Cu-Sn共存钢以及其的制造方法技术

本发明专利技术的主要目的在于提供即便热轧也可维持良好的表面品质的Cu-Sn共存钢的制造方法。本发明专利技术对以质量％计含有C：0.04～0.20％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.20～2.50％、P：0.05％以下、S：0.02％以下、Cu：0.20～1.50％以及Sn：0.06～0.50％、进而含有Al：0.06～1.00％以及Ni：0.05～1.00％、余量包含Fe以及杂质的钢水进行连续铸造，制造Cu-Sn共存钢时，将钢水中的元素X的含有率设为[X]时，调整钢水的成分组成以满足[Al]/(3[Si]+[Mn])≥0.050、[Ni]/([Cu]+5[Sn])≥0.10、以及[Al]/[Ni]≥0.20，在铸坯的冷却过程中使铸坯表面氧化而形成内部氧化层，使在该内部氧化层内生成的复合氧化物中含有Al2O3。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Cu-Sn共存钢以及其的制造方法
本专利技术涉及含有Cu以及Sn的耐腐蚀性厚板用低合金钢(Cu-Sn共存钢)以及其的制造方法。本专利技术特别是涉及没有表面裂纹、表面瑕疵的、并且即便对厚板进行轧制也不产生表面裂纹、表面瑕疵的钢以及其的制造方法。
技术介绍
Cu以及Sn均为废料铁中的混入元素，在作为为提高钢的耐腐蚀性的元素方面是有用的。然而，已知Cu成为在钢的热加工时产生裂纹的、所谓的红热脆化(在以下，将由Cu引起的红热脆化称为“Cu脆化”)的原因，Sn助长Cu脆化。因此，在制造含有Cu和Sn这两者的钢材时，表面裂纹、表面瑕疵的抑制成为最大的问题。专利文献1中公开了：含有Cu和Sn这两者的、海滨耐候性优异的钢材以及使用其的构造物。然而，该文献中，并未关注热下的铸坯的表面脆化、连续铸造时的表面瑕疵的防止。专利文献2中公开了：含有Cu和Sn这两者的、用于在热加工时不产生表面瑕疵地制造的热轧钢。此外，该文献中记载了，虽然在含Cu的钢中添加Ni从而能够防止由Cu引起的钢表面的裂纹，但在除Cu以外含有Sn的钢中Ni的裂纹防止效果降低。然而，该文献中，Ni的资源少会导致成本高，其目的在于不添加Ni而提供优质的表面性状的热轧钢，对于Cu以及Sn与Ni共存的情况的效果没有充分的记载。专利文献3中公开了以将耐腐蚀性低合金钢中成分比Cu/Sn的值以及(Cu+Ni)/Sn的值设为规定的范围地进行连续铸造从而防止表面瑕疵的产生为目的的技术。专利文献2以及专利文献3中记载的钢均为Sn的含有率为Cu的含有率的2倍以上的低合金钢。这些文献中记载的钢中，对于质量％的成分比Cu/Sn的值(以下称为“Cu/Sn比”)，0.5为上限，此外，Cu/Sn比过高时，产生表面裂纹，因此提高Cu/Sn比难以达到提高耐腐蚀性等特性的目的。非专利文献1中，作为波及由表面红热脆性(液体脆化)导致的热加工裂纹的Cu以及Sn的影响，可以列举出以下的a以及b的事项。a.被加热到1000℃以上的钢材因大气氧化在其表面生成氧化皮。Cu含有率为约0.3质量％的钢的情况下，作为母相的主要成分的Fe被选择氧化、Cu富集在钢材的表层部。此时，与Fe相比熔点低的Cu在钢材的表层部以液相的方式析出，其侵入到晶界而导致液膜脆化。b.Cu、Sn以及Ni均比作为母相的主要成分的Fe难氧化、即为比Fe惰性的金属元素。这些元素之中含有Cu以及Sn的钢(Cu：0.3质量％、Sn：0.04质量％)与这些元素之中仅含Cu的钢(Cu：0.3质量％)相比钢材的表面裂纹显著。此外，这些元素之中仅含Sn的钢(Sn：0.04质量％)不产生表面裂纹。非专利文献1中，对于抑制由Cu、Sn引起的脆化的Ni的效果也进行了研究。该文献中，添加0.15质量％的Ni就足以抑制上述的仅含Cu的钢的脆化，而为了抑制上述的含有Cu以及Sn的钢的脆化则必须添加0.3质量％的Ni。如此，非专利文献1中仅记载了Sn和Ni对于抑制上述的仅含Cu的钢的脆化而言有影响以及在上述的仅含Sn的钢中不产生脆化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-360063号公报专利文献2：日本特开平6-256904号公报专利文献3：日本特开2011-42859号公报非专利文献非专利文献1：国重和俊、其他3人、“銅や錫に起因する表面赤熱脆性の抑制方法”、材料とプロセス、社団法人日本铁钢協会、2000年、第13卷、第6号、p.1080-1083
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是鉴于这些问题即制造含有Cu以及Sn的钢时的、由Cu脆化引起的表面裂纹、表面瑕疵的产生而做出的，其目的在于提供即便进行热轧也可以维持良好的表面品质的Cu-Sn共存钢以及其的制造方法。用于解决问题的方案本专利技术人等为了解决上述问题而选择含有Cu以及Sn、作为耐腐蚀性良好的厚板材料的低合金钢。具体而言，为以质量％计含有C：0.04～0.20％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.20～2.50％、Cu：0.20～1.50％、Sn：0.06～0.50％的Cu-Sn共存钢。该成分组成满足作为厚板材料的机械特性、并且能够得到良好的耐腐蚀性。该钢中，为了提高耐腐蚀性，优选Cu/Sn比(质量比)满足1.0～8.0。然而，该钢因Cu与Sn共存而容易显著地产生Cu脆化。而且，本专利技术人等对于可以在上述Cu-Sn共存钢中抑制伴随Fe的选择氧化而产生的Cu脆化的成分组成进行研究。在该研究中，不仅关注Cu以及Sn而且也关注共存的合金元素的影响并且也关注在铸坯的冷却过程中铸坯表面被氧化时所形成的内部氧化层。内部氧化层为在母相的Fe被氧化之前的阶段比Fe活泼的合金元素被氧化而产生的预氧化层，在上述Cu-Sn共存钢中为Si与Mn的微细氧化物(SiO2、MnO、以及SiMnO(锰硅酸盐)为主要成分)分散的层。该内部氧化层的氧化物中的Al2O3含有率至今至多不足3质量％。研究的结果，发现在上述Cu-Sn共存钢的钢水中添加Al和Ni，调整钢水的成分组成使Si、Mn、Cu、Sn、Al以及Ni的含有率满足规定的条件，进而，在铸坯的冷却过程中使铸坯表面氧化而形成内部氧化层，使在该内部氧化层内生成的复合氧化物中含有Al2O3，从而能够抑制伴随Cu脆化的表面裂纹的产生。Al以及Ni为具有提高Cu在钢中的固溶率的效果的元素。另一方面，单独含有Al或Ni的情况下，对于抑制表面裂纹的产生未得到较大的效果。对于Al和Ni的添加条件的研究内容在后面进行叙述。本专利技术为基于该见解而成的专利技术，其的主旨涉及下述的Cu-Sn共存钢的制造方法、以及由该制造方法制造的Cu-Sn共存钢。一种Cu-Sn共存钢的制造方法，其特征在于，对于化学组成为以质量％计含有C：0.04～0.20％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.20～2.50％、P：0.05％以下、S：0.02％以下、Cu：0.20～1.50％以及Sn：0.06～0.50％、进而含有Al：0.06～1.00％以及Ni：0.05～1.00％、余量包含Fe以及杂质的钢水进行连续铸造，制造Cu-Sn共存钢时，调整上述钢水的成分组成以满足由下述式(1)～(3)表示的条件，在铸坯的冷却过程中使铸坯表面氧化，从而形成内部氧化层，使在该内部氧化层内生成的复合氧化物中含有Al2O3。[Al]/(3[Si]+[Mn])≥0.050…(1)[Ni]/([Cu]+5[Sn])≥0.10…(2)[Al]/[Ni]≥0.20…(3)其中，[Al]、[Si]、[Mn]、[Ni]、[Cu]以及[Sn]分别为钢水中的Al、Si、Mn、Ni、Cu以及Sn的含有率(质量％)。本专利技术的Cu-Sn共存钢的制造方法中，在上述内部氧化层内生成的复合氧化物中的Al2O3的含有率以质量％计优选为15～40％。此外，优选调整上述钢水的成分组成以满足由下述式(4)表示的条件、即Cu/Sn比为1.0～8.0。1.0≤[Cu]/[Sn]≤8.0…(4)在以下的说明中，对于钢以及复合氧化物的成分组成的“质量％”仅表述为“％”。此外，在以下的说明中“钢材”包括所铸造的铸坯以及对铸坯实施轧制等加工而得到的加工品。在以下的说明中，“氧化物中的Al”意味着作为氧化物的构成元素之一的Al。因此，除单体Al2O3中的Al以外，也包含复合氧化物中的Al本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Cu‑Sn共存钢的制造方法，其特征在于，对化学组成为以质量％计含有C：0.04～0.20％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.20～2.50％、P：0.05％以下、S：0.02％以下、Cu：0.20～1.50％以及Sn：0.06～0.50％，进而含有Al：0.06～1.00％以及Ni：0.05～1.00％，余量包含Fe以及杂质的钢水进行连续铸造，制造Cu‑Sn共存钢时，调整所述钢水的成分组成以满足由下述式(1)～(3)表示的条件，在铸坯的冷却过程中使铸坯表面氧化，从而形成内部氧化层，使在该内部氧化层内生成的复合氧化物中含有Al2O3，[Al]/(3[Si]+[Mn])≥0.050   …(1)[Ni]/([Cu]+5[Sn])≥0.10   …(2)[Al]/[Ni]≥0.20   …(3)其中，[Al]、[Si]、[Mn]、[Ni]、[Cu]以及[Sn]分别为钢水中的Al、Si、Mn、Ni、Cu以及Sn的含有率(质量％)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.29 JP 2013-1774261.一种Cu-Sn共存钢的制造方法，其特征在于，对化学组成为以质量％计含有C：0.04～0.20％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.20～2.50％、P：0.05％以下、S：0.02％以下、Cu：0.20～1.50％以及Sn：0.06～0.50％，进而含有Al：0.06～1.00％以及Ni：0.05～1.00％，余量包含Fe以及杂质的钢水进行连续铸造，制造Cu-Sn共存钢时，调整所述钢水的成分组成以满足由下述式(1)～(3)表示的条件，在铸坯的冷却过程中使铸坯表面氧化，从而形成内部氧化层，使在该内部氧化层内生成的复合氧化物中含有Al2O3，[Al]/(3[Si...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田直嗣，中村浩史，上村隆之，大塚伸夫，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP