(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．０５〜２．５％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．３％、Ｎ：０．００１０〜０．００８０％を含有し、さらにＣｕ：０．１〜３．０％を含有し、かつ、Ｎｉ含有量がＮｉ≦Ｃｕ×０．３の条件を満たし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼組成の鋼素材を使用し、
該鋼素材の表面に質量％で３０〜７０％のＳｉＣが含まれている酸化防止剤を、平均乾燥膜厚が２０〜５００μｍとなるように塗布し、ついで、１０００〜１２５０℃に加熱した後、熱間圧延を行う工程を有し、
前記酸化防止剤に含まれているＳｉＣ１００重量％に対して、９５重量％以上のＳｉＣの粒径が３〜５０μｍであり、さらにＳｉＣの平均粒径が２０μｍ以下である、Ｃｕ含有鋼材の製造方法。
【請求項２】
鋼組成として更に、質量％で、Ｓｎ：０．００５〜１．０％、Ｓｂ：０．００５〜１．０％の１種または２種を含有する請求項１に記載のＣｕ含有鋼材の製造方法。
【請求項３】
鋼組成として更に、質量％で、Ｃｒ：０．００１〜５．０％、Ｍｏ：０．００１〜３．０％、Ｗ：０．００１〜３．０％の１種または２種以上を含有する請求項１または請求項２に記載のＣｕ含有鋼材の製造方法。
【請求項４】
鋼組成として更に、質量％で、Ｔｉ：０．００１〜０．２％、Ｎｂ：０．００１〜０．２％、Ｚｒ：０．００１〜０．５％、Ｖ：０．００１〜０．５％、Ｂ：０．０００２〜０．００５％、Ｓｅ：０．００５〜０．５％、Ｔｅ：０．００５〜０．５％、Ｃｏ：０．００５〜０．５％の１種または２種以上を含有する請求項１〜３のいずれかに記載のＣｕ含有鋼材の製造方法。
【請求項５】
鋼組成として更に、質量％で、Ｃａ：０．０００１〜０．０１％、ＲＥＭ：０．０００１〜０．１％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の１種または２種以上を含有する請求項１〜４のいずれかに記載のＣｕ含有鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面赤熱脆性を防止したＣｕ含有鋼材の製造方法に関する。特に、本発明は、船舶、橋梁、土木、建築、プラント、産業機械、海洋構造物、パイプライン等向けの高強度鋼、耐食鋼（耐酸鋼含む）の鋼材に関わり、Ｎｉ添加を抑制し、加熱及び熱間圧延前の鋼素材表面に酸化防止剤を塗布することで、熱間圧延中の表面赤熱脆性を防止し、熱間圧延後の鋼材表面疵の発生を防ぐことを可能とする、Ｃｕ含有鋼材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｃｕ含有鋼材は、酸化雰囲気で約１１００℃以上に加熱した場合に表面赤熱脆性が生じることが知られている。酸化雰囲気での加熱中に、Ｆｅは選択的に酸化されるのに対して、Ｃｕは酸化されにくい。Ｆｅ−Ｃｕ平衡状態図からもわかるように、Ｃｕの融点は約１０９０℃であり、また、Ｆｅ中には８．２質量％しか固溶できないため、固溶限以上のＣｕは、酸化スケールと地鉄界面に濃化し、１０９０℃以上ではＣｕは液化した状態で存在することになる。この液相Ｃｕが地鉄表層のγ粒界へ濃化することで粒界を脆化させ、熱間圧延中に表面割れが生じる。この表面割れが、熱間圧延後には鋼材表面疵として残存することになる。
【０００３】
さらに、Ｃｕ含有鋼材中にＳｎやＳｂが含まれる場合、表面赤熱脆性の感受性が高くなり、より激しい表面割れが生じる。それは、ＳｎやＳｂが混入した場合、Ｃｕは、Ｆｅ中への固溶限が著しく低下し、また、Ｃｕ単体の融点が１０９０℃に対して、それよりも融点が低下するためである。
【０００４】
表面赤熱脆性を防止するための、鋼材成分側からのアプローチとしては、Ｎｉの添加が有効であることが知られている。Ｎｉには、ＳｎやＳｂとは全く逆の効果がある。つまり、Ｎｉの添加により、ＣｕのＦｅ中への固溶限を増加させ、さらに、融点を上昇させることが可能となる。Ｃｕの固溶強化や析出強化を活用する目的で高強度鋼を製造する場合、あるいは、Ｃｕによる耐酸性や錆緻密化を活用する目的で耐酸鋼や耐候性鋼などの耐食鋼を製造する場合、Ｎｉを概ねＣｕ含有量の半分程度、例えば、１質量％Ｃｕ含有鋼の場合には、０．５質量％のＮｉを添加することが行われている。Ｃｕ含有鋼へＳｎやＳｂが含まれると、さらに、多くの量のＮｉを添加する必要がある。
【０００５】
近年のスクラップ利用の拡大に伴って、鋼中のＣｕ含有量は増加する傾向にあることから、希少で高価なＮｉの添加を必要最小限に留め、表面赤熱脆性を防止した製造方法が確立されれば、地球環境の改善に貢献するところが大きい。
【０００６】
表面赤熱脆性を防止するための、鋼材成分の変更以外でのアプローチとしては、加熱炉（特に均熱炉）での鋼素材（特にスラブ）加熱時に、窒素ガスを吹き込み、酸化を抑制する手段がある。しかし、完全に酸素を遮断することができないため、鋼材表面では酸化が生じて、表面赤熱脆性が起こる。また、スラブ表面の酸化およびスケール発生を防止する手段として、スラブに薄鉄板の保護カバーを被せる方法もあるものの、作業性が非常に悪く、また、薄鉄板の材料費もかさみ、さらに、完全に表面赤熱脆性を防止できるというわけではない。
【０００７】
特許文献１には、Ｃｕ：０．０５〜３．００質量％、Ｓｎ：０．０６〜３．００質量％を含有した炭素鋼に対して、ＣＰ＝３Ｃｕ−２Ｎｉ＋Ｓｎ−Ｓｏｌ．Ａｌ−１００Ｂの式において、ＣＰ値が０．９８％以下を満足することで、表面赤熱脆性を防止し、表面性状および耐食性に優れる鋼材を高効率で、かつ歩留りよく製造する方法が記載されている。
【０００８】
特許文献２には、Ｃｕを０．０５質量％以上３質量％以下で含有する鋼材の表面赤熱脆性の発生を加熱条件の工夫により防止することを特徴とするＣｕ含有鋼材の加熱方法に関し、１０８０℃以上に加熱された状態において、Ｃｕの濃化速度よりも拡散速度が大きくなるように加熱雰囲気の温度、加熱雰囲気の酸素濃度いずれかを制御して、スケールと地鉄界面に析出するＣｕの一部を地鉄中に拡散させ、スケールと地鉄界面のＣｕ濃化量を減少させて、Ｃｕ起因の赤熱脆性を抑制させる方法が記載されている。
【０００９】
特許文献３には、Ｎｉを質量％で１〜１０％含有するＮｉ含有鋼の加熱、圧延において、酸化スケールによる圧延表面疵を防止する方法として、表面研削を行った鋼材表面に酸化防止剤を塗布して、加熱、圧延を行う方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−１４４５号公報
【特許文献２】特開２００４−２２３５２３号公報
【特許文献３】特開２００６−２１２６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１記載の方法は、上述したように、Ｃｕによる表面赤熱脆性を抑制するために、希少で高価なＮｉをＣｕ添加量の半分程度添加する必要があり、製造コストが増加する問題がある。特許文献２記載の方法は、加熱炉に酸素濃度制御機能を加える必要があり、実機製造における連続的な加熱炉操業には生産性の観点から適用が困難である。特許文献３記載の方法は、酸化防止剤を鋼材表面に塗布して、加熱時の酸化を抑制する発明であるが、Ｎｉ含有鋼の検討であるため、Ｃｕ含有鋼に対しても、酸化スケールの生成が抑制されるか不明である。さらに、この発明で得られる酸化スケールの抑制の程度で、Ｃｕ含有鋼の赤熱脆性を防ぐことができるかは不明である。それは、本発明はＮｉ添加を最小限に留めているため、本発明で解決しようとする赤熱脆性を防ぐには、鋼材表面の酸化を格段に抑制する必要があるためである。
【００１２】
本発明は以上の事情に鑑みてなされたものである。本発明は、表面赤熱脆性を防止したＣｕ含有鋼材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者等は、上記課題を解決するため、Ｃｕ含有鋼の製造条件について鋭意検討した。その結果、加熱、熱間圧延前の鋼素材表面に酸化防止剤を塗布することで、鋼素材表面の酸化を抑制し、それに伴い、酸化スケールと地鉄界面に存在する液相Ｃｕの量が著しく減少することを知見した。さらに、塗布された酸化防止剤の平均乾燥膜厚や、酸化防止剤に含まれる耐火物粉末の粒径、量、種類を最適化させることで、その効果が著しく向上することを見出した。
【００１４】
本発明者等は更に検討を重ねた末に本発明を完成した。本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１５】
［１］質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．０５〜２．５％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．３％、Ｎ：０．００１０〜０．００８０％を含有し、さらにＣｕ：０．１〜３．０％を含有し、かつ、Ｎｉ含有量がＮｉ≦Ｃｕ×０．３の条件を満たし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼組成の鋼素材を使用し、該鋼素材の表面に質量％で３０〜７０％の耐火物粉末が含まれている酸化防止剤を、平均乾燥膜厚が２０〜５００μｍとなるように塗布し、ついで、１０００〜１２５０℃に加熱した後、熱間圧延を行う表面赤熱脆性を防止したＣｕ含有鋼材の製造方法。
【００１６】
［２］前記酸化防止剤に含まれている耐火物粉末１００重量％に対して、９５重量％以上の耐火物粉末の粒径が３〜５０μｍであり、さらに耐火物粉末の平均粒径が２０μｍ以下である［１］に記載の表面赤熱脆性を防止したＣｕ含有鋼材の製造方法。
【００１７】
［３］前記酸化防止剤に含まれている耐火物粉末がＳｉＣである［１］または［２］に記載の表面赤熱脆性を防止したＣｕ含有鋼材の製造方法。
【００１８】
［４］鋼組成として更に、質量％で、Ｓｎ：０．００５〜１．０％、Ｓｂ：０．００５〜１．０％の１種または２種を含有する［１］〜［３］のいずれかに記載の表面赤熱脆性を防止したＣｕ含有鋼材の製造方法。
【００１９】
［５］鋼組成として更に、質量％で、Ｃｒ：０．００１〜５．０％、Ｍｏ：０．００１〜３．０％、Ｗ：０．００１〜３．０％の１種または２種以上を含有する［１］〜［４］のいずれかに記載の表面赤熱脆性を防止したＣｕ含有鋼材の製造方法。
【００２０】
［６］鋼組成として更に、質量％で、Ｔｉ：０．００１〜０．２％、Ｎｂ：０．００１〜０．２％、Ｚｒ：０．００１〜０．５％、Ｖ：０．００１〜０．５％、Ｂ：０．０００２〜０．００５％、Ｓｅ：０．００５〜０．５％、Ｔｅ：０．００５〜０．５％、Ｃｏ：０．００５〜０．５％の１種または２種以上を含有する［１］〜［５］のいずれかに記載の表面赤熱脆性を防止したＣｕ含有鋼材の製造方法。
【００２１】
［７］鋼組成として更に、質量％で、Ｃａ：０．０００１〜０．０１％、ＲＥＭ：０．０００１〜０．１％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の１種または２種以上を含有する［１］〜［６］のいずれかに記載の表面赤熱脆性を防止したＣｕ含有鋼材の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、表面赤熱脆性を防止したＣｕ含有鋼材の製造方法を得ることができ、産業上きわめて有用である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施形態を説明する。
【００２４】
本発明の鋼組成について説明する。鋼組成の説明において、各元素の含有量を表す％は質量％を意味する。
【００２５】
Ｃ：０．０１〜０．２０％
Ｃは鋼の強度を上昇させるのに有効な元素である。Ｃ含有量が０．０１％未満であると所定の強度を満足しないという不具合がある。よって、Ｃ含有量は０．０１％以上とし、好ましくは０．０５％以上である。一方、Ｃ含有量が０．２０％を超えると溶接性および溶接熱影響部の靭性を低下させるという不具合がある。よって、Ｃ含有量は０．２０％以下とし、好ましくは０．１５％以下である。
【００２６】
Ｓｉ：０．０５〜２．０％
Ｓｉは脱酸材として添加され、また鋼の強度を高めるための元素である。Ｓｉ含有量が０．０５％未満であると所定の強度を満足しないという不具合がある。よって、Ｓｉ含有量は０．０５％以上とし、好ましくは０．１０％以上である。一方、Ｓｉ含有量が２．０％を超えると鋼の靭性を劣化させるという不具合がある。よって、Ｓｉ含有量は２．０％以下とし、好ましくは１．０％以下である。
【００２７】
Ｍｎ：０．０５〜２．５％
Ｍｎは低コストで鋼の強度を上げることができ、さらに熱間脆性の抑制に寄与できる元素である。Ｍｎ含有量が０．０５％未満であると所定の強度を満足しないという不具合がある。よって、Ｍｎ含有量は０．０５％以上とし、好ましくは０．５０％以上である。一方、Ｍｎ含有量が２．５％を超えると鋼の靭性および溶接性を低下させるという不具合がある。よって、Ｍｎ含有量は２．５％以下とし、好ましくは１．５％以下である。
【００２８】
Ｐ：０．０３５％以下
Ｐは粒界に偏析することで、鋼の母材靭性のみならず、溶接性および溶接部靭性を劣化させる有害な元素である。Ｐ含有量が０．０３５％を超えると母材靭性および溶接部靭性の低下が大きくなるという不具合がある。よって、Ｐ含有量は０．０３５％以下とし、好ましくは０．０２５％以下である。
【００２９】
Ｓ：０．０３５％以下
Ｓは鋼の靭性および溶接部靭性を劣化させる有害な元素である。Ｓ含有量が０．０３５％を超えると鋼の靭性および溶接性部靭性が劣化するという不具合がある。よって、Ｓ含有量は０．０３５％以下とし、好ましくは０．０１０％以下である。
【００３０】
Ａｌ：０．００５〜０．３％
Ａｌは脱酸剤として添加される。このためには、０．００５％以上の含有を必要とするが、０．３％を超える含有は、溶接した場合に、溶接金属部の靭性を低下させる。よって、Ａｌは、０．００５〜０．３％の範囲とする。
【００３１】
Ｎ：０．００１０〜０．００８０％
Ｎは靭性を低下させる元素であり、できるだけ低減することが望ましい。しかしながら、工業的には０．００１０％未満に低減するのは難しい。一方、０．００８０％を超えて含有させると靭性の著しい劣化を招く。よって本発明では、Ｎは０．００１０〜０．００８０％の範囲に制限した。
【００３２】
Ｃｕ：０．１〜３．０％
Ｃｕは、０．７％程度までは鋼中に固溶し、それ以上では析出して、固溶強化および析出強化により鋼を高強度化する元素である。また、Ｃｕは耐酸性を向上させ、さらに、耐候性鋼などの耐食鋼のさび層を緻密化させ、耐食性を向上させる元素でもある。いずれの効果も、０．１％未満ではその効果が小さいため、含有量の下限は０．１％とした。含有量は、好ましくは０．１５％以上であり、より好ましくは０．２０％以上である。一方、３．０％を超えての含有は、脆化を招くことや赤熱脆性に対して好ましくないため、上限を３．０％とした。含有量は、好ましくは１．５％以下であり、より好ましくは１．０％以下である。
【００３３】
Ｎｉ≦Ｃｕ×０．３
Ｎｉは、Ｃｕによる表面赤熱脆性を抑制する作用があり、表面赤熱脆性を防止する目的で通常Ｃｕ含有量の半分程度のＮｉを含有させる。しかしながら、Ｎｉは高価な元素であるために、低コストで製造するためにはＮｉ含有量を極力減らしたい。本発明の製造方法では表面赤熱脆性を防止することが可能である。圧延などの製造中に酸化防止剤が剥離して表面赤熱脆性が生じるのを抑制するため、Ｎｉ含有量はＣｕ含有量の３０％を上限とした。このましくは、Ｎｉ含有量はＣｕ含有量の２０％以下とする。
【００３４】
残部はＦｅ及び不可避的不純物とすることができる。本発明では、以下の元素を更に含有してもよい。
【００３５】
Ｓｎ：０．００５〜１．０％、Ｓｂ：０．００５〜１．０％の１種または２種
ＳｎやＳｂは、スクラップから混入するトランプエレメントの代表的な元素である。また、ＳｎやＳｂが含まれた鋼材は、母材や溶接熱影響部の靭性を著しく劣化させる元素である。一方で、ＳｎやＳｂの添加は、耐酸性を向上させ、さらに、耐候性鋼などの耐食鋼のさび層を緻密化させ、耐食性を向上させる元素でもある。各元素について含有量０．００５％未満の場合は、Ｃｕによる赤熱脆性を助長しない。ただし、耐酸性や耐食性を向上させる効果が小さい。よって、各元素について含有量の下限を０．００５％とした。含有量は、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上である。一方、１．０％を超えての含有は、母材や熱影響部の靭性を著しく劣化させ、また、耐酸性や耐食性の効果も飽和するため、各元素について含有量の範囲は１．０％以下とした。含有量は、好ましくは０．５％以下、より好ましくは０．３％以下である。
【００３６】
Ｃｒ：０．００１〜５．０％、Ｍｏ：０．００１〜３．０％、Ｗ：０．００１〜３．０％の１種または２種以上
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗは、耐食元素であり、これらを含有すると鋼材自体の耐食性が向上する。その効果は本発明の酸化防止剤を塗布した場合でも発現する。その効果は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのいずれも０．００１％を超えて含有すると発現する。また、これらＣｒ、Ｍｏ、Ｗのいずれも、過度の添加は靭性や溶接性を悪化させるため、上限はＣｒが５．０％、Ｍｏが３．０％、Ｗが３．０％とした。
【００３７】
Ｔｉ：０．００１〜０．２％、Ｎｂ：０．００１〜０．２％、Ｚｒ：０．００１〜０．５％、Ｖ：０．００１〜０．５％、Ｂ：０．０００２〜０．００５％、Ｓｅ：０．００５〜０．５％、Ｔｅ：０．００５〜０．５％、Ｃｏ：０．００５〜０．５％の１種または２種以上
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ、Ｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃｏは、いずれも鋼材強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して添加することができる。このような効果を得るためには、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖは０．００１％以上、Ｂは０．０００２％以上、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃｏは０．００５％以上を添加する必要がある。しかしながら、一定の範囲を超えて添加した場合、靭性が劣化する。そのため、Ｔｉは０．００１〜０．２％、Ｎｂは０．００１〜０．２％、Ｚｒは０．００１〜０．５％、Ｖは０．００１〜０．５％、Ｂは０．０００２〜０．００５％、Ｓｅは０．００５〜０．５％、Ｔｅは０．００５〜０．５％、Ｃｏは０．００５〜０．５％の範囲とする。
【００３８】
Ｃａ：０．０００１〜０．０１％、ＲＥＭ：０．０００１〜０．１、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％の１種または２種以上
Ｃａ、ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｙは、介在物の形態制御により鋼の延性向上、あるいは、溶接熱影響部の靭性向上に寄与する元素であり、このような効果を発揮させるためには、Ｃａ、ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｙはいずれも０．０００１％以上を添加する必要がある。しかしながら、一定の範囲を超えて添加した場合、靭性の低下の原因となるため、Ｃａは０．０００１〜０．０１％、ＲＥＭは０．０００１〜０．１、Ｍｇは０．０００１〜０．０１％、Ｙは０．０００１〜０．１％の範囲とする。
【００３９】
本発明の酸化防止剤について説明する。本発明の酸化防止剤は、加熱及び熱間圧延前において、鋼素材の表面に塗布される。酸化防止剤は、圧延機と接する鋼素材の表面に塗布されれば足りる。また、鋼素材の全面に酸化防止剤を塗布しても良い。
【００４０】
酸化防止剤に質量％で３０〜７０％の耐火物粉末を含有
一般的に、酸化防止剤は、耐火物粉末、バインダー、及び溶媒（水や有機溶媒）、分散剤などの添加剤で構成されており、本発明においても、同じ構成の酸化防止剤を使用可能である。酸化防止剤は、耐火物粉末が鋼素材表面を覆うことで、酸化を抑制する。もちろん、多少の隙間が存在するので、その間をバインダーが埋めることになる。しかしながら、本質的に耐火物粉末でどれだけ鋼素材表面を覆えるかが重要であるため、酸化防止剤に含まれる耐火物粉末量は３０質量％以上とした。好ましくは４０質量％以上である。しかし、耐火物粉末を７０質量％を超えて含有させると、スプレー塗装性に劣るなど作業性が悪くなり、また、乾燥塗膜として脆くなり、加熱炉への搬入作業時の剥がれ、あるいは、加熱炉での加熱時にヒートショックによって剥がれるなどの問題が生じる。このため、上限は７０質量％とした。好ましくは６０質量％以下である。
【００４１】
耐火物粉末１００重量％に対して、９５重量％以上の耐火物粉末の粒径が３〜５０μｍであり、さらに耐火物粉末の平均粒径が２０μｍ以下
酸化を抑制するためには、耐火物粉末が鋼素材表面を覆うことが重要となる。耐火物粉末の粒径は細かいほど、乾燥塗膜中で密に存在でき、それに伴い、鋼素材表面の酸化が抑制される。耐火物粉末の粒径が３μｍ未満となると、塗布する前の酸化防止剤中で粒子が凝集してしまい、塗布後の乾燥塗膜中での隙間増大の原因となるおそれがある。一方、耐火物粉末の粒径が５０μｍを超えても、乾燥塗膜中での隙間が増大するおそれがある。工業的に、粉末製造時ならびに酸化防止剤製造時に３μｍ未満の耐火物粉末が製造ならびに混入する可能性があるが、耐火物粉末１００重量％に対して、９５重量％以上が３〜５０μｍの粉末であれば、鋼素材表面の酸化は抑制可能である。よって、耐火物粉末１００重量％に対して、９５重量％以上の耐火物粉末の粒径が３〜５０μｍが好ましい。
【００４２】
本発明において、耐火物粉末の粒径はコールター原理に基づいた精密粒度分布測定装置をもちいて求める。
【００４３】
酸化防止剤に含まれる耐火物粉末の平均粒径が２０μｍを超えると、つまり、全体的に粒径が大きい粉末ばかりであると、鋼素材表面における酸化防止能が低下するおそれがあるため、平均粒径は２０μｍ以下の範囲が好ましい。より好ましくは１０μｍ以下である。平均粒径の下限は、３μｍ以上としても良いが、粒径が大きい粉末が混入しても問題ないレベルが５μｍであったため、５μｍ以上としてもよい。なお、本発明において耐火物粉末の平均粒径はコールター原理に基づいた精密粒度分布測定装置をもちいて求める。
【００４４】
耐火物粉末：ＳｉＣ
本発明において、耐火物粉末の材質は特に限定されない。例えば、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ等を使用できる。種々の耐火物粉末による酸化抑制効果を実験的に調べたところ、ＳｉＣが最も酸化抑制効果に優れていたため、耐火物粉末にはＳｉＣが特に好ましい。ＳｉＣによる酸化防止抑制機構は、ＳｉＣが高温で酸化される過程で、酸化に対して保護性の強いＣ−ＳｉＯ２を形成することである。
【００４５】
酸化防止剤の平均乾燥膜厚：２０〜５００μｍ
酸化防止剤の平均乾燥膜厚は、大気中の酸素が鋼素材表層まで拡散してくる時間あるいは量に影響がある。平均乾燥膜厚が２０μｍ未満の場合、加熱炉で加熱され、熱間圧延されるまでの時間で、鋼素材表層まで酸素が拡散してくるので、酸化を防止しきれない。よって、酸化防止剤の平均乾燥膜厚は２０μｍ以上とする。一方で、酸化防止剤の平均乾燥膜厚が５００μｍを超えると、酸化防止剤塗膜は脆いため、加熱炉への搬入作業時の剥がれ、あるいは、加熱炉での加熱時にヒートショックによって剥がれるなどの問題が生じるため、上限は５００μｍとした。酸化防止剤の平均乾燥膜厚は、好ましくは、２０μｍ〜１００μｍの範囲とする。酸化防止剤の平均乾燥膜厚は、電磁膜厚計により求める。
【００４６】
なお、酸化防止剤の構成に含まれるバインダーや添加剤の種類は特に限定しない。例えば、バインダーとしては、コロイダルシリカやシリコーン樹脂などがある。酸化防止剤の塗装性を求める場合は、バインダーはシリコーン樹脂とすることが好ましい。溶剤や分散材等の添加剤も適宜選択して使用可能である。
【００４７】
酸化防止剤を鋼素材表面に塗布する方法は特に限定されない。例えば、スプレー塗装、ハケ塗り等により塗布することができる。酸化防止剤を鋼素材表面に塗布する際、事前にショットブラストや機械研削等で鋼素材表面の黒皮スケールを除去した表面とすることが望ましい。ショットブラストを行う際は、表面の清浄度がＩＳＯ８５０１−１で規定されているＳａ２．５であることが望ましい。もちろん、黒皮スケール上から酸化防止剤を塗布しても良いが、表面清浄度を調整している場合に比べて、表面赤熱脆性の抑制効果は劣る。
【００４８】
鋼素材の表面に塗布された酸化防止剤を乾燥する方法は特に限定されず、適宜乾燥方法を選択すればよい。
【００４９】
本発明の製造条件について説明する。本発明のＣｕ含有鋼材の製造方法では熱間圧延を行う。熱間圧延は、通常、粗圧延及び仕上圧延を含む。製造条件は、以下に説明する条件以外は、適宜条件を選択してよい。
【００５０】
本発明の鋼素材は、熱間圧延に供されるものであればその形態は特に限定されない。例えば、鋳片、鋼片（スラブ）、等を使用できる。
【００５１】
加熱温度：１０００〜１２５０℃
加熱温度は、熱間圧延に供される鋼素材の表面温度である。加熱温度は、Ｆｅが選択酸化される量、つまり、それに伴う、酸化スケールと地鉄界面に濃化するＣｕの量に影響を与える。高温になるに従い、酸化量が多くなるため、濃化するＣｕの量が多くなる。また、Ｓｎ、Ｓｂはその濃化したＣｕの融点に影響する。Ｃｕ単独の場合は、約１１００℃以上で液相となるが、ＳｎやＳｂが混入すると、濃化Ｃｕの融点が下がる。よって、酸化防止剤で酸化を抑制するのは、加熱温度１０００℃以上とした。加熱温度は好ましくは１０５０℃以上である。一方、１２５０℃を超えると、酸化防止剤の塗膜と鋼素材との熱膨張差が大きくなりすぎ、酸化防止剤の塗膜が割れ、鋼素材表面の酸化が進行してしまうため、上限を１２５０℃とした。加熱温度は好ましくは１２００℃以下である。
【００５２】
本発明により製造した鋼材について説明する。熱間圧延後の鋼材は、例えば、構造用鋼材として使用しても良いし、更に冷間圧延に供されても良い。本発明により製造された鋼材は、酸性環境下で使用される耐酸性鋼材又は耐候性鋼材等の耐食性鋼材として使用されることが好ましい。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されない。
【００５４】
表１に示す成分組成の鋼を連続鋳造法により板厚１８０ｍｍのスラブとし、連続鋳造時に表面に生じた微小疵を除去した上で、表２に示す耐火物粉末を含む酸化防止剤をスラブ表面に塗布し、乾燥塗膜を形成した。その後、スラブ加熱（加熱温度は表２に記載）、熱間圧延を行い、板厚３０ｍｍの厚鋼材を製造した。表３に製造条件と各種の評価結果を示す。
【００５５】
圧延後の鋼材表面疵検査は、鋼材の表裏面に対して、ショットブラストを行い、その後、目視で判別し難い微小表面疵の検出に優れる、磁粉探傷検査を行った。磁粉探傷試験にて、１個以上の微小表面疵を検出した場合は鋼板表面疵有り（不合格）と判定した。一方、微小表面疵を検出しなかった場合は合格とした。
【００５６】
また、酸化防止剤の塗布量や膜厚、耐火物粉末の粒径や種類により、磁粉探傷検査で疵検出されないものの、地鉄表面に酸化スケールが生成したものがあった。そこで、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）のＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−Ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析にて、地鉄と酸化スケール界面の組成分析を行った。ＦＥ−ＳＥＭ−ＥＤＳ分析時の加速電圧は１０ｋＶとした。なお、本分析において、組成分析される領域は地鉄表面から約１μｍと考えられ、その領域範囲での平均組成で評価することになる。表面赤熱脆性は、地鉄界面に濃化したＣｕが液相化し、粒界に侵入することが問題となる。このため、ＦＥ−ＳＥＭ−ＥＤＳ組成分析において、Ｃｕ量が小さいほど、表面赤熱脆性に優れると判断して良い。本発明においては、約１１００℃でのＣｕのＦｅ中への固溶限が８．２質量％であるため、Ｃｕ量が８．２質量％以下であれば、表面赤熱脆性に優れると判定した。
【００５７】
【表１】
0006365511.tif 000002
【００５８】
【表２】
0006365511.tif 000003
【００５９】
【表３】
0006365511.tif 000004