Cu-Sn共存鋼以及其的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及含有Cu以及Sn的耐腐蝕性厚板用低合金鋼（Cu-Sn共存鋼）以及其 的制造方法。本發(fā)明特別是涉及沒有表面裂紋、表面瑕疵的、并且即便對(duì)厚板進(jìn)行乳制也不 產(chǎn)生表面裂紋、表面瑕疵的鋼以及其的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Cu以及Sn均為廢料鐵中的混入元素，在作為為提高鋼的耐腐蝕性的元素方面是 有用的。然而，已知Cu成為在鋼的熱加工時(shí)產(chǎn)生裂紋的、所謂的紅熱脆化（在以下，將由Cu 引起的紅熱脆化稱為"Cu脆化"）的原因，Sn助長(zhǎng)Cu脆化。因此，在制造含有Cu和Sn這 兩者的鋼材時(shí)，表面裂紋、表面瑕疵的抑制成為最大的問(wèn)題。
[0003] 專利文獻(xiàn)1中公開了 ：含有Cu和Sn這兩者的、海濱耐候性優(yōu)異的鋼材以及使用其 的構(gòu)造物。然而，該文獻(xiàn)中，并未關(guān)注熱下的鑄坯的表面脆化、連續(xù)鑄造時(shí)的表面瑕疵的防 止。
[0004] 專利文獻(xiàn)2中公開了 ：含有Cu和Sn這兩者的、用于在熱加工時(shí)不產(chǎn)生表面瑕疵地 制造的熱乳鋼。此外，該文獻(xiàn)中記載了，雖然在含Cu的鋼中添加 Ni從而能夠防止由Cu引 起的鋼表面的裂紋，但在除Cu以外含有Sn的鋼中Ni的裂紋防止效果降低。然而，該文獻(xiàn) 中，Ni的資源少會(huì)導(dǎo)致成本高，其目的在于不添加 Ni而提供優(yōu)質(zhì)的表面性狀的熱乳鋼，對(duì) 于Cu以及Sn與Ni共存的情況的效果沒有充分的記載。
[0005] 專利文獻(xiàn)3中公開了以將耐腐蝕性低合金鋼中成分比Cu/Sn的值以及（Cu+Ni) /Sn 的值設(shè)為規(guī)定的范圍地進(jìn)行連續(xù)鑄造從而防止表面瑕疵的產(chǎn)生為目的的技術(shù)。
[0006] 專利文獻(xiàn)2以及專利文獻(xiàn)3中記載的鋼均為Sn的含有率為Cu的含有率的2倍以 上的低合金鋼。這些文獻(xiàn)中記載的鋼中，對(duì)于質(zhì)量％的成分比Cu/Sn的值（以下稱為"Cu/ Sn比"），0. 5為上限，此外，Cu/Sn比過(guò)高時(shí)，產(chǎn)生表面裂紋，因此提高Cu/Sn比難以達(dá)到提 高耐腐蝕性等特性的目的。
[0007] 非專利文獻(xiàn)1中，作為波及由表面紅熱脆性（液體脆化）導(dǎo)致的熱加工裂紋的Cu 以及Sn的影響，可以列舉出以下的a以及b的事項(xiàng)。
[0008] a.被加熱到1000°C以上的鋼材因大氣氧化在其表面生成氧化皮。Cu含有率為約 〇. 3質(zhì)量％的鋼的情況下，作為母相的主要成分的Fe被選擇氧化、Cu富集在鋼材的表層部。 此時(shí)，與Fe相比熔點(diǎn)低的Cu在鋼材的表層部以液相的方式析出，其侵入到晶界而導(dǎo)致液膜 脆化。
[0009] b. Cu、Sn以及Ni均比作為母相的主要成分的Fe難氧化、即為比Fe惰性的金屬元 素。這些元素之中含有Cu以及Sn的鋼（Cu :0. 3質(zhì)量％、Sn :0. 04質(zhì)量％ )與這些元素之 中僅含Cu的鋼（Cu :0. 3質(zhì)量％ )相比鋼材的表面裂紋顯著。此外，這些元素之中僅含Sn 的鋼（Sn :0. 04質(zhì)量％ )不產(chǎn)生表面裂紋。
[0010] 非專利文獻(xiàn)1中，對(duì)于抑制由Cu、Sn引起的脆化的Ni的效果也進(jìn)行了研究。該文 獻(xiàn)中，添加0. 15質(zhì)量％的Ni就足以抑制上述的僅含Cu的鋼的脆化，而為了抑制上述的含 有Cu以及Sn的鋼的脆化則必須添加0. 3質(zhì)量％的Ni。
[0011] 如此，非專利文獻(xiàn)1中僅記載了 Sn和Ni對(duì)于抑制上述的僅含Cu的鋼的脆化而言 有影響以及在上述的僅含Sn的鋼中不產(chǎn)生脆化。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)
[0014] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2004-360063號(hào)公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平6-256904號(hào)公報(bào)
[0016] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2011-42859號(hào)公報(bào)
[0017] 非專利文獻(xiàn)
[0018] 非專利文獻(xiàn)1 :國(guó)重和俊、其他3人、"銅中錫C起因玄3表面赤熱脆性①抑制方 法"、材料t 7° 口七只、社団法人日本鐵鋼協(xié)會(huì)、2000年、第13卷、第6號(hào)、p. 1080-1083

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0020] 本發(fā)明是鑒于這些問(wèn)題即制造含有Cu以及Sn的鋼時(shí)的、由Cu脆化引起的表面裂 紋、表面瑕疵的產(chǎn)生而做出的，其目的在于提供即便進(jìn)行熱乳也可以維持良好的表面品質(zhì) 的Cu-Sn共存鋼以及其的制造方法。
[0021] 用于解決問(wèn)題的方案
[0022] 本發(fā)明人等為了解決上述問(wèn)題而選擇含有Cu以及Sn、作為耐腐蝕性良好的厚板 材料的低合金鋼。具體而言，為以質(zhì)量％計(jì)含有C :0. 04~0. 20%、Si :0. 05~1. 00%、Μη : 0· 20~2. 50%、Cu :0· 20~1. 50%、Sn :0· 06~0· 50%的Cu-Sn共存鋼。該成分組成滿足 作為厚板材料的機(jī)械特性、并且能夠得到良好的耐腐蝕性。該鋼中，為了提高耐腐蝕性，優(yōu) 選Cu/Sn比（質(zhì)量比）滿足1. 0~8. 0。然而，該鋼因 Cu與Sn共存而容易顯著地產(chǎn)生Cu 脆化。
[0023] 而且，本發(fā)明人等對(duì)于可以在上述Cu-Sn共存鋼中抑制伴隨Fe的選擇氧化而產(chǎn)生 的Cu脆化的成分組成進(jìn)行研究。在該研究中，不僅關(guān)注Cu以及Sn而且也關(guān)注共存的合金 元素的影響并且也關(guān)注在鑄坯的冷卻過(guò)程中鑄坯表面被氧化時(shí)所形成的內(nèi)部氧化層。
[0024] 內(nèi)部氧化層為在母相的Fe被氧化之前的階段比Fe活潑的合金元素被氧化而產(chǎn)生 的預(yù)氧化層，在上述Cu-Sn共存鋼中為Si與Μη的微細(xì)氧化物（Si02、Mn0、以及SiMnO (錳硅 酸鹽）為主要成分）分散的層。該內(nèi)部氧化層的氧化物中的A1203含有率至今至多不足3 質(zhì)量％。
[0025] 研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在上述Cu-Sn共存鋼的鋼水中添加 A1和Ni，調(diào)整鋼水的成分組 成使Si、Mn、Cu、Sn、A1以及Ni的含有率滿足規(guī)定的條件，進(jìn)而，在鑄坯的冷卻過(guò)程中使鑄 坯表面氧化而形成內(nèi)部氧化層，使在該內(nèi)部氧化層內(nèi)生成的復(fù)合氧化物中含有A1203，從而 能夠抑制伴隨Cu脆化的表面裂紋的產(chǎn)生。A1以及Ni為具有提高Cu在鋼中的固溶率的效 果的元素。另一方面，單獨(dú)含有A1或Ni的情況下，對(duì)于抑制表面裂紋的產(chǎn)生未得到較大的 效果。對(duì)于A1和Ni的添加條件的研究?jī)?nèi)容在后面進(jìn)行敘述。
[0026] 本發(fā)明為基于該見解而成的發(fā)明，其的主旨涉及下述的Cu-Sn共存鋼的制造方 法、以及由該制造方法制造的Cu-Sn共存鋼。
[0027] -種Cu-Sn共存鋼的制造方法，其特征在于，對(duì)于化學(xué)組成為以質(zhì)量％計(jì)含有C : 0· 04 ~0· 20%、Si :0· 05 ~1. 00%、Μη :0· 20 ~2. 50%、P :0· 05% 以下、S :0· 02% 以下、 Cu :0.20 ~L 50% 以及 Sn :0.06 ~0.50%、進(jìn)而含有 A1 :0.06 ~L 00% 以及 Ni :0.05 ~ 1. 00 %、余量包含F(xiàn)e以及雜質(zhì)的鋼水進(jìn)行連續(xù)鑄造，制造 Cu-Sn共存鋼時(shí)，調(diào)整上述鋼水的 成分組成以滿足由下述式（1)~（3)表示的條件，在鑄坯的冷卻過(guò)程中使鑄坯表面氧化，從 而形成內(nèi)部氧化層，使在該內(nèi)部氧化層內(nèi)生成的復(fù)合氧化物中含有A1203。
[0028] [AlV(3[Si] + [Mn])彡 0· 050…（1)
[0029] [Ni]八[Cu] +5 [Sn])彡 0· 10…（2)
[0030] [Al]/[Ni]彡 0· 20…（3)
[0031] 其中，[Al]、[Si]、[Mn]、[Ni]、[Cu]以及[Sn]分別為鋼水中的 Al、Si、Mn、Ni、Cu 以及Sn的含有率（質(zhì)量％ )。
[0032] 本發(fā)明的Cu-Sn共存鋼的制造方法中，在上述內(nèi)部氧化層內(nèi)生成的復(fù)合氧化物中 的A1203的含有率以質(zhì)量％計(jì)優(yōu)選為15~40%。此外，優(yōu)選調(diào)整上述鋼水的成分組成以滿 足由下述式（4)表示的條件、即Cu/Sn比為1. 0~8. 0。
[0033] 1. 0 彡[Cu]/[Sn]彡 8. 0... (4)
[0034] 在以下的說(shuō)明中，對(duì)于鋼以及復(fù)合氧化物的成分組成的"質(zhì)量％ "僅表述為" ％ "。 此外，在以下的說(shuō)明中"鋼材"包括所鑄造的鑄坯以及對(duì)鑄坯實(shí)施乳制等加工而得到的加工 品。
[0035] 在以下的說(shuō)明中，"氧化物中的A1"意味著作為氧化物的構(gòu)成元素之一的A1。因 此，除單體A1203中的A1以外，也包含復(fù)合氧化物中的A1、例如含有Al、Si以及Μη的氧化 物中的Α1。
[0036] 此外，本發(fā)明中"復(fù)合氧化物中的Α1203的含有率"是指假定復(fù)合氧化物由Α1 203、 Si02以及ΜηΟ組成時(shí)的Α1 203的含有率。實(shí)際的復(fù)合氧化物含有三元系以上的復(fù)雜組成的 氧化物，算出該復(fù)合氧化物中的Α1203的含有率是困難的。在此，復(fù)合氧化物中的0含有率 依賴于Al、Si以及Μη的各金屬元素的含有率和基于各金屬元素的價(jià)數(shù)的化學(xué)計(jì)量比。因 此，假定復(fù)合氧化物由A1203、SiOjP ΜηΟ組成，算出該復(fù)合氧化物中的Α1 203的含有率。對(duì) 于具體的算出方法在后面敘述。
[0037] 發(fā)明的效果
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的Cu-Sn共存鋼的制造方法，能夠制造伴隨Cu脆化的表面裂紋、表面 瑕瘋的廣生被抑制的、品質(zhì)良好的鑄還。
[0039] 此外，本發(fā)明的Cu-Sn共存鋼沒有表面裂紋、表面瑕疵，即便在后工序的熱乳時(shí)也 不產(chǎn)生表面裂紋。因此，將本發(fā)明的Cu-Sn共存鋼用作原材料，從而能夠制造表面品質(zhì)良好 的鋼材。
【附圖說(shuō)明】
[0040] 圖1為說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的Cu-Sn共存鋼的制造方法的流程圖。
[0041] 圖2為說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的Cu-Sn共存鋼的制造方法的其它形態(tài)例的流 程圖。
[0042] 圖3為說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的Cu-Sn共存鋼的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 以下對(duì)于為了完成本發(fā)明的Cu-Sn共存鋼的