KR20190062480A

KR20190062480A - 선박 밸러스트 탱크용 강재 및 선박

Info

Publication number: KR20190062480A
Application number: KR1020197012167A
Authority: KR
Inventors: 가즈히코 시오타니; 이타루 사무사와; 히로시 이케다; 게이이치로 기시; 가즈쿠니 하세
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2019-06-05
Also published as: JP6260755B1; PH12019500755A1; JPWO2018066018A1; CN109790607A; TWI636142B; WO2018066018A1; TW201814065A; CN109790607B

Abstract

소정의 성분 조성으로 함과 함께, ACB 치를 0.50 이하, Sn 편석도를 18 미만으로 함으로써, 우수한 내식성과 우수한 내라멜라 티어성을 양립한 선박 밸러스트 탱크용 강재를 제공한다.

Description

선박 밸러스트 탱크용 강재 및 선박

본 발명은, 석탄선, 광석선, 광탄 겸용선, 원유 탱커, LPG 선, LNG 선, 케미컬 탱커, 컨테이너선, 벌크선, 목재 전용선, 칩 전용선, 냉동 운반선, 자동차 전용선, 중량물선, RORO 선, 석회석 전용선 및 시멘트 전용선 등의 선박에 사용되는 강재에 관한 것으로, 특히, 해수에 의한 혹독한 부식 환경하에 있는 밸러스트 탱크에 있어서 우수한 내식성을 발휘함과 함께, 우수한 내 (耐) 라멜라 티어성을 발휘하는 선박 밸러스트 탱크용 강재에 관한 것이다. 또한, 여기서 말하는 선박 밸러스트 탱크용 강재에는, 후강판은 물론이고, 박강판 및 형강이 포함된다.

또, 본 발명은, 상기의 강재를 사용하여 이루어지는 선박에 관한 것이다.

선박의 밸러스트 탱크는, 적하가 없을 때에, 해수를 주입하여 선박의 안정 항행을 가능하게 하는 역할을 담당하는 것이기 때문에, 매우 혹독한 부식 환경하에 놓여 있다. 그 때문에, 선박의 밸러스트 탱크에 사용되는 강재의 방식에는, 통상적으로, 에폭시계 도료에 의한 방식 도장이 실시되고 있다.

그러나, 이러한 방식 대책을 강구해도, 밸러스트 탱크의 부식 환경은 여전히 혹독한 상태에 있다.

즉, 밸러스트 탱크에 해수를 주입하였을 때에 해수에 완전히 잠겨 있는 부분에 대해서는, 전기 방식이 기능하고 있는 경우, 부식의 진행을 억제할 수 있다. 그러나, 전기 방식이 기능하고 있지 않은 경우, 해수에 의한 격렬한 부식이 일어난다. 또, 밸러스트 탱크에 해수가 주입되어 있지 않은 경우, 밸러스트 탱크 전체에서 전기 방식이 전혀 작용하지 않아, 잔류 부착 염분의 작용에 의해 격렬한 부식을 받는다.

이와 같은 혹독한 부식 환경하에 있는 밸러스트 탱크의 방식 도막의 수명은, 일반적으로 약 15 년이라고 하고, 선박의 수명 (약 25 년) 의 2/3 정도이다. 따라서, 남은 약 10 년은, 보수 도장을 실시함으로써, 내식성을 유지하고 있는 것이 실상이다. 그러나, 밸러스트 탱크는, 상기와 같은 혹독한 부식 환경에 있기 때문에, 보수 도장을 실시해도 그 효과를 장시간 지속시키는 것이 어렵다. 또, 보수 도장은, 좁은 공간에서의 작업이 되기 때문에, 작업 환경으로는 바람직하지 않다.

그 때문에, 보수 도장까지의 기간을 가능한 한 연장하며, 또한 보수 도장 작업을 가능한 한 경감시킬 수 있는 내식성이 우수한 강재의 개발이 요망되고 있다.

상기의 요망에 응하기 위해, 종래부터 다양한 강재가 제안되어 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는,

「화학 조성이, 질량％ 로, C : 0.01 ∼ 0.20 ％, Si : 0.01 ∼ 1.00 ％, Mn : 0.05 ∼ 3.00 ％, Sn : 0.01 ∼ 0.50 ％, O : 0.0001 ∼ 0.0100 ％, Cu : 0 ∼ 0.10 ％ 미만, Cr : 0 ∼ 0.10 ％ 미만, Mo : 0 ∼ 0.050 ％ 미만, W : 0 ∼ 0.050 ％ 미만, Cu ＋ Cr : 0 ∼ 0.10 ％ 미만, Mo ＋ W : 0 ∼ 0.050 ％ 미만, Sb : 0 ∼ 0.05 ％ 미만, Ni : 0 ∼ 0.05 ％, Nb : 0 ∼ 0.050 ％, V : 0 ∼ 0.050 ％, Ti : 0 ∼ 0.020 ％, Al : 0 ∼ 0.100 ％, Ca : 0 ∼ 0.0100 ％ 미만, Mg : 0 ∼ 0.0100 ％, REM : 0 ∼ 0.0100 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, 잔부 : Fe 및 불순물이고 ; 페라이트인 연질 조직과, 펄라이트, 베이나이트, 및 마텐자이트인 경질 조직을 갖고 ; 상기 연질 조직 중의 Sn 농도에 대한 상기 경질 조직 중의 Sn 농도의 비인 Sn 농도비가 1.2 이상 6.0 미만인 ; 것을 특징으로 하는 강재.」

가 개시되어 있다.

또, 특허문헌 2 에는,

「질량％ 로, C : 0.01 ∼ 0.20 ％, Si : 0.03 ％ 이상 0.60 ％ 미만, Mn : 0.5 ∼ 2.0 ％, P : 0.01 ％ 이하, S : 0.005 ％ 이하, sol. Al : 0.006 ％ 를 초과하고 0.10 ％ 이하, Sn : 0.02 ∼ 0.40 ％ 를 함유하고, Cr, Mo 및 W 에서 선택되는 1 종 이상을 합계로 0.03 ∼ 1.0 ％ 를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내식성 및 용접부의 조인트 피로 특성이 우수한 밸러스트 탱크용 강재.」

가 개시되어 있다.

일본 특허공보 제5839151호 일본 공개특허공보 2012-57236호

그런데, 선박에서는 다양한 부위에 있어서 용접이 실시되고 있어, 많은 부위의 용접 조인트에서 판 두께 방향으로 인장 응력을 받는다. 그리고, 이러한 용접 조인트에서는, 라멜라 티어가 발생할 위험성이 있음이 최근 분명해졌다. 여기서, 라멜라 티어란, 십자 조인트, T 조인트, 코너 조인트 등의 판 두께 방향으로 인장 응력을 받는 용접 조인트에 있어서, 인장 응력에 의해 강판 표면에 평행한 방향으로, 강재 내부에 있어서 균열이 진전되어, 크랙이 발생하는 현상이다.

이 때문에, 선박 밸러스트 탱크용 강재에서는, 상기한 선박의 밸러스트 탱크의 사용 환경에서의 내식성에 더하여, 내라멜라 티어성도 우수할 것이 요구된다.

그러나, 특허문헌 1 및 2 에서는 모두, 용접 조인트에 있어서 라멜라 티어가 발생할 리스크를 전혀 고려하고 있지 않아, 내라멜라 티어성에 대해서는 전혀 고려되어 있지 않다.

본 발명은, 상기의 현 상황을 감안하여 개발된 것으로서, 선박의 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 내식성이 우수하며, 또한 내라멜라 티어성도 우수한 선박 밸러스트 탱크용 강재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은, 상기의 선박 밸러스트 탱크용 강재를 사용하여 이루어지는 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그런데, 발명자들은, 상기 과제의 해결을 위해 예의 연구를 거듭하여, 이하의 지견을 얻었다.

(1) 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 내식성의 향상에는, Sn 과 함께, W, Mo, Sb 및 Si 중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상을 복합 첨가하는 것이 유효하다.

(2) 한편, 내라멜라 티어성의 관점에서는, 강 중의 S 를 저감시킴과 함께, Sn 을 저감시키는 것이 유효하다.

이와 같이, 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 내식성 향상의 관점에서는 Sn 의 첨가가 유효하지만, 내라멜라 티어성의 관점에서는 Sn 을 저감시키는 것이 유효하다. 그래서, 발명자들은, 상기의 지견을 기초로, 내식성과 내라멜라 티어성을 양립하기 위해, 더욱 검토를 거듭하였다.

그 결과,

(3) Sn 의 중심 편석을 억제하여, Sn 을 강재 전체에 최대한 확산시켜 주면, Sn 을 일정량 함유하고 있어도 우수한 내라멜라 티어성이 얻어진다,

(4) 또, Sn 과 함께, W, Mo, Sb 및 Si 를 복합 첨가하고, 이것들의 함유량으로 정의되는 ACB 치를 소정의 범위로 조정하면, Sn 량을 저감시켜도, 선박 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 우수한 내식성이 얻어진다,

(5) 즉, Sn 량을, W, Mo, Sb 및 Si 량과의 관계로 적정하게 조정하면서, Sn 의 중심 편석을 억제하여, Sn 을 강재 전체에 확산시켜 주면, 선박 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 내식성과 내라멜라 티어성을 양립할 수 있다,

라는 지견을 얻었다.

또,

(6) S 량에 따라 Sn 량을 엄밀하게 제어함으로써, 더욱 내라멜라 티어성이 향상된다,

라는 지견을 얻었다.

본 발명은, 상기의 지견에 기초하고, 더욱 검토를 거듭하여 완성시킨 것이다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. 질량％ 로,

C : 0.03 ∼ 0.18 ％,

Mn : 0.10 ∼ 2.00 ％,

P : 0.030 ％ 이하,

S : 0.0070 ％ 이하,

Al : 0.001 ∼ 0.100 ％,

Sn : 0.01 ∼ 0.20 ％ 및

N : 0.0080 ％ 이하

를 함유함과 함께,

W : 0.01 ∼ 0.50 ％,

Mo : 0.01 ∼ 0.50 ％,

Sb : 0.01 ∼ 0.30 ％ 및

Si : 0.01 ∼ 1.50 ％

중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,

다음 식 (1) 로 정의되는 ACB 치가 0.50 이하이며, 또한

다음 식 (2) 로 정의되는 Sn 편석도가 18 미만인, 선박 밸러스트 탱크용 강재.

ACB ＝ {1 － (0.8 × [％W] ＋ 0.5 × [％Mo])^0.3} × {1 － ([％Sn] ＋ 0.4 × [％Sb])^0.3} × {1 － (0.05 × [％Si])^0.3} --- (1)

[Sn 편석도］＝ [중심 편석부의 Sn 농도]/[평균 Sn 농도］--- (2)

여기서, [％W], [％Mo], [％Sn], [％Sb] 및 [％Si] 는 각각, 성분 조성에 있어서의 W, Mo, Sn, Sb 및 Si 의 함유량 (질량％) 이다.

2. 상기 성분 조성에 있어서의 S 함유량과 Sn 함유량이, 다음 식 (3) 의 관계를 만족하는, 상기 1 에 기재된 선박 밸러스트 탱크용 강재.

10000 × [％S] × [％Sn]² ≤ 1.40 --- (3)

여기서, [％S] 및 [％Sn] 은 각각, 성분 조성에 있어서의 S 및 Sn 의 함유량 (질량％) 이다.

3. 상기 성분 조성이, 추가로 질량％ 로,

Cu : 0.01 ∼ 0.50 ％,

Ni : 0.01 ∼ 0.50 ％,

Cr : 0.01 ∼ 0.50 ％ 및

Co : 0.01 ∼ 0.50 ％

중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는, 상기 1 또는 2 에 기재된 선박 밸러스트 탱크용 강재.

4. 상기 성분 조성이, 추가로 질량％ 로,

Ti : 0.001 ∼ 0.100 ％,

Zr : 0.001 ∼ 0.100 ％,

Nb : 0.001 ∼ 0.100 ％ 및

V : 0.001 ∼ 0.100 ％

중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는, 상기 1 ∼ 3 중 어느 하나에 기재된 선박 밸러스트 탱크용 강재.

5. 상기 성분 조성이, 추가로 질량％ 로,

Ca : 0.0001 ∼ 0.0100 ％,

Mg : 0.0001 ∼ 0.0200 ％ 및

REM : 0.0002 ∼ 0.2000 ％

중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는, 상기 1 ∼ 4 중 어느 하나에 기재된 선박 밸러스트 탱크용 강재.

6. 상기 성분 조성이, 추가로 질량％ 로,

B : 0.0001 ∼ 0.0300 ％

를 함유하는, 상기 1 ∼ 5 중 어느 하나에 기재된 선박 밸러스트 탱크용 강재.

7. 상기 1 ∼ 6 중 어느 하나에 기재된 선박 밸러스트 탱크용 강재를 사용하여 이루어지는 선박.

본 발명에 의하면, 선박의 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 내식성이 우수하며, 또한 내라멜라 티어성도 우수한 선박 밸러스트 탱크용 강재가 얻어진다.

그리고, 본 발명의 선박 밸러스트 탱크용 강재를 선박의 밸러스트 탱크에 적용함으로써, 높은 안전성을 확보하면서, 밸러스트 탱크의 검사나 도장에 드는 비용을 저감시키는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 먼저, 본 발명에 있어서 강의 성분 조성을 상기의 범위로 한정한 이유에 대해 설명한다. 또한, 강의 성분 조성에 있어서의 원소의 함유량의 단위는 모두 「질량％」이지만, 이하, 특별히 언급하지 않는 한 간단히 「％」로 나타낸다.

C : 0.03 ∼ 0.18 ％

C 는, 강의 강도 확보에 필요한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, C 량은 0.03 ％ 이상으로 한다. 그러나, C 량이 0.18 ％ 를 초과하면, 용접성 및 용접열 영향부의 인성이 저하된다. 따라서, C 량은 0.03 ∼ 0.18 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.04 ％ 이상, 0.16 ％ 이하이다.

Mn : 0.10 ∼ 2.00 ％

Mn 은, 강의 강도를 높이는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, Mn 량은 0.10 ％ 이상으로 한다. 그러나, Mn 량이 2.00 ％ 를 초과하면, 강의 인성 및 용접성이 저하된다. 또, Mn 의 중심 편석에 의해, 내라멜라 티어성도 저하된다. 따라서, Mn 량은 0.10 ∼ 2.00 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.60 ％ 이상, 1.80 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.80 ％ 이상, 1.60 ％ 이하이다.

P : 0.030 ％ 이하

P 는, 인성 및 용접성을 열화시킨다. 이 때문에, P 량은 0.030 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.025 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.015 ％ 이하이다. 또한, 하한에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 0.003 ％ 로 하는 것이 바람직하다.

S : 0.0070 ％ 이하

S 는, 내라멜라 티어성에 관여하는 중요한 원소이다. 즉, S 는, 비금속 개재물인 조대한 MnS 를 형성하고, 이 MnS 가 라멜라 티어의 기점이 된다. 특히, S 량이 0.0070 ％ 를 초과하면, 내라멜라 티어성의 대폭적인 저하를 초래한다. 따라서, S 량은 0.0070 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0060 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.0050 ％ 이하이다. 또한, 하한에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 0.0003 ％ 로 하는 것이 바람직하다.

Al : 0.001 ∼ 0.100 ％

Al 은, 탈산제로서 첨가되는 원소로, Al 량은 0.001 ％ 이상으로 한다. 그러나, Al 량이 0.100 ％ 를 초과하면, 강의 인성이 저하된다. 이 때문에, Al 량은 0.001 ∼ 0.100 ％ 의 범위로 한다.

Sn : 0.01 ∼ 0.20 ％

Sn 은, 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 내식성을 향상시키기 위해 필요한 원소임과 함께, 내라멜라 티어성에 관여하는 중요한 원소이다. 구체적으로는, Sn 은, 내식성을 향상시키는 한편, 내라멜라 티어성을 저하시키는 원소이다.

즉, Sn 은, 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서, 부식의 진행에 수반하여, 강재 표면의 녹 중에 혼입되고, 이로써 녹 입자를 미세화한다. 그리고, 녹 입자의 미세화에 수반하여, Fe 의 애노드 반응을 억제하고, 나아가서는 부식을 억제한다. 이와 같은 효과는 Sn 량을 0.01 ％ 이상으로 함으로써 발현된다. 바람직하게는 0.02 ％ 이상이다.

한편으로, Sn 은 강재 중심부에 편석되기 쉽고, 이러한 편석부에서는, 경도가 현저하게 증대되기 때문에, 내라멜라 티어성이 열화된다. 특히, Sn 량이 0.20 ％ 를 초과하면, 내라멜라 티어성이 크게 열화된다. 따라서, 내라멜라 티어성 확보의 관점에서, Sn 량은 0.20 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.15 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이하이다.

N : 0.0080 ％ 이하

N 은, 인성을 저하시키는 유해한 원소이므로, 최대한 저감시키는 것이 바람직하다. 특히, N 량이 0.0080 ％ 를 초과하면, 인성의 저하가 커진다. 따라서, N 량은 0.0080 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0070 ％ 이다. 또한, 하한에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 0.0005 ％ 로 하는 것이 바람직하다.

W : 0.01 ∼ 0.50 ％, Mo : 0.01 ∼ 0.50 ％, Sb : 0.01 ∼ 0.30 ％ 및 Si : 0.01 ∼ 1.50 ％ 중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상

W, Mo, Sb 및 Si 는, Sn 과 함께 복합 첨가함으로써, 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 내식성을 향상시키는 원소이다.

상기 서술한 바와 같이, Sn 은 내식성의 향상에 유효한 원소이지만, 내라멜라 티어성의 관점에서 다량으로는 함유시킬 수 없다. 이 때문에, 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 내식성과 내라멜라 티어성을 양립하려면, W : 0.01 ∼ 0.50 ％, Mo : 0.01 ∼ 0.50 ％, Sb : 0.01 ∼ 0.30 ％ 및 Si : 0.01 ∼ 1.50 ％ 중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상을 함유시키는 것이 필요하다.

여기서, Sb 는, 부식의 진행에 수반하여, 강재 표면에 용출되어, 녹 입자를 미세화한다. 또, W, Mo 및 Si 는 각각, WO₄ ^2-, MoO₄ ^2-, SiO₄ ^4- 로서 유리되고, 녹 중에 혼입되어, 녹에 카티온 선택 투과성을 부여하고, 강 계면 (녹층과 지철의 계면) 에 대한 Cl^- 등의 부식성 아니온의 투과를 전기적으로 억제한다.

이들 효과는, 상기 서술한 Sn 의 방식 작용이 공존한 경우에 있어서 현재화되고, W, Mo, Sb 및 Si 량이 각각 0.01 ％ 이상에서 발현된다. 그러나, 어느 원소도 많이 함유시키면, 용접성이나 인성을 열화시키고, 비용의 관점에서도 불리해진다.

따라서, W 량은 0.01 ∼ 0.50 ％ 의 범위, Mo 량은 0.01 ∼ 0.50 ％ 의 범위, Sb 량은 0.01 ∼ 0.30 ％ 의 범위, Si 량은 0.01 ∼ 1.50 ％ 의 범위로 한다.

바람직하게는, W 량은 0.02 ％ 이상, 0.40 ％ 이하, Mo 량은 0.02 ％ 이상, 0.40 ％ 이하, Sb 량은 0.02 ％ 이상, 0.25 ％ 이하, Si 량은 0.03 ％ 이상, 0.70 ％ 이하이다.

이와 같이 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 우수한 내식성을 얻기 위해서는, Sn 과 함께, W, Mo, Sb 및 Si 를 복합 첨가하는 것이 필요하지만, 그것만으로는 불충분하고, 다음 식 (1) 로 정의되는 ACB 치를 소정의 범위로 조정하는 것이 중요하다.

또한, 각 원소의 함유량에 대해, 함유되지 않는 것은 「0」으로 하여 계산한다.

ACB 치 : 0.50 이하

ACB 치는, 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 내식성의 지표가 되는 것으로, 상기 게재한 식 (1) 에 나타낸 바와 같이, W, Mo, Sn, Sb 및 Si 의 함유량에 의해 규정된다. 그리고, ACB 치가 0.50 이하가 되도록, 소정량의 Sn 과, W, Mo, Sb 및 Si 를 복합 첨가함으로써, 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 내식성과 내라멜라 티어성을 양립하는 것이 가능해진다. 이와 같은 관점에서, ACB 치는 0.50 이하로 한다. 바람직하게는 0.45 이하, 보다 바람직하게는 0.40 이하이다.

또, Sn 에 의한 내라멜라 티어성의 저하 기구는, S 에 의한 내라멜라 티어성의 저하 기구와는 상이하다. 그러나, S 와 Sn 에 의한 내라멜라 티어성의 저하는 서로 상승적으로 작용한다. 이 때문에, 내라멜라 티어성을 더욱 향상시키는 관점에서는, S 및 Sn 의 함유량에 대해, 다음 식 (3) 의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.

10000 × [％S] × [％Sn]² ≤ 1.40 --- (3)

상기 게재한 (3) 식은, 내라멜라 티어성에 대한 Sn 량의 영향이 S 량의 영향에 비해 매우 큰 것을 의미하고 있다. 즉, Sn 을 엄밀하게 관리하는 것이, 내라멜라 티어성을 확보하는 데에 있어서 특히 중요함을 의미하고 있다.

여기서, 10000 × [％S] × [％Sn]² 는, 1.20 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 10000 × [％S] × [％Sn]² 의 하한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.001 로 하는 것이 바람직하다.

또한, 라멜라 티어를 억제함에 있어서는, S 량과 Sn 량을 함께 상기한 범위로 한정하는 것이 전제가 되는 것은 말할 필요도 없다.

이상, 기본 성분에 대해 설명하였지만, 본 발명의 선박 밸러스트 탱크용 강재에서는, 이하에 서술하는 원소를 적절히 함유시킬 수 있다.

Cu : 0.01 ∼ 0.50 ％, Ni : 0.01 ∼ 0.50 ％, Cr : 0.01 ∼ 0.50 ％ 및 Co : 0.01 ∼ 0.50 ％ 중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상

Cu, Ni, Cr 및 Co 는, 부식의 진행에 수반하여 녹층 중으로 이행하여, 녹층과 지철의 계면에 대한 Cl^- 의 농축을 억제하고, 이로써 내식성의 향상에 기여한다. 이와 같은 효과는, Cu, Ni, Cr 또는 Co 량이 0.01 ％ 미만에서는 충분하게는 얻어지지 않는다. 한편, Cu, Ni, Cr 또는 Co 량이 0.50 ％ 를 초과하면, 용접부의 인성을 열화시킨다.

따라서, Cu, Ni, Cr 및 Co 를 함유시키는 경우, 그 양은 모두 0.01 ∼ 0.50 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.02 ％ 이상, 0.40 ％ 이하이다.

Ti : 0.001 ∼ 0.100 ％, Zr : 0.001 ∼ 0.100 ％, Nb : 0.001 ∼ 0.100 ％ 및 V : 0.001 ∼ 0.100 ％ 중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상

Ti, Zr, Nb 및 V 는, 원하는 강도를 확보하는 관점에서, 단독 또는 복합으로 첨가할 수 있다. 그러나, 어느 원소도 과잉으로 함유시키면, 인성 및 용접성을 열화시킨다. 따라서, Ti, Zr, Nb 및 V 를 함유시키는 경우, 그 양은 모두 0.001 ∼ 0.100 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.005 ％ 이상, 0.050 ％ 이하이다.

Ca : 0.0001 ∼ 0.0100 ％, Mg : 0.0001 ∼ 0.0200 ％ 및 REM : 0.0002 ∼ 0.2000 ％ 중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상

Ca, Mg 및 REM 은 용접부의 인성을 향상시키는 관점에서, 단독 또는 복합으로 첨가할 수 있다. 그러나, 어느 원소도 과잉으로 함유시키면, 오히려 용접부의 인성 열화를 초래한다. 또, 비용도 증가한다. 따라서, Ca, Mg 및 REM 을 함유시키는 경우, Ca 량은 0.0001 ∼ 0.0100 ％, Mg 량은 0.0001 ∼ 0.0200 ％, REM 량은 0.0002 ∼ 0.2000 ％ 의 범위로 한다.

B : 0.0001 ∼ 0.0300 ％

B 는, 강재의 ?칭성을 향상시키는 원소이다. 또, 원하는 강도를 확보하는 관점에서, B 를 함유시킬 수 있다. 이와 같은 관점에서는, B 량을 0.0001 ％ 이상으로 하는 것이 유효하다. 그러나, B 를 과잉으로 함유시키면, 특히 B 량이 0.0300 ％ 를 초과하면, 인성의 대폭적인 열화를 초래한다. 따라서, B 를 함유시키는 경우, 그 양은 0.0001 ∼ 0.0300 ％ 의 범위로 한다.

상기 이외의 성분은, Fe 및 불가피적 불순물이다.

이상, 본 발명의 선박 밸러스트 탱크용 강재의 성분 조성에 대해 설명하였지만, 본 발명의 선박 밸러스트 탱크용 강재에서는, Sn 편석도를 다음과 같이 제어하는 것이 매우 중요하다.

Sn 편석도 : 18 미만

Sn 의 중심 편석에 의해, 편석부의 경도는 크게 증가한다. 그리고, 이와 같은 편석부가 라멜라 티어 발생의 기점이 된다. 즉, Sn 을 함유하는 성분 조성에 있어서 우수한 내라멜라 티어 특성을 확보하려면, Sn 의 중심 편석을 억제하여 편석부의 경도 증가를 억제하는 것이 중요하다. 이와 같은 관점에서, Sn 편석도는 18 미만으로 한다. 바람직하게는 16 미만이다. 보다 바람직하게는 15 이하이다. 하한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 2 로 하는 것이 바람직하다.

또한, 여기서 말하는 Sn 편석도란, 강재의 압연 방향과 평행하게 절단한 단면 (강재 표면에 수직인 단면) 에 있어서, 전자선 마이크로애널라이저 (이하, EPMA 로 나타낸다) 의 선 분석에 의해 얻어지는 평균 Sn 농도에 대한 중심 편석부의 Sn 농도의 비이다.

구체적으로는, 강재의 두께를 t (mm), 폭 (강재의 압연 방향 및 두께 방향과 직각인 방향) 을 W (mm) 로 하였을 때, 먼저, 강재의 압연 방향과 평행하게 절단한 단면 (강재 표면에 수직인 단면) 의 강재의 두께 방향 : (0.5 ± 0.1) × t, 압연 방향 : 15 mm 인 면 영역 (즉, 강재의 두께 방향의 중심 위치를 포함하는 면 영역) 에 있어서, 빔 직경 : 20 ㎛, 피치 : 20 ㎛ 인 조건에서, Sn 의 EPMA 면 분석을 실시한다. 또한, Sn 의 EPMA 면 분석은, 1/4 × W, 1/2 × W 및 3/4 × W 의 위치의 3 개의 단면 시야에서 실시한다.

이어서, 상기 EPMA 면 분석으로부터 각 단면 시야에 있어서 Sn 농도가 가장 높은 위치를 선택하고, 당해 위치에 있어서 각각, 강재의 두께 방향으로 빔 직경 : 5 ㎛, 피치 : 5 ㎛ 인 조건에서, Sn 의 EPMA 선 분석을 실시한다. 또한, EPMA 선 분석을 실시함에 있어서는, 강재의 표리면으로부터 각각 25 ㎛ 까지의 영역은 제외한다.

그리고, 측정 라인마다 Sn 농도 (질량 농도) 의 최대치를 구하여, 이것들의 평균치를 중심 편석부의 Sn 농도 (질량 농도) 로 하고, 이 중심 편석부의 Sn 농도를, 측정 라인의 전체 측정치의 산술 평균치인 평균 Sn 농도 (질량 농도) 로 나눈 값을, Sn 편석도로 한다.

즉,

[Sn 편석도］＝ [중심 편석부의 Sn 농도]/[평균 Sn 농도］

이다.

상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 선박 밸러스트 탱크용 강재는, 우수한 내라멜라 티어 특성을 확보하는 관점에서, Sn 의 중심 편석을 억제하는, 즉, Sn 의 중심 편석의 정도를 나타내는 Sn 편석도를 소정치 이하로 제어하는 것이 매우 중요하다. 여기서, Sn 편석도는, 성분 조성이 동일해도, 제조 조건에 따라 크게 변화된다. 이 때문에, Sn 의 중심 편석을 억제하려면, 강재의 제조 방법을 적절히 제어하는 것이 매우 중요하다.

이하, 본 발명의 선박 밸러스트 탱크용 강재의 바람직한 제조 방법에 대해 설명한다.

즉, 본 발명의 강재는, 상기한 성분 조성으로 조정한 강을, 전로나 전기로, 진공 탈가스 등, 공지된 정련 프로세스를 이용하여 용제 (溶製) 하고, 연속 주조법 혹은 조괴-분괴 압연법으로 강 소재 (슬래브) 로 하고, 이어서 이 강 소재를 필요에 따라 재가열하고 나서 열간 압연하는 것에 의해, 강판 또는 형강 등으로 함으로써 제조할 수 있다. 또한, 강재의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 2 ∼ 100 mm 이다. 보다 바람직하게는 3 ∼ 80 mm 이다. 더욱 바람직하게는 4 ∼ 60 mm 이다.

여기서, 연속 주조의 경우, 주조 속도 (인발 (引拔) 속도) 를 0.3 ∼ 2.8 m/min 으로 하는 것이 바람직하다. 주조 속도가 0.3 m/min 미만에서는, 조업 효율이 나빠진다. 한편, 주조 속도가 2.8 m/min 을 초과하면, 표면 온도 불균일이 발생하고, 또 주편 내부로의 용강 공급이 불충분해져, Sn 의 중심 편석이 촉진된다. Sn 의 중심 편석을 억제하는 관점에서는, 보다 바람직하게는 0.4 m/min 이상, 2.6 m/min 이하이다. 더욱 바람직하게는 1.5 m/min 이하이다.

또, 미응고층을 갖는 응고 말기의 주편을, 응고 수축량과 열 수축량의 합에 상당하는 정도의 압하 총량 및 압하 속도로, 압하 롤군에 의해 서서히 압하하면서 주조하는 경압하법을 실시하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기의 강 소재를 원하는 치수 형상으로 열간 압연할 때에는, 900 ℃ ∼ 1350 ℃ 의 온도로 가열하는 것이 바람직하다. 가열 온도가 900 ℃ 미만에서는 변형 저항이 크고, 열간 압연이 어려워진다. 한편, 가열 온도가 1350 ℃ 를 초과하면, 표면 흠집이 발생하거나, 스케일 로스나 연료 원단위가 증가하거나 한다.

또, 특히, 가열 온도가 높을수록 중심 편석부의 Sn 의 확산이 촉진되기 때문에, 내라멜라 티어성을 확보하는 관점에서는 유리해진다. 이와 같은 관점에서, 가열 온도는 1030 ℃ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 가열 온도에 있어서의 유지 시간은, 60 min 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 중심 편석부에 있어서의 Sn 의 확산이 충분히 촉진된다. 보다 바람직하게는 150 min 이상이다. 또한, 상한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1000 min 으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 강 소재의 온도가, 본디 1030 ∼ 1350 ℃ 의 범위인 경우이면서 또한, 그 온도 범위로 60 min 이상 유지되고 있던 경우에는, 재가열하지 않고, 그대로 열간 압연에 제공해도 된다. 또, 열간 압연 후에 얻어진 열연판에, 재가열 처리, 산성, 냉간 압연을 실시하여, 소정 판 두께의 냉연판으로 해도 된다.

열간 압연에서는, 마무리 압연 종료 온도를 650 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 마무리 압연 종료 온도가 650 ℃ 미만에서는, 변형 저항의 증대로 인해 압연 하중이 증가하여, 압연의 실시가 곤란해진다.

열간 압연 후의 냉각은, 공랭, 가속 냉각의 어느 방법이어도 되지만, 보다 높은 강도를 얻고자 하는 경우에는, 가속 냉각을 실시하는 것이 바람직하다.

여기서, 가속 냉각을 실시하는 경우에는, 냉각 속도를 2 ∼ 100 ℃/s, 냉각 정지 온도를 700 ∼ 400 ℃ 로 하는 것이 바람직하다. 즉, 냉각 속도가 2 ℃/s 미만, 및/또는 냉각 정지 온도가 700 ℃ 초과에서는, 가속 냉각의 효과가 작고, 충분한 고강도화가 달성되지 않는 경우가 있다. 한편, 냉각 속도가 100 ℃/s 초과, 및/또는 냉각 정지 온도가 400 ℃ 미만에서는, 강재의 인성이 저하되거나, 강재의 형상에 변형이 발생하는 경우가 있다. 단, 후공정에 있어서 열 처리를 실시하는 경우에는 그러하지 않다.

실시예

표 1 에 나타내는 성분 조성이 되는 강 (잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다) 을, 전로에서 용제하여, 표 2 에 나타내는 조건의 연속 주조에 의해 강 슬래브로 하였다. 이들 강 슬래브를 1150 ℃ 로 재가열 후, 표 2 에 나타내는 조건에서 유지하고, 마무리 압연 종료 온도 : 800 ℃ 의 열간 압연을 실시하여, 판 두께 : 40 mm 인 강판을 얻었다. 또한, 열간 압연 후의 냉각은, 냉각 속도 : 10 ℃/s, 냉각 정지 온도 : 550 ℃ 의 수랭 (가속 냉각) 으로 하였다.

그리고, 상기한 방법에 의해, 얻어진 강판에 있어서의 Sn 편석도를 구하였다. 결과를 표 2 에 병기한다.

또, 상기와 같이 하여 얻어진 강판에 대해, 이하의 요령으로, 밸러스트 탱크의 사용 환경을 모의한 부식 시험을 실시하여, 밸러스트 탱크의 사용 환경에 있어서의 내식성의 평가를 실시하였다.

(1) 내식성의 평가

상기와 같이 하여 얻은 No.1 ∼ 59 의 강판으로부터 각각, 6 mm t × 150 mm W × 150 mm L 의 시험편을 강판 표면으로부터 깊이 : 1 mm 의 위치에서 채취하였다. 그리고, 표면을 숏 블라스트한 후, 탈지하고, 시험편의 질량을 측정하였다. 이어서, 변성 에폭시 수지 도료를 막 두께 : 160 ㎛ 로 2 회 도포하고, 그 후, 지철 표면까지 달하는 80 mm 길이의 스크라이브를 플라스틱 커터에 의해 부여하고, 부식 시험에 제공하였다.

부식 시험에서는, 실선의 밸러스트 탱크의 부식 환경을 모의하고,

1) 35 ℃, 5 질량％ NaCl 수용액 분무, 2 h → 2) 60 ℃, RH : 20 - 30 ％, 4 h → 3) 50 ℃, RH ＞ 95 ％, 2 h

를 1 사이클로 하여, 이것을 504 사이클 반복하였다.

부식 시험 후, 막 제거, 녹 제거하고, 각 시험편의 질량을 측정하여, 부식 시험 전후에서의 질량 감소량을 구하였다. 그리고, No.42 를 베이스 강으로 하여, 이 베이스 강에 대한 질량 감소량의 비율에 따라, 이하의 기준으로 내식성을 평가하였다.

○ (합격) : 70 ％ 이하

× (불합격) : 70 ％ 초과

또한, 이하의 요령으로, 내라멜라 티어성의 평가를 실시하였다.

(2) 내라멜라 티어성의 평가

ClassNK 강선 규칙·동 검사 요령 (K 편, 제 2 장) 에 준거하여, 상기와 같이 하여 얻어진 No.1 ∼ 59 의 강판에 대해, 강판의 판 두께 방향 (Z 방향) 의 인장 시험을 실시하여, 단면 수축률 (RA) 을 산출하였다. 그리고, 산출한 단면 수축률 (RA) 에 기초하여, 이하의 기준으로 내라멜라 티어성을 평가하였다.

◎ (합격, 특히 우수하다) : 70 이상

○ (합격) : 35 이상 70 미만

△ (불합격) : 25 이상 35 미만

× (불합격) : 25 미만

(1) 및 (2) 의 평가 결과를 표 2 에 병기한다. 또한, 표 2 중의 종합 평가는, 상기한 (1) 및 (2) 의 평가가 모두 「○」 또는 「◎」인 경우를 「합격」, (1) 및 (2) 의 평가에 있어서 1 개라도 「△」 또는 「×」가 있는 경우를 「불합격」으로 하고 있다.

표 2 에 나타낸 바와 같이, 발명예는 모두, 우수한 내식성과 내라멜라 티어성을 겸비하고 있다.

이에 반해, 비교예에서는, 내식성 및 내라멜라 티어성의 적어도 일방에 대해, 충분한 특성이 얻어지지 않고 있다.

즉, 비교예 No.43, 49 및 53 은 S 량이 상한을 초과하고 있기 때문에, 내라멜라 티어성에 대해, 충분한 특성이 얻어지지 않고 있다.

비교예 No.44, 48 및 51 은, Sn 량이 상한을 초과하고 있기 때문에, 내라멜라 티어성에 대해, 충분한 특성이 얻어지지 않고 있다.

비교예 No.45 는, S 량이 상한을 초과하고 있고, 또 소정량의 W, Mo, Sb 및 Si 가 함유되어 있지 않고, ACB 치가 상한을 초과하기 때문에, 내식성 및 내라멜라 티어성에 대해, 충분한 특성이 얻어지지 않고 있다.

비교예 No.46 은, Sn 량이 하한을 하회하고, 또 ACB 치가 상한을 초과하기 때문에, 내식성에 대해, 충분한 특성이 얻어지지 않고 있다.

비교예 No.47 은, S 량 및 Sn 량이 상한을 초과하고 있기 때문에, 라멜라 티어성에 대해, 충분한 특성이 얻어지지 않고 있다.

비교예 No.50 은, 소정량의 W, Mo, Sb 및 Si 가 함유되어 있지 않기 때문에, 내식성에 대해, 충분한 특성이 얻어지지 않고 있다.

비교예 No.52 는, S 량이 상한을 초과하고 있고, 또 Sn 량이 하한을 하회하며, ACB 치가 상한을 초과하기 때문에, 내식성 및 내라멜라 티어성에 대해, 충분한 특성이 얻어지지 않고 있다.

비교예 No.54 ∼ 57 은, Sn 편석도가 상한을 초과하고 있기 때문에, 내라멜라 티어성에 대해, 충분한 특성이 얻어지지 않고 있다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.03 ∼ 0.18 ％,
Mn : 0.10 ∼ 2.00 ％,
P : 0.030 ％ 이하,
S : 0.0070 ％ 이하,
Al : 0.001 ∼ 0.100 ％,
Sn : 0.01 ∼ 0.20 ％ 및
N : 0.0080 ％ 이하
를 함유함과 함께,
W : 0.01 ∼ 0.50 ％,
Mo : 0.01 ∼ 0.50 ％,
Sb : 0.01 ∼ 0.30 ％ 및
Si : 0.01 ∼ 1.50 ％
중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
다음 식 (1) 로 정의되는 ACB 치가 0.50 이하이며, 또한
다음 식 (2) 로 정의되는 Sn 편석도가 18 미만인, 선박 밸러스트 탱크용 강재.
ACB ＝ {1 － (0.8 × [％W] ＋ 0.5 × [％Mo])^0.3} × {1 － ([％Sn] ＋ 0.4 × [％Sb])^0.3} × {1 － (0.05 × [％Si])^0.3} --- (1)
[Sn 편석도］＝ [중심 편석부의 Sn 농도]/[평균 Sn 농도］--- (2)
여기서, [％W], [％Mo], [％Sn], [％Sb] 및 [％Si] 는 각각, 성분 조성에 있어서의 W, Mo, Sn, Sb 및 Si 의 함유량 (질량％) 이다.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성에 있어서의 S 함유량과 Sn 함유량이, 다음 식 (3) 의 관계를 만족하는, 선박 밸러스트 탱크용 강재.
10000 × [％S] × [％Sn]² ≤ 1.40 --- (3)
여기서, [％S] 및 [％Sn] 은 각각, 성분 조성에 있어서의 S 및 Sn 의 함유량 (질량％) 이다.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성이, 추가로 질량％ 로,
Cu : 0.01 ∼ 0.50 ％,
Ni : 0.01 ∼ 0.50 ％,
Cr : 0.01 ∼ 0.50 ％ 및
Co : 0.01 ∼ 0.50 ％
중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는, 선박 밸러스트 탱크용 강재.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성이, 추가로 질량％ 로,
Ti : 0.001 ∼ 0.100 ％,
Zr : 0.001 ∼ 0.100 ％,
Nb : 0.001 ∼ 0.100 ％ 및
V : 0.001 ∼ 0.100 ％
중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는, 선박 밸러스트 탱크용 강재.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성이, 추가로 질량％ 로,
Ca : 0.0001 ∼ 0.0100 ％,
Mg : 0.0001 ∼ 0.0200 ％ 및
REM : 0.0002 ∼ 0.2000 ％
중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는, 선박 밸러스트 탱크용 강재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성이, 추가로 질량％ 로,
B : 0.0001 ∼ 0.0300 ％
를 함유하는, 선박 밸러스트 탱크용 강재.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 선박 밸러스트 탱크용 강재를 사용하여 이루어지는 선박.