特許ウォッチ

公開番号2024092084
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-08
出願番号2022207760
出願日2022-12-26
発明の名称溶融亜鉛浴設備用鋼板、その製造方法および溶融亜鉛浴設備
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240701BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】母材および溶接熱影響部の双方において、溶融亜鉛による腐食に対して優れた耐食性を有し、且つ、溶融亜鉛に起因した割れが生じにくく、耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性に優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板、その製造方法および溶融亜鉛浴設備を提供する。
【解決手段】質量%で、特定量のC、Si、Mnを含有し、P、S、Al、Bを特定範囲に制限し、CEZを0.36以下に制限し、Pcmyを0.15以下に制限し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からt/4部(t:板厚)までの表層の金属組織がフェライトとパーライトとを有し、残部が面積率で3%以下である組織であり、引張強度が400MPa未満である、溶融亜鉛浴設備用鋼板。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０２％超０．１２％未満、
Ｓｉ：０．０５％以下、
Ｍｎ：０．２０～２．０％
を含有し、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ａｌ：０．０７０％以下、
Ｂ：０．０００２％以下
に制限し、
式（１）に示すＣＥＺを０．３６以下に制限し、かつ式（２）に示すＰｃｍｙを０．１５以下に制限し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部（ｔ：板厚）までの表層の金属組織がフェライトとパーライトとを有し、残部が面積率で３％以下である組織であり、
引張強度が４００ＭＰａ未満である、溶融亜鉛浴設備用鋼板。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５
＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０×Ｂ・・・式（１）
Ｐｃｍｙ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０
＋Ｍｏ／７．５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・式（２）
式（１）、式（２）中、元素記号は、鋼板中の成分の含有量（質量％）を意味する。
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
前記成分組成として、さらに、質量％で、
Ｃｕ：０．１～０．５％、
Ｎｉ：０．１～０．５％、
Ｃｒ：０．０２％以上０．１０％未満、
Ｍｏ：０．０２％以上０．１０％未満、
Ｎｂ：０．００３～０．０５０％、
Ｖ：０．０１～０．０５％、
Ｔｉ：０．００５～０．０５０％、
Ｃａ：０．０００２～０．００６０％、
Ｍｇ：０．０００２～０．００６０％、
ＲＥＭ：０．０００２～０．００６０％
のうちの１種または２種以上を含有する、請求項１に記載の溶融亜鉛浴設備用鋼板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成分組成を有するスラブを加熱し、
圧延終了温度が７３０℃以上となる熱間圧延を行い、
その後空冷する、溶融亜鉛浴設備用鋼板の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の溶融亜鉛浴設備用鋼板を用いる溶融亜鉛浴設備。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材等に溶融亜鉛処理を施す際に用いられる溶融亜鉛浴用釜（浴槽）等を構成する溶融亜鉛浴設備用鋼板に関するものである。より詳しくは、溶融亜鉛による腐食に対して優れた耐食性を有し、且つ、溶融亜鉛に起因した割れが従来鋼に比べて生じにくく、しかも、ガス切断や溶接施工が可能で経済的な、耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性に優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板に関するものである。
続きを表示（約 4,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、鉄鋼材料に施す経済的な防錆処理方法として、一般に溶融亜鉛めっき法が広く用いられている。このような溶融亜鉛めっき法は、溶融亜鉛が入れられた鋼製の浴槽に、めっきを施す鋼材を浸漬して行なわれる。
【０００３】
上述のような鋼製の浴槽は、溶融亜鉛と接触する界面において、溶融亜鉛と浴槽の鉄とが反応し、鉄－亜鉛合金層を形成するため、腐食が進行してしまう。この際の腐食速度は、溶融亜鉛の温度が５００℃近傍である場合に非常に大きくなるので、浴槽の温度管理が適切でないと、短期間で減肉による破損が生じたり、穴あきが生じたりすることにより、浴槽が使用できなくなるという問題がある。
【０００４】
上述のような腐食の問題に対し、浴槽をなす鋼の化学成分組成において、特許文献１では、Ｃ量を０．１２～０．３０％、Ｐを０．０１５％以下に制御することで耐亜鉛腐食性を改善した亜鉛釜用鋼材の技術が開示されている。
特許文献２では、Ｃ量を０．０５～０．１２質量％に制御することで溶融亜鉛中の割れ感受性を下げて耐溶融亜鉛腐食性及び耐溶融亜鉛脆化性に優れた鋼材の技術が開示されている。
特許文献３では、Ｃ量やＮｂ量を適切に制御することで耐溶融亜鉛腐食性だけでなく高温強度を確保し、使用中の高温での変形を防止する技術が開示されている。
特許文献４では、Ｃｒ、Ｖ含有量を制御することで亜鉛割れの進展を抑制した亜鉛めっき釜用鋼材の技術が開示されている。
特許文献５では、Ｍｏを０．１０％以上含有させることで、また、特許文献６では、Ｍｏを０．１％以上含有させることで、耐亜鉛腐食性を改善することや、使用中の高温での変形を防止する技術が開示されている。
特許文献７および特許文献８では、Ａｌ量をＰ量に応じて制御することで耐溶融亜鉛腐食性を向上させた亜鉛メッキ釜用鋼材やメッキ槽の技術が開示されている。
特許文献９では、結晶粒度を結晶粒度番号でＮｏ．８以上に調整した耐溶融亜鉛用鉄鋼材により溶融亜鉛による腐食による溶損量を低減する技術が開示されている。
特許文献１０では、フェライトとパーライトからなる組織形態に制御し、そのフェライト組織の平均アスペクト比を２以上にすることで、耐溶融亜鉛腐食性のみならず、耐亜鉛割れ性にも優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板の技術が開示されている。
特許文献１１では、フェライトとパーライトからなる組織形態に制御し、そのフェライト組織の平均アスペクト比を２以上である鋼板を用いた溶融亜鉛浴設備の技術が開示されている。
また、特許文献１２では、圧延方向に平行、かつ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部までの表層の金属組織のうち、面積率で７０％以上がベイナイト組織である耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性に優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板の技術が開示されている。
特許文献１３では圧延方向に平行、かつ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部までの表層の金属組織のうち、面積率で７０％以上がベイナイト組織であり、残部がフェライト組織である鋼板を用いて構成される溶融亜鉛浴設備の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開昭４９－１３０３１０号公報
特開２００３－２３１９４２号公報
特開昭６０－１１６７４６号公報
特開昭５４－９９０３１号公報
特開昭４９－１０７９１１号公報
特開２００２－２４１８８８号公報
特開昭５３－８３１４号公報
特開２０００－２３９８１６号公報
特開昭５５－３１１７２号公報
特開２０１３－１７７６８２号公報
特開２０１７－１２２２８０号公報
特開２０１３－１７７６８１号公報
特開２０１７－１３３１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献３～９に記載された鋼材では、ＣやＭｏの含有量が多く、溶融亜鉛浴設備を製造する際の溶接により鋼板に硬い熱影響部が形成され、溶接熱影響部の耐亜鉛割れ性が劣化し、溶融亜鉛浴設備の寿命低下につながっていた。
特許文献２に記載の鋼材は、耐亜鉛割れ性を切欠きのない高温引張試験により評価しているが、この評価では十分ではなく、この鋼材の亜鉛めっき釜への適用に対して、十分な効果を得られているとは言い難い。
さらに、特許文献１０～１３に記載された鋼材のように鋼板製造時の圧延条件を最適化する方法も開示されているが、特別な設備や温度管理手法が必要となるといった問題もあった。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、母材および溶接熱影響部の双方において、溶融亜鉛による腐食に対して優れた耐食性を有し、且つ、溶融亜鉛に起因した割れが生じにくく、耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性に優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板、その製造方法および溶融亜鉛浴設備を提供することを目的とする。
【０００７】
なお、本発明において、母材および溶接熱影響部の双方において、溶融亜鉛による腐食に対する耐食性（耐溶融亜鉛腐食性）に優れるとは、鋼板（母材）および鋼板に溶接熱影響部に相当する熱履歴を加えた鋼板の表層から採取した４０ｍｍ×２５ｍｍ×４ｍｍの試験片を、温度が５００℃とされた純度９９．９９％の亜鉛中に２４時間浸漬させ、試験前と試験後における試験片の質量変化量（質量減少量）を、試験前の試験片（４０ｍｍ×２５ｍｍ×４ｍｍの直方体）の表面積で除算することにより求めた腐食量が、夫々２００ｍｇ／ｃｍ
２
以下であることを指す。
【０００８】
また、本発明において、母材および溶接熱影響部の双方において、溶融亜鉛に起因した割れが生じにくく耐亜鉛割れ性に優れるとは、ＮＢＴ試験（切欠付き丸棒引張り試験）で、鋼板（母材）および鋼板に溶接熱影響部に相当する熱履歴を加えた鋼板から採取した試験片の切欠に亜鉛線材を巻き付けて加熱し、溶融亜鉛を付着させ、試験温度を５００℃として、破断時間４００秒におけるＳＬＭ値（ＳＬＭ－４００値）が、夫々８０％以上であることを指す。
溶接熱影響部に相当する熱履歴としては、室温から１３５０℃までの到達時間を５０秒、１３５０℃での保持時間を１０秒とし、１３５０℃から３００℃までの冷却速度を４０℃／秒とする。３００℃以下は、大気中で放冷する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、スラブから加熱および特別な温度管理を実施しない熱間圧延のみで製造される鋼板について、鋼板およびその溶接熱影響部の耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性向上に関する検討を鋭意実施した。溶融亜鉛浴設備として繰り返し利用した際の鋼板非溶接熱影響部（母材）の溶融亜鉛割れを防止するには、鋼板の強度を低減することが有効であり、引張強度で４００ＭＰａ未満に制御することで優れた耐亜鉛割れ性を確保できることがわかった。
次に、鋼板の溶接熱影響部についても同様の検討を行った結果、ＣＥＺを０．３６以下、Ｐｃｍｙを０．１５以下にすることで溶接熱影響部の硬化を抑制することができ、優れた耐亜鉛割れ性を確保できることがわかった。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
【００１０】
［１］質量％で、
Ｃ：０．０２％超０．１２％未満、
Ｓｉ：０．０５％以下、
Ｍｎ：０．２０～２．０％
を含有し、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ａｌ：０．０７０％以下
Ｂ：０．０００２％以下
に制限し、
式（１）に示すＣＥＺを０．３６以下に制限し、かつ式（２）に示すＰｃｍｙを０．１５以下に制限し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部（ｔ：板厚）までの表層の金属組織がフェライトとパーライトとを有し、残部が面積率で３％以下である組織であり、
引張強度が４００ＭＰａ未満である、溶融亜鉛浴設備用鋼板。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５
＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０×Ｂ・・・式（１）
Ｐｃｍｙ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０
＋Ｍｏ／７．５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・式（２）
式（１）、式（２）中、元素記号は、鋼板中の成分の含有量（質量％）を意味する。
［２］前記成分組成として、さらに、質量％で、
Ｃｕ：０．１～０．５％、
Ｎｉ：０．１～０．５％、
Ｃｒ：０．０２％以上０．１０％未満、
Ｍｏ：０．０２％以上０．１０％未満、
Ｎｂ：０．００３～０．０５０％、
Ｖ：０．０１～０．０５％、
Ｔｉ：０．００５～０．０５０％、
Ｃａ：０．０００２～０．００６０％、
Ｍｇ：０．０００２～０．００６０％、
ＲＥＭ：０．０００２～０．００６０％
のうちの１種または２種以上を含有する、前記［１］に記載の溶融亜鉛浴設備用鋼板。
［３］前記［１］または前記［２］に記載の成分組成を有するスラブを加熱し、
圧延終了温度が７３０℃以上となる熱間圧延を行い、
その後空冷する、溶融亜鉛浴設備用鋼板の製造方法。
［４］前記［１］または前記［２］に記載の溶融亜鉛浴設備用鋼板を用いる溶融亜鉛浴設備。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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