Cu-Sn共存鋼以及其的制造方法
【技術領域】
[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、并且即便對厚板進行乳制也不 產生表面裂紋、表面瑕疵的鋼以及其的制造方法。
【背景技術】
[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產生裂紋的、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Cu脆化。因此，在制造含有Cu和Sn這 兩者的鋼材時，表面裂紋、表面瑕疵的抑制成為最大的問題。
[0003] 專利文獻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 的構造物。然而，該文獻中，并未關注熱下的鑄坯的表面脆化、連續(xù)鑄造時的表面瑕疵的防 止。
[0004] 專利文獻2中公開了 ：含有Cu和Sn這兩者的、用于在熱加工時不產生表面瑕疵地 制造的熱乳鋼。此外，該文獻中記載了，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 中，Ni的資源少會導致成本高，其目的在于不添加 Ni而提供優(yōu)質的表面性狀的熱乳鋼，對 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 的值設為規(guī)定的范圍地進行連續(xù)鑄造從而防止表面瑕疵的產生為目的的技術。
[0006] 專利文獻2以及專利文獻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。這些文獻中記載的鋼中，對于質量％的成分比Cu/Sn的值（以下稱為"Cu/ Sn比"），0. 5為上限，此外，Cu/Sn比過高時，產生表面裂紋，因此提高Cu/Sn比難以達到提 高耐腐蝕性等特性的目的。
[0007] 非專利文獻1中，作為波及由表面紅熱脆性（液體脆化）導致的熱加工裂紋的Cu 以及Sn的影響，可以列舉出以下的a以及b的事項。
[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，與Fe相比熔點低的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質量％、Sn :0. 04質量％ )與這些元素之 中僅含Cu的鋼（Cu :0. 3質量％ )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質量％ )不產生表面裂紋。
[0010] 非專利文獻1中，對于抑制由Cu、Sn引起的脆化的Ni的效果也進行了研究。該文 獻中，添加0. 15質量％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質量％的Ni。
[0011] 如此，非專利文獻1中僅記載了 Sn和Ni對于抑制上述的僅含Cu的鋼的脆化而言 有影響以及在上述的僅含Sn的鋼中不產生脆化。
[0012] 現(xiàn)有技術文獻
[0013] 專利文獻
[0014] 專利文獻1 :日本特開2004-360063號公報
[0015] 專利文獻2 :日本特開平6-256904號公報
[0016] 專利文獻3 :日本特開2011-42859號公報
[0017] 非專利文獻
[0018] 非專利文獻1 :國重和俊、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、2000年、第13卷、第6號、p. 1080-1083

【發(fā)明內容】

[0019] 發(fā)明要解決的問題
[0020] 本發(fā)明是鑒于這些問題即制造含有Cu以及Sn的鋼時的、由Cu脆化引起的表面裂 紋、表面瑕疵的產生而做出的，其目的在于提供即便進行熱乳也可以維持良好的表面品質 的Cu-Sn共存鋼以及其的制造方法。
[0021] 用于解決問題的方案
[0022] 本發(fā)明人等為了解決上述問題而選擇含有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，為以質量％計含有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生Cu 脆化。
[0023] 而且，本發(fā)明人等對于可以在上述Cu-Sn共存鋼中抑制伴隨Fe的選擇氧化而產生 的Cu脆化的成分組成進行研究。在該研究中，不僅關注Cu以及Sn而且也關注共存的合金 元素的影響并且也關注在鑄坯的冷卻過程中鑄坯表面被氧化時所形成的內部氧化層。
[0024] 內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生 的預氧化層，在上述Cu-Sn共存鋼中為Si與Μη的微細氧化物（Si02、Mn0、以及SiMnO (錳硅 酸鹽）為主要成分）分散的層。該內部氧化層的氧化物中的A1203含有率至今至多不足3 質量％。
[0025] 研究的結果，發(fā)現(xiàn)在上述Cu-Sn共存鋼的鋼水中添加 A1和Ni，調整鋼水的成分組 成使Si、Mn、Cu、Sn、A1以及Ni的含有率滿足規(guī)定的條件，進而，在鑄坯的冷卻過程中使鑄 坯表面氧化而形成內部氧化層，使在該內部氧化層內生成的復合氧化物中含有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，單獨含有A1或Ni的情況下，對于抑制表面裂紋的產生未得到較大的 效果。對于A1和Ni的添加條件的研究內容在后面進行敘述。
[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，對于化學組成為以質量％計含有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以及雜質的鋼水進行連續(xù)鑄造，制造 Cu-Sn共存鋼時，調整上述鋼水的 成分組成以滿足由下述式（1)~（3)表示的條件，在鑄坯的冷卻過程中使鑄坯表面氧化，從 而形成內部氧化層，使在該內部氧化層內生成的復合氧化物中含有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（質量％ )。
[0032] 本發(fā)明的Cu-Sn共存鋼的制造方法中，在上述內部氧化層內生成的復合氧化物中 的A1203的含有率以質量％計優(yōu)選為15~40%。此外，優(yōu)選調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] 在以下的說明中，對于鋼以及復合氧化物的成分組成的"質量％ "僅表述為" ％ "。 此外，在以下的說明中"鋼材"包括所鑄造的鑄坯以及對鑄坯實施乳制等加工而得到的加工 品。
[0035] 在以下的說明中，"氧化物中的A1"意味著作為氧化物的構成元素之一的A1。因 此，除單體A1203中的A1以外，也包含復合氧化物中的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"復合氧化物中的Α1203的含有率"是指假定復合氧化物由Α1 203、 Si02以及ΜηΟ組成時的Α1 203的含有率。實際的復合氧化物含有三元系以上的復雜組成的 氧化物，算出該復合氧化物中的Α1203的含有率是困難的。在此，復合氧化物中的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數(shù)的化學計量比。因 此，假定復合氧化物由A1203、SiOjP ΜηΟ組成，算出該復合氧化物中的Α1 203的含有率。對 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也 不產生表面裂紋。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良好 的鋼材。
【附圖說明】
[0040] 圖1為說明本發(fā)明的一個實施方式的Cu-Sn共存鋼的制造方法的流程圖。
[0041] 圖2為說明本發(fā)明的一個實施方式的Cu-Sn共存鋼的制造方法的其它形態(tài)例的流 程圖。
[0042] 圖3為說明本發(fā)明的一個實施方式的Cu-Sn共存鋼的圖。
【具體實施方式】
[0043] 以下對于為了完成本發(fā)明的Cu-Sn共存鋼的