JPS6196065A - 耐候性表面被覆鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 橋梁、建築、および鉄塔などに使用する耐候性鋼のｉ！
ｌｌ造方法についてこの明細書で述べる技術内容は、耐
候性に優れまたさらに溶接性の良好な鋼材を被覆形成の
手法によって得ることにある。

一般に橋梁、建築、および鉄塔などの溶接構造用材とし
ては、Ｃｕ　−Ｏｒ　−Ｎｉ糸ノＪＩＳ　ＳＭＡ　４１
　。

５０および５８＠Ｉが使用されているが、高温多湿な地
域では耐食の観点から塗装を施して使用せざるを得ず、
この場合も必ずしも満足な耐候性が得られているわけで
はない。

マタＰ−Ｃｕ−Ｏｒ糸のＪＩＳＳＰＡＮは、無塗装で使
用が可能な高耐候性材であるが、Ｐ苫有景が高いために
溶接割れおよび゛溶接部のしん性が間頚となり、溶接ａ
遺物への適用は困難であった。とくに長大橋の如き構造
物では、鋼材自体にも低温じん性と強度とが厳しく要求
されるために、現状ではＪＩＳ　ＳＭＡ鋼または８Ｍ鋼
に塗装を施して用いている。

、なおＰ　、　Ｏｕ　＋　Ｎｉ　、　Ｏｒなどを含有す
る耐候性れている。しかしＰ　、Ｏｕ　＋　ｃｒなどは
溶接性を粗害する合金元素であって溶接構造用材には不
向きとなるため、耐候性鋼の防錆を目的とする場合には
鋼材全体に添加する必要はなく表面層のみで十分である
。つまり鋼表面層のみを耐食性に優れた金属あるいは合
金などで被覆すればよく、この方法としてはメッキ、溶
射、クラッドなどが知られているが、いずれも高価なた
めに橋梁、建築などの構造物へ大規模に使用されるに至
っていない。

（従来の技術） 特開昭５０−１８８１３４号公報には、スラブ表面に被
覆した合金層から拡散によって耐食性のある表面層を形
成する方法が提案されているが、合金層およびその界面
の酸化防止を高融点酸化物の溶射で行う場合にはコスト
高になる上に、合金層と界面との密着性が悪いと均一な
拡散層が得られず、ときには界面で酸化スケールが生じ
ることもある。さらにＮｉ−ｃｒ　−Ｎｏ合金層では、
直♂圧延ロールが当ると高温変形能が低いために合金層
が分断されて均一な表面が得られない。この問題は重ね
圧延法をとれば解決しつるが、スラブ組立て溶接の如き
を必要としてコスト高を招く。

（発明が解決しようとする問題点） 鋸の表面層のみを安価なＰ糸被膜にして溶接が粗害され
ない耐候性鋼を低コストで胆道する方法の提供を、この
発明の目的とする。

（問題点を解決するための手段） まず第１発明は、鋼の表面にりん化合物″ｉｌ；ｔさ０
．０５〜１０謂の層状に載置し、この層の表面に厚さ０
−１〜１０　＋ｈｍ　、融点６００〜１２００℃のスラ
グを積層する段階、この段階を経た＠ｒｒ、９００〜１
３００”Ｃで１〜２０ｈの加熱を経て熱間圧延する段階
の結合からなることを特徴とする耐候性表面被覆鋼の製
造方法であり、 第２発明は、鋼の表面にりん化合物とｃｒ・Ｎｉ　＋Ｍ
Ｏ、Ｑｕのうちから選ばれる１種以上の金＾粉との混合
物を厚さ０．０５〜ｌＯ話の層状に載置し、この層の表
面に厚さ０．１〜１０門、融点６００〜１２００℃のス
ラグを積層する段階、この段階を経た＠４ｉ９ｏｏ〜１
８００℃で１〜２０ｈの加熱を経て熱間圧延する段階の
結合からなることを特徴とする耐候性表面被覆鋼の製造
方法である。

ここで鋼の組成としては、ｃｒ　、　Ｎｉ、　Ｎｏおよ
びＣｕなどを含有していると耐候性に対して有効である
が、添加量がＵ、５　ｗｔ％を超えると溶接性の劣化や
鋼材コストの上昇を招くため、添加量には限度がある。

またりん化合物あるいはりん化合物と金鵡扮との混合物
の峻１表向への載置手段としては、散布や溶射などを用
いればよい。

さて第１図に第１発明に従う実施の態様を示すように、
鋼板スラブｌの側周邪に流れ止め４を取付けた後、鋼材
スラブｌの表面にりん化合物２を厚さ０．０５〜１０Ｕ
で載置した後、さらに上に融点が６００〜１２００　”
Ｃの低融点のスラグ３を散布して積層し、９００℃以上
１８００℃以、下の温度で加熱する１゜ なおりん化合物としては、融点か１０５１Ｊ“ＣのＦｅ
３Ｐ　、同様に、８．８０℃ノＮ１８Ｐなどの他に、安
価なりん鉱石（例：Ｐ２Ｏ，３４，４ｗｔ％、ＣａＯ４
９，３ｗｔ％、ＣＯ□３．１２　ｗｔ％、Ｆ　３．ｓ　
ｗｔ％）やりん酪肥料（例：過りん酸石灰０ａ（Ｈ２Ｐ
Ｏ，）２＋　０ａＳＯ，、または重過りん酸石灰ＣａＨ
，（ＰＯ，）２等〕なども利用できる。

さらに低融点のスラグとしては、鋼材とのぬれ性がよく
、かつＰの吸収能の高いＢ２Ｏ３またはＯａＦ、などを
含む組成のものが好ましいっ次に加熱された鋼材スラブ
に熱間圧延を類して、例えば鋼板の如き製品とする。上
記の加熱および熱間圧延の源におけるスラブの酸化防止
のためにスラグを用いると、圧延時においてロールの損
傷を招かずにすみ、残ったスラグは水をフラッシングす
れば除去できる。なお加熱炉から出した後、熱間圧延に
先立って溶融したスラグを除去するため、スラブを傾け
てもよい。

また第２発明では、第１発明の工程のう−ちシ表面にり
ん化合物′ｆｒ：載置する工程を、りん化合物とＯｒ　
、　Ｎｉ　、　ＭＯおよびＣｕのうちから選ばれる１種
以上の金編粉との混合物を鋼表面に載置Ｔる工程に変更
する。

また上記金鴻粉を鋼の表面に予め溶射により付着してお
くのも有効である。とくに鋼材両面を耐候性皮膜で憶う
場合には、鋼材スラブ下面でこの手法を採ると、安定し
た合金化層が得られるとともに、鋼材スラブのハンドリ
ング作業時に有利である。

以上の工程により得られる耐候性鋼板の皮膜は、鋼材の
厚みに比べ極めて薄い層であり、溶接により鋼板を接合
する場合でも溶接金挑へのＰの希釈が極めて少なく、溶
接継手部の性能を劣化させることはなく、ガス切断にお
いても通常の操作で十分である。

（作用） 鋼材スラブへの加熱温度がスラグの融点以上に達すると
、スラグが溶融を開始してりん化合物を覆い、−材スラ
ブの表面層の酸化ご防止し、また温度の上昇に伴ってス
ラグ中にＰが拡散する。す、ん化合物と接触する鋼材ス
ラブ１界面では鋼材へのＰの拡散が生じるが、りん化合
物と接触していない部分ではＰの拡散が生じがたい。し
かしこの非接触部にはＰを吸取して溶融したスラグが浸
みするため、この部分でもＰ拡散層が得られる。

この発明の製造方法において、まずりん化合物の厚みを
０００５〜１０闘としたのは、０．０５七未満では均一
な拡散層とならないため耐食の効果が少な（、ｌＱｍを
超えると表面のりん濃度が高下ぎて溶接性号粗害するこ
とによる。

また低融点のスラグの厚みをＵ、１〜１０闘としたのは
、Ｑ、ｌ龍未満では酸化防止の効果がなく、１０ｍを超
えると多量のスラグが生成して製造工程での障害となる
上、酸化防止もｌ０ｍ５以下で十分なためであるうさら
にスラグの融点を６００〜１２００℃に限定したのは、
鋼の酸化が６００°Ｃ以上で始まり、１２００℃を超え
ると酸化防止の役目を果さずかつ均一なＰ拡散層が得ら
れないためである。

スラグ加熱温度を９００〜１８００℃、保持時間を１〜
２０ｈとしたのは、りん化合物中のＰを鋼材表面から拡
散して耐候性を有するＦｅ−Ｐ合金化層を形成させたい
ためであり、９００℃未満、１ｈ未満では耐候性に心安
なＰの拡散層が得られず、逆に１３００℃、２０ｈを超
えると酸化スクールが生成し、経済的にも不利となるこ
とによる。

第２図は、１２０メツシユ以下の細カいＦｅ、Ｐ粉末を
鋼板上に厚さ１間で散布後、さらに融点８００℃の４２
　ｗｔ％５ｉｎ２−２０　ｗｔ％ＯａＯ−２０ｗｔ％Ｎ
ａ２Ｏ−６ｗｔ％に２０　１２　ｗｔ％Ｂ２０．ガラス
粉で厚さ５酎に覆って加熱炉に入れ、Ｐの拡散層厚みと
加熱温度および保持時間の関係を調べた結果である。な
おＰの拡散層厚みは鋼板表面から内部へＥＰＭＡ分析を
行ったときのＰｍ、度が０．０４％以上の領域として求
めた。

第２図から、耐候性を有する拡散層厚みを２０μｍ以上
とするには、９００℃、ｌｈ以上加熱する必要があるこ
とがわかる。スラブ加熱温度が高い程拡散層も厚くなる
が、炉の券命や鋼材の材質上から上限は１８００℃であ
る。また加熱時間は温度が低い稈長時間を必要とするが
、経済上から２０ｈが上限である。

（実施例） 実施例１ 第１表に示す化学組成および寸法の供試スラブの表面を
グラインダで研磨した後、第２表に示すりん化合物を用
いて下地層を形成し、さらにこの外層を第３表に示す組
成のスラグ粉末（粒度６０メツシユ以下）で覆った後、
第４表に示す組み合わせで片面の耐候性表面被覆鋼板を
製造した。なお第４表にりん化合物の厚みおよび形成方
法並ひにスラブの厚みを合わせて示した。そして第４表
に示す製品を、１ｉｒｌｌｏＯ鰭、長さ２００話、厚さ
５朋の小片にして工場地帯の大気中に暴露し、その後２
年間の腐食減ｆｆ’ｔを５Ｍ４１ｗ４との相対的な値と
して第４表に示した。

第４表において、番号１〜８．１０〜ｈ゜１８〜１７．
２０〜２４はこの発明の適用例であり、良好な表面状態
でかつ耐候性も良好で工業製品として実用化できるもの
であった。対して番号９は低温加熱のために圧延不可能
となって製品が得られず、番号１２は製品を得ることは
できたが、・加熱時間不足のために板厚中央部の衝撃特
性が劣るものだった。番号１８．１９はｈ外層スヲグの
融点が高すぎるために下地のりん化層が酸化され、鋼板
表面に安定な高りん化層が得られず、耐候性の改善効果
を達成、できなかった。

また番号３・令および２０〜２２では、Ｐ−Ｃｕ。

Ｐ　−ＯｒあるいはＰ−Ｎｉ　−ＭＯ系の表面層が７％
られるため、耐候性改冑の効果はきわめて高い。

番号２８．２４ではプラズマ溶射法を用いることにより
、下地のりん化合物が緻密になり、非常に薄い層でも耐
候性の改善効果が高いことシ示している。

実施例２ 実施例１と同様に第１・２．３表の材料を夫々用いて第
５表に示す種々の条件、方法により表面被覆鋼板を製造
し、その特性を第５表に示した。

番号２　ｆｔ　、２７および３０．３１は、この発明方
法によるものであり、良好な結果が得られている。対し
て番号２５では、下地のりん化合物の厚みが薄く均一な
Ｐの拡散層が得られず耐候性も劣る。また番号２６は、
りん化合物の厚みが厚過ぎるために皮膜はがれをおこし
、局部的に不良な部分が生じているっ番号２９では、最
外層スラグが薄く下地が酸化したため、局部腐食をおこ
した。

実施例８ 第４表の番号１５の条件で製造した板厚２５閂の鋼板お
よび従来の高Ｐ糸耐候性鋼板［００，１２ｗｔ％　、　
Ｓ土　リ−２８ｗｔ％　＋　　Ｉｎ　　１．２　０　　
ｗｔ％　、Ｐｏ、１５（Ｊｖｔ％、　Ｓ　Ｏ，００６ｗ
ｔ％Ｉ　Ｏｕ　Ｏ，２ｗｔ％、　Ｏｒ　０．２５ｗｔ％
、　ＡｌＯ，０３０ｗｔ％、板厚２５朋〕を、第６表の
溶接条件および第８図に示す開先形状によって１パス溶
接を行い、断面マクロ検査により割れ　　ｊの有無を調
べた。割れ検査の結果と溶接金属の化学組成を、第７表
に示す。

第６表　　サブマージアーク溶接条件 第７表　割れ検査結果 この発明の適用例であるｍＭでは割れも発生せず通常の
溶接施工を行い得るが、高Ｐ糸ｗ４Ｎでは溶接金属の中
央部に凝固割れを生じる。この割れの原因は、高Ｐ澗の
溶込みにより溶接金属のＰ苫有摂が０．０９５％と高く
なり、Ｆｅ−Ｐ低融点化合物が生成されたことによる。

このようにこの発明の適用鋼では、高能率のサブマージ
アーク溶接を適用でき工業的価値は高い。

（効果） 以上のように第１発明によれば、スラブから鋼材までの
製造工程において、スラブ表面にりん化合物と低融点ス
ラグを載置する工程を付加するだけであり、現状の製造
工程をほとんど変更することなく、安価に耐候性表面皮
膜を有する鋼材を提供できる。

また第２発明では、耐候性に有効な作用をおよぼすｃｒ
　、Ｎｌ　１Ｍｏ　ｌ　ａｕのうちから選ばれる１種以
上の金用粉２りん化合物に混合することによＯ１鋼材表
向に安定した合金化層を形成できるため、

【図面の簡単な説明】

第１図は表面にりん化合物およびスラグを積層した銅材
スラブの斜視図、 第２図はＰ拡散層におよぼす加熱条件の影嘗を示すグラ
フ、 第８図は溶接の開先形状を示す説明図である。 ｌ・・・鋼材スラブ ２・・・りん化合物 ８・・・スラグ 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 第１図 第３図 ７０″

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼の表面にりん化合物を厚さ０・０５〜１０ｍｍの
   層状に載置し、この層の表面に厚さ０．１〜１０ｍｍ、
   融点６００〜１２００℃のスラグを積層する段階、 この段階を経た鋼を９００〜１３００℃で １〜２０ｈの加熱を経て熱間圧延する段階、の結合から
   なることを特徴とする耐候性表 面被覆鋼の製造方法。 ２、鋼の表面にりん化合物とＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕの
   うちから選ばれる１種以上の金属粉との混合物を厚さ０
   ．０５〜１０ｍｍの層状に載置し、この層の表面に厚さ
   ０．１〜１０ｍｍ、融点６００〜１２００℃のスラグを
   積層する段階、この段階を経た鋼を９００〜１８００℃
   で １〜２０ｈの加熱を経て熱間圧延する段階、の結合から
   なることを特徴とする耐候性表 面被覆鋼の製造方法。