損なわれる。従って、Al含有量を0.100%以下とする。Al含有量を0.090%以下、0.080%以下、0.070%以下、0.050%以下、0.040%以下、又は0.030%以下としてもよい。 On the other hand, if the Al content is excessive, coarse inclusions are generated in the matrix, impairing the mechanical properties of the steel bar. Therefore, the Al content is set to 0.100% or less. The Al content may be 0.090% or less, 0.080% or less, 0.070% or less, 0.050% or less, 0.040% or less, or 0.030% or less.
(N:0.003~0.030%)
Nは、母相の結晶粒を微細化する。従って、N含有量を0.003%以上とする。N含有量を0.005%以上、0.010%以上、又は0.015%以上としてもよい。
(N: 0.003-0.030%)
N refines the crystal grains of the parent phase. Therefore, the N content is set to 0.003% or more. The N content may be 0.005% or more, 0.010% or more, or 0.015% or more.
一方、N含有量が過剰であると、母相の高温延性が損なわれ、棒鋼の製造歩留まりが低下する。従って、N含有量を0.030%以下とする。N含有量を0.028%以下、0.025%以下、又は0.020%以下としてもよい。 On the other hand, if the N content is excessive, the high-temperature ductility of the matrix is impaired, and the manufacturing yield of the steel bar is reduced. Therefore, the N content is set to 0.030% or less. The N content may be 0.028% or less, 0.025% or less, or 0.020% or less.
(O:0.0050%以下)
Oは不純物として母相に混入する成分である。O含有量が過剰であると、母相に粗大な酸化物が生じ、鋼材の機械特性が損なわれる。従って、O含有量を0.0050%以下とする。O含有量は0.0040%以下、0.0030%以下、又は0.0020%以下であってもよい。
(O: 0.0050% or less)
O is a component mixed into the parent phase as an impurity. If the O content is excessive, coarse oxides are generated in the matrix, impairing the mechanical properties of the steel material. Therefore, the O content is set to 0.0050% or less. The O content may be 0.0040% or less, 0.0030% or less, or 0.0020% or less.
Oは、棒鋼の耐食性を向上させるために必要とされない。従って、O含有量は低いほど好ましく、0%であってもよい。ただし、O含有量を下げるほど、精錬コストが増大する。精錬コストを軽減するために、O含有量を0%超、0.0001%以上、又は0.0005%以上としてもよい。 O is not required to improve the corrosion resistance of the steel bar. Therefore, the O content is preferably as low as possible, and may be 0%. However, the lower the O content, the higher the refining cost. In order to reduce refining costs, the O content may be greater than 0%, 0.0001% or more, or 0.0005% or more.
(残部:鉄及び不純物)
母相の化学成分の残部は、鉄及び不純物である。不純物とは、例えば鋼材を工業的に製造する際に、鉱石若しくはスクラップ等のような原料、又は製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本実施形態に係る棒鋼に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
(Remainder: iron and impurities)
The remainder of the chemical components of the matrix are iron and impurities. Impurities are components that are mixed in by raw materials such as ore or scrap, or various factors in the manufacturing process, for example, when steel materials are manufactured industrially, and do not have an adverse effect on the steel bar according to the present embodiment. means permissible within range.
母相が、以下に挙げる任意元素のうち1種以上をさらに含有してもよい。これにより、棒鋼の特性が一層良好となる。ただし、以下に挙げる任意元素は、本実施形態に係る棒鋼の課題を解決するために必須ではない。従って、以下に挙げる任意元素の下限値は0%であってもよい。 The parent phase may further contain one or more of the arbitrary elements listed below. This makes the properties of the steel bar even better. However, the arbitrary elements listed below are not essential for solving the problems of the steel bar according to this embodiment. Therefore, the lower limit of the arbitrary elements listed below may be 0%.
(Mo:好ましくは0%超0.50%以下)
Moは鋼の焼入れ性を高める。従って、Mo含有量を0%超、0.10%以上、又は0.15%以上としてもよい。
(Mo: preferably more than 0% and 0.50% or less)
Mo improves the hardenability of steel. Therefore, the Mo content may be set to more than 0%, 0.10% or more, or 0.15% or more.
一方、Mo含有量を0.50%以下とすることにより、鋼の過剰な硬化を回避して、棒鋼の加工性を高めることができる。従って、Mo含有量を0.50%以下、0.40%以下、又は0.30%以下としてもよい。 On the other hand, by setting the Mo content to 0.50% or less, excessive hardening of the steel can be avoided and the workability of the steel bar can be improved. Therefore, the Mo content may be set to 0.50% or less, 0.40% or less, or 0.30% or less.
(Cu:好ましくは0%超0.50%以下)
Cuは鋼の焼入れ性を高める。従って、Cu含有量を0%超、0.10%以上、又は0.15%以上としてもよい。
(Cu: preferably more than 0% and 0.50% or less)
Cu improves the hardenability of steel. Therefore, the Cu content may be more than 0%, 0.10% or more, or 0.15% or more.
一方、Cu含有量を0.50%以下とすることにより、鋼の過剰な硬化を回避して、棒鋼の加工性を高めることができる。従って、Cu含有量を0.50%以下、0.40%以下、又は0.30%以下としてもよい。 On the other hand, by setting the Cu content to 0.50% or less, excessive hardening of the steel can be avoided and the workability of the steel bar can be improved. Therefore, the Cu content may be set to 0.50% or less, 0.40% or less, or 0.30% or less.
(Ni:好ましくは0%超0.50%以下)
Niは鋼の焼入れ性を高める。従って、Ni含有量を0%超、0.10%以上、又は0.15%以上としてもよい。
(Ni: preferably more than 0% and 0.50% or less)
Ni improves the hardenability of steel. Therefore, the Ni content may be more than 0%, 0.10% or more, or 0.15% or more.
一方、Ni含有量を0.50%以下とすることにより、鋼の過剰な硬化を回避して、棒鋼の加工性を高めることができる。従って、Ni含有量を0.50%以下、0.40%以下、又は0.30%以下としてもよい。 On the other hand, by setting the Ni content to 0.50% or less, excessive hardening of the steel can be avoided and the workability of the steel bar can be improved. Therefore, the Ni content may be set to 0.50% or less, 0.40% or less, or 0.30% or less.
(W:好ましくは0%超0.500%以下)
Wは鋼の焼入れ性を高める。従って、W含有量を0%超、0.100%以上、又は0.150%以上としてもよい。
(W: Preferably more than 0% and 0.500% or less)
W increases the hardenability of steel. Therefore, the W content may be set to more than 0%, 0.100% or more, or 0.150% or more.
一方、W含有量を0.500%以下とすることにより、鋼の過剰な硬化を回避して、棒鋼の加工性を高めることができる。従って、W含有量を0.500%以下、0.400%以下、又は0.300%以下としてもよい。 On the other hand, by setting the W content to 0.500% or less, excessive hardening of the steel can be avoided and the workability of the steel bar can be improved. Therefore, the W content may be set to 0.500% or less, 0.400% or less, or 0.300% or less.
(V:好ましくは0%超0.50%以下)
Vは微細な炭化物、窒化物、及び/又は炭窒化物を形成する。これにより、Vは結晶粒成長を抑制し、組織の微細均質化に寄与し、棒鋼の疲労特性を改善する。従って、V含有量を0%超、0.10%以上、又は0.15%以上としてもよい。
(V: preferably more than 0% and 0.50% or less)
V forms fine carbides, nitrides, and/or carbonitrides. As a result, V suppresses grain growth, contributes to fine homogenization of the structure, and improves the fatigue properties of the steel bar. Therefore, the V content may be more than 0%, 0.10% or more, or 0.15% or more.
一方、V含有量を0.50%以下とすることにより、硬質な粗大炭化物の生成を抑制し、棒鋼の被削性を確保することができる。従って、V含有量を0.50%以下、0.40%以下、又は0.30%以下としてもよい。 On the other hand, by controlling the V content to 0.50% or less, the formation of hard coarse carbides can be suppressed and the machinability of the steel bar can be ensured. Therefore, the V content may be set to 0.50% or less, 0.40% or less, or 0.30% or less.
(Bi:好ましくは0%超0.10%以下)
Biは鋼の被削性を向上させる。従って、B含有量を0%超、0.01%以上、又は0.03%以上としてもよい。
(Bi: preferably more than 0% and 0.10% or less)
Bi improves the machinability of steel. Therefore, the B content may be greater than 0%, 0.01% or more, or 0.03% or more.
一方、Bi含有量を0.10%以下とすることにより、棒鋼の圧延時に割れ発生を抑制することができる。従って、B含有量を0.10%以下、0.08%以下、又は0.05%以下としてもよい。 On the other hand, by setting the Bi content to 0.10% or less, it is possible to suppress the occurrence of cracks during rolling of the steel bar. Therefore, the B content may be set to 0.10% or less, 0.08% or less, or 0.05% or less.
(Co:好ましくは0%超0.500%以下)
Coは鋼の焼入れ性を高める。従って、Co含有量を0%超、0.100%以上、又は0.150%以上としてもよい。
(Co: preferably more than 0% and 0.500% or less)
Co improves the hardenability of steel. Therefore, the Co content may be set to more than 0%, 0.100% or more, or 0.150% or more.
一方、Co含有量を0.500%以下とすることにより、鋼の過剰な硬化を回避して、棒鋼の加工性を高めることができる。従って、Co含有量を0.500%以下、0.400%以下、又は0.300%以下としてもよい。 On the other hand, by setting the Co content to 0.500% or less, excessive hardening of the steel can be avoided and the workability of the steel bar can be improved. Therefore, the Co content may be set to 0.500% or less, 0.400% or less, or 0.300% or less.
(Nb:好ましくは0%超0.10%以下)
Nbは微細な炭化物、窒化物、及び/又は炭窒化物を形成する。これにより、Nbは結晶粒成長を抑制し、組織の微細均質化に寄与し、棒鋼の疲労特性を改善する。従って、Nb含有量を0%超、0.01%以上、又は0.03%以上としてもよい。
(Nb: preferably more than 0% and 0.10% or less)
Nb forms fine carbides, nitrides, and/or carbonitrides. As a result, Nb suppresses grain growth, contributes to fine homogenization of the structure, and improves the fatigue properties of the steel bar. Therefore, the Nb content may be greater than 0%, 0.01% or more, or 0.03% or more.
一方、Nb含有量を0.10%以下とすることにより、硬質な粗大炭化物の生成を抑制し、棒鋼の被削性を確保することができる。従って、Nb含有量を0.10%以下、0.08%以下、又は0.05%以下としてもよい。 On the other hand, by controlling the Nb content to 0.10% or less, the formation of hard coarse carbides can be suppressed and the machinability of the steel bar can be ensured. Therefore, the Nb content may be set to 0.10% or less, 0.08% or less, or 0.05% or less.
(Ti:好ましくは0%超0.20%以下)
Tiは微細な炭化物、窒化物、及び/又は炭窒化物を形成する。これにより、Tiは結晶粒成長を抑制し、組織の微細均質化に寄与し、棒鋼の疲労特性を改善する。従って、Ti含有量を0%超、0.01%以上、又は0.03%以上としてもよい。
(Ti: preferably more than 0% and 0.20% or less)
Ti forms fine carbides, nitrides, and/or carbonitrides. As a result, Ti suppresses grain growth, contributes to fine homogenization of the structure, and improves the fatigue properties of the steel bar. Therefore, the Ti content may be more than 0%, 0.01% or more, or 0.03% or more.
一方、Ti含有量を0.20%以下とすることにより、硬質な粗大炭化物の生成を抑制し、棒鋼の被削性を確保することができる。従って、Ti含有量を0.20%以下、0.18%以下、又は0.15%以下としてもよい。 On the other hand, by setting the Ti content to 0.20% or less, the formation of hard coarse carbides can be suppressed and the machinability of the steel bar can be ensured. Therefore, the Ti content may be set to 0.20% or less, 0.18% or less, or 0.15% or less.
(Ca:好ましくは0%超0.0015%以下)
Caは鋼の被削性を向上させる。従って、Ca含有量を0%超、0.0002%以上、又は0.0005%以上としてもよい。
(Ca: preferably more than 0% and 0.0015% or less)
Ca improves the machinability of steel. Therefore, the Ca content may be greater than 0%, 0.0002% or more, or 0.0005% or more.
一方、Ca含有量を0.0015%以下とすることにより、鋼の疲労強度を向上させることができる。従って、Ca含有量を0.0015%以下、0.0012%以下、又は0.0010%以下としてもよい。 On the other hand, by setting the Ca content to 0.0015% or less, the fatigue strength of steel can be improved. Therefore, the Ca content may be set to 0.0015% or less, 0.0012% or less, or 0.0010% or less.
(Pb:好ましくは0%超0.09%以下)
Pbは鋼の被削性を向上させる。従って、Pb含有量を0%超、0.01%以上、又は0.03%以上としてもよい。
(Pb: preferably more than 0% and 0.09% or less)
Pb improves the machinability of steel. Therefore, the Pb content may be greater than 0%, 0.01% or more, or 0.03% or more.
一方、Pb含有量を0.09%以下とすることにより、鋼の鍛造性を向上させることができる。従って、Pb含有量を0.09%以下、0.06%以下、又は0.05%以下としてもよい。 On the other hand, by setting the Pb content to 0.09% or less, the forgeability of steel can be improved. Therefore, the Pb content may be set to 0.09% or less, 0.06% or less, or 0.05% or less.
(Sn:好ましくは0%超0.10%以下)
Snは鋼の被削性を向上させる。従って、Sn含有量を0%超、0.01%以上、又は0.03%以上としてもよい。
(Sn: preferably more than 0% and 0.10% or less)
Sn improves the machinability of steel. Therefore, the Sn content may be more than 0%, 0.01% or more, or 0.03% or more.
一方、Sn含有量を0.10%以上の場合、熱間鍛造割れを発生させる。従って、Sn含有量を0.10%以下、0.08%以下、又は0.05%以下としてもよい。 On the other hand, when the Sn content is 0.10% or more, hot forging cracks occur. Therefore, the Sn content may be set to 0.10% or less, 0.08% or less, or 0.05% or less.
(B:好ましくは0%超0.007%以下)
Bは鋼の焼入れ性を高める。従って、B含有量を0%超、0.001%以上、又は0.002%以上としてもよい。
(B: Preferably more than 0% and 0.007% or less)
B increases the hardenability of steel. Therefore, the B content may be set to more than 0%, 0.001% or more, or 0.002% or more.
一方、B含有量を0.007%以下とすることにより、上述の効果の飽和を回避し、鋼の原材料のコストを低減することができる。従って、B含有量を0.007%以下、0.006%以下、又は0.005%以下としてもよい。 On the other hand, by setting the B content to 0.007% or less, saturation of the above-mentioned effects can be avoided and the cost of raw materials for steel can be reduced. Therefore, the B content may be set to 0.007% or less, 0.006% or less, or 0.005% or less.
母相の化学成分の測定方法は特に限定されない。例えば、JIS G 1201:2014に規定される分析方法等を、母相の化学成分を特定するために用いることができる。 The method for measuring the chemical components of the matrix is not particularly limited. For example, an analysis method defined in JIS G 1201:2014 can be used to identify the chemical components of the matrix.
(鉄系酸化物層12)
Si、Cr、Fe、及びOを含む層(鉄系酸化物層12)は、母相11の表面を覆うように形成されている。鉄系酸化物層12に含まれるFe及びSiは、母相11に含まれるFe及びSiに由来している。棒鋼1は、スラブを熱間で棒鋼圧延することによって製造される。この熱間圧延の後の冷却の際に、鋼の表面が酸化することにより鉄系酸化物層12が形成される。
なお、武田ら「鉄鋼1次スケールの構造・密着性に及ぼすSi濃度の影響」(神戸製鋼技報 Vol.55 No.1(Apr.2005)p31)には、「鋼の高温酸化においては,Siがスケールの成長速度やその性状に影響を及ぼすことが知られている。鋼材中のSiは,合金表面にSiO2を形成し,その後FeOと反応してFe2SiO4(ファイヤライト)を形成する」と記載されている。本実施形態に係る棒鋼1の鉄系酸化物層12は、Siを含む母相11の表面に形成されているので、ファイヤライトを含む層であると推定される。ただし、本実施形態に係る棒鋼1の鉄系酸化物層12は、Crを含有するので、当該文献に記載のスケールと同一ではない。
(Iron-based oxide layer 12)
A layer containing Si, Cr, Fe, and O (iron-based oxide layer 12) is formed to cover the surface of the
In addition, Takeda et al., "Effect of Si concentration on the structure and adhesion of the primary scale of steel" (Kobe Steel Technical Report Vol. 55 No. 1 (Apr. 2005) p. 31) states, "In high-temperature oxidation of steel, It is known that Si affects the growth rate of scale and its properties.Si in steel forms SiO 2 on the alloy surface, and then reacts with FeO to form Fe 2 SiO 4 (fayalite). "to form." Since the iron-based
(鉄系酸化物層12のCr/Si質量濃度比:0.10以上)
また、本実施形態に係る棒鋼1の鉄系酸化物層12は、Crを含有している。Crは鉄系酸化物層12の耐食性を向上させて、鉄系酸化物層12に覆われた母相11の腐食を防ぎ、赤錆の発生を抑制する。Fe及びSiと同様に、鉄系酸化物層12に含まれるCrも、母相11に含まれるCrに由来している。
(Cr/Si mass concentration ratio of iron-based oxide layer 12: 0.10 or more)
Moreover, the iron-based
本実施形態に係る棒鋼1の鉄系酸化物層12においては、Cr濃度及びSi濃度の比率が規定される。具体的には、鉄系酸化物層12のCr/Si質量濃度比が0.10以上である。鉄系酸化物層12のCr/Si質量濃度比は、鉄系酸化物層12におけるCrの濃化指標である。鉄系酸化物層12のCr/Si質量濃度比を0.10以上とすることにより、棒鋼1の耐食性を確保することができる。鉄系酸化物層12のCr/Si質量濃度比を0.50以上、1.00以上、又は5.00以上としてもよい。
In the iron-based
鉄系酸化物層12のCr/Si質量濃度比は高いほど好ましい。従って、鉄系酸化物層12のCr/Si質量濃度比の上限値は特に限定されない。本発明者らの調査結果によれば、鉄系酸化物層におけるCr/Si質量濃度比は、母相のCr/Si質量濃度比とは必ずしも一致していなかった。上述した母相の化学成分を考慮すると、母相のCr/Si質量濃度比は最大で3.92である一方で、鉄系酸化物層12のCr/Si質量濃度比は、24を超えることもある。しかしながら、母相のCrの上限値を考慮して、鉄系酸化物層12のCr/Si質量濃度比を40以下、35以下、又は30以下としてもよい。
The higher the Cr/Si mass concentration ratio of the iron-based
鉄系酸化物層のCr/Si質量濃度比は、以下の手順に従うEPMA成分分析によって特定される。 The Cr/Si mass concentration ratio of the iron-based oxide layer is determined by EPMA component analysis according to the following procedure.
まず、棒鋼を断面観察用樹脂5に包埋して、切断する。切断面は、棒鋼1の長手方向に垂直であることが望ましい。しかしながら、鉄系酸化物層12が薄い場合は、切断面における鉄系酸化物層12の見かけ上の厚さを増大させるために、切断面と、棒鋼1の長手方向とがなす角度を90度未満としてもよい。次に、切断面を研磨する。そして、EPMAを用いて切断面を観察して、鉄系酸化物層12の位置を特定する。
First, a steel bar is embedded in
次に、鉄系酸化物層12のSi濃度、Fe濃度、Cr濃度、Mn濃度を線分析する。線分析の手順を、図3、図4、図5A及び図5Bを参照しながら説明する。図3は棒鋼1の斜視図である。図3に示される領域1Cは、棒鋼1の断面における棒鋼1の表面及びその近傍を含む。この領域1Cを拡大観察して、線分析を行う領域を設定する。図4は、領域1Cの拡大図である。図4に示される領域2それぞれにおいて、線分析を実施する。図5A及び図5Bは、領域2の拡大図である。図5Aは、スケール層13が付着していない箇所の拡大図であり、図5Bはスケール層13が付着している箇所の拡大図である。図5A及び図5Bに記載の符号3は線分析の起点であり、符号4は線分析領域である。符号5は、断面観察用樹脂である。
線分析領域の延在方向は、図5A及び図5Bに示されるように、鉄系酸化物層12と母相11との界面に垂直とする。鉄系酸化物層12と母相11との界面には、顕微鏡観察によって視認可能な微細な凹凸が生じている。そのため、鉄系酸化物層12と母相11との界面に垂直な方向は、棒鋼1を肉眼で観察することにより特定される、棒鋼1の表面に垂直な方向とは必ずしも一致しない。
また、線分析領域は少なくとも、母相11及び鉄系酸化物層12の界面から10μm以内の範囲内にある鉄系酸化物層12を含むようにする。この線分析によって、母相11及び鉄系酸化物層12の界面から10μm以内の鉄系酸化物層12における、Si濃度が最大となる位置を特定する。この位置におけるSi濃度及びCr濃度を測定して、Cr濃度をSi濃度で割った値を算出する。鉄系酸化物層12の線分析条件は、以下の通りとする。
・測定倍率 1000倍
・加速電圧 15.0kV
・照射電流 4.993×10-8A
・測定間隔 0.20μm
・測定点の数 500点(線分析長さ100μm)
Next, the Si concentration, Fe concentration, Cr concentration, and Mn concentration of the iron-based
The extending direction of the line analysis region is perpendicular to the interface between the iron-based
Further, the line analysis region is made to include at least the iron-based
・Measurement magnification 1000 times ・Acceleration voltage 15.0kV
・Irradiation current 4.993×10 -8 A
・Measurement interval 0.20μm
・Number of measurement points: 500 points (line analysis length 100 μm)
上述の手段によるCr/Si質量濃度比の測定を、5箇所で実施する。図4に示されるように、線分析を行う領域2の間隔は50μmとする。各領域2において特定されたCr/Si質量濃度比の平均値を、棒鋼1の鉄系酸化物層12のCr/Si質量濃度比とみなす。
Measurement of the Cr/Si mass concentration ratio by the above-mentioned means is carried out at five locations. As shown in FIG. 4, the interval between
鉄系酸化物層12のCr/Si質量濃度比以外の構成、例えば厚さは特に限定されない。鉄系酸化物層12は非常に多くの凹凸を有しており、また、その厚さは不均一である。図1には一様な厚さを有する鉄系酸化物層12が示されているが、ここでは説明の便宜のために凹凸が省略されている。鉄系酸化物層12の厚さを定量的に評価することは極めて難しい。また、本発明者らが種々の鉄系酸化物層12を断面観察したところ、鉄系酸化物層12の厚さが母相11のSi含有量に比例する傾向が定性的に確認された。加えて、鉄系酸化物層12が極めて薄い場合、鉄系酸化物層12に濃化したCrが検出されなくなり、Cr/Si質量濃度比の測定値が0.10以上にならなくなる。換言すると、Cr/Si質量濃度比の測定値が0.10以上である鉄系酸化物層12は、棒鋼1の耐食性を確保するために十分な厚さを自ずと備えている。鉄系酸化物層12が除去されておらず、且つ、母相11のSi含有量が上述の範囲にある限り、棒鋼1は耐食性を確保するために十分な厚さの鉄系酸化物層12を必然的に備える。
鉄系酸化物層12の成分も特に限定されない。鉄系酸化物層12の成分は、母相11の成分に応じた値となることが通常である。鉄系酸化物層12は、母相11の表面が酸化して生じた酸化物層だからである。そのため、母相11の成分が上述の範囲内である限り、鉄系酸化物層12の成分は、自ずとFe及びSiを主成分としたものとなる。
The configuration of the iron-based
The components of the iron-based
(スケール層13)
棒鋼1が、鉄系酸化物層12を覆うスケール層13をさらに備えてもよい。スケール層13は、母相11の腐食を抑制するので、棒鋼1の耐食性を一層向上させる。ただし、スケール層13は棒鋼1から脱落しやすい。また、図1に示されるように、スケール層13が脱落した箇所においても鉄系酸化物層12は残存する。本実施形態に係る棒鋼1においては、鉄系酸化物層12の耐食性が高められているので、スケール層13が脱落した箇所においても母相11の腐食は抑制される。従って、棒鋼1はスケール層13を有しなくともよい。
(Scale layer 13)
The
(棒鋼のその他の構成)
本実施形態に係る棒鋼のその他の構成は特に限定されない。例えば棒鋼の断面形状は特に限定されない。棒鋼の断面形状の例として、円、正方形、長方形、六角形、又は八角形などが挙げられる。棒鋼のサイズも特に限定されない。例えば棒鋼の直径又は円相当径を18mm以上、20mm以上、又は30mm以上としてもよい。棒鋼の直径又は円相当径を180mm以下、150mm以下、又は120mm以下としてもよい。棒鋼は、バーインコイル、即ち熱間圧延した棒鋼を長尺のままコイル状に巻いた鋼材であってもよい。
(Other configurations of steel bars)
Other configurations of the steel bar according to this embodiment are not particularly limited. For example, the cross-sectional shape of the steel bar is not particularly limited. Examples of the cross-sectional shape of the steel bar include a circle, square, rectangle, hexagon, or octagon. The size of the steel bar is also not particularly limited. For example, the diameter or equivalent circle diameter of the steel bar may be 18 mm or more, 20 mm or more, or 30 mm or more. The diameter or equivalent circle diameter of the steel bar may be 180 mm or less, 150 mm or less, or 120 mm or less. The steel bar may be a bar-in-coil, that is, a steel material obtained by winding a long hot-rolled steel bar into a coil shape.
(棒鋼の製造方法)
次に、本発明の別の態様に係る棒鋼の製造方法について説明する。以下に説明される製造方法によれば、Crが濃化した鉄系酸化物層を有する棒鋼を得ることができる。ただし、上述された要件を満たす棒鋼は、その製造方法に関わらず、本実施形態に係る棒鋼とみなされることに留意されたい。即ち、上述された本実施形態に係る棒鋼の範囲は、以下に説明される棒鋼の製造方法によって限定されない。
(Method for producing steel bars)
Next, a method for manufacturing a steel bar according to another aspect of the present invention will be described. According to the manufacturing method described below, a steel bar having a Cr-enriched iron-based oxide layer can be obtained. However, it should be noted that a steel bar that satisfies the above-mentioned requirements is considered to be a steel bar according to the present embodiment, regardless of its manufacturing method. That is, the scope of the steel bar according to the present embodiment described above is not limited by the method of manufacturing the steel bar described below.
本実施形態に係る棒鋼の製造方法は、図2に例示されるように
(S1)鋼片に第一のデスケーリングをする工程と、
(S2)鋼片を粗圧延する工程と、
(S3)鋼片に第二のデスケーリングをする工程と、
(S4)鋼片を仕上圧延して棒鋼を得る工程と、
(S5)棒鋼を冷却する工程と、
を備え、鋼片を、単位質量%で、C:0.10~0.30%、Si:0.51~2.40%、Mn:0.50~1.50%、P:0.050%以下、S:0.050%以下、Cr:0.05~2.00%、Al:0.010~0.100%、N:0.003~0.030%、及びO:0.0050%以下を含有し、残部が鉄及び不純物からなるものとし、粗圧延のパス数を5以上とし、粗圧延の全てのパスにおける圧下率を10%以上30%以下とし、粗圧延の全てのパスにおける圧延温度を950℃以上1100℃以下とし、冷却において、仕上圧延終了温度から500℃までの範囲の平均冷却速度を1.0℃/秒以下とする。
As illustrated in FIG. 2, the method for manufacturing a steel bar according to the present embodiment includes (S1) a step of first descaling a steel piece;
(S2) Rough rolling a steel billet;
(S3) a step of performing second descaling on the steel billet;
(S4) Finish rolling a steel billet to obtain a steel bar;
(S5) A step of cooling the steel bar;
and a steel piece, in unit mass %, C: 0.10 to 0.30%, Si: 0.51 to 2.40%, Mn: 0.50 to 1.50%, P: 0.050 % or less, S: 0.050% or less, Cr: 0.05 to 2.00%, Al: 0.010 to 0.100%, N: 0.003 to 0.030%, and O: 0.0050 % or less, with the balance consisting of iron and impurities, the number of rough rolling passes is 5 or more, the rolling reduction ratio in all passes of rough rolling is 10% or more and 30% or less, and all passes of rough rolling are The rolling temperature is set to 950°C or higher and 1100°C or lower, and the average cooling rate in the range from the finish rolling end temperature to 500°C is set to 1.0°C/second or lower.
まず、本実施形態に係る棒鋼の製造条件の技術思想について説明する。Crが十分に濃化した鉄系酸化物層を形成するためには、以下の2つの要件を満たす製造方法が鋼片に適用される必要がある。
(A)仕上圧延の直前の鋼片が、十分にデスケーリングされている。
(B)仕上圧延の終了後に、鉄系酸化物層が形成される温度域において、棒鋼が徐冷される。
First, the technical concept of the manufacturing conditions of the steel bar according to this embodiment will be explained. In order to form an iron-based oxide layer sufficiently enriched with Cr, a manufacturing method that satisfies the following two requirements must be applied to the steel piece.
(A) The steel billet immediately before finish rolling is sufficiently descaled.
(B) After finish rolling, the steel bar is slowly cooled in a temperature range where an iron-based oxide layer is formed.
(A)仕上圧延の直前の鋼片が十分にデスケーリングされていない場合、棒鋼の鉄系酸化物層のCr/Si質量濃度比が十分に高められない。これは、仕上圧延の前に鋼片の表面に存在する酸化物層が、仕上圧延終了後の鉄系酸化物層の形成の際に、Crの濃化を妨げるからであると推定される。 (A) If the steel billet immediately before finish rolling is not sufficiently descaled, the Cr/Si mass concentration ratio of the iron-based oxide layer of the steel bar will not be sufficiently increased. This is presumed to be because the oxide layer existing on the surface of the steel slab before finish rolling prevents Cr from concentrating when an iron-based oxide layer is formed after finish rolling.
なお、仕上圧延の直前の鋼片を十分にデスケーリングするための重要な条件は、デスケーリング条件ではなく、仕上圧延の前の粗圧延の条件である。粗圧延の際の温度及び圧下率は、粗圧延後の鋼片の表面に形成されるスケールの緻密度に影響する。粗圧延後に形成される酸化物層が緻密である場合、粗圧延後のデスケーリング(第二のデスケーリング)によっても酸化物層を十分に除去することができない。 Note that the important conditions for sufficiently descaling a steel billet immediately before finish rolling are not the descaling conditions but the rough rolling conditions before finish rolling. The temperature and rolling reduction during rough rolling affect the density of scale formed on the surface of the steel billet after rough rolling. If the oxide layer formed after rough rolling is dense, the oxide layer cannot be sufficiently removed even by descaling after rough rolling (second descaling).
(B)仕上圧延の終了後の冷却速度が大きすぎる場合、棒鋼の鉄系酸化物層のCr/Si質量濃度比が十分に高められない。これは、鉄系酸化物層にCrが十分に濃化する前に、鉄系酸化物層の成長が停止するからである。 (B) If the cooling rate after finish rolling is too high, the Cr/Si mass concentration ratio of the iron-based oxide layer of the steel bar cannot be sufficiently increased. This is because the growth of the iron-based oxide layer stops before Cr is sufficiently concentrated in the iron-based oxide layer.
次に、本実施形態に係る棒鋼の製造条件の具体的内容について詳細に説明する。 Next, specific details of the manufacturing conditions of the steel bar according to this embodiment will be explained in detail.
(S1 第一のデスケーリング)
本実施形態に係る棒鋼の製造方法では、まず、鋼片を加熱し、次いで鋼片をデスケーリングする。鋼片の加熱は、鋼片を粗圧延に適した温度にするために行われる。デスケーリングとは、加熱によって生じた鋼片の表面の酸化物層(例えばスケール等)を、高圧水の噴射によって除去することである。粗圧延後の鋼片のデスケーリングと区別するために、粗圧延前の鋼片のデスケーリングを第一のデスケーリングと称する。
(S1 first descaling)
In the method for manufacturing a steel bar according to this embodiment, first, a steel slab is heated, and then the steel slab is descaled. Heating of the steel billet is performed to bring the steel billet to a temperature suitable for rough rolling. Descaling refers to removing an oxide layer (for example, scale, etc.) on the surface of a steel piece caused by heating by jetting high-pressure water. To distinguish from the descaling of the steel billet after rough rolling, the descaling of the steel billet before rough rolling is referred to as first descaling.
鋼片の化学成分は、棒鋼の母相の化学成分と同一となる。従って、鋼片の化学成分は、上述された母相の化学成分の範囲内とされる。鋼片の製造方法は特に限定されない。通常の連続鋳造によって製造された鋼片を、本実施形態に係る棒鋼の製造方法に用いることができる。
第一のデスケーリングにおいては、鋼片に噴射される水の面圧を5~30MPaの範囲内とする。面圧が高すぎる場合、鋼材の温度が過剰に低下する。この場合、第一のデスケーリングに次いで行われる粗圧延において、鋼材の表面に多量の疵が発生する。これにより、棒鋼の品質が劣化したり、棒鋼の製造が行えなくなったりする。一方、面圧が低すぎる場合、デスケーリング前の加熱時に生じた粗大なスケールの除去が不十分となる。
The chemical composition of the steel slab is the same as the chemical composition of the matrix of the steel bar. Therefore, the chemical composition of the steel slab is within the range of the chemical composition of the matrix mentioned above. The method of manufacturing the steel piece is not particularly limited. A steel billet manufactured by normal continuous casting can be used in the method for manufacturing a steel bar according to this embodiment.
In the first descaling, the surface pressure of the water injected onto the steel billet is within the range of 5 to 30 MPa. If the surface pressure is too high, the temperature of the steel material will drop excessively. In this case, a large number of flaws occur on the surface of the steel material during rough rolling performed subsequent to the first descaling. As a result, the quality of the steel bar deteriorates or it becomes impossible to manufacture the steel bar. On the other hand, if the surface pressure is too low, removal of coarse scale generated during heating before descaling will be insufficient.
(S2 粗圧延)
デスケーリングされた鋼片は、熱間圧延される。熱間圧延は、粗圧延及び仕上圧延を含む。粗圧延とは、鋼片の形状を、目的とする棒鋼形状に近づけるための圧延である。仕上圧延とは、粗圧延された鋼片の形状を、目的とする棒鋼形状に一致させるための圧延である。通常の熱間圧延設備は、粗圧延のための圧延設備、及び仕上圧延のための圧延設備を別体として備える。
(S2 rough rolling)
The descaled steel billet is hot rolled. Hot rolling includes rough rolling and finish rolling. Rough rolling is rolling for bringing the shape of a steel piece closer to the intended steel bar shape. Finish rolling is rolling for making the shape of a roughly rolled steel piece match the shape of a target steel bar. A typical hot rolling facility is separately equipped with a rolling facility for rough rolling and a rolling facility for finish rolling.
粗圧延においては、パス数を5以上とする必要がある。また、全てのパスにおいて、圧下率を10%以上30%以下とし、圧延温度を950℃以上1100℃以下とする必要がある。これらの要件が満たされない場合、デスケーリングによっては完全に除去することができない緻密な酸化物層が粗圧延後の鋼片の表面に形成され、この酸化物層が、ファイヤライトへのCrの濃化を妨げると考えられる。本実施形態に係る製造方法では、この緻密な酸化物層の形成を抑制し、鉄系酸化物層のCr濃度を高めている。 In rough rolling, the number of passes must be 5 or more. Further, in all passes, the rolling reduction ratio must be 10% or more and 30% or less, and the rolling temperature must be 950°C or more and 1100°C or less. If these requirements are not met, a dense oxide layer will form on the surface of the rough-rolled steel billet that cannot be completely removed by descaling, and this oxide layer will cause Cr concentration to fayalite. This is thought to hinder the development of In the manufacturing method according to the present embodiment, the formation of this dense oxide layer is suppressed and the Cr concentration of the iron-based oxide layer is increased.
(S3 第二のデスケーリング)
粗圧延の後で、鋼片は再びデスケーリングされる。粗圧延前の鋼片のデスケーリングと区別するために、粗圧延後の鋼片のデスケーリングを第二のデスケーリングと称する。
第二のデスケーリングにおいては、鋼片に噴射される水の面圧を2.0~5.0MPaの範囲内とする。面圧が高すぎる場合、鋼片の温度が過剰に低下する。これにより、鉄系炭化物にCrが濃化する時間が不足し、鉄系炭化物中のCr濃度が不足する。一方、面圧が低すぎる場合も、目的とする鉄系炭化物を得ることができない。
なお、第二のデスケーリングにおける面圧及び噴射時間を適切であっても、粗圧延の条件が不適切であった場合、鉄系炭化物に悪影響を与える酸化物層が十分に除去されない。
(S3 second descaling)
After rough rolling, the billet is again descaled. To distinguish from the descaling of the steel billet before rough rolling, the descaling of the steel billet after rough rolling is referred to as second descaling.
In the second descaling, the surface pressure of the water injected onto the steel billet is within the range of 2.0 to 5.0 MPa. If the surface pressure is too high, the temperature of the billet will drop excessively. As a result, there is insufficient time for Cr to concentrate in the iron-based carbide, and the Cr concentration in the iron-based carbide becomes insufficient. On the other hand, if the surface pressure is too low, the desired iron-based carbide cannot be obtained.
Note that even if the surface pressure and injection time in the second descaling are appropriate, if the rough rolling conditions are inappropriate, the oxide layer that adversely affects the iron-based carbide will not be sufficiently removed.
(S4 仕上圧延)
第二のデスケーリングの後で、鋼片は仕上圧延される。仕上圧延における圧下率及び仕上圧延温度は特に限定されず、鋼片の化学成分、及び棒鋼の形状に応じて適宜設定することができる。仕上圧延により、所定の形状を有する棒鋼が得られる。例えば、仕上圧延の終了温度を850~1000℃の範囲内としてもよい。
(S4 finish rolling)
After the second descaling, the billet is finish rolled. The rolling reduction rate and finish rolling temperature in finish rolling are not particularly limited, and can be appropriately set depending on the chemical composition of the steel billet and the shape of the steel bar. A steel bar having a predetermined shape is obtained by finish rolling. For example, the finishing temperature of finish rolling may be within the range of 850 to 1000°C.
(S5 冷却)
仕上圧延の後で、棒鋼は冷却される。ここで、仕上圧延終了温度から500℃までの範囲の平均冷却速度を1.0℃/秒以下とする。仕上圧延終了温度から500℃までの範囲の平均冷却速度とは、仕上圧延終了温度と500℃との差を、棒鋼の表面温度が仕上圧延終了温度から500℃まで低下するのに要した時間で割った値である。
(S5 cooling)
After finishing rolling, the bar is cooled. Here, the average cooling rate in the range from the finish rolling end temperature to 500°C is 1.0°C/second or less. The average cooling rate in the range from the finish rolling end temperature to 500°C is the time required for the surface temperature of the steel bar to decrease from the finish rolling end temperature to 500°C, which is the difference between the finish rolling end temperature and 500°C. This is the divided value.
仕上圧延終了温度から500℃までの温度範囲では、棒鋼の表面に鉄系酸化物層が形成される。この温度範囲において、1.0℃/秒以下の平均冷却速度で棒鋼を徐冷することにより、棒鋼の母相に含まれるCrが鉄系酸化物層に移行し、鉄系酸化物層のCr/Si質量濃度比が高められる。 In a temperature range from the finish rolling end temperature to 500° C., an iron-based oxide layer is formed on the surface of the steel bar. By slowly cooling the steel bar at an average cooling rate of 1.0°C/sec or less in this temperature range, Cr contained in the matrix of the steel bar migrates to the iron-based oxide layer, and Cr in the iron-based oxide layer /Si mass concentration ratio is increased.
実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に説明する。ただし、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例に過ぎない。本発明は、この一条件例に限定されない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限り、種々の条件を採用し得る。 EXAMPLES The effects of one embodiment of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. However, the conditions in the examples are merely examples of conditions adopted to confirm the feasibility and effects of the present invention. The present invention is not limited to this one example condition. The present invention may adopt various conditions as long as the objectives of the present invention are achieved without departing from the gist of the present invention.
表1A及び表1Bに示される化学成分を有する鋼片を準備した。これらの鋼片に、以下のパターン1~5のいずれかの製造方法を適用して、棒鋼を製造した。
Steel pieces having chemical components shown in Tables 1A and 1B were prepared. Steel bars were manufactured by applying any of the manufacturing methods of
(パターン1)
鋼片に、第一のデスケーリング、粗圧延、第二のデスケーリング、仕上圧延、及び冷却をした。粗圧延温度を1020℃とし、仕上圧延温度を980℃とした。粗圧延においては、圧下率10%以上~30%以下の圧延を5パス以上行った。仕上圧延後に、仕上圧延終了温度から500℃までの範囲の平均冷却速度を1.0℃/秒以下とした。
(Pattern 1)
The billet was subjected to first descaling, rough rolling, second descaling, finish rolling, and cooling. The rough rolling temperature was 1020°C, and the finish rolling temperature was 980°C. In the rough rolling, rolling with a rolling reduction of 10% or more and 30% or less was performed for 5 or more passes. After finish rolling, the average cooling rate in the range from finish rolling end temperature to 500°C was 1.0°C/sec or less.
(パターン2)
鋼片に、第一のデスケーリング、粗圧延、第二のデスケーリング、仕上圧延、及び冷却をした。粗圧延温度を1080℃とし、仕上圧延温度を870℃とした。粗圧延においては、1パスあたり圧下率を5%とした。その代わり、パス数をパターン1よりも増大させて、20%とした。仕上圧延後に、仕上圧延終了温度から500℃までの範囲の平均冷却速度を1.0℃/秒以下とした。
(Pattern 2)
The billet was subjected to first descaling, rough rolling, second descaling, finish rolling, and cooling. The rough rolling temperature was 1080°C, and the finish rolling temperature was 870°C. In the rough rolling, the rolling reduction per pass was 5%. Instead, the number of passes was increased to 20% compared to
(パターン3)
鋼片に、第一のデスケーリング、粗圧延、第二のデスケーリング、仕上圧延、及び冷却をした。粗圧延温度を1020℃とし、仕上圧延温度を1000℃とした。粗圧延においては、1パスあたり圧下率を30~40%とした。その代わり、パス数をパターン1よりも減らし、3とした。仕上圧延後に、仕上圧延終了温度から500℃までの範囲の平均冷却速度を1.0℃/秒以下とした。
(Pattern 3)
The billet was subjected to first descaling, rough rolling, second descaling, finish rolling, and cooling. The rough rolling temperature was 1020°C, and the finish rolling temperature was 1000°C. In the rough rolling, the reduction rate was set at 30 to 40% per pass. Instead, the number of passes was reduced to 3 compared to
(パターン4)
鋼片に、第一のデスケーリング、粗圧延、仕上圧延、及び冷却をした。粗圧延温度を1020℃とし、仕上圧延温度を1000℃とした。粗圧延においては、1パスあたり圧下率を20%とし、パス数を5回とした。一方、粗圧延後の第二のデスケーリングは省略された。仕上圧延後に、仕上圧延終了温度から500℃までの範囲の平均冷却速度を1.0℃/秒以下とした。
(Pattern 4)
The billets were first descaled, rough rolled, finish rolled, and cooled. The rough rolling temperature was 1020°C, and the finish rolling temperature was 1000°C. In the rough rolling, the reduction rate was 20% per pass, and the number of passes was 5. On the other hand, the second descaling after rough rolling was omitted. After finish rolling, the average cooling rate in the range from finish rolling end temperature to 500°C was 1.0°C/sec or less.
(パターン5)
鋼片に、第一のデスケーリング、粗圧延、第二のデスケーリング、仕上圧延、及び冷却をした。粗圧延温度を1020℃とし、仕上圧延温度を980℃とした。粗圧延においては、圧下率10%以上の圧延を5パス以上行った。しかし、仕上圧延後に、仕上圧延終了温度から500℃までの範囲の平均冷却速度を10℃/秒以上とした。
(パターン6)
鋼片に、第一のデスケーリングを実施せず、粗圧延、第二のデスケーリング、仕上圧延、及び冷却をした。粗圧延温度を1020℃とし、仕上圧延温度を980℃とした。粗圧延においては、圧下率10%以上の圧延を5パス以上行った。仕上圧延後に、仕上圧延終了温度から500℃までの範囲の平均冷却速度を1.0℃/秒以下とした。
(パターン7)
鋼片に、第一のデスケーリング、粗圧延を実施し、第二のデスケーリングを行わずに、仕上圧延、及び冷却をした。粗圧延温度を1020℃とし、仕上圧延温度を980℃とした。粗圧延においては、圧下率10%以上の圧延を5パス以上行った。仕上圧延後に、仕上圧延終了温度から500℃までの範囲の平均冷却速度を1.0℃/秒以下とした。
(Pattern 5)
The billet was subjected to first descaling, rough rolling, second descaling, finish rolling, and cooling. The rough rolling temperature was 1020°C, and the finish rolling temperature was 980°C. In the rough rolling, rolling with a reduction ratio of 10% or more was performed for 5 or more passes. However, after finish rolling, the average cooling rate in the range from finish rolling end temperature to 500°C was set to 10°C/sec or more.
(Pattern 6)
The steel billet was subjected to rough rolling, second descaling, finish rolling, and cooling without performing the first descaling. The rough rolling temperature was 1020°C, and the finish rolling temperature was 980°C. In the rough rolling, rolling with a reduction ratio of 10% or more was performed for 5 or more passes. After finish rolling, the average cooling rate in the range from finish rolling end temperature to 500°C was 1.0°C/sec or less.
(Pattern 7)
The steel billet was subjected to first descaling and rough rolling, and finish rolling and cooling without performing second descaling. The rough rolling temperature was 1020°C, and the finish rolling temperature was 980°C. In the rough rolling, rolling with a reduction ratio of 10% or more was performed for 5 or more passes. After finish rolling, the average cooling rate in the range from finish rolling end temperature to 500°C was 1.0°C/sec or less.
上述の手順により得られた棒鋼の鉄系酸化物層のCr/Si質量濃度比を、上述した手順で特定し、表2に記載した。なお、鉄系酸化物層が形成されていないか、または鉄系酸化物層が非常に薄いために鉄系酸化物層のCr/Si質量濃度比を測定できない場合は、表2には記号「-」を記載した。
また、参考のために、Cr/Si質量濃度比が0.10以上であった棒鋼の鉄系酸化物層の厚さを測定した。Cr/Si質量濃度比を測定するための線分析において、母相のSi濃度の2倍以上のSi濃度が検出された領域を鉄系酸化物層と推定し、当該領域の厚さを測定した。Cr/Si質量濃度比が0.10以上であった棒鋼において、当該領域の厚さは、概ね0.4μm~5.0μmの範囲内であった。
The Cr/Si mass concentration ratio of the iron-based oxide layer of the steel bar obtained by the above procedure was determined by the above procedure, and is listed in Table 2. If the Cr/Si mass concentration ratio of the iron-based oxide layer cannot be measured because the iron-based oxide layer is not formed or the iron-based oxide layer is very thin, the symbol " -” was written.
Further, for reference, the thickness of the iron-based oxide layer of a steel bar with a Cr/Si mass concentration ratio of 0.10 or more was measured. In the line analysis for measuring the Cr/Si mass concentration ratio, the region where a Si concentration more than twice that of the parent phase was detected was estimated to be an iron-based oxide layer, and the thickness of the region was measured. . In steel bars in which the Cr/Si mass concentration ratio was 0.10 or more, the thickness of this region was generally within the range of 0.4 μm to 5.0 μm.
また、上述の手順により得られた棒鋼の耐錆性を評価した。耐錆性評価のための試験は、JIS K 2246:2018に記載の湿潤試験とした。湿潤試験の条件は以下の通りとした。
・試験温度:50℃
・相対湿度:95%
・試験時間:240時間
・試験片形状:直径20~80mm、長さ50mmの円柱状
In addition, the rust resistance of the steel bar obtained by the above procedure was evaluated. The test for evaluating rust resistance was a wet test described in JIS K 2246:2018. The conditions for the wet test were as follows.
・Test temperature: 50℃
・Relative humidity: 95%
・Test time: 240 hours ・Test piece shape: Cylindrical shape with a diameter of 20 to 80 mm and a length of 50 mm
耐錆性の合否は、試験片の表面の発錆状況に基づいて判断した。錆面積率が10%以下の試料は、耐錆性に優れると判断し、表2において「GOOD」と評価した。耐錆性の評価結果を、表2に記載した。 The pass/fail of rust resistance was determined based on the state of rust on the surface of the test piece. Samples with a rust area ratio of 10% or less were judged to have excellent rust resistance and were evaluated as "GOOD" in Table 2. The rust resistance evaluation results are shown in Table 2.
鋳片の化学成分、及び製造条件が適切であった発明例1~14は、耐食性に優れた。これら発明例の鉄系酸化物層では、Cr/Si質量濃度比が高められていた。 Inventive Examples 1 to 14, in which the chemical composition of the slab and manufacturing conditions were appropriate, had excellent corrosion resistance. In the iron-based oxide layers of these invention examples, the Cr/Si mass concentration ratio was increased.
比較例15では、鋳片のCrが不足していた。これにより、比較例15では、仕上圧延後の冷却の期間において、鉄系酸化物層にCrが十分に供給されなかったと推定される。比較例15では、鉄系酸化物層のCr/Si質量濃度比が不足した。そして、比較例15では耐食性が確保できなかった。 In Comparative Example 15, the slab lacked Cr. It is therefore presumed that in Comparative Example 15, Cr was not sufficiently supplied to the iron-based oxide layer during the cooling period after finish rolling. In Comparative Example 15, the Cr/Si mass concentration ratio of the iron-based oxide layer was insufficient. In Comparative Example 15, corrosion resistance could not be ensured.
比較例16では、鋳片のSiが不足していた。そのため、比較例16では、鉄系酸化物層が形成されなかった。そのため、比較例16では耐食性が確保できなかった。 In Comparative Example 16, the slab lacked Si. Therefore, in Comparative Example 16, no iron-based oxide layer was formed. Therefore, in Comparative Example 16, corrosion resistance could not be ensured.
比較例17は、鋳片の化学成分が適正であった一方で、粗圧延における圧下率が不足した。これにより、比較例17では、仕上圧延前に酸化物相が緻密になり、第二のデスケーリングによってこれらが完全に除去されなかったと推定される。比較例17では、鉄系酸化物層が適切に母相表面に生成しなかった。そして、比較例17では耐食性が確保できなかった。 In Comparative Example 17, while the chemical composition of the slab was appropriate, the rolling reduction in rough rolling was insufficient. As a result, it is presumed that in Comparative Example 17, the oxide phase became dense before finish rolling and was not completely removed by the second descaling. In Comparative Example 17, the iron-based oxide layer was not appropriately formed on the surface of the matrix. In Comparative Example 17, corrosion resistance could not be ensured.
比較例18は、鋳片の化学成分が適正であった一方で、粗圧延における圧下率が過剰であった。これにより、比較例18では、仕上圧延前に酸化物相が母相に食い込み、第二のデスケーリングによってこれらが完全に除去されなかったと推定される。比較例18では、母相に多量のスケールが巻き込まれ、鉄系酸化物層が適切に母相表面に生成しなかった。そして、比較例18では耐食性が確保できなかった。 In Comparative Example 18, while the chemical composition of the slab was appropriate, the rolling reduction in rough rolling was excessive. It is therefore presumed that in Comparative Example 18, the oxide phase bit into the parent phase before finish rolling and was not completely removed by the second descaling. In Comparative Example 18, a large amount of scale was involved in the matrix, and an iron-based oxide layer was not properly formed on the surface of the matrix. In Comparative Example 18, corrosion resistance could not be ensured.
比較例19は、鋳片の化学成分が適正であった一方で、第二のデスケーリングが行われなかった。これにより、比較例19では、仕上圧延前の鋳片の表面に多量のスケールが付着していた。比較例19では、鉄系酸化物層が適切に母相表面に生成しなかった。そして、比較例19では耐食性が確保できなかった。 In Comparative Example 19, while the chemical composition of the slab was appropriate, the second descaling was not performed. As a result, in Comparative Example 19, a large amount of scale was attached to the surface of the slab before finish rolling. In Comparative Example 19, the iron-based oxide layer was not properly formed on the surface of the matrix. In Comparative Example 19, corrosion resistance could not be ensured.
比較例20は、鋳片の化学成分が適正であった一方で、仕上圧延前の冷却速度が過剰であった。これにより、比較例20では、鉄系酸化物層にCrが十分に供給される前に鉄系酸化物層の形成反応(即ち、棒鋼の表面の酸化)が終了したと推定される。比較例20では、鉄系酸化物層のCr/Si質量濃度比が不足した。そして、比較例20では耐食性が確保できなかった。
比較例21は、鋳片の化学成分が適正であった一方で、加熱後の第一デスケーリングを実施しなかった。これにより、比較例21では、加熱時に生成するスケールが取り切れずその後の圧延後の冷却で狙った鉄系酸化物層が形成できなかった。そして、比較例21では耐食性が確保できなかった 。
比較例22は、鋳片の化学成分が適正であった一方で、仕上げ圧延前の第二デスケーリングを実施しなかった。これにより、比較例22では、圧延時に生成するスケールが取り切れずその後の圧延後の冷却で狙った鉄系酸化物層が形成できなかった。そして、比較例22では耐食性が確保できなかった。
In Comparative Example 20, while the chemical composition of the slab was appropriate, the cooling rate before finish rolling was excessive. Therefore, in Comparative Example 20, it is estimated that the formation reaction of the iron-based oxide layer (that is, oxidation of the surface of the steel bar) was completed before Cr was sufficiently supplied to the iron-based oxide layer. In Comparative Example 20, the Cr/Si mass concentration ratio of the iron-based oxide layer was insufficient. In Comparative Example 20, corrosion resistance could not be ensured.
In Comparative Example 21, while the chemical composition of the slab was appropriate, the first descaling after heating was not performed. As a result, in Comparative Example 21, the scale generated during heating could not be removed, and the desired iron-based oxide layer could not be formed during subsequent cooling after rolling. In Comparative Example 21, corrosion resistance could not be ensured.
In Comparative Example 22, while the chemical composition of the slab was appropriate, the second descaling before finish rolling was not performed. As a result, in Comparative Example 22, the scale generated during rolling could not be removed, and the desired iron-based oxide layer could not be formed during subsequent cooling after rolling. In Comparative Example 22, corrosion resistance could not be ensured.
1 棒鋼
11 母相
12 鉄系酸化物層
13 スケール層
3 線分析の起点
4 線分析領域
5 断面観察用樹脂
1
Claims (6)
前記母相の表面を覆う、Si、Cr、Fe、及びOを含む層と、
を備え、
前記母相が、単位質量%で、
C :0.10~0.30%、
Si:0.51~2.40%、
Mn:0.50~1.50%、
P :0.050%以下、
S :0.050%以下、
Cr:0.05~2.00%、
Al:0.010~0.100%、
N :0.003~0.030%、及び
O :0.0050%以下
を含有し、残部が鉄及び不純物からなり、
前記層のCr/Si質量濃度比が0.10以上である
棒鋼。 Mother phase and
a layer containing Si, Cr, Fe, and O that covers the surface of the matrix;
Equipped with
The parent phase is in unit mass %,
C: 0.10-0.30%,
Si: 0.51 to 2.40%,
Mn: 0.50 to 1.50%,
P: 0.050% or less,
S: 0.050% or less,
Cr: 0.05-2.00%,
Al: 0.010-0.100%,
Contains N: 0.003 to 0.030%, and O: 0.0050% or less, with the remainder consisting of iron and impurities,
A steel bar in which the layer has a Cr/Si mass concentration ratio of 0.10 or more.
Mo:0.50%以下、
Cu:0.50%以下、
Ni:0.50%以下、
W :0.500%以下、
V :0.50%以下、
Bi:0.10%以下、
Co:0.500%以下、
Nb:0.10%以下、
Ti:0.20%以下、
Ca:0.0015%以下、
Pb:0.09%以下、
Sn:0.10%以下、及び
B :0.007%以下、
のうち1種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の棒鋼。 The parent phase further comprises, in unit mass %,
Mo: 0.50% or less,
Cu: 0.50% or less,
Ni: 0.50% or less,
W: 0.500% or less,
V: 0.50% or less,
Bi: 0.10% or less,
Co: 0.500% or less,
Nb: 0.10% or less,
Ti: 0.20% or less,
Ca: 0.0015% or less,
Pb: 0.09% or less,
Sn: 0.10% or less, and B: 0.007% or less,
The steel bar according to claim 1, characterized in that it contains one or more of the following.
Bi:0.10%以下、
Pb:0.09%以下、
Sn:0.10%以下、及び
Ca:0.0015%以下
のうち1種以上を含有することを特徴とする請求項2に記載の棒鋼。 The parent phase is in unit mass %,
Bi: 0.10% or less,
Pb: 0.09% or less,
The steel bar according to claim 2, containing one or more of Sn: 0.10% or less and Ca: 0.0015% or less.
Mo:0.50%以下、
W :0.500%以下、
B :0.007%以下、
Cu:0.50%以下、
Ni:0.50%以下、及び
Co:0.500%以下、
のうち1種以上を含有することを特徴とする請求項2に記載の棒鋼。 The parent phase is in unit mass %,
Mo: 0.50% or less,
W: 0.500% or less,
B: 0.007% or less,
Cu: 0.50% or less,
Ni: 0.50% or less, Co: 0.500% or less,
The steel bar according to claim 2, characterized in that it contains one or more of the following.
Ti:0.20%以下、
Nb:0.10%以下、及び
V :0.50%以下、
のうち1種以上を含有することを特徴とする請求項2に記載の棒鋼。 The parent phase is in unit mass %,
Ti: 0.20% or less,
Nb: 0.10% or less, and V: 0.50% or less,
The steel bar according to claim 2, characterized in that it contains one or more of the following.
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