JPH11315344A

JPH11315344A - 高海岸耐侯性鋼材

Info

Publication number: JPH11315344A
Application number: JP12146698A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Shiotani; 和彦塩谷; Yasuyoshi Yamane; 康義山根; Fumimaru Kawabata; 文丸川端; Toshiyuki Hoshino; 俊幸星野; Kenichi Amano; 虔一天野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】塗装、表面処理などによる保護被膜形成を必
要としない海岸耐侯性に優れた耐侯性鋼材を提供する。【解決手段】Ｃ、Si、Mn、Ｓ、Al量を適正量に調整
し、さらにＰ、Cu、Niに加えPbを含有させ、海岸地帯な
どの塩分の多い環境下でも安定さびの形成を可能とす
る。さらにMo、Co、Sb、Ｗのうちから選ばれた１種また
は２種以上、および／またはNb、Ti、Ｖ、Caのうちから
選ばれた１種または２種以上を含有してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐侯性鋼材に係
り、とくに海岸地帯など塩分の多い環境で使用可能な海
岸耐侯性に優れた鋼材に関する。本発明でいう海岸耐侯
性とは、海岸地帯の大気中で使用した場合の耐侯性をい
う。

【０００２】

【従来の技術】鋼中にＰ、Cu、Cr、Ni等の合金元素を添
加し大気中における耐食性を向上させた耐侯性鋼は、船
舶、タンク等の鋼構造物や橋梁等の鋼建築物に広く利用
されている。耐侯性鋼は、屋外において腐食の原因であ
る酸素、水を通しにくい安定さびと呼ばれるさびを数年
で形成し、その後の腐食を抑制している。このため、耐
侯性鋼は防錆塗料の塗布が不要であり、いわゆる裸使用
が可能な安価な高耐食性材料である。

【０００３】しかしながら、耐侯性鋼では、安定さびが
形成されるまでに数年という長い年月を要し、その間さ
び汁と呼ばれる流れさびを発生させるため、景観上ある
いは環境汚染を引き起こし環境上問題があった。さら
に、耐侯性鋼は、海岸地帯では飛来する海塩粒子の作用
により安定さびが形成されにくく、腐食の抑制が認めら
れないという問題もあった。

【０００４】このような問題に対し、例えば特開昭49-1
1739号公報には、水、腐食液あるいは両者を作用させ鋼
材上に半透性膜を形成させた耐侯性錆層形成鋼材が、ま
た、特公平7-37672 号公報には、特殊な組成からなる錆
付け処理液で処理した錆付け耐侯性鋼板が開示されてい
る。また、特開平6-136557号公報には、硫酸クロム水溶
液あるいは硫酸銅水溶液を塗布し、水分乾燥後さらに有
機樹脂被覆を行う鋼材の表面処理方法が提案されてい
る。さらに、特開平8-13158 号公報には、アルミニウム
イオンを含む水溶液を塗布し、水分乾燥後さらに有機樹
脂被膜を形成する鋼材の表面処理方法が提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
49-11739号公報および特公平7-37672 号公報に記載され
た技術では、大気暴露時の腐食は早期に抑制されるが、
いずれも薬品を配合した処理液を使用するため、取扱上
問題を残し、さらに特開平6-136557号公報および特開平
8-13158 号公報に記載された技術では、耐侯性錆が短期
間で育成されるが、工程が複雑であるうえ使用する表面
処理剤が高価であるなどの問題を残しており、表面処理
を必要としない高耐侯性鋼材の開発が要望されていた。

【０００６】本発明は、上記した問題に鑑み、海岸地帯
などの塩分の多い環境下でも保護性の強い耐侯性安定さ
びが形成され、塗装、表面処理などによる保護被膜形成
を必要としない海岸耐侯性に優れた耐侯性鋼材を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐侯性を
改善するために、安定さびの形成について鋭意検討した
結果、Ｐ、Cu、Niを含有する鋼材にさらにPbを添加する
ことにより、海岸地帯など塩分の多い環境下でも塩素を
無害化して安定さびが形成され、塗装、表面処理等によ
る保護被膜を形成することなく海岸耐侯性に優れた鋼材
となることを見いだした。またさらに、本発明者らは、
塩分を多く含む環境下では、Crは耐侯性を劣化させると
いう知見を得た。

【０００８】本発明は、上記した知見に基づいて構成さ
れたものである。すなわち、本発明は、重量％で、Ｃ：
0.18％以下、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0％以下、Ｐ：0.1
5％以下、Ｓ：0.04％以下、Cu：0.05〜1.0 ％、Ni：0.0
5〜7.0％、Al：0.005 〜0.2 ％、Pb：0.005 〜2.0 ％を
含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特
徴とする海岸耐侯性に優れた耐侯性鋼材である。

【０００９】また、本発明は、重量％で、Ｃ：0.18％以
下、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0 ％以下、Ｐ：0.15％以
下、Ｓ：0.04％以下、Cu：0.05〜1.0 ％、Ni：0.05〜7.
0 ％、Al：0.005 〜0.2 ％、Pb：0.005 〜2.0 ％を含
み、さらに、Mo：0.05〜2.0 ％、Co：0.05〜2.0 ％、S
b：0.05〜2.0 ％、Ｗ：0.05〜2.0 ％のうちから選ばれ
た１種または２種以上を含有し、残部Feおよび不可避的
不純物からなることを特徴とする海岸耐侯性に優れた耐
侯性鋼材である。

【００１０】また、本発明は、重量％で、Ｃ：0.18％以
下、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0 ％以下、Ｐ：0.15％以
下、Ｓ：0.04％以下、Cu：0.05〜1.0 ％、Ni：0.05〜7.
0 ％、Al：0.005 〜0.2 ％、Pb：0.005 〜2.0 ％を含
み、さらに、Nb：0.005 〜0.05％、Ti：0.005 〜0.05
％、Ｖ：0.005 〜0.05％、Ca：0.0001〜0.005 ％のうち
から選ばれた１種または２種以上を含有し、残部Feおよ
び不可避的不純物からなることを特徴とする海岸耐侯性
に優れた耐侯性鋼材である。

【００１１】また、本発明は、重量％で、Ｃ：0.18％以
下、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0 ％以下、Ｐ：0.15％以
下、Ｓ：0.04％以下、Cu：0.05〜1.0 ％、Ni：0.05〜7.
0 ％、Al：0.005 〜0.2 ％、Pb：0.005 〜2.0 ％を含
み、さらに、Mo：0.05〜2.0 ％、Co：0.05〜2.0 ％、S
b：0.05〜2.0 ％、Ｗ：0.05〜2.0 ％のうちから選ばれ
た１種または２種以上、およびNb：0.005 〜0.05％、T
i：0.005 〜0.05％、Ｖ：0.005 〜0.05％、Ca：0.0001
〜0.005 ％のうちから選ばれた１種または２種以上を含
有し、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴
とする海岸耐侯性に優れた耐侯性鋼材である。

【００１２】

【発明の実施の形態】まず、本発明鋼材の成分限定理由
について説明する。Ｃ：0.18％以下Ｃは、鋼の強度を増加する元素であるが、多量に含有す
ると靱性、溶接性を劣化し、さらに耐侯性も劣化させる
ため、本発明では0.18％以下に限定した。なお、好まし
くは0.05〜0.15％である。

【００１３】Si：1.0 ％以下 Siは、脱酸剤として作用し、さらに鋼の強度を増加させ
る元素であるが、多量に含有すると靱性および溶接性を
劣化させるため、1.0 ％以下に限定した。なお、好まし
くは0.15〜0.50％である。 Mn：2.0 ％以下 Mnは、鋼の強度および靱性の増加に大きく寄与する元素
であるが、多量に含有すると靱性、溶接性に悪影響を及
ぼすため、2.0 ％以下に限定した。

【００１４】Ｐ：0.15％以下Ｐは、耐侯性を向上させる元素であり、本発明では積極
的に含有させる。しかし、Ｐ含有量が0.15％を超えると
溶接性が劣化するため、0.15％を上限とした。なお、好
ましくは0.015 〜0.12％である。Ｓ：0.04％以下Ｓは、Cuと共存することにより耐侯性の向上に大きく寄
与する元素であるが、0.04％を超える含有は溶接性、靱
性を劣化させるため、0.04％を上限とした。

【００１５】Cu：0.05〜1.0 ％ Cuは、安定さびの形成を促進させ、耐侯性を著しく向上
させる。また、Cuは、さび層中の硫酸生成を抑制する作
用を有し、耐侯性を向上させる効果がある。しかし、Cu
含有量が0.05％未満ではその効果が少なく、一方、１％
を超えると熱間加工性を阻害する。このため、Cu含有量
は0.05〜1.0 ％の範囲に限定した。

【００１６】Ni：0.05〜7.0 ％ Niは、耐侯性を向上させる元素であるが、0.05％未満の
含有ではその効果が少ない。一方、7.0 ％を超えて含有
しても効果が飽和し含有量に見合う効果が認められず、
経済的に高価となる。このため、Niは0.05〜7.0 ％の範
囲とした。なお、耐侯性の観点から、0.10〜5.0 ％の範
囲が好ましい。

【００１７】Al：0.005 〜0.2 ％ Alは、脱酸剤として添加するが、溶接性に悪影響を及ぼ
さない範囲で0.005 〜0.2 ％の範囲に限定した。 Pb：0.005 〜2.0 ％ Pbは、環境から侵入する塩分をさび層内で固定する作用
を有し、鋼材の腐食因子である塩分を無害化し、耐侯性
安定さびの形成を促進し、海岸地帯などの塩分の多い環
境下での耐侯性を向上させる効果を示す。この効果は、
0.005 ％以上の含有で認められるが、2.0 ％を超えて含
有しても耐侯性向上に対する効果は飽和し、含有量に見
合う効果が期待できないうえ、靱性、溶接性が劣化す
る。このため、Pbは、0.005 〜2.0 ％の範囲に限定し
た。なお、耐侯性と経済性の観点からは、好ましくは0.
005 〜0.5 ％である。

【００１８】Mo：0.05〜2.0 ％、Co：0.05〜2.0 ％、S
b：0.05〜2.0 ％、Ｗ：0.05〜2.0 ％のうちから選ばれ
た１種または２種以上 Mo、Co、Sb、Ｗはいずれも、耐侯性向上に効果がある元
素であり、必要に応じ、これら元素のうちから選ばれた
１種または２種以上を含有できる。Mo、Co、Sb、Ｗは、
それぞれ0.05％以上の含有で効果が認められるが、それ
ぞれ2.0 ％を超えて含有しても効果が飽和する。このた
め、Mo、Co、Sb、Ｗはいずれも0.05〜2.0 ％の範囲とす
るのが好ましい。

【００１９】Nb：0.005 〜0.05％、Ti：0.005 〜0.05
％、Ｖ：0.005 〜0.05％、Ca：0.0001〜0.005 ％のうち
から選ばれた１種または２種以上 Nb、Ti、Ｖ、Caはいずれも耐侯性向上に効果があり、さ
らにNb、Ti、Ｖは強度増加にも寄与し、また、Caは、脱
酸剤としても作用する。これら元素のうちから選ばれた
１種または２種以上を、必要に応じ、含有できる。Nb、
Ti、Ｖはいずれも0.005 ％以上の含有で効果が認められ
るが、それぞれ0.05％を超えて含有しても効果が飽和す
る。このため、Nb、Ti、Ｖはいずれも0.005 〜0.05％と
するのが好ましい。また、Caは、0.0001％以上の含有で
効果が認められるが、それぞれ0.005 ％を超えて含有し
ても効果が飽和する。このため、Caは0.0001〜0.005 ％
の範囲とするのが好ましい。

【００２０】その他、本発明の鋼材は、残部Feおよび不
可避的不純物であるが、不可避的不純物として、Cr：0.
05％以下、Ｎ：0.015 ％以下、Ｏ：0.010 ％以下が許容
できる。Crは、耐侯性を向上させる元素であると言われ
ているが、塩分の少ない環境下における場合であり、本
発明が目的とする海岸地帯のような塩分の多い環境下で
は逆に耐侯性を劣化させる元素であり、0.05％以下に限
定するのが好ましい。

【００２１】本発明鋼材は、転炉、電気炉等通常公知の
溶製方法で溶製され、連続鋳造法あるいは造塊法により
鋼素材とされる。また、溶製方法は、真空脱ガス精錬等
を実施してもよい。なお、Pbの鋼中への添加は、従来公
知の取鍋内添加による方法あるいはモールド内添加によ
る方法いずれも適用できる。ついで、これら鋼素材は、
加熱炉等で加熱され、あるいは加熱なしで直接、熱間圧
延により所望の形状に圧延される。なお、本発明の鋼材
は、厚鋼板以外にも、薄鋼板、棒鋼、形鋼等を含むこと
はいうまでもない。

【００２２】

【実施例】表１に示す化学成分の鋼を転炉で溶製し、連
続鋳造法でスラブとした。これらスラブを加熱したのち
熱間圧延により25mm厚×1500mm幅の鋼板とした。これら
鋼板の引張特性、および衝撃特性を調査した。また、溶
接性として入熱100 kJ/cm溶接熱影響部１mm相当の再現
熱サイクルを付与し、０℃におけるシャルピー衝撃試験
の吸収エネルギーvE₀を求めた。その結果を表２に示
す。

【００２３】また、これら鋼板から、３mm×50mm×100m
m の腐食試験片を採取した。これら試験片は、ショット
ブラスト後、図１に示すように40×70mmの地鉄面を残
し、塗装し、大気中暴露試験に供した。大気暴露試験
は、田園地帯と海岸地帯で行い、試験片の地鉄面を水平
上向きに設置し１年間暴露した。暴露試験後、地鉄表面
に形成されたさび層を除去し、試験片の重量減少量を測
定し、板厚減少量に換算した。その結果を表２に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】本発明例（鋼板No.3 〜No.5 、No. 7 、
No. 9 、No. 11、No.13 、No.14 、No.16 、No.17 、鋼
板No.19 〜No.29 ）は、靱性、溶接性に優れるととも
に、海岸地帯での暴露による板厚減少量が少なくなって
いる。例えば、本発明例の鋼板No.3の海岸地帯における
板厚減少量は41μm であり、従来例（鋼板No.1）の72μ
m にくらべ著しく減少しており、従来例（鋼板No.1）の
田園地帯での板厚減少量とほぼ等しい値となっている。
また、海岸地帯で形成された従来例（鋼板No.1）のさび
は、剥離しやすいさびが含まれているのに対し、本発明
例の鋼板No.3では、地鉄に密着した安定さびとなってい
る。

【００２９】さらに、本発明例の鋼板No.3の組成にPb、
Ｐ、Ｓ、Cu、Ni、Mo等が増加した本発明例（鋼板No.4
、No.5 、No. 7 、No. 9 、No. 11、No.13 、No.14
、No.16 、No.17 、鋼板No.19 〜No.29 ）では、海岸
地帯における板厚減少量は、本発明例の鋼板No.3のそれ
よりさらに少なくなっている。一方、Ｐ、Ｓ、Cu、Ni、
Moが本発明の範囲を超える比較例（鋼板No.8、No.10、N
o.12 、No.15 、No.18 ）では、大気暴露試験による板
厚減少量の更なる減少は認められず、延性、靱性、溶接
性の劣化が認められた。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、海岸地帯などの塩分の
多い環境下でも保護性の強い耐侯性安定さびが形成さ
れ、塗装、表面処理などによる保護被膜形成を必要とし
ない海岸耐侯性に優れた耐侯性鋼材を提供でき、構造
物、建築物への使用に際し塗装、表面処理等を省略でき
産業上格段の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】大気中暴露試験に用いる試験片の形状を示す概
略図である。

【符号の説明】

１試験片２塗膜面３地鉄面４ボルト穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川端文丸岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者星野俊幸岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者天野虔一岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：0.18％以下、 Si：1.0 ％以下、 Mn：2.0 ％以下、Ｐ：0.15％以下、Ｓ：0.04％以下、 Cu：0.05〜1.0 ％、 Ni：0.05〜7.0 ％、 Al：0.005 〜0.2
％、 Pb：0.005 〜2.0 ％を含有し、残部Feおよび不可避的不
純物からなる組成を有することを特徴とする海岸耐侯性
に優れた耐侯性鋼材。
【請求項２】前記組成に加えてさらに、重量％で、M
o：0.05〜2.0 ％、Co：0.05〜2.0 ％、Sb：0.05〜2.0
％、Ｗ：0.05〜2.0 ％のうちから選ばれた１種または２
種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐
侯性鋼材。
【請求項３】前記組成に加えてさらに、重量％で、N
b：0.005 〜0.05％、Ti：0.005 〜0.05％、Ｖ：0.005
〜0.05％、Ca：0.0001〜0.005 ％のうちから選ばれた１
種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１
または２に記載の耐侯性鋼材。